WO2017188702A1

WO2017188702A1 - 스크롤 압축기의 배압제어 수단

Info

Publication number: WO2017188702A1
Application number: PCT/KR2017/004380
Authority: WO
Inventors: 이건호; 권윤기; 구인회; 한영창
Original assignee: 학교법인 두원학원; 주식회사 두원전자
Priority date: 2016-04-26
Filing date: 2017-04-25
Publication date: 2017-11-02
Also published as: CN109661517A; KR20170122329A; KR101892803B1

Abstract

본 발명에 따른 스크롤 압축기의 배압제어 수단은 선회스크롤 및 고정스크롤에 작용하는 배압력을 조절하는 스크롤 압축기의 배압제어 수단에 있어서, 흡입실과 상기 배압실을 연통하는 공간에 구비되어 연통하는 공간을 개폐하는 밸브부재;상기 밸브부재에 작용하는 압력에 대응하여 탄성 변형하는 탄성부재; 및 상기 토출실과 연통하는 공간에 구비되어, 상기 스크롤 압축기의 운전부하에 따라서 변경되는 토출실의 압력에 대응하여 이동하고, 일측이 탄성부재에 지지되는 탄성부재 지지부재를 포함하고, 상기 탄성부재 지지부재의 이동에 따라서 설정값이 조절되어 배압력을 조절한다.

Description

스크롤 압축기의 배압제어 수단

본 발명은 배압을 제어하는 수단에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스크롤 압축기에 구비되어 압축기의 배압을 제어하는 스크롤 압축기의 배압제어 수단에 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.

하지만 종래의 스크롤 압축기의 배압제어 장치는 고정스크롤의 고정랩과 선회스크롤의 선회랩 사이의 틈새를 조절하여 유지되도록 하는 것으로 소요동력이 발생하게 되며, 종래의 스크롤 압축기의 배압제어 장치는 흡입압에 의해 배압을 제어함으로써 저부하에서 불필요한 소요동력 소모된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 흡입실의 압력과 토출실의 압력에 대응하여 배압력의 조절이 가능하여 소요동력을 절감하고, 스크롤 압축기의 효율을 향상시킨 스크롤 압축기의 배압제어수단을 제공하는 것에 목적이 있다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기의 배압제어수단에 의하면, 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 토출부와, 상기 선회스크롤의 일측에 구비되는 배압실을 포함하는 스크롤 압축기에 구비되어, 상기 선회스크롤 및 상기 고정스크롤에 작용하는 배압력을 조절하는 스크롤 압축기의 배압제어 수단에 있어서, 흡입실과 상기 배압실을 연통하는 공간에 구비되어 연통하는 공간을 개폐하는 밸브부재; 상기 밸브부재에 작용하는 압력에 대응하여 탄성 변형하는 탄성부재; 상기 토출실과 연통하는 공간에 구비되어, 상기 스크롤 압축기의 운전부하에 따라서 변경되는 토출실의 압력에 대응하여 이동하고, 일측이 탄성부재에 지지되는 탄성부재 지지부재를 포함하고, 상기 탄성부재 지지부재의 이동에 따라서 설정값이 조절되어 배압력을 조절한다.

여기서 상기 스크롤 압축기의 배압제어수단은, 일단이 상기 토출실와 연통되는 토출실유로와, 상기 토출실유로의 타단과 연결되고, 내부에 상기 탄성부재 및 상기 배압조절부재가 구비되며, 일측으로 상기 흡입실과 연통되는 흡입실유로와, 일단이 상기 흡입실유로의 타단에 연결되어 배압실과 연통되는 배압실유로를 포함하는 유로부를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 토출실유로는, 내측둘레를 따라 단턱이 더 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 탄성부재 지지부재는, 상기 토출실유로 내에 위치하고, 일단이 상기 흡입실유로 측으로 연장되어 구비되는 로드부와, 상기 로드부의 외측둘레를 따라 돌출된 형상으로, 상기 단턱 내에 위치되는 확장부를 포함하고, 상기 단턱에 의하여 슬라이딩 이동이 제한될 수 있다.

