KR0154256B1

KR0154256B1 - 스크롤압축기

Info

Publication number: KR0154256B1
Application number: KR1019950702828A
Authority: KR
Inventors: 히로시 오가와; 후미아끼 사노; 마사유끼 가꾸다; 기요하루 이께다; 수지 모떼기
Original assignee: 기따오까 다까시; 미쯔비시덴끼 가부시끼가이샤
Priority date: 1993-11-05
Filing date: 1994-11-07
Publication date: 1999-01-15
Also published as: KR960700415A; JP3287573B2; WO1995012759A1; CN1042969C; CN1115998A

Abstract

본 발명의 스크롤압축기는 정상운전시에는 종래의 스크롤압축기와 같은 축선방향의 콤플라이언트가 실현된다. 즉, 판형의 나선으로 감긴 톱니의 톱니선단과 톱니바닥이 항상 가벼운 접촉력을 갖고 미끄러짐과 아울러 기동시에 있어서도 정지시의 양스크롤이 축선방향으로 이격되는 상태로부터 미끄럼운동스크롤이 프레임과 일체로 되어 안정된 자세를 유지하면서 서서히 고정스크롤과의 거리를 좁혀서 정상운전시의 상태로 이행함으로써 고성능이고 저소음적이며 고신뢰성을 갖는 스크롤압축기가 얻어진다.

Description

[발명의 명칭]

스크롤압축기

[종래기술]

본 발명은 공기조화기(an air conditioner)나 냉동기(refrigerator)에 이용되고 고정스크롤(scroll) 및 요동스크롤의 각각의 판형의 나선으로 감긴 톱니를 맞물림시켜서 압축실을 형성하는 스크롤압축기에 관한 것이다.

[배경 기술]

종래의 스크롤압축기는 예를 들어 일본특허출원공개소화 63-80088호의 공보에 기재된 것이다. 제7도는 종래의 스크롤압축기의 정지시 및 정상운전시의 상태를 도시한 주요부의 단면도이고, 제8도 및 제9도는 제7도의 스크롤압축기의 동작을 설명하기 위한 선도이다.

제7도에 있어서, 인용부호 1은 고정스크롤이고, 그 받침판부분(1a)의 중심부분에는 배출구(1e)가 형성되어 있고, 또한, 받침판부분(1a)의 한 쪽(제7도에 있어서의 아래쪽)에는 판형의 나선으로 감긴 톱니(16)가 형성되어 있다. 또한, 프레임(3:frame)과의 반경방향 및 회전방향의 위치결정을 행하기 위한 리머(reamer)구멍(1c)이 고정스크롤(1)의 외주폭에 간격을 두고 여러 곳에 형성되어 있다. 인용부호 2는 요동스크롤이고 그 받침판부분(2a)의 한쪽(제7도에 있어서의 위쪽)에는 고정스크롤(1)의 판형의 나선으로 감긴 톱니(1b)와 실질적으로 동일한 형태의 판형의 나선으로 감긴 톱니(2b)가 형성되어 있고, 또한, 받침판부분(2a)의 판형의 나선으로 감긴 톱니(2b)와 반대쪽(제7도에 있어서의 아래쪽)의 중심부분에는 중공원통형의 보스부분(2f:boss)이 형성되고, 그 안쪽면에는 요동베어링(2c)이 형성되어 있다. 또한, 보스부분(2f)과 같은 쪽의 요동스크롤(2)의 외주쪽에는 프레임(3)의 드러스트베어링(3a:thrust bearing)과 평면 미끄러짐이 가능한 드러스트면(2d)이 형성되어 있다.

또한, 요동스크롤(2)의 받침판부분(2a)의 외주쪽에는 서로 마주보는 2곳에 올담안내홈(2e)이 형성되어 있고, 그러한 올담안내홈(2e)에는 올담링(9:oldham ring)의 상부돌기(9a)가 반경방향으로 미끄러질 수 있게 맞물려 있다. 한편, 프레임(3)에도 상기 요동스크롤(2)의 올담안내홈(2e)과 거의 90°의 위상차를 갖고 마주보고 있는 올담안내홈(3b)이 형성되어 있고, 그러한 안내홈(3b)에는 올담링(9)의 하부돌기(9b)가 반경방향으로 요동할 수 있게 맞물려 있다. 또한, 프레임(3)의 중심부에는 전동기에 의해 구동된 주축(4)을 반경방향으로 지지하는 제1베어링(3c)이 형성되어 있고, 또한, 프레임(3)의 외주부에는 밀폐용기(10)에 아크스폿용접에 의해 고착식으로 지지되어 있다. 덧붙여서, 프레임(3)의 외주쪽에는 고정스크롤(1)과의 반경방향 및 회전방향으로의 위치결정을 행하기 위한 리머구멍(3d)이 형성되어 있고, 연결체인 리어핀(6)이 고정스크롤(1)의 리머구멍(1c)을 관통해서 그 선단부가 프레임(3)의 리어구멍(3d)에 고착되어 있다.

주축(4)의 요동스크롤쪽(제7도에서의 위쪽)의 단부에는 요동스크롤(2)의 편심방향과 동일한 방향의 평면부를 갖는 핀부분(4a)이 형성되어 있고, 그러한 핀부분(4a)에는 안쪽면에 평면부를 갖는 슬라이더(5)가 맞물려 있다. 슬라이더(5)의 바깥쪽면은 원통형이고, 슬라이더(5)는 요동스크롤(2)의 요동베어링(2c)에 회전이 가능하게 맞물려 있다. 7은 고저압 세퍼레이터이고, 그 외주부는 밀폐용기(100)에 대해 주위의 전체가 용접되고, 그 내주부는 고정스크롤(1)의 판형의 나선으로 감긴 톱니(1b)의 반대쪽(제7도에서의 위쪽)에 형성된 중공보스부분(1d)의 외주부에 밀봉부재(8)를 거쳐서 끼워져 있다.

인용부호 10a는 압축되기전의 저압기체를 밀폐용기(10)속으로 안내하는 흡입관이고, 인용부호 10b는 압축된 후의 고압기체를 밀폐용기(10)의 밖으로 배출하는 배출관이다.

다음에, 제7도를 이용해서 종래의 스크롤압축기의 정상운전시의 동작의 설명을 한다. 전동기에 의해 발생된 구동토크는 주축(4)을 거쳐서 슬라이더(5)로 전달된다. 슬라이더(5)로 전달된 구동토크는 요동베어링(2c)을 거쳐서 요동스크롤(2)을 구동한다. 이때에 요동스크롤(2)은 올담링(9)에 의해 프레임(3)에 대한 자전과, 더 나아가서는, 고정스크롤(1)에 대한 자전이 제한되어 있으므로 고정스크롤(1)에 대해서 요동운동을 행한다. 그리고, 흡입관(10a)으로부터 흡입된 저압의 냉매기체는 밀폐용기(10)내의 저압공간(10c)으로 개방된 후에 고정스크롤(1)의 판형의 나선으로 감긴 톱니(1b)와 요동스크롤(2)의 판형으로 감긴 톱니(2b)가 맞물려 형성되는 한쌍의 3개월형의 압축실에 거둬들이고, 그러한 3개월형의 압축실이 상사적으로 용적을 감소시켜감으로써 압축된다. 또한, 압축된 고압의 냉매기체는 고정스크롤(1)의 배출구(1e)로부터 밀폐용기(10)내의 고압공간(10d)으로 개방되고, 그 후에 배출관(10b)으로부터 밀폐공간(10)의 밖으로 배출된다.

그런데, 주축(4)으로부터 슬라이더(5)로의 구동력 전달이 행해지는 곳, 즉, 주축(4)의 핀부분(4a)의 평면부분과 슬라이더(5)의 안쪽면의 평면부는 요동스크롤(2)의 편심방향으로 직선적으로 미끄러질 수 있다. 그러한 것은 슬라이더(5)속의 핀부분(4a)의 공전반경이 가변적인 것과, 더 나아가서는 요동스크롤(2)의 요동반경이 가변적인 것을 의미하며 고정스크롤(1)과 요동스크롤(2)의 톱니의 측면이 강하게 간섭함이 없고, 또한, 큰 틈새가 생기지도 않는 냉매기체의 압축동작이 실현되는 것, 즉, 반경방향콤플라이언트의 전제로 되어 있는 것이다.

