KR20120014836A - 스크롤 압축기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 특히, 본체를 이루는 밀폐된 케이스와, 상기 케이스의 내부에 설치되어 냉매를 압축시키는 구동부와, 일단부가 냉매 토출 유로와 연결되고 타단부가 냉매 흡입 유로와 연결되어, 냉매 토출 유로가 연결된 일단부가 냉매 흡입 유로가 연결된 타단부보다 고압인 경우 상기 구동부로의 전원이 인가되고, 냉매 토출 유로가 연결된 일단부가 냉매 흡입 유로가 연결된 타단부보다 저압인 경우 상기 구동부로의 전원이 차단되도록 상기 케이스에 배치된 역상 방지부를 포함함으로써, 구동부의 역회전을 방지할 수 있기 때문에 제품의 내구성을 향상시키는 이점이 있다.

Description

스크롤 압축기{Scroll Compressor}
본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 냉매를 압축시키는 압축기의 역회전을 방지할 수 있는 역상 방지부가 구비된 스크롤 압축기에 관한 것이다.
공기조화기와 같이 냉매를 이용하여 실내를 냉난방시키는 공조시스템에서는, 냉매 가스를 고온/고압으로 압축시키는 압축기가 필수적이다.
압축기는, 일반적으로 본체를 이루는 케이스 내부에 냉매를 압축시키기 위한 구동부가 배치되고, 구동부는 전원이 인가된 모터에 의하여 회전되는 로우터가 스테이터를 연동하여 회전시키면서 스테이터에 결합된 회전축이 회전되는 동작으로 선회스크롤 및 회전스크롤이 회전되면서 본체의 일측으로 유입된 저압의 냉매 가스를 고압의 냉매 가스로 압축하여 토출시키는 장치이다.
그런데, 상술한 바와 같이, 압축기가 정상적으로 저압의 냉매 가스를 고압의 냉매 가스로 압축시키는 정회전으로 작동할 경우에는 아무 문제가 없지만, 압축기가 비정상적으로 케이스 내부에서 저압 및 고압 영역이 뒤바뀐 경우 역회전의 우려가 있다.
이와 같은 압축기의 역회전 현상은 특히 두 개의 로터가 맞물려 회전되는 트윈 스크롤 압축기(Twin Scroll Type Compressor)의 경우 상기 로터의 마모 및 그 주변 구성의 마모를 초래하여 압축기의 내구성을 저하시키는 문제점으로 이어진다.
따라서, 최근에는 상술한 바와 같은 압축기의 역회전 현상을 방지하기 위하여 다양한 역회전 방지장치가 연구되고 있는 실정이다.
본 발명은, 냉매를 압축시키는 압축기의 역회전을 방지할 수 있도록, 케이스 내부에 배치되되, 일단부가 냉매 토출 유로와 연결되고 타단부가 냉매 흡입 유로와 연결되어, 냉매 토출 유로가 연결된 일단부가 냉매 흡입 유로가 연결된 타단부보다 고압인 경우 구동부로의 전원이 인가되고, 냉매 토출 유로가 연결된 일단부가 냉매 흡입 유로가 연결된 타단부보다 저압인 경우 상기 구동부로의 전원이 차단되도록 상기 케이스에 배치된 역상 방지부를 포함하는 스크롤 압축기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 본체를 이루는 밀폐된 케이스와, 상기 케이스의 내부에 설치되어 냉매를 압축시키는 구동부와, 일단부가 냉매 토출 유로와 연결되고 타단부가 냉매 흡입 유로와 연결되어, 냉매 토출 유로가 연결된 일단부가 냉매 흡입 유로가 연결된 타단부보다 고압인 경우 상기 구동부로의 전원이 인가되고, 냉매 토출 유로가 연결된 일단부가 냉매 흡입 유로가 연결된 타단부보다 저압인 경우 상기 구동부로의 전원이 차단되도록 상기 케이스에 배치된 역상 방지부를 포함한다.
