KR20150075113A

KR20150075113A - 스크롤 압축기

Info

Publication number: KR20150075113A
Application number: KR1020157013737A
Authority: KR
Inventors: 후미카즈 나가오카; 테루히코 니시키; 히로야스 타카하시; 케이스케 나루미
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2013-10-03
Publication date: 2015-07-02
Also published as: US9976556B2; US20150285249A1; EP2927498A4; JP2014109194A; CN103850935B; EP2927498B1; WO2014083939A1; KR101719937B1; CN203641001U; EP2927498A1; CN103850935A; JP5875506B2

Abstract

스크롤 압축기(100)는, 밀폐 용기(10)와, 냉매의 압축기구부(14)와, 요동 스크롤(2)을 지지하는 컴플라이언트 프레임(3) 및 가이드 프레임(4)과, 요동 스크롤을 구동하는 전동기(5)와, 전동기의 회전자(5a)의 상하 양면에 고정된 밸런스 웨이트(15a, 15b)와, 고정 스크롤(1)의 토출구(1d)에서 토출된 냉매 가스를 밀폐 용기의 저부에 유도하는 냉매 유로(30)와, 전동기의 회전자의 상하 양면에 마련되고 밸런스 웨이트를 내포하는 컵형상 부재(17, 18)와, 냉동기유(11)를 포함하는 냉매 가스가 컵형상 부재의 내부를 통과하여 전동기의 회전자를 하측부터 상측으로 관통 유동하는 관통 유로(5f)와, 프레임의 하부에 마련되고, 전동기의 회전자의 상면에 마련된 제1 컵형상 부재(17)의 개구부(17a)에 대면하는 개구부(16b)를 가지며, 관통 유로를 통과한 냉매 가스를 토출관(12)에 유도하는 토출 커버(16)를 구비한다.

Description

스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은, 스크롤 압축기에 관한 것으로, 특히, 스크롤 압축기의 운전 시작시 및 운전시에 있어서, 냉동기유가 밀폐 용기 외로 유출되는 것을 방지하는 장치에 관한 것이다.

스크롤 압축기는, 밀폐 용기와, 고정 스크롤 및 요동 스크롤로 이루어지는 압축기구부와, 이 압축기구부의 요동 스크롤을 회전 구동하는 전동기 요소를 구비하고 있다. 그리고, 압축기구부로 압축되어 고정 스크롤의 토출구에서 토출된 고압의 냉매 가스가 그대로 밀폐 용기 외로 배출되면, 냉매 가스에는 구동부의 축받이부를 윤활하는 냉동기유가 포함되어 있기 때문에, 그 냉동기유가 냉매 가스와 함께 밀폐 용기 외로 묻어내게 된다. 그 때문에, 밀폐 용기의 저부에 저장되어 있는 냉동기유가 감소하고, 급유 부족 때문에 요동 스크롤을 회전 구동하는 주축의 축받이부의 소착 등이 발생하기 때문에, 스크롤 압축기의 고장 등을 야기한다.

이와 같은 과제를 해결하는 것으로서, 냉동기유가 밀폐 용기 외로 유출된 양을 저감하는 장치를 구비한 스크롤 압축기가 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 이 스크롤 압축기는, 고정 스크롤의 토출구에서 토출된 고압의 냉매 가스를 전동기의 회전자측으로 안내하는 냉매 안내 수단과, 전동기의 회전자에 관통 형성되고 냉매 안내 수단에 의해 안내되는 냉매 가스가 관통 유동되면서 전동기를 냉각시키는 동시에 회전자의 회전에 의한 원심력에 의해 냉매 가스에 포함되어 있던 오일이 분리된 오일 분리 수단을 구비한 것이다.

특허 문헌 1 : 일본 특개2006-105123호 공보

특허 문헌 1에 개시된 오일 유출 저감 장치에서는, 압축기구부로부터 토출된 냉매 가스와 냉동기유의 혼합 가스는, 냉매 안내 수단에 의해 전동기의 회전자의 상면측에 안내되고, 회전자 및 상하의 엔드 링에 마련된 관통 유로를 통과하여 하강한다. 이 혼합 가스가 관통 유로를 하강하는 과정에서 회전자의 회전에 의한 원심력에 의해 냉매 가스에 포함되어 있는 냉동기유가 분리되는 구성으로 되어 있다. 그러나, 회전자의 상하면에는 요동 스크롤의 공전 운동에 수반하는 힘의 언밸런스를 상쇄하기 위한 밸런스 웨이트가 고정되어 있다. 이 밸런스 웨이트가 팬의 날개와 같이 회전함으로써, 회전자의 하면에서 배출되는 냉동기유와 냉매 가스를 교반하기 때문에, 오일의 묻어나오는량을 효과적으로 줄일 수가 없어서, 오일 유출 방지 효과가 충분히 얻어지지 않는다는 문제가 있다.

