KR19990044128A - 스크롤 압축기 - Google Patents

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이노우에 노리유끼
다이킨 고교 가부시키가이샤
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Abstract

고정 및 가동 스크롤(10, 11) 사이의 압축실(14) 내부나 크랭크축(8)의 베어링(28, 29)에 오일을 공급하도록 한 스크롤 압축기(A)에 대해 모터(7) 및 오일 저장소(1a)를 토출실(22)에 배치하고, 가동 스크롤(11)의 평판(11a)에 압축실(14)에서 압축한 가스를 토출하기 위한 토출구(11c)를 형성하고, 크랭크축(8) 내에 그 가동 스크롤(11)의 토출구(11c)로부터 토출된 가스를 토출실(22)로 유출시키는 토출가스 통로(8e)를 설치한다. 전동모터(7)의 손실열이나 오일에 의해 흡입가스가 가열되는 것을 방지하여 압축기(A)의 성능을 향상 유지할 수 있는 동시에, 압축한 가스로부터 오일을 분리하기 위한 가격 상승을 방지할 수 있다.

Description

스크롤 압축기
이 종류의 스크롤 압축기는, 예를 들면 밀폐 케이싱 내에 모터 등의 구동수단에 의해 크랭크축을 통하여 공전 구동되는 가동 스크롤과, 케이싱에 고정된 고정 스크롤로 이루어진 스크롤 압축기구를 갖는다. 상기 고정 스크롤은 평판에 와권체가 돌출 설치되어 있다. 한편, 가동 스크롤은 이 고정 스크롤의 평판과 대향하여 설치되는 평판을 갖고, 그 평판에는 고정 스크롤의 와권체와 맞물려 압축실을 구획하도록 와권체가 돌출 설치되어 있다. 가동 스크롤의 공전에 의해, 양 스크롤의 와권체의 외주부로부터 흡입한 가스를 상기 압축실에서 압축한다.
상기 스크롤 압축기에서는 성능상, 압축실의 기밀성을 유지할 필요가 있다. 그 때문에, 상기 각 스크롤의 와권체 선단면과 상대측 스크롤의 평판 사이의 간격을 없애는 것이 요구된다. 이 요구를 만족시키기 위하여, 종래에는, 예를 들면 일본국 특개평 3-237287호 공보에 개시된 바와 같이, 크랭크축에 의해 구동되는 급유펌프로 오일을 케이싱내 하부의 오일 저장소로부터 끌어 올린 후, 크랭크축 내의 급유로를 거쳐 양 스크롤의 와권체 사이에 공급하고, 이 오일에 의하여 각 와권체의 선단면과 상대측의 평판 사이에 발생하는 간격을 막도록 하는 것이 제안되어 있다. 그리고, 이 제안예에서는 케이싱 내는 경계벽에 의해 스크롤 압축기구로부터의 토출가스로 채워지는 토출실과, 압축기구로의 흡입가스로 채워지는 흡입실의 2실로 구획되고, 모터나 오일 저장소는 흡입실에 설치되어 있다.
그러나, 상기 제안예에서는 저압의 오일을 흡입가스와 함께 양 스크롤의 와권체 외주부로부터 압축실 내로 공급하기 때문에, 그 오일에 의하여 흡입가스가 가열된다. 또, 모터의 손실열에 의해서도 흡입실 내의 가스가 가열되기 때문에 압축기의 성능이 저하된다.
또, 압축실에서의 압축 중에 가스와 혼합되는 오일을 토출가스로부터 분리하기 위한 오일 분리기구(데미스터)나, 그 분리된 오일을 케이싱 내 저압측의 오일 저장소로 복귀시키기 위한 오일 복귀기구(모세관) 등이 필요하여 가격 상승을 초래한다.
또한, 종래, 급유펌프로 크랭크축의 베어링에 그 크랭크축 내의 급유로를 통하여 오일 저장소로부터 오일을 공급함으로써, 그 베어링의 윤활을 행하는 것도 알려져 있다. 그러나, 이와 같이 크랭크축의 베어링에 오일을 공급하는 경우도, 저압실 내에서 저압의 오일과 흡입가스가 혼합되므로, 상기와 같은 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 상기한 바와 같이 오일의 공급에 의해 압축실의 기밀성을 향상시키거나, 크랭크축의 베어링의 윤활을 행하는 경우, 모터의 손실열이나 오일에 의해 흡입가스가 가열되는 것을 방지하여 압축기의 성능을 향상 유지시키는 동시에, 압축가스로부터 오일을 분리하기 위한 특별한 부재를 필요없게 하여 가격이 상승되는 것을 방지하는 데 있다.
본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로, 특히 그 압축기구 내의 압축실에 기밀성을 유지하기 위하여 오일을 공급하도록 한 것의 기술분야에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 스크롤 압축기를 도시한 단면도.
