KR20120044907A

KR20120044907A - 스크롤 압축기

Info

Publication number: KR20120044907A
Application number: KR1020110110458A
Authority: KR
Inventors: 이사무 쯔보노; 유우고 무까이; 아끼히꼬 이시야마; 가즈노리 쯔꾸이; 에이지 사또오
Original assignee: 히타치 어플라이언스 가부시키가이샤
Priority date: 2010-10-28
Filing date: 2011-10-27
Publication date: 2012-05-08
Also published as: JP2012092773A; CN103939340B; JP5548586B2; CN102454603A; KR101287716B1; CN103939340A; CN102454603B

Abstract

본 발명의 과제는 고정 스크롤과 선회 스크롤의 최외측 맞물림 개소에서의 시일성의 저하를 방지하는 동시에, 흡입 영역에서의 작동 유체의 가열도 억제하여, 에너지 효율의 향상을 도모하는 것이다.
스크롤 압축기는 고정 스크롤(2)과, 이 고정 스크롤과 맞물려 선회 운동을 행함으로써 상기 고정 스크롤과의 사이에 압축실(100a, 100b)을 형성하는 선회 스크롤(3)과, 선회 스크롤에 고정 스크롤로의 압박력을 부여하는 배압실(110)과, 이 배압실에 압축기 토출측의 오일을 도입하는 급유로를 갖는다. 또한, 상기 배압실과 억류 개시 후의 상기 압축실과만 연통되는 동시에 전후의 차압에 의해 개폐되는 배압 밸브(26)를 구비하고, 배압실의 오일을 압축실로 유출시켜 상기 배압실의 압력을 제어하는 압축실 연통로(60)와, 상기 배압실과 상기 압축실에 이르는 흡입 영역(105)과만 연통되어, 배압실의 오일을 상기 흡입 영역으로 공급하는 흡입 영역 연통로(65)를 구비하고 있다.

Description

스크롤 압축기{SCROLL COMPRESSOR}

본 발명은 고정 스크롤과 이에 맞물리는 선회 스크롤을 구비하는 스크롤 압축기에 관한 것으로, 특히 CO₂나 HFC 등의 냉매를 압축하는 냉동 사이클용 스크롤 압축기에 적합한 것이다.

종래의 스크롤 압축기로서는, 특허 문헌 1에 기재되어 있는 바와 같이, 선회 스크롤의 배면에 토출 공간 내의 오일을 도입하여 토출 압력과 흡입 압력의 중간의 압력이 되는 배압실을 형성하고, 이 배압실의 압력(이하, 배압이라고 함)을 사용하여 선회 스크롤을 고정 스크롤로 가압하도록 한 것이 있다.

이와 같은 스크롤 압축기의 경우, 적절한 배압 생성을 위해, 토출 공간으로부터 배압실로 도입한 오일을, 배압을 제어하는 배압 밸브를 구비한 연통로를 통해 압축실로 배출하도록 하고 있다. 상기 연통로의 압축실측의 개구부(압축실측 개구)는 고정 스크롤 경판(고정 경판)의 압축실측에 세워 설치하는 고정 스크롤 랩(고정 랩)에 끼워진 홈(고정 스크롤 랩 이뿌리; 이하 「고정 이뿌리」라고도 함)의 폭 방향 중앙에 형성되어 있었다. 이와 같이 구성함으로써, 선회 스크롤 경판(선회 경판)에 세워 설치하는 랩(선회 랩)의 내선측과 외선측에 형성되는 2계통의 압축실에 대해, 배압실의 오일을 균등하게 공급하도록 하여, 고정 스크롤과 선회 스크롤에 의해 형성되는 압축실의 시일성의 향상을 도모하도록 하고 있다.

일본 특허 출원 공개 제2009-257287호 공보

상기 특허 문헌 1에 기재된 것에 있어서, 압축실로의 연통로 상기 압축실측 개구는, 고정 이뿌리 중, 선회 랩의 권취 종료 개소(내선측과 외선측의 2개소가 있고, 각각을 이하, 내선측 선회 권취 종료, 외선측 선회 권취 종료라고 함)와 맞물리는 고정 랩의 개소(내선측과 외선측의 2개소가 있고, 각각을 이하, 내선측 고정 권취 종료, 외선측 고정 권취 종료라고 함)로부터 소용돌이 형상의 고정 이뿌리를 따라서 랩 중앙측(랩 권취 시작측)으로 들어간 위치에 형성되어 있다.

이 결과, 외선측 선회 권취 종료와 내선측 고정 권취 종료의 맞물림에 의한 선회 외선측 압축실의 억류 개시, 또는 내선측 선회 권취 종료와 외선측 고정 권취 종료의 맞물림에 의한 선회 내선측 압축실의 억류 개시의 타이밍(각 압축실의 억류 개시)으로부터, 소정의 시간만큼, 상기 권취 종료 부분에서의 맞물림 개소(최외측 맞물림 개소)로의 오일의 공급이 부족하다. 이로 인해, 상기 최외측 맞물림 개소에서의 시일성이 저하되어 누설이 발생하여, 스크롤 압축기의 에너지 효율이 저하된다고 하는 과제가 있었다.

또한, 상기 종래의 것에서는, 배압실의 고온의 오일이, 상기 연통로를 통해 상기 압축실측으로 유출되지만, 이 오일은 흡입 영역(흡입실)에도 대량으로 흘러 버리는 것을 알 수 있었다. 이로 인해, 흡입 파이프로부터 압축기 내로 유입되는 가스(냉매 가스 등의 작동 유체)를 가열하고, 가열된 가스는 비용적이 증대되므로, 압축실로 도입되는 작동 유체의 질량은 저하된다. 이로 인해, 종래의 스크롤 압축기에 있어서는, 압축에 필요한 동력에 대해 적은 일을 할 수 없고, 전체 단열 효율의 저하(이하, 흡입 가열 성능 저하라고 함)를 일으켜, 이 점으로부터도 에너지 효율이 저하된다고 하는 과제도 있었다.

본 발명의 목적은, 고정 스크롤과 선회 스크롤의 최외측 맞물림 개소에서의 시일성의 저하를 방지하는 동시에, 흡입 영역에서의 작동 유체의 가열도 억제하여, 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 스크롤 압축기를 얻는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 경판과 그것에 세워 설치된 스크롤 랩을 갖는 고정 스크롤과, 경판과 그것에 세워 설치된 스크롤 랩을 갖고, 상기 고정 스크롤과 맞물려 선회 운동을 행함으로써 상기 고정 스크롤과의 사이에 압축실을 형성하는 선회 스크롤과, 상기 선회 스크롤에 상기 고정 스크롤로의 끌어당김력을 부여하는 배압실과, 상기 배압실에 압축기 토출측의 오일을 도입하는 급유로를 갖는 스크롤 압축기에 있어서, 상기 배압실과 억류 개시 후의 상기 압축실과만 연통되는 동시에 전후의 차압에 의해 개폐되는 배압 밸브를 구비하고, 배압실의 오일을 압축실로 유출시켜 상기 배압실의 압력을 제어하는 압축실 연통로와, 상기 배압실과, 억류 개시 후의 상기 압축실에 이르는 흡입 영역과만 연통하고, 억류 개시 후의 상기 압축실에는 연통하지 않도록 구성되어, 상기 배압실의 오일을 상기 흡입 영역으로 공급하는 흡입 영역 연통로를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 고정 스크롤과 선회 스크롤의 최외측 맞물림 개소에서의 시일성의 저하를 방지할 수 있는 동시에, 흡입 영역에서의 작동 유체의 가열도 억제할 수 있으므로, 에너지 효율이 높은 스크롤 압축기를 얻을 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 스크롤 압축기의 제1 실시예를 도시하는 종단면도.
도 2는 도 1에 도시하는 고정 스크롤을 하방으로부터 본 하면도로, (a)는 선회 외선측 압축실의 억류 개시 시의 선회 스크롤 랩도 포함하는 도면, (b)는 선회 내선측 압축실의 억류 개시 시의 선회 스크롤 랩도 포함하는 도면.
도 3은 도 2에 도시하는 고정 스크롤의 III-III선 단면도로, 배압 밸브 부근의 구조를 설명하는 도면.
도 4는 도 1에 도시하는 선회 스크롤을 상방으로부터 본 상면도.
도 5는 도 4에 도시하는 선회 스크롤의 V-V선 단면도.
도 6은 도 2의 Q부를 확대하여 도시하는 부분 확대도로, 흡입 파이프 근방의 고정 경판면의 확대도.
도 7은 본 발명의 스크롤 압축기의 제2 실시예를 도시하는 종단면도.
도 8은 본 발명의 스크롤 압축기의 제3 실시예를 설명하는 선회 스크롤의 상면도.
도 9는 도 8의 선회 스크롤의 종단면도로, 도 8의 IX-IX선 단면도.
도 10은 본 발명의 스크롤 압축기의 제3 실시예를 설명하는 고정 스크롤의 고정 경판면에 있어서의 흡입 파이프 근방의 확대도로, 도 2의 Q부에 상당하는 도면.
도 11은 본 발명의 스크롤 압축기의 제4 실시예를 설명하는 고정 스크롤의 하면도로, 선회 외선측 압축실의 억류 개시 시에 있어서의 선회 스크롤 랩도 겹쳐서 표시한 도면.
도 12는 도 11에 도시한 고정 스크롤의 배압 밸브를 갖는 압축실 연통로의 구성을 설명하는 종단면도로, 도 11의 XII-XII 단면도.
도 13은 종래의 스크롤 압축기로 최외측 맞물림 개소로의 급유 가능성을 설명하는 고정 스크롤의 하면도로, 선회 스크롤이 230도인 선회 위상각 시의 선회 스크롤 랩도 포함하는 도면.
도 14는 도 13과 동일한 고정 스크롤의 하면도로, 선회 스크롤이 330도인 선회 위상각 시의 선회 스크롤 랩도 포함하는 도면.
도 15는 도 13과 동일한 고정 스크롤의 하면도로, 선회 내선측 압축실의 억류 개시 시에도, 선회 외선측 압축실의 억류 개시 시에도 모두, 극좌표가 270도인 위치에서는, 선회 랩이 고정 이뿌리 중앙으로 오는 것을 설명하는 도면.

우선, 상술한 특허 문헌 1에서는, 압축실의 억류 개시로부터 잠시 동안, 최외측 맞물림 개소로의 급유가 멈춰 버리는 이유를, 이하에 설명한다.

