JP2701927B2 - Variable speed scroll compressor - Google Patents

Variable speed scroll compressor


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【発明の詳細な説明】 〔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として用いられるスクロール圧縮機に関する。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention [relates] relates scroll compressor used as a refrigerant compressor, such as a refrigeration air conditioning and refrigerators.

〔従来の技術〕 従来のスクロール圧縮機は、特開昭6−126396号公報に記載のように、固定スクロール鏡板に液冷媒注入用穴を複数個設け、この穴から冷凍装置側の液冷媒を注入し、圧縮機吐出ガス温度の低減を図つた例が開示されている。 The [Prior Art] Conventional scroll compressor, as described in JP-A-6-126396, provided a plurality of liquid refrigerant injection hole in the fixed scroll end plate, the liquid refrigerant of the refrigeration apparatus through the hole injected, ZuTsuta examples are disclosed to reduce the compressor discharge gas temperature.

〔発明が解決しようとする課題〕 [Problems that the Invention is to Solve]

近年ではスクロール圧縮機をインバータにて駆動し、 In recent years to drive the scroll compressor by the inverter,
圧縮機の冷媒流量を調節する機運が高まつている。 Momentum for adjusting the refrigerant flow rate of the compressor is high wait.

上記従来技術においては、運転周波数の範囲が30Hzから120Hz前後と容量制御幅として1:4とその制御幅が比較的小さい。 In the above-mentioned prior art, 1 as 120Hz longitudinal and capacity control width range of operating frequencies from 30 Hz: 4 and its control range is relatively small. この容量制御幅を1:10とより大きくしたい場合を適正な液冷媒流量の制御法またはスクロール圧縮機のより高速化に対する適正な圧縮機構造に関して問題があつた。 Problem has been made with respect to proper compressor structure for higher speed control method or the scroll compressor of want the capacity control width greater 1:10 proper liquid refrigerant flow.

本発明では圧縮機の高速化を達成するため旋回スクロールの材質としてアルミニウム合金などの軽合金を使用し、一方固定スクロール側には鋳鉄材を用いている。 In the present invention using a light alloy such as aluminum alloy as the material of the orbiting scroll to achieve the speed of the compressor, whereas the fixed scroll side is using cast iron. このような異なつた材質の組合せの場合には両者の線膨張係数、摺動特性のちがいなどから圧縮機の作動室の温度が上昇しやすくなり、性能面と信頼性の両面で悪い作用のあることを実験的に突きとめた。 Linear expansion coefficient of both the case of a combination of such different One was the material, the temperature of the working chamber of the compressor from the differences in the sliding properties will tends to increase, a bad effect both in terms of performance and reliability it was ascertained experimentally. そのことを第5図と第6図をもとにして説明する。 With that the FIG. 5 and FIG. 6 to the original will be described. 従来機では両スクロール部材とも鋳鉄材など使用しており、同質材のため熱膨張による部材の熱変形量は同程度となる。 In conventional machines are used, such as cast iron both scroll members, thermal deformation of the member due to thermal expansion for the same quality material becomes comparable. このため第5図に示すように吐出ガス温度T dの温度に無関係に従来機のものは性能(全断熱効率)が一定となつている。 Therefore regardless the conventional machine to the temperature of the discharge gas temperature T d as shown in Figure 5 is summer and constant performance (total adiabatic efficiency). これに対して本発明の対象としている異質材の組合せの場合は For combinations of heterogeneous material that is an object of the present invention, on the other hand
T dが上昇すると性能が大きく低下してゆく。 T d and increases performance slide into greatly reduced. これは旋回スクロール6の鏡板の軸方向変位W kがT dが上昇とともに増加し、このことが圧縮性能を低下せしめている。 This axial displacement W k of the end plate of the orbiting scroll 6 is increased T d is rises, this is caused to lower the compression performance. この圧縮性能の低下は、温度上昇にともない例えば旋回スクロール側のラツプ先端部が相対的に伸びて相手側の歯底面と摺動接触して機械損失が増加すること、また鏡板変位W kの増大にともない背圧室(第2図中の41)の油が鏡板外周部を介して吸入室5fに大量に漏れ込み、そのため吸入冷媒ガスが加熱を受けて圧縮機の吸込み量(体積効率)が低下することに起因している。 This reduction in compression performance, it mechanical loss in contact root surface and the sliding of mating with the temperature rise, for example, extend relatively lap tip of the orbiting scroll side increases, also increases the panel displacement W k oil leaks a large amount to the suction chamber 5f through the end plate outer peripheral portion, the suction amount of the compressor therefore suction refrigerant gas is subjected to heat in the back pressure chamber (41 in FIG. 2) with the can (volumetric efficiency) It is due to be lowered. そして、この油による吸入ガスの加熱作用は低い周波数領域で大きくなる。 The heating effect of the suction gas by the oil increases in a low frequency range. また、容量制御幅が拡大することによりモータの回転数範囲も拡大する。 Also expanded engine speed range of the motor by the capacity control range is expanded. これにより低速領域でのモータ効率が悪化し、発熱が増大し、圧縮機内部の温度上昇をもたらし、上述した悪影響が出てくる。 Thereby deteriorating the motor efficiency in the low speed range, heat generation is increased, lead to a temperature rise in the compressor, come out above adverse effects. 上記現象は異質材を組合せ運転範囲を拡大したことによる新しい技術課題となつている。 The above phenomenon is summer and new technical challenges due to the enlarged combined operating range extraneous material. 第6図は容量制御幅を1:10前後にするときの技術課題(上記の性能低下と関わる吸入室での内部加熱度ΔT sと背圧室の圧力P bの変化)のちがいを従来機の場合と比較して示したものである。 Figure 6 is technical problem (internal heating degree [Delta] T s and a change in the pressure P b in the back pressure chamber with the suction chamber associated with the performance degradation) of difference to conventional machine when the capacity control range around 1:10 It illustrates in comparison with the case of. 第6図から、今回の発明の対象としている容量制御幅の拡大にともない前記した技術課題(温度上昇にともなう性能低下等)、特に低い周波数領域で大きな問題となる。 From Figure 6, technical challenges aforementioned With the expansion of the volume control range that is an object of this invention (such as performance deterioration due to temperature rise), a serious problem particularly in a low frequency region. 特に、旋回スクロールのアルミニウム化に伴い、第7図に示すように圧縮機本体などの冷却の必要な範囲は従来機に対して広範囲にわたる。 In particular, with the aluminum of the orbiting scroll, the required range of cooling, such as the compressor body as shown in FIG. 7 is extensive with respect to conventional machines. 本発明では上記技術課題を解消することを目的とする。 The present invention aims to solve the above technical problem.

