KR101738456B1

KR101738456B1 - 스크롤 압축기

Info

Publication number: KR101738456B1
Application number: KR1020100067100A
Authority: KR
Inventors: 김필환; 노민우; 오해진; 최성우
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2010-07-12
Filing date: 2010-07-12
Publication date: 2017-06-08
Anticipated expiration: 2030-07-12
Also published as: CN102330677B; US9145891B2; CN102330677A; EP2407668B1; DK2407668T3; US20120009076A1; KR20120006398A; EP2407668A3; EP2407668A2

Abstract

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것이다. 본 발명은 하우징의 내부에 밸브와 밸브스프링이 수용하여 모듈화하고 상기 하우징을 고정스크롤에 직접 체결함으로써 압축기의 조립공정을 간소화할 수 있다. 또, 상기 하우징에 중간압축실과 연통되는 실링홈을 형성하여 고압부와 저압부 사이에 완충공간을 형성함으로써 정상운전시 고압부의 냉매가 저압부로 누설되면서 압축기 성능이 저하되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

Description

스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 특히 운전중에 저압부가 진공화될 경우 고압부로 토출된 냉매의 일부가 저압부로 반입되도록 하여 압축기가 진공상태에서 벗어나도록 하는 스크롤 압축기에 관한 것이다.

스크롤 압축기는 밀폐용기의 내부공간에 고정스크롤이 고정되고, 그 고정스크롤에 선회스크롤이 맞물려 선회운동을 하면서 상기 고정스크롤의 고정랩과 선회스크롤의 선회랩 사이에 연속으로 이동하는 두 개 한 쌍의 압축실을 형성하게 되는 압축기이다.

스크롤 압축기는 다른 종류의 압축기에 비하여 상대적으로 높은 압축비를 얻을 수 있으면서 냉매의 흡입,압축,토출 행정이 부드럽게 이어져 안정적인 토오크를 얻을 수 있는 장점 때문에 공조장치 등에서 냉매압축용으로 널리 사용되고 있다.

상기와 같은 스크롤 압축기는 선회스크롤이 선회운동을 하면서 압축실의 체적을 점차적으로 감소시켜 압축실 내부에 충전된 냉매를 압축하고 일정한 압축비에 이르면 압축된 냉매를 토출구를 통해 배출하게 된다. 스크롤 압축기는 냉매의 흡입방식에 따라 간접 흡입방식인 저압식 스크롤 압축기와 직접 흡입방식인 고압식 스크롤 압축기로 구분될 수 있다.

저압식 스크롤 압축기의 경우는, 정상 운전시 저압부인 흡입공간과 고압부인 토출공간이 상호 구분되어야 하는 반면, 펌프다운이나 사이클 막힘 운전 등 흡입압이 매우 낮은 조건의 운전에서는 상기 흡입공간과 토출공간이 서로 연통되면서 상기 토출공간으로 토출된 고압의 냉매가 흡입공간으로 역류하도록 하고 있다. 이를 통해 흡입공간으로 역류하는 냉매가 압축실로 공급되도록 하여 압축기의 고진공 운전을 방지할 수 있다.

고압식 스크롤 압축기의 경우는, 정상 운전시 저압부인 흡입구와 고압부인 밀폐용기의 내부공간이 상호 구분되어야 하는 반면, 펌프다운이나 사이클 막힘 운전시에는 상기 흡입구가 밀폐용기의 내부공간과 연통되도록 하여 상기 밀폐용기의 내부공간으로 토출되는 냉매의 일부가 흡입구로 재유입되도록 하여 압축기의 고진공 운전을 방지할 수 있다.

상기와 같은 스크롤 압축기에서 압축기의 운전조건에 따라 저압부와 고압부를 선택적으로 차폐시키기 위해서는 상기 저압부와 고압부 사이의 유로에 밸브조립체를 설치할 수 있다. 그리고 상기 밸브조립체는 저압부의 압력과 고압부의 압력차에 따라 자동으로 동작되면서 상기 저압부와 고압부 사이의 유로를 자동으로 개폐할 수 있도록 구성될 수 있다.

그러나, 상기와 같은 종래 스크롤 압축기에서 상기 저압부의 고진공화를 방지하기 위한 밸브조립체가 여러 개의 부품들로 이루어지고 그 여러 개의 부품들이 압축기의 조립현장에서 낱개로 조립됨에 따라 압축기의 제조공정이 복잡하게 되는 문제점이 있었다.

또, 상기 밸브조립체는 저압부와 고압부 사이에 배치됨에 따라 상기 저압부와 고압부 사이의 압력차가 커서 압축기가 정상운전을 하는 과정에서도 상기 고압부의 냉매가 저압부로 누설되면서 압축기 성능이 저하될 우려가 있었다.

