KR20010007033A

KR20010007033A - 스크롤 압축기

Info

Publication number: KR20010007033A
Application number: KR1020000022840A
Authority: KR
Inventors: 다께우찌마꼬또; 미우라시게끼
Original assignee: 마스다 노부유키; 미츠비시 쥬고교 가부시키가이샤
Priority date: 1999-06-08
Filing date: 2000-04-28
Publication date: 2001-01-26
Also published as: US6514059B1; NO20002910L; EP1059449A1; JP2000352385A; KR100395163B1; CN1226536C; NO20002910D0; CN1276483A

Abstract

조립정밀도가 향상됨은 물론, 운전시에 올덤 커플링에 큰 힘이 가해지더라도 그 걸어맞춤돌기가 파손되기 어려운 스크롤 압축기를 제공하는 것을 과제로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 이 스크롤 압축기는 케이싱내에 고정측 단판 (端板) (10) 의 일면측에 소용돌이형상 돌기 (11) 가 형성됨과 동시에 고정측단판 (10) 의 거의 중심부에 토출포트 (34) 가 형성된 고정스크롤 (8) 과, 선회측단판 (17) 의 일면측에 소용돌이형상 돌기 (18) 가 형성되며 또한 이 소용돌이형상 돌기 (18) 가 고정스크롤 (8) 의 소용돌이형상 돌기 (11) 와 조합되어 소용돌이형상의 압축실을 형성함과 동시에 고정스크롤 (8) 에 대하여 상대적으로 선회하도록 구동되는 선회스크롤 (9) 과, 선회스크롤 (9) 과 고정스크롤 (8) 사이에 설치되어 선회스크롤 (9) 및 고정스크롤 (8) 의 상대회전을 저지하기 위한 기구 (27) (올덤 커플링) 를 구비하고 있다.

Description

스크롤 압축기{scroll compressor}

본 발명은 스크롤 압축기에 관한 것으로서, 특히 이산화탄소 (CO₂) 등의 초임계역에서 냉매를 사용하는 증기 압축 냉동 사이클에 적합한 스크롤 압축기에 관한 것이다.

최근 환경보호의 관점에서 증기압축식 냉동 사이클에 있어서, 냉매의 탈 프론 대책 중 한가지로서, 작동가스 (냉매가스) 로서 이산화탄소 (CO₂) 를 사용한 냉동 사이클 (이하, CO₂사이클) 이 제안되어 있다 (예컨대 일본 특허공보 평7-18602 호). 이 CO₂사이클의 작동은 프론을 사용한 종래의 증기압축식 냉동 사이클과 동일하다. 즉, 도 8 (CO₂몰리에르 선도) 의 A-B-C-D-A 로 나타내는 바와 같이 압축기로 기상 (氣相) 상태의 CO₂를 압축 하고 (A-B), 이 고온압축된 기상상태의 CO₂를 방열기 (가스쿨러) 에 의해 냉각한다 (B-C). 그리고, 감압기에 의해 감압하고 (C-D), 기액상 (氣液相) 상태가 된 CO₂를 증발시키고 (D-A), 증발잠열을 공기 등의 외부유체로부터 빼앗아 외부유체를 냉각한다.

그런데, CO₂의 임계온도는 약 31°로 종래의 냉매인 프론의 임계점온도에 비하여 낮으므로, 여름철 등 외기온이 높을 때에는 방열기측에서의 CO₂의 온도가 CO₂의 임계점온도 보다 높아진다. 즉 방열기 출구측에서 CO₂는 응축하지 않는다 (선분 BC 가 포화액선 SL 과 교차하지 않는다.). 또한 방열기 출구측 (C 점) 의 상태는 압축기의 토출압력과 방열기 출구측에서의 CO₂온도에 의해 결정되고, 방열기 출구측에서의 CO₂온도는 방열기의 방열능력과 외기온도 (제어불가) 에 의해 결정되므로, 방열기 출구에서의 온도는 실질적으로는 제어할 수 없다. 따라서, 방열기 출구측 (C 점) 의 상태는 압축기의 토출압력 (방열기 출구측 압력) 을 제어함으로써 제어할 수 있게 된다. 즉 여름철 등 외기온이 높을 때에는 충분한 냉각능력 (엔탈피 차) 을 확보하기 위하여는 E-F-G-H-E 로 나타내는 바와 같이 방열기 출구측 압력을 높게 할 필요가 있다. 따라서 압축기의 운전압력을 종래의 프론을 사용한 냉각사이클에 비하여 높게 할 필요가 있다. 차량용 공조장치를 예로 들면 상기 압축기의 운전압력은 종래의 R134 (프론) 에서는 3 ㎏/㎠ 정도인데 비하여 CO₂에서는 40 ㎏/㎠ 정도로 높으며, 또한 운전정지압력은 R134 (프론) 에서는 15 ㎏/㎠ 정도인데 비하여 CO₂에서는 100 ㎏/㎠ 정도로 높아진다.

