KR20140114740A

KR20140114740A - 스크롤 압축기

Info

Publication number: KR20140114740A
Application number: KR1020140000598A
Authority: KR
Inventors: 이사무 츠보노; 유고 무카이; 가즈노리 츠쿠이; 아츠시 오누마; 가즈키 이야마
Original assignee: 히타치 어플라이언스 가부시키가이샤
Priority date: 2013-03-19
Filing date: 2014-01-03
Publication date: 2014-09-29
Also published as: CN104061155A; CN104061155B; JP5870056B2; JP2014181617A

Abstract

본 발명은 액 압축시에 있어서도 압축실의 이상(異常) 압력 상승을 회피하는 것을 과제로 한다.
스크롤 압축기는, 압축실(100)을 형성하는 고정 스크롤(2) 및 선회(旋回) 스크롤(3)과, 압축된 작동 유체를 토출하는 토출 영역과, 선회 스크롤의 배면(背面)에 형성된 배압실(110)과, 이 배압실과 압축실을 연통(連通)함과 함께 도중에 배압 밸브(7)를 갖는 배압 밸브 유로와, 압축실과 토출 영역을 연통함과 함께 도중에 바이패스 밸브(9)를 갖는 바이패스 밸브 유로를 구비한다. 또한, 상기 바이패스 밸브 유로에 있어서의 바이패스 밸브와 압축실을 접속하고 있는 유로 부분(2e1)에, 상기 배압 밸브 유로에 있어서의 배압 연통로(2i)를 접속하고, 배압 밸브 유로를 바이패스 밸브 유로를 통하여 압축실에 연통시킨다. 압축실에 액 압축이 발생하면, 바이패스 밸브 유로를 작동 유체가 흘러 압력 저하하는 것을 이용하여, 배압 밸브 유로의 배압 밸브를 열고, 이에 따라 배압실의 압력을 저하시켜 고정 스크롤과 선회 스크롤의 축방향의 극간(隙間)을 증대시킨다.

Description

스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 선회(旋回) 스크롤의 배면(背面)에 배압실을 설치하여, 선회 스크롤을 고정 스크롤에 가압하도록 구성되어 있는 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 특히 상기 배압실의 압력을 조정하기 위한 배압 제어 밸브를 구비하고 있는 것에 관한 것이다.

배압실의 압력을 조정하기 위한 배압 제어 밸브를 구비하고 있는 종래의 스크롤 압축기로서는, 예를 들면 특허문헌 1(일본국 특개2003-172276호 공보)에 기재된 것이 있다. 이 배압 제어 밸브는, 작동 유체를 가둔 후의 압축실과 배압실을 연통(連通)하는 유로에 설치되고, 상기 압축실의 압력에, 밸브 스프링의 압축량에 대응하는 일정한 값을 가한 압력으로 상기 배압실의 배압을 제어하는 것이다.

또한, 이 특허문헌 1에는, 작동 유체를 가둔 후의 압축실과, 압축실에서 압축되어 토출된 후의 작동 유체가 존재하는 토출 영역(토출실)을 연결하는 바이패스 구멍이 고정 스크롤에 설치되고, 이 바이패스 구멍을 통하여, 압축실로부터 토출 영역으로는 흐르지만 그 역방향으로는 흐르지 않도록 구성한 바이패스 밸브가 도시되어 있다. 이 바이패스 구멍과 바이패스 밸브에 의한 바이패스 밸브 유로에 의해, 압축실의 압력이 토출 영역의 압력보다 높아지는 과압축이 생기면 압축실의 유체를 상기 토출 영역에 배출할 수 있도록 되어 있다.

일본국 특개2003-172276호 공보

상기 특허문헌 1에서는, 상기 바이패스 밸브 유로를 흐르는 작동 유체의 단위 시간당 체적 유량(이하, 단순히 유량이라고도 함)이 적을 경우, 작동 유체는 원활하게 흐르므로, 바이패스 밸브 유로의 입구와 출구의 양단(兩端)에 압력차는 거의 생기지 않고, 바이패스 밸브 유로가 연통하고 있는 압축실의 압력은 거의 토출 영역의 압력까지 저하시킬 수 있다.

그러나, 상기 바이패스 밸브 유로를 흐르는 작동 유체의 유량이 증대하면, 바이패스 밸브 유로 양단의 압력차가 커져, 바이패스 밸브 유로의 입구측의 압력, 즉 압축실의 압력을 토출 영역의 압력까지 저하시킬 수 없다. 바이패스 밸브 유로의 출구측은 토출압인 것을 생각하면, 압축실의 압력 상승을 억제하는 효과가 작아져, 과압축을 충분히 해소할 수는 없다.

특히, 스크롤 압축기가, 액체 또는 액체에 가까운 밀도(초(超)임계 영역 등에서 발생)의 작동 유체(압축 곤란한 작동 유체)를 흡입했을 경우, 압축실은 액 압축하여 압력의 이상(異常) 상승이 생긴다. 상기 바이패스 밸브는, 이 액 압축의 발생 직후에 생기는 압축실 내의 급격한 압력 이상 상승에 의해 빠르게 개방하므로, 압축 곤란한 작동 유체를 토출 영역에 배출하는 동작을 행한다. 이에 따라, 압축실에서 액(液) 압축이 발생해도 이상 압력 상승을 완화하여, 스크롤 랩의 손상을 회피하도록 하고 있다.

그러나, 액 압축의 경우, 바이패스 밸브 유로를 통과하는 유체의 밀도가 현격하게 커지기 때문에, 바이패스 밸브 유로로부터 기체가 배출될 경우에 비해, 압축실의 압력 상승 억제 효과는 극단적으로 저하한다. 이 때문에, 종래의 바이패스 밸브 유로에서는, 액 압축시에, 압축실의 이상 압력 상승을 충분히 회피할 수는 없어, 스크롤 랩을 손상시키게 될 위험성이 있다는 과제가 있었다.

본 발명의 목적은, 액 압축시에 있어서도 압축실의 이상 압력 상승을 회피할 수 있는 스크롤 압축기를 얻는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 고정 경판(鏡板)과 이것에 입설(立設)하는 고정 랩을 갖는 고정 스크롤과, 선회 경판과 이것에 입설하는 선회 랩을 갖는 선회 스크롤과, 압축 전의 작동 유체를 흡입하여 상기 고정 스크롤과 상기 선회 스크롤에 의해 형성되는 압축실로 유도하기 위한 흡입 영역과, 상기 압축실에서 압축되어 압축된 작동 유체를 토출하기 위한 토출 영역과, 상기 선회 스크롤의 배면에 형성되고 선회 스크롤을 상기 고정 스크롤에 가압하기 위해 흡입 압력과 토출 압력 사이의 압력으로 유지되는 배압실과, 이 배압실과 상기 압축실을 연통함과 함께 도중에 전후의 차압(差壓)을 일정하게 유지하도록 구성되는 배압 밸브를 갖는 배압 밸브 유로와, 상기 고정 스크롤의 고정 경판에 형성되고 상기 압축실과 상기 토출 영역을 연통함과 함께 도중에 바이패스 밸브를 갖는 바이패스 밸브 유로를 구비하는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 바이패스 밸브 유로에 있어서의 바이패스 밸브와 압축실을 접속하고 있는 유로 부분에, 상기 배압 밸브 유로에 있어서의 배압 밸브와 압축실을 연통하기 위한 배압 연통로를 접속함으로써, 이 배압 밸브 유로는 상기 바이패스 밸브 유로를 통하여 상기 압축실에 연통되도록 구성하고, 상기 압축실에 액 압축이 발생하여 작동 유체가 상기 바이패스 밸브 유로를 흐르는 것에 의한 압력 저하를 이용해서, 배압 밸브 유로의 상기 배압 밸브를 열고, 이에 따라 배압실의 압력을 저하시켜 고정 스크롤과 선회 스크롤의 축방향의 극간(隙間)을 증대시키도록 구성하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 액 압축시에 있어서도 압축실의 이상 압력 상승을 회피할 수 있는 스크롤 압축기를 얻을 수 있는 효과가 얻어진다.

