KR100196122B1 - 스크롤식 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 시동시의 큰 토크를 필요로 하지 않고 모든 운전조건하에서 적절한 누름력을 얻을 수 있고, 높은 신뢰성 아래 압축성능의 향상을 도모한 스크롤식 압축기에 관한 것으로서, 고정스크롤(7)을 선회스크롤(6) 방향으로 탄성적으로 눌러서 고정스크롤과 선회스크롤의 봉입을 이루는 코일스프링(15), 압축운전과 동기하여 발생하는 압축가스의 힘에 의해 축 방향으로 이동하고 상기 코일스프링에 탄성력을 발생시키는 이동 링(16) 및 상기 코일스프링이 소정의 탄성력으로 고정스크롤을 누르도록, 코일스프링의 탄성력이 소정의 값에 도달했을 때 상기 이동링의 이동을 저지하는 스토퍼부(17)를 구비한 것을 특징으로 한다.

Description

스크롤식 압축기

본 발명은 예를 들어 공기조화기의 냉동 사이클을 구성하는 압축기로서 사용되는 스크롤식 압축기에 관한 것이다.

예를 들어, 공기조화기의 냉동 사이클을 구성하는 압축기에는, 통상의 로터리식 압축기에 비해 운동소음이 극히 작고 흡입밸브나 배출밸브 등이 불필요하며, 부품수가 적어도 되고 압축성능이 좋은 스크롤식 압축기가 널리 사용되는 경향이 있다.

이 종류의 스크롤식 압축기는 고정스크롤의 소용돌이형 날개부와 선회스크롤의 소용돌이형 날개부를 맞물리게 하고 이들 날개부와 각 스크롤의 경판부에서 압축공간을 형성하며, 선회스크롤을 선회 운동시켜 압축공간에 냉매가스를 흡입, 압축하여 배출하도록 이루어져 있다.

그런데, 이 스크롤식 압축기의 압축공간에 대한 봉입(seal)은 고정, 선회스크롤의 서로간 날개부 단면이 대향하는 스크롤 경판면에 접혀짐으로써 유지된다.

즉, 고정스크롤에 대해서 선회스크롤을 세게 누르면, 압축 공간의 봉입이 유지되지만, 그 반면 선회스크롤의 원활한 선회운동이 방해받는다.

또한, 압축공간은 항상 정상적인 압력상태가 되어 있다고는 한정지을 수 없다. 예를 들면, 액체 냉매를 흡입하여 압축한다. 액체 백(back) 운전의 경우에는 압축 공간이 이상 압력상승 상태에 빠진다. 이 상태가 장시간 계속되면 각 스크롤의 날개부에 큰 스트레스가 가해져 결국에는 파손될 우려가 있다.

그래서, 상기 고정스크롤을 선회스크롤에 대해 적절한 힘으로 눌러 압축공간의 봉입을 실시하는 방식이 제안되어 이상과 같이 불합리함의 해소를 도모하고 있다.

예를 들어, 미국 특허 제 3,874,827호(ADL특허)에서는 스프링부재와 압축된 고압가스의 배출압을 맞춘 압력으로 고정스크롤을 선회스크롤측에 눌러서 부착되도록 이루어져 있다.

또한, 일본국 특개소58-222901호 공보(도요타 지도우 숏키)나 일본국 특개평 7-72541호 공보(코프란도)에서는 압축된 고압가스의 배출압과 압축도중의 중간압을 맞춘 압력으로 고정스크롤을 선회스크롤측에 눌러 부착하는 것이 제안되어 있다.

그러나 앞의 미국 특허의 것은 운전정지시 운전시에 필요로 하는 스프링력이 고정스크롤을 선회스크롤측으로 눌러 부착하고 있다. 따라서, 시동시에는 큰 토크가 필요해지고 그 때문에 압축기구부를 구동하는 큰 용량의 모터를 구비해야 하며, 하우징의 대형화나 부품비의 증대 및 러닝코스트의 증대를 피할 수 없다.

예를 들어, 보다 작은 탄성력의 스프링을 구비하고 보다 작은 시동 토크로 시동 가능하다고 해도 운전조건에서 배출압은 변동하므로 배출압이 높은 조건하에서는 누름력이 과대해진다.

이것을 회피하기 위해 배출압이 미치는 직경을 작게 하고 배출압이 높은 운전조건하에서도 적당한 누름력을 얻도록 하면, 반대로 배출압이 작은 운전조건하에서 누름력이 부족해지고 고정스크롤이 선회스크롤로부터 분리되기 쉬워지며 서로 봉입성이 손상되어 가스가 새고 압축성의 저하를 초래한다.

또한, 일본국 특개소58-222901호 공보나 일본국 특개평7-72541호 공보의 기술과 같이 배출압과 중간압을 이용하여 고정스크롤을 선회스크롤측으로 누르는 구조에서는, 압축기의 운전조건에 따라서는 선회스크롤에 작용하는 슬러스트력이나 고정스크롤과 선회스크롤 사이에 작용하는 접촉력이 과대해진다.

