KR100924895B1

KR100924895B1 - 스크롤 압축기

Info

Publication number: KR100924895B1
Application number: KR1020030031781A
Authority: KR
Inventors: 히와타아키라; 후타가미요시유키; 이이다노보루; 사와이기요시
Original assignee: 파나소닉 주식회사
Priority date: 2002-05-24
Filing date: 2003-05-20
Publication date: 2009-11-02
Also published as: DE60311605D1; CN1459572A; ATE353403T1; US20030219351A1; DK1365152T3; EP1365152A1; CN100370142C; KR20030091681A; DE60311605T2; EP1365152B1; US6827563B2

Abstract

본 발명에 의한 스크롤 압축기는 흡입한 냉매량에 대하여, 2중량% 이상 20중량% 미만의 비율로 압축실에 윤활유를 공급함으로써, 이산화탄소를 냉매로서 사용한 경우에도 고효율인 스크롤 압축기를 제공할 수가 있다.

Description

스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR}

도 1은 본 발명의 일 실시예를 나타내는 고정스크롤부품 및 선회 스크롤부품의 단면도.

도 2는 흡입한 냉매에 대한 윤활유의 공급비율과 성능의 관계를 나타내는 그래프.

도 3은 흡입한 냉매에 대한 윤활유의 공급비율과 성능의 관계를 R410A와 이산화탄소로 비교한 도면.

도 4는 고정 스크롤부품과 선회 스크롤부품과 흡입실의 확대도.

도 5는 본 발명의 일 실시예를 나타내는 고정 스크롤부품 및 선회 스크롤부품의 단면도.

도 6은 흡입한 냉매에 대한 윤활유의 최적의 공급비율과 냉매순환량의 관계를 나타내는 그래프.

도 7은 오일의 차이에 의한 성능의 관계를 나타내는 그래프.

도 8은 종래예를 나타내는 스크롤 압축기의 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 흡입관 2 : 고정 스크롤부품

3 : 흡입실 4 : 선회 스크롤부품

5 : 압축실 6 : 토출 포트

8 : 배기압력실 9 : 배기압력 조정기구

10 : 통로 11 : 밸브

13 : 샤프트 20 : 밀폐용기

본 발명은 고정 스크롤부품의 스파이럴형상 랩과 선회 스크롤부품의 스파이럴형상 랩을 맞물리게 하여 압축실을 형성하고, 선회 스크롤부품의 자전을 구속하여 원궤도를 따라 선회시켜, 고정 스크롤부품의 스파이럴형상 랩과 선회 스크롤부품의 스파이럴형상 랩의 사이에 형성되는 압축실이 용적을 바꾸면서 이동함으로써, 흡입한 냉매를 압축하여 토출하는 스크롤 압축기에 관한 것이다.

가정용 또는 업무용의 냉동공조(冷凍空調)분야에서는, 냉동공조용 밀폐형 압축기로서, 레시프로식 압축기, 로터리식 압축기, 및 스크롤식 압축기가 사용되고 있다. 이들 레시프로식 압축기, 로터리식 압축기, 및 스크롤식 압축기는 비용이나 성능면에서의 각각의 특징을 살려 개발이 이루어지고 있다.

방음과 보수관리가 없는 것을 목적으로 한 경우에는, 압축기구 및 전동기구를 용기에 수납한 밀폐형 압축기가 사용되고, 이 밀폐형 압축기로는 스크롤식 압축기와 로터리식 압축기가 주류가 되고 있다.

종래의 스크롤 압축기를 예로 들어 나타낸다. 도 8은 스크롤 압축기의 단면 도이다.

스크롤 압축기는 고정 스크롤부품(2)과 선회 스크롤부품(4)에 의해서 압축실 (5)을 형성하고 있다. 고정 스크롤부품(2)은 경판(2b)으로부터 스파이럴형상 랩(2a)이 돌출되어 구성되고, 선회 스크롤부품(4)은 경판(4b)으로부터 스파이럴형상 랩(4a)이 돌출되어 구성되어 있다. 압축실(5)은 경판(2b)과 경판(4b)의 사이에, 스파이럴형상 랩(2a)과 스파이럴형상 랩(4a)이 맞물려 형성된다. 선회 스크롤부품(4)은 자전구속기구에 의해서 자전이 구속되어, 원궤도를 따라 선회한다. 압축실(5)은 이 선회 스크롤부품(4)의 선회동작에 의해서 용적을 바꾸면서 이동한다. 그리고 압축실(5)에 있어서, 흡입한 냉매를 압축하여, 압축한 냉매를 토출한다. 또, 선회 스크롤부품(4)의 바깥둘레부 및 스파이럴형상 랩 배면에, 소정의 배기압력을 인가함으로써, 선회 스크롤부품(4)이 고정 스크롤부품(2)으로부터 떨어져 전복되지 않도록 구성하고 있다.

