KR20060020665A

KR20060020665A - 스크롤 압축기

Info

Publication number: KR20060020665A
Application number: KR1020057023664A
Authority: KR
Inventors: 기요시 사와이; 노보루 이이다; 요시유키 후타가미; 아키라 히와타; 데루유키 아카자와
Original assignee: 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤
Priority date: 2003-06-12
Filing date: 2004-06-09
Publication date: 2006-03-06
Also published as: US20080038133A1; WO2004111456A1; KR101082710B1; JP4440564B2; CN101846074A; JP2005002922A; CN1823227A; US7614859B2

Abstract

선회 소용돌이부품(5)의 배면에 설치된 배압실(12)을 안쪽 영역(12a)과 바깥쪽 영역(12b)으로 구획하는, 고리형상 실링(11)의 지름 d를 선회 거울판(5a)의 지름 D의 0.5배 이상으로 설정하는 것에 의해, 안쪽 영역(12a)에 작용하는 토출압력 Pd의 크기에 관계없이 선회 소용돌이부품(5)에 플러스의 스러스트력을 부여할 수 있으므로, 토출압력의 배압만으로 선회 소용돌이부품(5)을 고정 소용돌이부품(4)으로 누르는 것이 가능하게 되고, 바깥쪽 영역(12b)의 설정압력 Pm을 흡입압력 Ps에 가까운 값으로 작게 하여, 기동 후에 신속하게 압력조정기구(20)를 개구시키는 것에 의해, 윤활유는 바깥쪽 영역(12b)으로부터 흡입공간(9)에 시간 지연이 없이 공급된다.

Description

스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은, 냉동 사이클 장치 등에 이용되는 스크롤 압축기에 관한 것으로, 특히 R410A나 이산화탄소(CO₂) 등의 냉매를 사용하는 증기압축 냉동 사이클에 적절한 스크롤 압축기에 관한 것이다.

종래, 이런 종류의 스크롤 압축기는, 압축 공간에서의 누출 손실을 저감하여 높은 효율을 얻기 위해서, 선회 소용돌이부품을 고정 소용돌이부품(scroll)에 접촉 미끄럼운동시켜, 압축공간의 밀봉을 도모한다고 하는 구성이 이용되는 경우가 많다. 예를 들면, 도 5는 특허문헌 1(일본 특허공개 2001- 280252호 공보)에 기재된 종래의 구성예를 나타낸 것이다. 즉, 종래의 스크롤 압축기에서는, 선회 소용돌이부품(5)의 선회 소용돌이 날개면과 반대(배면)측의 면에 배압실(12)을 설치하여, 이 배압실(12)을 고리형상 실링(11)에 의해 안쪽 영역(12a)과 바깥쪽 영역(12b)으로 구획하여, 고리형상 실링(11)의 안쪽 영역(12a)에는 토출압력 상태에 있는 윤활유를 공급하고, 또한 이 윤활유의 일부를 조임부(13)를 경유하여 바깥쪽 영역(12b)에 공급하며, 그리고 바깥쪽 영역(12b)의 윤활유를 흡입공간(9)에 공급하는 것에 의해, 바깥쪽 영역(12b)을 흡입압력 Ps와 토출압력 Pd 사이의 중간 압력 Pm으로 설 정하여, 선회 소용돌이부품(5)의 배면에 스러스트(thrust)력을 인가하는 것으로, 선회 소용돌이부품(5)을 고정 소용돌이부품(4)에 접촉 미끄럼운동시키는 구성으로 이루어져 있다.

그러나, 상기 구성에 있어서, 기동할 때, 윤활유는 우선 고리형상 실링(11)의 안쪽 공간(12a)에 공급되고, 그 후 바깥쪽 공간(12b)에 공급되지만, 그 바깥쪽 공간(12b)의 압력이 설정의 중간 압력 Pm(= Ps+ΔP)이 될 때까지, 양쪽 소용돌이(scroll)부품에서 형성되는 흡입공간(9)에는 공급되지 않게 된다. 기동할 때, 흡입공간(9)으로 윤활유가 공급되지 않는 시기에, 냉매가스와 함께 다량의 냉매액이 냉동 사이클로부터 흡입공간(9)으로 되돌아 온 경우에는, 미끄럼운동면에 남아 있던 윤활유가 냉매액으로 씻겨 흘러가 버려, 그 결과, 고정 소용돌이부품(4)이나 선회 소용돌이부품(5)이 손상되거나, 눌러 붙는다(seized up)는 문제가 생기고 있었다.

