KR100437002B1 - 스크롤형 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 단차부를 갖는 단차식 형상의 스크롤 부재를 구비하는 스크롤형 압축기에 있어서, 단차부에서의 유체의 누설을 가능한 한 저감시켜 보다 높은 압축 효율을 달성할 수 있는 스크롤형 압축기의 제공을 과제로 한다. 또한, 스크롤 부재의 가공 정밀도를 높이지 않아도 유체의 누설이 적으며, 높은 압축 효율을 달성하는 것도 과제로 한다.

단차부(42)를 고압 공간 연통 타이밍으로 결정되는 기점(P1)으로부터, 스파이럴형 벽체(12b)의 내주면에 따라서 스파이럴 방향의 외주단부측을 향해 3π(rad) 이후의 위치(P2)에 설치하는 구성을 채용했다.

Description

스크롤형 압축기{Scroll Compressor}

본 발명은, 공기 조화 장치나 냉동 장치 등에 구비되는 스크롤형 압축기 등의 특히 스크롤 부재의 형상에 관한 것이다.

도8에, 종래 잘 알려져 있는 스크롤형 압축기의 단면도를 도시한다. 이 스크롤형 압축기에 있어서는 하우징(100) 내에 고정된 고정 스크롤 부재(101)와 하우징(100) 내에 공전 가능하게 지지된 선회 스크롤 부재(102)를 가지고 있다. 상기 고정 스크롤 부재(101)는 고정 단부판(101a)과 스파이럴형 벽체(101b)로 이루어지며, 또 선회 스크롤 부재(102)는 선회 단부판(102a)과 스파이럴형 벽체(102b)로 이루어지며, 이들 각 스크롤 부재(101, 102)의 스파이럴형 벽체(101b, 102b)끼리를 180°위상을 어긋나게 하여 조합하여 배치하고, 고정 스크롤 부재(101)에 대하여 선회 스크롤 부재(102)를 샤프트(103)를 거쳐서 공전 선회 운동시킴으로써, 각 스파이럴형 벽체(101b, 102b) 사이에 형성되는 압축실의 용적을 점차 감소시키고, 이 압축실 내의 유체의 압축을 행하여 최종적으로는 고정 단부판(101a)의 중심부에 설치되는 토출 포트(104)로부터 고압이 된 유체를 토출하는 것이다.

이 스크롤형 압축기에 있어서는, 가장 외부에 형성되는 초생달형의 밀폐 공간의 용적이 도입되는 유체의 용적이 되어 점차 압축된다. 이로 인해 압축되는 유체의 도입량, 즉 압축 용적을 크게 하기 위해서는 스파이럴의 권취수를 많게 하든지, 스파이럴형 벽체의 높이를 높게 해야만 한다. 그러나 스파이럴의 권취수를 많게 하는 것은 압축기 직경의 증대를 초래하는 한편, 스파이럴형 벽체의 높이를 높게 하면, 유체의 압축 반력에 대한 스파이럴 벽체의 강성 저하를 초래한다고 하는문제가 있었다.

상기한 문제점을 해결하기 위해, 이상에 개시한 기술이 일본 특허 제1296413호에 개시되어 있다. 즉, 도6의 (a) 및 도6의 (b)는 각각 같은 제안으로 채용되어 있는 고정 스크롤 부재(1) 및 선회 스크롤 부재(2)의 사시도이며, 고정 스크롤 부재(1)에 있어서는 단부판(1a)과 상기 단부판(1a)의 일측면에 세워 설치된 스파이럴형 벽체(1b)를 구비한 구성으로 되어 있다. 마찬가지로, 선회 스크롤 부재(2)에 있어서는 단부판(2a)과 상기 단부판(2a)의 일측면에 세워 설치된 스파이럴형 벽체(2b)를 구비한 구성으로 되어 있다.

고정 스크롤 부재(1) 및 선회 스크롤 부재(2)의 각 단부판(1a, 2a)의 일측면에, 중심부측이 높고 외주단부측이 낮은 단차부(3, 3)가 형성되어 있다. 또, 이 단부판(1a, 2a)의 단차부(3, 3)에 대응하여 양 스크롤 부재(1, 2)가 구비하는 벽체(1b, 2b)의 스파이럴형의 상부 모서리에는 중심부측이 낮고 외주단부측이 높은 단차부(4, 4)가 형성되어 있다.