흡입관(1)으로부터 흡입된 냉매가스는 고정 스크롤부품(2)의 흡입실(3)을 지나서, 고정 스크롤부품(2)과 선회 스크롤부품(4)이 맞물려 생기는 압축실(5)에 갇히고, 고정 스크롤부품(2)의 중심을 향하여 용적을 감소시키면서 압축되어, 토출 포트(6)로부터 토출된다. 배기압력실(8)은 고정 스크롤부품(2)과 축받이(7)에 둘러싸여 형성된다. 이 배기압력실(8)은 선회 스크롤부품(4)이 고정 스크롤부품(2)으로부터 떨어지지 않을 만큼의 배기압력을 항상 가질 필요가 있지만, 이 배기압력이 과잉이 되면, 선회 스크롤부품(4)이 고정 스크롤부품(2)에 강하게 압착되어, 스크롤 미끄럼 동작부의 이상마모나 입력증가를 초래하게 된다. 그래서, 배기압력을 항상 일정하게 유지하기 위해서 배기압력 조정기구(9)를 설치하고 있다. 이 배기압력 조정기구(9)는 배기압력실(8)로부터 고정 스크롤부품(2)의 내부를 통하여 흡입실(3)로 연이어 통하고 있는 통로(10)에, 밸브(11)를 설치하여 구성되어 있다. 그리고, 배기압력실(8)의 압력이 설정압력보다 높아지면 밸브(11)가 열려， 배기압력실(8)의 오일이 흡입실(3)로 공급되어, 배기압력실내를 일정한 중간압으로 유지한다. 선회 스크롤부품(4)의 배면에는 상술한 중간력이 인가되어, 운전중에 전복되지 않도록 누르고 있다. 흡입실(3)로 공급되는 오일은 선회 스크롤부품(4)의 선회운동과 함께 압축실(5)로 이동하여, 압축실사이의 누설 방지에 도움이 되고 있다.

그러나, 이산화탄소를 냉매로서 사용하여, 임계압 이상의 압력으로 운전한 경우, 압축기의 토출압력과 흡입압력의 압력차는 프론을 냉매로 하는 종래의 냉동 사이클의 압력차의 약 7∼10배 이상 높다. 이 때문에, 고정 스크롤부품(2)과 선회 스크롤부품(4)의 사이에 형성되는 압축실(5)에서는 각 랩부(2a,4a)의 톱니 끝면으로부터의 누설이 증대하여, 성능저하를 초래한다고 하는 문제를 갖고 있었다.

예를 들면, 일본 특허공개2001-207979호 공보에 기재된 스크롤 압축기에서는, 상대측의 경판과 랩부의 톱니 끝면의 사이에서의 누설을 저감시키기 위해서, 스크롤의 랩부의 톱니 끝면에, 칩 시일 홈이 형성되고, 그 속에 칩 시일이 장착되어 있다. 그러나, 칩 시일이 접촉함에 따른 미끄럼동작손실의 증대나, 부품갯수의 증가 및 가공공정의 증가에 의해 생산성을 저하시킨다고 하는 문제를 갖고 있었다.

그래서, 본 발명은 상기 종래의 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 이산화탄소를 냉매로서 사용한 경우에, 간단하고 저비용을 도모한 구성으로 하면서도, 고효율 및 고신뢰성을 가진 스크롤 압축기를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

본 발명에 의한 제 1 실시형태는, 고정 스크롤부품의 스파이럴형상 랩과 선회 스크롤부품의 스파이럴형상 랩을 맞물리게 하여 압축실을 형성하고, 선회 스크롤부품을 자전구속기구에 의해서 자전을 구속하여 원궤도를 따라 선회시켜, 고정 스크롤부품의 스파이럴형상 랩과 선회 스크롤부품의 스파이럴형상 랩의 사이에 형성되는 압축실이 용적을 바꾸면서 이동함으로써, 흡입한 냉매를 압축하여 토출하는 스크롤 압축기에 있어서, 냉매로서 이산화탄소를 사용하여, 압축실내에 공급하는 윤활유량을, 냉매의 흡입행정완료시에 압축실내에 갇혀 있는 냉매량에 대하여, 2중량% 이상 20중량% 미만의 비율로 한 것을 특징으로 한다.