본 발명은, 상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 밸런스 웨이트에 의한 냉매 가스와 냉동기유의 교반을 방지하고, 오일의 분리 효율을 향상시켜, 신뢰성이 높은 스크롤 압축기를 얻는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명에 관한 스크롤 압축기는, 밀폐 용기와, 밀폐 용기 내에 마련되고, 고정 스크롤과 요동 스크롤의 판형상 와권치를 서로 맞물리게 하여 냉매를 압축하는 압축실을 갖는 압축기구부와, 밀폐 용기 내에 마련되고, 요동 스크롤을 회전 구동하는 전동기와, 상기 전동기의 구동력을 상기 요동 스크롤에 전달하는 회전축과, 상기 회전축을 회전 자유롭게 지지하는 프레임과, 전동기의 회전자의 상면 및 하면에 고정되고, 압축기구부에서 발생하는 힘의 언밸런스를 상쇄하는 밸런스 웨이트와, 압축기구부의 고정 스크롤에 마련된 토출구에서 토출된 냉매 가스를 밀폐 용기의 저부에 유도하는 냉매 유로와, 전동기의 회전자의 상면 및 하면에 마련되고, 밸런스 웨이트를 내포하는 컵형상 부재와, 냉동기유를 포함하는 냉매 가스가, 컵형상 부재의 내부를 통과하여 전동기의 회전자를 하측부터 상측으로 관통 유동하는 관통 유로와, 프레임의 하부에 마련되고, 전동기의 회전자의 상면에 마련된 컵형상 부재의 개구부에 대면하는 개구부를 가지며, 관통 유로를 통과한 냉매 가스를 밀폐 용기에 부착된 토출관에 유도하는 토출 커버를 구비한 것이다.

본 발명에 관한 스크롤 압축기는, 컵형상 부재가 밸런스 웨이트를 내포하여 회전자의 상하 양면에 마련되어 있기 때문에, 압축기구부로부터 토출된 냉매 가스와 냉동기유를 밸런스 웨이트에 의해 교반하는 일 없이 밀폐 용기의 저부에 유도할 수 있다. 냉매 가스와 냉동기유의 혼합 가스는, 회전자에 마련된 관통 유로를 상승하는 과정에서, 회전자의 회전에 의한 원심력에 의해 혼합 가스로부터 냉동기유가 분리된다. 냉동기유가 분리된 냉매 가스는, 회전자 상면의 컵형상 부재 내로부터 토출 커버 내를 통과하여 토출관에서 밀폐 용기 외로 배출된다. 또한, 토출 커버는 프레임의 하부에 마련되어 있고, 압축기구부로부터 토출된 냉매 가스와 냉동기유의 혼합 가스가 채워지는 공간에서 떨어져 있기 때문에, 냉동기유가 분리된 냉매 가스를 재차 냉동기유와 혼합하는 일 없이 밀폐 용기 외로 유도할 수 있다. 따라서 본 발명에 의하면, 밸런스 웨이트에 의한 냉매 가스와 냉동기유의 교반을 방지하고, 오일의 분리 효율을 향상시켜, 신뢰성이 높은 스크롤 압축기를 얻을 수 있다는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스크롤 압축기를 도시하는 종단면도.
도 2는 도 1의 가이드 프레임의 외주부에 마련한 제1 통로를 도시하는 횡단면도.
도 3은 도 1의 전동기의 회전자의 종단면도(a)와 횡단면도(b).
도 4는 도 1의 전동기의 고정자의 횡단면도.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 전동기의 회전자를 도시하는 종단면도(a)와 횡단면도(b).
도 6은 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 전동기의 회전자의 주변 요소를 도시하는 부분 단면도.
도 7은 본 발명의 실시의 형태 4에 관한 전동기의 회전자의 주변 요소를 도시하는 부분 단면도.
도 8은 본 발명의 실시의 형태 5에 관한 전동기의 회전자의 주변 요소를 도시하는 부분 단면도.

이하, 본 발명에 관한 스크롤 압축기의 실시의 형태에 관해 도면에 의거하여 설명한다. 또한, 여기서 설명하는 스크롤 압축기는, 종치형(縱置型)의 예를 나타내지만, 횡치형의 것에도 본 발명을 적용할 수 있는 것이다. 또한, 도 1을 포함하여, 이하의 도면은 모식적으로 나타낸 것이고, 각 구성 부재의 크기의 관계에 대해서도 실제의 것과는 다른 경우가 있다.

실시의 형태 1.

도 1은, 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스크롤 압축기(100)의 종단면도이다. 도 1에 의거하여, 종치형의 스크롤 압축기(100)에 관해, 그 구성 및 동작에 관해 설명한다.

이 스크롤 압축기(100)는, 예를 들면, 냉장고나 냉동고, 공기 조화 장치, 냉동 장치, 급탕기 등의 각종 산업 기계에 사용되는 냉동 사이클의 구성 요소의 하나가 되는 것이다.

스크롤 압축기(100)는, 냉동 사이클을 순환하는 냉매를 흡입하고, 압축하여 고온 고압의 상태로서 토출시키는 것이다. 이 스크롤 압축기(100)는, 밀폐 용기(10) 내에 고정 스크롤(1)과 고정 스크롤(1)에 대해 공전(요동)하는 요동 스크롤(2)을 조합시킨 압축기구부(14)를 구비하고 있다. 또한, 스크롤 압축기(100)는, 밀폐 용기(10) 내에 요동 스크롤(2)을 주축(6)과 접속하여 구동하는 전동기(5)를 구비하고 있다. 종치형의 스크롤 압축기(100)의 경우, 밀폐 용기(10) 내에서, 예를 들면 압축기구부는 상측에, 전동기(5)는 하측에, 각각 배치되어 있다.

고정 스크롤(1)은, 대판부(臺板部)(1a)와, 대판부(1a)의 일방의 면(도 1에서의 하측)에 마련된 소용돌이 형상 돌기인 판형상 와권치(1b)로 구성되어 있다. 또한, 요동 스크롤(2)은, 대판부(2a)와, 대판부(2a)의 일방의 면(도 1에서의 상측)에 마련되고, 판형상 와권치(1b)와 실질적으로 동일 형상의 소용돌이 형상 돌기인 판형상 와권치(2b)로 구성되어 있다. 이 고정 스크롤(1)의 판형상 와권치(1b)와 요동 스크롤(2)의 판형상 와권치(2b)를 서로 맞물리게 함으로써, 상대적으로 용적이 변화하는 압축실(1f)이 형성된다.