〔課題を解決するための手段〕 [Means for Solving the Problems]

上記目的は広い周波数範囲でも高い圧縮性能を得ること、また旋回スクロールの鏡板挙動の安定化を図るため、圧縮機全体の適正な冷却法を開示することにより達成される。 That said object to obtain a high compression performance over a wide frequency range, also in order to stabilize the panel behavior of the orbiting scroll is accomplished by disclosing a proper cooling method of the entire compressor.

すなわち、本発明の特徴は、鏡板と該鏡板に直立して設けられた渦巻き状のラップとからなる固定スクロール部材、および、鏡板と該鏡板に直立して設けられた渦巻き状のラップとからなり、上記固定スクロール部材よりも軽量かつ線膨張係数の大きい異種材質の旋回スクロール部材を備え、これら両スクロール部材を互にラップを内側にして噛み合わせ、固定スクロール部材に対して旋回スクロール部材を自転なしに旋回運動させるように構成したスクロール圧縮機を冷凍装置に組み込み、インバータにて広い運転周波数範囲にわたって前記圧縮機を駆動するようにした可変速スクロール圧縮機であって、前記冷凍装置の液インジェクション配管からの高圧液冷媒を前記固定スクロール部材の鏡板部に設けた液インジェクション注入用細孔 That is, the feature of the present invention, the fixed scroll member comprising a spiral wrap provided upright on the end plate and end plate, and consists of a spiral wrap provided upright on the end plate and end plate includes a orbiting scroll member of a large heterologous material of light weight and linear expansion coefficient than the fixed scroll member, engaging with these both scroll members each other wrapped inside, without rotation of the orbiting scroll member with respect to the fixed scroll member incorporated into the refrigeration system a scroll compressor and configured to pivot the movement, a variable speed scroll compressor which is adapted to drive the compressor over a wide operating frequency range by the inverter, the liquid injection pipe of the refrigeration system liquid injection injection pores high-pressure liquid refrigerant is provided in the end plate of said fixed scroll member from 通して前記圧縮機の圧縮室に注入する液インジェクション手段と、前記圧縮機運転時における駆動周波数に応じて液インジェクション流量比を可変ならしめるようにした前記圧縮機の吐出ガス温度調節手段と、を備えたことにある。 A liquid injection means for injecting into the compression chamber of the compressor through, and a discharge gas temperature regulating means of the compressor in which the liquid injection flow rate ratio so makes it varied according to the driving frequency during the compressor operation It lies in the fact that with.

本発明の他の特徴は、圧縮機と冷媒の流れ方向を切換えを四方弁と室内外の熱交換器及びメイン配管内の圧高液冷媒を減圧させる減圧装置を備えるとともに吐出ガスを冷却するための液冷媒インジエクシヨン配管を有した冷凍装置において、冷房運転時と暖房運転時の場合により圧縮機の吐出しガス温度あるいは吐出しガス温度のスーパヒート量を異なつた値に設定するとともに、該吐出しガス温度の制御を液インジエクシヨン配管に設置した電子式膨張弁により行なわせるようにしたことにある。 Another feature of the present invention, for cooling the discharge gas provided with a decompression device for depressurizing the pressure high liquid refrigerant of the compressor and the four-way valve flow direction switching between the refrigerant and indoor and outdoor heat exchangers and the main the pipe of the refrigeration apparatus having a liquid refrigerant Injiekushiyon pipe, and sets the ivy value different discharge and gas temperature or superheat of the discharged gas temperature of the compressor optionally cooling operation and the heating operation, said discharge out the gas lies in the so causing the installed control of temperature in the liquid Injiekushiyon pipe electronic expansion valve.

〔作用〕 [Action]

本発明では高圧液冷媒を減圧して圧縮室にインジエクシヨンを行ない、その冷媒流量を電子膨張弁を用いて制御するものである。 In the present invention performs Injiekushiyon the compression chamber and decompressing the high-pressure liquid refrigerant, the refrigerant flow rate and controls using the electronic expansion valve. この場合冷媒流量は、吐出しガス温度あるいは圧縮機下部の油温度を感熱部でもつて検出し、それらの温度を基にして制御するものである。 Refrigerant flow rate in this case, discharging the gas temperature or the oil temperature of the compressor lower also connexion detected by the heat sensitive portion, and controls on the basis of their temperature. 第2 The second
図に示すようなスクロール圧縮機では底チヤンバの油は圧縮機内部を循環しており、上記した冷却法により油の温度を下げることができる。 The scroll compressor as shown in figure oil bottom Chiyanba has circulated compressor inside, you are possible to reduce the temperature of the oil by a cooling method described above. 油の温度を下げることにより、背圧室から吸入室に漏れ込む油の量を抑えるとともに油による吸入ガスの加熱を下げることができる。 By lowering the temperature of the oil, it is possible to reduce the heating of the oil by inhalation gas suppresses the amount of oil leaking from the back pressure chamber to the suction chamber.