본 실시형태에 의하면, 압축실에 공급된 윤활유는 시일 오일로서 작용하고, 랩부의 톱니 끝면으로부터의 누설과 측벽으로부터의 누설을 저감시킬 수 있다. 또한, 흡입가열에 의한 손실의 증대를 최소한으로 할 수 있다. 또한, 칩 시일을 형성하여도 되기 때문에 부품갯수를 늘리지 않고, 비용을 낮게 할 수 있다.

본 발명에 의한 제 2 실시형태는, 제 1 실시형태에 있어서의 스크롤 압축기에 있어서, 고정 스크롤부품의 흡입실의 용적이 압축실의 밀어젖힘 용적의 20% 이상인 것을 특징으로 한다.

본 실시형태에 의하면, 냉매가 압축되기 전에 윤활유와 냉매를 충분히 혼합 시킬 수 있기 때문에, 압축실의 시일성을 더욱 높여, 누설을 저감시키는 효과를 높일 수 있다.

본 발명에 의한 제 3 실시형태는, 제 1 실시형태에 있어서의 스크롤 압축기에 있어서, 선회 스크롤부품내에, 윤활유를 흐르게 하는 스로틀 구멍을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 실시형태에 의하면, 흡입한 냉매량에 대하여, 2중량% 이상 20중량% 미만의 비율로 압축실에 윤활유를 공급하는 수단을 염가로 실현할 수 있다.

본 발명에 의한 제 4 실시형태는, 제 1 실시형태에 있어서의 스크롤 압축기에 있어서, 선회 스크롤부품의 구동에 의해서, 간헐적으로 윤활유를 흐르게 하는 스로틀 구멍을 구비한 것을 특징으로 한다.

본 실시형태에 의하면, 흡입한 냉매량에 대하여, 2중량% 이상 20중량% 미만의 비율로 압축실에 윤활유를 공급하고, 또한, 냉매순환량의 변화에 대해서도 급유량을 조절할 수 있기 때문에, 더욱 고효율의 스크롤 압축기를 제공할 수가 있다.

본 발명에 의한 제 5 실시형태는, 제 1에서 제 4 실시형태에 있어서의 스크롤 압축기에 있어서, 윤활유로서 폴리알킬렌글리콜을 주성분으로 하는 오일을 사용한 것을 특징으로 한다.

본 실시형태에 의하면, 전체 운전영역에 대하여 기계효율을 향상시키고, 또한, 누설손실도 저감시킬 수 있기 때문에, 더욱 고효율인 스크롤 압축기를 제공할 수가 있다.

본 발명에 의한 제 6 실시형태는, 제 1에서 제 4 실시형태에 있어서의 스크 롤 압축기에 있어서, 윤활유로서 폴리올에스테르를 주성분으로 하는 오일을 사용한 것을 특징으로 한다.

본 실시형태에 의하면, 냉매순환량이 많은 운전조건에 대해서는, 압축실의 시일성이 높아져, 더욱 고효율인 스크롤 압축기를 제공할 수가 있다.

본 발명에 의한 제 7 실시형태는, 고정 스크롤부품의 스파이럴형상 랩과 선회 스크롤부품의 스파이럴형상 랩을 맞물리게 하여 압축실을 형성하고, 선회 스크롤부품을 자전구속기구에 의해서 자전을 구속하여 원궤도를 따라 선회시켜, 고정 스크롤부품의 스파이럴형상 랩과 선회 스크롤부품의 스파이럴형상 랩의 사이에 형성되는 압축실이, 용적을 바꾸면서 이동함으로써, 흡입한 냉매를 압축하여 토출하는 스크롤 압축기에 있어서, 냉매로서 이산화탄소를 사용함과 동시에, 윤활유로서 폴리알킬렌글리콜을 주성분으로 하는 오일을 사용하여, 선회 스크롤부품내에, 윤활유를 흐르게 하는 스로틀 구멍을 구비하고, 스로틀 구멍에 의해서, 압축실내에 공급하는 윤활유량을, 냉매의 흡입행정완료시에 압축실내에 갇혀있는 냉매량에 대하여, 2중량% 이상 20중량% 미만의 비율로, 윤활유를 압축실내에 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 실시형태에 의하면, 압축실에 공급된 윤활유는 시일 오일로서 작용하고, 랩부의 톱니 끝면으로부터의 누설과 측벽으로부터의 누설을 저감시킬 수 있다. 또한, 흡입가열에 의한 손실의 증대를 최소한으로 할 수 있다. 또한, 칩 시일을 형성하여도 좋기 때문에 부품갯수를 늘리지 않고, 비용을 낮게 억제할 수 있다. 또한, 흡입한 냉매량에 대하여, 2중량% 이상 20중량% 미만의 비율로 압축실에 윤활유 를 공급하는 수단을 염가로 실현할 수 있다. 또한, 폴리알킬렌글리콜을 주성분으로 하는 오일을 사용함으로써, 전체 운전영역에 대하여 기계효율을 향상시키고, 또한, 누설손실도 저감시킬 수 있기 때문에, 더욱 고효율의 스크롤 압축기를 제공할 수가 있다.