일반적으로, 억류 공간인 압축실은 선회 스크롤의 선회 운동을 수반하여 랩 중앙측으로 이동한다. 이로 인해, 그 중에 어떤 작동 유체는, 정지계인 고정 스크롤로부터 보면, 랩을 따라서 중앙으로 흐른다. 이 결과, 압축실측 개구로부터 압축실로 유입된 오일은 이 작동 유체의 흐름을 타고, 랩 중앙을 향해 흐른다. 한편, 최외측 맞물림 개소도, 선회 스크롤의 선회 운동에 따라서 랩 중앙으로 이동한다. 이로 인해, 압축실측 개구로부터 유입되는 오일을 최외측 맞물림 개소로 공급하기 위해서는,

『최외측 맞물림 개소가, 랩을 따라서 압축실측 개구보다도 랩 중앙 근처인 것…(1)』

이 필요 조건이 된다. 상기 최외측 맞물림 개소는, 선회 스크롤의 선회 위상각에 의해 결정되므로, 최외측 맞물림 개소가 압축실측 개구보다도 랩 중앙 부근이 되는 선회 위상각일 때만, 최외측 맞물림 개소에 오일을 공급할 수 있게 된다. 실제로는 그 밖의 추가 조건이 더 필요해진다.

다음에, 도 13에 도시하는 종래의 스크롤 압축기와 동일한 경우[압축실측 개구의 설치 방향각이 고정 권취 종료로부터 210도 정도 랩 중앙측(랩 권취 시작측)으로 들어간 경우]를 대상으로 하고, 상기 추가 조건과, 맞물림 개소에 급유 가능해지는 선회 위상각 범위를 검토한다.

여기서, 상기 최외측 맞물림 개소가, 외선측 압축실의 최외측 맞물림 개소인지, 내선측 압축실의 최외측 맞물림 개소인지에 따라서 상황이 다르므로, 우선 고찰 대상을, 외선측 선회 권취 종료와 내선측 고정 권취 종료의 맞물림(이하, 선회 외선측 최외측 맞물림 개소라고 함)에 의해 선회 외선측 압축실이 형성되는 경우로 한정하여 생각한다. 또한, 단순화하기 위해, 압축실측 개구의 직경이 선회 랩의 두께와 동일해지는 조건으로 생각한다. 또한, 고정 스크롤 중심을 원점으로 하여, 기준 방향을 고정 권취 종료 방향으로 하는 극좌표로 생각한다.

여기서는, 랩 형상을 원의 인벌류트 곡선으로 형성하는 것을 전제로 하고 있지만, 이 경우, 엄밀하게는, 고정 스크롤 중심을 지나 내선측 고정 권취 종료와 외선측 고정 권취 종료의 2점을 지나는 직선을 그을 수는 없다. 즉, 상기 2점의 고정 권취 종료점을 연결하면, 고정 중심으로부터 기초원의 접선을 통과하는 직선이 된다. 따라서, 여기서는 상기 2점의 고정 권취 종료의 중심을 지나는 방향각을 기준 방향으로 하고, 각도에 있어서는, 다소의 어긋남을 허용하는 것으로 한다.

상기와 같이 하면,

『선회 외선측 최외측 맞물림 개소의 방향각은 선회 스크롤의 선회 위상각과 동등하다…(2)』

는 것을 알 수 있다. (단, 선회 내선측 최외측 맞물림 개소의 경우에는, 180도 어긋난다.)

따라서, 상기 (1), (2)로부터,

『선회 스크롤의 선회 위상각이, 랩을 따라서 압축실측 개구보다도 랩 중앙 부근인 것…(3)』

이, 상기 압축실측 개구로부터 선회 외선측 최외측 맞물림 개소로 급유하기 위한 필요 조건인 것을 알 수 있다.

도 13, 도 14에는 상기의 필요 조건을 만족시키는 선회 위상각의 선회 랩을 각각 나타내고 있지만, 이 중, 도 13의 선회 랩은 압축실측 개구가 선회 내선측 압축실로 개방되어 있으므로, 선회 외선측 최외측 맞물림 개소로의 급유는 불가능하고, 한편, 도 14의 선회 랩은 선회 외선측 최외측 맞물림 개소로의 급유가 가능한 것을 알 수 있다.

이것으로부터, 이하의 것을 말할 수 있다.

『선회 위상각이 압축실측 개구의 설치 방향각을 중심으로 하여 전후 90도씩(합계 180도) 사이, 압축실측 개구는 선회 내선측 압축실로 개방된다.…(4)』

여기서, 선회 위상각이 360도 이상으로 되면, 외측에 다른 맞물림 개소가 형성되고, 지금까지 고찰 대상이 되어 온 맞물림 개소는 최외측 맞물림 장소에서는 없어지므로,

『선회 위상각은 0도로부터 360도 이하의 범위이다…(5)』

라고 하는 전제 조건도 있어, 상기 (4)와 (5)가, 추가해야만 하는 조건이다. 이들을 정리하면, 이하의 것을 알 수 있다.

『압축실측 개구로부터 선회 외선측 최외측 맞물림 개소로 급유 가능한 선회 위상각의 범위는 압축실측 개구의 설치 방향각보다 90도 이상 랩 중앙 부근의 범위이며, 선회 위상각이 360도 이하이다.‥(6)』

이상을 고려하면, 도 13에 도시한 바와 같은 종래예의 경우, 압축실측 개구의 설치 방향각이 210도이므로, 210도에 90도를 더한 300도로부터 360도의 선회 위상각의 범위(선회 위상 각도 간격)로 급유 가능한 것을 알 수 있다.

지금까지의 고찰에 의해 구한, 선회 외선측 최외측 맞물림 개소로 급유 가능한 선회 위상 각도 간격은, 어디까지나, 선회 외선측 최외측 맞물림 개소보다도 상류측으로 상기 압축실측 개구가 개방되는 선회 위상 각도 간격을 나타낸 것으로, 여전히, 급유 가능해지는 필요 조건이며, 충분 조건으로는 되어 있지 않다.

즉, (6)을 만족시키고 있어도, 이하와 같은 예외가 생긴다.

『압축실측 개구로부터 분출되는 오일의 속도가 작으면, 선회 스크롤이 360도 선회하는 동안, 분출된 오일이 최외측 맞물림 개소로 도달할 수 없다.…(7)』

이 오일의 분출 속도는 상기 연통로의 입구측의 압력(배압)과 출구측의 압력의 차 모두, 상기 연통로의 유로 저항으로도 결정된다.

상기 종래 기술에서는, 상기 연통로 내에 스로틀을 수반하는 배압 밸브를 설치하고 있으므로, 유로 저항이 크고, 오일의 분출 속도는 작아진다. 따라서, 압축실측 개구로부터 분출된 오일은 최외측 맞물림 개소로 도달할 때까지 시간이 걸려, 실제로, 최외측 맞물림 개소로의 급유는 거의 행해지지 않고, 행해졌다고 해도 약간이다. 전술한 설명에 있어서, 종래예에서는 압축실의 억류 개시로부터 잠시 동안만큼 최외측 맞물림 개소로의 급유가 멈춘다고 서술하였지만, 실제로는 최외측 압축실로의 급유는 거의 없는 것을 알 수 있었다.

압축실측 개구의 설정 위치를 랩을 따라서 외주측으로 이동시키면, 상기 최외측 맞물림 개소와, 그것보다도 상류측으로 개방되는 상기 압축실측 개구의 선회 위상각의 간격을 증대시킬 수 있으므로, 상기 최외측 맞물림 개소로의 급유량도 증대시킬 수 있을 가능성이 있다. 그러나, 압축실측 개구로부터 유입되는 오일의 속도는 배압 밸브의 유로 저항에 의해 작게 억제되어 버리므로, 실질적으로는 급유량을 증가시킬 수 있을 가능성은 낮다.

이상의 설명은, 선회 외선측 압축실의 경우에 대한 것이지만, 선회 내선측 압축실의 경우라도, 상술한 설명과 동일한 것이라고 할 수 있다. 구체적으로 서술하면,

『선회 내선측 최외측 맞물림 개소에 급유 가능한 압축실측 개구의 선회 위상각은, 선회 외선측 최외측 맞물림 개소에 급유 가능한 선회 위상각 간격과는 180도 어긋난 각도 관계로 된다.…(8)』

또한, 단순화를 위해, 「압축실측 개구의 직경이 선회 랩의 두께와 동일」로 되는 조건으로 설명하였지만, 「압축실측 개구의 직경이 선회 랩의 두께보다도 작은」 경우에는, 압축실측 개구가 어떤 압축실에도 면하지 않는 선회 위상각의 범위(선회 위상 각도 간격)가 발생한다. 이로 인해, 급유 가능한 선회 위상 각도 간격은, 상술한 각도의 범위보다도 한층 좁아져, 최외측 맞물림 개소로의 급유는 더욱 적어지는 것을 알 수 있다.

이상, 상세하게 서술한 바와 같이, 큰 스로틀을 수반하는 배압 밸브를 구비하고, 압축실측 개구가, 고정 랩의 권취 종료보다도 랩 중앙측(권취 시작측)으로 들어간 고정 이뿌리에 형성하도록 한 종래의 것에서는, 최외측 맞물림 개소로의 급유가 실질적으로는 행해지지 않아, 압축실의 시일성이 저하되고, 성능이 대폭으로 저하되는 것을 알 수 있었다.

또한, 도 15에 도시한 바와 같이, 선회 내선측 압축실 억류 개시 시에도, 선회 외선측 압축실 억류 개시 시에도 모두, 극좌표로 270도의 위치에 있어서는, 선회 랩의 위치는 고정 스크롤의 이뿌리 중앙(랩 사이의 중앙)으로 온다. 이것으로부터, 상기 압축실측 개구를, 고정 이뿌리 중앙에서 극좌표가 270도 이상(단, 360도 미만이 바람직함)인 위치에 형성하면, 이 압축실측 개구는 억류 개시 후의 압축실로만 개방되는 것을 알 수 있다. 또한, 상기 압축실측 개구의 개구 위치가 고정 이뿌리의 중앙으로부터 어긋난 경우, 근처의 고정 랩의 선으로 형성되는 압축실과 상기 압축실측 개구의 연통이 빨라진다. 이로 인해, 양 압축실 모두, 억류 개시 후의 압축실로만 개방시키기 위해서는, 극좌표로 270도 이상(단, 360도 미만이 바람직함)이고, 또한 랩 중앙 부근에 상기 압축실측 개구를 형성할 필요가 있다. 또한, 상기 압축실측 개구의 형성 위치는, 전술한 바와 같이 상기 극좌표로 360도 미만의 위치가 바람직하지만, 360도 이상이라도, 압축실로만 개방되는 위치이면 된다.