본 발명의 목적은, 상기 밸브조립체를 모듈화하여 압축기의 조립공정을 간소화할 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 상기 밸브조립체의 주변 압력차를 줄여 정상운전시 고압부에서 저압부로의 냉매누설을 줄이고 이를 통해 압축기 성능을 향상시킬 수 있는 스크롤 압축기를 제공하려는데 있다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 내부공간이 저압부와 고압부로 분리되는 밀폐용기; 상기 밀폐용기의 내부공간에 설치되고, 복수 개의 스크롤에 구비된 나선형의 랩들이 서로 맞물려 상대운동을 하면서 연속 이동하는 압축실을 형성하는 압축유닛; 및 상기 밀폐용기의 저압부와 고압부 사이에 설치되어 그 저압부와 고압부 사이를 선택적으로 연통시키는 밸브조립체를 포함하고, 상기 압축유닛과 밸브조립체가 접촉되는 면에는 실링홈이 형성되며, 상기 실링홈은 상기 압축실의 중간과 연통되도록 형성되는 스크롤 압축기가 제공된다.
즉, 저압부; 상기 저압부보다 상대적으로 높은 압력을 이루는 고압부; 상기 저압부와 고압부 사이에 설치되며, 흡입실, 중간압축실, 토출실로 된 압축실을 형성하고, 상기 저압부를 통해 흡입되는 냉매를 상기 압축실에서 압축하여 상기 고압부로 토출하는 압축유닛; 상기 저압부와 고압부 사이에 설치되며, 상기 흡입실 압력과 중간압축실 압력의 차이에 따라 작동하는 밸브에 의해 상기 저압부와 고압부 사이를 선택적으로 개폐하는 밸브조립체; 상기 저압부와 고압부 사이를 연통시키며, 상기 밸브조립체에 의해 선택적으로 개폐되는 제1 통로; 일단이 상기 중간압축실에 연통되고 타단은 상기 밸브조립체에 연통되어 상기 중간압축실의 압력을 상기 밸브의 후면측 공간에 공급하는 제2 통로; 및 상기 압축유닛과 밸브조립체 사이에서 상기 제1 통로를 감싸도록 형성되며, 상기 제2 통로에 형성되어 상기 중간압축실과 연통되는 실링홈;을 포함하는 스크롤 압축기가 제공될 수 있다.

또, 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 내부공간이 저압부와 고압부로 분리되는 밀폐용기; 상기 밀폐용기의 내부공간에 설치되고, 복수 개의 스크롤에 구비된 나선형의 랩들이 서로 맞물려 상대운동을 하면서 연속 이동하는 압축실을 형성하는 압축유닛; 및 상기 밀폐용기의 저압부와 고압부 사이에 설치되어 그 저압부와 고압부 사이를 선택적으로 연통시키는 밸브조립체를 포함하고, 상기 밸브조립체는, 상기 저압부와 고압부 사이에 설치되고, 그 고압부와 저압부가 연통되도록 밸브구멍이 형성되며, 그 밸브구멍과 상기 저압부 사이를 연통시키는 흡입압구멍이 형성되고, 상기 밸브구멍과 상기 고압부 사이를 연통시키는 토출압구멍이 형성되는 하우징; 상기 하우징의 밸브구멍에서 미끄러지게 삽입되어 상기 저압부와 고압부 사이를 선택적으로 개폐하는 밸브; 및 상기 하우징의 밸브구멍에 구비되어 상기 밸브를 탄력 지지하는 탄성부재;를 포함하며, 상기 하우징에는 상기 압축유닛에 밸브조립체를 고정하기 위한 고정부가 형성되는 스크롤 압축기가 제공된다.
즉, 내부공간이 저압부와 고압부로 분리되는 밀폐용기; 상기 밀폐용기의 내부공간에 설치되고, 복수 개의 스크롤에 구비된 나선형의 랩들이 서로 맞물려 상대운동을 하면서 연속 이동하는 중간압축실을 형성하며, 상기 저압부와 연통되는 제1 바이패스통로가 형성되고, 상기 중간압축실에 연통되는 제2 바이패스통로가 형성되는 압축유닛; 및 상기 압축유닛에 설치되어 그 저압부와 고압부 사이를 선택적으로 연통시키는 밸브조립체를 포함하고, 상기 밸브조립체는, 밸브구멍이 길이방향을 따라 소정의 길이만큼 형성되고, 상기 밸브구멍의 일단은 상기 제1 바이패스통로에 연결되는 흡입압구멍이 형성되며, 상기 밸브구멍의 일측에는 중간압구멍이 길이방향을 따라 양단 사이를 관통하도록 형성되고, 상기 중간압구멍의 일단은 상기 제2 바이패스통로에 연통되는 반면 상기 중간압구멍의 타단은 상기 흡입압구멍의 반대쪽 단부에 연통되며, 상기 흡입압구멍과 상기 중간압구멍의 타단 사이에는 상기 고압부와 상기 밸브구멍이 연통되는 토출압구멍이 형성되는 하우징; 상기 밸브구멍에는 상기 제1 바이패스통로측 압력과 상기 제2 바이패스통로측 압력에 따라 상기 밸브구멍에서 움직이면서 상기 토출압구멍과 상기 흡입압구멍 사이를 선택적으로 개폐하는 밸브; 및 상기 하우징의 밸브구멍에 구비되어 상기 밸브를 탄력 지지하는 탄성부재;를 포함하며, 상기 하우징에는 상기 압축유닛에 상기 밸브조립체를 고정하기 위한 고정부가 형성되고, 상기 흡입압구멍은 상기 고정부를 관통하여 형성되며, 상기 중간압구멍은 상기 하우징의 외주면과 내주면 사이에 형성되는 스크롤 압축기가 제공될 수 있다.

