KR20060020667A - 스크롤 압축기 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 고정 스크롤 부품(2)의 흡입공간(3)에 오일공급통로(10)를 개구하고, 흡입공간에 오일충돌부품(14)을 설치한 것이며, 흡입공간에 오일충돌부품을 설치하여 오일공급량을 콘트롤하면서, 냉매와 윤활유를 충분히 혼합한다. 또한, 냉매의 흐름을 부드럽게 하기 위해서 오일충돌부품의 끝단부(17, 18)의 접선을 예각으로 한다.

Description

스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은, 고정 스크롤 부품 및 선회 스크롤 부품을 서로 맞물리게 하여 압축실을 형성하고, 선회 스크롤 부품을 선회시켜 그 압축실의 용적을 연속적으로 변화시키면서, 흡입, 압축, 토출을 실시하는 스크롤 압축기에 관한 것이다.

종래로부터, 냉동 공조용의 밀폐형 압축기로서는, 레시프로식, 로터리식, 스크롤식이 있으며, 이들 방식은 가정용, 업무용의 냉동 공조 분야에서 사용되어 오고 있다. 현재는, 비용, 성능면 등에서 각각의 특징을 살린 개발이 이루어지고 있다.

그 중에서도 압축기구 및 전동기구를 용기에 수납한 압축기는, 방음과 메인터넌스(maintenance)의 불필요를 의도한 소위 밀폐형 압축기로 대표되고, 스크롤 압축기와 로터리 압축기가 주류가 되고 있다. 스크롤 압축기는, 일반적으로, 경판으로부터 소용돌이 랩이 기동하는 고정 스크롤 부품 및 선회 스크롤 부품을 서로 맞물리게 하여 쌍방간에 압축실을 형성하고, 선회 스크롤 부품을 자전구속기구에 의한 자전의 구속의 바탕에서 원궤도를 따라서 선회시켰을 때 압축실이 용적을 변화시키면서 이동함으로써 흡입, 압축, 토출을 실시하고, 선회 스크롤 부품의 바깥둘레부 및 소용돌이 랩 배면에 소정의 배압을 윤활용의 오일에 의해 인가하여, 선 회 스크롤 부품이 고정 스크롤 부품으로부터 떨어져 전복하지 않는 경우가 없도록 하고 있다.

상기 종래의 스크롤 압축기는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 각 경판(2b, 4b)으로부터 소용돌이 형상의 각 랩부(2a, 4a)가 기동하는 고정 스크롤 부품(2) 및 선회 스크롤 부품(4)을 서로 맞물리게 하여 쌍방간에 압축실(5)을 형성하고, 선회 스크롤 부품(4)을 자전구속기구(22)에 의한 자전의 구속의 바탕에서 원궤도를 따라서 선회시켰을 때, 압축실(5)이 용적을 변화시키면서 이동함으로써 흡입, 압축, 토출을 실시하는 구성이다.

즉, 흡입관(1)으로부터 흡입된 냉매가스는, 랩부(2a)와 경판(2b)으로 이루어진 고정 스크롤 부품(2)의 흡입공간(3)을 거쳐, 랩부(4a)와 경판(4b)으로 이루어진 선회 스크롤 부품(4)과 서로 맞물려서 만들어지는 압축실(5)에 갇히고, 중심을 향해 압축되어, 토출 포트(6)로부터 토출된다.

또한, 고정 스크롤 부품(2)과 축받이 부재(7)에 둘러싸여 형성되는 배압실(8)은, 선회 스크롤 부품(4)을 고정 스크롤 부품(2)에 압착하기 위한 배압을 항상 가지며, 이 배압을 항상 일정하게 유지하는 수단으로서 배압조정기구(9)가 설치되어 있다.

배압조정기구(9)는, 배압실(8)로부터 고정 스크롤 부품(2)의 내부를 통과하여 흡입공간(3)으로 연이어 통하고 있는 연통로(10)에, 밸브(11)를 설치한 것으로, 배압실(8)의 압력이 설정압력보다 높아지면 밸브(11)가 열리고, 배압실(8)의 윤활유가 흡입공간(3)으로 공급되어, 배압실(8)내를 일정한 중간압으로 유지하고 있다.

한편, 오일 저장조(29)에 저장된 윤활유는, 오일 펌프(31)에 의해 샤프트(13)내의 통로(23)를 통과하여 샤프트(13)의 상단부로 도입된다. 이 상단부에 도입된 윤활유는, 슬라이딩면(33) 및 슬라이딩면(34)을 윤활한다. 윤활유의 일부는, 선회 스크롤 부품(4)내의 통로(24)에 접하여 설치되어 있는 조임부(12)(narrowed portion)에서 감압되어, 배압실(8)로 공급된다. 또한, 흡입공간(3)에 공급된 윤활유는, 선회운동과 함께 압축실(5)로 공급되어 압축실(5)간의 누설을 방지하여, 압축효율의 향상을 도모하고 있다.

즉, 윤활유에 의해서 시일함으로써, 압축효율을 향상시키고 있다. 예를 들면 특허문헌 1(일본 특개2000-110748호 공보)에 기재된 스크롤 압축기에서는, 고정 스크롤 부품의 인볼루트(involute) 감는 끝을 토출구의 바로 위에 위치시키고, 흡입구를 흡입통로 근방에 형성함으로써, 스크롤 압축기의 흡입 저항을 작게 하여 흡입 효율을 높여, 압축효율을 향상시키고 있다.