상기 목적 달성을 위하여 본 발명에서는 구동수단 및 오일 저장소를 토출실에 배치한다. 그리고, 스크롤 압축기구의 압축실에서 압축한 가스를 가동 스크롤측으로부터 토출시킨 후, 가동 스크롤을 구동하는 크랭크축 내를 통하여 토출실로 유출시키도록 하였다.
구체적으로는, 본 발명의 전제로 되는 스크롤 압축기에서는 밀폐 케이싱(1) 내에 그 내부공간을 토출실(22)과 흡입실(23)로 구획하도록 설치된 경계벽(25)이 구비된다. 또, 상기 케이싱(1) 내에 설치되고, 평판(lOa)에 와권체(10b)가 돌출 설치된 고정 스크롤(10) 및 평판(11a)에 와권체(11b)가 상기 고정 스크롤(10)의 와권체(10b)에 대해 맞물려 압축실(14)을 구획하도록 돌출 설치된 가동 스크롤(11)로 이루어지고, 가동 스크롤(11)의 공전에 의해 양 스크롤(10, 11)의 와권체(10b, 11b) 외주부로부터 흡입한 가스를 상기 압축실(14)에서 압축하여 상기 토출실(22)로 토출하는 스크롤 압축기구(3)와, 크랭크축(8)을 통하여 상기 가동 스크롤(11)을 공전 구동시키는 구동수단(7)과, 케이싱(1) 내의 오일 저장소(1a)의 오일을 흡입하여 상기 크랭크축(8) 내의 급유로(8b)를 통하여 상기 크랭크축(8)의 베어링(28, 29)에 공급하기 위한 급유펌프(8a)도 구비한다.
그리고, 상기 구동수단(7) 및 오일 저장소(1a)를 상기 토출실(22)에 배치한다. 또, 상기 가동 스크롤(11)의 평판(11a)에 상기 압축실(14)에서 압축한 가스를 토출하기 위한 토출구(11c)를 형성한다. 또, 상기 크랭크축(8) 내에 상기 가동 스크롤(11)의 토출구(11c)로부터 토출된 가스를 상기 토출실(22)로 유출시키는 토출가스 통로(8e)를 설치한다.
이 구성에 의해, 구동수단(7) 및 오일 저장소(1a)가 고압의 토출실(22)에 배치되어 있으므로, 흡입실(23) 내의 흡입가스가 크랭크축(8)의 베어링(28, 29)에 공급되는 오일이나 전동모터(7)의 손실열에 의하여 가열되지는 않는다. 또, 오일 저장소(1a)의 오일을 압축실(14) 내에 공급하는 경우에도 스크롤 압축기구(3) 내외의 압력차를 이용하여 고압의 오일을 가스의 압축 도중 단계에서 공급할 수 있으므로, 흡입가스가 오일에 의하여 가열되지도 않는다. 그리고, 압축실(14) 내에 공급된 오일에 의하여 압축실(14)의 기밀성은 유지된다.
또, 압축실(14) 내에서 압축된 고압의 가스는 그 압축실(14) 내에 공급된 오일이나 크랭크축(8)의 베어링(28, 29)에 공급된 오일이 혼합된 상태에서 가동 스크롤(11)의 토출구(11c)로부터 토출된 후, 크랭크축(8) 내의 토출가스 통로(8e)를 통하여 토출실(22)로 유출된다. 그 때문에, 회전 중의 크랭크축(8)에서의 토출가스 통로(8e) 내에서 토출가스와 오일이 분리되고, 분리된 오일은 토출가스 통로(8e)로부터 토출되어 오일 저장소(1a)로 복귀된다. 한편, 토출가스는 구동수단(7)이 배치된 토출실(22) 내의 공간에 채워지지만, 이 토출가스에는 오일이 혼합되지 않으므로 구동수단(7)의 오일 상승을 방지할 수 있다. 따라서, 압축기의 성능을 향상 유지할 수 있는 동시에, 데미스터나 모세관 등의 특별한 부재를 필요로 하지 않고 크랭크축 내에서 효과적으로 오일을 분리할 수 있어, 토출가스로부터 오일을 분리하기 위한 가격 상승을 방지할 수 있다.
상기 스크롤 압축기구(3)를 흡입실(23)에 배치할 수도 있다. 그렇게 하면, 스크롤 압축기구(3)가 구동수단(7)의 손실열의 영향을 받지 않으므로, 그 손실열이 압축기구(3) 내부의 압축실(14)까지 전해지고, 그 열에 의해 흡입가스가 가열되지는 않는다. 따라서, 압축기의 성능을 보다 확실하게 향상 유지할 수 있다.