고정 스크롤(1)은, 외주부가 가이드 프레임(4)에 볼트(도시 생략)에 의해 체결되어 있다. 고정 스크롤(1)의 대판부(1a)의 외주부에는, 냉매 가스를 흡입구(1e)부터 흡입 역지밸브(1g)를 통하여 압축실(1f)에 도입하기 위한 흡입관(13)가 마련되어 있다. 고정 스크롤(1)의 대판부(1a)의 중앙부에는, 압축되고, 고압으로 된 냉매 가스를 토출하는 토출구(1d)가 형성되어 있다. 그리고, 압축되고, 고압으로 된 냉매 가스는, 밀폐 용기(10) 내의 상부공간(10a)에 배출되도록 되어 있다. 이 상부공간(10a)에 배출된 냉매 가스는, 후에 설명하는 바와 같이 냉매 유로를 통과하여 오일 분리기구에 유도되고, 오일이 분리된 냉매 가스가 토출관(12)에서 토출되어, 냉동 사이클을 형성하고 있다.

요동 스크롤(2)은, 자전 운동을 저지하기 위한 올담 기구(oldham mechanism; 9)에 의해, 고정 스크롤(1)에 대해 자전 운동하는 일 없이 공전 운동(요동 운동)를 행하도록 되어 있다. 고정 스크롤(1)의 대판부(1a)의 외주부에는 거의 일직선상에 2개 1쌍의 올담 안내홈(1c)이 형성되어 있다. 이 올담 안내홈(1c)에는 올담 기구(9)의 2개 1쌍의 고정측 키(9a)가 왕복 활주 자유롭게 계합되어 있다. 또한, 요동 스크롤(2)의 대판부(2a)의 외주부에는, 고정 스크롤(1)의 올담 안내홈(1c)과 90도의 위상차를 갖는 2개 1쌍의 올담 안내홈(2c)이 거의 일직선상에 형성되어 있고, 이 올담 안내홈(2c)에는 올담 기구(9)의 2개 1쌍의 요동측 키(9b)가 왕복 활주 자유롭게 계합되어 있다.

상기한 바와 같이 구성된 올담 기구(9)에 의해 요동 스크롤(2)은 자전하는 일 없이 요동 운동(선회 운동)를 행할 수가 있다. 또한, 요동 스크롤(2)의 판형상 와권치(2b)의 형성면과 반대측(도 1에서 하측)의 면의 중심부에는, 중공 원통형상의 보스부(2d)가 형성되어 있다. 이 보스부(2d)에는, 주축(6)의 상단부에 마련된 편심축부(요동축부)(6a)가 삽입된다. 또한, 요동 스크롤(2)의 대판부(2a)의 판형상 와권치(2b)와 반대측(도 1에서 하측)의 면에는 컴플라이언트 프레임(3)의 스러스트 축받이(3a)와 압접 활주 가능한 스러스트면(2f)이 형성되어 있다. 또한, 요동 스크롤(2)의 대판부(2a)에는 압축실(1f)과 스러스트면(2f)을 관통하는 추기구멍(2g)이 마련되고, 압축 도중의 냉매 가스를 추출하여 스러스트면(2f)에 유도하는 구조로 되어 있다.

컴플라이언트 프레임(3)은, 가이드 프레임(4) 내에 수납되어 있다. 컴플라이언트 프레임(3)은, 외주부에 상원통면(3p)와 하원통면(3s)가 마련되어 있다. 가이드 프레임(4)의 내주부에는 컴플라이언트 프레임(3)의 상원통면(3p) 및 하원통면(3s)가 각각 감합하는 상원통면(4c)과 하원통면(4d)이 마련되어 있다. 이들의 상원통면(3p)과 상원통면(4c) 및 하원통면(3s)과 하원통면(4d)을 각각 감합함에 의해, 컴플라이언트 프레임(3)은 가이드 프레임(4) 내에서 반경 방향으로 지지되어 있다. 또한, 컴플라이언트 프레임(3)의 하원통면(3s)의 중심부에는 전동기(5)의 회전자(5a)에 의해 회전 구동되는 주축(6)을 반경 방향으로 지지하는 주축받이(3c) 및 보조 주축받이(3d)가 마련되어 있다. 또한, 스러스트 축받이(3a)의 면 내로부터 컴플라이언트 프레임(3)의 외주부를 축방향으로 관통하는 연통구멍(3e)이 마련되어 있다. 연통구멍(3e)의 상단에 개구하는 스러스트 축받이 개구부(3t)는 요동 스크롤(2)의 대판부(2a)를 관통하는 추기구멍(2g)에 대면하여 배치되어 있다.

또한, 컴플라이언트 프레임(3)의 스러스트 축받이(3a)의 외주측에는, 올담 기구 환상부(9c)가 왕복 활주 운동하는 면(왕복 활주면)(3b)이 형성되어 있고, 대판 외주부 공간(2k)과 프레임 상부공간(4a)을 연통한 연통구멍(3f)이 올담 기구 환상부(9c)의 내측에 연통하도록 형성되어 있다. 또한, 컴플라이언트 프레임(3)에는, 프레임 상부공간(4a)과 보스부 외측 공간(2n)과의 사이에 보스부 외측 공간(2n)의 압력을 조정하는 중간압 조정밸브(3g), 중간압 조정밸브 누르개(3h), 중간압 조정 스프링(3k)을 수납하기 위한 중간압 조정밸브 공간(3n)이 마련되어 있다. 그리고 중간압 조정 스프링(3k)은 자연 길이보다 수축되어 수납되어 있다.

