JP2687826B2

JP2687826B2 - Hermetic scroll compressor

Info

Publication number: JP2687826B2
Application number: JP4289825A
Authority: JP
Inventors: 正夫椎林
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1992-10-28
Filing date: 1992-10-28
Publication date: 1997-12-08
Anticipated expiration: 2012-12-08
Also published as: JPH06101661A

Description

【発明の詳細な説明】【０００１】【産業上の利用分野】本発明は、冷凍空調用、冷蔵庫用
等の冷媒圧縮機あるいは空気圧縮機として用いられる給
油式スクロール流体機械に係り、特に回転バランス体が
潤滑油中に浸漬された状態にある場合でも好敵な構造の
スクロール流体機械に関する。【０００２】【従来の技術】スクロ−ル流体機械において、旋回スク
ロールに作用する遠心力を相殺するための平衡部品であ
る第１と第２のバランスウェイトを設けたものは、実開
昭55-177088 号公報には、旋回スクロールの背面にバラ
ンサを止めボルトで固定したものが開示されている。【０００３】又、実開昭57-167285 号公報にはロータリ
圧縮機でロータの下側バランスウェイトの回転方向の先
端部が略半楕円状になっている。先端部を最も薄くなる
ような厚み方向の傾斜をつけ加えることが開示されてい
る。【０００４】【発明が解決しようとする課題】次に、図１４から図２
０を用いて従来技術の問題点について説明する。図１４
にも示すように、第１バランスウェイト８は、旋回スク
ロール２の鏡板２ａの背部の空間である背圧室１８に配
し、主軸６と一体化している。他方第２バランスウェイ
ト２４は、電動機９のロータエンド部９ａの下部に配
し、ボルト２４ａにてロータエンド部９ａと一体化して
いる。該バランスウェィト８、２４は主軸６の周りを振
れ回る。背圧室１８には軸受部１１、１２から潤滑油が
漏洩するため、潤滑油が該背圧室１８内を充満し、第１
バランスウェイト８の周りは、潤滑油５０の雰囲気とな
る。また、冷凍装置の低圧部（蒸発器側を意味し詳細図
示せず）から油が戻って密閉容器２３に溜り、潤滑油７
の油面５１がロータエンド部９ａまで上昇すると、第２
バランスウェィト２４の回りは、潤滑油７の雰囲気とな
る。【０００５】図１５から図１７は第１バランスウェイト
の形状を示す。また図１８から図２０は第２バランスウ
ェイトの形状を示す。第１及び第２バランスウェイト
は、旋回スクロール２と同一の材質を使用しており、扇
形に類似した形状である。第１バランスウェイト８は、
重り部８ａの形状は最大幅がＷ₁、その厚さがＨ₁の大き
さを有し、該重り部８ａがまわりの潤滑油５０と直接衝
突する面８ｂと潤滑油５０の流れ方向５０ａとなす角度
（これを「向い角度」と以後称す）θがほぼ９０度をな
す。また第１バランスウェイト８のアーム部８ｄも同様
に、相対的にまわりの潤滑油が流れ方向に対して向い角
度は９０度をなす。【０００６】また第２バランスウェイト２４の大きさは
最大幅Ｗ₂、縦幅Ｗ₃、厚さＨ₂で扇形をなし、潤滑油７
の流れ方向７ａに対して向い角度θは第１バランスウェ
イト８と同様に９０度をなす。【０００７】このように第１及び第２バランスウェイト
が潤滑油５０、７の中に浸漬され回転すると、これらの
油を撹拌することによって後流に渦５２、渦７ｂを発生
するなどエネルギが消費される。該エネルギを以下撹拌
損失と称し、この撹拌損失は、前記バランスウェイト
８、２４が設ける抗力に比例する。第１及び第２バラン
スウェイトの抗力は概ね次式で与えられる。【０００８】ここで、Ｄ_B ：第１バランスウェイトが受ける抗力Ｄ_K ：第２〃〃 ρ ：潤滑油の密度Ｖ_B ：第１バランスウェイトの平均速度Ｖ_K ：第２〃〃Ｆ_B ：第１バランスウェイトの表面積Ｆ_K ：第２〃〃Ｃ_D ：抗力係数また、Ｖ_B、Ｖ_Kは次式で示される。【０００９】ここで、ｌ₁、ｌ₂：図１６、図１９に示した寸法で「腕
の長さ」と称す。（なお図中の８ｇ、２４ｇは重心位置
を示す）従って、物体を受ける抗力は、物の大きさ、腕
の長さ、及び抗力係数により影響を受ける。後者の抗力
係数は主に前記向い角度θの大きさに左右する。従来技
術によるバランスウェイトの抗力係数はＣ_D≒１.０〜
１.５の範囲となる。以上説明した従来技術では、第１
及び第２バランスウェイトによる油の撹拌損失の増加に
より、圧縮機の性能が低下する。実開昭55−177088 号
公報に開示のものも上記したものと同様な形状であるた
め、同様の問題点を有していた。【００１０】又、実開昭57-167285 号公報に開示のもの
は、バランサの前縁部のみ、抵抗係数を小さくすること
を配慮しているが、後縁部は軸方向に垂直な端面形状と
なっているため、高速回転時において、後端部周辺で渦
が発生しやすく、特に油の撹拌においては、損失が大き
いものであった。【００１１】本発明は上記問題点に鑑みてなしたもの
で、撹拌損失の小さいバランスウェイトを提供すること
を目的とする。【００１２】【課題を解決するための手段】上記目的は、密閉容器内
に、スクロ−ル圧縮機と電動機を収納すると共に、スク
ロール圧縮機は、円板状鏡板に渦巻状のラップを直立す
る固定スクロール及び旋回スクロールを、ラップを内側
にしてかみ合せ、一方の旋回スクロールが自転しないよ
うに旋回運動させ、両スクロールにより形成される密閉
空間を外側から中心へ移動せしめ、容積を減少させてガ
スを圧縮し、吐出口より圧縮ガスを容器室内に吐出し、
さらに吐出管を介し器外に吐出する装置であって、旋回
スクロールの鏡板背面と固定スクロールを固定するフレ
−ムとにより背圧室を構成し、該背圧室内の圧力を吸入
圧力と吐出圧力の中間的圧力とし、前記フレ−ムに設け