또, 크랭크축(8) 내의 토출가스 통로(8e) 하류단을 구동수단(7)에 대해 스크롤 압축기구(3)와 반대측으로 개구시키고, 이 토출가스 통로(8e)로부터 토출실(22) 내로 유출한 토출가스를 케이싱(1) 외부로 토출시키는 토출관(6)을 구동수단(7)에 대해 스크롤 압축기구(3)와 같은 측에 설치하여도 된다. 이렇게 함으로써, 토출가스는 크랭크축(8) 내를 통하여 구동수단(7)에 대해 스크롤 압축기구(3)와 반대측을 향하여 토출가스 통로(8e) 하류단 개구로부터 토출실(22)로 유출한 후, 구동수단(7)에 대해 스크롤 압축기구(3)와 같은 측에 있는 토출관(6)으로부터 케이싱(1) 외부로 토출된다. 즉, 크랭크축(8) 내에서 오일과 분리된 토출가스가 반드시 구동수단(7)의 주위를 통하여 토출관(6)측으로 흐르게 된다. 따라서, 구동수단(7)의 오일 상승을 방지하면서, 그 구동수단(7)의 냉각을 양호하게 행할 수 있다.
또한, 구동수단(7)과 토출가스 통로(8e) 하류단 개구 사이의 토출실(22)에 오일 분리기구(37)를 설치하여도 된다. 이로써, 예를 들면 구동수단(7)이 인버터 등에 의하여 가변속으로 되어 있어, 그 고속 회전시에 압축실(14)로 다량의 오일이 공급되어 토출가스에 다량의 오일이 포함되는 경우, 크랭크축(8)의 토출가스 통로(8e)에서 가스로부터 분리되지 않은 오일을 오일 분리기구(37)로 확실히 분리시킬 수 있고, 구동수단(7)의 오일 상승을 확실하게 방지할 수 있다. 더구나, 구동수단(7)에 대해 스크롤 압축기구(3)와 반대측에는, 통상 큰 공간을 확보할 수 있으므로, 상기 오일 분리기구(37)에 의한 오일의 분리 효율을 향상시킬 수 있다. 따라서, 구동수단(7)의 오일 상승을 확실하게 방지할 수 있다.
또, 가동 스크롤(11)의 토출구(11c)와 토출가스 통로(8e) 상류단 개구 사이에 토출구(11c)로부터 토출된 가스와 급유펌프(8a)에 의해 급유로(8b)를 통해 끌어 올려진 오일의 차단을 행하는 시일(seal)부재(26)를 설치할 수도 있다. 이 구성에 의해, 시일부재에 의하여 토출구(11c)로부터 토출된 가스는 급유펌프(8a)에 의해 급유로(8b)를 통하여 끌어 올려진 오일과 섞이지 않고, 확실하게 토출가스 통로(8e)로 인도된다. 따라서, 구동수단(7)의 오일 상승을 더 한층 효과적으로 방지할 수 있다.
본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태를 실시예로서 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 스크롤 압축기(A)를 나타낸다. 이 스크롤 압축기(A)는 밀폐 케이싱(1)을 갖는다. 케이싱(1) 내의 상부에는 이 케이싱(1) 내를 하부의 토출실(22)과 상부의 흡입실(23)에 기밀 형상으로 구획하는 경계벽(25)이 설치된다. 이 경계벽(25)은 케이싱(1)의 측벽 내주면에 장착 고정된다. 상기 흡입실(23) 내에는 냉매가스를 흡입하여 압축하는 스크롤 압축기구(3)가, 또, 토출실(22) 내 상부에는 상기 스크롤 압축기구(3)를 구동하기 위한 구동수단으로서의 전동모터(7)가 각각 수용된다. 토출실(22) 내의 하부에는 윤활유를 저장하는 오일 저장소(1a)가 설치된다. 이 오일 저장소(1a)는 상기 전동모터(7)에 대하여 스크롤 압축기구(3)와 반대측에 설치된다.
상기 토출실(22) 상부의 전동모터(7)에 대하여 스크롤 압축기구(3)와 같은 측의 케이싱(1) 측벽에는 토출관(6)이 기밀 형상으로 관통하여 접속된다. 그리고, 상기 스크롤 압축기구(3)에 의해 압축된 냉매가스는 토출실(22) 내로부터 상기 토출관(6)을 거쳐 압축기(A) 외부로 토출된다. 또, 상기 흡입실(23)의 케이싱(1) 측벽에는 흡입관(5)이 기밀 형상으로 관통하여 접속되고, 이 흡입관(5)에 의해 냉매가스가 상기 스크롤 압축기구(3) 내에 흡입된다.
상기 전동모터(7)는 고정자(7a)와, 이 고정자(7a) 내에 회전할 수 있게 배치된 회전자(7b)를 구비하여 이루어진다. 회전자(7b)의 중심부에는 크랭크축(8)이 관통 상태로 눌러 넣어져 회전 일체로 고정되어 있다.