또한, 본 실시의 형태 1에서는, 컴플라이언트 프레임(3)과 가이드 프레임(4)은 별체로 구성되어 있지만, 이것으로 한정하지 않고, 양 프레임을 일체인 하나의 프레임으로 구성하여도 좋다.

가이드 프레임(4)의 내측면과 컴플라이언트 프레임(3)의 외측면에 의해 형성된 프레임 하부공간(4b)은, 그 상하를 링형상 실 재(7a, 7b)로 구획되어 있다. 여기에서는, 가이드 프레임(4)의 내주면에 링형상 실 재(7a, 7b)를 수납한 링형상의 실 홈이 2개소에 형성되어 있지만, 이 실 홈은 컴플라이언트 프레임(3)의 외주면에 형성되어 있어도 좋다. 프레임 하부공간(4b)은, 컴플라이언트 프레임(3)의 연통구멍(3e)과만 연통하고 있고, 추기구멍(2g)에서 공급되는 압축 도중의 냉매 가스를 봉입하는 구조로 되어 있다. 또한, 상하를 요동 스크롤(2)의 대판부(2a)와 컴플라이언트 프레임(3)으로 둘러싸여진 스러스트 축받이(3a)의 외주측의 공간, 즉 대판 외주부 공간(2k)은 흡입 가스 분위기(흡입압)의 저압 공간으로 되어 있다.

도 2는, 도 1의 가이드 프레임(4)의 외주부에 마련한 제1 통로(4f)를 도시하는 횡단면도이다. 도 2에 도시하는 바와 같이, 가이드 프레임(4)은, 외주면을 수축 끼워맞춤, 또는 용접 등에 의해 밀폐 용기(10)에 고착되어 있다. 이 가이드 프레임(4) 및 고정 스크롤(1), 즉 압축기구부(14)의 외주부에는, 노치에 의한 제1 통로(4f)가 마련되어 있다. 토출구(1d)에서 밀폐 용기(10)의 상부공간(10a)에 토출된 냉매 가스는, 제1 통로(4f)를 통과하여 밀폐 용기(10)의 하방으로 흘러 간다. 밀폐 용기(10)의 저부는 냉동기유(11)가 저장되는 오일 저장부(10b)로 되어 있다.

밀폐 용기(10)에는 냉매 가스를 외부에 배출하는 토출관(12)이 마련되어 있다. 그리고, 상기한 제1 통로(4f)는 토출관(12)과는 반대측의 위치에 마련되어 있다. 또한, 가이드 프레임(4)의 하단 중앙부터 측면까지 연통하는 제1 토출 통로(4g)가 마련되어 있고, 제1 토출 통로(4g)는 토출관(12)에 통하여 있다. 또한, 가이드 프레임(4)의 하단에는, 하부 원통부(하원통면(4d)가 형성된 부분)를 둘러싸도록 개구부(16b)를 갖는 토출 커버(16)가 마련되어 있다. 토출 커버(16) 내의 제2 토출 통로(16a)는 제1 토출 통로(4g)에 연통되어 있다.

전동기(5)는, 주축(6)을 회전 구동하는 것이고, 주축(6)에 고정된 회전자(5a), 밀폐 용기(10)에 고정된 고정자(5b), 및 회전축인 주축(6) 등으로 구성되어 있다. 회전자(5a)는, 주축(6)에 수축 끼워맞춤 고정되고, 고정자(5b)에의 통전을 시작함에 의해 회전 구동하고, 주축(6)을 회전시키도록 되어 있다. 또한, 주축(6)의 상단부는 요동 스크롤(2)의 요동 축받이(2e)와 회전 자유롭게 계합하는 편심축부(6a)가 형성되어 있고, 그 하측에는 주축 밸런스 웨이트(6f)가 수축 끼워맞춤 고정되어 있다.

또한, 편심축부(6a)의 하측에는 컴플라이언트 프레임(3)의 주축받이(3c) 및 보조 주축받이(3d)와 회전 자유롭게 계합하는 주축부(6b)가 형성되어 있다. 또한, 주축(6)의 하단부에는 서브프레임(8)의 부축받이(8a)와 회전 자유롭게 계합하는 부축부(6c)가 형성되어 있다. 서브프레임(8)에는 냉동기유(11)가 오일 저장부(10b)에 유입하는 유입구멍(8b)이 마련되어 있다. 또한, 부축부(6c)와 주축부(6b) 사이에는 전동기(5)의 회전자(5a)가 수축 끼워맞춤 고정되어 있다. 주축(6)에는 축방향으로 관통하는 구멍으로 이루어지는 급유로(6d)가 마련되어 있고, 급유로(6d)의 하단의 급유구(6e)가 밀폐 용기(10)의 저부에 저장된 냉동기유(11) 내로 이어져 있다. 그 때문에, 주축(6)의 하부에 마련된 급유 기구 또는 펌프 기구에 의해 급유구(6e)로부터 냉동기유(11)가 흡상된다. 급유로(6d)의 상단은 요동 스크롤(2)의 보스부(2d) 내로 개구하고 있고, 흡상된 냉동기유(11)가 급유로(6d)의 상단 개구에서 요동 축받이(2e)로 유출하여, 편심축부(6a) 및 요동 축받이(2e)를 윤활하도록 되어 있다. 또한, 급유로(6d)에는 횡방향으로 분기되는 급유구멍(6g)이 마련되어 있고, 냉동기유(11)는 이 급유구멍(6g)에서 보조 주축받이(3d)에 급유되고, 보조 주축받이(3d) 및 주축부(6b)를 윤활하도록 되어 있다. 또한, 주축받이(3c)에 대한 급유구멍은, 도 1에서는 도시가 생략되어 있다.

