KR102392491B1 - 스크롤형 압축기 - Google Patents

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타쿠로 야마시타
타쿠미 마에다
신지 고이케
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가부시키가이샤 도요다 지도숏키
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Abstract

(과제) 동력 손실을 저감하면서, 배압이 과잉으로 높은 경우의 가동 스크롤의 마모 등을 방지할 수 있는 스크롤형 압축기를 제공한다.
(해결 수단) 본 발명의 스크롤형 압축기는, 하우징(16)과, 고정 스크롤(13)과, 가동 스크롤(15)과, 축지지 부재(11)를 구비하고 있다. 이 스크롤형 압축기는 배압실(20)에 고압의 유체가 공급된다. 배압실(20)과 토출실(37)은 바이패스 통로(50)에 의해 연통되어 있다. 바이패스 통로(50)에는, 배압실(20) 내의 배압이 토출실(37) 내의 토출 압력보다 높아지면, 유체를 배압실(20)로부터 토출실(37)로 흐르게 하는 역지 밸브(39d)가 형성되어 있다.

Description

스크롤형 압축기{SCROLL TYPE COMPRESSOR}
본 발명은 스크롤형 압축기에 관한 것이다.
특허문헌 1에 종래의 스크롤형 압축기가 개시되어 있다. 이 스크롤형 압축기는, 하우징과, 고정 스크롤과, 가동 스크롤과, 축지지 부재를 구비하고 있다. 고정 스크롤은, 하우징에 고정되어, 하우징과 함께 토출실을 구획 형성하고 있다. 가동 스크롤은, 하우징 내에서 공전축 둘레로 공전 가능하게 지지되고, 고정 스크롤과의 사이에 압축실을 구획 형성한다. 축지지 부재는, 하우징에 고정되어, 가동 스크롤과 함께 배압실(背壓室)을 구획 형성함과 함께, 하우징과 함께 흡입실을 구획 형성하고 있다. 이 스크롤형 압축기에서는, 흡입실 내에 가동 스크롤을 구동시키는 모터 기구도 형성되어 있다. 고정 스크롤은, 고정 기판과, 고정 기판과 일체를 이루는 고정 소용돌이형벽을 갖고 있다. 가동 스크롤은, 고정 기판과 대면하는 가동 기판과, 가동 기판과 일체를 이루고, 고정 소용돌이형벽에 맞물려지는 가동 소용돌이형벽을 갖고 있다.
가동 스크롤에는, 유입구와, 유출구와, 연통(communication) 구멍으로 이루어지는 급기 통로가 형성되어 있다. 유입구는, 가동 소용돌이형벽의 선단면으로 열려, 압축실과 연통 가능하다. 유출구는, 가동 기판에 형성되어 배압실에 연통한다. 연통 구멍은, 유입구와 유출구를 연통시키고 있다. 이 급기 통로는, 가동 스크롤의 탄성 변형 또는 축방향의 변위에 의해 압축실을 배압실에 연통시킨다. 또한, 배압실과 흡입실은 추기 통로에 의해 연통되고, 추기 통로에는 차압 밸브가 형성되어 있다.
이 스크롤형 압축기에서는, 모터 기구가 구동되어 가동 스크롤이 공전하면, 유체로서의 냉매 가스가 압축실 내에서 압축되어 고압으로 되고, 토출실을 경유하여 외부로 토출된다. 이 때, 급기 통로에 의해 배압실의 배압이 높아지기 때문에, 가동 스크롤을 고정 스크롤측에 탄성 지지하여, 높은 압축 효율을 실현하고 있다. 또한, 배압실 내의 배압이 과잉으로 높아지면, 배압과 흡입실 내의 흡입 압력의 차압에 의해 차압 밸브가 열리고, 배압의 냉매 가스를 배압실로부터 흡입실로 흐르게 하여, 배압이 과잉으로 높은 것에 의한 가동 스크롤의 마모 등이 방지된다.
일본공개특허공보 2011-64189호
그러나, 상기의 종래의 스크롤형 압축기에서는, 배압이 과잉으로 높아진 경우, 차압 밸브가 추기 통로를 연다. 이 때문에, 배압실의 유체가 배압실로부터 흡입실로 흐른다. 이 때문에, 이 경우에는, 압축 일이 행해진 유체를 흡입실로부터 재차 압축실로 흡입하여 압축하게 되어, 동력 손실을 일으켜 버린다.
본 발명은, 상기 종래의 실정을 감안하여 이루어진 것으로, 동력 손실을 저감하면서, 배압이 과잉으로 높은 경우의 가동 스크롤의 마모 등을 방지할 수 있는 스크롤형 압축기를 제공하는 것을 해결해야 할 과제로 하고 있다.
