KR20230166142A - 일-방향 밸브 및 스크롤 압축기 - Google Patents

일-방향 밸브 및 스크롤 압축기 Download PDF

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KR20230166142A KR1020237040374A KR20237040374A KR20230166142A KR 20230166142 A KR20230166142 A KR 20230166142A KR 1020237040374 A KR1020237040374 A KR 1020237040374A KR 20237040374 A KR20237040374 A KR 20237040374A KR 20230166142 A KR20230166142 A KR 20230166142A
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scroll compressor
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KR1020237040374A
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링윈 우
강 성
신흥 천
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에머슨 클라이미트 테크놀로지스 (쑤저우) 코., 엘티디.
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Abstract

일-방향 밸브(200) 및 스크롤 압축기로서, 일-방향 밸브(200)는: 유체가 통과하기 위한 밸브 홀(216)이 형성되는, 밸브 시트(210); 밸브 시트(210)의 위에 제공되고 밸브 홀(216)을 선택적으로 개방 또는 폐쇄하도록 구성되는 밸브 판(220); 밸브 판(220) 위에 제공되고 밸브 시트(210)에 고정적으로 연결되는 밸브 정지부(230)로서, 밸브 판(220)의 최대 변위 범위를 제한하기 위한 정지 부분(234) 및 밸브 판(220)의 이동을 안내하기 위해서 이용되는 안내 부분(236)을 포함하는, 밸브 정지부(230); 및 일-방향 밸브(200)를 통해서 유동하는 유체를 안내하도록, 그에 의해서 유체에 의해서 밸브 판(220)에 인가되는 힘을 제어하도록 구성되는 유동 안내 부재(240)를 포함한다. 일-방향 밸브(200)에 따라, 유동 안내 부재(240)를 이용하여 유체의 유동 방향을 제어하고, 그에 의해서 스크롤 압축기의 작동 소음 및 정지 소음을 줄이고, 스크롤 압축기의 효율 및 작동 신뢰성을 개선한다.

Description

일-방향 밸브 및 스크롤 압축기{ONE-WAY VALVE AND SCROLL COMPRESSOR}
본 개시 내용은 이하의 중국 특허 출원에 대한 우선권의 이익을 주장한다: 전체가 본원에서 참조로 포함되는, 2018년 9월 14일에 중국 특허청에 출원된 "ONE-WAY VALVE AND SCROLL COMPRESSOR"라는 명칭의 중국 특허출원 제201811074864.2호; 및 2018년 9월 14일자로 중국 특허청에 출원된 "ONE-WAY VALVE AND SCROLL COMPRESSOR"라는 명칭의 중국 특허출원 제201821509943.7호.
본 개시 내용은 일-방향 밸브 및 그러한 일-방향 밸브를 갖는 스크롤 압축기에 관한 것이다.
이러한 항목의 내용은 단지, 종래 기술을 구성하지 않을 수 있는, 본 개시 내용과 관련된 배경 정보를 제공한다.
스크롤 압축기 분야에서, 스크롤 압축기가 정지될 때 스크롤 압축기가 역으로 회전되는 것을 방지하기 위해서, 일-방향 밸브가 일반적으로 스크롤 압축기 내에 설치된다. 그러한 일-방향 밸브는 밸브 홀을 구비하여 형성된 밸브 시트, 밸브 홀을 개방 또는 폐쇄할 수 있는 밸브 플랩, 및 밸브 플랩의 변위 범위를 제한하고 밸브 플랩의 이동을 안내하는 밸브 정지부를 포함한다. 스크롤 압축기가 동작될 때, 밸브 플랩 아래에서 밸브 시트로부터 방출되는 유체가 밸브 플랩에 작용하고 밸브 플랩을 구동하여 위쪽으로 이동시키며, 그에 따라 밸브 홀은 개방되고 유체는 일-방향 밸브를 통해서 유동될 수 있다. 스크롤 압축기가 정지될 때, 밸브 플랩은 복귀 유체의 압력 하에서 하향 이동되고, 그에 따라 밸브 홀을 폐쇄하고, 그에 의해서 유체가 역으로 유동하는 것을 방지한다.
그러나, 일부 상황에서, 스크롤 압축기가 정지될 때, 밸브 플랩이 윤활 오일로 인해서 부착될 수 있거나 밸브 플랩의 2개의 측면 사이의 압력차가 충분치 못할 수 있고, 그에 따라 밸브 플랩이 신속하게 하향 이동되어 밸브 홀을 폐쇄하지 못할 수 있고, 결과적으로 정지 중의 역회전 소음 및 부품의 마모 및 손상 위험을 초래할 수 있다. 또한, 스크롤 압축기가 동작될 때, 밸브 플랩은 위쪽 개방 위치에서 안정적으로 유지되지 못할 수 있고, 그에 의해서 동작 소음을 생성할 수 있고 스크롤 압축기의 신뢰성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
그에 따라, 전술한 문제를 적어도 부분적으로 해결할 수 있는 일-방향 밸브 구조가 요구되고 있다.
본 개시 내용의 하나 이상의 실시예의 목적은, 스크롤 압축기의 작동 소음을 줄일 수 있고 신뢰성을 개선할 수 있는 일-방향 밸브를 제공하는 것이다.
본 개시 내용의 하나 이상의 실시예의 다른 목적은, 짧은 응답 시간을 가지고 스크롤 압축기의 유체의 역류를 방지할 수 있고 그 소음을 줄일 수 있는 일-방향 밸브를 제공하는 것이다.
본 개시 내용의 하나 이상의 실시예의 다른 목적은, 소음을 줄이고 유체의 역류를 방지하면서, 과다 압력 강하 손실에 의해서 유발되는 스크롤 압축기의 작동 효율 감소를 방지할 수 있는 일-방향 밸브를 제공하는 것이다.
본 개시 내용의 하나 이상의 실시예의 다른 목적은 안정성 및 신뢰성이 개선된 일-방향 밸브를 제공하는 것이다.
