JP2007132257A - Scroll compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空調機、冷凍機、ブロワ、給湯機等に使用されるスクロール圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a scroll compressor used for an air conditioner, a refrigerator, a blower, a water heater, and the like.
運転モードの多様化にともない、大容量での大能力運転から小容量での小能力運転まで幅広い運転が求められてきた。一般的に高速運転することにより、機械的な損失は増加する。また、逆に低速運転することにより、流体の漏れが増大し体積効率が悪化し、さらにモーターの効率が悪化する傾向にある。吸入容積を大きくした場合、同等能力を得るために運転周波数を下げることから、機械損失が減少し高速運転域の性能は良化するが、逆に低速運転域の性能は流体の漏れ損失とモーター損失増加により悪化する。また、吸入容積を小さくした場合、同等能力を得るために運転周波数を上げることから、流体の漏れ損失とモーター損失の減少により低速運転域の性能は良化するが、逆に高速運転域の性能は機械的損失増加により悪化する。よって、高速運転域では吸入容積を大きくし、さらに低速運転域では吸入容積を小さくすることが求められてきた。 With the diversification of operation modes, a wide range of operation has been demanded, from large capacity operation with large capacity to small capacity operation with small capacity. In general, mechanical loss increases with high speed operation. On the other hand, by operating at low speed, fluid leakage increases, volumetric efficiency deteriorates, and motor efficiency tends to deteriorate. When the suction volume is increased, the operating frequency is lowered to obtain the same capacity, so the mechanical loss is reduced and the performance in the high-speed operating area is improved, but conversely the performance in the low-speed operating area is the fluid leakage loss and the motor. Deteriorated by increased loss. In addition, when the suction volume is reduced, the operating frequency is increased to obtain the same capacity, so the performance in the low-speed operating area is improved by reducing fluid leakage loss and motor loss, but conversely the performance in the high-speed operating area. Is exacerbated by increased mechanical losses. Therefore, it has been demanded to increase the suction volume in the high speed operation region and further reduce the suction volume in the low speed operation region.
図11は、特許文献1に記載された従来のスクロール圧縮機を示すものである。図8に示すように、旋回スクロール羽根もしくは固定スクロール羽根の少なくとも一方にその巻き終わり位置からその渦巻き形状に沿ってさらに延ばした延長羽根を設け、この延長羽根の内壁およびこれと対向する他の羽根の外壁の少なくとも一方を羽根の厚みが薄くなる方向に変位させた変位面とし、その変位面と対向する他の羽根の壁面との間は最も接近した時でも一定の隙間ができるように構成し、その隙間は低速運転時には延長羽根部分に存在する吸入冷媒を巻き終わり側に逃がすことが出来、且つ高速運転時には延長羽根部分に存在する吸入流体の大部分を巻き終わり側に逃がすことなく圧縮室側に閉じ込むことができ、擬似的に吸入流体の閉じ込み容積を変化させることから、幅広い運転モードに対応することが可能となった。
しかしながら、前記従来の構成では、低速から高速の各運転条件において、羽根の厚みが薄くなる方向に変位させた変位面と対向する他の羽根壁面の間のわずかな隙間に、オイル潤滑されるが、同じ運転条件でもオイル量、粘度などに違いが生じた場合、各運転条件ごとに一定のシール性が得られず、閉じこめた吸入流体を巻き終わりに逃がす量がそれぞれの運転条件で一定に決めることができず、希望通りの容積が得られない可能性があるため、さらなる運転モードの多様化に対応することが必要である。 However, in the conventional configuration, oil lubrication is performed in a slight gap between the displacement surface that is displaced in a direction in which the thickness of the blade becomes thinner and the other blade wall surface facing the blade surface in each operating condition from low speed to high speed. If there is a difference in the oil amount, viscosity, etc. even under the same operating conditions, a certain level of sealing performance cannot be obtained for each operating condition, and the amount of the trapped suction fluid that escapes at the end of winding is determined according to the operating conditions. Therefore, it is necessary to cope with further diversification of operation modes because the desired volume may not be obtained.
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、容積の可変により小能力から大能力の広い範囲に渡って効率よく運転することが出来る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 can be operated efficiently over a wide range from a small capacity to a large capacity by changing the volume.
前記従来の課題を解決するために、圧縮空間と吸入室を連通させるバイパスで圧縮途中の流体を吸入室に逃がし、バイパスの端部に中間孔と吸入孔を持ち、中間孔は、固定スクロールの鏡板上または旋回スクロールの支持円板上の少なくともどちらか一方にあり、且つ一対の圧縮空間のどちらか一方にだけに臨み、固定スクロールの鏡板上の中間孔は旋回スクロールラップ厚みで一定区間完全にふさぐことの出来る位置と大きさであり、また旋
回スクロールの支持円板上の中間孔は固定スクロールラップ厚みで一定区間完全にふさぐことの出来る位置と大きさであることで、閉じ込めた流体を吸入室に運転条件ごとにある一定量逃がすことが可能となり、小能力から大能力の広い範囲に渡って効率良く運転することが可能となり、さらなる運転モードの多様化に対応できる。
In order to solve the above-described conventional problems, fluid that is being compressed is released to the suction chamber by a bypass that connects the compression space and the suction chamber, and has an intermediate hole and a suction hole at the end of the bypass. It is located on at least one of the end plate or on the support disk of the orbiting scroll and faces only one of the pair of compression spaces. The intermediate hole on the support disk of the orbiting scroll can be closed and the position and size can be completely closed by a fixed scroll wrap thickness. It is possible to escape a certain amount to the room for each operating condition, and it is possible to operate efficiently over a wide range from small capacity to large capacity. It can respond to the diversification of the mode.
本発明のスクロール圧縮機は、容積の可変により小能力から大能力の広い範囲に渡って効率よく運転することが出来る。 The scroll compressor of the present invention can be efficiently operated over a wide range from a small capacity to a large capacity by changing the volume.
