KR20130011864A

KR20130011864A - 스크롤 압축기

Info

Publication number: KR20130011864A
Application number: KR1020110073300A
Authority: KR
Inventors: 노기섭
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2011-07-22
Filing date: 2011-07-22
Publication date: 2013-01-30

Abstract

본 발명의 스크롤 압축기에 관한 것이다. 본 발명은, 체크밸브에는 그 체크밸브가 토출구를 닫았을 경우 토출공간으로 토출된 냉매의 일부가 상기 압축실로 유입되도록 연통유로부가 형성됨으로써, 압축기가 정지되어 최종 압축실의 압력이 일정 압력까지 상승되어 최종 압축실의 진공화를 방지하게 되고 이를 통해 상기 최종 압축실을 이루는 양쪽 스크롤의 중앙부위가 과도하게 밀착되면서 마모되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

Description

스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 특히 체크밸브에 냉매유입부가 형성되는 스크롤 압축기에 관한 것이다.

스크롤 압축기는 대향하는 한 쌍의 스크롤에 의해 형성되는 압축실의 체적을 변화시켜 냉매가스를 압축하는 압축기이다. 스크롤 압축기는 왕복동식 압축기 또는 로타리 압축기에 비해 효율이 높고, 진동 및 소음이 낮으며, 소형 및 경량화가 가능하여 특히 공기조화기에 넓게 사용되고 있는 추세이다.

스크롤 압축기는 그 밀폐용기의 내부공간에 채워지는 냉매의 압력에 따라 크게 저압식 스크롤 압축기와 고압식 스크롤 압축기로 구분될 수 있다. 저압식 스크롤 압축기는 흡입관이 밀폐용기의 내부공간에 연통되어 냉매가 밀폐용기의 내부공간을 통해 압축실로 간접 흡입되는 방식이다. 반면, 고압식 스크롤 압축기는 흡입관이 압축유닛의 흡입측에 직접 연통되어 냉매가 밀폐용기의 내부공간을 거치지 않고 압축실로 직접 흡입되는 방식이다.

스크롤 압축기는 압축실이 연속으로 형성됨에 따라 별도의 토출밸브를 구비하지 않고도 냉매를 압축할 수 있다. 하지만, 압축기의 정지시 토출된 냉매가 압축실로 역류할 수 있으므로 토출구에는 체크밸브를 설치하는 것이 일반적이다. 체크밸브는 일단이 고정되고 타단이 자유단인 판형 리드밸브가 적용되거나 피스톤 밸브 또는 구형 밸브가 적용되고 있다.

도 1은 종래 판형 리드밸브가 적용된 스크롤 압축기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 2는 도 1에 따른 판형 리드밸브를 분해하여 보인 사시도이다.

이에 도시된 바와 같이, 종래의 스크롤 압축기는 내부공간이 저압부인 흡입공간(11)과 고압부인 토출공간(12)으로 구분되는 밀폐용기(1)와, 상기 밀폐용기(1)의 흡입공간(11)에 설치되어 회전력을 발생하는 구동모터(2)와, 상기 밀폐용기(1)의 흡입공간(11)과 토출공간(12) 사이에 고정 설치되는 메인프레임(3)과, 상기 메인프레임(3)의 상면에 고정 설치되는 고정스크롤(4)과, 상기 메인프레임(3)과 고정스크롤(4) 사이에 설치되고 상기 구동모터(2)의 크랭크축(23)에 편심 결합되어 상기 고정스크롤(4)과 함께 연속으로 이동하는 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 형성하는 선회스크롤(5)과, 상기 고정스크롤(4)과 선회스크롤(5) 사이에 설치되어 상기 선회스크롤(5)의 자전운동을 방지하는 올담링(6)을 포함하고 있다.

상기 고정스크롤(4)의 경판부(41)에는 최종 압축실(P)을 토출공간(12)에 연통시켜 압축된 냉매가 토출공간(12)으로 토출되도록 안내하는 토출구(44)가 형성되고, 상기 토출구(44)의 상단에는 판형 리드밸브로 된 체크밸브(7)가 설치되어 있다.

상기 토출구(44)의 상단에는 토출된 냉매가 토출구(44)를 통해 압축실로 역류하는 것을 방지하도록 체크밸브(7)가 설치된다. 상기 체크밸브(7)는 도 2에서와 같이 일단이 고정스크롤(4)에 고정되는 고정단을 형성하고 타단이 상기 토출구(44)를 개폐하도록 자유단을 형성하는 판형 리드밸브로 이루어질 수 있다.

