JP2008196370A - Fluid machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、流体機械に係り、詳しくは、冷凍空調機やヒートポンプ式給湯機に好適な流体機械に関する。 The present invention relates to a fluid machine, and more particularly, to a fluid machine suitable for a refrigeration air conditioner and a heat pump type hot water heater.
この種の流体機械、例えばスクロール圧縮機には作動流体の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施するスクロールユニットがハウジング内に備えられている。詳しくは、このユニットは互いに噛み合う固定及び可動の各スクロールを備えており、可動スクロールはフレーム上を固定スクロールの軸心周りに公転旋回運動する。これにより、各スクロールで形成される圧縮室の容積が減少し、上記一連のプロセスが行われる。 In this type of fluid machine, for example, a scroll compressor, a scroll unit that performs a series of processes of sucking, compressing and discharging a working fluid is provided in a housing. Specifically, this unit includes fixed and movable scrolls that mesh with each other, and the movable scroll revolves around the axis of the fixed scroll on the frame. Thereby, the volume of the compression chamber formed by each scroll is reduced, and the above-described series of processes is performed.
ここで、可動スクロールの背面とフレームとの間に潤滑油の油路を形成し、更に当該油路の流路を絞る減圧手段を設けることにより、可動スクロールの背面側に減圧された背圧室を形成する技術が公知である。そして、この背圧室を背圧調整弁によって冷媒の吸入室と間歇的に連通することにより、吸入室側に適正量の潤滑油を供給しながら背圧室の圧力を調整し、ユニットのシールや潤滑を好適に実施して圧縮機の圧縮効率を向上する技術が知られている。
しかしながら、上記従来技術では背圧調整弁を要することから、圧縮機の生産性が低下するとの問題がある。なぜなら、上記背圧調整弁は鋼球と鋼球を押圧するばねとから構成され、これより部品点数の増加を招き、しかも、上記背圧調整弁は固定スクロールの鏡板に内蔵され、これより固定スクロールの加工が複雑になるからである。
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、背圧調整機構を簡素化して流体機械の生産性と圧縮効率との両方を向上することができる流体機械を提供することを目的とする。
However, since the conventional technology requires a back pressure regulating valve, there is a problem that the productivity of the compressor is lowered. This is because the back pressure adjusting valve is composed of a steel ball and a spring that presses the steel ball, which leads to an increase in the number of parts. In addition, the back pressure adjusting valve is built in the end plate of the fixed scroll. This is because the scrolling process becomes complicated.
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a fluid machine that can simplify the back pressure adjustment mechanism and improve both the productivity and the compression efficiency of the fluid machine. To do.
上記の目的を達成するべく、請求項1記載の流体機械は、ハウジング内を延び、該ハウジングに回転自在に支持された回転軸と、ハウジング内に設けられ、該ハウジングと一体に設けられた固定スクロール及び回転軸により駆動されて該固定スクロールの軸心周りに公転旋回運動される可動スクロールを有し、作動流体の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施するスクロールユニットと、ハウジング内に収容され、可動スクロールを公転旋回運動可能に支持するフレームと、ハウジング内に設けられ、回転軸の軸心側において作動流体の吐出圧が作用する高圧室から、可動スクロールの背面とフレームとの間、及び該可動スクロールの外周側を経て作動流体の吸入圧が作用する低圧室に向けて構成される油路と、油路に配置され、高圧室の圧力よりも低圧且つ低圧室よりも高圧の中間圧となる背圧室を形成し、該低圧室の圧力に応じて該背圧室から該低圧室に向けて潤滑油を供給しつつ該背圧室の圧力を調整する背圧調整機構とを備え、背圧調整機構は、可動スクロールの正面に該可動スクロールの外周側に開口するとともに低圧室に向け延びて凹設され、可動スクロールの公転旋回運動に伴い背圧室を低圧室と間歇的に連通させる連通溝を含むことを特徴としている。
In order to achieve the above object, a fluid machine according to
また、請求項2記載の発明では、請求項1において、背圧調整機構は、連通溝に連通し、可動スクロールの正面に該可動スクロールの略中心と同心円状に凹設される円周溝を更に含むことを特徴とし、更に、請求項3記載の発明では、請求項1又は2において、作動流体が二酸化炭素からなる冷媒であることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the back pressure adjusting mechanism includes a circumferential groove that is communicated with the communication groove and is recessed concentrically with the substantially center of the movable scroll on the front surface of the movable scroll. Further, the invention according to