특히, 냉매가 이산화탄소(CO₂)와 같은 높은 압력의 냉매의 경우에는, 선회 소용돌이부품(5)을 고정 소용돌이부품(4)으로 누르는 스러스트력의 절대값이 커지는 것, 및 설정배압 ΔP(=Pm-Ps)의 절대값도 커지게 되므로, 냉매 R410A의 경우에 비하여 더욱 급유지연의 시간이 길어지게 되는 것 때문에, 고정 소용돌이부품(4)이나 선회 소용돌이부품(5)에 눌러 붙음(seizure)이 더욱 발생하기 쉽다고 하는 문제가 생기고 있었다.

따라서 본 발명은, 기동할 때의 급유 지연을 방지하여, 신뢰성이 높은 스크 롤 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제 1 실시형태에 의한 스크롤 압축기는, 고정 거울판 위에 고정 소용돌이 날개를 갖는 고정 소용돌이부품과, 선회 거울판 위에 선회 소용돌이 날개를 갖는 선회 소용돌이부품을 서로 맞물리게 하여 복수의 압축공간을 형성하고, 선회 소용돌이부품의 선회 소용돌이 날개면과 반대측의 면에 배압실을 설치하고, 배압실을 고리형상 실링에 의해 안쪽 영역과 바깥쪽 영역으로 구획하여, 고리형상 실링의 안쪽 영역에 토출압력 상태에 있는 윤활유를 공급하고, 이 윤활유의 일부를 조임부에서 감압하여 바깥쪽 영역에 공급하며, 이 바깥쪽 영역의 윤활유를 흡입공간에 공급함과 동시에, 바깥쪽 영역을 흡입압력 Ps와 토출압력 Pd 사이의 소정압력 Pm으로 설정하여, 선회 소용돌이부품의 배면에 스러스트력을 인가하는 것으로, 선회 소용돌이부품을 고정 소용돌이부품에 접촉시켜, 선회 소용돌이부품의 자전을 자전구속부품에 의해서 구속하고, 선회 소용돌이부품을 선회 운동시키는 것에 의해, 압축공간을 소용돌이(scroll)의 중심을 향하여 용적을 감소시키면서 이동시켜, 냉매가스를 압축공간에 빨아들여 압축하는 스크롤 압축기로서, 선회 소용돌이부품의 선회 거울판의 지름 D와 고리형상 실링의 바깥지름 d와의 비(d/D)를, 0.5보다 크게 설정한 것이다.

본 실시형태에 의하면, 비(d/D)를 0.5보다 크게 설정하면, 운전조건에 의해 토출압력의 크기가 변화하더라도, 항상 플러스(+)의 스러스트력을 얻을 수 있으므로, 고리형상 실링의 안쪽 영역에 작용하는 토출압력 Pd만으로 선회 소용돌이부품을 고정 소용돌이부품에 접촉 미끄럼운동시키는 것이 가능하게 된다. 이것에 의해, 고리형상 실링의 바깥쪽 영역에 작용하는 압력 Pm을, 흡입압력 Ps 또는 Ps에 가까운 압력으로 설정할 수 있다. 그 결과, 압축기를 기동할 때에, 고리형상 실링의 바깥쪽 영역에 공급된 윤활유는 거의 동시에 흡입공간으로 공급되게 되어, 윤활유의 공급지연이 없어지게 되고, 비록 기동 초기부터 냉매액이 흡입 공간에 빨려 들어가더라도, 미끄럼운동 표면에서의 소위 눌러 붙는 현상이 일어나지 않게 된다.