본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 상기 진공방지유닛이 한 개의 모듈로 이루어져 압축기의 조립공정을 간소화할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 진공방지유닛의 내부와 외부 사이가 중간압을 이루도록 하여 정상운전시 고압부의 냉매가 진공방지유닛을 통해 저압부로 누설되면서 압축기 성능이 저하되는 것을 미연에 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명 본 발명에 따른 저압식 스크롤 압축기를 보인 종단면도,
도 2는 본 발명에 의한 진공방지유닛이 고정스크롤의 외부에 설치된 상태를 보인 종단면도,
도 3은 도 2에 따른 진공방지유닛을 분해하여 보인 사시도,
도 4는 도 3에 따른 진공방지유닛을 조립하여 보인 종단면도,
도 5는 진공방지유닛을 저면에서 보인 평면도,
도 6은 도 4에 따른 진공방지유닛에서 고정부에 대한 다른 예를 보인 종단면도,
도 7은 도 4에 따른 진공방지유닛에서 하우징커버의 결합방식에 대한 다른 예를 보인 종단면도,
도 8은 압축기가 정상운전을 할 때 진공차단유닛의 동작을 보인 종단면도, 도 9는 압축기가 고진공운전을 할 때 진공차단유닛의 동작을 보인 종단면도,
도 10은 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 진공방지유닛에 대한 다른 실시예를 보인 종단면도,
도 11은 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 진공방지유닛에 대한 또다른 실시예를 보인 종단면도.

이하, 본 발명에 의한 스크롤 압축기를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 본 발명에 따른 저압식 스크롤 압축기를 보인 종단면도이다.

이에 도시된 바와 같이 본 발명의 저압식 스크롤 압축기(이하, 스크롤 압축기로 약칭함)는, 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.

상기 밀폐용기(110)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.

여기서, 도면으로 도시하지는 않았으나, 상기 밀폐용기는 밀봉된 소정의 토출공간이 구비되어 상기 고정스크롤(4)에 고정 결합되는 토출플레넘에 의해 저압부인 흡입공간과 고압부인 토출공간이 구획되거나, 또는 상기 고정스크롤의 상면에 고정되고 밀폐용기의 내주면에 밀착되는 고저압분리판(미도시)에 의해서도 상기 밀폐용기의 내부공간이 흡입공간과 토출공간으로 구획될 수도 있다.

상기 고정스크롤(4)은 그 경판부(41) 저면에 돌출되어 상기 선회스크롤(5)의 선회랩(51)과 함께 압축실(P)을 이루도록 인볼류트 형상으로 고정랩(42)이 형성된다. 상기 고정스크롤의 경판부(41) 외주연 바닥면에는 상기 밀폐용기(1)의 흡입공간(11)과 압축실(P)이 연통되도록 흡입구(43)가 형성되고, 상기 고정스크롤(4)의 경판부(41) 중심에는 압축실(P)과 상기 밀폐용기(1)의 토출공간(12)이 연통되도록 토출구(44)가 형성된다.

상기 선회스크롤(5)은 그 경판부(51)의 상면에 돌출되어 상기 고정랩(42)과 함께 압축실(P)을 이루도록 인볼류트 형상으로 선회랩(52)이 형성된다.

도면중 미설명 부호인 6은 체크밸브, 21은 고정자, 22는 회전자, 6은 서브프레임이다.

상기와 같은 본 발명에 의한 스크롤 압축기는 다음과 같이 동작된다.

즉, 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. 여기서, 상기 압축실(P)은 바깥쪽 압축실을 제1 중간압축실(P1), 안쪽 압축실을 제2 중간압축실(P2)로 약칭한다.

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 제1 압축실(P1)에서 제2 중간압축실(P2) 방향으로 이동하면서 압축되었다가 상기 고정스크롤(4)의 토출구(44)를 통해 상기 밀폐용기(1)의 토출공간(12)으로 토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

하지만, 상기 스크롤 압축기가 구비된 에어콘을 이동시키거나 기타 다른 이유로 냉매를 응축기에 모으는 소위 펌프다운 운전을 실시하는 경우에는 상기 흡입관에 설치된 서비스밸브를 잠그고 압축기를 운전시키게 된다. 그러면 상기 밀폐용기(1)의 내부공간에 채워진 냉매가 모두 토출되어 응축기로 이동하게 된다. 이때, 상기 펌프다운 운전을 진행하는 도중에 압축기의 내부공간이 고진공화 되어 상기 구동모터(2)가 파손되거나 압축실을 실링하는 팁실부재가 손상되는 등 압축기에 심각한 문제를 유발할 수 있다.