請求項1記載の本発明の流体機械によれば、背圧調整機構は、可動スクロールの公転旋回運動に伴い背圧室を低圧室と間歇的に連通させる連通溝を含んで構成される。この連通溝は、可動スクロールの正面において可動スクロールの外周側に開口するとともに低圧室に向け延びて凹設され、これにより、低圧室の圧力に応じて背圧室の潤滑油が低圧室に向けて供給されるため、簡単な機構で背圧室の圧力を調整することができる。従って、流体機械の圧縮効率を向上しながら、背圧調整機構が簡素化されて流体機械の生産性をも向上できる。 According to the fluid machine of the first aspect of the present invention, the back pressure adjusting mechanism is configured to include a communication groove that intermittently communicates the back pressure chamber with the low pressure chamber in accordance with the revolving turning motion of the movable scroll. The communication groove opens to the outer peripheral side of the movable scroll on the front side of the movable scroll and is recessed to extend toward the low pressure chamber, so that the lubricating oil in the back pressure chamber is directed toward the low pressure chamber according to the pressure in the low pressure chamber. Therefore, the pressure in the back pressure chamber can be adjusted with a simple mechanism. Therefore, the back pressure adjustment mechanism is simplified and the productivity of the fluid machine can be improved while improving the compression efficiency of the fluid machine.
また、請求項2記載の発明によれば、連通溝と連通し、可動スクロールの正面において回転軸の略中心と同心円状に凹設される円周溝を更に含むことにより、背圧室からの潤滑油をスクロールユニットの全周に亘ってまんべんなく低圧室側へ供給することができ、背圧調整機構としての精度を向上することができる。
しかも、この円周溝は、背圧室の略全域に亘って潤滑油を滞留させる油溜としても機能し、これらにより、スクロールユニットの潤滑性が向上し、流体機械の圧縮効率を更に向上できる。
According to the second aspect of the present invention, it further includes a circumferential groove that communicates with the communication groove and is concentrically recessed with the approximate center of the rotation shaft on the front surface of the movable scroll. Lubricating oil can be supplied evenly to the low pressure chamber over the entire circumference of the scroll unit, and the accuracy of the back pressure adjustment mechanism can be improved.
Moreover, this circumferential groove also functions as an oil reservoir for retaining lubricating oil over substantially the entire back pressure chamber, thereby improving the lubricity of the scroll unit and further improving the compression efficiency of the fluid machine. .
更に、請求項3記載の発明によれば、作動流体として二酸化炭素からなる冷媒が用いられると、流体機械は更に高圧・高回転で作動するため、流体機械の生産性及び圧縮効率を維持するためには背圧調整機構の重厚化は避けられない。しかしながら、上記構成によれば、流体機械の生産性及び圧縮効率の両方を向上しながら、簡単な機構で背圧調整機構を形成することができる。 Furthermore, according to the third aspect of the present invention, when a refrigerant composed of carbon dioxide is used as the working fluid, the fluid machine operates at a higher pressure and a higher rotation, so that the productivity and compression efficiency of the fluid machine are maintained. However, the back pressure adjustment mechanism is inevitable. However, according to the above configuration, the back pressure adjusting mechanism can be formed with a simple mechanism while improving both the productivity and compression efficiency of the fluid machine.