상기 체크밸브(7)는 얇은 판체로 이루어져 상기 토출구(44)를 개폐하는 밸브판체(71)와, 상기 밸브판체(71)의 후방측에 구비되어 상기 밸브판체(71)의 열림량을 제한하는 리테이너(72)로 이루어질 수 있다. 도면중 미설명 부호인 13은 흡입관, 14는 토출관, 21은 고정자, 22는 회전자, 23은 크랭크축, 42는 고정랩, 43은 흡입구, 51은 선회스크롤 경판부, 52는 선회랩이다.

그러나, 상기와 같이 토출구에 체크밸브가 설치되는 경우에는, 압축기의 정지시 고압부(즉, 토출공간)의 압력에 의해 체크밸브(7)가 닫히면서 압축되던 고압의 냉매가스가 상대적으로 저압인 흡입구(43)를 향해 순간적으로 역류하게 된다. 그러면 상기 선회스크롤(5)이 역회전을 하면서 최종 압축실(P)의 압력이 순간적으로 진공압력까지 낮아지게 된다. 그러면 상기 고정스크롤(4)과 선회스크롤(5)의 최종 압축실 주변이 축방향 부압을 받아 선회스크롤(5)이 부상하면서 양쪽 스크롤(4)(5)의 랩(42)(52)과 경판(41)(51)이 순간적으로 압착된 상태에서 선회스크롤(5)이 역회전하게 되어 마모가 증가될 수 있었다.

본 발명의 목적은, 압축기의 정지시 최종 압축실의 압력이 과도하게 낮아지는 것을 방지하여 고정스크롤과 선회스크롤이 최종 압축실 부근에서 밀착되는 것을 방지할 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 토출구를 갖는 제1 스크롤; 상기 제1 스크롤에 맞물려 연속으로 이동하는 압축실을 형성하는 제2 스크롤; 및 상기 토출구를 선택적으로 개폐하여 토출된 냉매가 압축실로 역류하는 것을 방지하는 체크밸브;를 포함하고, 상기 체크밸브에는 그 체크밸브가 토출구를 닫았을 경우 토출된 냉매의 일부가 상기 압축실로 유입되도록 연통유로부가 형성되고, 상기 연통유로부는 상기 토출구의 단면적보다 작게 형성되는 스크롤 압축기가 제공된다.

본 발명의 스크롤 압축기는, 체크밸브에는 그 체크밸브가 토출구를 닫았을 경우 토출공간으로 토출된 냉매의 일부가 상기 압축실로 유입되도록 연통유로부가 형성됨으로써, 압축기가 정지되어 최종 압축실의 압력이 일정 압력까지 상승되어 최종 압축실의 진공화를 방지하게 되고 이를 통해 상기 최종 압축실을 이루는 양쪽 스크롤의 중앙부위가 과도하게 밀착되면서 마모되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 판형 리드밸브가 적용된 스크롤 압축기의 일례를 보인 종단면도,
도 2는 도 1에 따른 판형 리드밸브를 분해하여 보인 사시도,
도 3은 본 발명의 판형 리드밸브가 적용된 스크롤 압축기의 일례를 보인 종단면도,
도 4는 도 3에 따른 판형 리드밸브의 일실시예를 분해하여 보인 사시도,
도 5는 도 4에 따른 리드밸브의 적용시 냉매의 누설을 보인 종단면도,
도 6은 도 3에 따른 판형 리드밸브에서 연통유로부에 대한 다른 실시예를 보인 종단면도,
도 7은 본 실시예에 따른 스크롤 압축기에서 토출밸브에 연통유로부가 있는 경우와 없는 경우에서의 최종 압축실의 압력변화를 실험하여 비교한 그래프,
도 8은 도 3에 따른 스크롤 압축기에서 체크밸브의 다른 예로 피스톤 밸브의 경우 연통유로부를 보인 종단면도.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기를 첨부도면에 도시된 일실시예에 의거하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 판형 리드밸브가 적용된 스크롤 압축기의 일례를 보인 종단면도이고, 도 4는 도 3에 따른 판형 리드밸브의 일실시예를 분해하여 보인 사시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 스크롤 압축기는, 밀폐용기(1)의 내부공간이 저압부인 흡입공간(11)과 고압부인 토출공간(12)으로 구분되고, 상기 밀폐용기(1)의 흡입공간(11)에 회전력을 발생하는 구동모터(2)가 설치되며, 상기 밀폐용기(1)의 흡입공간(11)과 토출공간(12) 사이에는 메인프레임(3)이 고정 설치된다. 상기 메인프레임(3)의 상면에는 고정스크롤(4)이 고정 설치되고, 상기 메인프레임(3)과 고정스크롤(4) 사이에는 상기 구동모터(2)의 크랭크축(23)에 편심 결합되어 상기 고정스크롤(4)과 함께 연속으로 이동하는 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 형성하는 선회스크롤(5)이 선회 가능하게 설치된다. 그리고 상기 고정스크롤(4)과 선회스크롤(5) 사이에는 상기 선회스크롤(5)의 자전운동을 방지하기 위한 올담링(6)이 설치된다.