그런데, 도 5는, 냉매로서 R410A를 이용한 경우와, 이산화탄소를 이용한 경우의, 흡입한 냉매량에 대한 윤활유의 공급비율과 성적계수비(COP비)의 관계를 나타내는 선도이다. 이산화탄소를 이용한 경우의 선도는, 토출압력 9MPa, 흡입압력 5MPa, 회전주파수 37Hz의 조건으로 측정한 것이다. 또한, R410A를 이용한 경우의 선도는, 이산화탄소를 이용한 경우의 조건과 냉동능력 및 주파수가 거의 동등해지도록 설계된 스크롤 압축기로 측정한 것이다. 도 5로부터 알 수 있듯이, R410A를 이용한 경우는, 흡입한 냉매량에 대한 윤활유의 공급 비율은 적으면 적을수록 성적계수비는 향상하고 있다.

그러나, 특허문헌 1에 나타난 스크롤 압축기와 같이, 흡입저항을 내리는 것만으로는, 흡입공간에 적절하게 윤활유를 공급하는 것이 곤란하고, 압축효율에 영향을 주어 성능저하를 일으키게 된다.

즉, 흡입공간으로 공급된 윤활유는, 냉매의 흐름에 따라서 흘러내려가고 선회 스크롤 부품의 중심방향에 형성되는 압축실로 많이 공급된다. 이 때문에, 선회 스크롤 부품의 바깥둘레 방향에 형성되는 압축실로 공급되는 윤활유가 부족하여, 바깥둘레측 압축실에서의 누설이 증대하여 성능저하를 초래하여 버린다. 그리고, 이 선회 스크롤 부품의 바깥둘레 방향에의 급유 부족을 보충하기 위해서, 윤활유의 공급 비율을 증가시키면, 흡입 과열이 일어나 체적 효율을 저하시켜 버린다.

또한, 흡입공간에 들어오는 냉매는, 압축실에 갇힐 때까지의 동안에 크게 유로를 구부릴 수 있다. 그때, 냉매가 벽면에 충돌하거나 소용돌이가 형성되거나 함으로써, 압력 손실이 발생하여 성능을 저하시킨다고 하는 문제가 있다.

한편, 성적계수를 높이기 위해서 윤활유의 공급비율을 적게 하는 제어방법으로서는, 예를 들면, 조임부(12)의 압력 손실을 크게 하는 방법, 또는 배압실(8)의 설정압력을 높게 하여 밸브(11)를 열기 어렵게 하는 방법이 있다. 그러나, 전자의 경우에는, 조임부(12)를 작게 하면, 오염에 의해서 조임부(12)가 폐쇄될 가능성이 커지고, 폐쇄된 경우에는, 압축실(5)에 윤활유가 공급되지 않게 되어, 갤링(galling)이나 이상 마모가 발생하여 압축기의 신뢰성을 크게 저하시키게 된다. 또한, 후자의 경우에는, 설정압력을 높게 하면, 선회 스크롤 부품(4)을 고정 스크롤 부품(2)에 압착시키는 힘이, 고부하 운전시에 비정상으로 커져, 그 결과, 압착 면에 있어서, 갤링(galling)이나 이상 마모가 발생하여 압축기의 신뢰성을 크게 저하시키게 되는 것과 같이, 윤활유의 공급비율을 제어하는 방법에 과제가 있었다.

또한, 냉매로서 HFC계 또는 HCFC계의 냉매를 이용한 경우에는, 단위순환량당의 냉동효과는 이산화탄소 등과 비교해서 작기 때문에, 선회 스크롤 부품(4)의 랩부(4a)는 높아진다. 이 때문에, 흡입과정에서 발생하는 소용돌이에 의해서 압력손실이 발생하여 흡입 효율이 저하하거나 냉매와 윤활유가 충분하게 혼합되지 않기 때문에 누설 손실이 증대하거나 하는 문제가 있었다.

그리고 또한, 냉매로서 이산화탄소를 이용한 경우에는, 도 5를 보아 알 수 있듯이, 흡입한 냉매량에 대한 윤활유의 공급비율에, 성적계수비가 최고가 되는 최적치가 존재하고 있다. 그러나, 이것은, 토출압력과 흡입압력의 압력차가, 프레온을 냉매로 하는 종래의 냉동 사이클의 압력차의 약 7∼10배 이상 높기 때문에, 약간의 시일 오일의 부족으로도 압축실의 누설이 증대하고, 성능저하를 초래한다.

따라서, 본 발명은, 상기 종래의 과제에 비추어 이루어진 것으로, 간단하고 저비용을 도모함과 동시에, 고효율 및 고신뢰성을 가진 스크롤 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 제 1 실시형태에 의한 스크롤 압축기는, 고정 스크롤 부품과 선회 스크롤 부품을 서로 맞물리게 하여 압축실을 형성하고, 선회 스크롤 부품을 자전구속기구에 의한 자전구속하에서 원궤도에서 선회시키고, 압축실의 용적을 연속하여 바꾸면서 냉매를 흡입, 압축, 토출하는 스크롤 압축기에 있어서, 고정 스크롤 부품의 흡입공간에 오일공급통로를 개구하고, 흡입공간에 오일 충돌부품을 설치한 것이다.

본 실시형태에 의하면, 윤활유를 오일 충돌 부품에 충돌시킬 때에 발생하는 저항에 의해서, 압축실에 공급되는 오일량을 컨트롤할 수 있다. 즉, 흡입 과열을 최소로 하면서, 시일 오일로서 최저한 필요한 오일을 공급할 수 있으므로, 고효율의 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.

