JP2008309124A - Scroll compressor - Google Patents

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Japanese (ja)
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Atsushi Sakuta
作田  淳
Yoshiyuki Futagami
義幸 二上
Hirofumi Yoshida
裕文 吉田
Masao Nakano
雅夫 中野
Tatsuya Nakamoto
達也 中本
Noboru Iida
飯田  登
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Panasonic Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve a problem wherein since a temperature gradient is generated in the thickness direction of a lap of a fixed scroll, thermal expansion differs between inner and outer peripheral sides of the lap, leading to uneven contact of a lap tip part. <P>SOLUTION: Considering the temperature gradient generated in the thickness direction of the lap 12b of the fixed scroll 12, a lap upper face 12c of the fixed scroll 12 is partially lowered with respect to a portion 12f contacted with a panel board 13a of a turning scroll 13 on the outer peripheral face of the fixed scroll 12. This structure can absorb dimensional change of the lap 12b caused by thermal expansion. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、冷暖房空調装置や冷蔵庫等の冷却装置、あるいはヒートポンプ式の給湯装置等に用いら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 in a cooling device such as a cooling / heating air conditioner or a refrigerator, or a heat pump type hot water supply device.

従来、冷凍空調機や冷凍機に用いられるスクロール圧縮機は、一般に、鏡板から渦巻きラップが立ち上がる固定スクロールおよ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拘束機構による自転の拘束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、吐出を行うものである。作動流体は旋回スクロールの旋回運動に伴い徐々に圧縮され、中心部に向かうに従い次第に高圧高温状態となる。これにより旋回スクロールや固定スクロールも中心部では高温状態となり、その結果熱膨張が生じる。熱膨張が発生すると、旋回スクロールと固定スクロールで局所的に接触が起こり、入力増大、さらには焼付きに至る恐れがある。そこで一方のラップ上面と他方のラップ溝底面に隙間を形成し、熱膨張時の局所摺動を防止する方法がある(例えば、特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, scroll compressors used in refrigeration air conditioners and refrigerators generally form a compression chamber between the fixed scroll and the orbiting scroll in which the spiral wrap rises from the end plate, and the orbiting scroll is rotated by a rotation restraint mechanism. When it is swung along a circular orbit under the constraint of the above, suction, compression, and discharge are performed by moving the compression chamber while changing the volume. The working fluid is gradually compressed along with the turning motion of the orbiting scroll, and gradually becomes a high pressure and high temperature state toward the center. As a result, the orbiting scroll and the fixed scroll are also in a high temperature state in the center, and as a result, thermal expansion occurs. When thermal expansion occurs, contact may occur locally between the orbiting scroll and the fixed scroll, which may increase input and further cause seizure. Therefore, there is a method of forming a gap between the upper surface of one lap and the bottom surface of the other wrap groove to prevent local sliding during thermal expansion (see, for example, Patent Document 1).

図6は特許文献1に記載された従来のスクロール圧縮機の圧縮機構部断面図である。図6に示すように、旋回スクロール113のラップ上面113aと固定スクロール112のラップ溝底面112b、もしくは旋回スクロール113の溝底面113bと固定スクロール112のラップ上面112aに隙間を設ける。これにより、熱膨張及び圧力差によって生じる変形に対し、ラップ上面とラップ溝底面間の隙間を安定的に最小限にすることができる。
特開2002−54584号公報
FIG. 6 is a cross-sectional view of a compression mechanism portion of a conventional scroll compressor described in Patent Document 1. As shown in FIG. 6, a gap is provided between the wrap upper surface 113 a of the orbiting scroll 113 and the wrap groove bottom surface 112 b of the fixed scroll 112, or the groove bottom surface 113 b of the orbiting scroll 113 and the wrap upper surface 112 a of the fixed scroll 112. Thereby, it is possible to stably minimize the gap between the top surface of the wrap and the bottom surface of the wrap groove against deformation caused by thermal expansion and pressure difference.
JP 2002-54584 A

