KR20210123446A - 스크롤 압축기 - Google Patents

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KR20210123446A
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Abstract

본 발명은 메인프레임과, 상기 메인프레임의 내부에 형성되어 모터에 의하여 회전하는 구동축과, 상기 구동축과 연결되어 상기 구동축의 구동력에 의하여 선회운동을 하고, 나선형상의 선회랩을 구비하는 선회스크롤과, 상기 선회스크롤의 선회운동 시, 흡입실을 통해 흡입된 유체를 상기 선회랩과의 사이에서 압축하도록 압축실을 한정하고, 상기 선회랩과 대응하여 맞물리는 나선형상의 고정랩을 구비하는 고정스크롤과, 상기 압축실과 연통되어 압축된 가스를 토출실로 토출하는 토출부 및 상기 선회스크롤의 일측에 구비되는 배압실을 포함하고, 상기 압축실에 연통된 중간압과 상기 배압실의 압력 크기로, 상기 선회스크롤 및 상기 고정스크롤에 작용하는 배압력을 조절하는 스크롤 압축기의 배압 제어밸브를 포함하여, 압축실과 배압실의 압력 차이와, 토출실과 배압실의 압력 차이에 대응하여 토출실과 배압실, 흡입실과 배압실을 연통하는 제1, 제2스풀의 이동으로 압력의 유입이 제어되므로 배압력의 조절이 가능하여, 토출실의 압력과 흡입실의 압력이 낮은 스크롤 압축기의 저부하 조건에서는 배압력이 낮도록 조절하며, 토출실의 압력과 흡입실의 압력이 높은 스크롤압축기의 고부하 조건에서는 배압력이 높도록 조절할 수 있어, 이를 통해 스크롤 압축기 압축기의 소요 동력을 저감될 수 있으며, 스크롤 압축기의 효율을 향상시킬 수 있는 스크롤 압축기를 제공한다.

Description

스크롤 압축기{Scroll compressor}
본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고정스크롤의 일측에 압축기의 배압을 제어하는 배압 제어밸브를 구비하여, 운전 상태에 따라 선택적으로 배압력이 조절되는 스크롤 압축기에 관한 것이다.
일반적으로 스크롤 압축기는, 공조기 냉동기, 자동차의 에어컨 등에 구비되어 냉매가스를 압축하는 압축기이다.
스크롤 압축기는 고정스크롤과 회전스크롤이 구비되어 상기 고정스크롤과 회전스크롤의 사이에 압축실이 형성된다.
또한 스크롤 압축기에 유입된 냉매가스는 흡입실을 통해 흡입되며, 흡입된 냉매는 상기 고정스크롤과 회전스크롤의 사이에 형성되는 압축실로 이동되어, 회전스크롤의 회전에 의하여 냉매가스를 압축한다. 상기 압축실에서 압축된 냉매는 중앙의 토출부를 통하여 토출실로 고압가스를 내보낸다.
상기와 같은 스크롤 압축기는 토출실과 압축실의 배압이 적절하게 이루어지지 않아 운전압력비가 낮거나 높은 경우가 발생하여 효율저하 및 수명저하를 초래한다. 이러한 스크롤압축기의 배압을 조절하기 위한 스크롤압축기의 배압장치에 관한 특허로는 대한민국 공개특허 특2003-0044241로가 개시되어 있다.
종래 기술은 선회 스크롤과, 메인프레임 사이에 선회스크롤에 대해서 고정스크롤측으로 배압력을 가하는 배압실이 형성되고, 상기 배압실은 유입되는 압력(가스, 오일 또는 가스+오일 혼합물)에 의해서 배압력이 발생하였다.
하지만, 종래 기술은 배압밸브, 스로틀부에 의해서 설정된 배압력에 따라서 배압실의 압력이 일정하게 유지되나, 이 경우 압축기 운전상태과 관계없이 일정한 배압력이 발생하여, 압축기 효율이 떨어지는 문제점이 발생하였다.