본 발명의 제 2 실시형태는, 제 1 실시형태에 의한 스크롤 압축기에 있어서, 오일충돌부품과 흡입공간의 벽면의 사이에 틈새를 형성한 것이다.

본 실시형태에 의하면, 오일충돌부품에 충돌한 윤활유는, 이 틈새를 통과하여 선회 스크롤 부품의 바깥둘레 방향과 중심 방향으로 나누어져 도입되므로, 급유가 선회 스크롤 부품의 중심 방향에 편중되고, 선회 스크롤 부품의 바깥둘레 방향으로 윤활유의 부족을 방지할 수 있다. 즉, 선회 스크롤 부품의 바깥둘레 방향에의 급유 부족을 보충하기 위해서 오일량(공급비율)을 증가시킬 필요가 없고, 흡입과열을 저감시키면서, 시일 오일을 충분히 공급할 수 있어, 보다 고효율의 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.

본 발명의 제 3 실시형태는, 제 2 실시형태에 의한 스크롤 압축기에 있어서, 틈새를, 오일공급통로로부터 흡입관방향으로 형성된 제 1 틈새와, 오일공급통로로부터 압축실방향으로 형성된 제 2 틈새로 구성하고, 제 1 틈새를 제 2 틈새에 비해서 크게 한 것이다.

본 실시형태에 의하면, 윤활유는, 제 1 틈새로 도입되어 선회 스크롤 부품의 바깥둘레방향에 많이 공급되므로, 고부하의 경우에 보다 고효율의 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.

본 발명의 제 4 실시형태는, 제 2 실시형태에 의한 스크롤 압축기에 있어서, 틈새를, 오일공급통로로부터 흡입관방향으로 형성된 제 1 틈새와, 오일공급통로로부터 압축실방향으로 형성된 제 2 틈새로 구성하고, 제 2 틈새를 제 1 틈새에 대해서 크게 한 것이다.

본 실시형태에 의하면, 윤활유는, 제 2 틈새로 도입되어 선회 스크롤 부품의 중심방향에 보다 많이 공급되므로, 저부하의 경우에 보다 고효율인 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.

본 발명의 제 5 실시형태는, 제 1 실시형태에 의한 스크롤 압축기에 있어서, 오일 충돌부품의 냉매통로측의 측면을 오목 형상의 곡면으로 구성하고, 상기 곡면의 한쪽의 끝단부면을 흡입공간에 접속된 흡입관의 연장면상에 형성하고, 상기 곡면의 한쪽의 끝단부면과, 상기 곡면의 다른 한쪽의 끝단부면의 접선이 교차하는 각도가 예각이 되도록 형성한 것이다.

본 실시형태에 의하면, 흡입측 끝단부면을 흡입공간의 벽면 연장상에 형성함으로써, 냉매의 흡입과정에 있어서의 소용돌이 발생에 의한 압력 손실을 최소로 하여 흡입효율을 높일 수 있다. 또한, 교차각도를 예각으로 함으로써, 냉매가 중심측 끝단부면에서 구부러져 선회 스크롤 부품의 바깥둘레 방향에 형성되는 압축실 쪽으로 원활하게 흘러가고, 이 바깥둘레측 압축실의 체적 효율을 높일 수 있다.

본 발명의 제 6 실시형태는, 제 1 실시형태에 의한 스크롤 압축기에 있어서, 오일충돌부품의 냉매통로측의 측면을 오목 형상의 곡면으로 구성하고, 상기 곡면의 한쪽의 끝단부면을 흡입공간에 접속된 흡입관의 연장면상에 형성하고, 상기 곡면의 한쪽의 끝단부면과, 상기 곡면의 다른 한쪽의 끝단부면의 접선이 교차하는 각도가 둔각이 되도록 형성한 것이다.

본 실시형태에 의하면, 흡입측 끝단부면을 흡입공간의 벽면연장상에 형성하는 것에 의해서, 냉매의 흡입과정에 있어서의 소용돌이 발생에 의한 압력손실을 최소로 하여 흡입 효율을 높일 수 있다. 또한, 교차 각도를 예각으로 함으로써, 냉매가 중심측 끝단부면으로 도입되어 선회 스크롤 부품의 중심방향에 형성되는 압축실로 원활하게 흐르고, 이 중심측 압축실의 체적효율을 높일 수 있다.

본 발명의 제 7 실시형태는, 제 5 또는 제 6 실시형태에 의한 스크롤 압축기에 있어서, 오일충돌부품의 냉매통로측의 측면을 구성하는 끝단부의 적어도 한쪽을 알(r) 형상으로 한 것이다.

본 실시형태에 의하면, 양 끝단부에서의 냉매 흐름의 박리를 방지할 수 있어, 흡입 효율을 높일 수 있다.

본 발명의 제 8 실시형태는, 제 1로부터 제 6 실시형태에 의한 스크롤 압축기에 있어서, 냉매로서 HFC계 또는 HCFC계의 냉매를 이용하는 것이다.

통상적으로는 HFC계 또는 HCFC계 냉매를 이용한 경우, 단위순환량당의 냉동 효과를 고려한 랩부의 높이가 원인이 되어 성능저하를 초래하지만, 본 실시형태에 의하면, 흡입과정에서의 소용돌이 발생을 억제하여 흡입 효율을 높이고, 또한 냉매와 윤활유를 충분히 혼합하여 시일성을 개선하므로, 성능저하를 회피하는 것이 가능하다. 따라서, HFC계 또는 HCFC계 냉매를 이용한 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.