第1の発明は、固定スクロールの一部をなす鏡板の一面に直立して形成された渦巻き状のインボリュートの固定スクロールラップ対して、旋回スクロールの一部をなすインボリュートのラップが支持円板上に直立するとともに、前記固定スクロールラップに類似した形状の旋回スクロールラップを互いに噛み合わせて、両スクロール間に渦巻き形の対称形の一対の圧縮空間を形成し、前記固定スクロールラップの中心部に吐出室に通じる吐出口を設け、前記固定スクロールラップの外側には吸入室を設け、自転阻止部材を介して前記旋回スクロールが前記固定スクロールに対し旋回運動を行うことによって、前記各圧縮空間が吸入側より吐出側に向けて連続移行する複数個の圧縮室に区画されて流体を圧縮すべく容積変化し、前記圧縮空間と前記吸入室を連通させるバイパスで圧縮途中の流体を前記吸入室に逃がし、前記バイパスの端部に中間孔と吸入孔を持ち、前記中間孔は、前記固定スクロールの前記鏡板上または前記旋回スクロールの前記支持円板上の少なくともどちらか一方に2個以上あり、且つ前記一対の圧縮空間のどちらか一方にだけに臨み、前記固定スクロールの前記鏡板上の前記中間孔は前記旋回スクロールラップ厚みで一定区間完全にふさぐことが出来、上流側と下流側の前記圧縮空間に同時に望むことのない位置と大きさであり、また前記旋回スクロールの前記支持円板上の前記中間孔は前記固定スクロールラップ厚みで一定区間完全にふさぐことが出来、上流側と下流側の前記圧縮空間に同時に望むことのない位置と大きさであることから、圧縮途中の流体を前記吸入室に効率よく逃がすことにより、見かけ上の吸入閉じ込み容積を小さくでき、同等能力を得るために運転周波数を上げることから、流体の漏れ損失とモーター損失の減少により、高い性能を得ることができる。さらに、前記中間孔の数を増やすことにより、バイパス通過時の圧力損失を低減することができ、多くの圧縮流体を逃がすことができる。 In the first aspect of the present invention, the involute wrap forming a part of the orbiting scroll is arranged on the support disk in contrast to the spiral involute fixed scroll wrap formed upright on one surface of the end plate forming a part of the fixed scroll. The orbiting scroll wrap having a shape similar to the fixed scroll wrap is engaged with each other to form a pair of spiral symmetric compression spaces between the scrolls, and a discharge chamber at the center of the fixed scroll wrap. And a suction chamber provided outside the fixed scroll wrap, and the orbiting scroll performs a orbiting motion with respect to the fixed scroll via a rotation prevention member. A plurality of compression chambers that continuously move toward the discharge side, the volume of which is changed to compress the fluid, and the compression space; The fluid in the middle of compression escapes to the suction chamber by a bypass communicating with the suction chamber, and has an intermediate hole and a suction hole at the end of the bypass, and the intermediate hole is formed on the end plate of the fixed scroll or on the orbiting scroll. There are two or more on at least one of the support disks and only one of the pair of compression spaces, and the intermediate hole on the end plate of the fixed scroll has a constant thickness of the orbiting scroll wrap. The section can be completely closed, and the upstream and downstream compression spaces are not desired at the same time and size, and the intermediate hole on the support disc of the orbiting scroll has the fixed scroll wrap thickness Since the position and size of the compression space on the upstream side and the downstream side are not desired at the same time, the fluid during compression can be completely closed. By efficiently escaping to the suction chamber, the apparent suction confinement volume can be reduced, and the operating frequency is increased to obtain the same capacity, so that high performance is obtained by reducing fluid leakage loss and motor loss. Can do. Furthermore, by increasing the number of the intermediate holes, it is possible to reduce the pressure loss when passing the bypass, and to release a lot of compressed fluid.
第2の発明は、固定スクロールの一部をなす鏡板の一面に直立して形成された渦巻き状のインボリュートの固定スクロールラップ対して、旋回スクロールの一部をなすインボリュートのラップが支持円板上に直立するとともに、前記固定スクロールラップに類似した形状の旋回スクロールラップを互いに噛み合わせて、両スクロール間に渦巻き形の対称形の一対の圧縮空間を形成し、前記固定スクロールラップの中心部に吐出室に通じる吐出口を設け、前記固定スクロールラップの外側には吸入室を設け、自転阻止部材を介して前記旋回スクロールが前記固定スクロールに対し旋回運動を行うことによって、前記各圧縮空間が吸入側より吐出側に向けて連続移行する複数個の圧縮室に区画されて流体を圧縮すべく容積変化し、前記圧縮空間と前記吸入室を連通させるバイパスで圧縮途中の流体を前記吸入室に逃がし、前記バイパスの端部に第1中間孔と第2中間孔と吸入孔を持ち、前記第1中間孔は、前記固定スクロールの前記鏡板上または前記旋回スクロールの前記支持円板上の少なくともどちらか一方に1個以上あり、且つ前記一対の圧縮空間のうち一方にだけ臨み、前記固定スクロールの前記鏡板上の前記第1中間孔は前記旋回スクロールラップ厚みで一定区間完全にふさぐことにふさぐことが出来、上流側と下流側の前記圧縮空間に同時に望むことのない位置と大きさであり、また前記旋回スクロールの前記支持円板上の前記第1中間孔は前記固定スクロールラップ厚みで一定区間完全にふさぐことが出来、上流側と下流側の前記圧縮空間に同時に望むことのない位置と大きさであり、前記第2中間孔は、前記固定スクロールの前記鏡板上または前記旋回スクロールの前記支持円板上の少な
くともどちらか一方に1個以上あり、且つ前記一対の圧縮空間のうち他方にだけ臨み、前記固定スクロールの前記鏡板上の前記第2中間孔は前記旋回スクロールラップ厚みで一定区間完全にふさぐことが出来、上流側と下流側の前記圧縮空間に同時に望むことのない位置と大きさであり、また前記旋回スクロールの前記支持円板上の前記第2中間孔は前記固定スクロールラップ厚みで一定区間完全にふさぐことが出来、上流側と下流側の前記圧縮空間に同時に望むことのない位置と大きさであることから、前記一対の圧縮空間の両方の第1中間孔と第2中間孔から圧縮途中の流体を前記吸入室に逃がすことにより、流体がバイパスの中間孔を通過する時の圧力損失を抑え、さらに見かけ上の吸入閉じ込み容積を小さくでき、同等能力を得るために運転周波数を上げることから、流体の漏れ損失とモーター損失の減少により、より高い性能を得ることができる。さらに、前記中間孔の数を増やすことにより、バイパス通過時の圧力損失を低減することができ、多くの圧縮流体を吸入室に逃がすことができる。
In the second invention, the involute wrap forming a part of the orbiting scroll is formed on the support disk, while the spiral scroll involute fixed scroll wrap formed upright on one surface of the end plate forming a part of the fixed scroll. The orbiting scroll wrap having a shape similar to the fixed scroll wrap is engaged with each other to form a pair of spiral symmetric compression spaces between the scrolls, and a discharge chamber at the center of the fixed scroll wrap. And a suction chamber provided outside the fixed scroll wrap, and the orbiting scroll performs a orbiting motion with respect to the fixed scroll via a rotation prevention member. A plurality of compression chambers that continuously move toward the discharge side, the volume of which is changed to compress the fluid, and the compression space; The fluid that is being compressed by the bypass communicating with the suction chamber is released to the suction chamber, and has a first intermediate hole, a second intermediate hole, and a suction hole at the end of the bypass, and the first intermediate hole is formed by the fixed scroll. One or more on at least one of the end plate or on the support disc of the orbiting scroll and facing only one of the pair of compression spaces, the first intermediate on the end plate of the fixed scroll The hole can be closed to completely cover a certain section