본 발명의 스크롤형 압축기는, 하우징과, 상기 하우징에 고정되어, 상기 하우징과 함께 토출실을 구획 형성하는 고정 스크롤과, 상기 하우징 내에서 공전축 둘레로 공전 가능하게 지지되고, 상기 고정 스크롤과의 사이에 압축실을 구획 형성하는 가동 스크롤과, 상기 하우징에 고정되어, 상기 가동 스크롤과 함께 배압실을 구획 형성함과 함께, 상기 하우징과 함께 흡입실을 구획 형성하는 축지지 부재를 구비하고,
상기 고정 스크롤은, 고정 기판과, 상기 고정 기판과 일체를 이루는 고정 소용돌이형벽을 갖고,
상기 가동 스크롤은, 상기 고정 기판과 대면하는 가동 기판과, 상기 가동 기판과 일체를 이루고, 상기 고정 소용돌이형벽에 맞물려지는 가동 소용돌이형벽을 갖고,
상기 배압실에 상기 압축실 내의 유체가 공급되는 스크롤형 압축기에 있어서,
상기 배압실과 상기 토출실은 바이패스 통로에 의해 연통되고,
상기 바이패스 통로에는, 상기 배압실 내의 배압이 상기 토출실 내의 토출 압력보다 높아지면 상기 유체를 상기 배압실로부터 상기 토출실로 흐르게 하는 역지 밸브가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 스크롤형 압축기에서는, 배압실 내의 배압이 토출실 내의 토출 압력보다 높아지면, 역지 밸브가 바이패스 통로를 연다. 이 때문에, 배압실 내의 토출 압력보다 고압의 유체가 배압실로부터 토출실로 흐른다. 이 때문에, 배압이 과잉으로 높은 것에 의한 가동 스크롤의 과잉의 탄성 지지가 억제되어, 가동 스크롤의 마모 등이 방지된다. 이 때, 배압실 내의 유체가 흡입실로 흐르는 것은 아니기 때문에, 압축 일이 행해진 유체를 재차 압축실에 흡입하여 압축하는 경우는 없다. 배압실 내의 배압이 토출실 내의 토출 압력보다 낮으면, 역지 밸브가 닫혀 배압실 내의 유체는 배압실에 머물고, 가동 스크롤을 고정 스크롤측에 적절히 탄성 지지하여 높은 압축 효율을 실현한다.
따라서, 본 발명의 스크롤형 압축기에서는, 동력 손실을 저감하면서, 배압이 과잉으로 높은 경우의 가동 스크롤의 마모 등을 방지할 수 있다.
고정 스크롤은, 고정 소용돌이형벽을 둘러쌈과 함께 하우징에 접합되는 쉘을 가질 수 있다. 바이패스 통로의 적어도 일부는 그 쉘에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 고정 기판이나 고정 소용돌이형벽이 변형하지 않도록, 높은 강성이 요구되는 쉘은 두껍게 형성되기 때문에, 배압실과 토출실을 연통하는 바이패스 통로를 형성하기 쉽고, 고압력의 유체를 흐르게 해도 변형되기 어렵다.
고정 기판에는, 토출실과 압축실을 연통하는 토출 포트가 형성될 수 있다. 또한, 고정 기판에는, 토출실 내에 형성되어, 토출 포트를 탄성 변형에 의해 개폐하는 판 형상의 토출 밸브부와, 토출 밸브부의 변형량을 규제하는 토출 밸브 리테이너가 형성될 수 있다. 역지 밸브는, 바이패스 통로의 토출실측의 개구를 탄성 변형에 의해 개폐하는 판 형상의 역지 밸브부와, 역지 밸브부의 변형량을 규제하는 역지 밸브 리테이너로 이루어질 수 있다. 그리고, 토출 밸브부와 역지 밸브부는 일체로 되고, 토출 밸브 리테이너와 역지 밸브 리테이너는 일체로 되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 토출 밸브부 및 토출 밸브 리테이너와 별개의 역지 밸브를 형성할 필요가 없어, 부품 점수의 삭감을 실현할 수 있다.
가동 스크롤에는, 가동 소용돌이형벽의 선단면으로 열려, 압축실과 연통 가능한 유입구와, 가동 기판에 형성되어 배압실에 연통하는 유출구와, 유입구와 유출구를 연통시키는 연통 구멍으로 이루어지고, 가동 스크롤의 탄성 변형 또는 공전축 방향의 변위에 의해 압축실을 배압실에 연통시키는 급기 통로가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 급기 통로는, 압축실로부터 고압의 유체를 배압실에 공급하여 배압실을 가압하고, 가동 스크롤을 고정 스크롤측에 탄성 지지하여, 높은 압축 효율을 실현한다. 또한, 급기 통로는, 압축실 내에 존재할 수 있는 액체상의 냉매나 윤활유를 배압실에 이동시켜, 액체를 가압하는 것에 의한 충격을 방지한다.
가동 스크롤에 이러한 급기 통로가 형성된 스크롤형 압축기에서는, 압축실과 토출실을 개폐 밸브를 통하여 연통하고, 압축실 내에 액체상의 냉매가 존재하는 경우에는, 개폐 밸브를 열어 압축실로부터 토출실에 그 냉매를 배출하기 위한 서브 포트가 형성될 수 있다. 본 발명에 기초하여, 배압실과 토출실이 역지 밸브를 갖는 바이패스 통로에 의해 연통되어 있는 경우에는, 그 서브 포트의 갯수를 줄일 수 있다. 이 때문에, 서브 포트의 삭감에 의해, 데드 볼륨의 감소에 의한 높은 체적 효율의 실현과, 가공 공정수의 삭감에 의한 제조 비용의 저렴화를 실현할 수 있다.
