JP2005163745A - Scroll compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鏡板から渦巻きラップが立ち上がる固定スクロール及び旋回スクロールを噛み合わせて双方間に圧縮室を形成し、旋回スクロールを自転規制機構による自転の規制のもとに円軌道に沿って旋回させたとき圧縮室が容積を変えながら移動することで、吸入、圧縮、吐出を行うスクロール圧縮機に関するものである。 In the present invention, the fixed scroll and the orbiting scroll where the spiral wrap rises from the end plate are meshed to form a compression chamber therebetween, and the orbiting scroll is orbited along a circular orbit under the restriction of rotation by the rotation restricting mechanism. The present invention relates to a scroll compressor that sometimes performs suction, compression, and discharge by moving a compression chamber while changing its volume.
従来、この種のスクロール圧縮機は、固定スクロール及び旋回スクロールの一方の渦巻きラップの立ち上がり端面にシール部材が設けられたものがある（例えば、特許文献１参照）。 Conventionally, there is a scroll compressor of this type in which a seal member is provided on the rising end surface of one spiral wrap of the fixed scroll and the orbiting scroll (see, for example, Patent Document 1).
また、固定スクロール及び旋回スクロールの一方の渦巻きラップの立ち上がり端面にこれが対向する鏡板との間をシールするシール部材を設け、シール部材を備えない渦巻きラップの厚みをシール部材を備えた渦巻きラップよりも厚くしたものや、固定、旋回各スクロールは、熱膨張係数の異なる金属材料よりなり、熱膨張係数が大きい金属材料よりなるスクロールの渦巻きラップの立ち上がり高さを、熱膨張係数が小さい金属材料よりなるスクロールの渦巻きラップの立ち上がり高さより低く形成するとともに、この熱膨張係数の大きい金属材料よりなるスクロールの渦巻きラップの立ち上がり端面にシール部材が設けられているものがある（例えば、特許文献２参照）。
図９にシール部材を設けたスクロール圧縮機の断面図を示す。このような圧縮機では、固定スクロール及び旋回スクロールの渦巻きラップの端面にシール部材が長手方向に設けられ、対向するスクロールとの間で冷媒が漏れるのを低減し、圧縮効率を向上させることが行われている。 FIG. 9 shows a cross-sectional view of a scroll compressor provided with a seal member. In such a compressor, a sealing member is provided in the longitudinal direction on the end faces of the spiral wraps of the fixed scroll and the orbiting scroll to reduce the leakage of refrigerant between the opposing scrolls and improve the compression efficiency. It has been broken.
また、固定スクロール及び旋回スクロールの一方の渦巻きラップの立ち上がり端面にこれが対向する鏡板との間をシールするシール部材を設け、シール部材を備えない渦巻きラップの厚みをシール部材を備えた渦巻きラップよりも厚すれば、冷媒ガスが漏れるのをより低減させることができ、より圧縮効率を向上させることができる。 Also, a sealing member is provided on the rising end face of one spiral wrap of the fixed scroll and the orbiting scroll so as to seal between the opposite end plate and the thickness of the spiral wrap without the seal member is larger than that of the spiral wrap with the seal member. If the thickness is increased, the leakage of the refrigerant gas can be further reduced, and the compression efficiency can be further improved.
また、固定、旋回各スクロールは、熱膨張係数の異なる金属材料よりなり、熱膨張係数が大きい金属材料よりなるスクロールの渦巻きラップの立ち上がり高さを、熱膨張係数が小さい金属材料よりなるスクロールの渦巻きラップの立ち上がり高さより低く形成するとともに、この熱膨張係数の大きい金属材料よりなるスクロールの渦巻きラップの立ち上がり端面にシール部材が設けると、対向する他方のスクロールの鏡板との間の隙間を適度に小さくしてシール部材によるシール性を増しながら、他方のスクロールの鏡板とのシール部材の過剰な接触摺動や渦巻きラップの接触を回避するので、運転負荷が異常に増大したり耐久性が低下したりするようなことを防止することができる。 The fixed and swivel scrolls are made of metal materials having different thermal expansion coefficients. The rising height of the scroll spiral wrap made of a metal material having a large thermal expansion coefficient is set to the scroll vortex made of a metal material having a small thermal expansion coefficient. If a seal member is provided on the rising end surface of the scroll wrap made of a metal material having a large coefficient of thermal expansion, the gap between the opposite scroll end plate is appropriately reduced. This increases the sealing performance of the sealing member, while avoiding excessive contact sliding of the sealing member with the end plate of the other scroll and contact with the spiral wrap, resulting in abnormally increased operating loads and reduced durability. This can be prevented.