본 발명은 상기 사정에 착안하여 이루어진 것으로, 시동시의 큰 토크를 필요로 하지 않고 모든 운전조건하에서 적당한 누름력을 얻을 수 있으며 높은 신뢰성하에서 압축성능의 향상을 도모한 스크롤식 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태를 도시한 것으로 스크롤식 압축기의 일부를 생략한 종단면도;

도 2는 다른 실시 형태를 도시한 것으로 스크롤식 압축기의 일부를 생략한 종단면도;

도 3은 또 다른 실시 형태를 도시한 것으로 스크롤식 압축기의 일부를 생략한 종단면도;

도 4는 도 3의 스크롤식 압축기에 사용되는 이동부재의 종단면도;

도 5는 또 다른 실시 형태를 도시한 것으로 스크롤식 압축기의 일부를 생략한 종단면도 및 냉동 사이클의 회로도;

도 6은 본 발명과 종래 구성의 운전조건에 대한 슬러스트력과 접촉력의 비교를 나타내는 특성도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 케이스체 4: 압축기구부

6: 선회스크롤 6a: (선회스크롤의) 경판부

6b: (선회스크롤의) 날개부 7: 고정스크롤

7a: (고정스크롤의) 경판부 7B: (고정스크롤의) 날개부

15: 탄성부재(코일스프링) 16: 이동부재(이동링)

17: 스토퍼부 18: 내측 실린더부

18a: 배출압실 19: 간막이판(배압판)

20: 배출압 역류방지 밸브기구부 21: 외측 실린더부

23: 배출채임버 31: 판형상 링 부재

30: 봉입부재 S: 압축공간

상기 목적을 만족시키기 위한 제 1 발명의 스크롤식 압축기는 청구항 1로서, 고정스크롤의 소용돌이형의 날개부와 선회스크롤의 소용돌이형의 날개부를 맞물리게 하고 이들 날개부와 각 경판부에서 압축공간을 형성하며, 선회스크롤을 선회운동시켜 상기 압축공간에 피압축가스를 흡입, 압축하여 배출하는 스크롤식 압축기에 있어서, 상기 고정스크롤을 상기 선회스크롤 방향으로 탄성적으로 누르는 힘을 가하여 고정스크롤과 선회스크롤의 봉입을 이루는 탄성부재와, 압축운전과 동기하여 발생하는 압축가스압의 힘에 의해 축방향으로 이동하고 상기 탄성부재에 탄성력을 발생시키는 이동부재와, 상기 탄성부재가 소정의 탄성력으로 고정스크롤을 누르는 힘을 가하도록, 탄성부재의 탄성력이 소정값에 도달했을 때 상기 이동부재의 이동을 저지하는 스토퍼부를 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 2로서 청구항 1에 기재된 압축운전과 동기하여 발생하고 상기 이동부재를 이동시키는 힘은, 압축된 고압가스의 배출압인 것을 특징으로 한다.

청구항 3으로서 청구항 1에 기재된 압축운전과 동기하여 발생하고 상기 이동부재를 이동시키는 힘은 압축도중의 가스를 뽑아낸 중간압의 가스인 것을 특징으로 한다.

청구항 4로서 청구항 1 기재의 탄성부재는 압축운전의 정지시에 고정스크롤을 선회스크롤에 눌러 부착하는 것을 특징으로 한다.

청구항 5로서 청구항 1에 기재된 상기 탄성부재는 복수개 구비되어 있고 중심축에 대해서 소정의 피치로 배치된 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 만족시키기 위해 제 2 발명의 스크롤식 압축기는 청구항 6으로서 고정스크롤의 소용돌이형의 날개부와, 선회스크롤의 소용돌이형의 날개부를 맞물리게 하고 이들 날개부와 각 경판부에서 압축공간을 형성하며, 선회스크롤을 선회운동시키고 압축공간에 피압축 가스를 흡입, 압축하여 배출하는 압축기구부를 구비한 스크롤 압축기에 있어서,

상기 압축기구부를 수용하는 케이스체와, 이 케이스체 내를 상기 압축기구측과 그 이외의 부분인 배출 채임버로 나누는 간막이체와, 이 간막이체에 의해 나누어지는 배출 채임버측에 설치되고 상기 압축기구부에서 압축되고 배출되는 고압가스를 일단 받아들여 배출압실을 형성하는 내측 실린더부와, 이 내측 실린더부의 외부 둘레부에 내측 실린더부와 소정의 간격을 두고 설치한 외측 실린더부와, 이 외측 실린터부와 내측 실린더부 사이의 공간부에 가설되고 압축운전과 동기하여 발생하는 힘에 의해 축방향으로 이동하는 이동부재와, 상기 외측 실린더부에 설치되고 상기 이동부재의 이동량을 규제하는 스토퍼부와, 상기 간막이체와 상기 이동부재 사이에 끼워지고 이동부재의 이동력을 받아 상기 고정스크롤을 선회스크롤쪽으로 탄성적으로 누르는 힘을 가하는 탄성부재를 구비한 것을 특징으로 한다.

청구항 7로서 청구항 6에 기재된 상기 간막이체는 상기 고정스크롤 및 고정스크롤과는 소정 간격을 두고 설치된 배압판 중 어느 한쪽인 것을 특징으로 한다.

청구항 8로서 청구항 7의 기재의 상기 배압판은 상기 이동부재를 고정스크롤과는 반대측 대향면으로부터 삽입 가능한 상기 외측 실리더부를 구비함과 동시에 배출압 역류방지 밸브기구부를 설치한 것을 특징으로 한다.