이에 대해, 상기 종래 기술의 배압 밸브를 갖는 상기 연통로는 그 압축실측 개구가 고정 랩 권취 종료로부터 고정 랩의 이뿌리를 따라서 중앙측(권취 시작측)으로 210도 정도의 위치(고정 스크롤의 중심을 원점으로 하여, 기준 방향을 고정 권취 종료 방향으로 하는 극좌표로 방향각이 210도인 위치)에 설치되어 있다. 이는, 상기한 바와 같이, 상시 억류 개시 후의 압축실과만 연통 가능해지는 각도의 최소값인 270도보다도 명백하게 작으므로, 적어도 어떤 시간에 있어서, 상기 압축실측 개구는 흡입 파이프와 통하는 흡입 영역(흡입실)에 면하고 있는 것을 알 수 있다.

그런데, 배압실은 중간 압력인 배압으로 유지되어 있으므로, 상기 압축실측 개구의 압력이 낮을 때일수록 그 압축실측 개구를 흐르는 오일량은 증대된다. 이로 인해, 상기 압축실측 개구를 흐르는 오일의 대부분은, 상기 압축실측 개구의 압력이 가장 낮아지는 흡입 영역으로의 연통 시에 흘러 버린다. 즉, 상기 종래 기술에 있어서, 상기 배압실로부터 상기 압축실측 개구를 통해 배출되는 오일의 대부분은 흡입 영역으로 들어가므로, 상기 압축실측 개구는 실질적으로는 배압실과 흡입 영역만을 연통시키는 유로로 되어 있었다.

상기 배압실로 유입되기 전의 오일은, 스크롤 압축기의 토출 공간에 저류되어 있으므로, 고온으로 되어 있다. 이로 인해, 오일이 배압실로부터 흡입실로 유입될 때의 감압에 의해, 오일 중의 작동 유체(냉매)의 가스화에 의해 유온 저하는 발생하지만, 흡입 온도보다는 고온으로 되어 있다.

이로 인해, 상기 종래의 스크롤 압축기에 있어서는, 흡입 영역의 작동 유체는, 배압실로부터 유입되는 고온의 오일과, 그 오일에 용해되어 있던 고온의 작동 유체에 의해 가열되어 온도가 높아져, 비용적이 증대되므로, 압축실로 도입되는 작동 유체의 질량은 저하된다. 한편, 압축에 필요로 하는 동력은, 흡입 온도의 상승에 의해 단열 지수가 증대되므로, 증가한다. 즉, 압축에 필요한 동력이 증대되는 데 적은 일밖에 할 수 없어, 전체 단열 효율이 저하되는(즉, 흡입 가열 성능 저하를 일으키는) 것도 명백해졌다.

따라서, 본 실시예에서는, 배압 밸브를 갖는 상기 연통로의 압축실측 개구를, 억류 완료 후의 압축실에만 연통시키고, 흡입 영역(흡입실)에는 연통시키지 않는 위치로 개방하는 구성으로 하였다. 또한, 상기 흡입 영역에만 연통하는 다른 계통의 급유로(흡입 영역 연통로)를 더 구비하고, 이 흡입 영역 연통로는 간헐적으로 급유가 행해지는 간헐 급유 구조로 함으로써, 흡입 영역으로의 급유를 필요 최소한으로 하는 것을 가능하게 하였다.

이하, 본 발명의 구체적 실시예를 도 1 내지 도 12에 기초하여 설명한다.

[제1 실시예]

본 발명의 제1 실시예를 도 1 내지 도 6에 기초하여 설명한다. 도 1은 본 실시예의 스크롤 압축기를 도시하는 종단면도, 도 2는 도 1에 도시하는 고정 스크롤을 하방으로부터 본 하면도로, (a)는 선회 외선측 압축실의 억류 개시 시의 선회 스크롤 랩도 포함하는 도면, (b)는 선회 내선측 압축실의 억류 개시 시의 선회 스크롤 랩도 포함하는 도면, 도 3은 도 2에 도시하는 고정 스크롤의 III-III선 단면도로, 배압 밸브 부근의 구조를 설명하는 도면, 도 4는 도 1에 도시하는 선회 스크롤을 상방으로부터 본 상면도, 도 5는 도 4에 도시하는 선회 스크롤의 V-V선 단면도, 도 6은 도 2의 Q부를 확대하여 도시하는 부분 확대도로, 흡입 파이프 근방의 고정 경판면의 확대도이다. 또한, 이 실시예에 있어서, 압축기의 직경은 10㎜ 내지 1000㎜ 정도이다.

우선, 스크롤 압축기의 전체 구성을, 주로 도 1을 사용하여 설명한다.

도 1에 도시하는 스크롤 압축기(1)는 고정 스크롤(2)과 선회 스크롤(3)을 구비하고 있고, 상기 고정 스크롤(2)은 원의 인벌류트를 단면선으로 하는 고정 스크롤 랩(고정 랩)(2b)을 고정 스크롤 경판(고정 경판)(2a)에 세워 설치하고, 또한 상기 선회 스크롤(3)도 마찬가지로, 원의 인벌류트를 단면선으로 하는 선회 스크롤 랩(선회 랩)(3b)을 선회 스크롤 경판(선회 경판)(3a)에 세워 설치하고, 이들 고정 스크롤(2)과 선회 스크롤(3)을 맞물림으로써, 양자 사이에 압축실(100)을 형성하고 있다.

이들 랩은 일반적으로 두께는 동일하다. 또한, 고정 랩과 선회 랩이 동일 형상의 대칭 이형을 갖는 대칭 형상의 스크롤 압축기에서는, 상기 선회 랩(3b)의 외선측에 형성되는 선회 외선측 압축실과, 상기 선회 랩(3b) 내선측에 형성되는 선회 내선측 압축실은 동일 형상으로 된다.

한편, 선회 스크롤(3)의 선회 랩(3b)의 권취 종료측의 양 측면을 고정 스크롤(2)의 고정 랩(2b)과의 맞물림에 사용하는, 소위 비대칭 이형의 스크롤 압축기도 있다. 이 비대칭 이형의 스크롤 압축기에서는, 고정 스크롤(2)의 내선의 권취 종료인 내선측 고정 권취 종료는, 전술한 대칭 형상의 스크롤 압축기의 대칭 이형에서의 내선측 고정 권취 종료(α)(도 2 참조)의 위치로부터, β(도 2 참조)의 위치로 이동한다. 이는, 인벌류트 권취각이고 또한 180도 회전시킨 위치이고, 외선측 고정 권취 종료(γ)와 고정 랩 이 홈을 끼워서 대향하는 위치로 된다.

상기 고정 스크롤(2)은 고정 랩(2b)의 경판 외변부(2d)의 하면[고정 경판면(2u)]을 프레임(4)에 나사 고정되어 있다. 한편, 상기 선회 스크롤(3)은 그 경판 배면에 설치된 선회 베어링(23)에, 크랭크축(6)의 편심 핀부(6a)가 삽입되고, 주베어링(24)으로 회전 지지된 크랭크축(6)의 회전에 의해 선회 운동되도록 구성되어 있다. 이 선회 스크롤(3)의 배면에는 상기 프레임(4)과 함께 배압실(110)이 형성되어 있다.

상기 선회 스크롤(3)이 자전하는 일 없이 선회 운동시키기 위해, 선회 스크롤(3)과 상기 프레임(4) 사이에는 올덤 링(5)이 설치되어 있다. 상기 배압실(110)의 압력인 배압은 후술하는 작용에 의해, 토출압과 흡입압 사이의 중간압으로 유지되어 있다. 또한, 상기 선회 베어링(23)이 설치되어 있는 선회 베어링실(115)은 토출 압력의 공간으로 되어 있는 케이싱(8) 하부의 오일 저장부(125)로부터 토출 압력의 오일이 공급되므로, 토출압으로 되어 있다. 따라서, 선회 스크롤(3)은 상기 배압실(110)의 배압과, 상기 선회 베어링실(115)의 토출압에 의해 고정 스크롤(2)측으로 가압, 즉 선회 경판(3a)이 고정 경판면(2u)으로 가압되어 있다.

냉매 등의 작동 유체를 상기 압축실(100)로 유도하기 위해, 고정 스크롤(2)에 형성된 흡입 구멍(2y)에는 흡입 파이프(50)가 압입하여 접속되어 있다. 또한, 이 흡입 구멍(2y)에는 압축기의 정지 직후에 작동 유체가 역류되는 것을 방지하기 위해, 역지 밸브(70)가 상기 흡입 파이프(50)의 하방에 설치되어 있다. 또한, 상기 고정 스크롤(2)의 중앙부 부근에는 상기 압축실(100)에서 압축된 작동 유체를 토출시키기 위한 토출 구멍(2f)이 형성되어 있다. 이 토출 구멍(2f)의 외주측의 고정 경판(2a)에는 복수의 바이패스 구멍(2e)(도 1, 도 2 참조)을 형성하고, 각각의 바이패스 구멍(2e)에는 각각 바이패스 밸브(과압축 방지 밸브 또는 릴리스 밸브라고도 함)(22)가 설치되어 있고, 상기 바이패스 구멍이 연통되어 있는 압축실(100)의 압력이 고정 배면실(120)의 압력보다 상승하면 상기 바이패스 밸브(22)가 개방되어, 작동 유체가 과압축되는 것을 방지하도록 하고 있다.

상기 크랭크축(6)의 중앙에는 세로(축방향)로 관통하는 급유 구멍(6b)이 형성되어 있고, 상기 오일 저장부(125)로부터 토출 압력의 오일은, 크랭크축(6)의 하단부에 설치된 급유 파이프(6x) 및 상기 급유 구멍(6b) 등의 급유로를 통해, 상기 선회 베어링실(115)에 공급된다. 상기 크랭크축(6)에는 회전 균형을 잡기 위해, 프레임(4)보다도 하부에 샤프트 밸런스(80)와 카운터 밸런스(82)가 설치되어 있다. 상기 카운터 밸런스(82)는 크랭크축(6)에 수축 끼워 맞춤 또는 압입에 의해 설치한 모터(7)의 로터(7a) 하부에 고정되어 있다. 상기 모터(7)의 스테이터(7b)는 원통 케이싱(8a)에 수축 끼워 맞춤 또는 압입하여 고정되고, 이 스테이터(7b)와 상기 로터(7a)가 직경 방향으로 균일한 갭을 유지하도록, 상기 프레임(4)은 원통 케이싱(8a)에 택 용접되어 있다.

