KR100460396B1 - 스크롤 압축기 - Google Patents

Abstract

고정 스크롤과 선회 스크롤을 구비하고, 고정 스크롤과 선회 스크롤의 단부 판에는 그 높이가 벽 본체의 소용돌이를 따라 그 중심부측이 높고 외주단측이 낮게 형성된 단차부가 설치되고, 벽 본체의 상부 에지는 단부 판의 단차부에 대응하여 단 부착 형상으로 된 스크롤 압축기에 있어서, 벽 본체의 상부 에지와 단부 판 사이에는 각각 간극이 마련되며, 실온에서의 간극의 높이는 운전 상태의 높이보다 높게 형성된다. 또한, 단차부는 소용돌이 방향을 따라 외주단으로부터 진행각 π(rad)를 초과한 위치에 설치된다. 또한, 고정 스크롤의 단부 판에는 오목부를 형성하고, 그 오목부 내에는 배출 밸브가 설치된다. 또한, 선회 스크롤의 선회 축 방향으로 이동가능한 판 본체를 설치하고, 상기 판 본체를 가압하는 가압 수단을 설치한다. 또한, 각 단부 판의 일 측면중 이웃하는 부위를 연결하는 연결 벽면의 형상은 각 상부 에지와 이웃하는 부위를 연결하는 연결 에지의 선회 궤적이 형성하는 포락선에 의해 결정된다. 또한, 상기 연결 에지와 상기 연결 벽면과의 접촉에 의해 각성되는 2개의 압축실을 연통하는 연통로를 설치한다.

Description

스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR}

스크롤 압축기는 고정 스크롤과 선회 스크롤을 소용돌이 형상의 벽 본체끼리 조합하여 배치하고, 고정 스크롤에 대해 선회 스크롤을 공전 선회 운동시킴으로써 벽 본체 사이에 형성되는 압축실의 용적을 점차 감소시켜서 상기 압축실 내의 유체를 압축하는 것이다.

스크롤 압축기의 설계상 압축비는 압축실의 최소 용적(벽 본체간의 맞물림이 분리되어 압축실이 소멸하기 직전의 용적)에 대한, 압축실의 최대 용적(벽 본체끼리 맞물려 압축실이 형성된 시점의 용적)의 비이며, 다음의 수학식 1로 표시된다.

수학식 1에 있어서, A(θ)는 선회 스크롤의 선회각(θ)에 따라 용적을 변화시키는 압축실의 선회면에 평행한 단면적을 나타내는 함수, θsuc는 압축실이 최대 용적으로 될 때의 선회 스크롤의 선회각, θtop은 압축실이 최소 용적으로 될 때의 선회 스크롤의 선회각, L은 벽 본체끼리의 랩(중첩) 길이이다.

종래, 스크롤 압축기의 압축비(Vi)의 향상을 도모하기 위해서는 양 스크롤의 벽 본체의 권취 수를 증가시켜 최대 용적시의 압축실의 단면적[A(θ)]를 크게 하는 방법이 채용되어 왔다. 그러나, 벽 본체의 권취 수를 증가시키는 종래의 방법에서는 스크롤의 외형이 확대하여 압축기 자체가 대형화되기 때문에, 크기의 제한이 엄격한 자동차용 등의 공기 조화 장치에는 채용하기 어렵다는 문제점이 있었다.

상기 문제점을 해결하기 위해서, 일본 특허 공개 제 1985-17956 호 공보에는 고정 스크롤, 선회 스크롤 모두 벽 본체의 소용돌이 형상의 상부 에지를 중심측이 낮고 외주단측이 높은 단 부착 형상으로 하고, 또한 이 상부 에지의 단 부착 형상에 대응하여 양 스크롤 모두 단부 판의 측면을 중심측이 높고 외주단측이 낮은 단 부착 형상으로 한 스크롤 압축기가 제안되고 있다.

도 41a에 도시한 것은 고정 스크롤(150)로서, 단부 판(150a)과 단부 판(150a)의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체(150b)를 구비하고 있다. 또한, 도 41b에 도시한 것은 선회 스크롤(151)이다. 선회 스크롤(151)도 고정 스크롤(150)과 마찬가지로 단부 판(151a)과 단부 판(151a)의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체(151b)를 구비하고 있다.

고정 스크롤(150) 및 선회 스크롤(151)의 단부 판(150a, 151a)의 측면에 벽 본체(150b, 151b)의 소용돌이의 외주단으로부터 π라디안(rad)의 위치에 단차부(152)가 형성되고, 이들 단차부는 중심부측이 높고 외주단측이 낮게 되어 있다. 또한, 이 단부 판(150a, 151a)의 단차부(152)에 대응하여, 양 스크롤(150, 151)이 구비하는 벽 본체(150b, 151b)의 소용돌이 형상의 상부 에지에 중심부측이 낮고 외주단측이 높은 단차부(153)가 형성되어 있다.

상기와 같은 스크롤 압축기에 있어서, 고정 스크롤(150)과 선회 스크롤(151) 각각의 벽 본체(150b, 151b)가 맞물리도록 하여, 최대 용적의 압축실(P)이 형성된 상태가 도 42a이며, 압축실(P)에 대해서 소용돌이 방향을 따른 단면도가 도 42b이다. 도 42b의 좌측 방향이 소용돌이 중심측으로 되어 있다.

도 42b에서 알 수 있듯이, 단차부(152)보다도 외주단측에서의 랩 길이(L1)는 내측의 랩 길이(Ls)보다 길게 형성되어 있다. 이 때문에, 랩 길이가 동일한 경우와 비교하면, 단차부(152)보다 외측의 랩 길이가 긴 만큼 압축실(P)의 최대 용적이 커진다는 것을 알 수 있다. 따라서, 벽 본체의 권취 수를 증가시키지 않아도, 설계상의 압축비를 향상시키는 것이 가능하다.

상술한 바와 같이, 최대 용적시의 압축실의 랩 길이는 L1, 최소 용적시 압축실의 랩 길이는 Ls이기 때문에, 설계상 압축비(Vi')는 다음의 수학식 2로 표시된다.

수학식 2에 있어서는, 최대 용적시 압축실의 랩 길이(L1)가 최소 용적시 압축실의 랩 길이(Ls)보다도 크고, L1/Ls>1로 되므로, 벽 본체의 권취 수를 증가시키지 않아도, 설계상의 압축비를 향상시키는 것이 가능하다.

또한, 일본 특허 제 1992-311693 호에는 스크롤에 단 부착 형상을 채용하고,외주측의 누설을 저감할 목적으로 외주부 랩 선단에 칩 시일을 구비한 구조가 개시되어 있다.

그런데, 일반적으로 스크롤 압축기에 있어서는 스크롤의 대략 중앙부에서 압축실(P)이 고압으로 되기 때문에, 외주부에 비해 온도가 상승한다. 이 때문에, 대략 중앙부에서 벽 본체의 열 팽창량이 커져, 고정 스크롤(150)과 선회 스크롤(151)의 맞물림에 오작동이 발생하여, 누설의 증가나 신뢰성의 저하를 초래한다는 문제가 있었다.

또한, 상기 종래의 스크롤 압축기에 있어서는, 스크롤(150, 151)의 단부 판(150a, 151a) 측면에 형성된 단차부(152)가 소용돌이의 외주단으로부터 π(rad)에 위치하고 있다. 이 때문에, 도 42b에서 알 수 있듯이, 단차부(152)로부터 중심부를 향한 랩 길이(Ls)가 외주단측의 랩 길이(L1)보다 짧고, 최대 용적시에 있어서도 충분한 크기의 용적을 얻을 수 없었다.

또한, 도 43의 단면도에 도시하는 바와 같이, 고정 스크롤(150)의 중심 부분에는 단부 판(150a)을 관통하는 배출 포트(154)가 형성되어 있고, 여기로부터 압축실(P) 내의 고압 유체를 배출하는 구조로 되어 있지만, 이 배출 포트(154) 내의 용적이 비교적 크기 때문에, 유체가 유연하게 배출될 수 없고, 운전 효율의 향상을 어렵게 한다는 문제가 있다.

즉, 상술한 바와 같이, 고정 스크롤(150)의 단부 판(150a)의 측면에 상기 단차부(152)가 형성되어 있는 관계상, 단부 판(150a)의 중심 부분은 단차부(152)를 경계로 하는 외주 부분보다도 비교적 두께가 두껍게 되어 있기 때문에, 배출포트(154)의 길이도 길어지고, 나아가서는 배출 포트(154) 내의 용적이 비교적 커진다.

이러한 배출 포트(154) 내로 압축실(P)에서 유입된 유체는 장방형 평판 형상의 배출 밸브(155)에 탄성 변형을 발생시키고 상기 배출 포트(154)를 개구시켜, 이 개구로부터 배출 공동(cavity)(도시하지 않음)을 향해 유출되도록 하지만, 그 용적이 큰 관계상 상기 배출 공동 내의 승압에 의해 다시 배출 밸브(155)가 밀폐되기까지 유체를 충분히 도출할 수 없어 잔류하게 된다.

그리고, 잔류된 유체는 압축실(P) 내로 되돌아가도록 역류하고, 다음으로 압축될 유체의 압력을 승압시킨다. 당연히 저압의 유체를 압축하는 경우와 비교하여 고압의 유체를 압축하는 쪽이 거듭된 동력의 부가, 즉 고정 스크롤(150)에 대한 선회 스크롤(151)의 회전 구동력을 증가시켜야 하다. 따라서, 배출 포트(154)로부터 역류해오는 유체에 의해, 여분의 부하가 선회 스크롤(151)의 회전 구동원인 모터에 가해지기 때문에, 보다 큰 전력을 소비하게 되어 운전 효율의 향상을 어렵게 하고 있다.

또한, 상기와 같이 스크롤에 단 부착 형상을 채용한 것에 한정되지 않고, 종래 일반적인 스크롤 압축기에 있어서는 배출 용량을 가변적으로 제어하는 기술이 채용되는 경우가 있다. 이것은, 예컨대 공기 조화 장치에 있어서, 정상적인 운전을 하는 사이에는 기동 운전시 등에 비해 그 정도로 많은 냉매 반송량을 필요로 하지 않기 때문이다.

용량 제어에는 흡입된 유체의 일부를 고압측에서 저압측으로 방출하여 배출용량을 적게 하는 기술이 채용되는 것이 일반적이다. 그러나, 일단 고압으로 압축된 유체의 일부를 고압측에서 저압측으로 방출하면, 구동원의 동력 손해를 발생시키므로 비효율적이다.

또한, 상기한 바와 같이 스크롤에 단 부착 형상을 채용한 스크롤 압축기에 있어서는, 벽 본체의 저위치 상부 에지와 고위치 상부 에지를 연결하는 연결 에지가 단부 판의 바닥이 깊은 저면과 바닥이 얕은 저면을 연결하는 연결 벽면에 미끄럼 접촉할 때의 기밀성을 어떻게 유지하는지가 문제가 된다.

예컨대, 일본 특허 공개 제 1985-17956 호 공보에는 연결 에지인 부분의 형상을 소용돌이 형상의 벽의 양 측면에 매끈하게 연속하는 반경 t/2의 반원상으로 형성하고, 연결 벽면인 부분의 형상을 이웃하는 벽의 중간점을 중심으로 하여 반경 r_o+(t/2)(r_o: 선회 스크롤의 선회 반경)의 반원을 그리도록 형성하는 것으로 기재되어 있다.

그러나, 상기와 같이 연결 에지를 벽의 양 측면에 매끈하게 연속하는 반원상으로 형성하기 위해서는 매우 높은 가공 기술이 필요하다는 것이 알려져 있고, 이 때문에 가공 비용이 대폭 증가하여 양산화를 저지하는 요인으로 된다.

또한, 스크롤의 가공에 노력이 가해지고, 게다가 고비용으로 되는 문제가 있다. 그래서, 고정 스크롤, 선회 스크롤중 어느 한쪽 스크롤의 벽 본체에만 단차를 마련하고, 이에 대응하도록 다른쪽 스크롤의 단부 판에만 단차를 마련한 스크롤 압축기가 제안되고 있다(일본 특허 공개 제 1985-17956 호 공보의 도 8 참조). 이 압축기에서는 벽 본체의 단차 가공 및 단부 판의 단차 가공이 양 스크롤에 1개소씩 실행되고, 가공성이 높은 것으로 인정된다.

그러나, 상기와 같은 스크롤 압축기에서는 스크롤 압축 기구의 중앙을 협지하여 마주보는 2개의 압축실의 용적이 압축 과정에서 동일하게 되지 않는 상태가 존재한다. 그 때문에 실제로 구동하면 2개의 압축실간에 압력 밸런스가 무너져, 최악의 경우에는 압축기의 내부 구조를 파괴하는 요인으로 될 것으로 예상된다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 성립된 것으로, 이하와 같은 스크롤 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

(1) 열 팽창시에도 스크롤이 확실히 맞물리도록 할 수 있고, 압축 효율의 향상과 높은 신뢰성을 확보하는 스크롤 압축기.

(2) 압축실의 최대 용적을 충분히 얻을 수 있어 압축비의 향상을 가능하게 하는 스크롤 압축기.

(3) 배출 포트 내에 잔류하는 유체에 의한 방해를 받지 않고 운전 효율의 향상을 가능하게 하는 스크롤 압축기.

(4) 구동원의 동력 손실을 발생시키지 않고 용량 제어를 가능하게 하여 성능을 향상시킨 스크롤 압축기.

(5) 고정 스크롤, 선회 스크롤간의 기밀성을 확보하면서도, 연결 에지의 가공성을 높여 비용의 삭감을 도모할 수 있는 스크롤 압축기.

(6) 스크롤의 가공에 필요한 시간이나 비용을 삭감할 수 있고, 게다가 안전하게 구동시킬 수 있는 스크롤 압축기.

발명의 요약

본 발명의 제 1 목적의 스크롤 압축기는 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 갖고, 정위치(定位置)에 고정되는 고정 스크롤과, 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 가지며, 상기 각 벽 본체끼리 맞물리게 하여 자전(自轉)을 저지시키면서 공전 선회 운동가능하게 지지된 선회 스크롤을 구비하고, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤중 적어도 한쪽 단부 판의 일 측면에 그 높이가 소용돌이 방향 중심부측에서 높아지는 고부위와, 외주단측에서 낮아지는 저부위와, 이들 고부위와 저부위의 경계가 되는 단차부를 갖는 단 부착 형상부가 설치되고, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤중 적어도 한쪽 벽 본체의 상부 에지는 복수의 부위로 분할되며, 상기 각 부위에 대응하여 이들 부위의 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 낮아지는 저위치의 상부 에지와, 외주단측에서 높아지는 고위치의 상부 에지를 갖는 단 부착 형상으로 된 스크롤 압축기에 있어서, 대응하는 상기 벽 본체의 상부 에지와 상기 단부 판 사이에는 간극이 마련되고, 실온에서의 벽 본체의 높이 방향의 상기 간극의 높이는 스크롤 압축기 운전시에 상기 벽 본체가 벽 본체의 높이 방향으로 열 팽창한 경우의 높이보다도 높게 형성되어 있는 것이다.

압축기를 구동시키면, 스크롤의 대략 중심부에서 고온으로 되어, 벽 본체의 열 팽창량이 커진다. 이 스크롤 압축기에 있어서는 벽 본체의 열 팽창량보다도 높은 높이를 갖는 간극이 형성되어 있기 때문에, 벽 본체가 팽창하더라도 벽 본체 상부 에지가 대향하는 단부 판에 충돌하지 않는다. 또한, 이 간극은 벽 본체의 열 팽창시, 벽 본체와 단부 판이 접촉하지 않을 정도로 충분히 작아지는 것(예컨대 10㎛ 내지 50㎛ 정도)이 바람직하다.

또한, 단차부보다도 소용돌이를 따라 외주단측은 벽 본체의 높이가 높게 형성되어 있다. 벽 본체가 높으면 열 팽창에 의한 높이 방향의 변위가 커진다. 또한, 상기한 바와 같이 소용돌이 중심부는 고온이기 때문에 열 팽창량이 크다. 따라서, 단차부에 대하여 중심부측과 외주단측의 간극의 높이는 온도 및 벽 본체의 높이 조건을 고려하여 결정한다.

또한, 상기 스크롤 압축기에 있어서, 상기 단차부보다도 소용돌이 방향의 중심부측에 형성된 상기 간극의 높이는 상기 단차부보다도 외주단측에 형성된 상기 간극의 높이보다도 높게 형성되어 있어도 무방하다.

스크롤의 중심부에서는 고온이기 때문에 벽 본체의 열 팽창량이 커진다. 그 때문에, 단차부보다도 중심부측의 간극을 높게 함으로써, 상기 중심부측에 있어서 벽 본체와 단부 판이 충돌하는 것이 방지된다. 그리고, 단차부로부터 중심부측과 외주단측 중 어느 것에 있어서도 열 팽창 후의 간극 높이를 적절하게 형성시킬 수 있다.

본 발명의 제 2 목적의 스크롤 압축기는 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 갖고, 정위치에 고정되는 고정 스크롤과, 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 가지며, 상기 각 벽 본체끼리 맞물리도록 하여 자전을 저지시키면서 공전 선회 운동가능하게 지지된 선회 스크롤을 구비하고, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤중 적어도 한쪽 단부 판의 일 측면에 그 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 높아지는 고부위와, 외주단측에서 낮아지는 저부위와, 이들 고부위와 저부위의 경계가 되는 단차부를 갖는 단 부착 형상부가 설치되며, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤중 적어도 한쪽 벽 본체의 상부 에지는 복수의 부위로 분할되고, 상기 각 부위에 대응하여 이들 부위의 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 낮아지는 저위치의 상부 에지와, 외주단측에서 높아지는 고위치의 상부 에지를 갖는 단 부착 형상으로 된 스크롤 압축기에 있어서, 상기 단차부는 상기 벽 본체의 소용돌이를 따라 상기 벽 본체의 외주단으로부터 중심부 방향으로 진행각 π(rad)를 초과한 위치에 설치되어 있는 것이다.

이 스크롤 압축기에 있어서는, 단부 판에 설치된 단차부가 소용돌이 중심을 기준으로 하여, 소용돌이의 외주단으로부터 중심부를 향해 π(rad)를 초과한 위치에 설치되어 있다. 즉, 예컨대 도 41b에 도시하는 단차부(152)가 도면 좌측 방향에 위치하게 되므로, 최대 용적시에 있어서 압축실의 랩 길이가 L1인 부위가 보다 많아져, 압축실의 최대 용적을 보다 크게 할 수 있다.

또한, 상기 스크롤 압축기에 있어서, 상기 단차부는 상기 벽 본체의 소용돌이를 따라 상기 벽 본체의 외주단으로부터 중심부 방향으로 진행각 2π+π/4(rad)를 초과하지 않는 위치에 설치되어 있어도 무방하다.

벽 본체의 소용돌이의 대략 중심에서 소용돌이가 내외로 구획하는 압축실의 차압이 커지기 때문에, 단차부를 중심 근처에 마련한 경우에 단차부보다 내측의 압축실 내의 유체가 단차부를 통해 외측의 압축실로 유출될 우려가 있다. 따라서, 단차부는 그다지 중심 근처에 설치하지 않는 편이 바람직하고, 진행각 2π+π/4(rad)를 초과하지 않는 위치에 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 스크롤 압축기에 있어서, 상기 단차부는 상기 벽 본체의 소용돌이를 따라 상기 벽 본체의 외주단으로부터 중심부 방향으로 진행각 2π±π/4(rad)의 범위 내에 설치되어 있어도 무방하다.

이 스크롤 압축기와 같이, 단차부를 2π(rad) 근방에 설치함으로써, 압축실의 최대 용적을 충분히 크게 할 수 있는 동시에, 상기 차압을 원인으로 하는 압축실 내의 유체의 유출도 방지할 수 있다.

또한, 상기 스크롤 압축기에 있어서, 상기 고정 스크롤에 있어서 상기 단부 판의 중심부에 배출 포트가 형성되고, 상기 단차부는 상기 벽 본체가 소용돌이를 따라 상기 배출 포트로부터 외주단측 방향으로 진행각 2π(rad)를 초과한 위치에 설치되어 있어도 무방하다.

이 스크롤 압축기에 있어서는, 스크롤의 권취 수가 충분한 경우, 단차부를 배출 포트 형성 위치로부터 적어도 2π(rad) 외주단측, 즉 단차부를 포함하는 압축실이 배출 포트에 면하지 않는 위치에 설치됨으로써, 단차를 포함하는 압축실이 배출압으로 되지 않는다. 따라서 단차부를 협지하여 소용돌이의 중심부측과 외주단측의 시일 차압이 작게 억제된다.

본 발명의 제 3 목적의 스크롤 압축기는 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 갖고, 정위치에 고정되는 고정 스크롤과, 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 가지며, 상기 각 벽 본체끼리 맞물리도록 하여 자전을 저지시키면서 공전 선회 운동가능하게 지지된 선회 스크롤을 구비하고, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤중 적어도 한쪽 단부 판의 일 측면에 그 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 높아지는 고부위와, 외주단측에서 낮아지는 저부위와, 이들 고부위와 저부위의 경계가 되는 단차부를 갖는 단 부착 형상부가 설치되며, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤중 적어도 한쪽 벽 본체의 상부 에지는 복수의 부위로 분할되고, 상기 각 부위에 대응하여 이들 부위의 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 낮아지는 저위치의 상부 에지와, 외주단측에서 높아지는 고위치의 상부 에지를 갖는 단 부착 형상으로 된 스크롤 압축기에 있어서, 상기 고정 스크롤의 단부 판에는 상기 벽 본체가 형성된 표면과는 반대측의 배면으로부터 대향하여 본 경우, 상기 저부위보다도 소용돌이 방향의 중심부측에 위치하는 오목부가 형성되고, 상기 오목부 내에는 상기 단부 판을 관통하는 배출 포트로부터 상기 표면에서 상기 배면 방향으로 배출되는 유체의 역류를 저지하는 배출 밸브가 설치되어 있는 것이다.

