KR20220169953A - 배압제어밸브 - Google Patents

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KR20220169953A
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심연호
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두원중공업(주)
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학교법인 두원학원
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Abstract

본 발명은, 오일 및 냉매가 유입되고, 내부에 제1돌출부가 형성되며, 상기 제1돌출부 후방에 복수개의 제1배출구가 형성된 바디부; 상기 바디부 내부에 전후로 이동 가능하게 삽입되며, 상기 제1돌출부와의 사이에 오일이 유동하는 제1유로를 형성하고, 상기 제1돌출부 전방에 선택적으로 안착됨에 따라 상기 제1유로를 개폐시키는 제1밸브부; 상기 제1돌출부 후방에 배치되며, 상기 바디부의 내부에서 전후로 이동 가능하게 설치되는 제2밸브부; 상기 제1밸브부 후방에 배치되며, 상기 제2밸브부의 내부에 배치되고, 상기 제1밸브부의 중심부에 관통 형성되어 냉매가 유동하는 제2유로를 선택적으로 개폐시키는 볼밸브; 상기 바디부 후방에 설치되는 가이드부; 상기 볼밸브와 가이드부의 사이에 배치되며, 상기 볼밸브를 전방으로 가압하는 스프링;을 포함하는 배압제어밸브를 제공한다.

Description

배압제어밸브{Back pressure control valve}
본 발명은 배압제어밸브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 전동압축기 회전스크롤의 배압을 조절하기 위한 배압제어밸브에 관한 것이다.
일반적으로 압축기는 유체를 압축하는 기계이다. 이와 같은 압축기의 종류는 왕복동식 압축기(Reciprocating Compressor), 회전식 압축기(Rotary Compressor), 스크롤 압축기(Scroll Compressor) 등으로 분리하게 된다. 상기 회전식 압축기는 전동기구부의 구동력을 전달받아 편심부가 실린더내부에서 편심 운동하면서 가스를 압축하는 구조이고, 스크롤 압축기는 고정스크롤에 맞물린 선회스크롤이 전동기구부의 구동력을 전달받아 선회 운동하면서 가스를 압축하는 구조이다. 그리고 상기 왕복동식 압축기는 전동기구부의 회전력을 전달받아 실린더내부에서 피스톤이 직선 왕복 운동하면서 가스를 압축하는 구조 또는 전동기구부의 직선 왕복 구동력을 전달받아 실린더내부에서 피스톤이 직선 왕복 운동하면서 가스를 압축하는 구조이다.
대한민국 등록특허 제10-0608863호(발명의 명칭 : 회전식 압축기의 바이패스밸브 구조)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 오일배출밸브를 형성하기 위해 바디부 내부에 제1밸브부 및 제2밸브부를 배치하여 전동압축기의 배압을 조절하는 배압제어밸브를 제공하는데 목적이 있다.
본 발명은, 오일 및 냉매가 유입되고, 내부에 제1돌출부가 형성되며, 상기 제1돌출부 후방에 복수개의 제1배출구가 형성된 바디부; 상기 바디부 내부에 전후로 이동 가능하게 삽입되며, 상기 제1돌출부와의 사이에 오일이 유동하는 제1유로를 형성하고, 상기 제1돌출부 전방에 선택적으로 안착됨에 따라 상기 제1유로를 개폐시키는 제1밸브부; 상기 제1돌출부 후방에 배치되며, 상기 바디부의 내부에서 전후로 이동 가능하게 설치되는 제2밸브부; 상기 제1밸브부 후방에 배치되며, 상기 제2밸브부의 내부에 배치되고, 상기 제1밸브부의 중심부에 관통 형성되어 냉매가 유동하는 제2유로를 선택적으로 개폐시키는 볼밸브; 상기 바디부 후방에 설치되는 가이드부; 상기 볼밸브와 가이드부의 사이에 배치되며, 상기 볼밸브를 전방으로 가압하는 스프링;을 포함하는 배압제어밸브를 제공한다.
상기 가이드부는, 전방으로 가이드돌기가 돌출 형성되며, 상기 가이드돌기는, 내부에 상기 스프링이 삽입되는 수용홈이 형성될 수 있다.
상기 제1밸브부는, 상기 제1돌출부의 전방에 배치되며, 상기 제1돌출부에 선택적으로 안착되는 제2돌출부가 외주면에 돌출 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 배압제어밸브는, 상기 제2밸브부와 상기 가이드부 사이에 배치되며, 상기 제2밸브부를 상기 가이드부의 반대 측으로 가압하는 보조스프링을 더 포함할 수 있다.