따라서, 도 1에서와 같이 스크롤 압축기의 내부공간에는 고진공화를 방지하기 위한 진공방지유닛(100)이 설치될 수 있다. 상기 진공방지유닛(100)은 압축실(P)의 압력이 일정 압력 이하로 낮아지거나 또는 압축기가 정지될 경우 상기 고압부인 토출공간(12)과 저압부인 흡입공간(11)이 연통되도록 하여 토출공간(12)으로 토출된 냉매의 일부를 흡입공간(11)으로 역류시켜 압축실(P)로 재유입되도록 하는 역할을 한다. 상기 진공방지유닛(100)은 상기 고정스크롤(4)의 내부에 설치될 수도 있지만 이 경우 고정스크롤(4)의 가공시 불량이 발생될 수 있으므로 상기 고정스크롤(4)의 외부에 설치되는 것이 바람직할 수 있다.

도 2는 본 발명에 의한 진공방지유닛이 고정스크롤의 외부에 설치된 상태를 보인 종단면도이고, 도 3은 도 2에 따른 진공방지유닛을 분해하여 보인 사시도이며, 도 4는 도 3에 따른 진공방지유닛을 조립하여 보인 종단면도이고, 도 5는 진공방지유닛을 저면에서 보인 평면도이다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 진공방지유닛(100)은 상기 고정스크롤(4)의 상면에 체결되는 하우징(110)과, 상기 하우징(110)에 축방향으로 미끄러지게 결합되어 상기 밀폐용기(1)의 토출공간(12)과 흡입공간(11) 사이를 선택적으로 개폐하는 슬라이딩밸브(120)와, 상기 슬라이딩밸브(120)를 축방향으로 지지하는 밸브스프링(130)으로 이루어진다. 상기 진공방지유닛(100)은 압축기의 조립현장에서 각각의 부품들, 즉 하우징(110)과 슬라이딩밸브(120)와 밸브스프링(130)을 압축기의 다른 부품들과 함께 조립하는 경우 압축기의 조립공정이 복잡하게 될 수 있다. 따라서 상기 진공방지유닛(100)은 별도의 공정에서 완제품화된 모듈형태로 조립하여 압축기 조립현장에서는 간소하게 조립하는 것이 압축기의 제조비용을 낮출 수 있어 바람직하다.

상기 하우징(110)은 하우징본체(111)에 하우징커버(112)가 결합되어 이루어진다. 상기 하우징본체(111)에는 밸브구멍(113)이 형성되고, 상기 밸브구멍(113)은 하우징커버(112)에 의해 복개된다.

상기 밸브구멍(113)은 상기 하우징본체(111)의 중앙에 길이방향으로 소정의 길이만큼 길게 형성되고, 상기 밸브구멍(113)의 하단은 일부가 막히고 상단은 완전히 개구되는 원통모양으로 형성된다.

상기 하우징본체(111)의 저면 중앙에는 고정스크롤(4)에 고정하기 위한 고정부(114)가 돌기 모양으로 형성되고, 상기 고정부(114)에는 상기 밸브구멍(113)과 연통되어 후술할 제1 바이패스통로(45)와 함께 제1 통로를 이루는 흡입압구멍(115)이 길이방향으로 관통 형성된다.

여기서, 상기 제1 바이패스통로(45)는 상기 밀폐용기(1)의 토출공간(12)과 흡입공간(11)을 연통시킬 수 있도록 상기 고정스크롤(4)의 경판부(41)에 형성되고, 상기 제1 바이패스통로(45)의 끝단에는 그 제1 바이패스통로(45)의 단면적보다 넓게 밸브장착홈(46)이 형성된다. 상기 밸브장착홈(46)의 내주면에는 상기 하우징본체(111)의 고정부(114)에 구비되는 수나사산이 체결될 수 있도록 암나사산이 형성될 수 있다. 하지만, 경우에 따라서는 상기 고정부(114)는 밸브장착홈(46)에 압입되거나 용접 결합될 수 있다. 상기 고정부(114)가 밸브장착홈(46)에 압입되거나 용접 결합되는 경우에는 상기 고정부(114)와 이에 대응하는 밸브장착홈의 사이에는 오링(O-ring)과 같은 실링부재(미도시)가 설치될 수 있다.

한편, 도 6에서와 같이, 상기 하우징본체(111)에는 전술한 고정부(114)를 돌기 모양으로 형성하지 않고 상기 하우징본체(111)의 외주면에 수나사산을 형성하여 상기 밸브장착홈(46)의 내주면에 구비되는 암나사산에 체결하여 결합할 수도 있다. 상기 제2 바이패스통로(47)는 상기 밸브장착홈(46)의 내부에 수용되도록 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 고정부(114)의 외경이 전술한 예와 같이 돌기로 형성하는 것에 비해 커짐에 따라 상기 하우징을 안정적으로 고정할 수 있을 뿐만 아니라 실링면적이 넓어져 압축기 성능이 더욱 향상될 수 있다.

그리고 도면으로 도시하지는 않았으나, 상기 하우징본체(111)의 외주면에 고정부(미도시)를 플랜지 형상으로 형성하여 그 고정부를 볼트 체결할 수도 있다.