しかしながら、上記構成ではラップ端面にシール部材を挿入する溝を形成する必要があるが、シール部材と溝との間の長手方向の隙間を通って冷媒が吐出側から吸入側へと逆流し、圧縮機効率を低下させるという問題を有していた。 However, in the above configuration, it is necessary to form a groove for inserting the seal member on the end surface of the wrap. However, the refrigerant flows backward from the discharge side to the suction side through the gap in the longitudinal direction between the seal member and the groove, and is compressed. It had the problem of reducing the efficiency.
一方、シール部材を設けなくても、旋回スクロールの歯底と固定スクロールの歯先との間のスラスト方向ギャップが、外周側から内周側へと増加するように傾斜を設けて、かつ、そのスラスト方向ギャップは、少なくとも旋回スクロールの軸受のハウジング部に相当する範囲において、均一で最大となるように、旋回スクロールの歯底および固定スクロールの歯先を形成したものがある。この構成によれば、旋回スクロールの鏡板の厚みが小さい偏心軸受のハウジング部において、吐出圧力と吸入圧力の差圧によって圧力変形が発生した場合でも、旋回スクロールの歯底と固定スクロールの歯先が方当りせず、均一に接触するため、高信頼性及び運転初期から、スラスト方向ギャップを小さくして漏れを防ぎ高効率を実現することができる。 On the other hand, even if no seal member is provided, the thrust direction gap between the bottom of the orbiting scroll and the tip of the fixed scroll is inclined so as to increase from the outer peripheral side to the inner peripheral side, and In some cases, the thrust gap has a tooth bottom of the orbiting scroll and a tooth tip of the fixed scroll so that the thrust direction gap is uniform and maximum at least in a range corresponding to the housing portion of the bearing of the orbiting scroll. According to this configuration, even when a pressure deformation occurs due to the differential pressure between the discharge pressure and the suction pressure in the housing portion of the eccentric bearing with the small thickness of the end plate of the orbiting scroll, the tooth bottom of the orbiting scroll and the tooth tip of the fixed scroll are Since contact is made without contact, the thrust direction gap can be reduced to prevent leakage and achieve high efficiency from the beginning of high reliability and operation.
しかしながら、吐出圧力と吸入圧力の差圧が小さい場合には、圧力変形が小さいのでスラスト方向ギャップが大きくなって漏れを増大させる。また、吐出圧力と吸入圧力の差圧が大きい場合には、外周部で、旋回スクロールの歯底と固定スクロールの歯先が接触して、騒音や振動の原因となっていた。 However, when the differential pressure between the discharge pressure and the suction pressure is small, since the pressure deformation is small, the thrust direction gap becomes large and leakage increases. Further, when the differential pressure between the discharge pressure and the suction pressure is large, the tooth bottom of the orbiting scroll and the tooth tip of the fixed scroll come into contact with each other at the outer periphery, causing noise and vibration.
また、固定スクロールと旋回スクロールを同一の材料で形成する場合、組立時に熱歪みがない分旋回スクロールの歯底と固定スクロールの歯先との間のスラスト方向を小さく設定することも可能であるが、同一の材料の場合は、少しの片当りでもカジリや異常磨耗及び騒音と振動が発生するので、最も吐出圧と吸入圧との差圧が大きい場合の圧力変形を考慮したギャップをあらかじめ設定する必要がある。つまりそれ以外の条件ではスラスト方向からギャップは広くなってしまい、結果として漏れ損失による圧縮効率の低下といった問題を有していた。 In addition, when the fixed scroll and the orbiting scroll are formed of the same material, it is possible to set the thrust direction between the tooth bottom of the orbiting scroll and the tip of the fixed scroll as small as there is no thermal distortion during assembly. In the case of the same material, galling, abnormal wear, noise and vibration occur even with a small amount of contact, so a gap that takes into account pressure deformation when the differential pressure between the discharge pressure and suction pressure is the largest is set in advance. There is a need. That is, under other conditions, the gap becomes wider from the thrust direction, and as a result, there is a problem that the compression efficiency is reduced due to leakage loss.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、漏れを防ぎ高効率を実現しながら、接触による騒音や振動の少ないスクロール圧縮機を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a scroll compressor that prevents leakage and realizes high efficiency while reducing noise and vibration due to contact.