본 발명의 제 9 실시형태는, 제 1로부터 제 6 실시형태에 의한 스크롤 압축기에 있어서, 냉매로서 이산화탄소를 이용하는 것이다.

통상적으로는 이산화탄소 냉매를 이용한 경우, 압축실의 차압이 크기 때문에, 조금의 시일 오일의 부족으로도 영향을 받아 압축실의 누설에 의한 성능저하를 초래하지만, 본 실시형태에 의하면, 급유의 편향을 회피함과 동시에 냉매와 윤활유를 충분히 혼합하고, 시일성을 개선하므로, 성능저하를 회피하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 이산화탄소 냉매를 이용한 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.

도 1은, 본 발명에 의한 제 1 실시예의 스크롤 압축기를 나타내는 단면도

도 2는, 도 1에 나타내는 고정 스크롤 부품과 선회 스크롤 부품이 서로 맞물린 상태를 나타내는 부분 확대 단면도

도 3은, 본 발명에 의한 제 2 실시예의 고정 스크롤 부품과 선회 스크롤 부품이 서로 맞물린 상태를 나타내는 부분 확대 단면도

도 4는, 종래예의 스크롤 압축기를 나타내는 단면도

도 5는, 윤활유/냉매의 공급 비율과 성적계수비의 관계를 나타내는 선도

[발명을 실시하기 위한 최선의 형태]

이하, 본 발명에 의한 일실시예의 스크롤 압축기에 대해서, 도면을 참조하여 설명한다.

(실시예 1)

도 1은, 본 발명에 의한 제 1 실시예의 스크롤 압축기를 나타내는 단면도이다. 한편, 도 4에 나타내는 종래의 스크롤 압축기와 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하고 있다.

본 실시예의 스크롤 압축기는, 밀폐용기(20)내에 압축기구부와 전동기구부를 구비하고 있다. 압축기구부는 밀폐용기(20)내의 위쪽에 배치되고, 전동기구부는 압축기구부보다도 하부에 배치되어 있다. 밀폐용기(20)의 상부에는, 흡입관(1)과 토출관(21)이 설치되고, 밀폐용기(20)내의 하부에는, 윤활유를 저장하는 오일 저장조(29)가 설치되어 있다.

압축기구부는, 고정 스크롤 부품(2)과 선회 스크롤 부품(4)으로 이루어지고, 양 부품이 서로 맞물려, 복수의 압축실(5)을 형성하고 있다. 즉, 고정 스크롤 부품(2)은, 경판(2b)으로부터 소용돌이 형상의 랩부(2a)가 세워져 있고, 선회 스크롤 부품(4)은, 경판(4b)으로부터 소용돌이 형상의 랩부(4a)가 세워져 있다. 압축실(5)은, 경판(2b)과 경판(4b)의 사이에, 랩부(2a)와 랩부(4a)가 서로 맞물려 형성된다. 선회 스크롤 부품(4)은, 자전구속기구(22)에 의해서 자전이 구속되어 원궤도를 따라서 선회한다. 압축실(5)은, 이 선회 스크롤 부품(4)의 선회 동작에 의해서 용적을 바꾸면서 이동한다. 한편, 선회 스크롤 부품(4)의 바깥둘레부 및 랩부 배면에, 소정의 배압을 인가함으로써, 선회 스크롤 부품(4)이 고정 스크롤 부품(2)으로부터 떨어져 전복하지 않도록 구성하고 있다.

또한, 전동기구부는, 압축 용기(20)의 안쪽에 고정된 고정자(25)와, 고정자 (25)의 안쪽에 회전 자유롭게 지지된 회전자(26)로 구성된다. 그리고, 회전자(26)에는 샤프트(13)가 끼움장착되고, 이 샤프트(13)는 축받이 부재(7)와 보조 축받이 부재(27)에 유지된 볼 축받이(28)로 지지되고 있다.

그리고, 흡입관(1)으로부터 흡입된 냉매는, 고정 스크롤 부품(2)의 흡입공간 (3)을 거쳐, 고정 스크롤 부품(2)과 선회 스크롤 부품(4)이 서로 맞물려 형성되는 압축실(5)에 갇히고, 고정 스크롤 부품(2)의 중심을 향하여 압축되고, 토출 포트(6)로부터 압축용기(20)내의 상부 공간(32)에 토출된다.

또한, 고정 스크롤 부품(2)과 축받이 부재(7)에 둘러싸여 형성되는 배압실(8)은, 선회 스크롤 부품(4)이 고정 스크롤 부품(2)으로부터 떨어지지 않을 만큼의 배압을 항상 가질 필요가 있다. 이 배압을 항상 일정하게 유지하기 위한 배압조정기구(9)는, 배압실(8)로부터 고정 스크롤 부품(2)의 내부를 지나 흡입공간(3)으로 연이어 통하고 있는 오일공급통로로서의 연통로(10)에, 밸브(11)를 설치하여 구성되어 있다.

그리고, 배압실(8)의 압력이 설정압력보다 높아지면 밸브(11)가 열리고, 배압실(8)의 윤활유가 흡입공간(3)에 공급되어, 배압실내를 일정한 중간압으로 유지한다. 선회 스크롤 부품(4)의 배면에는 상술의 중간압이 인가되어, 운전중에 전복하는 것을 억제하고 있다. 흡입공간(3)에 공급된 윤활유는, 선회 스크롤 부품(4)의 선회 운동과 함께 압축실(5)로 이동하고, 압축실(5) 사이로부터의 냉매의 누설 방지에 도움이 되고 있다.