전술한 목적의 하나 이상을 달성하기 위해서, 본 개시 내용의 양태에 따라, 일-방향 밸브는: 유체가 통과하여 유동할 수 있게 하는 밸브 홀이 형성되는, 밸브 시트; 밸브 시트의 위에 위치되도록 배열되고 밸브 홀을 선택적으로 개방 또는 폐쇄하도록 구성되는 밸브 플랩; 밸브 플랩 위에 위치되도록 그리고 밸브 시트에 고정적으로 연결되도록 배열된 밸브 정지부로서, 밸브 플랩의 최대 변위 범위를 제한하도록 구성된 정지 부분 및 밸브 플랩의 이동을 안내하도록 구성된 안내 부분을 포함하는, 밸브 정지부; 및 유체에 의해서 밸브 플랩에 인가되는 힘을 제어하기 위해서 일-방향 밸브를 통해서 유동하는 유체를 안내하도록 구성되는 유동 안내 부재를 포함한다.
본 개시 내용의 양태에 따라, 유동 안내 부재는 정지 부분의 외부 측면 상에서 정지 부분을 둘러싸도록 구성되고, 유동 안내 부재는 수직 방향으로 적어도 밸브 시트와 정지 부분 사이에서 연장된다.
본 개시 내용의 양태에 따라, 유동 안내 부재는 중공형의 원통형 구조물로서 구성된다.
본 개시 내용의 양태에 따라, 유동 안내 부재는 제1 단부 부분으로부터 제2 단부 부분까지 수직 방향으로 상향 연장되고, 제1 단부 부분은 수직 방향으로 밸브 시트의 상부 표면과 동일 높이(flush with)이거나 밸브 시트의 상부 표면 아래에 위치되고, 제2 단부 부분은 수직 방향으로 정지 부분과 동일 높이이거나 정지 부분의 위에 위치된다.
본 개시 내용의 양태에 따라, 유동 안내 부재가, 억지 끼워맞춤에 의해서, 밸브 시트의 외부 주변 표면에 고정되거나, 유동 안내 부재가 밸브 시트와 일체로 형성된다.
본 개시 내용의 양태에 따라, 유동 안내 부재는 제1 단부 부분으로부터 제2 단부 부분까지 수직 방향으로 하향 연장되고, 제1 단부 부분은 수직 방향으로 정지 부분과 동일 높이이거나 정지 부분 위에 위치되고, 제2 단부 부분은 수직 방향으로 밸브 시트의 상부 표면과 동일 높이이거나 밸브 시트의 상부 표면 아래에 위치된다.
본 개시 내용의 양태에 따라, 유동 안내 부재가 밸브 정지부와 일체로 형성되거나, 유동 안내 부재가, 억지 끼워맞춤에 의해서, 밸브 정지부의 외부 주변 표면에 고정된다.
본 개시 내용의 양태에 따라, 유체가 통과하여 유동할 수 있게 하는 유극이 유동 안내 부재와 정지 부분 사이에 형성된다.
본 개시 내용의 양태에 따라, 안내 부분은 밸브 플랩의 중앙 홀을 통해서 삽입되고 밸브 시트 내로 고정적으로 연결되며, 밸브 플랩은 안내 부분을 따라서 이동될 수 있다.
본 개시 내용의 다른 양태에 따라, 일-방향 밸브를 갖는 스크롤 압축기가 제공된다.
본 개시 내용의 또 다른 양태에 따라, 다른 스크롤 압축기가 제공되고, 이러한 스크롤 압축기는, 스크롤 압축기를 흡입측 및 방출측으로 분리하는 구획 판을 포함하고, 구획 판은 스크롤 압축기의 스크롤 압축 메커니즘의 방출 포트와 유체 연통되는 개구부를 가지고, 스크롤 압축기는 개구부에서 일-방향 밸브를 구비하며, 일-방향 밸브는: 유체가 통과하여 유동할 수 있게 하는 밸브 홀이 형성되는, 밸브 시트; 밸브 시트의 위에 위치되도록 배열되고 밸브 홀을 선택적으로 개방 또는 폐쇄하도록 구성되는 밸브 플랩; 밸브 플랩 위에 위치되도록 그리고 밸브 시트에 고정적으로 연결되도록 배열된 밸브 정지부로서, 밸브 플랩의 최대 변위 범위를 제한하도록 구성된 정지 부분 및 밸브 플랩의 이동을 안내하도록 구성된 안내 부분을 포함하는, 밸브 정지부; 및 구획 판에 고정되고, 유체에 의해서 밸브 플랩에 인가되는 힘을 제어하기 위해서 일-방향 밸브를 통해서 유동하는 유체를 안내하도록 구성되는 유동 안내 부재를 포함한다.
본 개시 내용의 다른 양태에 따라, 유극이 유동 안내 부재와 밸브 시트 사이에 형성된다.
본 개시 내용에 따른 일-방향 밸브로, 유동 안내 부재의 배열로 인해서, 일-방향 밸브를 통해서 유동하는 유체의 유동 방향이 안내 및 제어될 수 있고, 그에 따라 유체는, 적어도 부분적으로, 희망 방향을 따라 상응 힘을 밸브 플랩에 인가하고, 스크롤 압축기가 작동될 때 밸브 플랩은 위쪽 개방 위치에서 안정적으로 유지되며, 스크롤 압축기가 정지될 때 밸브 플랩은 폐쇄 위치로 신속하게 하향 이동될 수 있고, 그에 의해서 작동 소음 및 정지 소음을 줄이고, 스크롤 압축기의 효율 및 작동 신뢰성을 개선한다. 또한, 유체가 통과하여 유동할 수 있도록 유극을 유동 안내 부재와 밸브 정지부 사이에 제공하는 것에 의해서 유체의 유동 면적이 증가될 수 있고, 그에 따라, 소음을 줄이고 유체의 역류를 방지하면서, 과다 압력 강하 손실에 의해서 유발되는 스크롤 압축기의 작동 효율 감소가 방지될 수 있다.