with the thickness of the orbiting scroll wrap, and has an undesired position and size in the compression space on the upstream side and the downstream side, and the support circle of the orbiting scroll. The first intermediate hole on the plate can be completely closed by a fixed scroll wrap thickness, and a position and a large position that the upstream and downstream compression spaces are not desired simultaneously. The at least one second intermediate hole is provided on at least one of the end plate of the fixed scroll and the support disc of the orbiting scroll, and only in the other of the pair of compression spaces. The second intermediate hole on the end plate of the fixed scroll can be completely filled with the orbiting scroll wrap thickness for a certain interval, and the upstream and downstream compression spaces are not desired at the same time and size. In addition, the second intermediate hole on the support disk of the orbiting scroll can be completely closed by a fixed scroll wrap thickness, and the upstream and downstream compression spaces are not desired simultaneously. Because of the position and size, the fluid is bypassed by allowing the fluid in the middle of compression to escape from the first intermediate hole and the second intermediate hole in both of the pair of compression spaces to the suction chamber. The pressure loss when passing through the middle hole of the path is suppressed, the apparent suction confinement volume can be reduced, and the operating frequency is increased to obtain the equivalent capacity. Higher performance can be obtained. Furthermore, by increasing the number of the intermediate holes, it is possible to reduce the pressure loss when passing the bypass, and to release a large amount of compressed fluid to the suction chamber.
第3の発明は、固定スクロールの一部をなす鏡板の一面に直立して形成された渦巻き状のインボリュートの固定スクロールラップ対して、旋回スクロールの一部をなすインボリュートのラップが支持円板上に直立するとともに、前記固定スクロールラップに類似した形状の旋回スクロールラップを互いに噛み合わせて、両スクロール間に渦巻き形の対称形の一対の圧縮空間を形成し、前記圧縮空間の吸入閉じこみ容積の一方を他方よりも小さくし、前記固定スクロールラップの中心部に吐出室に通じる吐出口を設け、前記固定スクロールラップの外側には吸入室を設け、自転阻止部材を介して前記旋回スクロールが前記固定スクロールに対し旋回運動を行うことによって、前記各圧縮空間が吸入側より吐出側に向けて連続移行する複数個の圧縮室に区画されて流体を圧縮すべく容積変化し、前記圧縮空間と前記吸入室を連通させるバイパスで圧縮途中の流体を前記吸入室に逃がし、前記バイパスの端部に中間孔と吸入孔を持ち、前記中間孔は、前記固定スクロールの前記鏡板上または前記旋回スクロールの前記支持円板上の少なくともどちらか一方に2個以上あり、且つ前記吸入閉じこみ容積の大きな前記圧縮空間にだけに臨み、前記固定スクロールの前記鏡板上の前記中間孔は前記旋回スクロールラップ厚みで一定区間完全にふさぐことが出来、上流側と下流側の前記圧縮空間に同時に望むことのない位置と大きさであり、また前記旋回スクロールの前記支持円板上の前記中間孔は前記固定スクロールラップ厚みで一定区間完全にふさぐことが出来、上流側と下流側の前記圧縮空間に同時に望むことのない位置と大きさであることから、前記圧縮空間の吸入閉じこみ容積の大きい方の中間孔から圧縮途中の流体を前記吸入室に逃がすことにより、見かけ上の吸入閉じ込み容積を小さく出来、前記圧縮空間の吸入とじ込み容積の小さい方と大きい方の容積比の差が小さくなり、両方の圧縮空間がバランス良く容積変化するため、軸のトルク変動が小さくなることから、低騒音化と高効率化が実現できる。また、同等能力を得るために運転周波数を上げることから、流体の漏れ損失とモーター損失の減少により、より高い性能を得ることができる。さらに、前記中間孔の数を増やすことにより、バイパス通過時の圧力損失を低減することができ、多くの圧縮流体を吸入室に逃がすことができる。 According to a third aspect of the present invention, the involute wrap forming a part of the orbiting scroll is formed on the support disk, while the spiral scroll involute fixed scroll wrap formed upright on one surface of the end plate forming a part of the fixed scroll. A swivel scroll wrap having a shape similar to that of the fixed scroll wrap is engaged with each other to form a pair of spiral symmetric compression spaces between the scrolls, and one of the suction confinement volumes of the compression space Is made smaller than the other, a discharge port leading to a discharge chamber is provided at the center of the fixed scroll wrap, a suction chamber is provided outside the fixed scroll wrap, and the orbiting scroll is fixed to the fixed scroll via a rotation prevention member. The plurality of pressures in which the compression spaces continuously shift from the suction side to the discharge side by performing a swiveling motion on the The volume is changed so as to compress the fluid divided into chambers, and the fluid in the middle of compression is released to the suction chamber by a bypass communicating the compression space and the suction chamber, and has an intermediate hole and a suction hole at the end of the bypass. The intermediate hole is provided at least two on the end plate of the fixed scroll or on the support disc of the orbiting scroll, and faces only the compression space having a large suction confinement volume, The intermediate hole on the end plate of the fixed scroll can be completely filled with a certain section with the thickness of the orbiting scroll wrap, and has an undesired position and size in the upstream and downstream compression spaces at the same time, and The intermediate hole on the support disc of the orbiting scroll can be completely closed by a fixed scroll wrap thickness, and the compressed air on the upstream side and the downstream side can be closed. Therefore, an apparent suction confinement volume can be obtained by allowing the fluid in the middle of compression to escape to the suction chamber from the intermediate hole having the larger suction confinement volume in the compression space. The difference in volume ratio between the smaller and larger volumes of the suction and suction space in the compression space becomes smaller, and both compression spaces change in volume in a well-balanced manner. And high efficiency can be realized. In addition, since the operating frequency is increased in order to obtain the same capability, higher performance can be obtained by reducing fluid leakage loss and motor loss. Furthermore, by increasing the number of the intermediate holes, it is possible to reduce the pressure loss when passing the bypass, and to release a large amount of compressed fluid to the suction chamber.