상기 크랭크축(8)의 하단부에는 원심 급유펌프(8a)가 장착 고정되고, 이 원심 급유펌프(8a)는 상기 오일 저장소(1a)에 저장되는 윤활유에 침적되어 있다. 상기 크랭크축(8) 내에는 상기 원심 급유펌프(8a)에 의해 끌어 올려진 윤활유를 크랭크축(8)의 상부에 공급하기 위하여 축 방향으로 연장되는 급유로(8b)가 형성되어 있다.
상기 스크롤 압축기구(3)는 상측에 위치하는 고정 스크롤(10)과, 하측에 위치하는 가동 스크롤(11)로 이루어진다. 고정 스크롤(10)은 원판 형상의 평판(10a) 하면에 와권상(소용돌이 형상)의 와권체(1Ob)가 돌출 설치된 것이다. 이 고정 스크롤(10)은 케이싱(1)의 측벽 내주면에 장착 고정되어 있다.
가동 스크롤(11)은 원판 형상의 평판(11a) 상면에 와권상(소용돌이 형상)의 와권체(11b)가 돌출 설치된 것으로, 이 와권체(11b)는 상기 고정 스크롤(10)의 와권체(10b)에 대해 맞물려 압축실(14)을 구획한다. 또, 가동 스크롤(11)은 상기 경계벽(25) 상면에 올덤링(13)을 통하여 지지되어 있다. 이 올덤링(13)은 가동 스크롤(11)의 자전(自轉)을 방지하는 올덤 커플링(17)의 일부를 구성하고 있다. 가동 스크롤(11)의 와권체(11b)의 선단면은 고정 스크롤(10)의 평판(10a) 하면에, 또, 고정 스크롤(10)의 와권체(1Ob)의 선단면은 가동 스크롤(11)의 평판(11a) 상면에 각각 접촉되어 있다. 또, 가동 스크롤(11)의 와권체(11b)의 외주측 및 내주측의 각 벽면은 고정 스크롤(10)의 와권체(10b)의 외주측 및 내주측의 각 벽면에 복수 장소에서 각각 접촉되어 있다. 그리고, 이들 각 접촉부 사이에 냉매가스를 압축하기 위한 상기 압축실(14)이 구획 형성되어 있다.
상기 고정 스크롤(10)의 측면에는 상기 고정 및 가동 스크롤(10, 11)의 와권체(10b, 11b) 외주부와 상기 흡입관(5)을 연통시켜 저압의 냉매가스를 상기 압축실(14) 내로 흡입하기 위한 흡입구(10c)가 개구되어 있다. 한편, 상기 가동 스크롤(11)의 평판(11a)의 대략 중앙부에는 상기 압축실(14)에서 압축한 고압의 냉매가스를 가동 스크롤(11) 배면측(하측)으로 토출하는 토출구(11c)가 형성되어 있다.
또한, 상기 가동 스크롤(11)의 평판(11a) 하면의 대략 중앙부에는 하측으로 돌출되어 이루어진 보스부(11e)가 돌출 설치되어있다. 이 보스부(11e)의 하단면에는 상기 토출구(11c)와 연통하고 또한 위쪽으로 오목하게 함몰되어 이루어진 연결 오목부(11d)가 형성되어 있다. 이 연결 오목부(11d) 내의 하측에는 중심부에 관통구멍(26a)을 갖는 시일부재(26)가 위쪽 아래쪽으로 슬라이딩 가능하게 끼워 맞추어져 있다. 이 시일부재(26)는 그 상부와 연결 오목부(11d) 내의 상하 방향 거의 중앙부에서의 단차부 사이에 설치된 압축 스프링(27)에 의하여 하측에 탄성 지지되어 있다.
상기 크랭크축(8) 상단부의 외경은 하부보다도 크고, 이 크랭크축(8) 상단부는 상기 경계벽(25)에 형성한 베어링 구멍(25a)에 베어링(28)을 통하여 지지되어 있다. 또, 이 크랭크축(8)의 상단면에는 크랭크축(8)의 축심에 대하여 편심한 위치에 상기 가동 스크롤(11)의 보스부(11e) 외주면에 베어링(29)을 통하여 끼워 맞추는 오목부(8c)가 형성되어 있다. 이 오목부(8c)에 크랭크축(8)이 상기 가동 스크롤(11)의 보스부(11e)와 연결되어 회전 일체로 되어 있다. 따라서, 상기 올덤 커플링(17)에 의해 가동 스크롤(11)은 자전하지 않고 크랭크축(8)의 축심에 대하여 공전하여 상기 압축실(14)을 수축시킨다. 그리고, 상기 고정 스크롤(10)의 흡입구(10c)로부터 냉매가스를 압축실(14) 내에 흡입하고, 그 압축실(14)에서 냉매가스를 압축하여 상기 토출구(11c)로부터 토출한다. 또, 크랭크축(8)의 경계벽(25) 하측에는 상기 시일부재(26)의 편심방향에 대하여 반대측의 위치에 가동 스크롤(11)에 발생하는 원심력을 상쇄하는 밸런스 웨이트(8d)가 설치된다.