오목부를 형성함으로써, 고정 스크롤의 단부 판의 배출 포트가 위치하는 부분의 두께를 얇게 할 수 있고, 나아가서는 배출 포트 내의 용적을 협소화시킬 수 있기 때문에, 여기에서 잔류하는 유체를 감소시킬 수 있다.

또한, 상기 스크롤 압축기에 있어서, 상기 고정 스크롤에 있어서 상기 단차부는 상기 벽 본체의 소용돌이를 따라 외주단으로부터 중심부 방향으로 진행각 2π±π/4(rad)의 범위 내에 마련되고, 상기 오목부는 상기 단부 판을 상기 배면에서 대향하여 본 경우, 상기 외주단으로부터 상기 단차부에 이르기까지의 상기 저부위에 의해 둘러싸여 있어도 무방하다.

상술한 바와 같이, 오목부를 형성함으로써 고정 스크롤의 단부 판의 배출 포트가 위치하는 부분의 두께를 얇게 할 수 있고, 나아가서는 배출 포트 내의 용적을 협소화시킬 수 있기 때문에, 여기에서 잔류하는 유체를 감소시킬 수 있다.

또한, 상기 스크롤 압축기에 있어서, 상기 배출 밸브는 상기 배출 포트의 개구를 피복하여 폐쇄하는 폐색부와, 상기 폐색부로부터 소용돌이 형상으로 형성된 탄성부와, 상기 탄성부의 외주단을 고정하는 고정부를 갖는 소용돌이 리드 밸브이어도 무방하다.

비교적 소형의 밸브 본체인 소용돌이 리드 밸브를 채용함으로써, 협소한 오목부 내에서도 무리 없이 배출 밸브를 설치할 수 있다.

또한, 상기 스크롤 압축기에 있어서, 상기 배출 밸브는 상기 배출 포트의 개구 면적보다도 큰 표면적을 갖는 판 본체이며, 또한 상기 오목부 내에 배치된 프리 밸브이어도 무방하다.

비교적 소형의 밸브인 프리 밸브를 채용함으로써, 협소한 오목부 내에 대해서도 용이하게 설치하는 것이 가능해진다. 또한, 이 프리 밸브로서는 원반 형상의 환형 프리 밸브의 채용이 보다 바람직하다.

또한, 상기 스크롤 압축기에 있어서, 상기 프리 밸브에는 상기 배출 포트의 개구에 중첩되는 부분을 제외하고, 중심부로부터 방사상으로 복수의 통풍부가 형성되어 있어도 무방하다.

프리 밸브는 그 중심 부분이 배출 포트의 개구를 피복하는 데 충분한 폐색 면적을 갖고 있기 때문에, 배출 포트 폐색시에는 확실하게 상기 개구를 폐색한다. 또한, 배출 포트로부터의 유체 배출시에는 프리 밸브 주위뿐만 아니라, 그 각 통풍부를 통해 프리 밸브를 통과시킬 수 있기 때문에, 이 프리 밸브를 통과하는 유체에 대해 가하는 저항을 저감시킬 수 있다.

또한, 상기 스크롤 압축기에 있어서, 상기 배출 밸브는 상기 배출 포트를 폐쇄하는 밸브 본체와, 상기 밸브 본체를 상기 배출 포트를 향해 가압하는 가압 부재를 구비한 체크 밸브이어도 무방하다.

비교적 소형의 밸브 본체인 체크 밸브를 채용함으로써, 협소한 오목부 내에 대해서도 용이하게 설치하는 것이 가능해진다.

본 발명의 제 4 목적의 스크롤 압축기는 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 갖고, 정위치에 고정되는 고정 스크롤과, 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 가지며, 상기 각 벽 본체끼리 맞물리도록 하여 자전을 저지시키면서 공전 선회 운동가능하게 지지된 선회 스크롤을 구비하고, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤중 적어도 한쪽 단부 판의 일 측면에, 그 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 높아지는 고부위와, 외주단측에서 낮아지는 저부위와, 이들 고부위와 저부위의 경계가 되는 단차부를 갖는 단 부착 형상이 설치되며, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤중 적어도 한쪽 벽 본체의 상부 에지는 복수의 부위로 분할되고, 상기 각 부위에 대응하여 이들 부위의 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 낮아지는 저위치의 상부 에지와, 외주단측에서 높아지는 고위치의 상부 에지를 갖는 단 부착 형상으로 된 스크롤 압축기에 있어서, 상기 고정 스크롤과 상기 선회 스크롤중 어느 한쪽 일 측면중 상기 저부위에 배치되며, 상기 선회 스크롤의 선회 축 방향으로 이동가능한 판 본체와, 상기 판 본체를 상기 고정 스크롤 또는 상기 선회 스크롤중 어느 다른쪽의 상기 벽 본체의 상부 에지에 가압하는 가압 수단을 구비하는 것이다.

이 스크롤 압축기에 있어서, 용량을 제어하는 경우에는 가압 수단을 작동시키지 않고 판 본체를 선회 축 방향으로 이동가능하다. 이로써, 고정 스크롤과 선회 스크롤로 구성되는 스크롤 압축 기구에는 외주단측에 위치하여 벽 본체가 높은 부분에 양 스크롤의 벽 본체간에 압축실을 구획하려고 해도, 판 본체가 압력을 받아 움직이게 되어 유체의 누출을 발생시켜, 압축실은 실제로 압축을 실행하지 않은 채로 중심측을 향해 진행하게 된다. 그리고, 중심측에 위치하여 벽 본체가 낮은 부분에 이르러 벽 본체가 높은 부분을 통과하면, 간신히 누출되지 않는 압축실이 구획되어 압축이 실행되게 된다. 이로써, 압축이 실행되게 되어 배출되기까지 압축실의 용적 변화가 작아져 배출 용량이 저감된다. 게다가, 중심측에 위치하여 벽 본체가 낮은 부분에 이르기까지는 압축실이 구획되지 않기 때문에, 유체를 압축하기 위한 동력이 미치지 않는다.

용량을 제어하지 않는 경우에는 가압 수단을 작동시켜 판 본체를 고정 스크롤 또는 선회 스크롤중 어느 다른쪽 벽 본체의 상부 에지에 가압한다. 이로써, 외주단측에 위치하여 벽 본체가 높은 부분에서도 판 본체가 압축실의 일부를 이루어 기밀성을 확보하기 때문에, 외주단측으로부터 중심측에 이르기까지 유출이 없는 압축실이 구획되어 압축이 실행된다.

또한, 상기 스크롤 압축기에 있어서, 상기 판 본체는 상기 고정 스크롤과 상기 선회 스크롤중 어느 한쪽을 상기 벽 본체가 형성된 표면에서 대향하여 본 경우의 상기 저부위와 대략 일치하는 형상으로 되어 있어도 무방하다.

이 스크롤 압축기에 있어서는, 판 본체를 외주단측에 위치하는 부위와 대략 일치하는 형상으로 함으로써, 용량을 제어하지 않는 경우, 외주단측에 위치하여 벽 본체가 높은 부분에 형성되는 압축실의 기밀성이 확보된다. 게다가, 따로 구동원을 마련하지 않고 판 본체를 가압하는 것이 가능하다.

또한, 상기 스크롤 압축기에 있어서, 상기 가압 수단은 상기 판 본체가 배치된 스크롤의 상기 고부위를 하나의 벽면으로서 형성되는 압축실내의 압력을 상기 저부위와 상기 판 본체의 공극에 도입하는 도입로를 구비하고 있어도 무방하다.

이 스크롤 압축기에 있어서는, 용량을 제어하지 않는 경우, 소용돌이 방향의 중심측에 위치하여 고압으로 되는 압축실 내의 압력을 외주단측에 위치하는 부위와 판 본체의 사이에 도입함으로써, 판 본체가 중심측보다 저압으로 되는 압축실 내의 압력에 저항하여 가압되어 압축실의 기밀성이 확보된다.

또한, 상기 스크롤 압축기에 있어서, 상기 판 본체를 상기 저부위로 끌어당기는 방향으로 가압하는 가압 수단을 구비하고 있어도 무방하다.

이 스크롤 압축기에 있어서는, 가압 수단을 마련하여 판 본체를 외주단측에 위치하는 부위로 끌어당김으로써, 용량을 제어하기 위해 가압 수단에 의한 판 본체의 가압이 해제된 경우에는, 판 본체에 대향하는 벽 본체와의 사이에 간극이 발생한다. 이에 따라, 외주단측에서는 적극적으로 유체의 유출이 발생하여 불필요한 압력의 증가가 방지된다.

또한, 상기 스크롤 압축기에 있어서, 상기 판 본체의 이동 범위를 규제하는스토퍼를 설치하여도 무방하다.

이 스크롤 압축기에 있어서는, 스토퍼를 설치하여 판 본체의 이동 범위를 규제함으로써, 판 본체가 대향하는 벽 본체에 과잉으로 가압되는 것이 방지되어, 판 본체의 변형이나 벽 본체와의 과잉 마찰에 의한 열 발생이 억제된다.

본 발명의 제 5 목적의 스크롤 압축기는 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 갖고, 정위치에 고정되는 고정 스크롤과, 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 가지며, 상기 각 벽 본체끼리 맞물리도록 하여 자전을 저지시키면서 공전 선회 운동가능하게 지지된 선회 스크롤을 구비하며, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤중 적어도 한쪽 단부 판의 일 측면에 그 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 높아지는 고부위와, 외주단측에서 낮아지는 저부위와, 이들 고부위와 저부위의 경계가 되는 단차부를 갖는 단 부착 형상부가 설치되고, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤중 적어도 한쪽 벽 본체의 상부 에지는 복수의 부위로 분할되며, 상기 각 부위에 대응하여 이들 부위의 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 낮아지는 저위치의 상부 에지와, 외주단측에서 높아지는 고위치의 상부 에지를 갖는 단 부착 형상으로 된 스크롤 압축기에 있어서, 상기 각 단부 판의 단차부에서 이웃하는 상기 고부위와 저부위를 연결하는 연결 벽면의 형상이 상기 각 상부 에지의 이웃하는 상기 저위치의 상부 에지와 고위치의 상부 에지를 연결하는 연결 에지의 선회 궤적이 형성하는 포락선(包絡線)에 의해 결정되는 것이다.

이 스크롤 압축기에 있어서는, 연결 벽면의 형상을 연결 에지의 공전 선회 운동시에 있어서의 선회 궤적이 그리는 포락선에 의해 결정한다. 즉, 연결 에지를 공전 선회면과 평행하게 평면에서 보아, 선회 반경을 반경으로 하는 원의 중심을 연결 에지를 따라 이동시켰을 때, 이동한 원 궤적의 윤곽이 연결 벽면의 공전 선회면에 나타나는 형상으로 된다. 이로써, 연결 에지가 어떤 형상이더라도 연결 벽면과의 기밀성을 확보할 수 있다. 따라서, 연결 에지에 비교적 단순한 형상을 채용하면 가공성이 향상된다.

또한, 상기 스크롤 압축기에 있어서, 상기 연결 에지가 상기 벽 본체의 소용돌이 방향에 대해 수직한 평면으로 형성되어 있어도 무방하다.

이 스크롤 압축기에 있어서는, 연결 에지를 벽 본체의 소용돌이 방향으로 교차하는 평면에 의해 형성함으로써, 예컨대 연결 에지를 절삭 가공하는 경우에 있어서 가공성이 특히 향상된다.

또한, 상기 스크롤 압축기에 있어서, 상기 평면과 상기 벽 본체의 측면의 경계가 모떼기되어 있어도 무방하다.

이 스크롤 압축기에 있어서는, 평면과 벽 본체의 측면 사이를 모떼기함으로써, 벽 본체의 연결 에지 주변에서의 강도가 확보되는 동시에, 가공 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 상기 스크롤 압축기에 있어서, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤중 어느 한쪽의 상기 연결 에지와 다른쪽의 상기 연결 벽면 사이에 미소한 간극이 설치되어 있어도 무방하다.

스크롤 압축기를 구동하면 스크롤 자체의 열 팽창에 의해 접촉압이 변화되는 경우가 있다. 그래서 이 스크롤 압축기에 있어서는, 연결 에지와 연결 벽면의 사이에 미리 미소한 간극을 마련해 둠으로써, 양 스크롤이 열 팽창해도 접촉압이 필요 이상으로 높아지거나 하지 않고, 안정한 구동이 실현된다.

본 발명의 제 6 목적의 스크롤 압축기는 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 갖고, 정위치에 고정된 고정 스크롤과, 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 가지며, 상기 각 벽 본체끼리 맞물리게 하여 자전을 저지시키면서 공전 선회 운동가능하게 지지된 선회 스크롤을 구비하고, 상기 고정 스크롤과 상기 선회 스크롤중 어느 한쪽에 구비된 상기 벽 본체의 상부 에지는 복수의 부위로 분할되며, 그 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 낮아지는 저위치의 상부 에지와 외주단측에서 높아지는 고위치의 상부 에지를 갖는 단 부착 형상으로, 상기 고정 스크롤 또는 상기 선회 스크롤중 어느 다른쪽에 구비된 상기 단부 판의 일 측면은 상기 상부 에지의 각 부위에 대응하여, 그 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 높아지는 고부위와 외주단측에서 낮아지는 저부위를 갖는 단 부착 형상인 스크롤 압축기에 있어서, 상기 저위치의 상부 에지와 고위치의 상부 에지를 연결하는 연결 에지와, 상기 고부위와 저부위를 연결하는 연결 벽면의 접촉에 의해 구획되는 2개의 압축실을 연통하는 연통로가 마련되어 있는 것이다.

또한, 상기 스크롤 압축기에 있어서, 상기 고정 스크롤과 상기 선회 스크롤중 어느 것에 배출 포트가 마련되어 있어도 무방하다.

또한, 상기 스크롤 압축기에 있어서, 상기 연통로의 양단이 상기 압축실을 구획하는 상기 벽 본체의 외측면과 내측면이 동시에 맞물리는 2개의 개소에 각각 개구하고 있어도 무방하다.

상기 스크롤 압축기에 있어서는, 대향하는 2개의 압축실이 압축되는 과정에서 용적이 달라지지만, 상기 압축 과정에 있어서 연통로를 통해 양 압축실간에 유체가 유통되기 때문에, 내부 압력의 불균형이 시정된다. 이로써, 압축기를 안전하게 구동시킬 수 있다.

또한, 고정 스크롤, 선회 스크롤중 어느 한쪽 스크롤의 벽 본체에만 단차를 마련하고, 이에 대응하도록 다른쪽 스크롤의 단부 판에만 단차를 마련함으로써, 스크롤의 가공이 종래에 비해 간단해지고, 가공성이 향상하는 동시에 가공에 필요한 비용을 삭감할 수 있다.

또한, 단차를 갖지 않은 스크롤에 배출 포트를 마련함으로써, 배출 포트 내의 용적이 감소하고, 배출 포트로부터 압축실로의 유체의 역류에 의한 동력 손실이 억제되기 때문에, 압축 효율의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명의 제 7 목적의 스크롤 압축기는 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 갖고, 정위치에 고정된 고정 스크롤과 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 가지며, 상기 각 벽 본체끼리 맞물리게 하여 자전을 저지시키면서 공전 선회 운동가능하게 지지된 선회 스크롤을 구비하고, 상기 각 벽 본체의 상부 에지는 복수의 부위로 분할되며, 그 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 낮아지는 저위치의 상부 에지와, 외주단측에서 높아지는 고위치의 상부 에지를 갖는 단 부착 형상으로, 상기 각 단부 판의 일 측면은 상기 상부 에지의 각 부위에 대응하여 그 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 높아지는 고부위와, 외주단측에서 낮아지는 저부위를 갖는 단 부착 형상인 스크롤 압축기에 있어서, 상기 고정 스크롤과 상기 선회 스크롤중 어느 한쪽의 상기 저위치의 상부 에지와 고위치의 상부 에지의 단차가 다른쪽 스크롤의 상기 저위치의 상부 에지와 고위치의 상부 에지의 단차보다 크고, 상기 다른쪽 스크롤의 상기 고부위와 저부위의 단차가 상기 한쪽 스크롤의 상기 고부위와 저부위의 단차보다 작게 설정되며, 상기 저위치의 상부 에지와 고위치의 상부 에지를 연결하는 연결 에지와, 상기 고부위와 저부위를 연결하는 연결 벽면의 접촉에 의해 구획되는 2개의 압축실을 연통하는 연통로가 마련되어 있어도 무방하다.

또한, 상기 스크롤 압축기에 있어서, 상기 저위치의 상부 에지와 고위치의 상부 에지의 단차가 상대적으로 작고, 상기 고부위와 저부위의 단차가 크게 설정된 상기 다른쪽 스크롤에 배출 포트가 설치되어 있어도 무방하다.

또한, 상기 스크롤 압축기에 있어서, 상기 연통로의 양단이 상기 압축실을 구획하는 상기 벽 본체의 외측면과 내측면이 동시에 맞물리는 2개의 개소에 각각 개구하고 있어도 무방하다.

상기 스크롤 압축기에 있어서는, 대향하는 2개의 압축실이 압축되는 과정에서 용적이 달라지지만, 상기 압축 과정에서 연통로를 통해 양 압축실간에 유체가 유통되기 때문에, 내부 압력의 불균형이 시정된다. 이로써, 압축기를 안전하게 구동시킬 수 있다.

또한, 단차가 작은 스크롤에 배출 포트를 마련함으로써, 배출 포트 내의 용적이 감소하고, 배출 포트로부터 압축실로의 유체의 역류에 의한 동력 손실이 억제되기 때문에, 압축 효율의 향상을 도모할 수 있다.

본 발명은 공기 조화 장치나 냉동 장치 등에 구비되는 스크롤 압축기에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기의 전체 구성을 나타내는 단면도,

도 2는 본 발명의 제 1 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기에 사용되는 고정 스크롤 및 선회 스크롤의 사시도,

도 3은 본 발명의 제 1 실시예로서 나타낸 고정 스크롤과 선회 스크롤의 소용돌이 방향에 따른 단면도,

도 4a는 본 발명의 제 1 실시예로서 나타낸 고정 스크롤과 선회 스크롤의 실온에서의 맞물림 상태를 나타내는 압축실의 길이 방향에 따른 단면도,

도 4b는 본 발명의 제 1 실시예로서 나타낸 고정 스크롤과 선회 스크롤의 운전시에 있어서의 맞물림 상태를 나타내는 압축실의 길이 방향에 따른 단면도,

도 5는 본 발명의 제 1 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기의 구동시에 있어서의 유체 압축의 과정을 나타내는 도면,

도 6은 본 발명의 제 1 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기의 구동시에 있어서의 유체 압축의 과정을 나타내는 도면,

도 7은 본 발명의 제 1 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기의 구동시에 있어서의 유체 압축의 과정을 나타내는 도면,

도 8은 본 발명의 제 1 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기의 구동시에 있어서의 유체 압축의 과정을 나타내는 도면,

도 9a 내지 도 9d는 본 발명의 제 1 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기의 압축실을 전개한 형상을 나타내는 도면,

도 10은 본 발명의 제 2 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기의 전체 구성을 나타내는 단면도,

도 11은 본 발명의 제 2 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기에 사용되는 고정 스크롤 및 선회 스크롤의 사시도,

도 12는 본 발명의 제 2 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기에 사용되는 고정 스크롤의 평면도,

도 13은 본 발명의 제 2 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기의 구동시에 있어서의 유체 압축의 과정을 나타내는 도면,

도 14는 본 발명의 제 2 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기의 구동시에 있어서의 유체 압축의 과정을 나타내는 도면,

도 15는 본 발명의 제 2 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기의 구동시에 있어서의 유체 압축의 과정을 나타내는 도면,

도 16은 본 발명의 제 2 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기의 구동시에 있어서의 유체 압축의 과정을 나타내는 도면,

도 17a 내지 도 17d는 본 발명의 제 2 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기의 압축실을 전개한 형상을 나타내는 도면,

도 18은 본 발명의 제 3 실시예로서 나타내는 스크롤 압축기의 전체 구성을 나타내는 단면도,

도 19는 본 발명의 제 3 실시예로서 나타내는 스크롤 압축기에 사용되는 고정 스크롤의 평면도,

도 20은 본 발명의 제 3 실시예로서 나타내는 스크롤 압축기에 사용되는 배출 밸브인 소용돌이 리드 밸브를 나타내는 사시도,

도 21은 본 발명의 제 3 실시예로서 나타내는 스크롤 압축기의 고정 스크롤의 오목부 내에서의 소용돌이 리드 밸브와 배출 포트의 개구의 위치 관계를 나타내는 평면도,

도 22는 본 발명의 제 3 실시예로서 나타내는 스크롤 압축기의 배출 밸브의 다른 형태인 환형 프리 밸브를 고정 스크롤의 배출 포트의 축선을 통과하는 단면에서 본 사시도,

도 23a는 본 발명의 제 3 실시예로서 나타내는 스크롤 압축기의 환형 프리 밸브의 사시도,

도 23b는 본 발명의 제 3 실시예로서 나타내는 스크롤 압축기의 환형 프리 밸브의 변형예를 나타내는 사시도,

도 23c는 본 발명의 제 3 실시예로서 나타내는 스크롤 압축기의 환형 프리 밸브의 다른 변형예를 나타내는 사시도,

도 24는 본 발명의 제 3 실시예로서 나타내는 스크롤 압축기의 배출 밸브의 다른 형태인 체크 밸브를 고정 스크롤의 배출 포트의 축선을 지나는 단면에서 본 사시도,

도 25는 본 발명의 제 4 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기의 전체 구성을 나타내는 단면도,

도 26은 본 발명의 제 4 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기에 사용되는 고정 스크롤 및 선회 스크롤의 사시도,

도 27은 본 발명의 제 4 실시예로서 나타낸 고정 스크롤과 판 본체 및 가압 수단을 나타내는 측단면도,

도 28은 본 발명의 제 5 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기의 전체 구성을 나타내는 단면도,

도 29는 본 발명의 제 5 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기에 사용되는 고정 스크롤 및 선회 스크롤의 사시도,

도 30은 연결 에지 및 연결 벽면을 선회축 방향에서 본 평면도,

도 31a 및 도 31b는 연결 에지 및 연결 벽면의 다른 형태를 선회축 방향에서 본 평면도,

도 32는 본 발명의 제 6 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기의 전체 구성을 나타내는 단면도,

도 33은 본 발명의 제 6 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기에 사용되는 고정 스크롤 및 선회 스크롤의 사시도,

도 34는 상부 에지와 연결 에지의 사이에 설치되는 리브 및 저면과 연결 벽면의 사이에 설치되는 리브를 나타내는 측단면도,

도 35는 본 발명의 제 6 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기의 구동시에 있어서의 유체 압축의 과정을 나타내는 도면,

도 36은 본 발명의 제 6 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기의 구동시에 있어서의 유체 압축의 과정을 나타내는 도면,

도 37은 본 발명의 제 6 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기의 구동시에 있어서의 유체 압축의 과정을 나타내는 도면,

도 38은 본 발명의 제 6 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기의 구동시에 있어서의 유체 압축의 과정을 나타내는 도면,

도 39a 내지 도 39g는 본 발명의 제 6 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기에 있어서, 최대 용적으로부터 최소 용적에 이르는 압축실의 형상의 변천을 나타내는 도면,

도 40은 본 발명의 제 7 실시예로서 나타낸 스크롤 압축기의 전체 구성을 나타내는 단면도,

도 41a는 종래의 스크롤 압축기에 사용되는 고정 스크롤의 사시도,

도 41b는 종래의 스크롤 압축기에 사용되는 선회 스크롤의 사시도,

도 42a는 종래의 스크롤 압축기에 있어서, 최대 용적시의 압축실에서의 고정 스크롤과 선회 스크롤의 맞물림 상태를 나타내는 평면도,

도 42b는 종래의 스크롤 압축기에 있어서, 최대 용적시의 압축실에 있어서의 외주단측에 형성된 압축실을 소용돌이 방향을 따른 단면에서 본 단면도,

도 43은 종래의 스크롤 압축기의 고정 스크롤과 선회 스크롤의 맞물림 상태를 나타내는 배출 포트의 축선을 지나는 단면에서 본 단면도.