第4の発明は、固定スクロールの一部をなす鏡板の一面に直立して形成された渦巻き状のインボリュートの固定スクロールラップ対して、旋回スクロールの一部をなすインボリュートのラップが支持円板上に直立するとともに、前記固定スクロールラップに類似した形状の旋回スクロールラップを互いに噛み合わせて、両スクロール間に渦巻き形の対称形の一対の圧縮空間を形成し、前記圧縮空間の吸入閉じこみ容積の一方を他方よりも小さくし、前記固定スクロールラップの中心部に吐出室に通じる吐出口を設け、前記固定スクロールラップの外側には吸入室を設け、自転阻止部材を介して前記旋回スクロールが前記固定スクロールに対し旋回運動を行うことによって、前記各圧縮空間が吸入側より吐出側に向けて連続移行する複数個の圧縮室に区画されて流体を圧縮すべく容積変化し、前記圧縮空間と前記吸入室を連通させるバイパスで圧縮途中の流体を前記吸入室に逃がし、前記バイパスの端部に中間孔と吸入孔を持ち、前記中間孔は、前記固定スクロールの前記鏡板上
または前記旋回スクロールの前記支持円板上の少なくともどちらか一方に2個以上あり、且つ前記吸入閉じこみ容積の小さな前記圧縮空間にだけに臨み、前記固定スクロールの前記鏡板上の前記中間孔は前記旋回スクロールラップ厚みで一定区間完全にふさぐことが出来、上流側と下流側の前記圧縮空間に同時に望むことのない位置と大きさであり、また前記旋回スクロールの前記支持円板上の前記中間孔は前記固定スクロールラップ厚みで一定区間完全にふさぐことが出来、上流側と下流側の前記圧縮空間に同時に望むことのない位置と大きさであることから、前記圧縮空間の吸入閉じこみ容積の小さい方の中間孔から圧縮途中の流体を前記吸入室に逃がすことにより、見かけ上の吸入閉じ込み容積を小さくでき、前記圧縮空間の吸入とじ込み容積の小さい方をさらに小さくすることが出来、同等能力を得るために運転周波数を上げることから、流体の漏れ損失とモーター損失の減少により、より高い性能を得ることができる。さらに、前記中間孔の数を増やすことにより、バイパス通過時の圧力損失を低減することができ、多くの圧縮流体を吸入室に逃がすことができる。
According to a fourth aspect of the present invention, the involute wrap forming a part of the orbiting scroll is formed on the support disk, while the spiral scroll involute fixed scroll wrap formed upright on one surface of the end plate forming a part of the fixed scroll. A swivel scroll wrap having a shape similar to that of the fixed scroll wrap is engaged with each other to form a pair of spiral symmetric compression spaces between the scrolls, and one of the suction confinement volumes of the compression space Is made smaller than the other, a discharge port leading to a discharge chamber is provided at the center of the fixed scroll wrap, a suction chamber is provided outside the fixed scroll wrap, and the orbiting scroll is fixed to the fixed scroll via a rotation prevention member. The plurality of pressures in which the compression spaces continuously shift from the suction side to the discharge side by performing a swiveling motion on the The volume is changed so as to compress the fluid divided into chambers, and the fluid in the middle of compression is released to the suction chamber by a bypass communicating the compression space and the suction chamber, and has an intermediate hole and a suction hole at the end of the bypass. The intermediate holes are provided at least two on the end plate of the fixed scroll or on the support disk of the orbiting scroll, and only face the compression space having a small suction confinement volume, The intermediate hole on the end plate of the fixed scroll can be completely filled with a certain section with the thickness of the orbiting scroll wrap, and has an undesired position and size in the upstream and downstream compression spaces at the same time, and The intermediate hole on the support disk of the orbiting scroll can be completely closed by a fixed scroll wrap thickness, and the compressed air on the upstream side and the downstream side can be closed. Therefore, the apparent suction confinement volume can be obtained by allowing the fluid in the middle of compression to escape to the suction chamber from the smaller intermediate hole of the suction confinement volume of the compression space. Can be made smaller, the smaller the suction volume of the compression space can be further reduced, and the operating frequency is increased in order to obtain the same capacity, so higher performance can be achieved by reducing fluid leakage loss and motor loss. Obtainable. Further, by increasing the number of the intermediate holes, it is possible to reduce the pressure loss when passing the bypass, and to release a lot of compressed fluid to the suction chamber.