여기서, 일반적인 스크롤 압축기는 도 9 에 나타내는 바와 같이 케이싱 (100) 내에 고정측단판 (101a) 의 일면측에 소용돌이형상 돌기 (101b) 가 형성됨과 동시에 상기 고정측단판 (101a) 의 거의 중심부에 토출포트 (104) 가 형성된 고정스크롤 (101) 과, 선회측단판 (102a) 의 일면측에 소용돌이형상 돌기 (102b) 가 형성되며 또한 이 소용돌이형상 돌기 (102b) 가 상기 고정스크롤 (101) 의 상기 소용돌이형상 돌기 (101b) 와 조합되어 소용돌이형상의 압축실 (103) 을 형성함과 동시에 고정스크롤 (101) 에 대하여 상대적으로 선회하도록 구동되는 선회스크롤 (102) 과, 선회스크롤 (102) 및 고정스크롤 (101) 의 상대회전을 저지하기 위한 링형상의 올덤 커플링 (105) 을 구비하고 있다 (예컨대 일본 특허공개공보 평4-234502 호 참조). 이 링형상의 올덤 커플링 (105) 은 선회스크롤 (102) 의 자전방지기능 외에 선회스크롤 (102) 및 고정스크롤 (101) 의 위상 (位相) 을 올덤 커플링 (105) 의 정밀도 만으로 결정할 수 있는 이점이 있다.

그러나, 상기 종래의 스크롤 압축기에서는 올덤 커플링 (105) 이 선회스크롤 (102) 의 배후측에 형성되어 있으므로, 고정스크롤 및 선회스크롤의 맞물림의 오차의 분산에 의해 선회스크롤 (102) 및 고정스크롤 (101) 의 위상의 편차가 일어나기 쉬우며 결과적으로 조립정밀도가 낮아 신뢰성이 낮다는 문제점이 있다.

또한, 올덤 커플링 (105) 의 특히 고정스크롤 (101) 과의 걸어맞춤돌기 (106) 의 길이가 길어져서, 특히 CO₂를 작동가스로 한 운전압력이 높은 스크롤 압축기와 같이 상기 걸어맞춤돌기 (106) 의 근원부에 과도한 하중이 가해질 경우, 걸어맞춤돌기 (106) 의 피로파손 등으로 인해 신뢰성이 낮아질 우려도 있다.

본 발명은 상기 종래기술이 갖는 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 선회스크롤 및 고정스크롤의 조립정밀도가 향상됨은 물론, 운전시에 올덤 커플링에 큰 힘이 가해지더라도 그 걸어맞춤돌기가 파손되기 어려운 신뢰성이 높은 스크롤 압축기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1 은 본 발명에 관한 스크롤 압축기의 일실시형태의 종단면도이다.

도 2 는 도 1 에 나타낸 고정스크롤, 올덤 커플링 (상대회전방지기구) 및 선회스크롤의 조립전의 사시도이다.

도 3 은 고정스크롤, 올덤 커플링 및 선회스크롤의 조립후의 걸어맞춤상태를 나타내는, 둘레방향을 따른 요부 단면도이다.

도 4 는 상대회전방지기구의 다른 형태를 나타내는 도 2 와 동일한 조립전의 도면이다.

도 5 는 도 4 의 조립후의 요부 단면도이다.

도 6 은 도 4 및 도 5 에 나타낸 돌기구속부재의 확대도이다.

도 7 은 증기압축식 냉동 사이클을 나타내는 모식도이다.