본 발명의 제 2 실시형태는, 제 1 실시형태에 의한 스크롤 압축기에 있어서, 고리형상 실링으로 구획된 바깥쪽 영역에 인가되는 배압 ΔP(=Pm-Ps)를, 해당 배압 ΔP와 냉매가스의 0℃에 있어서의 포화 증기압 P₀와의 비(ΔP /P₀)가 대략 일정한 값으로 또한 0.2 이하가 되도록 설정한 것이다.

본 실시형태에 의하면, 고리형상 실링의 바깥쪽 영역의 압력 Pm은, 고리형상 실링의 안쪽 영역으로부터 윤활유가 흘러 들어가는 것으로 상승하지만, 그 설정압력 Pm이 낮은 압력(즉 흡입압력 Ps 또는 Ps에 가까운 압력)이면 단시간에 그 값에 도달하기 때문에, 사용하는 냉매의 0℃에 있어서의 포화 증기압 P₀(일정한 값)을 이용하여, 0.2≥ΔP/P₀≥0, 즉, Ps+0.2×P₀≥Pm≥Ps로 규정한다. 이와 같이 바깥쪽 영역의 설정 배압을 작게 하면, 기동할 때에, 단시간에서 고리형상 실링의 바깥쪽 영역의 압력이 설정값까지 상승하고, 그 후 바로 윤활유는 흡입공간으로 공급되게 된다. 즉 윤활유의 흡입공간으로의 공급지연이 작아지게 되어, 비록 기동 초기부터 냉매액이 흡입공간에 빨려 들어가더라도, 미끄럼운동 표면에서의 눌러 붙는 현상이 일어나지 않게 된다.

본 발명의 제 3 실시형태는, 제 1 또는 제 2 실시형태에 의한 스크롤 압축기에 있어서, 흡입공간에 빨아들이는 냉매가스를, 그 건조도가 0.5 이하의 액체냉매를 포함하는 냉매가스로 한 것이다.

본 실시형태에 의하면, 기동할 때에 액체냉매를 포함하는 냉매가스를 빨아들인 경우라도, 그 건조도가 0.5 이하의 냉매가스이면, 기동할 때에 신속한 윤활유 급유가 실현되는 것에 의해서, 스크롤 압축기의 신뢰성을 확보할 수 있다.

본 발명의 제 4 실시형태는, 제 1 또는 제 2 실시형태에 의한 스크롤 압축기에 있어서, 냉매로서 이산화탄소를 이용하는 것이다.

본 실시형태에 의하면, 냉매에 CO₂를 이용한 경우에 그 압력이 높으므로, 선회 소용돌이부품이 고정 소용돌이부품으로 억눌리게 되는 스러스트력도 커져서, 그 만큼 미끄럼운동 표면에서의 소위 눌러 붙는 현상이 일어나기 쉬워지게 되지만, CO₂ 바깥쪽 영역의 배압 ΔP를 작게 설정하는 것에 의해, 기동할 때, 단시간에 배압이 설정값까지 상승하고, 그 후 윤활유가 신속하게 흡입공간에 공급되어, 미끄럼운동부의 눌러 붙는 현상을 방지할 수 있다.

도 1은, 본 발명의 제 1 실시예의 스크롤 압축기를 나타내는 종단면도.

도 2는, 도 1에 나타내는 스크롤 압축기의 선회 소용돌이부품 및 고리형상 실링을 나타내는 부분 사시도.

도 3은, 도 1에 나타내는 스크롤 압축기의 지름 비(d/D)와 스러스트력의 관계를 나타내는 선도.

도 4는, 본 발명의 제 2 실시예의 스크롤 압축기에 관한 기동 후의 시간과 압력변화를 나타내는 선도.