た主軸受部と旋回スクロールに設けた旋回軸受部とを主
軸内に設けた給油孔に連通し、両軸受隙間を介して前記
背圧室に流入する油経路を備え、上記旋回スクロールの
旋回運動に伴う遠心力を相殺するバランスウェイトを主
軸に備えた密閉形スクロ−ル圧縮機において、前記バラ
ンスウェイトを前記背圧室内の前記主軸に取り付け、回
転方向に対する前記バランスウェイトの前縁部と後縁部
の両方の端面形状を流れに対して向い角度が９０度より
小さいくさび状の形状とする、ことによって達成され
る。【００１３】【作用】回転方向に対するバランスウェイトの前縁部と
後縁部の両方の端面形状を流れに対して向い角度が９０
度より小さくなるように構成したから、回転中のバラン
スウェイト周囲の流れをスム−スにし、後流に渦の発生
がなく、したがって油撹拌によるエネルギ損失（撹拌損
失）を減少させる。【００１４】【実施例】本発明の一実施例を給油式スクロール流体機
械を冷凍空調用圧縮機を例に挙げ、図１から図１１を参
照してその基本的構成及び潤滑方式等について説明す
る。なお、説明を容易とするため、各図には作動ガスの
流れ方向を示す実線矢印と、潤滑油の流れ方向を示す破
線矢印をそう入した。図１に密閉形でスクロールの圧縮
要素部を本体の上部に、電動機部を本体の下部に排した
縦形の圧縮機の構造例を示す。【００１５】圧縮要素部である固定スクロール部材１と
旋回スクロール部材２の両スクロール部材と、旋回スク
ロール２の自転を阻止する自転防止部材３及び主軸６、
これを支える三個の軸受部、即ち、旋回軸受１２と主軸
１１及び補助軸受１０と電動機９、固定スクロール１を
固定する静止部材４（以後「フレーム」と称す）などか
ら構成される。これらの構成部品は、密閉容器２３の内
部に収納される。なお第１図は、密閉容器２３内が吐出
圧力（高圧側圧力）の雰囲気にある高圧チャンバ方式の
構造例である。【００１６】冷媒ガスの流れ及び潤滑油の流れに従っ
て、上記圧縮機の作用を説明する。低温低圧の冷媒ガス
は、吸入管１９から導かれ固定スクロール１内の吸入室
１ｆに至る。圧縮要素部に至った冷媒ガスは、図２に示
すように旋回スクロールの自転を防止された公転運動に
より、両スクロールで形成される密閉空間５ａ、５ｂが
漸次縮小し、スクロール中央部に移動するとともに、該
冷媒ガスは、圧力を高め中央の吐出孔１ｄより吐出され
る。吐出された高温・高圧の冷媒ガスは、密閉容器１内
の上部空間１６、及び通路１３、１４を開始電動機まわ
りの空間１７を満たし、吐出管２０を介して外部へ導か
れる。（この高圧の吐出圧力を記号Ｐｄで示す。）他
方、旋回スクロール部材２の背面とフレーム４で囲まれ
た空間１８（これを「背圧室」と称する）には、旋回、
固定の両スクロールで形成される複数の密閉空間内のガ
ス圧によるスラスト方向のガス力（この力は、旋回スク
ロール部材２を下方に押し下げようとする離反力とな
る。）に対抗するため吸入圧力（低圧側圧力）と吐出圧
力の中間の圧力（記号Ｐｍで示す）が作用する。この中
間圧力の設定は、旋回スクロール２の鏡板２ａに細孔２
ｃ、２ｄを設け、この細孔を介してスクロール内部のガ
スを背圧室に導き、旋回スクロールの背面にガス力を作
用させて行う。この中間圧力のかけ方は、特開昭53-119
412 号及び特開昭55-37520号公報等にて開示されている
ので詳細な説明を省略する。【００１７】次に図３と図４に自転防止部材３の詳細構
造を示す。自転防止部材３としてオルダムリング３０と
オルダムキー３１、３２で構成された一例が図示されて
いる。このオルダムリング３０は、旋回スクロール２と
フレーム４（厳密にはフレーム部のキー台座４ａ）との
間にはさまれ、それぞれに設けられたオルダムキー３１
ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ上を往復運動し、旋回スク
ロール２の自転を防止する。３７（３７ａ、３７ｂ）は
旋回スクロール２の背部に設けたオルダムキー溝であ
る。従ってオルダムリングは４箇所（３３、３４、３
５、３６）で摺動している。【００１８】図５から図７を参照して旋回スクロール２
の鏡板外周部２ｆの周りの構造を説明する。旋回スクロ
ール２の鏡板部２ａの鏡板圧は、鏡板外周部２ｆや鏡板
中央部２ｊに関係なく一様な厚さ（図６では、この鏡板
厚をＨｓの寸法で表示した）をもつ。また旋回スクロー
ル２の鏡板外周部２ｆは、固定スクロール１の鏡板外周
部１ｃとフレーム４の台座４ｂとの間に微小隙間を保っ
てはさみ込まれている。図６の場合、微小隙間は（Ｈｆ
−Ｈｓ）で表示される。（ここでＨｆ：フレーム上面４
ｃと台座４ｂの面との間の寸法）旋回スクロール２の鏡
板部２ａには放射状の給油路４０（例えば４０ａ、４０
ｂ等）及び給油孔４１（例えば４１ａ、４１ｂ等）を設
けている。これらの給油孔４１は固定スクロール１の鏡
板部１ａに設けた油溝４２と係合している。旋回スクロ
ール２は、該鏡板外周部２ｆを固定スクロール１の鏡板
外周部１ｃとフレーム４の台座４ｂとの間にはさまれた
状態で、フレーム中心点（あるいは固定スクロール中心
点）Ｏｆの回りを旋回運動を行うもので、フレーム４と
旋回スクロール２の位置関係は図５に示した通りであ
る。図７はフレーム４の横断面図を示す。フレーム４に
はオルダムキーを取付けるためのキー溝４ｆを備えるキ
ー台座４ａを２箇所設けられている。４ｅは、固定スク
ロール１を取付けるボルト穴である。このように、旋回
スクロール２の鏡板外周部２ｆの周りには、旋回スクロ
ール背部の背圧室１８の他に、該鏡板外周部２ｆとこれ
に対向する固定スクロールの鏡板外周部１ｃ及びフレー
ム４とで空間４３が形成される。以後、該空間４３を
「フレーム室」と称する。【００１９】なお、旋回スクロール２の鏡板外周部２ｆ
を静止部材である１ｃと４との間で微小隙間を保っては
さみ込む構造は特開昭55-142902号公報により開示され
ているので、その構造の目的・効果等については説明を
省略する。８と２４は、第１と第２のバランスウェイト
で、これらは旋回スクロール２に作用する遠心力を相殺