상기 원통 케이싱(8a)의 측면에는 케이싱(8) 내의 모터실 상부에 연통하도록, 토출 파이프(55)가 설치되어 있고, 상기 토출 구멍(2f)으로부터 고정 배면실(120)로 토출된 작동 유체는 상기 프레임(4) 하부의 모터실에 유입되어 오일이 분리되고, 상기 토출 파이프(55)로부터 냉동 사이클 등으로 토출된다. 상기 원통 케이싱(8a) 내의 하부에는 상기 크랭크축(6)의 하부를 지지하는 부베어링(25)을 설치하기 위한 하부 프레임(35)이 고정 배치되어 있다. 상기 부베어링(25)은 볼(25a)과 볼 홀더(25b)로 구성되어, 크랭크축(6)이 휘어도 편접촉이 발생하지 않는 구성으로 되어 있다. 상기 볼 홀더(25b)는 상기 하부 프레임(35)에 나사 고정 또는 용접에 의해 고정 배치되어 있다. 또한, 상기 급유 파이프(6x)는 상기 크랭크축(6)의 하단부에 압입하여 설치되어 있다.

상기 원통 케이싱(8a)의 상부에는 상부 케이싱(8b)이 용접되고, 하부에는 바닥 케이싱(8c)이 용접되어, 밀폐형의 케이싱(8)이 구성되어 있다. 또한, 상기 상부 케이싱(8b)에는 모터(7)에 전력을 공급하기 위한 모터선을 연결하는 허메틱 단자(220)가 용접에 의해 설치되고, 또한 고정 스크롤(2)에 압입된 상기 흡입 파이프(50)도 이 상부 케이싱(8b)에 용접되어 있다. 상기 케이싱(8) 내에는 조립의 적당한 단계에서 오일이 봉입되고, 이 오일은 케이싱(8)의 상기 바닥 케이싱(8c)과 상기 하부 프레임(35) 사이에 형성되어 있는 상기 오일 저장부(125)에 저류되어 있다. 또한, 상기 고정 배면실(120)은 상기 상부 케이싱(8b)과 상기 고정 스크롤(2) 사이에 형성되어 있다. 이와 같이 하여, 스크롤 압축기(1)는 구성되어 있다.

다음에, 상기 스크롤 압축기의 동작을 설명한다. 모터(7)에 의해 크랭크축(6)을 회전시키면 선회 스크롤(3)이 선회 운동한다. 이에 의해, 흡입 파이프(50)로부터 흡입된 작동 유체는 흡입압의 흡입 영역(105)(도 2 참조)을 통해, 고정 스크롤(2)과 선회 스크롤(3)의 맞물림에 의해 형성되는 압축실(100)로 도입된다. 압축실(100)로 도입된 작동 유체는 압축실이 중앙으로 이동하면서 축소함으로써 압축되고, 중앙 부근의 토출 구멍(2f)으로부터 케이싱(8) 내의 상부 공간인 고정 배면실(120)로 토출된다. 고정 배면실(120)과 모터(7)가 설치된 공간(모터실)은, 상기 고정 스크롤(2) 및 프레임(4)의 외주면에 형성된 외주 홈(71)에 의해 연통되어 있고, 이에 의해 케이싱(8) 내부는 토출압으로 유지된 토출 영역으로 되고, 도 1에 도시하는 스크롤 압축기는 소위 고압 챔버 방식의 스크롤 압축기로 된다.

압축실(100) 내의 압력이 고정 배면실(120)의 압력보다도 높아지는 과압축 조건에서는, 상기 바이패스 밸브(22)의 밸브체가 개방되고, 압축실 내의 작동 유체를 고정 배면실(120)로 바이패스 구멍(2e)을 통해 바이패스시킨다. 즉, 상기 바이패스 밸브(22)는 압축실 압력 억제 수단으로 되어 있다. 이에 의해, 불필요한 일인 과압축을 억제할 수 있으므로, 성능을 보다 향상시킬 수 있다.

고정 배면실(120)로 유출된 작동 유체는, 그 후 고정 스크롤(2)과 프레임(4)의 외주 홈(71)을 통과하여 모터(7)의 상부 공간으로 유입되고, 토출 파이프(55)로부터 외부로 토출된다. 작동 유체 중에 포함되어 있는 오일은, 상기 고정 배면실(120)로 토출되었을 때, 케이싱 내벽에 오일이 충돌하여 분리되고, 그 분리된 오일은 케이싱 내벽을 타고, 최종적으로 압축기 저부의 오일 저장부(125)로 복귀된다.

모터(7)의 상부 공간으로 유입된 상기 작동 유체의 일부는 모터(7)의 외주 홈이나 권선 간극을 통해 모터(7)의 하부 공간과의 사이를 왕복하여 토출된다. 이에 의해, 스테이터(7b)의 권선이나 모터의 적층 강판에 오일이 부착되기 쉬워져, 작동 유체 중의 오일의 분리가 촉진된다. 오일 저장부(125)에 저류되어 있는 오일은, 모터실 내의 압력(토출압)과 배압실(110)의 압력(배압)의 차압에 의해, 급유 파이프(6x) 및 크랭크축(6) 내의 급유 구멍(6b) 등의 급유로를 통해, 선회 베어링(23)과 주베어링(24)에 급유된 후, 배압실(110) 내로 유입된다. 핀부(6a)의 상부는 토출압이 가해지는 선회 베어링실(115)으로 되므로, 선회 베어링실(115)은 토출압에 의해 선회 스크롤(3)을 고정 스크롤(2)측으로 끌어당기는 작용을 갖는다. 또한, 상기 배압실(110)도 배압에 의해 선회 스크롤(3)을 고정 스크롤(2)측으로 끌어당기는 작용을 갖는다. 이들 배압실(110)과 선회 베어링실(115)은 고정 스크롤(2)과 선회 스크롤(3)을 끌어당기는 끌어당김력 부가 수단으로 된다.

또한, 상기 부베어링(25)에는 급유 구멍(6b)으로부터 원심력에 의해 급유된다.

배압실(110)로 유입되는 오일은 토출압에 가까운 압력이 있고, 배압실(110) 압력을 승압시키는 작용이 있다. 또한, 오일에 용해되어 있는 작동 유체는 중간압의 배압실(110)로 유입될 때, 감압에 의해 가스화되므로, 이에 수반하는 배압실(110)의 압력 상승 작용도 있다. 배압실(110)로 유입된 오일은 올덤 링(5)의 윤활도 행한다. 그 후, 오일은, 후술하는 압축실 연통로(60)(도 3 참조)와 흡입 영역 연통로(65)(도 6 참조)를 통해 압축실(100)로 유입되어, 작동 유체와 혼합된다. 이와 같이 하여 상기 배압은 중간압으로 유지된다.

다음에, 본 실시예에 있어서의 주요부가 되는 구성에 대해, 도 2 내지 도 6을 사용하여 상세하게 설명한다.

도 2에 도시한 바와 같이, 고정 스크롤(2)에는 압축실(100)과 배압실(110)을 연통하는 압축실 연통로(60)가 설치되어 있다. 이 압축실 연통로는, 도 3에 도시한 바와 같이 ㄷ자형으로 되어 있다. 이 ㄷ자형의 통로를 형성하기 위해서는, 관통 구멍을 뚫은 후에 통로로서 불필요한 부분을 밀봉함으로써[밀봉부(61)를 참조] 실현할 수 있다.

상기 압축실 연통로(60)는, 도 3 중에 2점 쇄선으로 나타내는 바와 같은 경사 구멍형 연통로로서 형성해도 좋고, 이 경우에는 압축실 연통로(60)의 압축실측 개구(60a)가 타원으로 되지만, 압축실 연통로(60)를 ㄷ자형으로 형성할 필요가 없고, 관통 구멍을 뚫은 후의 밀봉 처리[밀봉부(61)]가 불필요해지므로, 가공을 보다 용이하게 할 수 있다.

상기 압축실 연통로(60)의 압축실측 개구(60a)는, 도 2에 도시한 바와 같이 고정 스크롤의 이뿌리 중앙으로 개방되도록 하고 있으므로, 선회 스크롤(3)의 선회 랩 외선측 압축실인 선회 외선측 압축실(100a)과, 내선측 압축실인 선회 내선측 압축실(100b)의 양 압축실에 연통 가능하게 구성되어 있다.

본 실시예에서는, 상기 압축실측 개구(60a)를 형성한 고정 스크롤(2)의 고정 랩(2b) 내선측의 권취 종료(내선측 고정 권취 종료)를, 종래 이형(선회 내선측 압축실과 선회 외선측 압축실이 동시에 억류를 개시하는 대칭 이형)의 고정 랩 내선 권취 종료 위치(내선측 고정 권취 종료)(α)[도 2의 (a) 참조]보다도 인벌류트 권취각으로 180도 연신시킨 위치(β)[도 2의 (a) 참조]를 내선측 고정 권취 종료로 한, 소위 비대칭 이형으로 하고 있다. 이로 인해, 종래의 대칭 이형과 달리, 압축실측 개구(60a)와 연통하는 선회 외선측 압축실(100a)과 선회 내선측 압축실(100b)의 압력 레벨을 대략 동일하게 할 수 있다. 따라서, 이들 압축실(100a, 100b)과 연통하는 상기 배압실(110)의 압력 변동 폭도 작게 할 수 있다.