도 5는, 종래의 스크롤 압축기를 나타내는 종단면도.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

(실시예 1)

도 1은, 본 발명의 제 1 실시예에 의한 스크롤 압축기의 종단면도이며, 압축 대상은 냉매가스이다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 스크롤 압축기는, 밀폐용기(1) 내에 용접이나 가열수축 끼워 맞춤과 같은 것으로서 고정한 크랭크축(6)의 주축받이부재(7)와, 이 주축받이부재(7) 위에 볼트로 고정한 고정 소용돌이부품(4)과의 사이에, 고정 소용돌이부품(4)과 서로 맞물리는 선회 소용돌이부품(5)을 끼워 넣어 스크롤식의 압축기구(2)를 구성한다. 또한, 선회 소용돌이부품(5)과 주축받이부재(7)와의 사이에 선회 소용돌이부품(5)의 자전을 방지하여 원궤도 운동하도록 안내하는 올담(Oldham) 링 등에 의한 자전구속부품(10)을 설치하여, 크랭크축(6)의 상단에 있는 편심부에서 선회 소용돌이부품(5)을 편심 구동하는 것에 의해, 선회 소용돌이부품(5)을 원궤도 운동시킨다.

이것에 의해 고정 소용돌이부품(4)의 고정 거울판(4a) 위에 있는 고정 소용 돌이 날개(4b)와, 선회 소용돌이부품(5)의 선회 거울판(5a) 위에 있는 선회 소용돌이 날개(5b)를 서로 맞물리게 하여 형성하고 있는 압축공간(8)이, 바깥둘레측으로부터 중앙부로 이동하면서 작아지는 것을 이용하여, 밀폐용기(1) 밖으로 통한 흡입관(18) 및 고정 소용돌이부품(4)의 바깥둘레부의 흡입공간(9)으로부터 냉매가스를 흡입하여 압축하고, 소정압력 이상이 된 냉매가스를 고정 소용돌이부품(4)의 중앙부의 토출구로부터 밀폐용기(1)내로 토출시키는 것을 반복하는 구성이다.

크랭크축(6)의 하단은 밀폐용기(1)의 하단부의 윤활유 저장부(17)에 이르고 있고, 부축받이부재(15)에 의해 지지되어 안정적으로 회전한다. 이 부축받이부재(15)는, 밀폐용기(1) 내에 용접이나 가열수축 끼워 맞춤으로 고정된 부축받이 유지부재(14)에 설치되어 있다. 전동기(3)는 주축받이부재(7)와 부축받이 유지부재(14)의 사이에 위치하여, 밀폐용기(1)에 용접이나 가열수축 끼워 맞춤으로 고정된 고정자(3a)와, 크랭크축(6)의 도중의 바깥둘레에 일체로 결합된 회전자(3b)로 구성되고, 회전자(3b) 및 크랭크축(6)이 회전하는 것에 의해, 선회 소용돌이부품(5)이 원궤도 운동한다.

선회 소용돌이부품(5)의 배면 부분에는 배압실(12)이 설치되어 있다. 이 배압실(12) 내에는 주축받이부재(7)에 설치한 원고리홈에 고리형상 실링(11)을 배치하고, 이 고리형상 실링(11)에 의해 배압실(12)을 2분할하고 있다. 고리형상 실링(11)으로 분할한 한 쪽의 안쪽 영역(12a)에는, 고압의 토출압력 Pd를 작용시킨다. 또한, 그 바깥쪽 영역(12b)에는, 흡입압력 Ps로부터 토출압력 Pd까지 사이의 소정의 중간압력 Pm을 작용시키고 있다. 선회 소용돌이부품(5)은, 이러한 배압실(12) 의 압력에 의해 스러스트력이 인가되어 고정 소용돌이부품(4)으로 안정적으로 억눌려져, 누출을 저감함과 동시에 안정하게 원궤도 운동을 실시하는 구성이다.