청구항 9로서 청구항 1 및 청구항 6에 기재된 상기 이동부재는 복수장의 판형상 링 부재와, 이들 판 형상 링 부재 사이에 끼워지고 내측 실리더부와 외측 실린더부의 둘레면에 접혀져서 이 양면쪽에 압력차를 유지하는 봉입 부재로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이상과 같은 과제를 해결하는 수단을 구비함으로써 청구항 1 내지 청구항 9에 기재된 발명에 따르면, 큰 시동 토크를 필요로 하지 않고 모든 운전조건하에서 고정스크롤을 선회스크롤측으로 적당한 힘으로 눌러 부착시킨다.

이하 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.

도 1에 예를 들어, 냉동장치에 사용되는 스크롤식 압축기의 일부를 도시한다. 도면 중 도 1은 케이스체인 밀폐케이스이고 이 밀폐 케이스(1)내 상부에 지지 프레임(2)이 설치되며, 회전축(3)을 회전 자유롭게 지지하고 있다.

상기 회전축(3) 상부에는 후술하는 압축기구부(4)가 연결되고 하부에는 도시하지 않은 전동기부가 설치된다. 그리고, 회전축(3)의 하단부는 전동기부로부터 아래쪽으로 돌출되어 있고 상기 밀폐 케이스(1)에 부착된 도시하지 않은 부베이링으로 회전 자유롭게 지지된다.

상기 압축기구부(4)는 상기 지지프레임(2)에 슬러스트 받이(5)를 통하여 선회 자유롭게 지지된 선회스크롤(6)과, 이 선회스크롤(6)과 맞물리는 고정스크롤(7)과 고정스크롤(7)을 선회스크롤(6)측으로 누르는 고정스크롤 누름수단(8)으로 구성된다.

상기 선회스크롤(6)은 상기 회전축(3)의 상단 편심부(3a)에 걸어 맞추는 보스부(6c)를 구비한 경판부(6a)와, 이 경판부(6a)의 윗면쪽에 일체로 돌출되어 설치된 소용돌이형의 날개부(6b)로 이루어진다.

상기 고정스크롤(7)은 경판부(7a)와 이 경판부(7a)의 아랫면쪽에 일체로 돌출되어 설치되어 선회스크롤(6)의 날개부(6b)와 맞물리는 소용돌이 형상의 날개부(7b)로 이루어진다. 이들 선회, 고정스크롤(6,7)의 경판부(6a,7a)와 날개부(6b,7b)로 한쌍의 압축공간(S)이 형성되고 둘레단부측으로부터 압축가스인 냉매가스를 추출하여 중심부측으로 이동시킴과 동시에 그 용적을 축소시켜 압축작용을 실시할 수 있도록 이루어져 있다.

상기 고정스크롤 경판부(6a)에는 상기 압축공간(S)의 소용돌이 중심부와 연결되도록 관통하는 배출포트(9)가 설치된다.

또한, 상기 고정스크롤(7)은 매우 좁은 소정 거리의 사이를 축방향으로 이동 가능하게 지지된다. 즉, 고정스크롤 경판부(7a) 외부둘레에는 플랜지형상으로 이루어져 있고, 이 상하면에 복수의 핀용 구멍(10)이 설치되어 있다. 각각의 핀용 구멍(10)과 연결되어 통하도록 상기 지지프레임 윗면으로부터 나사구멍(11)이 설치되어 있다.

고정스크롤 경판부(7a)의 핀용 구멍(10)에는 이 윗면측으로부터 칼라(12)가 느슨하게 삽입되고 이 하단 가장자리는 지지 프레임(2)의 윗면에 얹힌다. 칼라(12)의 상단 가장자리는 고정스크롤 경판부(7a)면으로부터 약간 상부에 돌출되는 길이를 갖고 있다.

이 칼라(12)의 내부 통부에는 위치 규제용 볼트(13)가 끼워지고 나사부는 상기 지지프레임(2)의 나사구멍(11)에 나사 삽입된다. 상기 위치 규제용 볼트(13) 머리부와 칼라(12) 상단둘레 사이에는 와셔(14)가 끼워져 있다.

이와 같은 구성이므로 칼라(12)가 와셔(14)를 통하여 위치 규제용 볼트(13)와 지지프레임(2) 윗면 사이에 세게 끼워져 고정되어 있는 데에 비해, 고정스크롤(7)의 핀용 구멍(10)에 칼라(12)가 느슨하게 끼워져 있으므로 고정스크롤(7)은 칼라(12)의 축 방향을 따라서 이동 자유롭다.

단, 이 이동범위는 단지 고정스크롤 경판부(7a) 윗면과 상기 와셔(14) 아랫면 사이의 매우 좁은 범위이고, 그 이상의 이동은 위치 규제용 볼트(13)에 의해 규제된다. 즉, 고정스크롤 경판부(7a) 윗면과 와셔(14) 아랫면의 간격은 고정스크롤(7)의 이동량을 규제하기 위한 클리어런스로 이루어져 있다.

상기 고정스크롤 누름 수단(8)은 고정스크롤(7)을 선회스크롤(6) 방향으로 탄성적으로 누름력을 가하고 고정스크롤(7)과 선회스크롤(6)의 봉입을 이루는 탄성부재인 코일스프링(15)과, 압축 운전과 동기하여 발생하는 힘에 의해 이동하고 상기 코일스프링(15)에 탄성력을 발생시키는 이동 부재인 이동 링(16)과, 코일스프링(15)의 탄성력이 소정값에 도달했을 때 이동 링(16)의 이동을 저지하고 코일스프링이 소정의 탄성력으로 고정스크롤을 누를 수 있도록 하는 스토퍼부(17)을 구비했다.

