JP2008291658A - 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.
従来のスクロール圧縮機において、固定スクロールと旋回スクロールの摺動部に潤滑油を供給する機構で摺動面の潤滑を良好にし、機械損失の低減による効率の向上と信頼性の向上が求められていた。 In conventional scroll compressors, there is a need to improve the efficiency and reliability by reducing mechanical loss by improving the lubrication of the sliding surface with a mechanism that supplies lubricating oil to the sliding part of the fixed scroll and the orbiting scroll. It was.
図8は従来のスクロール圧縮機の旋回スクロールを、図9は同じく固定スクロールをスクロールラップ側から見た平面図である。図8及び図9に示すように、旋回スクロールの鏡板105a上に環状溝120と同環状溝120の外周から外側に向かう外溝122を形成して背圧室と吸入室124を連通し、吐出圧力と吸気圧力の中間の圧力を前記溝122に作用させ、背圧室から旋回スクロール105の外溝122、環状溝120、固定スクロールの環状溝121、内溝123の順に通って吸入室124に入る潤滑油の流れにより固定、旋回スクロールの鏡板104a、105aとラップを潤滑し、吐出口114から還流させることにより、固定スクロール104と旋回スクロール105の摺動部の潤滑状態の向上から機械損失が減少し効率の向上が得られ、さらに給油機構が簡単な構造であるために運転直後から素早く摺動部にオイルが供給され、より高い信頼性を持ったスクロール圧縮機の提供ができることが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、前記従来の構成では背圧室から吸入室に潤滑しながらオイルを流すために、多量のオイルは吸入室に入るが、吸入室よりも圧力が高い圧縮空間にはオイル供給がほとんどなされず、旋回スクロールと固定スクロールとの摺動部への潤滑不足が起こり、摺動損失増加による効率低下や、ラップ間の干渉により摩耗量が大きくなる可能性がある等の信頼性上の課題を有していた。 However, in the conventional configuration, since oil flows from the back pressure chamber to the suction chamber while being lubricated, a large amount of oil enters the suction chamber, but almost no oil is supplied to the compression space whose pressure is higher than that of the suction chamber. There is a problem in reliability such as insufficient lubrication of the sliding part of the orbiting scroll and fixed scroll, resulting in a decrease in efficiency due to an increase in sliding loss and a possibility of increased wear due to interference between laps. Was.
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、高効率かつ高信頼性な圧縮機を提供することを目的とする。 The present invention solves such a conventional problem, and an object thereof is to provide a highly efficient and highly reliable compressor.
上記課題を解決するために本発明は、油溜から潤滑油を供給する旋回スクロール鏡板内の第1の連絡通路と旋回スクロールラップ先端と連絡する第2の連絡通路を設け、その第2の連絡通路と連通する略インボリュート形状溝を旋回スクロールラップ先端に設け、さらに略インボリュート形状溝およびラップに対向する両側の圧縮室に開口する一対の円弧溝を設ける構成にするものである。 In order to solve the above problems, the present invention provides a first communication passage in the orbiting scroll end plate for supplying lubricating oil from an oil reservoir and a second communication passage communicating with the end of the orbiting scroll wrap, and the second communication passage. A substantially involute-shaped groove that communicates with the passage is provided at the tip of the orbiting scroll wrap, and a pair of arc-shaped grooves that open to the compression chambers on both sides facing the substantially involute-shaped groove and the wrap are provided.
上記のような給油構成にすることによって、吸入室よりも圧力が高い圧縮空間においても旋回スクロールと固定スクロールの摺動部の潤滑を良好に維持することができ、摺動損失増加による効率低下や、ラップ間の干渉による焼きつきや異常磨耗を回避することができる。 By adopting the oil supply configuration as described above, it is possible to maintain good lubrication of the sliding portion of the orbiting scroll and the fixed scroll even in a compression space where the pressure is higher than that of the suction chamber, and the efficiency is reduced due to an increase in sliding loss. Burn-in and abnormal wear due to interference between laps can be avoided.
