JP2015028310A - Scroll compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高いガス圧力への圧縮に適したスクロール圧縮機、特に、固定スクロールと旋回スクロールの間のシール面の耐久性を向上させるための改良に関する。 The present invention relates to a scroll compressor suitable for compression to a high gas pressure, and more particularly to an improvement for improving the durability of a sealing surface between a fixed scroll and a turning scroll.
スクロール圧縮機は、固定スクロールに設けた渦巻羽根と、旋回スクロールに設けた渦巻羽根を互いに噛み合わせて構成される。固定スクロールと旋回スクロールは、旋回スクロールが可動な状態になるように支持フレームにより保持される。旋回スクロールの公転により、両スクロールの渦巻羽根間に形成された圧縮室が容積を減少しながら移動することにより、ガスが圧縮される。 The scroll compressor is configured by meshing a spiral blade provided on the fixed scroll and a spiral blade provided on the orbiting scroll. The fixed scroll and the orbiting scroll are held by the support frame so that the orbiting scroll is movable. Due to the revolution of the orbiting scroll, the compression chamber formed between the spiral blades of both scrolls moves while reducing the volume, thereby compressing the gas.
ところで、例えば、冷凍サイクルの冷媒として用いる二酸化炭素を圧縮するための圧縮機では、二酸化炭素の吐出圧力が非常に高くなる。従って、スクロール圧縮機においては、旋回スクロールに対して、圧縮室内の圧力に基づく非常に大きなスラスト荷重が作用することとなる。そのため、旋回スクロールの基板が、支持フレームに向かって強く付勢される状態になる。 Incidentally, for example, in a compressor for compressing carbon dioxide used as a refrigerant in a refrigeration cycle, the discharge pressure of carbon dioxide is very high. Therefore, in the scroll compressor, a very large thrust load based on the pressure in the compression chamber acts on the orbiting scroll. Therefore, the orbiting scroll substrate is strongly biased toward the support frame.
このような高圧への圧縮によるスラスト荷重を緩衝するための技術が、例えば、特許文献1に開示されている。特許文献1の図1に記載されたスクロール圧縮機では、旋回スクロールの背面側と、ハウジングの固定壁面との間に背圧室が形成される。旋回スクロール部材の背面側の外周には、円環状のシール収容溝が設けられ、チップシールが嵌入されている。チップシールは、固定壁面に対して摺動可能でかつ弾発的に当接する(特許文献1の段落0042)。従って、旋回スクロール部材の背面と固定壁面の間は、チップシールによるシール作用により、概ね密閉された空間が形成される。但し、チップシールの周方向の一部を離間させることでシール機能低下部が構成される。この空間には、圧縮室の高圧が、導入通路を通して導入されて背圧室として機能する。また、この背圧室は、シール機能低下部を通して低圧領域と接続される。
For example,
スクロール圧縮機の運転開始により圧縮室内の圧力が上昇すると、圧縮室内の高圧により、旋回スクロール部材には固定スクロール部材から離間させる向きの付勢力が作用する。一方、圧縮室内の高圧ガスが背圧室に導入されるので、背圧室内の圧力により、旋回スクロール部材には固定スクロール部材へ向かう付勢力が作用する。このとき、シール機能低下部を通して低圧領域へガスが導出されることにより、背圧室内の圧力を調整する作用が働く。 When the pressure in the compression chamber rises due to the start of the operation of the scroll compressor, an urging force in a direction away from the fixed scroll member acts on the orbiting scroll member due to the high pressure in the compression chamber. On the other hand, since the high-pressure gas in the compression chamber is introduced into the back pressure chamber, a biasing force toward the fixed scroll member acts on the orbiting scroll member due to the pressure in the back pressure chamber. At this time, the gas is led out to the low pressure region through the seal function lowering portion, so that the pressure in the back pressure chamber is adjusted.
これらの作用により、圧縮室内の圧力に基づく力と背圧室内の圧力に基づく力のバランスに応じて、固定壁に対する旋回スクロール部材の相対位置が自動的に設定される。これにより、圧縮室内の圧力に起因して旋回スクロール部材に作用するスラスト荷重が緩衝されて、固定壁との間の摺動抵抗を低下させることができる。 By these actions, the relative position of the orbiting scroll member with respect to the fixed wall is automatically set according to the balance between the force based on the pressure in the compression chamber and the force based on the pressure in the back pressure chamber. Thereby, the thrust load which acts on the orbiting scroll member due to the pressure in the compression chamber is buffered, and the sliding resistance with the fixed wall can be reduced.