또한, 고정스크롤 경면부(7a)의 중앙부에 설치되는 상기 배출포트(9) 주위의 경면부 윗면측은 위쪽으로 일체로 돌출되는 내측 실린더부(18)로 이루어져 있다. 이 내측 실린더부(18)는 윗면부가 개구하는 원통체이고 상기 배출포트(9)와 연결되므로 내부는 고압력 가스를 일단 저장하는 배출압실(18a)이 된다.

상기 내측 실린더부(18)의 외부 둘레면에 상기 이동 링(16)이 기밀(氣密)을 유지한 구조이고 슬라이딩 운동 자유롭게 걸어 맞추어져 있다. 이 이동 링(16)은 상부측이 하부측에 비해 바깥쪽으로 크게 돌출되어 있고 내측 실린더부(18)의 걸어 맞춤 부분은 단면 링 형상이지만, 그 거의 대부분은 직경이 큰 플랜지 형상을 이룬다.

이 이동링(16)과 고정스크롤 경판부(7a) 사이에 상기 코일스프링(15)이 끼워져 있다. 즉, 코일스프링(15)의 내부 직경은 상기 이동링(16)의 내측 실린더부(18)에 대한 걸어 맞춤부 외부직경보다도 크고 코일스프링(15)은 이동링(16)의 플랜지형상부 아랫면에 맞닿아 이동링을 탄성적으로 지지한다.

또한, 밀폐 케이스(1) 내의 압축기구부(4)의 상부 공간은 간막이체인 배압판(19)과 이 배압판(19)에 얹혀 설치된 배출압 역류방지 밸브기구부(20)에 의해 상하부로 나누어진다.

이 배압판(19)은 중심축을 따른 상부측이 상기 이동링(16)의 플랜지형상 부분 둘레면이 슬라이딩 운동 자유롭고 기밀을 유지한 상태로 걸어 맞추어진 외측 플랜지부(21)로 이루어져 있다.

이 외측 플랜지부(21)의 하부측에 상기 스토퍼부(17)가 연이어 설치되어 있고 스토퍼부는 상기 코일스프링(15)과 닿지 않는 정도의 범위에서 안쪽으로 돌출되어 있으며, 이동링(16)이 소정량 이상 하강한 위치에서 이동링의 플랜지 형상 부분을 걸어 맞추고 그 이상의 하강을 규제하도록 이루어져 있다.

상기 배출압 역류방지 밸브기구부(20)는 상기 내측 실린더부(18)의 상단 가장자리와는 소정의 간격을 두고 배압판(19)에 설치되는 외측 실린더부(21)의 상부면 개구부를 폐쇄한다.

이 중앙부에는 역류방지 밸브를 구비한 밸브 자리부(22)가 설치되고 상기 배출포트(9)와 연결된다. 다시말하면, 상기 배출포트(9)는 역류방지 밸브를 구비한 밸브자리부(22)를 통하여 배압판(19)의 상부측 공간과 연결된다.

그리고, 이들 배출압 역류방지 밸브기구부(20)와 배압판(19)으로 밀폐케이스(1) 내부를 상하로 간막이하므로 이들의 상부측 공간은 배출된 고압가스를 일단 모으는 배출채임버(23)가 된다.

한편, 밀폐케이스(1)의 상부측면에는 배출관(24)이 접속되어 있고 이것은 상기 배출채임버(23)와 냉동장치의 도시하지 않은 응축기를 연결한다. 밀폐케이스(1)의 하부측면에는 도시하지 않은 흡입관이 접속되어 있고 이것은 배압판(19)와 배출압 역류방지 밸브기구(20)에 의해 간막이된 밀폐케이스(1)내의 하부공간과 냉동장치의 도시하지 않은 증발기를 연결한다.

그러나, 이와 같이하여 구성되는 스크롤식 압축기에서 전동기부에 통전하여 압축기구부(4)를 구동하면, 흡입관으로부터 저압의 냉매 가스가 밀폐케이스(1)내에 도입되고 배압판(19)에서 하부공간으로 채워진다.

냉매가스는 선회스크롤(6)과 고정스크롤(7)로 형성된 압축공간(S)의 외부 둘레쪽으로 들어간다. 그리고, 선회스크롤(6)의 선회운동에 수반하여 압축공간(S)의 외부둘레쪽으로부터 내부 둘레쪽인 중심부로 서서히 이송되고 공간용량이 감소함으로써 압축된다.

소정압력까지 상승하면 압축된 고압가스는 배출포트(9)로부터 배출되고 배출압실(18a)에 일단 저장된다. 그리고, 배출압 역류방지 밸브기구부(20)의 밸브자리부(22)를 통하여 배출채임버(23)에 인도되어 여기에 채워진 후 배출관(24)을 통하여 외부의 응축기로 배출된다.

이와 같은 압축운전의 개시와 함께 배출포트(9)로부터 배출된 고압가스가 배출압실(18a)에 채워진 후, 일부의 고압 가스는 내측 실린더부(18)와 외측 실린더부(21) 사이의 공간부에 채워진다. 그리고, 고압가스는 이동 자유로운 이동링(16)에 배압을 가한다.