여기서, 상기 역상 방지부는, 상기 일단부 및 타단부로부터 냉매가 수용되는 냉매 수용부와, 상기 냉매 수용부 내부에 배치되되, 상기 일단부 및 타단부로부터 수용되는 고압측 냉매 및 저압측 냉매의 혼입을 방지하는 구획판과, 상기 냉매 수용부에 배치되고, 접점 여부에 따라 상기 구동부로의 전원을 인가 또는 차단하는 접점부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 구획판은, 상기 구획판에 의하여 구획된 상기 일단부 및 타단부와 연결된 각 냉매 수용부의 압력차에 의하여 이동 가능하게 구비될 수 있다.
또한, 상기 접점부는, 상기 타단부와 연결된 냉매 수용부에 설치될 수 있다.
또한, 상기 접점부는, 상기 케이스의 외부의 전원부와 연결되도록 상기 냉매 수용부 내부에 소정거리 이격되게 배치된 2개의 고정단자와, 상기 타단부와 연결된 냉매 수용부에 해당하는 상기 구획판에 고정되어 상기 구획판의 이동시 연동하여 이동하면서 상기 2개의 고정단자와 전기적 접점 또는 그 접점이 해제되는 이동단자를 포함할 수 있다.
또한, 상기 접점부는 상기 냉매 수용부에 복수개가 소정거리 이격되게 설치될 수 있다.
또한, 상기 역상 방지부는, 상기 일단부와 연결된 냉매 수용부에 설치되되, 상기 구획판의 일면과 상기 구획판의 일면과 대향되는 상기 냉매 수용부의 일측면을 탄성지지하는 탄성지지부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 탄성지지부는, 상기 일단부와 연결된 냉매 수용부 측이 상기 타단부와 연결된 냉매 수용부 측보다 고압을 형성하는 경우에 상기 접점부에서 상기 고정단자 및 상기 이동단자가 서로 접점이 이루어짐과 아울러, 상기 일단부와 연결된 냉매 수용부 측이 상기 타단부와 연결된 냉매 수용부 측보다 저압을 형성하는 경우에 상기 접점부에서 상기 고정단자 및 상기 이동단자의 접점이 해제될 정도의 탄성력을 가질 수 있다.
또한, 상기 탄성지지부는, 상기 구동부의 정지시 상기 접점부에서 상기 고정단자 및 상기 이동단자가 서로 접점이 이루어질 수 있는 정도의 탄성력을 가질 수 있다.
본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 냉매를 압축시키기 위한 구동부의 정지시에는 전원부로부터 상기 구동부로 전원이 인가됨과 아울러, 역회전의 우려시의 상태를 기계적으로 감지하여 자동적으로 상기 구동부로 인가되는 전원을 차단하는 역상 방지부를 구비함으로써 압축기의 역회전을 방지할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 스크롤 압축기는, 상기 역상 방지부를 상기 구동부로 전원이 인가됨에 있어서 필수적인 구성으로 하는 간단한 접점 구조를 채용함으로써, 복잡한 압축기의 종래 역회전 방지 문제를 해결할 수 있는 장점을 가진다.
도 1은 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 바람직한 일실시예를 나타낸 단면도이고,
도 2는 도 1의 구성 중 역상 방지부의 구체적인 구성을 나타낸 단면도이며,
도 3a 및 도 3b는 각각 구동부의 정지시와 정회전에 따른 역상 방지부의 작동모습 및 구동부의 역회전에 따른 역상 방지부의 작동모습을 나타낸 단면도이다.
이하, 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 바람직한 일실시예를 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 스크롤 압축기(1)의 바람직한 일실시예는, 본체를 이루는 케이스(5)와, 케이스(5) 내부에 배치되어 유입되는 저압의 냉매 가스를 압축시켜 케이스(5) 외부로 토출시키기 위하여 전원을 인가받는 구동부(10)를 포함한다.
