KR100811361B1

KR100811361B1 - 스크롤 압축기

Info

Publication number: KR100811361B1
Application number: KR1020067018127A
Authority: KR
Inventors: 켄지 야노; 토시유키 나카무라; 마사아키 스가와; 쿠니오 토조; 후미히코 이시조노; 마사유키 카쿠다; 신 세키야; 마사히로 스기하라; 토시히데 코다
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2004-12-22
Filing date: 2004-12-22
Publication date: 2008-03-07
Also published as: EP3096017B1; ES2817951T3; KR20070033958A; US20090185936A1; CN1938519A; JPWO2006067843A1; EP1830067B1; US7614860B2; US7909592B2; CN100434702C; JP4821612B2; EP1830067A1; US20080219871A1; WO2006067843A1; EP3096017A1; EP1830067A4

Abstract

본 발명은 조립성이 좋으며 스러스트 축받이를 필요로 하지 않고, 압축부를 양측에서 축지하는 양측지지 축받이 구조로 하는데 더하여 스크롤의 구조가 간단한 스크롤 압축기를 제공한다.

밀폐 용기(1) 내에 마련되고, 요동 대판(31B)의 양면에 거의 대칭적으로 와권을 형성함과 함께, 중심부에 주축(7)이 관통 고정된 요동 스크롤(31)과, 상기 주축을 관통하여 상기 요동 스크롤의 양면에 배설되고, 상기 각 와권과 대응하여 각각 압축실(32)을 형성하는 와권을 갖는 한 쌍의 고정 스크롤(33, 34)로 이루어지는 압축부(3), 상기 밀폐 용기 내에 마련되고, 상기 주축을 구동하는 모터(2), 상기 밀폐 용기에 마련되고, 상기 밀폐 용기 내로 흡입 가스를 도입하고, 상기 모터를 냉각한 후, 상기 압축부에 흡입시키는 흡입관(5) 및 상기 밀폐 용기에 마련되고, 상기 압축부에 의해 압축된 흡입 가스를 토출하는 토출관(8)를 구비한 구성으로 한다.

Description

스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은, 스크롤 압축기, 특히 요동 스크롤 대판(base plate)의 양면에 와권치(volute teeth)를 형성한 스크롤 압축기에 관한 것이다.

종래의 스크롤 압축기는, 예를 들면 종형(vertical type) 스크롤 압축기의 경우, 용기 내의 윗측에 압축부가 배설되고 아랫측에 구동용의 모터가 배설됨과 함께, 모터의 더욱 아랫측에 윤활유 저장실이 형성되어 있다. 또한, 압축부는 요동 스크롤 대판의 상면에만 와권치를 형성한 요동 스크롤과, 상기 와권치에 대향하는 고정 스크롤로 구성되고, 요동 스크롤의 하면에 결합된 편심축을 통하여 상기 모터로 구동함에 의해 압축실을 형성하도록 하고 있다.(예를 들면 특허 문헌 1 참조).

또한, 요동 스크롤 대판의 양면에 와권치를 형성하고, 각각의 와권치에 고정 스크롤을 대향시켜서 요동 스크롤의 상하면에서 압축실을 형성하고, 각 스크롤을 관통하는 축에 의해 요동 스크롤을 구동하도록 한 타입의 것도 있지만, 이 경우에는, 요동 스크롤의 상하면에 형성하는 와권치의 높이를 다르게 하며, 게다가 윗측 압축실과 아랫측 압축실을 직렬 관계로 결합하여 2단(段) 압축을 행하도록 하고 있 다.(예를 들면 특허 문헌 2 참조).

특허 문헌 1 : 일본 특허 제2743568호 공보

특허 문헌 2 : 일본 특개평8-170592호 공보

종래의 스크롤 압축기는 상기한 바와 같이 구성되고, 특허 문헌 1에서는, 압축부가 윗측에, 모터가 아랫측에 배설되어 있기 때문에, 단자를 윗측에 마련한 경우에는, 모터에 접속한 리드선을 압축부를 통과시켜 윗측으로 유도하고, 단자에 접속할 필요가 있기 때문에, 작업성이 나쁘다는 문제점이 있다.

또한, 단자를 압축부와 모터 사이에 마련하는 경우에는, 조립시에 우선 용기에 모터를 가열하여 끼움(shrink fitting) 등으로 고정하고 나서 리드선을 단자에 접속하고, 그 후, 압축부를 용기에 고정할 필요가 있어, 조립 작업이 번거롭다는 문제점이 있다.