또한, 저속구동시에 종래처럼 설정된 배압으로 압축기 운전에 과도한 배압력이 유입될 경우 선회스크롤/고정스크롤의 랩과 경판이 과도하게 닿아서 마모되거나 소비동력이 상승하는 문제점이 발생하였다.
본 발명은 압축실과 배압실의 압력 차이와, 토출실과 배압실의 압력 차이에 대응하여 토출실과 배압실, 흡입실과 배압실을 연통하는 제1, 제2스풀의 이동으로 압력의 유입이 제어되므로 배압력의 조절이 가능하여, 토출실의 압력과 흡입실의 압력이 낮은 스크롤 압축기의 저부하 조건에서는 배압력이 낮도록 조절하며, 토출실의 압력과 흡입실의 압력이 높은 스크롤압축기의 고부하 조건에서는 배압력이 높도록 조절할 수 있어, 이를 통해 스크롤 압축기 압축기의 소요 동력을 저감될 수 있으며, 스크롤 압축기의 효율을 향상시킬 수 있는 스크롤 압축기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 스크롤 압축기는 메인프레임과, 상기 메인프레임의 내부에 형성되어 모터에 의하여 회전하는 구동축과, 상기 구동축과 연결되어 상기 구동축의 구동력에 의하여 선회운동을 하고, 나선형상의 선회랩을 구비하는 선회스크롤과, 상기 선회스크롤의 선회운동 시, 흡입실을 통해 흡입된 유체를 상기 선회랩과의 사이에서 압축하도록 압축실을 한정하고, 상기 선회랩과 대응하여 맞물리는 나선형상의 고정랩을 구비하는 고정스크롤과, 상기 압축실과 연통되어 압축된 가스를 토출실로 토출하는 토출부 및 상기 선회스크롤의 일측에 구비되는 배압실을 포함하고, 상기 압축실에 연통된 중간압과 상기 배압실의 압력 크기로, 상기 선회스크롤 및 상기 고정스크롤에 작용하는 배압력을 조절하는 스크롤 압축기의 배압 제어밸브를 포함한다.
이때 본 발명에 따른 상기 제1밸브부는 상기 압축실의 중간 압력과, 상기 배압실의 압력 차이로 유동하는 제1스풀의 이동으로 제1연통로의 개폐를 조절한다.
그리고 본 발명에 따른 상기 제1밸브부는 상기 제1스풀의 중앙에 제1연통로를 형성한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 제2밸브부는 상기 배압실의 압력과 상기 토출실의 압력 차이로 유동하는 제2스풀의 이동으로 제2연통로의 개폐를 조절한다.
더불어 본 발명에 따른 상기 제1밸브부 및 제2밸브부는 하나의 밸브하우징에 일체로 구비하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 스크롤 압축기에 의해 나타나는 효과는 다음과 같다.
압축실과 배압실의 압력 차이와, 토출실과 배압실의 압력 차이에 대응하여 토출실과 배압실, 흡입실과 배압실을 연통하는 제1, 제2스풀의 이동으로 압력의 유입이 제어되므로 배압력의 조절이 가능하다.
따라서 토출실의 압력과 흡입실의 압력이 낮은 스크롤 압축기의 저부하 조건에서는 배압력이 낮도록 조절하며, 토출실의 압력과 흡입실의 압력이 높은 스크롤압축기의 고부하 조건에서는 배압력이 높도록 조절할 수 있다.
이를 통해 스크롤 압축기 압축기의 소요 동력을 저감될 수 있으며, 스크롤 압축기의 효율을 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크롤 압축기를 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배압제어밸브의 유로 열림 상태를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배압제어밸브의 유로 닫힘 상태를 보인 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 고정스크롤 일측에 압축실의 중간압력과 배압실의 압력 차이로 토출실에서 배압실로 유입되는 압력의 유동을 조절하고, 상기 토출실과 배압실의 압력 차이로 배압실에서 흡입실 및 흡입 영역으로 유입되는 압력의 유동을 조절하는 배압 제어밸브를 구비하여, 압축기의 운전 상태에 따라 배압력이 조절되어, 압축기의 운전 효율이 향상되는 스크롤 압축기에 관한 것으로, 도면을 참고하여 살펴보면 다음과 같다.