축지지 부재와 가동 스크롤의 사이에는, 자기(自己) 탄성 및 배압에 의해 가동 스크롤을 고정 스크롤을 향하여 탄성 지지하는 플레이트가 형성될 수 있다. 바이패스 통로의 일부는 이 플레이트에 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 플레이트에 의한 메리트를 확보하면서, 바이패스 통로의 부가를 실현할 수 있다.
본 발명의 스크롤형 압축기에서는, 동력 손실을 저감하면서, 배압이 과잉으로 높은 경우의 가동 스크롤의 마모 등을 방지할 수 있다.
도 1은, 실시예 1의 전동 압축기의 종단면도이다.
도 2는, 실시예 1의 전동 압축기에 관련되어, 주요부 확대 단면도이다.
도 3은, 실시예 1의 전동 압축기에 관련되어, 고정 스크롤의 평면도이다.
도 4는, 실시예 1의 전동 압축기에 관련되어, 고정 스크롤의 이면도이다.
도 5는, 실시예 1의 전동 압축기에 관련되어, 고정 스크롤 등의 주요부 단면도이다.
도 6은, 실시예 2의 전동 압축기에 관련되어, 고정 스크롤의 이면도이다.
도 7은, 실시예 3의 전동 압축기에 관련되어, 고정 스크롤 등의 주요부 단면도이다.
도 8은, 실시예 4의 전동 압축기에 관련되어, 고정 스크롤 등의 주요부 단면도이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명을 구체화한 실시예 1∼4를 도면을 참조하면서 설명한다.
(실시예 1)
실시예 1의 스크롤형 압축기는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 전동 압축기이다. 이 전동 압축기는, 스크롤식의 압축 기구(10)와, 모터 기구(12)와, 하우징(16)을 구비하고 있다. 하우징(16)은, 프론트 하우징(1)과, 모터 하우징(3)을 갖고 있다.
이하의 설명에서는, 도 1의 지면 좌측에 위치하는 프론트 하우징(1)측을 전동 압축기의 전측(前側)으로 규정하고, 도 1의 지면 우측에 위치하는 모터 하우징(3)측을 전동 압축기의 후측으로 규정한다. 그리고, 도 2 이후의 각 도면에 나타내는 전후 방향은 모두, 도 1에 대응시켜 표시한다. 또한, 실시예 1에 있어서의 전후 방향은 일 예이다. 전동 압축기는, 탑재되는 차량 등에 대응하여, 그 전후 방향이 적절히 변경된다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 프론트 하우징(1)과 모터 하우징(3)은 서로 맞대어져, 복수개의 볼트(9)에 의해 상호 체결되어 있다. 모터 하우징(3)은, 프론트 하우징(1)측에 개구를 갖는 바닥이 있는 원통 형상을 하고 있다. 모터 하우징(3) 내에는, 축지지 부재(11)가 형성되어 있음과 함께, 축지지 부재(11)의 전방에 플레이트(14) 및 고정 스크롤(13)이 형성되어 있다. 프론트 하우징(1)과 모터 하우징(3)은, 고정 스크롤(13), 플레이트(14) 및 축지지 부재(11)를 서로 맞닿게 한 상태로 수납되어 있다. 즉, 이 구조에서는, 고정 스크롤(13) 및 축지지 부재(11)는 하우징(16)에 고정되어 있다. 고정 스크롤(13)과 프론트 하우징(1)의 사이에는 개스킷(2)이 끼워 지지되어 있다.
모터 하우징(3)의 저벽(3a)의 내면 중앙에는 원통 형상의 축지지부(3b)가 전방을 향하여 돌출 형성되어 있다. 한편, 축지지 부재(11)는, 원통 형상의 본체부(11a)와, 본체부(11a)의 전단의 개구 가장자리로부터 외측으로 뻗어나가는 플랜지부(11b)로 이루어진다. 본체부(11a)의 중앙에는 축 구멍(11c)이 관통하여 형성되어 있다. 플랜지부(11b)는 모터 하우징(3)의 내주면에 고정되어 있다. 플랜지부(11b)의 전면측에는, 후술하는 가동 스크롤(15)의 자전을 규제하고, 공전 가능하게 하는 자전 저지 핀(17a)이 전방을 향하여 돌출 설치되어 있다.
축 구멍(11c)에는 전후 방향으로 연장되는 회전축(19)이 삽입 통과되어 있다. 축지지 부재(11)와 축지지부(3b)에는, 회전축(19)의 각 단부(端部)가 래디얼 베어링(21, 23)을 통하여 회전 가능하게 지지되어 있다. 래디얼 베어링(23)의 후방에는 시일재(25)가 형성되고, 시일재(25)는 축지지 부재(11)와 회전축(19)의 사이를 봉지하고 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 회전축(19)의 전단에는, 회전축(19)의 축심(O)으로부터 편심한 위치에 원주 형상의 편심 핀(19a)이 돌출하여 형성되어 있다. 편심 핀(19a)에는, 부시(27)가 끼워 맞춤되어 지지되어 있다. 부시(27)의 외주면의 대략 반둘레 부분에는, 외측으로 부채 형상으로 퍼지는 밸런스 웨이트(27a)가 일체로 형성되어 있다.