するための平衡部品である。【００２０】次に図１と図５及び図６を用いて潤滑油の
流れについて説明する。【００２１】潤滑油７は密閉容器２３の下部に溜められ
る。主軸６の下端は容器底部の油中に浸漬し、主軸上部
には編心軸部６ａを備え、該編心軸部６ａが旋回軸受１
２を介して、スクロール圧縮要素部である旋回スクロー
ル部材２と係合している。主軸６には、各軸受部への給
油を行うための編心縦孔６ｂが主軸下端から主軸の上端
面まで形成される。編心軸受６ａの下部には、旋回スク
ロールボス部２ｅの先端面に対向させる主軸受上部にバ
ランスウェイト８が、主軸６と係合し一体化して形成さ
れている。潤滑油７内に浸漬された主軸６下端は高圧の
吐出圧力Ｐｄの雰囲気にあり他方、下流となる旋回軸受
１２のまわりは、中間圧力Ｐｍの雰囲気にあるため、
（Ｐｄ−Ｐｍ）の圧力差によって、容器底部の潤滑油７
は編心縦孔６ｂ内を上昇する。また、主軸６の回転によ
り、該編心縦孔６ｂ内の油に遠心力が作用し、各軸受部
への給油両をさらに増加させている。このように、各軸
受部への給油は、編心孔給油法と、差圧給油法によって
行っている。編心縦孔６ｂ内を上昇した潤滑油７は、補
助軸受１０、主軸受１１へ給油されるとともに、編心軸
受６ａの上部空間２５（旋回スクロールボス部２ｅのボ
ス部底面と編心軸部６ａの上端面との隙間の部分で、こ
の空間は油圧室となる。以後「油圧室」２５と称す。）
に至る。該油圧室２５の潤滑油は、ほぼ吐出圧力Ｐｄに
等しい圧力であり、図５と図６に示すように旋回スクロ
ール２の鏡板２ａ内に設けた放射状の給油路４０及び給
油孔４１を介して、固定スクロールの鏡板外周部１ｃに
設けた油溝４２に至る。油溝４２に至った潤滑油は、フ
レーム室４３へ、あるいは、スクロール内部の吸入室１
ｆへ至る。また旋回軸受して及び主軸受１１に至った潤
滑油は、おのおのの軸受隙間を通って背圧室１８へ排油
される。背圧室１８に至った潤滑油は、オルダムリング
部３０などを潤滑した後、前記細孔２ｃ、２ｄを介して
両スクロール１、２とで形成される作動室に注入され、
ひいてはスクロールラップの内部で、前記冷媒ガスと混
合される。次に冷媒ガスとともに潤滑油は昇圧作用を受
け、吐出孔１ｄ、吐出室１９さらに通路１３、１４を経
て電動機室１７へと移動する。電動機室１７に至った潤
滑油は、広い空間のため流速が大きく減少し、自重のた
め容器底部へ落下する。すなわち、電動機室１７で冷媒
ガスと潤滑油の分離が行われる。落下した潤滑油は、再
び容器底部に溜められ、各部の潤滑に供される。【００２２】本実施例の第１バランスウェイト６０の形
状は、図８から図１０に示すように形成され、第２バラ
ンスウェイト６１の形状は、図１１、図１２に示すよう
に形成されている。この場合、旋回スクロール２の材質
がアルミニウム合金（それの比重量γs≒２７００kg／
ｍ³) で構成され、本実施例の第１バランスウエイト
は、バランスウェイト６０の前縁部および後縁部の形状
を前記抗力係数Ｃ_Dの小さい形状、すなわち流体の流れ
方向に対して向い角度θが９０度より小さい、例えば４
５度あるいは３０度付近に設定されている。さらに、流
体と接触する面、すなわち重り部６０ａの斜面６０ｅ、
６０ｆ及びアーム部６０ｄの斜面６０ｈでは大きな曲率
Ｒを有し、第１バランスウェイト６０のまわりの流体の
流れをスムースにし、後流に渦の発生を防止するように
形成されている。又、第２バランスウェイト６１も同様
に、斜面６１ａに大きな曲率Ｒを有し、バランスウェイ
トのまわりの流れをスムースにしている。また、バラン
スウェイト部の前縁部と後縁部の端面形状を円筒形状で
構成していもよい。【００２３】このような構造にすることにより、両バラ
ンスウェイトの抗力係数をＣ_D≒０.３〜０.５にするこ
とができる。なお、抵抗係数Ｃ_D は物体の形状のほか、
表面粗さにも影響されるので、両バランスウェイトの表
面粗さを極力小さくすることが望ましい。【００２４】このように第１及び第２バランスウェイト
を構成することにより、潤滑油の中に浸漬されバランス
ウエイトが回転した場合、抵抗係数Ｃ_Dが小さくなり、
油を撹拌することによって後流に渦の発生を抑えること
ができ、撹拌損失はバランスウェイトが受ける抗力に比
例するので損失エネルギの消費も小さくできる。【００２５】図１３は、本発明の他の実施例を示す図
で、バランスウェィト６０、６１をスクロール圧縮機に
装着した場合の実施例である。また、図１３は、第２バ
ランスウェイトを電動機９のロータエンド部の上部９ｂ
に配し、該バランスウェイト６２のまわりの雰囲気をつ
ねにガス（吐出ガス）の状態にした場合の実施例であ
る。本実施例によれば、第２バランスウェイト６２によ
る油の撹拌損失を完全になくすことができる。【００２６】【発明の効果】回転方向に対するバランスウェイトの前
縁部と後縁部の両方の端面形状を流れに対して向い角度
が９０度より小さくなるように構成したから、回転中の
バランスウェイト周囲の流れをスム−スにし、後流に渦
の発生がなく、したがって油撹拌によるエネルギ損失
（撹拌損失）を著しく減少させることができ、スクロ−
ル圧縮機の効率を高めることができる。