도 1 내지 도 3을 참조한 본 발명의 실시 예에 따른 스크롤 압축기(100)는 메인프레임(110), 선회스크롤(120), 고정스크롤(130), 토출캡(200)을 포함하는데, 먼저 상기 메인프레임(110)은 그 내부 공간에 회전자(111) 및 회전축(113)을 구비한다.
이때 상기 회전자(111)를 기준으로 외주변에는 고정자(112)를 구성하며, 상기 고정자(112)의 전자유도작용에 의해 상기 회전자(111) 및 회전축(113)이 회전하게 된다.
상기 메인프레임(110)의 내부에 수용되는 상기 회전자(111)와 고정자(112)는 일반적인 전동모터의 구성과 같이 상기 고정자(112)가 상기 메인프레임(110)의 내측면을 따라 장착되고, 상기 회전자(111)는 상기 고정자(112)의 내부에 회전 가능하게 이격되어 배치된다.
따라서 상기 메인프레임(110)의 내부에 수용된 상기 회전축(113)은 상기 회전자(111)의 내부에 회전 가능하게 장착되어, 외부에서 공급되는 전원에 의해 상기 고정자(112)에서 전자기장이 발생하게 되면, 전자유도작용에 의해 상기 고정자(112)의 내부에 장착된 상기 회전자(111) 및 회전축(113)이 회전운동하고, 상기 회전자(111)가 회전함에 따라 스크롤 압축이 이루어진다.
상기한 스크롤 압축이 이루어지기 위해 상기 메인프레임(110)의 일측면에 나선형의 선회랩(121)이 형성된 선회스크롤(120)이 장착되는데, 상기 선회스크롤(120)은 상기 회전축(113)의 일단과 연결되고, 상기 메인프레임(110)과 연결되는 센터하우징의 내부에 베어링에 의해 회전 가능하게 구비된다.
따라서 상기한 구성에 의해 상기 회전자(111)가 상기 고정자(112)의 전자유도작용에 의해 회전함에 따라 상기 회전축(113)이 회전하게 되면, 상기 선회스크롤(120)이 회전되면서 상기 선회스크롤(120)의 일측면에 형성된 선회랩(121) 또한 선회운동하게 된다.
그리고 상기 메인프레임(110)과 상기 선회스크롤(120) 사이에는 상기 선회스크롤(120)의 자전을 방지하는 올덤커플링(미부호)이 더 구비될 수도 있다.
상기 메인프레임(110) 중 선회스크롤(120)이 구비된 일측에는 고정스크롤(130)을 결합하는데, 상기 고정스크롤(130)에는 고정랩(131)이 형성되어 있으며, 상기 고정랩(131)은 상기 선회스크롤(120)의 선회랩(121)과 맞물리게 서로 결합된다.
상기 고정스크롤(130)이 상기 메인프레임(110)에 결합됨에 따라 상기 고정스크롤(130)의 고정랩(131)이 상기 선회랩(121)과 서로 맞물리게 배치되어, 상기 선회랩(121)의 선회운동에 따라 인입된 냉매를 압축, 토출하는 압축실(Pc)을 형성한다.
즉 흡입실(Ps)을 통해 흡입된 유체가 상기 선회랩(121)과 상기 고정랩(131) 사이의 상기 압축실(Pc)로 유입되고, 상기 선회랩(121)의 선회운동에 의하여 상기 압축실(Pc)의 공간이 줄어듬에 따라 압축하게 된다.
여기서 상기 선회스크롤(120)의 선회랩(121)과 상기 고정스크롤(130)의 고정랩(131)의 너비에 따라 압축용량이 결정되는데, 상기 선회랩(121)과 고정랩(131)의 너비가 종래의 것보다 상대적으로 길면 압축용량이 증가되고, 반대로 종래의 것보다 너비가 상대적으로 짧으면 압축용량이 낮아진다.