第5の発明は、固定スクロールの一部をなす鏡板の一面に直立して形成された渦巻き状のインボリュートの固定スクロールラップ対して、旋回スクロールの一部をなすインボリュートのラップが支持円板上に直立するとともに、前記固定スクロールラップに類似した形状の旋回スクロールラップを互いに噛み合わせて、両スクロール間に渦巻き形の対称形の一対の圧縮空間を形成し、前記圧縮空間の吸入閉じこみ容積の一方を他方よりも小さくし、前記固定スクロールラップの中心部に吐出室に通じる吐出口を設け、前記固定スクロールラップの外側には吸入室を設け、自転阻止部材を介して前記旋回スクロールが前記固定スクロールに対し旋回運動を行うことによって、前記各圧縮空間が吸入側より吐出側に向けて連続移行する複数個の圧縮室に区画されて流体を圧縮すべく容積変化し、前記圧縮空間と前記吸入室を連通させるバイパスで圧縮途中の流体を前記吸入室に逃がし、前記バイパスの端部に第1中間孔と第2中間孔と吸入孔を持ち、前記第1中間孔は、前記固定スクロールの前記鏡板上または前記旋回スクロールの前記支持円板上の少なくともどちらか一方に1個以上あり、且つ前記吸入閉じこみ容積の大きな前記圧縮空間にだけに臨み、前記固定スクロールの前記鏡板上の前記第1中間孔は前記旋回スクロールラップ厚みで一定区間完全にふさぐことが出来、上流側と下流側の前記圧縮空間に同時に望むことのない位置と大きさであり、また前記旋回スクロールの前記支持円板上の前記第1中間孔は前記固定スクロールラップ厚みで一定区間完全にふさぐことが出来、上流側と下流側の前記圧縮空間に同時に望むことのない位置と大きさであり、前記第2中間孔は、前記固定スクロールの前記鏡板上または前記旋回スクロールの前記支持円板上の少なくともどちらか一方に1個以上あり、且つ前記吸入閉じこみ容積の小さな前記圧縮空間にだけに臨み、前記固定スクロールの前記鏡板上の前記第2中間孔は前記旋回スクロールラップ厚みで一定区間完全にふさぐことが出来、上流側と下流側の前記圧縮空間に同時に望むことのない位置と大きさであり、また前記旋回スクロールの前記支持円板上の前記第2中間孔は前記固定スクロールラップ厚みで一定区間完全にふさぐことが出来、上流側と下流側の前記圧縮空間に同時に望むことのない位置と大きさであることから、前記圧縮空間の吸入閉じこみ容積の大きい方の第1中間孔と前記圧縮空間の吸入閉じこみ容積の小さい方の第2中間孔から圧縮途中の流体を前記吸入室に逃がすことにより、見かけ上の吸入閉じ込み容積を小さくでき、前記圧縮空間の吸入とじ込み容積の小さい方と大きい方を両方とも小さくすることができ、容積比の設定に自由度が増す。また、同等能力を得るために運転周波数を上げることから、流体の漏れ損失とモーター損失の減少により、より高い性能を得ることができる。さらに、前記中間孔の数を増やすことにより、バイパス通過時の圧力損失を低減することができ、多くの圧縮流体を吸入室に逃がすことができる。 According to a fifth aspect of the present invention, the involute wrap forming a part of the orbiting scroll is arranged on the support disk, while the spiral scroll involute fixed scroll wrap is formed upright on one surface of the end plate forming a part of the fixed scroll. A swivel scroll wrap having a shape similar to that of the fixed scroll wrap is engaged with each other to form a pair of spiral symmetric compression spaces between the scrolls, and one of the suction confinement volumes of the compression space Is made smaller than the other, a discharge port leading to a discharge chamber is provided at the center of the fixed scroll wrap, a suction chamber is provided outside the fixed scroll wrap, and the orbiting scroll is fixed to the fixed scroll via a rotation prevention member. The plurality of pressures in which the compression spaces continuously shift from the suction side to the discharge side by performing a swiveling motion on the The volume of the fluid is changed so as to compress the fluid divided into chambers, and the fluid in the middle of compression is released to the suction chamber by a bypass communicating the compression space and the suction chamber. There is an intermediate hole and a suction hole, and the first intermediate hole is at least one on the end plate of the fixed scroll or on the support disk of the orbiting scroll, and has the suction confinement volume. Facing only the large compression space, the first intermediate hole on the end plate of the fixed scroll can be completely closed by the orbiting scroll wrap thickness, and the compression space on the upstream side and the downstream side can be desired simultaneously. The first intermediate hole on the support disk of the orbiting scroll can be completely covered by a fixed scroll wrap thickness for a certain interval. The position and the size are not desired simultaneously in the upstream and downstream compression spaces, and the second intermediate hole is at least either on the end plate of the fixed scroll or on the support disc of the orbiting scroll. The second intermediate hole on the end plate of the fixed scroll can be completely blocked by a thickness of the orbiting scroll wrap so as to face only the compression space having one or more on one side and having a small volume of suction confinement. The position and size of the second and second holes on the support disk of the orbiting scroll are fixed to the fixed scroll wrap thickness. Since the position and the size of the compression space on the upstream side and the downstream side are not desired at the same time, the suction confinement volume of the compression space is large. By allowing the fluid in the middle of compression to escape to the suction chamber from the smaller first intermediate hole and the second intermediate hole having the smaller suction confinement volume of the compression space, the apparent suction confinement volume can be reduced, It is possible to reduce both the smaller and the larger of the suction and entrapment volume of the compression space, and increase the degree of freedom in setting the volume ratio. In addition, since the operating frequency is increased in order to obtain the same capability, higher performance can be obtained by reducing fluid leakage loss and motor loss. Furthermore, by increasing the number of the intermediate holes, it is possible to reduce the pressure loss when passing the bypass, and to release a large amount of compressed fluid to the suction chamber.
第6の発明は、吸入孔の径を中間孔の径より大きくすることで、圧縮途中の流体をバイパスの吸入孔を通過して吸入室に戻す時の圧力損失を低減することが可能となり、効率よく運転することができる。 In the sixth aspect of the invention, by making the diameter of the suction hole larger than the diameter of the intermediate hole, it becomes possible to reduce the pressure loss when returning the fluid being compressed through the bypass suction hole to the suction chamber, It is possible to drive efficiently.
第7の発明は、低速運転域でバイパスを連通させることにより、見かけ上の吸入閉じ込み容積を小さくし、同等能力を得るために運転周波数を上げることから、流体の漏れ損失とモーター損失の減少により、高い性能を得ることができるようになり、小能力から大能力の広い範囲に渡って効率よく運転することが出来る。 In the seventh aspect of the invention, the bypass is communicated in the low speed operation range, thereby reducing the apparent suction confinement volume and increasing the operation frequency in order to obtain the same capacity, thereby reducing the fluid leakage loss and the motor loss. As a result, high performance can be obtained, and operation can be efficiently performed over a wide range from small capacity to large capacity.
