JP2010223163A - Scroll type fluid machine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scroll type fluid machine capable of reducing frictional resistance received by a movable scroll caused by a thrust load by making optimal back pressure for its thrust load act on the movable scroll regardless of an operation state. <P>SOLUTION: The scroll type fluid machine has a back pressure chamber (52) formed at the back face side of the movable scroll (34), and a seal device (61) capable of partitioning the back pressure chamber (52) in the radial direction of the movable scroll (34). The seal device (61) includes large diameter and small diameter seal rings (62 and 62') separated from each other in the radial direction of the movable scroll (34), and openings (70 and 70') formed by dividing a part of these seal rings (62 and 62'), making the inside and outside of its seal rings communicate with each other, and closed by the thermal expansion of the seal rings. When linear expansion coefficients of the inside/outside seal rings are the same, the opening of the large diameter seal ring is narrowed in its opening width more than the opening of the small diameter seal ring. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、スクロール型流体機械に係り、詳しくは、可動スクロールの背面に背圧を加える背圧室を形成し、背圧室内の背圧を調節可能なシールリングを備えた密閉型のスクロール型流体機械に関する。   The present invention relates to a scroll type fluid machine, and more specifically, a sealed scroll type having a back pressure chamber for applying back pressure to the back of a movable scroll and having a seal ring capable of adjusting the back pressure in the back pressure chamber. The present invention relates to a fluid machine.

この種のスクロール型流体機械は、その密閉容器内に冷媒の吸入、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を備えている。詳しくは、このスクロール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有し、固定スクロールは、主軸フレームを介して密閉容器に固定されている。一方、可動スクロールは主軸フレームと固定スクロールとの間に配置され、この可動スクロールの端板の背面側には背圧室が形成されている。この背圧室は可動スクロールの背面とこの背面と対向する主軸フレームの端面との間をシールリング装置により仕切ることで形成されており、当該背圧室にはスクロールユニットから吐出された高圧の冷媒の一部、即ち、吐出圧が導かれるようになっている。それ故、背圧室内の吐出圧が可動スクロールに働くスラスト荷重に対抗する背圧となり、可動スクロールの公転旋回運動は円滑に実施される。   This type of scroll type fluid machine includes a scroll unit that performs a series of refrigerant suction, compression, and discharge processes in a sealed container. Specifically, the scroll unit has fixed and movable scrolls that mesh with each other, and the fixed scroll is fixed to the hermetic container via a main shaft frame. On the other hand, the movable scroll is disposed between the spindle frame and the fixed scroll, and a back pressure chamber is formed on the back side of the end plate of the movable scroll. The back pressure chamber is formed by partitioning the back surface of the movable scroll and the end surface of the spindle frame facing the back surface by a seal ring device, and the high pressure refrigerant discharged from the scroll unit is stored in the back pressure chamber. Part, that is, the discharge pressure is guided. Therefore, the discharge pressure in the back pressure chamber becomes a back pressure against the thrust load acting on the movable scroll, and the orbiting motion of the movable scroll is smoothly performed.

このようなシール装置は、例えば、主軸フレームの端面に取り付けられ、可動スクロールの背面に相対的に摺接する二重構造のシールリングを含んでいる。このシールリングはその外側を背圧室に形成し、この背圧室内の圧力をシールリングの内側よりも高く維持するシール機能を発揮する(特許文献1)。
一方、他のシール装置は、一対のシールリング間にて形成された円環状の背圧室と、可動スクロール内を延び、スクロールユニットの圧縮室が冷媒の圧縮過程中、所定のタイミングで圧縮室と背圧室とを互いに連通させ、圧縮室内の圧力を背圧室に供給する連通路とを備えている(特許文献2)。
Such a sealing device includes, for example, a double-structured seal ring that is attached to the end surface of the spindle frame and that is in sliding contact with the back surface of the movable scroll. This seal ring forms a back pressure chamber on the outside thereof, and exhibits a sealing function for maintaining the pressure in the back pressure chamber higher than the inside of the seal ring (Patent Document 1).
On the other hand, the other sealing device includes an annular back pressure chamber formed between the pair of seal rings and the inside of the movable scroll, and the compression chamber of the scroll unit is compressed at a predetermined timing during the refrigerant compression process. And a back pressure chamber are connected to each other, and a communication passage for supplying pressure in the compression chamber to the back pressure chamber is provided (Patent Document 2).