그리고 상기 고정스크롤(130)은 상기 메인프레임(110)의 일단과 그 둘레가 같게 형성되는 것이 바람직하고, 상기 고정스크롤(130)을 상기 메인프레임(110)의 일단에 결합할 시 상기 고정스크롤(130)과 상기 메인프레임(110)의 일단 사이에는 오링(미도시)이 구비되어 상기 고정스크롤(130)과 상기 메인프레임(110) 일단 사이의 기밀이 유지되도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 메인프레임(110)과, 상기 선회스크롤(120) 사이에는 배압실(Pb)을 구비하여, 상기 선회스크롤(120)에서 고정스크롤(130) 측으로 배압력을 선택적으로 가한다.
여기서 상기 배압실(Pb)의 압력은 냉매가스, 오일 또는 냉매가스+오일 혼합물의 유입으로 배압력이 발생하고, 상기한 배압실(Pb)의 압력을 조절하기 위해 배압 제어밸브(300)를 포함한다.
이때 상기 배압 제어밸브(300)는 고정스크롤(130)의 일측에 구비하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 고정스크롤(130)의 배후에는 토출캡(200)을 결합하는데, 상기 토출캡(200)에는 압축된 냉매가 토출되는 토출포트(미부호)가 구비되는 것이 바람직하다.
이때 상기 고정스크롤(130) 배후면에 밀착 결합되는 상기 토출캡(200)은 상기 고정스크롤(130)에 인접하는 내측 공간에 상기 고정스크롤(130)에서 토출된 냉매를 수용하는 토출실(Pd)을 형성한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크롤 압축기의 배압 제어밸브(300)는 상기 고정스크롤(130)의 일측에는 배압 제어밸브(300)를 구비하는데, 상기 배압 제어밸브(300)는 하나의 밸브하우징(310) 내부에 제1밸브부(320) 및 제2밸브부(330)를 포함하는 구조를 갖는다.
이때 상기 제1밸브부(320) 및 제2밸브부(330) 각각은 상기 밸브하우징(310) 내부에서 격벽으로 구획된 공간인 제1밸브실(311)과, 제2밸브실(312)을 포함하고, 상기 제1밸브실(311)에는 상기 제1밸브실(311) 공간을 따라 이동하는 제1스풀(321) 및 상기 제1스풀(321)에 탄성반발력을 제공하는 제1탄성부재(322)를 구비하여 상기 제1밸브부(320)를 이루고, 상기 제2밸브실(312)는 상기 제2밸브실(312)의 공간을 따라 이동하는 제2스풀(331) 및 상기 제2스풀(331)에 탄성반발력을 제공하는 제2탄성부재(332)를 구비하여, 상기 제2밸브부(330)를 이룬다.
여기서 상기 밸브하우징(310) 중 제1밸브부(320)의 제1밸브실(311)에는 제1포트(313), 제2포트(314), 제3포트(315), 제4포트(316)를 형성하고, 제2밸브실(312)에는 제5포트(317), 제6포트(318), 제7포트(319)를 각각 형성하는데,
먼저 상기 제1포트(313)는 상기 제1밸브실(311) 중 제1스풀(321)의 이동방향인 좌,우방향과 직교를 이루는 상측에 형성되고, 상기 토출실(Pd)에서 유출된 압력(냉매가스, 오일 또는 냉매가스+오일의 혼합물)이 상기 제1밸브실(311)을 향해 유동하도록 안내하는 제1연통로(410)와 연결된다.
그리고 상기 제3포트(315)는 상기 제1밸브실(311) 중 제1스풀(321)의 이동방향인 좌,우방향과 직교를 이루는 하측에는 상기 제3포트(315)를 형성하는데, 상기 제3포트(315)는 상기 제1밸브실(311)에서 유출된 압력(냉매가스, 오일 또는 냉매가스+오일의 혼합물)이 상기 배압실(Pb)로 유입되도록 안내하는 제2연통로(420)와 연결된다.
상기 제1밸브실(311)의 공간에서 좌,우방향으로 이동하는 제1스풀(321)에는 상기 제1포트(313)를 통해 유입된 압력이 상기 제3포트(315)로 유출될 수 있도록, 제1연통로(410)와 연통하는 연통공(323)을 형성하는 것이 바람직하다.