또한, 밀폐용기(20)의 오일 저장조(29)에 저장된 윤활유는, 샤프트(13)의 내 부에 형성된 통로(23)를 통과하여, 오일펌프(31)에 의해 샤프트(13)의 상단부로 도입된다. 샤프트(13)의 상단부에 도입된 윤활유는, 샤프트(13)와 선회 스크롤(4)과의 사이의 슬라이딩면(33) 및 샤프트(13)와 축받이 부재(7)와의 사이의 슬라이딩면(34)을 윤활한다. 또한, 윤활유의 일부는, 선회 스크롤 부품(4)의 내부에 설치된 통로(24)를 통과하여, 이 통로(24)에 부착된 조임부(12)에 의하여 감압된 후, 배압실(8)에 공급된다.

그리고, 배압실(8)에 저장된 윤활유는, 배압실(8)의 압력이 설정압력보다 높아지면 밸브(11)가 열리고, 배압실(8)의 윤활유는 연통로(10)를 통과하여, 오일충돌부품(14)(도시하지 않음)에 충돌한 후에 흡입공간(3)으로 공급되며, 고정 스크롤 부품과 선회 스크롤 부품의 서로 맞물림 부위의 윤활 및 시일 오일로서 작용한다.

한편, 본 실시예를 나타내는 도 1에서는, 흡입관(1) 및 흡입공간(3)과 배압조정기구(9) 및 연통로(10)가 겹치기 때문에, 그들을 편의적으로 샤프트(13)를 중심으로 하여 좌우로 나누어 도시한다. 또한, 오일 충돌부품(14)은, 도 1에서는 도시하지 않고 도 2에서 도시한다.

다음에, 도 2의 고정 스크롤 부품과 선회 스크롤 부품이 서로 맞물린 상태를 나타내는 부분확대 단면도를 참조하여, 제 1 실시예의 구성에 대하여 설명한다. 한편, 도 2의 단면은, 도 1의 P-P 화살표시의 부분단면이다.

본 실시예의 고정 스크롤 부품(2)에는, 인볼리트 홈부(2c)이하, 홈부(2c)와 흡입공간(3)이 뚫려 형성되어 있다. 그리고, 홈부(2c)에 선회 스크롤 부품(4)의 랩부(4a)가 삽입되고, 고정 스크롤 부품(2)과 선회 스크롤 부품(4)이 서로 맞물리고 있다. 또한, 흡입공간(3)은, 냉매를 흡입하는 흡입관(1)으로 연이어 통하고 있다.

또한 흡입공간(3)에는, 배압조정기구(9)의 밸브(11)를 통하여 상기 흡입공간(3)에 윤활유를 공급하기 위한 연통로(10)가 형성되어 있다. 그리고, 흡입공간(3)에 개구하고 있는 연통로(10)의 출구에, 상기 연통로(10)로부터 공급되어 온 윤활유를 충돌시키기 위한 오일충돌부품(14)을 설치하고 있다.

한편, 제 1 실시예의 오일충돌부품(14)은, 평탄한 냉매통로 측면(14a)과, 흡입공간(3)의 벽면에 따른 볼록 형상의 윤활유통로 측면(14b)에 의해서 형성된다. 또한, 냉매통로 측면(14a)은, 흡입관(1)의 벽면(30a)의 연장상과 일치하도록 형성된다.

상기 제 1 실시예의 스크롤 압축기에서는, 윤활유가 배압실(8)로부터 연통로(10)를 통과하여, 흡입공간(3)에 공급되지만, 오일충돌부품(14)에 충돌시키는 것에 의해서, 압축실(5)에 공급되는 오일량(윤활유의 공급비율)을 줄일 수 있다. 즉, 오일충돌부품(14)을 유로저항체로서 이용하여, 압축실(5)에 공급되는 윤활유를, 시일 오일로서 필요최저한의 오일량으로 제어함으로써, 흡입 과열에 의한 체적효율의 저하를 방지할 수 있으므로, 압축기의 신뢰성을 손상시키지 않고, 고효율의 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 오일충돌부품(14)과 흡입실(3)의 벽면과의 사이에, 연통로(10)로부터 흡입관(1)방향으로 흡입공간(3)의 벽면을 따라서 윤활유를 도입하는 제 1 틈새(15)와, 연통로(10)로부터 선회 스크롤 부품(4)의 중심 방향으로 흡입공간(3)의 벽면을 따라서 윤활유를 도입하는 제 2 틈새(16)를 형성하고, 연통로 (10)를 통과하여 흘러나온 윤활유를 2방향으로 나누는 구성으로 하고 있다.

상기 구성에 의해서, 바깥둘레 방향으로 제 1 틈새(15)를 통하여 흐르는 한쪽의 윤활유는, 선회 스크롤 부품(4)의 바깥둘레 방향으로 공급되기 때문에, 압축실(5)에 공급되기 전에, 흡입관(1)으로부터 들어 온 냉매와 상기 윤활유를 충분히 혼합할 수 있어, 시일 효과가 커진다. 그리고 혼합된 윤활유는, 선회 스크롤 부품(4)의 랩부(4a)에서 보아 바깥둘레 방향인 곳에 형성되는 압축실(5) 쪽에 공급된다. 또한, 선회 스크롤 부품(4)의 중심 방향으로 제 2 틈새(16)를 통하여 흐르는 다른 한쪽의 윤활유는, 선회 스크롤 부품(4)의 랩부(4a)에서 보아 중심 방향에 형성되는 압축실(5) 쪽에 공급된다.