고정 스크롤(13)은, 지름 방향으로 연장되는 원판 형상을 이루는 고정 기판(13a)과, 고정 기판(13a)의 외주측에서 후방을 향하여 원통 형상으로 연장되는 쉘(13b)과, 고정 기판(13a)과 일체를 이루는, 쉘(13b)의 내측에서 고정 기판(13a)으로부터 후방을 향하여 소용돌이 형상으로 연장되는 고정 소용돌이형벽(13c)으로 이루어진다. 쉘(13b)은, 고정 기판(13a)이나 고정 소용돌이형벽(13c)보다도 두껍다. 또한, 쉘(13b)은 고정 소용돌이형벽(13c)을 둘러쌈과 함께 상기 하우징(16)에 접합되어 있다.
한편, 부시(27)와 고정 스크롤(13)의 사이에는 래디얼 베어링(29)을 통하여 가동 스크롤(15)이 형성되어 있다. 가동 스크롤(15)은, 고정 기판(13a)과 대면하고, 지름 방향으로 연장되는 원판 형상을 이루는 가동 기판(15a)과, 가동 기판(15a)과 일체를 이루고, 가동 기판(15a)으로부터 전방을 향하여 소용돌이 형상으로 연장되는 가동 소용돌이형벽(15b)으로 이루어진다. 가동 소용돌이형벽(15b)은 고정 소용돌이형벽(13c)에 맞물려져 있다.
축지지 부재(11)는, 가동 스크롤(15)과 함께 배압실(20)을 구획 형성하고 있다. 플레이트(14)는, 원환상을 이루는 용수철강으로 이루어진다. 이 플레이트(14)는, 배압실(20) 내에 있어서, 축지지 부재(11)와 가동 스크롤(15)의 사이에 배치되고, 축지지 부재(11)와 고정 스크롤(13)의 쉘(13b)로 끼워 지지되어 있다.
가동 소용돌이형벽(15b)에는 선단면으로 열려 압축실(31)과 연통 가능한 유입구(61a)가 형성되어 있다. 가동 기판(15a)에는 배압실(20)과 연통하는 유출구(61b)가 형성되어 있다. 유입구(61a)와 유출구(61b)는, 축심(O) 방향으로 직선상으로 연장되는 연통 구멍(61c)에 의해 연통되어 있다. 유입구(61a), 유출구(61b) 및 연통 구멍(61c)이 급기 통로(60)를 구성하고 있다.
가동 기판(15a)의 후면에는, 자전 저지 핀(17a)의 선단부를 헐겁게 끼운 상태로 받는 자전 저지 구멍(17b)이 오목하게 형성되어 있다. 자전 저지 구멍(17b)에는 원통 형상의 링(17c)이 헐겁게 끼워져 있다. 자전 저지 핀(17a)이 링(17c)의 내주면을 슬라이딩 및 전동함으로써, 가동 스크롤(15)은 하우징(16) 내에서 자전이 규제되어 축심(O)(공전축) 둘레로 공전 가능하게 지지되어 있다. 고정 기판(13a), 고정 소용돌이형벽(13c), 가동 기판(15a) 및 가동 소용돌이형벽(15b)에 의해 압축실(31)이 구획되어 있다. 즉, 가동 스크롤(15)은 고정 스크롤(13)과의 사이에 압축실(31)을 구획 형성한다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 축지지 부재(11)는 모터 하우징(3)과 함께 모터 실(3c)을 구획 형성한다. 모터 하우징(3) 내에는, 축지지 부재(11)보다 후방에 모터실(3c)이 형성되어 있다. 모터실(3c)은 흡입실을 겸하고 있다. 모터실(3c) 내에는, 스테이터(33)가 고정되어 있다. 스테이터(33)의 내측에는, 회전축(19)에 고정된 로터(35)가 형성되어 있다. 스테이터(33)로의 통전에 의해 로터(35) 및 회전축(19)이 일체로 회전하면, 그의 구동력이 편심 핀(19a) 및 부시(27)를 통하여 가동 스크롤(15)에 전달되어, 가동 스크롤(15)이 공전하도록 되어 있다.
모터 하우징(3)에는, 외부와 모터실(3c)을 연통시키는 흡입구(3e)가 관통 형성되어 있다. 흡입구(3e)는, 배관에 의해 도시하지 않는 증발기와 접속되어 있다. 증발기는, 배관에 의해 팽창 밸브 및 응축기와 접속되어 있다. 증발기에 있어서의 저압 또한 저온의 냉매는, 흡입구(3e)로부터 모터실(3c) 내로 도입되고, 축지지 부재(11)에 형성된 도시하지 않는 흡입 통로를 거쳐 압축실(31)에 공급되도록 되어 있다.