상기 하우징본체(111)의 밸브구멍(113)의 일측에는 상기 하우징본체(111)의 하단에서 상단까지 길이방향을 따라 관통되어 상기 제2 바이패스구멍(47)과 함께 제2 통로를 이루는 중간압구멍(116)이 형성되고, 상기 중간압구멍(116)의 하단에는 상기 고정스크롤(4)의 경판부(41)에 구비되는 제2 바이패스통로(47)를 통해 유입되는 중간압(Pb)의 냉매가 상기 고정부(더 정확하게는, 흡입압구멍)(114)의 주변을 감싸도록 실링홈(117)이 형성된다. 상기 실링홈(117)은 진공차단유닛(100)의 조립시 상기 제2 바이패스통로와 항상 연통될 수 있도록 도 5에서와 같이 환형으로 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 상기 제2 바이패스통로(47)는 상기 고정랩(42) 사이의 간격보다 크지 않게, 바람직하게는 작게 형성되는 것이 양쪽 압축실이 연통되는 것을 방지할 수 있어 바람직하다.

상기 실링홈(117)은 도면으로 도시하지는 않았으나 상기 고정스크롤(4)의 상면, 즉 제2 바이패스통로(116)의 주변에 상기 중간압구멍(116)과 연통될 수 있도록 환형으로 형성될 수도 있다.

그리고 상기 하우징본체(111)의 중간높이에는 그 외주면에서 밸브구멍(113)의 내주면까지 반경방향으로 관통되는 토출압구멍(118)이 형성된다.

그리고 상기 하우징본체(111)의 상단에는 상기 하우징커버(112)가 안착되도록 단차면(111a)이 형성되고, 상기 단차면(111a)의 외주면에는 하우징커버(112)가 삽입되도록 커버지지부(111b)가 환형으로 형성되며, 상기 커버지지부(111b)는 상기 하우징커버(112)를 압입한 후 절곡시켜 하우징커버(112)를 눌러 지지할 수 있는 길이로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

상기 하우징커버(112)는 상기 하우징본체(111)의 커버지지부(111b)에 압입되도록 동전모양의 원판형상으로 형성되고, 그 저면에는 상기 하우징본체(111)의 중간압구멍(47)과 밸브구멍(113)을 연통시키는 연통홈(112a)이 환형으로 형성된다.

그리고 상기 하우징본체(111)와 하우징커버(112)의 사이에는 오링과 같은 실링부재(119)가 삽입될 수 있다.

한편, 도 7에서와 같이, 상기 하우징커버(112)는 그 외주면이 상기 하우징본체(111)의 커버지지부(111b)에 나사 체결될 수도 있다.

상기 슬라이딩밸브(120)는 그 외주면이 상기 밸브구멍(113)의 내주면에 미끄럼 접촉될 수 있는 크기로 형성되고, 금속이나 엔지니어 플라스틱과 같은 윤활성이 있으면서도 가벼운 재질로 형성될 수 있다. 그리고 상기 슬라이딩밸브(120)의 저면에는 상기 밸브스프링(130)의 상단이 압입될 수 있도록 고정돌부(121)가 형성될 수 있다.

상기 밸브스프링(130)은 그 양단이 상기 하우징본체(111)의 하단과 슬라이딩밸브(120)의 저면에 각각 고정되는 압축코일스프링으로 이루어진다. 그리고 상기 밸브스프링(130)은 상기 슬라이딩밸브(120)의 상향운동(즉, 압축실의 고전공시 슬라이딩밸브가 신속하게 상승하여 상기 토출압구멍이 개방되도록 하는 동작)이 신속하게 이루어질 수 있는 만큼의 탄성을 가지도록 형성된다.

상기와 같은 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 진공방지유닛은 다음과 같이 동작된다.

도 8은 압축기가 정상운전을 할 때 진공차단유닛의 동작을 보인 종단면도이고, 도 9는 압축기가 고진공운전을 할 때 진공차단유닛의 동작을 보인 종단면도이다.

먼저, 도 8에서와 같이, 압축기가 정상적으로 운전을 하는 경우에는 상기 압축실(P)의 냉매가 제2 바이패스통로(47))와 중간압구멍(116) 그리고 연통홈(112a)을 통해 상기 밸브구멍(112)의 상단으로 유입되고, 이 냉매는 상기 슬라이딩밸브(120)의 상면에 가세하게 된다. 그러면 상기 슬라이딩밸브(120)는 밸브스프링(130)의 탄성을 이기고 하강하여 상기 토출압구멍(118)을 차단하게 된다.

이때, 상기 제2 바이패스통로(47)를 통해 중간압(Pb)의 냉매가 상기 하우징본체(111)의 실링홈(117)으로 유입되어 흡입압구멍(115)의 주변을 감싸게 되므로 상기 토출공간(12)과 흡입압구멍(11) 사이에 토출압(Pd)과 흡입압(Ps)의 중간압(Pb)을 이루는 일종의 완충공간을 형성하게 된다. 따라서, 상기 토출공간(12)으로 토출된 냉매가 압축기의 정상운전시 상기 진공방지유닛(100)을 통해 제1 바이패스통로(45)로 누설되는 것을 효과적으로 차단하여 압축기의 성능 저하를 미연에 방지할 수 있다.