상기 압축실측 개구(60a)는 그 직경을, 선회 랩(3b)의 이 폭보다도 조금 작은 치수로 설정하여, 선회 랩(3b)으로 압축실측 개구(60a) 전체를 막을 수 있는 크기로 하고 있다. 이로 인해, 압축실 연통로(60)에는 단시간이지만 폐쇄되어 있는 시간이 발생하고, 상기 배압실(110)은 상기 각 압축실(100a, 100b)과 각각의 타이밍에서 연통한다. 이에 의해, 압축실 연통로(60)를 통해, 압력 레벨이 다른 고정 내선측 압축실(100a)과 고정 외선측 압축실(100b)이 연통하는 일이 없으므로, 고압측 압축실로부터 저압측 압축실로의 누설은 일어나기 어려워, 누설 손실이 억제되므로, 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 상기 압축실측 개구(60a)의 구경을 가능한 한 크게 하였으므로, 압축실 연통로(60)의 유로 저항은 작아져, 대유량이 흐르는 경우라도 배압실의 압력을 원하는 값으로 신속하게 설정할 수 있는 효과가 있다. 또한, 이 압축실 연통로(60)는 1회의 선회 중에 2회나 폐쇄를 일으키는 간헐 연통로로 되므로, 후술하는 이 연통로에 설치하는 배압 밸브의 개구의 절결부를 만들어, 배압 밸브의 동작을 확실하게 하여, 배압의 이상 상승을 회피하는 효과가 있다.

또한, 본 실시예에서는, 상기 압축실측 개구(60a)의 형성 위치를, 고정 스크롤 중심을 원점으로 하고, 기준 방향을 고정 권취 종료 방향으로 하는 전술한 극좌표에 있어서, 고정 랩의 권취 종료로부터 고정 이뿌리를 따라서 중앙측(권취 시작측)으로 270도 이상 들어간 곳으로 설정하고 있다. 이와 같이 구성하는 것에 의한 효과를 이하 서술한다.

도 2의 (a)에 도시하는 시점에서의 선회 랩의 움직임을 고려하면, 억류 개시 전의 선회 외선측 압축실(100a)(흡입 영역)로는 개방되지 않는 상기 압축실측 개구(60a)의 고정 이뿌리 상에서의 설정 위치는, 적어도 (a)의 해칭으로 나타내는 영역으로 된다. 또한, 극좌표가 360도 이상에서는 압축실측 개구(60a)를 어디에 형성해도 흡입 영역으로는 개방되지 않으므로 해칭을 생략하고 있다. 마찬가지로, 도 2의 (b)에 도시하는 시점에 있어서의, 억류 개시 전의 선회 내선측 압축실(100b)(흡입 영역)로는 개방되지 않는 상기 압축실측 개구(60a)의 고정 이뿌리 상에서의 설치 위치도, 적어도 (b)의 해칭으로 나타내는 영역으로 된다. (b)에 크로스 해칭으로 나타내는 영역[(a)와 (b)의 해칭으로 나타낸 공통 부분]에 상기 압축실측 개구(60a)를 형성하면, 압축실 연통로(60)는 상시 억류 종료 후의 압축실에만 연통시킬 수 있다. 랩 두께에 가까운 구경을 갖는 압축실측 개구(60a)를 고정 이뿌리 중앙부에 형성하는 본 실시예의 경우, 고정 이뿌리 중앙부 부근에서 압축실측 개구(60a)가 흡입 영역에 연통하지 않는 영역(크로스 해칭의 부분)의 폭이 랩 두께 이상이어야만 한다. 이 조건에 맞는 개소는, 이 크로스 해칭 영역의 분포로부터, 상기 극좌표로 270도 이상의 위치로 되는 것을 알 수 있다.

따라서, 상기 압축기측 개구(60a)를 고정 이뿌리 중앙부 부근에서 상기 극좌표로 270도 이상의 위치에 형성함으로써, 압축실 연통로(60)를, 상시, 선회 랩(3b)의 권취 종료가 고정 랩(2b)과 접한 후의 억류 완료 후의 공간인 압축실(100a, 100b)에만 개방시킬 수 있고, 흡입 영역(105)과 통하고 있는 흡입 공간(랩 사이에 형성되어 있는 흡입실)에는 절대 연통하지 않도록 구성할 수 있다. 이에 의해, 배압실(110)로부터의 고온의 오일(작동 유체도 포함함)이 상기 흡입 영역(105)으로 유입되는 것을 방지할 수 있으므로, 흡입 가열 성능 저하를 억제할 수 있어, 에너지 효율의 향상을 도모하는 것이 가능해진다.

상기 압축실 연통로(60)의 다른 쪽의 개구부인 배압실측 개구(60b)는 고정 스크롤(2)의 고정 경판면(2u)에 형성되어 있는 둘레 방향의 주위 홈(2p)에 연통하는 오목부(2p1)로 개방되어 있다. 이로 인해, 배압실측 개구(60b)는 상시 배압실(110)에 연통하고 있다.

또한, 상기 압축실 연통로(60)의 도중에는, 도 3에 도시한 바와 같이, 스로틀을 수반하는 배압 밸브(26)가 설치되어 있다. 이 배압 밸브(26)의 구성에 대해 이하에 설명한다.

상기 압축실 연통로(60)의 도중에 연통하는 위치의 고정 스크롤(2)에, 그 상면측으로부터 밸브 구멍(2k)을 형성하고, 이 밸브 구멍(2k)의 저면에는 밸브 시일면(밸브 시트)(26d)을 설치한다. 이 밸브 시일면(26d)에 밸브체(26a)를 밸브 스프링(26b)으로 압박한다. 상기 밸브 스프링(26b)은 밸브 캡(25c)에 의해 유지된다. 이 밸브 캡(26c)은 고정 배면실(120)과의 사이를 시일하는 기능도 담당하고 있다. 이와 같이 구성된 배압 밸브(26)의 동작을 설명한다. 배압 밸브(26)의 밸브체(26a)에는 배압(배압실측의 압력)과 압축실측 개구(60a)가 면하는 압축실측의 압력의 차압이 작용하고, 이 차압에 의해 힘이 밸브 스프링(26b)의 압박력을 초과하면, 밸브 본체(26a)는 밸브 시일면(26d)으로부터 이격되어, 압축실 연통로(60)를 개방한다. 배압은 압축실측 개구(60a)가 면하는 압축실의 압력보다도 밸브 스프링(26b)의 압박력에 대응하는 값만큼 높게 설정된다.

본 실시예의 스크롤 압축기는 비대칭 이형을 채용하고 있으므로, 압축실측 개구(60a)와 연통하는 선회 외선측 압축실(100a)과 선회 내선측 압축실(100b)의 압력 레벨은 거의 동일해진다. 또한, 각각의 압축실(100a 또는 100b)에 연통하는 선회 위상각의 범위도 작아지므로, 그 압력 변동 폭도 작아진다. 이 결과, 배압 밸브(26)에 의해 설정되는 배압의 변동이 작아지므로, 선회 스크롤을 고정 스크롤로 가압하는 힘의 변동이 억제된다. 따라서, 이 가압력의 변동에 수반하여 발생하는 각 스크롤의 변형의 변동이 억제되므로, 양 스크롤 사이의 간극의 변동이 작아져, 그 간극에 있어서의 오일 유지성이 향상되고 시일성이 향상되어, 누설 손실 저감을 도모할 수 있다. 또한, 랩끼리의 간섭의 억제에 의한 마찰 손실의 저감도 더해져, 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 얻어진다.

또한, 상기 바이패스 밸브(22)를 설치하고 있으므로, 이들의 상승 효과에 의해, 스크롤 압축기에 요구되는 전체 운전 범위에서, 선회 스크롤을 고정 스크롤로 가압할 수 있는 동시에, 넓은 운전 조건 범위에서 가압력을 작게 하는 것이 가능해지므로, 미끄럼 이동 손실이 작고, 에너지 효율이 높은 스크롤 압축기를 실현할 수 있는 효과가 있다.

이상과 같이, 배압실(110)로부터 흡입 영역(105)으로 고온의 오일을 유입시키지 않도록 함으로써, 흡입 가열 성능 저하를 회피할 수 있지만, 흡입 영역(105)에 전혀 오일을 공급하지 않으면, 압축실의 시일성이 저하되고, 반대로 에너지 효율의 저하를 발생한다. 그러나, 상기 흡입 영역(105) 중에서 억류 개시 전의 압축실의 내부에 넣은 경우에는, 시일성을 개선할 수 있는 효과는 거의 없다. 상기 흡입 영역 연통로(65)를, 배압실(110)과 흡입 영역(105)을 접속하고 또한 급유 개소와 급유량을 적정화한 구성에 의해, 흡입 영역(105)으로의 급유를 행함으로써, 압축실(100)의 시일성을 향상시키면서, 흡입 가열 성능 저하도 거의 일으키지 않는 스크롤 압축기를 실현할 수 있다.

이를 실현하기 위해, 본 실시예에서는 상기 흡입 영역 연통로(65)를 도 4 내지 도 6에 도시하는 구성으로 하고 있다. 즉, 상기 흡입 영역 연통로(65)는 선회 경판(3a)을 배압실(110)측으로부터 고정 경판면(2u)측으로 관통시키는 작은 직경의 선회 경판 급유 구멍(65a)(도 4, 도 5 참조)과, 고정 경판면(2u) 상에 형성되어, 상기 선회 경판 급유 구멍(65a)에 연통 가능한 위치와 상기 흡입 영역(105)을 접속하는 고정 경판 급유 홈(65b)(도 6)에 의해 구성되어 있다. 상기 흡입 영역 연통로(65)의 흡입 영역(105)측의 개구부[상기 고정 경판 급유 홈(65b)의 흡입 영역(105)측의 개구부]인 흡입측 개구(65x)는 흡입 파이프(50)로부터 압축실(100)에 이르는 작동 유체의 유동 경로 내[흡입 영역(105)]에 형성되어 있다.

상기 선회 경판 급유 구멍(65a)의 상면측 개구부(고정 경판면측 개구부)(65a')(도 5 참조)는 선회 스크롤(2)의 선회 운동에 수반하여, 도 6에 그 궤적을 도시한 바와 같이, 상기 고정 경판 급유 홈(65b)과 2개소에서 겹친다. 따라서, 상기 흡입 영역 연통로(65)는 선회 스크롤(3)이 1선회하는 동안에 2회, 흡입 영역(105)측에 연통하는 간헐 연통로로 된다. 그 개구 시점은 선회 경판 급유 구멍(65a)의 상기 궤적과 교차하도록 형성되는 상기 고정 경판 급유 홈(65b)의 형성 방향으로 조정하는 것이 가능해진다.