상기한 스크롤형 압축기에 있어서는, 스파이럴형 벽체의 높이가 외주부측이 높고, 중심부측이 낮으며, 또한 단부판 바닥면의 높이도 스파이럴형 벽체에 대응하여 외주부측이 낮고, 중심부측이 높다고 하는 것처럼 벽면과 단부판이 각각 단계형으로 형성되어 있는 특징을 가지고 있다. 또한 고정 스크롤 부재(1)와 선회 스크롤 부재(2) 각각의 스파이럴형 벽체(1b, 2b)를 180°위상을 어긋나게 하여 조합하여 배치한 맞물림 상태를 도7에 도시한다. 각 스파이럴형 벽체(1b, 2b) 사이, 단부판 및 혹은 단부판과 벽체의 단차부의 미끄럼 접촉면에 의해 압축실(C2, C3)들이형성되고, 이 상태에서 고정 스크롤 부재(1)에 대하여 선회 스크롤 부재(2)를 공전 선회 운동시킨 경우, 상기 각 압축실의 용적이 점차 감소함으로써 유체의 압축을 행하는 것이 가능하다.

여기에서 상기 스크롤형 압축기에서는, 외주부측의 압축실의 높이가 높게 이루어져 있으므로 압축기 외경을 증가하는 일 없이 유체의 도입량을 크게 할 수 있고, 또한 중심부측의 압축실의 높이를 낮게 할 수 있으므로 벽체 강성이 향상된다고 하는 이점이 있다.

그런데 상기와 같은 단차부를 갖는 스크롤형 압축기에 있어서는, 일반적인 벽체 높이가 일정한 스크롤형 압축기와 달리, 한 쪽 스크롤 단부판의 단차부(3, 3)와 다른 쪽 스크롤 벽체의 단차부(4, 4)가 서로 미끄럼 접촉하는 부분이 형성된다. 이들 단차부의 맞물림이 새롭게 발생하므로, 스크롤 부재의 가공 공차, 혹은 스크롤 부재의 조립 공차 등에 의해 이들 단차부의 맞물림에 근소한 간극이 생긴 경우라도, 유체의 누설이 생겨 압축 효율을 저하시켜 버린다고 하는 문제가 있었다.

또한 상기 문제를 해결하기 위해서는 스크롤 부재에 매우 높은 가공 정밀도가 필요해져, 생산성이 매우 나쁜 결과로서 제조 비용이 매우 높아진다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은, 상기의 사정에 비추어 이루어진 것으로, 단차부를 갖는 단차식 형상의 스크롤 부재를 구비하는 스크롤형 압축기에 있어서, 단차부에서의 유체의 누설을 적극적으로 저감시켜 보다 높은 압축 효율을 달성할 수 있는 스크롤형 압축기의 제공을 목적으로 한다. 또한, 스크롤 부재의 가공 정밀도를 높이지 않아도 유체의 누설이 적으며, 높은 압축 효율을 달성할 수 있는 스크롤형 압축기의 제공을 목적으로 한다.

도1은 본 발명의 스크롤형 압축기의 일실시 형태를 도시한 도면으로서, 그 구성 요소인 고정 스크롤 부재를 그 스파이럴형 벽체가 형성되어 있는 측으로부터 본 도면.

도2는 도1의 스크롤형 압축기의 다른 구성 요소인 선회 스크롤 부재를 그 스파이럴형 벽체가 형성되어 있는 측으로부터 본 도면.

도3은 도1의 스크롤형 압축기의 동일 고정 스크롤 부재와 동일 선회 스크롤 부재와의 맞물림 상태를 도시한 도면으로서, 토출 포트의 축선에 수직을 이루는 단면으로부터 동일 고정 스크롤 부재측을 본 단면도.

도4는 도1의 스크롤형 압축기의 동일 고정 스크롤 부재와 동일 선회 스크롤 부재와의 맞물림의 일부분을 도시한 도면으로서, (a)는 도3의 A부 확대도이며, (b)는 도3의 B부 확대도.