本発明のスクロール圧縮機は、固定スクロールと旋回スクロールの摺動部の潤滑を良好にすることによって、より高効率で高信頼性な圧縮機を提供することができる。 The scroll compressor of the present invention can provide a highly efficient and highly reliable compressor by improving the lubrication of the sliding portions of the fixed scroll and the orbiting scroll.
第1の発明は、底部に潤滑油を溜める油溜を有し、吐出圧力が作用する密閉容器の内部動機と、この電動機で駆動する圧縮機構を配設し、圧縮機構を固定スクロールと、固定スクロールと噛み合い複数個の圧縮室を形成する旋回スクロールと、この旋回スクロールの自転を防止して旋回のみをさせる自転拘束部品と、旋回スクロールを旋回駆動するクランク軸と、このクランク軸に形成した主軸を支承する主軸受を有する軸受部品を含んで構成し、旋回スクロールの反ラップ側の鏡板背面に、前記クランク軸に設けた偏心駆動係合部に係合して旋回スクロールを旋回駆動する旋回駆動係合部を設け、この旋回駆動係合部の外方に鏡板背面に作用する圧力を鏡板背面の中心部に作用する吐出圧力と、鏡板背面の外周に作用する吐出圧力より低い圧力とに仕切る摺動仕切環を配設し、鏡板背面の中心部に前記油溜りより高圧潤滑油を供給し、鏡板背面中心部と前記摺動仕切り環の外方の空間に形成される背圧室とを連絡する第1の連絡通路と旋回スクロールラップ先端とを連絡する第2の連絡通路を、旋回スクロールの鏡板内部に形成に備え、旋回スクロールラップ先端に第2の連絡通路と連通する略インボリュート形状溝を備え、この溝内に旋回スクロールラップ幅よりも大きい直径で形成され、かつラップに対向する両側の圧縮室に開口する一対の円弧溝を設ける構成にするものである。 1st invention has the oil reservoir which stores lubricating oil in a bottom part, arrange | positions the internal motive of the airtight container which discharge pressure acts, and the compression mechanism driven with this electric motor, the compression mechanism is fixed to a fixed scroll, fixed A orbiting scroll that meshes with the scroll to form a plurality of compression chambers, a rotation restraint component that prevents the orbiting scroll from rotating and only turns, a crankshaft that orbits the orbiting scroll, and a main shaft formed on the crankshaft Orbiting drive, which includes a bearing part having a main bearing for supporting the orbiting scroll, and engages an eccentric drive engaging portion provided on the crankshaft on the back of the end plate on the side opposite to the orbiting of the orbiting scroll to drive the orbiting scroll. An engaging portion is provided, and the pressure acting on the rear surface of the end plate on the outside of the pivot drive engaging portion is lower than the discharge pressure acting on the center portion of the rear surface of the end plate and the discharge pressure acting on the outer periphery of the rear surface of the end plate A sliding partition ring is provided to divide into force, and high-pressure lubricating oil is supplied from the oil reservoir to the center of the back of the end plate, and the back formed in the space outside the center of the end of the end plate and the sliding partition. A first communication passage that communicates with the pressure chamber and a second communication passage that communicates the tip of the orbiting scroll wrap are provided inside the end plate of the orbiting scroll, and communicates with the second communication passage at the tip of the orbiting scroll wrap. A substantially involute-shaped groove is provided, and a pair of arc grooves are formed in the groove with a diameter larger than the width of the orbiting scroll wrap and open to the compression chambers on both sides facing the wrap.
このような構成にすることによって、吸入室よりも圧力が高い圧縮空間においても旋回スクロールと固定スクロールの摺動部の潤滑を良好に維持することができ、摺動損失増加による効率低下や、ラップ間の干渉による焼きつきや異常磨耗を回避することができる。また、オイルシール性能が向上することにより、ラップ摺動部の前後に形成される高圧力の圧縮室と低圧力の圧縮室との冷媒の洩れこみによる効率低下や、ラップ加工精度や組立て精度が低い場合にラップ間に形成される隙間からの冷媒の洩れこみによる効率低下も抑制することができる。 By adopting such a configuration, it is possible to maintain good lubrication of the sliding portions of the orbiting scroll and the fixed scroll even in a compression space where the pressure is higher than that of the suction chamber. It is possible to avoid seizure and abnormal wear due to interference. In addition, the improved oil seal performance reduces efficiency due to refrigerant leakage between the high-pressure compression chamber and the low-pressure compression chamber that are formed before and after the lap sliding part, and improves lap processing accuracy and assembly accuracy. When the temperature is low, it is possible to suppress a decrease in efficiency due to leakage of the refrigerant from the gap formed between the wraps.