상기 가이드부는, 전방으로 가이드돌기가 돌출 형성되며, 상기 가이드돌기는, 내부에 상기 스프링이 삽입되는 수용홈이 형성되고, 상기 보조스프링은, 상기 가이드돌기를 감싸도록 배치될 수 있다.
상기 제1유로의 개방량은, 상기 제1돌출부 및 제2돌출부 사이 간격으로 결정될 수 있다.
상기 제1밸브부는, 후단부 내주면에 상기 볼밸브가 선택적으로 안착되는 경사진 형상의 밸브시트가 형성될 수 있다.
상기 제1밸브부는, 상기 제2밸브부에 압입 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 배압제어밸브는, 스크롤 압축기의 내부를 순환하는 오일의 흐름을 제어하는 배압제어밸브로서, 상기 스크롤 압축기는, 냉매가 흡입되는 흡입실(Suction chamber)이 내부에 형성되며, 내부에 회전축이 수용되는 메인하우징; 상기 메인하우징의 상측에 설치되는 메인프레임; 상기 메인프레임의 상측에 설치되며, 하부에 고정랩이 형성된 고정스크롤; 상기 메인프레임과 고정스크롤의 사이에 설치되며, 상부에 선회랩이 형성되고, 상기 고정스크롤과의 사이에 압축실(Compression chamber)을 형성하고 상기 메인프레임과의 사이에는 배압실(Back pressrue chanber)이 형성되며, 상기 회전축에 의해 선회 운동하는 선회스크롤; 상기 고정스크롤의 상측에 설치되며, 상기 고정스크롤과의 사이에 냉매가 토출되는 토출실(Discharge chamber)이 형성된 커버하우징을 포함하며, 상기 스크롤 압축기의 오프(Off) 상태에서, 상기 제1유로와 제2유로는 폐쇄되며, 상기 스크롤 압축기의 시동운전 시, 상기 제2유로가 폐쇄된 상태에서 상기 제1유로가 개방되며, 상기 스크롤 압축기의 토출실 압력이 시동운전 시 보다 더 증가하는 경우, 상기 제1유로는 다시 폐쇄되고, 상기 제2유로는 폐쇄된 상태를 유지하며, 그 후 상기 스크롤 압축기의 토출실 압력이 더 증가하는 경우, 상기 제1유로가 폐쇄된 상태에서 상기 제2유로가 개방될 수 있다.
본 발명에 따른 배압제어밸브에 의하면, 전동압축기 저부하 작동조건에서 오일의 원활한 순환을 통해 스크롤의 마모 현상을 개선하여, 배압제어밸브의 내구성이 향상되어 밸브의 교체주기가 길어짐으로써 교체 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 배압제어밸브의 단면도이다.
도 2 내지 도 5는 도 1의 Pb-Ps 차압에 따른 변화를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 Pb-Ps 차압에 따른 Pb-Ps 유량을 변화를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 따른 배압제어밸브의 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 배압제어밸브에 의해 제어되는 스크롤 압축기의 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 배압제어밸브가 스크롤 압축기의 배압실과 흡입실 사이에 배치된 모습을 나타낸 도면이다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 배압제어밸브(100)는, 바디부(110), 제1밸브부(120), 제2밸브부(130), 볼밸브(140), 가이드부(150) 및 스프링(160)을 포함한다.
상기 바디부(110)는 오일 및 냉매가 유입되고, 내부에 제1돌출부(111)가 형성되며, 상기 제1돌출부(111) 후방에 복수개의 제1배출구(112)가 형성된다.
상기 제1돌출부(111)는 후면이 반경방향 외측으로 갈수록 후방으로 경사지게 형성된다.
상기 제1밸브부(120)는 상기 바디부(110) 내부에 전후로 이동 가능하게 삽입되며, 제2돌출부(121)과 밸브시트(122)를 포함한다.
상기 제2돌출부(121)는 상기 제1밸브부(120)의 외주면에 돌출 형성되고, 상기 제1돌출부(111)의 전방에 배치되며, 상기 제1돌출부(111)에 선택적으로 안착되며, 상기 제2돌출부(121)는 후면이 반경방향 외측으로 갈수록 전방으로 경사지게 형성된다.