도5는 스크롤형 압축기의 운전시에 있어서의 각 압축실 내의 압력 변화를 선회 스크롤 부재의 선회각에 따라서 도시한 그래프이며, (a)는 본 발명의 스크롤형 압축기의 경우를 도시한 도면이며, (b)는 종래의 스크롤형 압축기의 경우를 도시한 도면.

도6은 종래의 스크롤형 압축기의 구성 요소를 도시한 도면으로서, (a)는 고정 스크롤 부재의 사시도, (b)는 선회 스크롤 부재의 사시도를 도시한 도면.

도7은 도6의 스크롤형 압축기에 이용되는 동일 고정 스크롤 부재와 동일 선회 스크롤 부재와의 맞물림 상태를 도시한 도면으로서, 토출 포트의 축선에 수직을 이루는 단면으로부터 동일 고정 스크롤 부재측을 본 단면도.

도8은 도6의 스크롤형 압축기의 전체 구성을 도시한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

12 : 고정 스크롤 부재

12a, 13a : 단부판

12b, 13b : 스파이럴형 벽체

12c : 상부 모서리

12f : 얕은 바닥부(고부위)

12g : 깊은 바닥부(저부위)

13 : 선회 스크롤 부재

42, 43 : 단차부

C1 : 고압실(고압 공간)

C2, C3 : 밀폐 공간

P1 : 기점

P2 : 3π(rad) 부근의 위치

본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이하의 수단을 채용했다.

즉, 청구항 1에 기재된 스크롤형 압축기는 단부판의 일측면에 세워 설치된 스파이럴형 벽체를 갖고, 정위치에 고정된 고정 스크롤 부재와 다른 단부판의 일측면에 세워 설치된 다른 스파이럴형 벽체를 갖고, 상기 각 스파이럴형 벽체끼리를 맞물리게 하여 자전이 저지되면서 공전 선회 운동 가능하게 지지된 선회 스크롤 부재를 구비하고,

상기 각 스크롤 부재의 각 단부판의 일측면이 복수의 부위로 분할되고, 이들 부위의 높이가 스파이럴 방향의 중심측에서 높아지는 고부위와, 외주단부측에서 낮아지는 저부위와, 이들 고부위 및 저부위 사이의 경계가 되는 단차부가 되어,

상기 각 스파이럴형 벽체의 상부 모서리가 상기 각 부위에 대응하여 그 높이가 스파이럴 방향의 중심측에서 낮고 또한 외주단부측에서 높아지는 단차부를 갖고,

상기 각 스크롤 부재를 맞물리게 함으로써 상기 각 단부판, 상기 각 스파이럴형 벽체의 벽면 및 혹은 상기 각 단부판, 상기 스파이럴형 벽체의 상기 각 단차부가 각각 접촉하여 밀폐 공간이 형성되고, 상기 선회 스크롤 부재를 공전 선회 운동시킴으로써, 상기 밀폐 공간을 스파이럴의 중심 방향으로 용적의 감소를 수반하면서 이동시켜 유체 압축 작용을 행하는 스크롤형 압축기로서,

상기 스파이럴형 벽체의 중심측에 형성되는 밀폐 공간이 토출실로 연통되는 고압 공간에 연통하는 순간의 한 쪽 스크롤 부재의 스파이럴형 벽체가 다른 쪽의 스크롤 부재의 스파이럴형 벽체에 접촉하고 있는 맞물림 점 중, 가장 중심측에서 또한 스파이럴형 벽체의 내주면측의 맞물림 점을 기점으로 하고,

상기 각 스크롤 부재의 스파이럴형 벽체의 외주단부의 위치가 상기 기점으로부터 스파이럴형 벽체의 내주면에 따라서 4π(rad) 전후가 되는 스파이럴의 권취수를 갖는 스크롤 부재를 구비하는 스크롤형 압축기에 있어서,

상기 각 스크롤 부재의 단부판에 형성되는 상기 단차부의 위치가 상기 기점으로부터 상기 스파이럴형 벽체의 내주면에 따라서 외주단부측을 향해 3π(rad) 부근의 위치보다 외측에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