상기 크랭크축(8)의 오목부(8c) 저부에는 중앙부에 관통구멍(24a)을 갖는 부시(24)가 눌러 넣어져 고정되어 있다. 상기 시일부재(26)는 용수철(27)에 의해 아래쪽으로 탄성 지지되어 그 하단면이 상기 부시(24)의 상단면에 맞닿아 있다. 이로써, 크랭크축(8)이 회전하고 있을 때 시일부재(26)의 하단면이 상기 부시(24)의 상단면과 회전하면서 슬라이딩한다. 또, 이 시일부재(26)의 외주면은 상기 가동 스크롤(11)의 보스부(11e)에서의 연결 오목부(11d)의 내주면과 끼워 맞춰져 있고, 이로써, 그 장소에서 상기 토출구(11c)로부터 토출된 토출가스와, 후술하는 바와 같이 상기 오목부(8c)의 저부까지 끌어 올려진 윤활유의 차단(시일)이 이루어진다.
또, 상기 부시(24)는 상기 크랭크축(8)과 시일부재(26)의 슬라이딩성을 향상시키기 위하여 양자 사이에 설치된 것으로, 그 중앙부에 시일부재(26)의 관통구멍(26a)과 접속되는 관통구멍(24a)을 갖는다.
상기 크랭크축(8) 내의 급유로(8b)는 상기 오목부(8c)의 저부까지 연장된다. 따라서, 원심 급유펌프(8a)에 의하여 끌어 올려진 윤활유는 가동 스크롤(11)의 보스부(11e)와 크랭크축(8)의 오목부(8c) 사이의 베어링(29)의 내외주면을 윤활하면서 크랭크축(8)의 상단면과 가동 스크롤(11)의 평판(11a) 하면 사이의 공간(40)까지 흐른다.
상기 경계벽(25) 상면에서의 베어링 구멍(25a)의 외주측에는 가동 스크롤(11)의 평판(11a) 하면 사이에 링 형상의 시일부재(30)가 설치되고, 이 시일부재(30)에 의해 상기 공간(40) 내의 윤활유가 흡입실(23)측으로 새지 않도록 한다. 또, 상기 가동 스크롤(11)의 평판(11a)에 있어서 시일부재(30)보다도 안쪽에는 오일 주입구멍(11f)이 개구되어 있다. 그리고, 상기 공간(40)까지 끌어 올려진 윤활유의 일부가 오일 주입구멍(11f)으로부터 스크롤 압축기구(3)의 압축실(14) 내에 공급된다. 즉, 냉매가스의 압축 도중의 단계에서 스크롤 압축기구(3) 내외의 압력 차이를 이용하여 고압의 윤활유를 압축실(14) 내에 공급한다. 상기 압축실(14) 내에 공급된 윤활유의 일부는 압축한 냉매가스에 혼합되어 상기 가동 스크롤(11)의 토출구(11c)를 통하여 토출된다.
상기 공간(40)에서의 압축실(14) 내에 공급되지 않고 남은 윤활유는 경계벽(25)의 베어링 구멍(25a)에 설치한 크랭크축(8) 사이의 베어링(28)의 내외주면을 윤활하면서 그 베어링(28)의 아래쪽으로 흐른다.
상기 경계벽(25)과 전동모터(7) 사이에서의 크랭크축(8) 주위에는 상기 베어링(28)의 장소를 흘러 온 윤활유가 전동모터(7)에 걸리지 않도록 하기 위한 보호커버(32)가 설치된다. 이 보호커버(32)는 경계벽(25)의 하면에 볼트(33)에 의해 장착 고정된다. 보호커버(32)의 측벽에서 상기 크랭크축(8)의 밸런스 웨이트(8d) 측방에는 상기 윤활유를 오일 저장소(1a)로 복귀하기 위한 오일 복귀관(34)이 접속되어 있다. 이 오일 복귀관(34)은 전동모터(7)의 위쪽을 케이싱(1) 측벽까지 수평으로 연장한 후, 거의 직각으로 아래쪽으로 구부러지고, 전동모터(7)의 고정자(7a)와 케이싱(1) 측벽 사이를 통하여 오일 저장소(1a)까지 연장되어 있다. 이 오일 복귀관(34)은 고정자(7a) 측면에 지지되어 있다. 따라서, 상기 베어링(28)의 하측으로 흐른 윤활유는 이 오일 복귀관(34)에 의하여 오일 저장소(1a)로 복귀된다.