도 1은 본 발명의 제 1 실시예로서 나타낸 배압형의 스크롤 압축기의 구성을 나타내고 있다.

이 스크롤 압축기는 밀폐 상태의 하우징(11), 하우징(11) 내를 고압실(HR)과 저압실(LR)로 분리하는 방전 커버(2), 프레임(5), 흡입관(6), 배출관(7), 모터(8), 회전축(16), 자전 저지 기구(15), 고정 스크롤(12), 고정 스크롤(12)에 맞물리는 선회 스크롤(13)로 구성된다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 고정 스크롤(12)은 단부 판(12a)의 일 측면에 소용돌이 형상의 벽 본체(12b)가 설치된 구성으로 되어 있다. 선회 스크롤(13)은 고정 스크롤(12)과 같이 단부 판(13a)의 일 측면에 소용돌이 형상의 벽 본체(13b)가 설치된 구성으로 되어 있고, 특히 벽 본체(13b)는 고정 스크롤(12)측의 벽 본체(12b)와 실질적으로 동일 형상을 이루고 있다. 선회 스크롤(13)은 고정 스크롤(12)에 대하여 서로 공전 선회 반경만큼 편심하고 또한 180°만큼 위상을 비키어 놓은 상태에서 벽 본체(12b, 13b) 끼리 맞물리게 하여 장착되어 있다.

이러한 배압형의 스크롤형 유체 기계에서는 고정 스크롤(12)이 볼트 등에 의해 프레임(5)에 완전하게 고정되어 있지 않고, 규제된 범위 내에서 가동적이다.

이 경우, 선회 스크롤(13)의 배면측에는 원통 형상의 보스(18)가 형성되고, 보스(18)에는 모터(8)로 구동되는 회전축(16)의 상단에 마련되어 선회 운동하는 편심부(16a)가 삽입되어 있다. 이에 따라, 선회 스크롤(13)은 고정 스크롤(12)에 대하여 공전 선회 운동을 하는 동시에, 자전 저지 기구(15)의 작용에 의해 그 자전이 저지되어 있다.

한편, 고정 스크롤(12)은 하우징(11)에 고정된 프레임(5)에 대하여 지지 스프링(111)을 거쳐 부상가능하게 지지되고, 단부 판(13a)의 배면 중앙에는 압축된 유체의 배출 포트(25)가 마련되어 있다. 또한, 배출 포트(25)의 주위에는 고정 스크롤(12)의 단부 판(12a)의 배면에서 돌출하는 원통 플랜지(116)가 마련되고, 상기 원통 플랜지(116)는 방전 커버(2)측의 원통 플랜지(117)에 감합되어 있다. 이들 원통 플랜지(116, 117)가 감합하는 부분에는 고압실(HR)과 저압실(LR)을 분리하여, 고정 스크롤(12)의 배면에 높은 압력(배압)을 걸어 밀어 내릴 필요가 있기 때문에, 밀봉 부재(118)에 의한 밀봉 구조가 채용되어 있다. 이 밀봉 부재(118)는 U자형의 단면 형상을 갖고 있다. 이 경우의 고압실(HR)은 고정 스크롤(12)의 배면에 고압의 배출 압력을 작용시키는 배압실로서도 기능하고 있다.

고정 스크롤(12)의 단부 판(12a)에는 벽 본체(12b)가 설치된 일 측면에 벽 본체(12b)의 소용돌이 방향에 따라 중심부측에서 높고 외주단측에서 낮아지도록 형성된 단차부(42)를 구비하고 있다.

선회 스크롤(13)측의 단부 판(13a)도 단부 판(12a)과 같이 벽 본체(13b)가 설치된 일 측면에 벽 본체(13b)의 소용돌이 방향을 따라 중심부측에서 높고 외주단측에서 낮아지도록 형성된 단차부(43)를 구비하고 있다.

각 단차부(42, 43)는 각각 벽 본체(12b), 벽 본체(13b)의 소용돌이 중심을 기준으로 각 벽 본체(12b, 13b)의 외주단에서 π(rad) 진행된 위치에 설치되어 있다.

단부 판(12a)의 저면은 단차부(42)가 형성되어 있기 때문에, 중심부 근처에 마련된 바닥이 얕은 저면(12f)과 외주단 근처에 마련된 바닥이 깊은 저면(12g)의 2개의 부위로 분할되어 있다. 이웃하는 저면(12f, 12g)간에는 단차부(42)를 구성하고, 상기 저면(12f, 12g)을 연결하여 수직으로 서있는 연결 벽면(12h)이 존재하고 있다. 단부 판(13a)의 저면도 단부 판(12a)과 마찬가지로 단차부(43)가 형성되어 있기 때문에, 중심부 근처에 마련된 바닥이 얕은 저면(13f)과 외주단 근처에 마련된 바닥이 깊은 저면(13g)의 2개의 부위로 분할되어 있다. 이웃하는 저면(13f, 13g)간에는 단차부(43)를 구성하고, 상기 저면(13f, 13g)을 연결하여 수직으로 서있는 연결 벽면(13h)이 존재하고 있다.

또한, 고정 스크롤(12)측의 벽 본체(12b)는 선회 스크롤(13)의 단차부(43)에 대응하여, 그 소용돌이 형상의 상부 에지가 2개의 부위로 분할되며, 또한 소용돌이의 중심부측에서 낮고 외주단측에서 높은 단 부착 형상으로 되어 있다. 선회 스크롤(13)측의 벽 본체(13b)도 벽 본체(12b)와 마찬가지로 고정 스크롤(12)의 단차부(42)에 대응하여, 소용돌이 형상의 상부 에지가 2개의 부위로 분할되며, 또한 소용돌이의 중심부측에서 낮고 외주단측에서 높은 단 부착 형상으로 되어 있다.

구체적으로는 벽 본체(12b)의 상부 에지는 중심부 근처에 마련된 저위치의 상부 에지(12c)와 외주단 근처에 설치된 고위치의 상부 에지(12d)의 2개의 부위로 분할되고, 이웃하는 상부 에지(12c, 12d) 간에는 양자를 연결하여 선회면에 수직한 연결 에지(12e)가 존재하고 있다. 벽 본체(13b)의 상부 에지도 벽 본체(12b)와 같이, 중심부 근처에 마련된 저위치의 상부 에지(13c)와 외주단 근처에 마련된 고위치의 상부 에지(13d)의 2개의 부위로 분할되고, 이웃하는 상부 에지(13c, 13d)간에는 양자를 연결하여 선회면에 수직한 연결 에지(13e)가 존재하고 있다.

연결 에지(12e)는 벽 본체(12b)를 선회 스크롤(13) 방향에서 보면 벽 본체(12b)의 내외 양 측면에 매끈하게 연속하여 벽 본체(12b)의 두께와 같은 직경을 갖는 반원 모양을 이루고 있고, 연결 에지(13e)도 연결 에지(12e)와 같이 벽 본체(13b)의 내외 양 측면에 매끈하게 연속하여 벽 본체(13b)의 두께와 같은 직경을 갖는 반원 모양을 이루고 있다.

또한, 연결 벽면(12h)은 단부 판(12a)을 선회축 방향에서 보면 선회 스크롤의 선회를 따라 연결 에지(13e)가 그리는 포락선에 일치하는 원호를 이루고 있고, 연결 벽면(13h)도 연결 벽면(12h)과 같이 연결 에지(12e)가 그리는 포락선에 일치하는 원호를 이루고 있다.

또한, 본 실시예의 고정 스크롤(12)의 벽 본체(12b) 및 선회 스크롤(13)의 벽 본체(13b)의 상부 에지에는 칩 시일이 설치되어 있지 않고, 벽 본체(12b, 13b)의 단부면이 단부 판(12a, 13a)에 가압됨으로써 후술하는 압축실(C)의 밀폐가 실행된다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 벽 본체(12b)에서 상부 에지(12c)와 연결 에지(12e)가 맞닿는 부분에는 보강을 위해 리브(12i)가 마련되어 있다. 리브(12i)는 응력 집중을 피하기 위해 상부 에지(12c)와 연결 에지(12e)를 매끈하게 연속하는 오목 곡면을 이루어 벽 본체(12b)와 일체로 형성되어 있다. 벽 본체(13b)에서 상부 에지(13c), 연결 에지(13e)가 맞닿는 부분에도 동일한 이유로 동일 형상의 리브(13i)가 마련되어 있다.

단부 판(12a)에서 저면(12g)과 연결 벽면(12h)이 맞닿는 부분에도 보강을 위해 리브(12j)가 마련되어 있다. 리브(12j)는 응력 집중을 피하기 위해 저면(12g)과 연결 벽면(12h)이 매끈하게 연속하는 오목 곡면을 이루어 벽 본체(12b)와 일체로 형성되어 있다. 단부 판(13a)에서 저면(13g)과 연결 벽면(13h)이 맞닿는 부분에도 동일한 이유로 동일 형상의 리브(13j)가 마련되어 있다.

벽 본체(12b)에서 상부 에지(12d)와 연결 에지(12e)가 맞닿는 부분 및 벽 본체(13b)에서 상부 에지(13d)와 연결 에지(13e)가 맞닿는 부분은 장착시에 리브(13j, 12j)의 간섭을 피하기 위해서 각각 모떼기되어 있다.

고정 스크롤(12)에 선회 스크롤(13)을 장착하면 저위치의 상부 에지(13c)가 바닥이 얕은 저면(12f)에 접하고, 고위치의 상부 에지(13d)가 바닥이 깊은 저면(12g)에 접촉한다. 동시에, 저위치의 상부 에지(12c)가 바닥이 얕은 저면(13f)에 접촉하고, 고위치의 상부 에지(12d)가 바닥이 깊은 저면(13g)에 접촉한다. 이에 따라, 양 스크롤간에는 마주 보는 단부 판(12a, 13a)과 벽 본체(12b, 13b)로 구획되어 압축실(C)이 형성된다.

고정 스크롤(12)에 선회 스크롤(13)을 장착한 상태에 관해서, 압축실(C)의 길이 방향에 따른 단면도를 도 4a에 도시했다. 도 4a는 실온 상태에서 고정 스크롤(12)에 선회 스크롤(13)을 장착했을 때의 고정 스크롤(12)의 단부 판(12a)과 선회 스크롤(13)의 벽 본체(13b)의 맞물림 상태를 나타낸 것이다.

도시한 바와 같이, 저면(12f)과 상부 에지(13c)의 사이에는 높이(δ2)의 간극(121)이 형성되고, 저면(12g)과 상부 에지(13d)의 사이에는 높이(δ1)의 간극(122)이 형성되어 있다. 이들 간극(121, 122)의 높이는 δ2> δ1로 되도록 설정되어 있다.

도 4b에 도시한 것은 본 실시예의 스크롤 압축기를 운전시켜 고정 스크롤(12) 및 선회 스크롤(13)이 열 팽창한 상태이다. 도시한 바와 같이, 저면(12f)과 상부 에지(13c) 사이의 간극(121)의 높이는 δ2'로 되고, 저면(12g)과 상부 에지(13d) 사이의 간극(122)의 높이는 δ1'로 된다. 이들 δ1' 및 δ2'의 값은 10㎛ 내지 50㎛ 정도이다.

또한, 도시는 생략하지만, 선회 스크롤(13)의 단부 판(13a)과 고정 스크롤(12)의 벽 본체(12b)의 맞물림도 상기와 같이 구성되어 있다. 즉, 저면(13f)과 상부 에지(12c) 사이에는 높이(δ2)의 간극이 형성되고, 저면(13g)과 상부 에지(12d) 사이에는 높이[δ1(<δ2)]의 간극이 형성되어 있다.

압축실(C)은 선회 스크롤(13)의 공전 선회 운동에 따라 외주단으로부터 중심부를 향해 이동하지만, 연결 에지(12e)는 벽 본체(12b, 13b)의 접촉점이 연결 에지(12e)보다도 외주단 근처에 존재하는 동안은 벽 본체(12)를 삽입하여 인접하는 압축실(C)(한쪽은 밀폐 상태에 있지 않음) 사이에서 유체의 유출이 발생하지 않도록 연결 벽면(13h)에 미끄럼 접촉하고, 벽 본체(12b, 13b)의 접촉점이 연결 에지(12e)보다도 외주단 근처에 존재하지 않는 동안은 벽 본체(12)를 삽입하여 인접하는 압축실(C)(모두 밀폐 상태에 있음) 사이에서 균일한 압력을 도모할 수 있도록 연결 벽면(13h)에는 미끄럼 접촉하지 않도록 되어 있다.

연결 에지(13e)도 마찬가지로 벽 본체(12b, 13b)의 접촉점이 연결 에지(13e)보다도 외주단 근처에 존재하는 동안은 벽 본체(13)를 삽입하여 인접하는 압축실(C)(한쪽은 밀폐 상태에 있지 않음) 사이에서 유체의 누출이 발생하지 않도록 연결 벽면(12h)에 미끄럼 접촉하고, 벽 본체(12b, 13b)의 접촉점이 연결 에지(13e)보다도 외주단 근처에 존재하지 않는 동안은 벽 본체(13)를 삽입하여 인접하는 압축실(C)(모두 밀폐 상태에 있음) 사이에서 균일한 압력을 도모하도록 연결 벽면(12h)에는 미끄럼 접촉하지 않도록 되어 있다. 또한, 연결 에지(12e)와 연결 벽면(13h) 및 연결 에지(13e)와 연결 벽면(12h)의 미끄럼 접촉은 선회 스크롤(13)이 1/2 회전하는 동안에 동기하여 발생한다.

상기한 바와 같이 구성된 스크롤 압축기의 구동시의 유체 압축의 과정을 도 5 내지 도 8에 도시하여 순차적으로 설명한다.

도 5에 도시하는 상태에서는 벽 본체(12b)의 외주단이 벽 본체(13b)의 외측면에 접촉하는 동시에, 벽 본체(13b)의 외주단이 벽 본체(12b)의 외측면에 접촉하여 단부 판(12a, 13a), 벽 본체(12b, 13b) 사이에 유체가 봉입되고, 스크롤 압축 기구의 중심을 협지하여 대향하는 위치에 최대 용적의 압축실(C)이 2개 형성된다. 이 시점에서는 연결 에지(12e)와 연결 벽면(13h), 연결 에지(13e)와 연결 벽면(12h)은 미끄럼 접촉하고 있지만 직후에 해소된다.

도 5의 상태로부터 선회 스크롤(13)이 π/2 만큼 선회하여 도 6에 도시하는 상태에 이르는 과정에서는 압축실(C)이 밀폐 상태를 유지하면서 중심부를 향해 진행하여, 점차 용적을 감소시켜 유체를 압축하고, 압축실(C)에 선행하는 압축실(C0)도 밀폐 상태를 유지하면서 중심부를 향해 진행하여, 점차 용적을 감소시켜 계속해서 유체를 압축한다. 이 과정에서, 연결 에지(12e)와 연결 벽면(13h), 연결 에지(13e)와 연결 벽면(12h) 각각의 미끄럼 접촉은 해소되고, 벽 본체(13b)를 협지하여 인접하는 2개의 압축실(C)이 연통 상태로 되어 압력이 균일하게 된다.

도 6의 상태로부터 선회 스크롤(13)이 π/2 만큼 선회하여 도 7에 도시하는 상태에 이르는 과정에서는 압축실(C)이 밀폐 상태를 유지하면서 중심부를 향해 진행하고, 점차 용적을 감소시켜서 더 유체를 압축하며, 압축실(C0)도 밀폐 상태를 유지하면서 중심부를 향해 진행하여 점차 용적을 감소시켜 계속해서 유체를 압축한다. 이 과정에서 연결 에지(12e)와 연결 벽면(13h), 연결 에지(13e)와 연결 벽면(12h) 각각의 미끄럼 접촉은 해소되고, 인접하는 2개의 압축실(C) 사이의 압력은 균일하게 유지된다.

도 7에 도시하는 상태에서는 외주단에 근접한 벽 본체(12b)의 내측면과 그 내측에 위치하는 벽 본체(13b)의 외측면의 사이에는 후에 압축실이 되는 공간(C1)이 형성되고, 동일하게 외주단에 근접한 벽 본체(13b)의 내측면과 그 내측에 위치하는 벽 본체(12b)의 외측면의 사이에도 후에 압축실이 되는 공간(C1)이 형성되며, 공간(C1)에는 저압실(LR)로부터 저압의 유체가 유입한다. 이 시점에서 연결 에지(12e)는 연결 벽면(13h)에, 연결 에지(13e)는 연결 벽면(12h)에 각각 미끄럼 접촉을 개시하여, 공간(C1)에 선행하는 압축실(C)의 밀폐 상태를 유지한다.

도 7의 상태로부터 선회 스크롤(13)이 π/2 만큼 선회하여 도 8에 도시하는 상태에 이르는 과정에서는, 공간(C1)이 크기를 확대하면서 스크롤 압축 기구의 중심부를 향해 진행하고, 공간(C1)에 선행하는 압축실(C)도 중심부를 향해 진행하여, 점차 용적을 감소시켜 유체를 압축한다. 이 과정에서 연결 에지(12e)와 연결 벽면(13h), 연결 에지(13e)와 연결 벽면(12h) 각각의 미끄럼 접촉이 계속되고, 공간(C1)과의 사이를 밀봉하여 압축실(C)의 밀폐 상태가 유지된다.

도 8의 상태로부터 선회 스크롤(13)이 π/2 만큼 더 선회하여 다시 도 5에 도시하는 상태에 이르는 과정에서는, 공간(C1)이 크기를 더 확대하면서 스크롤 압축 기구의 중심부를 향해 진행하고, 공간(C1)에 선행하는 압축실(C)도 밀폐 상태를 유지하면서 중심부를 향해 진행하며, 점차 용적을 감소시켜 유체를 압축한다. 이 과정에서도 연결 에지(12e)와 연결 에지(13h), 연결 에지(13e)와 연결 벽면(12h) 각각의 미끄럼 접촉은 해소되고, 공간(C1)과의 사이를 밀봉하여 압축실(C)의 밀폐 상태가 유지된다.

그리고, 도 5의 상태에 이르면 도 8에 도시하는 압축실(C)이 도 5에 도시하는 압축실(C0)에 상당하고, 도 8에 도시하는 공간(C1)이 도 5에 도시하는 압축실(C)에 상당하게 된다.

그 후 압축을 계속함으로써 압축실(C)은 최소 용적으로 되고, 유체는 압축실(C)에서 배출된다.

배출된 유체는 고압실(HR)에 도입된다. 그리고 고정 스크롤(12)이 고압의 배압을 받아 선회 스크롤(13)측으로 가압되고, 또한 밀봉 부재(118)에 있어서는 고압의 유체가 U자부의 내측으로 도입됨으로써 차압으로 폭이 확장되어, 밀봉 면이 원통 플랜지(116, 117)의 수직면을 향해 가압됨으로써 고압실(HR)과 저압실(LR)의 밀봉이 실행된다.