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a refueling type scroll fluid machine used as a refrigerant compressor or an air compressor for refrigeration and air conditioning, refrigerators, etc. The present invention relates to a scroll fluid machine having a favorable structure even when the body is immersed in a lubricating oil. 2. Description of the Related Art A scroll fluid machine provided with first and second balance weights, which are balancing parts for canceling out centrifugal force acting on an orbiting scroll, is disclosed in Japanese Utility Model Publication 55-. Japanese Patent No. 177088 discloses a orbiting scroll in which a balancer is fixed to the back surface with a fixing bolt. Further, in Japanese Utility Model Laid-Open No. 57-167285, in the rotary compressor, the tip end portion in the rotational direction of the lower balance weight of the rotor has a substantially semi-elliptical shape. It is disclosed that the tip is added with an inclination in the thickness direction so as to be the thinnest. [0004] Next, from FIG. 14 to FIG.
The problem of the prior art will be described using 0. FIG.
As also shown, the first balance weight 8 is arranged in the back pressure chamber 18, which is the space behind the end plate 2a of the orbiting scroll 2, and is integrated with the main shaft 6. On the other hand, the second balance weight 24 is arranged below the rotor end portion 9a of the electric motor 9, and is integrated with the rotor end portion 9a by a bolt 24a. The balance weights 8 and 24 swing around the main shaft 6. Since the lubricating oil leaks from the bearings 11 and 12 into the back pressure chamber 18, the lubricating oil fills the inside of the back pressure chamber 18,
The atmosphere around the balance weight 8 is the atmosphere of the lubricating oil 50. In addition, oil returns from the low-pressure portion of the refrigeration system (which means the evaporator side and is not shown in detail) and collects in the closed container 23, so that the lubricating oil 7
When the oil level 51 of the rotor rises to the rotor end portion 9a, the second
Around the balance weight 24 is the atmosphere of the lubricating oil 7. 15 to 17 show the shape of the first balance weight. 18 to 20 show the shape of the second balance weight. The first and second balance weights are made of the same material as the orbiting scroll 2 and have a shape similar to a fan. The first balance weight 8 is
The weight 8a has a maximum width W ₁ and a thickness H ₁ , and the weight 8a has a surface 8b that directly collides with the surrounding lubricating oil 50 and a flow direction 50a of the lubricating oil 50. The angle θ (hereinafter referred to as “facing angle”) θ is approximately 90 degrees. Similarly, the arm portion 8d of the first balance weight 8 forms an angle of 90 degrees relative to the flow direction of the surrounding lubricating oil. The second balance weight 24 has a maximum width W ₂ , a vertical width W ₃ , and a thickness H ₂ , and has a fan shape.