상기 청구항 1에 기재된 스크롤형 압축기에 따르면, 스크롤 부재의 단차부의 위치를 적합한 범위에 설치함으로써, 스파이럴형 벽체의 중심측에 형성되는 밀폐 공간이 토출실에 연통되는 고압 공간에 연통하는 순간 이후의 밀폐 공간(제1 밀폐 공간) 형성에 단차부가 관여하지 않게 된다. 그로 인해, 밀폐 공간이 고압 공간과 연통함으로써 제1 밀폐 공간 내의 유체 압력이 고압 공간으로부터 역류한 고압 유체의 영향에 의해 증가하여, 제1 밀폐 공간과 그 스파이럴 방향 외부측의 제2 밀폐 공간과의 사이의 압력차가 커지는 동시에, 상기 제1 밀폐 공간에 대해서는 단차부가 관여하지 않으므로, 단차부 설치에 의해 생기는 유체 누설의 영향을 배제할 수 있게 되므로, 단차부를 제2 밀폐 공간 이후에 설치함으로써, 단차부에 의한 유체누설의 영향을 적극적으로 저감하는 것이 가능해져 압축 효율의 향상이 가능해진다.

본 발명의 스크롤형 압축기의 일실시 형태에 대한 설명을 도면을 참조하면서 이하에 설명하지만, 본 발명이 이에 한정 해석되는 것이 아님은 물론이다. 또한 본 발명의 스크롤형 압축기에 있어서는 스크롤 부재를 제외한 그 밖의 구성은 종래예와 동일하므로, 그 상세한 설명을 생략하여 본 발명의 특징인 스크롤 부재 주변의 구성, 특히 단차부의 형성 위치에 대해 이하에 상세한 설명을 행하는 것으로 한다.

또, 도1은 본 실시 형태의 스크롤형 압축기의 구성 요소인 고정 스크롤 부재를 그 스파이럴형 벽체가 형성되어 있는 측으로부터 본 도면이다. 또, 도2는 동일 스크롤형 압축기의 다른 구성 요소인 선회 스크롤 부재를 그 스파이럴형 벽체가 형성되어 있는 측으로부터 본 도면이다. 또, 도3은 동일 스크롤형 압축기의 동일 고정 스크롤 부재와 동일 선회 스크롤 부재와의 맞물림 상태를 도시한 도면으로서, 토출 포트의 축선에 수직을 이루는 단면으로부터 동일 고정 스크롤 부재측을 본 단면도이다. 또, 도4는 동일 스크롤형 압축기의 동일 고정 스크롤 부재와 동일 선회 스크롤 부재와의 맞물림의 일부분을 도시한 도면으로서, (a)는 도3의 A부 확대도이며, (b)는 도3의 B부 확대도이다. 또한, 도5는 스크롤형 압축기의 운전시에 있어서의 각 압축실 내의 압력 변화를 선회 스크롤 부재의 선회각에 따라서 도시한 그래프이며, (a)는 본 실시 형태의 스크롤형 압축기의 경우를 도시하고, (b)는 종래의 스크롤형 압축기의 경우를 도시하고 있다.

도1에 도시한 바와 같이, 고정 스크롤 부재(12)의 단부판(12a)에는 스파이럴형 벽체(12b)가 세워 설치된 일측면에, 스파이럴형 벽체(12b)의 선회 방향에 따라서 중심부측에서 바닥이 얕은 얕은 바닥부(12f)와 외주단부측에서 바닥이 깊은 깊은 바닥부(12g)가 형성되어 있으며, 상기 얕은 바닥부(12f)와 깊은 바닥부(12g)의 경계에는 단차부(42)를 구성하고, 이들 바닥면(12f, 12g) 사이를 연결해 스크롤 축선에 수직으로 솟아 있는 연결 벽면(12h)이 형성되어 있다.

또한, 스파이럴형 벽체(12b)의 상부 모서리에는 중심부 부근에 설치된 저위의 상부 모서리(12c)와 외주단부 부근에 설치된 고위의 상부 모서리(12d)가 형성되어 있으며, 인접하는 각 상부 모서리(12c, 12d)의 경계부에도 단차부가 형성되어 있으며, 상기 저위의 상부 모서리(12c)와 고위의 상부 모서리(12d)의 경계에도 양자를 연결해 스크롤 축선에 대하여 수직을 이루는 연결 모서리(12e)가 형성되어 있다.