이와 같이 구성된 스크롤 압축기에서는, 오일충돌부품(14)과 흡입공간(3)의 벽면과의 사이에서, 윤활유를 두 패로 분류하는 제 1 틈새(15)와 제 2 틈새(16)를 형성하는 것에 의해서, 편중이 없는 균형 잡힌 급유를 하여, 압축실(5)에 공급되는 오일량(윤활유의 공급비율)을 줄일 수 있다. 즉, 흡입시의 윤활유에 의한 냉매 과열을 최소한으로 하면서, 압축실(5)의 시일 효과를 최대한으로 높여, 고효율의 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.

상기 제 1 실시예에서는, 제 1 틈새(15)와 제 2 틈새(16)의 크기를 대략 동일 치수로 하였지만, 다음과 같은 각 구성이어도 좋다.

즉, 제 1 틈새(15)를 제 2 틈새(16)에 비하여 크게 하는 구성(도시하지 않음)이면, 연통로(10)로부터 흘러나와 큰 제 1 틈새(15)로 도입된 윤활유는, 바깥둘레 방향으로 많이 공급된다. 그리고, 그 윤활유와 냉매가 혼합되어, 시일 효과가 커진다. 따라서, 압축실(5)에 공급되는 오일량을 보다 줄일 수 있어, 고효율의 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.

특히, 고부하 운전의 경우에는, 선회 스크롤 부품(4)의 랩부(4a)에서 보아 바깥둘레 방향으로 형성되는 압축실(5)의 랩 방향(축방향)의 틈새가 커지므로, 제 1 틈새(15)를 제 2 틈새(16)보다 크게 하는 것이 바람직하다. 제 1 틈새(15)의 쪽을 크게 하고, 냉매와 충분히 혼합하여 시일 효과를 크게 한 윤활유를, 선회 스크롤 부품(4)의 랩부(4a)에서 보아 바깥둘레 방향으로 형성되는 압축실(5) 쪽에 많이 공급할 수 있어, 보다 효과적으로 누설 손실을 감소시킬 수 있다.

한편, 제 2 틈새(16)를 제 1 틈새(15)에 비하여 크게 하는 구성(도시하지 않음)이면, 큰 제 2 틈새(16)로 도입된 윤활유가, 선회 스크롤 부품(4)의 랩부(4a)에서 보아 중심 방향에 형성되는 압축실(5)에 많이 공급되고, 그 시일 효과가 커진다. 따라서, 고효율의 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.

특히, 저부하 운전의 경우에는, 선회 스크롤 부품(4)의 랩부(4a)에서 보아 중심 방향인 곳에 형성되는 압축실(5)의 랩 방향(축방향)의 틈새가 커지므로, 제 2 틈새(16)를 제 1 틈새(15)보다 크게 하는 것이 바람직하다. 제 2 틈새(16) 쪽을 크게 하여, 선회 스크롤 부품(4)의 랩부(4a)에서 보아 중심 방향에 형성되는 압축실(5) 쪽에 윤활유를 많이 공급할 수 있어, 보다 효과적으로 누설 손실을 저감시킬 수 있다.

다음에, 제 2 실시예의 스크롤 압축기에 대하여, 도 3을 참조하여 설명한다. 본 실시예의 구성은, 제 1 실시예와 오일충돌부품(14)의 구성만이 다른 것이며, 다 른 구성이나 동작의 설명을 생략한다. 도 3은, 본 발명에 의한 제 2 실시예의 고정 스크롤 부품과 선회 스크롤 부품이 서로 맞물린 상태를 나타내는 부분 확대 단면도이다.

본 실시예의 오일충돌부품(14)은, 냉매의 흐름 방향에 따른 오목형상의 냉매 통로 측면(14a)과, 흡입공간(3)의 벽면에 따른 볼록 형상의 윤활유통로 측면(14b)에 의해서, 그 단면이 대략 초승달형상으로 형성되고 있다. 또한, 냉매통로 측면(14a)은, 흡입측 끝단부(17)와, 평평한 흡입측 끝단부면(17a)과, 중심측 끝단부(18)와, 평평한 중심측 끝단부면(18a)과, 양 끝단부면(17a, 18a)을 오목부 형상 곡면에서 연결한 중앙부면(19)으로 형성된다. 또한, 흡입측 끝단부면(17a)은, 흡입공간(3)에 연이어 통하는 흡입관(1)의 벽면(30a)의 연장상과 일치하도록 형성된다. 그리고, 오일충돌부품(14)의 냉매통로측면(14a)을, 흡입측 끝단부면(17a)의 접선과 중심측 끝단부면(18a)의 접선의 교차하는 각도 α가 예각이 되는 형상으로 형성하고 있다.

상기 구성의 스크롤 압축기라면, 흡입측 끝단부면(17a)을 흡입관(1)의 벽면 연장선상에 형성하는 것에 의해서, 냉매의 흐름을 원활하게 하고, 냉매의 흡입 과정에서 소용돌이가 발생하는 것에 의한 압력 손실을 최소로 하고, 흡입효율을 높일 수 있다. 또한, 교차각도 α를 예각으로 함으로써, 냉매의 흐름 방향을 선회 스크롤 부품(4)의 바깥둘레 방향을 향하게 할 수 있으므로, 선회 스크롤 부품(4)의 랩부(4a)에서 보아 바깥둘레 방향에 형성되는 압축실(5) 쪽에 냉매와 윤활유가 부드럽게 흐르게 되어, 이 압축실(5)에 있어서의 체적 효율을 높일 수 있다. 특히, 이 압축실(5)의 랩 방향의 틈새가 커지는 고부하 운전의 경우에 체적효율을 높일 수 있어, 보다 고효율의 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.