다음에, 고정스크롤(1)의 축선방향의 동작에 대해서 설명하겠다. 제8도는 종래의 스크롤압축기의 고정스크롤(1)에 대해서 정상운전시에 작용하는 축선방향의 냉매기체의 압력을 도시한 것이다.

제8도에 있어서 F_FD는 고정스크롤(1)의 받침판부분(1a)의 뒷면(제8도에서의 위쪽)에 작용하는 냉매기체압력의 합력이고, 그러한 F_FD는 고정스크롤(1)을 축선방향의 아래쪽으로 밀어붙이는 힘으로 작용한다. F_FD의 내역을 설명하면 밀봉부재(8)가 삽입되어 있는 중공보스부분(1d)의 외주를 경계로 해서 그 중심쪽에는 배출기체압력(P_d)이 작용하고 있고, 그 외주쪽에는 흡입기체압력(P_s)이 작용하고 있다. 그리고, 그러한 압력(P_d,P_s)에 각각의 작용면적(S_F1,S_F-S_F1)을 곱한 후에 양자를 가산한 힘이 F_FD이다.

한편, F_FV는 고정스크롤(1)의 받침판부분(1a)의 판형의 나선으로 감긴 톱니쪽(제8도에서 아래쪽)에 작용하는 냉매기체압력의 합력이고, 그러한 F_FV는 고정스크롤(1)을 축선방향의 위쪽으로 밀어올리는 힘으로서 작용한다. F_FV의 내역을 설명하면 중심쪽으로부터 외주쪽으로 향해서 배출기체압력(P_d)과 압축중의 중간압력(P_m)과 흡입기체압력(P_s)이 각각 작용하고 있고, 그러한 압력(P_d,P_m,P_s)에 각각의 작용면적(S₁,S₂,S_F-S₁-S₂)을 곱한 후에 전체를 가산한 때의 힘이 F_FV이다.

그런데, 통상 운전시에는 고정스크롤(1)은 요동스크롤(2)에 밀어붙여지지 않으면 안된다. 다시 말하면, F_FDF_FV로 되지 않으면 안된다. 만약에, 요동스크롤(2)의 일회전중의 어느 구간만이라도 F_FDF_FV로 되는 구간이 존재한다면, 그 구간에서는 고정스크롤(1)은 요동스크롤(2)로부터 이격되어버리고, 그러한 경우에 압축실의 톱니선단과 톱니바닥의 사이의 누설틈새가 지나치게 커지고 압축동작이 이루어지지 않게 된다.

한편, 만약에 F_FD가 F_FV에 비해서 필요이상으로 큰 경우에는 톱니선단과 톱니바닥이 큰 힘으로 밀려서 미끄러지게 된다든가 요동스크롤(2)의 드러스트면(2d)에 있어서도 부하가 증가하게 되므로 요동스크롤(2)의 미끄럼운동부하증대에 따른 주축(4)에 대한 입력이 증가하는 현상이 나타나는 것은 필연적이므로 그렇게 된다든가 하는 것과 같이, 그것이 톱니선단과 톱니바닥의 눌러붙음 등으로 발전할 최악의 사태도 고려된다.

그리고, 고정스크롤의 뒷면의 중공보스부분(1d)의 외경의 크기를 조정함으로써 고정스크롤의 뒷면의 배출기체압력(P_d)이 작용하는 면적을 최적화할 방법이 일반적으로 행해지고 있다.

또한, 그러한 고정스크롤의 뒷면의 압력이 최적화의 수단으로서 고정스크롤의 뒷면에 중간압공간을 설치해두는 방법도 일반적인 수법으로 이용되고 있다.

종래의 스크롤압축기은 통상의 운전시에는 축선방향 콤플라이언트가 실현될 수 있지만, 기동시의 고정스크롤(1)의 작동에 대해서는 문제점이 있다.

이제, 제9도에 기초해서 그러한 것에 대해서 설명한다. 제9도는 종래의 스크롤압축기의 고정스크롤(1)에 작용하고 기동직후에 고정스크롤(1)에 작용하는 축선방향의 냉매기체압력을 도시한 것이다. 제9도에서 F_FD는 고정스크롤(1)의 받침판부분(1a)의 뒷면(제9도에서 위쪽)에 작용하는 냉매기체압력의 합력이고, 그러한 F_FD는 고정스크롤(1)을 축선방향의 아래쪽으로 밀어붙이는 힘으로서 작용한다. 기동직후의 경우에 배출기체압력은 여전히 상승하지 않으므로 단순하게 생각하면 흡입기체압력과 같은 압력(P_s)일 것으로 여겨진다(P_d≒P_s). 그러므로, F_FD는 흡입기체압력(P_s)에 뒷면의 전체면적(S_F)을 곱한 힘이다.

또한, F_FV는 고정스크롤(1)의 받침판부분(1a)의 판형의 나선으로 감긴 톱니쪽(제9도에서의 아래쪽)에 작용하는 냉매기체압력의 합력이고, 그러한 F_FV는 고정스크롤(1)을 축선방향의 위쪽으로 밀어올리는 힘으로서 작용한다. 앞서 설명했듯이 기동직후의 경우에 배출기체압력은 여전히 상승하지 않는 것으로 여겨지므로 역시 상승하고 있지 않은 배출기체압력(P_d)과 압축중의 중간압력(P_m) 및 흡입기체압력(P_s)에 각각 작용하고 있고, 그러한 압력(P_d,P_m,P_s)에 각각의 작용면적(S₁,S₂,S_F-S₁-S₂)을 곱한 후에 전체를 가산한 힘이 F_FV이다.

그러므로, 종래의 스크롤압축기에 있어서는 기동직후에 고정스크롤(1)에 작용하는 힘은 (1)과 같이 되고, 고정스크롤(1)을 축선방향의 위쪽으로 밀어올리는 힘이 반드시 커지게 되며, 제9도에 보이듯이 고정스크롤(1)은 요동스크롤(2)로부터 이격되어 위로 이동하고, 리머핀(6)의 계단부(6a)에 충돌해서 멈춘다.

F_FD=P_sS_FP_sS_F+(P_m-P_s)S₃=F_FV…(1)

그 직후에 고정스크롤(1)이 요동스크롤(2)로부터 이격됨으로써 생긴 톱니선단과 톱니바닥의 사이의 큰 틈새로부터 릴리프하는 결과에 의해 압축중의 중간압력(P_m)은 압축용기(10)속에서는 스크롤압축기의 정지시와 같은 압력상태로 되므로 고정스크롤(1)과 요동스크롤(2)의 위치관계도 정지시와 같은 상태, 즉, 요동스크롤(2)의 위에 고정스크롤(1)이 올라탄 상태로 돌아가지만, 그 직후에 압축동작이 재개되어 다시 제9도에 도시한 상태로 될 것으로 여겨진다. 그리고, 그 고정스크롤(1)의 충격적 상하운동이 몇 회가 반복된 후에 배출기체압력(P_d)이 어느 정도까지 상승해가면 제8도에 보이듯이 고정스크롤(1)은 축선방향의 아래쪽의 요동스크롤(2)을 가볍게 밀어붙인 상태로 안정된다.

이상의 설명으로부터 명백하듯이 종래의 스크롤압축기에 있어서는 기동직후에 고정스크롤(1)은 충격적인 상하운동을 행하므로 압축기로부터의 소음이 커지는 문제점이 있었다. 또한, 액체 냉매가 밀폐용기(10)속에 침입한 상태에서의 기동시, 즉, 냉매기체압축중의 중간압력(P_m)이 극단으로 커진 값을 나타내는 경우에는 고정스크롤(1)의 리머구멍(1c)과 리머핀(6)이 반경방향으로 지나치게 큰 힘을 받게 되므로 그러한 상태에서 고정스크롤(1)이 미끄러지고 있는 것은 고정스크롤(1)과 리머핀(6)의 미끄러지는 곳에서의 신뢰성을 크게 저하시키는 문제점도 있었다.

