KR20180124130A - 스크롤 압축기 - Google Patents

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KR20180124130A
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준페이 미조바타
코이치 후쿠하라
슈헤이 코야마
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명에 관한 스크롤 압축기는, 압축실과 연통하도록 고정 스크롤의 대판부를 관통하는 관통구멍과, 상기 관통구멍을 덮도록 상기 대판부에서의 요동 스크롤과는 반대측의 면에 마련되고, 상기 관통구멍과 연통하여 인젝션 배관이 접속되는 인젝션 포트가 형성된 고정부재와, 상기 관통구멍에 왕복 이동 자유롭게 삽입된 밸브체와, 상기 관통구멍에 삽입되고, 상기 밸브체를 상기 인젝션 포트의 쪽으로 가세하는 스프링을 구비하고, 상기 밸브체 또는 상기 밸브체와 상기 관통구멍의 사이에는, 상기 인젝션 포트로부터 상기 제1 관통구멍으로 유입한 냉매가 상기 압축실에 유출되는 유로가 형성되고, 상기 밸브체가 상기 스프링으로 가세되어 상기 인젝션 포트측으로 이동한 때, 그 밸브체가 상기 인젝션 포트와 상기 압축실 사이의 유로를 폐색하는 구성으로 되어 있다.

Description

스크롤 압축기
본 발명은, 유체를 압축하는 스크롤 압축기에 관한 것이고, 특히, 압축실에 압축 대상의 유체를 인젝션(주입)할 수 있는 스크롤 압축기에 관한 것이다.
종래, 압축기로부터 토출되는 유체의 온도 상승을 억제하는 등의 목적을 위해, 압축 도중의 압축실에, 즉 토출 포트에 연통하기 전의 압축실에, 압축 대상의 유체를 인젝션하는 스크롤 압축기가 제안되어 있다. 이와 같은 스크롤 압축기에는, 인젝션되는 유체가 통과하는 인젝션 유로의 도중에, 압축실로부터 유체가 역류하는 것을 방지하는 역지밸브가 마련된다. 이 때문에, 이와 같이 구성된 종래의 스크롤 압축기는, 유체를 압축실에 인젝션하지 않는 상태에서 운전할 때, 압축실로부터 역지밸브까지의 인젝션 유로가 데드 볼륨으로 되어 버린다. 즉, 유체의 압축 도중에 있어서 압축실이 그 데드 볼륨에 연통한 때, 그 데드 볼륨에서 유체가 재팽창하여 버려, 스크롤 압축기의 성능이 저하되어 버린다.
이 때문에, 종래의 스크롤 압축기에는, 상기 데드 볼륨의 저감을 도모한 것도 제안되어 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 상세하게는, 특허 문헌 1에 기재된 스크롤 압축기는, 고정 스크롤의 대판부(臺板部)에, 외면부터 압축실까지 거의 벽두께 방향으로 관통하는 인젝션 포트를 마련하고 있다. 또한, 고정 스크롤의 대판부의 인젝션 포트에 대응하는 외면에 인젝션 파이프가 접속된 블록이 닿고, 쌍방 사이에 역지밸브실을 형성하고 있다. 그리고, 블록의 인젝션 파이프로부터의 도입구를 내측에서 개폐하는 리드밸브를 갖는 밸브시트가, 고정 스크롤의 대판부와 블록 사이에 끼워 넣어져 있다. 또한, 역지밸브실의 일부에, 리드밸브의 밸브 스토퍼가 마련되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특개평11-107950호 공보
특허 문헌 1에 기재된 스크롤 압축기는, 리드밸브가 블록의 인젝션 파이프로부터의 도입구를 개폐할 수 있고, 또한, 리드밸브가 밸브 스토퍼에 접촉할 수 있는 위치에 밸브시트를 배치하고, 그 밸브시트를 고정 스크롤의 대판부와 블록으로 끼워 넣지 않으면 안된다. 이 때문에, 특허 문헌 1에 기재된 스크롤 압축기는, 위치 결정 치구를 이용하여 밸브시트를 배치할 필요가 있고, 조립이 어렵다는 과제가 있다.
본 발명은, 상술한 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 압축실에 유체를 인젝션 가능한 스크롤 압축기에서, 데드 볼륨을 저감할 수 있고, 조립도 용이하게 행할 수 있는 스크롤 압축기를 얻는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 관한 스크롤 압축기는, 제1 대판부 및 그 제1 대판부의 일방의 면에 마련된 제1 와권치를 갖는 고정 스크롤과, 제2 대판부 및 그 제2 대판부에서의 상기 고정 스크롤과 대향하는 측의 면에 마련된 제2 와권치를 가지며, 상기 제1 와권치와 상기 제2 와권치를 조합시켜서 압축실이 형성되고, 상기 고정 스크롤에 대해 요동 운동하는 요동 스크롤과, 상기 압축실과 연통하도록 상기 제1 대판부를 관통하는 제1 관통구멍과, 상기 제1 관통구멍을 덮도록 상기 제1 대판부에서의 상기 요동 스크롤과는 반대측의 면에 마련되고, 상기 제1 관통구멍과 연통하여 인젝션 배관이 접속되는 인젝션 포트가 형성된 고정부재와, 상기 제1 관통구멍에 왕복 이동 자유롭게 삽입된 밸브체와, 상기 제1 관통구멍에 삽입되고, 상기 밸브체를 상기 인젝션 포트의 쪽으로 가세하는 스프링을 구비하고, 상기 밸브체 또는 상기 밸브체와 상기 제1 관통구멍의 사이에는, 상기 인젝션 포트로부터 상기 제1 관통구멍으로 유입한 냉매가 상기 압축실에 유출되는 유로가 형성되고, 상기 밸브체가 상기 스프링으로 가세되어 상기 인젝션 포트측으로 이동한 때, 그 밸브체가 상기 인젝션 포트와 상기 압축실 사이의 유로를 폐색하는 구성으로 되어 있다.