다음으로, 압축실(C)의 형상 변화에 관해서 설명한다.

최대 용적으로부터 최소 용적에 이르는 압축실(C)의 크기의 변천은 도 5에서의 압축실(C) →도 7에서의 압축실(C) →도 5에서의 압축실(C0) →도 8에서의 압축실(C0)이라고 볼 수 있다. 여기서, 각각의 상태에서의 압축실을 전개한 형상을 도 9a 내지 도 9d에 도시한다.

최대 용적이 되는 도 9a의 상태에서는 압축실은 선회축 방향의 폭이 도중에 좁아지는 이형의 얇은 스트립 형상을 이룬다. 그 폭은 스크롤 압축 기구의 외주단측에서는 저면(12g)으로부터 상부 에지(12d)까지의 벽 본체(12b)의 높이[또는 저면(13g)으로부터 상부 에지(13d)까지의 벽 본체(13b)의 높이]로 거의 동일한 랩 길이(L1)로 되고, 중심부측에서는 저면(12f)으로부터 상부 에지(12d)까지의 높이[또는 저면(13f)으로부터 상부 에지(13d)까지의 벽 본체(13b)의 높이]로 거의 동일한 랩 길이[Ls(<L1)]로 된다.

도 9b의 상태에 있어서도, 압축실은 선회축 방향의 폭이 도중에 좁아지는 이형의 얇은 스트립 형상을 이룬다. 그 폭은 스크롤 압축 기구의 외주단측에서는 랩 길이(Ls)로 되고, 중심부측에서는 저면(12f)에서 상부 에지(12c)까지의 높이[또는 저면(13f)으로부터 상부 에지(13c)까지의 벽 본체(13b)의 높이]로 거의 동일한 랩 길이[Lss(<Ls)]로 된다.

또한 압축이 진행하면, 도 9c에 도시하는 바와 같이 압축실은 그 폭이 균일한 랩 길이(Lss)로 된다.

그리고 도 9d에 도시하는 바와 같이 그 길이가 최소로 됨으로써, 압축실은최소 용적이 된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시예의 스크롤 압축기에 있어서는, 실온 상태에 있어서, 저면(12f)과 상부 에지(13c) 사이에는 높이(δ2)의 간극(121)이 형성되고, 저면(12g)과 상부 에지(13d)의 사이에는 높이(δ1)의 간극(122)이 형성되며, 또한 이들 간극(121, 122)의 높이는 δ2> δ1로 되도록 설정되어 있다. 그리고, 본 실시예의 스크롤 압축기를 운전시키면, 스크롤의 대략 중심부는 고온이 되어 벽 본체(12b, 13b)의 열 팽창량이 커진다. 여기서, 상기한 바와 같이 δ2> δ1로 되어 있기 때문에, 중앙부와 외주부의 팽창량의 차이가 상쇄되고, 팽창 후에 있어서는 간극(121, 122)의 높이(δ1', δ2')가 모두 적절한 값으로 되어, 효율적으로 압축을 실행할 수 있다.

또한, 간극(121, 122)의 높이는 미리 벽 본체(12b, 13b)가 열 팽창해도 각각 단부 판(13a, 12a)에 접촉하지 않도록 구성되어 있기 때문에, 스크롤 압축기의 운전시에 벽 본체(12b, 13b)와 단부 판(13a, 12a)이 접촉하여 선회 스크롤(13)의 공전 선회 운동에 지장을 초래하는 일은 없다.

또한, 상기 스크롤 압축기에 있어서는, 압축실의 용적 변화가 종래와 같이 선회면에 평행한 단면적의 감소에 의해서만 야기되는 것은 아니며, 도 9a 내지 도 9d에 도시하는 바와 같이 선회축 방향의 폭의 감소와 단면적의 감소에 의해 상승적으로 야기된다.

따라서, 벽 본체(12b, 13b)를 단 부착 형상으로 하고, 스크롤 압축 기구의 외주단 근처와 중심부 근처에서 벽 본체(12b, 13b)의 랩 길이를 변화시켜,압축실(C)의 최대 용적을 크게 하거나 최소 용적을 작게 함으로써, 벽 본체끼리의 랩 길이가 일정한 종래의 스크롤 압축기에 비해 압축비를 향상시킬 수 있다.

또한, 배압을 고압실(HR)에 도입함으로써, 고정 스크롤(12)을 선회 스크롤(13)에 가압한다. 이 때문에, 칩 시일을 사용하지 않고도 압축실(C)의 밀봉을 실행할 수 있다.

또한, 상기에서 벽 본체(12b, 13b)는 중앙부측에서의 팽창량이 크기 때문에, 간극(121, 122)의 높이는 δ2> δ1로 되도록 설정했다.

일반적으로 벽 본체(12b, 13b)가 높으면 팽창에 의한 높이 방향의 변위가 커진다. 즉, 중심부측 벽 본체(12b, 13b)는 외주단측 벽 본체(12b, 13b)에 비해 높이 치수가 작기 때문에 동일한 온도이면 중심측쪽이 열 팽창에 의한 변위가 작다. 따라서, 단차부의 중심부측과 외주단측의 간극(121, 122)의 높이는 이들 조건을 고려하여 결정할 수 있다. 즉, 벽 본체(12b, 13b)가 단 부착 형상이기 때문에, 단에 대하여 중앙부측과 외주단측의 벽 본체의 높이를 달리 할 수 있기 때문에, 중심부측과 외주단측의 각 벽 본체(12b, 13b)의 높이에 따라 각 간극(121, 122)의 높이를 동일하게 형성해도 무방하고, 중심부측의 간극(121)의 높이가 간극(122)보다 작아도 무방하다.

또한, 상기 실시예에 있어서는 연결 에지(12e, 13e)가 선회 스크롤(13)의 선회면에 수직하게 형성되고, 이에 대응하여 연결 벽면(12h, 13h)도 선회면에 수직하게 형성되어 있지만, 연결 에지(12e, 13e), 연결 벽면(12h, 13h)은 상호 대응 관계를 유지하고 있으면 선회면에 수직할 필요는 없고, 예컨대 선회면에 대하여 경사지도록 형성되어도 무방하다.

또한, 연결 에지(12e, 13e)는 반원 모양을 이루고 있을 필요는 없고, 어떤 형상이어도 무방하다. 이 경우, 연결 에지(12e, 13e)가 형성하는 포락선은 원호로는 되지 않기 때문에, 연결 벽면(12h, 13h)도 원호로는 되지 않게 된다.

또한, 단차부(42, 43)의 형성 개소도 각각 1개소가 아니어도 무방하고, 각각 복수 개소에 마련되어 있어도 무방하다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기의 제 2 실시예를 도 10 내지 도 17d에 도시하여 설명한다. 또한, 제 1 실시예와 같은 점에 관해서는 설명을 생략한다.

도 10은 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 전체 구성을 나타내는 단면도이다.

이 스크롤 압축기에 있어서, 하우징(11)은 컵 형상으로 형성된 하우징 본체(11a)와 하우징 본체(11a)의 개구단측에 고정된 덮개판(11b)으로 구성되어 있다.

하우징(11)의 내부에는 고정 스크롤(12) 및 선회 스크롤(13)로 구성되는 스크롤 압축 기구가 설치되어 있다. 고정 스크롤(12)은 단부 판(12a)의 일 측면에 소용돌이 형상의 벽 본체(12b)가 설치된 구성으로 되어 있다. 선회 스크롤(13)은 고정 스크롤(12)과 같이 단부 판(13a)의 일 측면에 소용돌이 형상의 벽 본체(13b)가 설치된 구성으로 되어 있고, 특히 벽 본체(13b)는 고정 스크롤(12)측의 벽 본체(12b)와 실질적으로 동일 형상을 하고 있다. 또한, 벽 본체(12b, 13b)의 상부 에지에는 후술하는 압축실(C)의 기밀성을 높이는 칩 시일(27, 28)이 설치되어 있다[이들 칩 시일(27, 28)에 관해서는 후술한다].

고정 스크롤(12)은 볼트(14)에 의해 하우징 본체(11a)에 체결되어 있다. 또한, 선회 스크롤(13)은 고정 스크롤(12)에 대하여 서로 공전 선회 반경만큼 편심하고 또한 180°만큼 위상 간격을 둔 상태로, 벽 본체(12b, 13b)끼리 맞물리게 하여 장착되어 있고, 덮개판(11b)과 단부 판(13a)의 사이에 마련된 자전 저지 기구(15)에 의해 자전을 저지시키면서 공전 선회 운동가능하게 지지되어 있다.

덮개판(11b)에는 크랭크(16a)를 구비하는 회전축(16)이 관통되어, 베어링(17a, 17b)을 거쳐 덮개판(11b)에 회전가능하도록 지지되어 있다.

선회 스크롤(13)측 단부 판(13a)의 다른 단면의 중앙에는 보스(18)가 돌출하여 설치되어 있다. 보스(18)에는 크랭크(16a)의 편심부(16b)가 베어링(19) 및 드라이브 부시(20)를 거쳐 회동가능하게 수용되어 있고, 선회 스크롤(13)은 회전축(16)을 회전시킴으로써 공전 선회 운동하도록 되어 있다. 또한, 회전축(16)에는 선회 스크롤(13)에 부여된 언밸런스량을 상쇄하는 밸런스 웨이트(21)가 장착되어 있다.

또한, 하우징(11)의 내부에는 고정 스크롤(12)의 주위에 흡입실(22)이 형성되고, 또한 하우징 본체(11a) 내의 저면과 단부 판(12a)의 타측면으로 구획되어 배출 공동(23)이 형성되어 있다.

하우징 본체(11a)에는 흡입실(22)을 향해 저압의 유체를 인도하는 흡입 포트(24)가 마련되고, 고정 스크롤(12)측의 단부 판(12a)의 중앙에는 용적을 점차 감소시키면서 중심부로 이동해 온 압축실(C)로부터 배출 공동(23)을 향해 고압의 유체를 인도하는 배출 포트(25)가 마련되어 있다. 또한, 단부 판(12a)의 다른 측면 중앙에는 소정 크기 이상의 압력이 작용한 경우에만 배출 포트(25)를 개방하는 배출 밸브(26)가 마련되어 있다.

도 11은 고정 스크롤(12), 선회 스크롤(13) 각각의 사시도이다. 각 단차부(42, 43)는 각각 벽 본체(12b), 벽 본체(13b)의 소용돌이 중심을 기준으로 하여 각 벽 본체(12b, 13b)의 외주단으로부터 2π(rad)의 위치에 설치되어 있다.

도 12에 도시하는 바와 같이, 소용돌이 형상의 벽 본체(12b)는 벽부와 벽부의 사이에 소용돌이 형상의 유로(45)를 형성하고 있지만, 단차부(42)를 구성하는 연결 벽면(12h)의 원호 중심은 벽 본체(12b)의 소용돌이 중심을 기준으로 하여, 유로(45)를 벽 본체(12b)의 외주단으로부터 중심측으로 2π(rad) 진행한 위치이며, 유로(45)의 폭 방향 중심에 위치하고 있다. 여기서, 연결 벽면(12h)의 원호 중심은 배출 포트(25) 형성 위치로부터 유로(45)를 벽 본체(12b)를 따라 외주단측으로 2π(rad) 진행한 위치보다도 외주단측에 위치하고 있다.

연결 벽면(13h)의 원호 중심도 동일하게 벽 본체(12b)의 외주단으로부터 중심측으로 2π(rad) 진행한 점이고, 벽 본체(13b)의 벽부 사이에 형성된 유로(46)의 폭 방향 중심에 위치하고 있는 동시에, 배출 포트(25) 형성 위치로부터 외주단측으로 2π(rad) 진행한 위치보다 외주단측에 위치하고 있다.

또한, 도 11에 도시하는 바와 같이, 벽 본체(12b)의 각 상부 에지(12c, 12d), 연결 에지(12e)에는 칩 시일(27c, 27d, 27e)이 각각 배치되어 있다. 이와 같이 벽부(13)의 각 상부 에지(13c, 13d), 연결 에지(13e)에도 칩 시일(28c, 28d, 28e)이 각각 배치되어 있다.

상기한 바와 같이 구성된 스크롤 압축기의 구동시에 있어서의 유체 압축의 과정을 도 13 내지 도 16에 도시하여 순차적으로 설명한다.

도 13에 도시하는 상태에서는 벽 본체(12b)의 외주단이 벽 본체(13b)의 외측면에 접촉하는 동시에, 벽 본체(13b)의 외주단이 벽 본체(12b)의 외측면에 접촉하여, 단부 판(12a, 13a), 벽 본체(12b, 13b) 사이에 유체가 봉입되고, 스크롤 압축 기구의 중심을 협지하여 대향한 위치에 최대 용적의 압축실(C)이 2개 형성된다. 이 시점에서는 연결 에지(12e)와 연결 벽면(13h), 연결 에지(13e)와 연결 벽면(12h)은 미끄럼 접촉하고 있다.

도 13의 상태로부터 선회 스크롤(13)이 π/2 만큼 선회하여 도 14에 도시하는 상태에 이르는 과정에서는 압축실(C)이 밀폐 상태를 유지하면서 중심부를 향해 진행하고, 점차 용적을 감소시켜 유체를 압축하여, 압축실(C)에 선행하는 압축실(C0)도 밀폐 상태를 유지하면서 중심부를 향해 진행하며, 점차 용적을 감소시켜 계속해서 유체를 압축한다. 이 과정에서 연결 에지(12e)는 연결 벽면(13h)에, 연결 에지(13e)는 연결 벽면(12h)에 각각 미끄럼 접촉을 개시하여, 압축실(C)에 선행하는 압축실(C0)의 밀폐 상태를 유지하고 있다.

도 14의 상태로부터 선회 스크롤(13)이 π/2 만큼 선회하여 도 15에 도시하는 상태에 이르는 과정에서는 압축실(C)이 밀폐 상태를 유지하면서 중심부를 향해 진행하고, 점차 용적을 감소시켜 더욱 유체를 압축하여, 압축실(C)에 선행하는 압축실(C0)도 밀폐 상태를 유지하면서 중심부를 향해 진행하며, 점차 용적을 감소시켜 계속해서 유체를 압축한다. 이 시점에서 연결 에지(12e)와 연결 벽면(13h), 연결 에지(13e)와 연결 벽면(12h)은 미끄럼 접촉하고 있지만, 직후에 해소된다.

도 15에 도시하는 상태에서는 외주단에 근접한 벽 본체(12b)의 내측면과 그 내측에 위치하는 벽 본체(13b)의 외측면 사이에는 후에 압축실로 되는 공간(C1)이 형성되고, 동일하게 외주단에 근접한 벽 본체(13b)의 내측면과 그 내측에 위치하는 벽 본체(12b)의 외측면 사이에도 후에 압축실로 되는 공간(C1)이 형성되며, 공간(C1)에는 흡입실(22)로부터 저압의 유체가 유입된다.

도 15의 상태로부터 선회 스크롤(13)이 π/2 만큼 선회하여 도 16에 도시하는 상태에 이르는 과정에서는 공간(C1)이 크기를 확대하면서 스크롤 압축 기구의 중심부를 향해 진행하고, 공간(C1)에 선행하는 압축실(C)도 중심부를 향해 진행하며, 점차 용적을 감소시켜 유체를 압축한다. 이 과정에서 연결 에지(12e)와 연결 벽면(13h), 연결 에지(13e)와 연결 벽면(12h) 각각의 미끄럼 접촉이 해소되고, 인접하는 2개의 압축실(C)은 압력이 균일하게 된다.

도 16의 상태로부터 선회 스크롤(13)이 π/2 만큼 더 선회하고 다시 도 13에 도시하는 상태에 이르는 과정에서는, 공간(C1)이 더욱 크기를 확대하면서 스크롤 압축 기구의 중심부를 향해 진행하고, 공간(C1)에 선행하는 압축실(C)도 밀폐 상태를 유지하면서 중심부를 향해 진행하며, 점차 용적을 감소시켜 유체를 압축한다. 그리고, 도 13의 상태에 이르면, 도 16에 도시하는 압축실(C)이 도 13에 도시하는 압축실(C0)에 상당하고, 도 16에 도시하는 공간(C1)이 도 13에 도시하는 압축실(C)에 상당하게 된다.

그 후 압축을 계속함으로써, 압축실(C)은 최소 용적으로 되고, 스크롤 압축기로부터 배출된다.

최대 용적으로부터 최소 용적[배출 밸브(26) 개방시의 용적]에 이르는 압축실(C)의 크기의 변천은 도 13에서의 압축실(C) →도 15에서의 압축실(C) →도 13에서의 압축실(C0) →도 16에서의 압축실(C0)로 볼 수 있다. 여기서, 각각의 상태에서의 압축실을 전개한 형상을 도 17a 내지 도 17d에 나타낸다.

최대 용적으로 되는 도 17a의 상태에서는, 압축실의 폭은 저면(12g)으로부터 상부 에지(12d)까지의 벽 본체(12b)의 높이[또는 저면(13g)으로부터 상부 에지(13d)까지의 벽 본체(13b)의 높이]로 거의 동일한 랩 길이(L1)로 된다.

도 17b의 상태에서 압축실은 선회축 방향의 폭이 도중에 좁아지는 이형의 얇은 스트립 형상을 이룬다. 그 폭은 스크롤 압축 기구의 외주단측에서는 랩 길이(L1)로 되고, 중심부측에서는 저면(12f)으로부터 상부 에지(12d)까지의 높이[또는 저면(13f)으로부터 상부 에지(13d)까지의 벽 본체(13b)의 높이]로 거의 동일한 랩 길이[Ls(<L1)]로 된다.

도 17c의 상태에 있어서도, 압축실은 선회축 방향의 폭이 도중에 좁아지는 이형의 얇은 스트립 형상을 이룬다. 그 폭은 스크롤 압축 기구의 외주단측에서는 길이(Ls)로 되고, 중심부측에서는 저면(12f)으로부터 상부 에지(12c)까지의 높이[또는 저면(13f)으로부터 상부 에지(13c)까지의 벽 본체(13b)의 높이]로 거의 동일한 랩 길이[Lss(<Ls)]로 된다.

최소 용적으로 되는 도 17d의 상태에서 압축실은 폭이 균일[랩 길이(Lss)]한 얇은 스트립 형상을 이룬다.

상기 스크롤 압축기에 있어서는 압축실의 용적 변화가 종래와 같이 선회면에 평행한 단면적의 감소에 의해서만 야기되는 것은 아니고, 도 17a 내지 도 17d에 도시한 바와 같이 선회축 방향의 폭의 감소와 단면적의 감소에 의해 상승적으로 야기된다.

따라서, 벽 본체(12b, 13b)를 단 부착 형상으로 하고, 스크롤 압축 기구의 외주단 근처와 중심부 근처에서 벽 본체(12b, 13b)의 랩 길이를 변화시켜, 압축실(C)의 최대 용적을 크게 하거나 최소 용적을 작게 함으로써, 벽 본체끼리의 랩 길이가 일정한 종래의 스크롤 압축기에 비해 압축비를 향상시킬 수 있다.

그리고, 단차부(42, 43)가 각각 벽 본체(12b, 13b)의 소용돌이 외주단에서 2π(rad)에 위치하고 있기 때문에, 도 17a에 도시하는 바와 같이 압축실이 최대 용적시에 있어서 그 랩 길이를 소용돌이 방향 전역에 걸쳐 최대로 할 수 있다.

또한, 단차부(42, 43)를 소용돌이 중심에 지나치게 근접시키면, 벽 본체(12b, 13b)가 내외에 구획하는 압축실의 차압이 커지기 때문에, 단차부(42, 43)를 통해 내측 압축실 내의 유체가 외측 압축실로 누출될 우려가 있다. 그러나, 본 실시예에 있어서는 상기한 바와 같이 단차부(42, 43)가 벽 본체(12b, 13b)의 소용돌이 외주단으로부터 2π(rad)에 위치하고 있기 때문에, 압축실의 최대 용적을 최대로 할 수 있는 동시에 차압에 의한 유체의 누출을 억제할 수 있다. 또한, 단차부(42, 43)가 배출 포트(25)로부터 외주단측으로 2π(rad) 이상 진행한 위치에 설치되어 있기 때문에, 단차부(42, 43)를 포함하는 압축실(C)이 배출 포트(25)를 향하지 않는다. 따라서, 단차부(42, 43)를 포함하는 압축실이 배출압으로 되지 않고, 단차부를 협지하여 소용돌이의 중심부측과 외주단측의 시일 차압을 작게 억제할 수 있으며, 냉매의 누출을 억제할 수 있다.

또한, 단차부(42, 43)는 벽 본체(12b, 13b)의 소용돌이 외주단으로부터 2π(rad)에서는 아니고, 2π(rad) 근방, 예컨대 2π±π/4(rad)의 범위이면 2π(rad)와 용적비로 수 %밖에 다르지 않기 때문에, 압축실의 최대 용적을 충분히 크게 잡을 수 있는 동시에, 상기 차압을 원인으로 하는 압축실 내의 유체의 누출도 방지할 수 있다.

또한, 단차부(42, 43)가 벽 본체(12b, 13b)의 외주단으로부터 적어도 π를 초과한 위치에 있으면, 종래보다도 압축실의 최대 용적을 크게 할 수 있고, 압축 효율을 향상시킬 수 있다.

단차부(42, 43)의 형성 개소도 각각 1개소가 아니어도 무방하고, 각각 복수 개소에 마련되어 있어도 무방하다.

또한, 상기 실시예에 있어서는 연결 에지(12e, 13e)가 선회 스크롤(13)의 선회면에 수직하게 형성되고, 이에 대응하여 연결 벽면(12h, 13h)도 선회면에 수직하게 형성되어 있지만, 연결 에지(12e, 13e), 연결 벽면(12h, 13h)은 상호 대응 관계를 유지하고 있으면 선회면에 수직할 필요는 없고, 예컨대 선회면에 대하여 경사지도록 형성해도 무방하다.