前記従来の課題を解決するために、本発明のスクロール圧縮機は、旋回スクロールを固定スクロールに対して熱膨張係数が大きい金属材料により構成し、且つ旋回スクロールの渦巻きラップの立ち上がり高さを、固定スクロールの渦巻きラップの立ち上がり高さよりも低く設定するとともに、旋回スクロールの渦巻きラップの歯先の端面に、旋回スクロールの軸受のハウジング部に相当する範囲から、外周側に向かってシール部材を設けたものである。これによって、吐出圧と吸入圧の差圧が大きい場合でも、旋回スクロールの歯底と固定スクロールの歯先が片当りせず、接触による騒音や振動を少なくし、吐出圧と吸入圧の差圧が小さい場合でも、シール部材によってスラスト方向ギャップからの漏れを防ぐことができる高効率で低騒音なスクロール圧縮機を提供するものである。 In order to solve the above-described conventional problems, the scroll compressor of the present invention is configured such that the orbiting scroll is made of a metal material having a large thermal expansion coefficient with respect to the fixed scroll, and the rising height of the spiral wrap of the orbiting scroll is fixed. Set lower than the rising height of the scroll scroll wrap, and provided with a seal member on the end surface of the swirl scroll swirl wrap from the range corresponding to the housing part of the orbiting scroll bearing toward the outer periphery It is. As a result, even when the differential pressure between the discharge pressure and the suction pressure is large, the bottom of the orbiting scroll and the tip of the fixed scroll do not touch each other, reducing noise and vibration due to contact, and the differential pressure between the discharge pressure and the suction pressure. The present invention provides a high-efficiency, low-noise scroll compressor capable of preventing leakage from a thrust direction gap by a sealing member even when the size of the scroll compressor is small.
本発明のスクロール圧縮機は、圧力差が大きい場合でも片当りを防いで接触による騒音と振動を少なくしながら、圧力差が小さい場合でも漏れを低減して高効率を実現することができる。 The scroll compressor of the present invention can achieve high efficiency by reducing leakage even when the pressure difference is small, while preventing contact and reducing noise and vibration due to contact even when the pressure difference is large.
第１の発明は、旋回スクロールを固定スクロールに対して熱膨張係数が大きい金属材料により構成し、且つ旋回スクロールの渦巻きラップの立ち上がり高さを、固定スクロールの渦巻きラップの立ち上がり高さよりも低く設定するとともに、旋回スクロールの渦巻きラップの歯先の端面に、旋回スクロールの軸受のハウジング部に相当する範囲から、外周側に向かってシール部材を設けたものである。これによって、吐出圧と吸入圧の差圧が大きい場合でも、旋回スクロールの歯底と固定スクロールの歯先が片当りせず、接触による騒音や振動を少なくし、吐出圧と吸入圧の差圧が小さい場合でも、シール部材によってス
ラスト方向ギャップからの漏れを防ぐことができ、高効率で低騒音なスクロール圧縮機を提供することができる。
In the first invention, the orbiting scroll is made of a metal material having a large thermal expansion coefficient with respect to the fixed scroll, and the rising height of the spiral scroll of the orbiting scroll is set lower than the rising height of the spiral scroll of the fixed scroll. At the same time, a seal member is provided on the end face of the spiral wrap of the orbiting scroll toward the outer periphery from the range corresponding to the housing portion of the bearing of the orbiting scroll. As a result, even when the differential pressure between the discharge pressure and the suction pressure is large, the bottom of the orbiting scroll and the tip of the fixed scroll do not touch each other, reducing noise and vibration due to contact, and the differential pressure between the discharge pressure and the suction pressure. Even when is small, the seal member can prevent leakage from the gap in the thrust direction, and a highly efficient and low noise scroll compressor can be provided.