냉매 가스는 미도시된 증발기에 의해 저압의 상태로 냉매 유입부를 통하여 압축을 위해 구동부(10)가 배치된 케이스(5) 내부로 유입된 후, 구동부(10)에 의하여 고압의 냉매 가스로 압축되어 냉매 토출부(20)를 통하여 토출된다.
한편, 본 발명에 따른 스크롤 압축기(1)의 바람직한 일실시예는, 압축기의 정회전 가동시 정상적으로 압축된 상태의 고압측의 냉매가 유동되는 고압측 냉매 유동관(30)과, 압축되기 전 상태의 저압측의 냉매가 유동되는 저압측 냉매 유동관(40)과, 일단부가 고압측 냉매 유동관(30)과 연결되고, 타단부가 저압측 냉매 유동관(40)과 연결되어 각각의 압력이 상이한 냉매가 유입되도록 구비된 역상 방지부(100)를 더 포함한다.
역상 방지부(100)는 압축기의 구동부(10)로 인가되는 전원부(120a,120b,120c)에 개입하여, 구동부(10)로 하여금 전원을 인가받아 작동준비 상태의 초기상태로 두거나 저압의 냉매 가스가 케이스(5) 내부로 유입되어 정상적인 회전(즉, 정회전)으로 고압의 냉매 가스로 압축하는 경우 전원을 구동부(10)로 공급하고, 비정상적인 회전(즉, 역회전)시에는 구동부(10)로 인가되는 전원을 차단하는 역할을 함으로써 압축기의 역회전을 방지하는 역할을 한다.
도 2는 도 1의 구성 중 역상 방지부(100)의 구체적인 구성을 나타낸 단면도이다.
역상 방지부(100)의 구체적인 구성을 보다 상세하게 도 2를 참조하여 설명하면, 역상 방지부(100)는, 상기 일단부 및 타단부로부터 냉매가 수용되는 냉매 수용부(110)와, 상기 냉매 수용부(110) 내부에 배치되되, 상기 일단부 및 타단부로부터 수용되는 고압측 냉매 및 저압측 냉매의 혼입을 방지하는 구획판(140)과, 상기 냉매 수용부(110)에 배치되고, 접점 여부에 따라 상기 구동부(10)로의 전원을 인가 또는 차단하는 접점부(130)를 포함한다.
이하에서는, 설명의 편의를 위하여 구획판(140)에 의하여 구획되되 압축기의 정회전 가동으로 정상 압축된 상태의 고압측 냉매 가스가 유동되는 고압측 냉매 유동관(30)과 연결된 상기 일단부 측의 냉매 수용부(110) 측을 제1냉매 수용부(110a)라고 칭하고, 압축기의 정회전 가동으로 정상 압축되기 전 상태의 저압측 냉매 가스가 유동되는 저압측 냉매 유동관(40)과 연결된 상기 타단부 측의 냉매 수용부(110) 측을 제2냉매 수용부(110b)라고 칭하기로 한다.
구획판(140)은 제1냉매 수용부(110a)와 제2냉매 수용부(110b)에 수용된 각각의 냉매 가스가 서로 혼입되지 않도록 차단되게 구획하는 것이 바람직하다. 즉, 제1냉매 수용부(110a)의 고압측 냉매 가스와 제2냉매 수용부(110b)의 저압측 냉매 가스가 혼입되는 경우 압력의 손실이 예상되기 때문에, 구획판(140)은 그 이동(이하, 후술함)이 용이하도록 배치될 뿐 제1냉매 수용부(110a)와 제2냉매 수용부(110b)의 각 냉매가 혼입되는 것은 좋지 않기 때문이다.
구획판(140)은, 도 2에 참조된 바와 같이, 상기 일단부 및 타단부와 연결된 제1냉매 수용부(110a) 및 제2냉매 수용부(110b)의 압력차에 의하여 제1냉매 수용부(110a) 및 제2냉매 수용부(110b)의 용적을 변화시키는 방향으로 이동 가능하게 냉매 수용부(110)에 배치된다.