또, 상기 크랭크축(8) 내에는 상기 토출구(11c)로부터 토출한 냉매가스를 토출실(22)의 상기 전동모터(7)에 대하여 스크롤 압축기구(3)와 반대측, 즉 오일 저장소(1a) 측으로 유출시키기 위한 토출가스 통로(8e)가 형성되어 있다. 이 토출가스 통로(8e)의 상류단은 상기 푸시(24)의 관통구멍(24a)과 접속되어 있다. 즉, 상기 시일부재(26)는 상기 가동 스크롤(11)의 토출구(11c)와 토출가스 통로(8e)의 상류단 개구 사이에 설치되어 있다. 상기 토출가스 통로(8e)는 상기 급유로(8b)보다도 큰 직경으로 상기 급유로(8b)와 평행하게 원심 급유펌프(8a) 근방까지 연장되어 있다. 그 하류단은 상기 전동모터(7)와 오일 저장소(1a) 사이의 공간과 연통하도록 크랭크축(8) 측 주위면으로 개구하는 토출가스 출구(8f)에 접속되어 있다. 따라서, 상기 가동 스크롤(11)의 토출구(11c)로부터 토출된 냉매가스는 가동 스크롤(11)의 보스부(11e)에서의 연결 오목부(11d), 시일부재(26)와 부시(24)의 관통구멍(26a, 24a) 및 크랭크축(8)의 토출가스 통로(8e)를 차례로 통과하여, 토출가스 출구(8f)로부터 토출실(22)로 유출한다.
상기 전동모터(7)와 토출가스 통로(8e) 하류단의 가스출구(8f) 사이의 토출실(22)에는 크랭크축(8) 주위에 오일 분리기구로서의 데미스터(37)가 설치되어 있다. 이 데미스터(37)는 상기 토출가스 통로(8e)의 토출가스 출구(8f)를 끼워 상하로 위치하도록 배치된 상하 수평부 및 그 양 수평부 끼리를 연통하고, 또한 케이싱(1) 측벽 내주면에 장착 고정된 연직부로 이루어진 지지부재(37a)와, 그 상측의 수평부 하면에 장착 고정된 필터부재(37b)로 구성되어 있다. 상기 필터부재(37b)는 토출가스 출구(8f)로부터 유출한 토출 냉매가스가 전동모터(7) 측으로 흐를 때 상기 토출가스 통로(8e) 내에서 가스로부터 분리할 수 없던 윤활유를 완전히 분리하기 위한 것이다.
도 1 중 20은 전동모터(7)에 전원을 공급하기 위한 터미널부이다.
이상의 구성으로 이루어진 스크롤 압축기(A)의 동작에 대하여 설명하기로 한다. 우선, 터미널부(20)에 전원이 접속된 상태에서 전동모터(7)가 작동한다. 이 모터(7)의 작동에 의해 회전자(7b) 및 크랭크축(8)이 그 축심 주위를 일체적으로 회전하고, 시일부재(26)가 상기 크랭크축(8)의 축심에 대하여 공전한다. 이에 따라, 가동 스크롤(11)이 고정 스크롤(10)에 대하여 공전한다. 이로써, 양 스크롤(10, 11)의 와권체(1Ob, 11b) 벽면의 서로의 접촉 장소가 스크롤 압축기구(3)의 중심부를 향하여 이동하고, 압축실(14)의 외주부로부터 중심부를 향하여 와권상으로 이동하면서 수축된다. 이들 일련의 동작에 의해, 저압의 냉매가스가 흡입관(5) 및 고정 스크롤(10)의 흡입구(10c)를 통하여 압축실(14) 내에 흡입된 후, 압축실(14)에서 압축되어 고압으로 되고, 가동 스크롤(11)의 토출구(11c)로부터 토출된다.
오일 저장소(1a)의 윤활유는 원심 급유펌프(8a)에 의해 급유로(8b)를 거쳐 크랭크축(8)의 오목부(8c) 저부까지 끌어 올려진 후, 가동 스크롤(11)의 보스부(11e)와 크랭크축(8)의 오목부(8c) 사이의 베어링(29) 내외주면을 윤활하면서 크랭크축(8)의 상단면과 가동 스크롤(11)의 평판(11a) 하면 사이의 공간(40)까지 흐른다. 이 윤활유의 일부는 냉매가스의 압축 도중의 단계에서 스크롤 압축기구(3) 내외의 압력차에 의해 상기 가동 스크롤(11)의 평판(11a)에 개구되어 있는 오일 주입구멍(11f)으로부터 압축실(14) 내에 공급된다. 이로써, 고정 및 가동 스크롤(10, 11)의 와권체(1Ob, 11b)의 각 선단면과 각각 상대측 스크롤(11, 10)의 평판(11a, 10a) 사이에 윤활유가 침투하고, 그 사이의 간격이 윤활유에 의하여 폐쇄되어 압축실(14)의 기밀성이 유지된다.