배압을 받은 상기 이동링(16)은 코일스프링(15)의 탄성력에 맞서 아래쪽으로 이동한다. 그리고, 소정량 하강하면 스토퍼부(17)에 걸려 정지되어 그 이상의 하강은 저지된다.

한편, 코일스프링(15)은 이동링(16)이 하강에 의해 압축변형된다. 이동링(16)이 스토퍼부(17)에 걸려 정지되고 하강 이동이 규제된 상태에서 코일스프링(15)은 고정스크롤(7)에 소정의 탄성력을 작용하게 한다.

따라서, 코일스프링(15)의 탄성력으로 인하여 고정스크롤(7)은 선회스크롤(6)에 부착되고 압축운전 중에서의 압축공간(S)의 봉입이 완전히 확보된다. 즉, 효율 높은 압축운전이 이루어지게 된다.

또한, 상기 구성에서는 압축 운전과 동기하여 발생하는 힘인 배출압에 의해 이동링(16)을 이동시키고, 코일스프링(15)에 탄성력을 부여하는 것이므로 시동시의 토크가 작아도 된다.

압축운전중에 어떤 이유에서 압축공간의 압력이 이상 고압화된 경우 압축공간(S)의 이상 고압의 영향을 받아, 고정스크롤(7)은 위치 규제용 볼트(13)에 맞닿는 범위에서 부상한다. 따라서, 압축공간(S)에 대한 봉입이 일단 해제되어 어느 정도의 간격이 확보된다.

여기로부터 이상 고압화한 가스가 압축공간(S) 외부로 누출되고 고정, 선회 양 스크롤(7,6)을 구성하는 날개부(7b,6b)등에 대한 스트레스를 가하지 않아도 된다. 즉, 컴플라이언스 기능이 발휘된다.

한편, 압축운전을 정지시키면, 배출압이 없어지고 이동링(16)이 코일스프링(15)에 대해 가하는 힘이 제거된다. 그리고, 이동링(16)은 코일스프링(15)의 탄성복귀력을 받아 부상한다.

이동링(16)은 배출압 역류방지 밸브기구부(20) 아랫면에 맞닿고 그 이상의 부상이 규제된다. 이 상태에서 코일스프링(15)은 이동링(16)을 위쪽으로, 또한 고정스크롤(7)을 아래쪽으로 탄성적으로 이동하게 하는 작용을 갖고 있다.

즉, 압축기의 정지시에도 고정스크롤(7)은 자체 무게뿐만아니라 어느 정도의 코일스프링(15)의 탄성력을 받아서 선회스크롤(5)에 접촉하고 압축공간(S)에서의 봉입성이 여전히 확보된다.

또한, 상기 실시 형태에서는 탄성부재로서 코일스프링(15)을, 이동링(16)의 걸어 맞춤부 둘레면을 감도록 형성했지만, 이것에 국한되는 것은 아니고 도 2에 도시한 바와 같은 구성으로 해도 좋다.

같은 도면에서 후술하는 구성부재 이외의 구성부재는 앞서 도 1에서 설명한 것과 동일한 것이므로 같은 번호를 붙여 새로운 설명은 생략한다(이하 동일).

즉, 고정스크롤 누름 수단(8A)을 구성하는 탄성부재(15A)는 극히 작은 직경의 코일스프링으로 이루어지고 복수개(1개만 도시) 구비된다. 고정스크롤 경판부(7a) 윗면과, 이동부재인 이동링(16)의 플랜지부 아랫면의 대향하는 부위에는 오목부인 부착자리(25)가 설치되어 있고 상기 코일스프링(15A)의 상하단부와 걸어 맞춘다.

이와 같은 구성이면 코일스프링(15A)을 복수개로 한 것이 차이가 있을뿐, 앞서 설명한 압축기의 작용 효과와 완전히 동일한 효과가 얻어진다.

또한, 도 3에 도시한 바와 같은 고정스크롤 누름 수단(8B)이어도 좋다.

고정스크롤 경판부(7a) 윗면에는 내측 실린더부(18)와 소정 간격을 갖는 외부 둘레부에 바깥쪽 플랜지부(21a)가 일체로 돌출되어 설치된다. 이 외측 플랜지부(21a)의 상단부에는 내측 플랜지부(18)쪽으로 돌출된 스토퍼부(17a)가 부착 고정되어 있다.

내측 플랜지부(18)와 외측 플랜지부(21a) 사이에는 탄성부재(15B)에 의해 탄성적으로 눌리는 후술하는 이동부재(16A)가 가설되고 상하방향으로 이동 자유롭게 수용된다.

상기 탄성부재(15B)는 복수의 코일스프링으로 이루어져 여기에서는, 배출압 역류방지 밸브기구부(20)를 일체로 구비한 배압판(19a)과 상기 이동부재(16A)사이에 끼워져 있다.

상기 이동부재(16A)는 도 4에 확대하여 도시한 바와 같이 이루어져 있다. 단면 역 U자형상으로 형성된 봉입 부재(30)가 평면링 형상으로 형성된다. 이 봉입부재(30)의 상하 양면에 각각 금속판인 링판(31)이 밀착되고 코킹구(32)를 가지고 링판(31)과 봉입판(30)이 일체로 코킹 고정된다.