따라서 상기 제1포트(313) 및 제3포트(315)는 동일한 선상에 상기 제1밸브실(311)의 상측 및 하측에 형성되면서, 상기 제1밸브실(311)의 공간에서 좌,우방향으로 이동하는 제1스풀(321)의 이동 위치에 따라 연통공(323)을 통해 상기 제1포트(313) 및 제3포트(315)가 서로 연통하여, 상기 제1연통로(410) 및 제2연통로(420)를 통해 상기 토출실(Pd)의 압력이 배압실(Pb)로 유입하게 된다.
그리고 상기 제2포트(314)는 상기 제1밸브실(311) 중 제1스풀(321)의 이동방향인 좌측에 형성되고, 상기 압축실(Pc)과 제1유로(401)로 연결되어, 상기 압축실(Pc)에서 유출된 중간의 압력이 상기 제1유로(401)을 통해 상기 제1밸브실(311)로 유동한다.
또한, 상기 제4포트(316)는 상기 제1밸브실(311) 중 제1스풀(321)의 이동방향인 우측에 형성되고, 상기 배압실(Pb)과 제2유로(402)로 연결되어, 상기 배압실(Pb)에서 유출된 압력(냉매가스, 오일 또는 냉매가스+오일의 혼합물)이 상기 제2유로(402)를 따라 상기 제1밸브실(311)로 유동한다.
이때 상기 제1밸브실(311)로 유입된 상기 배압실(Pb)의 압력은 상기 제1밸브실(311)에 구비된 제1탄성부재(322)의 탄성반발력에 더하여 압력을 제공한다.
따라서 상기한 상기 제1밸브실(311) 중 제1스풀(321)을 기준으로 일측인 좌측편에는 상기 압축실(Pc)의 중간 압력이 제2포트(314)를 통해 유입되고, 대향진 타측인 우측편에는 상기 배압실(Pb)의 압력이 제4포트(316)를 통해 유입되어, 상기 제1스풀(321)의 이동은 상기 압축실(Pc)의 중간 압력과, 상기 배압실(Pb)의 압력 차이로 이동하게 되므로, 상기 제1스풀(321)의 연통공(323)은 개도는 상기 압축실(Pc)의 중간 압력과, 상기 제1탄성부재(322)의 탄성반발력에 상기 배압실(Pb)의 압력을 더한 힘과의 차이로 상기 제1스풀(321)의 연통공(323)이 개방된다.
일례로 상기 압축실(Pc)의 압력이 배압실(Pb)의 압력보다 낮으면, 상기 제1스풀(321)은 일측인 우측편으로 이동하여 상기 제1스풀(321)의 연통공(323)이 제1포트(313) 및 제3포트(315)와 일직선상에 위치하지 않고 우측편으로 편향되었으므로, 상기 제1밸브실(311)는 폐쇄작동하게 되어, 상기 토출실(Pd)에서 토출된 압력이 배압실(Pb)로 제공되지 않게 된다.
반대로, 상기 압축실(Pc)의 압력이 배압실(Pb)의 압력보다 높으면, 상기 제1스풀(321)은 타측인 좌측편으로 이동하여 상기 제1스풀(321)의 연통공(323)이 제1포트(313) 및 제3포트(315)와 일직선상에 위치하게 되므로, 상기 제1밸브실(311)는 오픈작동하게 되어, 상기 토출실(Pd)에서 토출된 압력이 배압실(Pb)로 제공된다.
그리고 상기 밸브하우징(310) 중 제2밸브부(330)의 제2밸브실(312)에는 제5포트(317), 제6포트(318), 제7포트(319)를 형성하는데, 상기 제5포트(317)는 상기 제2밸브실(312) 중 상,하로 이동하는 제2스풀(331)의 하측인 상기 제4포트(316)의 인근에 형성되고, 상기 배압실(Pb)에서 유출된 압력(냉매가스, 오일 또는 냉매가스+오일의 혼합물)이 상기 제2밸브실(312)로 유동하도록 안내하는 제3연통로(430)와 연결된다.