特開2002−21752公報JP 2002-217172 A 特開2000−136782公報JP 2000-136782 A

しかしながら、上記特許文献1に開示されたシール装置では、流体機械の運転状況に拘わらず、背圧室内の圧力、即ち、背圧が一定に保持されていることから、スクロールユニットの吐出圧、即ち、可動スクロールに働くスラスト荷重が低下すると、可動スクロールに加わる背圧が過度になり、可動スクロールの円滑な公転旋回運動が損なわれることがある。   However, in the sealing device disclosed in Patent Document 1, since the pressure in the back pressure chamber, that is, the back pressure is kept constant regardless of the operating state of the fluid machine, the discharge pressure of the scroll unit, that is, When the thrust load acting on the movable scroll decreases, the back pressure applied to the movable scroll becomes excessive, and the smooth revolving orbiting motion of the movable scroll may be impaired.

また、上記特許文献2に開示されたシール装置では、可動スクロール内に連通路を形成しなければならいので、可動スクロールの構造が複雑になる。
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、その運転状況に拘わらず、可動スクロールのスラスト荷重に対抗する背圧を可動スクロールに効果的に加えることができ、可動スクロールの摩擦抵抗の増大や、スクロールユニットの圧縮効率の低下を防ぐことができるスクロール型流体機械を提供することにある。
Moreover, in the sealing device disclosed in Patent Document 2, a communication path must be formed in the movable scroll, so that the structure of the movable scroll is complicated.
The present invention has been made on the basis of the above circumstances, and the purpose thereof is to effectively apply a back pressure against the thrust load of the orbiting scroll to the orbiting scroll regardless of the driving situation. An object of the present invention is to provide a scroll type fluid machine that can prevent an increase in frictional resistance of a movable scroll and a decrease in compression efficiency of a scroll unit.

上述の目的を達成すべく、請求項1記載のスクロール型流体機械は、ハウジング内に収容され、固定スクロール及びこの固定スクロールに対して旋回運動する可動スクロールを含むスクロールユニットと、ハウジング内に可動スクロールの背面に隣接して配置され、可動スクロールを旋回運動させる主軸を支持するとともに、可動スクロールの背面に対向する端面を有した支持部材と、可動スクロールの背面と支持部材の端面との間に形成され、スクロールユニットから吐出された作動流体の一部がハウジング内を通じて導かれる背圧室と、可動スクロールの径方向に関して、背圧室を区画可能なシール装置とを備え、シール装置は、可動スクロールの径方向に互いに離間して配置された内外のシールリングと、各シールリングの一部をそれぞれ分断して設けられ、通常はそのシールリングの内外を連通させるべく開かれているが、シールリングの熱膨張により閉じられる開口部とを含み、外側のシールリングの開口部を閉じる温度は、内側のシールリングの開口部を閉じる温度よりも低いことを特徴とする。   To achieve the above object, a scroll type fluid machine according to claim 1 is housed in a housing and includes a fixed scroll and a movable scroll that orbits relative to the fixed scroll, and a movable scroll in the housing. The support member is disposed adjacent to the rear surface of the movable scroll and supports the main shaft that pivots the movable scroll, and has a support member having an end surface facing the rear surface of the movable scroll, and is formed between the rear surface of the movable scroll and the end surface of the support member A back pressure chamber through which a part of the working fluid discharged from the scroll unit is guided through the housing, and a seal device capable of partitioning the back pressure chamber with respect to the radial direction of the movable scroll. The inner and outer seal rings are spaced apart from each other in the radial direction, and a part of each seal ring is The temperature at which the opening of the outer seal ring is closed is provided, and is usually opened to allow the inside and outside of the seal ring to communicate with each other. The temperature is lower than the temperature of closing the opening of the inner seal ring.

請求項1のスクロール型流体機械によれば、その運転速度が上昇し、ハウジング内の圧力及び温度が上昇すると、シールリングの温度が上昇し、外側のシールリングの開口部が閉まる。この場合、背面の有効受圧面積は外側のシールリングの内側のみになる。そして、運転速度が更に上昇し、ハウジング内の圧力及び温度が高くなると内側のシールリングの開口部も閉じ、この場合には、背面の有効受圧面積は内側のシールリングの内側のみに更に減少される。   According to the scroll type fluid machine of claim 1, when the operation speed is increased and the pressure and temperature in the housing are increased, the temperature of the seal ring is increased and the opening of the outer seal ring is closed. In this case, the effective pressure receiving area on the back surface is only inside the outer seal ring. When the operating speed is further increased and the pressure and temperature in the housing are increased, the opening of the inner seal ring is also closed. In this case, the effective pressure receiving area on the back is further reduced only to the inner side of the inner seal ring. The