以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係る流体機械の一例である密閉型のスクロール圧縮機を示す。この圧縮機1は冷凍空調装置やヒートポンプ式給湯機などの冷凍回路に組み込まれている。当該回路は、作動流体の一例である二酸化炭素冷媒(以下、冷媒と称する)が循環する経路を備え、圧縮機1は経路から冷媒を吸入し、圧縮して経路に向けて吐出する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a hermetic scroll compressor that is an example of a fluid machine according to the present embodiment. The
この圧縮機1はハウジング2を備えており、ハウジング2の胴部3は、その上側及び下側が上蓋4及び下蓋5によってそれぞれ気密に嵌合されており、胴部3の内部が密閉され、吐出圧が作用している。
胴部3内には電動モータ6が収容され、このモータ6内には回転軸12が配置されている。詳しくは、モータ6は、永久磁石を有するロータ7が回転軸12の外周側に固定され、このロータ7の外周側には電機子巻線9を有するステータ8が配置されている。なお、ステータ8の外周側の一部分が胴部3に圧入固定される。そして、電機子巻線9が通電されると、ロータ7は電機子巻線9で発生した磁界により回転し、回転軸12と一体的に回転する。また、回転軸12の上端側は軸受16を介して主軸フレーム(フレーム)14に回転自在に支持されている。
The
An
一方、回転軸12の下端側は軸受20を介して副軸フレーム18に回転自在に支持されている。また、回転軸12の下端側にはオイルポンプ22が装着されており、ポンプ22は下蓋5の内側に形成された貯油室23内の潤滑油を吸引する。この潤滑油は回転軸12の油路24を経て回転軸12の上端からモータ6やスクロールユニット30等に供給され、各摺動部分や軸受等の潤滑、並びに、摺動面のシールとして機能する。更に、このフレーム18の適宜位置には潤滑油の導入口19が形成されており、圧縮機1内の各摺動部分に供給された潤滑油は、後述の如く導入口19を介して貯油室23に貯留される。
On the other hand, the lower end side of the rotating
上記ユニット30は胴部3内においてモータ6の上方に配置され、冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する。詳しくは、このユニット30は、可動スクロール52及び固定スクロール32から構成されており、可動スクロール52は鏡板54を備え、この鏡板54には固定スクロール32の鏡板34に向けて延びた渦巻きラップが一体形成されている。これに対し、固定スクロール32の鏡板34にも鏡板54に向けて延びる渦巻きラップが一体形成されている。そして、これら各渦巻きラップが互いに協働して圧縮室を形成し、この圧縮室は固定スクロール32に対する可動スクロール52の公転旋回運動により、渦巻きラップの径方向外周側から中心に向けて移動し、この際、その容積が減少される。
The
上述した可動スクロール52に公転旋回運動を付与するため、鏡板54の下面側にはボス68が形成され、このボス68は軸受28を介して偏心軸26に回転自在に支持される。この偏心軸26は回転軸12の上端側に一体形成されている。なお、可動スクロール52の自転は図示しない自転阻止ピンにより阻止されている。
一方、固定スクロール32は主軸フレーム14に固定されており、鏡板34が圧縮室側と吐出室60側とを仕切っている。固定スクロール32の中央部分の適宜位置には、圧縮室側に連通する吐出孔62が鏡板34を貫通して穿設されており、この吐出孔62は、固定スクロール32の反スクロール側に配置された吐出弁64により開閉される。また、吐出弁64を含む固定スクロール32の反スクロール側は吐出ヘッド66で覆われており、この吐出ヘッド66により、吐出弁64の開弁時における音が抑制される。
A
On the other hand, the
上述した圧縮機1によれば、回転軸12の回転に伴い、可動スクロール52が自転することなく公転旋回運動する。この可動スクロール52の公転旋回運動は、吸入パイプ70を介して胴部3内に取り込んだ冷媒をユニット30の外周側からその内部に向けて吸入させる。
そして、圧縮室の容積が縮小すると、圧縮された高圧冷媒は吐出孔62から吐出され、ハウジング2内を循環した後に吐出室60に至り、吐出パイプ72を通じて圧縮機1外へ送出される。
According to the
When the volume of the compression chamber is reduced, the compressed high-pressure refrigerant is discharged from the
これに対し、冷媒の吐出圧の作用と相俟ってポンプ22で汲み上げられた高圧潤滑油は、回転軸12の上端から軸受28に供された後、回転軸16に沿ってハウジング2内を流下する一方、ユニット30に供給される。
詳しくは、図2に拡大して示されるように、可動スクロール52の背面74と主軸フレーム14との間には空間76が存在し、高圧潤滑油はこの空間76、可動スクロール52の外周側の空間78、吸入パイプ70が接続される吸入室(低圧室)80を順次経てユニット30における圧縮室に向けて供給される。すなわち、空間76,78は、油路24から供給される潤滑油をユニット30の内方まで導く導油路として機能している。
On the other hand, the high-pressure lubricating oil pumped up by the
Specifically, as shown in an enlarged view in FIG. 2, a