본 개시 내용의 하나 이상의 실시예의 특징 및 장점은 첨부 도면을 참조한 이하의 설명으로부터 보다 더 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 본원에서 설명되는 도면은 단지 설명을 위한 것이고, 본 개시 내용의 범위를 어떠한 방식으로도 제한하기 위한 것은 아니다. 도면은 반드시 실제 축척이지는 않고, 특정 부재의 상세 부분을 보여주기 위해서 일부 특징부가 과장되거나 최소화될 수 있다. 도면에서:
도 1은 비교예에 따른 일-방향 밸브의 분해 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 2는 도 1에 도시된 일-방향 밸브를 갖는 스크롤 압축기의 횡단면도를 개략적으로 도시한다.
도 3은 도 1에 도시된 일-방향 밸브를 갖는 스크롤 압축기 내의 유체의 역류 경로를 개략적으로 도시한다.
도 4는 본 개시 내용의 제1 실시예에 따른 일-방향 밸브의 분해 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 5는 본 개시 내용의 제1 실시예에 따른 일-방향 밸브를 갖는 스크롤 압축기의 부분적인 횡단면도를 개략적으로 도시한다.
도 6은 본 개시 내용의 제2 실시예에 따른 일-방향 밸브를 갖는 스크롤 압축기의 부분적인 횡단면도를 개략적으로 도시한다.
도 7은 본 개시 내용의 제3 실시예에 따른 일-방향 밸브를 갖는 스크롤 압축기의 부분적인 횡단면도를 개략적으로 도시한다.
도 8은 본 개시 내용의 제3 실시예에 따른 일-방향 밸브의 유동 안내 부재 및 밸브 시트에 의해서 형성된 통합 부재의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 9는 본 개시 내용의 제4 실시예에 따른 일-방향 밸브를 갖는 스크롤 압축기의 부분적인 횡단면도를 개략적으로 도시한다.
도 10a 및 도 10b는 본 개시 내용의 제4 실시예에 따른 일-방향 밸브의 유동 안내 부재 및 밸브 정지부에 의해서 형성된 통합 부재의 사시도를 개략적으로 도시한다.
도 11의 (a) 내지 도 11의 (d)는, 상이한 작동 조건들 하에서 작동되는 스크롤 압축기가 정지될 때, 본 개시 내용에 따른 유동 안내 부재를 구비한 일-방향 밸브 구조의 밸브 플랩의 상부 측면 및 하부 측면 상의 압력의, 그리고 도 1에 도시된 바와 같은 비교예에 따른 일-방향 밸브 구조의 밸브 플랩의 상부 측면 및 하부 측면 상의 압력의 압력-시간 도표를 도시한다.
본 개시 내용의 여러 실시예에 관한 이하의 설명은 단지 예시적인 것이고, 결코 본 개시 내용, 그리고 그 적용예 또는 용도를 제한하기 위한 것은 아니다. 도면 전반을 통해서 유사한 부품을 나타내기 위해서 동일한 참조 번호를 사용하였고, 동일한 부품의 구성에 관한 설명을 반복하지 않을 것이다.
또한, 본 개시 내용에 따른 일-방향 밸브의 구조는, 스크롤 압축기 내의 일-방향 밸브의 적용에 관한 예에 의해서, 이하에서 설명될 것이다. 그러나, 본 개시 내용에 따른 일-방향 밸브 구조가 스크롤 압축기 내의 적용으로 제한되지 않고, 임의의 실현 가능한 적용으로 이용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
비교예에 따른 일-방향 밸브(100)가 이하에서 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명될 것이고, 여기에서 도 1은 비교예에 따른 일-방향 밸브(100)의 분해 사시도를 개략적으로 도시하고; 도 2는 도 1에 도시된 일-방향 밸브(100)를 갖는 스크롤 압축기의 횡단면도를 개략적으로 도시하며; 도 3은 도 1에 도시된 일-방향 밸브를 갖는 스크롤 압축기 내의 유체의 역류 경로를 개략적으로 도시한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 스크롤 압축기는 실질적으로 폐쇄된 하우징(20)을 포함한다. 하우징(20)은 실질적으로 원통형인 본체 부분(22), 본체 부분(22)의 일 단부에 배열된 상단 커버(24), 및 본체 부분(22)의 타 단부에 배열된 하단 커버(26)에 의해서 형성될 수 있다. 구획 판(30)은 상단 커버(24)와 본체 부분(22) 사이에 제공된다. 구획 판(30)은 일반적으로 용접에 의해서 상단 커버(24) 및 본체 부분(22)에 고정된다. 분명하게, 당업자는 다른 적합한 고정 방법을 생각할 수 있을 것이다. 구획 판(30)은 하우징(20)의 내부 공간을 흡입측과 방출측으로 분할하고, 구획 판(30)과 상단 커버(24) 사이의 공간은 방출측을 형성하고, 구획 판(30)과 하단 커버(26) 사이의 공간은 흡입측을 형성한다. 압축 유체를 방출하기 위한 방출 포트(34)가 방출측에 형성된다. 비-궤도운동 스크롤 부재(40) 및 궤도운동 스크롤 부재(50)를 포함하는 스크롤 압축 메커니즘이 구획 판(30) 아래에 제공된다.
일-방향 밸브(100)가 구획 판(30)의 개구부(32)에 제공될 수 있다. 구획 판(30)의 개구부(32)는 비-궤도운동 스크롤 부재(40)의 방출 포트와 유체 연통되고, 그에 의해서 압축 유체가, 개구부(32)에 제공된 일-방향 밸브(100)를 통해서, 스크롤 압축 메커니즘의 방출 포트로부터 스크롤 압축기의 방출 포트(34)로 유동될 수 있다.