본 발명은 이상과 같은 문제점을 해결하기 위한 것이고, 정상운전시에서 톱니선단과 톱니바닥이 가볍게 밀어붙여져서 합쳐지는 고성능 스크롤압축기에 있어서 불가결한 축선방향콤플라이언트기능을 갖고, 덧붙여서, 기동시의 저소음화 및 요동스크롤의 원활한 이동을 가능하게 한 스크롤압축기를 얻는 것을 목적으로 한다.

[발명의 개요]

청구범위의 제1항의 스크롤압축기는 밀폐용기와 그러한 밀폐용기를 고압실과 저압실로 구획하는 고저압 세퍼레이터와 상기 저압실에 설치되어 각각 판형의 나선으로 감긴 톱니가 서로간에 압축실을 형성하게 서로 맞물려진 고정스크롤 및 요동스크롤과, 그러한 요동스크롤을 축선방향으로 지지함과 함께 주축을 회전이 가능하게 지지하는 프레임과, 상기 고정스크롤과 상기 프레임을 반경방향 및 회전방향으로 상대적인 위치를 구속하는 연결체와, 상기 고저압세퍼레이터와 상기 고정스크롤의 사이에 설치되어 고저압세퍼레이터 및 고정스크롤과 각각 맞물리는 압력판을 구비하고, 상기 고정스크롤은 상기 밀폐용기에 고정식으로 지지됨과 함께 상기 연결체는 상기 고정스크롤을 관통해서 상기 프레임과 상기 압력판을 일방향으로 연결하며, 상기 프레임 및 상기 압력판은 상기 고정스크롤에 대해서 축선방향으로 변위할 수 있게 되어 있는 것이다.

청구범위의 제2항의 스크롤압축기는 밀폐용기와 그러한 밀폐용기속에 설치되어 각각 판형의 나선으로 감긴 톱니가 서로간에 압축실을 형성하도록 서로 맞물려진 고정스크롤 및 요동스크롤과, 그러한 요동스크롤을 축선방향으로 지지함과 함께 주축을 반경방향으로 지지하는 프레임과, 상기 요동스크롤의 판형의 나선으로 감긴 톱니의 반대쪽에 설치된 요동스크롤의 뒷면의 지지부재와, 그러한 요동스크롤의 뒷면의 지지부재와 단부가 고착되어 있음과 함께 상기 요동스크롤에 끼워진 연결체를 구비하고, 상기 요동스크롤은 그러한 요동스크롤에 형성된 압력도입구멍으로부터 도입된 상기 압축실속의 기체 압력에 의해 요동스크롤의 뒷면의 지지부재로부터 이격되어 상기 고정스크롤쪽에 눌리게 되어 있는 것이다.

청구범위의 제3항의 스크롤압축기는 밀폐용기와, 그러한 밀폐용기속에 설치되어 각각 판형의 나선으로 감긴 톱니가 서로간에 압축실을 형성하도록 서로 맞물려진 고정스크롤 및 요동스크롤과, 그러한 요동스크롤을 축선방향으로 지지함과 함께 주축을 반경방향으로 지지하는 프레임과, 그러한 프레임과 상기 밀폐용기의 다이에 밀폐용기에 고착되어 설치된 지지프레임을 구비하고, 상기 프레임은 상기 프레임을 받쳐서 반경방향으로는 구속된 상태로 축선방향의 상기 고정스크롤쪽으로 눌리고 이동하게 되어 있는 것이다.

본 발명의 청구범위의 제1항의 스크롤압축기에 의하면 정상운전시에는 종래의 스크롤압축기와 마찬가지로 축선방향 콤플라이언트가 실현된다. 즉, 판형의 나선으로 감기 톱니의 톱니선단과 톱니바닥이 항상 가벼운 접촉력을 갖고 미끄러지고 있음과 함께 기동시에 있어서는 정지시의 양스크롤이 축선방향으로 이격되어 있는 상태로부터 요동스크롤은 프레임과 일체로 되어 안정된 자세를 유지하면서 서서히 고정스크롤과의 거리를 작게 하고 정상운전시의 상태로 이행한다.

청구범위의 제2항의 스크롤압축기에 의하면 정상 운전시에은 종래의 스크롤압축기와 같은 축방향콤플라이언트가 실현된다. 즉, 판형의 나선으로 감긴 톱니의 톱니선단과 톱니바닥이 항상 가벼운 접촉력을 갖고 미끄러짐과 함께 기동시에 있어서는 정지시의 양스크롤이 축선방향으로 이격되어 있는 상태로부터 요동스크롤은 압력도입구멍으로부터 도입된 압축실속의 기체압력에 의해 요동스크롤의 뒷면의 지지부재로부터 안정된 자세를 유지하면서 서서히 이격되어 고정스크롤과의 거리를 작게 하고 정상운전시의 상태로 이행한다.

청구범위의 제3항의 스크롤압축기에 의하면 정상 운전시에는 종래의 스크롤압축기와 같은 축선방향콤플라이언트가 실현되고, 즉, 톱니선단과 톱니바닥이 항상가벼운 접촉력을 갖고 미끄러짐과 함께 기동시에 있어서는 정지시의 양 스크롤이 축선방향으로 이격되어 있는 상태로부터, 예를 들어, 프레임 받침의 압력도입구멍으로부터 도입된 기체압력에 의해 프레임은 프레임을 지탱해서 반경방향으로는 구속된 상태로 축선방향의 고정스크롤쪽에 눌리고, 프레임과 함께 요동스크롤은 고정스크롤과의 거리를 작게 하고, 통상운전시의 상태로 이행한다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명에 따른 스크롤압축기의 실시예 1의 주요부의 단면도이고,

제2도는 제1도의 스크롤압축기의 정상운전시의 동작의 설명도이며,

제3도는 제1도의 스크롤압축기의 기동시의 동작의 설명도이고,

제4도는 제1도의 프레임의 안정성에 관한 설명도이며,

제5도는 본 발명에 따른 스크롤압축기의 실시예 2의 주요부의 단면도이고,

제6도는 본 발명에 따른 스크롤압축기의 실시예 3의 주요부의 단면도이며,

제7도는 종래의 스크롤압축기의 주요부의 단면도이고,

제8도는 제7도의 스크롤압축기의 정상운전시의 동작의 설명도이며,

제9도는 제7도의 스크롤압축기의 기동시의 동작의 설명도이다.

[발명을 실시하기 위한 양호한 형태]

[실시예 1]

이제, 본 발명의 실시예 1을 도면에 기초해서 설명한다. 제1도는 본 발명에 관한 스크롤압축기의 실시예 1의 주요부의 단면도이고, 또한, 제2도 및 제3도는 그러한 실시예 1의 동작을 설명하기 위한 모식도이다.