또한, 연결 에지(12e, 13e)는 반원 모양을 이루고 있을 필요는 없고, 어떤 형상이어도 무방하다. 이 경우, 연결 에지(12e, 13e)가 그리는 포락선은 원호로는 되지 않기 때문에, 연결 벽면(12h, 13h)도 원호로는 되지 않는다.

또한, 상기에 있어서 단차부(42, 43)가 배출 포트(25)로부터 외주단측에 2π(rad) 이상 진행한 위치에 설치되어 있다고 했지만, 권취 수가 적은 스크롤인 경우, 단차부(42, 43)가 스크롤 벽 본체의 소용돌이를 따라 그 외주단으로부터 중심부를 향해 적어도 진행각 π(rad)를 초과한 위치에 설치되어 있기만 하면, 배출 포트로부터 외주단측을 향해 2π(rad) 미만의 위치에 설치되어 있어도 무방하다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기의 제 3 실시예를 도 18 내지 도 22를 참조하면서 설명한다. 또한, 제 1 및 제 2 실시예와 동일한 점에 대해서는 설명을 생략한다.

도 18은 제 3 실시예의 스크롤 압축기의 전체 구성을 나타내는 단면도이다. 또한, 도 19는 제 3 실시예의 스크롤 압축기에 사용되는 고정 스크롤을 벽 본체가 마련된 측에서 본 사시도이다. 또한, 도 20은 제 3 실시예의 스크롤 압축기에 사용되는 배출 밸브인 소용돌이 리드 밸브를 나타내는 사시도이다. 또한, 도 21은 제 3 실시예의 스크롤 압축기의 고정 스크롤 배면의 오목부 내에서의 소용돌이 리드 밸브와 배출 포트의 개구의 위치 관계를 나타내는 평면도이다.

본 실시예의 스크롤 압축기는 고정 스크롤 배면에 형성된 오목부와 상기 오목부 내에 마련된 배출 밸브에 특히 특징을 갖는 것이지만, 우선 스크롤 압축기의 전체 구성에 관한 설명을 한 뒤, 상기 오목부 및 상기 배출 밸브의 상세한 부분에 관한 설명을 계속하는 것으로 한다.

도 18에 있어서, 단부 판(12a)의 다른 측면 중앙(배면 중앙)에 형성된 오목부(50) 내에는 소정 크기 이상의 압력이 작용한 경우에만 배출 포트(25)를 개방하는 배출 밸브(51)가 설치되어 있다[이들 오목부(50) 및 배출 밸브(51)의 상세한 부분에 관해서는 후술한다].

각 단차부(42, 43)는 각각 벽 본체(12b), 벽 본체(13b)의 소용돌이 중심을 기준으로 하여 각 벽 본체(12b, 13b)의 외주단으로부터 2π±π/4(rad)에 이르는 위치 사이에 형성되어 있다.

이어서, 본 실시예의 특징인 상기 오목부(50) 및 배출 밸브(51)에 관한 설명을 이하에서 한다.

도 19에 도시하는 바와 같이, 오목부(50)는 고정 스크롤(12)의 단부 판(12a)의 벽 본체(12b)가 형성된 측을 표면[상기 압축실(C)측을 향하는 면], 그 반대측을 배면[상기 배출 공동(23)측을 향하는 면]으로 한 경우, 상기 배면측에서 대향하여 보아서, 상기 표면측에 형성된 바닥이 깊은 저면(12g)(낮은 부위)보다도 중심측에 위치하도록 형성되어 있다.

더욱 상세하게 설명하면, 상기 단차부(42)(단 부착 부분)는 그 벽 본체(12b)의 소용돌이를 따라 외주단으로부터 중심부를 향한 진행각으로 2π±π/4(rad)에 이르는 위치까지 형성되어 있기 때문에, 오목부(50)는 이 단부 판(12a)을 상기 배면측에서 대향하여 본 경우에, 외주단으로부터 단차부(42)에 이르기까지 일주하는 환형의 저면(12g)에 의해 주위를 둘러싼 내측에 배치되는 구성으로 되어 있다.

그리고, 이 오목부(50)의 형상은 도 19에 도시하는 바와 같이 단부 판(12a)에 수직한 시선에서 원형을 이루고, 또한 그 두께 방향에서는 도 18에 도시한 바와 같이 단부 판(12b)의 상기 배면으로부터 일정한 깊이의 치수(h)를 갖고 움푹 들어가도록 형성되어 있기 때문에, 대략적으로 원반 형상의 오목부 공간으로 되어 있다.

이 오목부(50)의 깊이 치수(h)를 깊게 함으로써, 단부 판(12b)의 배출 포트(25) 주위 부분의 판 두께(t)를 얇게 하고, 나아가서는 배출 포트(25) 내의 용적(V)을 유로 면적을 좁게 하지 않고 작게 하는 것이 가능해진다. 그러나, 이 오목부(50)의 깊이 치수(h)의 설계에 있어서 단부 판(12b)에 가해지는 유체압을 고려하여, 충분한 강도를 유지할 수 있는 판두께(t)가 확보될 수 있도록 설정해야 하는 것은 물론이다.

이어서, 이 오목부(50) 내에 수납 배치되는 배출 밸브(51)에 관해 설명한다. 도 20 및 도 21에 도시하는 바와 같이, 본 실시예의 배출 밸브(51)는 배출 포트(25)의 개구를 피복하여 폐쇄하는 폐색부(51a)와, 상기 폐색부(51a)로부터 소용돌이 형상으로 형성된 탄성부(51b)와, 상기 탄성부(51b)의 외주단을 오목부(50)의 저면(50a)에 대해 고정하는 고정부(51c) 및 볼트(51d)를 갖는 소용돌이 리드 밸브로 구성되어 있다.

폐색부(51a)는 배출 포트(25)의 개구 면적과 비교하여 큰 표면적을 갖고 있고, 저면(50a)에 밀착한 상태로 충분히 배출 포트(25)의 개구를 피복하여 폐색가능하게 되어 있다.

탄성부(51b)는 폐색부(51a)에 연속하여 그 주위를 소용돌이에 휘말리도록 형성된 나선상의 판 스프링이며, 폐색부(51a)에 대하여 그 판 두께 방향으로 유체압이 더해진 경우에, 저면(50a)으로부터 이격된 폐색부(51a)를 다시 저면(50a)에 대하여 밀착시키도록 가압가능하게 되어 있다.

고정부(51c)는 탄성부(51b)의 소용돌이 종단 부분이며, 볼트(51d)를 통과시키기 위한 관통 구멍이 형성되어 있다. 마찬가지로, 오목부(50)의 저면(50a)에도 볼트(51d)를 나사 결합시키기 위한 암나사(50b)가 형성되어 있다. 그리고, 볼트(51d)에 의해 고정부(51c)를 저면(50a)에 대하여 고정한 상태에서는 폐색부(51a)가 배출 포트(25)의 개구를 피복하며 또한 저면(50a)에 밀착한 상태로 장착되어 있도록 되어 있다.

또한, 폐색부(51a) 및 탄성부(51b) 및 고정부(51c)의 각 판 두께는 모두 동일하게 해도 무방하고, 예컨대 탄성부(51b)만을 다른 것보다 얇게 하거나 두껍게 하여 스프링 강도를 조절하는 등, 각 부에서 판 두께가 다른 것을 채용해도 무방하다.

또한, 탄성부(51b)의 과도한 변형을 방지하는 것을 목적으로 하여, 일정 높이 이상의 폐색부(51a)의 상승을 저지하는 스토퍼(도시하지 않음)를 폐색부(51a)의 상측에 마련하는 구성을 필요에 따라 채용해도 무방하다.

이상 설명한 구성을 갖는 본 실시예의 스크롤 압축기에 의하면, 도시되지 않은 모터에 의해 상기 회전축(16)을 그 축 중심 주위로 회전 구동시키면, 편심축(16b)이 선회 스크롤(13)을 고정 스크롤(12)에 대하여 자전을 저지시키면서 공전 선회 운동시킨다. 그러면, 흡입 포트(24)로부터 흡입된 저압의 유체는 상기 각 압축실(C) 내에서 그 체적을 점차 감소시켜 서서히 고압화하면서, 외주단측으로부터 중심부측을 향해 이동하여, 마침내 배출 포트(25)를 통해 배출 공동(23)으로 배출된다.

이 때의 유체는 배출 밸브(51)(소용돌이 리드 밸브)의 폐색부(51a)를 탄성부(51b)의 가압력과 배출 공동(23) 내의 압력에 역행하여 밀어올림으로써, 배출 포트(25)에 개구를 발생시켜 이곳으로부터 배출 공동(23) 내로 유입된다. 그러면, 고압 유체의 유입에 의해 배출 공동(23) 내부가 승온하기 때문에, 다시 폐색부(51a)가 상기 저면(50a)에 밀착하도록 가압된다.

이렇게 하여 배출 포트(25)의 개구가 밀폐됨으로써 상기 배출 포트(25) 내에 유체가 조금 남지만, 오목부(50)의 형성에 의해 배출 포트(25) 내의 용적(V)이 최소화되고 있기 때문에, 대부분의 유체는 유연하게 배출 공동(23)으로 배출되게 되어, 종래의 스크롤 압축기에 비해 다음에 압축할 유체의 압력을 승압하기 어렵게 되어 있다.

또한, 오목부(50)를 형성함으로써, 고정 스크롤(12)의 단부 판(12a)의 배출 포트(25)가 위치하는 부분의 판 두께(t)를 얇게 할 수 있고, 나아가서는 배출 포트(25) 내의 용적(V)을 협소화시킬 수 있기 때문에, 여기에 잔류하는 유체의 용량을 감소시킬 수 있다. 따라서, 배출 포트(25) 내에서 압축실(C)을 향해 역류하는 유체를 될 수 있는 한 감소시킬 수 있기 때문에, 다음에 압축될 유체의 압력을 승압시킬 필요 없이, 선회 스크롤(13)을 회전 구동하기 위한 동력이 작아지기 때문에, 배출 포트(25) 내에 잔류하는 유체에 의한 방해 없이 운전 효율의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

또한, 오목부(50)가 벽 본체(12b)의 소용돌이를 따라 외주단으로부터 중심부를 향하는 진행각으로 2π±π/4(rad)의 단차부(42)에 이르기까지 일주하는 환형의 저면(12g)의 내측에 배치되는 구성으로 되어 있는 관계상, 비교적 좁은 공간으로 되어 있지만, 비교적 소형의 밸브 본체인 소용돌이 리드 밸브를 배출 밸브(51)로서 채용하고 있기 때문에, 이 협소한 오목부(50) 내에 대해서도 용이하게 설치하는 것이 가능하다.

그러나, 이러한 좁은 오목부(50) 내에 종래 기술인 장방형 판 형상의 상기 배출 밸브(51)를 마련하려고 해도, 배출 밸브(51)는 탄성을 확보하기 위해 어느 정도 길이를 취할 필요가 있기 때문에, 오목부(50) 내에 수납할 수 없다.

이에 대하여, 본 실시예에서는 나선상의 소형 탄성부(51b)를 갖는 소용돌이 리드 밸브를 채용하고 있기 때문에, 무리없이 탄성을 확보한 채로 오목부(50) 내에 수납가능하다.

또한, 본 실시예에서는 배출 포트(25)의 개구에 대하여 탄성부(51b)가 폐색부(51a)를 가압하는 구성으로 되어 있기 때문에, 중력의 작용을 받지 않고, 스크롤 압축기 자체를 세로로 배치해도 가로로 배치해도 배출 밸브(51)의 기능을 손상시키지 않으며, 설치 자유도가 높은 스크롤 압축기로 된다.

다음으로, 본 발명의 스크롤 압축기의 제 4 실시예에 관해서, 도 22 및 도 23a 내지 도 23c를 참조하면서 이하에서 설명한다. 또한, 본 실시예는 상기 오목부(50)의 형상과 배출 밸브(51)의 구성이 상기 제 3 실시예에 비해 특히 다르기 때문에 이 점에 관해서 설명하며, 그 외에는 상기 제 3 실시예의 스크롤 압축기와 동일하여 그 설명을 생략한다.

도 22는 본 실시예의 배출 밸브(51)인 환형 프리 밸브(프리 밸브)를 도시하는 도면이고, 고정 스크롤(12)의 배출 포트(25)의 축선을 지나는 단면에서 본 사시도이다. 도 23a에 도시하는 바와 같이, 이 배출 밸브(51)는 배출 포트(25)의 개구 면적보다도 큰 표면적을 구비한 소정의 중량을 갖는 금속제의 원반이다.

그리고, 도 22에 도시하는 바와 같이, 본 실시예의 오목부(50)는 상기 제 3 실시예와 비교하여 그 깊이(h)는 동일하지만, 그 내경(d)에서는 보다 좁은 형상이 채용가능하게 되어 있다. 이것은, 볼트 고정 등을 실행하기 위한 공간이 불필요하기 때문이다. 도 22에 도시된 바와 같이, 배출 밸브(51)(환형 프리 밸브)는 오목부(50) 내에서 상하 이동가능하게 되어 있고, 그 원형의 하면이 오목부(50)의 저면(50a)에 밀착한 경우에는 배출 포트(25)의 개구를 폐색하며, 역으로 유체압을 받아 부상한 경우에는 상기 개구를 개방하도록 되어 있다. 이와 같이 오목부(50) 내에서 상하 이동시키기 위해서, 또한 오목부(50)의 내벽면과 배출 밸브(51)의 외주 연부 사이에 형성되는 간극으로부터 유체를 통과시키기 위해서, 상기 간극으로는 설계 조건에 따른 소정 치수가 채용되어 있다.

또한, 도 22에 도시된 참조부호(54)는 배출 밸브(51)가 오목부(50)보다 외부로 튀어나오는 것을 방지하기 위한 스토퍼이다.

이상 설명한 구성을 갖는 본 실시예의 스크롤 압축기에 의하면, 도시되지 않는 모터에 의해 상기 회전축(16)을 그 축심 주위로 회전 구동시키면, 편심 축(16b)이 선회 스크롤(13)을, 고정 스크롤(12)에 대하여 자전을 저지시키면서 공전 선회 운동시킨다. 그러면, 흡입 포트(24)로부터 흡입된 저압의 유체는 상기 각 압축실(C) 내에서 그 체적을 점차 감소시켜 서서히 고압화하면서, 외주단측으로부터 중심부측을 향해 이동하고, 마침내 배출 포트(25)를 통해 배출 공동(23)으로 배출된다.

이 때의 유체는 배출 밸브(51)(환형 프리 밸브)를 그 무게와 배출 공동(23) 내의 압력에 역행하여 부상하도록 밀어올림으로써, 배출 포트(25)에 개구를 만들고, 여기로부터 배출 공동(23) 내로 유입된다. 그러면, 고압 유체의 유입에 의해 배출 공동(23) 내부가 승압되므로, 다시 배출 밸브(51)가 상기 저면(50a)에 밀착하도록 밀어내려진다.

이렇게 하여 배출 포트(25)의 개구가 밀폐됨으로써, 상기 배출 포트(25) 내에 조금 유체가 남지만, 오목부(50)의 형성에 의해 배출 포트(25) 내의 용적(V)이 최소화되어 있기 때문에, 대부분의 유체는 유연하게 배출 공동(23)으로 배출됨으로써, 종래의 스크롤 압축기와 비교하여 다음에 압축할 유체의 압력을 승온하기 어렵게 되어 있다.

또한, 오목부(50)를 형성함으로써, 상기 제 3 실시예와 같이 배출 포트(25) 내로부터 압축실(C)을 향해 역류하는 유체를 될 수 있는 한 감소시킬 수 있기 때문에, 다음으로 압축될 유체의 압력을 승압시키지 않고, 선회 스크롤(13)을 회전 구동하기 위한 동력이 작아지기 때문에, 배출 포트(25) 내에 잔류하는 유체에 의해 방해받지 않고 운전 효율의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시예에서는 상기 제 3 실시예에 의해 보다 협소한 오목부(50)를 채용하고 있지만, 더욱 소형의 밸브 본체인 환형 프리 밸브를 배출 밸브(51)로서 채용하고 있기 때문에, 이 협소한 오목부(50) 내에 대해서도 용이하게 설치하는 것이 가능하다.

또한, 환형 프리 밸브로서 배출 밸브(51)의 형상은 단순한 원반형상에 한정되지 않으며, 예컨대 도 23b, 도 23c에 도시하는 바와 같이, 배출 포트(25)의 개구에 중첩되는 중심 부분을 제외하고, 상기 중심 부분을 중심으로 하여 그 주위로 복수의 통풍부(55, 56)가 등각도 간격으로 형성되어 있는 구성을 채용해도 무방하다.

즉, 도 23b의 배출 밸브(51)(환형 프리 밸브)는 원반의 외주 4개소를 주연을 포함해서 노칭시킴으로써 상기 통풍부(55)를 형성하고 있다. 또한, 도 23c의 배출 밸브(51)(환형 프리 밸브)는 원반의 외주 4개소를 주연을 남기고 오려냄으로써 상기 통풍부(56)를 형성하고 있다.

이들 변형예의 배출 밸브(51)(환형 프리 밸브)에 의하면, 배출 포트(25)의 폐색시에는 배출 포트(25)의 개구를 충분히 밀봉하면서도, 배출 포트(25)로부터의 유체 배출시에는 그 외주측뿐만 아니라 그 각 통풍부(55, 56)를 통해 배출 밸브(51)를 통과시킬 수 있기 때문에, 이 배출 밸브(51)를 통과하는 유체에 대해 가하는 저항을 저감시킬 수 있기 때문에, 배출 포트(25)로부터의 유체의 유출을 양호하게 하는 것이 가능해진다. 또한, 각 통풍부(55, 56)는 중심부의 주위로 등각도 간격으로 배치되어 있기 때문에, 원반상의 배출 밸브(51)가 오목부(50) 내에서 경사지기 어렵게 되어, 신뢰성을 향상시키는 것도 가능하다.

다음으로, 본 발명의 스크롤 압축기의 제 5 실시예에 관해서, 도 24를 참조하면서 이하에서 설명한다. 또한, 본 실시예는 상기 오목부(50)의 형상과 배출 밸브(51)의 구성이 상기 제 3 실시예와 비교하여 특히 상이하기 때문에, 이 점에 대하여 설명하고, 그 밖에는 상기 제 3 실시예의 스크롤 압축기와 동일하여 그 설명을 생략한다.

도 24는 본 실시예의 배출 밸브(51)인 체크 밸브를 도시하는 도면이고, 고정 스크롤(12)의 배출 포트(25)의 축선을 지나는 단면에서 본 사시도이다. 도 24에 도시된 바와 같이, 이 배출 밸브(51)는 배출 포트(25)의 개구를 밀폐하는 구형상의 밸브 본체(51g)와, 상기 밸브 본체(51g)를 상기 개구를 향해 가압하는 가압 부재인 스프링(51h)과, 상기 스프링(51h)을 고정 스크롤(12)의 배면측에 고정하는 고정부(51i)를 구비한 구성으로 되어 있다.

그리고, 도 24에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 오목부(50)는 상기 제 3 실시예에 비하여 그 깊이(h)는 동일하지만, 그 내경(d)에 있어서는 보다 협소한 형상이 채용가능하다. 이것은 볼트 고정 등을 실행하기 위한 공간이 불필요하기 때문이다. 또한, 참조부호(51j)는 배출 포트(25)의 개구에 형성된 환형의 모떼기이며, 밸브 본체(51g)의 표면을 손상시키는 일 없이 면 접촉이 가능하다.

도 24에 도시하는 바와 같이, 배출 밸브(51)(체크 밸브)의 밸브 본체(51g)는 오목부(50) 내에서 상하 이동가능하도록 되어 있고, 모떼기부(51j)에 면 접촉한 경우에는 배출 포트(25)의 개구를 밀폐하며, 역으로 유체압을 받아 부상한 경우에는 상기 개구를 개방하도록 되어 있다. 이와 같이 오목부(50) 내에서 상하 이동시키기 위해서, 또한 오목부(50)의 내벽면과 밸브 본체(51g) 표면 사이에 형성되는 간극으로부터 유체를 통과시키기 위해서, 상기 간극으로는 설계 조건에 따른 소정 치수가 채용되어 있다.

또한, 상기 고정부(51i)는 밸브 본체(51g)가 오목부(50)로부터 외부로 튀어나오는 것을 방지하기 위한 스토퍼의 역할도 겸하고 있다.

이상 설명한 구성을 갖는 본 실시예의 스크롤 압축기에 의하면, 도시되지 않은 모터에 의해 상기 회전축(16)을 그 축심 주위로 회전 구동시키면, 편심축(16b)이 선회 스크롤(13)을 고정 스크롤(12)에 대하여 자전을 저지시키면서 공전 선회 운동시킨다. 그러면, 흡입 포트(24)로부터 흡입된 저압의 유체는 상기 각 압축실(C) 내에서 그 체적을 점차 감소시키고 서서히 고압화하면서, 외주단측으로부터 중심부측을 향해 이동하여, 마침내 배출 포트(25)를 통해 배출 공동(23)으로 배출된다.

이 때의 유체는 배출 밸브(51)(체크 밸브)의 밸브 본체(51g)를 그 무게와 스프링(51h)의 가압력과 배출 공동(23) 내의 압력에 의한 합성력에 역행하여 부상하도록 밀어올림으로써 배출 포트(25)에 개구를 발생시키고, 여기로부터 배출 공동(23) 내로 유입된다. 그러면, 고압 유체의 유입에 의해 배출 공동(23) 내부가 승압하기 때문에, 다시 밸브 본체(51g)가 모떼기부(51j)에 밀착하도록 밀어 내려진다.