회전자(5a)의 상단면에는 제1 밸런스 웨이트(15a)가, 하단면에는 제2 밸런스 웨이트(15b)가 각각 대각형상의 편심 위치에 고정되어 있다. 또한, 보스부(2d)의 외측 공간 내에서, 편심축부(6a)의 하측의 주축(6)에는 전술한 주축 밸런스 웨이트(6f)가 고정되어 있다. 이들 3개의 밸런스 웨이트(15a, 15b, 6f)에 의해 요동 스크롤(2)이 주축(6)의 편심축부(6a)를 통하여 요동함에 의해 생기는 원심력과 모멘트의 힘의 언밸런스를 상쇄함으로써, 정밸런스 및 동밸런스가 취하여져 있다.

또한, 회전자(5a)의 상단면에는 제1 밸런스 웨이트(15a)를 내포하는 제1 컵형상 부재(17)가 고정되어 있고, 회전자(5a)의 하단면에는 제2 밸런스 웨이트(15b)를 내포하는 제2 컵형상 부재(18)가 고정되어 있다. 또한, 제1 컵형상 부재(17)는, 상부의 개구부(17a)가 전술한 토출 커버(16)의 개구부(16b)에 대면하여 마련되어 있다. 제2 컵형상 부재(18)는 개구부를 아래로 향한 상태로 부착되어 있다.

도 3은, 도 1의 전동기(5)의 회전자(5a)의 종단면도(a)와 횡단면도(b)이다.

도 1 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 회전자(5a)에는 축방향으로 관통하는 복수의 관통 유로(5f)가 마련되어 있다. 또한, 관통 유로(5f)는, 제1 밸런스 웨이트(15a) 및 제2 밸런스 웨이트(15b)의 마련 위치를 피하여 제1 컵형상 부재(17) 및 제2 컵형상 부재(18)의 저부를 관통하여 마련되어 있다(도 1 참조). 또한, 제1 컵형상 부재(17) 및 제2 컵형상 부재(18)는, 비자성체로 하는 것이 바람직하다. 또한, 관통 유로(5f)는, 제1 밸런스 웨이트(15a) 및 제2 밸런스 웨이트(15b)를 관통하여 형성하여도 좋고, 제1 컵형상 부재(17) 및 제2 컵형상 부재(18)의 위치를 피하여 마련하여도 좋다. 또한, 복수의 관통 유로(5f)는 축심에 대해 대칭 또는 점대칭으로 형성된다.

도 4는, 도 1의 전동기(5)의 고정자(5b)의 횡단면도이다.

전동기(5)의 고정자(5b)는, 외주면이 수축 끼워맞춤, 또는 용접 등에 의해 밀폐 용기(10)에 고정되어 있다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 고정자(5b)의 외주부에는 노치에 의한 제2 통로(5g)가 마련되어 있다.

전술한 제1 통로(4f) 및 제2 통로(5g)가, 토출구(1d)로부터 토출 냉매 가스를 밀폐 용기(10)의 저부에 유도하는 냉매 유로(30)를 구성하고 있다.

또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 밀폐 용기(10)의 측면에는 유리 단자(10c)가 마련되어 있고, 유리 단자(10c)와 전동기(5)의 고정자(5b)는 리드선(5h)으로 접속되어 있다.

다음에, 실시의 형태 1에 관한 스크롤 압축기(100)의 동작에 관해 설명한다.

이 스크롤 압축기(100)의 기동시 및 운전시에는, 냉매가 흡입관(13)부터 흡입되고, 고정 스크롤(1)의 판형상 와권치(1b) 및 요동 스크롤(2)의 판형상 와권치(2b)를 서로 맞물리게 하여 형성된 압축실(1f)에 들어간다. 전동기(5)에 의해 구동된 요동 스크롤(2)은 편심 선회 운동에 수반하여 압축실(1f)의 용적을 감소시킨다. 이 압축 행정에 의해 흡입 냉매는 고압이 된다. 또한, 상기 압축 행정에서, 압축 도중의 중간 압력의 냉매 가스는 요동 스크롤(2)의 추기구멍(2g)에서 컴플라이언트 프레임(3)의 연통구멍(3e)을 경유하여, 프레임 하부공간(4b)에 유도되고, 이 프레임 하부공간(4b)의 중간 압력 분위기를 유지한다.

상기 압축 행정을 경유하여 고정 스크롤(1)의 토출구(1d)로부터 밀폐 용기(10)의 상부공간(10a)에 토출된 냉매와 냉동기유의 혼합 가스는, 압축기구부(14)의 외주부에 마련된 제1 통로(4f)와, 전동기(5)의 고정자(5b)의 외주부에 마련된 제2 통로(5g)로 이루어지는 냉매 유로(30)를 통과하여, 전동기(5)보다 하방의 공간, 즉 밀폐 용기(10)의 저부에 유도된다. 혼합 가스는, 밀폐 용기(10)의 저부에 유도되는 과정에서 분리된다. 냉동기유(11)와 분리된 냉매 가스는, 전동기(5)의 회전자(5a)의 하단면에 부착된 제2 컵형상 부재(18)의 개구부로부터 내부에 들어가고, 회전자(5a)에 마련된 관통 유로(5f)에 유입한다. 냉동기유(11)가 분리된 냉매 가스는, 회전자(5a)의 상단면에 부착된 제1 컵형상 부재(17)의 내부를 상승하여 토출 커버(16) 내에 유입한다. 또한, 냉동기유(11)가 분리된 냉매 가스는, 토출 커버(16) 내의 제2 토출 통로(16a)를 경유하여 제1 토출 통로(4g)를 통과하고, 또한 토출관(12)를 통과하여 밀폐 용기(10) 밖으로 방출된다.