또한, 압축부의 아랫측에만 축지지하는 편측지지 축받이 구조였기 때문에, 축의 경동에 의한 축받이에의 한쪽 닿음과, 그에 수반하는 축받이 로스의 증대나 소손의 문제가 있다. 또한, 요동 스크롤이 편면에만 와권치를 형성하고 있는 경우에는, 작동 가스의 압축에 의해 생기는 스러스트 부하를 받기 위해 스러스트 축받이가 필요해진다는 문제점이 있다.

또한, 특허 문헌 2에서는, 요동 스크롤의 양면에 압축실이 형성되기 때문에, 작동 가스의 압축에 의한 스러스트 부하는 서로 상쇄되는 결과, 스러스트 축받이의 부담은 경감되지만, 요동 스크롤의 상면의 와권치의 높이와 하면의 와권치의 높이의 비를, 한쪽의 압축실의 최소 밀폐 용적과 다른 압축실의 최대 밀폐 용적이 거의 동등하게 되도록, 또는 한쪽의 압축실의 최대 밀폐 용적과 최소 밀폐 용적의 비와 거의 동등하게 되도록 설정할 필요가 있는 등 스크롤의 구성이 복잡하게 된다는 문제점이 있다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 문제점을 해소하기 위해 이루어진 것으로, 조립성이 좋고. 스러스트 축받이를 필요로 하지 않고, 압축부를 양측에서 축지하는 양측지지 축받이 구조로 하는데 더하여 스크롤의 구조가 간단한 스크롤 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 스크롤 압축기는, 밀폐 용기 내에 마련되고, 요동 대판의 양면에 거의 대칭적으로 와권치를 형성함과 함께, 중심부에 주축이 관통 고정된 요동 스크롤과, 상기 주축을 관통하여 상기 요동 스크롤의 양면에 배설되고, 상기 각 와권치와 대응하여 각각 압축실을 형성하는 와권치를 갖는 한 쌍의 고정 스크롤로 이루어지는 압축부, 상기 밀폐 용기 내에 마련되고, 상기 주축을 구동하는 모터, 상기 밀폐 용기에 마련되고, 상기 밀폐 용기 내로 흡입 가스를 도입하고, 상기 모터를 냉각한 후, 상기 압축부에 흡입시키는 흡입관 및 상기 밀폐 용기에 마련되고, 상기 압축부에 의해 압축된 흡입 가스를 토출하는 토출관을 구비한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1의 전체 구성의 일례를 도시하는 개략 단면도.

도 2는 실시 형태 1에서의 요동 스크롤의 구성을 도시하는 것으로, (a)는 단면도, (b)는 상면의 구성을 도시하는 평면도, (c)는 하면의 구성을 도시하는 평면도.

도 3은 도 2에 도시하는 요동 스크롤의 중심부에 위치하는 구근부(core part)의 구성을 도시하는 것으로, (a)는 사시도, (b)는 상면 및 하면에 마련되는 실 링의 구성을 도시하는 사시도.

도 4는 구근부에 있어서의 실 링의 작용 효과를 설명하기 위한 설명용 단면도.

도 5는 실시 형태 1에서의 아랫측 고정 스크롤의 구성을 도시하는 것으로, (a)는 평면도, (b)는 (a)의 A-A선에 따른 단면도.

도 6은 실시 형태 1에서의 주축과 압축부와의 관통 구조 및 주축의 하단부의 구조를 도시하는 확대도.

도 7은 실시 형태 1의 동작을 설명하기 위해 요동 스크롤의 공전 각도와 압축실과의 관계를 도시하는 설명도.

(도면부호의 주요부분에 대한 부호의 설명)

1 : 밀폐 용기 2 : 모터

3 : 압축부 4 : 윤활유 저장실

5 : 흡입관 6 : 유리 단자

7 : 주축 8 : 토출관

31 : 요동 스크롤 32 : 압축실

33 : 윗측 고정 스크롤 34 : 아랫측 고정 스크롤

35 : 올덤 커플링 76 : 급유 펌프

77 : 윤활유

(실시 형태 1)

이하, 본 발명의 실시 형태 1을 도면에 의거하여 설명한다. 도 1은, 실시 형태 1에 의한 종형 용기를 사용한 경우의 전체 구성의 일례를 도시하는 개략 단면도, 도 2는, 실시 형태 1에서의 요동 스크롤의 구성을 도시하는 것으로, (a)는 후술하는 (c)의 A-A선에 따른 단면도로서, 좌측이 상면, 우측이 하면을 나타낸다. (b)는 요동 스크롤의 상면의 구성을 도시하는 평면도, (c)는 마찬가지로 하면의 구성을 도시하는 평면도이다.