또한 상기 탄성부재 지지부재는, 외측둘레를 따라 홈이 더 형성되고, 상기 홈에 구비되는 실부재를 더 포함 할 수 있다.

또한 상기 스크롤 압축기의 배압제어수단은, 상기 토출실에서 상기 배압실로 공급하는 유로에 형성되는 오리피스(Orifice)를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 스크롤 압축기의 배압제어수단은, 상기 압축실과 연결되어, 상기 배압실로 공급되는 유로를 형성하는 바이패스를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기의 배압제어 수단에 의하면, 탄성부재 지지부재가 토출실의 압력에 대응하여 이동함으로써 탄성부재의 복원력이 변형되고, 탄성부재의 복원력에 의하여 흡입실과 배압실을 연통하는 밸브부재가 제어되어 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 있다.

도 1은 본 발명의 배압제어 수단이 구비된 스크롤 압축기를 도시한 단면도,

도 2 및 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 배압제어 수단의 작동동작을 개략적으로 도시한 단면도들이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 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 실시예에 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.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스크롤 압축기의 배압제어 수단(10)은, 냉매가스를 압축하는 스크롤 압축기(1)의 내부에 구비된다. 상기 스크롤 압축기(1)는 메인프레임(20), 구동축(30), 선회스크롤(40), 고정스크롤(60) , 토출부(70) 및 배압실(80)을 포함한다.

상기 구동축(30)은 상기 메인프레임(20)의 내부에 구비되어 모터에 의하여 회전한다.

상기 선회스크롤(40)은 상기 구동축(30)과 연결되어 상기 구동축(30)의 구동력에 의하여 선회운동을 한다. 또한 상기 선회스크롤(40)은 나선형상의 선회랩(41)을 구비한다.

상기 고정스크롤(60)은 상기 선회스크롤(40)과 대응하는 위치에 구비되어, 상기 선회스크롤(40)이 선회운동 시, 맞물리도록 구성된다. 상기 고정스크롤(60)은 상기 선회랩(41)과의 사이에 압축실(61)을 한정하도록 상기 선회랩(41)과 대응하여 맞물리는 나선형상의 고정랩(62)을 구비한다. 즉 흡입실(50)을 통해 흡입된 유체가 상기 선회랩(41)과 상기 고정랩(61) 사이의 상기 압축실(61)로 유입되고, 상기 선회랩(41)의 회전에 의하여 상기 압축실(61)의 공간이 줄어듬에 따라 압축된다.

상기 토출부(70)는 상기 압축실(61)과 연통되어 상기 압축실(61)에서 압축된 냉매가스가 토출실(71)로 토출되도록 한다.

상기 배압실(80)은 상기 선회스크롤(40)의 일측에 구비되어, 상기 배압실(80)의 압력에 의하여, 상기 선회스크롤(40) 및 상기 고정스크롤(60)에 작용하는 배압력이 조절될 수 있다.

상기 스크롤 압축기(1)는 베어링(Bearing), 슬라이딩 부시(Sliding bush) 및 급유시스템 등 냉매가스를 압축시키기 위한 다른 구성들을 더 포함할 수 있는 통상적으로 사용되는 스크롤 압축기로서, 추가 구성들이 더 구비될 수 있다. 다만 이는 본 발명의 요지와 무관하므로 여기서는 자세한 설명을 생략하도록 한다. 본 발명의 스크롤 압축기의 배압제어 수단(10)은 상기 메인프레임(20) 및 고정스크롤(60)에 구비되는 것이 바람직하다.

상기 스크롤 압축기(1)의 배압제어 수단(10)은 밸브부재(300), 탄성부재(400) 및 탄성부재 지지부재(200)를 포함한다. 또한 상기 스크롤 압축기(1)의 배압제어 수단(10)은 유로부(100)를 더 포함할 수 있다.