본 실시의 형태 1에서는, 제1 컵형상 부재(17)는 제1 밸런스 웨이트(15a)를 내포하고, 제2 컵형상 부재(18)는 제2 밸런스 웨이트(15b)를 내포하여 마련되어 있기 때문에, 관통 유로(5f)에서 냉동기유(11)가 분리된 냉매 가스가 제1 밸런스 웨이트(15a) 및 제2 밸런스 웨이트(15b)의 회전에 의해 교반되는 것을 막을 수 있다. 또한, 제1 컵형상 부재(17)의 개구부(17a)는 토출 커버(16)의 개구부(16b)와 대면하도록 마련되어 있고, 또한, 토출 커버(16)는 가이드 프레임(4)과 전동기(5) 사이의 공간에서 떨어져 있기 때문에, 냉동기유(11)가 분리된 냉매 가스가, 밀폐 용기(10) 내의 혼합 가스(냉동기유(11)를 포함하는 냉매 가스)와 재차 혼합되는 일이 없다. 그 때문에, 냉동기유(11)가 밀폐 용기(10) 밖으로 묻어나와지는 것을 방지할 수 있기 때문에, 급유 부족에 의한 스크롤 압축기(100)의 신뢰성의 저하를 방지할 수 있다.

실시의 형태 2.

도 5는, 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 전동기(5)의 회전자(5a)를 도시하는 종단면도(a)와 횡단면도(b)이다.

본 실시의 형태 2에서는, 회전자(5a) 이외의 스크롤 압축기(100)는 도 1에 도시한 바와 같은 구성을 갖는 것이다. 또한, 제1 컵형상 부재(17) 및 제2 컵형상 부재(18)는 비자성체로 형성되어 있다.

본 실시의 형태 2의 회전자(5a)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 상기 관통 유로(5f) 외에, 복수의 자석 삽입구멍(5c)이 축방향으로 마련되고, 각 자석 삽입구멍(5c)에 영구자석(19)을 삽입하고 수납한 구성으로 한 것이다. 또한, 본 실시의 형태 2의 오일 분리의 작용 및 효과는, 실시의 형태 1과 마찬가지이다.

본 실시의 형태 2에서는, 전동기(5)의 회전자(5a)의 상단면에는 제1 밸런스 웨이트(15a)가 고정되고, 하단면에는 제2 밸런스 웨이트(15b)가 고정되어 있고, 전동기(5)의 회전자(5a)의 상단면에는 비자성체에 의해 형성된 제1 컵형상 부재(17), 하단면에는 비자성체에 의해 형성된 제2 컵형상 부재(18)가 마련된다. 또한, 회전자(5a)는, 상기 관통 유로(5f) 외에, 복수의 영구자석(19)을 축방향으로 삽입 설치한 구성이다. 또한, 도시는 생략하지만, 제1 컵형상 부재(17) 및 제2 컵형상 부재(18)는, 도 5에 도시하는 영구자석(19)의 배치 형상에 맞추어서 정6각형의 외형 형상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 영구자석(19)의 배치는, 정4각형 등 정다각형이면 좋다. 이와 같은 제1 컵형상 부재(17) 및 제2 컵형상 부재(18)의 외형 형상으로 함으로써, 영구자석(19)이 회전자(5a) 내부로부터 튀어나가는 것을 방지할 수 있고, 또한, 회전자 코어 단면의 전면을 덮지 않고, 단면의 일부가 노출하기 때문에, 코어 단면을 기준에 조립을 행할 수가 있고, 왜곡 등이 적은 정밀도가 높은 회전자를 제조할 수 있다.

이상과 같이, 본 실시의 형태 2에서는, 제1 컵형상 부재(17) 및 제2 컵형상 부재(18)는 비자성체에 의해 형성되어 있기 때문에, 영구자석(19)의 자속이 전동기(5)의 회전자(5a)의 상단면 및 하단면에 누출하여 버리는 것을 방지할 수 있고, 스크롤 압축기(100)의 성능 저하를 방지할 수 있다.

실시의 형태 3.

도 6은, 본 발명의 실시의 형태 3에 관한 전동기(5)의 회전자(5a)의 주변 요소를 도시하는 부분 단면도이다.

본 실시의 형태 3에서는, 전동기(5)의 회전자(5a)가, 축방향으로 삽입되어 정다각형으로 배치된 영구자석(19)과, 양단면에 고정된 자성체의 제1 컵형상 부재(17) 및 제2 컵형상 부재(18)와, 각 컵형상 부재(17, 18)와 회전자(5a)와의 사이에 개재시킨 비자성체의 플레이트(20)를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다. 즉, 본 실시의 형태 2의 회전자(5a)는, 실시의 형태 2의 도 5에 관해 설명한 영구자석(19)의 회전자(5a)에의 삽입 설치와 배치 형상을 구비하고, 제1 컵형상 부재(17) 및 제2 컵형상 부재(18)는 자성체로 형성되고, 또한 각 컵형상 부재(17, 18)와 회전자(5a)와의 사이에 비자성체의 플레이트(20)를 마련한 것이다. 그 밖의 스크롤 압축기(100)의 구성은 실시의 형태 1과 같다. 또한, 본 실시의 형태 3의 오일 분리의 작용 및 효과는, 실시의 형태 1과 마찬가지이다.