これにより、スクロール型流体機械の運転状況に拘わらず、可動スクロールのスラスト荷重に対抗する背圧を可動スクロールに効果的に加えることができ、可動スクロールの摩擦抵抗の増大や、スクロールユニットの圧縮効率の低下を防ぐことができる。
請求項2記載のスクロール型流体機械は、内外のシールリングの線膨張率が同一である場合、外側のシールリングの開口部はその開口幅が内側のシールリングの開口部よりも狭いので、開口幅の設定のみにより最適な背圧を加えることができ、それ故、シール装置の構造は簡素化され、可動スクロールに対してより効果的に背圧を作用させることができる。
This makes it possible to effectively apply a back pressure against the movable scroll's thrust load to the movable scroll regardless of the operation status of the scroll type fluid machine, increasing the frictional resistance of the movable scroll, and the compression efficiency of the scroll unit. Can be prevented.
In the scroll type fluid machine according to claim 2, when the linear expansion coefficient of the inner and outer seal rings is the same, the opening width of the outer seal ring is narrower than the opening width of the inner seal ring. The optimum back pressure can be applied only by setting the width. Therefore, the structure of the sealing device is simplified, and the back pressure can be more effectively applied to the movable scroll.

請求項3記載のスクロール型流体機械は、開口部の開口幅は、そのシールリングの周方向に離間した一対の端面間にて規定され、これら端面は互いに平行であり、且つ、シールリングの径方向に対して角度を存して傾斜されているので、これらの端面同士が密着したとき、ここでの密着面積を増加させることから、背圧室の容積を確実に可変でき、可動スクロールにより一層最適な背圧を作用させることができる。   In the scroll type fluid machine according to claim 3, the opening width of the opening is defined between a pair of end faces spaced apart in the circumferential direction of the seal ring, the end faces being parallel to each other, and the diameter of the seal ring. Since it is inclined at an angle with respect to the direction, when these end faces are brought into close contact with each other, the contact area here is increased. Optimal back pressure can be applied.

請求項1〜3のスクロール型流体機械は、運転状況により異なるハウジング内の圧力に対して、背圧室の実質的な容積、つまり、背圧に関して可動スクロールの有効受圧面積を変えることで、可動スクロールに最適な背圧を作用させることができ、過度な背圧に起因した圧縮効率低下の防止を図ることができる。   The scroll type fluid machine according to any one of claims 1 to 3 is movable by changing a substantial volume of the back pressure chamber, that is, an effective pressure receiving area of the movable scroll with respect to the back pressure, with respect to a pressure in the housing which varies depending on operating conditions. An optimal back pressure can be applied to the scroll, and a reduction in compression efficiency due to an excessive back pressure can be prevented.

本発明の一実施例のスクロール型圧縮機の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the scroll compressor of one Example of this invention. 図1のスクロールユニットの周辺部の拡大図である。It is an enlarged view of the peripheral part of the scroll unit of FIG. シール装置の断面図である。It is sectional drawing of a sealing device.

以下、本発明に係るスクロール型流体機械の一実施例について図面を参照して説明する。
図1は、スクロール型流体機械としての圧縮機1の縦断面図を示す。
この圧縮機1は縦置きタイプであり、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る。この冷凍回路は、作動流体の一例である二酸化炭素冷媒(以下、冷媒)が循環する循環経路を備え、圧縮機1は循環経路から低圧の冷媒を吸入し、圧縮した高圧の媒体を循環経路に向けて吐出する。
Hereinafter, an embodiment of a scroll type fluid machine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of a compressor 1 as a scroll type fluid machine.
The compressor 1 is of a vertical type and is incorporated in a refrigeration circuit such as a refrigeration air conditioner or a heat pump type hot water heater. This refrigeration circuit includes a circulation path through which carbon dioxide refrigerant (hereinafter referred to as refrigerant), which is an example of a working fluid, circulates. The compressor 1 draws low-pressure refrigerant from the circulation path, and uses the compressed high-pressure medium as a circulation path. Dispense towards.

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は円筒状の胴部4と、この胴部4の上下を閉じる上蓋6及び下蓋8とを有する。これら上蓋6及び下蓋8は胴部4にそれぞれ気密に嵌合され、ハウジング2内は密閉された状態にある。また、胴部4からは吸入管10が延び、この吸入管10は循環経路に接続されている。一方、上蓋6の適宜位置からは吐出管12が延び、この吐出管12もまた循環経路に接続されている。   The compressor 1 includes a housing 2, and the housing 2 includes a cylindrical body 4, and an upper lid 6 and a lower lid 8 that close the top and bottom of the body 4. These upper lid 6 and lower lid 8 are fitted into the body 4 in an airtight manner, and the inside of the housing 2 is in a sealed state. Further, a suction pipe 10 extends from the body portion 4, and the suction pipe 10 is connected to a circulation path. On the other hand, a discharge pipe 12 extends from an appropriate position of the upper lid 6, and the discharge pipe 12 is also connected to the circulation path.