〔実施例〕 〔Example〕

以下、本発明の一実施例を図により説明する。 Hereinafter will be described with reference to FIG an embodiment of the present invention.

第1図はインバータ200により駆動される圧縮機100が液イジエクション回路107,109を備えた冷媒装置に組み込まれた実施例である。 Figure 1 shows an embodiment in which the compressor 100 driven by the inverter 200 is incorporated in a refrigerant apparatus having a liquid Ijiekushon circuit 107 and 109. 90は四方弁で冷媒ガスの流れを切り換える役目をする。 90 serves to switch the flow of the refrigerant gas in the four-way valve. 103と105はメイン冷媒配管である。 103 and 105 is a main refrigerant pipe. 102は室外側熱交換器、104は減圧装置(絞り機構部)、106は室内側熱交換器である。 102 outdoor heat exchanger, 104 decompressor (throttle mechanism) 106 is an indoor heat exchanger. 第1図では冷房運転時(冷房モード)での冷媒の流れを矢印でもつて表示している。 In Figure 1 are connexion displayed by arrows the flow of the refrigerant in the cooling operation (cooling mode). なお201は電源部である。 The 201 is a power supply unit. 第2図と第3図に液インジエクシヨン機能を備えた可変速スクロール圧縮器の構造を示す。 It shows the structure of Figure 2 and the variable speed scroll compressor having a liquid Injiekushiyon function in Figure 3. 第2図において、密閉容器1内の上方に圧縮機100が、下方に電動機部3が収納されている。 In Figure 2, the compressor 100 over in the closed casing 1, the motor unit 3 is housed downward.
そして、密閉容器1内は上部室1a(吐出室)と電動機室 Then, the sealed container 1 is an upper chamber 1a (discharge chamber) an electric motor chamber
1b,1cとに区画されている。 1b, it has been divided into a 1c.

圧縮機部100は固定スクロール部材5と旋回スクロール部材6を互に噛合せて圧縮室(密閉空間)7を形成している。 Compressor unit 100 forms a stationary scroll member 5 and the orbiting scroll member 6 mesh with each other so the compression chamber (closed space) 7. 固定スクロール部材5は、自己潤滑性に比較的優れている鋳鉄材(以下「FC材」と称する。)を用い、 The fixed scroll member 5 is cast iron which is relatively excellent in self-lubricating property (hereinafter referred to as "FC material.") Used,
該円板状の鏡板5aと、これに直立しインボリユウト曲線あるいはこれに近似の曲線に形成されたラツプ5bとからなり、その中心部に吐出口10,外周部に吸入口16を備えている。 It consists of a circular plate-shaped end plate 5a, a lap 5b formed in upstanding Inboriyuuto curve or curves approximate to this, the discharge port 10 at the center thereof, and a suction port 16 to the outer peripheral portion. また鏡板5aには液インジエクシヨン注入用細孔 Also the end plate 5a liquid Injiekushiyon injection pore
5gが貫通している。 5g is through. 細孔5gの具体的な位置については第3図に示す。 For exact location pores 5g is shown in Figure 3. 細孔5gは固定スクロールラツプ5bの内側曲線に沿つて吐出口10に比較的近い部分に1個設けている。 Pore ​​5g is one provided in a portion that is comparatively close to along connexion discharge port 10 to the inside curve of the stationary scroll Raţ flop 5b. 冷媒ガス及び圧縮機全体の冷却に際しては上記細孔は1個で十分である。 In the entire refrigerant gas and the compressor cooling the pores is sufficient with one to. 図の細孔5gの位置は吐出圧力側とクランク回転角にして約100度前後連通した位置関係となつている。 Of the pore 5g figures positional relationship and have summer which communicates approximately 100 degrees back and forth in the discharge pressure side and the crank rotational angle. この穴位置は可変速スクロール圧縮機の場合の性能面及び冷却面から適正な位置となる。 This hole position is the correct position from the performance surface and the cooling surface in the case of a variable speed scroll compressor. 旋回スクロール部材6は円板状の鏡板6aと、これに直立し、固定スクロールのラツプと同一形状に形成されたラツプ6b Orbiting scroll member 6 a disc-shaped end plate 6a, upright thereto, lap 6b formed into the same shape as lap of the fixed scroll
と、鏡板の反ラツプ面に形成されたボス6cとからなつている。 If, and the boss 6c Tokara summer formed in the counter-lap surfaces of the end plate. 該旋回スクロールの材質は、圧縮機の高速化を実現するためアルミニウム合金(以下Al合金と称する。) The material of the orbiting scroll, an aluminum alloy in order to realize high-speed compressor (hereinafter referred to as Al alloy.)
などの軽合金としている。 It is a light alloy such as. これは、高速になると、旋回スクロールに作用する遠心力が増大しこの力が旋回軸受への荷重増大(軸受面圧の過大化)を防ぐためである。 This, at a high speed, the force centrifugal force acting on the orbiting scroll is increased is to prevent the load increase of the turning bearing (excessive increase of the bearing surface pressure).
また、Al用旋回スクロールとすることにより遠心力の低減に伴い該旋回スクロールの鏡板挙動(軸方向の微小変位)が安定化するというスクロール圧縮機固有の効果が表われる。 Further, (fine displacement in the axial direction) end plate behavior of the orbiting scroll with the reduction of the centrifugal force by the Al for orbiting scroll appearing scroll compressor-specific effect of stabilizing. フレーム11は中央部に軸受部を形成し、この軸受部に回転軸14が支承され、回転軸先端の偏心軸14a Frame 11 forms a bearing portion to the central portion, the rotation shaft 14 to the bearing portion is supported, the rotation shaft tip of the eccentric shaft 14a
は、上記ボス6cに旋回運動が可能なように挿入されている。 It is inserted to allow pivoting movement in the boss 6c.