또한, 도 3은, 도 2에 도시하는 요동 스크롤의 중심부에 위치하는 구근부의 구성을 도시하는 것으로, (a)는 구근부의 형상을 도시하는 사시도, (b)는 구근부의 상면 및 하면에 마련되는 실 링의 구성을 도시하는 사시도, 도 4는, 구근부에 있어서의 실 링의 작용 효과를 설명하기 위한 설명용 단면도, 도 5는, 실시 형태 1에서의 고정 스크롤중, 도 1에서 아랫측의 고정 스크롤의 구성을 예시한 것으로, (a)는 평면도, (b)는 (a)의 A-A선에 따른 단면도이다.

도 1에서, 스크롤 압축기는, 종형의 밀폐 용기(1) 내의 윗측에 모터(2)를 배 설하고, 아랫측에 압축부(3)를 배설함과 함께, 압축부(3)의 아랫측에 윤활유 저장실(4)을 형성하고 있다.

또한, 모터(2)와 압축부(3)의 중간부에서의 밀폐 용기(1)에 흡입 가스를 흡입하기 위한 흡입관(5)이 마련되고, 모터(2)의 상부에서의 밀폐 용기(1)의 상단에는 유리 단자(6)가 마련되어 있다.

모터(2)는 링형상으로 형성된 주지의 스테이터(21)와, 그 내부에서 회전할 수 있도록 지지된 로터(22)로 구성되어 있다. 또한, 로터(22)에는 주축(7)이 고정되고, 이 주축(7)이 압축부(3)를 관통하여 윤활유 저장실(4)까지 연재되어 있다. 압축부(3)와 주축과의 관계에 관해서는 후술한다.

압축부(3)는 요동 대판의 상면과 하면에 각각 거의 대칭적으로 높이도 거의 같은 와권치가 형성된 요동 스크롤(31)과, 요동 스크롤(31)의 상면에 대향 배치되고, 요동 스크롤(31)의 상면 와권치와 대응하여 압축실(32)을 형성하는 와권치를 갖는 윗측 고정 스크롤(33)과, 요동 스크롤(31)의 하면에 대향 배치되고, 요동 스크롤(31)의 하면 와권치와 대응하여 압축실(32)을 형성하는 와권치를 갖는 아랫측 고정 스크롤(34)과, 아랫측 고정 스크롤(34)과 요동 스크롤(31) 사이에 마련된 주지의 올덤 커플링(oldham joint; 35)을 갖는다.

요동 스크롤(31)의 상세한 구성을 도 2에 의거하여 설명한다. 이 도면에 도시하는 바와 같이 요동 스크롤(31)은, 중심부를 구성하고, 원호 등의 곡선으로 이루어지는 구근부(31A)와, 그 외주에 연재된 원판형상의 요동 대판(orbiting base plate; 31B)을 갖는다.

구근부(31A)는, 그 확대도를 도 3(a)에 도시하는 바와 같이, 중심부에는 주축(7)이 관통하는 구멍(31C)이 형성되고, 그 내주벽에 요동 축받이(31D)가 마련됨과 함께, 요동 축받이(31D)의 외주측의 구근부의 양면에 실 링 홈(31E)이 형성되고, 이 홈에 도 3(b)에 도시하는 바와 같은 접합점(abutment joint; 31F)을 갖는 실 링(31G)이 삽입되어 있다. 실 링(31G)의 상세에 관해서는 후술한다.

구근부(31A)에는 본래, 인벌류트 곡선 또는 원호에 의한 와권치가, 그 중심으로부터 외방을 향하여 형성되는 것이나, 와권치의 권수는 압축기의 압축비에 비례하기 때문에, 예를 들면 공조 조건으로 HFC 가스가 사용되는 경우에는 압축비 3으로 운전되고, 와권치의 권수도 3권(turn) 이상이 필요하게 되지만, 저압축비의 CO₂ 가스가 사용되는 경우에는 압축비 2로 운전되고, 와권치의 권수도 2권 이상이 되어, HFC 가스의 경우에 비하여 와권치의 권수를 1권 줄이는 것이 가능해진다.

따라서, 중심측의 1권 상당분 이상을 줄임에 의해, 구근부(31A)의 중심부에 주축 관통용의 구멍(31C)을 형성하고 요동 축받이(31D)를 마련하는 것이 가능하게 되는 것이다.

이것은 CO₂ 가스로 한하지 않고 저압축비가 정격 조건으로 되는 다른 어떠한 용도에서도 적용할 수 있다.

또한, 요동 대판(31B)의 상면 및 하면에는, 거의 대칭적으로 높이도 구근부와 거의 같은 와권치가 인벌류트 곡선 또는 원호에 의해 2권 이상 형성된다.