여기서 상기 제3연통로(430)를 통해 상기 제5포트(317)로 유입된 상기 배압실(Pb)의 압력은 상기 제2밸브실(312)에 구비된 제2스풀(331)을 이동시켜, 상기 제2밸브실(312)로 상기 배압실(Pb)의 압력이 유입되도록 하고, 상기 제2밸브실(312)로 유입된 상기 배압실(Pb)의 압력은 상기 제6포트(318)를 통해 상기 흡입실(Ps)로 유입된다.
이때 상기 제6포트(318)는 상기 제2밸브실(312) 중 상기 제5포트(317)와 대향진 상기 제2밸브실(312)의 일측에 형성되고, 상기 흡입실(Ps)과 제4연통로(440)로 연결되어, 상기 제2밸브실(312)에서 유출된 압력(냉매가스, 오일 또는 냉매가스+오일의 혼합물)이 상기 흡입실(Ps)로 유입되도록 안내한다.
그리고 상기 제7포트(319)는 상기 제2밸브실(312) 중 상,하로 이동하는 제2스풀(331)의 상측인 상기 제1포트(313)의 인근에 형성되고, 상기 토출실(Pd)과 제3유로(403)로 연결되어, 상기 토출실(Pd)에서 유출된 압력(냉매가스, 오일 또는 냉매가스+오일의 혼합물)이 제3유로(403)를 통해 상기 제2밸브실(312)로 유동한다.
이때 상기 제2밸브실(312)로 유입된 상기 토출실(Pd)의 압력은 상기 제2밸브실(311)에 구비된 제2탄성부재(332)의 탄성반발력에 더하여 압력을 제공한다.
따라서 상기한 제2밸브실(312) 중 제2스풀(331)을 기준으로 상측편에는 상기 토출실(Pd)의 압력이 제7포트(319)를 통해 제2밸브실(312) 내부로 유입되고, 대향진 하측편에는 상기 배압실(Pb)의 압력이 제5포트(317)를 통해 유입되어, 상기 제2스풀(331)의 이동은 상기 제2탄성부재(332)의 탄성반발력에 상기 토출실(Pd)의 압력을 더한 힘과, 상기 배압실(Pb)의 압력 차이로 이동하게 되므로, 상기 제2스풀(331)의 개도는 상기 제2탄성부재(332)의 탄성반발력에 상기 토출실(Pd)의 압력을 더한 힘과, 상기 배압실(Pb)의 압력 차이로 상기 제5포트(317)와 제6포트(318)가 서로 연통하게 개방된다.
일례로 상기 제2탄성부재(332)의 탄성반발력에 상기 토출실(Pd)의 압력을 더한 힘이 배압실(Pb)의 압력보다 낮으면, 상기 제2스풀(331)은 상향으로 이동하여, 상기 제2스풀(331)의 상향으로 상기 제2밸브실(312)은 오픈작동하게 되어, 상기 제5포트(317)와 제6포트(318)가 서로 연통하게 되므로, 상기 배압실(Pb)의 압력이 흡입실(Ps)로 제공된다.
반대로, 상기 제2탄성부재(332)의 탄성반발력에 상기 토출실(Pd)의 압력을 더한 힘이 배압실(Pb)의 압력보다 높으면, 상기 제2스풀(331)은 하향으로 이동하여, 상기 제2스풀(331)의 하향으로 상기 제2밸브실(312)은 폐쇄작동하게 되어, 상기 제5포트(317)와 제6포트(318)가 서로 연통하게 않게 되므로, 상기 배압실(Pb)의 압력이 흡입실(Ps)로 제공되지 않게 된다.
그러므로 본 발명의 일 실시 예에 따른 스크롤 압축기는 스크롤 압축기(100)의 운전상태에 따라서 배압력이 조절되므로 스크롤 압축기(100)의 운전 효율이 향상되고, 압축실(Pc)과 배압실(Pb) 간의 압력 차이와, 토출실(Pd)과 배압실(Pb) 간의 압력 차이에 대응하여 토출실(Pd)과 배압실(Pb), 그리고 흡입실(Ps)과 배압실(Pb)을 연통하는 제1, 제2스풀(321, 331)의 이동으로 압력(냉매가스, 오일 또는 냉매가스+오일의 혼합물)의 유입이 제어되므로 배압력의 조절이 가능하다.