空間76は、環状のシールリング82で区画されており、このリング82は主軸フレーム14に設けられたシールリング溝84に嵌合支持されている。一方、可動スクロール52の背面74には可動スクロール52の径方向に延びる長溝85が凹設されている。そして、可動スクロール52の公転旋回運動に伴い、長溝85が間歇的にリング82を跨いで位置づけられることにより、リング82の内周側と外周側とが間歇的に連通し、リング82の外周側に潤滑油が供給される。これにより、空間76のうちのリング82の内周側には高圧潤滑油からなる高圧室86が形成され、空間76のうちのリング82の外周側と空間78とには高圧室86から減圧された可動スクロール52の背圧室88が形成される。なお、長溝85は複数設けても良い。
The
ところで、可動スクロール52の正面90には、可動スクロール52の公転旋回運動に伴い背圧室88と吸入室80とを間歇的に連通させる給油溝(連通溝)92が凹設されている。
給油溝92は、空間78から可動スクロール52の略中心に向けて吸入室80まで切り欠かれた長溝であって、空間78すなわち背圧室88に開口している。給油溝92の溝幅及び溝深さは、圧縮機1における冷媒の吸入圧及び吸入圧の変動幅に応じて予め設定され、これより背圧室88は、圧縮機1の全運転領域において、背圧室88の圧力、すなわち背圧が高圧室86の圧力よりも低圧で且つ吸入室80の圧力、すなわち吸入圧よりも高圧の中間圧となる圧力範囲に維持される。
Incidentally, an oil supply groove (communication groove) 92 for intermittently communicating the back pressure chamber 88 and the
The
また、図3に示されるように、給油溝92は、図2から図3の状態に可動スクロール52の公転旋回運動が進むと連通が遮断され、更に可動スクロール52の公転旋回運動が進むと再び図2の状態に戻って連通するようにその溝長さが予め設定されている。これにより、可動スクロール52の公転旋回運動に伴い背圧室88と吸入室80とが間歇的に連通し、給油溝92はリング82と協働して可動スクロール52の背圧を調整する背圧調整機構96として機能している。
Further, as shown in FIG. 3, the
更に、図4の可動スクロール52の正面図にも示されるように、正面90には、可動スクロール52の略中心と同心円状に円周溝94が凹設されている。円周溝94は、給油溝92と略直交して位置づけられ、給油溝92と連通して背圧調整機構96の一部として機能しており、好ましくは、円周溝94の溝深さが給油溝92の溝深さより深く形成されている。
Further, as shown in the front view of the
以上のように、本実施形態によれば、背圧調整機構96は、可動スクロール52の公転旋回運動に伴い背圧室88を吸入室80と間歇的に連通させる給油溝92と円周溝94とを含んで構成される。給油溝92の溝幅及び溝深さは圧縮機1における冷媒の吸入圧及びその圧変動の幅に応じて予め設定されるため、給油溝92はユニット30の作動状態において潤滑油量を調整する、いわばオリフィス孔として機能する。
As described above, according to this embodiment, the back
具体的には、給油溝92は、吸入室80の圧力が低下すると、背圧室88の圧力も低下させるべく、吸入室80の圧力、すなわち冷媒の吸入圧に応じて背圧室88の潤滑油を吸入室80に向けて供給する。これにより、複数の部品からなる背圧調整弁を固定スクロール32に内蔵する等の加工を要することなく、簡単な機構で背圧室88の圧力を調整し、背圧室88を高圧室86と吸入室80との間の中間圧に維持することができる。従って、圧縮機1の圧縮効率を向上しながら、背圧調整機構96が簡素化されて圧縮機1の生産性をも向上できる。
Specifically, the
また、背圧調整機構96が円周溝94を含んで構成されることにより、背圧室88からの潤滑油をスクロールユニットの全周に亘ってまんべんなく低圧室80側へ供給することができ、背圧調整機構96としての精度を向上することができる。
しかも、この円周溝94は、背圧室の略全域に亘って潤滑油を滞留させる油溜としても機能し、特に、円周溝94の溝深さを給油溝92の溝深さより深く形成することにより、給油溝92の機能を阻害することなくユニット30の潤滑性を向上でき、ひいては圧縮機1の圧縮効率を更に向上できる。
Further, since the back
Moreover, the
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記実施形態ではスクロール圧縮機について説明しているが、冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施するのであれば膨張機等に用いても良い。
また、上記実施形態では二酸化炭素を冷媒として用いているが、これに限定されない。但し、二酸化炭素を冷媒として用いる場合、圧縮機は更に高圧・高回転で作動するため、圧縮機の生産性及び圧縮効率を維持するためには背圧調整機構の重厚化は避けられない。しかしながら、上記構成によれば、圧縮機1の生産性及び圧縮効率の両方を向上しながら、簡単な機構で背圧調整機構96を形成することができる。
The description of one embodiment of the present invention is finished above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, although the scroll compressor has been described in the above embodiment, the scroll compressor may be used for an expander or the like as long as a series of refrigerant suction, compression, and discharge processes is performed.