거의 대칭적이란, 도 2(a)에 도시하는 와권치의 두께(t), 높이(h), 피치(p), 권수(n)가 거의 동등하고, 그것에 의해 가스 압축시에 발생하는 스러스트 방향의 반력이 완전히, 또는 거의 동등하게 되도록 되어 있는 것을 의미한다.

이 때문에, 요동 스크롤(31)에 작용하는 압축시의 상하 방향에 대한 스러스트 추력(thrust forces)을 상쇄시켜서, 스러스트 방향의 부하가 실질적으로 제로가 되기 때문에, 스러스트 축받이를 없앨 수 있다.

또한, 스러스트 추력을 상쇄할 수 있기 때문에, 스크롤의 치고(tooth height)를 낮게 하고, 그만큼 와권의 지름 방향을 넓혀서, 이른바 얇은 팬케이크 형상으로 함에 의해 래디얼 방향력을 상대적으로 작게 할 수 있고, 저널 축받이의 신뢰성을 향상할 수 있다.

또한, 상면 및 하면의 와권치는, 거의 대칭적으로 되어 있지만, 구체적으로는 아랫측을 향하여 약간의 스러스트 추력이 발생하도록, 예를 들면 상하의 압축실의 가스압에 차가 생기도록 되어 있다. .

이 때문에, 요동 스크롤(31)은 아랫측의 와권치가 아랫측 고정 스크롤(34)에 압접되고, 윗측의 와권치는 윗측 고정 스크롤(33)과의 사이에 간극이 생기기 때문에, 윗측의 와권치의 상단면에는 도 2(a), (b)에 도시하는 바와 같이, 칩 실 홈(31H)이 형성되고, 그 내부에 칩 실(36)(도 6)을 장착하도록 하고 있다. 또한, 하면의 최외주부에는 올덤 커플링(35)에 대응하는 올덤 홈(31J)이 형성되어 있다.

구근부(31A)에 마련되는 실 링(31G)은, 도 3(b)에 도시하는 바와 같이, 단면 직사각형으로 접합점(31F)을 갖는 링으로서 형성되고, 도 3(a)에 도시하는 실 링 홈(31E)에 삽착된다. 이 실 링(31G)은, 압축 동작시에 있어서, 주축(7)과 요동 축 받이(31D)가 저압인데 대해, 와권치의 중심측은 고압이 되기 때문에, 양자 사이를 구획하여 누출을 방지하기 위해 구근부(31A)에 배설된다.

구획 작용은 도 4에 도시하는 바와 같이, 밀폐하기 전후의 공간의 차압에 의해 고압측인 도 4의 좌방 및 아랫측으로부터 화살표로 도시하는 바와 같이 가압되어 실 링 홈(31E) 내에서 실 링(31G)이 실 링 홈(31E)의 도면에서 우측의 벽 및 윗측의 고정 스크롤(33)에 꽉 눌려서 접촉 밀폐를 행하는 것이다.

이 경우, 고정 스크롤면 활주 접촉이 되지만, 칩 실과 마찬가지로, 작은 반경에서의 원주 운동에 의한 주속이 작은 활주이기 때문에, 마찰이나 활주 로스는 작다.

또한, 구근부(31A)에는 후술하는 바와 같이 요동 스크롤(31)의 양면의 압축실에서 압축된 가스를 합류시켜서 고정 스크롤의 토출구로 유도하기 위해 요동 대판(31B)을 상하 방향으로 관통하는 연통구(31K)가 실 링 홈(31E)의 외방에 형성되어 있다.

이 연통구(31K)는 실 링 홈(31E)에 따른 긴 구멍으로서 형성되고, 또는 복수개의 구멍을 인접 배치하여 실질적으로 긴 구멍과 동등한 작용을 하는 구멍으로서 형성되고, 압축실을 넘지 않고, 또한 후술하는 고정 스크롤의 토출구와 항상 연통하는 위치에 마련된다.

다음에, 고정 스크롤의 상세한 구성을 도 5에 의거하여 설명한다. 도 5는, 아랫측 고정 스크롤(34)의 일례를 도시한 것이다.

도 5의 (a), (b)에 도시하는 바와 같이, 고정 대판(34A)의 중심부에 주축(7) 이 관통하는 구멍(34B)이 형성되고, 이 구멍의 내주면에 주축받이(34C)가 마련되어 있다.