胴部4内には電動モータ14が収容され、このモータ14内は主軸、即ち、回転軸16を有する。この回転軸16はモータ14のケースから上下に突出し、回転軸16の上端は軸受17を介して主軸フレーム18に回転自在に支持され、また、その下端は軸受20を介して副軸フレーム22に回転自在に支持されている。
胴部4内には、主軸フレーム18の上側にスクロールユニット30が配置され、このスクロールユニット30は冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する。詳しくは、このスクロールユニット30は、可動スクロール34及び固定スクロール36から構成されている。これら可動及び固定スクロール34、36は端板38、40をそれぞれ備え、これら端板38、40には互いに噛み合う渦巻きラップが一体に形成されている。可動スクロール34の端板38にはその背面50にボス44が一体的に形成され、このボス44は回転軸16の上端、即ち、偏心軸48に軸受46を介して回転自在に支持されている。それ故、モータ14、即ち、その回転軸16が回転されると、可動スクロール34はその自転が阻止された状態で、回転軸16の軸線回りに旋回運動する。なお、図中、可動スクロール34の自転を阻止する機構は省略されている。
An electric motor 14 is accommodated in the body 4, and the motor 14 has a main shaft, that is, a rotating shaft 16. The rotary shaft 16 protrudes up and down from the case of the motor 14, the upper end of the rotary shaft 16 is rotatably supported by the main shaft frame 18 via a bearing 17, and the lower end of the rotary shaft 16 is supported by a countershaft frame 22 via a bearing 20. It is supported rotatably.
A scroll unit 30 is disposed in the body 4 above the spindle frame 18, and the scroll unit 30 performs a series of processes of refrigerant suction, compression, and discharge. Specifically, the scroll unit 30 includes a movable scroll 34 and a fixed scroll 36. These movable and fixed scrolls 34 and 36 are provided with end plates 38 and 40, respectively, and the end plates 38 and 40 are integrally formed with spiral wraps that mesh with each other. A boss 44 is integrally formed on the back surface 50 of the end plate 38 of the movable scroll 34, and this boss 44 is rotatably supported on the upper end of the rotating shaft 16, that is, the eccentric shaft 48 via a bearing 46. . Therefore, when the motor 14, that is, the rotating shaft 16 thereof is rotated, the movable scroll 34 performs a turning motion around the axis of the rotating shaft 16 in a state where the rotation of the movable scroll 34 is prevented. In the figure, a mechanism for preventing the rotation of the movable scroll 34 is omitted.

一方、固定スクロール36の端板40は上蓋6との間に吐出室54を形成しており、この吐出室54は吐出管12のみならず、ハウジング2内に連通した状態にある。そして、端板40の中央部分には、吐出孔56が貫通して穿設されており、この吐出孔56は吐出弁58により開閉可能となっている。この吐出弁58は端板40の背面に配置されている。また、吐出弁58は吐出カバー60で覆われており、この吐出カバー60は、吐出弁58の開弁時に発生する音の伝播を抑制する。   On the other hand, a discharge chamber 54 is formed between the end plate 40 of the fixed scroll 36 and the upper lid 6, and the discharge chamber 54 communicates not only with the discharge pipe 12 but also within the housing 2. A discharge hole 56 is formed through the center portion of the end plate 40 so that the discharge hole 56 can be opened and closed by a discharge valve 58. The discharge valve 58 is disposed on the back surface of the end plate 40. In addition, the discharge valve 58 is covered with a discharge cover 60, and the discharge cover 60 suppresses the propagation of sound generated when the discharge valve 58 is opened.