본 발명에 관한 스크롤 압축기에서는, 밸브 및 스프링이, 압축실로부터 인젝션 포트에 유체가 역류하는 것을 방지하는 역지밸브로서 기능한다. 이들 밸브 및 스프링은, 고정 스크롤의 제1 대판부에 형성된 제1 관통구멍 내에 마련되어 있다. 이 때문에, 본 발명에 관한 스크롤 압축기는, 데드 볼륨을 저감할 수 있다. 또한, 본 발명에 관한 스크롤 압축기를 조립할 때, 이들 밸브 및 스프링은, 제1 관통구멍에 삽입하는 것만으로도 좋다. 이 때문에, 본 발명에 관한 스크롤 압축기는, 조립을 용이하게 행할 수도 있다.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스크롤 압축기의 종단면 모식도.
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스크롤 압축기에서, 고정 스크롤의 대판에 형성된 인젝션용의 관통구멍 주변을 도시하는 주요부 확대도.
도 3은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스크롤 압축기의 밸브의 한 예를 도시하는 평면도.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 스크롤 압축기의 밸브 및 스프링과, 그 밸브 및 스프링을 수납하는 케이스를 도시하는 도면.
도 5는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 스크롤 압축기에서, 고정 스크롤의 대판에 형성된 인젝션용의 관통구멍 주변을 도시하는 주요부 확대도.
실시의 형태 1.
도 1은 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스크롤 압축기의 종단면 모식도이다.
또한, 도 1에서는, 통상의 압축 공정에서의 냉매의 흐름을 실선 굵은 화살표로 도시하고, 인젝션 제어에서의 냉매의 흐름을 파선 굵은 화살표로 도시하고 있다. 또한, 도 1 및 이하의 도면에서는, 인출선을 보기 쉽게 하는 위해, 일부 부품의 단면에의 해칭을 생략하고 있다.
스크롤 압축기(1)는, 유체(예를 들면 냉매)를 압축하여 토출하는 유체 기계이다. 이 스크롤 압축기(1)는, 예를 들면, 냉장고, 냉동고, 자동 판매기, 냉동 장치 및 급탕기 등의 각종 산업 기계에 사용되는 냉동 사이클 장치의 구성 요소의 하나가 되는 것이다. 본 실시의 형태 1에서는, 스크롤 압축기(1)로서, 주축(2)이 연직 방향에 따라 배치된 종치형의 스크롤 압축기를 예시하고 있다. 또한, 도 1을 포함하는 이하의 도면에서는, 각 구성 부재의 치수의 관계 및 형상 등이 실제의 것과는 다른 경우가 있다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 스크롤 압축기(1)는, 압축 기구부(3)와, 압축 기구부(3)를 구동하는 구동 기구부(4)를 갖고 있다. 압축 기구부(3) 및 구동 기구부(4)는, 압력 용기(밀폐 용기)인 셸(5) 내에 수용되어 있다. 셸(5)의 저부는, 냉동기유를 저축하는 기름 고임부로 되어 있다. 셸(5)에는, 냉매를 셸(5) 내로 흡입하는 흡입관(6)과, 압축된 냉매를 셸(5) 밖으로 토출하는 토출관(7)이 접속되어 있다.
압축 기구부(3)는, 구동 기구부(4)에 의해 구동됨으로써, 흡입관(6)으로부터 흡입한 냉매 가스를 압축실(8) 내에서 압축하고, 토출 포트(9)를 통하여 셸(5) 내의 토출 공간(10)에 배출하는 기능을 갖고 있다. 토출 공간(10)은, 스크롤 압축기(1) 내부의 상방 공간에 형성되어 있고, 고압 공간으로 되어 있다. 토출 공간(10)에 배출된 냉매 가스는, 토출 공간(10)에서 토출관(7)을 통과하여 스크롤 압축기(1)의 외부에 토출된다.
이 압축 기구부(3)는, 셸(5)에 부착된 프레임(11)에 고정된 고정 스크롤(20)과, 고정 스크롤(20)에 대해 요동(즉, 공전운동)하는 요동 스크롤(26)을 갖고 있다. 고정 스크롤(20)은, 대판부(21)와, 대판부(21)의 일방의 면(도 1에서는 하면)에 마련된 인벌류트 곡선 형상의 돌기인 와권치(22)를 갖고 있다. 요동 스크롤(26)은, 대판부(27)와, 대판부(27)의 일방의 면(도 1에서는 상면)에 마련된 인벌류트 곡선 형상의 돌기인 와권치(28)를 갖고 있다. 고정 스크롤(20) 및 요동 스크롤(26)은, 각각의 와권치(22, 28)끼리가 맞물리도록 조합되어 있다. 이에 의해, 와권치(22)와 와권치(28)의 사이에는, 상대적으로 용적이 변화하고, 냉매를 압축하는 압축실(8)이 형성된다.
여기서, 대판부(21)가, 본 발명의 제1 대판부에 상당한다. 와권치(22)가, 본 발명의 제1 와권치에 상당한다. 대판부(27)가, 본 발명의 제2 대판부에 상당한다. 또한, 와권치(28)가, 본 발명의 제2 와권치에 상당한다.