이상과 같이, 본 실시의 형태 3에서는, 자성체의 제1 컵형상 부재(17) 및 제2 컵형상 부재(18)와 전동기(5)의 회전자(5a)의 단면과의 사이에 비자성체에 의해 형성된 플레이트(20)를 마련하고 있기 때문에, 영구자석(19)의 자속이 전동기(5)의 회전자(5a)의 상단면 및 하단면으로 누출되어 버리는 것을 방지할 수 있고, 스크롤 압축기(100)의 성능 저하를 방지할 수 있다.

실시의 형태 4.

도 7은, 본 발명의 실시의 형태 4에 관한 전동기(5)의 회전자(5a)의 주변 요소를 도시하는 부분 단면도이다.

본 실시의 형태 4는, 실시의 형태 2의 스크롤 압축기(100)에서, 제1 컵형상 부재(17), 제2 컵형상 부재(18), 제1 밸런스 웨이트(15a), 제2 밸런스 웨이트(15b), 전동기(5)의 회전자(5a)가 리벳(21)에 의해 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다. 그 밖의 구성은 실시의 형태 2와 마찬가지이다. 또한, 도 7에서는, 도면의 간단 명료화를 위해, 전술한 관통 유로(5f), 영구자석(19)은 생략되어 있다. 또한, 본 실시의 형태 4의 오일 분리의 작용 및 효과는, 실시의 형태 1과 마찬가지이다.

도 7에 도시하는 바와 같이, 제1 컵형상 부재(17), 제2 컵형상 부재(18), 제1 밸런스 웨이트(15a), 제2 밸런스 웨이트(15b), 전동기(5)의 회전자(5a)에는, 이들을 조합한 상태에서, 제1 밸런스 웨이트(15a)로부터 제2 밸런스 웨이트(15b)까지 관통하는 리벳 통과구멍(22)이 마련되어 있고, 리벳 통과구멍 1개소에 대해 1개의 리벳(21)에 의해, 제1 컵형상 부재(17), 제2 컵형상 부재(18), 제1 밸런스 웨이트(15a), 제2 밸런스 웨이트(15b), 전동기(5)의 회전자(5a)가 고정된다.

이상과 같이, 본 실시의 형태 4에서는, 제1 컵형상 부재(17), 제2 컵형상 부재(18), 제1 밸런스 웨이트(15a), 제2 밸런스 웨이트(15b), 전동기(5)의 회전자(5a)가 리벳 통과구멍 1개소에 대해 1개의 리벳(21)에 의해 고정되기 때문에, 부품 갯수를 줄일 수 있고, 스크롤 압축기(100)의 제조 비용을 줄일 수 있다.

실시의 형태 5.

도 8은, 본 발명의 실시의 형태 5에 관한 전동기(5)의 회전자(5a)의 주변 요소를 도시하는 부분 단면도이다.

본 실시의 형태 5에서는, 실시의 형태 3의 스크롤 압축기(100)에서, 제1 컵형상 부재(17), 제2 컵형상 부재(18), 제1 밸런스 웨이트(15a), 제2 밸런스 웨이트(15b), 플레이트(20), 전동기(5)의 회전자(5a)가 리벳(21)에 의해 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 것이다. 그 밖의 구성은 실시의 형태 3과 마찬가지이다. 또한, 도 8에서는, 도면의 간단 명료화를 위해, 전술한 관통 유로(5f), 영구자석(19)은 생략되어 있다. 또한, 본 실시의 형태 5의 오일 분리의 작용 및 효과는, 실시의 형태 1과 마찬가지이다.

도 8에 도시하는 바와 같이, 제1 컵형상 부재(17), 제2 컵형상 부재(18), 제1 밸런스 웨이트(15a), 제2 밸런스 웨이트(15b), 플레이트(20), 전동기(5)의 회전자(5a)에는, 이들을 조합한 상태에서, 제1 밸런스 웨이트(15a)로부터 제2 밸런스 웨이트(15b)까지 관통하는 리벳 통과구멍(22)이 마련되어 있고, 리벳 통과구멍 1개소에 대해 1개의 리벳(21)에 의해, 제1 컵형상 부재(17), 제2 컵형상 부재(18), 제1 밸런스 웨이트(15a), 제2 밸런스 웨이트(15b), 플레이트(20), 전동기(5)의 회전자(5a)가 고정된다.

이상과 같이, 본 실시의 형태 5에서는, 제1 컵형상 부재(17), 제2 컵형상 부재(18), 제1 밸런스 웨이트(15a), 제2 밸런스 웨이트(15b), 플레이트(20), 전동기(5)의 회전자(5a)가 리벳 통과구멍 1개소에 대해 1개의 리벳(21)에 의해 고정되기 때문에, 부품 갯수를 줄일 수 있고, 압축기 제조 비용을 줄일 수 있다.

다음에, 이상의 실시의 형태 1∼5의 어느 하나의 실시의 형태에 관한 스크롤 압축기(100)에서, 제1 컵형상 부재(17), 제2 컵형상 부재(18), 제1 밸런스 웨이트(15a), 제2 밸런스 웨이트(15b)의 축방향 치수(높이)를 규정한 것에 대해 설명한다. 그 밖의 구성 및 동작에 관해서는 실시의 형태 1∼5와 마찬가지이고, 설명은 생략한다.