またフレーム11には固定スクロール部材5が複数本のボルトによつて固定され、旋回スクロール部材6は、アルミニウム合金を地金としてアルミ材同志の摺動性に適正な表面処理(カニゼンメツキ処理等)を施したオルダムリングおよびオルダムキーよりなるオルダム機構12によつてフレーム11に支承され、旋回スクロール部材6は固定スクロール部材5に対して、自転しないで旋回運動をするように形成されている。 The fixed scroll member 5 in the frame 11 is by connexion secured to a plurality of bolts, the orbiting scroll member 6, proper surface treatment to the sliding of the aluminum material comrades aluminum alloy as ingots (the Kanizenmetsuki processing) It is supported on the Oldham mechanism 12 consisting of an Oldham ring and the Oldham key subjected to Yotsute frame 11, the orbiting scroll member 6 with respect to the fixed scroll member 5 is formed to the pivoting movement without rotation. 回転軸14には下部に、ロータ3bに固定された電動機軸14bを一体に連設し、電動機部3を直結している。 The bottom to the rotary shaft 14, the motor shaft 14b fixed to the rotor 3b integrally connected to, and directly connected to the motor unit 3. 固定スクロール部材5の吸入口 The suction port of the fixed scroll member 5
16には密閉容器1を貫通して垂直方向の吸入管17が接続され、吐出口10が開口している上部室1aは通路18a,18b 16 is connected to the vertical suction pipe 17 through the closed container 1, the upper chamber 1a of the discharge port 10 is opened in the passage 18a, 18b
を介して上記電動機室1bと連通している。 It communicates with the motor chamber 1b through. この上部電動機室1bは電動機ステータ3aと密閉容器1側壁との間の通路19を介して下部電動機室1cに連通している。 The upper motor chamber 1b are communicated with the lower motor chamber 1c through the passage 19 between the motor stator 3a and the closed container 1 side wall. また上部電動機室1bは密閉容器1を貫通する吐出管20に連通している。 The upper motor chamber 1b are communicated with the discharge pipe 20 that penetrates the sealed container 1.

なお、11aは電動機3をフレーム側に固定するためのフレーム足座部である。 Incidentally, 11a is a frame leg seat for fixing the motor 3 to the frame side.

22は密閉容器底部の油溜りを示す。 22 shows the oil reservoir of the closed container bottom. 尚図中実線矢印は冷媒ガスの流れ方向、破線矢印は油の流れ方向を示す。 Naozu in solid arrows in the refrigerant gas flow direction, and the broken line arrows indicate the flow direction of the oil.

上記密閉容器1は上部鏡板2a,胴体部2b,下部鏡板2cで形成されている。 The closed container 1 the top end plate 2a, the body portion 2b, and is formed in the lower end plate 2c. 主軸受部40には、油膜切れに対しては信頼性の高いころがり軸受を用いている。 The main bearing portion 40 uses a reliable rolling bearing for oil film.

旋回スクロール部材6の背面とフレーム11で囲まれた空間41(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6を下方に押し下げようとする離反力となる。) The space 41 enclosed by the rear frame 11 of the orbiting scroll member 6 (referred to as "back pressure chamber"), the turning, the thrust direction by the gas pressure of a plurality of sealed space formed by both scrolls fixed force of the gas (this force, a separating force to be push down the orbiting scroll member 6 downward.)
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。 Suction pressure to counter the (indicated by symbol pm) (low-pressure side pressure) and the intermediate pressure discharge pressure acts. この中間圧力の設定は、旋回スクロール6の鏡板6aに細孔6d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。 The setting of this intermediate pressure, the pores 6d provided on the end plate 6a of the orbiting scroll 6, performed by the action of the gas forces on the back of the orbiting scroll lead to scroll inside the gas through the pores to the back pressure chamber. この中間圧力のかけ方は特開昭53−119412号及び特開昭55−37 How to make the intermediate pressure JP 53-119412 Patent and JP 55-37
520号等にて開示されているので詳細な説明を省略する。 Because it is disclosed in 520 Patent, etc. will not be described in detail.

次に第8図を用いて潤滑油の流れについて説明する。 Next, the flow of the lubricating oil will be described with reference to Figure 8.