前記従来の構成では、旋回スクロールや固定スクロールのラップ高さ、もしくはラップ溝底面深さを、圧縮室の温度や圧力の状態に合わせて設定し、一方のラップ上面と他方のラップ溝底面に隙間を形成することで、ラップの寸法変化を吸収している。しかしスクロール圧縮機では、一般的にラップの両側に圧縮室が形成される。2つの圧縮室は、それぞれ作動流体を閉じ込めてからの圧縮位相が異なり、各圧縮室の作動流体の温度も異なるため、ラップにはその厚み方向に温度勾配が発生している。特に固定スクロールのラップ上面と旋回スクロールのラップ溝底面を接触させる構成をとっている場合、固定スクロールのラップ上面において、ラップの内周側と外周側で熱膨張が異なるため、片当たりを起こしてしまう。すなわち局所的に荷重を受けることになるため、面圧が高くなり、入力増大、さらには焼付きを引き起こす恐れがある。つまりラップ高さがその厚み方向で一定であれば、性能や信頼性を低下させてしまうという課題を有していた。   In the conventional configuration, the wrap height of the orbiting scroll or the fixed scroll, or the wrap groove bottom depth is set according to the temperature and pressure conditions of the compression chamber, and a gap is formed between one wrap top surface and the other wrap groove bottom surface. By forming, the dimensional change of the wrap is absorbed. However, in a scroll compressor, compression chambers are generally formed on both sides of a wrap. Since the two compression chambers have different compression phases after the working fluid is confined and the temperatures of the working fluid in the compression chambers also differ, a temperature gradient is generated in the thickness direction of the wrap. In particular, when the configuration is such that the top surface of the fixed scroll and the bottom surface of the orbiting scroll are in contact with each other, the thermal expansion of the inner surface of the fixed scroll is different from that of the outer surface. End up. That is, since the load is received locally, the surface pressure is increased, and there is a risk of causing an increase in input and further seizure. That is, if the wrap height is constant in the thickness direction, there is a problem that the performance and reliability are lowered.

本発明は前記従来の課題を解決するもので、固定スクロールのラップに生じている厚み方向の温度勾配を考慮し、熱膨張によるラップの寸法変化を吸収することで、固定スクロールのラップ上面の片当たりを抑え、入力の増大や焼付きの発生を防止することが可能となるため、高効率と同時に高信頼性を実現す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-mentioned conventional problem, and takes into account the temperature gradient in the thickness direction generated in the fixed scroll lap, and absorbs the dimensional change of the wrap due to thermal expansion, thereby providing a piece on the upper surface of the fixed scroll wrap. An object of the present invention is to provide a scroll compressor that realizes high efficiency and high reliability because it is possible to suppress the hit and prevent an increase in input and occurrence of seizure.

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、鏡板から渦巻き状の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、自転拘束機構による規制により旋回スクロールが円軌道に沿って旋回することで、圧縮室が容積を変えながら中心に向かって移動し、吸入、圧縮、吐出の一連の動作を行うスクロール圧縮機において、固定スクロールのラップ上面を、固定スクロールの外周面で旋回スクロールの鏡板と接触する部位に対し、部分的に低くしたものである。
In order to solve the above-mentioned conventional problems, the scroll compressor of the present invention forms a compression chamber between the fixed scroll and the orbiting scroll in which the spiral wrap rises from the end plate and forms a compression chamber between the two, and is regulated by the rotation restraint mechanism. As the orbiting scroll revolves along a circular orbit, the compression chamber moves toward the center while changing the volume, and in the scroll compressor that performs a series of operations of suction, compression, and discharge, the wrap upper surface of the fixed scroll is A part of the outer peripheral surface of the fixed scroll that is in contact with the end plate of the orbiting scroll is partially lowered.

かかる構成によれば、固定スクロールのラップに生じている厚み方向の温度勾配を考慮し、熱膨張によるラップの寸法変化を吸収することで、固定スクロールのラップ上面の片当たりを抑え、入力の増大や焼付きの発生を防止することが可能となるため、高効率と同時に高信頼性を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。   According to such a configuration, considering the temperature gradient in the thickness direction generated in the wrap of the fixed scroll, and absorbing the dimensional change of the wrap due to thermal expansion, the contact of the upper surface of the wrap of the fixed scroll is suppressed, and the input is increased. Since it is possible to prevent the occurrence of seizure, it is possible to provide a scroll compressor that achieves high efficiency and high reliability.

本発明のスクロール圧縮機は、固定スクロールのラップに生じている厚み方向の温度勾配を考慮し、熱膨張によるラップの寸法変化を吸収することで、固定スクロールのラップ上面の片当たりを抑え、入力の増大や焼付きの発生を防止することが可能となるため、高効率と同時に高信頼性を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。   The scroll compressor of the present invention takes into account the temperature gradient in the thickness direction generated in the wrap of the fixed scroll, absorbs the dimensional change of the wrap due to thermal expansion, and suppresses the per contact of the top surface of the wrap of the fixed scroll. Therefore, it is possible to provide a scroll compressor that realizes high efficiency and high reliability.