第２の発明は、特に、第１の発明の、旋回スクロールの歯先と固定スクロールの歯底との間のスラスト方向ギャップを、均一に形成することにより、吐出圧と吸入圧の差圧が大きい場合でも、旋回スクロールの歯底と固定スクロールの歯先の片当りをより効果的に防ぎながら、接触による騒音や振動を少なくし、吐出圧と吸入圧の差圧が小さい場合でも、シール部材によってスラスト方向ギャップからの漏れを防ぐことができる。また、旋回スクロールをより容易に形成することができるので、生産工数を削減し、より低コストで高効率かつ低騒音なスクロール圧縮機を提供することができる。 In the second invention, in particular, the gap in the thrust direction between the tooth tip of the orbiting scroll and the tooth bottom of the fixed scroll of the first invention is uniformly formed, so that the differential pressure between the discharge pressure and the suction pressure is reduced. Even if it is large, the seal member prevents the contact between the bottom of the orbiting scroll and the tip of the fixed scroll more effectively, reduces noise and vibration due to contact, and even when the differential pressure between the discharge pressure and suction pressure is small. Therefore, leakage from the thrust direction gap can be prevented. In addition, since the orbiting scroll can be formed more easily, the number of production steps can be reduced, and a scroll compressor that can be manufactured at lower cost with high efficiency and low noise can be provided.
第３の発明は、特に、第１または第２の発明の、シール部材の背面と、旋回スクロールの鏡板の渦巻きラップと反対側とを連通させる孔を設けるものであり、冷凍機油がシール部材の背部に供給されるので、シール部材の摺動損失を低減させながら、シール効果も同時に高めて漏れを防ぎ、より高効率なスクロール圧縮機を提供することができる。 In particular, the third invention provides a hole for communicating the back surface of the sealing member and the side opposite to the spiral wrap of the end plate of the orbiting scroll of the first or second invention. Since it is supplied to the back portion, it is possible to provide a highly efficient scroll compressor by reducing the sliding loss of the seal member and simultaneously enhancing the sealing effect to prevent leakage.
第４の発明は、特に、第１〜第３の発明の、冷媒を、高圧冷媒、例えば二酸化炭素とすることにより、吐出圧と吸入圧の差圧が大きく、旋回スクロールが圧力によって大きく変形させられる場合でも、旋回スクロールの歯底と固定スクロールの歯先が片当りせず、接触による騒音や振動を少なくしながら、シール部材によってスラスト方向ギャップからの漏れを防ぐことができるので、低圧縮比から高圧縮比の運転までの幅広い運転範囲を持つ給湯機等の用途に用いても、高効率で高信頼性を確保したスクロール圧縮機を提供することができる。 In the fourth invention, in particular, the refrigerant of the first to third inventions is a high-pressure refrigerant such as carbon dioxide, so that the differential pressure between the discharge pressure and the suction pressure is large, and the orbiting scroll is greatly deformed by the pressure. The bottom of the orbiting scroll and the tip of the fixed scroll do not come into contact with each other, and the seal member prevents leakage from the thrust direction gap while reducing noise and vibration due to contact. Even when used in applications such as a water heater having a wide operating range from operation to high compression ratio operation, a scroll compressor with high efficiency and high reliability can be provided.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
（実施の形態１）
図１は、本発明の第１の実施の形態におけるスクロール圧縮機の断面図を示すものである。密閉容器１内に溶接や焼き嵌めなどして固定したクランク軸４の主軸受部材１１と、この主軸受部材１１上にボルト止めした固定スクロール１２との間に、固定スクロール１２と噛み合う旋回スクロール１３を挟み込んでスクロール式の圧縮機構２を構成し、旋回スクロール１３と主軸受部材１１との間に旋回スクロール１３の自転を防止して円軌道運動するように案内するオルダムリングなどによる自転規制機構１４を設けて、クランク軸４の上端にある主軸部４ａにて旋回スクロール１３を偏心駆動することにより旋回スクロール１３を円軌道運動させ、これにより固定スクロール１２と旋回スクロール１３との間に形成している圧縮室１５が外周側から中央部に移動しながら小さくなるのを利用して、密閉容器１外に通じた吸入パイプ１６および固定スクロール１２の外周部の吸入口１７から冷媒ガスを吸入して圧縮していき所定圧以上になった冷媒ガスは固定スクロール１２の中央部の吐出口１８からリード弁１９を押し開いて密閉容器１内に吐出させることを繰り返す。
(Embodiment 1)