한편, 접점부(130)는, 상기 타단부와 연결된 제2냉매 수용부(110b)에 설치되는 것이 바람직하다. 이와 같이 설치된 접점부(130)는, 도 2에 참조된 바와 같이, 3상 전원(120a)(120b)(120c)을 사용하도록 구성될 수 있다. 그러나, 3상 전원(120a)(120b)(120c)은 각 상 전원을 잘못 연결할 경우 압축기가 역회전하는 등 상술한 "배경기술" 항목에서 설명한 바와 같은 압축기의 소손으로 이어질 가능성이 있어 문제되었다. 따라서, 본 발명에 따른 스크롤 압축기(1)의 바람직한 일실시예에서 채용된 역상 방지부(100)는, 3상 전원(120a)(120b)(120c)을 사용하되 역회전의 우려가 있는 상황, 즉 일반적으로 냉매 가스가 케이스(5)로부터 토출되는 토출압이 높은 것이 정상이지만 토출압이 흡입압보다 작은 비정상적인 상태를 물리적으로 감지한 후 접점부(130)의 접점 여부에 따라 3상 전원(120a)(120b)(120c)으로부터 인가되는 전원을 차단하게 한 것이다.
보다 상세하게는, 접점부(130)는 도 2에 참조된 바와 같이, 케이스(5)의 외부의 전원부(120a,120b,120c)와 연결되도록 냉매 수용부(110) 내부에 소정거리 이격되게 배치된 2개의 고정단자(130a)(130b)와, 타단부와 연결된 제2냉매 수용부(110b)에 해당하는 구획판(140)의 일면에 고정되어 구획판(140)의 이동시 연동하여 이동하면서 2개의 상기 고정단자(130a)(130b)와 전기적 접점 또는 그 접점이 해제되도록 하는 이동단자(130c)를 포함한다.
여기서 2개의 고정단자(130a)(130b) 중 하나는 3상 전원(120a)(120b)(120c)의 전원부(120a,120b,120c) 중 어느 하나와 연결된 입력단자(130a)가 될 수 있고, 나머지 하나는 이동단자(130c)에 의하여 전기적 접점이 이루어지면 입력단자(130a)로부터 인가된 전원이 출력되는 출력단자(130b)일 수 있다. 출력단자(130b)는 모터 코일로 구비되는 것도 가능하다.
한편, 3상 전원(120a)(120b)(120c)의 전원부(120a,120b,120c) 각각에 대하여 2개의 고정단자(130a)(130b)과 이동단자(130c)는 각각 하나의 세트로 모듈화되어 구성되고, 각각의 모듈화된 2개의 고정단자(130a)(130b)과 이동단자(130c)로 이루어진 접점부(130)는 제2냉매 수용부(110b) 내부에 소정거리 이격되게 설치됨이 바람직하다.
역상 방지부(100)는, 압축기가 구동되지 않는 때에도 압축기의 구동을 위한 준비단계로써 전원부(120a,120b,120c)로부터 전원이 인가되도록 구성되어 있어야 한다. 따라서, 압축기가 구동되지 않는 때, 즉 케이스(5) 내부에 흡입부(15) 및 토출부(20)의 압력차가 발생하지 않은 압축기의 정지시에도 접점부(130)의 접점이 해제되어서는 안된다. 그러므로, 역상 방지부(100)는, 일단부와 연결된 제1냉매 수용부(110a)에 설치되되, 구획판(140)의 일면과 이 일면에 대향되는 제1냉매 수용부(110a)의 일측면을 탄성지지하는 탄성지지부(150)를 더 포함한다.
탄성지지부(150)는, 압축기의 정지시에는 상술한 바와 같이 소정의 탄성력을 구비하기 때문에 접점부(130)의 접점이 이루어지는 것에 아무 문제가 없다.