상기 밸브시트(122)는 상기 제1밸브부(120)의 후단부 내주면에 경사진 형상으로 형성되며, 상기 볼밸브가(140)가 선택적으로 안착된다.
상기 제1밸브부(120)는 상기 제1돌출부(111)와의 사이에 오일이 유동하는 제1유로(F1)를 형성하고, 상기 제1돌출부(111) 전방에 선택적으로 안착됨에 따라 상기 제1유로(F1)를 개폐시키게 되며, 상기 제1유로(F1)의 개방량은 상기 제1돌출부(111) 및 제2돌출부(121) 사이 간격으로 결정된다.
상기 제2밸브부(130)는 상기 제1돌출부(111) 후방에 배치되며, 상기 제1밸브부(120)가 압입되도록 설치된다. 따라서 상기 제2밸브부(130)는 상기 제1밸브부(120)와 함께 상기 바디부(110)의 내부에서 전후로 이동한다. 한편, 상기 제2밸브부(130)는, 복수개의 제2배출구(131)와 제1가이드홈(132)이 형성된다.
상기 복수개의 제2배출구(131)은 상기 제2밸브부(130)의 외주면에 형성되고, 상기 제1가이드홈(132)은 상기 제2밸브부(130)의 전방 내주면에 형성되며, 상기 제1밸브부(120)의 후단부가 압입된다.
상기 볼밸브(140)는 상기 제1밸브부(120) 후방에 배치되며, 상기 제2밸브부(130)의 내부에 배치되고, 상기 제1밸브부(120)의 중심부에 광통 형성되어 냉매가 유동하는 제2유로(F2)를 선택적으로 개폐시키게 된다.
상기 가이드부(150)는 상기 바디부(110) 후방에 설치되고, 가이드돌기(151)와 수용홈(152)이 형성된다.
상기 가이드돌기(151)는 상기 가이드부(150)의 전방으로 돌출 형성되며, 상기 수용홈(152)은 상기 가이드돌기(151) 내부에 형성되며, 상기 스프링(160)이 삽입된다.
상기 스프링(160)은 상기 볼밸브(140)와 가이드부(150)의 사이에 배치되며, 상기 볼밸브(140)를 전방으로 가압한다.
이하부터는, 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 배압제어밸브(100)의 작동에 대해 설명하도록 한다.
우선, 도 2를 참조하면, 본 발명 배압제어밸브의 상기 바디부(110) 내부에서 상기 제2밸브부(130)가 상기 제1밸브부(120)를 압입한 상태를 유지한다.
이러한 상태에서, 도 3을 참조하면, 본 발명 배압제어밸브가 저압상태에서 상기 제1밸브부(120)와 상기 제2밸브부(130)가 후방으로 이동함에 따라 제1유로(F1)를 형성하며, 유입된 오일을 외부로 방출한다.
다음으로, 도 4를 참조하면, 본 발명 배압제어밸브의 설정차압이 현재차압보다 높을 때, 상기 제1밸브부(120)와 상기 제2밸브부(130)가 도 3의 상태일 때 보다 후방으로 더 이동하면서 상기 제1유로(F1)를 폐쇄시킨다.
마지막으로, 도 5를 참조하면, 본 발명 배압제어밸브의 현재차압이 설정차압보다 높을 때, 냉매가 상기 볼밸브(140)가 후방으로 밀어 제2유로(F2)를 형성하며, 유입된 냉매를 외부로 방출하게 된다.
한편, 도 6은 본 발명의 Pb-Ps 차압에 따른 Pb-Ps 유량을 변화를 나타낸 그래프로, A 내지 D 영역은 각각 상기 도 2 내지 도 5의 상태를 나타낸다.
이하부터는, 도 7을 참조하여 본 발명의 제2실시예에 대해 설명하도록 한다. 여기서, 본 발명의 제2실시예의 중 제1실시예와 중복되는 것에 대해서는 이하 후술하는 내용에서는 생략하도록 한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 배압제어밸브(200)는, 바디부(110), 제1밸브부(120), 제2밸브부(130), 볼밸브(140), 가이드부(150), 스프링(160) 및 보조스프링(170)을 포함한다.
상기 제2밸브부(130)는 상기 제1돌출부(111) 후방에 배치되며, 상기 제1밸브부(120)에 대해 전후로 이동 가능하게 설치되며, 복수개의 제2배출구(131), 제1가이드홈(132) 및 제3돌출부(133)를 포함한다.