第2の発明は、旋回スクロールラップ先端で第2の連絡通路と連通する略インボリュート形状溝の巻終り端に、ラップに対向する両側の圧縮室に開口する一対の円弧溝を設ける構成にすることによって、ラップ先端の連絡通路の開口部と円弧溝の開口部との圧力差を大きくさせ、略インボリュート形状溝を経由して流れる潤滑油の流量を多くかつ安定させることができる。この結果、近傍の圧縮室のオイルシール性能が向上し、圧縮機の高効率化と高信頼性化を達成することできる。 In a second aspect of the present invention, a pair of arc grooves that open to the compression chambers on both sides facing the wrap are provided at the winding end of the substantially involute-shaped groove that communicates with the second communication passage at the tip of the orbiting scroll wrap. As a result, the pressure difference between the opening of the communication passage at the tip of the lap and the opening of the arc groove can be increased, and the flow rate of the lubricating oil flowing through the substantially involute groove can be increased and stabilized. As a result, the oil seal performance of the nearby compression chamber is improved, and high efficiency and high reliability of the compressor can be achieved.
第3の発明は、旋回スクロールラップ先端で第2の連絡通路と連通する略インボリュート形状溝深さに対して、ラップに対向する両側の圧縮室に開口する一対の円弧溝の深さを深くする構成にすることによって、ラップ先端の連絡通路の開口部から流れ出た潤滑油は、略インボリュート形状溝に滞留せず、常に新しい潤滑油が円弧溝から圧縮室空間に供給させることができるようになり、潤滑能力を維持することができる。 3rd invention makes deep the depth of a pair of circular arc groove opened to the compression chamber of the both sides which oppose a lap with respect to the substantially involute-shaped groove depth connected to a 2nd communication path at the turning scroll wrap front-end | tip. With this configuration, the lubricating oil flowing out from the opening of the communication passage at the tip of the lap does not stay in the substantially involute-shaped groove, and new lubricating oil can always be supplied from the arc groove to the compression chamber space. , Can maintain the lubrication ability.
第4の発明は、旋回スクロールラップに対向する両側の圧縮室に開口する一対の円弧溝をエンドミル加工によって形成することによって、ラップ先端との同時加工が可能になり、生産性の向上に寄与させることができる。また、円弧溝加工におけるシビアな深さ制御も可能になり、圧縮室への給油量制御による圧縮機性能の安定化を図ることができる。 In the fourth aspect of the invention, by forming a pair of arc grooves opened in the compression chambers on both sides facing the orbiting scroll lap by end milling, simultaneous processing with the tip of the wrap becomes possible, contributing to improvement in productivity. be able to. In addition, severe depth control in circular arc grooving is possible, and compressor performance can be stabilized by controlling the amount of oil supplied to the compression chamber.
第5の発明は、第1〜4のいずれかの発明のスクロール圧縮機において、冷媒として二酸化炭素を用いることで、差圧が大きくなることにより、旋回スクロールと固定スクロールの摺動面に加わる負荷が非常に大きくなる場合においても、高効率と高信頼性を提供することができる。 According to a fifth aspect of the present invention, in the scroll compressor according to any one of the first to fourth aspects, the load applied to the sliding surfaces of the orbiting scroll and the fixed scroll due to an increase in the differential pressure by using carbon dioxide as the refrigerant. High efficiency and high reliability can be provided even in the case where the current becomes very large.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(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縦断面図、図2は旋回スクロールをラップ方向から見た平面図、図3は同部分拡大図。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a scroll compressor according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a plan view of the orbiting scroll viewed from a wrap direction, and FIG.