또한 도2에 도시한 바와 같이, 선회 스크롤 부재(13)에 대해서도 고정 스크롤 부재(12)와 대략 경면(鏡面) 대상인 형상이 되어, 구체적으로는 고정 스크롤 부재(12)의 스파이럴형 벽체(12b)의 고위의 상부 모서리(12d), 저위의 상부 모서리(12c)에 대응하고, 선회 스크롤 부재(13)의 단부판(13a)에는 각각 깊은 바닥부(13g), 얕은 바닥부(13f)가 형성되고, 상기 깊은 바닥부(13g)와 얕은 바닥부(13f)의 경계에는 단차부(43)를 구성하여 이들 바닥면(13f, 13g)을 연결해 수직으로 솟는 연결 벽면(13h)이 형성되어 있다.

또한 고정 스크롤 부재(12)의 단부판(12a)의 깊은 바닥부(12g), 얕은바닥부(12f)에 대응하여 선회 스크롤 부재(13)의 스파이럴형 벽체(13b)에는 각각 고위의 상부 모서리(13d), 저위의 상부 모서리(13c)가 설치되고, 이들 상부 모서리(13c, 13d)의 경계에도, 양자를 연결해 스크롤 축선에 대하여 수직을 이루는 연결 모서리(13e)가 형성되어 있다.

고정 스크롤 부재(12)에 선회 스크롤 부재(13)를 부착할 수 있으면, 저위의 상부 모서리(13c)가 얕은 바닥부(12f)에 접촉하고, 고위의 상부 모서리(13d)가 깊은 바닥부(12g)에 접촉한다. 동시에, 고위의 상부 모서리(12d)가 깊은 바닥부 바닥면(13g)에 접촉하고, 저위의 상부 모서리(12c)가 얕은 바닥부 바닥면(13f)에 접촉한다. 이로써, 양 스크롤 부재(12, 13) 사이에는 서로 마주보는 단부판(12a, 13a)과 스파이럴형 벽체(12b, 13b)에 의해 구획되어 도3에 도시한 바와 같은 복수의 압축실이 형성되고, 이들 압축실은 선회 스크롤 부재(13)의 공전 선회 운동에 수반하여 외주단부측으로부터 중심부측을 향해 이동하면서 압축실 용적을 감소시킴으로써 유체의 압축을 행하고, 최종적으로 고압이 된 유체가 고정 스크롤 부재(12)의 단부판(12a) 중심부에 설치되는 토출 포트(25)로부터 압축 기구 밖으로 토출된다.

계속해서, 본 발명의 특징적인 구성인 상기 단차부(42, 43)의 형성 위치에 대해 이하에 설명을 행한다. 또, 고정 스크롤 부재(12) 및 선회 스크롤 부재(13)는 그 스파이럴형 벽체(12b, 13b) 및 단부판(12a, 13a)이 각각 서로 대상 형상을 이루고 있으므로, 고정 스크롤 부재(12)측에 있어서 스크롤 부재의 구성에 대해 상세한 설명을 행하고, 선회 스크롤 부재(13)측의 단차부(43)의 형성 부위에 대해서는 마찬가지로 상세한 설명을 생략하는 것으로 한다.

도3은, 동일 고정 스크롤 부재(12)와 동일 선회 스크롤 부재(13)와의 맞물림 상태를 도시한 도면으로서, 각 스파이럴형 벽체(12b, 13b) 사이에 고정 스크롤 부재(12)의 토출 포트(25)에 연통하는 고압실(C1)과, 상기 고압실(C1)의 스파이럴에 따른 외주단부측에 인접하는 2개의 초생달형의 압축실(밀폐 공간)(C2, C3)이 형성되어 있으며, 특히 압축실(C2)이 고압실(C1)에 연통하는 직전이 되는 순간을 도시하고 있다. 이후, 이 맞물림 상태를「고압 공간 연통 직전의 맞물림 상태」로 한다. 이 고압 공간 연통 직전의 맞물림 상태에 있어서, 고압실(C1)과 상기 밀폐 공간(C2)과의 스파이럴형 벽체(12b, 13b)의 밀봉 포인트를 기점(P1)으로 한다.