따라서 토출실(Pd)의 압력과, 흡입실(Ps)의 압력이 낮은 스크롤 압축기(100)의 저부하 조건에서는 배압력이 낮도록 조절하며, 토출실(Pd)의 압력이 높은 스크롤 압축기(100)의 고부하 조건에서는 배압력이 높도록 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배압 제어밸브의 구동에 대해서 설명하면 다음과 같다.
스크롤 압축기(100)의 저속구동 시와 같은 낮은 배압력이 요구되는 조건에서는 배압 제어밸브(300)로 유입되는 압축실(Pc)에서 압축되는 중간압의 크기가 배압력(Pb)+제1탄성부재(322) 힘보다 작아서 제1밸브부(320)가 폐쇄되며, 배압실(Pb)로 압력(냉매가스, 오일 또는 냉매가스+오일의 혼합물)의 유입은 없다.
이후 배압실(Pb)의 압력은 제2밸브부(330)가 폐쇄된 상태에서 일정하게 유지되다 상기 제2밸브부(330) 측을 통해서 유출되어, 설정한 압력조건에 도달하면 압축실(Pc)의 중간압이 배압력+제2탄성부재(322) 힘보다 커져서 상기 제1밸브부(320)가 개방되며, 배압실(Pb)로 압력(냉매가스, 오일 또는 냉매가스+오일의 혼합물)이 다시 유입된다.
이후 상기 제2밸브부(330)는 낮은 토출 압력으로 배압실(Pb) 압력과의 차압에 의해서 개방 상태를 이루지만, 토출실(Pd)의 압력이 높을 경우 토출 압력과 제2탄성부재(332)의 힘의 영향으로 폐쇄상태를 이루게 되면서 균형적인 배압실(Pb)의 압력을 유지하게 된다.
또한, 스크롤 압축기(100)의 고속구동시 높은 배압력이 요구되는 조건에서는 압축실(Pc)에서 압축되는 중간압의 크기가 배압력+제1탄성부재(321)의 힘보다 크게 형성되어 제1밸브부(320)가 개방되며, 배압실(Pb)로 압력이 유입된다.
이후 배압실(Pb)의 압력은 제2밸브부(330) 측을 통해서 유출되고 설정된 압력조건 이하로 도달하면, 압축실(Pc)의 중간압이 배압력+제1탄성부재의(321) 힘보다 작아져서 제1밸브부(320)가 페쇄되면서 압력의 유입이 중단된다.
그리고 제2밸브부(330)는 높은 토출 압력으로 배압실(Pb) 압력과의 차압에 의해서 폐쇄 상태를 이루지만 배압실(Pb)의 유입이 많을 경우 개방상태로 전환된다.
상기한 구성에 의해 고속구동시에 종래처럼 설정된 배압으로 압축기 운전에 부족한 배압력이 유입될 경우 선회스크롤/고정스크롤의 랩과 경판 사이에 갭이 발생하여 갭으로 압축된 냉매가 빠져나가는 현상이 일어난다.
따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 배압 제어밸브는 도 2를 참조한 바와 같이 배압실(Pb)의 압력 ＜ 압축실 중간압(Pc)의 압력이면, 제1밸브부(320)가 개방되고, 상기 제1밸브(320)의 제1스풀(321) 중앙의 연통공(323)을 통해서 유입된 토출실의 압력(Pd)은 밸브를 관통하여 배압실(Pb)로 유입된다.
그리고 배압실(Pb)의 압력 ＞ 토출실(Pd)의 압력이면, 제2밸브부(330) 역시 개방되고, 상기 제2밸브부(330)의 내부 유로를 통해서 배압실(Pb)의 압력이 흡입실(Ps)로 유입된다.