도 3에 다시 도시한 바와 같이 이와 같은 이동부재(16A)가 내외측 실린더부(18,21a) 사이에 끼워진다. 상기 봉입재(30)의 내부 둘레면은 내측 실린더부(18) 둘레면에, 또한 봉입재(30)의 외부 둘레면은 외측 실린더부(21a) 둘레면에 각각 슬라이딩 자유롭게 걸어 맞추어 진다.

한편, 고정스크롤(7)과 선회스크롤(6)로 형성되는 압축공간(S)과, 내외측 플랜지부(18,21a) 및 이동부재(16A)로 둘러싸인 공간부는 고정스크롤 경판부(7a)에 설치되는 중간압 안내구멍(33)을 통하여 연결된다.

즉, 압축공간에서 압축된 가스의 일부는 소정 압력으로 상승하기 이전에 중간압 안내구멍(33)을 통하여 내외측 플랜지부(18,21a) 및 이동부재(16A)로 둘러싸인 공간부에 안내되도록 이루어져 있고, 이 때문에 내외측 플랜지부 및 이동부재로 둘러싸인 공간부를 중간압실(34)이라고 부른다.

그러나, 정지시에는 코일스프링(15B)의 탄성력으로 이동부재(16A)를 누르고 이동부재는 고정스크롤 경판부(7a)에 맞닿아서 탄성력을 가한다. 따라서, 고정스크롤(7)은 선회스크롤(6)에 맞닿아서 압축공간(S)의 봉입이 유지된다.

압축운전의 개시에 수반하여 압축공간(S)으로부터 중간압의 가스가 중간압 안내구멍(33)을 통하여 중간압실(34)로 인도되고 여기에서 충만되어 고정스크롤 경판부(7a), 내외측 실린더부(18,21a)의 일부 및 이동부재(16A)에 중간압의 배압을 가한다.

여기에서는 이동부재(16A)만이 자유로우므로 도면의 위쪽으로 이동하여 코일스프링(15B)를 수축 탄성 변형시킨다. 이어서 이동부재(16A)는 스토퍼부(17a)에 걸려 정지되어 그 이상의 이동이 저지된다.

압축운전중에는 중간압의 가스가 중간압실(34)에 채워지므로 이동부재(16A)가 스토퍼부(17a)에 걸려 정지된 채 유지된다. 다시 말하면, 고정스크롤(7)과 이동부재(16A)가 일체화된 것과 동일한 상태가 된다.

따라서, 코일스프링(15B)의 탄성력이 이동 부재(16A)를 통하여 고정스크롤(7)에 전달하게 되어 고정스크롤(7)은 선회스크롤(6)측으로 눌리고 압축공간(S)에서의 봉입이 유지된다.

이와 같이 하여 중간압으로 인도되는 용적이 배출압으로 인도되는 용적보다도 작으므로 앞서 설명한 바와 같이 배출압을 인도하는 구조를 갖는 것 보다도 시동시부터 코일스프링(15B)을 눌러 축소하기까지의 시간이 짧아도 되고 시동으로부터 안정시간까지의 시간을 단축시킬 수 있다.

도 5는 기본적으로는 앞서 도 2에서 도시한 고정스크롤 압축수단(8A)를 구비한 압축기이고 또한 냉동 사이클 회로(R)에 이른바 릴리스기구(40)가 병용된다.

즉, 같은 도면의 50은 응축기, 51은 탈수장치, 52는 증발기이고 이것과 상기 스크롤식 압축기와 함께 냉동 사이클 회로(R)가 구성된다. 상기 릴리스기구(40)는 압축공간(S)에 연결되고 압축 도중의 가스를 냉동 사이클 회로(R)에 직접 도출하도록 이루어져 있다.

즉, 예를 들어 주간의 냉방 운전 상태를 야간까지 지속하면 지나치게 차가운 상태가 된다. 그리고, 릴리스 기구(40)의 개폐밸브(14)를 개방하여 압축도중의 가스를 냉동 사이클 회로(R)로 반송하고 냉방 능력을 의식적으로 저하시킨다.

상기 릴리스 기구(40)는 기본적으로는 상기 고정스크롤(7)에 설치된 릴리스구멍(42)과, 이 릴리스구멍(42) 단부에 접속되어 밀폐 케이스(1)를 관통하고 상기 냉동 사이클 회로(R)의 증발기(52)와 스크롤식 압축기 사이의 냉매관(P)에 접속되는 릴리스관(43) 및 이 릴리스관의 중도부에 설치되는 상기 개폐밸브(41)로 구성된다.

여기에서는 밀폐케이스(1) 내에서의 릴리스관(43) 부위에 플렉시블관부(44)가 설치된다. 이 플렉시블관부(44)는 통상의 배관을 코일 형상으로 형성하여 플렉시블하게 해도 좋다.

따라서, 선회스크롤(6)의 선회운동에 수반되는 미세한 진동이 고정스크롤(7)에 전달되고 고정스크롤에 접속되는 릴리스관(43)에 전달해도 이 플렉시블관부(44)는 확실히 흡수하여 외부로의 전달을 저지한다.

즉, 플렉시블관부(44)를 구비함으로써 릴리스관(43)의 파손을 확실하게 방지할 수 있다.