본 실시 형태의 스크롤 부재에 있어서, 스파이럴형 벽체(13b)의 권취 종료 부위(13i)는, 상기 기점(P1)으로부터 스파이럴형 벽체(13b)의 내주면에 따라서 4π(rad)에 위치하고 있으며, 비교적 적은 권취수로 구성되어 있다.

상기한 바와 같이 구성되는 스크롤 부재에 있어서, 상기 단차부(42)의 설치 위치는 상기 기점(P1)으로부터 스파이럴형 벽체(13b)의 내주면에 따라서 3π(rad)의 위치(P2) 이후에 설치되어 있다.

상기 기점(P1)은, 도4의 (a)에 도시한 바와 같이 선회 스크롤 부재(13)가 조금이라도 선회 운동하면 압축실(C2)이 포인트(P3)에 있어서 토출 포트(25)[즉 고압실(C1)]와 연통하여 버리기 직전의 상태(상기 고압 공간 연통 직전의 맞물림 상태)에 있어서, 스파이럴형 벽체(12b)의 스파이럴 내주단부(12E)의 내주면인 배(腹)측인 면(12x) 위의 스파이럴형 벽체(13b)의 스파이럴 내주단부(13E)의 외주면인 배면측의 면(13x)이 선 접촉[도4의 (a)의 시선에서는 점 접촉]하는 포인트이며, 상기 위치(P2)를 규정하기 위한 시점으로서 0(rad)으로 규정되어 있다.

상기 위치(P2)는 도4의 (b)에 도시한 바와 같이, 상기 기점(P1)으로부터 스파이럴형 벽체(12b)의 배측인 면(12x)에 따라서 외주단부측으로 진행하는 방향으로 스파이럴을 그린 경우에, 정확히 인벌류트 곡선을 그리기 위한 기초원과 기점(P1)이 이어지는 직선(연신 개방선)을 0(rad)으로 하여 여기서부터 3π(rad)의 각도 위치이다라고 규정된다. 그리고, 단차부(42)는 그 스파이럴형 벽체(12b)의 배측인 면(12x)과의 접합 부위(x)가 상기 위치(P2)보다도 스파이럴 방향의 외주단부측의 위치가 되도록 형성된다. 또, 도4의 (b)는 단차부(42)가 스파이럴의 내주측으로 지나치게 치우친 경우를 도시하고 있으며, 상기 위치(P2)와 접합 부위(x)가 중복된 상태를 도시하고 있다.

한편, 상기 위치(P2)를 갖는 스파이럴형 벽체(12b)의 내주측에 인접하는, 스파이럴형 벽체(12b)의 배면측인 면(12y)과 단차부(42)와의 접합 부위(y)는 상기 기초원과 상기 접합 부위(x)를 잇는 직선(연신 개방선) 상의 점으로서 구할 수 있다. 그리고, 이들 접합 부위(x, y) 사이를 잇는 반원 형상으로 단차부(42)가 형성되어 있다. 덧붙여서, 접합 부위(y)는 압축실(C3)에 겹쳐져 있지 않으며, 압축실(C3)에 단차부(42)가 들여다 보이는 일이 없다. 즉, 상기 고압 공간 연통 직전의 맞물림 상태에서의 압축실(C3) 내에는 단차부(42)의 어떠한 부분도 겹치는 일이 없다.

이상의 설명의 구성을 갖는 본 실시 형태의 스크롤형 압축기의 효과를 설명하기 위해, 도3에 도시한 본 실시 형태의 스크롤형 압축기와 단차부(42, 43)의 설치 위치를 스파이럴에 따라서 중심측으로 이동한 경우의 스크롤형 압축기(도7에 도시한 종래 기술에 상당)의 각 압축실 압력과 크랭크축 회전 각도의 상관을 도5의 (a), (b)에 도시한다. 여기에서는 압축기의 운전 조건으로서 저압 0.4 MPa, 고압 25 MPa를 부여했다.

단차부(42, 43)의 형성 위치에 의해 압축실의 용적 변화율이 변화하므로, 동일한 크랭크 회전 각도라도 압축실내 압력(P)의 수직 상승에 차가 발생하게 된다. 즉, 도5의 (a)에 있어서 부호 200의 궤적(실선)이 본 실시 형태의 형성 부위에 단차부(42, 43)를 갖는 경우를 도시한 것으로 하면, 이들 단차부(42, 43)의 형성 부위를 스파이럴에 따라서 중심측으로 이행시키면(종래 기술에 상당함), 도5의 (b)의 부호 201의 궤적(실선)으로 나타낸 바와 같은 수직 상승이 된다.