고정 대판(34A)의 중심부인 주축받이(34C)의 외주부에는, 요동 스크롤(31)의 구근부(31A)를 수용하여 요동 스크롤(31)의 선회 구동을 허용하는 오목부(34D)가 형성되고, 그 외주에 요동 스크롤(31)의 인벌류트 곡선 또는 원호로 이루어지는 와권치와 동일 치수에서, 또한 위상이 18O도 회전한 와권치(34E)가 2권 이상 형성되어 있다.

또한, 오목부(34D) 내로 압축 가스를 토출하기 위한 토출구(34F)를 요동 스크롤의 실 링(31G)을 넘지 않도록 마련하고 있다.

토출구(34F)는, 또한, 고정 스크롤의 최내측 와권치의 내면에 따른 긴 구멍으로서 형성되거나, 또는 복수개의 구멍을 인접 배치하여 실질적으로 긴 구멍과 동등한 작용을 하는 구멍으로서 형성되고, 요동 스크롤의 연통구(31K)와 항상 연통하는 위치에 마련되어 있다.

또한, 토출구(34F)와 연통하고, 압축 가스를 토출관(8)(도 1)을 경유하여 압축기 밖으로 유도하는 토출 유로(34G)가 형성되고, 토출 유로(34G) 내에서 토출구(34F)에 대향하는 위치에는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 토출 가스의 역류를 저지하는 토출 밸브(34H)가 마련되어 있다.

아랫측 고정 스크롤(34)의 최외주부에는 흡입 가스의 아랫측 압축실에의 흡입부가 되는 흡입구(34J)가 마련됨과 함께, 이 흡입구(34J)로부터 밀폐 용기 하부의 윤활유 저장실(4)에 연통하는 배출구(34K)(도 1)가 마련되고, 배출구(34K)의 윤 활유 저장실(4)측에, 도 1에 도시하는 바와 같이, 체크 밸브(34L)가 마련되어 있다.

이 체크 밸브(34L)는 압축기의 기동시에 냉매 등이 빨아들인 기름이 발포하여 압축기 밖으로 유출되는 것을 방지하기 위한 것이다. 또한, 흡입 가스의 압축실에의 흡입 경로는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 윗측 고정 스크롤(33)의 최외주부에 형성된 흡입구(33A)와 상술한 아랫측 고정 스크롤(34)의 흡입구(34J)를 포함하여 도 1에 파선 화살표(G)로 도시하는 바와 같이 형성되고, 요동 스크롤(31)의 상면 및 하면에 형성되는 각각의 압축실에 흡입 가스를 도입하도록 되어 있다.

주축(7)은 도 1에 도시하는 바와 같이, 상단부가 모터(2)의 로터(22)에 감합(fitted)되고, 하단부는 윗측 고정 스크롤(33)의 관통 구멍 및 요동 스크롤(31)의 관통 구멍(31C) 및 아랫측 고정 스크롤(34)의 관통 구멍(34B)을 관통하여 윤활유 저장실(4)의 윤활유(77)중에 침지되어 있다.

주축(7)과 압축부(3)의 관통 구조 및 주축(7)의 하단부 구조의 확대도를 도 6에 도시한다. 즉, 주축(7)과 윗측 고정 스크롤(33) 사이에는 주축받이(33B)가 마련되고, 주축(7)의 주축받이(33B)와 접하는 부분부터 하단에 걸쳐서 주축(7)의 표면에 평탄면을 형성하는 노치부(notch part; 71)가 형성되고, 노치부(71)에 대응하는 평탄면을 갖는 편심 구멍(도시 생략)이 형성된 슬라이더(72)가 주축(7)의 노치부(71)에 감합되고, 이 슬라이더(72)의 외주면이 도 2에 도시하는 요동 스크롤(31)의 요동 축받이(31D)의 내주면과 접하도록 배설되고, 주축(7)과 함께 편심축을 구성하여 요동 축받이(31D)를 통하여 요동 스크롤(31)을 구동하도록 되어 있다.

또한, 슬라이더(72)의 상면과 하면에는 윤활유의 경로가 되는 오목부(73)가 형성되고, 또한, 슬라이더 외주부의 요동 축받이(31D)와 접하는 면의 일부에는 상면의 오목부(73)와 하면의 오목부(73)를 연통하는 상하방향의 급유 홈(74)이 형성되어 있다.

주축(7)의 내부에는 하단으로부터 윗측 고정 스크롤(33)의 주축받이(33B)에 이르는 편심한 급유 구멍(75)이 형성됨과 함께, 주축(7)의 하단에는 급유 펌프(76)가 장착되고, 이 급유 펌프(76)가 밀폐 용기(1)의 하단에서 윤활유(77) 내에 침지하도록 되어 있다.

다음에, 실시 형태 1의 동작에 관해 설명한다.