도 8 은 CO₂의 몰리에르선도이다.

도 9 는 종래의 스크롤 압축기의 요부의 단면도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

S : CO₂사이클 1 : 스크롤 압축기

1A : 하우징 2 : 하우징 본체

4 : 프론트 케이스 (크랭크 케이스) 5 : 크랭크 샤프트

6 : 메인 베어링 8 : 고정스크롤

9 : 선회스크롤 13 : 배압블록

15 : 저압실 (흡입실, 기계실) 16 : 고압실

28 : 매커니컬 시일 (샤프트 시일)

27 : 올덤 커플링 (상대회전을 저지하기 위한 기구)

27a : 고리형상체 50 : 벽부

51a,51b : 제 1 가이드홈 53a,53b : 제 1 걸어맞춤돌기

54a,54b : 제 2 걸어맞춤돌기 55a,55b : 제 2 가이드홈

60 : 자전방지기구 (상대회전을 저지하기 위한 기구)

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 스크롤 압축기는 케이싱내에 고정측단판의 일면측에 소용돌이형상 돌기가 형성된 고정스크롤과, 선회측단판의 일면측에 소용돌이형상 돌기가 형성되며 또한 이 소용돌이형상 돌기가 상기 고정스크롤의 상기 소용돌이형상 돌기와 조합되어 소용돌이형상의 압축실을 형성함과 동시에 상기 고정스크롤에 대하여 상대적으로 선회하도록 구동되는 선회스크롤과, 상기 선회스크롤과 상기 고정스크롤 사이에 형성되어 상기 선회스크롤 및 상기 고정스크롤의 상대회전을 저지하기 위한 기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.

여기서, 청구의 범위 제 2 항에 기재된 발명과 같이 상기 고정측단판측에는 그 일직경선상에 한쌍의 제 1 홈이 형성됨과 동시에 상기 선회측단판측에는 그 일직경선상에 한쌍의 제 2 홈이 형성되며, 상기 상대회전을 저지하기 위한 기구가 올덤 커플링이고, 각 소용돌이형상 돌기의 주위에 선회가능하게 배치된 고리형상체와, 이 고리형상체의 일방의 단면에 일직경선상으로 배치되며 또한 상기 고정측단판측의 한쌍의 제 1 홈에 상기 고리형상체와 상기 고정스크롤 사이의 상대회전을 저지하도록 걸어맞춤하는 한쌍의 제 1 걸어맞춤돌기와, 상기 고리형상체의 타방의 단면에 상기 일직경선에 대하여 직교하는 직경선상에 배치되며 또한 상기 선회측단판측의 한쌍의 제 2 홈에 상기 고리형상체와 상기 선회스크롤 사이의 상대회전을 저지하도록 걸어맞춤하는 한쌍의 제 2 걸어맞춤돌기를 갖는다.

이 같이 링형상의 올덤 커플링이 고정스크롤 및 선회스크롤 사이에 형성되어 있으므로, 고정스크롤 및 선회스크롤을 개별적으로 올덤 커플링에 장착함으로써 고정스크롤 및 선회스크롤의 맞물림을 고정밀도로 실시할 수 있다. 또한 올덤 커플링의 고정스크롤 및 선회스크롤과 각각 걸어맞춤하는 제 1 걸어맞춤돌기 및 제 1 걸어맞춤돌기의 길이를 거의 균등하게 하여, 특히 CO₂를 작동가스로 사용한 운전압력이 높은 스크롤 압축기와 같이 걸어맞춤돌기의 근원부에 큰 하중이 가해지는 경우에도 걸어맞춤돌기의 피로파손 등을 일으키기 어렵게 한다.

여기서, 청구의 범위 제 3 항과 같이 상기 고정측단판 또는 상기 선회측단판에 상기 고리형상체를 매몰시키는 오목부를 형성함으로써 고정스크롤과 선회스크롤 및 고리형상체를 조립한 상태에서 축치수가 작아진다.

그리고, 본 발명은 청구의 범위 제 4 항과 같이 작동가스로서 이산화탄소를 사용한 냉동 사이클에 사용되는 운전압력이 높은 스크롤 압축기에 적용하는 것이 효과적이다.