도 1은 비교예에 따른 일-방향 밸브(100)의 구조적 개략도를 도시한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일-방향 밸브(100)는 밸브 시트(110), 밸브 플랩(120) 및 밸브 정지부(130)를 포함한다. 밸브 시트(110)는 임의의 적합한 방식으로, 예를 들어 용접, 나사체결, 및 기타로 구획 판(30)에 고정될 수 있다. 바람직하게, 밸브 시트(110)는 용이한 설치 및 분리를 위해서 억지 끼워맞춤에 의해서 구획 판(30)에 고정될 수 있다. 밸브 시트(110)는 실질적으로 환형인 외부 벽(112) 및 실질적으로 환형인 내부 벽(114)을 포함하고, 몇 개의 구획부(113)가 외부 벽(112)과 내부 벽(114) 사이에 연결된다. 유체가 통과하여 유동할 수 있게 하는 밸브 홀(116)이 인접 구획부(113)와 외부 벽(112) 사이에 형성된다. 환형 내부 벽(114)에는 중앙 홀(118)이 형성된다. 밸브 시트(110)는 선택적으로 하단 플랜지(117)를 포함할 수 있고, 하단 플랜지(117)는, 밸브 시트(110)가 구획 판(30)에 단단히 부착되도록, 구획 판(30)과 결합될 수 있다. 밸브 시트(110)의 중앙 홀(118)은 밸브 정지부(130)와 연결된다. 밸브 정지부(130)는 정지 부분(134) 및 안내 부분(136)을 포함할 수 있다. 정지 부분(134)은 안내 부분(136) 주위에서 외주방향으로 연장되는 플랜지로 형성될 수 있고, 유체가 통과하여 유동할 수 있게 하는 관통 홀(135)이 정지 부분(134) 내에 형성된다. 안내 부분(136)은 정지 부분(134)의 하부 표면으로부터 하향 연장될 수 있고, 안내 부분(136)은, 예를 들어, 나사체결에 의해서 밸브 시트(110)의 중앙 홀(118) 내로 고정될 수 있다. 안내 부분(136)은, 밸브 홀(116)을 선택적으로 폐쇄 또는 개방하기 위해서, 그에 따라 유체가 밸브 홀(116)을 통과하는 것을 허용하거나 방지하기 위해서, 밸브 플랩(120)이 안내 부분을 따라서 상하로 이동될 수 있게 허용하도록 구성된다. 밸브 플랩(120)은 중앙 홀(125)을 갖는 환형 판으로서 형성될 수 있고, 안내 부분(136)은 중앙 홀(125)을 통해서 밸브 시트(110)의 중앙 홀(118) 내로 삽입될 수 있다. 중앙 홀(125)의 직경은 안내 부분(136)의 직경보다 약간 더 클 수 있고, 그에 따라 유극이 밸브 플랩(120)과 안내 부분(136) 사이에 형성되고, 이는 밸브 플랩(120)이 안내 부분(136)을 따라서 활주될 수 있게 한다. 밸브 플랩(120)의 최대 변위 범위가 안내 부분(136) 위쪽으로 정지 부분(134)에 의해서 제한된다.
도 2를 참조하면, 스크롤 압축기가 동작될 때, 스크롤 압축 메커니즘으로부터의 압축 유체가 일-방향 밸브(100)의 밸브 홀(116)을 통해서 위쪽으로 유동하고 밸브 플랩(120)에 작용하여 밸브 플랩(120)을 위쪽으로 이동시키고, 그에 의해서 밸브 홀(116)을 개방하며, 그에 따라 유체가 일-방향 밸브(100)를 통해서 방출 포트(34)를 향해서 방출될 수 있다. 스크롤 압축기가 정지될 때, 유체는 방출 포트(34)를 통해서 일-방향 밸브(100)로 역으로 유동하고, 밸브 플랩(120)은 그 중력 및 역류 유체의 압력으로 인해서 하향 이동되고, 그에 의해서 밸브 홀(116)을 폐쇄하여 유체가 흡입측으로 역으로 유동하는 것을 방지한다.
그러나, 스크롤 압축기로부터 방출되는 유체는 일반적으로 약간의 윤활 오일과 혼합되고, 윤활 오일이 유체와 함께 일-방향 밸브(100)를 통해서 유동하고, 윤활 오일이 일-방향 밸브(100)에 부착될 수 있다. 스크롤 압축기가 정지될 때, 밸브 플랩(120)이 윤활 오일의 접착력에 의해서 영향을 받고, 그에 따라 밸브 플랩(120)이 밸브 시트(110) 상으로 낙하되기 위한 시간이 길어진다. 특히, 고점도 윤활 오일을 이용하는 경우에, 밸브 플랩(120)의 낙하 시간이 더 길어질 것이다. 또한, 적은 질량 유동의 경우에, 밸브 플랩(120)에 작용하는 유체의 힘이 작을 수 있고 밸브 플랩(120)의 신속한 낙하를 구동하기에 충분치 않을 수 있으며, 그에 따라 일-방향 밸브(100)는 스크롤 압축기의 정지에 즉각적으로 응답하여 밸브 홀(116)을 폐쇄하지 못할 수 있다. 이러한 경우에, 도 3의 화살표(A)에 의해서 도시된 바와 같이, 유체가 밸브 플랩(120) 아래에서 수평으로 유동하고, 밸브 홀(116)을 통해서 스크롤 압축 메커니즘으로 역으로 유동한다. 밸브 플랩(120) 아래의 유체가 밸브 플랩(120) 상에서 특정 상승력을 생성하기 때문에, 밸브 플랩(120)이 스크롤 압축기의 정지에 응답하기 위한 시간이 더 길어지고, 그에 의해서 명백한 소음을 생성하고 스크롤 압축기의 소음 레벨을 악화시킨다. 또한, 고속 가스 역류는 압축기가 고속으로 역으로 회전되게 하고, 압축기의 내부 부품은 그러한 고속 역회전 하에서 손상되기 쉽다. 다른 한편으로, 스크롤 압축기가 동작될 때, 밸브 플랩(120)에 작용하는 유체의 힘은 밸브 플랩(120)을 밸브 시트(110)로부터 먼 개방 위치에서 확실하게 유지하기에 충분치 않을 수 있고, 그에 의해서, 특히 저-주파수 가변-속력 스크롤 압축기 또는 저질량 유동의 경우에, 밸브 플랩(120)의 요동을 유발할 수 있고, 작동 소음을 생성할 수 있고, 그리고 스크롤 압축기의 작동 신뢰성을 낮출 수 있다.