고정 스크롤(20)의 대판부(21)의 중앙부에는, 압축실(8) 내에서 압축되어 고압이 된 냉매 가스를 토출하는 토출 포트(9)가 형성되어 있다. 또한, 대판부(21)에는, 냉매를 압축실 내로 인젝션하기 위한 관통구멍(12)이 형성되어 있다. 이 관통구멍(12)은, 토출 포트(9)에 연통하기 전의 압축실(8)과 연통하는 위치에서, 대판부(21)를 관통하고 있다. 이 관통구멍(12)에는, 후술하는 인젝션 포트(130)를 개폐하기 위해, 블록형상의 밸브체(23)와, 그 밸브체(23)를 인젝션 포트(130)측으로 가세하는 스프링(24)이 삽입되어 있다. 그리고, 이들 밸브체(23) 및 스프링(24)은, 인젝션 포트(130)로부터 관통구멍(12)을 통과하여 압축실(8)로 유입한 냉매의 흐름을 허용하고, 역방향의 흐름을 규정한 역지밸브로서 기능한다. 관통구멍(12), 밸브체(23) 및 스프링(24)의 상세에 관해서는, 도 2 및 도 3에서 후술한다.
여기서, 관통구멍(12)이, 본 발명의 제1 관통구멍에 상당한다.
또한, 압축실(8)은, 고정 스크롤(20)의 와권치(22)의 내향면과 요동 스크롤(26)의 와권치(28)의 외향면의 사이에 형성됨과 함께, 고정 스크롤(20)의 와권치(22)의 외향면과 요동 스크롤(26)의 와권치(28)의 내향면의 사이에도 형성된다. 이 때문에, 본 실시의 형태 1에 관한 스크롤 압축기(1)는, 고정 스크롤(20)의 대판부(21)에 2개의 관통구멍(12)이 형성되어 있다.
또한, 고정 스크롤(20)의 대판부(21)에서 와권치(22)가 형성된 면과는 반대측의 면(도 1에서는 상면)에는, 관통구멍(12)을 덮도록, 챔버(13)가 볼트 등에 의해 고정되어 있다. 이 챔버(13)에는, 관통구멍(12)과 연통하는 인젝션 포트(130)가 형성되어 있다. 인젝션 포트(130)는, 인젝션 배관(14)이 접속되는 유입구(131) 및, 그 유입구(131)와 고정 스크롤(20)의 대판부(21)의 관통구멍(12)을 연통한 유출구(132)를 구비하고 있다. 본 실시의 형태 1에서는, 2개의 관통구멍(12)에 대응하여 2개의 유출구(132)를 구비하고 있다. 이 때문에, 이들 2개의 유출구(132)는, 접속구멍(133)에 의해 유입구(131)와 연통하는 구성으로 되어 있다. 또한, 본 실시의 형태 1에서는, 조인트(14a)를 이용하여 인젝션 배관(14)을 인젝션 포트(130)에 접속하고 있지만, 인젝션 배관(14)을 직접 인젝션 포트(130)에 접속하여도 좋다.
여기서, 챔버(13)가, 본 발명의 고정부재에 상당한다.
또한, 인젝션 배관(14)의 타단측은, 예를 들면, 냉매 사이클에 마련된 수액기에 접속된다. 그리고, 수액기 내의 액냉매가, 인젝션 배관(14), 챔버(13)의 인젝션 포트(130) 및 고정 스크롤(20)의 관통구멍(12)을 통하여, 압축실(8)에 인젝션(주입)된다. 인젝션 배관(14)에 냉매를 흘리는지의 여부는, 예를 들면 전자밸브 등으로 전환된다. 또한, 캐피럴리 튜브를 이용하여 인젝션 배관(14)을 흐른 냉매의 양을 조절하여, 압축실(8)에의 냉매의 인젝션량(量)을 조절하여도 좋다.
또한, 챔버(13)에는, 고정 스크롤(20)의 대판부(21)의 토출 포트(9)와 대향하는 위치에, 그 챔버(13)를 관통하는 토출 포트(134)가 형성되어 있다. 그리고, 챔버(13)에는, 토출 포트(134)를 닫는 리드밸브(15)와, 리드밸브(15)의 최대 개방도를 규제하는 리드밸브 누르개(押さえ)(16)가 부착되어 있다. 즉, 압축실(8) 내에서 압축된 냉매 가스는, 고정 스크롤(20)의 토출 포트(9) 및 챔버(13)의 토출 포트(134)를 통과하여, 리드밸브(15)를 밀어올려서 토출 공간(10)에 토출되게 된다. 또한, 챔버(13)를, 토출 포트(134)가 형성된 고정부재와, 상술한 인젝션 포트(130)가 형성된 고정부재로 나누어서 제작하여도 좋다.
요동 스크롤(26)의 대판부(27)에서 와권치(28)가 형성된 면과는 반대측의 면(도 1에서는 하면)의 중심부에는, 중공 원통형상의 보스부(29)가 형성되어 있다. 보스부(29)의 내주측에는, 후술하는 주축(2)의 일단에 마련된 편심축부(2a)가 회전 활주 자유롭게 삽입되어 있다.