상기 유로부(100)는 상기 토출실(71)과, 상기 흡입실(50) 및 상기 배압실(80)과 연통되는 구간으로 압축될 냉매가스가 이동 가능한 통로로 형성된다. 상기 유로부(100)는 토출실유로(110), 흡입실유로(120) 및 배압실유로(130)를 포함한다.

상기 토출실유로(110)는, 일단이 상기 토출실(71)과 연통되고, 상기 고정스크롤(60)에 형성된다. 상기 토출실유로(110)는, 내측둘레를 따라 단턱(111)이 더 형성될 수 있다. 상기 단턱(111)은 후술(後述)할 탄성부재 지지부재(200)의 이동을 제한 할 수 있다.

상기 흡입실유로(120)는, 일단이 상기 토출실유로(110)의 타단과 연결되고, 상기 메인프레임(20)에 형성될 수 있다. 또한 상기 흡입실유로(120)는 일측으로 상기 흡입실(50)과 연통된다.

상기 배압실유로(130)는 일단이 상기 흡입실유로(120)의 타단에 연결되고, 타단이 상기 배압실(80)과 연통된다. 즉 상기 냉매가스는 상기 배압실(80)에서 상기 배압실유로(130)를 따라 이동하여 상기 흡입실유로(120)로 이동하고, 상기 흡입실유로(120)로 유입된 후 상기 흡입실(50)로 이동할 수 있다.

상기 밸브부재(300)는 상기 흡입실(50)과 상기 배압실(80)이 연통하는 공간에 구비되어, 상기 흡입실(50)과 상기 배압실(80)이 연통하는 공간을 개폐한다. 상기 밸브부재(300)는 도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 볼(Ball)의 형태로 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 밸브부재(300)는 상기 배압실(80)에서 상기 흡입실(50)로 유입하는 냉매가스의 양을 조절 가능하며, 이를 통해 스크롤 압축기(1)의 배압력을 제어할 수 있다. 부연하면 상기 밸브부재(300)는 상기 흡입실유로(120)와 상기 배압실유로(130)의 사이에 구비되는 것이 바람직하다.

상기 탄성부재(400)는 상기 흡입실(50)과 상기 배압실(80)이 연통되는 공간에 구비되며, 더욱 구체적으로 설명하면 상기 흡입실유로(120) 내측에 구비되는 것이 바람직하다. 상기 탄성부재(400)는 탄성력을 가지는 탄성체로서, 상기 탄성부재(400)는 일단이 상기 밸브부재(300)와 연결되어, 상기 밸브부재(300)에 작용하는 압력에 대응하여 탄성 변형 가능하다. 또한 상기 탄성부재(400)는 후술(後述) 할 탄성부재 지지부재(200)와 연결되어 상기 스크롤 압축기(1)의 운전부하에 따라 변경되는 상기 토출실(71)의 압력에 대응하여 복원력이 변경될 수 있다. 상기 탄성부재(400)의 복원력에 대응하여 상기 밸브부재(300)에 작용하는 힘이 조정될 수 있으며, 상기 밸브부재(300)에 작용하는 힘에 의하여 상기 배압실(80)과 상기 흡입실(50)이 서로 연통되는 개폐범위가 조절될 수 있다. 따라서, 상기 배압실(80)에서 상기 흡입실(50)로 이동되는 냉매가스의 양이 조절가능하다.

상기 탄성부재 지지부재(200)는 상기 토출실(71)과 연통하는 공간에 구비되어, 상기 스크롤 압축기(1)의 운전부하에 따라서 변경되는 상기 토출실(71)의 압력에 대응하여 이동한다. 또한 상기 탄성부재 지지부재(200)는 일측이 상기 탄성부재와 연결되어 지지된다. 상기 탄성부재 지지부재(200)는, 로드부(210)와 확장부(220)를 포함한다.