전술한 문제를 해결하기 위해서, 본 발명자는, 유동 안내 부재를 포함하는 개선된 일-방향 밸브 구조를 생각하였다. 유동 안내 부재는, 유체가 일-방향 밸브를 통해서 유동할 때, 유체가 적어도 부분적으로 희망 방향으로 밸브 플랩에 힘을 가하도록, 그리고 그에 의해서 일-방향 밸브의 응답 시간이 단축되도록, 유체의 유동 방향을 안내 및 제어할 수 있다. 결과적으로, 스크롤 압축기의 소음 감소 그리고 효율 및 작동 신뢰성의 개선에 관한 목적이 달성된다.
이하에서, 본 개시 내용에 따른 일-방향 밸브의 구조를, 도 4 내지 도 10b를 참조하여 더 구체적으로 설명할 것이다.
도 4는 본 개시 내용의 제1 실시예에 따른 일-방향 밸브(200)의 분해 사시도를 개략적으로 도시한다. 도 5는 본 개시 내용의 제1 실시예에 따른 일-방향 밸브(200)를 갖는 스크롤 압축기의 부분적인 횡단면도를 개략적으로 도시한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 개시 내용의 일 실시예에 따른 일-방향 밸브(200)는 밸브 시트(210), 밸브 플랩(220) 및 밸브 정지부(230)를 포함한다. 본 실시예에 따른 밸브 시트(210), 밸브 플랩(220), 및 밸브 정지부(230)의 구조는 도 1에 도시된 일-방향 밸브(100)의 상응 구성 요소의 구조와 유사하고, 여기에서 다시 설명하지 않을 것이다.
도 1에 도시된 일-방향 밸브(100)의 구조와 달리, 도 4에 도시된 실시예의 일-방향 밸브(200)는 밸브 시트(210) 주위에 배열된 유동 안내 부재(240)를 포함할 수 있다. 도 5에 도시된 실시예에서, 유동 안내 부재(240)는 억지 끼워맞춤에 의해서 밸브 시트(210)에 고정된다. 물론, 나사산 결합, 용접 등과 같은 임의의 다른 적합한 고정 방법이 또한 이용될 수 있다. 유동 안내 부재(240)는 밸브 시트(210)를 둘러싸는 원통형 형상으로 형성될 수 있다. 물론, 유동 안내 부재(240)는 도시된 형상으로 제한되지 않고, 타원형, 직사각형, 삼각형, 또는 임의의 다른 적합한 형상일 수 있다. 스크롤 압축기가 동작될 때, 유동 안내 부재(240)의 제약으로 인해서, 밸브 홀(216)로부터 방출되는 압축 유체가 밸브 플랩(220)의 영역 상에서 집중될 수 있고, 그에 의해서 밸브 플랩(220)에 인가되는 상승력을 증가시킬 수 있고, 일-방향 밸브(200)의 응답 시간을 줄일 수 있고, 밸브 플랩(220)을 밸브 시트(210)로부터 먼 개방 위치에서 확실하게 유지할 수 있으며, 그에 따라 스크롤 압축기의 작동 소음을 줄일 수 있고 그 작동 신뢰성을 개선할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 유동 안내 부재(240)는 제1 단부 부분(242)으로부터 제2 단부 부분(244)까지 수직 방향으로 상향 연장된다. 여기에서, 제1 단부 부분(242)은 밸브 시트(210)의 상부 표면 아래에 그리고 구획 판(30) 상에 위치된 것으로 예시적으로 도시되어 있다. 그러나, 본 개시 내용은 이러한 것으로 제한되지 않고, 제1 단부 부분(242)은 밸브 시트(210)의 상부 표면 아래의 다른 위치에 배열될 수 있다. 유동 안내 부재(240)의 제2 단부 부분(244)은 밸브 정지부(230)의 정지 부분(234)의 하부 표면과 동일 높이로 배열될 수 있다. 더 바람직하게, 도 5에 도시된 바와 같이, 유동 안내 부재(240)의 제2 단부 부분(244)이 정지 부분(234)의 상부 표면과 동일 높이로 배열될 수 있거나, 제2 단부 부분(244)이 정지 부분(234)의 상부 표면 위에 위치되도록 배열될 수 있다. 이러한 경우에, 스크롤 압축기가 정지될 때, 도 5의 화살표(B)에 의해서 도시된 바와 같이, 방출 포트(34)로부터의 역류 유체는 유동 안내 부재(240)에 의해서 정지 부분(234) 위의 위치로 유동되도록, 이어서 정지 부분(234)의 관통 홀(235)을 통해서 하향 유동되도록 안내되며, 그에 따라 유체는 밸브 플랩(220)에 하향 압력을 가한다. 그에 따라, 밸브 플랩(220)이 밸브 시트(210)까지 신속하게 하향 이동되어 밸브 홀(216)을 폐쇄할 수 있고, 그에 의해서 스크롤 압축기의 소음 감소 및 작동 효율 개선의 목적을 달성할 수 있다. 비록 도 5의 밸브 플랩(220)의 크기가 기본적으로 밸브 정지부(230)의 정지 부분(234)의 크기에 상응하는 것으로 도시되어 있지만, 당업자는, 정지 부분(234)의 크기가 밸브 플랩(220)의 크기보다 크거나 작을 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 정지 부분(234)의 크기가 밸브 플랩(220)의 크기보다 작은 경우에, 역류 유체는, 관통 홀(235)을 통과하지 않고도, 밸브 플랩(220)의 외부 연부 상에서 밸브 플랩(220)에 직접적으로 작용할 수 있다.
바람직하게, 유극이 유동 안내 부재(240)와 정지 부분(234) 사이에 제공될 수 있고, 그에 따라 스크롤 압축기가 동작될 때, 압축 유체가 유극을 통해서 방출될 수 있고, 그에 의해서 유체의 유동 면적을 증가시킬 수 있고 과다 압력 강하 손실에 의해서 유발되는 스크롤 압축기의 작동 효율의 저하를 방지할 수 있다. 비록, 이러한 예시적인 실시예에서, 4개의 관통 홀(235)이 정지 부분(234) 내에 형성된 것이 도시되어 있지만, 당업자는, 정지 부분(234)이 더 많거나 적은 관통 홀을 구비하여 형성될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 바람직하게, 관통 홀들(235)은 안내 부분(236)에 대해서 대칭적으로 배열되며, 그에 따라 유체의 힘이 밸브 플랩(220)에 대칭적으로 인가되고, 그에 의해서 밸브 플랩(220)의 이동에 관한 안정성 및 신뢰성을 개선한다. 유사하게, 밸브 시트(210)는 적어도 하나의 밸브 홀(235)로 형성될 수 있다. 또한, 밸브 시트(210), 밸브 플랩(220), 및 밸브 정지부(230)는 도시된 형상으로 제한되지 않고, 정사각형 또는 직사각형 횡단면을 갖는 형상과 같은 임의의 다른 적합한 형상을 가질 수 있다.