제1도는 스크롤압축기의 정상운전시의 상태를 도시한 도면이지만, 도면에 있어서 1은 고정스크롤이고, 그 받침판부분(1a)의 중심부에는 배출구(1e)가 형성되어 있다. 또한, 받침판부분(1a)의 한쪽(제1도에서 아래쪽)에는 판형의 나선으로 감긴 톱니(1b)가 형성되어 있고, 또한, 프레임(3)과의 반경방향 및 회전방향의 위치결정을 행하기 위한 리머구멍(1c)이 고정스크롤(1)의 외주쪽에 형성되어 있다. 2는 요동스크롤이고, 그 받침판부분(2a)의 한쪽(제1도에서 위쪽)에는 고정스크롤(1)의 판형의 나선으로 감긴 톱니(1b)와 실질적으로 동일한 형태의 판형의 나선으로 감긴 톱니(2b)가 형성되어 있다. 또한, 판형의 나선으로 감긴 톱니(2b)와 반대쪽(제1도의 아래쪽)의 받침판부분(2a)의 중심부에는 중공원통형의 보스부분(2f)이 형성되어 있고, 그 보스부분(2f)의 안쪽면에는 요동베어링(2c)이 형성되어 있다. 또한, 요동스크롤(2)의 받침판부분(2a)의 외주쪽에는 서로 마주보고 올담안내홈(2e)이 각각 형성되어 있고, 그러한 안내홈(2e)에는 올담링(9)의 상부돌기(9a)가 반경방향으로 미끄러질 수 있게 맞물려 있다. 또한, 프레임(3)에도 요동스크롤(2)의 올담안내홈(2e)과 거의 90°의 위상차를 갖고 올담안내홈(3b)이 대향해서 형성되고, 덧붙여서, 프레임(3)의 외주측에는 고정스크롤(1)과의 반경방향 및 회전방향의 위상결정을 행하기 위한 리머구멍(3d)이 형성되어 있다. 그리고, 연결체인 리머핀(6)이 리머구멍(1c)을 관통해서 고정스크롤(1)의 리머구멍(3d)에 고착되어 있다.

고정스크롤(1)의 판형의 나선으로 감긴 톱니(1b)와 반대쪽(제1도에서 위쪽)에는 압력판(11)이 배치되어 있다. 압력핀(11)의 고정스크롤쪽은 고정스크롤(1)의 중공보스부분(1d)의 외주에 밀봉부재A(8a)를 거쳐서 끼워지고, 다른 쪽의 그러한 압력판(11)의 고저압세퍼레이터(7)쪽은 고저압세퍼레이터(7)의 내주에 밀봉부재B(8b)를 거쳐서 끼워져 있다. 또한, 그러한 압력판(11)은 그 외주쪽에서 리머핀(6)의 한쪽의 단부(제1도에서 위쪽의 단부)에 형성된 계단부분(6a)에 의해 리머핀(6)과 연결되어 있다.

또한, 고저압세퍼레이터(7)는 그 외주부에 있어서 밀폐용기(10)에 대해서 둘레전체가 용접되어 있다.

주축(4)의 요동스크롤쪽(제1도에서 위쪽)의 단부에는 요동스크롤(2)의 편심방향과 동일방향의 평면부를 갖는 핀부분(4a)이 형성되어 있고, 그 핀부분(4a)에 안쪽면이 평면부분으로 되어 있는 슬라이더(5)가 맞물려 있다. 또한, 슬라이더(5)의 내주면은 원통형이고, 요동스크롤(2)의 요동베어링(2c)에 회전이 가능하게 맞물려 있다. 10a는 압축되기전의 저압기체를 밀폐용기(10)속에 안내하는 흡입관이고, 10b는 압축된 후의 고압기체를 밀폐용기(10)의 밖으로 배출하는 배출관이다.

이제, 그러한 실시예의 정상운전시의 동작의 설명을 한다. 또한, 기본적인 압축동작의 설명 및 반경방향콤플라이언트의 설명은 종래예와 동일한 것이므로 생략한다.

제2도에서 요동스크롤(2) 및 프레임(3)의 축선방향의 동작에 대해서 설명한다. 또한, 그러한 실시예의 스크롤압축기에 있어서는 요동스크롤(2)은 기본적으로는 프레임(3)에 밀어 붙여지므로 요동스크롤(2)과 프레임(3)의 축선방향의 동작은 마찬가지로 되는 것, 즉, 연동해서 상하방향으로 움직이는 것이다.

제2도는 그러한 실시예의 스크롤압축기의 압력판(11) 및 요동스크롤(2)에 대해서 정상운전시에 작용하는 축선방향의 냉매기체압력을 도시한 것이다.

제2도에 있어서, F_PD는 압력판(11)의 고저압 세퍼레이터쪽의 면(제2도에서 위쪽)에 작용하는 냉매기체의 합력이고, 그러한 F_PD는 압력판(11)을 축선방향의 아래쪽으로 밀어내리는 힘으로서 작용한다. F_PD의 내역을 설명하면, 고저압을 밀봉하는 밀봉부재B(8b)가 삽입되어 있는 고저압 세퍼레이터(7)의 내주부를 경계로 해서, 그 중심쪽에는 배출기체압력(P_d)이 작용하고 있고, 그 외주쪽에는 흡입기체압력(P_s)이 작용하고 있으며, 그러한 압력(P_d,P_s)에 각각의 작용면적(S_P1,S_P-S_P1)을 곱한 후에 양자를 가산한 힘이 F_PD이다.

또한, F_PV는 압력판(11)의 고정스크롤(1)쪽의 면(제2도에서 아래쪽)에 작용하는 기체압력의 합력이고, 그러한 F_PV는 압력판(11)을 축선방향의 위쪽으로 밀어올리는 힘으로서 작용한다. F_PV의 내역을 설명하면 고저압을 밀봉하는 밀봉부재A(8a)가 삽입되어 있는 고정스크롤의 뒷면의 중공보스부분(1d)의 외주부를 경계로 해서, 그 중심쪽에는 배출기체압력(P_d)이 작용하고 있고, 그 외주쪽에는 흡입기체압력(P_s)이 작용하고 있으며, 그러한 압력(P_d,P_s)에 각각의 작용면적(S_P2,S_P-S_P2)을 곱한 후에 양자를 가산한 힘이 F_PV이다.

이상의 설명을 정리하면, 압력판(11)에는 압력판(11)을 축선방향의 아래쪽으로 밀어내리는 힘 F_PD와 압력판(11)을 축선방향의 위쪽으로 밀어올리는 힘 F_PV가 작용하고 있고 그러한 실시예에서는 그러한 두개의 힘의 합력 F_P=F_PV-F_PD=(P_d-P_s)(S_P2-S_P1)에 의해 압력판(11)은 축선방향의 위쪽으로 밀어올리고 있다. 그리고 그러한 힘 F_P는 리머핀(6)을 거쳐서 프레임(3)으로 전달된다. 즉, 프레임(3)은 압력판(11)에 의해 축선방향의 위쪽으로 F_P=(P_d-P_s)(S_P2-S_P1)의 힘을 갖고 당겨올려지고 있는 것이다.

이상이 압력판(11)에 작용하는 냉매기체의 차압력 및 그 영향의 설명이지만, 다음에 요동스크롤(2)에 작용하는 냉매기체의 차압력의 설명을 한다. 제2도에 있어서, F_OD는 요동스크롤(2)의 판형의 나선으로 감긴 톱니쪽(제2도에서 위쪽)에 작용하는 냉매기체의 합력이고, 그러한 F_OD는 요동스크롤(2)을 축선방향의 아래쪽으로 밀어내리는 힘으로서 작용한다. F_OD의 내역을 설명하면 요동스크롤(2)의 중심으로부터 외주쪽으로 향해서 배출기체압력(P_d)과 압축중의 중간압력(P_m)과 흡입기체압력(P_s)이 각각 작용하고 있고, 그러한 압력(P_d,P_m,P_s)에 각각의 작용면적(S₁,S₂,S₀-S₁-S₂)을 곱한 후에 모두를 가산한 값이 F_OD이다.

또한, F_OV는 요동스크롤(2)의 프레임쪽(제2도의 아래쪽)에 작용하는 기체압력의 합력이고, 그러한 F_OV는 요동스크롤(2)을 축선방향의 위쪽으로 밀어올리는 힘으로서 작용한다. 요동스크롤(2)의 뒷면(제2도에서 아래쪽)은 흡입기체 분위기이므로 F_OV는 흡입기체압력(P_s)과 요동스크롤(2)의 축선방향의 영향면적(S₀)과의 곱으로서 표현된다.