도 1은 본 발명의 스크롤 압축기의 실시예 1을 나타내는 종단면도.
도 2는 도 1의 S부 확대도.
도 3은 도 1의 T부 확대도.
도 4는 도 1에 나타내는 선회 스크롤의 평면도.
도 5는 도 1에 나타내는 고정 스크롤의 저면도이고, 선회 스크롤도 일점 쇄선으로 표시하고 있는 도면.
도 6은 본 발명의 스크롤 압축기의 실시예 2를 나타내는 도면이고, 도 2에 상당하는 도면.
도 7은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 고정 스크롤의 저면도이고, 선회 스크롤도 일점 쇄선으로 표시하고, 가장 외주측의 선회 랩 외선측 압축실이 가두기 개시했을 때의 도면.
도 8은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 고정 스크롤의 저면도이고, 선회 스크롤도 일점 쇄선으로 표시하고, 가장 외주측의 선회 랩 내선측 압축실이 가두기 개시했을 때의 도면.

이하, 본 발명의 스크롤 압축기의 실시예 1을 도면에 의거하여 설명한다. 한편, 각 도면에서, 동일 부호를 부여한 부분은 동일 혹은 상당하는 부분을 나타내고 있다.

[실시예 1]

본 발명의 실시예 1을 도 1∼도 5를 사용하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 스크롤 압축기의 실시예 1을 나타내는 종단면도, 도 2는 도 1의 S부 확대도, 도 3은 도 1의 T부 확대도, 도 4는 도 1에 나타내는 선회 스크롤의 평면도, 도 5는 도 1에 나타내는 고정 스크롤의 저면도이고, 선회 스크롤도 일점 쇄선으로 표시하고 있는 도면이다.

우선, 이들 도면에 의거하여 본 실시예 1의 스크롤 압축기의 전체 구성을 설명한다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 스크롤 압축기(1)는, 고정 스크롤(2), 선회 스크롤(3), 프레임(4), 올덤 링(5)(도 2 참조), 크랭크축(6), 모터(10), 케이싱(8) 등에 의해 구성되어 있다.

상기 선회 스크롤(3)은, 도 4에 나타내는 바와 같이, 선회 경판(3a)의 상면에 선회 랩(스크롤 랩)(3b)이 입설되어 있다. 상기 선회 경판(3a)의 배면에는, 점선으로 나타내는 바와 같이, 상기 올덤 링(5)의 키와 걸어맞추는 키 홈(3c)과, 선회 보스부(3d)가 형성되어 있다. 상기 선회 보스부(3d)에는 선회 베어링(23)이 설치되어 있고, 이 선회 베어링(23)에는, 도 1에 나타내는 크랭크축(6)의 편심부인 핀부(6a)가 삽입된다. 선회 스크롤(3)은, 주(主)베어링(24)에 의해 회전 지지되는 상기 크랭크축(6)의 회전에 의한 상기 핀부(6a)의 편심 운동에 의해, 선회 운동하도록 구성되어 있다.

또한, 고정 스크롤(2)은, 도 5에 나타내는 바와 같이, 고정 경판(2a)의 하면측에 고정 랩(스크롤 랩)(2b)이 입설되어 있다. 이 고정 랩(2b)과 상기 선회 스크롤(3)의 선회 랩(3b)을 맞물리게 함으로써, 이들 스크롤 랩(2b, 3b)간에 압축실(100)(선회 랩(3b)의 외선측의 압축실(100a)과 내선측의 압축실(100b))이 형성된다. 본 실시예에 있어서의 상기 고정 스크롤(2)은, 상기 선회 랩(3b)의 외선측 랩 말단의 18O도분에 대해서는 압축실을 형성 사용하지 않는 형상, 즉, 대칭 랩이 되도록 구성되어 있다. 이 결과, 상기 선회 랩(3b)의 외선측 압축실(100a)과 내선측 압축실(100b)의 2계통의 압축실(100)은, 모두 같은 타이밍에 가두기를 개시한다. 도 5는 압축실(100)(100a, 100b)이 마침 가두기를 개시한 상태를 나타내고 있다.

상기 고정 스크롤(2)에는, 도 1, 도 5에 나타내는 바와 같이, 흡입구(2s)가 형성되어 있고, 이 흡입구(2s)에는, 스크롤 압축기(1)의 외부로부터 작동 유체를 도입하는 흡입 파이프(50)가, 도 1에 나타내는 바와 같이 설치되어 있다. 이 흡입 파이프(50)는 케이싱(8)의 상(上) 케이싱(8b)을 관통하고, 상기 고정 스크롤에 압입되어 있다. 상기 흡입구(2s)에는, 스크롤 압축기(1)의 정지 직후의 작동 유체의 역류를 방지하기 위해, 역지 밸브(21)가 상기 흡입 파이프(50)의 하부에 대향하도록 설치되어 있다. 또한, 고정 스크롤(2)에는 상기 흡입구(2s)와 연통하고, 흡입압이 되는 흡입 영역(흡입부)(95)(도 5 참조)이 형성되어 있다.

도 5에 나타내는 2k는, 상기 선회 외선측 압축실(100a)이 마지막에 닫히는 선회 랩(3b)의 측면 위치와 상기 흡입구(2s)를 직접 연결하는 흡입 홈이며, 선회 랩(3b)의 상기 외선측 압축실(100a)의 흡입 압손(壓損)을 억제하기 위한 것이다.

상기 고정 스크롤(2)의 중앙 부근에는, 압축한 작동 유체를 고정 배면실(토출실)(12O)에 토출시키기 위한 토출 구멍(2d)이 형성되어 있다. 고정 배면실(120)에 토출된 작동 유체는, 상기 고정 스크롤(2)과 상기 프레임(4)의 외주측과 상기 케이싱(8) 사이에 형성된 극간(홈)을 통과하여, 상기 모터(10)가 배치되어 있는 모터실(121)측으로 흐르고, 이 모터실(121) 부분의 케이싱(8)에 설치되어 있는 토출 파이프(55)로부터 외부에 토출된다. 이에 따라, 케이싱(8) 내(고정 배면실(120), 모터실(121), 저유부(125))는 토출 압력의 토출 영역으로 되어 있다.

상기 고정 스크롤(2)의 상기 토출 구멍(2d)의 외측의 T부(도 1 참조)에는, 상기 고정 경판(2a)에 복수의 바이패스 구멍(2e)이 도 3에 나타내는 바와 같이 형성되어 있고, 각 바이패스 구멍(2e)의 상부에는, 각각 바이패스 함입부(2f)가 형성되어 있다. 이들 바이패스 함입부(2f)에는, 바이패스 밸브(9)(9a: 밸브판, 9b: 바이패스 밸브 시트(seat), 9c: 밸브 스프링, 9d: 스프링 가압부, 9e: 스페이서, 9f: 리테이너)가 설치되어 있다. 그리고, 상기 바이패스 구멍(2e), 바이패스 밸브(9) 및 바이패스 함입부(2f)에 의해 바이패스 밸브 유로가 형성되어 있다.

다음에, 도 5를 사용하여, 도 3에 나타내는 바이패스 구멍(2e)의 형성 위치 에 대해서 설명한다. 본 실시예에 있어서, 상기 바이패스 구멍(2e)은, 고정 랩(2b)의 내면을 따라 2e1, 2e2의 2개소와, 고정 랩(2b)의 외면을 따라 2e1, 2e2의 2개소의 합계 4개소 설치되어 있다. 상기 각 바이패스 구멍(2e)은 각각 고정 랩(2b)의 벽면(내선 또는 외선 부분)으로부터 선회 랩(3)의 폭 치수 이내가 되는 근방 위치에 배치되어 있다. 이에 따라, 고정 랩(2b)의 내선 근방에 배치된 바이패스 구멍(2e)은, 선회 랩(3b)의 외선측에 형성되는 외선측 압축실(100a)에만 면한다. 또한, 고정 랩(2b)의 외선 근방에 배치된 바이패스 구멍(2e)은, 선회 랩(3b)의 내선측에 형성되는 내선측 압축실(100b)에만 면한다. 즉, 본 실시예에 있어서의 상기 바이패스 구멍(2e)은, 외선측 압축실(100a)이나 내선측 압축실(100b) 중 어느 한쪽에만 면하도록 구성되어 있다.