선택적으로, 유동 안내 부재(240)는 밸브 시트(210)의 일 측면 상에만 제공될 수 있고, 즉 부분적으로 밸브 시트(210) 주위에 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 5에 도시된 스크롤 압축기에서, 유동 안내 부재(240)는 밸브 시트(210)의 우측 측면, 즉 방출 포트(34)가 위치되는 측면 상에만 형성될 수 있다.
도 6은 본 개시 내용의 제2 실시예에 따른 일-방향 밸브(300)를 갖는 스크롤 압축기의 부분적인 횡단면도를 개략적으로 도시한다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 개시 내용의 제2 실시예에 따른 일-방향 밸브(300)는 밸브 시트(310), 밸브 플랩(320), 밸브 정지부(330), 및 유동 안내 부재(340)를 포함한다. 본 실시예에 따른 밸브 시트(310), 밸브 플랩(320), 밸브 정지부(330), 및 유동 안내 부재(340)의 구조는 도 5에 도시된 일-방향 밸브(200)의 상응 구성 요소의 구조와 유사하고, 여기에서 다시 설명하지 않을 것이다. 도 5에 도시된 일-방향 밸브(200)의 구조와 달리, 도 6에 도시된 실시예의 일-방향 밸브(300)의 유동 안내 부재(340)는, 밸브 시트(310) 대신, 구획 판(30)에 고정된다. 유동 안내 부재(340)는 예를 들어 용접에 의해서 구획 판(30)에 고정될 수 있다. 이러한 실시예에서, 유동 안내 부재(340)는 밸브 시트(310)의 외부 연부로부터 이격되고, 그에 의해서 유동 안내 부재(340)와 밸브 정지부(330) 사이의 유극을 증가시킨다. 따라서, 본 실시예에 따른 일-방향 밸브(300)에서, 일-방향 밸브(300)를 통해서 유동하는 유체의 유동 면적이, 유동 안내 부재(340)에 의한 유체의 안내에 영향을 미치지 않고, 증가될 수 있고, 그에 의해서 과다 압력 강하 손실을 더 방지할 수 있다.
도 7은 본 개시 내용의 제3 실시예에 따른 일-방향 밸브(400)를 갖는 스크롤 압축기의 부분적인 횡단면도를 개략적으로 도시한다. 본 실시예에 따른 밸브 플랩(420) 및 밸브 정지부(430)의 구조는 도 5 및 도 6에 도시된 일-방향 밸브(200, 300)의 상응 구성 요소의 구조와 유사하고, 여기에서 다시 설명하지 않을 것이다. 도 5 및 도 6에 도시된 일-방향 밸브(200, 300)의 구조와 달리, 도 7에 도시된 실시예의 일-방향 밸브(400)의 유동 안내 부재(440)는 밸브 시트(410)와 통합되어 통합 부재를 형성한다. "통합 부재"라는 용어가 본원에서, 기계적으로 서로 연결되거나 고정되는 2개의 분리된 부품이 아니라, 일체로 형성된 부품을 지칭한다는 것을 이해하여야 한다. 도 8은 본 개시 내용의 제3 실시예에 따른 일-방향 밸브(400)의 유동 안내 부재(440) 및 밸브 시트(410)에 의해서 형성된 통합 부재의 사시도를 개략적으로 도시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 유동 안내 부재(440)는 밸브 시트(410)의 상부 표면으로부터 위쪽으로 연장되어 밸브 정지부(430)를 둘러쌀 수 있다. 이러한 경우에, 유동 안내 부재(440)의 제1 단부 부분(442)은 밸브 시트(410)의 상부 표면과 동일 높이로 배열된다. 선택적으로, 유동 안내 부재(440)는 밸브 시트(410)의 상부 표면의 외부 연부를 따라서 위쪽으로 연장되어 밸브 정지부(430) 및 밸브 플랩(420)으로부터 충분한 유극을 가지고 분리되는 한편, 유체의 유동 방향을 안내할 수 있으며, 그에 의해서 일-방향 밸브(400)의 조립 및 이용을 촉진하고 과다 압력 강하 손실을 방지한다.