또한, 열펌프(heat pump)식 냉동 사이클 회로를 구비한 공기조화기에서는 난방운전시에서의 난방능력의 증대를 도모하기 위해, 압축기로부터의 배출되는 냉매의 일부를 우회시켜 다시 압축 공간으로 인도하는 즉, 인젝션 회로를 구비한 것이다.

이 경우도 인젝션 회로를 구성하는 인젝션관이 고정스크롤(7)에 설치되어 압축공간(S)에 연결되는 인젝션 구멍 단부에 접속된다. 즉, 밀폐 케이스(1) 내부에서는 앞서 도 5에서 설명한 압축기와 완전히 동일한 구성이고 따라서, 밀폐 케이스(1) 내의 인젝션관 부위에 플렉시블부를 구비함으로써 동일한 작용 효과가 얻어지게 된다.

도 5는 가로축에 대표적인 공기조화기의 사용조건(A∼F)을 취하고, 세로축에 슬러스트력·접촉력/본 발명에서의 고정스크롤과 선회스크롤 날개단의 최소 접촉력을 취한다.

본 발명의 고정스크롤과 선회스크롤의 접촉력의 최소값을 1로 했을 때의 본 발명 구조와 종래 구조의 압축기에서의 스크롤 상호의 누름력(슬러스트력) 및 접촉력을 이론 계산하여 그래프화하고 있다.

같은 도면의 a는 본 발명 구조의 누름력, b는 종래 구조의 누름력, c는 본 발명 구조의 접촉력, d는 종래 구조의 접촉력이다.

본 발명구조의 접촉력(c)은 운전 조건(D)에서 최소이고 종래 구조의 접촉력(d)은 운전 조건(C)에서 최소이다. 각각의 최소값은 1이고, 서로 거의 동등하다.

이것에 비해, 본 발명 구조의 접촉력(c)의 최대는 운전조건(B)의 약 3.2배이고 종래 구조의 접촉력(d)의 최대는 운전조건(F)에서의 약 4.9배이다.

한편 누름력에 관해서 말하면, 본 발명 구조의 누름력(a)의 최대는 운전조건(F)의 약 9.7배이고 종래 구조의 누름력(d)의 최대는 운전조건(E)에서의 12.2배이다.

이와 같이 하여 최대값에 관해서도 본 발명 구조의 압축기는 종래 구조의 압축기에 비해 하중을 작게 억제할 수 있고, 압축성능의 향상과 신뢰성의 향상을 얻을 수 있다.

또한, 상기 스크롤식 압축기는 반드시 냉동 사이클을 구성하는 기기에 구비된 것에 한정되지 않고 다른 종류의 피압축 가스 또는 공기를 압축하는 경우에도 사용할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 청구항 1의 발명에 의하면, 고정스크롤을 선회스크롤 방향으로 탄성적으로 누르고 서로의 스크롤의 봉입을 이루는 탄성부재, 압축운전과 동기하여 발생하는 압축가스의 힘에 의해 축방향으로 이동하고 탄성부재에 탄성력을 발생시키는 이동부재 및 탄성부재가 소정의 탄성력으로 고정스크롤을 누르도록 탄성부재의 탄성력이 소정값에 도달했을 때에 이동부재의 이동을 저지하는 스토퍼부를 구비했으므로 시동시에 큰 토크를 필요로 하지 않고 모든 운전조건하에서 적절한 누름력을 얻을 수 있고 높은 신뢰성 아래 압축성능의 향상을 도모할 수 있다.

청구항 2의 발명에 의하면, 압축운전과 동기하여 발생하여 이동부재를 이동시키는 힘을 압축된 고압 가스의 배출압으로 했으므로 구성을 간소화할 수 있고 봉입부분을 최소로 할 수 있다.

청구항 3의 발명에 의하면, 압축운전과 동기하여 발생하고 이동부재를 이동시키는 힘은 압축도중의 가스를 추출한 중간압의 가스로 했으므로 시동시에 고정스크롤 누름력의 기동이 빠르고 고정스크롤이 빠르게 안정된다.

청구항 4의 발명에 의하면, 탄성부재는 압축운전의 정지시에 고정스크롤을 선회스크롤에 눌러 부착시키므로 시동시의 고정스크롤과 선회스크롤의 진동을 억제하여 소음 진동의 감소를 얻을 수 있다.

청구항 5의 발명에 의하면 탄성부재는 복수개 구비되어 있고 중심축에 대해서 소정의 피치로 배치했으므로, 운전시의 고정스크롤의 진동을 억제하고 높은 성능을 얻을 수 있다.

청구항 6의 발명에 의하면, 케이스체내를 압축기구부측과 그 이외의 부분인 배출채임버로 간막이하는 간막이체와, 배출채임버측에 설치되어 배출압실을 형성하는 내측 실린더부 사이의 중간부에 걸쳐, 압축운전과 동기하여 발생하는 힘에 의해 축방향으로 이동하는 이동부재, 외측 실린더부에 설치되어 이동부재의 이동량을 규제하는 스토퍼부 및 이동부재의 이동력을 받아 고정스크롤을 선회측으로 탄성적으로 누르는 탄성부재를 구비했으므로 봉입부분을 최소로 하여 구조가 간소화되고 시동시에 큰 토크를 필요로 하지 않으며, 모든 운전 조건하에서 적당한 누름력을 얻을 수 있으고 높은 신뢰성 아래에서 압축성능의 향상을 도모하는 효과를 갖는다.