潤滑油22aは密閉容器1の下部に溜められる。 Lubricating oil 22a are accumulated in the bottom of the sealed container 1. 主軸14 The spindle 14
の下端は容器底部の油中に浸漬し、主軸上部には偏心軸部14aを備え、該偏心軸部14aが旋回軸受39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6と係合している。 The lower end is immersed in the oil of the container bottom, the spindle top with an eccentric shaft portion 14a, through the eccentric shaft portion 14a is orbiting bearing 39, the orbiting scroll member 6 engaged a scroll compression element portion ing. 主軸14には、各軸受部への給油を行うための中心縦孔13が主軸下端から主軸の上端面まで形成される。 The main shaft 14, the center vertical hole 13 for performing oil supply to the bearings is formed from the spindle lower end to the upper end surface of the spindle. 13aは主軸下端と底部22の油槽部を連ねる揚油管である。 13a is a frying oil tube contiguous with oil tank portion of the spindle lower end and the bottom 22. 偏心軸部14aの下部には、旋回スクロールボス部6 The lower part of the eccentric shaft portion 14a is orbiting scroll boss 6
cの先端面を対向せる主軸受上部にバランスウエイト8 Balance c distal end surface of the main bearing upper to counter weight 8
が、主軸14と係合し一体化して形成されている。 There are formed integrally spindle 14 engages. 潤滑油 Lubricant
22a内に浸漬された揚油管13aの下端は高圧の吐出圧力Pd The lower end of the submerged frying oil pipe 13a in 22a is high discharge pressure Pd
の雰囲気にあり他方、下流となる旋回軸受39及び主軸受 There the other hand, the orbiting bearing 39 and the main bearing a downstream atmosphere
40のまわりは、中間圧力Pmの雰囲気にあるため、(Pd− Around 40, due to the atmosphere of the intermediate pressure Pm, (Pd-
Pm)の圧力下によつて、容器底部の潤滑油22aは中心縦孔13内を上昇する。 By the pressure of Pm) connexion, lubricant 22a of the bottom portion rises a central longitudinal hole 13. このように、各軸受部への給油は、 Thus, oil supply to the bearings is
中心穴給油による差圧給油等によつて行つている。 And go-between Gyotsu to the difference between pressure feed oil and the like by the center hole refueling.

中心縦孔13内を上昇した潤滑油22は、補助軸受9と9′及び、主軸受40へ給油されるとともに偏心軸部14a Lubricating oil 22 to a central longitudinal hole 13 rises, the auxiliary bearings 9 and 9 'and the eccentric shaft portion 14a with the oil supply to the main bearing 40
の上部空間(旋回スクロールボス部6cのボス部底面と偏心軸部14aの上端面との隙間の部分の油圧室を介して旋回軸受部に給油される。 Is fueling the orbiting bearing portion through the oil pressure chamber portion of the gap between the upper end surface of the upper space (boss bottom and the eccentric shaft portion 14a of the orbiting scroll boss 6c.

各軸受部39,40に給油された油は、背圧室41に至る。 Oil oil is supplied to the bearings 39 and 40, it leads to the back pressure chamber 41.
背圧室に流入した油は冷媒ガスと混合し、背圧孔6dを介して圧縮室7に流出する。 Oil that has flowed to the back pressure chamber is mixed with the refrigerant gas, it flows into the compression chamber 7 through the back pressure hole 6d. 一方背圧室の油は隣の旋回スクロールの側部空間11fに移動し、再び背圧室に戻つたり、両スクロールの鏡板摺動面に浸入しそのあと吸入室 Whereas oil in the back pressure chamber is moved to the side space 11f next to the orbiting scroll, or Modotsu to the back pressure chamber again, and enters the end plate sliding surfaces of the scrolls Then the suction chamber
5fに排出する。 It is discharged to 5f. このように背圧室の油は吸入室ひいては圧縮室に移動する。 Thus oil in the back pressure chamber is moved to the suction chamber and hence the compression chamber. 高温の油が冷媒ガスと混合されると、冷媒ガスは加熱されてその温度が上昇することとなる。 When hot oil is mixed with the refrigerant gas, so that the temperature refrigerant gas is heated is increased. なお圧縮室に至つた油は、冷媒ガスとともに加圧され、また液インジエクシヨン用細孔5gより注入された冷媒ガスと一緒になつて冷やされ、固定スクロール5上方の吐出室1aさらに電動機室1bへと移動する。 Note ItaruTsutaabura the compression chamber is pressurized with the refrigerant gas, also a connexion cooled with refrigerant gas injected from the pores 5g for liquid Injiekushiyon, the fixed scroll 5 above the discharge chamber 1a further motor chamber 1b to move. この電動機室で冷媒ガスと油は分離され、油はチヤンバ下部に落下し、再び各摺動部に供給される。 This refrigerant gas and the oil in the motor chamber are separated, the oil drops into the lower Chiyanba, is again supplied to the respective sliding portions. このように油22aは圧縮機内部を循環しており、油の温度は圧縮機全体の温度レベルに影響を及ぼす。 Thus oil 22a is circulated inside the compressor, the temperature of the oil affects the temperature level of the entire compressor.

第2図において液インジエクシヨン配管107,109に設けた減圧装置として流量制御の範囲が広くてきめの細かい制御が可能な電子式膨張弁145を使つている。 And situ a fine-grained control is an electronic expansion valve 145 wide range of flow control as a pressure reducing device provided in the liquid Injiekushiyon pipe 107 and 109 in Figure 2. 電子式膨張弁145の冷媒流量の制御は吐出管95の温度(吐出しガス温度T d )を感熱部146にて検知し空調制御部155を介して該膨張弁145の弁開度を設定して行なう。 Control of the refrigerant flow rate of the electronic expansion valve 145 through the air conditioning control unit 155 temperature (discharge gas temperature T d) detected by the heat sensitive portion 146 of the discharge pipe 95 to set the valve opening of the expansion valve 145 and conduct. そのT dの温度の高さあるいは吐出ガス自体の加熱度(スーパーヒート量)を一定になるように液インジエクシヨン配管10 Liquid Injiekushiyon pipe 10 so that the height or the discharge gas itself heating of the temperature of the T d (the superheat amount) constant
7を流れる液冷媒量を決める。 Determining the amount of liquid refrigerant flowing through 7. すなわちインジエクシヨン流量でもつてT dのスーパヒート制御を行うものである。 That performs a superheat control connexion T d in Injiekushiyon flow. 実用的には吐出ガス温度のスーパヒート量SH(T d Practically the discharge gas temperature of the superheat amount SH (T d)
は20〜30度前後が適正である。 Is a proper 20 to 30 degrees before and after. 具体的なT dの制御法は第 Control of specific T d is the
10図に示した。 It is shown in Figure 10.