이상의 설명을 정리하면 요동스크롤(2)에는 그것을 축선방향의 아래쪽으로 밀어내리는 힘 F_OD와, 축선방향의 위쪽으로 밀어올리는 힘 F_OV가 각각 작용하고 있고, 그러한 2개의 힘의 합력 F₀=F_0b-F_0V=(P_d-P_s)·S₁+(P_m-P_s)·S₂에 의해 요동스크롤(2)은 축선방향의 아래쪽으로 밀어내려지고 있다. 그리고, 그러한 힘 F₀는 요동스크롤(2)의 슬라이드면(2d)을 거쳐서 프레임(3)에 전달된다. 즉, 프레임(3)은 요동스크롤(2)에 의한 축선방향의 아래쪽으로 F₀=(P_d-P_s)·S₁+(P_m-P_s)·S₂에 힘에 의해 밀어내려지고 있는 것이다.

그런데, 통상운전시에는 요동스크롤(2)은 고정스크롤(1)로 밀어붙여지고 있지 않으면 안된다. 즉, 그러한 실시예에서는 요동스크롤(2)과 연동해서 축선방향으로 움직이는 프레임(3)에는 축선방향의 위쪽으로 밀어올려지는 힘이 총합계로서 작용하지 않으면 안된다. 다시 말해서, 프레임(3)을 축선방향의 위쪽으로 끌어올리는 힘 F_P와, 프레임(3)을 축선방향의 아래쪽으로 밀어내리는 힘 F₀의 관계가 F_PF₀이지 않으면 안된다는 말이다. 만약에 요동스크롤(2)의 1회전중의 어느 구간만이라도 F_PF₀로 되는 구간이 존재한다면, 그러한 구간에서는 프레임(3) 및 요동스크롤(2)은 고정스크롤(1)로부터 이격되어버린다. 그러한 경우에 압축실의 톱니선단과 톱니바닥의 사이의 누설틈새가 커지게 되고 압축동작이 이루어지지 않게 된다.

또한, 만약에 F_P가 F₀에 비해서 필요이상으로 큰 경우에는 톱니선단과 톱니바닥이 큰 힘으로 밀리면서 미끄러지게 된다든가 요동스크롤(2)의 슬라이드면(2d)에 있어서도 그만큼 부하가 커지게 되므로 미끄럼운동손실증대에 따른 입력증가현상이 나타나는 것은 필연적일 것이므로 그렇게 된다든가 하는 것과 같이, 그것이 들어붙는 등으로 발전할 최악의 사태도 고려된다. 그러므로, 고정스크롤의 뒷면의 중공보스부분(1d)의 외경의 크기 및 고저압세퍼레이터(7)의 내경의 크기를 조정함으로써 F_D-F_O=(P_d-P_s)·(S_P2-S_P1-S₁)-(P_m-P_s)·S₂를 각각의 운전조건하에서 반드시 정의값으로 하고 가능한 한 작은 값으로 하는 것, 즉, 최적화가 이루어진다. 또한, 그러한 최적화의 추가적 수단으로서 고정스크롤(1)의 뒷면(제1도와 제2도에서의 위쪽)에 중간압공간을 형성하는 것도 고려된다.

이상이 본 발명의 실시예 1에 있어서의 통상운전시의 축선방향콤플라이언트, 즉, 통상운전시에 고정스크롤(1)과 요동스크롤(2)의 톱니선단과 톱니바닥이 가볍게 밀어붙여지면서 운전되는 메카니즘의 설명이다. 이상의 설명에 의해서 본 실시예에 있어서도 종래의 스크롤압축기와 동등한 이상적인 축선방향콤플라이언트가 실현될 수 있음을 보인 것으로 생각된다.

이제, 본 실시예에 있어서의 기동시의 동작을 제3도를 보면서 설명하겠다. 제3도는 본 실시예의 스크롤압축기의 압력판(11) 및 요동스크롤(2)에 대해서 기동직후에 작용하는 축선방향의 냉매기체압력을 도시한 것이다.

제3도에 있어서 F_PD는 압력판(11)의 고저압 세퍼레이터쪽의 면(제3도에서 위쪽)에 작용하는 냉매기체의 합력이고, 그러한 F_PD는 압력판(11)을 축선방향의 아래쪽으로 밀어내리는 힘으로서 작용한다. 기동직후의 경우에 배출기체압력은 상승하지 않으므로 단순히 생각하면 흡입기체압력과 같은 P_s로 생각된다(P_d≒P_s). 그러므로, F_PD는 흡입기체압력(P_s)에 압력판(11)의 축선방향의 영향면적(S_P)을 곱한 것이다.

또한, F_PV는 압력판(11)의 고정스크롤쪽의 면(제3도에서 아래쪽)에 작용하는 냉매기체압력의 합력이고, 그러한 F_PV는 압력판(11)을 축선방향의 위쪽으로 밀어올리는 힘으로서 작용한다. 앞서 설명했듯이 기동직후의 경우에 배출기체압력은 상승하지 않을 것으로 여겨지므로 F_PD와 같은 값이다.

이제, 요동스크롤(2)에 작용하는 힘의 설명을 하겠다. 제3도에 있어서 F_OD는 요동스크롤(2)의 판형의 나선으로 감긴 톱니쪽(제3도에서 위쪽)에 작용하는 냉매기체압력의 합력이고, 그러한 F_OD는 요동스크롤(2)을 축선방향의 아래쪽으로 밀어내리는 힘으로서 작용한다. 앞서 설명했듯이 기동직후의 경우에는 배출기체압력은 상승하지 않을 것으로 여겨진다. 이때의 F_OD의 내역을 설명하면 요동스크롤(2)의 중심부로부터 외주측으로 향해서 상승하지 않는 배출기체압력(P_d)과 압축중의 중간압력(P_m)과 흡입기체압력(P_s)이 작용하고 있고, 그러한 압력(P_d,P_m,P_s)에 각각의 작용면적(S₁,S₂,S₀-S₁-S₂)을 곱한 후에 전체를 가산한 값이 F_OD이다.

또한, F_OV는 요동스크롤(3)의 프레임쪽(제2도의 아래쪽)에 작용하는 냉매기체압력의 합력이고, 그러한 F_OV는 요동스크롤(2)을 축선방향의 위쪽으로 밀어올리는 힘으로서 작용한다. 요동스크롤(2)의 뒷면(제3도에서 아래쪽)은 흡입기체분위기이므로 F_OV는 흡입기체압력(P_s)과 요동스크롤(2)의 축선방향의 영향면적(S₀)과의 곱으로 표현된다.

여기까지의 설명을 정리하면 압력판(11)을 밀어내리는 힘(F_PD)는 밀어올리는 힘 F_PV와 같은 크기로 서로 마주쳐 없어지므로 압력판(11)이 프레임(3)을 끌어올리는 힘은 0이다. 또한, 요동스크롤(2)에 작용하는 힘은 (2)식으로 표현되고, 그러한 식으로부터 분명하듯이 요동스크롤(2)을 축선방향의 아래쪽으로 미는 힘이 반드시 커지고 그러한 힘(F₀=F_OD-F_OV)은 그대로 프레임(3)을 축선방향의 아래쪽으로 밀어내리는 힘으로 되어 있다. 즉, 기동직후에 있어서는 프레임(3) 및 요동스크롤(2)은 제3도에 보이듯이 고정스크롤(1)으로부터 이격된 상태로 되어 있다. 또한, 그러한 상태는 기동전, 즉, 정지시에 요동스크롤(2)이나 프레임 등의 자중에 의해 배출기체압력(P_d)이 어느 정도 상승해가면 프레임(3)과 함께 요동스크롤(2)이 서서히 들어올려지고 그 후에 제2도의 상태로 안정하는 것이다.

