JP3882785B2 - Scroll compressor - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍空調装置,空気圧縮装置その他に用いられるスクロール圧縮機に係り、特に旋回スクロールが平板の両側に旋回ラップを備え、該旋回スクロールを偏心円運動させる駆動軸が該旋回スクロール及び定置スクロールを貫通するように設けられるスクロール圧縮機に関する。
【0002】
【従来の技術】
【特許文献1】
特開平5−187372号公報
この種のスクロール圧縮機としては、例えば特開平5−187372号公報に記載されているように、平板(鏡板)の軸方向両面に各々一条のインボリュートラップを形成した1つの旋回スクロールと、この旋回スクロールのラップに嵌合する1つのインボリュートラップを形成した一対の定置スクロールと、前記旋回スクロール及び前記固定スクロールを貫通して前記旋回スクロールを公転させるための主軸と、更に、前記旋回スクロールの自転を阻止するために、ラップ形成空間の外周側に周方向に各々120°づつ位置をずらして設けた自転規制用の3個の従動クランク軸と軸受を備えた構成が開示されている。また、相手側スクロールの鏡面と対面するラップ端面に凹溝部を設け、この溝部に自己潤滑性の封止部材(チップシール)を嵌入し、前記ラップ端面と相手側スクロールとをこのチップシールを介して摺接させる構成が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のスクロール圧縮機は、スクロールの中心部分には主軸が貫通しているために、渦巻状ラップをその外側から巻き始める必要がある。インボリュートあるいはその他の曲線からなるラップにより形成される最小閉じ込め室が外周になればなるほどその容積が増大するので、所定の固有圧縮比(圧縮開始時の圧縮室容積と吐出開始時の圧縮室の容積の比)を確保するためには、ラップの巻数を外側へ増やさなければなず、スクロールの外形(直径)が大きくなる。また、旋回スクロールの自転を防止するための自転防止機構部がラップの巻き終わり部よりも更に外側方向に突出した鏡板外周縁部に形成されているために、圧縮機の外形が更に大きくなるという問題がある。従って、このような従来のスクロール圧縮機では、例えば冷凍空調用のスクロール圧縮機においては、該スクロール圧縮機の所要定格動力が5馬力クラスで圧縮機の外形(直径)を160mm以下の小型な形態に構成することができなかった。
【0004】
そして、旋回スクロール側の鏡板自体が比較的肉厚に形成されているため、旋回スクロール全体の重量が大きくなり、偏心回転に伴う遠心力による軸受荷重が増大し、振動も大きくなるという問題がある。また、ラップ端面と相手側スクロールとを前記チップシールを介して摺接させるため、チップシールの耐摩耗性により該スクロール圧縮機の効率や信頼性が大きく影響されるという問題がある。
【0005】
本発明の目的は、小型で性能及び信頼性の良いスクロール圧縮機を提供することにある。
【0006】
そして、具体的には、旋回スクロールの外形を小さくして高速回転に適した形態にし、広範囲な出力制御を静粛な運転を維持した状態で実現できるようにすることにある。
【0007】
また、ラップの先端に形成する間隙を適正に維持し、且つ、液圧縮や圧縮室圧力の異常上昇によって旋回スクロールに大きな力が作用するのを防止することにより、安定した運転を維持できるようにすることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明の1つの特徴は、平板の両側に渦巻状の旋回ラップを設けた旋回スクロールと、該旋回スクロールの両側に設置されて前記旋回ラップと向き合うように偏心状態に組み合わされる定置ラップが設けられた定置スクロールと、前記旋回スクロールと定置スクロールを貫通して設けられ、前記旋回スクロールを定置スクロール内で偏心円運動させる駆動軸とを備え、前記旋回スクロールを定置スクロールに対して自転を阻止しつつ偏心円運動させて気体を圧縮するスクロール圧縮機において、前記旋回スクロールの平板の外周面に凹溝部を形成し、該凹溝部内に該旋回スクロールと係合して該旋回スクロールの自転を阻止しつつ偏心円運動を許容するオルダム継ぎ手を収容して設置したことにある。
【0009】