또한, 본 실시예에서는, 상기 외선측 압축실(100a)에 면하는 바이패스 구멍(2e)이 2개 있다. 그 중 1개(2e1)는, 가두기 개시 직후의 저압측의 외선측 압축실(100a)에 이미 절반 이상 개구하고 있는 바와 같이, 흡입 상태를 포함하는 저압측의 압축실에 면하는 위치에 배치되어 있다. 상기 외선측 압축실(100a)에 면하는 다른 1개의 바이패스 구멍(2e2)은, 중심쪽의 고압측의 외선측 압축실(100a)에 면해 있으며, 이 바이패스 구멍(2e2)은 고압측의 상기 외선측 압축실(100a)이 토출 타이밍에 이르러도 이 외선측 압축실(100a)에 면하는 위치에 배치되어 있다.

상기 내선측 압축실(100b)에 면하는 바이패스 구멍(2e)도, 상기 외선측 압축실(100a)에 면하는 바이패스 구멍과 마찬가지로 구성되어 있다. 즉, 바이패스 구멍(2e1)은, 가두기 개시 직후의 저압측의 내선측 압축실(100b)에 이미 절반 이상 개구하고 있는 바와 같이, 흡입 상태를 포함하는 저압측의 압축실에 면하는 위치에 배치되어 있다. 또한, 바이패스 구멍(2e2)은, 중심쪽의 고압측의 내선측 압축실(100b)에 면해 있으며, 이 바이패스 구멍(2e2)은 고압측의 상기 외선측 압축실(100b)이 토출 타이밍에 이르러도 이 내선측 압축실(100b)에 면하는 위치에 배치되어 있다.

상기 저압측의 압축실(100a, 100b)에 면하는 바이패스 구멍(2e1)은 최외(最外) 바이패스 구멍이라고 하고, 상기 고압측의 압축실(100a, 100b)에 면하는 바이패스 구멍(2e2)은 비(非)최외 바이패스 구멍이라고 하기로 한다.

다음에, 도 3에 의해, 상기 바이패스 밸브(9)의 구성을 상세히 설명한다. 바이패스 함입부(2f)의 바닥에는 바이패스 밸브 시트(9b)가 설치되고, 이 바이패스 밸브 시트(9b)에 바이패스 밸브판(9a)이 재치(載置)되어 있다. 상기 바이패스 밸브판(9a)은 바이패스 밸브 스프링(9c)에 의해 상기 바이패스 밸브 시트(9b)에 가압되고, 그 가압 하중은 적절한 값으로 설정되어 있다. 그것은, 바이패스 밸브(9)가 닫혀 있을 때에 밸브판(9a)의 진동을 억제하기 위함이며, 일반적으로, 그 가압 하중은 극히 작은 값으로 설정되어 있다. 상기 바이패스 밸브 스프링(9c)은, 그 상단이 스프링 가압부(9d)의 돌기부에 삽입되고, 이 스프링 가압부(9d)는, 그 상면이 스페이서(9e)를 개재하여 리테이너(9f)에 눌려서, 위치 결정되어 있다. 또한, 스페이서(9e)와 리테이너(9f) 사이에 미소(微小) 극간을 설치하도록 하여, 상기 가압 하중을 스프링 가압부(9d)와 스페이서(9e)의 자중(自重)으로 해도 되고, 어느 것으로 하든지, 상기 바이패스 밸브 스프링(9c)에 의한 상기 가압 하중은 실질적으로 O이라고 간주할 수 있다. 또한 상기 스프링 가압부(9d)에는, 상하 방향으로 관통하는 구멍(관통 구멍)이 설치되어 있다. 이와 같이 바이패스 밸브(9)가 구성됨으로써, 압축실(100)의 압력이 고정 배면실(120)의 압력을 초과하면, 상기 밸브판(9a)이 열림으로써, 압축실(100)의 과압축 상태의 작동 유체는, 상기 바이패스 구멍(2e), 스프링 가압부(9d)에 형성된 관통 구멍 및 바이패스 함입부를 통하여 고정 배면실(120)로 유출된다. 이에 따라 압축실(100)에 생기는 과압축이나 액 압축을 억제할 수 있도록 구성되어 있다.

이와 같이, 바이패스 밸브 유로에 상기 바이패스 밸브(9)가 설치되어 있음으로써, 바이패스 구멍(2e)이 면하는 압축실(100) 내의 압력이 토출 압력(고정 배면실(120)측의 압력)을 초과하지 않도록 동작시킬 수 있다.

이상 기술한 바와 같이, 본 실시예에서는, 선회 랩(3b)의 외선측 압축실(100a)과 내선측 압축실(100b)의 2계통의 압축실(100)에, 각각 최외 바이패스 구멍(2e1)과 비최외 바이패스 구멍(2e2)이 연통하도록 구성되어 있다. 이 중, 최외 바이패스 구멍(2e1)에 설치되어 있는 바이패스 밸브 유로(이하, 최외 바이패스 밸브 유로라고 함)는, 운전 상황에 따라 발생하는 액 압축을 회피하기 위해 설치되어 있고, 액 압축에 의해 고정 랩(2b)이나 선회 랩(3b)이 손상하는 것을 방지하여, 신뢰성을 향상할 수 있도록 하고 있다. 즉, 압축실(100)에 액체 혹은 액체에 가까운 밀도의 작동 유체를 흡입했을 때에, 액 압축에 의한 극단적인 압력 상승이 일어나지 않도록, 압축실(100)의 이상 압력 상승시에는, 압축실(100)로부터 상기 액체 등의 작동 유체를, 상기 최외 바이패스 밸브 유로를 통하여 배출할 수 있도록 구성되어 있다.

상기 비최외 바이패스 구멍(2e2)의 바이패스 밸브 유로(이하, 비최외 바이패스 밸브 유로라고 함)는, 상기 고압측의 압축실(100)의 압력이 상기 고정 배면실(120)의 압력보다 높은 과압축이 되었을 경우에, 상기 압축실(100)의 작동 유체를 상기 고정 배면실(120)에 바이패스시키는 것이다. 즉, 압축실(100)이 과압축 조건이 되었을 때에, 쓸데없는 압축을 하지 않도록 하여, 효율 향상을 도모하기 위해 설치되어 있다.

또한, 본 실시예에서는, 도 2에 나타내는 바와 같이, 상기 고정 스크롤(2)에, 배압 밸브 유로를 설치하고 있다. 이 배압 밸브 유로는, 후술하는 배압실 유체 도입로에 의해 상기 배압실(110)로 유입시킨 기름을, 상기 압축실(100)로 유출시키는 기능을 함과 함께, 이 배압 밸브 유로의 도중에 설치한 배압 밸브(7)에 의해, 상기 배압실(110)의 압력(배압)을 제어하기 위한 것이다. 이 배압 밸브 유로는, 고정 스크롤의 경판면 외주에 형성된 주위 홈(2p)을 통하여 상기 배압실(110)에 개구하는 배압 구멍(2g), 고정 스크롤(2)의 상면측으로부터 형성된 배압 함입부(2h) 및 배압 연통로(2i)를 경유하고, 최종적으로 상기 최외 바이패스 구멍(2e1), 즉, 최외 바이패스 밸브 유로에 있어서의 바이패스 밸브(9)와 압축실(100)을 접속하고 있는 유로 부분과 합류한 후, 상기 압축실(100)로 통하도록 구성되어 있다. 즉, 상기 배압 밸브 유로는, 상기 배압실(110)과 압축실(100)을 연통시키고 있다.

다음에, 상기 배압 밸브(7) 부분의 구성을 설명한다. 상기 배압 함입부(2h)의 바닥에는 배압 밸브 시트(7b)가 형성되고, 이 배압 밸브 시트(7b)에 배압 밸브판(7a)이 재치되어 있다. 이 배압 밸브판(7a)은 배압 밸브 스프링(7c)에 의해 상기 배압 밸브 시트(7b)에 가압되어 있다. 이 가압 하중은, 소정의 값으로 설정한다. 이 값(가압 하중)을 상기 배압 밸브 시트(7b)에 있어서의 시일(seal)부의 내부 영역 면적으로 나눈 값이, 배압 밸브(7)에 의해 설정되는 차압이 된다. 이 차압의 최적값은, 과압축을 억제하는 바이패스 밸브 유로를 설치하면, 광범위한 운전 조건이어도, 어느 일정한 값이 되는 것이 힘의 균형 계산으로부터 도출되기 때문에, 그 값으로 설정한다. 또한, 그 설정 차압으로 하기 위해서는, 상기 배압 밸브 스프링(7c)의 압축량에 의해 결정되고, 이 압축량의 조정은, 상기 배압 밸브 스프링(7c)의 상단을 삽입하는 배압 밸브 캡(7d)의 상기 배압 함입부(2h)에의 삽입량의 조정으로 행할 수 있다. 이에 따라, 배압 함입부(2h)는, 배압 밸브 유로 내의 공간이 된다.