고정 스크롤(13)의 고정 기판(13a)과 프론트 하우징(1)의 사이에는 토출실(37)이 구획 성형되어 있다. 고정 기판(13a)의 중앙에는 토출 포트(13d)가 관통하여 형성되고, 토출 포트(13d)는 압축실(31)과 토출실(37)을 연통하고 있다. 또한, 도 3에 나타내는 바와 같이, 고정 기판(13a)에는 토출 포트(13d)로부터 약간 이간하는 위치에 서브 포트(13e, 13f)가 관통하여 형성되고, 서브 포트(13e, 13f)도 압축실(31)과 토출실(37)을 연통하고 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 축지지 부재(11)에 있어서의 플랜지부(11b)의 전면(前面)에는, 지름 방향으로 연장되는 1개의 안내 홈(51)이 오목하게 형성되어 있다. 이 안내 홈(51)의 전방에는 플레이트(14)가 위치하고 있고, 안내 홈(51)은 배압실(20)과 연통하고 있다. 플레이트(14)의 외주측에는, 안내 홈(51)과 연통하는 연통 구멍(53)이 관통 형성되어 있다. 또한, 고정 스크롤(13)의 쉘(13b)에는, 연통 구멍(53)과 연통하는 바이패스 구멍(55)이 관통 형성되어 있다. 바이패스 구멍(55)은, 쉘(13b)에서는 축심(O) 방향으로 연장되고, 도 1에 나타내는 바와 같이, 고정 기판(13a)에서 중심측으로 굴곡함으로써, 토출실(37)에 연통하고 있다. 안내 홈(51), 연통 구멍(53) 및 바이패스 구멍(55)이 배압실(20)과 토출실(37)을 연통하는 바이패스 통로(50)에 상당한다.
고정 기판(13a)에는, 토출실(37) 내에 있어서, 탄성 변형 가능한 리드 밸브(39)와, 이 리드 밸브(39)의 변형량을 규제하는 리테이너(41)가 형성되어 있다. 리드 밸브(39) 및 리테이너(41)는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 공통의 볼트(43)에 의해 고정 기판(13a)에 고정되어 있다.
리드 밸브(39)는, 토출 포트(13d)를 개폐하기 위한 토출 밸브부(39a)와, 서브 포트(13e)를 개폐하기 위한 서브 밸브부(39b)와, 서브 포트(13f)를 개폐하기 위한 서브 밸브부(39c)와, 바이패스 구멍(55)을 개폐하기 위한 역지 밸브부(39d)가 일체로 되어 있다. 토출 밸브부(39a)는 본 발명에 따른 토출 밸브에 상당한다. 역지 밸브부(39d)가 본 발명에 따른 역지 밸브에 상당한다.
리테이너(41)도, 토출 밸브부(39a)의 변형량을 규제하는 토출 리테이너부(41a)와, 서브 밸브(39b)의 변형량을 규제하는 서브 리테이너부(41b)와, 서브 밸브부(39c)의 변형량을 규제하는 서브 리테이너부(41c)와, 역지 밸브부(39d)의 변형량을 규제하는 역지 밸브 리테이너부(41d)가 일체로 되어 있다. 토출 리테이너부(41a)와 역지 밸브 리테이너부(41d)는 본 실시 형태에 있어서의 토출 밸브 리테이너와 역지 밸브 리테이너에 각각 상당한다. 즉, 고정 기판(13a)에는, 토출실(37) 내에 형성되고, 토출 포트(13d)를 탄성 변형에 의해 개폐하는 판 형상의 토출 밸브부(39a)와, 토출 리테이너부(41a)와, 바이패스 통로(50)의 토출실(37)측의 개구를 탄성 변형에 의해 개폐하는 판 형상의 역지 밸브부(39d)와, 역지 밸브 리테이너(41d)가 형성되어 있다.
도 1에 나타내는 바와 같이, 프론트 하우징(1)에는, 외부와 토출실(37)을 연통시키는 토출구(1a)가 관통 형성되어 있다. 토출구(1a)는, 도시하지 않는 응축기에 배관에 의해 접속되어 있다. 토출실(37)에 도입된 냉매는, 토출구(1a)를 통하여 응축기에 배출된다.
모터실(3c), 회전축(19), 부시(27), 래디얼 베어링(29), 가동 스크롤(15), 고정 스크롤(13), 토출실(37), 리드 밸브(39), 리테이너(41) 등에 의해 냉매의 압축을 행하는 압축 기구(10)가 구성되어 있다. 압축 기구(10)는 토출실(37)에 형성되는 오일 세퍼레이터도 포함할 수 있다. 로터(35), 스테이터(33) 및 회전축(19)에 의해 압축 기구(10)를 구동시키는 모터 기구(12)가 구성되어 있다. 모터 기구(12)에는 도시하지 않는 인버터에 의해 3상 교류 전류가 공급되도록 되어 있다.
이상과 같이 구성된 전동 압축기는, 증발기, 팽창 밸브 및 응축기와 함께 차량용 공조 장치의 냉동 회로를 구성한다. 이 전동 압축기는, 다음과 같이 작동한다. 즉, 차량의 운전자가 차량용 공조 장치에 대한 조작을 행하면, 인버터가 모터 기구(12)를 제어하여, 로터(35) 및 회전축(19)을 회전시킨다. 그러면, 편심 핀(19a)이 축심(O) 둘레로 선회된다. 이 때, 가동 스크롤(15)은, 자전 저지 핀(17a)이 링(17c)의 내주면을 따라서 슬라이딩 및 전동함으로써, 그 자전이 저지되어 축심(O) 둘레로 공전이 허용된다. 그리고, 가동 스크롤(15)의 공전에 의해 압축실(31)이 양 스크롤(13, 15)의 외주측으로부터 중심측으로 용적을 감소하면서 이동된다. 이 때문에, 증발기로부터 흡입구(3e)를 통하여 모터실(3c)에 공급된 냉매가 압축실(31) 내로 흡입되어 압축된다. 압축실(31) 내의 냉매가 토출 압력까지 압축되면, 냉매가 토출 포트(13d)를 거쳐 리드 밸브(39)의 토출 밸브부(39a)를 열어, 토출실(37)로 토출된다. 리테이너(41)의 토출 리테이너부(41a)는 토출 밸브부(39a)의 변형량을 규제한다. 이와 같이 하여, 고압의 냉매가 토출구(1a)를 통하여 응축기로 배출되어, 차량용 공조 장치의 공조가 행해진다.