チップシールに設けられたシール機能低下部は、特許文献2に開示されたスクロール圧縮機における、背圧室内の圧力を調整する機能を改良するための要素である。すなわち、特許文献2においては、旋回スクロール部材と固定壁との間の隙間全体を、背圧室から低圧領域へのガスの導出通路とする構成が採られている。この場合、背圧室の圧力を精度良く調整するためには、旋回スクロール部材と固定壁の各対向面を高精度で加工することを要し、製造コストの上昇を招く。この構成に代えて、シール機能低下部を設けてガスの導出通路とすることにより、高精度の加工を要することなく、低コストで背圧室の調圧を好適に行うことが可能となる。
The seal function lowering portion provided in the tip seal is an element for improving the function of adjusting the pressure in the back pressure chamber in the scroll compressor disclosed in
特許文献1に開示された構成では、上述のとおり、背圧室の周囲の旋回スクロール部材と固定壁の間の隙間は、チップシールによって遮断される。そのために、チップシールは、固定壁の端面に対して摺動可能でかつ弾発的に当接する。従って、スクロール圧縮機の運転に伴いチップシールには摩耗が発生し、これが圧縮機の耐久性に大きな影響を与える。
In the configuration disclosed in
また、特許文献2に開示された構成のように、旋回スクロール部材と固定壁との間の隙間全体を、背圧室から低圧領域へのガスの導出通路とした場合、背圧室を適切に機能させるためには、上述のとおり高い加工精度を要するだけでなく、背圧室内の圧力を調整する効果が十分には得られない問題がある。すなわち、背圧室の周囲の単純な隙間をガスの導出通路とした場合、背圧室の圧力は、隙間が相当に小さくなっても背圧室の圧力は十分には上昇せず、旋回スクロール部材の位置が調整される効果は、十分には得られない。
Further, as in the configuration disclosed in
従って、本発明は、簡素な構成により旋回スクロールの位置が安定して適切に自動調整されて、スクロール先端と対向面の接触を回避しながら、圧縮室のシール性が確実に維持されるスクロール圧縮機を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a scroll compression in which the position of the orbiting scroll is stably and appropriately automatically adjusted with a simple configuration, and the sealing performance of the compression chamber is reliably maintained while avoiding contact between the scroll tip and the opposed surface. The purpose is to provide a machine.
本発明のスクロール圧縮機は、固定基板の下面に第1渦巻羽根を設けた構成を有する固定スクロールと、可動基板の上面に第2渦巻羽根を設けた構成を有する浮動スクロールと、台座部に前記浮動スクロールを公転させるための偏心駆動要素が配置された構成を有し、前記台座部と前記固定スクロールの間に前記浮動スクロールを公転可能な状態に介在させて、前記固定基板と結合された支持フレームとを備える。前記第1及び第2渦巻羽根が互いに噛み合わされて圧縮室を形成し、前記浮動スクロールの公転により前記圧縮室が容積を減少しながら移動してガスの圧縮が行われる。 The scroll compressor according to the present invention includes a fixed scroll having a configuration in which a first spiral blade is provided on a lower surface of a fixed substrate, a floating scroll having a configuration in which a second spiral blade is provided on an upper surface of a movable substrate, An eccentric drive element for revolving the floating scroll is disposed, and the support coupled to the fixed substrate is interposed between the pedestal portion and the fixed scroll so that the floating scroll can revolve. And a frame. The first and second spiral blades are meshed with each other to form a compression chamber, and the compression chamber moves while reducing its volume due to the revolution of the floating scroll to compress the gas.
上記課題を解決するために、本発明のスクロール圧縮機は、前記可動基板の周縁部に前記台座部に向かって突出する突起壁が設けられ、前記可動基板と前記台座部の間の間隙を前記突起壁が包囲することにより圧力室が形成され、前記圧縮室において圧縮された前記ガスの一部を前記圧力室に導入する圧力導入路が設けられ、前記固定スクロールと前記台座部の間隔は、前記浮動スクロールが垂直方向において所定範囲で可動なように設定されて、前記突起壁の先端面と前記台座部の間に形成される間隙を通して前記圧力室が前記突起壁の外側の低圧領域と連通可能であり、前記突起壁の先端面には周方向に延在するラビリンス溝が設けられてラビリンスシールが形成されていることを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the scroll compressor according to the present invention is provided with a projecting wall projecting toward the pedestal portion at a peripheral portion of the movable substrate, and the gap between the movable substrate and the pedestal portion is defined as the gap. A pressure chamber is formed by surrounding the protruding wall, and a pressure introduction path for introducing a part of the gas compressed in the compression chamber into the pressure chamber is provided, and an interval between the fixed scroll and the base portion is The floating scroll is set to be movable within a predetermined range in the vertical direction, and the pressure chamber communicates with a low-pressure region outside the projection wall through a gap formed between a tip surface of the projection wall and the pedestal portion. The labyrinth seal is formed by providing a labyrinth groove extending in the circumferential direction on the tip surface of the projection wall.