이와 같이 구성함으로써, 상기 배압 밸브 유로는, 상기 배압실(110)의 압력(배압)이, 배압 밸브 유로가 연통하는 압축실(100)의 평균 압력보다, 배압 밸브(7)에서의 설정 차압만큼 높아지도록 제어한다. 따라서, 상기 배압 밸브(7)가 설치되어 있음으로써, 상기 배압실(110)의 배압은, 상기 흡입구(2s)나 상기 흡입 영역(95)에 있어서의 압력인 흡입 압력보다 높고, 토출 구멍(2d)으로부터 토출되는 토출 압력보다는 낮은 중간 압력으로 유지된다. 이에 따라, 배압실(110)은, 후술하는 바와 같이, 토출 압력이 되어 있는 선회 베어링실(115)(도 1 참조)과 함께, 선회 스크롤(3)을 고정 스크롤(2)에 가압하는 가압력 발생 수단의 하나로 되어 있다.

도 1, 도 2에 나타내는 바와 같이, 올덤 링(5)과 크랭크축(6)을 프레임(4)에 장착하고, 또한 선회 스크롤(3)과 상기 올덤 링(5)을 걸어맞춤과 함께, 상기 크랭크축(6)의 핀부(6a)를 선회 스크롤(3)의 선회 보스부(3d)에 삽입한다. 그 후, 고정 스크롤(2)에 있어서의 고정 랩(2b)의 외변부(外邊部)인 받침판부(2q)의 하면(고정 받침판면(2u))을, 상기 프레임(4)에 나사나 볼트로 고정한다. 이에 따라, 선회 스크롤(3)의 배면(선회 스크롤(3)과 프레임(4) 사이)에 상기 배압실(110)이 형성된다. 상기 올덤 링(5)은, 선회 스크롤(3)의 배면에 형성된 키 홈(3c)과 상기 프레임(4)에 형성된 키 홈(도시 생략)에 걸어맞춰져서, 선회 스크롤(3)이 자전(自轉)하는 것을 방지하고 있다.

상기 크랭크축(6)의 중심에는, 축방향으로 관통하는 급유 구멍(6b)이 형성되어 있다. 또한, 상기 크랭크축(6)의 하단에는, 급유 파이프(6x)가 압입되어 있고, 케이싱(8)의 저(底) 케이싱(8c)에 형성된 저유부(125)에 괴인 기름을, 상기 급유 구멍(6b)과 상기 핀부(6a) 상단의 상기 선회 베어링실(115)을 통하여 배압실(110)에 차압(모터실(121)의 압력과 배압실(110)의 압력과의 차압)으로 공급하도록 구성되어 있다.

또한, 상기 크랭크축(6)의 상기 프레임(4)보다 하부에는, 회전 밸런스를 취하기 위한 샤프트 밸런스(80) 및 카운터 밸런스(82)가 가열 수축 끼움(shrink fitting) 또는 압입에 의해 고정되어 있다. 상기 크랭크축(6)의 상부는, 상기 프레임(4)에 설치된 주베어링(24)에 의해 지지되고, 상기 크랭크축(6)의 하부는, 상기 통(筒) 케이싱(8a)의 하부에 하 프레임(35)을 개재하여 부착된 부(副)베어링(25)에 의해 지지되어 있다.

상기 부베어링(25)은, 볼(25a)과 볼 홀더(25b)로 구성되고, 상기 크랭크축(6)이 휘어도 부분 접촉이 생기지 않는 구성으로 되어 있다. 상기 볼 홀더(25b)는, 상기 하 프레임(35)에 나사 고정 또는 용접에 의해 고정되어 있다.

상기 모터(10)는, 상기 크랭크축(6)에 고정된 로터(10a)와, 통 케이싱(8a)에 가열 수축 끼움, 압입 또는 용접 등에 의해 고정된 스테이터(10b)를 구비하고 있고, 이 모터(10)는 모터선을 통하여, 전력이 공급되는 허메틱(hermetic) 단자(220)에 접속되어 있다.

상기 케이싱(8)에 있어서, 상기 상 케이싱(8b)은 상기 통 케이싱(8a)의 상부에 용접되고, 또한 상기 저 케이싱(8c)은 상기 통 케이싱(8a)의 하부에 용접됨으로써, 상기 케이싱(8)은 밀폐 용기로 구성되어 있다. 이 케이싱(8) 내에는, 상기 고정 스크롤(2), 선회 스크롤(3), 프레임(4), 크랭크축(6) 및 모터(10) 등이 수용되고, 상기 고정 스크롤(2)의 상부에는, 상기 고정 배면실(토출실)(120)이 형성되어 있다.

상기 프레임(4)은, 상기 통 케이싱(8a)에 용접에 의해 고정되고, 이 프레임(4) 하부의 통 케이싱(8a)에 상기 토출 파이프(55)가 용접 또는 브레이징(brazing)에 의해 고정되어 있다. 또한, 상기 통 케이싱(8a)의 하부에는 상기 하 프레임(35)이 용접 또는 브레이징에 의해 고정되어 있다. 한편, 고정 스크롤(2)의 받침판부(2q)의 외주부에는 상하 방향으로 연장되는 홈이 형성되어 있고, 마찬가지로 프레임(4)의 외주부에도 상하 방향으로 연장되는 홈이 형성되어 있어, 고정 스크롤(2)이 프레임(4)에 나사 등에 의해 고정되면, 케이싱(8) 내부의 상부 공간(고정 배면실(120))과 모터실(121)의 상부 공간이 상기 홈을 통하여 연통하도록 구성되어 있다.

상기 상 케이싱(8b)에는, 상기 허메틱 단자(220)와 고정 스크롤(2)에 압입된 흡입 파이프(50)가 용접 또는 브레이징에 의해 고정되어 있다.

또한, 상기 케이싱(8)의 내부에는, 조립의 적당한 단계에서 기름을 봉입하도록 되어 있고, 이에 따라 상기 하 프레임(35)과 저 케이싱(8c) 사이에 상기 저유부(125)가 형성된다.

다음에, 스크롤 압축기(1)의 압축 동작에 대해서 도 1∼도 5를 사용하여 설명한다.

우선, 상기 흡입 파이프(50)로부터 스크롤 압축기(1)로 유입된 작동 유체가, 토출 파이프(55)로부터 토출될 때까지의 흐름을 따라 설명한다.

도 1에서, 모터(10)에 의해 크랭크축(6)이 회전되면, 선회 스크롤(3)은 선회 운동한다. 이에 따라, 상기 흡입 파이프(50)로부터 작동 유체가, 흡입구(2s)를 통과하여, 도 5에 나타내는 흡입 영역(95)으로 들어가고, 여기에서 고정 스크롤(2)과 선회 스크롤(3)에 의해 형성되는 압축실(100)에 취입된다. 이 압축실(100)은, 선회 랩(3b)의 외선측에 형성되는 외선측 압축실(100a)과 내선측에 형성되는 내선측 압축실(100b)의 2계통이 있고, 그들은 동시에 형성된다. 형성된 압축실(100)은, 선회 스크롤(3)의 선회 운동에 수반하여, 스크롤 랩의 중앙측(랩 선단측)으로 이동함에 따라서, 그 용적이 축소한다. 이에 따라 압축실(100) 내부의 작동 유체는 압축되고, 토출 구멍(2d)으로부터 상기 고정 배면실(120)로 토출된다. 이에 따라, 케이싱(8) 내부는 전역(고정 배면실(120), 모터실(121) 및 저유부(125))에 걸쳐서 토출 압력의 토출 영역이 된다. 즉, 고정 배면실(120)로 토출된 작동 유체는, 그 후, 고정 스크롤(2)과 프레임(4)의 외주부에 형성된 상기 홈을 통과하여, 모터실(121)에 있어서의 모터(10)의 상부 공간으로 유입되고, 그 후 상기 토출 파이프(55)로부터 외부로 토출된다. 이와 같이, 본 실시예의 스크롤 압축기는, 소위 고압 챔버 방식의 스크롤 압축기로 되어 있다.