요동 스크롤(26)과 프레임(11)의 사이에는, 올담 커플링(17)이 마련되어 있다. 올담 커플링(17)은, 링부와, 링부의 상면에 형성된 한 쌍의 올담 키와, 링부의 하면에 형성된 한 쌍의 올담 키를 갖고 있다. 상면의 올담 키는, 요동 스크롤(26)에 형성된 키 홈에 삽입되어 있고, 일방향으로 활주 자유롭게 되어 있다. 하면의 올담 키는, 프레임(11)에 형성된 키 홈에 삽입되어 있고, 상기 일방향과 교차하는 방향으로 활주 자유롭게 되어 있다. 이 구성에 의해, 요동 스크롤(26)은, 자전하지 않고 공전 선회 운동(요동 운동)하도록 되어 있다.
구동 기구부(4)는, 압축 기구부(3)에서 냉매 가스를 압축하기 위해, 요동 스크롤(26)을 구동하는 기능을 갖고 있다. 즉, 구동 기구부(4)가 주축(2)을 통하여 요동 스크롤(26)을 구동함에 의해, 압축 기구부(3)에서 냉매 가스를 압축하도록 되어 있다. 구동 기구부(4)는, 셸(5)의 내주에 고정된 고정자(18)와, 고정자(18)의 내주측에 배치된 회전자(19)를 갖고 있다. 또한, 회전자(19)에는, 예를 들면 압입 등에 의해 주축(2)이 고정되어 있다. 즉, 고정자(18)에 통전되면, 회전자(19)는, 주축(2)과 일체가 되여 회전하도록 되어 있다.
주축(2)의 일단에는, 요동 스크롤(26)의 보스부(29)에 회전 활주 자유롭게 삽입된 편심축부(2a)가 형성되어 있다. 또한, 주축(2)의 내부에는, 기름 고임부에 저축되어 있는 냉동기유를 압축 기구부(3) 및 각 축받이에 급유하기 위한 유로가 되는 급유 유로가 형성되어 있다.
도 2는 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스크롤 압축기에서, 고정 스크롤의 대판에 형성된 인젝션용의 관통구멍 주변을 도시하는 주요부 확대도이다. 또한, 도 3은, 본 발명의 실시의 형태 1에 관한 스크롤 압축기의 밸브의 한 예를 도시하는 평면도이다.
또한, 도 2는 고정 스크롤(20)의 대판부(21)에 형성된 관통구멍(12) 주변을 도시하는 종단면 모식도로 되어 있다. 또한, 도 2(A)는, 밸브체(23)가 인젝션 포트(130)와는 반대측(도 2에서는 하방)으로 이동하고, 인젝션 포트(130)와 압축실(8)이 연통한 상태를 도시하고 있다. 도 2(B)는, 밸브체(23)가 인젝션 포트(130) 측(도 2에서는 상방)으로 이동하고, 인젝션 포트(130)와 압축실(8) 사이의 유로를 폐색한 상태를 도시하고 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 고정 스크롤(20)의 대판부(21)의 관통구멍(12)은, 예를 들면, 대경부(12a) 및 소경부(12b)로 구성되어 있다. 대경부(12a)는, 인젝션 포트(130)측에 개구한 구멍이다. 즉, 대경부(12a)는, 인젝션 포트(130)와 연통하는 구멍이다. 소경부(12b)는, 대경부(12a)보다도 내경이 작은 구멍이고, 대경부(12a)와 압축실(8)을 연통하는 관통구멍이다.
밸브체(23)는, 외주 형상이 대경부(12a)의 내주 형상과 개략 같은 형상을 하고 있고, 대경부(12a)에 삽입되어 있다. 밸브체(23)의 외주는 대경부(12a)의 내주보다도 약간 작게 형성되어 있고, 대경부(12a) 내를 상하이동 자유롭게 되어 있다. 즉, 밸브체(23)는, 인젝션 포트(130)에 근접하는 방향 및 멀어지는 방향으로, 왕복 이동 자유롭게 되어 있다.
또한, 밸브체(23)에는, 인젝션 포트(130)로부터 관통구멍(12)으로 유입한 냉매가 압축실(8)에 유출될 때의 유로(23a)가 형성되어 있다. 유로(23a)는, 예를 들면 도 3(A)에 도시하는 바와 같이, 밸브체(23)에서의 대경부(12a)와 대향하는 면에 형성된 적어도 하나의 홈(23b)이다. 또한 예를 들면, 유로(23a)는, 도 3(B)에 도시하는 바와 같이, 밸브체(23)에서의 대경부(12a)와 대향하는 면에 형성된 적어도 하나의 노치(23c)이다. 또한 예를 들면, 유로(23a)는, 도 3(C)에 도시하는 바와 같이, 예를 들면 밸브체(23)의 왕복 이동 방향으로 그 밸브체(23)를 관통하는 적어도 하나의 관통구멍(23d)이다. 또한 예를 들면, 밸브체(23)가 하강한 때에 밸브체(23)와 소경부(12b)와의 사이에 유로가 형성되지 않는 경우에는, 밸브체(23)의 하면(인젝션 포트(130)과는 반대측의 면)에도, 유로(23a)를 형성하여도 좋다. 또한, 유로(23a)는, 밸브체(23)에 마련될 필요는 반드시는 없다. 예를 들면 대경부(12a)의 내주벽에 홈 등을 형성하고, 당해 홈 등을 유로(23a)로 하여도 좋다. 즉, 유로(23a)는, 밸브체(23)와 관통구멍(12)의 사이에 형성되어 있으면 된다.
여기서, 관통구멍(23d)이, 본 발명의 제2 관통구멍에 상당한다.