이렇게 하여 배출 포트(25)의 개구가 밀폐됨으로써 상기 배출 포트(25) 내에 유체가 조금 남지만, 오목부(50)의 형성에 의해 배출 포트(25) 내의 용적(V)이 최소화되어 있기 때문에, 대부분의 유체는 유연하게 배출 공동(23)으로 배출되게 되고, 종래의 스크롤 압축기와 비교하여 다음에 압축할 유체의 압력을 승압하기 어렵게 되어 있다.

또한, 오목부(50)를 형성함으로써, 상기 제 3 실시예와 같이, 배출 포트(25)내에서 압축실(C)을 향해 역류하는 유체를 될 수 있는 한 감소시킬 수 있기 때문에, 다음에 압축될 유체의 압력을 승압시키지 않고, 선회 스크롤(13)을 회전 구동하기 위한 동력이 작아지기 때문에, 배출 포트(25)내에 잔류하는 유체에 의해 방해받지 않고 운전 효율의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

또한, 본 실시예의 스크롤 압축기에 있어서는, 상기 제 3 실시예보다도 더욱 협소한 오목부(50)를 채용하고 있지만, 더욱 소형의 밸브 본체(51g)를 갖는 체크 밸브를 배출 밸브(51)로서 채용하고 있기 때문에, 이 협소한 오목부(50)내에 대해서도 용이하게 설치하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시예에서는 배출 포트(25)의 개구에 대하여 스프링(51h)이 밸브 본체(51g)를 가압하는 구성으로 되어 있기 때문에, 중력의 작용을 받지 않으며, 스크롤 압축기 자체를 세로로 배치해도 가로로 배치해도 배출 밸브(51)의 기능을 손상시키지 않고, 설치 자유도가 높은 스크롤 압축기로 된다.

또한, 이상 설명한 제 3 내지 제 5 실시예에 있어서는, 배출 밸브(51)로서 소용돌이 리드 밸브, 환형 프리 밸브, 체크 밸브를 채용한 경우를 설명했지만, 이에 한정되지 않고 비교적 협소한 오목부(50) 내로의 배치가 가능하면 무방하고, 그 밖의 형태의 밸브 본체를 채용해도 무방하다.

또한, 이상 설명한 제 3 내지 제 5 실시예에 있어서, 오목부(50)는 외주단으로부터 중심부를 향하는 진행각으로 2π±π/4(rad)에 이르는 위치까지의 사이에 형성되어 있는 환형의 저면(12g)에 의해 주위를 피복한 내측에 배치되는 것으로 했지만, 이 저면(12g)의 범위로는 2π±π/4(rad)에 한정되지 않고, 적절히 변경해도무방하다.

또한, 이상 설명한 제 3 내지 제 5 실시예에 있어서는, 오목부(50)의 형상을 원반 형상으로 했지만, 이에 한정되지 않고, 역원뿔대 형상 등, 필요에 따라 그 외의 형상을 적절히 채용해도 무방하다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기의 제 6 실시예를 도 25 내지 도 27에 도시하여 설명한다. 또한, 상기 제 1 내지 제 5 실시예와 같은 점에 대해서는 설명을 생략한다.

도 25는 본 발명에 따른 스크롤 압축기의 전체 구성을 나타내는 단면도이다.

단부 판(12a)의 다른 측면 중앙에는 소정 크기 이상의 압력이 작용한 경우에만 배출 포트(25)를 개방하는 배출 밸브(26)가 마련되어 있다.

도 26은 고정 스크롤(12), 선회 스크롤(13) 각각의 사시도이다.

또한, 고정 스크롤(12)측의 단부 판(12a)은 벽 본체(13b)의 상부 에지의 각 부위에 대응하여, 일 측면의 높이가 소용돌이의 중심에서 높고 외주단에서 낮아지는 2개의 부위를 갖는 단 부착 형상으로 되어 있다. 선회 스크롤(13)측의 단부 판(13a)도 단부 판(12a)과 동일하게 일 측면의 높이가 소용돌이 방향의 중심에서 높고 외주단에서 낮아지는 2개의 부위를 갖는 단 부착 형상으로 되어 있다.

또한, 벽 본체(12b)의 상부 에지(12c, 12d)에는 칩 시일(27c, 27d)이, 연결 에지(12e)에는 칩 시일(밀봉 부재)(27e)이 각각 설치되어 있다. 벽부(13b)의 상부 에지(13c)에는 칩 시일(28c)이, 연결 에지(13e)에는 칩 시일(밀봉 부재)(28e)이 각각 설치되어 있다.

칩 시일(27c, 27d)은 소용돌이 형상을 하고, 상부 에지(12c)에 소용돌이 방향을 따라 형성된 홈(12k, 12l)에 감합되어 있으며, 압축기의 운전시에는 홈(12k, 12l)에 도입되는 고압의 유체에 의해 배압을 받아, 저면(13f, 13g)에 밀어 붙여져 밀봉 기능을 발휘한다.

칩 시일(28c)도 소용돌이 형상을 하고, 상부 에지(13c)에 소용돌이 방향을 따라 형성된 홈(13k)에 감합되어 있으며, 압축기의 운전시에는 홈(13k)에 도입되는 고압의 유체에 의해 배압을 받아, 저면(12f)에 밀어 붙여져 밀봉 기능을 발휘한다.

칩 시일(27e)은 막대 형상을 하고, 연결 에지(12e)를 따라 형성된 홈(12m)에 감합되는 동시에 홈(12m)으로부터의 이탈을 방지하는 구조가 채용되어 있고, 압축기의 운전시에는 후술하는 바와 같이 도시하지 않은 가압 수단에 의해 연결 벽면(13h)에 장착되어 시일로서의 기능을 발휘한다. 칩 시일(28e)도 칩 시일(27e)과 같이 연결 에지(13e)를 따라 형성된 홈(13m)에 감합되는 동시에 홈(13m)에서의 이탈을 방지하는 구조가 채용되어 있고, 압축기의 운전시에는 도시하지 않은 가압 수단에 의해 연결 벽면(12h)에 밀어 붙여져 시일로서의 기능을 발휘한다.

고정 스크롤(12)에 선회 스크롤(13)을 장착하면, 저위치의 상부 에지(12c)가 바닥이 얕은 저면(13f)에 접촉하고, 고위치의 상부 에지(12d)가 바닥이 깊은 저면(13g)에 접촉한다. 동시에 저위치의 상부 에지(13c)가 바닥이 얕은 저면(12f)에 접촉하지만, 고위치의 상부 에지(13d)는 바닥이 깊은 저면(12g)에는 접촉하지 않는다. 이것은, 저면(12g)이 단부 판(13a)에서 상부 에지(13d)까지의 높이보다도 깊어지도록 형성되어 있기 때문에, 이에 의해 저면(12g)과 상부 에지(13d)의 사이에는 공간(29)이 형성되고, 이 공간(29)에는 저면(12g)을 따라 판 본체(30)가 배치되게 된다(도 25 참조).

판 본체(30)는 균일한 두께로 형성되어 충분한 강성을 가지고 선회축 방향에서 보면 저면(12g)에 거의 일치하는 형상을 하고 있으며, 소용돌이를 발생하는 벽 본체(12b) 사이에 삽입되고, 선회축 방향으로 이동가능하게 되어 있다[단, 그 이동 가능한 범위는 선회 스크롤(13)을 조합시킴으로써 저면(12g)과 벽 본체(13b) 사이로 한정된다].

고정 스크롤(12)과 선회 스크롤(13)을 조합시킨 스크롤 압축 기구에는 판 본체(30)를 벽 본체(13b)의 상부 에지(13d)에 가압하는 가압 수단(31)이 마련되어 있다. 가압 수단(31)은 도 27에 도시하는 바와 같이, 저면(12f)을 하나의 벽면으로 하여 소용돌이 방향의 중심측에 구획하는 압축실 내의 유체를 공간(29)에서의 판 본체(30)의 배면측에 도입하는 도입로(32)를 구비하고 있다. 도입로(32)의 일부는 고정 스크롤(12)의 단부 판(12a)을 구멍내어 형성되어 있다.

도입로(32)에는 경로 내의 유체를 외부로 방출하는 배출관(33)이 접속되어 있고, 도입로(32)와 배출관(33)의 접속 부분에는 필요에 따라 도입로(32)를 개폐하는 동시에 도입로(32)를 밀폐했을 때에 공간(29)측의 유체를 외부로 방출하는 3방 밸브(개폐 밸브)(34)가 설치되어 있다. 3방 밸브(34)는 압축기의 운전 상태를 제어하는 제어부(37)에 제어되고, 용량 제어를 하지 않는 경우에는 도입로(32)를 개방하는 동시에 배출관(33)을 밀폐하며, 용량을 제어하는 경우에는 도입로(32)를 밀폐하는 동시에 배출관(33)을 개방하는 동작을 한다.

판 본체(30)와 저면(12g)의 사이에는 판 본체(30)를 저면(12g)에 끌어당겨지는 방향으로 가압하는 스프링체(가압 수단)(35)가 마련되어 있다. 스프링체(35)에는 내식성이 풍부한 재질의 것이 사용되고 있다. 스프링체(35)는 용량을 제어하지 않는 경우에는 공간(29)에 도입되는 유체의 압력으로 굽혀 신장하고, 판 본체(30)를 벽 본체(13b)의 상부 에지(13d)에 밀어붙이는 것을 허용하지만, 용량을 제어하는 경우에는 판 본체(30)를 저면(12g)으로 끌어당겨져 상부 에지(13d)와의 사이에 적극적으로 간극을 형성한다.

판 본체(30)에는 선회축 방향의 이동 범위를 규제하는 스토퍼(36)가 마련되어 있다. 스토퍼(36)는 볼트부(36a)의 기단에 팽출부(36b)가 마련된 것으로, 판 본체(30)에 두께 방향으로 형성된 관통 구멍(30a)에 볼트부(36a)를 통과시키고, 또한 이 볼트부(36a)를 고정 스크롤(12)의 단부 판(12a)에 형성된 관통 구멍(30a)에 나사 결합시킨다. 또한, 판 본체(30)의 관통 구멍(30a)에는 팽출부(36b)의 돌출 부분을 흡수하여 판 본체(30)가 벽 본체(13b)의 상부 에지(13d)에 접촉하도록 단 부착 형상이 채용되어 있다.

용량을 제어하지 않는 경우, 판 본체(30)가 가압 수단(31)의 작동에 의해 벽 본체(13b)의 상부 에지(13d)에 밀어 붙여져 시일로서 기능하기 때문에, 양 스크롤간에는 대향하는 단부 판(12a, 13a)과 벽 본체(12b, 13b)로 구획되어 압축실(C)이 구획된다(도 5 내지 도 8 참조).

용량을 제어하는 경우, 판 본체(30)는 스프링체(35)의 작동에 의해 저면(12g)으로 끌어당겨져 시일로서의 기능을 잃기 때문에, 벽 본체(12b, 13b)의 외주단으로부터 연결 벽면(12h, 13h)에 이르기까지 기밀성을 구비하는 압축실(C)은 구획되지 않고, 연결 벽면(12h, 13h)을 지난 시점에서 처음으로 기밀성을 구비하는 압축실(C)이 구획된다.

상기한 바와 같이 구성된 스크롤 압축기에 대해서, 용량을 제어하지 않는 경우의 유체 압축의 과정은 제 1 실시예에서의 도 5 내지 도 8, 및 도 9a 내지 도 9d와 동일하므로 설명을 생략한다.

상기 스크롤 압축기에 있어서, 용량을 제어하는 경우에는 판 본체(30)가 시일로서의 기능을 다하지 않기 때문에, 연결 벽면(12h, 13h)보다도 외주단측에서는 기밀성을 구비하는 압력실이 구획되지 않고, 선행하는 압축실(C0)이 이 시점에서 처음으로 기밀성을 구비하여 구획된다. 따라서, 압축이 실행되고나서 배출되기까지 압축실(C)의 용적 변화가 작아져 배출 용량이 저감된다. 더구나, 압축실(C)이 연결 벽면(12h, 13h)을 지나갈 때까지는 유체를 압축하기 위한 동력이 사용되지 않기 때문에, 용량을 제어하는 경우에 있어서 압축기를 구동하기 위한 동력을 작게 할 수 있으며, 종래에는 불필요하게 소비하고 있던 동력 손실을 없애서 운전 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 용량을 제어하지 않는 경우에는 연속 벽면(12h, 13h) 보다도 중심측에 구획되어 고압으로 되는 압축실(C) 내의 압력을 도입로(32)를 통해 공간(29)으로 도입함으로써, 판 본체(30)가 스프링체(35)의 가압력 및 연속 벽면(12h, 13h)보다도 외주단측에 구획되어 저압으로 되는 압축실(C) 내의 압력에 저항하여 가압되고, 압축실(C)의 기밀성이 확보되기 때문에, 압축 효율을 높여 압축기의 성능을 향상시킬 수 있다. 게다가, 그 밖에 구동원을 마련하지 않고 판 본체를 가압하는 것이 가능하다.

또한, 스프링체(35)를 마련하여 판 본체(30)를 저면(12g)으로 끌어당김으로써, 용량을 제어하도록 가압 수단(31)에 의한 판 본체(30)의 가압이 해제된 경우에는 판 본체(30)와 대향하는 벽 본체(13b) 사이에 간극이 생기고, 외주단측에서는 적극적으로 유체의 누출이 발생되어 불필요한 압력의 상승이 방지되므로, 불필요한 동력의 소비를 없애서 운전 효율을 높일 수 있다.

덧붙여, 스토퍼(36)를 마련하여 판 본체(30)의 이동 범위를 규제함으로써, 판 본체(30)가 벽 본체(13b)에 과잉으로 가압되는 것이 저지되고, 판 본체(30)의 변형이나 벽 본체(13b)의 지나친 마찰에 의한 열의 발생을 억제할 수 있기 때문에 압축기의 안정된 운전이 가능해진다.

또한, 본 실시예에 있어서는 고정 스크롤(12)측에 판 본체(30)를 설치했지만, 선회 스크롤(13)측에 판 본체(30)를 설치한 구성으로 해도 무방하다. 또한, 본 실시예에 있어서는 판 본체(30)의 이동 범위를 규제하는 스토퍼(36)를 마련했지만, 판 본체(30)는 저면(12g)과 벽 본체(13b)의 상부 에지(13d)에 의해 이동 범위가 규제되어 있기 때문에, 스토퍼는 반드시 마련되지 않아도 무방하다.

본 실시예에 있어서는 연결 에지(12e, 13e)가 선회 스크롤(13)의 선회면에 수직하게 형성되고, 이에 대응하여 연결 벽면(12h, 13h)도 선회면에 수직하게 형성되어 있지만, 연결 에지(12e, 13e), 연결 벽면(12h, 13h)은 상호 대응 관계를 갖고 있으면 선회면에 수직할 필요는 없고, 예컨대 선회면에 대해 경사지도록 형성해도무방하다.

본 실시예에 있어서는 고정 스크롤(12), 선회 스크롤(13)과 함께 하나의 단차를 갖는 단 부착 형상을 채용했지만, 본 발명에 따른 스크롤 압축기는 단차를 복수로 갖는 것에 대해서도 실시 가능하다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기의 제 7 실시예를 도 28 내지 도 31에 도시하여 설명한다. 또한, 상기 제 1 내지 제 6 실시예와 같은 점에 대해서는 설명을 생략한다.

도 28은 본 실시예에 따른 스크롤 압축기의 전체 구성을 나타내는 단면도이다.

단부 판(12a)의 다른 측면 중앙에는 소정 크기 이상의 압력이 작용한 경우에만 배출 포트(25)를 개방하는 배출 밸브(26)가 마련되어 있다.

도 29는 고정 스크롤(12), 선회 스크롤(13) 각각의 사시도이다.

연결 에지(12e)는 도 30에 도시하는 바와 같이, 벽 본체(12b)를 선회 스크롤(13)의 방향에서 보면 벽 본체(12b)로 직행하는 평면을 하고 있으며, 또한 벽 본체(12b)의 내외 양 측면 사이의 모서리는 모떼기되어 코너면(Q)이 형성되어 있다.

또한, 도 29에 있어서, 벽 본체(12b)의 각 상부 에지(12c, 12d)에는 칩 시일(27c, 27d)이, 연결 에지(12e)에는 칩 시일(밀봉 부재)(27e)이 각각 설치되어 있다. 이와 같이 벽부(13)의 각 상부 에지(13c, 13d)에는 칩 시일(28c, 28d)이, 연결 에지(13e)에는 칩 시일(밀봉 부재)(28e)이 각각 설치되어 있다.

칩 시일(27c, 27d)은 모두 소용돌이 형상을 하고, 상부 에지(12c, 12d)에 소용돌이 방향을 따라 형성된 홈(12k, 12l)에 감합되어 있고, 압축기의 운전시에는 홈(12k, 12l)에 도입되는 고압의 유체에 의해 배압을 받아, 저면(13f, 13g)에 밀어 붙여져 시일로서의 기능을 발휘하게 되어 있다.

칩 시일(28c, 28d)도 소용돌이 형상을 하고, 상부 에지(13c, 13d)에 소용돌이 방향을 따라 형성된 홈(13k, 13l)에 감합되어 있고, 압축기의 운전시에는 홈(13k, 13l)에 도입되는 고압의 유체에 의해 배압을 받아, 저면(12f, 12g)에 밀어 붙여져 시일로서의 기능을 발휘하도록 되어 있다.

칩 시일(27e)은 막대 형상을 하고, 연결 에지(12e)를 따라 형성된 홈(12m)에 감합되는 동시에 홈(12m)에서의 이탈을 방지하는 구조가 채용되어 있고, 압축기의 운전시에는 후술하는 바와 같이 도시하지 않은 가압 수단에 의해 연결 벽면(13h)에 밀어 붙여져 시일로서의 기능을 발휘한다. 칩 시일(28e)도 칩 시일(27e)과 같이 연결 에지(13e)를 따라 형성된 홈(13m)에 감합되는 동시에 홈(13m)에서의 이탈을 방지하는 구조가 채용되어 있고, 압축기의 운전시에는 도시하지 않은 가압 수단에 의해 연결 벽면(12h)에 밀어 붙여져 시일로서의 기능을 발휘한다.

또한, 연결 에지(12e)와 연결 벽면(13h)의 사이 및 연결 에지(13e)와 연결 벽면(12h)의 사이에는 구동시의 양 스크롤의 열 팽창을 고려하여 미소한 간극이 마련된다.

상기 스크롤 압축기에 있어서는, 연결 에지(12e, 13e)를 도 30에 도시하는 바와 같은 형상으로 함으로써, 절삭 가공하는 경우에 있어서 그 가공성이 매우 향상된다. 연결 에지(12e, 13e)는 종래와 같은 반원상이 아니라, 3개의 평면에 의해형성되어 있기 때문에, 선반을 이용하여 절삭 가공하는 경우도 단순한 평면 절삭 공정을 반복하기만 함으로써 가공할 수 있는 것이다. 게다가, 연결 에지(12e, 13e)에는 코너면(Q)을 형성했기 때문에, 벽 본체(12b, 13b)의 연결 에지(12e, 13e) 주변의 강도를 확보하는 동시에, 가공 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 상기 스크롤 압축기에 있어서는, 장착 후의 연결 에지(12e)와 연결 벽면(13h)의 사이 및 연결 에지(13e)와 연결 벽면(12h)의 사이에 협소한 간극을 마련해 둠으로써, 고정 스크롤(12), 선회 스크롤(13)이 열 팽창하더라도 양 스크롤간의 접촉압이 필요 이상으로 높아지는 일이 없다. 이로써, 스크롤 압축기의 안정된 구동을 실현할 수 있다.

그런데, 본 실시예에 있어서는 연결 에지(12e, 13e)를 도 30과 같이 형성하고, 특히 벽 본체 사이의 모서리에는 코너면(Q)을 마련했지만, 예컨대 코너면이 아니라 도 31a와 같이 이웃하는 양 평면에 매끈하게 연속하는 라운드면(R)을 채용해도 무방하고, 코너면을 마련하지 않고 도 31b와 같이 정사각형 형상으로 해도 무방하다.

또한, 상기 각 실시예에 있어서는 연결 에지(12e, 13e)가 선회 스크롤(13)의 선회면에 수직하게 형성되고, 이에 대응하여 연결 벽면(12h, 13h)도 선회면에 수직하게 형성되어 있지만, 연결 에지(12e, 13e), 연결 벽면(12h, 13h)은 상호 대응 관계를 유지하고 있으면 선회면에 수직할 필요는 없고, 예컨대 선회면에 대하여 경사지도록 형성되어도 무방하다.

또한, 상기 각 실시예에 있어서는 고정 스크롤(12), 선회 스크롤(13)과 함께 하나의 단차를 갖는 단 부착 형상을 채용했지만, 본 발명에 따른 스크롤 압축기는단차를 복수개 갖는 것에 대해서도 실시 가능하다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기의 제 8 실시예를 도 32 내지 도 39g에 도시하여 설명한다. 또한, 상기 제 1 내지 제 7 실시예와 같은 점에 관해서는 설명을 생략한다.

도 32는 본 실시예에 있어서의 스크롤 압축기의 전체 구성을 나타내는 단면도이다.

고정 스크롤(12)에는 스크롤 압축 기구의 중심을 협지하여 대향하는 2개의 압축실[후에 설명하지만, 단부 판(12a, 13a), 벽 본체(12b, 13b)로 구획되고, 또한 연결 에지(12e)와 연결 벽면(13h)의 접촉에 의해 구획되는 C_a, C_b]끼리를 연통하는 연통로(P)가 마련되어 있다. 또한, 선회 스크롤(13)에는 스크롤 압축 기구의 중심을 협지하여 대향하는 2개의 압축실(후에 설명하는 C_a0, C_ｂ0)을 연통하는 연통로(Po)가 설치되어 있다.