図において、底部に潤滑油を溜める油溜を有する吐出圧力雰囲気の密閉容器1の内部に圧縮機構とこれを駆動する電動機の固定子3bを固定し、電動機の回転子3aに圧縮機構を駆動するクランク軸4を結合し、密閉容器1の圧縮機構の周囲を油溜とする。圧縮機構は、固定スクロール6と、この固定スクロール6と噛み合って複数個の圧縮室11を形成する旋回スクロール9と、この旋回スクロール9の自転を防止して旋回のみをさせる自転拘束部品と、この旋回スクロール9の反ラップ側に設けた旋回軸4bと、クランク軸4の主軸4aの内方に設けこの旋回軸4bが嵌入する偏芯軸受10と、このクランク軸4の主軸4aを支承する主軸受14と旋回スクロール9の鏡板9b背面から微小な間隔の隙間をおいてこの旋回スクロール9の軸方向の動きを制限する軸方向移動制限平面部を有する主軸受部品5が配置されている。この軸方向移動制限平面部には、鏡板9bにかかる気体圧力を中心部に掛かる吐出圧力が作用する空間20と、鏡板9bの背面の外周にかかる吐出圧力よりも低い圧力が作用する背圧室18とに仕切る摺動仕切環16が配設されている。
In the figure, a compression mechanism and a
旋回スクロール9の内部には、摺動仕切環16の内側の吐出圧力作動空間20と背圧室18とを絞り機構21を介して連絡する第1の連絡通路24aと、第1の連絡通路24aと旋回スクロールラップ先端9cとを連絡する第2の連絡通路24bが配設されており、さらに旋回スクロールのラップ先端9cには第2の連絡通路24bと連通する略インボリュート形状溝25と、略インボリュート形状溝25に連通し旋回スクロールラップ幅よりも大きい直径で形成されかつラップに対向する両側の圧縮室30a、30bに開口する一対の円弧溝26が配設される構成となっている。
Inside the
また、クランク軸4にもその内部を貫通する給油通路7を設け、この給油通路7の反圧縮機構側の端面はオイルポンプ8を介して油溜と、圧縮機構側の端面は旋回スクロール鏡板9b背面の中心部の吐出圧力が作用する空間20とそれぞれ連通する構成になっている。
The
このような構成にすることによって、油溜からオイルポンプ8などで旋回スクロール鏡板9b背面の中心部の吐出圧力が作用する空間20へ導かれた潤滑油は、第1の連絡通路24aから一方は、絞り機構21を経由して固定スクロール6と主軸受部品5とによって囲まれて形成される背圧室18と、旋回スクロール9を固定スクロール6へ押しつける機能を持った背圧調整機構22を経由して吸入室13へと導かれる。もう一方は、旋回スクロールラップ先端9cとを連絡する第2の連絡通路24bを経由して、旋回スクロールラップ先端9cの略インボリュート形状溝25に流入し、この溝25に連通する一対の円弧溝26から、吸入室13より圧力が高い両側の圧縮室30a、30bにそれぞれ適量供給されることによって、旋回スクロール9と固定スクロール6の摺動部の潤滑を良好に維持することができ、摺動損失増加による効率低下や、ラップ間の過干渉による焼きつきや異常摩耗を回避することができる。また、両圧縮室30a、30bに潤滑油が適量供給されてオイルシール性能が向上することにより、ラップ摺動部の上下流に形成される高圧力の圧縮室と低圧力の圧縮室との冷媒の洩れこみによる効率低下や、ラップ加工精度や組立て精度が低い場合にラップ間に形成される隙間からの冷媒の洩れこみによる効率低下も抑制することができる。なお、圧縮室に供給する給油量は略インボリュート形状溝25や一対の円弧溝26の各寸法(長さ、幅、深さetc)を適切に選択することにより、制御することが可能になり、粘性損失や冷媒過熱損失が大きくならない範囲で給油量を多くとるように寸法設計すれば、高効率かつ高信頼性のスクロール圧縮機を提供することが可能になる。
By adopting such a configuration, the lubricating oil guided from the oil reservoir to the space 20 where the discharge pressure at the center of the rear surface of the orbiting
(実施の形態2)
また、図4に示すように、旋回スクロールラップ先端9cで第2の連絡通路24bと連通する略インボリュート形状溝25の巻終り端25bに、ラップに対向する両側の圧縮室30a、30bに開口する一対の円弧溝26を設ける構成にすることによって、旋回スクロールラップ先端9cの第2の連絡通路24bの開口部と、円弧溝26の開口端との圧力差を大きくさせることができ、略インボリュート形状溝25を経由して流れる潤滑油の流量を多くかつ安定させることができる。この結果、近傍の圧縮室のオイルシール性能が向上し、圧縮機の高効率化と高信頼性化を達成することできる。
(Embodiment 2)
Further, as shown in FIG. 4, at the end of winding 25 of the substantially involute-
(実施の形態3)