또한, 도 3을 참조한 바와 같이 배압실(Pb)의 압력 ＞ 압축실 중간압(Pc)의 압력이면, 제1밸브부(320)는 폐쇄되고, 상기 제1밸브부(320)의 제1스풀(321)이 일측으로 이동하여 상기 제1스풀(321)의 중앙에 형성된 연통공(323)이 닫히고 토출실(Pd) 압력 공급이 중단된다.
그리고 배압실(Pb)의 압력 ＜ 토출실(Pd)의 압력이면, 제2밸브부(330)는 폐쇄되고, 상기 제2밸브부(330)의 내부 유로가 닫히며 흡입실(Ps)로 유입되는 배압실(Pb)의 압력 공급이 중단된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 스크롤 압축기 110: 메인프레임 111: 회전자
112: 고정자 113: 회전축 120: 선회스크롤
121: 선회랩 130: 고정스크롤 131: 고정랩
200: 토출캡 300: 배압 제어밸브 310: 밸브하우징
311: 제1밸브실 313: 제1포트 314: 제2포트
315: 제3포트 316: 제4포트 317: 제5포트
318: 제6포트 319: 제7포트 312: 제2밸브실
320: 제1밸브부 321: 제1스풀 322: 제1탄성부재
323: 연통공 330: 제2밸브부 331: 제2스풀
332: 제2탄성부재 401: 제1유로 402: 제2유로
403: 제3유로 410: 제1연통로 420: 제2연통로
430: 제3연통로 440: 제4연통로 Pd: 토출실
Pc: 압축실 Ps: 흡입실 Pb: 배압실

Claims (7)

  1. 메인프레임;
    상기 메인프레임의 내부에 형성되어 모터에 의하여 회전하는 구동축;
    상기 구동축과 연결되어 상기 구동축의 구동력에 의하여 선회운동을 하고, 나선형상의 선회랩을 구비하는 선회스크롤;
    상기 선회스크롤의 선회운동 시, 흡입실을 통해 흡입된 유체를 상기 선회랩과의 사이에서 압축하도록 압축실을 한정하고, 상기 선회랩과 대응하여 맞물리는 나선형상의 고정랩을 구비하는 고정스크롤;
    상기 압축실과 연통되어 압축된 가스를 토출실로 토출하는 토출부 및 상기 선회스크롤의 일측에 구비되는 배압실;을 포함하고,
    상기 압축실에 연통된 중간압과 상기 배압실의 압력 크기로, 상기 선회스크롤 및 상기 고정스크롤에 작용하는 배압력을 조절하는 스크롤 압축기의 배압 제어밸브;를 포함하는 스크롤 압축기.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 배압 제어밸브는
    밸브하우징과;
    상기 밸브하우징 중 상기 토출실과 상기 배압실을 연결하는 제1연통로 및 제2연통로 상에 구비되어, 상기 토출실에서 토출된 압력이 선택적으로 상기 배압실로 유입되도록 조절하는 제1밸브부;를 포함하는 스크롤 압축기.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 제1밸브부는
    상기 압축실의 중간 압력과, 상기 배압실의 압력 차이로 유동하는 제1스풀의 이동으로 제1연통로 및 제2연통로가 서로 연통하는 스크롤 압축기.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제1밸브부는
    상기 제1스풀의 중앙에 형성되어, 상기 제1스풀의 이동에 의해 선택적으로 상기 제1연통로 및 제2연통로와 연통하는 연통공을 형성한 스크롤 압축기.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 밸브하우징 중 상기 배압실과 상기 흡입실 또는 흡입영역을 연결하는 제3연통로 및 제4연통로 상에 구비되어, 상기 배압실의 압력이 선택적으로 상기 흡입실 또는 흡입영역으로 유입되도록 조절하는 제2밸브부를 포함하는 스크롤 압축기.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 제2밸브부는
    상기 배압실의 압력과 상기 토출실의 압력 차이로 유동하는 제2스풀의 이동으로 제3연통로 및 제4연통로가 서로 연통하는 스크롤 압축기.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제1밸브부 및 제2밸브부는
    하나의 밸브하우징에 일체로 구비하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.


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