상술한 바와 같이, 고정 스크롤(20)의 대판부(21)에 형성된 관통구멍(12)에는, 밸브체(23) 외에, 스프링(24)도 삽입되어 있다. 스프링(24)은, 예를 들면 선재를 코일형상으로 감은 압축 스프링이고, 밸브체(23)와 소경부(12b)의 사이에 마련되어 있다. 즉, 스프링(24)은, 일단이 대경부(12a)의 저부에 당접하고, 타단으로 밸브체(23)를 인젝션 포트(130)의 쪽으로 가세하는 구성으로 되어 있다. 또한, 스프링(24)은, 당해 구성으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 판스프링 등으로 스프링(24)을 구성하여도 좋다. 또한, 스프링(24)을 고정할 수 있으면, 관통구멍(12)의 형상도 상기한 형상으로 한정되지 않는다.
계속해서, 상술한 바와 같이 구성된 스크롤 압축기(1)의 동작에 관해 설명한다.
압축실(8)에 냉매를 인젝션할 때, 인젝션 배관(14)으로부터 인젝션 포트(130)에 냉매가 유입한다. 이 때문에, 밸브체(23)의 인젝션 포트(130)측의 면 즉 상면에는, 인젝션 포트(130)에 공급된 냉매의 압력이 작용한다. 한편, 밸브체(23)에서의 인젝션 포트(130)와는 반대측의 면 즉 하면에는, 관통구멍(12)과 연통하여 있는 위치의 압축실(8) 내의 냉매의 압력과, 스프링(24)의 가세력이 작용한다. 이 때문에, 도 2(A)에 도시하는 바와 같이, 인젝션 포트(130)에 공급된 냉매의 압력과, 압축실(8) 내의 냉매의 압력 및 스프링(24)의 가세력이 평형을 이루는 위치까지, 밸브체(23)가 하방으로 이동한다. 이에 의해, 인젝션 포트(130)에 공급된 냉매는, 관통구멍(12)의 대경부(12a)로 유입하고, 유로(23a) 및 소경부(12b)를 통과하여, 압축실(8)에 인젝션된다.
한편, 압축실(8)에의 냉매의 인젝션을 중지한 때는, 인젝션 배관(14)에의 냉매의 공급이 정지된다. 이에 의해, 밸브체(23)의 인젝션 포트(130)측의 면 즉 상면에 작용하는 냉매의 압력이 저하된다. 이 때문에, 도 2(B)에 도시하는 바와 같이, 밸브체(23)는, 인젝션 포트(130)측 즉 상방으로 이동하고, 챔버(13)와 접촉하여 인젝션 포트(130)의 유출구(132)를 폐색한다. 즉, 밸브체(23)가, 인젝션 포트(130)와 압축실(8) 사이의 유로를 폐색한다. 이에 의해, 압축실(8) 내의 냉매가 인젝션 포트(130)로 역류하는 일 없고, 인젝션 포트(130)와 압축실(8) 사이의 유로가 폐색된다.
또한, 인젝션 배관(14)에의 냉매의 공급을 정지하여도, 인젝션 배관(14) 및 인젝션 포트(130) 내의 냉매의 압력이 즉석에서 저하되는 것이 아니다. 이 때문에, 가령 스프링(24)이 마련되어 있지 않다고 하면, 인젝션 배관(14) 및 인젝션 포트(130) 내의 냉매의 압력이 관통구멍(12)과 연통하여 있는 위치의 압축실(8) 내의 냉매의 압력보다도 하회하여, 밸브체(23)가 인젝션 포트(130)측으로 이동할 때까지 시간이 걸린다. 그리고, 이때, 압축실(8) 내의 냉매가 인젝션 포트(130)로 역류하게 되어, 스크롤 압축기(1)의 성능이 저하되어 버린다. 그렇지만, 본 실시의 형태 1에서는, 밸브체(23)를 인젝션 포트(130)측에 가세하는 스프링(24)을 마련하고 있기 때문에, 인젝션 배관(14)에의 냉매의 공급을 정지한 때, 밸브체(23)가 인젝션 포트(130)를 즉석에서 폐색할 수가 있어서, 스크롤 압축기(1)의 성능의 저하를 방지할 수 있다.
이상, 본 실시의 형태 1에 관한 스크롤 압축기(1)에서는, 밸브체(23) 및 스프링(24)이, 압축실(8)로부터 인젝션 포트(130)에 냉매가 역류하는 것을 방지하는 역지밸브로서 기능한다. 이들 밸브체(23) 및 스프링(24)은, 고정 스크롤(20)의 대판부(21)에 형성된 관통구멍(12) 내에 마련되어 있다. 이 때문에, 본 실시의 형태 1에 관한 스크롤 압축기(1)는, 압축실(8)에의 냉매의 인젝션을 중지한 때, 압축실(8) 내의 냉매가 인젝션 포트(130)로 역류하는 것을 방지할 수 있고, 데드 볼륨을 저감할 수 있다. 이 때문에, 본 실시의 형태 1에 관한 스크롤 압축기(1)는, 성능이 저하된 것을 방지할 수 있다. 또한, 본 실시의 형태 1에 관한 스크롤 압축기(1)를 조립할 때, 이들 밸브체(23) 및 스프링(24)은, 관통구멍(12)에 삽입하는 것만으로 좋다. 이 때문에, 본 실시의 형태 1에 관한 스크롤 압축기(1)는, 조립을 용이하게 행할 수도 있다.