상기 제3돌출부(133)는 상기 제2밸브부(130)의 내주면에 돌출 형성되며, 상기 제2밸브부(130)와 상기 가이드돌기(151)의 사이에 배치된다.
상기 보조스프링(170)은 상기 제2밸브부(130)와 상기 가이드부(150) 사이에 배치되며, 상기 제2밸브부(130)를 상기 가이드부(150)의 반대 측으로 가압하며, 상기 보조스프링(170)은 상기 가이드돌기(151)를 감싸도록 배치된다.
이하부터는, 도 8 및 도 9를 참조하여 스크롤 압축기(1000)의 작동에 따른 본 발명에 따른 배압제어밸브(100)의 작동에 대해 설명하도록 한다.
상기 스크롤 압축기(1000)는 메인하우징(1100), 메인프레임(1200), 고정스크롤(1300), 선회스크롤(1400) 및 커버하우징(1500)을 포함한다.
상기 메인하우징(1100)은 냉매가 흡입되는 흡입실(Suction chamber)(1100a)이 내부에 형성되며, 내부에 회전축(1110)이 수용된다.
상기 메인프레임(1200)은 상기 메인하우징(1100)의 상측에 설치된다.
상기 고정스크롤(1300)은 상기 메인프레임(1200)의 상측에 설치되며, 하부에 고정랩(1310)이 형성된다.
상기 선회스크롤(1400)은 상기 메인프레임(1200)과 고정스크롤(1300)의 사이에 설치되며, 상부에 선회랩(1410)이 형성되고, 상기 고정스크롤(1300)과의 사이에 압축실(Compression chamber)(1400a)을 형성하고, 상기 메인프레임(1200)과의 사이에는 배압실(Back pressrue chanber)(1400b)이 형성되며, 상기 회전축(1110)에 의해 선회 운동한다.
상기 커버하우징(1500)은 상기 고정스크롤(1300)의 상측에 설치되며, 상기 고정스크롤(1300)과의 사이에 냉매가 토출되는 토출실(Discharge chamber)(1500a)이 형성된다.
본 발명에 따른 배압제어밸브(100)는, 상기 배압실(1400b)과 흡입실(1100a) 사이에 설치되어, 그 사이의 오일의 흐름을 조절한다. 구체적인 작동은 다음과 같다.
우선, 상기 스크롤 압축기(1000)의 오프(Off) 상태(도 6의 A 상태)에서, 본 발명에 따른 배압제어밸브(100)는, 도 2에 도시된 것과 같이 상기 제1유로(F1)와 제2유로(F2)가 폐쇄된다.
다음으로, 상기 스크롤 압축기(1000)의 시동운전 시(도 6의 B 상태), 본 발명에 따른 배압제어밸브(100)는, 도 3에 도시된 것과 같이 상기 제2유로(F2)가 폐쇄된 상태에서 상기 제1유로(F2)가 개방된다.
그 후, 상기 스크롤 압축기(1000)의 토출실(250a) 압력이 시동운전 시 보다 더 증가하는 경우(도 6의 C 상태), 본 발명에 따른 배압제어밸브(100)는, 도 4에 도시된 것과 같이 상기 제1유로(F1)는 다시 폐쇄되고 상기 제2유로(F2)는 폐쇄된 상태를 유지한다.
마지막으로, 상기 스크롤 압축기(1000)의 토출실(250a) 압력이 더 증가하는 경우(도 6의 D 상태), 본 발명에 따른 배압제어밸브(100)는, 도 5에 도시된 것과 같이 상기 제1유로(F1)가 폐쇄된 상태에서 상기 제2유로(F2)가 개방된다.