F_OD=P_s·S_o+(P_m-P_s)·S₂P_s·S_D=F_OV…(2)

이상의 설명으로부터 명백하듯이 본 실시예의 스크롤압축기에 있어서는 기동전에는 고정스크롤(1)과 요동스크롤(2)은 축선방향으로 비교적 큰 틈새를 갖고 있다. 즉, 밀폐용기(10)에 고정식으로 지지되어 있는 고정스크롤(1)에 대해서 요동스크롤(2)이 축선방향의 아래쪽으로 이격된 위치에 존재하고, 기동후에 잠깐동안 그 위치관계로 안정되어 있지만, 그 후에 압력판(11)은 축선방향으로 서서히 밀어올려짐과 함께 요동스크롤(2)은 리머핀(6)을 거쳐서 들어올려지고, 결국에는 고정스크롤(1)과 요동스크롤(2)의 톱니선단과 톱니바닥이 가벼운 힘으로 밀어붙여지면서 안정상태로 이행한다. 그러므로, 종래의 스크롤압축기에서 볼 수 있듯이 주요부품인 고정스크롤(1)이 가동시에 충격적인 상하운동을 몇 번이고 반복하지 않는다. 그러므로, 기동시에 소음이 커지는 것이나, 또는, 기동시에 축선방향콤플라이언트를 실현하기 위한 리머핀(6)에 손상을 주는 일이 없다.

본 실시예 설명의 끝에 보충설명으로서 프레임(3)의 안정성에 대해서 설명한다. 본 실시예의 특징을 단적으로 말하면 종래에는 고정스크롤(1)을 요동스크롤(2)에 대해서, 즉, 고정지지된 프레임(3)에 대해서 축선방향으로만 변위할 수 있게 구성함으로써 축선방향의 콤플라이언트를 실현하고 있었던 것, 즉, 톱니선단과 톱니바닥의 틈새를 원칙적으로 없애고 고정스크롤(1)을 요동스크롤(2)에 가벼운 접촉력으로 밀어붙이고 있었던 것이다. 이에 대해서, 본 실시예에서는 밀폐용기(10)에 고정지지된 고정스크롤(1)에 대해서 요동스크롤(2)이 밀어붙이는 프레임(3)을 축선방향으로만 변위할 수 있게 구성함으로써 효과적으로 축선방향의 콤플라이언트를 실현한 것, 즉, 톱니선단과 톱니바닥의 틈새를 원칙적으로 없애고 가벼운 접촉력으로 프레임(3), 즉, 요동스크롤(2)을 고정스크롤(1)에 밀어붙이는 것이다. 그때, 만약에 임시로 리머핀(6)에 작용하는 모멘트가 평형을 이루지 않으면 좀더 엄밀히 말해서 리머핀(6)이 직접 모멘트를 받아버리게 되는 역학적 구성으로 되어 있다면 리머핀(6)은 비틀려버리고 프레임(3)의 축선방향의 원활한 변위(추종동작)가 저해될 것이 염려된다.

제4도는 본 실시예의 스크롤압축기에 작용하는 반경방향의 힘을 도시한 것이다.

F_g는 요동스크롤(2)에 작용하는 냉매기체부하이고, 그 작용점의 축선방향위치는 판형의 나선으로 감긴 톱니(2b)의 톱니높이의 중앙이다. 한편, 그러한 요동스크롤(2)을 반경방향으로 지지하고 있는 것은(그렇다기보다는 오히려 구동하고 있는 것은) 미끄럼베어링(2c)의 중앙이고, 그 위치에서 냉매기체부하(F_g)는 F_S1로서 주축(4)의 핀부분(4a)에 전달되고(F_S1=F_g), 요동스크롤(2)은 그 반력으로서 F₁(F₁=F_g)을 받는다. 여기에서 주의해야 할 것은 요동스크롤(2)에는 F_g와 F₁에 의해 생기는 모멘트(우력)가 작용한다는 것이다. 그리고, 그 크기는 F_g의 작용점과 F₁의 작용점의 축선 방향의 거리를 L로 하면 F_g·L이다. 요동스크롤(2)이 안정되게(전복되지 않게) 요동운동하기 위해서는 요동스크롤(2)에 작용하는 모멘트는 평형을 이루지 않으면 안된다. 그리고, 요동스크롤(2)은 앞서 설명한 전복모멘트(F_g·L)에 대항하는 주요역모멘트(counter-moment)를 요동스크롤(2)에 작용하는 드러스트부하와 프레임(3)으로부터 요동스크롤(2)에 작용하는 드러스트 반력에 의해 생기는 모멘트의 형태로 얻어진다. 이를 위해 앞서 설명한 전복모멘트는 프레임(엄밀히 말해서 프레임(3)과 압력판(11)에 의해 구성되는 시스템)에 M_F로서 전달된다(M_F=F_g·L). 한편, 주축(4)의 핀부분(4a)에 전달된 힘(F_S1)은 제1베어링(3c)을 거쳐서 프레임(3)으로 F_F1으로서 전달된다. 여기에서, 요동베어링(2c)의 중앙과 제1베어링(3c)의 중앙의 축선방향의 거리를 l₁이라고 하고, 제1베어링(3c)의 중앙과 제2프레임(12)의 제2베어링(12a)의 중앙의 거리를 l₂라고 하면, 주축(4)에 관한 힘 및 모멘트의 평형으로부터 식(3)이 유도된다.

F_F1=[(l₁+l₂)/l₂]·F_g…(3)

프레임(3)에 전달된 힘(F_F1)은 리머핀(6)을 거쳐서 축선방향의 추종미끄럼운동을 하는 곳인 고정스크롤(1)의 리머구멍(1c)에서 받는다. 즉, P_F1과 같은 크기의 힘(F_F2)을 반작용력으로서 받는 것(F_F2=F_F1)이지만, 만약에 그러한 F_F2의 작용위치가 부적당하면 프레임(3)은 그 자체의 안정성(모멘트의 평형)을 유지하기 위해 F_F2의 작용점, 즉, 축선 방향의 추종미끄럼운동을 하는 곳에서 모멘트를 받는 것으로 된다. 그것은 외주가 리머인 리머핀(6)과 고정스크롤(1)의 리머구멍(1c)이 비틀어지는 것을 의미하고, 앞서 설명했듯이 축선방향의 추종동작을 저지하는 원인으로 되고 만다. 여기에서, F_F2의 작용점의 이상적인 위치를 제1베어링(3c)의 중앙으로부터 요동스크롤쪽(제4도에서 위쪽)의 거리(x)로서 산출하면 프레임(3)에 관한 모멘트의 평형으로부터 식(4)와 같이 된다.

식(4)에서 규정되는 위치를 포함한 축선방향의 위치에 외주가 리머인 리머핀(6)과 고정스크롤(1)의 리머구멍(1c)의 삽입위치를 설정함으로써 프레임(3)의 축방향의 추종동작이 원활히 실현된다.

M_F=(F_g·L)=F_F1(=[l₁+l₂/l₂]·F_g)·x

∴ x=[l₂/l₁+l₂]·L…(4)

즉, 리머핀(6)의 안내부분은 거리(x)에 포함되는 것이 바람직하다.

[실시예 2]

이제, 본 발명의 실시예 2를 도면에 기초해서 설명한다.

제5도는 본 발명의 스크롤압축기의 실시예 2의 정상운전시의 양태를 나타낸 주요단면도이다.