請求項1に記載の本発明では、鏡板から渦巻き状の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、自転拘束機構による規制により旋回スクロールが円軌道に沿って旋回することで、圧縮室が容積を変えながら中心に向かって移動し、吸入、圧縮、吐出の一連の動作を行うスクロール圧縮機において、固定スクロールのラップ上面を、固定スクロールの外周面で旋回スクロールの鏡板と接触する部位に対し、部分的に低くしたものである。そしてこの構成によれば、固定スクロールのラップに生じている厚み方向の温度勾配を考慮し、熱膨張によるラップの寸法変化を吸収することで、固定スクロールのラップ上面の片当たりを抑え、入力の増大や焼付きの発生を防止することが可能となるため、高効率と同時に高信頼性を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。   In the first aspect of the present invention, the fixed scroll and the orbiting scroll in which the spiral wrap rises from the end plate are meshed to form a compression chamber between the two, and the orbiting scroll follows the circular orbit by regulation by the rotation restraint mechanism. In a scroll compressor that performs a series of operations of suction, compression, and discharge by moving the compression chamber toward the center while changing the volume by turning, the upper surface of the fixed scroll is turned on the outer peripheral surface of the fixed scroll. This is partly lower than the part in contact with the end plate. And according to this configuration, considering the temperature gradient in the thickness direction generated in the fixed scroll wrap, by absorbing the dimensional change of the wrap due to thermal expansion, the perimeter of the fixed scroll wrap upper surface is suppressed, and the input Since increase and seizure can be prevented, a scroll compressor that realizes high efficiency and high reliability can be provided.

請求項2に記載の本発明では、特に請求項1に記載の固定スクロールのラップ上面で、ラップの厚み方向に段差を形成し、ラップの外周側より内周側を低くしたものである。そしてこの構成によれば、内周側に形成される圧縮室の方が、外周側に形成される圧縮室よりも温度が高くなるため、ラップの内周側の熱膨張が大きくなるが、十分にこれを吸収することができる。すなわちラップの厚み方向における片当たりを回避することができるため、高効率と同時に高信頼性を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。   In the second aspect of the present invention, in particular, a step is formed in the thickness direction of the wrap on the wrap upper surface of the fixed scroll according to the first aspect, and the inner peripheral side is made lower than the outer peripheral side of the wrap. And according to this structure, since the temperature of the compression chamber formed on the inner peripheral side is higher than that of the compression chamber formed on the outer peripheral side, the thermal expansion on the inner peripheral side of the wrap increases. Can absorb this. That is, since it is possible to avoid one-side contact in the thickness direction of the wrap, it is possible to provide a scroll compressor that achieves high efficiency and high reliability.

請求項3に記載の本発明では、特に請求項2に記載の段差を、固定スクロールのラップ高さの0.001倍から0.01倍の範囲で形成したものである。そしてこの構成によれば、内周側の熱膨張を十分に吸収でき、ラップの厚み方向における片当たりを回避することができるため、高信頼性と同時に高効率を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。   In this invention of Claim 3, especially the level | step difference of Claim 2 is formed in the range of 0.001 to 0.01 times the lap height of a fixed scroll. According to this configuration, since the thermal expansion on the inner peripheral side can be sufficiently absorbed and the one-side contact in the thickness direction of the wrap can be avoided, a scroll compressor that achieves high reliability and high efficiency is provided. be able to.

請求項4に記載の本発明では、特に請求項2または3に記載の段差の低い側の形成幅を、固定スクロールのラップ厚みの0.3倍から0.7倍の範囲で形成したものである。そしてこの構成によれば、内周側の熱膨張を十分に吸収することができると同時に、内周側に形成される圧縮室と外周側に形成される圧縮室間のシール性も確保でき、性能の低下を極力押さえることができる。すなわち高効率と同時に高信頼性を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。   In the present invention described in claim 4, in particular, the formation width on the low step side according to claim 2 or 3 is formed in the range of 0.3 to 0.7 times the wrap thickness of the fixed scroll. is there. And according to this configuration, the thermal expansion on the inner peripheral side can be sufficiently absorbed, and at the same time, the sealing property between the compression chamber formed on the inner peripheral side and the compression chamber formed on the outer peripheral side can be secured, Performance degradation can be suppressed as much as possible. That is, it is possible to provide a scroll compressor that achieves high efficiency and high reliability.