100,200 : 배압제어밸브 110 : 바디부
111 : 제1돌출부 112 : 제1배출구
120 : 제1밸브부 121 : 제2돌출부
122 : 밸브시트 130 : 제2밸브부
131 : 제2배출구 132 : 제1가이드홈
133 : 제3돌출부 140 : 볼밸브
150 : 가이드부 151 : 가이드돌기
152 : 수용홈 160 : 스프링
170 : 보조스프링 1000 : 스크롤 압축기
1100 : 메인하우징 1100a : 흡입실
1110 : 회전축 1200 : 메인프레임
1300 : 고정스크롤 1310 : 고정랩
1400 : 선회스크롤 1400a : 압축실
1400b : 배압실 1410 : 선회랩
1500 : 커버하우징 1500a : 토출실

Claims (9)

  1. 오일 및 냉매가 유입되고, 내부에 제1돌출부가 형성되며, 상기 제1돌출부 후방에 복수개의 제1배출구가 형성된 바디부;
    상기 바디부 내부에 전후로 이동 가능하게 삽입되며, 상기 제1돌출부와의 사이에 오일이 유동하는 제1유로를 형성하고, 상기 제1돌출부 전방에 선택적으로 안착됨에 따라 상기 제1유로를 개폐시키는 제1밸브부;
    상기 제1돌출부 후방에 배치되며, 상기 바디부의 내부에서 전후로 이동 가능하게 설치되는 제2밸브부;
    상기 제1밸브부 후방에 배치되며, 상기 제2밸브부의 내부에 배치되고, 상기 제1밸브부의 중심부에 관통 형성되어 냉매가 유동하는 제2유로를 선택적으로 개폐시키는 볼밸브;
    상기 바디부 후방에 설치되는 가이드부;
    상기 볼밸브와 가이드부의 사이에 배치되며, 상기 볼밸브를 전방으로 가압하는 스프링;을 포함하는 배압제어밸브.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 가이드부는, 전방으로 가이드돌기가 돌출 형성되며,
    상기 가이드돌기는, 내부에 상기 스프링이 삽입되는 수용홈이 형성된 배압제어밸브.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1밸브부는, 상기 제1돌출부의 전방에 배치되며, 상기 제1돌출부에 선택적으로 안착되는 제2돌출부가 외주면에 돌출 형성된 배압제어밸브.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2밸브부와 상기 가이드부 사이에 배치되며, 상기 제2밸브부를 상기 가이드부의 반대 측으로 가압하는 보조스프링을 더 포함하는 배압제어밸브.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 가이드부는, 전방으로 가이드돌기가 돌출 형성되며,
    상기 가이드돌기는, 내부에 상기 스프링이 삽입되는 수용홈이 형성되고,
    상기 보조스프링은, 상기 가이드돌기를 감싸도록 배치되는 배압제어밸브.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1유로의 개방량은, 상기 제1돌출부 및 제2돌출부 사이 간격으로 결정되는 배압제어밸브.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1밸브부는, 후단부 내주면에 상기 볼밸브가 선택적으로 안착되는 경사진 형상의 밸브시트가 형성된 배압제어밸브.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1밸브부는, 상기 제2밸브부에 압입 설치되는 배압제어밸브.
  9. 청구항 1에 있어서,
    스크롤 압축기의 내부를 순환하는 오일의 흐름을 제어하는 배압제어밸브로서,
    상기 스크롤 압축기는,
    냉매가 흡입되는 흡입실(Suction chamber)이 내부에 형성되며, 내부에 회전축이 수용되는 메인하우징;
    상기 메인하우징의 상측에 설치되는 메인프레임;
    상기 메인프레임의 상측에 설치되며, 하부에 고정랩이 형성된 고정스크롤;
    상기 메인프레임과 고정스크롤의 사이에 설치되며, 상부에 선회랩이 형성되고, 상기 고정스크롤과의 사이에 압축실(Compression chamber)을 형성하고 상기 메인프레임과의 사이에는 배압실(Back pressrue chanber)이 형성되며, 상기 회전축에 의해 선회 운동하는 선회스크롤;
    상기 고정스크롤의 상측에 설치되며, 상기 고정스크롤과의 사이에 냉매가 토출되는 토출실(Discharge chamber)이 형성된 커버하우징을 포함하며,
    상기 배압제어밸브는, 상기 배압실과 흡입실 사이에 설치되고,
    상기 스크롤 압축기의 오프(Off) 상태에서, 상기 제1유로와 제2유로는 폐쇄되며,
    상기 스크롤 압축기의 시동운전 시, 상기 제2유로가 폐쇄된 상태에서 상기 제1유로가 개방되며,
    상기 스크롤 압축기의 토출실 압력이 시동운전 시 보다 더 증가하는 경우, 상기 제1유로는 다시 폐쇄되고, 상기 제2유로는 폐쇄된 상태를 유지하며,
    그 후 상기 스크롤 압축기의 토출실 압력이 더 증가하는 경우, 상기 제1유로가 폐쇄된 상태에서 상기 제2유로가 개방되는 배압제어밸브.
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