청구항 7의 발명에 의하면 간막이체는, 상기 고정스크롤 및 고정스크롤과는 소정의 간격을 두고 설치되는 배압판 중 어느 한쪽으로 했으므로 구조가 간소화된다.

청구항 8의 발명에 의하면, 배압판은 이동부재를 고정스크롤과는 반대쪽의 대향면으로부터 삽입 가능한 상기 외측 실린더부를 구비함과 동시에 배출압 역류방지 밸브기구부가 설치되므로 탄성체와 이동체의 봉입재의 맞붙기 실패를 없애고 정확하고 간단하게 조립할 수 있어 작업성을 향상시킬 수 있다.

청구항 9의 발명에 의하면, 이동부재는 복수장의 판 형상 링 부재와 이들 판 형상 링부재 사이에 끼워지고 내측 실린더부와 외측 실린더부의 둘레면에 접혀져 이 양면측의 압력차를 유지하는 봉입 부재로 이루어지므로 봉입을 확실하고 간단하게 할 수 있다.

Claims (9)

1. 고정스크롤의 소용돌이형의 날개부와, 선회스크롤의 소용돌이형의 날개부를 맞물리게 하고 이들 날개부와 각 경판부로 압축 공간을 형성하고 선회스크롤을 선회 운동시켜 상기 압축공간에 피압축 가스를 흡입하고 이 가스를 압축하여 배출하는 스크롤식 압축기에 있어서,

   상기 고정스크롤을 상기 선회스크롤 방향으로 탄성적으로 누르고 고정스크롤과 선회스크롤의 봉입을 이루는 탄성부재와; 압축운전과 동기하여 발생하는 압축가스압의 힘에 의해 축 방향으로 이동하고 상기 탄성 부재에 탄성력을 발생시키는 이동부재와; 상기 탄성부재가 소정의 탄성력으로 고정스크롤을 누르도록, 탄성 부재의 탄성력이 소정값에 도달했을 때에 상기 이동부재의 이동을 저지하는 스토퍼부를 구비한 것을 특징으로 하는 스크롤식 압축기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 압축운전과 동기하여 발생하고 상기 이동부재를 이동시키는 힘은 압축된 고압 가스의 배출압인 것을 특징으로 하는 스크롤식 압축기.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 압축운전과 동기하여 발생하고 상기 이동부재를 이동시키는 힘은 압축 도중의 가스를 뽑아낸 중간압의 가스인 것을 특징으로 하는 스크롤식 압축기.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 탄성부재는 압축운전의 정지시에 고정스크롤을 선회스크롤에 눌러 부착하는 것을 특징으로 하는 스크롤식 압축기.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 탄성부재는 복수개 구비되어 있고 중심축에 대해서 소정의 피치로 배치한 것을 특징으로 하는 스크롤식 압축기.
6. 고정스크롤의 소용돌이형의 날개부와 선회스크롤의 소용돌이형의 날개부를 맞물리게 하고 이들 날개부와 각 경판부에서 압축공간을 형성하며, 선회스크롤을 선회 회전운동시켜서 압축 공간에 피압축 가스를 흡입하고 압축하여 배출하는 압축기구부를 구비한 스크롤식 압축기에 있어서,

   상기 압축기구부를 수용하는 케이스체와; 이 케이스체내를 상기 압축기구부측과 그 이외의 부분인 배출 채임버로 나누는 간막이체와; 이 간막이체에 의해 나누어지는 배출 채임버측에 설치되고 상기 압축기구부에서 압축되어 배출되는 고압 가스를 일단 받아 들이는 배출압실을 형성하는 내측 실린더부와; 이 내측 실린더부의 외부 둘레부에 내측 실린더부와 소정의 간격을 두고 설치되는 외측 실린더부와; 이 외측 실린더부와 내측 실린더부 사이의 공간부에 걸쳐 가설되고 압축운전과 동기하여 발생하는 힘에 의해 축방향으로 이동하는 이동부재와; 상기 외측 실린더부에 설치되고 상기 이동부재의 이동량을 규제하는 스토퍼부와; 상기 간막이체와 상기 이동부재 사이에 끼워지고 이동부재의 이동력을 받아서 상기 고정스크롤을 선회스크롤측으로 탄성적으로 누르는 탄성부재를 구비한 것을 특징으로 하는 스크롤식 압축기.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 간막이체는 상기 고정스크롤 및 고정스크롤과는 소정 간격을 두고 설치되는 배압판 중 어느 한쪽인 것을 특징으로 하는 스크롤식 압축기.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 배압판은 상기 이동부재를 고정스크롤과는 반대쪽의 대향면으로부터 삽입 가능한 상기 외측 실린더부를 구비함과 동시에 배출압 역류방지 밸브기구부가 설치되는 것을 특징으로 하는 스크롤식 압축기.
9. 제 1 항 또는 제 6 항에 있어서,

   상기 이동부재는 복수장의 판 형상 링 부재와 이들 판 형상 링 부재 사이에 끼워지고 내측 실린더부와 외측 실린더부의 둘레면에 접혀져 이 양면측의 압력차를 유지하는 봉입 부재로 이루어진 것을 특징으로 하는 스크롤식 압축기.

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