또한, 도 3에 나타낸 바와 같이, 흡입측 끝단부(17)를 알(곡선 r1) 형상으로 하고, 중심측 끝단부(18)를 알(곡선 r2) 형상으로 한 구성의 경우에는, 각 끝단부에서의 흐름의 박리나 충돌을 방지할 수 있으므로, 냉매가 부드럽게 흘러 고효율의 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.

상기 본 실시예는, 교차각도 α를 예각으로 했으나, 교차각도 α를 둔각으로 한 구성이어도 좋다.

즉, 오일충돌부품(14)의 냉매통로측면(14a)을, 흡입측 끝단부면(17a)의 접선과 중심측 끝단부면(18a)의 접선과의 교차하는 각도 α가 둔각이 되는 형상으로 형성한다.

이러한 구성으로 함으로써, 냉매의 흡입 과정에서 소용돌이가 발생하는 것에 의한 압력 손실을 최소로 하여 흡입 효율을 높일 수 있다. 또한, 교차각도 α가 둔각이기 때문에, 선회 스크롤 부품(4)의 랩부(4a)에서 보아 중심 방향에 형성되는 압축실(5)에 냉매가 부드럽게 흐르게 된다. 저부하 운전의 경우, 이 압축실(5)의 랩 방향의 틈새가 커지지만, 이러한 구성을 이용함으로써, 이 압축실(5)의 체적 효율을 높일 수 있어, 보다 고효율의 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.

한편, HFC계 냉매나 HCFC계 냉매를 이용한 경우, 흡입과정에서 발생하는 소용돌이나 냉매와 윤활유의 혼합 부족이, 압력 손실 및 누설 손실의 증대로 연결되고 있지만, 상기 실시예에서 제시한 구성이면, 냉매가 부드럽게 흘러 소용돌이의 발생을 억제하므로, 또한, 압축되기 전에 냉매와 윤활유를 충분히 혼합하므로, 압력 손실 및 누설 손실을 방지할 수 있다.

또한, 이산화탄소냉매는, 토출 압력과 흡입 압력의 압력차가 높기 때문에, 약간의 시일 오일의 부족으로도 압축실의 누락이 증대하여, 성능저하를 초래하지만, 상기 실시예에 의한 구성이면, 급유의 편중에 의한 급유 부족의 우려가 없어지고, 또한, 압축되기 전에 냉매와 윤활유를 충분히 혼합하여 시일성을 높일 수 있다.

상기 실시예로부터 명백하듯이, 본 발명은, 고정 스크롤 부품의 흡입공간에 오일공급통로를 개구하고, 흡입공간에 오일충돌부품을 설치한 것이다. 본 발명에 의하면, 윤활유를 오일충돌부품에 충돌시켰을 때에 발생하는 저항에 의해서, 압축실에 공급되는 오일량을 컨트롤 할 수 있다. 즉, 흡입 과열을 최소로 하면서, 시일 오일로서 최저한 필요한 오일을 공급할 수 있으므로, 고효율의 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.

또한 본 발명은, 오일충돌부품과 흡입공간의 벽면과의 사이에 틈새를 형성한 것이다. 본 발명에 의하면, 오일충돌부품에 충돌한 윤활유는, 이 틈새를 통과하여 선회 스크롤 부품의 바깥둘레 방향과 중심 방향으로 나누어져 도입되므로, 급유가 선회 스크롤 부품의 중심 방향에 편중거나, 선회 스크롤 부품의 바깥둘레 방향에 윤활유가 부족하게 되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 선회 스크롤 부품의 바깥둘레 방향에의 급유 부족을 보충하기 위해서 오일량(공급 비율)을 증가시킬 필요가 없고, 흡입 과열을 저감시키면서, 시일 오일을 충분히 공급할 수 있어, 보다 고효율 의 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.

또한 본 발명은, 틈새를, 오일공급통로로부터 흡입관방향으로 형성된 제 1 틈새와 오일공급통로로부터 압축실 방향으로 형성된 제 2 틈새로 구성하고, 제 1 틈새를 제 2 틈새에 비해서 크게 한 것이다. 본 발명에 의하면, 윤활유는, 크게 한 제 1 틈새에 도입되어 선회 스크롤 부품의 바깥둘레 방향에 많이 공급되므로, 고부하의 경우에 보다 고효율의 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.

또한 본 발명은, 틈새를, 오일공급통로로부터 흡입관방향으로 형성된 제 1 틈새와 오일공급통로로부터 압축실방향으로 형성된 제 2 틈새로 구성하고, 제 2 틈새를 제 1 틈새에 비해서 크게 한 것이다. 본 발명에 의하면, 윤활유는, 크게 한 제 1 틈새에 도입되어 선회 스크롤 부품의 중심 방향에 보다 많이 공급되므로, 저부하의 경우에 보다 고효율의 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명은, 오일 충돌 부품의 냉매통로측의 측면을 오목 형상의 곡면으로 구성하고, 상기 곡면의 한쪽의 끝단부면을 흡입공간에 접속된 흡입관의 연장면상에 형성하고, 상기 곡면의 한쪽의 끝단부면과, 상기 곡면의 다른 한쪽의 끝단부면과의 접선이 교차하는 각도가 예각이 되도록 형성한 것이다. 본 발명에 의하면, 흡입측 끝단부면을 흡입공간의 벽면 연장상에 형성하는 것에 의해서, 냉매의 흡입과정에 있어서의 소용돌이 발생에 의한 압력 손실을 최소로 하여 흡입 효율을 높일 수 있다. 또한, 교차 각도를 예각으로 함으로써, 냉매가 중심측 단부면에서 구부러져, 선회 스크롤 부품의 바깥둘레 방향에 형성되는 압축실에 원활하게 흘러가고, 이 바깥둘레측 압축실의 체적 효율을 높일 수 있다.