상기 스크롤 압축기구(3)에 흡입되는 냉매가스는 흡입관(5)으로부터 직접 압축실(14)로 흡입된다. 더구나, 스크롤 압축기구(3)는 흡입실(23)에 배치되어 있으므로 토출실(22)에 있는 전동모터(7)의 손실열에 의하여 흡입 냉매가스는 가열되지 않는다. 또, 고압의 윤활유가 냉매가스의 압축도중의 단계에서 압축실(14) 내에 공급되므로, 윤활유에 의하여 흡입 냉매가스가 가열되는 것도 없다. 따라서, 압축기(A)의 성능을 향상 유지할 수 있다. 또, 흡입 냉매가스를 흡입관(5)으로부터 직접 압축실(14)로 흡입시키지 않고 일단 흡입실(23)로 유입시킨 후, 그 흡입실(23) 내의 흡입 냉매가스를 압축실(14)로 흡입시키도록 하여도 그 흡입 냉매가스가 전동 모터(7)의 손실열에 의하여 가열되는 것은 아니다.
상기 공간(40)에서의 압축실(14) 내에 공급되지 않았던 나머지의 윤활유는 경계벽(25)의 베어링 구멍(25a)과 크랭크축(8) 사이의 베어링(28) 내외주면을 윤활하면서 그 베어링(28)의 아래쪽으로 흘러, 오일 복귀관(34)을 거쳐 오일 저장소(1a)로 복귀된다.
상기 가동 스크롤(11)의 토출구(11c)로부터 토출된 고압 냉매가스는 압축실(14) 내에 공급된 윤활유가 혼합된 상태에서 가동 스크롤(11)의 보스부(11e)에서의 연결 오목부 (11d), 시일부재(26)와 부시(24)의 관통구멍(26a, 24a) 및 크랭크축(8)의 토출가스 통로(8e)를 차례로 통과하여, 토출가스 통로(8e)의 토출가스 출구(8f)로부터 토출실(22)에서의 전동모터(7)와 오일 저장소(1a) 사이의 공간으로 유출한다.
이 때, 시일부재(26)는 스프링(27)에 의해 상하로 탄성 지지되어 그 하단면이 부시(24) 상단면과 맞닿은 상태에서 회전 슬라이딩하고 있다. 또, 시일부재(26)의 외주면은 가동 스크롤(11)의 보스부(11e)에서의 연결 오목부(11d)의 내주면과 끼워 맞추어져 있으므로, 토출구(11c)로부터 토출된 냉매가스와, 상기 급유로(8b)를 통하여 크랭크축(8)의 상단부에서의 오목부(8c) 저부까지 끌어 올려진 윤활유의 혼합이 차단된다. 따라서, 냉매가스는 그 윤활유와 섞이지 않고 확실하게 토출가스 통로(8e)로 인도된다.
또, 회전 중인 크랭크축(8)에서의 토출가스 통로(8e) 내를 냉매가스가 흐름으로써 냉매가스와 윤활유가 분리된다. 그리고, 그 분리된 윤활유는 토출가스 통로(8e)의 토출가스 출구(8f)로부터 유출되어 아래쪽의 오일 저장소(1a)로 낙하한다. 한편, 냉매가스는 상기 데미스터(37)에서의 지지부재(37a)의 상측 수평부에 장착된 필터부재(37b)를 통과한 후, 전동모터(7)의 주위를 통과하여 전동모터(7)의 상측으로 흐르고, 토출관(6)을 거쳐 압축기(A) 외부로 토출된다. 상기 냉매가스가 데미스터(37)의 필터부재(37b)를 통과할 때 상기 토출가스 통로(8e) 내에서 분리되지 않았던 윤활유가 완전히 분리된다. 이로써, 전동모터(7)의 오일 상승을 방지할 수 있다. 또한, 전동모터(7)의 주위를 냉매가스가 흐르므로, 전동모터(7)의 냉각을 양호하게 행할 수 있다. 또, 냉매가스로부터 분리한 윤활유를 그대로 오일 저장소(1a)로 복귀시킬 수 있으므로, 윤활유를 고압에서 저압측으로 복귀시킬 때 사용하는 모세관 등은 불필요하다.
또, 상기 데미스터(37)는 전동모터(7)가 인버터 등에 의하여 가변속으로 되어 있는 경우, 고속 회전시에 압축실(14)에 다량의 윤활유가 공급되어 토출가스에 다량의 윤활유가 섞이고, 크랭크축(8)의 토출가스 통로(8e) 내에서 윤활유를 분리할 수 없을 때 양호한 효과를 발휘한다. 따라서, 전동모터(7)가 가변속이 아니라 고속회전하지 않는 경우는 이러한 데미스터(37)를 설치하지 않아도 크랭크축(8)의 토출가스 통로(8e) 내에서 윤활유를 거의 완전하게 분리할 수 있으므로 전동모터(7)의 오일 상승은 방지할 수 있다. 한편, 상기와 같이 데미스터를 설치하는 경우, 전동모터(7)와 오일 상승(1a) 사이의 큰 공간에 배치할 수 있으므로, 오일의 분리 효율을 향상시킬 수 있고, 구동수단의 오일 상승을 확실하게 방지할 수 있다.