본 실시예에서는, 상기 선회 경판 급유 구멍(65a)의 궤적과 교차하는 고정 경판 급유 홈(65b) 부분의 형성 방향을, 상기 2개의 고정 권취 종료(β, γ)를 연결하는 직선과 대략 평행한 방향으로 설정하였으므로, 2개의 압축실이 각각 억류를 개시하는 시점에서 각각 일정한 시간, 흡입 영역 연통로(65)를 흡입 영역(105)으로 개방시킬 수 있다. 따라서, 최외측 맞물림 개소가 발생하여 시일을 필요로 할 때에 오일이 공급되므로, 보다 적은 오일의 공급량으로 최외측 맞물림 개소의 시일을 행하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 흡입 영역 연통로(65)로부터 상기 흡입 영역(105)에 공급하는 적정 유량은, 실험으로부터, 작동 유체 유량의 1 내지 5％ 정도로 함으로써, 에너지 효율을 1％ 이상 향상시키는 것이 발견되어 있다. 배압실(110)로 유입되는 유량은, 압축기가 외부로 송출하는 작동체 유량의 20％로부터 대략 동등 레벨의 범위이다. 이것으로부터, 배압실로 유입되는 유량이 작동 유체의 20％로 가장 적고, 또한 흡입 영역 연통로(65)의 유량이 작동 유체량의 5％로 가장 많이 필요로 하는 경우라도, 배압실로 유입되는 유량 중 5/20의 비율인 25％를 흡입 영역 연통로로 흘리면 된다. 이 25％는 배압실로 유입된 유량 중에서 흡입 영역으로 급유하는 유량의 비율이 생각되는 것 중에서 가장 높은 경우이므로, 적어도 흡입 영역 연통로(65)로부터 흡입 영역으로 흘리는 유량을, 상기 압축실 연통로(60)로부터 압축실측으로 흘리는 유량보다도 적게 함으로써, 에너지 효율을 보다 한층 향상시킬 수 있는 것을 알 수 있다. 실제로는 대부분의 경우, 배압실로 유입되는 오일 중, 1 내지 10％ 정도의 오일을 흡입 영역 연통로(65)로 흘림으로써 최고의 에너지 효율을 얻을 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르면, 흡입 영역(105)으로의 유입 유량을 필요 최소한의 양까지 최대한 저감시키는 것이 가능해지고, 이에 의해 흡입 가열 성능 저하를 억제하면서, 최외측 맞물림 개소에 있어서의 압축실로부터 흡입 영역으로의 누설을 억제할 수 있으므로, 에너지 효율이 높은 스크롤 압축기를 실현할 수 있는 효과가 있다.

또한, 선회 경판 급유 구멍(65a)의 궤적과 교차하는 고정 경판 급유 홈(65b) 부분의 형성 방향을, 상기 2개의 고정 권취 종료(β, γ)를 연결하는 직선과 대략 평행한 방향으로부터, 시계 방향으로 조금 어긋나게 함으로써, 흡입 영역(105)으로의 급유 개시 시점을 압축실의 억류 개시 시점에 대해 상대적으로 빠르게 할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 분출되는 오일 속도가 작고, 고정 경판 급유 홈(65b)을 통과하는 데 필요로 하는 시간이 길어 이러한 경우에 유효하다. 또한, 고정 경판 급유 홈(65b)의 깊이를 깊게 하거나, 폭을 크게 하거나, 혹은 선회 경판 급유 구멍(65a)의 직경을 크게 하는 등의 수단에 의해, 유량을 증가시킬 수도 있다.

상기 토출 구멍(2f)으로부터 케이싱(8) 내의 토출 영역으로 토출된 작동 유체 중의 오일은, 대부분이 케이싱(8) 내에서 분리되어 오일 저장부(125)로 복귀되지만, 일부는 분리되지 않고, 작동 유체와 함께 토출 파이프(55)로부터 외부(냉동 사이클)로 배출된다. 이 외부로 배출된 오일은 냉동 사이클을 순환한 후, 최종적으로는 흡입 파이프(50)로부터 다시 스크롤 압축기(1)로 복귀되므로, 흡입 영역 연통로(65)에 의한 급유를 보충하는 작용을 한다. 그러나, 스크롤 압축기의 외부에 오일이 배출되면, 상기 압축기를 탑재하는 냉동 사이클 장치의 성능을 저하시키기 위해, 특히 정격 조건에서는 압축기로부터 외부로 배출되는 오일을 최대한 적게 하는 대책이 이루어져 있는 것이 통상이다. 따라서, 상기 흡입 영역(105)에 필요 최소한의 급유를 가능하게 하는 본 실시예는, 높은 에너지 효율의 스크롤 압축기를 얻으므로, 극히 유효하다.

[제2 실시예]

다음에, 본 발명의 스크롤 압축기의 제2 실시예를, 도 7을 사용하여 설명한다. 이 실시예는 상기 흡입 영역 연통로 내에, 외부 구동 스로틀 밸브를 설치하고, 이 외부 구동 스로틀 밸브를 제어함으로써, 상기 배압실로부터 상기 흡입 영역으로의 급유량을 조정하도록 구성한 것이다. 다른 구성에 대해서는 상술한 제1 실시예와 기본적으로는 동일하므로, 중복되는 설명은 생략한다.

이 제2 실시예를 더욱 상세하게 설명한다. 본 실시예에 있어서의 흡입 영역 연통로(65')는 스크롤 압축기(1)의 배압실(110)과, 흡입 파이프(50)로부터 압축실(100)에 이르는 작동 유체의 유동 경로 내인 흡입 영역(105)의 흡입 구멍(2y)을 연통하도록 설치되어 있고, 또한 이 흡입 영역 연통로(65')의 도중에는 스크롤 압축기(1)의 외부에 설치한 제어 장치(65g)에 의해 개방도를 제어 가능한 외부 구동 스로틀 밸브(유량 제어 밸브)(65c)가 배치되어 있다.

상기 흡입 영역 연통로(65')는 상기 스로틀 밸브(65c)와 상기 배압실(110)을 연통하는 배압측 흡입 영역 연통 구멍(65d) 및 상기 스로틀 밸브(65c)와 상기 흡입 영역(105)을 연통하는 흡입측 흡입 영역 연통 구멍(65e)으로 구성되고, 이들 연통 구멍(65d와 65e) 사이에 배치된 상기 스로틀 밸브(65c)에, 본 실시예에 있어서는, 압축기(1) 내의 상태, 예를 들어 흡입 압력(Ps)과 토출 압력(Pd)을 센싱하는 센서를 내장하고 있다. 즉, 상기 스로틀 밸브(65c)의 상기 흡입측 흡입 영역 연통 구멍(65e)측에는 흡입 압력(Ps)을 검출하기 위한 흡입 압력 검지 센서(도시하지 않음)가 설치되고, 또한 상기 스로틀 밸브(65c)의 고정 배면실(120)에 면하는 부분에는 토출 압력(Pd)을 검출하기 위한 토출 압력 검지 센서(도시하지 않음)가 설치되어 있다.

상기 스로틀 밸브(65c)와 상기 제어 장치(65g)는 전송로(65f)에 의해 접속되어 있고, 이 전송로(65f)를 통해 상기 제어 장치(65g)에 의해 상기 스로틀 밸브(65c)를 제어하거나, 제어 장치(65g)로부터 스로틀 밸브(65c)로 구동 전력을 공급한다. 또한, 스로틀 밸브(65c)에 설치된 상기 흡입 압력 검지 센서나 토출 압력 검지 센서로부터의 신호도 상기 전송로(65f)를 통해 제어 장치(65g)에 도입한다.

상기 제어 장치(65g) 내에는 상기 스로틀 밸브(65c)를 제어하기 위한 제어 프로그램이 기억되어 있고, 이 프로그램에 의해, 예를 들어 압축기에 있어서의 압력비(Pd/Ps) 등의 상황에 따라서, 압력비가 크면 급유량을 증가시키도록 상기 스로틀 밸브(65c)를 제어하고, 압력비가 작으면 상기 스로틀 밸브(65c)의 개방도를 작게 하여 급유량을 감소시키도록 제어할 수 있으므로, 흡입 영역(105)으로의 미세한 급유량 조정이 가능해지고, 최외측 맞물림 개소로 필요 최소한의 급유량을, 넓은 운전 조건 범위에서 실현하는 것이 가능해진다. 이로 인해, 최외측 맞물림 개소의 시일성을 손상시키지 않고, 넓은 운전 범위에서, 흡입 가열 성능 저하를 극한까지 억제하는 것이 가능해지므로, 넓은 운전 범위에서 에너지 효율이 극히 높은 스크롤 압축기를 얻을 수 있는 효과가 있다.

상술한 압력 검지 센서는, 직접 압력을 검출하는 압력 센서로 설명하였지만, 압력 센서는 일반적으로 고가이므로, 압력에 관련되는 정보에 기초하여, 상기 흡입 압력(Ps)이나 토출 압력(Pd)을 추정하도록 해도 좋다. 예를 들어, 상기 토출 압력 검지 센서 대신에, 압축기의 흡입 온도와 토출 온도를 검지하는 센서를 조립하고, 그들로부터의 데이터와 흡입 압력 데이터를 조합하여, 토출 압력(Pd)을 추정하도록 해도 좋다. 또한, 도 7에 2점 쇄선으로 나타내는 외부 신호선(65s)에 의해, 스크롤 압축기(1)를 탑재하는 냉동 사이클 장치 등으로부터, 압력이나 온도 등의 압축기 운전 상태를 파악할 수 있는 데이터를 취득하고, 이들 데이터로부터 압축기의 흡입 압력(Ps)과 토출 압력(Pd)을 추정해도 좋다. 이 경우에는, 압축기 내에 압력 센서나 온도 센서를 조립할 필요가 없어져, 제작 비용을 더욱 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

[제3 실시예]

본 발명의 스크롤 압축기의 제3 실시예를 도 8 내지 도 10을 사용하여 설명한다. 도 8은 본 실시예에 있어서의 선회 스크롤의 상면도, 도 9는 도 8의 선회 스크롤의 종단면도이고, 도 8의 IX-IX 단면도, 도 10은 본 실시예에 있어서의 고정 스크롤의 고정 경판면에 있어서의 흡입 파이프 근방의 확대도이고, 도 2의 Q부에 상당하는 도면이다. 이 제3 실시예에 있어서 상기 제1 실시예와 동일한 부호를 부여한 부분은 동일 또는 상당하는 부분을 나타내고 있다.