第8の発明は、高速運転域でバイパスを非連通させることにより、圧縮途中の流体を逃がさずに前記吸入閉じ込み容積を一定にし、もともとの前記吸入閉じ込み容積を大きくすることで、高い性能を得ることができるようになり、小能力から大能力の広い範囲に渡って効率よく運転することが出来る。 According to an eighth aspect of the present invention, high performance can be achieved by disabling the bypass in the high-speed operation range, thereby making the suction confining volume constant without escaping fluid in the middle of compression, and increasing the original suction confining volume. Can be obtained, and can be operated efficiently over a wide range from small capacity to large capacity.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態におけるスクロール圧縮機の縦断面図を示すものである。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a scroll compressor according to an embodiment of the present invention.
図1において、鉄製の密閉容器1の内部全体は吐出管2に連通する高圧雰囲気となり、その中央部にモータ3、上部に圧縮部が配置され、モータ3の回転子3aに固定されたクランクシャフト4の一端を支承する圧縮部の本体フレーム5が密閉容器1に固定されており、その本体フレーム5に固定スクロール6が取り付けられている。
In FIG. 1, the entire inside of the iron sealed
クランクシャフト4に設けられた主軸方向の油穴7は、その一端が給油ポンプ装置8に通じ、他端が最終的に旋回スクロール9の旋回軸受10に通じている。固定スクロール6と噛み合って圧縮室11を形成する旋回スクロール9は、渦巻き状の旋回スクロールラップ9bと旋回軸受10とを直立させたラップ支持円板9aとからなり、固定スクロール6と本体フレーム5との間に配置されている。
The
固定スクロール6は、鏡板6aと渦巻き状の固定スクロールラップ6bとからなり、固定スクロールラップ6bの中央部に吐出口12、外周部に吸入室13が配置されている。
The fixed
クランクシャフト4の主軸部4aから偏心してクランクシャフト4の上端部に配置された旋回軸部4bは、旋回スクロール9の旋回軸受10と係合摺動し、クランクシャフト4の下端部に配置された副軸部4cは密閉容器1内に溶接や焼き嵌めして固定された副軸受19により軸支され、主軸部4a、旋回軸部4b、副軸部4cの三点で支持された構成をしている。旋回スクロール9のラップ支持円板9aと本体フレーム5に設けられた第1のスラスト軸受15aとの間は、油膜形成可能な微小隙間が設けられている。ラップ支持円板9aには旋回軸受10とほぼ同心の環状シール部材16が遊合状態で装着されており、その環状シール部材16はその内側の背面室17と外側の背圧室18とを仕切っている。
The orbiting
給油ポンプ装置8によって吸い上げられた潤滑油はクランクシャフト4の油穴7を通り旋回スクロール9の旋回軸受10と旋回軸部14との間に形成された軸方向の内部空間20へ導かれ、一方は旋回スクロール9のラップ支持円板9aの背面に設けられた絞り部21を経由して固定スクロール6と本体フレーム5とによって囲まれて形成される背圧室18へと通じ、旋回スクロール9を固定スクロールラップ6b外周部の第2のスラスト軸受15bに押さえつける機能を持った背圧調整弁22、オイル供給通路22aを通って吸入室13へと導かれる。もう一方は旋回軸受10、背面室17、主軸受14を通り圧縮部外部へ排出される。
The lubricating oil sucked up by the oil
吐出口12の出口側を開閉する逆止弁装置23が固定スクロール6の鏡板6aの平面上に取り付けられており、その逆止弁装置23は薄鋼板製のリード弁23aと弁押さえ23bとからなる。
A
固定スクロール6の鏡板6a上にバイパス25の両端部に中間孔28と吸入孔24があり、バイパス25と中間孔28の間とバイパス25と吸入穴24の間にそれぞれ高圧が加わることでバイパス25を連通させず、低圧が加わることで連通させる中間側逆支弁装置27aと吸入側逆支弁装置27bを持ち、電磁弁26によりバイパス25への圧力を高圧・低圧と切り替える構成をしている。
An
図2は図1における固定スクロール6と旋回スクロール9とバイパス25と電磁弁26などの圧縮機構部周辺の拡大断面図である。
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the periphery of the compression mechanism portion such as the
以上のように構成されたスクロール圧縮機について、以下その動作、作用を説明する。 About the scroll compressor comprised as mentioned above, the operation | movement and an effect | action are demonstrated below.
まず、運転モードの多様化にともない、大容量での大能力運転から小容量での小能力運転まで幅広い運転が求められてきた。高速運転域では機械的な損失は増加し、低速運転域では流体の漏れ損失の増大による体積効率の悪化とモーター損失の増大による効率の悪化の傾向がある。吸入容積を大きくした場合、同等能力を得るために運転周波数を下げることから、機械損失の減少により高速運転域の性能は良化する。逆に低速運転域の性能は流体の漏れ損失とモーター損失の増加により悪化する。また、吸入容積を小さくした場合、同等能力を得るために運転周波数が上げることから, 流体の漏れ損失とモーター損失の減少により低速運転域の性能は良化するが、逆に高速運転域の性能は機械的損失増加により悪化する。よって、高速運転域では吸入容積を大きくし、さらに低速運転域では吸入容積を小さくすることで小能力から大能力の広い範囲に渡って効率よく運転することが出来る。 First, with the diversification of operation modes, a wide range of operation has been demanded from large capacity operation with large capacity to small capacity operation with small capacity. Mechanical loss increases in the high-speed operation region, and in the low-speed operation region, there is a tendency for deterioration in volume efficiency due to increase in fluid leakage loss and efficiency deterioration due to increase in motor loss. When the suction volume is increased, the operating frequency is lowered to obtain the same capacity, so the performance in the high-speed operating area is improved due to the reduction in mechanical loss. On the other hand, the performance in the low-speed operating range deteriorates due to an increase in fluid leakage loss and motor loss. In addition, when the suction volume is reduced, the operating frequency is increased in order to obtain the same capacity, so the performance in the low-speed operating area is improved by reducing fluid leakage loss and motor loss, but conversely the performance in the high-speed operating area. Is exacerbated by increased mechanical losses. Therefore, it is possible to operate efficiently over a wide range from a small capacity to a large capacity by increasing the suction volume in the high speed operation range and further decreasing the suction volume in the low speed operation range.