상기 밀폐용기(1)의 내부공간은 고정스크롤(4)에 의해 흡입공간(11)과 토출공간(12)으로 구분되고, 상기 흡입공간(11)에는 흡입관(13)이 연통되도록 결합되는 반면 상기 토출공간(12)에는 토출관(14)이 연통되도록 결합된다.

도면으로 도시하지는 않았으나, 상기 밀폐용기(1)는 밀봉된 소정의 토출공간이 구비되어 상기 고정스크롤(4)에 고정 결합되는 토출플레넘(미도시)에 의해 저압부인 흡입공간과 고압부인 토출공간이 구획되거나, 또는 상기 고정스크롤(4)의 상면에 고정되고 밀폐용기(1)의 내주면에 밀착되는 고저압분리판(미도시)에 의해서도 상기 밀폐용기(1)의 내부공간이 흡입공간과 토출공간으로 구획될 수도 있다.

상기 고정스크롤(4)은 그 경판부(41)의 저면에 돌출되어 상기 선회스크롤(5)의 선회랩(52)과 함께 압축실(P)을 이루도록 고정랩(42)이 형성된다. 상기 고정스크롤(4)의 경판부(41)의 외주면에는 상기 밀폐용기(1)의 흡입공간(11)과 압축실(P)이 연통되도록 흡입구(43)가 형성되고, 상기 고정스크롤(4)의 경판부(41)의 중심에는 압축실(P)과 상기 밀폐용기(1)의 토출공간(12)이 연통되도록 토출구(44)가 형성된다.

상기 토출구(44)의 상단에는 토출된 냉매가 토출구(44)를 통해 압축실(P)로 역류하는 것을 방지하도록 체크밸브(7)가 설치된다. 상기 체크밸브(7)는 도 4에서와 같이 일단이 고정스크롤(4)에 고정되는 고정단을 형성하고 타단이 상기 토출구를 개폐하도록 자유단을 형성하는 판형 리드밸브로 이루어질 수 있다.

상기 체크밸브(7)는 얇은 판체로 이루어져 상기 토출구(44)를 개폐하는 밸브판체(71)와, 상기 밸브판체(71)의 후방측에 구비되어 상기 밸브판체(71)의 열림량을 제한하는 리테이너(72)로 이루어질 수 있다.

상기 밸브판체(71)는 고정스크롤(4)에 고정되는 고정부(711)와, 상기 고정부(711)에서 연장되는 탄성부(712)와, 상기 탄성부(712)에서 확장 연장되어 상기 토출구(44)를 개폐하는 개폐부(713)로 이루어질 수 있다.

상기 개폐부(713)는 토출구(44)의 직경보다 크게 원형 또는 각진 형상으로 형성될 수 있고, 그 중앙부위에는 토출공간(12)과 압축실(P)이 연통될 수 있도록 연통유로부(714)가 형성될 수 있다.

상기 연통유로부(714)는 도 5에서와 같이 상기 개폐부(713)의 중앙 또는 토출구(44)와 중첩되는 부위에 관통 형성될 수도 있고, 도 5에서와 같이 상기 개폐부(713)의 중앙부위를 절곡하여 홈 형상으로 형성되도록 할 수도 있다.

도면중 미설명 부호인 21은 고정자, 22는 회전자, 23은 크랭크축, 51은 선회스크롤의 경판부이다.

상기와 같은 본 실시예에 의한 스크롤 압축기는, 상기 구동모터(2)에 전원이 인가되어 회전력이 발생되면, 상기 구동모터(2)의 크랭크축(23)에 편심 결합된 선회스크롤(5)이 선회운동을 하면서 상기 고정스크롤(4)과의 사이에 연속으로 이동하는 두 개 한 쌍의 압축실(P)을 형성한다. 상기 압축실(P)은 흡입구(또는, 흡입실)(43)에서 토출구(또는, 토출실)(44) 방향으로 점차 체적이 좁아지는 압축실(P)이 연속하여 여러 단계로 형성된다.

그러면, 상기 밀폐용기(1)의 외부에서 제공되는 냉매는 흡입관(13)을 통하여 밀폐용기(1)의 저압부인 흡입공간(11)으로 유입되고, 상기 흡입공간(11)의 저압냉매는 고정스크롤(4)의 흡입구(43)를 통해 유입되어 상기 선회스크롤(5)에 의해 ㅊ최종 압축실 방향으로 이동하면서 압축되었다가 그 최종 압축실에서 상기 고정스크롤(4)의 토출구(44)를 통해 상기 밀폐용기(1)의 토출공간(12)으로 토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이때, 상기 압축기가 정지되면 상기 토출구(44)를 통해 토출공간(12)으로 토출된 냉매의 압력에 의해 체크밸브(7)가 닫히게 된다. 그러면 상기 압축실(P)에서 압축되는 냉매가 상대적으로 저압인 흡입구 방향으로 이동하면서 최종 압축실의 압력이 순간적으로 진공 압력 상태의 낮은 압력 상태가 된다. 그러면 상기 고정스크롤(4)과 선회스크롤(5)의 최종 압축실 부근이 과도하게 밀착되면서 양쪽 스크롤(4)(5)의 랩(42)(52)과 경판부(41)(51) 사이에 마모가 발생될 수 있다.