上述した可動スクロール34の旋回運動は、可動スクロール34及び固定スクロール36の渦巻きラップ間にて圧縮室42を形成し、この圧縮室42は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、その容積が徐々に減少する。より詳しくは、渦巻ラップの径方向外側にて発生した圧縮室42は、前述した吸入管10を通じてハウジング2内に導き出された低圧の冷媒を吸入して閉じ込め、この吸入冷媒は、圧縮室42が渦巻ラップの中心に向けて移動する過程で圧縮される。この後、圧縮室42が吐出孔56に達すると、圧縮室42内の冷媒圧が吐出弁58の締切り力に打ち勝って吐出弁58を開かせ、圧縮室42から高圧の冷媒が吐出孔56を通じて吐出室54内に吐出される。吐出室54内の高圧の冷媒は吐出管12を通じて循環経路に送出される一方、吐出室54からモータ14側のハウジング2内に充満し、可動スクロール34における端板38の背面50に背圧を作用させる。   The orbiting motion of the movable scroll 34 described above forms a compression chamber 42 between the spiral wraps of the movable scroll 34 and the fixed scroll 36, and the compression chamber 42 moves from the radially outer peripheral side of the spiral wrap toward the center. At this time, the volume gradually decreases. More specifically, the compression chamber 42 generated outside in the radial direction of the spiral wrap sucks and confines the low-pressure refrigerant introduced into the housing 2 through the suction pipe 10 described above. It is compressed in the process of moving toward the center of the spiral wrap. Thereafter, when the compression chamber 42 reaches the discharge hole 56, the refrigerant pressure in the compression chamber 42 overcomes the cutoff force of the discharge valve 58 to open the discharge valve 58, and high-pressure refrigerant from the compression chamber 42 passes through the discharge hole 56. It is discharged into the discharge chamber 54. While the high-pressure refrigerant in the discharge chamber 54 is sent to the circulation path through the discharge pipe 12, the housing 2 on the motor 14 side is filled from the discharge chamber 54, and back pressure is applied to the back surface 50 of the end plate 38 in the movable scroll 34. Make it work.

詳しくは、可動スクロール34における端板38の背面50と主軸フレーム18の端面18Aとの間には所定の背圧室52が形成されており、この背圧室52にハウジング2内の冷媒が前述した軸受46、17を通じて背圧室52に背圧として導かれている。このような背圧は、可動スクロール34の背面50にそのスラスト荷重に対抗するように働くことから、可動スクロール34の公転旋回運動中、主軸フレーム18の端面18aに対する可動スクロール34の摩擦抵抗を低減する。   Specifically, a predetermined back pressure chamber 52 is formed between the back surface 50 of the end plate 38 and the end surface 18A of the spindle frame 18 in the movable scroll 34, and the refrigerant in the housing 2 is transferred to the back pressure chamber 52 as described above. The back pressure is guided to the back pressure chamber 52 through the bearings 46 and 17. Such a back pressure acts against the thrust load on the back surface 50 of the movable scroll 34, so that the frictional resistance of the movable scroll 34 against the end surface 18a of the spindle frame 18 is reduced during the orbiting revolution of the movable scroll 34. To do.

一方、モータ14の回転軸16内には給油路28が形成され、この給油路28は回転軸16の全長に亘って延びている。回転軸16の下端にはオイルポンプ24が装着されており、そして、ハウジング2内の下部は潤滑油Lの貯油室26として形成されている。
オイルポンプ24は回転軸16の回転により駆動され、貯油室26内の潤滑油Lを吸引し、吸引した潤滑油Lを回転軸16の給油路28内に送出する。それ故、潤滑油Lは、給油路28を経て回転軸16の上端から噴出され、回転軸16の外周面を伝って流下する。それ故、このような潤滑油の流れは前述した軸受17、46の潤滑をなす一方、背圧室52内に冷媒とともに導かれ、主軸フレーム18の端面18Aと可動スクロール34との間の摺動部分の潤滑をなし、また、スクロールユニット内の摺動面のシールとしても機能する。
On the other hand, an oil supply passage 28 is formed in the rotation shaft 16 of the motor 14, and the oil supply passage 28 extends over the entire length of the rotation shaft 16. An oil pump 24 is attached to the lower end of the rotating shaft 16, and a lower portion in the housing 2 is formed as an oil storage chamber 26 for the lubricating oil L.
The oil pump 24 is driven by the rotation of the rotating shaft 16, sucks the lubricating oil L in the oil storage chamber 26, and sends the sucked lubricating oil L into the oil supply path 28 of the rotating shaft 16. Therefore, the lubricating oil L is ejected from the upper end of the rotating shaft 16 through the oil supply passage 28 and flows down along the outer peripheral surface of the rotating shaft 16. Therefore, such a flow of lubricating oil lubricates the bearings 17 and 46 described above, while being guided into the back pressure chamber 52 together with the refrigerant, and sliding between the end face 18A of the spindle frame 18 and the movable scroll 34. It lubricates the part and also functions as a seal for the sliding surface in the scroll unit.