そこで、図3に示すように、中間孔28が一方の圧縮空間11の上流側と下流側が同時に望むことで中間孔28内での圧縮流体の移動が起こり、圧力損失が生じてしまうために、図4に示すように、一方の圧縮空間11の上流側と下流側が同時に望むことがないような構造とし、図5に示すように、中間孔28が固定スクロール6の鏡板6a上に2個あり、一対の圧縮空間11のどちらか一方にだけに望み、低速運転域ではバイパス25を連通させ、圧縮途中の流体を吸入室13に戻し、見かけ上の吸入閉じ込み容積を小さくし、同等能力を得るために運転周波数を上げることから、流体の漏れ損失とモーター損失の減少により、より高い性能を得ることができる。また高速運転域ではバイパス25を非連通させ、圧縮途中の流体を吸入室13に逃がさずに、前記吸入閉じ込み容積を一定にし、もともとの前記吸入閉じ込み容積を大きくすることで、より高い性能を得ることができるようになり、小能力から大能力の広い範囲に渡って効率よく運転することが出来る。
Therefore, as shown in FIG. 3, since the
また、図6に示すように、第1中間孔28aは固定スクロール6の鏡板6a上で、一対の圧縮空間11の一方にだけに臨み、同様に第2中間孔28bは一対の圧縮空間11の他方にだけに臨むように2個あり、他方の圧縮空間11の上流側と下流側が同時に望むことがない構造とし、第1中間孔28aと第2中間孔28bの両方から圧縮途中の流体を吸入室13に逃がすことができ、流体がバイパス25の第1中間孔28aと第2中間孔28bを通過する時の圧力損失を抑え、さらに見かけ上の吸入閉じ込み容積を小さくできることから、小能力から大能力の広い範囲に渡って効率よく運転することが出来る。
Further, as shown in FIG. 6, the first
また、図7に示すように、圧縮空間11の吸入閉じこみ容積の一方を他方よりも小さくした場合、中間孔28は固定スクロール6の鏡板6a上で、一対の圧縮空間11の吸入容積の大きい方にだけに臨むように2個あり、圧縮空間11の上流側と下流側が同時に望むことがない構造とすることにより、圧縮空間11の吸入とじ込み容積の小さい方と大きい方の容積比を小さくすることができ、両方の圧縮空間11がバランス良く容積変化するため、軸のトルク変動が小さくなり、低騒音化と高効率化が実現でき、小能力から大能力の広い範囲に渡って効率よく運転することが出来る。
Further, as shown in FIG. 7, when one of the suction confinement volumes of the
また、図8に示すように、圧縮空間11の吸入閉じこみ容積の一方を他方よりも小さくした場合、中間孔28は固定スクロール6の鏡板6a上で、一対の圧縮空間11の吸入容積の小さい方にだけに臨むように2個あり、圧縮空間11の上流側と下流側が同時に望むことがない構造とすることにより、容積比をさらに大きく取ることが出来、小能力から大能力の広い範囲に渡って効率よく運転することが出来る。
As shown in FIG. 8, when one of the suction confining volumes of the
また、図9に示すように、圧縮空間11の吸入閉じこみ容積の一方を他方よりも小さくした場合、第1中間孔28aは固定スクロール6の鏡板6a上で、一対の圧縮空間11の吸入容積の大きい方にだけに臨むように2個あり、圧縮空間11の上流側と下流側が同時に望むことがない構造であり、第2中間孔28bは固定スクロール6の鏡板6a上で、一対の圧縮空間11の吸入容積の小さい方にだけに臨むように2個あり、圧縮空間11の上流側と下流側が同時に望むことがない構造とすることにより、一対の圧縮空間11の第1中間孔28aと第2中間孔28bの両方から圧縮途中の流体を吸入室13に逃がすことができ、流体がバイパス25の第1中間孔と第2中間孔を通過する時の圧力損失を抑え、さらに見かけ上の吸入閉じ込み容積を小さく出来、且つ容積比を大きく取ることが出来、容積設定の自由度が広がることから、小能力から大能力の広い範囲に渡って効率よく運転することが出来る。
Further, as shown in FIG. 9, when one of the suction confining volumes of the
また、図10に示すように、吸入孔24の径を中間孔28の径より大きくすることで、圧縮途中の流体をバイパス25を通して吸入室13に戻す時の圧力損失を低減することが可能となり、さらに効率よく運転することができる。
Also, as shown in FIG. 10, by making the diameter of the
以上のように、特に低速運転域において圧縮途中の流体をバイパス25の中間孔28から吸入室13に逃がすことにより、見かけ上の吸入閉じ込み容積を小さく出来、小能力から大能力の広い範囲に渡って効率よく運転することが出来る。
As described above, the apparent suction confining volume can be reduced by releasing the fluid in the middle of compression from the
以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、圧縮途中の流体をバイパスの中間孔から吸入室に戻すことにより、見かけ上の吸入閉じ込み容積を小さく出来、小能力から大能力の広い範囲に渡って効率よく運転することが可能となり、HFC系冷媒やHCFC系冷媒を用いたエアーコンディショナー用圧縮機のほかに、自然冷媒CO2を用いたエアーコンディショナーやヒートポンプ式給湯機などの用途にも適用できる。 As described above, the scroll compressor according to the present invention can reduce the apparent suction confinement volume by returning the fluid in the middle of compression from the bypass intermediate hole to the suction chamber. In addition to air conditioner compressors using HFC refrigerants and HCFC refrigerants, it can also be used for applications such as air conditioners using natural refrigerant CO 2 and heat pump water heaters. Applicable.