한편, 상기 압축실(100)에서의 압축이 과압축이 되는 운전 조건(과압축 조건)에서는, 압축실(100) 내부의 압력이 토출 영역(고정 배면실(120))의 압력보다 높아지려고 한다. 그러나, 본 실시예에서는, 상기 압축실(100) 내의 압력이 상기 고정 배면실(120)의 압력보다 높아지면, 상기 바이패스 밸브(9)가 열려, 압축실(100) 내의 작동 유체는 바이패스 밸브 유로를 통과하여 상기 고정 배면실(120)로 유출된다. 이에 따라, 과압축을 회피 또는 저감할 수 있고, 스크롤 압축기(1)의 성능 향상을 도모할 수 있다.

다음에, 기름의 흐름에 대해서 설명한다.

저유부(125)의 기름은, 케이싱(8) 내부의 토출 압력과, 배압실(110)의 압력(토출 압력과 흡입 압력 사이의 압력)과의 차압에 의해, 도 1에 나타내는 저유부(125)로부터, 급유 파이프(6x), 크랭크축(6) 내의 급유 구멍(6b)을 통과하여, 핀부(6a) 상부의 선회 베어링실(115)에 들어가고, 여기에서 선회 베어링(23)을 윤활한 후, 배압실(110)로 유입된다. 마찬가지로, 저유부(125)의 기름은, 크랭크축(6) 내의 급유 구멍(6b)의 도중에 있는 직경 방향의 급유 구멍에 들어가고, 여기에서 주베어링(24)을 윤활한 후, 배압실(110)로 유입된다. 또한, 상기 급유 구멍(6b) 내를 상승하는 기름의 일부는, 부베어링(25) 부분에 형성된 직경 방향의 급유 구멍을 통하여 원심력에 의해 부베어링(25)에 급유된다. 상기 부베어링(25)에 급유된 기름은 부베어링을 윤활한 후 상기 저유부(125)로 돌아간다.

이와 같이 상기 선회 베어링실(115)은, 토출 압력의 기름이 공급되기 때문에, 그 압력은 토출 압력이 되고, 선회 스크롤(3)을 고정 스크롤(2)에 가압하는 가압력 발생 수단의 하나가 된다. 또한, 배압실(110)로 유입되는 기름의 압력은, 토출압이기 때문에, 그 기름의 유입에 의해 배압실(110)의 압력이 상승한다. 기름에는 작동 유체(냉매)가 용해되어 있기(예를 들면, 질량 농도는 10％ 이상) 때문에, 배압실(110)로 유입된 것에 의한 감압에 의해, 작동 유체가 기름 안에서 급격하게 가스화(발포)한다. 작동 유체는, 가스화함으로써, 체적이 1자리수 이상 증대한다. 이 때문에, 배압실(110) 내의 기름은, 세밀한 기름 방울이 가스화된 작동 유체 내에 부유(浮遊)하는 미스트 상태가 되어, 배압실(110) 전역에 분산된다. 이에 따라, 도 2에 나타내는 올덤 링(5)의 윤활이 행해진다. 이상 설명한 배압실(110)에의 급유 경로가 배압실 유체 도입로가 된다.

배압실(110)로 유입된 기름은, 그 후, 도중에 배압 밸브(7)가 설치되어 있는 상기 배압 밸브 유로를 통과하고, 최종적으로, 상기 최외 바이패스 구멍(2e1)을 통과하여 압축실(100)로 유입된다. 상기 최외 바이패스 구멍(2e1)은, 상기 압축실(100)에, 가두기 개시 전부터 잠시 동안 연통하는 위치에 설치되어 있다. 이 결과, 압축실(100)의 시일성이 향상하고, 압축 도중의 압축실로부터의 작동 유체의 누설이 억제되므로, 압축기 효율이 향상한다. 또한, 상기 배압 밸브(7)는, 배압실(110)의 압력을 중간 압력으로 제어하고, 선회 스크롤(3)을 고정 스크롤(2)에 적당한 힘으로 가압하도록 구성되어 있다. 이에 따라, 경판과 스크롤 랩과의 스러스트 손실(슬라이딩 손실)이 저감하므로, 이 점에서도 압축기 효율을 향상시킬 수 있다.

압축실(100)에 공급된 기름은, 토출 구멍(2d)과, 과압축이 생겼을 경우에는 상기 바이패스 밸브 유로도 통과하여, 작동 유체와 함께 고정 배면실(120)로 토출 된다. 그 후, 기름은, 케이싱(8)의 내벽이나 케이싱 내에 설치되어 있는 구성 부재 등에 부착됨으로써 작동 유체(가스 냉매)와 분리된다. 케이싱 내벽이나 구성 부재에 부착된 기름은, 그들 부재를 통해 유화(流化)되고, 최종적으로는 스크롤 압축기(1)의 저부(底部)의 저유부(125)로 돌아간다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시예의 스크롤 압축기에서는, 액 압축을 회피하기 위해 설치되어 있는 최외 바이패스 구멍(2e1)(최외 바이패스 밸브 유로에 있어서의 바이패스 밸브(9)와 압축실(100) 사이의 유로 부분)에, 상기 배압 밸브 유로에 있어서의 배압 밸브(7)와 압축실(100)을 연통하기 위한 배압 연통로(2i)(배압 밸브(7)보다 압축실(100)측의 통로)를 접속하고 있다. 즉, 상기 최외 바이패스 구멍(2e1)은 상기 배압 밸브 유로의 배압 연통로(2i)를 합류시킨 합류로로 되어 있다. 이 합류로의 압축실(100)측 개구부를, 이하 합류구(70)라고 한다.

본 실시예는 이와 같이 구성하고 있음으로써, 이하의 동작이 행해진다.

압축실(100)에 액 압축이 발생하면, 상기 최외 바이패스 밸브 유로는 액 압축 회피 동작을 행하기 때문에, 바이패스 밸브(9)가 열리고, 이에 따라 상기 최외 바이패스 구멍(2e1)에는 압축실(100)로부터 고정 배면실(120)을 향하는 고속의 액의 흐름이 발생한다. 상기 최외 바이패스 구멍(2e1)에 고속의 액의 흐름이 발생하면, 베르누이(Bernoulli)의 정리에 의해, 최외 바이패스 구멍(2e1) 내는, 압축실(100) 내의 압력에 비교하여 압력이 대폭 저하한다. 이 때문에, 최외 바이패스 구멍(2e1)과 배압 연통로(2i)에 의해 접속되어 있는 배압 함입부(2h) 내의 압력도 대폭 저하한다. 이에 따라, 배압 밸브(7)가 열려, 상기 배압실(110) 내의 압력은, 대폭 저하한다.

즉, 상기 최외 바이패스 구멍(2e1)을 액체가 흐를 경우, 밀도가 가스에 비해 매우 높기 때문에, 발생하는 압력 저하도 극히 커진다. 이와 같이, 액 압축이 발생했을 경우, 배압 함입부(2h) 내의 압력은, 압축실(100)의 압력보다 대폭 저하하므로, 배압실(110)의 압력도 같은 압력 저하분만큼 액 압축이 발생하지 않는 통상 운전시보다 저하한다. 이 결과, 선회 경판(3a)을 고정 경판(2a)측에 가압하는 가압력이 대폭 저하하기 때문에, 양(兩) 랩간의 축방향의 극간(랩 치선(齒先)과 치저(齒底)간의 극간)이 확대하여, 압축실(100)의 시일성이 저하한다. 본 실시예에서는, 이 동작에 의해서도 액 압축을 회피할 수 있다.

즉, 최외 바이패스 밸브 유로에서 액 압축 회피 동작이 발생함과 동시에, 압축실(100)의 시일성이 저하하여, 다른 새로운 액 압축 회피 동작이 생긴다. 이 결과, 종래 이상으로, 액 압축 회피를 확실하게 행할 수 있어, 신뢰성이 극히 높은 스크롤 압축기를 얻을 수 있다.