이어서, 본 발명에 관한 스크롤 압축기의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

먼저, 본 발명의 스크롤 압축기를 구비한 CO₂사이클에 대하여 도 7 을 참조하여 설명한다. 이 CO₂사이클 (S) 은 예컨대 차량용 공조장치에 적용한 것으로서, 도면부호 1 은 기상상태의 CO₂를 압축하는 스크롤 압축기이다. 스크롤 압축기 (1) 는 도시하지 않은 구동원 (예컨대 엔진 등) 에서 구동력을 얻어 구동한다. 도면부호 1a 는 스크롤 압축기 (1) 에서 압축된 CO₂를 외기 등과의 사이에서 열교환하여 냉각시키는 방열기 (가스쿨러) 이고, 도면부호 1c 는 방열기 (1a) 출구측에서의 CO₂온도에 따라 방열기 (1a) 출구측압력을 제어하는 압력제어밸브이다. CO₂는 이 압력제어밸브 (1b) 및 스로틀 (1c) 에 의해 감압되어 저온저압의 기액 2 상 상태의 CO₂가 된다.

도면부호 1d 는 차 실내의 공기냉각수단을 이루는 증발기 (흡열기) 이며, 기액 2 상 (氣液 2 相) 상태의 CO₂는 증발기 (1d) 내에서 기화 (증발) 할 때에 차 실내공기에서 증발잠열을 빼앗아 차 실내공기를 냉각시킨다. 도면부호 1e 는 기상상태의 CO₂를 일시적으로 저장하는 어큐뮬레이터이다. 그리고, 스크롤 압축기 (1), 방열기 (1a), 압력제어밸브 (1b), 스로틀 (1c), 증발기 (1d) 및 어큐뮬레이터 (1e) 는 각각 배관 (1f) 에 의해 접속되어 폐회로를 형성한다.

이어서, 스크롤 압축기 (1) 의 일실시형태에 대하여 도 1 을 참조하여 설명한다.

스크롤 압축기 (1) 의 하우징 (1A) (케이싱) 은 컵형상의 케이스본체 (2) 와, 이것에 볼트 (3) 에 의해 체결된 프론트 케이스 (4) (크랭크 케이스) 로 구성되어 있다. 크랭크 샤프트 (5) 는 프론트 케이스 (4) 를 관통하고, 메인 베어링 (6) 및 서브 베어링 (7) 을 통해 프론트 케이스 (4) 에 자유롭게 회전할 수 있게 지지되어 있다. 크랭크 샤프트 (5) 에는 도시하지 않은 차량엔진의 회전이 공지된 전자클러치 (32) 를 통해 전동되도록 되어 있다. 그리고, 부호 (32a,32b) 는 각각 전자클러치 (32) 의 코일 및 풀리를 나타낸다.

하우징 (1A) 의 내부에는 고정스크롤 (8) 및 선회스크롤 (9) 이 설치되어 있다.

고정스크롤 (8) 은 단판 (10) 과 그 내면에 형성된 소용돌이형상 돌기 (11) (랩) 를 구비하고, 이 단판 (10) 의 배면에는 배압블록 (13) 이 볼트 (12) 에 의해 분해가능하게 고정되어 있다. 배압블록 (13) 의 내주면 및 외주면에는 O 링 (14a,14b) 이 각각 매몰되어 있고, 이들 O 링 (14a,14b) 은 케이스본체 (2) 의 내주면에 밀접하여 케이스본체 (2) 내의 저압실 (15) (흡입실) 로부터 후술하는 고압실 (토출챔버) (16) 이 격리되어 있다. 이 고압실 (16) 은 배압블록 (13) 의 내공간 (13a) 과 고정스크롤 (8) 의 단판 (10) 의 배면에 형성된 오목부 (10a) 로 구성되어 있다.

선회스크롤 (9) 은 단판 (17) 과 그 내면에 형성된 소용돌이형상 돌기 (18) (랩) 를 구비하고, 이 소용돌이형상 돌기 (18) 는 상기 고정스크롤 (8) 의 소용돌이형상 돌기 (11) 와 실질적으로 동일한 형상을 갖고 있다.