흡입관(5)으로부터 밀폐 용기(1) 내로 흡입된 가스는, 우선 모터(2)의 부분에 유입하여, 모터(2)를 냉각한 후에, 윗측 고정 스크롤(33)의 외주부에 마련된 흡입구(33A)로부터 파선 화살표(G)로 도시하는 바와 같이, 요동 스크롤(31)의 상하면의 압축실(32)로 받아들여진다.

그 후, 요동 스크롤(31)이 윗측 및 아랫측 고정 스크롤(33 및 34)에 대해 자전(自轉)하지 않는 공전 운동을 하고, 주지하는 압축 원리에 의해 형성된 한 쌍의 초승달형의 압축실이 중심을 향하여 점차로 그 용적을 축소하고, 최후에 토출구(34F)인 최 내실에서 한 쌍의 압축실이 연통하고, 토출 유로(34G)를 경유하여 압축기 밖으로 유출된다.

도 7은, 요동 스크롤(31)의 공전 운동에 의해 형성된 한 쌍의 초승달형의 압축실이 중심을 향하여 점차로 그 용적을 축소하어 가는 과정을 도시한 것으로, 도 7(a)는 요동 스크롤(31)의 공전 각도 0°의 상태를 도시한다. 사선을 그은 부분이 요동 스크롤의 와권치이고, 검게 칠한 부분이 고정 스크롤의 와권치이다.

도 7(a)의 상태에서 최외주의 압축실이 닫힘을 종료하여, 한 쌍의 초승달형의 압축실(A와 B)이 형성된다. 도 7(b)는 반시계 방향으로 공전 각도 90°만큼 공전한 상태를 도시한다.

한 쌍의 압축실(A, B)은 용적을 축소하면서 중심을 향하여 이동하고 있다.

도 7(c)는 공전 각도가 180°인 상태를 도시하고, 도 7(d)는 공전 각도 270°인 상태를 도시한다. 이 상태에서는 토출구(34F)인 최내실(innermost chamber)로 압축실(A와 B)이 연통하고, 토출구(34F)로부터 토출된다.

도 7에서, 요동 스크롤(31)의 구근부(31A)의 형상은, 파선으로 도시하는 부분까지 인벌류트 곡선을 이루고, 압축실(B)의 한쪽의 경계를 형성하고 있다. 이보다 중심측은 압축에 기여하지 않는 최내실을 형성하는 구근부 곡선으로 되고, 고정 스크롤(34)의 와권치의 내면과 조합되어 경계면을 형성한다.

토출구(34F)는 압축에 기여하지 않는 최내실에 마련되어 있고, 압축 공정중에 상술한 실 링(31G)을 넘는 일이 없도록 위치 관계가 설정되고, 충분한 유로 면적을 확보할 수 있도록 마련되어 있다. 이 때문에, 압축 공정 중에 구근부(31A)로 토출구(34F)를 완전히 막는 일이 없도록, 구근부 곡선과 고정 스크롤의 와권치의 내면의 곡선은 공간부를 확보할 수 있도록 형성되어 있다.

스크롤 압축기와 같이 조립 용적비 고정 타입의 압축기에서는, 설정된 압축비보다도 고압축비 운전이 이루어진 경우에, 최종 토출 공정에서 압축 부족 로스가 생긴다. 이 압축 부족 로스는, 예를 들면 도 7(d)와 같이 최내실과 압축실(A와 B)의 연통시에 있어서, 최내실의 압력이 압축실(A, B)의 압력보다도 높은 것을 의미하고, 그 때문에 연통시에 최내실로부터 압축실(A, B)로 역류가 생기고, 그만큼, 압축 동력에 로스가 생긴다.

따라서, 톱 클리어런스 용적(토출 밸브(34H)보다 상류의 용적으로, 구체적으로는 최내실과 토출구(34F)와 연통로(31K)의 합에 상당한다)은 최소한으로 억제하며, 또한 압축실(A와 B)과의 연통시에 토출구(34F)에의 유로를 충분히 확보하기 위해, 구근부(31A)에 약간의 릴리즈부(34M)를 형성하고 있다. 릴리즈부(34M)는 환언하면 곡률 반경을 작게 하고 폭을 넓혀 유로를 확보하고자 하는 것이다.

다음에, 급유에 관해 설명한다. 도 6에 도시하는 바와 같이, 급유 펌프(76)에 의해 주축(7)의 하단부터 화살표로 도시하는 바와 같이 흡인된 윤활유(77)는, 주축(7) 내의 급유 구멍(75)을 통과하여 화살표로 도시하는 바와 같이 빨아올려지고, 윗측 고정 스크롤(33)의 주축받이(33B) 내로 급유된다.