이 제3 실시예에 있어서는, 상기 제1 실시예에 있어서의 선회 경판 급유 구멍(65a) 대신에, 선회 경판 급유 오목부(오목부)(65A)를 선회 스크롤(3)에 있어서의 선회 경판(3a)의 상기 고정 경판면(2u)에 대향하는 위치에 형성하고 있다. 또한, 고정 스크롤(2)의 상기 고정 경판면(2u) 상에는 상기 선회 경판 급유 오목부(65A)에 연통 가능한 위치와 상기 흡입 영역(105)을 접속하는 고정 경판 급유 홈(65B)이 원호 형상으로 형성되어 있다. 또한, 상기 고정 경판면(2u)에는 고정 스크롤(2)에 형성되어 있는 상기 주위 홈(2p)과 연통하도록 고정 경판 오목부(65C)가 형성되어 있다. 그 밖의 점에 대해서는 제1 실시예와 동일하므로, 중복되는 설명을 생략한다.

상기 선회 경판 급유 오목부(65A)는, 도 10에 그 궤적을 도시한 바와 같이, 배압실(110)에 면하는 고정 스크롤(2)의 주위 홈(2p)과 연결되는 고정 경판 오목부(65C)와, 고정 경판 급유 홈(65B) 사이를 왕복한다. 이와 같이 흡입 영역 연통로(65")를 구성함으로써, 상기 흡입 영역 연통로(65)는 선회 스크롤(3)이 1선회할 때마다, 선회 경판 급유 오목부(65A)에 저류된 오일을 흡입 영역(105)에 1회 급유할 수 있는 간헐 급유로로 할 수 있다.

따라서, 본 실시예에 있어서는, 급유량은 상기 급유 오목부(65A)의 용적에 따라서 바뀌기 때문에, 급유량을 많게 하고 싶은 경우에는 상기 급유 오목부(65A)의 용적을 크게 하고, 급유량을 적게 하고 싶은 경우에는 상기 급유 오목부(65A)의 용적을 작게 하면 좋다. 상기 급유 오목부(65A)의 용적은 당해 오목부의 깊이나 직경을 바꿈으로써 원하는 용적으로 되도록 용이하게 제작할 수 있고, 상기 제1 실시예와 같이 선회 경판 급유 구멍(65a)의 세경화나 고정 경판 급유 홈(65b)의 폭을 좁혀서 스로틀량을 증대시키도록 제작하는 것은 필요가 없어지고, 또한 배압실과 흡입 영역의 차압이 변화되어도 급유량의 변화는 없다. 이 결과, 극미량의 급유량을 고정밀도로 설정하는 것이 용이하게 가능해져, 제작성이 각별히 향상된다. 또한, 본 실시예에 따르면, 제1 실시예와 같이 선회 경판 급유 구멍(65a)을 세경화하거나 고정 경판 급유 홈(65b)의 폭을 좁히는 등의 필요가 없어지므로, 흡입 영역 연통로(65")가 막힘을 일으키는 것도 회피할 수 있어, 신뢰성도 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에서는, 선회 스크롤(3)이 1선회하는 동안에 1회의 간헐 급유를 행하도록 구성하고 있으므로, 제1 실시예와 같이, 압축실의 억류에 맞추어 급유할 수 없다. 이로 인해, 고정 경판 급유 홈(65B)을 연신하여 흡입 영역 연통로(65")의 유로 저항을 증대시키고, 오일의 간헐류를 완화함으로써 급유의 평준화를 도모하도록 할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 선회 랩(3b) 중 내주측 및 외주측에 형성되는 2개의 압축실의 최외측 맞물림 개소에서의 시일성을 소량의 오일로 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시예와 같이, 선회 스크롤에 설치한 급유 오목부(65A)에 의한 간헐적인 버킷 릴레이 방식에 의한 급유를 사용한 경우라도, 상기 고정 경판 오목부(65C)와 선회 경판 급유 오목부(65A)의 연통이 1선회 중에 2회 발생하도록 상기 고정 경판 오목부(65C)의 형상 혹은 개수를 설정하고, 그 각 연통 사이에 상기 고정 경판 급유 홈(65B)과 상기 선회 경판 급유 오목부(65B)의 연통이 발생하도록 상기 고정 경판 급유 홈(65B)을 구성하면, 압축실의 억류에 맞추어 급유하는 구성으로 하는 것도 가능하다. 또한, 선회 경판 급유 오목부(65A)를 상기 고정 경판 급유 홈(65B)을 끼우도록 반경 방향으로 2개 배치하고, 각각의 선회 경판 급유 오목부(65A)가 선회 스크롤의 선회 운동에 수반하여, 각각의 타이밍에서 상기 고정 경판 오목부(65C)와 상기 고정 경판 급유 홈(65B)에 연통시키도록 구성하면 최외측 맞물림 개소에서의 시일성을 확보하면서 한층 급유량을 저감시킬 수 있다.

본 실시예에 따르면, 흡입 영역(105)에 유입시키는 오일의 양을 필요 최소한으로 고정밀도로 설정할 수 있으므로, 흡입 가열 성능 저하를 더욱 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

[제4 실시예]

본 발명의 스크롤 압축기의 제4 실시예를 도 11 및 도 12를 사용하여 설명한다. 도 11은 본 실시예에 있어서의 고정 스크롤의 하면도로, 선회 랩의 외선측 압축실이 억류 개시 시의 선회 스크롤 랩도 겹쳐서 표시한 도면, 도 12는 도 11에 도시한 고정 스크롤의 배압 밸브를 갖는 압축실 연통로의 구성을 설명하는 종단면도이고, 도 11의 XII-XII 단면도이다. 이 제4 실시예에 있어서도, 상기 제1 실시예와 동일 부호를 부여한 부분은 동일 또는 상당하는 부분을 나타내고 있다.

이 제4 실시예는, 제1 실시예에 있어서의 압축실 연통로(60)의 압축실측 개구(60a)를, 고정 랩(2b)의 이뿌리 중앙보다도 반경 방향 외측으로 하고, 또한 전술한 극좌표로 290도의 위치에 설치되어 있는 점에서 제1 실시예와는 상이한 것이고, 그 밖의 점에 대해서는 제1 실시예와 마찬가지이므로, 중복되는 설명을 생략한다.

상기 압축실측 개구(60a)를 고정 랩(2b)의 이뿌리 중앙보다도 반경 방향 외측으로 한 경우, 극좌표로 270도의 위치에서는, 도 2의 (b)에 나타내는 크로스 해칭의 부분으로부터 명백해진 바와 같이, 선회 외선측 압축실(100a)이 억류 개시 전의 흡입 영역과 연통되어 버린다. 이를 회피하기 위해, 본 실시예에서는 상기 압축실측 개구(60a)를, 극좌표로 290도의 위치[도 2의 (b)에 나타내는 크로스 해칭의 부분]로 이동시킨 것이다. 이와 같이 구성함으로써, 제1 실시예와 동일한 효과가 얻어지는 동시에, 압축실 연통로(60)에 의한 압축실(100)로의 급유에 있어서, 선회 외선측 압축실(100a)로의 급유량을, 선회 내선측 압축실(100b)로의 급유량보다도 많게 할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 상기 압축실측 개구(60a)의 설치 위치를 극좌표로 290도의 위치로 하였지만, 이는 290도로 한정되는 것은 아니고, 270도보다 큰 위치에서 억류 개시 후의 압축실에만 연통하는 위치이면 된다.

본 실시예에서는 비대칭 이형의 스크롤 압축기로 구성하고 있으므로, 선회 외선측 압축실(100a)은 그 주위에 배치되는 선회 내선측 압축실(100b)보다도 압력이 높은 경우가 많고, 랩의 이끝과 이뿌리 사이의 간극에 있어서의 누설 흐름의 상류측으로 되는 경우가 많다. 본 실시예에서는, 이와 같이 랩의 이끝과 이뿌리 사이의 간격에 있어서의 누설 흐름의 상류측으로 되는 경우가 많은 선회 외선측 압축실(100a)로의 급유량을 많게 하고 있으므로, 랩의 이끝과 이뿌리 사이의 간격에 있어서의 누설 흐름에 의해, 랩의 이끝과 이뿌리의 간극에 오일을 다량으로 공급할 수 있어, 그 부분의 시일성을 향상시킬 수 있다. 따라서, 누설을 보다 감소시킬 수 있어, 에너지 효율을 더욱 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 랩 두께가 매우 크거나, 혹은 랩의 이끝과 이뿌리 사이의 간극이 매우 작아, 랩의 이끝과 이뿌리 사이의 누설이 극단적으로 적어지는 경우에는, 상기 압축실측 개구(60a)를 고정 이뿌리 중앙보다도 랩 내주측으로 이동시키도록 하면 좋다. 이와 같이 구성함으로써, 선회 내선측 압축실(100b)로의 급유량을 보다 많게 할 수 있으므로, 오일에 용해되는 작동 유체에 의해 선회 내선측 압축실(100b)의 압력을 보다 높일 수 있다. 이로 인해, 랩 형상으로부터 오는 선회 내선측 압축실(100b)의 용적비의 저하를 보충하여, 선회 내선측 압축실(100b)의 압력비를 높이는 것이 가능해진다. 이 결과, 선회 내선측 압축실(100b)의 압력비를 선회 외선측 압축실(100a)의 압력비에 근접시킬 수 있고, 작동 유체를 토출구(2f)로부터 토출할 때의 양 압축실의 압력차를 작게 할 수 있으므로, 토출하는 작동 유체의 압력 맥동을 억제할 수 있는 효과가 있다.

이상 서술한 바와 같이 본 발명의 상기 각 실시예에 따르면, 압축실 연통로에 추가하여, 흡입 영역 연통로를 설치하였으므로, 흡입 영역과 압축실의 시일부인 최외측 맞물림 개소에 급유를 행할 수 있어, 압축실로부터 흡입 영역으로의 누설을 억제하여, 에너지 효율이 높은 스크롤 압축기를 얻을 수 있다.

또한, 상기 압축실 연통로는 억류 개시 후의 압축실에만 연통시켜, 영역 흡입 영역으로의 급유에 대해서는 상기 흡입 영역 연통로에서만 행하는 구성으로 하고 있으므로, 배압실로부터의 고온의 오일을 흡입 영역에 필요 최소한의 양만큼 흘리는 것이 가능해지고, 이에 의해 흡입 가열 성능 저하를 억제할 수 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 고정 스크롤과 선회 스크롤의 최외측 맞물림 개소에서의 시일성의 저하를 방지할 수 있는 동시에, 흡입 영역에서의 작동 유체의 가열도 억제할 수 있으므로, 에너지 효율이 높은 스크롤 압축기를 얻을 수 있는 효과가 있다.