The angle θ with respect to the flow direction 7a of 90 ° is 90 degrees, like the first balance weight 8. When the first and second balance weights are immersed in the lubricating oils 50 and 7 and rotated as described above, energy is consumed by stirring these oils and generating vortices 52 and 7b in the wake. To be done. This energy is hereinafter referred to as stirring loss, and this stirring loss is proportional to the drag force provided by the balance weights 8 and 24. The drag force of the first and second balance weights is approximately given by the following equation. [0008] Here, D _B: drag D _K first balance weight receiving: second undefined undefined [rho: the density of the lubricant V _B: average speed V _K of the first balance weight: second undefined undefined F _B: first balance weight Surface area F _K : Second 〃〃 C _D : Drag coefficient Further, V _B and V _K are represented by the following equations. [0009] Here, l ₁ and l ₂ are referred to as “arm length” in the dimensions shown in FIGS. 16 and 19. (Note that 8g and 24g in the figure indicate the position of the center of gravity.) Therefore, the drag force that receives the object is affected by the size of the object, the length of the arm, and the drag coefficient. The latter drag coefficient mainly depends on the magnitude of the facing angle θ. The drag coefficient of the balance weight according to the prior art is C _D ≈1.0
It will be in the range of 1.5. In the conventional technology described above, the first
Also, the performance of the compressor deteriorates due to an increase in oil agitation loss due to the second balance weight. Since the one disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 55-177088 has the same shape as that described above, it has the same problem. Further, the one disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 57-167285 considers reducing the resistance coefficient only at the front edge of the balancer, but the rear edge has an end face shape perpendicular to the axial direction. Therefore, vortices are likely to be generated around the rear end portion at the time of high speed rotation, and the loss is large particularly in oil agitation. The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a balance weight having a small stirring loss. The above object is to house a scroll compressor and an electric motor in a closed container, and the scroll compressor has a spiral wrap upright on a disk-shaped end plate. The fixed scroll and the orbiting scroll are engaged with each other with the wrap inside, and one orbiting scroll is orbited so as not to rotate, and the enclosed space formed by both scrolls is moved from the outside to the center to reduce the volume and reduce the gas. Is compressed, and compressed gas is discharged from the discharge port into the container chamber,
Further, it is a device for discharging to the outside of the device via a discharge pipe, and a back pressure chamber is constituted by a rear plate of the orbiting scroll and a frame for fixing the fixed scroll, and the pressure in the back pressure chamber is adjusted to suction pressure and discharge pressure. Intermediate pressure of the frame, the main bearing portion provided in the frame and the orbiting bearing portion provided in the orbiting scroll are communicated with the oil supply hole provided in the main shaft, and flow into the back pressure chamber through both bearing gaps. to comprise an oil path, sealed scroll with a balance weight to the main shaft to offset the centrifugal force caused by the orbiting motion of the orbiting scroll - in Le compressor, the roses
The balance weight is attached to the main shaft in the back pressure chamber, and the end faces of both the front edge portion and the rear edge portion of the balance weight with respect to the rotation direction are formed in a wedge shape having an angle of less than 90 degrees with respect to the flow. , Achieved by With the front edge portion of the balance weight in the rotational direction,
The angle at which both end face shapes of the trailing edge face the flow is 90
Since it is configured to be smaller than the
Smooths the flow around the swait and creates vortices in the wake.
Energy loss due to oil agitation (agitation loss
Loss). DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 11 for the basic structure and lubrication system of a refueling type scroll fluid machine using a compressor for refrigeration and air conditioning as an example. . In addition, in order to facilitate the description, a solid line arrow indicating the flow direction of the working gas and a broken line arrow indicating the flow direction of the lubricating oil are inserted in each drawing. FIG. 1 shows a structural example of a vertical compressor in which the compression element part of the scroll is hermetically sealed in the upper part of the main body and the electric motor part is discharged in the lower part of the main body. Both the scroll members of the fixed scroll member 1 and the orbiting scroll member 2 which are compression elements, the rotation preventing member 3 and the main shaft 6 for preventing the rotation of the orbiting scroll 2,
It is composed of three bearing portions that support this, that is, a slewing bearing 12, a main shaft 11, an auxiliary bearing 10, an electric motor 9, and a stationary member 4 (hereinafter referred to as a "frame") that fixes the fixed scroll 1. These components are housed inside the closed container 23. Note that FIG. 1 shows an example of the structure of a high-pressure chamber system in which the closed container 23 is in an atmosphere of discharge pressure (high-pressure side pressure). The operation of the compressor will be described according to the flow of the refrigerant gas and the flow of the lubricating oil. The low-temperature low-pressure refrigerant gas is guided from the suction pipe 19 and reaches the suction chamber 1f in the fixed scroll 1. As shown in FIG. 2, the refrigerant gas that has reached the compression element portion moves to the central portion of the scroll by gradually reducing the enclosed spaces 5a and 5b formed by both scrolls by the revolving movement of the orbiting scroll that is prevented from rotating. At the same time, the refrigerant gas is increased in pressure and is discharged from the central discharge hole 1d. The discharged high-temperature, high-pressure refrigerant gas fills the upper space 16 in the closed container 1 and the passages 13 and 14 into the space 17 around the starting electric motor, and is guided to the outside via the discharge pipe 20. (This high discharge pressure is indicated by the symbol Pd.) On the other hand, in the space 18 surrounded by the back surface of the orbiting scroll member 2 and the frame 4 (this is referred to as a "back pressure chamber"),
The suction pressure to oppose the thrust gas force in the thrust direction due to the gas pressure in the plurality of closed spaces formed by the fixed scrolls (this force acts as a separating force to push the orbiting scroll member 2 downward). An intermediate pressure (indicated by symbol Pm) between the (low pressure side pressure) and the discharge pressure acts. This intermediate pressure is set in the end plate 2a of the orbiting scroll 2 with pores 2
c and 2d are provided, the gas inside the scroll is guided to the back pressure chamber through the pores, and the gas force is applied to the back surface of the orbiting scroll. How to apply this intermediate pressure is described in JP-A-53-119.