그 후, 주축에 형성된 노치부(71)의 평탄부를 통과하여 하강하고 슬라이더(72)의 상면에 형성된 오목부(73)를 경유하여 슬라이더(72)의 외주면에 상하 방향으로 형성된 급유 홈(74)에 유입되어 슬라이더(72)를 윤활한다.

급유 홈(74)을 하강한 기름은 슬라이더 하면에 형성된 오목부(73)를 경유하여 아랫측 고정 스크롤(34)에 형성된 되돌림 구멍(34N)을 통과하여 주축의 중심 방향으로 흐르고, 재차 주축(7)의 노치부(71)를 하강하여 아랫측 고정 스크롤(34)의 주축받이(34C)에 급유하면서 주축받이(34C)의 하단부로부터 화살표로 도시하는 바 와 같이 주축 밖으로 배출되어, 윤활유 저장실(4)로 되돌아온다.

상술한 바와 같이 윤활유(77)는 급유로부터 배유까지 흡입 가스의 흐름과 직접 접촉하는 일 없이 폐루프를 구성하는 일련의 순환 급유 경로를 형성하고 있다.

따라서, 흡입 가스에 기름이 말려들어가 압축기 밖으로 유출되는 사태를 방지할 수 있다.

실시 형태 1은 이상과 같이 구성되어 있기 때문에, 예를 들면, 공조기 에너지 절약을 위해 열교환기 용적을 크게 하거나, 부하 평준화 피크 컷트 빙(氷) 축열 시스템과 같이, 저압축비로 통상운전되도록 튜닝된 장치에서 사용하는 경우나, 공조 운전에서 통상운전이 저압축비가 되는 CO₂ 가스와 같은 냉매를 사용하는 경우에 적합하고, 고효율을 유지할 수 있다.

본 발명에 관한 스크롤 압축기는 상기한 바와 같이 구성되고, 예를 들면 종형으로 하는 경우에는, 용기의 아랫측에 압축부를 마련하고, 윗측에 모터를 배설하고, 유리 단자를 모터 윗측의 상단부에 마련할 수 있기 때문에, 용기 내에 압축부와 모터를 전부 고정한 후, 최후에 리드선을 단자에 접속할 수 있기 때문에, 조립성이 좋아지는 것이다.

또한, 요동 스크롤의 양면에 거의 대칭의 와권치가 형성됨에 의해, 작동 가스의 압축에 의해 생기는 스러스트 부하가 서로 캔슬되는 결과, 스러스트 축받이를 마련할 필요가 없다.

따라서, CO₂ 가스와 같이 고압력, 고하중의 가스를 사용하는 경우에는, 주속(周速)이 낮고 유막 형성이 어려운 스러스트 축받이의 유막 갈라짐에 의한 마찰 로스의 증대나 소손을 방지할 수 있다.

또한, 압축부의 양측에서 축지한 양측지지 축받이 구조이기 때문에, 축에 모멘트가 발생하는 일이 없고, 따라서 축의 경동에 의한 축받이에의 한쪽 닿음과, 그에 수반하는 축받이 로스의 증대나 소손을 방지할 수 있다.

또한, 요동 스크롤의 양면의 와권치는, 상술한 바와 같이, 거의 대칭적이고 높이도 거의 같게 형성되기 때문에, 구조가 간단하고 용이하게 형성할 수 있다.

본 발명은 저압축비로 통상 운전되도록 튜닝된 공조기나 출열 시스템 또는 통상운전이 저압축비가 되는 CO₂ 가스와 같은 냉매를 사용한 공조기에 이용할 수 있는 것이다.

Claims

수직으로 설치한 밀폐 용기와,

상기 밀폐 용기 내의 하부에 마련되고, 요동 대판(base plate)의 양면에 거의 대칭적으로 와권치(volute teeth)를 형성함과 함께, 중심부에 주축이 관통 고정된 요동 스크롤과, 상기 주축을 관통하여 상기 요동 스크롤의 양면에 배설되고, 상기 각 와권치와 대응하여 각각 압축실을 형성하는 와권치를 갖는 한 쌍의 고정 스크롤로 이루어지는 압축부와,

상기 밀폐 용기 내의 상부에 마련되고, 상기 주축을 구동하는 모터와,

상기 밀폐 용기 내에서 상기 압축부의 아랫측에 형성한 윤활유 저장실과,

상기 주축의 하단에 장착되어 상기 윤활유 저장실로부터 윤활유를 빨아올리는 급유 펌프와,

상기 밀폐 용기에 마련되고, 상기 밀폐 용기 내로 흡입 가스로서 CO₂ 가스를 도입하고, 상기 모터를 냉각한 후, 상기 압축부에 흡입시키는 흡입관, 및