본 발명에 의한 제 8 실시형태는, 고정 스크롤부품의 스파이럴형상 랩과 선회 스크롤부품의 스파이럴형상 랩을 맞물리게 하여 압축실을 형성하고, 선회 스크롤부품을 자전구속기구에 의해서 자전을 구속하여 원궤도를 따라 선회시켜, 고정 스크롤부품의 스파이럴형상 랩과 선회 스크롤부품의 스파이럴형상 랩의 사이에 형성되는 압축실이 용적을 바꾸면서 이동함으로써, 흡입한 냉매를 압축하여 토출하는 스크롤 압축기에 있어서, 냉매로서 이산화탄소를 사용함과 동시에, 윤활유로서 폴리올에스테르를 주성분으로 하는 오일을 사용하여, 선회 스크롤부품내에 윤활유를 흐르게 하는 스로틀 구멍을 구비하고, 스로틀 구멍에 의해서, 압축실내에 공급하는 윤활유량을, 냉매의 흡입행정완료시에 압축실내에 갇혀있는 냉매량에 대하여, 2중량% 이상 20중량% 미만의 비율로, 윤활유를 압축실내에 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 실시형태에 의하면, 압축실에 공급된 윤활유는 시일 오일로서 작용하고, 랩부의 톱니 끝면으로부터의 누설과 측벽으로부터의 누설을 저감시킬 수 있다. 또한, 흡입가열에 의한 손실의 증대를 최소한으로 할 수 있다. 또한, 칩 시일을 형성하지 않아도 되기 때문에 부품갯수를 늘리지 않고, 비용을 낮게 억제할 수 있다. 또한, 흡입한 냉매량에 대하여, 2중량% 이상 20중량% 미만의 비율로 압축실에 윤활 유를 공급하는 수단을 염가로 실현할 수 있다. 또한, 폴리올에스테르를 주성분으로 하는 오일을 사용함으로써, 냉매순환량이 많은 운전조건에 대해서는, 압축실의 시일성이 높아져, 더욱 고효율인 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.

[실시예]

도 1에 제 1 실시예에 의한 스크롤 압축기의 단면도를 나타낸다.

스크롤 압축기는 밀폐용기(20)내에 압축기구부와 전동기구부를 구비하고 있다. 압축기구부는 밀폐용기(20)내의 위쪽에 배치되고, 전동기구부는 압축기구부보다도 아래쪽에 배치되어 있다. 밀폐용기(20)의 상부에는, 흡입관(1)과 토출관(21)이 설치된다. 밀폐용기(20)내의 하부에는, 윤활유가 고여 있는 기름 고임부(22)를 가지고 있다.

압축기구부는 고정 스크롤부품(2)과 선회 스크롤부품(4)에 의해, 복수의 압축공간으로 이루어지는 압축실(5)을 형성하고 있다. 고정 스크롤부품(2)은 경판 (2b)으로부터 스파이럴형상 랩(2a)이 돌출되어 구성되고, 선회 스크롤부품(4)은 경판(4b)로부터 스파이럴형상 랩(4a)이 돌출되어 구성되어 있다. 압축실(5)은 경판(2b)과 경판(4b)의 사이에, 스파이럴형상 랩(2a)과 스파이럴형상 랩(4a)이 맞물려서 형성된다. 선회 스크롤부품(4)은 자전구속기구(22)에 의해서 자전이 구속되어, 원궤도를 따라 선회한다. 압축실(5)을 구성하는 복수의 압축공간은 이 선회 스크롤부품(4)의 선회동작에 의해서 용적을 바꾸면서 이동한다. 또, 선회 스크롤부품(4)의 바깥둘레부 및 스파이럴형상 랩 배면에, 소정의 배기압력을 인가함으로써, 선회 스크롤부품(4)이 고정 스크롤부품(2)으로부터 떨어져 전복되지 않도록 구성하고 있다.