上記構成のスクロール圧縮機によれば、圧力室の作用によって、固定スクロールと台座部に対して浮動スクロールの位置が自動的に調整される。この作用は、ラビリンスシールにより、実用的に十分な安定性を持ったものとなる。ラビリンスシールのオリフィス効果により十分な背圧を得ることができ、突起壁の先端面と台座部の上面の間に形成される間隙が減少するとき、圧力室内の圧力が急激に増大するからである。これにより、スクロール先端と対向面の接触を回避しながら、圧縮室のシール性が確実に維持され、チップシールが不要であるため、チップシールの摩耗による影響を解消して装置の耐久性を向上させることができる。 According to the scroll compressor having the above configuration, the position of the floating scroll is automatically adjusted with respect to the fixed scroll and the pedestal portion by the action of the pressure chamber. This action has practically sufficient stability due to the labyrinth seal. This is because a sufficient back pressure can be obtained by the orifice effect of the labyrinth seal, and when the gap formed between the tip surface of the projection wall and the upper surface of the pedestal portion decreases, the pressure in the pressure chamber increases rapidly. . As a result, the sealing performance of the compression chamber is securely maintained while avoiding contact between the scroll tip and the opposing surface, and the tip seal is unnecessary, eliminating the effects of tip seal wear and improving the durability of the device. Can be made.
本発明のスクロール圧縮機は上記構成を基本として、以下のような態様をとることができる。 The scroll compressor of the present invention can take the following aspects based on the above configuration.
すなわち、前記第1渦巻羽根の先端面と前記可動基板の上面、及び前記第2渦巻羽根の先端面と前記固定基板の下面とは、他の要素を介在させることなく直接対面している構成とする。これにより、チップシールが不要で、耐摩耗性の向上、簡素な構造による製造コストの低減等に有利となる。 That is, the front end surface of the first spiral blade and the upper surface of the movable substrate, and the front end surface of the second spiral blade and the lower surface of the fixed substrate are directly facing each other without interposing other elements. To do. This eliminates the need for a tip seal, which is advantageous for improving wear resistance and reducing manufacturing costs with a simple structure.
また、前記偏心駆動要素として前記台座部に回転自在に装着されて前記可動基板の下面と対向する偏心シャフトを備え、前記偏心シャフトの上端面部には、前記偏心シャフトの回転軸に対して偏心した位置に中心軸を有する円形の偏心凹部が設けられ、前記可動基板の下面には前記台座部に向かって延びた係合軸が設けられて、前記偏心シャフトの偏心凹部に前記係合軸が装着され、前記偏心シャフトの回転により、前記偏心凹部と前記係合軸の係合を介して前記浮動スクロールが公転駆動される構成とする。この構成によれば、可動基板の下面は係合軸が小さな領域を占有するだけであり、可動基板の下面に、圧力室を設けるための領域として十分に大きな面積を確保することができる。圧力室の面積が大きいことにより、高い圧力を安定して維持可能であり、圧縮室と圧力室の圧力のバランスの変化は安定し、浮動スクロールの位置調整は安定して動作する。 The eccentric drive element is provided with an eccentric shaft that is rotatably mounted on the pedestal portion and faces the lower surface of the movable substrate, and an upper end surface portion of the eccentric shaft is eccentric with respect to a rotation axis of the eccentric shaft. A circular eccentric recess having a central axis at a position is provided, an engagement shaft extending toward the base portion is provided on the lower surface of the movable substrate, and the engagement shaft is mounted in the eccentric recess of the eccentric shaft. The floating scroll is revolved and driven by the rotation of the eccentric shaft through the engagement between the eccentric recess and the engagement shaft. According to this configuration, the lower surface of the movable substrate only occupies a region where the engagement axis is small, and a sufficiently large area can be secured as a region for providing the pressure chamber on the lower surface of the movable substrate. Due to the large area of the pressure chamber, a high pressure can be stably maintained, the change in the pressure balance between the compression chamber and the pressure chamber is stable, and the position adjustment of the floating scroll operates stably.
また、前記係合軸は一対設けられ、前記公転の中心軸を中心として互いに反対側に配置されている構成とすることができる。これにより、簡素な構成で浮動スクロールの自転防止作用が得られる。 Further, a pair of the engagement shafts may be provided and arranged on opposite sides with respect to the center axis of the revolution. Thereby, the rotation prevention effect of the floating scroll can be obtained with a simple configuration.