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a scroll compressor according to a first embodiment of the present invention. An orbiting scroll 13 that meshes with the fixed scroll 12 between the main bearing member 11 of the crankshaft 4 fixed by welding or shrink fitting in the sealed container 1 and the fixed scroll 12 bolted on the main bearing member 11. The scroll-type compression mechanism 2 is configured by sandwiching the rotating scroll 13 and an anti-rotation mechanism 14 such as an Oldham ring that guides the orbiting scroll 13 between the orbiting scroll 13 and the main bearing member 11 to prevent the orbiting scroll 13 from rotating. The orbiting scroll 13 is eccentrically driven by the main shaft portion 4a at the upper end of the crankshaft 4 to cause the orbiting scroll 13 to move in a circular orbit, thereby forming between the fixed scroll 12 and the orbiting scroll 13. A suction pipe that communicates with the outside of the hermetic container 1 by utilizing the fact that the compression chamber 15 is smaller while moving from the outer peripheral side to the center. 6 and the refrigerant gas sucked from the suction port 17 in the outer peripheral portion of the fixed scroll 12 and compressed and the refrigerant gas becomes a predetermined pressure or more pushes the reed valve 19 from the discharge port 18 in the central portion of the fixed scroll 12. Repeatedly discharging into the sealed container 1.
固定スクロール１２と軸受１１に囲まれて形成される背圧室２９は旋回スクロール１３が固定スクロール１２から引き離されないだけの背圧を常に有している必要がある。しかし、この背圧が過剰になると、旋回スクロール１３が固定スクロール１２に強く押し付けられて、スクロール摺動部の異常磨耗や入力増加を招くことになる。このため背圧は常に一定に保つ必要がある。そこで、背圧調整機構９を設けている。背圧調整機構９は、背圧室２９から固定スクロール１２の内部を通って吸入口１７へと連通している通路９ａに、バルブ９ｂを設けたもので、背圧室２９の圧力が設定圧力より高くなるとバルブ９ｂが開き、背圧室２９のオイルが吸入口１７へと供給され、背圧室内を一定の中間圧に維持して
いる。旋回スクロール１３の背面には前述の中間力が印加され、運転中に転覆するのを抑えている。転覆すると固定スクロール１２と旋回スクロール１３が離れてしまい、その部分に漏れが発生してしまう。また吸入口１７へと供給されたオイルは旋回運動とともに圧縮室１５へと移動し、圧縮室間の漏れ防止に役立っている。
The back pressure chamber 29 formed by being surrounded by the fixed scroll 12 and the bearing 11 must always have such a back pressure that the orbiting scroll 13 is not separated from the fixed scroll 12. However, when this back pressure becomes excessive, the orbiting scroll 13 is strongly pressed against the fixed scroll 12, leading to abnormal wear of the scroll sliding portion and an increase in input. For this reason, it is necessary to always keep the back pressure constant. Therefore, a back pressure adjusting mechanism 9 is provided. The back pressure adjusting mechanism 9 is provided with a valve 9b in a passage 9a communicating from the back pressure chamber 29 through the inside of the fixed scroll 12 to the suction port 17, and the pressure in the back pressure chamber 29 is set to a set pressure. When the pressure is higher, the valve 9b is opened, the oil in the back pressure chamber 29 is supplied to the suction port 17, and the back pressure chamber is maintained at a constant intermediate pressure. The above-described intermediate force is applied to the back surface of the orbiting scroll 13 to suppress overturning during operation. When overturned, the fixed scroll 12 and the orbiting scroll 13 are separated from each other, and leakage occurs at that portion. The oil supplied to the suction port 17 moves to the compression chamber 15 along with the swiveling motion, and serves to prevent leakage between the compression chambers.