이상과 같이, 배압 밸브 유로를 최외 바이패스 밸브 유로의 최외 바이패스 구멍(2e1)에 합류시킴으로써, 최외 바이패스 밸브 유로가 액 압축 회피 동작을 일으키면, 자동적으로 배압실(110)의 압력이 크게 저하하고, 이에 따라 압축실(100)의 시일성이 저하하여 액 압축을 회피할 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 배압 연통로(2i)가 합류하는 최외 바이패스 구멍(2e1)(바이패스 밸브 유로에 있어서의 바이패스 밸브와 압축실을 접속하고 있는 유로 부분)은, 직선 형상이고 그 유로 면적도 일정해지도록 구성한 단순한 원통 형상으로 형성되어 있다. 이 때문에, 최외 바이패스 구멍(2e1)에서의 액 흐름에는 난류가 적어지며, 액이 고속으로 통과할 때의 압력 저하가 커진다. 따라서, 배압실(110)의 압력 저하량도 커지며, 선회 스크롤(3)의 고정 스크롤(2)에의 가압력을 한층 저하시킬 수 있으므로, 압축실(100)의 시일성이 한층 저하하여, 한층 확실하게 액 압축을 회피할 수 있는 효과가 있다.

상술한 본 실시예에서는, 선회 랩(2b)의 외선측과 내선측의 2계통의 압축실 중에서, 외선측 압축실(100a)에만 면하는 최외 바이패스 구멍(2e1)에, 도 5에 은선(파선)으로 나타내는 배압 연통로(2i)를 접속시켜 합류로로 한 예를 설명했다. 그러나, 이에 한하지 않고, 내선측 압축실(100b)에만 면하는 최외 바이패스 구멍(2e1)에, 도 5에 이점 쇄선으로 나타내는 고정 경판(2a) 내의 위치에 배압 연통로(2i)를 접속시켜 합류로로 해도 된다.

또한, 도 5에 파선과 이점 쇄선으로 나타내는 상기 양쪽의 배압 연통로(2i)를 동시에 설치하여 합류로를 형성하도록 해도 된다. 즉, 본 실시예의 스크롤 압축기는 대칭 랩을 사용하고 있기 때문에, 최외 바이패스 구멍(2e1)이 면하는 외선측 압축실(100a)과 내선측 압축실(100b)의 압력은 동일해지기 때문에, 상기 양쪽의 배압 연통로(2i)를 동시에 설치하는 것이 가능해진다.

이와 같이, 배압 연통로(2i)를 2개 설치함으로써, 배압실(110)로부터 기름을 빼내는 유로가 2개가 되기 때문에, 배압실(110)의 압력을 한층 확실하게 저하시켜, 액 압축을 확실하게 회피할 수 있고, 신뢰성을 더 높일 수 있다. 가령, 최외 바이패스 구멍(2e1)이 면하는 외선측 압축실(100a)과 내선측 압축실(100b)의 압력이 상이할 경우, 상술한 2개의 배압 연통로(2i)를 설치하면, 이들 배압 연통로를 통하여 양(兩)압축실간에 내부 누설이 발생하여, 성능 저하를 야기하게 된다.

한편, 상기 합류로는, 선회 랩(3b)의 외선측 압축실(100a) 또는 내선측 압축실(100b) 중 어느 한쪽에만 연통되고, 상기 외선측 압축실과 내선측 압축실의 양 압축실에 동시에는 연통하지 않도록 구성되어 있다.

[실시예 2]

본 발명의 스크롤 압축기의 실시예 2를 도 6∼도 8을 사용하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 스크롤 압축기의 실시예 2를 나타내는 도면으로서, 도 2에 상당하는 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 고정 스크롤의 저면도로서, 선회 스크롤도 일점 쇄선으로 표시하며, 가장 외주측의 선회 랩 외선측 압축실이 가두기를 개시했을 때의 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예 2에 있어서의 고정 스크롤의 저면도로서, 선회 스크롤도 일점 쇄선으로 표시하고, 가장 외주측의 선회 랩 내선측 압축실이 가두기를 개시했을 때의 도면이다. 이들 도면에서, 상술한 도 1∼도 5와 동일 부호를 부여한 부분은 동일 혹은 상당하는 부분을 나타내고 있으며, 동일 부분에 대해서는 설명을 생략한다.

본 실시예 2는, 비대칭 치형(齒形)으로 한 스크롤 압축기에 본 발명을 적용한 것이다. 비대칭 치형의 스크롤 압축기에서는, 선회 랩(3b)의 외선측 랩 말단의 부분까지 압축실 형성에 사용하도록 한 것으로, 고정 랩(2b)의 내선측 랩 말단은 180도 이상 연장하여 형성되어 있다. 이 때문에, 도 7에 나타내는 바와 같이, 선회 스크롤(3)이 180도 선회할 때마다, 2계통의 압축실(100)(외선측 압축실(100a)과 내선측 압축실(100b))은, 교대로 압축 동작을 개시한다. 또한, 배압 연통로(2i)가 연결되는 최외 바이패스 구멍(2e1')은, 선회 스크롤(3)의 선회 운동에 따라, 외선측 압축실(100a)과 내선측 압축실(100b)의 양자에 교대로 면하(연통하)도록, 고정 스크롤(2)에 있어서의 고정 랩(2b)간의 치저 중앙에 설치되어 있다. 본 실시예의 상기 최외 바이패스 구멍(2e1')은 양 압축실에 연통하므로, 양 압축실 연통 최외 바이패스 구멍(2e1')이라고도 하기로 한다. 또한, 이 양 압축실 연통 최외 바이패스 구멍(2e1')은 최외 바이패스 밸브 유로에 있어서의 바이패스 밸브(9)와 압축실(100) 사이의 유로 부분을 형성하고 있다.

본 실시예 2에 있어서의 상기 양 압축실 연통 최외 바이패스 구멍(2e1')은, 상술한 실시예 1의 최외 바이패스 구멍(2e1)과는, 구멍이 형성되어 있는 위치가 상이하므로, 이에 수반하여, 배압 밸브(7)의 위치 및 배압 연통로(2i)를, 예를 들면 도 7에 나타내는 바와 같이 변경한다. 또한, 상기 최외 바이패스 구멍(2e1)과 상기 배압 연통로(2i)를 합류시킨 합류로의 압축실측 개구부인 합류구(70a)도, 고정 랩(2b)간의 치저 중앙에 개구한다. 이 합류구(70a)를, 양 압축실 연통 합류구라고도 하기로 한다. 이 양 압축실 연통 합류구(70a)는, 상기 2계통의 압축실(100)이, 각각 압축(가두기)을 개시한 직후에 통하도록, 본 실시예에서는, 고정 랩(2b)의 랩 말단으로부터 치저 중앙을 따라 270도 정도 들어간 위치에 설치하고 있다.

또한, 본 실시예에서는, 상기 양 압축실 연통 최외 바이패스 구멍(2e1')보다 더 치저 중앙을 따라 내측의 위치에도, 외선측 압축실(100a)과 내선측 압축실(100b)의 양자에 면하도록, 비최외 바이패스 구멍(2e2')이 설치되어 있다. 이 바이패스 구멍(2e2')은 양 압축실에 연통하므로, 양 압축실 연통 비최외 바이패스 구멍이라고도 하기로 한다. 이 양 압축실 연통 비최외 바이패스 구멍(2e2')을 설치함으로써, 형성되는 압축실(100)에서 바이패스 밸브 유로를 통하여 고정 배면실(토출실)(120)로 통하지 않는 구간이 없도록 해서, 압축실의 어느 위치에서 액 압축이 발생해도 바이패스 밸브 유로로부터 액을 배출하여 압축실의 이상 압력 상승을 회피할 수 있도록 하고 있다.

본 실시예 2에 있어서, 상술한 점 이외는 상기 실시예 1과 마찬가지이므로, 다른 부분에 대해서는 설명을 생략한다.

다음에, 본 실시예의 동작을 설명한다.

상기 양 압축실 연통 최외 바이패스 구멍(2e1')의 바이패스 밸브 유로는, 각 압축실(100a, 100b)이 가두기를 개시하고 나서, 선회 스크롤(3)이 180도 선회할 때까지의 구간에서만 연통하고, 이 연통하고 있는 구간의 압축실의 용적 변화는 작고, 그 용적비는, 「가두기 개시시의 압축실 용적/180도 선회가 진행된 위치의 압축실 용적」이 된다. 이 때문에, 양 압축실 연통 최외 바이패스 구멍(2e1')을 유체가 흐르는 것은, 거의 액 압축을 회피할 때만으로 되고, 가스 냉매(가스상(狀)의 작동 유체)의 과압축을 억제할 경우가 아니다. 따라서, 압축실(100)에 액 압축이 발생했을 경우에만, 양 압축실 연통 최외 바이패스 구멍(2e1')에, 압축실(100)로부터 고정 배면실(120)을 향하는 고속의 액의 흐름이 발생한다. 이 고속의 액 흐름에 의해, 상기 실시예 1에서 설명한 바와 같이, 베르누이의 정리에 의해, 상기 양 압축실 연통 최외 바이패스 구멍(2e1')과 접속되어 있는 배압 연통로(2i)의 압력이 대폭 저하하고, 이에 수반하여 배압 밸브(7)가 열려, 배압실(110) 내의 압력은, 액 압축의 경우에만, 액 압축이 발생하지 않는 통상 운전시의 압력보다 대폭 저하한다.