다음에, 본 실시예의 스크롤 압축기의 급유 동작에 대해서, 압축기구(2)의 급유 경로를 설명한다. 부축받이 유지부재(14)에는 용적형의 오일펌프(16)가 설치되어 있다. 이 오일펌프(16)는, 크랭크축(6)의 하단에서 구동된다. 오일펌프(16)에 의해서 윤활유 저장부(17)로부터 빨아 올려진 윤활유는, 크랭크축(6)을 관통하고 있는 윤활유 공급구멍(6a)을 통해서 압축기구(2)의 각 미끄럼운동부에 공급된다. 윤활유 공급구멍(6a)을 통해서 크랭크축(6)의 상단에 공급된 윤활유의 대부분은, 크랭크축(6)의 편심 축받이부 및 주축받이부(7a)를 윤활한 후, 주축받이부재(7)의 아래로 유출하여, 최종적으로 윤활유 저장부(17)로 되돌아온다. 한편, 크랭크축(6)의 상단에 공급된 윤활유의 일부는, 선회 소용돌이부품(5)의 내부에 설치된 통로와 조임부(13)를 경유하여, 따라서 감압되어 고리형상 실링(11)의 바깥쪽 영역(12b)에 공급된다. 또한, 이 바깥쪽 영역(12b)에는 자전구속부품(10)이 배치 설치되어 있어, 공급된 윤활유에 의해 윤활이 행하여진다. 바깥쪽 영역(12b)에 공급된 윤활유가 저장됨에 따라서, 이 바깥쪽 영역(12b)의 압력은 상승하지만, 그 압력을 일정하게 유지하기 위해서, 고리형상 실링(11)의 바깥쪽 영역(12b)과 흡입공간(9)의 사이에 압력조정기구(20)가 배치되어 있다. 바깥쪽 영역(12b)의 압력이 설정된 배압 ΔP(=Pm-Ps)보다 높아지게 되면, 압력조정기구(20)가 작동하여, 바깥쪽 영역(12b) 내의 윤활유는 흡입공간(9)에 공급되고, 바깥쪽 영역(12b)의 압력은 거의 일정하게 유지된다. 흡입공간(9)에 공급된 윤활유는, 압축공간(8)에 들어가, 압축공 간(8) 내에서 냉매가스의 누출을 막는 실링의 역할과, 고정 소용돌이부품(4)과 선회 소용돌이부품(5)의 미끄럼운동면을 윤활하는 역할을 수행하고 있다.

다음에, 도 2, 도 3을 이용하여, 제 1 실시예의 스크롤 압축기에 관하여, 더욱 상세히 설명한다. 제 1 실시예의 스크롤 압축기의 구성은, 도 2에서 나타내는 선회 소용돌이부품(5)의 선회 거울판(5a)의 지름 D와, 고리형상 실링(11)의 바깥지름 d와의 비(d/D)의 관계를, 0.5보다 크게 설정하고 있다. 또한, 도 2에 나타내는 바와 같이 고리형상 실링(11)은, 선회 소용돌이부품(5)의 선회 소용돌이 날개면(5b)과 반대측에, 즉 배압실(12)측에 배치되어 있다.

그런데, 에어컨 등의 공조기 또는 히트펌프 급탕기에 있어서의 냉동 사이클에서는, 토출압력 Pd와 흡입압력 Ps의 압력비 Pd/Ps는, 운전조건에 따라 2∼6 정도의 범위에서 변화한다. 도 3에, 선회 소용돌이부품(5)의 배압실(12)에 있어서의 고리형상 실링(11)의 안쪽 영역(12a)에는 Pd가 작용하고 바깥쪽 영역(12b)에는 Ps가 작용한다고 한 경우에 대해서, 운전조건을 변화시켜, 선회 소용돌이부품(5)의 선회 거울판(5a)에 작용하는 압력 밸런스로부터 스러스트력을 계산하여, 그 스러스트력의 지름비 d/D에 대한 관계를 나타내고 있다.

도 3에 나타내는 선도에 의하면, 선회 소용돌이부품(5)을 고정 소용돌이부품(4)에 접촉 미끄럼운동시키기 위해서는, 압력비 Pd/Ps가 2∼6 정도의 범위에서 변화할 때 스러스트력이 항상 플러스(+)이면 좋으므로, 고리형상 실링(11)의 바깥지름을 선회 소용돌이부품(5)의 선회 거울판(5a) 지름의 약 0.5배보다 크게 설정하면 좋은 것을 알 수 있다.