상기 밀폐 용기에 마련되고, 상기 압축부에 의해 압축된 흡입 가스를 토출하는 토출관을 구비하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 압축부에 의해 상기 밀폐 용기 내를 모터실과 윤활유 저장실로 구획하고, 상기 흡입관을 모터실에 마련하고, 상기 토출관을 상기 압축부에 마련함과 함께, 상기 급유 펌프에 연통하고, 상기 주축 내를 경유하여 윗측 고정 스크롤 축받이에 개구하고, 요동 스크롤 축받이, 아랫측 고정 스크롤 축받이를 통과하여 상기 윤활유 저장실에 이르는 급유 경로를 형성한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 3항에 있어서,

상기 압축부에, 모터실과 윤활유 저장실을 연통하는 통로를 마련하고, 이 통로의 윤활유 저장실측 개구부에 윤활유의 역류를 방지하는 체크 밸브를 마련한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 3항에 있어서,

상기 압축부를 구성하는 윗측 고정 스크롤의 외주부에, 상기 모터실과 상기 압축실을 연통하는 흡입구를 마련한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 1항, 제 3항, 제 4항, 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 흡입관을 상기 압축부 부근의 밀폐 용기에 마련하고, 유리 단자를 상기 밀폐 용기의 상단부에 마련한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 1항, 제 3항, 제 4항, 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 요동 스크롤의 주축측에 마련된 축받이 및 상기 고정 스크롤과 주축 사이에 마련된 축받이와, 상기 양 스크롤에 의해 형성되는 압축실과의 사이를 밀폐하는 실(seal) 수단을 상기 요동 스크롤에 마련한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 7항에 있어서,

상기 실 수단은, 상기 요동 스크롤의 구근부에서 상기 고정 스크롤과의 대면부에 마련되는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
밀폐 용기 내에 마련되고, 요동 대판의 양면에 거의 대칭적으로 와권치를 형성함과 함께, 중심부에 주축이 관통 고정된 요동 스크롤과, 상기 주축을 관통하여 상기 요동 스크롤의 양면에 배설되고, 상기 각 와권치와 대응하여 각각 압축실을 형성하는 와권치를 갖는 한 쌍의 고정 스크롤로 이루어지는 압축부, 및

상기 밀폐 용기 내에 마련되고, 상기 주축을 구동하는 모터를 구비하고,

상기 요동 스크롤 및 고정 스크롤은, 상기 주축의 외주를 향하여 2권(two turns) 이상 3권 미만의 와권치를 형성하고,

상기 압축부로의 흡입 가스로서 CO₂ 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 1항, 제 3항, 제 4항, 제 5항, 제 9항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 요동 스크롤은, 중심부에서 축받이를 형성하고, 원호 등의 곡선으로 이루어지는 구근부와, 그 외주에 상기 구근부와 거의 같은 높이로 형성되고, 인벌류트 곡선(involute curve)으로 이루어지는 연속한 와권치를 갖는 와권부로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 10항에 있어서,

상기 고정 스크롤은, 중심부에 상기 요동 스크롤의 구근부를 수용하는 오목부를 가지며, 그 외주에 상기 요동 스크롤의 인벌류트 곡선으로 이루어지는 와권치와 같은 치수이며 위상이 180도 회전한 와권치가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
삭제
삭제
제 10항에 있어서,

상기 요동 스크롤의 구근부는, 톱 클리어런스 용적이 최소가 되는 형상으로 한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 10항에 있어서,

상기 압축실은 요동 스크롤과 고정 스크롤의 조합에 의해 한 쌍 형성되고, 토출 공정으로 이동하는 최종 압축 공정에서 상기 한 쌍의 압축실이 서로 연통하기 위한 통로를 상기 요동 스크롤의 구근부에 마련한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 7항에 있어서,

상기 고정 스크롤의 중심부에서, 상기 실 수단을 넘지 않는 개소에 압축 가스의 토출구를 마련한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 16항에 있어서,

상기 토출구는 한쪽의 고정 스크롤에만 마련함과 함께, 상기 요동 스크롤의 구근부 부근에서 요동 대판을 관통하고, 상기 압축실을 넘지 않으며, 또한 상기 실 수단의 외측에 있으며 상기 토출구와 항상 연통하는 개소에 연통구를 마련한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 16항에 있어서,

토출구 및 연통구는, 긴 구멍으로서, 또는 복수개의 구멍을 인접 배치하여 형성한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.