고정스크롤 (8) 과 프론트 케이스 (4) 사이에는 링형상의 판스프링 (20a) 이 배치되어 있고, 이 판스프링 (20a) 은 복수의 볼트 (21b) 를 통해 둘레방향으로 번갈아 고정스크롤 (8) 및 프론트 케이스 (4) 에 체결되어 있다. 그럼으로써 고정스크롤 (8) 은 그 축방향에 있어서만 판스프링 (20a) 의 최대휨량만큼 이동이 허용되고 있다 (플로트구조). 그리고, 링형상의 판스프링 (20a) 및 볼트 (20b) 에 의해 고정스크롤 지지장치 (20) 가 구성되어 있다. 상기 배압블록 (13) 의 배면돌출부와 하우징 (1A) 사이에는 극간 (c) 이 형성되어 있어서 이 배압블록 (13) 은 상기 축방향으로 이동할 수 있게 되어 있다. 고정스크롤 (8) 과 선회스크롤 (9) 은 서로 공전선회반경만큼 편심하고 (도 2 중의 편심량 (ρ) 참조), 또한 180°만 위상을 어긋나게 하여 도시한 바와 같이 맞물리며, 소용돌이형상 돌기 (11) 의 선단에 매몰된 팁 시일 (도시하지 않음) 은 단판 (17) 의 내면에 밀접하고, 소용돌이형상 돌기 (18) 의 선단에 매몰된 팁 시일 (도시하지 않음) 은 단판 (10) 의 내면에 밀접하며, 또한 각 소용돌이형상 돌기 (11,18) 의 측면으로 서로 복수 개소에서 밀접한다. 그럼으로써 소용돌이형상의 중심에 대하여 거의 점대칭을 이루는 복수의 밀폐공간 (21a,21b) 이 한계된다. 고정스크롤 (8) 과 선회스크롤 (9) 사이에는 선회스크롤 (9) 의 자전을 저지하여 공전을 허용하는 올덤 커플링 (27) 이 설치되어 있다. 이 올덤 커플링 (27) 은 선회스크롤 (9) 의 자전을 방지하는 기구 (선회스크롤 (9) 및 고정스크롤 (8) 의 상대회전을 저지하기 위한 기구) 로서 뒤에서 설명한다.

단판 (17) 의 외면중앙부에 형성된 원통형의 보스 (22) 내부에는 드라이브 부시 (23) 가 레이디얼 베어링을 겸하는 선회 베어링 (24) (드라이브 베어링) 을 통해 자유롭게 회전운동하도록 수용되고, 이 드라이브 부시 (23) 에 형성된 관통구멍 (25) 내에는 크랭크 샤프트 (5) 의 내단에 돌출설치된 편심축 (26) 이 자유롭게 회전운동하도록 끼워맞춤되어 있다. 또한 단판 (17) 의 외면의 외주연과 프론트 케이스 (4) 사이에는 선회스크롤 (9) 을 지지하기 위한 스러스트 볼 베어링 (19) 이 배치되어 있다.

크랭크 샤프트 (5) 의 외주에는 공지된 매커니컬 시일 (28) (샤프트 시일) 이 배치되어 있으며, 이 매커니컬 시일 (28) 은 프론트 케이스 (4) 에 고정된 시트 링 (28a) 과 크랭크 샤프트 (5) 와 함께 회전하는 종동 링 (28b) 을 구비하고, 이 종동 링 (28b) 은 힘을 인가하는 부재 (28c) 에 의해 시트 링 (28a) 에 가압되어 있어서 크랭크 샤프트 (5) 의 회전에 따라 시트 링 (28a) 에 대하여 슬라이딩한다.

여기서, 상기 올덤 커플링 (27) 에 대하여 설명한다.