Moreover, in the said embodiment, although carbon dioxide is used as a refrigerant | coolant, it is not limited to this. However, when carbon dioxide is used as the refrigerant, the compressor operates at a higher pressure and higher rotation, so that the back pressure adjustment mechanism is inevitably increased in order to maintain the productivity and compression efficiency of the compressor. However, according to the above configuration, the back
1 密閉型圧縮機(流体機械)
2 ハウジング
12 回転軸
14 主軸フレーム(フレーム)
24 油路
30 スクロールユニット
32 固定スクロール
52 可動スクロール
74 背面
80 吸入室(低圧室)
86 高圧室
88 背圧室
90 正面
92 給油溝(連通溝)
94 円周溝
96 背圧調整機構
1 Hermetic compressor (fluid machine)
2
24
86 High-pressure chamber 88 Back-
94
Claims (3)
前記ハウジング内に設けられ、該ハウジングと一体に設けられた固定スクロール及び前記回転軸により駆動されて該固定スクロールの軸心周りに公転旋回運動される可動スクロールを有し、作動流体の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施するスクロールユニットと、
前記ハウジング内に収容され、前記可動スクロールを公転旋回運動可能に支持するフレームと、
前記ハウジング内に設けられ、前記回転軸の軸心側において作動流体の吐出圧が作用する高圧室から、前記可動スクロールの背面と前記フレームとの間、及び該可動スクロールの外周側を経て作動流体の吸入圧が作用する低圧室に向けて構成される油路と、
前記油路に配置され、前記高圧室の圧力よりも低圧且つ前記低圧室よりも高圧の中間圧となる背圧室を形成し、該低圧室の圧力に応じて該背圧室から該低圧室に向けて潤滑油を供給しつつ該背圧室の圧力を調整する背圧調整機構とを備え、
前記背圧調整機構は、前記可動スクロールの正面に該可動スクロールの外周側に開口するとともに前記低圧室に向け延びて凹設され、前記可動スクロールの公転旋回運動に伴い前記背圧室を前記低圧室と間歇的に連通させる連通溝を含むことを特徴とする流体機械。 A rotating shaft extending through the housing and rotatably supported by the housing;
A fixed scroll provided in the housing and integrally provided with the housing, and a movable scroll driven by the rotating shaft and revolving around the axis of the fixed scroll, and sucking and compressing working fluid And a scroll unit for performing a series of discharge processes;
A frame that is housed in the housing and supports the orbiting scroll so as to be capable of revolving and turning;
The working fluid is provided in the housing and from the high-pressure chamber where the discharge pressure of the working fluid acts on the axis side of the rotating shaft, between the back surface of the movable scroll and the frame, and through the outer peripheral side of the movable scroll. An oil passage configured toward a low pressure chamber on which a suction pressure of
A back pressure chamber that is disposed in the oil passage and forms an intermediate pressure that is lower than the pressure of the high pressure chamber and higher than the pressure of the low pressure chamber is formed from the back pressure chamber to the low pressure chamber according to the pressure of the low pressure chamber. A back pressure adjusting mechanism that adjusts the pressure of the back pressure chamber while supplying lubricating oil toward the
The back pressure adjusting mechanism is opened in front of the movable scroll on the outer peripheral side of the movable scroll and is recessed to extend toward the low pressure chamber, and the back pressure chamber is moved to the low pressure as the movable scroll revolves. A fluid machine comprising a communication groove for intermittently communicating with a chamber.
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