또한 본 발명은, 오일충돌부품의 냉매통로측의 측면을 오목 형상의 곡면으로 구성하고, 상기 곡면의 한쪽의 끝단부면을 흡입공간에 접속된 흡입관의 연장면상에 형성하고, 상기 곡면의 한쪽의 끝단부면과, 상기 곡면의 다른 한쪽의 끝단부면과의 접선이 교차하는 각도가 둔각이 되도록 형성한 것이다. 본 발명에 의하면, 흡입측 끝단부면을 흡입공간의 벽면 연장상에 형성하는 것에 의해서, 냉매의 흡입 과정에 있어서의 소용돌이 발생에 의한 압력 손실을 최소로 하여 흡입 효율을 높일 수 있다. 또한, 교차각도를 둔각으로 함으로써, 냉매가 중심측 끝단부면에 유도되어 선회 스크롤 부품의 중심 방향에 형성되는 압축실로 원활하게 흐르고, 이 중심즉 압축실의 체적 효율을 높일 수 있다.

또한 본 발명은, 오일충돌부품의 냉매통로측의 측면을 구성하는 끝단부의 적어도 한쪽을 알 형상으로 한 것이다. 본 발명에 의하면, 양 끝단부에서의 냉매 흐름의 박리를 방지할 수 있어, 흡입 효율을 높일 수 있다.

또한 본 발명은, 냉매로서 HFC계 또는 HCFC계의 냉매를 이용하는 것이다. HFC계 또는 HCFC계 냉매를 이용한 경우, 단위순환량당의 냉동 효과를 고려한 랩부의 높이가 원인이 되어 성능저하를 초래하지만, 본 발명에 의하면, 흡입 과정에서의 소용돌이 발생을 억제하여 흡입 효율을 높이고, 또한 냉매와 윤활유를 충분히 혼합하여 시일성을 개선하므로, 성능저하를 회피하는 것이 가능하다. 따라서, HFC계 또는 HCFC계 냉매를 이용할 수 있는 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.

또한 본 발명은, 냉매로서 이산화탄소를 이용하는 것이다. 이산화탄소 냉매를 이용한 경우, 압축실의 차압이 크기 때문에, 약간의 시일 오일의 부족으로도 영 향을 받아 압축실의 누설에 의한 성능저하를 초래하지만, 본 발명에 의하면, 급유의 편중을 회피함과 동시에 냉매와 윤활유를 충분히 혼합하여, 시일성을 개선하므로, 성능저하를 회피하는 것이 가능해진다. 따라서, 이산화탄소 냉매를 이용할 수 있는 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 간단하게 저비용으로 도모함과 동시에, 고효율 및 고신뢰성을 가진 스크롤 압축기를 제공할 수 있다.

Claims (9)

1. 고정 스크롤 부품과 선회 스크롤 부품을 서로 맞물리게 하여 압축실을 형성하고, 상기 선회 스크롤 부품을 자전구속기구에 의한 자전 구속의 바탕으로 원궤도에서 선회시키고, 상기 압축실의 용적을 연속하여 변화시키면서 냉매를 흡입, 압축, 토출하는 스크롤 압축기에 있어서,

   상기 고정 스크롤 부품의 흡입공간에 오일공급통로를 개구하고, 상기 흡입공간에 오일충돌부품을 설치한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 오일 충돌 부품과 상기 흡입공간의 벽면의 사이에 틈새를 형성한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 틈새는, 상기 오일공급통로에서 흡입관방향으로 형성된 제 1 틈새와, 상기 오일공급통로에서 상기 압축실 방향으로 형성된 제 2 틈새를 포함하고 있으며, 상기 제 1 틈새는 상기 제 2 틈새보다 더 큰 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 틈새는, 상기 오일공급통로에서 흡입관방향으로 형성된 제 1 틈새와, 상기 오일공급통로에서 상기 압축실방향으로 형성된 제 2 틈새를 포함하고 있으며, 상기 제 2 틈새는 상기 제 1 틈새보다 더 큰 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 냉매통로에 접하는 오일충돌부품의 측면을 오목 형상의 곡면으로 구성하고, 상기 곡면의 한쪽의 끝단부면은 상기 흡입공간에 접속된 흡입관의 연장면상에 형성하고, 상기 곡면의 한쪽의 상기 끝단부면과, 상기 곡면의 다른 한쪽의 끝단부면과의 접선이 교차하는 각도가 예각이 되도록 형성한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
6. 제 1 항에 있어서, 냉매통로에 접하는 상기 오일충돌부품의 측면을 오목 형상의 곡면으로 구성하고, 상기 곡면의 한쪽의 끝단부면은 상기 흡입공간에 접속된 흡입관의 연장면상에 형성하고, 상기 곡면의 한쪽의 상기 끝단부면과, 상기 곡면의 다른 한쪽의 끝단부면과의 접선이 교차하는 각도가 둔각이 되도록 형성한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 냉매통로측에 접하는 상기 오일 충돌부품의 측면을 구성하는 끝단부의 적어도 어느 한 끝단은 r형상으로 한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
8. 제 1 항 내지 제 6 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 냉매로서 HFC계 또는 HCFC계의 냉매를 이용하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 냉매로서 이산화탄소를 이용하는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.

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