제1 컵형상 부재(17)의 축방향 치수는 제1 밸런스 웨이트(15a)의 축방향 치수보다도 큰, 또는 같아지도록 형성되어 있고, 제2 컵형상 부재(18)의 축방향 치수는 제2 밸런스 웨이트(15b)의 축방향 치수보다도 큰, 또는 같아지도록 형성되어 있다.

이상과 같이, 제1 컵형상 부재(17) 및 제2 컵형상 부재(18)의 축방향 치수를 규정함에 의해, 제1 밸런스 웨이트(15a), 제2 밸런스 웨이트(15b)의 요철부를 제1 컵형상 부재(17), 제2 컵형상 부재(18)에 의해 완전하게 둘러쌀 수 있기 때문에, 관통 유로(5f)에서 냉동기유(11)가 분리된 냉매 가스가 교반되는 것을 막을 수 있다.

1 : 고정 스크롤 1a : 대판부
1b : 판형상 와권치 1c : 올담 안내홈
1d : 토출구 1e : 흡입구
1f : 압축실 1g : 흡입 역지밸브
2 : 요동 스크롤 2a : 대판부
2b : 판형상 와권치 2c : 올담 안내홈
2d : 보스부 2e : 요동 축받이
2f : 스러스트면 2g : 추기구멍
2k : 대판 외주부 공간 2n : 보스부 외측 공간
3 : 컴플라이언트 프레임(3) 3a : 스러스트 축받이
3b : 왕복 활주면 3c : 주축받이
3d : 보조 주축받이 3e : 연통구멍
3f : 연통구멍 3g : 중간압 조정밸브
3h : 중간압 조정밸브 누르개 3k : 중간압 조정 스프링
3n : 중간압 조정밸브 공간 3p : 상원통면
3s : 하원통면 3t : 스러스트 축받이 개구부
4 : 가이드 프레임 4a : 프레임 상부공간
4b : 프레임 하부공간 4c : 상원통면
4d : 하원통면 4f : 제1 통로
4g : 제1 토출 통로 4h : 개구부
5 : 전동기 5a : 회전자
5b : 고정자 5c : 자석 삽입구멍
5f : 관통 유로 5g : 제2 통로
5h : 리드선 6 : 주축
6a : 편심축부 6b : 주축부
6c : 부축부 6d : 급유로
6e : 급유구 6f : 주축 밸런스 웨이트
6g : 급유구멍 7a : 링형상 실 재
7b : 링형상 실 재 8 : 서브프레임
8a : 부축받이 8b : 유입구멍
9 : 올담 기구 9a : 고정측 키
9b : 요동측 키 9c : 올담 기구 환상부
10 : 밀폐 용기 10a : 상부공간
10b : 오일 저장부 10c : 유리 단자
11 : 냉동기유 12 : 토출관
12a : 토출관 선단부 13 : 흡입관
14 : 압축기구부 15 : 밸런스 웨이트
15a : 제1 밸런스 웨이트 15b : 제2 밸런스 웨이트
16 : 토출 커버 16a : 제2 토출 통로
16b : 개구부 17 : 제1 컵형상 부재
17a : 개구부 18 : 제2 컵형상 부재
19 : 영구자석 20 : 플레이트
21 : 리벳 22 : 리벳 통과구멍
30 : 냉매 유로 100 : 스크롤 압축기

Claims

밀폐 용기와,
상기 밀폐 용기 내에 마련되고, 고정 스크롤과 요동 스크롤의 판형상 와권치를 서로 맞물리게 하여 냉매를 압축하는 압축실을 갖는 압축기구부와,
상기 밀폐 용기 내에 마련되고, 상기 요동 스크롤을 회전 구동하는 전동기와,
상기 전동기의 구동력을 상기 요동 스크롤에 전달하는 회전축과,
상기 회전축을 회전 자유롭게 지지하는 프레임과,
상기 전동기의 회전자의 상면 및 하면에 고정되고, 상기 압축기구부에서 발생하는 힘의 언밸런스를 상쇄하는 밸런스 웨이트와,
상기 압축기구부의 상기 고정 스크롤에 마련된 토출구에서 토출된 냉매 가스를 상기 밀폐 용기의 저부에 유도하는 냉매 유로와,
상기 전동기의 회전자의 상면 및 하면에 마련되고, 상기 밸런스 웨이트를 내포하는 컵형상 부재와,
냉동기유를 포함하는 냉매 가스가, 상기 컵형상 부재의 내부를 통과하여 상기 전동기의 회전자를 하측부터 상측으로 관통 유동하는 관통 유로와,
상기 프레임의 하부에 마련되고, 상기 전동기의 회전자의 상면에 마련된 컵형상 부재의 개구부에 대면하는 개구부를 가지며, 상기 관통 유로를 통과한 냉매 가스를 상기 밀폐 용기에 부착된 토출관에 유도하는 토출 커버를 구비한 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 1항에 있어서,
상기 전동기의 회전자는, 양단면에 고정된 비자성체의 컵형상 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 1항에 있어서,
상기 전동기의 회전자는, 양단면에 고정된 자성체의 컵형상 부재와, 그 컵형상 부재와 상기 회전자와의 사이에 개재시킨 비자성체의 플레이트를 갖는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 2항에 있어서,
상기 전동기의 회전자, 상기 밸런스 웨이트 및 상기 컵형상 부재가, 리벳에 의해 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 3항에 있어서,
상기 전동기의 회전자, 상기 밸런스 웨이트, 상기 컵형상 부재 및 상기 플레이트가, 리벳에 의해 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 컵형상 부재의 축방향 치수가 상기 밸런스 웨이트의 축방향 치수보다 크거나 또는 같은 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.