즉, 지름비 d/D를 0.5보다 크게 설정하면, 토출압력의 크기에 관계없이 항상 플러스(+)의 스러스트력을 얻을 수 있으므로, 고리형상 실링(11)의 안쪽 영역(12a)에 작용하는 토출압력 Pd만으로 선회 소용돌이부품(5)을 고정 소용돌이부품(4)에 접촉 미끄럼운동시킬 수 있다. 이것에 의해, 고리형상 실링(11)의 바깥쪽 영역(12b)에 작용하는 중간압력 Pm은, 흡입압력 Ps 또는 Ps에 가까운 압력으로 설정하는 것이 가능하게 되므로, 본 제 1 실시예의 스크롤 압축기에 있어서는, 배압 ΔP가 약 제로에 가까운 값으로도 작동하도록 압력조정기구(20)를 설정하고 있다.

이러한 본 실시예의 압축기구(2)의 구성에 의해, 기동할 때, 고리형상 실링(11)의 바깥쪽 영역(12b)에 공급된 윤활유는, 시간지연이 없이 흡입공간(9)으로 공급되게 된다. 따라서, 기동 초기에 다량의 냉매액이 흡입공간(9)에 빨려 들여가, 그 냉매액이 윤활유를 씻어 흘려도, 바로 새로운 윤활유가 흡입공간(9)에 공급되므로, 미끄럼운동 표면에서의 눌러 붙는 현상이 일어나지 않게 된다고 하는 큰 효과를 얻을 수 있다.

(실시예 2)

다음에, 본 발명의 제 2 실시예에 의한 스크롤 압축기에 대해서 설명한다. 본 제 2 실시예에서는, 도 1의 제 1 실시예의 스크롤 압축기에 나타내는 고리형상 실링(11)의 바깥쪽 영역(12b)에 인가하는 배압 ΔP(=Pm-Ps)를, 다음과 같이 설정하여 구성한다. 또, 제 1 실시예의 스크롤 압축기와 동일 기능을 갖는 구성은 동일 번호를 붙이고 설명을 생략한다.

고리형상 실링(11)의 바깥쪽 영역(12b)의 압력은, 고리형상 실링(11)의 안쪽 영역(12a)으로부터 윤활유가 흘러들어 상승하지만, 배압의 설정압력이 낮을수록 단시간에 그 값에 도달한다. 그리고, 고리형상 실링(11)의 바깥쪽 영역(12b)의 압력이 설정 배압까지 압력이 상승한 시점에서, 윤활유는 압축기구(2)의 흡입공간(9)에 공급되게 된다. 따라서, 본 실시예에서는, 배압 ΔP와 사용하는 냉매의 0℃에 있어서의 포화 증기압 P₀과의 비(ΔP/P₀)가 대략 일정값으로 또한 0.2 이하가 되도록, 고정 소용돌이부품(4)에 채워 넣어진 압력조정기구(20)에 의해, 배압 ΔP의 값을 규정하고 있다. 즉, 이와 같이 바깥쪽 영역(12b)의 설정 배압을 작게(0.2≥ΔP/P₀≥0) 규정하는 것에 의해, 기동할 때에는 바로 윤활유는 흡입공간(9)으로 공급되게 된다. 즉 윤활유의 흡입공간(9)으로의 공급지연이 적게 되어서, 비록 기동 초기부터 냉매액이 흡입공간에 빨려 들어가더라도 미끄럼운동 표면에서의 눌러 붙는 현상이 일어나지 않게 된다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

도 4는, CO₂ 냉매를 사용한 스크롤 압축기에 있어서, 기동할 때에 있어서의 흡입압력 Ps, 토출압력 Pd와, 고리형상 실링(11)의 바깥쪽 영역(12b)의 압력(배압 ΔP)에 대해서, 시간에 대한 변화를 나타낸 그래프이다. 즉, 3대의 CO₂스크롤 압축기에 관하여, 압력조정기구(20)의 설정을 바꾸는 것에 의해, 각각 고리형상 실링(11)의 바깥쪽 영역(12b)의 압력 ΔP를, 예를 들면 0.5㎫, 1.0㎫, 1.5㎫의 3종류 다른 값으로 설정하여, 실험 평가를 실시한 결과를 나타내고 있다.