以下、本発明の実施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、実施の形態1におけるスクロール圧縮機を示す断面図である。図1におけるA−A線に沿った断面図を、図2に示す。このスクロール圧縮機は、例えばアルミニウム合金からなる固定スクロール1と浮動スクロール2が組み合わされ、支持フレーム3によって保持された構造を有する。
<
1 is a cross-sectional view showing a scroll compressor according to
固定スクロール1は、固定基板4の下面に第1渦巻羽根5を設けて構成され、浮動スクロール2は、可動基板6の上面に第2渦巻羽根7を設けて構成されている。第1、第2渦巻羽根5、7は、図2に示す平面形状を有する。第1渦巻羽根5の外周端は、第1渦巻羽根5を包囲する円筒状外周壁5aと接続されており、渦巻き状の閉鎖空間が形成されている。この渦巻き状の閉鎖空間内に第2渦巻羽根7が噛み合わされるように、浮動スクロール2と固定スクロール1の相互配置が設定されている。第1渦巻羽根5と第2渦巻羽根7の噛み合わせにより、渦巻き状の閉鎖空間内に圧縮室8が形成される。圧縮室8は、浮動スクロール2が公転することにより、容積を減少させながら移動して、圧縮室8内のガスが圧縮される。
The
固定スクロール1の中心部の圧縮室8には、固定基板4中を垂直上方に延びる吐出路垂直部9が開口している。吐出路垂直部9は、固定基板4中を水平方向に延びる吐出路水平部10と連通している。図2に示すように、吐出路水平部10は固定基板4の周縁部に開口して吐出ポート11が設けられている。吐出ポート11からは、圧縮室8で圧縮されたガスが外部に供給される。
In the
図2にのみ示されるが、第1渦巻羽根5と円筒状外周壁5aが形成している渦巻き状の閉鎖空間の外周端部に、固定基板4中を垂直上方に延びる吸入路垂直部12が開口している。吸入路垂直部12は、固定基板4中を水平方向に延びる吸入路水平部13と連通している。吸入路水平部13は固定基板4の周縁部に開口し、吸入ポート14が設けられている。吸入ポート14には、圧縮対象のガス、例えば空気が供給される。
Although only shown in FIG. 2, a suction passage
支持フレーム3は、台座部15と、その上部に延在する上部円筒部16と、下部に延在する下部円筒部17を有する。浮動スクロール2は台座部15上に公転可能な状態に保持され、上部円筒部16の上端部が固定基板4と結合している。支持フレーム3の断面形状を図3に、平面形状を図4に示す。上部円筒部16の内側は嵌合内周面18を形成し、固定スクロール1の固定基板4から下方に突出する円筒状外周壁5aが嵌合している。台座部15には、一対の駆動孔19が設けられている。駆動孔19には、浮動スクロール2を公転運動させる要素が配置され(後述)、各要素に対応した種々の直径の円孔部が含まれる。一対の駆動孔19の配置は、浮動スクロール2の公転の中心軸を中心として互いに反対側に設定されている。下部円筒部17内には、駆動孔19に配置された要素に対して駆動力を伝達するための機構が配置される(後述)。
The
台座部15の中心部には、垂直下方に延びる圧力導入路垂直部20が開口している。圧力導入路垂直部20は、台座部15中を水平方向に延びる圧力導入路水平部21と連通している。圧力導入路水平部21は台座部15の周縁部に開口し、圧力導入ポート22が設けられている。図示は省略するが、圧力導入ポート22には、固定スクロール1の吐出ポート11と接続され、圧縮室8で圧縮されたガスの一部が導入される。
In the center of the
図1に示すように、可動基板6の下面と台座部15の上面との間には間隙が設けられて、圧力室23を形成している。浮動スクロール2の断面形状を図5に、下面形状を図6に示す。可動基板6の下面には、台座部15に向かって延びる一対の係合軸24が設けられている。可動基板6の下面の周縁部には突起壁25が設けられて、圧力室23を包囲し台座部15に向かって突出している。突起壁25の先端面(下端面)には、周方向に延在するラビリンス溝26が設けられてラビリンスシール27が形成されている。このラビリンスシール27を設けた点が本実施の形態の特徴であり、その詳細については後述する。
As shown in FIG. 1, a gap is provided between the lower surface of the
図1に示すように、台座部15の駆動孔19には、偏心シャフト28が装着されている。偏心シャフト28の正面図を図7(a)に、平面図を図7(b)に示す。偏心シャフト28は、回転軸29と、上端大径部30からなる。上端大径部30には、回転軸29に対して偏心した位置に中心軸を有する略円形の偏心凹部31が設けられている。図1に示すように、浮動スクロール2の係合軸24が、偏心凹部31内に装着されている。
As shown in FIG. 1, an
図3、図4に示すように、駆動孔19は、最上部の最大径領域である軸受け装着部32、その下部の大径部収容部33、リープシール装着部34、及びシャフト挿入孔35からなる。図1には、駆動孔19内に各要素が装着された状態の断面図が示されるが、その平面形状を、図1におけるB−B線に沿った断面図として図8に示す。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
図1、図3、図4、及び図8から判るように、軸受け装着部32には、大径部ベアリング36を介して偏心シャフト28の上端大径部30が嵌合している。これにより、偏心シャフト28は回転自在に支持される。上端大径部30における大径部ベアリング36よりも下方に突出した部分は、大径部収容部33内に収容されている。リープシール装着部34内には、リープシール37を介して偏心シャフト28の回転軸29が嵌合している。これにより、駆動孔19は台座部15の下方に対して封止される。偏心シャフト28の偏心凹部31内には、ブッシュ38を介して旋回ベアリング39が装着され、旋回ベアリング39内に可動基板6の係合軸24が嵌合している。これにより、係合軸24を嵌合させた状態で偏心シャフト28は回動自在となる。なお、偏心凹部31の内周面とブッシュ38の外周面の間には、若干の隙間31aが形成されている。
As can be seen from FIGS. 1, 3, 4, and 8, the
支持フレーム3の下部円筒部17の下端には、下部フレーム40が取り付けられ、軸受け41を介して回転軸29の下端を支持している。下部フレーム40の下部には主軸ベアリングホルダ42が取り付けられて、駆動シャフト43を回転自在に保持し、その上端部を下部円筒部17内で垂直方向に延在させている。駆動シャフト43の下端部は主軸ベアリングホルダ42の下方に延在し、図示しないモータにより回転駆動される。一対の回転軸29には、各々ギア44が取り付けられており、駆動シャフト43に取り付けられたギア(図1には不図示)と噛み合わされている。