흡입관(1)으로부터 흡입된 냉매가스는 고정 스크롤부품(2)의 흡입실(3)을 지나서, 고정 스크롤부품(2)과 선회 스크롤부품(4)이 맞물려 생기는 압축실(5)에 갇히고, 고정 스크롤부품(2)의 중심을 향하여 용적을 감소시키면서 압축되어, 토출 포트(6)로부터 토출된다. 배기압력실(8)은 고정 스크롤부품(2)과 축받이(7)에 둘러싸여 형성되고, 선회 스크롤부품(4)이 고정 스크롤부품(2)으로부터 떨어지지 않을 만큼의 배기압력을 항상 가질 필요가 있다. 또, 축받이(7)의 윗면으로서, 선회 스크롤부품(4)과 대향하는 면에는 링형상의 시일부재(7A)를 형성하고 있다. 배기압력 조정기구(9)는 선회 스크롤부품(4)의 배기압력을 항상 일정하게 유지하는 기구이다. 배기압력 조정기구(9)는 배기압력실(8)로부터 고정 스크롤부품(2)의 내부를 통하여 흡입실(3)로 연이어 통하고 있는 통로(10)에, 밸브(11)를 설치하여 구성되어 있다. 그리고, 배기압력실(8)의 압력이 설정압력보다 높아지면 밸브(11)가 열려, 배기압력실(8)의 오일이 흡입실(3)로 공급되어, 배기압력실내를 일정한 중간압으로 유지한다. 선회 스크롤부품(4)의 배면에는 상술한 중간력이 인가되어, 운전중에 전복되지 않도록 누르고 있다. 흡입실(3)에 공급되는 오일은 선회 스크롤부품(4)의 선회운동과 함께 압축실(5)로 이동하여, 압축실(5)을 구성하는 복수의 압축공간에서의 냉매의 누설 방지에 도움이 되고 있다.

기름 고임부(22)에 고인 윤활유는 샤프트(13)의 내부에 형성된 통로(23)를 통하여, 샤프트(13)의 상단부에 도입된다. 샤프트(13)의 상단부에 도입된 윤활유는 샤프트(13)와 선회 스크롤(4)과의 미끄럼동작면 및 샤프트(13)와 축받이(7)와의 미끄럼동작면을 윤활한다. 또한 윤활유의 일부는 선회 스크롤부품(4)내에 설치된 연통로(24)를 지나, 연통로에 부착된 스로틀 구멍(12)에서 감압된 후, 배기압력실 (8)로 공급된다. 배기압력실(8)의 압력이 설정압력보다 높아지면 밸브(11)가 열려, 배기압력실(8)의 윤활유가 흡입실(3)에 공급되고, 배기압력실(8)에 고인 윤활유는 시일 오일로서 작용한다. 또한, 본 실시예에서는 흡입관(1) 및 흡입실(3)과 배기압력 조정기구(9)가 겹치기 때문에, 편의적으로 샤프트(13)를 중심으로 하여 좌우로 나누어 도시한다.

표 1에 4개의 다른 운전조건의 토출압력, 흡입압력, 압축비, 회전수를 나타낸다.

표 1

4개의 다른 운전조건

	고압[MPa]	저압[MPa]	압축비	회전수[1/s]
조건 1	8.0	3.8	2.1	17
조건 2	9.0	5.0	1.8	37
조건 3	10.0	4.0	2.5	62
조건 4	9.0	3.0	3.0	62

도 2에 표 1에 표시된 4개의 다른 운전조건에서의, 흡입한 냉매량에 대한 윤활유의 공급비율과 성적계수비를 나타낸다. 흡입한 냉매량이란, 스크롤 압축기가 흡입행정을 완료했을 때에 가둔 냉매량을 의미하고 있다. 성적계수비는 각각의 조건에서의 성적계수를, 성적계수의 최대치로 나눈 것이다. 도 2에서 알 수 있듯이, 흡입한 냉매량에 대하여, 2중량% 이상 20중량% 미만의 비율로 압축실(5)에 윤활유를 공급하면 성적계수가 최대가 된다. 이산화탄소를 냉매로서 사용한 경우는 윤활유의 공급량이 적으면, 시일성이 나빠져, 압축실(5)의 누설손실이 증대하고, 윤활 유의 공급량이 많으면, 흡입 시에 냉매가 과열되어, 가둘 수 있는 냉매량이 감소하여 압축기의 효율이 저하하는 것을 나타내고 있다.