1 密閉容器
2 吐出管
3 モータ
3a 回転子
3b 固定子
4 クランクシャフト
4a 主軸部
4b 旋回軸部
4c 副軸部
5 本体フレーム
6 固定スクロール
6a 鏡板
6b 固定スクロールラップ
7 油穴
8 給油ポンプ装置
9 旋回スクロール
9a 支持円板
9b 旋回スクロールラップ
10 旋回軸受
11 圧縮空間
12 吐出口
13 吸入室
14 主軸受
15a 第1のスラスト軸受
15b 第2のスラスト軸受
16 環状シール部材
17 背面室
18 背圧室
19 副軸受
20 内部空間
21 絞り部
22 背圧調整弁
22a オイル供給通路
23 逆止弁装置
23a リード弁
23b 弁押さえ
24 吸入孔
25 バイパス
26 電磁弁
27a 中間側逆支弁装置
27b 吸入側逆支弁装置
28 中間孔
28a 第1中間孔
28b 第2中間孔
120 固定スクロール
121 羽根
121a 基本羽根
121b 延長羽根
121b1 変位面
122 鏡板
130 旋回スクロール
130a 旋回軸
131 羽根
131a 基本羽根
131b 延長羽根
131b1 変位面
132 鏡板
140 吸入ポート
141、141a、141b、141b1 圧縮室
141c 閉じ込み部
142 自転防止旋回駆動機構
143 オルダムリング
145 吐出ポート
151 段差
DESCRIPTION OF
Claims (8)
ロールラップの中心部に吐出室に通じる吐出口を設け、前記固定スクロールラップの外側には吸入室を設け、自転阻止部材を介して前記旋回スクロールが前記固定スクロールに対し旋回運動を行うことによって、前記各圧縮空間が吸入側より吐出側に向けて連続移行する複数個の圧縮室に区画されて流体を圧縮すべく容積変化し、前記圧縮空間と前記吸入室を連通させるバイパスで圧縮途中の流体を前記吸入室に逃がし、前記バイパスの端部に中間孔と吸入孔を持ち、前記中間孔は、前記固定スクロールの前記鏡板上または前記旋回スクロールの前記支持円板上の少なくともどちらか一方に2個以上あり、且つ前記吸入閉じこみ容積の大きな前記圧縮空間にだけに臨み、前記固定スクロールの前記鏡板上の前記中間孔は前記旋回スクロールラップ厚みで一定区間完全にふさぐことが出来、上流側と下流側の前記圧縮空間に同時に望むことのない位置と大きさであり、また前記旋回スクロールの前記支持円板上の前記中間孔は前記固定スクロールラップ厚みで一定区間完全にふさぐことが出来、上流側と下流側の前記圧縮空間に同時に望むことのない位置と大きさであることを特徴とするスクロール圧縮機。 The involute wrap, which forms part of the orbiting scroll, stands upright on the support disk while the fixed scroll wrap of the spiral involute formed upright on one side of the end plate, which forms part of the fixed scroll, is fixed on the support disk. The orbiting scroll wrap having a shape similar to the scroll wrap is engaged with each other to form a pair of spiral-shaped symmetrical compression spaces between the two scrolls, and one of the suction confinement volumes of the compression space is made smaller than the other. A discharge port leading to a discharge chamber is provided at the center of the fixed scroll wrap, a suction chamber is provided outside the fixed scroll wrap, and the orbiting scroll performs an orbiting motion with respect to the fixed scroll via a rotation prevention member. Thus, each compression space is partitioned into a plurality of compression chambers that continuously transition from the suction side toward the discharge side. The volume is changed to compress the fluid, and the fluid in the middle of compression is released to the suction chamber by a bypass communicating the compression space and the suction chamber, and an intermediate hole and a suction hole are provided at the end of the bypass. Two or more on the end plate of the fixed scroll or on the support disk of the orbiting scroll, and only facing the compression space having a large suction confinement volume, The intermediate hole on the end plate can be completely covered with the orbiting scroll wrap thickness by a certain interval, has an undesired position and size in the compression space on the upstream side and the downstream side, and The intermediate hole on the support disk can be completely closed by a fixed scroll wrap thickness, and can be desired in the compression space on the upstream side and the downstream side at the same time. Scroll compressor, which is a preparative's no position and size.
ことのない位置と大きさであり、前記第2中間孔は、前記固定スクロールの前記鏡板上または前記旋回スクロールの前記支持円板上の少なくともどちらか一方に1個以上あり、且つ前記吸入閉じこみ容積の小さな前記圧縮空間にだけに臨み、前記固定スクロールの前記鏡板上の前記第2中間孔は前記旋回スクロールラップ厚みで一定区間完全にふさぐことが出来、上流側と下流側の前記圧縮空間に同時に望むことのない位置と大きさであり、また前記旋回スクロールの前記支持円板上の前記第2中間孔は前記固定スクロールラップ厚みで一定区間完全にふさぐことが出来、上流側と下流側の前記圧縮空間に同時に望むことのない位置と大きさであることを特徴とするスクロール圧縮機。 The involute wrap, which forms part of the orbiting scroll, stands upright on the support disk while the fixed scroll wrap of the spiral involute formed upright on one side of the end plate, which forms part of the fixed scroll, is fixed on the support disk. The orbiting scroll wrap having a shape similar to the scroll wrap is engaged with each other to form a pair of spiral-shaped symmetrical compression spaces between the two scrolls, and one of the suction confinement volumes of the compression space is made smaller than the other. A discharge port leading to a discharge chamber is provided at the center of the fixed scroll wrap, a suction chamber is provided outside the fixed scroll wrap, and the orbiting scroll performs an orbiting motion with respect to the fixed scroll via a rotation prevention member. Thus, each compression space is partitioned into a plurality of compression chambers that continuously transition from the suction side toward the discharge side. The volume of the fluid is changed to compress the fluid, and the fluid in the middle of compression is released to the suction chamber by a bypass that connects the compression space and the suction chamber. The first intermediate hole, the second intermediate hole, and the suction hole are disposed at the end of the bypass. And at least one of the first intermediate holes on the end plate of the fixed scroll or the support disc of the orbiting scroll, and in the compression space having a large suction confinement volume. The first intermediate hole on the end plate of the fixed scroll can be completely closed by the orbiting scroll wrap thickness, and the upstream and downstream compression spaces are not desired simultaneously. The first intermediate hole on the support disk of the orbiting scroll can be completely closed by a fixed scroll wrap thickness, and can be closed upstream and downstream. At least one of the second intermediate holes on the end plate of the fixed scroll or on the support disc of the orbiting scroll. The second intermediate hole on the end plate of the fixed scroll can be completely closed by a thickness of the orbiting scroll wrap, facing only the compression space having a small suction confinement volume, The second intermediate hole on the support disk of the orbiting scroll can be completely covered by a fixed scroll wrap thickness with a position and size that are not desired simultaneously in the downstream compression space. A scroll compressor having a position and a size that are not desired simultaneously in the compression space on the upstream side and the downstream side.
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