請求項5に記載の本発明では、特に請求項1から4のいずれか1つに記載のスクロール圧縮機において、作動流体を、高圧冷媒、例えば二酸化炭素としたものである。そしてこ
の場合、特に固定スクロールのラップに生じている厚み方向の温度勾配が大きくなるため、本発明の効果が顕著に現れ、高効率化及び高信頼性化を両立したスクロール圧縮機を実現することができる。
According to the fifth aspect of the present invention, particularly in the scroll compressor according to any one of the first to fourth aspects, the working fluid is a high-pressure refrigerant, for example, carbon dioxide. In this case, particularly, the temperature gradient in the thickness direction generated in the wrap of the fixed scroll becomes large, so that the effect of the present invention appears remarkably, and a scroll compressor that achieves both high efficiency and high reliability is realized. Can do.

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の実施の形態に係わるスクロール圧縮機の縦断面図、図2は図1の圧縮機構部の要部拡大断面図、図3は固定スクロールの平面図、図4は固定スクロールの断面図である。以下、本発明のスクロール圧縮機における実施の形態について、その動作、作用を説明する。
(Embodiment 1)
1 is a longitudinal sectional view of a scroll compressor according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is an enlarged sectional view of a main part of a compression mechanism portion of FIG. 1, FIG. 3 is a plan view of a fixed scroll, and FIG. FIG. 4 is a sectional view of a fixed scroll. Hereinafter, the operation and action of the embodiment of the scroll compressor of the present invention will be described.

図1、図2に示すように、本発明のスクロール圧縮機は、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拘束機構14を設けて、クランク軸4の上端にある偏心軸部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。   As shown in FIGS. 1 and 2, the scroll compressor of the present invention includes a main bearing member 11 of a crankshaft 4 fixed by welding or shrink fitting in a sealed container 1, and a bolt on the main bearing member 11. The scroll-type compression mechanism 2 is configured by sandwiching the orbiting scroll 13 that meshes with the fixed scroll 12 between the fixed scroll 12 and the rotation of the orbiting scroll 13 between the orbiting scroll 13 and the main bearing member 11. Then, a rotation restraint mechanism 14 such as an Oldham ring that guides the circular scroll to move is provided, and the orbiting scroll 13 is eccentrically driven by the eccentric shaft portion 4 a at the upper end of the crankshaft 4, thereby causing the orbiting scroll 13 to be circular As a result, the compression chamber 15 formed between the fixed scroll 12 and the orbiting scroll 13 moves from the outer peripheral side to the center portion. Utilizing this, the refrigerant gas is sucked and compressed from the suction pipe 16 leading to the outside of the sealed container 1 and the suction port 17 on the outer peripheral portion of the fixed scroll 12, and the refrigerant gas having a predetermined pressure or higher is compressed. The reed valve 19 is pushed open from the discharge port 18 at the center of the fixed scroll 12 and discharged into the sealed container 1 repeatedly.

旋回スクロール13のラップ上面13cには、運転中の温度分布を測定した結果をもとに、中心部である巻き始め部から外周部である巻き終わり部にかけて、徐々にハネ高さが高くなるようにスロープ形状が設けられている。これにより熱膨張による寸法変化を吸収し、局所摺動を防止することができる。   On the lap upper surface 13c of the orbiting scroll 13, based on the result of measuring the temperature distribution during operation, the height of the heel gradually increases from the winding start portion as the central portion to the winding end portion as the outer peripheral portion. Is provided with a slope shape. Thereby, the dimensional change by thermal expansion can be absorbed and local sliding can be prevented.

また旋回スクロール13の背面13eには、主軸受部材11に配置されている環状のシール部材78があり、旋回運動を行いながらシール部材78により、シール部材78の内側領域である高圧領域30と、外側領域である高圧と低圧の中間圧に設定された背圧室29とに仕切られている。この背面13eの圧力付加により旋回スクロール13は固定スクロール12に安定的に押しつけられ、漏れを低減するとともに安定して円軌道運動を行うことができる。   Further, on the back surface 13e of the orbiting scroll 13, there is an annular seal member 78 disposed on the main bearing member 11, and the high pressure region 30 that is an inner region of the seal member 78 is formed by the seal member 78 while performing the orbiting motion, It is partitioned into a back pressure chamber 29 set at an intermediate pressure of high pressure and low pressure, which is an outer region. By applying pressure on the back surface 13e, the orbiting scroll 13 is stably pressed against the fixed scroll 12, and leakage can be reduced and the circular orbit motion can be stably performed.