도 9는 본 개시 내용의 제4 실시예에 따른 일-방향 밸브(500)를 갖는 스크롤 압축기의 부분적인 횡단면도를 개략적으로 도시한다. 본 실시예에 따른 밸브 시트(510) 및 밸브 플랩(520)의 구조는 도 5 및 도 6에 도시된 일-방향 밸브(200, 300)의 상응 구성 요소의 구조와 유사하고, 여기에서 다시 설명하지 않을 것이다. 도 5 및 도 6에 도시된 일-방향 밸브(200, 300)의 구조와 달리, 도 9에 도시된 실시예의 일-방향 밸브(500)의 유동 안내 부재(540)는 밸브 정지부(530)와 통합되어 통합 부재를 형성한다. 도 10a 및 도 10b는 본 개시 내용의 제4 실시예에 따른 일-방향 밸브(500)의 유동 안내 부재(540) 및 밸브 정지부(530)에 의해서 형성된 통합 부재의 사시도를 개략적으로 도시한다. 도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 밸브 정지부(530)는 정지 부분(534)으로부터 외측으로 연장되는 연장 부분(532)으로 형성될 수 있고, 유동 안내 부재(540)는 연장 부분(532)의 외부 연부로부터 하향 연장될 수 있다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 유동 안내 부재(540)는 제1 단부 부분(542)으로부터 제2 단부 부분(544)까지 수직 방향으로 하향 연장된다. 비록 도 9가, 제1 단부 부분(542)이 정지 부분(534)의 상부 표면과 동일 높이로 배열되는 것 그리고 제2 단부 부분(544)이 밸브 시트(510)의 상부 표면과 동일 높이로 배열되는 것을 예시적으로 도시하지만, 당업자는, 제1 단부 부분(542)이 정지 부분(534) 위에 위치되도록 배열될 수 있고 제2 단부 부분(544)이 밸브 시트(510)의 상부 표면 아래에 위치되도록 배열될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 이러한 실시예에서, 홀(538)이 인접 연장 부분(532)과 유동 안내 부재(540) 사이에 형성되어, 유체의 유동 면적을 증가시킨다. 다수의 홀(538)이 통합 부재 상에서 대칭적으로 배열될 수 있고, 그에 따라 유체에 의해서 가해지는 힘이 균일하게 분배되고, 밸브 플랩(520)은 안정적으로 이동될 수 있고, 일-방향 밸브 및 스크롤 압축기의 안정성 및 신뢰성이 개선된다. 비록 이러한 실시예에서 4개의 연장 부분(532)이, 형성된 통합 부재의 유동 안내 부재(540)와 정지 부분(534) 사이에 제공된 것으로 도시되어 있지만, 통합 부재가 더 많거나 적은 연장 부분(532)으로 형성될 수 있다는 것을 생각할 수 있다. 또한, 도 10a에 도시된 밸브 정지부(530)의 관통 홀(535)의 수는 또한 단지 예시적인 것이다. 비록 유동 안내 부재(540) 및 밸브 정지부(530)가 통합 부재로서 형성된 실시예가 본원에서 구체적으로 설명되지만, 유동 안내 부재가 억지 끼워맞춤과 같은 다른 수단에 의해서 밸브 정지부에 고정되는 구성이 본 개시 내용의 범위 내에 명백하게 여전히 포함될 것이다.
도 11의 (a) 내지 도 11의 (b)는, 스크롤 압축기가 정지될 때의 일-방향 밸브의 밸브 플랩의 상부 측면 및 하부 측면 상의 압력의 압력-시간 도표를 도시한다. 충분한 압력차가 발생될 때 밸브 플랩이 하향 이동되어 밸브 홀을 폐쇄하기 때문에, 상당한 압력차가 발생될 때의 시간은 스크롤 압축기의 정지에 응답하는 일-방향 밸브의 응답 시간으로 간주될 수 있다. 도 11의 (a) 및 도 11의 (b)는 큰 압력차 하의 압축기의 작동에서의 일-방향 밸브의 압력 변화를 도시하고, 여기에서 도 11의 (a)는 도 1에 도시된 비교예의 일-방향 밸브의 압력 변화를 도시하고, 도 11의 (b)는 본 개시 내용의 실시예에 따른 유동 안내 부재를 갖는 일-방향 밸브의 압력 변화를 도시한다. 그 이외에도, 도 11의 (c) 및 도 11의 (d)는 작은 압력차 하의 압축기의 작동에서의 일-방향 밸브의 압력 변화를 도시하고, 여기에서 도 11의 (c)는 도 1에 도시된 비교예의 일-방향 밸브의 압력 변화를 도시하고, 도 11의 (d)는 본 개시 내용의 실시예에 따른 유동 안내 부재를 갖는 일-방향 밸브의 압력 변화를 도시한다. 도 11의 (a) 및 도 11의 (b)의 비교에 의해서, 스크롤 압축기가 큰 압력차 하에서 정지되는 경우에, 유동 안내 부재를 가지지 않는 비교예의 일-방향 밸브는 0.2초의 응답 시간을 필요로 하는 반면, 본 개시 내용에 따른 유동 안내 부재를 갖는 일-방향 밸브는 0.1초의 응답 시간을 필요로 하며, 다시 말해서 응답 시간이 단축된다. 스크롤 압축기가 작은 압력차 하에서 정지되는 경우에, 도 11의 (c)에 도시된 바와 같이, 유동 안내 부재를 가지지 않는 비교예의 일-방향 밸브는 0.5초의 응답 시간을 필요로 하는 반면, 도 11의 (d)에 도시된 바와 같은 본 개시 내용에 따른 유동 안내 부재를 갖는 일-방향 밸브는 0.2초의 응답 시간을 필요로 하며, 비교예의 일-방향 밸브와 비교할 때, 응답 시간은 상당히 단축된다. 본 개시 내용에 따른 일-방향 밸브 구조가 더 짧은 응답 시간을 갖는다는 것이 확인될 수 있고, 이는 스크롤 압축기의 소음 레벨을 감소시키는데 있어서 유리하다. 게다가, 일-방향 밸브가 밸브 홀을 신속하게 폐쇄하기 때문에, 유체가 스크롤 압축 메커니즘으로 역으로 유동하는 것이 방지되고, 이는 고속 역회전으로 인해서 압축기의 내부 부품이 손상되는 것을 방지한다.
당업자는 본 개시 내용의 일 양태와 관련하여 설명된 특징이 본 개시 내용의 다른 양태에도 적용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 본 개시 내용의 여러 실시예를 본원에서 구체적으로 설명하였지만, 본 개시 내용은 본원에서 구체적으로 설명되고 도시된 구체적인 실시예로 제한되지 않고, 본 개시 내용의 본질 및 범위로부터 벗어나지 않고도 다른 변경예 및 수정예가 당업자에 의해서 구현될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러한 모든 변경예 및 수정예는 본 개시 내용의 범위 내에 포함된다. 또한, 본원에서 설명된 구성요소 모두가 다른 기술적으로 균등한 구성요소에 의해서 대체될 수 있다.