이 동안, 가동 스크롤(15)의 탄성 변형 또는 축심(O) 방향의 변위에 의해, 유입구(61a)가 압축실(31)과 연통한다. 이 때문에, 급기 통로(60)가 압축실(31)을 배압실(20)에 연통시켜, 압축실(31)로부터 고압의 냉매 가스가 배압실(20)에 공급된다. 냉매 가스는 본 발명에 있어서의 유체에 상당한다. 이 때문에, 배압실(20)의 배압이 높아져, 가동 스크롤(15)이 고정 스크롤(13)측에 탄성 지지되어, 높은 압축 효율을 실현한다.
압축실(31) 내에 액체상의 냉매나 윤활유가 많아지면, 액체상의 냉매나 윤활유가 서브 포트(13e, 13f)를 거쳐 리드 밸브(39)의 서브 밸브부(39b, 39c)를 열고, 토출실(37)에 토출된다. 리테이너(41)의 서브 리테이너부(41b, 41c)는 서브 밸브부(39b, 39c)의 변형량을 규제한다. 또한, 급기 통로(60)는, 압축실(31) 내에 존재할 수 있는 액체상의 냉매나 윤활유를 배압실(20)에 이동시킨다. 이와 같이 하여, 액체를 가압하는 것에 의한 충격을 방지한다.
추가로, 배압실(20)의 배압이 토출실(37) 내의 토출 압력보다 높아지면, 도 5에 나타내는 바와 같이, 배압실(20) 내의 냉매가 안내 홈(51), 연통 구멍(53) 및 바이패스 구멍(55)을 거쳐 리드 밸브(39)의 역지 밸브부(39d)를 열고, 토출실(37)에 토출된다. 환언하면, 바이패스 통로(50)에는, 상기의 경우에 냉매를 배압실(20)로부터 토출실(37)로 흐르게 하는 리드 밸브(39)의 역지 밸브부(39d)가 형성되어 있다. 리테이너(41)의 역지 밸브 리테이너부(41d)는 역지 밸브부(39d)의 변형량을 규제한다. 이 때문에, 토출 압력보다 고압의 냉매 가스가 배압실(20)로부터 급기 통로(60)를 거쳐 토출실(37)에 흐른다. 이 때문에, 배압이 과잉으로 높은 것에 의한 가동 스크롤(15)의 과잉의 탄성 지지가 억제되어, 가동 스크롤(15)의 마모 등이 방지된다.
이 때, 배압실(20) 내의 냉매 가스가 모터실(3c)에 흐르는 것은 아니기 때문에, 압축 일이 행해진 냉매 가스를 재차 압축실(31)에 흡입하여 압축하는 경우는 없다. 배압실(20)의 배압이 토출실(37) 내의 토출 압력보다 낮으면, 리드 밸브(39)의 역지 밸브부(39d)가 바이패스 구멍(55)을 닫는다. 이 때문에, 배압실(20) 내의 냉매 가스는 배압실(20)에 머물고, 가동 스크롤(15)을 고정 스크롤(13)측에 적절히 탄성 지지하여 높은 압축 효율을 실현한다.
따라서, 이 전동 압축기에서는, 동력 손실을 저감하면서, 배압이 과잉으로 높은 경우의 가동 스크롤(15)의 마모 등을 방지할 수 있다.
또한, 이 전동 압축기에서는, 고정 스크롤(13)의 쉘(13b)에 바이패스 통로(50)의 적어도 일부가 관통 형성되어 있다. 이 때문에, 고정 기판(13a)이나 고정 소용돌이형벽(13c)이 변형하지 않도록, 높은 강성이 요구되는 쉘(13b)은 두껍게 형성되어 있고, 배압실(20)과 토출실(37)을 연통하는 바이패스 구멍(55)을 형성하기 쉽고, 고압력의 유체를 흐르게 해도 변형하기 어렵다. 또한, 바이패스 통로(50)에 의해 배압실(20)과 토출실(37)을 용이하게 연통시킬 수 있어, 비용의 저렴화를 실현하고 있다.
추가로, 이 전동 압축기에서는, 리드 밸브(39)가 역지 밸브부(39d)를 일체로 갖고, 리테이너(41)가 역지 밸브 리테이너부(41d)를 일체로 갖고 있기 때문에, 토출 포트(13d)나 서브 밸브부(39b, 39c)를 개폐하기 위한 토출 밸브 및 리테이너와 별개의 역지 밸브 및 리테이너를 형성할 필요가 없게 되어 있다. 이 때문에, 부품 점수의 삭감을 실현할 수 있어, 이 점에 있어서도 비용의 저렴화를 실현하고 있다.