A
図9に、回転軸29、及び駆動シャフト43とギアの関係を、図1における主軸ベアリングホルダ42側から見た下面図で示す。駆動シャフト43に取り付けられたギア45は、一対の回転軸29に取り付けられた各々のギア44に対して噛み合わされている。これにより、駆動シャフト43の回転は、一対の回転軸29に同時に伝達され、一対の偏心シャフト28は同一の向きに同時に回転駆動される。
FIG. 9 is a bottom view of the relationship between the
以上の構成を有するスクロール圧縮機の動作は、次のとおりである。すなわち、モータの回転が駆動シャフト43を介して伝達され、偏心シャフト28が同一方向に回転駆動される。これにより、係合軸24は旋回ベアリング39との係合を介して、偏心凹部31内で回転軸29の軸心を中心として公転する。一対の係合軸24が同様に公転することにより、浮動スクロール2が公転駆動される。その際、係合軸24が一対であることにより、浮動スクロール2の自転は阻止される。従って、この構成では、自転防止機構が不要となっている。浮動スクロール2の公転運動により、周知のスクロール圧縮機の作用に基づいて、圧縮室8でのガスの圧縮が行われる。
The operation of the scroll compressor having the above configuration is as follows. That is, the rotation of the motor is transmitted through the
圧縮された高圧ガスは、吐出ポート11から外部へ供給されるとともに、その一部は、圧力導入ポート22を介して圧力室23に供給されて、圧力室23内の圧力が上昇する。圧力室23内の圧力によって、浮動スクロール2には、固定スクロール1へ向ける付勢力が作用する。また、浮動スクロール2には、圧縮室8内の圧力に基づく力が、固定スクロール1から離間する方向に作用する。従って、双方の力のバランスに応じて、台座部15に対する浮動スクロール2の相対位置が決定される。
The compressed high-pressure gas is supplied to the outside from the discharge port 11, and a part of the compressed high-pressure gas is supplied to the
以上のような動作を適切に行わせるための、圧力室23及びラビリンスシール27の周辺の構造、およびその作用に関して、図1及び図10を参照して説明する。図10は、図1に示した圧力室23及びラビリンスシール27の周辺の構造を拡大して示す断面図である。固定スクロール1と支持フレーム3の間に形成された浮動スクロール2を保持する空間は、水平方向においては、浮動スクロール2の旋回(公転)を可能とするための余裕を有する。つまり、図1に示すように、上部円筒部16の内周面と可動基板6の外周面の間に、旋回範囲に対応する寸法の横方向間隙46が存在するように設定されている。
The structure around the
また、垂直方向においても、浮動スクロール2の所定範囲の変位を可能とする余裕が設けられている。つまり、図10に示すように、固定スクロール1と台座部15の間に縦方向間隙47が存在するように設定されている。これにより、突起壁25の先端面と台座部15の上面の間に、圧力室23を突起壁25の外側の低圧領域と連通させる間隙が形成可能となる。その結果、圧力室23及びラビリンスシール27が、浮動スクロール2の垂直方向位置を適切に調整するために有効に機能する。
Also in the vertical direction, there is a margin that allows the floating
圧縮室8から台座部15の圧力導入ポート22を介して導入された高圧の圧縮ガスは、図3、図8等から判るように、圧力導入路垂直部20を経て台座部15の上面に供給され、圧力室23内に充填される。ガス圧が可動基板6の下面に作用することにより、浮動スクロール2が上向きの力を受けると、突起壁25の先端面と台座部15の上面の間に間隙(以下、「突起壁先端間隙」と称する)が形成される。その結果、圧力室23はラビリンスシール27を通して外側の低圧領域と連通しガスが排出される。従って、ラビリンスシール27と台座部15の上面の間隔に応じて、圧力室23内のガス圧力が調整される。
The high-pressure compressed gas introduced from the
一方、浮動スクロール2には、圧縮室8内の高圧により固定スクロール1から離間する方向(下向き)の付勢力が作用する。この付勢力は、突起壁先端間隙が減少する向きに浮動スクロール2を変位させる。結局、圧縮室8内の圧力に基づく力と圧力室23内の圧力に基づく力のバランスに応じて、台座部15及び固定スクロール1に対する浮動スクロール2の相対位置が自動的に調整される。
On the other hand, a biasing force acting in a direction away from the fixed scroll 1 (downward) is applied to the floating
このような、浮動スクロール2の位置の自動調整により、スクロール先端間隙、すなわち、第1及び第2渦巻羽根5、7の先端と、可動基板6の上面及び固定基板4の下面との間の間隙が、最適な状態に設定される。間隙が適切に設定されることにより、チップシールを用いることなく、圧縮室8の十分なシール性を確保し、しかも、第1及び第2渦巻羽根5、7の先端の可動基板6及び固定基板4に対する摺動の影響を緩衝させる効果が得られる。併せて、浮動スクロール2に対する圧縮室8内の高圧によるスラスト荷重に抗して、シール部材を用いることなく、可動基板6と台座部15の間の摺動の影響を緩衝させる効果が得られる。これは、オイルフリーの構成として好適であり、また静音効果が高い。
By such automatic adjustment of the position of the floating
上述のような、圧力室23によって浮動スクロール2の位置を自動調整する作用は、ラビリンスシール27を設けることにより、実用的に十分な安定性を持ったものとなる。何故ならば、ラビリンスシール27のオリフィス効果により十分な背圧を得ることができ、突起壁先端間隙の大きさの変化に対して、圧力室23内の圧力の変化が曲線的になるからである。すなわち、突起壁先端間隙が小さくなるに従って、圧力室23内の圧力は急激に増大する。これにより、浮動スクロール2に対する圧縮室8内の高圧によるスラスト荷重を緩衝させるのに十分な作用が得られ、浮動スクロール2の位置の自動調整が安定する。