さらに、固定スクロール12には、旋回スクロール13の背面13eの背圧室29が、常に一定の圧力となるように制御する背圧調整機構9を備えている。   Further, the fixed scroll 12 is provided with a back pressure adjusting mechanism 9 for controlling the back pressure chamber 29 on the back surface 13e of the orbiting scroll 13 so as to always have a constant pressure.

圧縮機運転中は、クランク軸4の下向きの他端にはポンプ25が設けられ、スクロール圧縮機と同時に駆動される。これによりポンプ25は密閉容器1の底部に設けられたオイル溜め20にあるオイル6を吸い上げてクランク軸4内を通縦しているオイル供給穴26を通じて圧縮機構2に供給する。このときの供給圧は、スクロール圧縮機の吐出圧力とほぼ同等であり、旋回スクロール13に対する背圧源ともなる。これにより、旋回スクロール13は固定スクロール12から離れたり片当たりしたりするようなことはなく、所定の圧縮機能を安定して発揮する。   During operation of the compressor, a pump 25 is provided at the other downward end of the crankshaft 4 and is driven simultaneously with the scroll compressor. As a result, the pump 25 sucks up the oil 6 in the oil reservoir 20 provided at the bottom of the hermetic container 1 and supplies it to the compression mechanism 2 through the oil supply hole 26 extending vertically through the crankshaft 4. The supply pressure at this time is substantially equal to the discharge pressure of the scroll compressor, and also serves as a back pressure source for the orbiting scroll 13. As a result, the orbiting scroll 13 does not move away from the fixed scroll 12 and does not come into contact with each other, and the predetermined compression function is stably exhibited.

このように供給されたオイル6の一部は、供給圧や自重によって、逃げ場を求めるよう
にして偏心軸部4aと旋回スクロール13との嵌合部、クランク軸4と主軸受部材11との間の軸受部66に進入してそれぞれの部分を潤滑した後落下し、オイル溜め20へ戻る。高圧領域30に供給されたオイル6の別の一部は、高圧領域30に開口を有する給油経路54を通って、旋回スクロール13の外周部まわりにあって自転拘束機構14が位置している背圧室29に進入し、スラスト摺動部および自転拘束機構14の摺動部を潤滑するのに併せ、背圧室29にて旋回スクロール13の背圧を印加する。
A part of the oil 6 supplied in this way is obtained by a supply pressure or its own weight so as to obtain a clearance, between the fitting portion between the eccentric shaft portion 4a and the orbiting scroll 13, and between the crankshaft 4 and the main bearing member 11. Then, the oil enters the bearing portion 66, lubricates the respective portions, falls, and returns to the oil sump 20. Another part of the oil 6 supplied to the high-pressure region 30 passes through an oil supply passage 54 having an opening in the high-pressure region 30, is around the outer peripheral portion of the orbiting scroll 13, and the rotation restraint mechanism 14 is located. Along with entering the pressure chamber 29 and lubricating the thrust sliding portion and the sliding portion of the rotation restraining mechanism 14, the back pressure of the orbiting scroll 13 is applied in the back pressure chamber 29.

背圧室29は高圧領域30の高圧側との間が環状のシール部材78によってシールされていて、進入してくるオイルが充満するにつれて圧力を増し、所定の圧力を超えると、背圧調整機構9が作用して、圧縮室15の吸入部分に戻され進入する。   The back pressure chamber 29 is sealed between the high pressure region 30 and the high pressure side by an annular sealing member 78, and the pressure increases as the incoming oil fills up. 9 acts to return and enter the suction portion of the compression chamber 15.

このオイル6の進入は所定の周期で繰り返され、この繰り返しのタイミングは吸入、圧縮、吐出の繰り返しサイクルと、背圧調整機構9での圧力設定との関係の組み合わせによって決まり、固定スクロール12と旋回スクロール13との摺動部への意図的な潤滑となる。この意図的な潤滑は前記したように背圧調整機構9による連絡路10の凹部10aへの開口によって常時保証される。吸入口17へと供給されたオイル6は旋回スクロール13の旋回運動とともに圧縮室15へと移動し、圧縮室15間の漏れ防止に役立っている。   This approach of the oil 6 is repeated at a predetermined cycle, and the timing of this repetition is determined by a combination of the relationship between the repeated cycle of suction, compression, and discharge and the pressure setting in the back pressure adjusting mechanism 9, and the rotation with the fixed scroll 12 Intentional lubrication of the sliding portion with the scroll 13 is achieved. This intentional lubrication is always ensured by the opening of the communication path 10 into the recess 10a by the back pressure adjusting mechanism 9 as described above. The oil 6 supplied to the suction port 17 moves to the compression chamber 15 along with the orbiting motion of the orbiting scroll 13 and serves to prevent leakage between the compression chambers 15.