즉, 상기 배압 밸브(7)는, 통상은 연통하고 있는 압축실의 압력 저하량과 동일한 만큼 배압실의 압력(배압)을 저하시키지만, 액 압축이 발생했을 때에는, 상술한 바와 같이, 통상 운전시보다 배압이 저하한다. 이에 따라, 액 압축이 발생했을 때에만, 상기 선회 경판(3a)을 상기 고정 경판(2a)측에 가압하는 가압력이 대폭 저하하고, 스크롤 랩의 치선과 치저간의 극간(축방향의 극간)이 확대하며, 압축실(100)의 시일성이 저하한다. 따라서, 액 압축이 발생하고 있을 때에는, 압축실간의 누설을 많게 할 수 있어, 압축실의 이상 압력 상승을 회피할 수 있다. 한편, 액 압축이 아닌, 과압축시에는, 배압은 저하하지 않고, 압축실간의 누설을 억제한 상태로 유지할 수 있다.

이와 같이 본 실시예에 의하면, 액 압축 회피를 확실하게 행할 수 있음과 함께, 통상 운전으로 발생하는 가스 냉매의 과압축시에는, 배압이 저하하지 않고, 압축실간의 누설을 억제한 성능이 높은 운전이 가능해져, 높은 신뢰성과 높은 성능을 양립시킨 스크롤 압축기를 실현할 수 있다.

또한, 본 실시예에 의하면, 1개의 배압 연통로(2i)에서 2계통의 압축실(100)에 대응한 합류로를 실현할 수 있고, 보다 적은 가공 비용으로 2계통의 압축실(100)의 액 압축을 회피할 수 있는 효과가 있다.

상기 배압 밸브 유로는, 배압실(110)의 기름을 압축실(100)에 공급하여 압축실(100)의 시일성을 향상시키는 역할도 있지만, 본 실시예에서는, 1개의 배압 밸브 유로를 상기 2계통의 압축실(100)에 균등하게 연통시킬 수 있으므로, 상기 2계통의 압축실(100)에, 균등하게 기름을 분배하여 거의 같은 양의 급유를 행하는 것이 가능해진다. 따라서, 형성되는 모든 압축실(100)의 시일성을 향상시킬 수 있기 때문에, 고성능의 스크롤 압축기를 실현할 수 있다.

또한, 상기 배압 밸브 유로가 개구하는 것은, 연통하는 압축실(100)이 가두기를 개시하고 나서, 선회 스크롤(3)이 180도 선회할 때까지의 사이이기 때문에, 그 연통하고 있는 압축실(100)의 압력 변화는 작다(상기 실시예 1에서는, 선회 스크롤(3)이 360도 선회할 때까지 연통하고 있으므로, 압축실의 압력 변화는 실시예 2의 경우보다 커짐). 배압 밸브(7)는, 배압 밸브 유로가 개구하는 압축실(100)의 압력과 일정한 차압이 되도록 제어 동작을 일으키므로, 본 실시예 2에 의하면, 배압의 변동이 작아진다. 이에 따라, 선회 스크롤(3)을 고정 스크롤(2)에 가압하는 가압력의 변동이 작아져, 가압 상태를 안정화할 수 있다. 이 결과, 랩간의 축방향 극간의 변동이 작아져, 형성되는 기름막도 안정화하므로, 시일성을 향상할 수 있고, 압축 도중의 누설이 억제되어, 성능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 양 압축실 연통 합류구(70a)는, 고정 랩(2b)의 랩 말단으로부터 치저 중앙을 따라 270도 정도 들어간 위치에 설치하고 있으므로, 압축(가두기)을 개시한 직후의 외선측 압축실(100a) 및 내선측 압축실(100b)에 면한다. 이에 따라, 압축실(100)에서 가열된 고온의 기름이 흡입 영역(95)으로 유입되는 것을 억제할 수 있으므로, 흡입 가스의 가열이 억제되고, 이 점에서도 성능 향상을 도모할 수 있다.

상기 바이패스 구멍(2e)의 구경(口徑)은, 상기 2계통의 압축실(100)(100a, 100b)이 바이패스 구멍(2e)을 통하여 연통하지 않도록, 선회 랩(3b)의 폭보다 작게 한다.

이에 따라, 상기 바이패스 밸브(9)와 압축실(100)을 접속하고 있는 유로 부분에 상기 배압 연통로(2i)를 접속하고 있는 합류로는, 상기 선회 랩(3b)의 외선측 압축실(100a) 또는 내선측 압축실(100b) 중 어느 한쪽에만 연통되고, 상기 외선측 압축실과 내선측 압축실의 양 압축실에 동시에는 연통하지 않는 구성이 된다.

또한, 치저 중앙에 설치하는 상기 양 압축실 연통 비최외 바이패스 구멍(2e2')의 경우, 바이패스 구멍을 치저에 있어서의 고정 랩에 근접한 위치에 설치할 경우보다, 선회 랩(3b)의 치선에 의해 막히는 기간(선회 스크롤(3)의 선회 각도구간)을 짧게 할 수 있다. 이는, 선회 랩(3b)이 상기 바이패스 구멍(2e2')을 가로지르는 방향이, 상기 선회 랩(3b)의 감기 방향과 거의 직각인 방향이 되기 때문이다. 상기 양 압축실 연통 최외 바이패스 구멍(2e1')의 경우도 마찬가지이다.

한편, 치저의 랩쪽에 바이패스 구멍(2e)을 설치할 경우, 선회 랩(3b)의 감기 방향과 평행에 가까운 방향으로 바이패스 구멍(2e)을 가로지르기 때문에, 선회 랩(3b)의 치선에 의해 막히는 기간이 길어진다. 따라서, 본 실시예 2에 의하면, 1개의 바이패스 구멍(2e)이 압축실에 면하는 기간을 길게 할 수 있기 때문에, 치저 중앙에 설치하는 바이패스 밸브(2e1', 2e2')의 유로 수를 최소한으로 할 수 있다. 이에 따라, 가공 비용을 억제하여, 바이패스 밸브 유로가 갖는 효과, 즉, 액 압축 회피에 의한 신뢰성 향상과, 과압축 억제에 의한 성능 향상을 보다 한층 높일 수 있다.

한편, 상기 양 압축실 연통 합류구(70a)를, 도 7 및 도 8에 파선으로 나타내는 70a'와 같이, 고정 랩(2b)의 랩 말단으로부터 치저 중앙을 따라 270도보다 근소하게 작은 위치에 설치하도록 해도, 거의 마찬가지의 효과를 얻을 수 있고, 게다가 이 경우에는, 압축실(100)이 가두기를 개시하기 직전부터 상기 양 압축실 연통 합류구(70a)를 상기 압축실에 면하게 할 수 있으므로, 액 압축을 더 효과적으로 방지할 수 있다.

이상 기술한 바와 같이, 본 발명의 각 실시예에 의하면, 최외 바이패스 밸브 유로에 있어서의 바이패스 밸브(9)와 압축실(100)을 접속하고 있는 유로 부분(최외 바이패스 구멍(2e1, 2e1'))에, 배압 밸브 유로에 있어서의 배압 밸브(7)와 압축실(100)을 연통하기 위한 배압 연통로를 접속하도록 하고 있으므로, 이 배압 밸브 유로는 상기 최외 바이패스 밸브 유로를 통하여 상기 압축실(100)에 연통되도록 구성된다. 이에 따라, 상기 압축실(100)에 액 압축이 발생하여 작동 유체(액체)가 상기 최외 바이패스 밸브 유로를 흐르면 큰 압력 저하가 발생하므로, 이 압력 저하를 이용해서, 상기 배압 밸브 유로의 배압 밸브(7)를 열어, 배압실(110)의 압력을 저하시킬 수 있다. 그 결과, 고정 스크롤과 선회 스크롤의 축방향의 극간이 증대하므로, 압축실(100)의 시일성을 저하시킬 수 있다. 따라서, 본 실시예에 의하면, 상기 최외 바이패스 밸브 유로에 의한 액 압축 방지 효과에 더하여, 압축실(100)의 시일성을 저하시키는 것에 의한 액 압축 방지 효과도 얻을 수 있기 때문에, 액 압축을 효과적으로 확실하게 회피하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 스크롤 랩이 손상할 위험성을 대폭 저감할 수 있어, 신뢰성이 극히 높은 스크롤 압축기를 실현할 수 있는 효과가 있다.