또한, 이 전동 압축기에서는, 축지지 부재(11)와 가동 스크롤(15)의 사이에 자기 탄성 및 배압에 의해 상기 가동 스크롤(15)을 고정 스크롤(13)을 향하여 탄성 지지하는 플레이트(14)가 형성되고, 바이패스 통로(50)의 일부인 연통 구멍(53)이 이 플레이트(14)에 형성되어 있기 때문에, 플레이트(14)에 의한 메리트를 확보하면서, 바이패스 통로(50)의 부가를 실현하고 있다.
(실시예 2)
실시예 2의 전동 압축기에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 고정 기판(13a)에 실시예 1과 같은 서브 포트(13e, 13f)가 형성되어 있지 않다. 그 때문에, 리드 밸브(39)도 실시예 1과 같은 서브 밸브부(39b, 39c)를 갖지 않는다. 또한, 리테이너(41)도 실시예 1과 같은 서브 리테이너부(41b, 41c)를 갖지 않는다. 다른 구성은 실시예 1과 동일하고, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙여, 구성의 상세한 설명을 생략한다.
이 전동 압축기에서는, 급기 통로(60)가 압축실(31) 내에 존재할 수 있는 액체상의 냉매나 윤활유를 배압실(20)로 이동시킨다. 바이패스 통로가 액체상의 냉매를 배출하는 서브 포트의 역할을 해내기 때문에, 액체를 가압하는 것에 의한 충격을 방지하는 점에서, 서브 포트(13e, 13f)를 생략하는 것이 가능하게 되어 있다. 이 때문에, 서브 포트의 삭감에 의해, 데드 볼륨의 감소에 의한 높은 체적 효율의 실현과, 가공 공정수의 삭감에 의한 제조 비용의 저렴화를 실현할 수 있다. 다른 작용 효과는 실시예 1과 동일하다.
(실시예 3)
실시예 3의 전동 압축기에서는, 도 7에 나타내는 바와 같이, 고정 스크롤(13)에 배압실(20)과 연통하는 바이패스 구멍(62)과, 바이패스 구멍(62)과 연통하는 밸브실(64)이 형성되어 있다. 밸브실(64)은, 바이패스 구멍(62)과 연통하는 부분의 둘레가 밸브좌(64a)로 되어 있다. 또한, 밸브실(64)은, 개구(2a)를 갖는 개스킷(2)에 의해 덮여 있다. 개스킷(2)은 개구(2a) 둘레가 용수철좌(2b)로 되어 있다. 또한, 개구(2a) 및 밸브실(64)은 개스킷(2)에 오목하게 형성된 오목홈(2c)에 의해 토출실(37)과 연통하고 있다.
밸브실(64) 내에는 역지 밸브로서의 볼(44)이 밸브좌(64a)측에 형성되고, 볼(44)과 용수철좌(2b)의 사이에 탄성 지지 용수철(42)이 형성되어 있다. 바이패스 구멍(62), 밸브실(64), 개구(2a) 및 오목홈(2c)이 바이패스 통로(52)에 상당한다. 다른 구성은 실시예 1과 동일하고, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙여, 구성의 상세한 설명을 생략한다.
이 전동 압축기에서는, 배압실(20)의 배압이 토출실(37) 내의 토출 압력보다 높아지면, 배압실(20) 내의 냉매가 바이패스 구멍(62)을 거쳐 볼(44)을 밸브좌(64a)로부터 이좌(離座)하여, 밸브실(64), 개구(2a) 및 오목홈(2c)을 거쳐 토출실(37)에 토출된다. 배압이 토출실(37) 내의 토출 압력보다 낮으면, 볼(44)이 밸브좌(64a)에 착좌하여, 배압실(20) 내의 냉매 가스는 배압실(20)에 머무른다. 다른 작용 효과는 실시예 1, 2와 동일하다.
(실시예 4)
실시예 4의 전동 압축기에서는, 도 8에 나타내는 바와 같이, 역지 밸브가 볼이 아니라, 스풀(46)이다. 스풀(46)은, 밸브좌(64a)측이 우산 형상으로 형성되어 있다. 다른 구성은 실시예 3과 동일하고, 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 붙여, 구성의 상세한 설명을 생략한다.
이 전동 압축기에 있어서도, 실시예 3과 동일한 작용 효과를 발휘할 수 있다.
이상에 있어서, 본 발명을 실시예 1∼4에 입각하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시예 1∼4에 제한되는 것은 아니고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 적절히 변경하여 적용할 수 있는 것은 말할 것도 없다.
예를 들면, 실시예 1∼4에서는, 가동 스크롤(15)에 형성한 급기 통로(60)에 의해 압축실(31) 내의 고압의 유체를 배압실(20)에 공급했지만, 토출실(37)과 배압실(20)을 연통함으로써 토출실(37) 내의 고압의 유체를 배압실(20)에 공급하도록 구성하는 것도 가능하다.
또한, 스크롤형 압축기는, 축지지 부재가 하우징 내에 수납된 것에 한정되지 않고, 2부재로 이루어지는 하우징에 축지지 부재가 끼워 지지되어 있는 것이라도 좋다.