도면에서 1은 고정스크롤이고, 그 중심부에는 배출구(1e)가 형성되어 있다. 또한, 받침판부분(1a)의 한쪽(제5도에서 아래쪽)에는 판형의 나선으로 감긴 톱니(1b)가 형성되어 있고, 판형의 나선으로 감긴 톱니(1b)의 외주측에는 마주보고 있는 올담안내홈(1g)이 각각 형성되어 있고, 그러한 안내홈(1g)에는 올담링(9)의 상부돌기(9a)가 반경방향으로 미끄러질 수 있게 맞물려 있다. 또한, 올담안내홈(1g)의 외주쪽에는 프레임(3)과의 반경방향 및 회전방향의 위치결정을 하는 볼록부(1f)가 형성되어 있다. 그는 요동스크롤이고, 그 받침판부분(2a)의 한쪽(제5도에서 위쪽)에는 고정스크롤(1)의 판형의 나선으로 감긴 톱니(1b)와 실질적으로 같은 형태로 180°의 위상차를 갖는 판형의 나선으로 감긴 톱니(2b)가 형성되어 있다. 판형의 나선으로 감긴 톱니(2b)의 외주측에는 고정스크롤(1)의 올담안내홈(1g)과 거의 90°의 위상차를 갖고 올담안내홈(2e)이 서로 마주보고 형성되어 있고, 올담안내홈(9)의 하부돌기(9b)가 반경방향으로 미끄러질 수 있게 맞물려 있다. 13은 요동스크롤(2)의 아래쪽에 설치되어 요동스크롤(2)을 지지하는 요동스크롤의 뒷면에 지지부재(이제, 지지부재라고만 부르기로 함)이다. 올담안내홈(2)의 아래쪽에는 지지부재(13)의 반경방향 및 회전방향의 위치구속을 행하기 위한 리머구멍(2h)이 대칭적 위치에 2개 형성되어 있다. 또한, 받침판부분(2a)에는 지지부재(13)와의 사이에 소정의 압력을 발생시키기 위한 압력도입구멍인 압력을 끌어들이기 위한 포트(2g)가 형성되어 있다. 지지부재(13)의 요동스크롤(2)과 반대쪽(제5도에서 아래쪽)의 중심부에는 중공원통형의 보스부분(13d)이 형성되어 있고, 보스부분(13d)의 안쪽면에는 요동베어링(13c)이 형성되어 있다. 또한, 지지부재(13)의 요동스크롤(2)과 같은 쪽(제5도에서 위쪽)의 외주측에는 요동스크롤(2)과의 반경방향 및 회전방향의 위치결점을 행하기 위한 리머구멍(13e)이 형성되어 있다. 그리고, 리머핀(6)은 리머구멍(2h)을 관통해서 또다른 리머구멍(13e)에 고착되게 삽입되고, 또한, 그 리머핀(6)의 선단은 요동스크롤(2)의 판형의 나선으로 감긴 톱니(2b)의 선단으로부터 뿌리까지의 중간점보다도 선단에 가깝게 배치되어 있다.

요동스크롤(2)은 지지부재(13)에 대해서 축선방향으로 이동할 수 있게 되어 있고, 또한, 요동스크롤(2)의 접합면에는 밀봉부재A(8a)가 장착되어 있다. 프레임(3)의 중심부에는 전동기에 의해 구동되는 주축(4)을 반경방향으로 지지하는 제1베어링(3c)이 형성되어 있고, 덧붙여서, 프레임(3)의 외주측에는 고정스크롤(1)과의 반경방향 및 회전방향의 위치결정을 행하기 위한 리머구멍(3d)이 형성되어 있고, 그 리머구멍(3d)에 고정스크롤(1)의 위치를 결정하기 위한 볼록부분(1f)이 끼워져 있다.

고정스크롤(1)의 받침판부분(1a)의 판형의 나선으로 감긴 톱니(1b)와 반대쪽(제1도에서 위쪽)의 고저압경계판(14)은 받침판부분(1a)에 밀착해 있고 밀폐용기(10)에 용접식으로 고정되어 있다.

이제, 본 실시예 2의 정상운전시의 동작의 설명을 한다. 압축실속에서의 고압냉매기체 및 중간압냉매기체는 요동스크롤(2)의 압력을 끌어들이기 위한 포트(2g)로부터 요동스크롤(2)의 받침판부분 요동스크롤(2)은 그러한 압력에 의한 축선방향의 힘과 압축실속의 압력에 의한 축선방향의 힘의 차로부터 생긴 소정의 축선방향의 힘으로 리머핀(6)에 안내되어 고정스크롤(1)에 밀어붙여진다. 또한, 이때에 요동스크롤(2)의 판형의 나선으로 감긴 톱니(2b)에는 반경방향의 기체압력에 의해 생기는 힘이 작용하지만, 그러한 힘의 작용점인 판형의 나선으로 감긴 톱니의 종방향의 중간점에는 리머핀(6)으로부터의 반력이 작용하므로 요동스크롤(2)에는 전복모멘트가 작용하지 않는다. 그러므로, 축선방향으로 밀어붙이는 힘을 아주 작게 설정하더라도 요동스크롤(2)은 안정된 자세로 고정스크롤(1)에 밀어붙여지므로 요동스크롤(2)은 안정되게 고정스크롤(1)에 밀어붙여지고 리머핀(6)의 비틀어짐을 방지할 수 있다.

또한, 고정스크롤(1)과 요동스크롤(2)을 수지화함으로써 고도로 정밀한 형태를 기계가공하지 않고 사출성형만을 행하면 비용이 현저히 낮아진다.

[실시예 3]

이제, 본 발명의 실시예 3을 도면에 기초해서 설명한다. 제6도는 본 발명에 따른 스크롤압축기의 실시예 3의 주요부의 단면도이다.

제6도는 정상운전시의 상태를 도시한 도면이다. 도면에서 1은 고정스크롤이고, 리머핀(도시안됨)에 의해 프레임받침(15)과의 위성이 관리되어 받침판부분(1a)의 외주부는 프레임받침(15)에 볼트(도시 안됨)에 의해 체결되어 있다. 또한, 받침판부분(1a)의 한쪽(제6도에서 아래쪽)에는 판형의 나선으로 감긴 톱니(1b)가 형성되어 있다.

2는 요동스크롤이고, 받침판부분(2a)의 한쪽(제6도에서 위쪽)에는 고정스크롤(1)의 판형의 나선으로 감긴 톱니(1b)와 실질적으로 동일한 형태의 판형의 나선으로 감긴 톱니(2b)가 형성되고, 또한, 받침판부분(2a)의 판형의 나선으로 감긴 톱니(2b)의 반대쪽(제6도에서 아래쪽)의 중심부에는 중공원통형의 보스부분(2f)이 형성되며, 보스부분(2f)과 같은 쪽의 요동스크롤(2)의 외주측에는 프레임(3)의 슬라이드베어링(3a)과 평면미끄럼운동이 가능한 슬라이드면(2d)이 형성되어 있다. 또한, 요동스크롤(2)의 받침판부분(2a)의 외주측에는 서로 마주보게 올담안내홈(2e)이 각각 형성되고, 그러한 올담안내홈(2e)에는 올담링(9)의 상부돌기(9a)가 각각 형성되어 있으며, 그러한 올담안내홈(2e)에는 올담링(9)의 상부돌기(9a)가 반경방향으로 미끄러질 수 있게 맞물려 있다. 또한, 프레임(3)에도 요동스크롤(2)의 올담안내홈(2e)과 거의 90°의 위상차를 갖게 올담안내홈(3b)이 서로 마주보게 1쌍으로 형성되고, 그러한 올담안내홈(3b)에는 올담링(9)의 하부돌기(9b)가 반경방향으로 미끄러질 수 있게 맞물려 있다. 또한, 프레임(3)의 중심부에는 전동기에 의해 구동되는 주축(4)을 반경방향으로 지지하는 제1베어링(3c)이 형성되어 있다.

덧붙여서, 프레임(3)에는 리머핀(17)이 밀려들어가는 리머구멍(3g)이 형성되어 있고, 또한, 그러한 리머핀(17)은 프레임받침(15)에 형성된 키홈(15e)에 맞물리고, 그럼으로써 프레임(3)과 프레임받침(15)의 위상이 관리되며, 프레임(3)과 프레임받침(15)은 회전방향이 구속되어 있다.

프레임받침(15)의 외주측은 밀폐용기(10)에 수축끼움(shrinkage fitting)되고 밀폐용기(10)의 내부를 흡입기체 분위기(10c)와 배출기체분위기(10d)로 구분하고 있다. 또한, 프레임받침(15)의 안쪽면에는 동축상에 관련된 2개의 원통면, 즉, 삽입원통면C(15a)와 삽입원통면D(15d)가 형성되어 있고, 각각은 프레임(3)의 외면에 동축상으로 형성된 2개의 원통면, 즉, 삽입원통면C(3d)와 삽입원통면D(3e)가 끼워져 있다. 또한, 프레임받침(15)의 안쪽면에는 밀봉부재를 수납하는 원환형의 밀봉홈이 형성되고, 그 밀봉홈에 밀봉부재C(16a) 및 밀봉부재(16b)가 끼워져 있다. 그리고, 그러한 2개의 밀/부재(16a,16b)와 프레임받침(15)의 안쪽면과 프레임(3)의 외측면에 의해 둘러싸인 공간 E(15c)는 프레임받침(15)에 형성된 고압도입구멍(15d)을 거쳐서 배출기체분위기(10d)와 서로 통하고 있다.