연통로(P)는 고정 스크롤(12)에 복수의 구멍을 형성하여 불필요한 개소를 폐쇄하는 등의 기능을 하도록 형성되어 있고, 그 일단부가 연결 에지(12e)에 근접하는 벽 본체(12b)의 외측면[背(등)]을 따르도록 마련되며, 타단부가 스크롤 압축 기구의 중앙을 협지하여 대향하는 벽 본체(12b)의 내측면[腹(배)]을 따르도록 마련되어 있다. 연통로(P)의 양단부는 벽 본체(12b)의 외측면과 내측면이 동시에 맞물리는 2개소에 각각 개구하게 된다.

연통로(Po)도 상기와 같이 선회 스크롤(13)에 복수의 구멍을 형성하여 불필요한 개소를 폐쇄하는 등의 기능을 하도록 형성되어 있고, 그 일단부가 연결 벽면(13h)과 벽 본체(13b)의 경계에 근접하는 벽 본체(13b)의 외측면(배)을 따르도록 마련되며, 타단부가 스크롤 압축 기구의 중앙을 협지하여 대향하는 벽 본체(13b)의 내측면(배)에 따르도록 마련되어 있다. 연통로(Po)의 양단부는 벽 본체(13b)의 외측면과 내측면이 동시에 맞물리는 2개의 개소에 각각 개구하게 된다.

도 33은 고정 스크롤(12), 선회 스크롤(13) 각각의 사시도이다.

고정 스크롤(12)측의 벽 본체(12b)는 그 소용돌이 형상의 상부 에지가 2개의 부위로 분할되고, 또한 소용돌이의 중심측에서 낮고 외주단측에서 높은 단 부착 형상으로 되어 있다. 선회 스크롤(13)측의 벽 본체(13b)는 벽 본체(12b)와 같이 소용돌이 형상을 하고 있지만 단 부착 형상으로 되어 있지 않고, 상부 에지는 한면으로 형성되어 있다.

또한, 고정 스크롤(12)측의 단부 판(12a)은 벽 본체(13b)의 상부 에지에 대응하여 일 측면이 한면으로 형성되어 있다. 선회 스크롤(13)측의 단부 판(13a)은 벽 본체(12b)의 단 부착 형상에 대응하여, 일 측면의 높이가 소용돌이 방향의 중심에서 높고 외주단에서 낮아지는 2개의 부위를 갖는 단 부착 형상으로 되어 있다.

벽 본체(12b)의 상부 에지는 중심 근처에 마련된 저위치의 상부 에지(12c)와 외주단 근처에 마련된 고위치의 상부 에지(12d)의 2개 부위로 분할되고, 이웃하는 상부 에지(12c, 12d) 사이에는 양자를 연결하고 선회면에 수직한 연결 에지(12e)가 존재하고 있다.

또한, 단부 판(13a)의 저면은 중심 근처에 마련된 바닥이 얕은 저면(13f)과 외주단 부근에 마련된 바닥이 깊은 저면(13g)의 2개 부위로 분할되고, 이웃하는 저면(13f, 13g) 사이에는 양자를 연결하고 수직하게 서있는 연결 벽면(13h)이 존재하고 있다.

연결 에지(12e)는 벽 본체(12b)를 선회 스크롤(13)의 방향에서 보면 벽 본체(12b)의 내외 양 측면에 매끈하게 연속하여 벽 본체(12b)의 두께와 동일한 지름을 갖는 반원 모양을 하고 있다. 또한, 연결 벽면(13h)은 단부 판(13a)을 선회축 방향에서 보면 선회 스크롤(13)의 선회를 따라 연결 에지(12e)가 그리는 포락선과 일치하는 원호를 이루고 있다.

도 34에 도시하는 바와 같이, 벽 본체(12b)에서 상부 에지(12c)와 연결 에지(12e)가 접하는 부분에는 리브(12i)가 마련되어 있다. 리브(12i)는 응력 집중을 피하기 위해서 상부 에지(12c)와 연결 에지(12e)와 매끈하게 연속하는 오목 곡면을 이루어 벽 본체(12b)와 일체로 형성되어 있다.

단부 판(13a)에서 저면(13g)과 연결 벽면(13h)이 접하는 부분에도 보강을 위해 리브(13j)가 마련되어 있다. 리브(13j)는 응력 집중을 피하기 위해서 저면(13g)과 연결 벽면(13h)에 매끈하게 연속하는 오목 곡면을 이루어 벽 본체(13b)와 일체로 형성된다.

벽 본체(12b)에서 상부 에지(12c, 12d)가 접하는 부분에는 장착시에 리브(13j)와의 간섭을 피하기 위해서 각각 모떼기되어 있다.

또한, 벽 본체(12b)의 상부 에지(12c, 12d)에는 칩 시일(27c, 27d)이, 연결 에지(12e)에는 칩 시일(27e)이 각각 설치되어 있다. 또한, 벽부(13)의 상부에지(13c)에는 칩 시일(28)이 설치되어 있다.

칩 시일(27c, 27d)은 소용돌이 형상을 하고, 상부 에지(12c)에 소용돌이 방향을 따라 형성된 홈(12k, 121)에 감합되어 있고, 압축기의 운전시에는 홈(12k, 121)에 도입되는 고압의 유체에 의해 배압을 받아, 저면(13f, 13g)에 밀어 붙여져 시일로서의 기능을 발휘한다.

칩 시일(28)도 소용돌이 형상을 하고, 상부 에지(13c)에 소용돌이 방향을 따라 형성된 홈(13k)에 감합되어 있고, 압축기의 운전시에는 홈(13k)에 도입되는 고압의 유체에 의해 배압을 받아, 저면(12f)에 밀어 붙여져 시일로서의 기능을 발휘한다.

칩 시일(27e)은 막대 형상을 이루고, 연결 에지(12e)를 따라 형성된 홈(12m)에 감합되는 동시에 홈(12m)에서의 이탈을 방지하는 구조가 채용되어 있고, 압축기의 운전시에는 후술하는 바와 같이 도시하지 않은 가압 수단에 의해 연결 벽면(13h)에 밀어 붙여져 시일로서의 기능을 발휘한다.

고정 스크롤(12)에 선회 스크롤(13)을 장착하면, 저위치의 상부 에지(12c)가 바닥이 얕은 저면(13f)에 접촉하고, 고위치의 상부 에지(12d)가 바닥이 깊은 저면(13g)에 접촉한다. 동시에, 상부 에지(13c)가 저면(12f)에 접촉한다. 이에 따라, 양 스크롤간에는 대향하는 단부 판(12a, 13a)과 벽 본체(12b, 13b)로 구획되어 압축실(C)이 형성된다.

상기한 바와 같이 구성된 스크롤 압축기에 관해서, 구동시에 있어서의 유체 압축의 과정을 도 35 내지 도 38에 도시하여 순차적으로 설명한다.

도 35에 도시하는 상태에서는 벽 본체(12b)의 외주단이 벽 본체(13b)의 외측면에 접촉하는 동시에, 벽 본체(13b)의 외주단이 벽 본체(12b)의 외측면에 접촉하고, 단부 판(12a, 13a), 벽 본체(12b, 13b) 사이에 유체가 봉입되며, 스크롤 압축 기구의 중심을 협지하여 대향한 위치에 최대 용적의 압축실(C_a, C_b)이 2개 구획된다. 연결 에지(12e)와 연결 벽면(13h)은 이 시점에서 미끄럼 접촉을 개시하여, 압축실(C_b)과 선행하는 압축실(C_b0)은 각각 개별적으로 밀폐된 상태로 된다.

도 35의 상태에서 선회 스크롤(13)이 π/2 만큼 선회하여 도 36에 도시하는 상태에 이르는 과정에서는 압축실(C_a, C_b)이 각각 밀폐 상태를 유지하면서 중심을 향해 진행하여, 점차 용적을 감소시켜 유체를 압축한다. 선행하는 압축실(C_a0, C_b0)도 각각 밀폐 상태를 유지하면서 중심을 향해 진행하고, 점차 용적을 감소시켜 계속해서 유체를 압축한다. 이 과정에서 연결 에지(12e)와 연결 벽면(13h)의 미끄럼 접촉이 계속되고 있으며, 압축실(C_b)과 선행하는 압축실(C_b0)은 각각 개별적으로 밀폐된 상태를 유지할 수 있다.

도 36의 상태로부터 선회 스크롤(13)이 π/2 만큼 선회하여 도 37에 도시하는 상태에 이르는 과정에서 압축실(C_a, C_b)이 각각 밀폐 상태를 유지하면서 중심을 향해 진행하고, 점차 용적을 감소시켜 더욱 유체를 압축한다. 선행하는 압축실(C_a0, C_b0)도 각각 밀폐 상태를 유지하면서 중심을 향해 진행하여, 점차 용적을 감소시켜 계속해서 유체를 압축한다. 이 과정에서도 연결 에지(12e)와 연결 벽면(13h)의 미끄럼 접촉이 계속되고 있으며, 압축실(C_b)과 선행하는 압축실(C_b0)이 각각 개별적으로 밀폐된 상태를 유지할 수 있다.

도 37에 도시하는 상태에서는 외주단에 근접한 벽 본체(13b)의 내측면과 그 내측에 위치하는 벽 본체(12b)의 외측면 사이에는 후에 압축실로 되는 공간(C_a1)이 구획되고, 외주단에 근접한 벽 본체(12b)의 내측면과 그 내측에 위치하는 벽 본체(13b)의 외측면 사이에는 후에 압축실로 되는 공간(C_b1)이 구획되며, 공간(C_a1, C_b1)에는 흡입실(22)로부터 저압의 유체가 유입된다. 압축실(C_a, C_b)이 각각 밀폐 상태를 유지하면서 중심을 향해 진행하여, 점차 용적을 감소시키고 더욱 유체를 압축한다. 선행하는 압축실(C_a0, C_b0)은 이 시점에서 최소 용적으로 되고, 유체를 소정 압력까지 승압시켜 배출 포트(25)를 통해 배출한다. 이 시점까지는, 연결 에지(12e)와 연결 벽면(13h)의 미끄럼 접촉이 계속되고 있고, 압축실(C_b)과 선행하는 압축실(C_b0)은 각각 개별적으로 밀폐된 상태가 유지되지만, 직후에 해소된다.

도 37의 상태로부터 선회 스크롤(13)이 π/2 만큼 선회하여 도 38에 도시하는 상태에 이르는 과정에서는 공간(C_a1, C_b1)이 크기를 확대하면서 중심을 향해 진행하고, 공간(C_a1, C_b1)에 선행하는 압축실(C_a, C_b)도 각각 밀폐 상태를 유지하면서 중심을 향해 진행하며, 점차 용적을 감소시켜 유체를 압축한다. 이 과정에서 연결 에지(12e)와 연결 벽면(13h)의 미끄럼 접촉은 해소되고 있고, 중심을 협지하여 대향하는 2개의 압축실(C_a, C_b)은 연통 상태로 되어 압력이 균일하게 된다.

도 38의 상태로부터 선회 스크롤(13)이 π/2 만큼 더 선회하여 도 35에 도시하는 상태에 이르는 과정에서는 공간(C_a1, C_b1)이 더욱 크기를 확대하면서 스크롤 압축 기구의 중심을 향해 진행하고, 선행하는 압축실(C_a, C_b)은 각각 밀폐 상태를 유지하면서 중심을 향해 진행하며, 점차 용적을 감소시켜 유체를 압축한다. 이 과정에서도 연결 에지(12e)와 연결 벽면(13h)의 미끄럼 접촉은 해소되어 있고, 중심부를 협지하여 대향하는 2개의 압축실(C_a, C_b)은 연통 상태로 되어 압력이 균일하게 된다.

최대 용적으로부터 최소 용적[배출 밸브(26) 개방시의 용적]에 이르는 압축실의 크기의 변천은,

과정 A; [(도 35에 있어서의 압축실(C_a) →도 36에 있어서의 압축실(C_a) →도 37에 있어서의 압축실(C_a) →도 38에 있어서의 압축실(C_a) →도 35에 있어서의 압축실(C_b0) →도 36에 있어서의 압축실(C_b0) →도 37에 있어서의 압축실(C_b0)], 또는

과정 B; [(도 35에 있어서의 압축실(C_b) →도 36에 있어서의 압축실(C_b) →도 37에 있어서의 압축실(C_b) →도 38에 있어서의 압축실(C_b) →도 35에 있어서의 압축실(C_a0) →도 36에 있어서의 압축실(C_a0) →도 37에 있어서의 압축실(C_a0)]로 간주할 수 있다. 여기서, 각각의 상태에 있어서의 압축실을 전개한 형상을 도 39a 내지 도 39g에 도시한다. 또한, 상기 2개의 과정에서는 동일 타이밍이라도 압축실(C_a,C_b)의 용적이 상이한 때가 있기 때문에, 양자의 형상을 비교할 수 있도록 병기하기로 한다.

최대 용적이 되는 도 39a의 타이밍에서는 압축실(C_a, C_b)은 모두 얇은 스트립 형상을 이루고(도 35 참조), 선회축 방향의 폭은 스크롤 압축 기구의 외주단측에서는 저면(12f)으로부터 상부 에지(12d)까지의 벽 본체(12b)의 높이[또는 저면(13g)에서 상부 에지(13c)까지의 벽 본체(13b)의 높이]로 거의 동일한 랩 길이(L1)로 되며, 압축실(C_a, C_b)의 용적은 동일하다.

도 39b의 타이밍에서는 압축실(C_a)은 도 39a의 상태와 같이 얇은 스트립 형상을 이루지만, 선회 방향의 길이가 짧아진다(도 36 참조). 압축실(C_b)은 선회축 방향의 폭이 도중에 좁아지는 이형의 얇은 스트립 형상으로 변화하고, 그 폭은 중심측에서는 저면(12f)으로부터 상부 에지(12c)까지의 높이[또는 저면(13t)으로부터 상부 에지(13c)까지의 벽 본체(13b)의 높이]로 거의 동등한 랩 길이[Ls(<L1)]로 되기 때문에, 용적은 압축실(C_a)보다 작아진다.

도 39c의 타이밍에서는 압축실(C_a)도 선회축 방향의 폭이 도중에 좁아지는 이형의 얇은 스트립 형상으로 변화한다(도 37 참조). 압축실(C_b)은 랩 길이(L1)의 부분이 짧고, 랩 길이(Ls)의 부분이 길어진다. 또한, 압축실(C_a)의 랩 길이(L1) 부분의 길이는 압축실(C_b)의 그것보다 길고, 압축실(C_a)의 랩 길이(Ls) 부분의 길이는 압축실(C_b)의 그것보다 짧아지기 때문에, 용적은 압축실(C_a)쪽이 커진다.

도 39d의 타이밍에서는 압축실(C_a, C_b)은 모두 중심측으로 이동함으로써 선회 방향의 길이가 더욱 짧아진다(도 38 참조). 여기서도 압축실(C_a)의 랩 길이(L1) 부분의 길이는 압축실(C_b)의 그것보다 길고, 압축실(C_a)의 랩 길이(Ls) 부분의 길이는 압축실(C_b)의 그것보다 짧기 때문에, 용적은 압축실(C_a)쪽이 크다.

도 39e의 타이밍에서 압축실(C_b0, C_a0)은 모두 중심측으로 이동함으로써 선회 방향의 길이가 더욱 짧아진다(도 35 참조). 게다가, 압축실(C_a0)은 랩 길이(L1)의 부분이 소멸하여, 폭이 균일[랩 길이(Ls)]한 얇은 스트립 형상으로 된다.

도 39f의 타이밍에서는 압축실(C_a0, C_b0)은 중심측으로 이동함으로써 선회 방향의 길이가 더욱 짧아진다(도 36 참조).

최소 용적으로 되는 도 39g의 타이밍에서는 압축실(C_a0, C_b0)은 모두 랩 길이(L1)의 부분이 소멸하여, 폭이 균일[랩 길이(Ls)]한 얇은 스트립 형상으로 된다(도 37 참조). 이 다음에는 배출 밸브(26)가 개방하여 배출 포트(25)로부터 유체가 배출된다.

상기 스크롤 압축기를 구동시킨 경우, 도 39a 내지 도 39g로부터 알 수 있듯이, 대향하는 2개의 압축실의 용적이 도 39b 내지 도 39f의 과정에서 상이하며, 양 압축실간에 내부 압력이 균형을 이루지 않는 상태에 빠져 버린다. 단, 도 39c 내지 도 39e 사이에서는 연결 에지(12e)와 연결 벽면(13h)의 미끄럼 접촉이 해소되기 때문에, 실제로 내부 압력의 불균형 상태가 발생하는 것은 도 39a 내지 도 39c의 과정과 도 39e 내지 도 39g의 과정이다.

그래서, 상기 스크롤 압축기에 있어서는, 도 39a 내지 도 39c의 과정에서 대향하는 압축실(C_a, C_b) 사이에서 연통로(P)를 통해 유체가 유통하고, 양 압축실간의 내부 압력의 불균형이 시정된다. 또한, 도 39e 내지 도 39g의 과정에서 대향하는 입축실(C_a0, C_b0) 사이에서 연통로(Po)를 통해 유체가 유통하여, 양 압축실간 내부 압력의 불균형이 시정된다.

따라서, 상기 스크롤 압축기에 의하면, 압축 과정에서 대향하는 2개의 압축실의 용적이 동일하지 않은 상태로 되어도, 연통로(P, Po)를 통해 유체가 유통하여, 내부 압력의 불균형이 시정되고, 대향하는 압축실(C_a와 C_b, C_a0와 C_b0)간에 압력 밸런스가 유지되므로, 압축기를 안전하게 구동할 수 있다.

또한, 고정 스크롤(12)의 벽 본체(12b)에만 단차를 설치하고, 이에 대응하도록 선회 스크롤(13)의 단부 판(13a)에만 단차를 설치함으로써, 양 스크롤의 가공이 종래에 비해 간단하게 되어, 가공성이 향상하는 동시에 가공에 필요한 비용을 삭감할 수 있다.

또한, 단차를 갖지 않은 고정 스크롤(12)에 배출 포트(25)를 마련함으로써 배출 포트(25) 내의 용적이 감소하여, 배출 포트(25)로부터 압축실(C)로의 유체의 역류에 의한 동력 손실을 억제할 수 있기 때문에, 압축 효율의 향상을 도모할 수있다.

또한, 본 실시예에 있어서는 고정 스크롤(12)의 벽 본체(12b)에만 단차를 마련하고, 이에 대응하도록 선회 스크롤(13)의 단부 판(13a)에만 단차를 마련한 구성으로 했지만, 이와는 반대로 선회 스크롤(13)의 벽 본체(13b)에만 단차를 마련하고, 이에 대응하도록 고정 스크롤(12)의 단부 판(12a)에만 단차를 마련한 구성으로 해도 무방하다.

본 실시예에 있어서는 고정 스크롤(12)에 연통로(P)를, 선회 스크롤(13)에 연통로(Po)를 각각 설치했지만, 중앙으로 이동한 2개의 압축실이 연속하는 경우에는 연통로(Po)를 거치지 않고도 유체의 유통이 실행되기 때문에, 연통로(Po)를 설치할 필요는 없다.

또한, 본 실시예에 있어서는 연결 에지(12e)가 선회 스크롤(13)의 선회면에 수직하게 형성되고, 이에 대응하여 연결 벽면(13h)도 선회면에 수직하게 형성되어 있지만, 연결 에지(12e), 연결 벽면(13h)은 상호 대응 관계를 유지하고 있으면 선회면에 수직할 필요는 없고, 예컨대 선회면에 대하여 경사지도록 형성해도 무방하다.

또한, 본 실시예에 있어서는 고정 스크롤(12)에 하나의 단차를 갖는 단 부착 형상을 채용했지만, 본 발명에 따른 스크롤 압축기는 단차를 복수개 갖는 것에 관해서도 실시 가능하다.

본 발명에 따른 스크롤 압축기의 제 9 실시예를 도 40에 도시하여 설명한다. 또한, 상기 제 1 내지 제 8 실시예와 같은 점에 관해서는 설명을 생략한다.

도 40은 본 실시예에 있어서의 스크롤 압축기의 전체 구성을 나타내는 단면도이다. 이 스크롤 압축기의 특징은 고정 스크롤(12), 선회 스크롤(13)이 모두 단 부착 형상을 갖고 있다. 단, 벽 본체(12b)의 상부 에지의 단차는 벽 본체(13b)의 상부 에지의 단차보다 크고, 단부 판(13a)의 일 측면의 단차는 단부 판(12a)의 일 측면의 단차보다 작게 설정되어 있다.

상기 스크롤 압축기를 구동시킨 경우도, 상기 제 8 실시예와 같이, 대향하는 2개의 압축실의 용적이 어떤 과정에서도 상이하고, 양 압축실간에 내부 압력이 균형되지 않은 상태에 빠져 버리지만, 연통로(P, Po)를 통해 유체가 유통하고, 양 압축실간의 내부 압력의 불균형이 시정되어, 대향하는 압축실간에 압력 밸런스가 유지되기 때문에, 압축기를 안전하게 구동할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 스크롤 압축기에 있어서는 이하의 효과를 갖는다.

(1) 스크롤 압축기를 운전시켜 벽 본체가 열 팽창해도 벽 본체의 상부 에지는 대향하는 단부 판에 충돌하지 않는다. 따라서 선회 스크롤의 공전 선회 운동을 방해하는 일이 없고, 압축 효율의 향상을 실현할 수 있다.