한편, 상술한 실시예에서는, 상기 외선측 압축실(100a) 또는 상기 내선측 압축실(100b)에 연통하는 바이패스 밸브 유로를 복수 설치하고, 그 중 최외 바이패스 밸브 유로의 최외 바이패스 구멍(2e1, 2e1')에 상기 배압 밸브 유로의 배압 연통로(2i)를 접속하는 예에 대해서 설명했다. 이에 대하여, 상기 외선측 압축실(100a) 또는 상기 내선측 압축실(100b)에 연통하는 바이패스 밸브 유로가 1개뿐일 경우에는, 이 바이패스 밸브 유로의 바이패스 구멍(2e)(바이패스 밸브 유로에 있어서의 바이패스 밸브(9)와 압축실(100) 사이의 유로 부분)에 배압 밸브 유로의 배압 연통로(2i)를 접속하도록 구성하면, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

한편, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들면, 상기 실시예 2에서는, 배압 연통로(2i)가 접속되는 양 압축실 연통 합류로(최외 바이패스 구멍(2e1'))의 압축실측 개구인 합류구(70a)를, 고정 경판(2a)의 치저 중앙에 면하도록 형성한 예를 설명했지만, 상기 합류구(70a)는, 상기 고정 경판(2a)의 치저부에서 고정 랩(2b)으로부터 선회 랩(3b)의 두께 이상 떨어져, 그 구경이 상기 선회 랩의 두께 이하이면 되고, 치저 중앙에 형성하는 것에 한정은 되지 않는다.

또한, 상기한 실시예는 본 발명을 이해하기 쉽게 설명하기 위해 상세하게 설명한 것이며, 반드시 설명한 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것이 아니다.

1: 스크롤 압축기 2: 고정 스크롤
2a: 고정 경판 2b: 고정 랩(스크롤 랩),
2d: 토출 구멍 2e: 바이패스 구멍
2e1, 2e1': 최외 바이패스 구멍(최외 바이패스 밸브 유로에 있어서의 바이패스 밸브와 압축실 사이의 유로 부분) (2e1': 양 압축실 연통 최외 바이패스 구멍)
2e2, 2e2': 비최외 바이패스 구멍(2e2': 양 압축실 연통 비최외 바이패스 구멍)
2f: 바이패스 함입부 2g: 배압 구멍
2h: 배압 함입부 2i: 배압 연통로
2k: 흡입 홈 2p: 주위 홈
2q: 받침판부 2r: 흡입 함입부
2s: 흡입구 2u: 고정 받침판면
3: 선회 스크롤 3a: 선회 경판
3b: 선회 랩(스크롤 랩) 3c: 키 홈
3d: 보스부 4: 프레임
5: 올덤 링 6: 크랭크축
6b: 급유 구멍 6x: 급유 파이프
7: 배압 밸브 7a: 밸브판
7b: 밸브 시트 7c: 밸브 스프링
7d: 밸브 캡 7c: 배압 밸브 스프링
7d: 배압 밸브 캡 8: 케이싱
8a: 통 케이싱 8b: 상 케이싱
8c: 저 케이싱 9: 바이패스 밸브
9a: 밸브판 9b: 밸브 시트
9c: 밸브 스프링 9d: 스프링 가압부
9e: 스페이서 9f: 리테이너
10: 모터 10a: 로터
10b: 스테이터 21: 역지 밸브
23: 선회 베어링 24: 주베어링
25: 부베어링 25a: 볼
25b: 볼 홀더 35: 하 프레임
50: 흡입 파이프 55: 토출 파이프
60: 압축 급유로
70, 70a, 70a': 합류구(70a, 70a': 양 압축실 연통 합류구)
80: 샤프트 밸런스 82: 카운터 밸런스
95: 흡입 영역 100: 압축실
100a: 외선측 압축실 100b: 내선측 압축실
110: 배압실 115: 선회 베어링실
120: 고정 배면실(토출실) 121: 모터실
125: 저유부 220: 허메틱 단자

Claims

고정 경판(鏡板)과 이것에 입설(立設)하는 고정 랩을 갖는 고정 스크롤과, 선회(旋回) 경판과 이것에 입설하는 선회 랩을 갖는 선회 스크롤과, 압축 전의 작동 유체를 흡입하여 상기 고정 스크롤과 상기 선회 스크롤에 의해 형성되는 압축실로 유도하기 위한 흡입 영역과, 상기 압축실에서 압축되어 압축된 작동 유체를 토출하기 위한 토출 영역과, 상기 선회 스크롤의 배면(背面)에 형성되고 선회 스크롤을 상기 고정 스크롤에 가압하기 위해 흡입 압력과 토출 압력 사이의 압력으로 유지되는 배압실과, 이 배압실과 상기 압축실을 연통(連通)함과 함께 도중에 전후의 차압(差壓)을 일정하게 유지하도록 구성되는 배압 밸브를 갖는 배압 밸브 유로와, 상기 고정 스크롤의 고정 경판에 형성되고 상기 압축실과 상기 토출 영역을 연통함과 함께 도중에 바이패스 밸브를 갖는 바이패스 밸브 유로를 구비하는 스크롤 압축기에 있어서,
상기 바이패스 밸브 유로에 있어서의 바이패스 밸브와 압축실을 접속하고 있는 유로 부분에, 상기 배압 밸브 유로에 있어서의 배압 밸브와 압축실을 연통하기 위한 배압 연통로를 접속함으로써, 이 배압 밸브 유로는 상기 바이패스 밸브 유로를 통하여 상기 압축실에 연통되도록 구성하고, 상기 압축실에 액(液) 압축이 발생하여 작동 유체가 상기 바이패스 밸브 유로를 흐르는 것에 의한 압력 저하를 이용해서, 배압 밸브 유로의 상기 배압 밸브를 열고, 이에 따라 배압실의 압력을 저하시켜 고정 스크롤과 선회 스크롤의 축방향의 극간(隙間)을 증대시키도록 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제1항에 있어서,
상기 바이패스 밸브 유로에 있어서의 바이패스 밸브와 압축실을 접속하고 있는 유로 부분을, 직선 형상이고 그 유로 면적도 일정해지도록 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제2항에 있어서,
상기 바이패스 밸브와 압축실을 접속하고 있는 유로 부분에 상기 배압 연통로를 접속하고 있는 합류로는, 상기 선회 랩의 외선측 압축실 또는 내선측 압축실 중 어느 한쪽에만 연통되고, 상기 외선측 압축실과 내선측 압축실의 양(兩) 압축실에 동시에는 연통하지 않도록 구성하고 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제3항에 있어서,
상기 합류로의 압축실측 개구인 합류구는, 상기 고정 경판의 치저부(齒底部)에서 상기 고정 랩으로부터 상기 선회 랩의 두께 이상 떨어지며, 또한 그 구경(口徑)이 상기 선회 랩의 두께 이하로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제4항에 있어서,
상기 합류구는, 상기 고정 경판의 치저 중앙에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제5항에 있어서,
상기 선회 랩의 외선측 랩 말단 부분까지 압축실의 형성에 사용되도록 구성된 비대칭 치형으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제6항에 있어서,
상기 합류구는, 가두기를 개시한 직후의 압축실에 면하는 위치에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 바이패스 밸브 유로는 복수 설치되어 있고, 그 중 최외(最外) 바이패스 밸브 유로에 있어서의 바이패스 밸브와 압축실을 접속하고 있는 유로 부분에, 상기 배압 밸브 유로에 있어서의 배압 밸브와 압축실을 연통하기 위한 배압 연통로를 접속하고 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.