一般的にスクロール圧縮機では、旋回スクロール13と固定スクロール12が噛み合うことで圧縮室15を形成するが、固定スクロール12のラップ12bにおいて、その両側に2つの圧縮室(例えば15a、15b)が形成されている。これら2つの圧縮室(15a、15b)は、それぞれ作動流体を閉じ込めてからの圧縮位相が異なるため、各圧縮室の作動流体の温度も異なる。これにより、ラップ12bにはその厚み方向に温度勾配が発生している。特に固定スクロール12のラップ上面12cと旋回スクロール13のラップ溝底面13dを接触させる構成をとっている場合、ラップ上面12cが熱膨張することにより、局所的に荷重を受けることになるため、面圧が高くなり、入力増大、さらには焼付きを引き起こす恐れがある。   Generally, in a scroll compressor, the orbiting scroll 13 and the fixed scroll 12 mesh with each other to form the compression chamber 15, but the lap 12 b of the fixed scroll 12 has two compression chambers (for example, 15 a and 15 b) formed on both sides thereof. Has been. Since these two compression chambers (15a, 15b) have different compression phases after the working fluid is confined, the temperature of the working fluid in each compression chamber is also different. Thereby, a temperature gradient is generated in the thickness direction of the wrap 12b. In particular, when the wrap upper surface 12c of the fixed scroll 12 and the lap groove bottom surface 13d of the orbiting scroll 13 are brought into contact with each other, the wrap upper surface 12c is subjected to a local load due to thermal expansion. , And there is a risk of increased input and further seizure.

そこで図3に示すように、本実施の形態のスクロール圧縮機では、固定スクロール12のラップ上面12cを、固定スクロール12の外周面で旋回スクロール13の鏡板13aと接触する部位12fに対し、部分的に低く形成している。全面的に低くする場合には、旋回スクロール13の鏡板13aと固定スクロール12の外周面の部位12fで接触することになり、安定した円軌跡運転を行うことができ、また一部分のみ低くする場合には、旋回スクロール13の鏡板13aと固定スクロール12の接触面積が増えるため、面圧を低減することができる。いずれの場合にしても、熱膨張によるラップ12bの寸法変化を吸収することで、固定スクロール12のラップ上面12cの片当たりを抑え、入力の増大や焼付きの発生を防止することが可能となるため、高効率と同時に高信頼性を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。   Therefore, as shown in FIG. 3, in the scroll compressor of the present embodiment, the wrap upper surface 12 c of the fixed scroll 12 is partially compared with the portion 12 f that contacts the end plate 13 a of the orbiting scroll 13 on the outer peripheral surface of the fixed scroll 12. Is formed low. In the case of lowering the entire surface, the end plate 13a of the orbiting scroll 13 and the outer peripheral surface portion 12f of the fixed scroll 12 are in contact with each other, so that stable circular locus operation can be performed, and only a part of the scroll is lowered. Since the contact area between the end plate 13a of the orbiting scroll 13 and the fixed scroll 12 increases, the surface pressure can be reduced. In any case, by absorbing the dimensional change of the wrap 12b due to thermal expansion, it is possible to suppress the one-side contact of the wrap upper surface 12c of the fixed scroll 12 and to prevent an increase in input and occurrence of seizure. Therefore, it is possible to provide a scroll compressor that achieves high efficiency and high reliability.

また固定スクロール12のラップ12bに対し、内周側に形成される圧縮室15aの方が、外周側に形成される圧縮室15bよりも温度が高くなるため、ラップ12bの内周側の熱膨張が大きい。そこで固定スクロール12のラップ上面12cで、ラップ12bの厚み方向に段差35を形成し、ラップ12bの外周側より内周側を低くする。これによりラップ12bの厚み方向における局所摺動を回避することができ、高信頼性と同時に高効率を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。   Further, since the compression chamber 15a formed on the inner peripheral side has a higher temperature than the compression chamber 15b formed on the outer peripheral side with respect to the wrap 12b of the fixed scroll 12, thermal expansion on the inner peripheral side of the wrap 12b. Is big. Therefore, a step 35 is formed in the thickness direction of the wrap 12b on the wrap upper surface 12c of the fixed scroll 12, and the inner peripheral side is made lower than the outer peripheral side of the wrap 12b. Thereby, the local sliding in the thickness direction of the wrap 12b can be avoided, and a scroll compressor that realizes high reliability and high efficiency can be provided.