The action of automatically adjusting the position of the floating
これに対して、ラビリンスシール27を用いない場合、すなわち、突起壁25の先端面にラビリンス溝26が設けられておらず平坦である場合、突起壁先端間隙の大きさの変化に対して、圧力室23内の圧力の変化は大略、直線的になる。従って、突起壁先端間隙が小さくなった場合でも圧力室23の圧力が急激に上昇することはなく、圧縮室8内の高圧に抗することが可能な程度の十分な圧力室23内の圧力を得ることが困難である。そのため、圧力室23によって浮動スクロール2の位置を自動調整する作用は、実用的に十分に安定したものとはなり得ない。
On the other hand, when the
また、ラビリンスシール27を用いる効果により、特許文献1とは異なり、背圧室の周囲で摺動するシール部材を配置することが不要であるため、シール部材の摩耗に起因する装置の耐久性の低下を回避できる。
Also, due to the effect of using the
また、ラビリンスシール27の動作は、各部の加工精度が低くとも高信頼度を確保することが可能である。つまり、突起壁25の先端面及び台座部15の上面の加工精度により、突起壁先端間隙の精度が決まるが、ラビリンスシール27の動作は、突起壁先端間隙の精度による影響が少ないからである。従って、シール部材が不要で部品数を抑制できることと併せて、製品コストの低減に有効である。
In addition, the operation of the
以上のようなラビリンスシール27による作用効果を確実に得るためには、偏心シャフト28の回転を伝達して浮動スクロール2を公転させる機構を、上述のように構成することは有利である。つまり、可動基板6の下部に単純な係合軸24を突出させて、偏心シャフト28の偏心凹部31(ボス部を形成)に係合させ、その係合を介して回転が伝達される構成である。この構成によれば、図6に示したように、係合軸24は可動基板6の下面の小さな領域を占有するだけである。旋回ベアリング39は、偏心凹部31によって保持されるからである。このため、可動基板6の下面に、圧力室23を設けるための領域として十分に大きな面積を確保することができる。
In order to surely obtain the effect of the
圧力室23の面積が大きいことにより、ガスの充填量が十分に多くなり、高い圧力を安定して維持可能である。これにより、ガスがラビリンスシール27を通過することによる圧縮室8と圧力室23の圧力のバランスの変化は安定したものとなり、浮動スクロール2の位置調整は安定して動作する。本実施の形態の構成によれば、小型のスクロール圧縮機の場合であっても、圧力室23を十分な面積で構成できるため、上記の効果は、特に顕著となる。
Since the area of the
これに対して、例えば特許文献1あるいは2に開示された構成では、可動基板の下面にボス部が突設され、ボス部内には、回転駆動力を伝達する偏心軸がベアリング及びブッシュを介して嵌合している。すなわち、ボス部はその内部に複数の要素が装着されるため、可動基板の下面を大きな割合で占めることになる。その結果、圧力室を設けるための面積を十分に確保することの障害となる。
On the other hand, in the configuration disclosed in
また、本実施の形態のように、可動基板6の下面に係合軸24のみが設けられることにより、浮動スクロール2を軽くすることができる。従って、浮動スクロール2の垂直方向の位置調整の応答性が良好で、上述のように浮動スクロール2を位置調整する作用を安定して得るために有利である。
Further, as in the present embodiment, the floating
<実施の形態2>
図11は、実施の形態2におけるスクロール圧縮機を示す断面図である。図11におけるC−C線に沿った断面図を、図12に示す。このスクロール圧縮機の基本的な特徴は、実施の形態1と同様である。本実施の形態は、実施の形態1における一対の係合軸24及び偏心シャフト28を用いた構成を、単一の係合軸と偏心シャフトを用いた構成に変更したものである。従って、実施の形態1と同一の構成要素には同一の参照番号を付して、説明を簡略化する。
<
FIG. 11 is a cross-sectional view showing the scroll compressor according to the second embodiment. FIG. 12 shows a cross-sectional view along the line CC in FIG. The basic features of this scroll compressor are the same as in the first embodiment. In the present embodiment, the configuration using the pair of
図11において、固定スクロール1の構造、及び浮動スクロール48の第2渦巻羽根7の構造は、実施の形態1と同一である。浮動スクロール48の可動基板49の構造、及び支持フレーム50の構造が、実施の形態1と相違する。可動基板49の下面には、単一の係合軸51が設けられている。可動基板49における係合軸51の周囲には、支持フレーム50の台座部52との間に圧力室53が形成され、その周囲は、可動基板49の周縁部に設けられたラビリンスシール27によって包囲されている。
In FIG. 11, the structure of the fixed
台座部52の中心部には、図12に明瞭に示される通り、単一の駆動孔54が設けられている。台座部52における駆動孔54の近傍に、垂直上方に延びる圧力導入路垂直部55が開口している。圧力導入路垂直部55は、圧力導入路水平部21を介して圧力導入ポート22と連通している。
A
台座部52の駆動孔54には、偏心シャフト56が装着されている。偏心シャフト56の上端大径部30の構造は、図7に示した偏心シャフト28の場合と同一であるが、回転軸57は若干相違する。支持フレーム50の下端には、下部フレーム58が取り付けられ、軸受け59を介して回転軸57の下部を支持している。図示を省略するが、浮動スクロール48の可動基板49と台座部52の間には、浮動スクロール48の自転を阻止するための周知の自転防止機構が設けられている。
An