반면, 도 9에서와 같이 압축기가 고진공운전을 하는 경우에는 상기 압축실(P)의 압력이 급격하게 저하되면서 상기 슬라이딩밸브(120)의 상단에 걸리는 압력이 앞선 정상운전시와는 달리 낮아지게 된다. 그러면 상기 밸브스프링(130)의 복원력에 의해 상기 슬라이딩밸브(120)가 상승하여 토출압구멍(118)가 열리게 된다. 그러면 상기 토출압구멍(118)을 통해 토출공간(12)에 채워졌던 토출된 냉매가 상기 토출압구멍(118)을 통해 밸브구멍(112)으로 유입되고, 이 냉매는 다시 흡입압구멍(115)과 제1 바이패스통로(45)를 통해 흡입공간(11)으로 유입되어 그 흡입공간(11)의 온도가 급격하게 상승하는 것을 막음으로써 구동모터(2)가 소손되는 것을 방지하게 된다. 그리고 상기 흡입공간(11)으로 흡입된 냉매는 다시 압축실(P)로 공급되었다가 토출공간(12)으로 토출되는 일련의 과정을 반복하게 된다.

이때, 상기 흡입압구멍(115)이 상기 하우징본체(111)의 하단에 형성됨에 따라 상기 흡입압구멍(115)과 제1 바이패스통로(45)의 길이가 짧아져 압축실(P)이 고진공화될 경우 토출공간(12)의 냉매가 보다 신속하게 흡입공간(11)으로 역유입되어 압축기의 고진공화로부터 신속하게 벗어날 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 스크롤 압축기에서 진공방지유닛에 대한 다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예에서는 상기 하우징이 하우징본체와 그 하우징본체의 개구단을 복개하는 하우징커버로 이루어지는 것이었으나, 본 실시예에서는 상기 하우징이 제1 하우징과 제2 하우징으로 이루어지는 것이다. 도 10은 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 진공방지유닛에 대한 다른 실시예를 보인 종단면도이다.

도 10을 참조하면, 본 실시예의 하우징(210)은 제1 하우징(211)과 제2 하우징(212)으로 이루어진다. 상기 제1 하우징(211)은 슬라이딩밸브(220)가 미끄러지게 삽입되는 밸브구멍(213)이 상하 길이방향으로 형성되고, 상기 밸브구멍(213)의 상단에 연통되는 중간압구멍(214)이 상기 밸브구멍(213)의 일측에 길이방향으로 형성되며, 상기 밸브구멍(213)의 중간에 연통되도록 토출압구멍(215)이 형성된다. 상기 중간압구멍(214)은 길이방향과 반경방향으로 관통 형성되고, 그 끝단은 볼트마개와 같은 부재를 이용하여 폐쇄하여 상기 중간압구멍(214)이 단일 구멍을 형성한다.

상기 제2 하우징(212)은 상기 밸브구멍(213)의 하단을 복개하도록 상기 제1 하우징(211)의 하단에 압입 또는 용접 또는 볼트 체결되어 결합된다. 여기서, 상기 제1 하우징(211)과 제2 하우징(212)의 사이에는 실링효과를 높일 수 있도록 오링과 같은 실링부재(미도시)가 삽입될 수 있다. 그리고 상기 중간압구멍(214)의 하단에는 상기 고정스크롤(4)의 제2 바이패스통로(47)에 연통되도록 환형으로 실링홈(216)이 형성된다.

상기 제2 하우징(212)에는 상기 고정스크롤(4)의 밸브장착홈(46)에 삽입되어 체결되도록 고정부(217)가 형성된다. 상기 고정부(217)는 상기 제2 하우징(212)의 저면 중앙에 소정의 높이로 돌출되어 이루어지거나 또는 도 6에서와 같이 상기 제2 하우징(212)의 하반부가 고정부를 이루도록 할 수 있다. 상기 고정부(217)는 상기 밸브장착홈(46)의 내주면에 암나사산이 형성되는 경우 그 암나사산에 나사 체결되도록 수나사산이 형성되어 이루어질 수 있다.

상기 고정부(217)의 중앙에는 전술한 실시예와 같이 흡입압구멍(218)이 형성될 수 있다. 그리고 다른 기본적인 구성은 전술한 실시예와 대동소이하며 그에 따른 작용효과 역시 전술한 실시예와 대동소이하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다.

다만, 본 실시예의 경우는 상기 하우징(210)이 제1 하우징(211)과 제2 하우징(212)으로 이루어짐에 따라 상기 밸브구멍(213)의 상단을 효과적으로 실링할 수 있어 진공방지유닛의 신뢰성을 높일 수 있다.

한편, 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 진공방지유닛에 대한 또다른 실시예가 있는 경우는 다음과 같다.