また図4に示すように、段差35を、ラップ12bの高さHの0.001倍から0.01倍の範囲で形成することで、内周側の熱膨張を十分に吸収でき、ラップ12bの厚み方向における片当たりを回避することができるため、高信頼性と同時に高効率を実現するスクロール圧縮機を提供することができる。   Also, as shown in FIG. 4, by forming the step 35 in the range of 0.001 to 0.01 times the height H of the wrap 12b, the thermal expansion on the inner peripheral side can be sufficiently absorbed, and the wrap 12b Therefore, it is possible to provide a scroll compressor that achieves high reliability and high efficiency at the same time.

(実施の形態2)
図5は、本発明の第2の実施の形態における性能特性図である。図5において、横軸は段差35の低い側の形成比率で、縦軸は圧縮機効率を示す。段差35のラップ厚み方向における低い側の形成幅を、固定スクロールのラップ厚みWの0.3倍から0.7倍の範囲で形成することで、内周側の熱膨張を十分に吸収することができると同時に、内周側に形成される圧縮室15aと外周側に形成される圧縮室15bの間のシール性も確保でき、性能の低下を極力押さえることができる。形成比率が小さい場合、ラップ12bの熱膨張により局所摺動が発生し、摺動損失が増大する。さらに熱膨張が大きくなる運転条件では、旋回スクロール13の鏡板13aと固定スクロール12の外周面の部位12fとの間に隙間が発生し、体積効率が悪化するため、圧縮機効率は低下傾向を示す。一方、形成比率が大きい場合、内周側に形成される圧縮室15aと外周側に形成される圧縮室15bの間のシール性が保たれなくなり、漏れ損失が増大するため、圧縮機効率は低下傾向を示す。以上のことから、高信頼性と高効率を実現するには、上記範囲で段差35を形成する必要がある。またさらに望ましくは、ラップ厚みWの0.4倍から0.6倍の範囲で段差35を形成することで、これによりさらに高効率を実現したスクロール圧縮機を提供することができる。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a performance characteristic diagram according to the second embodiment of the present invention. In FIG. 5, the horizontal axis represents the formation ratio on the lower side of the step 35, and the vertical axis represents the compressor efficiency. By forming the formation width on the lower side of the step 35 in the lap thickness direction in the range of 0.3 to 0.7 times the wrap thickness W of the fixed scroll, the thermal expansion on the inner peripheral side can be sufficiently absorbed. At the same time, the sealing property between the compression chamber 15a formed on the inner peripheral side and the compression chamber 15b formed on the outer peripheral side can be ensured, and the deterioration in performance can be suppressed as much as possible. When the formation ratio is small, local sliding occurs due to thermal expansion of the wrap 12b, and sliding loss increases. Under operating conditions where thermal expansion further increases, a gap is generated between the end plate 13a of the orbiting scroll 13 and the portion 12f on the outer peripheral surface of the fixed scroll 12, and the volumetric efficiency deteriorates, so the compressor efficiency tends to decrease. . On the other hand, when the formation ratio is large, the sealing performance between the compression chamber 15a formed on the inner peripheral side and the compression chamber 15b formed on the outer peripheral side is not maintained, and leakage loss increases, so that the compressor efficiency decreases. Show the trend. From the above, in order to realize high reliability and high efficiency, it is necessary to form the step 35 in the above range. More desirably, by forming the step 35 in the range of 0.4 to 0.6 times the wrap thickness W, it is possible to provide a scroll compressor that achieves higher efficiency.

最後に、作動流体を、高圧冷媒、例えば二酸化炭素とした場合、特に固定スクロール12のラップ12bに生じている厚み方向の温度勾配が大きくなるため、本発明の効果が顕著に現れ、高効率化及び高信頼性化を両立したスクロール圧縮機を実現することができる。   Finally, when the working fluid is a high-pressure refrigerant, for example, carbon dioxide, the temperature gradient in the thickness direction generated particularly in the wrap 12b of the fixed scroll 12 becomes large. In addition, a scroll compressor that achieves both high reliability and high reliability can be realized.