도 2 및 도 3 에 나타내는 바와 같이 고정스크롤 (8) 의 단판 (10) 의 일면측에는 그 소용돌이형상 돌기 (11) 를 둘러싸며 수용하는 벽부 (50) 가 형성되어 있고, 이 벽부 (50) 의 선단면은 선회스크롤 (9) 의 단판 (17) 에 근접하여 대향하고 있다. 이 벽부 (50) 의 선단면에는 그 일직경선상에 한쌍의 제 1 가이드홈 (51a,51b) 이 형성되어 있다. 한편, 선회스크롤 (9) 의 단판 (17) 의 고정스크롤 (8) 측의 면에는 올덤 커플링 (27) 의 고리형상체 (27a) 를 수용하는 오목부 (52) 가 형성되어 있음과 동시에 이 오목부 (52) 의 안쪽면에는 그 일직경선상에 한쌍의 제 2 가이드홈 (55a,55b) 이 형성되어 있다. 그리고, 벽부 (50) 를 선회스크롤 (9) 의 단판 (17) 측에 형성하거나, 또한 오목부 (52) 를 고정스크롤 (8) 의 벽부 (50) 측에 형성해도 된다.

올덤 커플링 (27) 은 각 소용돌이형상 돌기 (11,18) 의 주위로 선회가능하게 배치된 고리형상체 (27a) 를 구비하고 있다. 이 고리형상체 (27a) 의 일방의 단면의 일직경선상에 한쌍의 제 1 걸어맞춤돌기 (53a,53b) 가 일체적으로 형성되어 있고, 이 한쌍의 제 1 걸어맞춤돌기 (53a,53b) 는 고정측의 상기 단판 (10) 의 한쌍의 제 1 가이드홈 (51a,51b) 에 상기 고리형상체 (27a) 와 상기 고정스크롤 (8) 사이의 상대회전을 저지하도록 편심량 (ρ) 만큼 유극을 가지고 자유롭게 슬라이딩하도록 걸어맞춤한다. 고리형상체 (27a) 의 타방의 단면의 일직경선상에 한쌍의 제 2 걸어맞춤돌기 (54a,54b) 가 형성되어 있으며, 이 한쌍의 제 2 걸어맞춤돌기 (54a,54b) 는 상기 선회측의 단판 (17) 의 한쌍의 제 2 가이드홈 (55a,55b) 에 상기 고리형상체 (27a) 와 상기 선회스크롤 (9) 사이의 상대회전을 저지하도록 편심량 (ρ) 만큼 유극을 가지고 자유롭게 슬라이딩하도록 걸어맞춤한다. 한쌍의 제 2 걸어맞춤돌기 (54a,54b) 가 늘어선 일직경선은 상기 한쌍의 걸어맞춤돌기 (53a,53b) 가 늘어선 일직경선과 직교하고 있다.

이어서, 스크롤 압축기 (1) 의 동작에 대하여 설명한다.

전자클러치 (32) 의 코일 (32a) 에 통전하여 차량엔진의 회전을 크랭크 샤프트 (5) 에 전동시키면 크랭크 샤프트 (5) 의 회전은 편심축 (26), 관통구멍 (25), 드라이브 부시 (23), 선회 베어링 (24), 보스 (22) 로 이루어지는 선회구동기구를 통해 선회스크롤 (9) 이 구동되고, 선회스크롤 (9) 은 자전방지 링 (17) 에 의해 그 자전을 저지받으면서 편심축 (26) 의 편심량 (ρ) 을 반경으로 하는 원궤도상을 공전선회운동한다.

선회스크롤 (9) 이 공전선회운동하면 쌍방의 소용돌이형상 랩 (11,18) 의 선접촉부가 점차로 소용돌이의 중심방향으로 이동하고, 그 결과 밀폐공간 (21a,21b) (압축실) 이 용적을 감소하면서 소용돌이의 중심방향으로 이동한다. 이에 수반하여 흡입구 (도시하지 않음) 를 통해 흡입실 (15) 로 유입된 작동가스 (화살표 A 참조) 가 쌍방의 소용돌이형상 랩 (11,18) 과의 바깥 종단개구부로부터 밀폐공간 (21a) 내로 도입되고, 압축되면서 중심부 (21c) 에 도달하고, 여기서부터 고정스크롤 (8) 의 단판 (10) 에 형성된 토출포트 (34) 를 통해 토출밸브 (35) 를 밀쳐열어 고압실 (16) 로 토출되고, 나아가 토출구 (38) 를 통해 유출된다. 이와 같이 선회스크롤 (9) 의 선회에 의해 흡입실 (15) 로 도입된 기체를 상기 밀폐공간 (21a,21b) 내에서 압축하고 이 압축가스를 토출한다. 전자클러치 (32) 의 코일 (32a) 에 대한 통전을 해제하여 크랭크 샤프트 (5) 로의 회전력의 전동을 끊으면 개방형 압축기 (1) 의 운전은 정지된다.