ここで、貯油室26の潤滑油Lの油面には前述したようにハウジング2内の圧力が作用しているので、このような潤滑油Lの加圧はオイルポンプ24の負荷を軽減する一方、背圧室52に導かれる潤滑油Lもまたハウジング2内の圧力と同一となる。
また、副軸フレーム22の適宜位置には潤滑油Lの戻り口32が形成されており、各摺動部分や軸受17、46等に供給された潤滑油Lは、戻り口32を介して貯油室26に戻される。
Here, since the pressure in the housing 2 is acting on the surface of the lubricating oil L in the oil storage chamber 26 as described above, such pressurization of the lubricating oil L reduces the load on the oil pump 24. The lubricating oil L guided to the back pressure chamber 52 is also the same as the pressure in the housing 2.
Further, a return port 32 for the lubricating oil L is formed at an appropriate position of the countershaft frame 22, and the lubricating oil L supplied to each sliding portion, the bearings 17, 46, etc. is stored through the return port 32. Returned to chamber 26.

前述した背圧室52は可動スクロール34の径方向に関し、シール装置61により区画可能となっており、このシール装置61に関し、図2、図3を参照しながら説明する。
シール装置61は、可動スクロール34における端板38の背面50と主軸フレーム18の端面18aとの間に配設されている。シール装置61は、大径及び小径のシールリング62、62’からなり、これらシールリング62、62’は主軸フレーム18の端面18Aに回転軸16の軸心と同心にして取り付けられ、可動スクロール34の背面50に対して相対的に摺接する。
The back pressure chamber 52 described above can be partitioned by the sealing device 61 in the radial direction of the movable scroll 34. The sealing device 61 will be described with reference to FIGS.
The sealing device 61 is disposed between the back surface 50 of the end plate 38 and the end surface 18 a of the spindle frame 18 in the movable scroll 34. The seal device 61 includes large-diameter and small-diameter seal rings 62 and 62 ′. These seal rings 62 and 62 ′ are attached to the end surface 18 A of the spindle frame 18 so as to be concentric with the axis of the rotary shaft 16. Slidably in contact with the back surface 50 of the lens.

詳しくは、主軸フレーム18の端面18aには2つの環状溝64が同心にして形成され、これらの環状溝64にシールリング62、62’がそれぞれ嵌合されている。
好ましくは、環状溝64の底とシールリング62、62’との間にはばね材料からなる弾性体66が挟み込まれている。これら弾性体66はシールリング62、62’を可動スクロール34の背面50に対して押圧し、シールリング62、62’と背面50との密着力を増加させることができる。
Specifically, two annular grooves 64 are formed concentrically on the end surface 18 a of the spindle frame 18, and seal rings 62 and 62 ′ are fitted into these annular grooves 64, respectively.
Preferably, an elastic body 66 made of a spring material is sandwiched between the bottom of the annular groove 64 and the seal rings 62, 62 ′. These elastic bodies 66 press the seal rings 62 and 62 ′ against the back surface 50 of the movable scroll 34, and can increase the adhesion between the seal rings 62 and 62 ′ and the back surface 50.

図3に示されるように、シールリング62、62’には一部を分断することで、その内外を連通させる開口部70、70’がそれぞれ形成されている。これら開口部70、70’はそのシールリングの周方向に離間し互いに平行な端面62c、62dと、62c’、62d’とをそれぞれ有し、これら端面はシールリングの径方向に対して角度を存して傾斜している。   As shown in FIG. 3, openings 70 and 70 ′ are formed in the seal rings 62 and 62 ′ by dividing the seal rings 62 and 62 ′ so that the inside and the outside communicate with each other. These openings 70 and 70 'have end faces 62c and 62d and 62c' and 62d 'which are spaced apart from each other in the circumferential direction of the seal ring and are parallel to each other, and these end faces are angled with respect to the radial direction of the seal ring. Is inclined.

上述の開口部70、70’はシールリング62、62’が常温の状態にあるとき開いている。しかしながら、シールリング62、62’の温度が上昇するに連れ、シールリング62、62’が熱膨張により周方向に伸長することで、開口部70、70’の開度は徐々に減少し、そして、最終的に閉じられる。このとき、シールリング62の端面62c、62d同士、また、シールリング62’の端面62c’、62d’同士は互いに平行であるために良好に密着する。   The openings 70 and 70 'described above are open when the seal rings 62 and 62' are in a normal temperature state. However, as the temperature of the seal rings 62, 62 ′ increases, the opening of the openings 70, 70 ′ gradually decreases as the seal rings 62, 62 ′ expand in the circumferential direction due to thermal expansion, and And finally closed. At this time, since the end faces 62c and 62d of the seal ring 62 and the end faces 62c 'and 62d' of the seal ring 62 'are parallel to each other, they are in good contact with each other.