또한, 상기 중심부측에서 벽 본체와 단부 판이 충돌하는 것이 방지되는 동시에, 단차부로부터 중심부측과 외주단측의 어디에 있어서도 열 팽창 후의 간극 높이를 적절히 형성시킬 수 있다.

(2) 압축실의 최대 용적이 보다 커지며, 압축 효율을 샹항시킬 수 있다.

또한, 내측 압축실의 유체가 단차부를 통해 외측의 압축실로 누출되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 단차부가 진행각 2π±π/4(rad)에 마련되어 있기 때문에, 압축실의 최대 용적을 충분히 크게 잡을 수 있는 동시에, 상기 차압을 원인으로 하는 압축실 내의 유체의 누출도 방지하는 것이 가능하다.

(3) 오목부를 형성함으로써, 고정 스크롤의 단부 판의 배출 포트가 위치하는 부분의 두께를 얇게 할 수 있고, 나아가서는 배출 포트 내의 용적을 협소화시킬 수 있기 때문에, 여기에 잔류하는 유체의 용량을 감소킬 수 있다. 따라서, 배출 포트 내에서 압축실을 향해 역류하는 유체를 될 수 있는 한 감소시킬 수 있기 때문에, 다음에 압축될 유체의 압력을 승압시키지 않고, 선회 스크롤을 회전 구동하기 위한 동력이 작아지기 때문에, 배출 포트 내에 잔류하는 유체에 의한 방해를 받지 않고 운전 효율의 향상을 얻는 것이 가능해진다.

또한, 소용돌이 리드 밸브를 채용함으로써, 비교적 소형의 밸브 본체이기 때문에 협소한 오목부내에 대해서도 용이하게 설치하는 것이 가능해진다.

또한, 프리 밸브를 채용함으로써, 단순한 판 본체이며 비교적 소형인 밸브 본체이기 때문에, 협소한 오목부 내에 대해서도 용이하게 설치하는 것이 가능해진다.

또한, 이 프리 밸브에 의하면, 배출 포트의 폐색시에는 배출 포트의 개구를 충분히 밀봉하면서도, 배출 포트로부터의 유체 배출시에는 프리 밸브의 외주측뿐만아니라, 그 각 통풍부를 통해 프리 밸브를 통과시킬 수 있어, 이 프리 밸브를 통과하는 유체에 대해 가하는 저항을 저감시킬 수 있기 때문에, 배출 포트로부터의 유체의 유출을 양호하게 하는 것이 가능해진다. 또한, 각 통풍부는 중심부의 주위에 등각도 간격으로 배치되어 있기 때문에, 프리 밸브가 오목부 내에서 경사가 발생하기 어렵게 되어, 신뢰성을 향상시키는 것도 가능해진다.

또한, 체크 밸브를 채용함으로써, 비교적 소형의 밸브 본체이기 때문에 협소한 오목부 내에 대해서도 용이하게 설치하는 것이 가능해진다.

(4) 용량을 제어하는 경우, 가압 수단을 작동시키지 않고 판 본체를 선회축 방향으로 이동가능하게 함으로써, 고정 스크롤과 선회 스크롤로 구성되는 스크롤 압축 기구에서는, 외주단측에 위치하여 벽 본체가 높은 부분에서는 양 스크롤의 벽 본체 사이에 압축실은 구획되지 않고, 중심측에 위치하고 벽 본체가 낮은 부분에 이르러, 연결 벽면을 지나 처음으로 압축실이 구획되기 때문에, 압축이 실행되고 나서 배출되기까지의 압축실의 용적 변화가 작아지며 배출 용량이 저감된다. 게다가, 압축실이 연결 벽면을 통과할 때까지는 유체를 압축하기 위한 동력이 사용되지 않는다. 즉, 용량을 제어하는 경우에 있어서 압축기를 구동하기 위한 동력을 작게 할 수 있어, 종래에 불필요하게 소비되던 동력원을 없애서 운전 효율을 높일 수 있다.

또한, 판 본체를 외주단측에 위치하는 부위와 대략 일치하는 형상으로 함으로써, 용량을 제어하지 않는 경우에 외주단측에 위치하여 벽 본체가 높은 부분에 구획되는 압축실의 기밀성을 확보할 수 있기 때문에, 압축 효율을 높여 압축기의 성능을 향상시킬 수 있다. 게다가, 따로 구동원을 마련하는 일 없이 판 본체를 가압하는 것이 가능하다.

또한, 용량을 제어하지 않는 경우, 소용돌이 방향의 중심측에 위치하여 고압이 되는 압축실 내의 압력을 외주단측에 위치하는 부위와 판 본체의 사이에 도입함으로써, 판 본체가 중심측보다 저압으로 되는 압축실내의 압력에 저항하여 가압되고, 압축실의 기밀성을 확보할 수 있기 때문에, 압축 효율을 높여 압축기의 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 가압 수단을 마련하여 판 본체를 외주단측에 위치하는 부위로 끌어당김으로써, 용량을 제어하기 위해 가압 수단에 의한 판 본체의 가압이 해제된 경우에는 판 본체와 대향하는 벽 본체의 사이에 간극이 발생하고, 유체의 누출이 발생되기 쉬워지며, 외주단측에서는 적극적으로 유체의 누출이 발생하여 불필요한 압력의 상승을 방지할 수 있기 때문에, 불필요한 동력의 소비를 없애서 압축기의 운전 효율을 높일 수 있다.

또한, 스토퍼를 마련하여 판 본체의 이동 범위를 규제함으로써, 판 본체가 대향하는 벽 본체에 과도하게 가압되는 것이 방지되고, 판 본체의 변형이나 벽 본체와의 과도한 마찰에 의한 열의 발생이 억제되기 때문에, 압축기의 안정된 운전이 가능하게 된다.

(5) 연결 벽면의 형상을 연결 에지의 공전 선회 운동시에 있어서의 선회 궤적이 그리는 포락선에 의해 결정함으로써, 연결 에지가 어떤 형상이어도 연결 벽면과의 기밀성을 확보할 수 있다. 그래서, 연결 에지에 비교적 단순한 형상을 채용하면, 가공성이 향상하여 비용의 삭감을 도모할 수 있다.

또한, 연결 에지를 벽 본체의 소용돌이 방향에 교차하는 평면에 의해 형성함으로써, 예컨대 연결 에지를 절삭 가공하는 경우에 있어서 가공성이 특히 향상되므로, 가공 비용의 삭감을 도모할 수 있다.

또한, 평면과 벽 본체의 측면과의 사이를 모떼기함으로써, 벽 본체의 연결 에지 주변에서의 강도를 확보하는 동시에, 가공 정밀도의 향상을 도모할 수 있다.

또한, 연결 에지와 연결 벽면과의 사이에 미리 미소한 간극을 마련해 둠으로써, 양 스크롤이 열 팽창하더라도 접촉압이 필요 이상으로 높아지거나 하지 않기 때문에, 안정된 구동을 실현할 수 있다.

(6) 연통로를 마련함으로써, 대향하는 2개의 압축실에서 압축이 있는 과정에서 용적은 다르지만, 상기 압축 과정에 있어서 연통로를 통해 양 압축실 사이에 유체가 유통하기 때문에, 내부 압력의 불균형이 시정된다. 이로써, 압축기를 안전하게 구동시킬 수 있다.

또한, 고정 스크롤, 선회 스크롤중 어느 한쪽 스크롤의 벽 본체에만 단차를 마련하고, 이에 대응하도록 다른쪽 스크롤의 단부 판에만 단차를 마련함으로써, 스크롤의 가공이 종래에 비해 간단해지고, 가공성이 향상되는 동시에 가공에 필요한 비용을 삭감할 수 있다.

또한, 단차를 갖지 않은 스크롤에 배출 포트를 마련함으로써, 배출 포트 내의 용적이 감소하여, 배출 포트로부터 압축실로의 유체의 역류에 의한 동력 손실이 억제되기 때문에, 압축 효율의 향상을 도모할 수 있다.

Claims (27)

1. 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 갖고, 정위치(定位置)에 고정되는 고정 스크롤과, 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 갖고, 상기 각 벽 본체끼리 맞물리게 하여 자전(自轉)을 저지시키면서 공전 선회 운동가능하게 지지된 선회 스크롤을 구비하고, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤중 적어도 한쪽 단부 판의 일 측면에, 그 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 높아지는 고부위와, 외주단측에서 낮아지는 저부위와, 상기 고부위와 저부위의 경계가 되는 단차부를 갖는 단 부착 형상부가 설치되며, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤중 적어도 한쪽 벽 본체의 상부 에지는 복수의 부위로 분할되고, 상기 각 부위에 대응하여 이들 부위의 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 낮아지는 저위치의 상부 에지와, 외주단측에서 높아지는 고위치의 상부 에지를 갖는 단 부착 형상으로 된 스크롤 압축기에 있어서,

   대응하는 상기 벽 본체의 상부 에지와 상기 단부 판의 사이에는 간극이 마련되고, 실온에서의 벽 본체의 높이 방향의 상기 간극의 높이는 스크롤 압축기 운전시에 상기 벽 본체가 벽 본체의 높이 방향으로 열 팽창한 경우의 높이보다도 높게 형성되어 있는

   스크롤 압축기.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 단차부보다도 소용돌이 방향의 중심부측에 형성된 상기 간극의 높이는 상기 단차부보다도 외주단측에 형성된 상기 간극의 높이보다도 높게 형성되어 있는

   스크롤 압축기.
3. 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 갖고, 정위치에 고정되는 고정 스크롤과, 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 갖고, 상기 각 벽 본체끼리 맞물리게 하여 자전을 저지시키면서 공전 선회 운동가능하게 지지된 선회 스크롤을 구비하고, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤중 적어도 한쪽 단부 판의 일 측면에 그 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 높아지는 고부위와, 외주단측에서 낮아지는 저부위와, 상기 고부위와 저부위의 경계가 되는 단차부를 갖는 단 부착 형상부가 설치되며, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤중 적어도 한쪽 벽 본체의 상부 에지는 복수의 부위로 분할되고, 상기 각 부위에 대응하여 이들 부위의 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 낮아지는 저위치의 상부 에지와, 외주단측에서 높아지는 고위치의 상부 에지를 갖는 단 부착 형상으로 된 스크롤 압축기에 있어서,

   상기 단차부는 상기 벽 본체의 소용돌이를 따라 상기 벽 본체의 외주단에서 중심부 방향으로 진행각 π(rad)를 초과한 위치에 설치되어 있는

   스크롤 압축기.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 단차부는 상기 벽 본체의 소용돌이를 따라 상기 벽 본체의 외주단에서 중심부 방향으로 진행각 2π+π/4(rad)를 초과하지 않는 위치에 설치되어 있는

   스크롤 압축기.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 단차부는 상기 벽 본체의 소용돌이를 따라 상기 벽 본체의 외주단에서 중심부 방향으로 진행각 2π±π/4(rad)의 범위 내에 설치되어 있는

   스크롤 압축기.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 고정 스크롤에 있어서, 상기 단부 판의 중심부에 배출 포트가 형성되며, 상기 단차부는 상기 벽 본체의 소용돌이를 따라 상기 배출 포트로부터 외주단측 방향으로 진행각 2π(rad)를 초과한 위치에 설치되어 있는

   스크롤 압축기.
7. 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 갖고 정위치에 고정되는 고정 스크롤과, 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 갖고, 상기 각 벽 본체끼리 맞물리게 하여 자전을 저지시키면서 공전 선회 운동가능하게 지지된 선회 스크롤을 구비하고, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤중 적어도 한쪽 단부 판의 일 측면에 그 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 높아지는 고부위와, 외주단측에서 낮아지는 저부위와, 상기 고부위와 저부위의 경계가 되는 단차부를 갖는 단 부착 형상부가 설치되며, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤중 적어도 한쪽 벽 본체의 상부 에지는 복수의 부위로 분할되고, 상기 각 부위에 대응하여, 이들 부위의 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 낮아지는 저위치의 상부 에지와, 외주단측에서 높아지는 고위치의 상부 에지를 갖는 단 부착 형상으로 된 스크롤 압축기에 있어서,

   상기 고정 스크롤의 단부 판에는 상기 벽 본체가 형성된 표면과는 반대측의 배면에서 대향한 경우에, 상기 저부위보다도 소용돌이 방향의 중심부측에 위치하는 오목부가 형성되고,

   상기 오목부내에는 상기 단부 판을 관통하는 배출 포트로부터 상기 표면에서 상기 배면의 방향으로 배출되는 유체의 역류를 저지하는 배출 밸브가 설치되어 있는

   스크롤 압축기.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 고정 스크롤에 있어서, 상기 단차부는 상기 벽 본체의 소용돌이를 따라 외주단으로부터 중심부 방향으로 진행각 2π±π/4(rad)의 범위 내에 설치되고, 상기 오목부는 상기 단부 판을 상기 배면에서 대향하여 본 경우에, 상기 외주단에서 상기 단차부에 이르기까지의 상기 저부위에 의해 둘러싸여 있는

   스크롤 압축기.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 배출 밸브는 상기 배출 포트의 개구를 피복하여 밀폐하는 폐색부와, 상기 폐색부로부터 소용돌이 형상으로 형성된 탄성부와, 상기 탄성부의 외주단을 고정하는 고정부를 갖는 소용돌이 리드 밸브인

   스크롤 압축기.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 배출 밸브는 상기 배출 포트의 개구 면적보다도 큰 표면적을 갖는 판 본체이며, 또한 상기 오목부 내에 배치된 프리 밸브인

    스크롤 압축기.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 프리 밸브에는 상기 배출 포트의 개구에 중첩되는 부분을 제외하고, 중심부로부터 방사상으로 복수의 통풍부가 형성되어 있는

    스크롤 압축기.
12. 제 7 항에 있어서,

    상기 배출 밸브는 상기 배출 포트를 밀폐하는 밸브 본체와, 상기 밸브 본체를 상기 배출 포트를 향해 가압하는 가압 부재를 구비한 체크 밸브인

    스크롤 압축기.
13. 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 갖고, 정위치에 고정되는 고정 스크롤과, 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 갖고, 상기 각 벽 본체끼리 맞물리게 하여 자전을 저지시키면서 공전 선회 운동가능하게 지지된 선회 스크롤을 구비하며, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤중 적어도 한쪽 단부 판의 일 측면에 그 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 높아지는 고부위와, 외주단측에서 낮아지는 저부위와, 상기 고부위와 저부위의 경계가 되는 단차부를 갖는 단 부착 형상부가 설치되며, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤중 적어도 한쪽 벽 본체의 상부 에지는 복수의 부위로 분할되고, 상기 각 부위에 대응하여, 이들 부위의 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 낮아지는 저위치의 상부 에지와, 외주단측에서 높아지는 고위치의 상부 에지를 갖는 단 부착 형상으로 된 스크롤 압축기에 있어서,

    상기 고정 스크롤과 상기 선회 스크롤중 어느 한쪽의 일 측면중 상기 저부위에 배치되어, 상기 선회 스크롤의 선회축 방향으로 이동가능한 판 본체와,

    상기 판 본체를 상기 고정 스크롤 또는 상기 선회 스크롤중 어느 다른쪽의 상기 벽 본체의 상부 에지에 가압하는 가압 수단을 구비하는

    스크롤 압축기.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 판 본체는 상기 고정 스크롤과 상기 선회 스크롤중 어느 한쪽을 상기 벽 본체가 형성된 표면으로부터 대향하여 본 경우의 상기 저부위와 대략 일치하는 형상으로 되어 있는

    스크롤 압축기.
15. 제 13 항에 있어서,

    상기 가압 수단은, 상기 판 본체가 배치된 스크롤의 상기 고부위를 하나의 벽면으로서 형성하는 압축실 내의 압력을 상기 저부위와 상기 판 본체의 공극에 도입하는 도입로를 구비하는

    스크롤 압축기.
16. 제 13 항에 있어서,

    상기 판 본체를 상기 저부위로 끌어당기는 방향으로 가압하는 가압 수단을 구비하는

    스크롤 압축기.
17. 제 13 항에 있어서,

    상기 판 본체의 이동 범위를 규제하는 스토퍼를 구비하는

    스크롤 압축기.
18. 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 갖고, 정위치에 고정되는 고정 스크롤과, 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 갖고, 상기 각 벽 본체끼리 맞물리게 하여 자전을 저지시키면서 공전 선회 운동가능하게 지지된 선회 스크롤을 구비하고, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤중 적어도 한쪽 단부 판의 일 측면에 그 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 높아지는 고부위와, 외주단측에서 낮아지는 저부위와, 상기 고부위와 저부위의 경계가 되는 단차부를 갖는 단 부착 형상부가 설치되며, 상기 고정 스크롤과 선회 스크롤중 적어도 한쪽 벽 본체의 상부 에지는 복수의 부위로 분할되고, 상기 각 부위에 대응하여 이들 부위의 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 낮아지는 저위치의 상부 에지와, 외주단측에서 높아지는 고위치의 상부 에지를 갖는 단 부착 형상으로 된 스크롤 압축기에 있어서,

    상기 각 단부 판의 단차부에 있어서, 이웃하는 상기 고부위와 저부위를 연결하는 연결 벽면의 형상이 상기 각 상부 에지가 이웃하는 상기 저위치의 상부 에지와 고위치의 상부 에지를 연결하는 연결 에지의 선회 궤적이 그리는 포락선(包絡線)에 의해 결정되는

    스크롤 압축기.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 연결 에지가 상기 벽 본체의 소용돌이 방향에 대해 수직한 평면에 의해 형성되어 있는

    스크롤 압축기.
20. 제 19 항에 있어서,

    상기 평면과 상기 벽 본체의 측면의 경계가 모떼기되어 있는

    스크롤 압축기.
21. 제 18 항에 있어서,

    상기 고정 스크롤과 선회 스크롤중 어느 한쪽의 상기 연결 에지와 다른쪽의 상기 연결 벽면의 사이에 미소한 간극이 마련되는

    스크롤 압축기.
22. 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 갖고, 정위치에 고정된 고정 스크롤과, 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 갖고, 상기 각 벽 본체끼리 맞물리게 하여 자전을 저지시키면서 공전 선회 운동가능하게 지지된 선회 스크롤을 구비하고, 상기 고정 스크롤과 상기 선회 스크롤중 어느 한쪽에 구비된 상기 벽 본체의 상부 에지는 복수의 부위로 분할되고, 그 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 낮아지는 저위치의 상부 에지와 외주단측에서 높아지는 고위치의 상부 에지를 갖는 단 부착 형상이며, 상기 고정 스크롤 또는 상기 선회 스크롤중 어느 다른쪽에 구비된 상기 단부 판의 일 측면은 상기 상부 에지의 각 부위에 대응하여, 그 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 높아지는 고부위와 외주단측에서 낮아지는 저부위를 갖는 단 부착 형상인 스크롤 압축기에 있어서,

    상기 저위치의 상부 에지와 고위치의 상부 에지를 연결하는 연결 에지와, 상기 고부위와 저부위를 연결하는 연결 벽면의 접촉에 의해 구획되는 2개의 압축실을 연통하는 연통로가 설치되어 있는

    스크롤 압축기.
23. 제 22 항에 있어서,

    상기 고정 스크롤과 상기 선회 스크롤중 어느 하나에 배출 포트가 설치되어 있는

    스크롤 압축기.
24. 제 22 항에 있어서,

    상기 연통로의 양단이 상기 압축실을 구획하는 상기 벽 본체의 외측면과 내측면이 동시에 맞물리는 2개의 개소에 각각 개구되어 있는

    스크롤 압축기.
25. 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 갖고, 정위치에 고정된 고정 스크롤과, 단부 판의 일 측면에 설치된 소용돌이 형상의 벽 본체를 갖고, 상기 각 벽 본체끼리 맞물리게 하여 자전을 저지시키면서 공전 선회 운동가능하게 지지된 선회 스크롤을 구비하고, 상기 각 벽 본체의 상부 에지는 복수의 부위로 분할되고, 그 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 낮아지는 저위치의 상부 에지와, 외주단측에서 높아지는 고위치의 상부 에지를 갖는 단 부착 형상이며, 상기 각 단부 판의 일 측면은 상기 상부 에지의 각 부위에 대응하여, 그 높이가 소용돌이 방향의 중심부측에서 높아지는 고부위와, 외주단측에서 낮아지는 저부위를 갖는 단 부착 형상인 스크롤 압축기에 있어서,

    상기 고정 스크롤과 상기 선회 스크롤중 어느 한쪽의 상기 저위치의 상부 에지와 고위치의 상부 에지의 단차가 다른쪽의 스크롤의 상기 저위치의 상부 에지와 고위치의 상부 에지의 단차보다 크고, 상기 다른쪽의 스크롤의 상기 고부위와 저부위의 단차가 상기 한쪽의 스크롤의 상기 고부위와 저부위의 단차보다 작게 설정되며,

    상기 저위치의 상부 에지와 고위치의 상부 에지를 연결하는 연결 에지와, 상기 고부위와 저부위를 연결하는 연결 벽면의 접촉에 의해 구획되는 2개의 압축실을 연통하는 연통로가 설치되어 있는

    스크롤 압축기.
26. 제 25 항에 있어서,

    상기 저위치의 상부 에지와 고위치의 상부 에지의 단차가 상대적으로 작고, 상기 고부위와 저부위의 단차가 크게 설정된 상기 다른쪽 스크롤에 배출 포트가 설치되어 있는

    스크롤 압축기.
27. 제 25 항에 있어서,

    상기 연통로의 양단이 상기 압축실을 구획하는 상기 벽 본체의 외측면과 내측면이 동시에 맞물리는 2개의 개소에 각각 개구하고 있는

    스크롤 압축기.