Claims (8)

  1. 스크롤 압축기이며, 스크롤 압축기를 흡입측 및 방출측으로 분리하도록 구성된 구획 판(30)을 포함하고, 상기 구획 판은 상기 스크롤 압축기의 스크롤 압축 메커니즘의 방출 포트와 유체 연통되는 개구부(32)를 가지고, 상기 스크롤 압축기는 상기 개구부(32)에서 일-방향 밸브(300)를 구비하며, 상기 일-방향 밸브(200, 300, 400, 500)는:
    유체가 통과하여 유동할 수 있게 하는 밸브 홀(216, 316, 416, 516)이 형성되는, 밸브 시트(210, 310, 410, 510);
    상기 밸브 시트(210, 310, 410, 510)의 위에 위치되도록 배열되고 상기 밸브 홀(216, 316, 416, 516)을 선택적으로 개방 또는 폐쇄하도록 구성되는 밸브 플랩(220, 320, 420, 520);
    상기 밸브 플랩 위에 위치되도록 그리고 상기 밸브 시트에 고정적으로 연결되도록 배열된 밸브 정지부(230, 330, 430, 530)로서, 상기 밸브 플랩의 최대 변위 범위를 제한하도록 구성된 정지 부분(234, 334, 434, 534) 및 상기 밸브 플랩의 이동을 안내하도록 구성된 안내 부분(236, 336, 436, 536)을 포함하는, 밸브 정지부; 및
    유체에 의해서 상기 밸브 플랩(220, 320, 420, 520)에 인가되는 힘을 제어하기 위해서 상기 일-방향 밸브(200, 300, 400, 500)를 통해서 유동하는 유체를 안내하도록 구성되는 유동 안내 부재(240, 340, 440, 540)를 포함하고,
    상기 유동 안내 부재(240)가 상기 밸브 시트(210) 또는 밸브 정지부의 외부 주변 표면에 고정되거나,
    상기 유동 안내 부재(440, 540)가 상기 밸브 시트(410) 또는 밸브 정지부(530)와 일체로 형성되고,
    관통 홀이 정지 부분에 형성되고, 유동 안내 부재(240, 340, 440, 540)는 밸브 플랩을 밸브 홀을 폐쇄하는 방향으로 이동시키기 위해 유체가 관통 홀을 통해 유동하여 밸브 플랩에 작용할 수 있도록 구성되고, 그리고/또는
    정지 부분의 크기는 밸브 플랩의 크기보다 작고, 유동 안내 부재(240, 340, 440, 540)는 밸브 플랩을 밸브 홀을 폐쇄하는 방향으로 이동시키기 위해 유체가 밸브 플랩에 작용할 수 있도록 구성되는, 스크롤 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유동 안내 부재(240, 340, 440, 540)는 정지 부분의 외부 측면 상에서 상기 정지 부분(234, 334, 434, 534)를 둘러싸도록 구성되고, 상기 유동 안내 부재는 수직 방향으로 적어도 상기 밸브 시트(210, 310, 410, 510)와 상기 정지 부분 사이에서 연장되는, 스크롤 압축기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 유동 안내 부재(240, 340, 440, 540)는 중공형의 원통형 구조물로서 구성되는, 스크롤 압축기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 유동 안내 부재(240, 340, 440, 540)는 제1 단부 부분으로부터 제2 단부 부분까지 수직 방향으로 상향 연장되고, 상기 제1 단부 부분은 수직 방향으로 상기 밸브 시트의 상부 표면과 동일 높이이거나 상기 밸브 시트의 상부 표면 아래에 위치되고, 상기 제2 단부 부분은 수직 방향으로 상기 정지 부분과 동일 높이이거나 상기 정지 부분의 위에 위치되는, 스크롤 압축기.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 유동 안내 부재(540)는 제1 단부 부분으로부터 제2 단부 부분까지 수직 방향으로 하향 연장되고, 상기 제1 단부 부분은 수직 방향으로 상기 정지 부분과 동일 높이이거나 상기 정지 부분 위에 위치되고, 상기 제2 단부 부분은 수직 방향으로 상기 밸브 시트의 상부 표면과 동일 높이이거나 상기 밸브 시트의 상부 표면 아래에 위치되는, 스크롤 압축기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    유체가 통과하여 유동할 수 있게 하는 유극이 상기 유동 안내 부재(240, 340, 440, 540)와 상기 정지 부분 사이에 형성되는, 스크롤 압축기.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 안내 부분(236, 336, 436, 536)은 상기 밸브 플랩(220, 320, 420, 520)의 중앙 홀을 통해서 삽입되고 상기 밸브 시트(220, 320, 420, 520) 내로 고정적으로 연결되며, 상기 밸브 플랩(220, 320, 420, 520)은 상기 안내 부분(236, 336, 436, 536)을 따라서 이동될 수 있는, 스크롤 압축기.
  8. 스크롤 압축기이며, 스크롤 압축기를 흡입측 및 방출측으로 분리하도록 구성된 구획 판(30)을 포함하고, 상기 구획 판은 상기 스크롤 압축기의 스크롤 압축 메커니즘의 방출 포트와 유체 연통되는 개구부(32)를 가지고, 상기 스크롤 압축기는 상기 개구부(32)에서 일-방향 밸브(300)를 구비하며, 상기 일-방향 밸브는:
    유체가 통과하여 유동할 수 있게 하는 밸브 홀(316)이 형성되는, 밸브 시트(310);
    상기 밸브 시트(310)의 위에 위치되도록 배열되고 상기 밸브 홀(316)을 선택적으로 개방 또는 폐쇄하도록 구성되는 밸브 플랩(320);
    상기 밸브 플랩 위에 위치되도록 그리고 상기 밸브 시트에 고정적으로 연결되도록 배열된 밸브 정지부(330)로서, 상기 밸브 플랩의 최대 변위 범위를 제한하도록 구성된 정지 부분(334) 및 상기 밸브 플랩의 이동을 안내하도록 구성된 안내 부분(336)을 포함하는, 밸브 정지부; 및
    상기 구획 판(30)에 고정되고 유체에 의해서 상기 밸브 플랩(320)에 인가되는 힘을 제어하기 위해서 상기 일-방향 밸브(300)를 통해서 유동하는 유체를 안내하도록 구성되는, 유동 안내 부재(340)를 포함하고,
    유극이 상기 유동 안내 부재(340)와 상기 밸브 시트(310) 사이에 형성되고, 밸브 시트(310)가 구획 판(30)에 고정되는, 스크롤 압축기.
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