즉, 전술한 실시예들에서는 상기 하우징이 복수 개의 부품을 서로 결합하여 형성하는 것이나, 본 실시예는 상기 하우징이 한 개의 부품으로 이루어지는 것이다. 도 11은 본 발명에 의한 스크롤 압축기의 진공방지유닛에 대한 또다른 실시예를 보인 종단면도이다.

도 11을 참조하면, 본 실시예에 의한 상기 진공방지유닛의 하우징은 일단이 개구되고 타단이 막힌 통모양으로 된 하우징본체(310)가 형성되고, 상기 하우징본체(310)에 슬라이딩밸브(320)와 밸브스프링(330)이 구비되어 이루어진다.

상기 하우징본체(310)는 그 중앙에 밸브구멍(311)이 형성되고, 상기 밸브구멍(311)의 하단이 개구되어 일종의 흡입압구멍(미부호)을 형성하면서 상기 제1 바이패스통로(45)에 구비되는 밸브장착홈(46)에 삽입 결합된다. 상기 하우징본체(310)의 하단부, 즉 개구단 외주면에는 상기 밸브장착홈(46)의 암나사산에 체결되도록 수나사산이 형성된 고정부(312)가 형성된다. 상기 고정부는 밸브장착홈에 압입 또는 용접되어 결합될 수도 있다.

그리고 상기 밸브구멍(311)의 일측에는 중간압구멍(313)이 길이방향으로 형성되고, 상기 중간압구멍(313)의 하단에는 상기 고정스크롤(4)의 제2 바이패스통로(47)와 연통되도록 실링홈(314)이 환형으로 형성된다. 그리고 상기 밸브구멍(311)의 중간에는 토출공간(12)과 흡입공간(11)을 연통시키기 위한 토출압구멍(315)이 형성된다. 본 실시예에 의한 진공방지유닛의 다른 기본적인 구성과 작용효과는 전술한 실시예들과 대동소이하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 다만, 본 실시예의 경우는 상기 하우징이 한 개의 부품으로 이루어짐에 따라 제조비용을 절감할 수 있다. 하지만, 상기 하우징의 흡입압구멍측이 개구됨에 따라 전술한 실시예들에 비해 모듈화하기는 곤란할 수 있다. 따라서 이를 고려하여 상기 진공방지유닛의 개구단에는 진공방지유닛의 이동중에는 개구단을 막았다가 압축기에 조립할 때 분리할 수 있는 임시 마개를 구비할 수 있다.

이렇게 하여 본 발명에 의한 스크롤 압축기는, 상기 진공방지유닛이 한 개의 부품, 즉 모듈화가 가능하여 압축기의 조립공정을 간소화할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 진공방지유닛의 내부와 외부 사이가 중간압을 이루도록 하여 정상운전시 토출공간의 냉매가 진공방지유닛을 통해 흡입공간으로 누설되면서 압축기 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 실시예들은 밀폐용기의 내부공간이 흡입공간과 토출공간으로 구획되는 저압식 스크롤 압축기에 적용된 진공방지유닛을 살펴보았으나, 본 발명에 의한 진공방지유닛은 상기 밀폐용기의 내부공간이 토출공간을 형성하는 고압식 스크롤 압축기에도 유사하게 적용될 수 있다. 다만, 고압식 스크롤 압축기의 경우는 상기 제1 바이패스통로가 상기 고정스크롤의 흡입구에 연통되도록 형성될 수 있다.

1 : 밀폐용기 2 : 구동모터
3 : 메인프레임 4 : 고정스크롤
5 : 선회스크롤 11 : 흡입공간
12 : 토출공간 42 : 고정랩
45 : 제1 바이패스통로 46 : 밸브장착홈
47 : 제2 바이패스통로 100 : 진공방지유닛
110 : 하우징 111 : 하우징본체
112 : 하우징커버 113 : 밸브구멍
114 : 고정부 115 : 흡입압구멍
116 : 중간압구멍 117 : 실링홈
118 : 토출압구멍 210 : 하우징
211 : 제1 하우징 212 : 제2 하우징
310 : 하우징 311 : 하우징본체