第4図は、圧縮機底部22の油22aの温度を感熱部161で検知するとともに、上記した吐出しガス温度T dの両者でもつて適正な液冷媒流量(インジエクシヨン流量G inj Figure 4 is the temperature of the oil 22a of the compressor bottom 22 as well as detected by the heat detecting unit 161, and discharge described above in having in both the gas temperature T d proper liquid refrigerant flow (Injiekushiyon flow G inj)
を制御した実施例である。 An embodiment in which a controlled. 155は空調制御部でA/D変換器などのインタフエースとマイコン部(演算回路部)とから成つている。 155 is Narutsu because in tough Ace and the microcomputer unit, such as A / D converter at the air conditioning control section (arithmetic circuit). 該空調制御部155は温度の検知部151,161 The air conditioning control unit 155 temperature of the sensing portion 151, 161
と制御弁150とが連動するよう働きかける機能を備えている。 And a control valve 150 is provided with a function to encourage to work with. スクロール圧縮機の場合、前記したように油22a If the scroll compressor, the oil 22a as described above
が内部を循環しており、油の温度を基にしてインジエクシヨン流量を設定することにより、スクロール部材の温度調節ひいては圧縮機全体の温度調節がより正確に行なえる。 There have been circulating inside, by setting the Injiekushiyon flow and the temperature of the oil based, more accurately performed temperature control of the whole temperature control and thus the compressor of the scroll member. 底チヤンバの油の温度と吸入ガスの加熱度の大きさとは相関のあることが実験的に解明され、油の温度ひいては背圧室内の油を冷却することにより上記した吸入ガスの加熱を大幅に低減することができる。 The temperature of the oil in the bottom Chiyanba and size of the heating of the suction gas that is correlated elucidated experimentally, greatly heating the intake gases described above by cooling the oil temperature and thus the back pressure chamber of the oil it can be reduced. 圧縮機が高速化すると、液冷媒注入用細孔5gの開口時間が低速時に比べて短くなるため今迄みられたキヤピラリチユーブによる冷媒制御では適正なT d制御ができない。 When the compressor is faster, the opening time of the liquid refrigerant injection pore 5g can not properly T d control the coolant control by Canon Pila lithium Yubu seen until now to become shorter than the time of low speed. 本発明の電子式膨張弁145によれば制御性がよいので高速運転運時においても充分な冷却が可能となる。 Since good controllability according to the electronic expansion valve 145 of the present invention it is possible to be sufficiently cooled during high-speed operation luck.

第8図と第9図をもとにして、本発明の作用・効果を説明する。 The Figure 8 and Figure 9 based on, the operation and effects of the present invention. 第8図において従来機は破線に示すように容量制御の幅が比較的狭いため、液インジエクシヨン流量比ξ(液インジエクシヨン流量G injと吸入配管94を流れる吸入ガス流量G rとの比)は0.2前後であり、この場合は圧縮機入力、体積効率など圧縮機特性は変わつていない。 For eighth conventional machine in figure is relatively narrow width of the capacity control as indicated by the broken line, (the ratio of the intake gas flow rate G r flowing liquid Injiekushiyon flow G inj and the suction pipe 94) and the liquid Injiekushiyon flow ratio ξ is 0.2 It is around, in this case the compressor input, the compressor characteristics, etc. volumetric efficiency is not One change. 一方、本発明の対象としている低い周波数領域、例えばH d =15Hzのときには、インジエクシヨン流量比がξ On the other hand, a low frequency range that is an object of the present invention, for example, when H d = 15 Hz, the Injiekushiyon flow ratio ξ
=0.8〜0.9前後と相対的にインジエクシヨン流量を増大させているので、冷却効果の発揮とともに各性能値が飛躍的に向上している。 Since = 0.8 to 0.9 and increases before and after the relatively Injiekushiyon flow, the performance value with exert the cooling effect is remarkably improved. 図ではξ=0のときの値をもとにして各性能を比率で表わしている。 It represents a ratio of the performance based on the value at xi] = 0 in FIG. 特に体積効率η の向上が顕著となつている。 In particular the improvement of volumetric efficiency eta v is remarkable and summer. この冷暖房能力の向上は、低速周波数になるとインバータ用電動機の効率が悪化してそのため圧縮機の熱負荷が増加すること、またそのことによる液インジエクシヨン量が相対的に増大していることによる。 This improvement in cooling and heating capability is due to the fact that for the thermal load of the compressor is increased when the slower frequency efficiency of the inverter for the motor is deteriorated, and the liquid Injiekushiyon amount of that effect is relatively increased. これらの具体的な性能向上は、圧縮機内の油もしくは冷媒ガスの冷却にともない旋回スクロール側の相対的な熱変形を抑えることにより、両スクロールのラツプ先端部が接触することがなくなり機械損失が減少すること、また旋回スクロールの変位W kが小さくなり背圧室内の油に起因した吸入ガスへの内部加熱度が低下した効果によるものである。 These specific performance improvement, by suppressing the relative thermal deformation of the orbiting scroll side with the cooling of the compressor of the oil or the refrigerant gas, there is no longer mechanical loss that lap tip of the scrolls are in contact decreases to it, also internal heating degree to displacement W k of the orbiting scroll due to the oil less becomes the back pressure chamber intake gas is due effect was reduced. これらの作用・効果は容量制御幅を1:10にしたこと、また低周波数域での電動機特性と直接関わつていることであり、従来技術では予期しえない本発明の個有の作用・効果となる。 These operations and effects will be made a capacity control range 1:10, also is to have One involved motor characteristics directly in the low frequency range, the action and effects of the individual chromatic of the present invention which can not be anticipated in the prior art to become. 第9図は従来機のものと比較して本発明の容量制御幅を示した説明図である。 9 is an explanatory diagram showing the capacity control range of the present invention compared to that of conventional machines. 従来機の場合は低速域で冷媒流量G rの低下が大きく、これに対して本発明の場合は液インジエクシヨンの冷却作用が大きく効果を発揮し、より広い容量制御幅がとれることが分かる。 For conventional machines large drop in refrigerant flow rate G r at low speeds, which exert large effect cooling action of the liquid Injiekushiyon case of the present invention to, it can be seen that a larger capacity control range can be established. このように本実施例では、圧縮機の吐出しガス温度を液インジエクシヨン配管に設けた電子式膨張弁の弁開度でもつて調節するようにし、駆動周波数に応じて液インジエクシヨン流量比(インジエクシヨン流量と低圧吸入側の冷却流量との比)を可変にせしめたことをも一つの特徴としている。 Thus, in the present embodiment, the discharge of the compressor and as also connexion adjust the valve opening of the electronic expansion valve having a gas temperature in the liquid Injiekushiyon pipe, a liquid Injiekushiyon flow ratio (Injiekushiyon flow depending on the drive frequency It is one of the features also that allowed the ratio) between the coolant flow rate of the low pressure suction side variable.