상기 로드부(210)는 상기 토출실유로(110)의 타단 내측에 구비되며, 일단이 상기 흡입실유로(120) 측으로 연장되어 구비된다. 또한 상기 로드부(210)는 일단이 상기 토출실(71)의 압력을 받아 상기 토출실(71)의 압력에 의하여 슬라이딩 이동한다. 부연하면, 상기 로드부(210)는 타단이 상기 흡입실(50)의 압력을 받아, 슬라이딩 이동됨으로써 상기 토출실(71)의 압력 및 상기 흡입실(50)의 압력과 연동되어 슬라이딩 이동 될 수 있다.

상기 확장부(220)는 상기 로드부(210)의 외측둘레를 따라 돌출되어 형성된다. 또한 상기 확장부(220)는 상기 단턱(111) 내에 위치되어, 상기 단턱(111)에 의하여 슬라이딩 이동 구간을 제한 받는다. 즉 상기 탄성부재 지지부재(200)는 상기 단턱(111)으로 제한된 이동구간 내에서 상기 토출실(71)의 압력 및 상기 흡입실(50)의 압력에 대응하여, 적절한 위치로 슬라이딩 이동한다.

또한 상기 탄성부재 지지부재(200)는 홈(230)이 더 형성될 수 있으며, 실(Seal)부재(240)를 더 포함할 수 있다.

상기 홈(230)은 상기 탄성부재 지지부재(200)의 외측둘레를 따라 형성될 수 있다. 부연하면 상기 홈(230)은 상기 로드부(210)의 외측둘레를 따라 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 실부재(240)는 상기 홈(230) 내에 구비될 수 있다. 상기 실부재(240)를 구비함으로써 밀봉력을 향상시킨다.

즉 상기 탄성부재 지지부재(200)는, 상기 스크롤 압축기(1)의 운전부하에 따라 변경되는 상기 토출실(71)의 압력에 대응하여 이동가능하고, 상기 탄성부재 지지부재(200)가 이동함으로써 상기 탄성부재 지지부재(200)에 연결된 탄성부재(400)의 복원력이 변형될 수 있다. 상기 탄성부재(400)의 복원력이 변형됨에 따라 상기 밸브부재(300)에 작용하는 힘이 변형되어, 상기 배압실(80)의 개폐범위가 조절될 수 있다. 다시 말해, 상기 탄성부재 지지부재(200)의 이동에 따라서 설정값이 조절되어 배압력의 조절이 가능하다. 따라서 상기 배압실(80)에서 상기 흡입실(50)로 유입가능한 냉매가스의 양이 조절 될 수 있으며, 이를 통해 스크롤 압축기(1)의 배압력을 제어할 수 있다. 즉 상기 흡입실(50)의 압력과 상기 토출실(71)의 압력이 낮은 스크롤 압축기(1)의 저부하 조건에서는 배압력을 낮도록 제어하고, 상기 흡입실(50)의 압력과 상기 토출실(71)의 압력이 높은 스크롤 압축기(1)의 고부하 조건에서는 배압력을 높도록 제어 한다. 따라서 스크롤 압축기(1)의 운전부하에 따라 배압력이 변화되어 소요동력이 저감되고, 압축기 효율을 향상시킬 수 있다.

한편 상기 스크롤 압축기의 배압제어 수단(10)은 상기 토출실(71)에서 상기 배압실(80)로 공급하는 유로에 형성되는 오리피스(Orifice)(500)를 더 포함할 수 있다. 더욱 상세하게 설명하면, 상기 오리피스(500)는 상기 스크롤 압축기(1)의 급유공에 구비되어, 상기 오리피스(500)를 기준으로 상기 오리피스(500)의 전후의 압력차를 발생시켜 유량을 조절할 수 있다.

또한 상기 스크롤 압축기의 배압제어 수단(10)은 상기 압축실(61)과 연결되어, 상기 배압실(80)로 공급되는 유로를 형성하는 바이패스를 더 포함 할 수 있다.

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 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기의 배압제어 수단(10)에 의하면, 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 배압제어 수단(10)에 의하면, 탄성부재 지지부재(200)가 토출실(71)의 압력에 대응하여 이동함으로써 탄성부재(400)의 복원력이 변형되고, 탄성부재(400)의 복원력에 의하여 흡입실(50)과 배압실(80)을 연통하는 밸브부재(300)가 제어되어 스크롤 압축기의 배압력 조절이 가능하다.