Claims

저압부;
상기 저압부보다 상대적으로 높은 압력을 이루는 고압부;
상기 저압부와 고압부 사이에 설치되며, 흡입실, 중간압축실, 토출실로 된 압축실을 형성하고, 상기 저압부를 통해 흡입되는 냉매를 상기 압축실에서 압축하여 상기 고압부로 토출하는 압축유닛;
상기 저압부와 고압부 사이에 설치되며, 상기 흡입실 압력과 중간압축실 압력의 차이에 따라 작동하는 밸브에 의해 상기 저압부와 고압부 사이를 선택적으로 개폐하는 밸브조립체;
상기 저압부와 고압부 사이를 연통시키며, 상기 밸브조립체에 의해 선택적으로 개폐되는 제1 통로;
일단이 상기 중간압축실에 연통되고 타단은 상기 밸브조립체에 연통되어 상기 중간압축실의 압력을 상기 밸브의 후면측 공간에 공급하는 제2 통로; 및
상기 압축유닛과 밸브조립체 사이에서 상기 제1 통로를 감싸도록 형성되며, 상기 제2 통로에 형성되어 상기 중간압축실과 연통되는 실링홈;을 포함하는 스크롤 압축기.
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내부공간이 저압부와 고압부로 분리되는 밀폐용기;
상기 밀폐용기의 내부공간에 설치되고, 복수 개의 스크롤에 구비된 나선형의 랩들이 서로 맞물려 상대운동을 하면서 연속 이동하는 중간압축실을 형성하며, 상기 저압부와 연통되는 제1 바이패스통로가 형성되고, 상기 중간압축실에 연통되는 제2 바이패스통로가 형성되는 압축유닛; 및
상기 압축유닛에 설치되어 그 저압부와 고압부 사이를 선택적으로 연통시키는 밸브조립체를 포함하고,
상기 밸브조립체는,
밸브구멍이 길이방향을 따라 소정의 길이만큼 형성되고, 상기 밸브구멍의 일단은 상기 제1 바이패스통로에 연결되는 흡입압구멍이 형성되며, 상기 밸브구멍의 일측에는 중간압구멍이 길이방향을 따라 양단 사이를 관통하도록 형성되고, 상기 중간압구멍의 일단은 상기 제2 바이패스통로에 연통되는 반면 상기 중간압구멍의 타단은 상기 흡입압구멍의 반대쪽 단부에 연통되며, 상기 흡입압구멍과 상기 중간압구멍의 타단 사이에는 상기 고압부와 상기 밸브구멍이 연통되는 토출압구멍이 형성되는 하우징;
상기 밸브구멍에는 상기 제1 바이패스통로측 압력과 상기 제2 바이패스통로측 압력에 따라 상기 밸브구멍에서 움직이면서 상기 토출압구멍과 상기 흡입압구멍 사이를 선택적으로 개폐하는 밸브; 및
상기 하우징의 밸브구멍에 구비되어 상기 밸브를 탄력 지지하는 탄성부재;를 포함하며,
상기 하우징에는 상기 압축유닛에 상기 밸브조립체를 고정하기 위한 고정부가 형성되고,
상기 흡입압구멍은 상기 고정부를 관통하여 형성되며,
상기 중간압구멍은 상기 하우징의 외주면과 내주면 사이에 형성되는 스크롤 압축기.
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제4항에 있어서,
상기 하우징과 이에 접하는 상기 압축유닛의 사이에는 상기 제2 바이패스통로와 중간압구멍 사이에 연통되며, 상기 제1 바이패스통로를 감싸는 실링홈이 더 형성되는 스크롤 압축기.
삭제
제4항에 있어서, 상기 하우징은,
상기 밸브구멍과 중간압구멍과 흡입압구멍 그리고 토출압구멍이 형성되는 하우징본체; 및
상기 밸브구멍을 복개하는 하우징커버;로 이루어지는 스크롤 압축기.
제9항에 있어서,
상기 하우징본체와 하우징커버는 압입 또는 용접 또는 볼트 체결 중에서 어느 한 개의 방식으로 결합되는 스크롤 압축기.
제9항에 있어서,
상기 하우징본체는 끝단을 절곡하여 상기 하우징커버를 지지하도록 커버지지부가 형성되는 스크롤 압축기.
제9항에 있어서,
상기 하우징본체와 하우징커버 사이에는 실링부재가 개재되는 스크롤 압축기.
삭제
제9항에 있어서,
상기 하우징본체에는 상기 중간압구멍이 길이방향으로 관통하여 형성되고, 상기 하우징커버에는 상기 중간압구멍과 밸브구멍을 연통시키는 연통홈이 형성되는 스크롤 압축기.
제4항에 있어서, 상기 하우징은,
상기 밸브구멍과 중간압구멍 그리고 토출압구멍이 형성되는 제1 하우징; 및
상기 제1 하우징의 밸브구멍을 복개하고 상기 흡입압구멍이 형성되는 제2 하우징으로 이루어지는 스크롤 압축기.
제15항에 있어서,
상기 제1 하우징과 제2 하우징은 압입 또는 용접 또는 볼트 체결 중에서 어느 한 개의 방식으로 결합되는 스크롤 압축기.
제15항에 있어서,
상기 제1 하우징과 제2 하우징의 사이에는 실링부재가 개재되는 스크롤 압축기.
제4항에 있어서, 상기 하우징은,
상기 밸브구멍과 중간압구멍 그리고 토출압구멍을 갖는 하우징본체로 이루어지고, 상기 밸브구멍의 일단이 개구되어 그 하우징본체의 개구단이 상기 제1 바이패스통로에 연통되도록 압축유닛에 고정되는 스크롤 압축기.
제4항에 있어서,
상기 밸브조립체는 상기 하우징의 일측면에 소정의 높이와 직경을 갖는 돌기 모양으로 고정부가 형성되는 스크롤 압축기.
제4항에 있어서,
상기 밸브조립체는 상기 하우징의 외주면이 상기 압축유닛에 삽입되어 고정되는 스크롤 압축기.