주축(4)의 요동스크롤쪽(제6도에서 위쪽)의 단부에는 요동스크롤(2)의 편심방향과 동일방향의 평면부를 갖는 핀부분(4a)이 형성되고, 그러한 핀부분과 안쪽면에 평면부를 갖는 슬라이더(5)가 맞물려 있다. 또한, 슬라이더(5)의 외측면은 원통형이고, 요동스크롤(2)의 요동베어링(2c)에 회전이 가능하게 맞물려 있다. 10a는 압축되기 전의 저압기체를 밀폐용기(10)속으로 안내하는 흡입관이고, 10b는 압축된 후의 고압기체를 밀폐용기(10)의 밖으로 배출하는 배출관이다.

이제, 본 실시예의 동작을 설명한다. 또한, 본 실시예 3의 정상운전시의 동작과 기동시의 동작 및 프레임의 안정성에 관해서는 기본적으로는 실시예 1과 같은 것이므로, 여기에서는 또다른 특징적인 것만을 설명한다.

정상운전시에는 배출기체분위기(10d)가 고압이므로 고압도입구멍(15d)을 거쳐서 서로 통하게 된 공간E(15c)도 고압으로 되고, 프레임(3)은 삽입원통면C(3d)와 삽입원통면D(3e)의 2곳에서 프레임받침(15)에 안내되어 위쪽으로 떠오르고 있다. 그러므로, 드러스트베어링(3a)을 거쳐서 프레임(3)에 밀어붙여지고 있는 요동스크롤(2)도 위쪽으로 떠오르고, 결과적으로는, 요동스크롤(2)의 톱니선단과 톱니바닥 및 고정스크롤(1)의 톱니바닥과 톱니선단이 가볍게 접촉해서 미끄러지고 있다.

또한, 기동직후에는 배출기체분위기(10d)가 고압에 이르지 않으므로 프레임(3)은 아래쪽으로 밀려내려가고, 그에 따라 요동스크롤(2)도 아래쪽으로 밀려내려가며, 그 결과로, 고정스크롤의 톱니선단과 톱니바닥 및 요동스크롤의 톱니바닥과 톱니선단의 사이에 틈을 갖는 원활한 기동이 실현된다.

또한, 본 실시예에 있어서는 프레임(3)을 위쪽으로 들어올리는 수단으로서 프레임(3)의 아래쪽에 고압공간E(15c)의 대신에 중간압공간을 형성해도 좋다. 이때에는 고정스크롤(1)의 중간압상당위치에 기체를 뽑아내는 구멍을 설치하여 중간압을 안내하는 수단과 요동스크롤의 중간압상당위치에 기체를 뽑아내는 구멍을 설치하여 중간압을 안내하는 수단과 요동스크롤의 중간압상당위치에 기체를 뽑아내는 구멍을 설치해서 드러스트베어링을 거쳐서 중간압을 안내하는 수단이 고려된다. 또한, 중간압은 압축실의 적당한 위치로부터 뽑아내는 방법이외에 압축실과는 독립적으로 고압과 저압을 혼합하는 장치에 의해 발생시켜도 좋다. 또한, 고압과 중간압의 양쪽을 모두 이용하는 것도 고려되며, 그것에 덧붙여서, 나사등의 탄성력을 이용하는 것도 고려된다.

또한, 본 실시예에 있어서는 올담링(9)을 요동스크롤(2)과 프레임(3)과의 사이에 끼어 있는 예로써 설명했으나 올담링(9)을 요동스크롤과 프레임받침간에 끼워둔 것이나, 또는, 요동스크롤과 고정스크롤의 사이에 끼워지게 해도 좋다.

또한, 본 실시예에 있어서는 프레임받침(15)에 의해 흡입기체분위기(10c)와 배출기체분위기(10d)를 구별하여 나누는 예로써 설명했지만, 반드시 밀폐용기(10)내를 상하로 구별하여 나눌필요는 없고, 전체가 흡입기체분위기인 경우에는 배출구(1e)와 배출관(10b)과 파이프 등으로 직결되고, 또한, 전체가 배출기체분위기인 경우에는 흡입관(10a)과 압축실이 직결된다.

또한, 본 실시예의 경우에는 축선방향의 추종운동을 행하는 프레임(3)을 안내하는 곳, 즉, 삽입원통면C(15c)과 삽입원통면D(15b)의 각각의 폭이 길어지므로 축선방향으로 추종운동하는 부재인 프레임의 안정성은 매우 양호하다.

[산업상의 이용분야]

본 발명의 스크롤압축기에 의하면 정상운전시에는 종래의 스크롤압축기와 같은 이상적인 축선방향의 콤플라이언트가 실현된다. 즉, 판형의 나선으로 감긴 톱니의 톱니선단과 톱니바닥이 항상 가벼운 접촉력을 갖고 미끄러지고 있음과 함께 기동시에 있어서 이상한 소리가 발생함이 없고, 또한, 요동스크롤의 원활한 이동을 가능하게 하며, 고성능과 저소음 및 고신뢰성의 스크롤압축기가 얻어진다.

Claims

밀폐용기와, 그러한 밀폐용기를 고압실과 저압실로 구획하는 고저압세퍼레이터와, 상기 저압실에 설치되어 각각 판형의 나선으로 감긴 톱니가 서로간에 압축실을 형성하도록 서로 맞물려진 고정스크롤 및 요동스크롤과, 그러한 요동스크롤을 축선방향으로 지지함과 아울러 주축을 회전이 가능하게 지지하는 프레임과, 상기 고정스크롤과 상기 프레임을 반경방향 및 회전방향으로 상대 위치를 구속하는 연결체와, 상기 고저압 세퍼레이터와 상기 고정스크롤의 사이에 설치되어 고저압 세퍼레이터 및 고정스크롤과 각각 결합하는 압력판을 구비하고, 상기 고정스크롤은 상기 밀폐용기에 고정되게 지지됨과 아울러 상기 연결체는 상기 고정스크롤을 관통해서 상기 프레임과 상기 압력판을 일방향으로 연결하며, 상기 프레임 및 상기 압력판은 상기 고정스크롤에 대해서 축선방향으로 변위할 수 있게 되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
밀폐용기와, 그러한 밀폐용기속에 설치되어 각각 판형의 나선으로 감긴 톱니가 서로간에 압축실을 형성하도록 서로에 맞물려진 고정스크롤 및 요동스크롤과, 그러한 요동스크롤을 축선방향으로 지지함과 아울러 주축을 반경방향으로 지지하는 프레임과, 상기 요동스크롤의 판형의 나선으로 감긴 톱니의 반대쪽에 설치된 요동스크롤의 뒷면의 지지부재와, 그러한 요동스크롤의 뒷면의 지지부재와 단부가 고착되어 있음과 아울러 상기 요동스크롤에 삽입된 연결체를 구비하고, 상기 요동스크롤은 요동스크롤에 형성된 압력도입구멍으로부터 도입된 상기 압축실속의 기체압력에 의해 요동스크롤의 뒷면의 지지부재로부터 이격되어 상기 고정스크롤쪽으로 밀리도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.
밀폐용기와, 그러한 밀폐용기속에 설치되어 각각 판형의 나선으로 감긴 톱니가 서로간에 압축실을 형성하도록 서로에 맞물려진 고정스크롤 및 요동스크롤과, 그러한 요동스크롤을 축선방향으로 지지함과 아울러 주축을 반경방향으로 지지하는 프레임받침을 구비하고, 상기 프레임은 상기 프레임받침에서 반경방향으로는 구속된 상태로 축선방향의 상기 고정스크롤쪽으로 밀려 이동하도록 되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤압축기.