하지만, 본 실시예와 같이 상기 체크밸브(7)의 밸브판체(71)에 연통유로부(714)가 형성되는 경우에는 압축기가 정지되어 체크밸브(7)가 닫힐 때 상기 토출공간(12)으로 토출되었던 냉매의 일부가 상기 연통유로부(714)를 통해 최종 압축실(P)로 유입되면서 그 최종 압축실(P)의 압력을 일정 압력까지 상승시킴으로써 최종 압축실(P)의 진공화를 방지하게 된다. 그러면 상기 최종 압축실(P)을 이루는 양쪽 스크롤(4)(5)의 중앙부위가 과도하게 밀착되면서 마모되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

도 7은 본 실시예에 따른 스크롤 압축기에서 토출밸브에 연통유로부가 있는 경우와 없는 경우에서의 최종 압축실의 압력변화를 실험하여 비교한 그래프이다.

이에 도시된 바와 같이, 토출밸브가 닫힌 시점부터 일정 시간(그래프에서는 대략 0.03초 부근)이 지나면 종래(연통유로부가 없는 구조)에는 최종 압축실의 압력은 18bar 에서 5bar로 급격하게 저하되는 것을 알 수 있다. 하지만, 본 실시예와 같이, 상기 토출밸브에 연통유로부가 형성되는 경우에는 같은 시간 동안 압력이 20bar에서 15bar로 저하되어 압력강하가 크게 개선되는 것을 알 수 있다. 이에 따라 최종 압축실의 압력강하가 완화되어 그 최종 압축실 부근에서의 랩과 경판 사이의 과도한 밀착으로 인한 마모를 방지할 수 있다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예에서는 판형 리드밸브에 대해 살펴보았으나, 본 실시예와 같이 피스톤 밸브의 경우에도 동일하게 적용할 수 있다. 즉, 도 8에서와 같이 피스톤 밸브(75)의 중앙을 축방향으로 관통하여 연통유로부(751)를 형성하거나, 또는 도면으로 도시하지는 않았으나 상기 고정스크롤(4)의 경판부(41) 상면과 접하는 피스톤 밸브(75)의 저면에 횡방향으로 연통유로부(미도시)를 홈지게 형성할 수도 있다.

본 실시예의 기본적인 구성과 이에 따른 작용 효과는 전술한 실시예와 대동소이하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

4 : 고정스크롤 44 : 토출구
5 : 선회스크롤 7 : 체크밸브
71 : 밸브판체 714 : 연통유로부
75 : 피스톤 밸브

Claims

토출구를 갖는 제1 스크롤;
상기 제1 스크롤에 맞물려 연속으로 이동하는 압축실을 형성하는 제2 스크롤; 및
상기 토출구를 선택적으로 개폐하여 토출된 냉매가 압축실로 역류하는 것을 방지하는 체크밸브;를 포함하고,
상기 체크밸브에는 그 체크밸브가 토출구를 닫았을 경우 토출된 냉매의 일부가 상기 압축실로 유입되도록 연통유로부가 형성되고,
상기 연통유로부는 상기 토출구의 단면적보다 작게 형성되는 스크롤 압축기.
제1항에 있어서,
상기 토출밸브는 일단이 고정되고 타단이 개폐부를 이루는 판형 밸브로 형성되고,
상기 연통유로부는 상기 개폐부를 관통하여 형성되는 스크롤 압축기.
제1항에 있어서,
상기 토출밸브는 일단이 고정되고 타단이 개폐부를 이루는 판형 밸브로 형성되고,
상기 연통유로부는 상기 개폐부를 절곡하여 홈지게 형성되는 스크롤 압축기.
제1항에 있어서,
상기 토출밸브는 상기 제1 스크롤에 고정되는 밸브하우징에서 미끄러지게 설치되는 피스톤 밸브로 이루어지고,
상기 연통유로부는 상기 피스톤 밸브를 관통하여 형성되는 스크롤 압축기.
제1항에 있어서,
상기 토출밸브는 상기 제1 스크롤에 고정되는 밸브하우징에서 미끄러지게 설치되는 피스톤 밸브로 이루어지고,
상기 연통유로부는 상기 제1 스크롤에 접하는 피스톤 밸브의 일측면에 홈지게 형성되는 스크롤 압축기.