여기에서, 도5의 (a), (b) 중의 P점은 상기 고압 공간 연통 직전의 맞물림 상태이며, P점으로부터 이후(지면 우측)는 압축실이 고압실(C1)과 연통함으로써, 고압실(C1)에 잔류하고 있는 고압 유체가 압축실로 역류하여 압축실 압력이 순간적으로 증대하여 P점 이후는 압축실 압력이 급격하게 증가하고 있다.

또, 도5의 (a)의 부호 300의 궤적(파선)은 본 실시 형태의 스크롤형 압축기에 있어서 부호 200의 궤적으로 도시한 압력이 되는 압축실보다 하나 외부의 압축실의 압력을 도시하고, 또한 도5의 (b)의 부호 301의 궤적은 종래 기술의 스크롤형 압축기에 있어서 부호 201의 궤적으로 도시한 압력이 되는 압축실보다 하나 외부의 압축실의 압력을 도시하고 있다.

상기에서 설명한 도5의 (a), (b)를 이용하여 종래예에 대한 본 실시 형태의특징을 설명한다. 도5의 (b)에 도시한 종래 예의 스크롤형 압축기에서는 압축실 형성에 단차부(42, 43)의 맞물림이 관여하는 범위는 크랭크축 회전 각도로 180°사이이며 도면 중 L1의 범위가 된다.

도5의 (a)에 도시한 본 실시 형태의 스크롤형 압축기에서는 압축실 형성에 단차부(42, 43)의 맞물림이 관여하는 범위는 크랭크축 회전 각도로 180°사이이며 도면 중 L0의 범위가 된다.

이 때의 단차부(42, 43)의 맞물림에는 기계 가공 공차, 혹은 조립 공차에 의해 근소한 간극이 생기고 있으며, 상기 간극으로부터 유체의 누설은 단차부(42, 43)의 맞물림이 관여하는 범위에 있어서의 유체의 압력차, 즉 종래예에서는 부호 201의 궤적과 부호 301의 궤적의 압력차 ΔP1이며, 본 실시 형태에서는 부호 200의 궤적과 부호 300의 궤적의 압력차 ΔP0이 된다. 이로써 ΔP1 > ΔP0은 명백하며, 본 실시 형태에서는 스크롤 부재에 단차부(42, 43)를 설치함에 따른 단차부 맞물림이 생겼을 때의 상기 단차부 맞물림부로부터의 유체의 누설을 저감하는 것이 가능해 압축 효율의 향상이 가능해진다.

즉 본 실시 형태의 스크롤형 압축기는, 단차부(42, 43)를 갖는 단차식 형상의 스크롤형 압축기에 있어서, 그 단차부(42, 43)를 기점(P1)으로부터 스파이럴형 벽체(12b 또는 13b)의 내주면에 따라서 스파이럴 방향의 외주단부측을 향해 3π(rad) 이후의 위치(P2)에 설치하는 구성을 채용했다. 이 구성에 따르면, 도5의 (a)에 도시한 바와 같이 압축실내 압력이 높아지기 쉬운 P점 이후의 압축실의 형성에 단차부(42, 43)의 맞물림이 관여하지 않게 되므로, 단차부(42, 43)에서의 유체의 누설을 가능한 한 저감할 수 있게 되어, 보다 높은 압축 효율을 달성하는 것이 가능해진다.

본 실시 형태로서 스파이럴형 벽체(13b)의 권취 종료 부위(13i)는 상기 기점(P1)으로부터 스파이럴형 벽체(13b)의 내주면에 따라서 4π(rad)인 경우를 나타냈지만, 실질적으로는 3.3π(rad) 내지 5π(rad) 정도까지 위치하고 있어도 본 발명의 효과를 발휘하는 것이 가능하다. 이것은, 스파이럴형 벽체(12b)에 대해서도 마찬가지이다.