図２は、本発明の第１の実施の形態におけるスクロール圧縮機の固定スクロール１２と旋回スクロール１３の断面図を示している。旋回スクロール１３を固定スクロール１２に対して熱膨張係数が大きい金属材料により構成し、且つ旋回スクロール１３の渦巻きラップ１３ｂの立ち上がり高さを、固定スクロール１２の渦巻きラップ１２ｂの立ち上がり高さよりも低く設定するとともに、旋回スクロール１３の渦巻きラップ１３ｂの歯先の端面に、旋回スクロール１３の軸受のハウジング部４ｂに相当する範囲から、外周側に向かってシール部材５を設けたものである。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the fixed scroll 12 and the orbiting scroll 13 of the scroll compressor according to the first embodiment of the present invention. The orbiting scroll 13 is made of a metal material having a larger thermal expansion coefficient than the fixed scroll 12, and the rising height of the spiral wrap 13 b of the orbiting scroll 13 is set lower than the rising height of the spiral wrap 12 b of the fixed scroll 12. At the same time, a seal member 5 is provided on the end surface of the tooth tip of the spiral wrap 13b of the orbiting scroll 13 from the range corresponding to the housing portion 4b of the bearing of the orbiting scroll 13 toward the outer peripheral side.
図３は、運転時の旋回スクロール１３の圧力変形の状態を示している。このように、吐出圧と吸入圧力の差圧によって旋回スクロール１３が大きく変形することが分かっているが、同時に旋回スクロールの歯底と固定スクロールの歯先との間のスラスト方向ギャップも、組立時と比較して変化する。 FIG. 3 shows a state of pressure deformation of the orbiting scroll 13 during operation. As described above, it is known that the orbiting scroll 13 is greatly deformed by the differential pressure between the discharge pressure and the suction pressure. At the same time, the thrust direction gap between the bottom of the orbiting scroll and the tooth tip of the fixed scroll is also reduced during assembly. It changes compared with.
図４〜図５は、運転時の旋回スクロール１３の歯底と固定スクロール１２の歯先との間のスラスト方向ギャップの変化の様子を示している。それぞれ、図５は組立時のスラスト方向ギャップ、図６は運転時の熱変形のみを分離して考慮したスラスト方向ギャップ、図７は運転時の圧力変形のみを分離して考慮したスラスト方向ギャップ、図８は運転時の圧力変形と熱変形を同時に考慮した実際の運転時のスラスト方向ギャップを、図４に示す角度の定義に従って、巻き始めから巻き終わりまでのスラスト方向ギャップを展開している。図５は組立時のスラスト方向ギャップから分かるように、旋回スクロールの歯先と固定スクロールの歯底との間のスラスト方向ギャップが、均一に形成している。図６は運転時の熱変形を示しており、冷媒が巻き終わりから巻き始めに行くにしたがって、圧縮されるので冷媒の温度が上昇する。旋回スクロール１３の熱膨張係数が大きい分だけスラスト方向ギャップは縮小する。また、図７は運転時の圧力変形のみを示しているが、図３の結果から、旋回スクロール１３のハウジング部４ｂより内側の鏡板１３ａが薄くなっている分だけ大きく圧力変形する。図８は運転時の圧力変形と熱変形を同時に考慮した実際の運転時のスラスト方向ギャップを示している。ハウジング部４ｂより内側のスラスト方向ギャップは熱歪みと圧力歪みによって縮小することができるので、漏れ損失を低減させることができる。また、本実施例では、旋回スクロール１３の軸受のハウジング部４ｂに相当する範囲から、外周側に向かってシール部材５を設けているので、スラスト方向ギャップが比較的大きくなる部分においても漏れ損失を低減させることができる。 4 to 5 show changes in the thrust direction gap between the tooth bottom of the orbiting scroll 13 and the tooth tip of the fixed scroll 12 during operation. FIG. 5 is a thrust direction gap during assembly, FIG. 6 is a thrust direction gap that considers only thermal deformation during operation, and FIG. 7 is a thrust direction gap that considers only pressure deformation during operation. FIG. 8 develops the thrust direction gap from the start of winding to the end of winding according to the definition of the angle shown in FIG. 4 for the thrust direction gap during actual operation considering both pressure deformation and thermal deformation during operation. As can be seen from the thrust direction gap at the time of assembly in FIG. 5, the thrust direction gap between the tooth tip of the orbiting scroll and the tooth bottom of the fixed scroll is uniformly formed. FIG. 6 shows thermal deformation during operation. As the refrigerant goes from the end of winding to the start of winding, the refrigerant is compressed, so the temperature of the refrigerant rises. The thrust direction gap is reduced by an amount corresponding to a larger thermal expansion coefficient of the orbiting scroll 13. FIG. 7 shows only pressure deformation during operation, but from the result of FIG. 3, the pressure deformation greatly increases as the end plate 13 a inside the housing portion 4 b of the orbiting scroll 13 becomes thinner. FIG. 8 shows a thrust direction gap during actual operation in consideration of pressure deformation and thermal deformation during operation. Since the thrust direction gap inside the housing portion 4b can be reduced by thermal strain and pressure strain, leakage loss can be reduced. Further, in this embodiment, since the seal member 5 is provided toward the outer peripheral side from the range corresponding to the housing portion 4b of the bearing of the orbiting scroll 13, leakage loss is caused even in a portion where the thrust direction gap is relatively large. Can be reduced.