배압의 시간변화를 보면, 배압이 0.5㎫에 도달하기 위해서는 운전 개시부터 약 30초 후이고, 1.0㎫에 도달하기 위해서는 약 45초 후, 1.5㎫에 도달하기 위해서 는 약 60초 후가 되었다. 바꿔 말하면, 배압 ΔP의 설정이 0.5㎫의 경우에는 운전개시부터 약 30초 후에 흡입공간(9)에 윤활유가 공급되지만, 배압 ΔP의 설정이 1.0㎫의 경우에는 운전개시부터 약 45초 경과하지 않으면 흡입공간(9)에 윤활유가 공급되지 않게 된다.

또한, 이 기동시험을 실시한 결과, 배압을 ΔP=1.0㎫, 및 1.5㎫로 설정한 스크롤 압축기에 대해서는, 양자 모두 선회 소용돌이부품(5)과 고정 소용돌이부품(4)의 미끄럼운동면, 즉 각 거울판(4a, 5a)에 눌러 붙은 흠집이 발현되었지만, ΔP=0.5㎫로 설정한 압축기에 대해서는, 눌러 붙음은 생기지 않았다.

그리고, 냉매가 CO₂의 경우에는, 0℃에 있어서의 포화 증발압력 P₀은 3.5㎫(abs)이고, 설정 배압 ΔP=0.5㎫의 경우를 생각하면, ΔP와 P₀의 비(ΔP/P₀)는 0.143이 된다.

이러한 실험으로부터, 본 제 2 실시예의 스크롤 압축기에 있어서, ΔP/P₀의 값이 0.2 이하가 되도록 ΔP를 설정하는 것에 의해, 기동할 때에 신속한 흡입공간으로의 윤활유 급유가 가능하게 되어, 미끄럼운동 흠집의 발생이나 눌러 붙음을 방지할 수 있어, 신뢰성을 높일 수 있다고 판명되었다.

또, 배압 ΔP를 작게 설정한 경우(CO₂ 냉매를 이용하여 ΔP= 0.5㎫로 설정한 경우)도, 정격 운전조건 등의 각종의 조건에서 안정하여 높은 효율의 운전을 실시하기 위해서는, 상술한 제 1 실시예에서 설명한 바와 같이, 고리형상 실링(11)의 바깥지름 d의 크기를, 선회 소용돌이부품(5)의 선회 거울판(5a) 지름 D의 0.5 이상 으로 설정하는 것이 바람직하다.

또한, 배압 ΔP를 작게 설정한 경우이면, 다량의 냉매액을 포함하는 냉매(즉 건조도가 0.5 이하의 냉매)가 흡입공간(9)에 빨려 들어가더라도, 선회 소용돌이부품(5)과 고정 소용돌이부품(4)의 미끄럼운동면에 눌러 붙음이 생기지 않았다는 것을 확인하고 있다.