第10図は吐出ガス温度T dの制御を冷房運転時と暖房運転時とでそのスーパーヒート量を違わせた実施例である。 FIG. 10 shows an embodiment example in which differ the superheat amount and the ejection gas temperature T d in the cooling operation and the heating operation. 暖房運転時には第1図において冷媒の流れが熱交換器の部分で逆となる。 During heating operation flow of the refrigerant is reversed in the portion of the heat exchanger in Figure 1. 図中のΔT dCは冷房運転時のスーパーヒート量を、ΔT dHは暖房運転時のスーパーヒート量でΔT dH >ΔT dCとなるように空調制御部(マイコン部)155を設定する。 [Delta] T dC in the figure the superheat amount at the time of cooling operation, [Delta] T dH sets the air conditioning control section (microcomputer) 155 such that ΔT dH> ΔT dC in superheat amount at the time of heating operation. このように運転モードによりスーパーヒート量を変えるのには前記した電子式膨張弁の使用が最適である。 The use of electronic expansion valve to which the to change the superheat amount by thus operating mode is optimal. 暖房運転時でのΔT dHを大きく設定することにより電動機3からの発熱量を室内側熱交換器10 Indoor heat exchanger 10 the heat value of the electric motor 3 by setting a large [Delta] T dH in the heating operation
6に排熱することができるので、暖房能力の向上に有効に利用することを狙つている。 It is possible to exhaust heat to 6, and 狙Tsu to be effectively used for the improvement of the heating capacity.

以上説明したように、本実施例によれば固定スクロール部材に鋳鉄材を、旋回スクロールにアルミ合金など線膨張係数の異なる材質を組合せたスクロール圧縮機を冷凍装置に組込み、インバータにて広い運転周波数範囲にわたって上記圧縮機を駆動する可変速スクロール圧縮機において、高圧側液冷媒を圧縮室に注入する液インジエクシヨン機能を備えることにより、両スクロール部材の膨張係数の相違に因つて生じるスクロール鏡板の踊り(変位W kの増大作用)を抑制するとともに、より広い容量制御幅を実現する効果がある。 As described above, the cast iron fixed scroll member according to this embodiment incorporates a scroll compressor that combine different material having the linear expansion coefficient such as aluminum alloy orbiting scroll refrigeration system, a wide operating frequency by an inverter in variable speed scroll compressor for driving the compressor over a range, by providing a liquid Injiekushiyon function of injecting high-pressure side liquid refrigerant into the compression chamber, the factors connexion occurring scroll end plate to the difference in expansion coefficients of the two scroll members dance ( It suppresses the increase effect) of the displacement W k, the effect of realizing a wider capacity control range.

〔発明の効果〕 〔Effect of the invention〕

本発明によれば、次のような効果がある。 According to the present invention, the following effects.

(1)両スクロール部材の材質を異なつた組合わせを有する圧縮機において、温度上昇にともなう両スクロールラツプの軸方向及び径方向の当たりを防止できるので、 (1) In the compressor with ivy combination different materials of both scroll members, since the contact of the axial and radial directions of both scrolls Raţ flop due to temperature rise can be prevented,
従来機に対して性能向上と摺動部のかじり防止など信頼性を確保できる。 Such galling preventing performance improvement and the sliding portion with respect to conventional machines can ensure reliability.

(2)可変速スクロール圧縮機の容量制御幅を1:10前後とより広くとれるとともに運転圧力比の範囲の拡大化が図れる。 (2) the capacity control range of the variable speed scroll compressor 1:10 attained enlargement of the range of operating pressure ratio with longitudinal and taken wider.

(3)インジエクシヨン流量比をξ=0.8前後に設定することにより、低い周波数領域で冷暖房能力が大幅に向上できる。 (3) By setting the Injiekushiyon flow ratio xi] = 0.8 in the longitudinal and heating and cooling capability at a low frequency range can be greatly improved.