また、ラップ端面にシール部材を挿入する溝を形成する必要があるが、シール部材と溝との間の長手方向の隙間を通って冷媒が吐出側から吸入側へと逆流する。しかしながら本実施例においては、シール部材の溝は圧縮室の中心部まで望んでいないので、逆流を最小限に抑えることができる。 Moreover, although it is necessary to form the groove | channel which inserts a sealing member in a wrap end surface, a refrigerant | coolant flows backward from the discharge side to the suction side through the longitudinal gap between a sealing member and a groove | channel. However, in this embodiment, since the groove of the seal member is not desired to the center of the compression chamber, the backflow can be minimized.
なお、シール部材５の背面と、旋回スクロール１３の鏡板１３ａの渦巻きラップと反対側とを連通させる孔５ａを設けることによって、冷凍機油がシール部材５の背部に供給されて、シール部材５の摺動損失を低減させながら、シール効果も同時に高めて漏れを防ぎ、より高効率なスクロール圧縮機を提供することができる。 In addition, by providing a hole 5 a that allows the back surface of the seal member 5 to communicate with the side opposite to the spiral wrap of the end plate 13 a of the orbiting scroll 13, refrigerating machine oil is supplied to the back of the seal member 5, While reducing the dynamic loss, the sealing effect can be enhanced at the same time to prevent leakage, and a more efficient scroll compressor can be provided.
なお、冷媒を、高圧冷媒、例えば二酸化炭素とすると、吐出圧と吸入圧の差圧が大きく、旋回スクロール１３が圧力によって大きく変形させられる場合でも、旋回スクロール１３の歯底と固定スクロール１２の歯先が片当りせず、接触による騒音や振動を少なくしな
がら、シール部材５によってスラスト方向ギャップからの漏れを防ぐことができるので、低圧縮比から高圧縮比の運転までの幅広い運転範囲を持つ給湯機等の用途に用いても、高効率で高信頼性を確保したスクロール圧縮機を提供することができる。
If the refrigerant is a high-pressure refrigerant such as carbon dioxide, even if the differential pressure between the discharge pressure and the suction pressure is large and the orbiting scroll 13 is greatly deformed by the pressure, the tooth bottom of the orbiting scroll 13 and the teeth of the fixed scroll 12 are used. Since the tip does not come into contact with one another and leakage from the thrust direction gap can be prevented by the seal member 5 while reducing noise and vibration due to contact, it has a wide operating range from low compression ratio to high compression ratio operation. Even if it is used for applications such as a water heater, a scroll compressor with high efficiency and high reliability can be provided.