상기 스크롤 압축기에서는 링형상의 올덤 커플링 (27) 이 고정스크롤 (8) 및 선회스크롤 (9) 사이에 설치되어 있으므로, 고정스크롤 (8) 및 선회스크롤 (9) 을 개별적으로 올덤 커플링 (27) 에 장착함으로써 고정스크롤 (8) 및 선회스크롤 (9) 을 높은 위상에서 맞물리게 할 수 있다. 또한, 올덤 커플링 (27) 의 고정스크롤 (8) 및 선회스크롤 (9) 과 각각 걸어맞춤하는 제 1 걸어맞춤돌기 (53a,53b) 및 제 2 걸어맞춤돌기 (54a,54b) 의 길이를 짧게 거의 균등하게 하고, 특히 CO₂를 작동가스로 한 운전압력이 높은 스크롤 압축기와 같이 걸어맞춤돌기 (53a,53b,54a,54b) 의 근원부에 큰 하중이 가해진 경우에도 걸어맞춤돌기 (53a,53b,54a,54b) 의 피로파손 등이 일어나기 어려워진다.

여기서, 상기 상대회전을 방지하는 기구의 다른 형태에 대하여 설명한다.

이 형태는 도 4 내지 도 6 에 나타내는 바와 같이 본출원인의 출원에 관한 일본 특허출원 평10-350262 호의 상대회전방지기구 (60) (자전방지기구) 를 고정스크롤 (8) 및 선회스크롤 (9) 사이에 설치한 것으로서, 선회스크롤 (9) 의 단판 (17) 의 고정스크롤 (8) 측의 면에는 둘레방향으로 동등한 간격을 두고 복수 (본 예에서는 4 개) 의 선회핀 (61) (선회측 돌기) 이 돌출설치되어 있다. 또한 고정스크롤 (8) 의 벽부 (50) 선단면에도 둘레방향으로 동등한 간격을 두고 선회핀 (61) 과 동일한 수의 고정핀 (62) (고정측 돌기) 이 돌출설치되어 있다.

도면부호 (64) 는 선회스크롤 (9) 의 단판 (17) 과 고정스크롤 (8) 의 벽부 (50) 사이에 설치된 원판형의 돌기구속부재 (63) 이다. 이들 돌기구속부재 (63) 에는 선회핀 (61) 및 고정핀 (62) 이 각각 유극을 가지고 끼워맞춤되는 한쌍의 구멍 (64) 이 형성되어 있다. 즉, 이들 구멍 (64) 은 선회핀 (61) 및 고정핀 (62) 보다 충분하게 큰 직경으로 형성되어 있다. 또한 이들 구멍 (64) 의 중심간거리 (ρ) 는 편심축 (26) (도 1 참조) 의 편심량과 동등하게 되도록 설정되고, 이 편심량이 선회스크롤 (9) 의 선회반경이 된다. 본 실시형태에서는 구멍 (64) 으로서 관통구멍을 도시하였지만 돌기구속부재 (63) 의 양단면에 개구하지 않는 막힘구멍형상이어도 된다.

본 실시형태에서도 상대회전방지기구 (60) 가 고정스크롤 (8) 및 선회스크롤 (9) 사이에 설치되어 있으므로, 고정스크롤 (8) 및 선회스크롤 (9) 의 조립정밀도가 향상된다.

그리고, 크랭크 샤프트 (5) (도 1 참조) 를 회전시키면 도 2 및 도 3 에 나타낸 올덤 커플링과의 경우와 마찬가지로 선회스크롤 (9) 은 자전방지기구 (60) 에 의해 그 자전을 저지당하면서 드라이브 부시 (23), 선회 베어링 (24) 및 보스 (22) 등 (도 1 참조) 으로 이루어지는 선회구동기구를 통해 크랭크 샤프트 (5) (도 1 참조) 를 중심으로 편심축 (26) 의 편심량을 반경으로 하는 원궤도상을 공전선회운동한다. 그럼으로써 소용돌이형상 돌기 (11,18) 사이의 선접촉부는 차츰 소용돌이의 중심방향으로 이동하고, 그 결과 밀폐공간 (21a,21b) 은 용적을 감소하면서 소용돌이의 중심방향으로 이동한다.