그러나, 보다 구체적으로 탄성지지부(150)가 가지는 탄성력을 정의하면, 도 2에 참조된 바와 같이, 탄성지지부(150)는, 일단부와 연결된 제1냉매 수용부(110a)의 냉매 가스에 의하여 형성된 압력이 타단부와 연결된 제2냉매 수용부(110b)의 냉매 가스에 의하여 형성된 압력보다 고압을 형성하는 경우에 접점부(130)에서 고정단자(130a)(130b) 및 이동단자(130c)가 서로 접점이 이루어짐과 아울러, 일단부와 연결된 제1냉매 수용부(110a)의 냉매 가스에 의하여 형성된 압력이 타단부와 연결된 제2냉매 수용부(110b)의 냉매 가스에 의하여 형성된 압력보다 저압을 형성하는 경우에 접점부(130)에서 고정단자(130a)(130b) 및 이동단자(130c)의 접점이 해제될 정도의 탄성력을 가지는 것이 바람직하다.
이와 같은 탄성지지부(150)는, 구체적으로, 일단부가 제1냉매 수용부(110a)에 노출된 구획판(140)의 일면을 지지하고 타단부가 상기 구획판(140)의 일면에 대향되게 마주보는 제1냉매 수용부(110a)의 일측면을 지지하는 용수철 스프링으로 구비되어도 무방하다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 스크롤 압축기(1)의 바람직한 일실시예의 작동 과정을 첨부된 도면(특히, 도 3a 및 도 3b)을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 3a 및 도 3b는 각각 구동부(10)의 정지시와 정회전에 따른 역상 방지부(100)의 작동모습 및 구동부(10)의 역회전에 따른 역상 방지부(100)의 작동모습을 나타낸 단면도이다.
먼저, 압축기의 구동부(10)가 작동하기 전에는, 케이스(5) 내부의 냉매 가스 흡입부(15) 및 토출부(20)의 압력차가 없다. 따라서, 도 3a에 참조된 바와 같이, 구획판(140)에 작용하는 힘은 탄성지지부(150)의 탄성력 뿐인 바, 탄성지지부(150)의 탄성력에 의하여 구획판(140)은 제2냉매 수용부(110b) 측으로 이동하여 접점부(130)가 접점되면서 전원부(120a,120b,120c)로부터 전원이 공급되기 때문에 압축기의 구동부(10)가 구동될 수 있는 상태로 대기하게 된다.
다음으로, 압축기의 구동부(10)가 정상적으로 작동하여 흡입부(15)로 저압의 냉매 가스가 흡입된 후 압축된 다음 토출부(20)로 고압의 냉매 가스가 토출하는 구동부(10)의 정회전시에는, 도 3a에 참조된 바와 같이, 고압측 냉매 유동관(30)을 따라 역상 방지부(100)의 일단부에 해당하는 제1냉매 수용부(110a)로 고압 냉매 가스가 유입되면, 구획판(140)은 탄성지지부(150)의 탄성력에 더하여 고압 냉매 가스의 압력에 의해 제2냉매 수용부(110b) 측으로 이동하여 접점부(130)가 접점된 상태를 유지하여 계속적으로 압축기의 구동부(10)가 전원을 공급받게 된다.
그러나, 압축기의 구동부(10)가 비정상적으로 역회전 하는 경우, 예를 들면 3상 전원(120a)(120b)(120c)의 각 상 전원 연결이 잘못된 경우 역회전의 우려가 있으며, 일시적으로 흡입부(15)의 냉매 가스 압력이 고압이 되고 토출부(20)의 냉매 가스 압력이 저압이 된다. 이 때에는, 도 3b에 참조된 바와 같이, 흡입부(15) 측에 연결된 고압의 냉매 가스가 저압측 냉매 유동관(40)을 따라 역상 방지부(100)의 타단부에 해당하는 제2냉매 수용부(110b)로 유입되면 구획판(140)은 제1냉매 수용부(110a) 측으로 이동하면서 접점부(130)의 접점 상태가 해제되면서 전원부(120a,120b,120c)로부터 구동부(10)로 공급되는 전원이 차단되어 더 이상의 역회전을 방지할 수 있게 된다.