따라서, 상기 실시예에서는 전동모터(7) 및 오일 저장소(1a)를 토출실(22)에 배치하고, 스크롤 압축기구(3)의 압축실(14)에서 압축한 냉매가스를 가동 스크롤(11) 측으로부터 토출시킨 후, 가동 스크롤(11)을 구동하는 크랭크(8)축의 토출가스 통로(8e) 내를 통하여 냉매가스와 윤활유를 분리하도록 하였으므로, 흡입 냉매가스의 가열을 방지할 수 있는 동시에, 윤활유를 효과적으로 분리하여 전동모터(7)의 오일 상승을 방지할 수 있다. 따라서, 압축기(A)의 성능을 향상 유지시킬 수 있고, 간단하면서 저가격으로 냉매가스와 윤활유를 분리할 수 있다.
본 발명은 스크롤 압축기에서의 압축실의 기밀성을 오일공급에 의해 높이거나, 혹은 압축기구의 가동 스크롤을 구동용 모터에 구동 연결하는 크랭크축의 베어링을 오일에 의해 윤활할 때, 모터에서 발생하는 손실열이나 오일에 의해 흡입가스가 가열되는 것을 방지하여 압축기의 성능을 향상시킬 수 있는 동시에, 가스로부터의 오일분리를 위한 특별한 부재가 불필요해져 압축기의 저가격화를 달성할 수 있다는 점에서 산업상의 이용 가능성은 높다.

Claims (7)

  1. 밀폐 케이싱 내에 그 내부공간을 토출실(22)과 흡입실(23)로 구획하도록 설치된 경계벽(25)과,
    상기 케이싱(1) 내에 설치되고, 평판(10a)에 와권체(10b)가 돌출 설치된 고정 스크롤(10)과, 평판(11a)에 와권체(11b)가 상기 고정 스크롤(10)의 와권체(10b)에 맞물려 압축실(14)을 구획하도록 돌출 설치된 가동 스크롤(11)로 이루어지고, 가동 스크롤(11)의 공전에 의해 양 스크롤(10, 11)의 와권체(10b, 11b) 외주부로부터 흡입된 가스를 상기 압축실(14)에서 압축하여 상기 토출실(22)로 토출하는 스크롤 압축기구(3)와,
    크랭크축(8)을 통하여 상기 가동 스크롤(11)을 공전 구동시키는 구동수단(7)과,
    케이싱(1) 내의 오일 저장소(1a)의 오일을 흡입하여 상기 크랭크축(8) 내의 급유로(8b)를 통하여 상기 크랭크축(8)의 베어링(28, 29)에 공급하기 위한 급유펌프(8a)를 포함하고,
    상기 구동수단(7) 및 오일 저장소(1a)를 상기 토출실(22)에 배치하고,
    상기 가동 스크롤(11)의 평판(11a)에 상기 압축실(14)에서 압축한 가스를 토출하기 위한 토출구(11c)를 형성하고,
    상기 크랭크축(8) 내에 상기 가동 스크롤(11)의 토출구(11c)로부터 토출된 가스를 상기 토출실(22)로 유출시키는 토출가스 통로(8e)를 설치하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    스크롤 압축기구(3)를 흡입실(23)에 배치하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    크랭크축(8) 내의 토출가스 통로(8e) 하류단을 구동수단(7)에 대해 스크롤 압축기구(3)와 반대측에 개구시키고,
    상기 토출가스 통로(8e)로부터 토출실(22) 내로 유출한 토출가스를 케이싱(1) 외부로 토출시키는 토출관(6)을 구동수단(7)에 대해 스크롤 압축기구(3)와 같은 측에 설치하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  4. 제 2 항에 있어서,
    크랭크축(8) 내의 토출가스 통로(8e) 하류단을 구동수단(7)에 대해 스크롤 압축기구(3)와 반대측에 개구시키고,
    상기 토출가스 통로(8e)로부터 토출실(22) 내로 유출한 토출가스를 케이싱(1) 외부로 토출시키는 토출관(6)을 구동수단(7)에 대해 스크롤 압축기구(3)와 같은 측에 설치하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  5. 제 3 항에 있어서,
    구동수단(7)과 토출가스 통로(8e) 하류단 개구 사이의 토출실(22)에 오일 분리기구 (37)를 설치하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  6. 제 4 항에 있어서,
    구동수단(7)과 토출가스 통로(8e) 하류단 개구 사이의 토출실(22)에 오일 분리기구(37)를 설치하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    가동 스크롤(11)의 토출구(11c)와 토출가스 통로(8e) 상류단 개구 사이에 상기 토출구(11c)로부터 토출된 가스와 급유펌프(8a)에 의해 급유로(8b)를 통하여 끌어 올려진 오일의 차단을 행하는 시일부재(26)를 설치하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
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