以上のように、本発明にかかるスクロール圧縮機は、固定スクロールのラップに生じている厚み方向の温度勾配を考慮し、熱膨張によるラップの寸法変化を吸収することで、固定スクロールのラップ上面の片当たりを抑え、入力の増大や焼付きの発生を防止することが可能となるため、作動流体を冷媒と限ることなく、空気スクロール圧縮機、真空ポンプ、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, the scroll compressor according to the present invention takes into account the temperature gradient in the thickness direction generated in the fixed scroll wrap and absorbs the dimensional change of the wrap due to thermal expansion, thereby Since it is possible to suppress the contact and prevent the increase of input and the occurrence of seizure, the working fluid is not limited to the refrigerant, and the scroll fluid machine such as an air scroll compressor, vacuum pump, scroll type expander, etc. It can also be applied to applications.

本発明の実施の形態1におけるスクロール圧縮機の断面図Sectional drawing of the scroll compressor in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1におけるスクロール圧縮機の圧縮機構部の要部拡大断面図The principal part expanded sectional view of the compression mechanism part of the scroll compressor in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1におけるスクロール圧縮機の固定スクロールの平面図The top view of the fixed scroll of the scroll compressor in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態1におけるスクロール圧縮機の固定スクロールの断面図Sectional drawing of the fixed scroll of the scroll compressor in Embodiment 1 of this invention 本発明の実施の形態2における性能特性図Performance characteristic diagram in Embodiment 2 of the present invention 従来のスクロール圧縮機の圧縮機構部の断面図Sectional view of the compression mechanism of a conventional scroll compressor

符号の説明Explanation of symbols

12 固定スクロール
12b ラップ
12c ラップ上面
12f 部位
13 旋回スクロール
13a 鏡板
13b ラップ
14 自転拘束機構
15 圧縮室
35 段差
H ラップ高さ
W ラップ厚み
12 fixed scroll 12b lap 12c lap upper surface 12f part 13 orbiting scroll 13a end plate 13b lap 14 rotation restraint mechanism 15 compression chamber 35 step H lap height W lap thickness

Claims (5)

鏡板から渦巻き状の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、自転拘束機構による規制により前記旋回スクロールが円軌道に沿って旋回することで、前記圧縮室が容積を変えながら中心に向かって移動し、吸入、圧縮、吐出の一連の動作を行うスクロール圧縮機において、前記固定スクロールのラップ上面を、前記固定スクロールの外周面で前記旋回スクロールの鏡板と接触する部位に対し、部分的に低くしてなるスクロール圧縮機。 A compression scroll is formed between both of the fixed scroll and the orbiting scroll where the spiral wrap rises from the end plate, and the orbiting scroll orbits along a circular orbit by regulation by a rotation restraint mechanism. In a scroll compressor that moves toward the center while changing the volume and performs a series of operations of suction, compression, and discharge, the upper surface of the fixed scroll is brought into contact with the end plate of the orbiting scroll at the outer peripheral surface of the fixed scroll. A scroll compressor made partially lower than the part. 固定スクロールのラップ上面で、ラップの厚み方向に段差を形成し、前記ラップの外周側より内周側を低くしてなる請求項1に記載のスクロール圧縮機。 The scroll compressor according to claim 1, wherein a step is formed in a thickness direction of the wrap on the wrap upper surface of the fixed scroll, and an inner peripheral side is made lower than an outer peripheral side of the wrap. 段差を、固定スクロールのラップ高さの0.001倍から0.01倍の範囲で形成してなる請求項2に記載のスクロール圧縮機。 The scroll compressor according to claim 2, wherein the step is formed in a range of 0.001 to 0.01 times the wrap height of the fixed scroll. 段差の低い側の形成幅を、固定スクロールのラップ厚みの0.3倍から0.7倍の範囲で形成してなる請求項2または3に記載のスクロール圧縮機。 The scroll compressor according to claim 2 or 3, wherein a formation width on a side having a low step is formed in a range of 0.3 to 0.7 times the wrap thickness of the fixed scroll. 作動流体を、高圧冷媒、例えば二酸化炭素としてなる請求項1から4のいずれか1項に記載のスクロール圧縮機。 The scroll compressor according to any one of claims 1 to 4, wherein the working fluid is a high-pressure refrigerant, for example, carbon dioxide.
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