Since it is disclosed in Japanese Patent No. 412 and Japanese Patent Laid-Open No. 55-37520, detailed description thereof will be omitted. 3 and 4 show the detailed structure of the rotation preventing member 3. As an example of the rotation preventing member 3, an Oldham ring 30 and Oldham keys 31 and 32 are shown. The Oldham ring 30 is sandwiched between the orbiting scroll 2 and the frame 4 (strictly speaking, the key pedestal 4a of the frame portion), and the Oldham key 31 provided on each of them.
It reciprocates on a, 31b, 32a, 32b to prevent the orbiting scroll 2 from rotating. 37 (37a, 37b) is an Oldham key groove provided on the back of the orbiting scroll 2. Therefore, there are four Oldham rings (33, 34, 3).
5, 36) sliding. The orbiting scroll 2 with reference to FIGS. 5 to 7.
The structure around the end plate outer peripheral portion 2f will be described. The end plate pressure of the end plate portion 2a of the orbiting scroll 2 has a uniform thickness (in FIG. 6, the end plate thickness is represented by the dimension Hs) regardless of the end plate outer peripheral portion 2f and the end portion central portion 2j. Further, the end plate outer peripheral portion 2f of the orbiting scroll 2 is sandwiched between the end plate outer peripheral portion 1c of the fixed scroll 1 and the pedestal 4b of the frame 4 with a minute gap therebetween. In the case of FIG. 6, the minute gap is (Hf
-Hs) is displayed. (Here, Hf: frame upper surface 4
(Dimension between c and surface of pedestal 4b) A radial oil supply passage 40 (for example, 40a, 40
b)) and an oil supply hole 41 (for example, 41a, 41b etc.). These oil supply holes 41 are engaged with oil grooves 42 provided in the end plate portion 1 a of the fixed scroll 1. The orbiting scroll 2 surrounds the frame center point (or the fixed scroll center point) Of with the end plate outer peripheral portion 2f sandwiched between the end plate outer peripheral portion 1c of the fixed scroll 1 and the pedestal 4b of the frame 4. The orbiting motion is performed, and the positional relationship between the frame 4 and the orbiting scroll 2 is as shown in FIG. FIG. 7 shows a cross-sectional view of the frame 4. The frame 4 is provided with two key pedestals 4a having key grooves 4f for attaching the Oldham key. 4e is a bolt hole for mounting the fixed scroll 1. Thus, around the end plate outer peripheral portion 2f of the orbiting scroll 2, in addition to the back pressure chamber 18 at the back of the orbiting scroll, the end plate outer peripheral portion 2f and the end plate outer peripheral portion 1c of the fixed scroll and the frame 4 facing the end portion 2f. A space 43 is formed by. Hereinafter, the space 43 will be referred to as a "frame chamber". The outer peripheral portion 2f of the end plate of the orbiting scroll 2
Since a structure in which the stationary member is sandwiched between the stationary members 1c and 4 with a minute gap therebetween is disclosed in JP-A-55-142902, the description of the purpose and effect of the structure will be omitted. Reference numerals 8 and 24 denote first and second balance weights, which are balancing parts for canceling centrifugal force acting on the orbiting scroll 2. Next, the flow of the lubricating oil will be described with reference to FIGS. 1, 5, and 6. The lubricating oil 7 is stored in the lower part of the closed container 23. The lower end of the main shaft 6 is immersed in oil at the bottom of the container, and the upper part of the main shaft is provided with a knitting shaft part 6a.
It engages with the orbiting scroll member 2 which is a scroll compression element part through 2 through. The main shaft 6 is provided with a longitudinal center hole 6b for supplying oil to each bearing portion from the lower end of the main shaft to the upper end face of the main shaft. A balance weight 8 is formed integrally with the main shaft 6 at the lower part of the knitting bearing 6a and at the upper part of the main bearing facing the tip surface of the orbiting scroll boss 2e. The lower end of the main shaft 6 immersed in the lubricating oil 7 is in the atmosphere of high discharge pressure Pd, while the surroundings of the slewing bearing 12, which is the downstream side, is in the atmosphere of intermediate pressure Pm.