또한, 본 실시의 형태 1에 관한 스크롤 압축기(1)는, 관통구멍(12) 내를 왕복 이동 자유롭게 되는 밸브체(23)로 역지밸브 구조를 구성하고 있다. 이 때문에, 밸브체(23)에서의 상기 왕복 이동 방향의 두께를 두껍게 할 수도 있다. 근래, 스크롤 압축기가 탑재되는 냉동 사이클 장치에는, 이산화탄소 냉매 등, 종래보다도 고압이 되는 고압 냉매가 사용되는 일이 있다. 여기서, 인젝션 유로로의 역류를 방지하는 역지밸브로서, 특허 문헌 1에 기재와 같은 리드밸브를 채용한 경우, 리드밸브는 자신이 탄성 변형함에 의해 유로의 개폐를 행한 구조이기 때문에, 구조상 리드밸브의 두께를 두껍게 할 수가 없다. 이 때문에, 상기 역지밸브로서 리드밸브를 채용한 스크롤 압축기에 이산화탄소 냉매와 같은 고압 냉매를 사용한 경우, 리드밸브의 파손이 우려된다. 그렇지만, 본 실시의 형태 1에 관한 밸브체(23)는, 상술한 바와 같이, 밸브체(23)의 두께를 두껍게 할 수 있다. 이 때문에, 이산화탄소 냉매와 같은 고압 냉매의 고압이 걸린 때에도 파손되지 않는 두께로, 밸브체(23)의 두께를 설정함에 의해, 스크롤 압축기(1)의 신뢰성을 향상시킬 수도 있다.
실시의 형태 2.
실시의 형태 1에서는, 밸브체(23) 및 스프링(24)을 직접, 고정 스크롤(20)의 대판부(21)에 형성된 관통구멍(12)에 삽입하고 있다. 밸브체(23) 및 스프링(24)을 이하와 같이 케이스 내에 수납하고, 그 케이스를 관통구멍(12)에 삽입함에 의해, 스크롤 압축기(1)의 조립을 더욱 용이하게 할 수 있다. 또한, 본 실시의 형태 2에서, 특히 기술하지 않는 항목에 관해서는 실시의 형태 1과 마찬가지로 하고, 동일한 기능이나 구성에 관해서는 동일한 부호를 이용하여 기술하는 것으로 한다.
도 4는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 스크롤 압축기의 밸브 및 스프링과, 그 밸브 및 스프링을 수납하는 케이스를 도시하는 도면이다. 또한, 도 5는 본 발명의 실시의 형태 2에 관한 스크롤 압축기에서, 고정 스크롤의 대판에 형성된 인젝션용의 관통구멍 주변을 도시하는 주요부 확대도이다.
또한, 도 4(A)는 케이스(25)를 분해한 상태를 도시하고 있다. 또한, 도 4(B)는 케이스(25)를 조립한 상태를 도시하고 있다. 또한, 도 5(A)는 밸브체(23)가 인젝션 포트(130)와는 반대측(도 5에서는 하방)으로 이동하고, 인젝션 포트(130)와 압축실(8)이 연통한 상태를 도시하고 있다. 도 5(B)는 밸브체(23)가 인젝션 포트(130)측(도 5에서는 상방)으로 이동하고, 인젝션 포트(130)와 압축실(8)과의 사이의 유로를 폐색한 상태를 도시하고 있다.
본 실시의 형태 2에 관한 케이스(25)는, 도 5에 도시하는 바와 같이 고정 스크롤(20)의 대판부(21)에 형성된 관통구멍(12)에 삽입되는 것이다. 이 케이스(25)는, 도 4에 도시하는 바와 같이, 케이스 부품(25a)과 케이스 부품(25b)을 조합시킴에 의해 구성되어 있다. 케이스 부품(25a)은, 단판(端板)(251) 및 복수의 측벽부재(252)를 구비하고 있다. 단판(251)에는, 관통구멍(253)이 형성되어 있다. 단판(251)은, 도 5에 도시하는 바와 같이, 케이스(25)가 고정 스크롤(20)의 대판부(21)에 형성된 관통구멍(12)에 삽입된 때, 챔버(13)에 접촉하게 된다. 이때, 단판(251)의 관통구멍(253)과 챔버(13)의 인젝션 포트(130)가 연통한다. 즉, 도 4(B)에 화살표로 도시하는 바와 같이, 단판(251)의 관통구멍(253)은, 인젝션 포트(130)로부터 케이스(25) 내에 냉매가 유입할 때의 유로가 된다. 또한, 단판(251)의 외주부에는, 복수의 측벽부재(252)의 일단(도 5에서는 상단)이 접속되어 있다.
케이스 부품(25b)은, 단판(254) 및 복수의 측벽부재(255)를 구비하고 있다. 단판(254)은, 도 5에 도시하는 바와 같이, 케이스(25)가 고정 스크롤(20)의 대판부(21)에 형성된 관통구멍(12)에 삽입된 때, 케이스 부품(25a)의 단판(251)보다도 챔버(13)로부터 떨어진 측에 배치된다. 이 단판(254)의 외주부에는, 복수의 측벽부재(255)가 접속되어 있다. 이때, 단판(254)은, 측벽부재(255)의 일단(도 5에서는 하단)보다도 상방이 되는 위치에서, 측벽부재(255)와 접속되어 있다. 즉, 도 5에 도시하는 바와 같이, 케이스(25)가 고정 스크롤(20)의 대판부(21)에 형성된 관통구멍(12)에 삽입된 때, 측벽부재(255)의 일단(도 5에서는 하단)이 대경부(12a)의 저부에 당접한다. 이때, 단판(254)과 대경부(12a)의 저부와의 사이에 공간이 형성되게 된다. 즉, 도 4(B)에 화살표로 도시하는 바와 같이, 이 공간은, 인젝션 포트(130)로부터 케이스(25) 내로 유입한 냉매가 소경부(12b)에 유출될 때의 유로가 된다.