상기 설명으로부터 분명한 바와 같이 본 발명은, 선회 소용돌이부품의 선회 거울판의 지름 D와 고리형상 실링의 바깥지름 d와의 비(d/D)를, 0.5보다 크게 설정한 것이고, 이것에 의해, 고리형상 실링의 바깥쪽 영역에 작용하는 압력 Pm을, 흡입압력 Ps 또는 Ps에 가까운 압력으로 설정하면 좋게 되어, 그 결과, 압축기를 기동할 때에, 고리형상 실링의 바깥쪽 영역에 공급된 윤활유는 거의 동시에 흡입공간으로 공급되게 되므로, 윤활유의 공급 지연이 없어지고, 비록 기동 초기부터 냉매액이 흡입 공간에 빨려 들어가더라도, 미끄럼운동 표면에서의 눌러 붙음 현상이 일어나지 않게 된다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 고리형상 실링의 바깥쪽 영역에 인가되는 배압 ΔP (=Pm-Ps)와, 0℃에 있어서의 냉매가스의 포화 증기압 P₀과의 비(ΔP/P₀)가 대략 일정값이고 또한 0.2 이하가 되도록, 배압 ΔP를 작게 설정한 것이고, 이것에 의해서, 고리형상 실링의 바깥쪽 영역의 압력은 단시간에 그 설정값에 도달하고, 압축기구의 흡입공간에도 윤활유가 신속하게 공급되게 되어, 즉 윤활유의 흡입공간으로의 공급 지연이 작아진다. 그리고, 예를 들면 기동 초기부터 그 건조도가 0.5 이하의 냉매 가 흡입공간에 빨려 들어가더라도 미끄럼운동 표면에서의 눌러 붙음 현상이 일어나지 않게 된다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은, 흡입공간에 빨아들이는 냉매가, 그 건조도가 0.5 이하의 액체냉매를 포함하는 냉매가스이더라도, 제 1 또는 제 2 실시형태에 의하면, 기동할 때에 신속한 윤활유 급유가 가능하게 되므로, 스크롤 압축기의 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 냉매에 CO₂를 이용한 경우에 있어서는, CO₂ 자체의 압력의 절대값이 높으므로, 일반적으로 그 만큼 미끄럼운동 표면에서의 눌러 붙음 현상이 일어나기 쉬워지지만, 고리형상 실링의 바깥쪽 영역의 배압 ΔP를 작게 설정하는 것에 의해, 기동할 때, 단시간에 배압이 설정값까지 상승하고, 이것에 의해서 윤활유가 신속하게 흡입공간에 공급되므로, 미끄럼운동부의 눌러 붙음 현상을 방지할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 기동할 때의 급유 지연을 방지하여, 신뢰성이 높은 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.

Claims

고정 거울판 위에 고정 소용돌이 날개를 갖는 고정 소용돌이부품과, 선회 거울판 위에 선회 소용돌이 날개를 갖는 선회 소용돌이부품을 서로 맞물리게 하여 복수의 압축공간을 형성하고, 상기 선회 소용돌이부품의 상기 선회 소용돌이 날개면과 반대측의 면에 배압실을 설치하고, 상기 배압실을 고리형상 실링에 의해 안쪽 영역과 바깥쪽 영역으로 구획하여, 상기 고리형상 실링의 안쪽 영역에 토출압력 상태에 있는 윤활유를 공급하고, 상기 윤활유의 일부를 조임부에서 감압하여 상기 바깥쪽 영역에 공급하고, 상기 바깥쪽 영역의 윤활유를 흡입공간에 공급함과 동시에, 상기 바깥쪽 영역을 흡입압력 Ps와 토출압력 Pd 사이의 소정압력 Pm으로 설정하고, 상기 선회 소용돌이부품의 배면에 스러스트력을 인가하는 것으로, 상기 선회 소용돌이부품을 고정 소용돌이부품에 접촉시켜, 상기 선회 소용돌이부품의 자전을 자전구속부품에 의해서 구속하고, 상기 선회 소용돌이부품을 선회 운동시키는 것에 의해, 상기 압축공간을 소용돌이의 중심을 향하여 용적을 감소시키면서 이동시켜, 냉매가스를 상기 압축공간에 빨아들여 압축하는 스크롤 압축기로서,

상기 선회 소용돌이부품의 상기 선회 거울판의 지름 D와 상기 고리형상 실링의 바깥지름 d와의 비(d/D)를, 0.5보다 크게 설정한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 고리형상 실링으로 구획된 상기 바깥쪽 영역에 인가 되는 배압 ΔP(=Pm-Ps)를, 해당 배압 ΔP와 상기 냉매가스의 0℃에 있어서의 포화 증기압 P₀과의 비(ΔP /P₀)가 대략 일정값이고 또한 0.2 이하가 되도록 설정한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 흡입공간에 빨아들이는 상기 냉매가스가, 그 건조도가 0.5 이하의 액체냉매를 포함하는 냉매가스인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 냉매로서 이산화탄소를 이용하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.