한편, 냉매로서 R41OA를 사용한 경우와, 냉매로서 이산화탄소를 사용한 경우를 비교한 것을 도 3에 나타낸다. 이산화탄소를 사용한 경우의 흡입한 냉매량에 대한 윤활유의 공급비율과 성적계수비는 조건 2로 측정된 것이다. 또한, R41OA를 사용한 경우의 흡입한 냉매에 대한 윤활유의 공급비율과 성적계수비는 이산화탄소를 사용한 경우의 조건 2와 냉동능력 및 주파수가 거의 동등해지도록 설계된 스크롤 압축기로 측정된 것이다. 도 3으로부터, 종래의 프론계 냉매인 R41OA를 사용한 경우는, 흡입한 냉매량에 대한 윤활유의 공급비율은 적으면 적을수록 성적계수비는 향상하는 것을 알 수 있다. 따라서, 이산화탄소를 냉매로서 사용하는 경우는 종래의 프론계 냉매를 사용하는 경우와는 달리, 적절한 비율로 압축실에 윤활유를 급유할 필요가 있는 것을 알 수 있다.

본 실시예에서는, 스로틀 구멍(12)을 적절히 조절함으로써, 흡입한 냉매량에 대하여, 2중량% 이상 20중량% 미만의 비율로 압축실(5)에 윤활유를 공급하고, 냉매로서 이산화탄소를 사용하여, 고압측압력이 경계압 이상이 되도록 운전한 경우라도, 고효율인 스크롤 압축기를 제공할 수가 있다. 또한, 스로틀 구멍(12)을 별도의 부재로서 연통로(24)내에 조립부착함으로써, 흡입한 냉매량에 대하여, 2중량% 이상 20중량% 미만의 비율로 압축실(5)에 윤활유를 공급하는 수단을 염가로 실현할 수 있다. 또한, 도 1에 나타내는 제 1 실시예에서는, 흡입관(1) 및 흡입실(3)이 배기압력 조정기구(9)와 겹치기 때문에, 편의적으로 샤프트(13)를 중심으로 하여 좌우 로 나누어 도시되어 있으므로, 도 4에 고정 스크롤부품(2)과 흡입실(3)과 선회 스크롤부품(4)과 압축실(5)의 단면을 확대한 것을 나타낸다. 종래의 R41OA를 냉매로서 사용하는 스크롤 압축기의 경우, 흡입실(3)의 용적이 압축실(5)의 밀어냄 용적의 약 14%가 되고 있다. 여기서, 압축실의 밀어냄 용적이란, 선회 스크롤부품의 1회전중, 냉매를 흡입하는 공간의 전체 용적이다. 또한, 흡입실(3)의 용적이란, 냉매의 흡입행정이 종료한 시점에서의, 흡입관과 압축공간의 사이에 생기는 공간의 용적이다. 그러나, 냉매로서 이산화탄소를 사용한 경우는 R41OA를 냉매로서 사용한 경우와 비교하여, 흡입시의 냉매점도가 약 1.4배가 되기 때문에, 윤활유와 냉매의 혼합이 충분히 이루어지지 않고, 압축실(5)의 시일 오일로서의 기능이 저하한다. 그래서, 흡입시의 냉매점도분만큼 큰 흡입실(3)을 형성하여, 고정 스크롤부품 (2)의 흡입실(3)의 용적이 압축실(5)의 밀어냄 용적의 20% 이상의 경우에는, 냉매가 압축되기 전에 윤활유와 냉매를 충분히 혼합시킬 수 있기 때문에, 압축실(5)의 시일성을 높여, 누설을 저감시키는 효과를 더욱 높일 수 있다.

도 5에 제 2 실시예를 나타낸다. 이 실시형태의 스크롤 압축기는, 도 1의 실시형태에 있어서의 스로틀 구멍을, 선회 스크롤부품(4)의 구동에 의해서, 간헐적으로 윤활유를 공급하는 구성으로 한 것이다. 즉 도 5에 나타낸 바와 같이, 스로틀 구멍(12)의 개구부를, 선회 스크롤부품(4)의 아랫면으로서, 축받이(7)에 대향하는 면에 설치하고 있다. 그리고, 이 스로틀 구멍(12)의 개구부는 선회 스크롤부품 (4)의 구동에 따라, 축받이(7)의 시일부재(7A)를 타 넘어, 시일부재(7A)의 안둘레측과 바깥둘레측에 위치하게 된다. 그리고, 시일부재(7A)의 바깥둘레측에 위치한 경우에, 배기압력실(8)에 윤활유를 공급한다. 또, 시일부재(7A)의 안둘레측에 위치한 경우에는, 배기압력실(8)에의 윤활유의 공급은 이루어지지 않는다.