케이스 부품(25a)의 측벽부재(252)를 케이스 부품(25b)의 측벽부재(255)로 끼워 넣음에 의해, 케이스(25)가 조립된다. 즉, 케이스(25)의 측벽은, 측벽부재(252) 및 측벽부재(255)로 구성된다. 이때, 측벽부재(255)끼리의 사이가 열려 있다. 당해 공간은, 도 4(B)에 화살표로 도시하는 바와 같이, 인젝션 포트(130)로부터 케이스(25) 내로 유입한 냉매가 단판(254)의 하방에 유출될 때의 유로가 된다.
상기와 같이 구성된 케이스(25)의 중에는, 밸브체(23) 및 스프링(24)이 수납되어 있다. 밸브체(23)는, 케이스(25) 내에서, 인젝션 포트(130)에 근접하는 방향 및 멀어지는 방향으로, 왕복 이동 자유롭게 되어 있다. 그리고, 밸브체(23)는, 인젝션 포트(130)에 근접하는 방향으로 이동하고, 케이스(25)의 단판(251)과 접촉한 때, 관통구멍(253)을 폐색한다. 스프링(24)은, 일단이 단판(254)에 당접하고, 타단으로 밸브체(23)를 인젝션 포트(130)의 쪽으로 가세하도록, 케이스(25)에 수납된다.
이와 같이 구성된 케이스(25)에서는, 도 5에 도시하는 바와 같이 케이스(25)가 고정 스크롤(20)의 대판부(21)에 형성된 관통구멍(12)에 삽입된 상태에서, 밸브체(23)가 인젝션 포트(130)로부터 멀어지는 방향으로 이동한 때, 도 4(B)에 화살표로 도시하는 유로가 형성된다. 즉, 인젝션 포트(130)와 연통하는 단판(251)의 관통구멍(253)으로부터 케이스(25) 내로 유입한 냉매가, 측벽부재(255) 사이를 통과하여 단판(254)의 하방에 유출되고, 소경부(12b)로 유입하는 유로가 형성된다. 당해 유로가, 밸브체(23)와 관통구멍(12) 사이에 형성된 유로가 되다. 또한, 인젝션 포트(130)와 압축실(8)을 연통한 유로를 형성할 수 있으면, 케이스(25)의 구성 및 형상은, 상기한 구성 및 형상으로 한정되지 않는다.
계속해서, 상술한 바와 같이 구성된 스크롤 압축기(1)의 동작에 관해 설명한다.
압축실(8)에 냉매를 인젝션할 때, 인젝션 배관(14)으로부터 인젝션 포트(130)에 냉매가 유입한다. 이 때문에, 밸브체(23)의 인젝션 포트(130)측의 면 즉 상면에는, 인젝션 포트(130)에 공급된 냉매의 압력이 작용한다. 한편, 밸브체(23)에서의 인젝션 포트(130)와는 반대측의 면 즉 하면에는, 관통구멍(12)과 연통하여 있는 위치의 압축실(8) 내의 냉매의 압력과, 스프링(24)의 가세력이 작용한다. 이 때문에, 도 5(A)에 도시하는 바와 같이, 인젝션 포트(130)에 공급된 냉매의 압력과, 압축실(8) 내의 냉매의 압력 및 스프링(24)의 가세력이 평형을 이루는 위치까지, 밸브체(23)가 하방으로 이동한다. 이에 의해, 인젝션 포트(130)에 공급된 냉매는, 단판(251)의 관통구멍(253)으로부터 케이스(25) 내로 유입하고, 측벽부재(255) 사이를 통과하여 단판(254)의 하방에 유출되고, 소경부(12b)를 통과하여, 압축실(8)에 인젝션된다.
한편, 압축실(8)에의 냉매의 인젝션을 중지할 때는, 인젝션 배관(14)에의 냉매의 공급이 정지된다. 이에 의해, 밸브체(23)의 인젝션 포트(130)측의 면 즉 상면에 작용하는 냉매의 압력이 저하된다. 이 때문에, 도 5(B)에 도시하는 바와 같이, 밸브체(23)는, 인젝션 포트(130)측 즉 상방으로 이동하고, 케이스(25)의 단판(251)과 접촉하여 관통구멍(253)을 폐색한다. 이에 의해, 관통구멍(253)과 연통한 인젝션 포트(130)의 유출구(132)도 폐색된다. 즉, 밸브체(23)가, 인젝션 포트(130)와 압축실(8) 사이의 유로를 폐색한다. 이 때문에, 압축실(8) 내의 냉매가 인젝션 포트(130)로 역류하는 일 없이, 인젝션 포트(130)와 압축실(8) 사이의 유로가 폐색된다.