Due to the (Pd-Pm) pressure difference, the lubricating oil 7 at the bottom of the container
Rises in the knitting center vertical hole 6b. Further, due to the rotation of the main shaft 6, a centrifugal force acts on the oil in the longitudinal center hole 6b to further increase the oil supply to each bearing. As described above, the lubrication of each bearing is performed by the core hole lubrication method and the differential pressure lubrication method. The lubricating oil 7 that has risen in the longitudinal center hole 6b is supplied to the auxiliary bearing 10 and the main bearing 11, and at the same time, the upper space 25 (the bottom surface of the boss of the orbiting scroll boss 2e and the center axis of the orbiting scroll boss 2e). This space serves as a hydraulic chamber in the gap between the upper end surface of 6a and hereinafter referred to as "hydraulic chamber" 25.)
Leads to. The lubricating oil in the hydraulic chamber 25 has a pressure substantially equal to the discharge pressure Pd, and as shown in FIGS. 5 and 6, through the radial oil supply passages 40 and the oil supply holes 41 provided in the end plate 2a of the orbiting scroll 2. , To the oil groove 42 provided in the outer peripheral portion 1c of the end plate of the fixed scroll. The lubricating oil that has reached the oil groove 42 enters the frame chamber 43 or the suction chamber 1 inside the scroll.
to f. Lubricating oil that has reached the main bearing 11 through the slewing bearing is discharged to the back pressure chamber 18 through the bearing gaps. The lubricating oil reaching the back pressure chamber 18 lubricates the Oldham ring portion 30 and the like, and is then injected into the working chamber formed by the scrolls 1 and 2 through the pores 2c and 2d.
As a result, the refrigerant gas is mixed inside the scroll wrap. Next, the lubricating oil is subjected to a pressure increasing action together with the refrigerant gas, and moves to the electric motor chamber 17 through the discharge hole 1d, the discharge chamber 19 and the passages 13 and 14. The lubricating oil that has reached the electric motor chamber 17 has a large flow velocity due to the large space, and falls to the bottom of the container due to its own weight. That is, the refrigerant gas and the lubricating oil are separated in the electric motor chamber 17. The lubricating oil that has fallen is stored again at the bottom of the container and is used to lubricate each part. The shape of the first balance weight 60 of this embodiment is formed as shown in FIGS. 8 to 10, and the shape of the second balance weight 61 is formed as shown in FIGS. 11 and 12. . In this case, the material of the orbiting scroll 2 is an aluminum alloy (its specific weight γs ≈ 2700 kg /
m ³ ), the first balance weight according to the present embodiment is configured such that the shape of the leading edge portion and the trailing edge portion of the balance weight 60 is a shape having a small drag coefficient C _D , that is, an angle facing the flow direction of the fluid. θ is less than 90 degrees, for example 4
It is set near 5 degrees or 30 degrees. Further, the surface that comes into contact with the fluid, that is, the slope 60e of the weight portion 60a,
The slope 60h of the arm 60d and the arm 60d has a large curvature R, and is formed so as to smooth the flow of the fluid around the first balance weight 60 and prevent the generation of vortices in the wake. Similarly, the second balance weight 61 also has a large curvature R on the slope 61a so that the flow around the balance weight is smooth. Further, the end face shapes of the front edge portion and the rear edge portion of the balance weight portion may be formed in a cylindrical shape. With such a structure, the drag coefficient of both balance weights can be made C _D ≈0.3 to 0.5. In addition to the shape of the object, the resistance coefficient C _D
Since it is also affected by the surface roughness, it is desirable to minimize the surface roughness of both balance weights. By constructing the first and second balance weights in this way, when the balance weight is rotated by being immersed in the lubricating oil, the resistance coefficient C _D becomes small,
By stirring the oil, it is possible to suppress the generation of vortices in the wake, and since the stirring loss is proportional to the drag force received by the balance weight, the consumed energy can be reduced. FIG. 13 is a diagram showing another embodiment of the present invention, which is an embodiment in which the balance weights 60 and 61 are mounted on a scroll compressor. Further, in FIG. 13, the second balance weight is provided on the upper end 9b of the rotor end portion of the electric motor 9.
And the atmosphere around the balance weight 62 is always in a gas (discharge gas) state. According to this embodiment, it is possible to completely eliminate the oil agitation loss due to the second balance weight 62. EFFECT OF THE INVENTION Before the balance weight with respect to the rotation direction
The angle at which both the edge and trailing edge end faces are oriented with respect to the flow
Since it is configured to be smaller than 90 degrees,
The flow around the balance weight is made smooth and swirls in the wake.
Generation, and therefore energy loss due to oil agitation
(Stirring loss) can be significantly reduced, and
The efficiency of the compressor can be increased .