따라서 토출실(71)의 압력과 흡입실(50)의 압력이 낮은 스크롤 압축기(1)의 저부하 조건에서는 배압력이 낮도록 조절하며, 토출실(71)의 압력과 흡입실(50)의 압력이 높은 스크롤 압축기(1)의 고부하 조건에서는 배압력이 높도록 조절할 수 있다.

이를 통해 스크롤 압축기(1)의 소요 동력을 저감될 수 있으며, 스크롤 압축기(1)의 효율을 향상시킬 수 있다.

=부호의 설명=

1 : 스크롤 압축기 10 : 스크롤 압축기의 배압제어 수단

20 : 메인프레임 30 : 구동축

40 : 선회스크롤 41 : 선회랩

50 : 흡입실 60 : 고정스크롤

61 : 압축실 62 : 고정랩

70 : 토출부 71 : 토출실

80 : 배압실 100 : 유로부

110 : 토출실유로 111 : 단턱

120 : 흡입실유로 130 : 배압실유로

200 : 탄성부재 지지부재 210 : 로드부

220 : 확장부 230 : 홈

240 : 실부재 300 : 밸브부재

400 : 탄성부재 500 : 오리피스

Claims

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 토출부와, 상기 선회스크롤의 일측에 구비되는 배압실을 포함하는 스크롤 압축기에 구비되어, 상기 선회스크롤 및 상기 고정스크롤에 작용하는 배압력을 조절하는 스크롤 압축기의 배압제어 수단에 있어서,

흡입실과 상기 배압실을 연통하는 공간에 구비되어 연통하는 공간을 개폐하는 밸브부재;

상기 밸브부재에 작용하는 압력에 대응하여 탄성 변형하는 탄성부재; 및

상기 토출실과 연통하는 공간에 구비되어, 상기 스크롤 압축기의 운전부하에 따라서 변경되는 토출실의 압력에 대응하여 이동하고, 일측이 탄성부재에 지지되는 탄성부재 지지부재를 포함하고,

상기 탄성부재 지지부재의 이동에 따라서 설정값이 조절되어 배압력을 조절하는 스크롤 압축기의 배압제어 수단.
청구항 1에 있어서,

일단이 상기 토출실와 연통되는 토출실유로와, 상기 토출실유로의 타단과 연결되고, 내부에 상기 탄성부재 및 상기 배압조절부재가 구비되며, 일측으로 상기 흡입실과 연통되는 흡입실유로와, 일단이 상기 흡입실유로의 타단에 연결되어 배압실과 연통되는 배압실유로를 포함하는 유로부를 더 포함하는 배압제어 수단.
청구항 2에 있어서,

상기 토출실유로는,

내측둘레를 따라 단턱이 더 형성되는 스크롤 압축기의 배압제어 수단.
청구항 3에 있어서,

상기 탄성부재 지지부재는,

상기 토출실유로 내에 위치하고, 일단이 상기 흡입실유로 측으로 연장되어 구비되는 로드부와,

상기 로드부의 외측둘레를 따라 돌출된 형상으로, 상기 단턱 내에 위치되는 확장부를 포함하고,

상기 단턱에 의하여 슬라이딩 이동이 제한되는 스크롤 압축기의 배압제어 수단.
청구항 1에 있어서,

상기 탄성부재 지지부재는,

외측둘레를 따라 홈이 더 형성되고, 상기 홈에 구비되는 실부재를 더 포함하는 스크롤 압축기의 배압제어 수단.
청구항 1에 있어서,

상기 토출실에서 상기 배압실로 공급하는 유로에 형성되는 오리피스(Orifice)를 더 포함하는 스크롤 압축기의 배압제어 수단.
청구항 1에 있어서,

상기 압축실과 연결되어, 상기 배압실로 공급되는 유로를 형성하는 바이패스를 더 포함하는 스크롤압축기의 배압제어 수단.