以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、旋回スクロールを固定スクロールに対して熱膨張係数が大きい金属材料により構成し、且つ旋回スクロールの渦巻きラップの立ち上がり高さを、固定スクロールの渦巻きラップの立ち上がり高さよりも低く設定するとともに、旋回スクロールの渦巻きラップの歯先の端面に、旋回スクロールの軸受のハウジング部に相当する範囲から、外周側に向かってシール部材を設けることによって、接触による騒音や振動を少なくし、漏れを防ぐことができるので、作動流体を冷媒と限ることなく、空気スクロール圧縮機、オイルフリー圧縮機、スクロール型膨張機等のスクロール流体機械の用途にも適用できる。 As described above, in the scroll compressor according to the present invention, the orbiting scroll is made of a metal material having a large thermal expansion coefficient with respect to the fixed scroll, and the rising height of the orbiting scroll spiral wrap is determined by the fixed scroll spiral wrap. By setting a seal member toward the outer peripheral side from the range corresponding to the housing portion of the orbiting scroll bearing on the end face of the swirl wrap tooth of the orbiting scroll, the noise caused by contact is set. Therefore, the working fluid is not limited to the refrigerant, and can be applied to applications of scroll fluid machines such as an air scroll compressor, an oil-free compressor, and a scroll type expander.
１ 密閉容器
２ 圧縮機構
３ 電動機
３ａ 固定子
３ｂ 回転子
４ クランク軸
４ａ 主軸部
４ｂ ハウジング部
５ シール部材
５ａ 孔
６ オイル
７ 給油機構
９ 背圧調整機構
９ａ 通路
９ｂ バルブ
１１ 主軸受部材
１２ 固定スクロール
１２ａ 鏡板
１２ｂ ラップ
１３ 旋回スクロール
１３ａ 鏡板
１３ｂ ラップ
１４ 自転規制機構
１５ 圧縮室
１５ａ 旋回スクロールのラップ外壁側に形成される圧縮室
１５ｂ 旋回スクロールのラップ内壁側に形成される圧縮室
１６ 吸入パイプ
１７ 吸入口
１８ 吐出口
１９ リード弁
２９ 背圧室
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Airtight container 2 Compression mechanism 3 Electric motor 3a Stator 3b Rotor 4 Crankshaft 4a Main shaft part 4b Housing part 5 Seal member 5a Hole 6 Oil 7 Oil supply mechanism 9 Back pressure adjustment mechanism 9a Passage 9b Valve 11 Main bearing member 12 Fixed scroll 12a End plate 12b Wrap 13 Orbiting scroll 13a End plate 13b Wrap 14 Rotation restriction mechanism 15 Compression chamber 15a Compression chamber formed on the outer wall side of the orbiting scroll lap 15b Compression chamber formed on the inner wall side of the orbiting scroll 16 Intake pipe 17 Inlet 18 Discharge port 19 Reed valve 29 Back pressure chamber
Claims (4)
The scroll compressor according to any one of claims 1 to 3, wherein the refrigerant is a high-pressure refrigerant, for example, carbon dioxide.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003407218A JP2005163745A (en) | 2003-12-05 | 2003-12-05 | Scroll compressor |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP2003407218A JP2005163745A (en) | 2003-12-05 | 2003-12-05 | Scroll compressor |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|---|---|
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|---|---|
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2472637A (en) * | 2009-08-14 | 2011-02-16 | Edwards Ltd | Scroll Compressor With Plural Tip Seal Types |
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| JP2013238188A (en) * | 2012-05-16 | 2013-11-28 | Anest Iwata Corp | Scroll expander |
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-
2003
- 2003-12-05 JP JP2003407218A patent/JP2005163745A/en active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2472637A (en) * | 2009-08-14 | 2011-02-16 | Edwards Ltd | Scroll Compressor With Plural Tip Seal Types |
| GB2472637B (en) * | 2009-08-14 | 2015-11-25 | Edwards Ltd | Scroll Compressor With Plural Sealing Types |
| US9353748B2 (en) | 2009-08-14 | 2016-05-31 | Edwards Limited | Scroll pump having tip seal containing engaging portions intermediate nonengaging portions that interface with a scroll base |
| US9353746B2 (en) | 2009-08-14 | 2016-05-31 | Edwards Limited | Scroll pump |
| KR101136797B1 (en) | 2010-04-28 | 2012-04-19 | 주식회사 우신산업 | Scroll-type expander improved coefficient of thermal distortion |
| US9938975B2 (en) | 2011-03-29 | 2018-04-10 | Edwards Limited | Scroll compressor including seal with axial length that is greater than radial width |
| JP2013238188A (en) * | 2012-05-16 | 2013-11-28 | Anest Iwata Corp | Scroll expander |
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