(4)暖房運転時と冷房運転時での吐出ガス温度のスーパーヒート量を違わせた液インジエクシヨン流量の制御をすることにより、暖房能力の向上をより一層図ることができ、空調機の快適性が図れる。 (4) by the control of the liquid Injiekushiyon flow was differ superheat amount of the discharge gas temperature at the heating operation during the cooling operation, it is possible to improve the heating capacity more, comfort of the air conditioner It can be achieved.


第1図は本発明の冷凍装置のサイクル構成を示す図、第2図と第4図は密閉形スクロール圧縮機の全体構造を示す縦断面図、第3図は両スクロール部材のかみ合い惜態を示す平面図、第5図から第7図は従来技術の課題を説明するための説明図、第8図と第9図は本発明の効果をあらわす説明図、第10図は冷房運転時と暖房運転時での吐出ガスのスーパーヒート量を違わせた実施例を示す図である。 Figure Figure 1 is showing a cycle structure of the refrigeration apparatus of the present invention, longitudinal sectional view Figure 2 and Figure 4 is showing the overall structure of the sealed type scroll compressor, a third figure engagement of both scroll members 惜態plan view illustrating, explaining for Figure 7 from FIG. 5 is for explaining a problem of the prior art, FIG. 8 and FIG. 9 is an explanatory diagram showing the effect of the present invention, FIG. 10 and the cooling operation Heating It illustrates an embodiment which has differ superheat amount of the discharged gas at the time of operation. 5……固定スクロール、6……旋回スクロール、3…… 5 ...... fixed scroll, 6 ...... orbiting scroll, 3 ......
電動機、1b……電動機室、14……主軸、17……吸入管、 Motor, 1b ...... motor chamber, 14 ...... spindle, 17 ...... suction pipe,
19……吐出管、22……油、145……電子膨張弁、146…… 19 ...... discharge pipe, 22 ...... oil, 145 ...... electronic expansion valve, 146 ......
感温部、107,109……液インジエクシヨン配管、200…… Temperature sensing portion, 107, 109 ...... liquid Injiekushiyon piping, 200 ......
インバータ。 Inverter.

フロントページの続き (72)発明者 荒田 哲哉 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (72)発明者 富田 好勝 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (72)発明者 水野 隆夫 静岡県清水市村松390番地 株式会社日 立製作所清水工場内 (56)参考文献 特開 昭63−29083(JP,A) 特開 昭52−57507(JP,A) 特開 昭58−205059(JP,A) 実開 昭63−21787(JP,U) Of the front page Continued (72) inventor Tetsuya Arata Tsuchiura, Ibaraki Prefecture Kandatsu-cho, 502 address, Hitachi, Ltd. machine in the Laboratory (72) inventor Yoshikatsu Tomita Tsuchiura, Ibaraki Prefecture Kandatsu-cho, 502 address, Hitachi, Ltd. machine within the Institute ( 72) inventor Takao Mizuno, Shizuoka Prefecture Shimizu City Muramatsu 390 address, Inc. Date falling Works Shimizu in the factory (56) reference Patent Sho 63-29083 (JP, a) JP Akira 52-57507 (JP, a) JP Akira 58-205059 (JP, A) JitsuHiraku Akira 63-21787 (JP, U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】 (57) [the claims]
  1. 【請求項1】鏡板と該鏡板に直立して設けられた渦巻き状のラップとからなる固定スクロール部材、および、鏡板と該鏡板に直立して設けられた渦巻き状のラップとからなり、上記固定スクロール部材よりも軽量かつ線膨張係数の大きい異種材質の旋回スクロール部材を備え、これら両スクロール部材を互にラップを内側にして噛み合わせ、固定スクロール部材に対して旋回スクロール部材を自転なしに旋回運動させるように構成したスクロール圧縮機を冷凍装置に組み込み、インバータにて広い運転周波数範囲にわたって前記圧縮機を駆動するようにした可変速スクロール圧縮機であって、 前記冷凍装置の液インジェクション配管からの高圧液冷媒を前記固定スクロール部材の鏡板部に設けた液インジェクション注入用細孔を通して前記圧 1. A fixed scroll member comprising a spiral wrap provided upright on the end plate and end plate, and consists of a spiral wrap provided upright on the end plate and end plate, the fixed It includes a orbiting scroll member of a large heterologous material of light weight and linear expansion coefficient than the scroll member, engaging with these both scroll members each other wrap inwardly, pivoting motion orbiting scroll member without rotation relative to the fixed scroll member incorporated into the refrigeration system a scroll compressor which is configured to, a variable speed scroll compressor which is adapted to drive the compressor over a wide operating frequency range with the inverter, a high pressure from the liquid injection pipe of the refrigeration system the pressure through the liquid injection injection pores having a liquid refrigerant to the end plate of the fixed scroll member 縮機の圧縮室に注入する液インジェクション手段と、前記圧縮機運転時における駆動周波数に応じて液インジェクション流量比を可変ならしめるようにした前記圧縮機の吐出ガス温度調節手段と、を備えたことを特徴とする可変速スクロール圧縮機。 A liquid injection means for injecting a compression chamber of compressor, further comprising a, a discharge gas temperature regulating means of the compressor in which the liquid injection flow rate ratio so makes it varied according to the driving frequency during the compressor operation variable speed scroll compressor according to claim.
  2. 【請求項2】前記吐出ガス温度調節手段は、前記液インジェクション配管中に設けられ、駆動周波数に応じて弁開度を調節するようにした電子式膨張弁であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の可変速スクロール圧縮機。 Wherein said discharge gas temperature adjustment means provided in the liquid injection pipe, claims, characterized in that an electronic expansion valve so as to adjust the valve opening in accordance with the driving frequency range variable speed scroll compressor as set forth in claim 1, wherein.
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