更に、シールリング62、62’の線膨張率が同一である場合、図3から明らかなように、シールリング62、62’の常温状態にて、開口部70’の開度は開口部70の開度よりもよりも大きくなっている。
従って、圧縮機が低速で運転され、ハウジング2内の圧力、即ち、その温度が低い状態にあるとき、開口部70、70’は共に開いている。この場合、背圧室52は可動スクロール34の背面50の全域を含んだ形態で確保され、背面50の有効受圧面積は大きい。
Further, when the linear expansion coefficients of the seal rings 62 and 62 ′ are the same, the opening degree of the opening 70 ′ is equal to that of the opening 70 in the normal state of the seal rings 62 and 62 ′, as is apparent from FIG. It is larger than the opening.
Therefore, when the compressor is operated at low speed and the pressure in the housing 2, i.e. its temperature, is low, the openings 70, 70 'are both open. In this case, the back pressure chamber 52 is secured in a form including the entire area of the back surface 50 of the movable scroll 34, and the effective pressure receiving area of the back surface 50 is large.

この後、圧縮機の運転速度が上昇し、これに伴いハウジング2内の圧力及び温度が上昇すると、先ず、シールリング62の開口部70が閉まる。この場合、背面50の有効受圧面積はシールリング62の内側のみに減少される。
そして、圧縮機の運転速度が更に上昇し、ハウジング2内の圧力及び温度が高くなると、シールリング62’の開口部70’もまた閉じ、この場合には、背面50の有効受圧面積はシールリング62’の内側のみに更に減少される。
Thereafter, when the operating speed of the compressor is increased and the pressure and temperature in the housing 2 are increased accordingly, the opening 70 of the seal ring 62 is first closed. In this case, the effective pressure receiving area of the back surface 50 is reduced only inside the seal ring 62.
When the operating speed of the compressor further increases and the pressure and temperature in the housing 2 increase, the opening 70 ′ of the seal ring 62 ′ also closes. In this case, the effective pressure receiving area of the back surface 50 is the seal ring. It is further reduced only to the inside of 62 '.

このように、圧縮機の運転状態に応じて、ハウジング2内の圧力(温度)に高低差が発生するとしても、背圧室52の有効受圧面積、即ち、その容積が変えられることで、ハウジング2内に圧力に拘わらず、可動スクロール34のスラスト荷重に対して最適な背圧を可動スクロール34に作用させることができ、可動スクロール34の背圧が過度になることはない。この結果、可動スクロール34の円滑な旋回運動が確保され、圧縮効率の低下を防止することができる。   As described above, even if the pressure (temperature) in the housing 2 varies depending on the operating state of the compressor, the effective pressure receiving area of the back pressure chamber 52, that is, the volume thereof can be changed. 2, an optimum back pressure against the thrust load of the movable scroll 34 can be applied to the movable scroll 34 regardless of the pressure, and the back pressure of the movable scroll 34 does not become excessive. As a result, a smooth turning motion of the movable scroll 34 is ensured, and a reduction in compression efficiency can be prevented.

また、開口部70、70’の開口幅を規定する端面はシールリングの径方向に対し角度を存して傾斜しているため、端面62C、62d同士及び端面62c’、62d’同士が密着したとき、ここでの密着面積を増加させることから、背面50の有効受圧面積、即ち、背圧室52の容積を確実に可変でき、可動スクロール34により一層最適な背圧を作用させることができる。   Further, since the end surfaces defining the opening widths of the openings 70 and 70 ′ are inclined with respect to the radial direction of the seal ring, the end surfaces 62C and 62d and the end surfaces 62c ′ and 62d ′ are in close contact with each other. At this time, since the contact area here is increased, the effective pressure receiving area of the back surface 50, that is, the volume of the back pressure chamber 52 can be reliably changed, and a more optimal back pressure can be applied by the movable scroll 34.

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、本発明の実施形態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、上記実施例では、開口部70、70’の端面はシールリングの軸線に沿う平坦面に形成されているが、これに限定されるものではなく、例えばシールリングの軸線に対して傾斜した端面や、L字形状等のように互いに噛み合い可能な相補形状をなしていてもよく、要はシールリングが熱膨張したとき、互いに密着するものであればよい。
The description of one embodiment of the present invention is finished above, but the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the embodiment of the present invention.
For example, in the above embodiment, the end surfaces of the openings 70 and 70 'are formed as flat surfaces along the axis of the seal ring. However, the present invention is not limited to this, and is inclined with respect to the axis of the seal ring, for example. They may have complementary shapes that can mesh with each other, such as an end face or an L-shape, or the like, as long as the seal ring is thermally expanded as long as it is in close contact with each other.