또한 본 실시 형태에서는 상기 단차부(42)의 설치 위치가 상기 기점(P1)으로부터 스파이럴형 벽체(13b)의 내주면에 따라서 3π(rad)의 위치(P2) 이후에 설치되어 있는 경우를 나타냈지만, 실질적으로는 상기 단차부(42)는 도5의 (a)로부터도 알 수 있듯이, 3π(rad)로부터 약간 내측, 예를 들어 0.3π 정도 내측에 설치되어 있어도, 압축 효율의 저하폭은 작아지므로 본 발명의 효과를 발휘하는 것이 가능하다. 이것은, 상기 단차부(43)에 대해서도 마찬가지이다.

본 발명의 청구항 1에 기재된 스크롤형 압축기는 단차부를 갖는 단차식 형상의 스크롤형 압축기에 있어서, 그 단차부를 고압 공간 연통 타이밍에 의해 결정되는 기점(P1)으로부터, 스파이럴형 벽체의 내주면에 따라서 스파이럴 방향의 외주단부측을 향해 3π(rad) 이후의 위치에 설치하는 구성을 채용했다. 이 구성에 따르면, 스파이럴형 벽체의 중심측에 형성되는 밀폐 공간이 토출실에 연통되는 고압 공간에 연통하는 순간 이후의 밀폐 공간(제1 밀폐 공간) 형성에 단차부가 관여하지않게 되므로, 단차부에서의 누설 손실을 가능한 한 저감할 수 있게 되어, 보다 높은 압축 효율을 달성하는 것이 가능해진다. 게다가, 이 높은 압축 효율은 스크롤 부재의 가공 정밀도를 높이지 않아도 달성 가능하다.

Claims (1)

1. 단부판의 일측면에 세워 설치된 스파이럴형 벽체를 갖고, 정위치에 고정된 고정 스크롤 부재와 다른 단부판의 일측면에 세워 설치된 다른 스파이럴형 벽체를 갖고, 상기 각 스파이럴형 벽체끼리를 맞물리게 하여 자전이 저지되면서 공전 선회 운동 가능하게 지지된 선회 스크롤 부재를 구비하고,

   상기 각 스크롤 부재의 각 단부판의 일측면은 복수의 부위로 분할되고, 이들 부위의 높이가 스파이럴 방향의 중심측에서 높아지는 고부위와, 외주단부측에서 낮아지는 저부위와, 이들 고부위 및 저부위 사이의 경계가 되는 단차부가 되어,

   상기 각 스파이럴형 벽체의 상부 모서리는 상기 각 부위에 대응하여 그 높이가 스파이럴 방향의 중심측에서 낮고 또한 외주단부측에서 높아지는 단차부를 갖고,

   상기 각 스크롤 부재를 맞물리게 함으로써, 상기 각 단부판, 상기 각 스파이럴형 벽체의 벽면 또는 상기 각 단부판, 상기 스파이럴형 벽체의 상기 각 단차부가 각각 접촉하여 밀폐 공간이 형성되고, 상기 선회 스크롤 부재를 공전 선회 운동시킴으로써, 상기 밀폐 공간을 스파이럴의 중심 방향으로 용적의 감소를 수반하면서 이동시켜 유체 압축 작용을 행하는 스크롤형 압축기로서,

   상기 스파이럴형 벽체의 중심측에 형성되는 밀폐 공간이 토출실에 연통되는 고압 공간에 연통하는 순간의 한 쪽 스크롤 부재의 스파이럴형 벽체가 다른 쪽의 스크롤 부재의 스파이럴형 벽체에 접촉하고 있는 맞물림 점 중, 가장 중심측에서 또한 스파이럴형 벽체의 내주면측의 맞물림점을 기점으로 하여,

   상기 각 스크롤 부재의 스파이럴형 벽체의 외주단부의 위치가 상기 기점으로부터 스파이럴형 벽체의 내주면에 따라서 4π(rad) 전후가 되는 스파이럴의 권취수를 갖는 스크롤 부재를 구비하는 스크롤형 압축기에 있어서,

   상기 각 스크롤 부재의 단부판에 형성되는 상기 단차부의 위치가 상기 기점으로부터 상기 스파이럴형 벽체의 내주면에 따라서 외주단부측을 향해 3π(rad) 부근의 위치보다 외측에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤형 압축기.