상기 실시형태에서는 개방형 압축기를, CO₂를 작동가스로 하는 CO₂사이클에 적용하였지만 이것에 한정되지 않으며 통상의 프론 등을 작동가스로 하는 증기압축식 냉동 사이클에 적용해도 된다.

본 발명은 이상 설명한 바와 같이 구성되어 있으므로 다음에 기재한 바와 같은 효과를 나타낸다.

상대회전을 방지하기 위한 기구를 고정스크롤 및 선회스크롤 사이에 설치함으로써 고정스크롤 및 선회스크롤의 조립정밀도가 향상된다.

링형상의 올덤 커플링이 고정스크롤 및 선회스크롤 사이에 설치되어 있으므로, 고정스크롤 및 선회스크롤을 개별적으로 올덤 커플링에 장착함으로써 고정스크롤 및 선회스크롤의 맞물림을 고정밀도로 실시할 수 있다. 또한 올덤 커플링의 고정스크롤 및 선회스크롤과 각각 걸어맞춤하는 제 1 걸어맞춤돌기 및 제 1 걸어맞춤돌기의 길이를 짧게 또한 거의 균등하게 하고, 특히 CO₂를 작동가스로 한 운전압력이 높은 스크롤 압축기와 같이 걸어맞춤돌기의 근원부에 큰 응력이 가해지는 경우에도 걸어맞춤돌기의 파손 등을 일으키기 어렵게 한다.

또한, 상기 고정측단판 또는 상기 선회측단판에 상기 고리형상체를 매몰시키는 오복부를 형성함으로써 고정스크롤, 선회스크롤 및 고리형상체를 조립한 상태에서 축치수가 작게 된다.

그리고, 본 발명을 작동가스로서 이산화탄소를 사용한 냉동 사이클에 사용되는 운전압력이 높은 스크롤 압축기에 적용함으로써 상기 효과는 특히 유효한 것이 된다.

Claims

케이싱내에 고정측단판의 일면측에 소용돌이형상 돌기가 형성된 고정스크롤과, 선회측단판의 일면측에 소용돌이형상 돌기가 형성되며 또한 이 소용돌이형상 돌기가 상기 고정스크롤의 상기 소용돌이형상 돌기와 조합되어 소용돌이형상의 압축실을 형성함과 동시에 상기 고정스크롤에 대하여 상대적으로 선회하도록 구동되는 선회스크롤과, 상기 선회스크롤과 상기 고정스크롤 사이에 설치되어 상기 선회스크롤 및 상기 고정스크롤의 상대회전을 저지하기 위한 기구를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 스크롤 압축기.
제 1 항에 있어서, 상기 고정측단판측에는 그 일직경선상에 한쌍의 제 1 홈이 형성됨과 동시에 상기 선회측단판측에는 그 일직경선상에 한쌍의 제 2 홈이 형성되어 있고, 상기 상대회전을 저지하기 위한 기구가 올덤 커플링이고, 각 소용돌이형상 돌기의 주위로 선회가능하게 배치된 고리형상체와 이 고리형상체의 일방의 단면에 일직경선상에 배치되며, 또한 상기 고정측단판측의 한쌍의 제 1 홈에 상기 고리형상체와 상기 고정스크롤 사이의 상대회전을 저지하도록 걸어맞춤하는 한쌍의 제 1 걸어맞춤돌기와, 상기 고리형상체의 다른 쪽의 단면에 상기 일직경선에 대하여 직교하는 직경선상에 배치되며, 또한 상기 선회측단판측의 한쌍의 제 2 홈에 상기 고리형상체와 상기 선회스크롤 사이의 상대회전을 저지하도록 걸어맞춤하는 한쌍의 제 2 걸어맞춤돌기를 갖는 것인 스크롤 압축기.
제 2 항에 있어서, 상기 고정측단판 또는 상기 선회측단판에 상기 고리형상체를 매몰시키는 오목부가 형성되어 있는 스크롤 압축기.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작동가스는 이산화탄소인 스크롤 압축기.