이상, 본 실시의 형태 2에 관한 스크롤 압축기(1)에서도, 실시의 형태 1과 마찬가지로, 압축실(8)에의 냉매의 인젝션을 중지한 때, 압축실(8) 내의 냉매가 인젝션 포트(130)로 역류하는 것을 방지할 수 있고, 데드 볼륨을 저감할 수 있다. 이 때문에, 본 실시의 형태 2에 관한 스크롤 압축기(1)에서도, 실시의 형태 1과 마찬가지로, 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시의 형태 2에 관한 스크롤 압축기(1)에서는, 밸브체(23) 및 스프링(24)을 수납한 상태로 케이스(25)를 미리 조립하여 두면, 그 케이스(25)를 고정 ns으로스크롤(20)의 대판부(21)에 형성된 관통구멍(12)에 삽입할 뿐으로, 밸브체(23) 및 스프링(24)을 조립할 수 있다. 이 때문에, 본 실시의 형태 2에 관한 스크롤 압축기(1)는, 실시의 형태 1에 비하여, 스크롤 압축기(1)의 조립을 더욱 용이하게 행할 수 있다.
또한, 실시의 형태 1 및 실시의 형태 2로 설명한 스크롤 압축기(1)의 구성은, 어디까지나 한 예이다. 스크롤 압축기(1)의 각 구성을 상술한 기능을 갖는 범위에서 적절히 변경하여도, 본 발명을 실시할 수 있다. 또한, 상술한 밸브체(23) 및 스프링(24)의 배치를 역으로 함에 의해, 인젝션용의 역지밸브 이외의 용도로 이용하는 것도 가능하다. 예를 들면, 밸브체(23) 및 스프링(24)의 배치를 반대로 하고 인젝션 배관을 마련하지 않는 구성으로 하면, 압축실(8) 내에서 냉매가 과압축된 때, 그 냉매를 압축실(8)로부터 토출 공간(10)에 방출할 수 있다. 또한, 본 발명에 관한 스크롤 압축기의 압축 대상은 냉매로 한정되는 것이 아니고, 공기 및 질소 가스 등 다른 가스의 압축에 본 발명에 관한 스크롤 압축기를 이용하여도, 상술한 효과를 얻을 수 있다.
1 : 스크롤 압축기 2 : 주축
2a : 편심축부 3 : 압축 기구부
4 : 구동 기구부 5 : 셸
6 : 흡입관 7 : 토출관
8 : 압축실 9 : 토출 포트
10 : 토출 공간 11 : 프레임
12 : 관통구멍 12a : 대경부
12b : 소경부 13 : 챔버
14 : 인젝션 배관 14a : 조인트
15 : 리드밸브 16 : 리드밸브 누르개
17 : 올담 커플링 18 : 고정자
19 : 회전자 20 : 고정 스크롤
21 : 대판부(base plate portion) 22 : 와권치
23 : 밸브체 23a : 유로
23b : 홈 23c : 노치
23d : 관통구멍 24 : 스프링
25 : 케이스 25a : 케이스 부품
25b : 케이스 부품 26 : 요동 스크롤
27 : 대판부 28 : 와권치
29 : 보스부 130 : 인젝션 포트
131 : 유입구 132 : 유출구
133 : 접속구멍 134 : 토출 포트
251 : 단판 252 : 측벽부재
253 : 관통구멍 254 : 단판
255 : 측벽부재

Claims (6)

  1. 제1 대판부(base plate portion) 및 그 제1 대판부의 일방의 면에 마련된 제1 와권치를 갖는 고정 스크롤과,
    제2 대판부 및 그 제2 대판부에서의 상기 고정 스크롤과 대향하는 측의 면에 마련된 제2 와권치를 가지며, 상기 제1 와권치와 상기 제2 와권치를 조합시켜서 압축실이 형성되고, 상기 고정 스크롤에 대해 요동 운동하는 요동 스크롤과,
    상기 압축실과 연통하도록 상기 제1 대판부를 관통하는 제1 관통구멍과,
    상기 제1 관통구멍을 덮도록 상기 제1 대판부에서의 상기 요동 스크롤과는 반대측의 면에 마련되고, 상기 제1 관통구멍과 연통하여 인젝션 배관이 접속되는 인젝션 포트가 형성된 고정부재와,
    상기 제1 관통구멍에 왕복 이동 자유롭게 삽입된 밸브체와,
    상기 제1 관통구멍에 삽입되고, 상기 밸브체를 상기 인젝션 포트의 쪽으로 가세하는 스프링을 구비하고,
    상기 밸브체 또는 상기 밸브체와 상기 제1 관통구멍의 사이에는, 상기 인젝션 포트로부터 상기 제1 관통구멍으로 유입한 냉매가 상기 압축실에 유출되는 유로가 형성되고,
    상기 밸브체가 상기 스프링으로 가세되어 상기 인젝션 포트측으로 이동한 때, 그 밸브체가 상기 인젝션 포트와 상기 압축실 사이의 유로를 폐색하는 구성인 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밸브체에서의 상기 제1 관통구멍과 대향하는 면에, 상기 인젝션 포트로부터 상기 제1 관통구멍으로 유입한 냉매가 상기 압축실에 유출되는 유로가 되는 홈이 적어도 하나 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 밸브체에서의 상기 제1 관통구멍과 대향하는 면에, 상기 인젝션 포트로부터 상기 제1 관통구멍으로 유입한 냉매가 상기 압축실에 유출되는 유로가 되는 노치가 적어도 하나 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 밸브체에, 상기 인젝션 포트로부터 상기 제1 관통구멍으로 유입한 냉매가 상기 압축실에 유출되는 유로가 되는 제2 관통구멍이 적어도 하나 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브체는, 이산화탄소 냉매의 압력이 가하여진 때에도 파손되지 않는 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 밸브체 및 상기 스프링이 수납된 케이스를 구비하고,
    그 케이스가 상기 제1 관통구멍에 삽입되어 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
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