표 1에 나타나 있는 4개의 다른 조건에 대하여, 냉매순환량에 대한 압축실 (5)에 윤활유를 공급하는 최적의 비율을 도 6에 나타낸다. 도 6으로부터, 4개의 다른 조건에서는, 여러가지 누설에 관한 파라미터를 다르게 하여 설정하고 있는 데에 상관없이, 압축실에 윤활유를 공급하는 최적의 비율은, 냉매순환량에 대하여 강한 상관관계가 있는 것을 알 수 있다. 이 스크롤 압축기로는 압축실(5)에 간헐적으로 윤활유를 공급하는 스로틀 구멍(12)을 구비하고 있기 때문에, 압축실(5)에 급여되는 윤활유량은 이하의 식으로 나타낼 수 있다.

여기서, Q는 급유량, C는 정수, ΔP는 차압, f는 주파수, v는 동점도(動粘度), d는 스로틀 구멍지름, To는 1회전당의 급유시간이다. 상기 식으로부터 알 수 있듯이, 압축실(5)에 급유되는 윤활유량을 적절히 조절할 수 있기 때문에, 흡입한 냉매량에 대하여, 2중량% 이상 20중량% 미만의 비율로 압축실(5)에 윤활유를 공급하고, 또한, 냉매순환량의 변화에 대해서도 급유량을 조절할 수 있기 때문에, 더욱 고효율인 스크롤 압축기를 제공할 수가 있다.

도 7에 제 3 및 제 4 실시예를 나타낸다. 도 7은 윤활유로서 폴리 알킬렌글리콜을 주성분으로 하는 오일을 사용한 경우와, 폴리올에스테르를 사용한 경우의 압축기의 성능을 비교한 것이다. 폴리알킬렌글리콜을 주성분으로 하는 오일을 사 용한 경우는 이산화탄소에 대하여 상용성이 낮기 때문에, 압축개시전에 냉매와 윤활유를 충분히 혼합해 놓지 않으면 시일성이 저하한다. 일반적으로 폴리알킬렌글리콜은 미끄럼동작부의 윤활성을 양호하게 유지할 수 있기 때문에, 흡입한 냉매량에 대하여, 2중량% 이상 20중량% 미만의 비율로 압축실(5)에 윤활유를 공급하여, 또한, 고정 스크롤부품(2)의 흡입실(3)의 용적이 압축실(5)의 밀어냄 용적의 20% 이상으로 할 때에, 전체 운전영역에 대하여 기계효율을 향상시키고, 또한, 누설손실도 저감시킬 수 있기 때문에, 더욱 고효율의 스크롤 압축기를 제공할 수가 있다. 한편, 폴리올에스테르를 주성분으로 하는 오일을 사용한 경우는, 이산화탄소에 대하여 상용성이 높기 때문에, 각 틈에서 윤활유가 냉매와 함께 씻겨나가 시일 오일로서의 작용이 저하한다. 이 효과는 냉매순환량이 적은 조건에서 특히 현저하게 나타난다. 그러나, 흡입한 냉매량에 대하여, 2중량% 이상 20중량% 미만의 비율로 압축실(5)에 윤활유를 공급하고, 또한, 고정 스크롤부품(2)의 흡입실(3)의 용적이 압축실(5)의 밀어냄 용적의 20% 이상으로 할 때는, 냉매순환량이 많은 운전조건에 대해서는, 압축개시전에 냉매와 윤활유를 충분히 혼합시킬 수 있기 때문에, 각 틈에서 윤활유가 냉매와 함께 씻겨나가 시일 오일로서의 작용이 저하하는 것보다도 빨리, 새롭게 윤활유가 각 틈에 공급되어 시일성을 현저히 높일 수 있다. 특히 냉매순환량이 많은 조건에서, 더욱 고효율인 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면, 압축실에 공급된 윤활유는 시일 오일로서 작용하여, 랩부의 톱니 끝면으로부터의 누설과 측벽으로부터의 누설을 동시에 저감시킬 수 있다. 또한, 흡입가열에 의한 손실의 증대를 최소한으로 할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 고정 스크롤부품의 흡입실의 용적을, 압축실의 밀어냄 용적의 20% 이상으로 함으로써, 냉매가 압축되기 전에 윤활유와 냉매를 충분히 혼합시킬 수 있기 때문에, 압축실의 시일성을 더욱 높이고, 누설을 저감시키는 효과를 높일 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 선회 스크롤부품내에 압축실에 윤활유를 공급하는 스로틀 구멍을 구비함으로써, 흡입한 냉매량에 대하여, 2중량% 이상 20중량% 미만의 비율로 상기 압축실에 윤활유를 공급하는 수단을 염가로 실현할 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 선회 스크롤부품의 구동에 의해서, 압축실에 간헐적으로 윤활유를 공급하는 스로틀 구멍을 구비함으로써, 흡입한 냉매량에 대하여, 2중량% 이상 20중량% 미만의 비율로 상기 압축실에 윤활유를 공급하고, 또한, 냉매순환량의 변화에 대해서도 급유량을 조절할 수가 있기 때문에, 더욱 고효율인 스크롤 압축기를 제공할 수가 있다.