また、図5、図6に示すように、旋回スクロールラップ先端9cで第2の連絡通路24bと連通する略インボリュート形状溝25の溝深さに対して、ラップに対向する両側の圧縮室30a、30bに開口する一対の円弧溝26の深さを深くする構成にすることによって、旋回スクロールラップ先端9cの第2の連絡通路24bの開口部から流入する潤滑油は、略インボリュート形状溝25底部に滞留せず、常に新しい潤滑油が円弧溝から圧縮室空間に供給させることができるようになり、潤滑能力を維持することができる。
(Embodiment 3)
Further, as shown in FIGS. 5 and 6, the
(実施の形態4)
また、図7に示すように、旋回スクロールラップ9bに対向する両側の圧縮室30a、30bに開口する一対の円弧溝26をエンドミル加工によって形成したものとすることによって、旋回スクロールラップ先端面との同時加工が可能になり、生産性の向上に寄与させることができる。また、円弧溝加工におけるシビアな深さ制御も可能になり、圧縮室への給油量制御による、高効率かつ高信頼性のスクロール圧縮機を提供することができる。
(Embodiment 4)
Further, as shown in FIG. 7, a pair of
また、冷媒として二酸化炭素を用いることで、差圧が大きくなることにより、旋回スクロールと固定スクロールの摺動面に加わる負荷が非常に大きくなる場合においても、高効率と高信頼性を提供することができる。 Further, by using carbon dioxide as a refrigerant, high efficiency and high reliability can be provided even when the load applied to the sliding surfaces of the orbiting scroll and the fixed scroll becomes very large due to an increase in differential pressure. Can do.
以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、旋回スクロールラップ先端部に略インボリュート形状溝と一対の円弧溝を設けることにより、旋回スクロールと固定スクロールの摺動部にオイルを供給することで、高効率かつ高信頼性を確保することができ、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、自然冷媒である二酸化炭素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 provides oil to the sliding part of the orbiting scroll and the fixed scroll by providing the substantially involute-shaped groove and the pair of arc grooves at the tip of the orbiting scroll wrap. In addition to air conditioner compressors that use HFC refrigerants and HCFC refrigerants, air conditioners and heat pump water heaters that use natural refrigerant carbon dioxide, etc. It can be applied to other uses.
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 主軸受部品
6 固定スクロール
6a 固定スクロール鏡板
6b 固定スクロールラップ
7 給油通路
8 給油ポンプ装置
9 旋回スクロール
9a 旋回スクロールラップ
9b 旋回スクロール鏡板
9c 旋回スクロールラップ先端
10 旋回軸受
11 圧縮空間
12 吐出口
13 吸入室
14 主軸受部品
16 摺動仕切環
17 背面室
18 背圧室
19 副軸受
20 吐出圧力が作用する内部空間
21 絞り部
22 背圧調整機構
22a オイル供給通路
23 逆止弁装置
23a リード弁
23b 弁押さえ
24a 第1の連絡通路
24b 第2の連絡通路
25 略インボリュート形状溝
26 一対の円弧溝
30ab 吸入圧力よりも高い圧力の両側の圧縮室
40 エンドミル
41 エンドミルの加工軌跡
104 固定スクロール
104a 固定スクロールの鏡板
104b 固定スクロールのラップ
105 旋回スクロール
105a 旋回スクロールの鏡板
105b 旋回スクロールのラップ
114 吐出口
120 鏡板5aの環状溝
121 鏡板4aの環状溝
122 外溝
123 内溝
124 吸入室
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Citations (4)
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