また、上記実施例では、シール装置61は二重のシールリングから構成されているが、シールリングを三重以上にしてもよく、この場合、より内側のシールリングの開口部が段階的に大きくされていればよい。
また、シールリング62、62’との線膨張率が相違する場合、シールリング62の線膨張率の方が大きければ、開口部70、70’の開口幅が同一であってもよい。
In the above embodiment, the sealing device 61 is composed of a double seal ring. However, the seal ring may be triple or more. In this case, the opening of the inner seal ring is enlarged stepwise. It only has to be.
Further, when the linear expansion coefficients of the seal rings 62 and 62 ′ are different, the opening widths of the openings 70 and 70 ′ may be the same as long as the linear expansion coefficient of the seal ring 62 is larger.

また、上記実施例では、シールリング62、62’は、主軸フレーム18の端面18aに形成されている環状溝64を介して取り付けられているが、可動スクロール34の背面50に形成される環状溝64を介して取付けられていてもよい。   In the above embodiment, the seal rings 62 and 62 ′ are attached via the annular groove 64 formed in the end surface 18 a of the spindle frame 18, but the annular groove formed in the back surface 50 of the movable scroll 34. 64 may be attached.

1 スクロール型流体機械
2 ハウジング
16 回転軸
18 主軸フレーム
30 スクロールユニット
34 可動スクロール
36 固定スクロール
42 圧縮室
50 背面
52 背圧室
61 シール装置
62、62’ シールリング
62c、62d 端面
64 環状溝
70、70’ 開口部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Scroll type fluid machine 2 Housing 16 Rotating shaft 18 Spindle frame 30 Scroll unit 34 Movable scroll 36 Fixed scroll 42 Compression chamber 50 Back surface 52 Back pressure chamber 61 Sealing device 62, 62 'Seal ring 62c, 62d End surface 64 Annular groove 70, 70 ' Aperture

Claims (3)

ハウジング内に収容され、固定スクロール及びこの固定スクロールに対して旋回運動する可動スクロールを含むスクロールユニットと、
前記ハウジング内に前記可動スクロールの背面に隣接して配置され、前記可動スクロールを旋回運動させる主軸を支持するとともに、前記可動スクロールの背面に対向する端面を有した支持部材と、
前記可動スクロールの背面と前記支持部材の端面との間に形成され、前記スクロールユニットから吐出された作動流体の一部がハウジング内を通じて導かれる背圧室と、
可動スクロールの径方向に関して、前記背圧室を区画可能なシール装置と
を備え、
前記シール装置は、
前記可動スクロールの径方向に互いに離間して配置された内外のシールリングと、
前記各シールリングの一部をそれぞれ分断して設けられ、通常はそのシールリングの内外を連通させるべく開かれているが、前記シールリングの熱膨張により閉じられる開口部と
を含み、
前記外側のシールリングの前記開口部を閉じる温度は、前記内側のシールリングの前記開口部を閉じる温度よりも低いことを特徴とするスクロール型流体機械。
A scroll unit that is housed in a housing and includes a fixed scroll and a movable scroll that orbits relative to the fixed scroll;
A support member disposed in the housing adjacent to the back surface of the movable scroll, supporting a main shaft for orbiting the movable scroll, and having an end surface facing the back surface of the movable scroll;
A back pressure chamber formed between a back surface of the movable scroll and an end surface of the support member, and a part of the working fluid discharged from the scroll unit is guided through the housing;
A sealing device capable of partitioning the back pressure chamber with respect to the radial direction of the movable scroll;
The sealing device includes:
An inner and outer seal ring arranged spaced apart from each other in the radial direction of the movable scroll;
A part of each of the seal rings is provided, and is usually opened to communicate the inside and outside of the seal ring, but includes an opening that is closed by thermal expansion of the seal ring,
A scroll type fluid machine characterized in that a temperature for closing the opening of the outer seal ring is lower than a temperature for closing the opening of the inner seal ring.
前記内外のシールリングの線膨張率が同一である場合、外側のシールリングの前記開口部はその開口幅が内側のシールリングの開口部よりも狭いことを特徴とする請求項1に記載のスクロール型流体機械。   2. The scroll according to claim 1, wherein when the linear expansion coefficient of the inner and outer seal rings is the same, the opening width of the outer seal ring is narrower than the opening width of the inner seal ring. Type fluid machine. 前記開口部の開口幅は、そのシールリングの周方向に離間した一対の端面間にて規定され、これら端面は互いに平行であり、且つ、シールリングの径方向に対して角度を存して傾斜されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のスクロール型流体機械。   The opening width of the opening is defined between a pair of end faces spaced in the circumferential direction of the seal ring, the end faces being parallel to each other and inclined at an angle with respect to the radial direction of the seal ring. The scroll type fluid machine according to claim 1, wherein the scroll type fluid machine is provided.
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