このスクロール圧縮機によれば、図示を省略したモータによって回転軸57が駆動され偏心シャフト56が回転すると、係合軸51は、旋回ベアリング39との係合を介して偏心凹部31内で、回転軸57の軸心を中心として回転する。これにより、浮動スクロール2は自転を阻止された公転運動を行い、周知のスクロール圧縮機の作用に基づいて、圧縮室8でのガスの圧縮が行われる。
According to this scroll compressor, when the rotating
圧力室23及びラビリンスシール27による作用は、図1及び図10を参照して説明した実施の形態1の場合と同様である。その効果についても、自転防止機構が必要であることを除いて、実施の形態1の場合と同様である。
The action of the
本発明のスクロール圧縮機は、簡素な構成により旋回スクロールの位置が安定して適切に自動調整されて、スクロール先端と対向面の接触を回避しながら、圧縮室のシール性が確実に維持されるので、スクロール先端の摩耗に関わる耐久性が向上し、空気や冷媒の圧縮機として有用である。 In the scroll compressor of the present invention, the position of the orbiting scroll is stably and appropriately automatically adjusted with a simple configuration, and the sealing performance of the compression chamber is reliably maintained while avoiding contact between the scroll front end and the opposed surface. Therefore, the durability related to the wear of the scroll tip is improved, and it is useful as a compressor for air or refrigerant.
1 固定スクロール
2、48 浮動スクロール
3、50 支持フレーム
4 固定基板
5 第1渦巻羽根
5a 円筒状外周壁
6、49 可動基板
7 第2渦巻羽根
8 圧縮室
9 吐出路垂直部
10 吐出路水平部
11 吐出ポート
12 吸入路垂直部
13 吸入路水平部
14 吸入ポート
15、52 台座部
16 上部円筒部
17 下部円筒部
18 嵌合内周面
19、54 駆動孔
20 圧力導入路垂直部
21 圧力導入路水平部
22 圧力導入ポート
23、53 圧力室
24、51 係合軸
25 突起壁
26 ラビリンス溝
27 ラビリンスシール
28、56 偏心シャフト
29、57 回転軸
30 上端大径部
31 偏心凹部
31a 隙間
32 軸受け装着部
33 大径部収容部
34 リープシール装着部
35 シャフト挿入孔
36 大径部ベアリング
37 リープシール
38 ブッシュ
39 旋回ベアリング
40、58 下部フレーム
41、59 軸受け
42 主軸ベアリングホルダ
43 駆動シャフト
44、45 ギア
46 横方向間隙
47 縦方向間隙
DESCRIPTION OF
上記課題を解決するために、本発明のスクロール圧縮機は、前記可動基板の下面の周縁部に前記台座部に向かって突出する突起壁が設けられ、前記突起壁により包囲された凹部により圧力室が形成され、前記圧縮室において圧縮された前記ガスの一部を前記圧力室に導入する圧力導入路が設けられ、前記固定スクロールと前記台座部の間隔は、前記浮動スクロールが垂直方向において所定範囲で可動なように設定されて、前記突起壁の先端面と前記台座部の間に形成される間隙を通して前記圧力室が前記突起壁の外側の低圧領域と連通し、前記圧力室内のガスを前記低圧領域に排出可能であり、前記突起壁の先端面には周方向に延在するラビリンス溝が設けられてラビリンスシールが形成され、前記ラビリンスシールと前記台座部の上面の間隔に応じて前記圧力室内のガス圧力が調整されることを特徴とする。 In order to solve the above problem, the scroll compressor of the present invention, the projection wall protruding toward the base portion is provided on the periphery of the lower surface of the movable substrate, the pressure by the enclosed recess by front Stories projection wall A chamber is formed, and a pressure introduction path for introducing a part of the gas compressed in the compression chamber into the pressure chamber is provided, and the interval between the fixed scroll and the pedestal portion is predetermined in the vertical direction of the floating scroll. is set movable as a range, the communicated with the pressure chamber outside the low pressure region of the projection wall through the gap formed between the tip surface of the projection wall and the base portion, the pressure chamber of the gas wherein a can be discharged to the low pressure region, wherein the front end surface of the projection wall labyrinth seal provided with a labyrinth groove extending in the circumferential direction is formed between the upper surface of the pedestal portion and the labyrinth seal Gas pressure in the pressure chamber, characterized in that it is adjusted in accordance with the.