추가로, 본 발명은, 전동 압축기에 한정되지 않고, 차량의 엔진이나 모터에 의해 구동되는 형식의 스크롤형 압축기에도 구체화될 수 있다.
본 발명은 차량 등의 공조 장치에 이용 가능하다.
16 : 하우징(1 : 프론트 하우징, 3 : 모터 하우징)
37 : 토출실
13 : 고정 스크롤
31 : 압축실
15 : 가동 스크롤
20 : 배압실
3c : 흡입실(모터실)
11 : 축지지 부재
13a : 고정 기판
13c : 고정 소용돌이형벽
15a : 가동 기판
15b : 가동 소용돌이형벽
50, 52 : 바이패스 통로
39d : 역지 밸브(역지 밸브부)
13b : 쉘
13d : 토출 포트
39a : 토출 밸브(토출 밸브부)
41 : 리테이너
61a : 유입구
61b : 유출구
61c : 연통 구멍
60 : 급기 통로
14 : 플레이트

Claims (6)

  1. 하우징과, 상기 하우징에 고정되어, 상기 하우징과 함께 토출실을 구획 형성하는 고정 스크롤과, 상기 하우징 내에서 공전축 둘레로 공전 가능하게 지지되고, 상기 고정 스크롤과의 사이에 압축실을 구획 형성하는 가동 스크롤과, 상기 하우징에 고정되어, 상기 가동 스크롤과 함께 배압실을 구획 형성함과 함께, 상기 하우징과 함께 흡입실을 구획 형성하는 축지지 부재를 구비하고,
    상기 고정 스크롤은, 고정 기판과, 상기 고정 기판과 일체를 이루는 고정 소용돌이형벽을 갖고,
    상기 가동 스크롤은, 상기 고정 기판과 대면하는 가동 기판과, 상기 가동 기판과 일체를 이루고, 상기 고정 소용돌이형벽에 맞물려지는 가동 소용돌이형벽을 갖고,
    상기 배압실에 상기 압축실 내의 유체가 공급되는 스크롤형 압축기에 있어서,
    상기 배압실과 상기 토출실은 바이패스 통로에 의해 연통되고,
    상기 바이패스 통로에는, 상기 배압실 내의 배압이 상기 토출실 내의 토출 압력보다 높아지면 상기 유체를 상기 배압실로부터 상기 토출실로 흐르게 하는 역지 밸브가 형성되어 있어, 상기 배압실내의 배압이 상기 토출실 내의 토출 압력보다 낮으면 상기 역지 밸브가 닫히며,
    상기 배압실은 상기 압축실을 사이에 두고 상기 토출실과는 반대측에 형성되고, 상기 바이패스 통로는 상기 압축실의 외주측에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤형 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 고정 스크롤은, 상기 고정 소용돌이형벽을 둘러쌈과 함께 상기 하우징에 접합되는 쉘을 갖고,
    상기 바이패스 통로의 적어도 일부는 상기 쉘에 관통 형성되어 있는 스크롤형 압축기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 고정 기판에는, 상기 토출실과 상기 압축실을 연통하는 토출 포트가 형성되고,
    상기 역지 밸브는, 상기 바이패스 통로의 상기 토출실측의 개구를 탄성 변형에 의해 개폐하는 판 형상이고,
    상기 고정 기판에는 상기 토출실 내에 형성되고, 상기 토출 포트를 탄성 변형에 의해 개폐하는 판 형상의 토출 밸브와,
    상기 토출 밸브의 변형량을 규제하는 토출 밸브 리테이너와,
    상기 역지 밸브와,
    상기 역지 밸브의 변형량을 규제하는 역지 밸브 리테이너가 형성되고,
    상기 토출 밸브와 상기 역지 밸브는 일체로 되고, 상기 토출 밸브 리테이너와 상기 역지 밸브 리테이너는 일체로 되어 있는 스크롤형 압축기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 가동 스크롤에는, 상기 가동 소용돌이형벽의 선단면으로 열려, 상기 압축실과 연통 가능한 유입구와, 상기 가동 기판에 형성되어 상기 배압실에 연통하는 유출구와, 상기 유입구와 상기 유출구를 연통시키는 연통 구멍으로 이루어지고, 상기 가동 스크롤의 탄성 변형 또는 상기 공전축 방향의 변위에 의해 상기 압축실을 상기 배압실에 연통시키는 급기 통로가 형성되어 있는 스크롤형 압축기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 축지지 부재와 상기 가동 스크롤의 사이에는, 자기(自己) 탄성 및 상기 배압에 의해 상기 가동 스크롤을 상기 고정 스크롤을 향하여 탄성 지지하는 플레이트가 형성되고,
    상기 바이패스 통로의 일부는 상기 플레이트에 형성되어 있는 스크롤형 압축기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 바이패스 통로는, 상기 축지지 부재에 있어서의 플랜지부의 전면에 있어서 지름 방향으로 연장되는 안내 홈, 상기 플레이트의 외주면에 있어서 상기 안내 홈과 연통하는 연통 구멍 및, 상기 고정 스크롤의 쉘에 있어서 상기 연통 구멍과 연통하는 상기 바이패스 구멍에 의해 형성되어 있는 스크롤형 압축기.
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