【図面の簡単な説明】【図１】本発明の一実施例を示す密閉形スクロール圧縮
機の縦断面図である。【図２】スクロールのかみ合い状態を示す横断面図であ
る。【図３】オルダムリングとオリダムキーの位置関係を示
す平面図である。【図４】オルダムリングとオリダムキーの位置関係を示
す縦断面図である。【図５】従来技術による旋回スクロールの鏡板外周部周
りの構造を示す平面図である。【図６】従来技術による旋回スクロールの鏡板外周部周
りの構造を示す縦断面図である。【図７】密閉容器を破断して示したフレームの平面図で
ある。【図８】本発明の一実施例を示す第１バランスウェイト
の平面図である。【図９】図８のII−II断面図である。【図１０】図１５のIII−III断面図である。【図１１】第２バランスウェイトの縦断面図である。【図１２】第２バランスウェイトの縦断面図である。【図１３】本実施例の他の実施例を示す両バランスウェ
イトを装着した場合を示すスクロール圧縮機の縦断面図
である。【図１４】従来の例を示す密閉形スクロール圧縮機の縦
断面図である。【図１５】第１バランスウェイトの平面図である。【図１６】図１５の横断面図である。【図１７】図１５のI−I断面図である。【図１８】第２バランスウェイトと電動機のロータとの
位置関係を示す平面図である。【図１９】第２バランスウェイトと電動機のロータとの
位置関係を示す横断面図である。【図２０】第２バランスウェイトまわりの潤滑油の流れ
の模様を示す図である。【符号の説明】１…固定スクロール、１ａ…固定スクロールの鏡板部、
２…旋回スクロール、２ａ…旋回スクロールの鏡板部、
４…フレーム、６…主軸、７…潤滑油、８…第１バラン
スウェイト、９…電動機、９ａ、９ｂ…ロータエンド
部、１０、１１、１２…軸受、１８…背圧室、２３…密
閉容器、２４…第２バランスウェイト、３０…オルダム
リング、５０…潤滑油、６０…第１バランスウェイト、
６１、６２…第２バランスウェィト。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a vertical sectional view of a hermetic scroll compressor showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a meshed state of a scroll. FIG. 3 is a plan view showing a positional relationship between an Oldham ring and an Oldham key. FIG. 4 is a vertical sectional view showing a positional relationship between an Oldham ring and an Oldham key. FIG. 5 is a plan view showing a structure around an outer peripheral portion of an orbiting scroll of a conventional scroll. FIG. 6 is a vertical cross-sectional view showing a structure around an outer peripheral portion of an end plate of an orbiting scroll according to a conventional technique. FIG. 7 is a plan view of the frame in which the hermetically-sealed container is cut away. FIG. 8 is a plan view of a first balance weight showing an embodiment of the present invention. 9 is a sectional view taken along line II-II in FIG. 10 is a sectional view taken along line III-III in FIG. FIG. 11 is a vertical sectional view of a second balance weight. FIG. 12 is a vertical sectional view of a second balance weight. FIG. 13 is a vertical cross-sectional view of a scroll compressor showing a case where both balance weights are mounted according to another embodiment of the present invention. FIG. 14 is a vertical cross-sectional view of a hermetic scroll compressor showing a conventional example. FIG. 15 is a plan view of a first balance weight. 16 is a cross-sectional view of FIG. 17 is a cross-sectional view taken along the line I-I of FIG. FIG. 18 is a plan view showing the positional relationship between the second balance weight and the rotor of the electric motor. FIG. 19 is a cross-sectional view showing the positional relationship between the second balance weight and the rotor of the electric motor. FIG. 20 is a diagram showing a pattern of the flow of lubricating oil around the second balance weight. [Explanation of Codes] 1 ... Fixed scroll, 1a ... End plate portion of fixed scroll,
2 ... Orbiting scroll, 2a ... End plate part of orbiting scroll,
4 ... Frame, 6 ... Main shaft, 7 ... Lubricating oil, 8 ... First balance weight, 9 ... Electric motor, 9a, 9b ... Rotor end part, 10, 11, 12 ... Bearing, 18 ... Back pressure chamber, 23 ... Sealed container , 24 ... Second balance weight, 30 ... Oldham ring, 50 ... Lubricating oil, 60 ... First balance weight,
61, 62 ... Second balance weight.

Claims

(57) [Claims] The scroll compressor and the electric motor are housed in a closed container, and the scroll compressor has a disk-shaped end plate in which a fixed scroll and an orbiting scroll in which a spiral wrap is upright are engaged with each other with the wrap inside. The orbiting scroll is rotated so that it does not rotate, and the enclosed space formed by both scrolls is moved from the outside to the center to reduce the volume and compress the gas, and discharge the compressed gas from the discharge port into the container chamber. In addition, it is a device for discharging to the outside of the device via a discharge pipe, which is the end face of the turning scroll and the fixed scroll.
A back pressure chamber is constituted by a frame for fixing the loop, and the pressure in the back pressure chamber is set to an intermediate pressure between the suction pressure and the discharge pressure, and is provided in the main bearing portion and the orbiting scroll provided in the frame. A balance weight that communicates the orbiting bearing portion with an oil supply hole provided in the main shaft and has an oil path that flows into the back pressure chamber through both bearing gaps, and that balances the centrifugal force associated with the orbiting motion of the orbiting scroll. In the hermetic scroll compressor provided on the main shaft, the balance weight is provided in the main chamber of the back pressure chamber.
A closed scroll mounted on a shaft, characterized in that both end face shapes of the front and rear edges of the balance weight with respect to the rotation direction are wedge-shaped with an angle facing the flow being less than 90 degrees. Le compressor.