Claims (4)
可動基板の上面に第2渦巻羽根を設けた構成を有する浮動スクロールと、
台座部に前記浮動スクロールを公転させるための偏心駆動要素が配置された構成を有し、前記台座部と前記固定スクロールの間に前記浮動スクロールを公転可能な状態に介在させて、前記固定基板と結合された支持フレームとを備え、
前記第1及び第2渦巻羽根が互いに噛み合わされて圧縮室を形成し、前記浮動スクロールの公転により前記圧縮室が容積を減少しながら移動してガスの圧縮が行われるスクロール圧縮機において、
前記可動基板の周縁部に前記台座部に向かって突出する突起壁が設けられ、前記可動基板と前記台座部の間の間隙を前記突起壁が包囲することにより圧力室が形成され、
前記圧縮室において圧縮された前記ガスの一部を前記圧力室に導入する圧力導入路が設けられ、
前記固定スクロールと前記台座部の間隔は、前記浮動スクロールが垂直方向において所定範囲で可動なように設定されて、前記突起壁の先端面と前記台座部の間に形成される間隙を通して前記圧力室が前記突起壁の外側の低圧領域と連通可能であり、
前記突起壁の先端面には周方向に延在するラビリンス溝が設けられてラビリンスシールが形成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。 A fixed scroll having a configuration in which a first spiral blade is provided on the lower surface of the fixed substrate;
A floating scroll having a configuration in which a second spiral blade is provided on the upper surface of the movable substrate;
An eccentric drive element for revolving the floating scroll is disposed on a pedestal portion, and the floating scroll is interposed between the pedestal portion and the fixed scroll so as to be capable of revolving, and A combined support frame,
In the scroll compressor in which the first and second spiral blades are engaged with each other to form a compression chamber, and the compression chamber moves while reducing the volume by the revolution of the floating scroll, and the compression of the gas is performed.
Protruding walls projecting toward the pedestal portion are provided on the peripheral edge of the movable substrate, and a pressure chamber is formed by the projecting wall surrounding the gap between the movable substrate and the pedestal portion,
A pressure introduction path for introducing a part of the gas compressed in the compression chamber into the pressure chamber;
An interval between the fixed scroll and the pedestal portion is set so that the floating scroll is movable within a predetermined range in a vertical direction, and the pressure chamber is passed through a gap formed between a tip surface of the protruding wall and the pedestal portion. Can communicate with a low pressure region outside the protruding wall,
A scroll compressor characterized in that a labyrinth groove extending in the circumferential direction is provided on a tip surface of the protruding wall to form a labyrinth seal.
前記偏心シャフトの上端面部には、前記偏心シャフトの回転軸に対して偏心した位置に中心軸を有する円形の偏心凹部が設けられ、
前記可動基板の下面には前記台座部に向かって延びた係合軸が設けられて、前記偏心シャフトの偏心凹部に前記係合軸が装着され、
前記偏心シャフトの回転により、前記偏心凹部と前記係合軸の係合を介して前記浮動スクロールが公転駆動される請求項1または2に記載のスクロール圧縮機。 An eccentric shaft that is rotatably mounted on the pedestal as the eccentric drive element and faces the lower surface of the movable substrate;
The upper end surface portion of the eccentric shaft is provided with a circular eccentric recess having a central axis at a position eccentric with respect to the rotational axis of the eccentric shaft,
An engagement shaft extending toward the pedestal portion is provided on the lower surface of the movable substrate, and the engagement shaft is mounted in the eccentric recess of the eccentric shaft,
The scroll compressor according to claim 1 or 2, wherein the floating scroll is driven to revolve through the engagement of the eccentric recess and the engagement shaft by the rotation of the eccentric shaft.
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