또한 본 발명에 의하면, 윤활유로서 폴리알킬렌글리콜을 주성분으로 하는 오일을 사용함으로써, 전체 운전영역에 대하여 기계효율을 향상시키고, 또한, 누설손실도 저감시킬 수 있기 때문에, 더욱 고효율의 스크롤 압축기를 제공할 수가 있다.

또한 본 발명에 의하면, 윤활유로서 폴리올에스테르를 주성분으로 하는 오일을 사용함으로써, 냉매순환량이 많은 운전조건에 대해서는, 압축실의 시일성이 높아지고, 더욱 고효율인 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.

Claims

고정 스크롤부품의 스파이럴형상 랩과 선회 스크롤부품의 스파이럴형상 랩을 맞물리게 하여 압축실을 형성하고, 상기 선회 스크롤부품을 자전구속기구에 의해서 자전을 구속하여 원궤도를 따라 선회시켜, 상기 고정 스크롤부품의 스파이럴형상 랩과 상기 선회 스크롤부품의 스파이럴형상 랩의 사이에 형성되는 압축실이 용적을 바꾸면서 이동함으로써, 흡입한 냉매를 압축하여 토출하는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 냉매로서 이산화탄소를 사용하고, 상기 압축실내에 공급하는 윤활유량을, 상기 냉매의 흡입행정완료시에 상기 압축실내에 갇혀 있는 냉매량에 대하여, 2중량% 이상 20중량% 미만의 비율로 한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 고정 스크롤부품의 흡입실의 용적이 상기 압축실의 밀어냄 용적의 20% 이상인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 선회 스크롤부품내에, 윤활유를 흐르게 하는 스로틀 구멍을 구비한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 선회 스크롤부품의 구동에 의해서, 간헐적으로 윤활유를 흐르게 하는 스로틀 구멍을 구비한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 윤활유로서 폴리알킬렌글리콜을 주성분으로 하는 오일을 사용한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 윤활유로서 폴리올에스테르를 주성분으로 하는 오일을 사용한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
고정 스크롤부품의 스파이럴형상 랩과 선회 스크롤부품의 스파이럴형상 랩을 맞물리게 하여 압축실을 형성하고, 상기 선회 스크롤부품을 자전구속기구에 의해서 자전을 구속하여 원궤도를 따라 선회시켜, 상기 고정 스크롤부품의 스파이럴형상 랩과 상기 선회 스크롤부품의 스파이럴형상 랩의 사이에 형성되는 압축실이 용적을 바꾸면서 이동함으로써, 흡입한 냉매를 압축하여 토출하는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 냉매로서 이산화탄소를 사용함과 동시에, 윤활유로서 폴리알킬렌글리콜을 주성분으로 하는 오일을 사용하여, 상기 선회 스크롤부품내에, 상기 윤활유를 흐르게 하는 스로틀 구멍을 구비하고, 상기 스로틀 구멍에 의해서, 압축실내에 공급하는 윤활유량을, 상기 냉매의 흡입행정완료시에 상기 압축실내에 갇혀 있는 냉매량에 대하여, 2중량% 이상 20중량% 미만의 비율로, 상기 윤활유를 상기 압축실내에 공급하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
고정 스크롤부품의 스파이럴형상 랩과 선회 스크롤부품의 스파이럴형상 랩을 맞물리게 하여 압축실을 형성하고, 상기 선회 스크롤부품을 자전구속기구에 의해서 자전을 구속하여 원궤도를 따라 선회시켜, 상기 고정 스크롤부품의 스파이럴형상 랩과 상기 선회 스크롤부품의 스파이럴형상 랩의 사이에 형성되는 압축실이, 용적을 바꾸면서 이동함으로써, 흡입한 냉매를 압축하여 토출하는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 냉매로서 이산화탄소를 사용함과 동시에, 윤활유로서 폴리올에스테르를 주성분으로 하는 오일을 사용하여, 상기 선회 스크롤부품내에, 상기 윤활유를 흐르게 하는 스로틀 구멍을 구비하고, 상기 스로틀 구멍에 의해서, 압축실내에 공급하는 윤활유량을, 상기 냉매의 흡입행정완료시에 상기 압축실내에 갇혀 있는 냉매량에 대하여, 2중량% 이상 20중량% 미만의 비율로, 상기 윤활유를 상기 압축실내에 공급하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.