이상, 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 바람직한 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하였다. 그러나, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 본 발명과 균등한 범위에 속하는 다양한 변형 또는 다른 실시예의 구현이 가능함은 당연하다. 따라서, 본 발명의 진정한 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
1: 스크롤 압축기 5: 케이스
10: 구동부 15: 흡입부
20: 토출부 30: 고압측 냉매 유동관
40: 저압측 냉매 유동관 100: 역상 방지부
110: 냉매 수용부 110a: 제1냉매 수용부
110b: 제2냉매 수용부 120a,b,c: 전원부, 3상 전원
130: 접점부 130a: 고정단자, 입력단자
130b: 고정단자, 출력단자 130c: 이동단자
140: 구획판 150: 탄성지지부

Claims (9)

  1. 본체를 이루는 밀폐된 케이스와;
    상기 케이스의 내부에 설치되어 냉매를 압축시키는 구동부와;
    일단부가 냉매 토출 유로와 연결되고 타단부가 냉매 흡입 유로와 연결되어, 냉매 토출 유로가 연결된 일단부가 냉매 흡입 유로가 연결된 타단부보다 고압인 경우 상기 구동부로의 전원이 인가되고, 냉매 토출 유로가 연결된 일단부가 냉매 흡입 유로가 연결된 타단부보다 저압인 경우 상기 구동부로의 전원이 차단되도록 상기 케이스에 배치된 역상 방지부를 포함하는 스크롤 압축기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 역상 방지부는,
    상기 일단부 및 타단부로부터 냉매가 수용되는 냉매 수용부와;
    상기 냉매 수용부 내부에 배치되되, 상기 일단부 및 타단부로부터 수용되는 고압측 냉매 및 저압측 냉매의 혼입을 방지하는 구획판과;
    상기 냉매 수용부에 배치되고, 접점 여부에 따라 상기 구동부로의 전원을 인가 또는 차단하는 접점부를 포함하는 스크롤 압축기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 구획판은, 상기 구획판에 의하여 구획된 상기 일단부 및 타단부와 연결된 각 냉매 수용부의 압력차에 의하여 이동 가능하게 구비된 스크롤 압축기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 접점부는,
    상기 타단부와 연결된 냉매 수용부에 설치되는 스크롤 압축기.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 접점부는,
    상기 케이스의 외부의 전원부와 연결되도록 상기 냉매 수용부 내부에 소정거리 이격되게 배치된 2개의 고정단자와;
    상기 타단부와 연결된 냉매 수용부에 해당하는 상기 구획판에 고정되어 상기 구획판의 이동시 연동하여 이동하면서 상기 2개의 고정단자와 전기적 접점 또는 그 접점이 해제되는 이동단자를 포함하는 스크롤 압축기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 접점부는 상기 냉매 수용부에 복수개가 소정거리 이격되게 설치되는 스크롤 압축기.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 역상 방지부는,
    상기 일단부와 연결된 냉매 수용부에 설치되되, 상기 구획판의 일면과 상기 구획판의 일면과 대향되는 상기 냉매 수용부의 일측면을 탄성지지하는 탄성지지부를 더 포함하는 스크롤 압축기.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 탄성지지부는,
    상기 일단부와 연결된 냉매 수용부 측이 상기 타단부와 연결된 냉매 수용부 측보다 고압을 형성하는 경우에 상기 접점부에서 상기 고정단자 및 상기 이동단자가 서로 접점이 이루어짐과 아울러,
    상기 일단부와 연결된 냉매 수용부 측이 상기 타단부와 연결된 냉매 수용부 측보다 저압을 형성하는 경우에 상기 접점부에서 상기 고정단자 및 상기 이동단자의 접점이 해제될 정도의 탄성력을 가지는 스크롤 압축기.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 탄성지지부는,
    상기 구동부의 정지시 상기 접점부에서 상기 고정단자 및 상기 이동단자가 서로 접점이 이루어질 수 있는 정도의 탄성력을 가지는 스크롤 압축기.
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