1 : 스크롤 압축기
2 : 고정 스크롤
2a : 고정 경판
2b : 고정 스크롤 랩(고정 랩)
2d : 경판 외변부
2e : 바이패스 구멍
2f : 토출 구멍
2k : 밸브 구멍
2p : 주위 홈
2p1 : 오목부
2U : 고정 경판면
2y : 흡입 구멍
3 : 선회 스크롤
3a : 선회 경판
3b : 선회 스크롤 랩(선회 랩)
4 : 프레임
5 : 올덤 링
6 : 크랭크축
6a : 편심 핀부
6b : 급유 구멍
6x : 급유 파이프
7 : 모터(7a : 로터, 7b : 스테이터)
8 : 케이싱(8a : 원통 케이싱, 8b : 상부 케이싱, 8c : 바닥 케이싱)
22 : 바이패스 밸브
23 : 선회 베어링
24 : 주베어링
25 : 부베어링
26 : 배압 밸브
26a : 밸브체
26b : 밸브 스프링
26c : 밸브 캡
26d : 밸브 시일면(밸브 시트)
35 : 하부 프레임
50 : 흡입 파이프
55 : 토출 파이프
60 : 압축실 연통로
60a : 압축실측 개구
60b : 배압실측 개구
61 : 밀봉부
65, 65', 65" : 흡입 영역 연통로
65a : 선회 경판 급유 구멍
65a' : 상면측 개구부(고정 경판면측 개구부)
65b : 고정 경판 급유 홈
65c : 외부 구동 스로틀 밸브(유량 제어 밸브)
65d : 배압측 흡입 영역 연통 구멍
65e : 흡입측 흡입 영역 연통 구멍
65f : 전송로
65g : 제어 장치
65s : 외부 신호선
65x : 흡입측 개구
65A : 선회 경판 급유 오목부
65B : 고정 경판 급유 홈
65C : 고정 경판 오목부
70 : 역지 밸브
71 : 외주 홈
100 : 압축실
100a : 선회 외선측 압축실
100b : 선회 내선측 압축실
105 : 흡입 영역(흡입실)
110 : 배압실
115 : 선회 베어링실
120 : 고정 배면실
125 : 오일 저장부

Claims

경판과 그것에 세워 설치된 스크롤 랩을 갖는 고정 스크롤과,
경판과 그것에 세워 설치된 스크롤 랩을 갖고, 상기 고정 스크롤과 맞물려 선회 운동을 행함으로써 상기 고정 스크롤과의 사이에 압축실을 형성하는 선회 스크롤과,
상기 선회 스크롤에 상기 고정 스크롤로의 끌어당김력을 부여하는 배압실과,
상기 배압실에 압축기 토출측의 오일을 도입하는 급유로를 갖는 스크롤 압축기에 있어서,
상기 배압실과 억류 개시 후의 상기 압축실과만 연통되는 동시에 전후의 차압에 의해 개폐하는 배압 밸브를 구비하고, 배압실의 오일을 압축실로 유출시켜 상기 배압실의 압력을 제어하는 압축실 연통로와,
상기 배압실과, 억류 개시 후의 상기 압축실에 이르는 흡입 영역과만 연통하고, 억류 개시 후의 상기 압축실에는 연통하지 않도록 구성되어, 상기 배압실의 오일을 상기 흡입 영역으로 공급하는 흡입 영역 연통로를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는, 스크롤 압축기.
제1항에 있어서, 상기 흡입 영역 연통로는 배압실의 오일을 상기 흡입 영역에 간헐적으로 공급하는 간헐 급유 수단으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 스크롤 압축기.
제2항에 있어서, 적어도 정격 운전 조건 하에서는, 상기 압축실 연통로로부터 압축실로 공급되는 오일량을, 상기 흡입 영역 연통로로부터 흡입 영역으로 공급되는 오일량보다도 많아지도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 스크롤 압축기.
제3항에 있어서, 상기 고정 스크롤과 상기 선회 스크롤은 상기 선회 스크롤의 스크롤 랩(선회 랩) 권취 종료 양 측면을 상기 고정 스크롤의 스크롤 랩(고정 랩)의 맞물림에 사용하는 비대칭 이형으로 구성하고, 상기 압축실 연통로의 압축실측 개구는 상기 고정 랩의 홈 바닥의 폭 방향의 대략 중앙이고 또한 고정 랩의 권취 종료로부터 고정 랩의 이뿌리를 따라서 중앙측(권취 시작측)으로 270도 이상 들어간 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 스크롤 압축기.
제4항에 있어서, 상기 압축실측 개구의 구경을 상기 선회 랩의 두께보다 작게 형성하고 있는 것을 특징으로 하는, 스크롤 압축기.
제5항에 있어서, 상기 간헐 급유 수단으로 구성되고 상기 흡입 영역 연통로는, 상기 선회 스크롤의 경판(선회 경판)을, 상기 배압실측으로부터 상기 고정 스크롤의 경판(고정 경판)의 경판면(고정 경판면)측으로 관통시키는 선회 경판 급유 구멍과, 상기 고정 경판면 상에 형성되고, 상기 선회 경판 급유 구멍에 연통 가능한 위치와 상기 흡입 영역을 접속하는 고정 경판 급유 홈에 의해 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 스크롤 압축기.
제6항에 있어서, 상기 선회 경판 급유 구멍의 고정 경판면측 개구부는 선회 스크롤(2)의 선회 운동에 수반하여 상기 고정 경판 급유 홈과 2개소에서 겹치도록 하고, 그것에 의해 상기 흡입 영역 연통로는 선회 스크롤이 1선회하는 동안에 2회, 상기 흡입 영역측에 연통하는 간헐 연통로로 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는, 스크롤 압축기.
제7항에 있어서, 상기 선회 경판 급유 구멍의 궤적과 교차하는 상기 고정 경판 급유 홈 부분의 형성 방향을, 상기 고정 랩의 내선측 고정 권취 종료(β)와 외선측 고정 권취 종료(γ)를 연결하는 직선과 대략 평행한 방향, 혹은 상기 대략 평행한 방향으로부터 시계 방향으로 어긋나게 한 방향으로 함으로써, 상기 흡입 영역으로의 급유 개시 시점을 압축실의 억류 개시 시점 또는 상기 억류 개시 시점에 대해 상대적으로 빨라지도록 구성한 것을 특징으로 하는, 스크롤 압축기.
제1항에 있어서, 상기 흡입 영역 연통로는 상기 흡입 영역 연통로 내에 스로틀 밸브를 설치하고, 이 스로틀 밸브에 의해 상기 배압실로부터 상기 흡입 영역으로의 급유량을 조정하도록 구성한 것을 특징으로 하는, 스크롤 압축기.
제9항에 있어서, 상기 흡입 영역 연통로는 상기 스로틀 밸브와 상기 배압실을 연통하는 배압측 흡입 영역 연통 구멍 및 상기 스로틀 밸브와 상기 흡입 영역을 연통하는 흡입측 흡입 영역 연통 구멍으로 구성되고, 이들 연통 구멍 사이에 상기 스로틀 밸브가 배치되는 동시에, 이 스로틀 밸브는 상기 압축기의 흡입 압력(Ps)과 토출 압력(Pd)에 관련되는 정보에 기초하여 제어되는 것을 특징으로 하는, 스크롤 압축기.
제10항에 있어서, 상기 흡입 압력(Ps)과 토출 압력(Pd)에 관련되는 정보에 기초하여 압력비를 산출하고, 이 압력비가 크면 급유량을 증가시키도록 상기 스로틀 밸브를 제어하고, 상기 압력비가 작으면 상기 스로틀 밸브의 개방도를 작게 하여 급유량을 감소시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는, 스크롤 압축기.
제6항에 있어서, 상기 선회 경판 급유 구멍 대신에, 선회 경판 급유 오목부(오목부)를 상기 선회 스크롤에 있어서의 선회 경판의 고정 경판면에 대향하는 위치에 형성하고, 상기 고정 스크롤의 고정 경판면 상에 형성된 상기 고정 경판 급유 홈은, 상기 선회 경판 급유 오목부에 연통 가능한 위치와 상기 흡입 영역을 접속하도록 형성하고, 또한 상기 배압실과 연통하도록 상기 고정 경판면에는 고정 경판 오목부가 형성되고, 상기 선회 경판 급유 오목부는 선회 스크롤의 선회 동작에 수반하여, 상기 고정 경판 오목부와 상기 고정 경판 급유 홈 사이를 왕복하도록 구성한 것을 특징으로 하는, 스크롤 압축기.
제12항에 있어서, 상기 고정 경판 오목부와 선회 경판 급유 오목부의 연통이 선회 스크롤의 1선회 중에 2회 발생하도록 상기 고정 경판 오목부의 형상 혹은 개수를 설정하고, 그 각 연통 사이에 상기 고정 경판 급유 홈과 상기 선회 경판 급유 오목부의 연통이 발생하도록 상기 고정 경판 급유 홈을 구성하고, 압축실의 억류 개시에 맞추어 상기 흡입 영역에 급유하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는, 스크롤 압축기.
제12항에 있어서, 상기 선회 경판 급유 오목부를 상기 고정 경판 급유 홈을 끼우도록 반경 방향으로 2개 배치하고, 각각의 선회 경판 급유 오목부가 선회 스크롤의 선회 운동에 수반하여, 각각의 타이밍에서 상기 고정 경판 오목부와 상기 고정 경판 급유 홈에 연통시키도록 구성하고, 압축실의 억류 개시에 맞추어 상기 흡입 영역에 급유하는 구성으로 한 것을 특징으로 하는, 스크롤 압축기.
제3항에 있어서, 상기 고정 스크롤과 상기 선회 스크롤은 상기 선회 스크롤의 스크롤 랩(선회 랩) 권취 종료 양 측면을 상기 고정 스크롤의 스크롤 랩(고정 랩)과의 맞물림에 사용하는 비대칭 이형으로 구성하고, 상기 압축실 연통로의 압축실측 개구는 상기 고정 랩의 이뿌리의 폭 방향 중앙보다도 반경 방향 외측에 형성되고, 또한 이 압축실측 개구는 고정 랩의 권취 종료로부터 고정 랩의 이뿌리를 따라서 중앙측(권취 시작측)으로 270도보다 크게 들어간 위치이고 또한 억류 개시 후의 압축실에만 연통하는 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 스크롤 압축기.