そして、具体的には、前記旋回スクロールの旋回ラップの外側曲線の終端部を該旋回スクロールの平板の外周縁に近接もしくは一致するように形成し、前記オルダム継ぎ手は、キー部の中央部で分割して連設したことを特徴とする。
【0010】
また、前記定置スクロールと該定置スクロールを進退可能に支持するフレームの間には該定置スクロールを旋回スクロールの方向に与圧する作動室と、該作動室と前記旋回スクロールと定置スクロールのラップで形成される圧縮室とを連通する連通路を設けたことを特徴とする。
【0011】
また、前記旋回スクロールは、前記平板の位置において前記駆動軸の軸方向に2分割され、該分割面を対向させて連設したことを特徴とする。
【0012】
そして、分割された前記旋回スクロールの分割面間に弾性体を介在して軸方向に伸縮可能に連設し、前記分割面の外周縁部に凹溝部を形成し、該凹溝部内に前記旋回スクロールと係合して該旋回スクロールの自転を阻止しつつ偏心円運動を許容するオルダム継ぎ手を収容して設置したことを特徴とする。
【0013】
更に、該圧縮機の外形寸法を、所要定格動力が5馬力クラスにおいて直径160mm以下に構成したことを特徴とする。
【0014】
旋回ラップの巻き終わり部の外側曲線の終端部を平板(鏡板)の外周縁と近接もしくは一致させた構造は、旋回スクロールの鏡板外形を小さくすることができる。また、オルダム継ぎ手をリング状に形成し、キー幅の中央から2分割構造とすると共に旋回スクロールの鏡板の外周に形成された凹溝部内にオルダム継ぎ手を収容して摺動するように構成したことで、圧縮機外形が小さくなる。従って、例えば冷凍空調用スクロール圧縮機においては、圧縮機の所要定格動力が5馬力クラスで圧縮機の外形をφ160以下に構成することが可能となった。
【0015】
更に、定置スクロールと旋回スクロールを相対的に軸方向にリリースする構成は、旋回スクロールのラップ先端と定置スクロールのラップ先端との間隙を常時適正な間隙に保持しながら圧縮機を運転することができ、且つ、例えば液圧縮や圧縮室内圧力の異常上昇などの現象が生じた場合には、定置スクロールを旋回スクロールからリリースすることによって旋回スクロールの鏡板の外周縁部の側面と定置スクロールの鏡板の外周縁部の側面の摺接面での異常な荷重を回避することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【0017】
図1は本発明になるスクロール圧縮機の第1の実施例を90°の角度で切り欠いて展開して示す縦断側面図、図2はこの実施例で使用するオルダム継ぎ手の斜視図、図3は同旋回スクロールの横断平面図、図4及び図5は同定置(固定)スクロールの横断平面図である。
【0018】
図1おいて、このスクロール圧縮機は、両端が密閉され軸心をほぼ鉛直にして配置した円筒形の密閉容器1と、該密閉容器1内の上部に軸心を該密閉容器1の軸心と一致させて固定した第1フレーム2及び第2フレーム3と、片側に渦巻状の定置ラップが形成され、前記第1フレーム2及び第2フレーム3と軸心を一致させて前記定置ラップをそれぞれ下方及び上方に向けて向き合うように前記第1フレーム2及び第2フレーム3内にそれぞれ軸方向に摺動可能に嵌装した第1定置スクロール4及び第2定置スクロール5と、平板の両側に渦巻状の旋回ラップが対称的に形成され、前記第1定置スクロール4及び第2定置スクロール5にサンドイッチ状に挾持されるようにラップを対向させて軸心を偏心円運動可能に内包される両歯型の旋回スクロール6と、前記第1定置スクロール4及び第2定置スクロール5と軸心を一致させて前記第2フレーム3の下方に配置した旋回スクロール駆動用の電動機を構成する固定子7a及び回転子7bと、該回転子7bに結合されて回転し、旋回軸受6bを介して前記旋回スクロール6を偏心円運動させるクランク軸8と、前記密閉容器1の壁面を貫通して設けられ、前記第1定置スクロール4の定置ラップと旋回スクロール6の旋回ラップとで形成される空間に被圧縮気体を供給する吸入管9と、前記密閉容器1の壁面を貫通して配置された吐出管10などから構成される。前記第2フレーム3は前記密閉容器1の壁面に固定され、前記第1フレーム2は該第1フレーム2から前記第1定置スクロール4及び第2定置スクロール5を貫通する通しボルトによって前記第2フレーム3に固定される。
【0019】
駆動軸であるクランク軸8は、回転子7bと結合された回転子結合部8dと、該回転子結合部8dから上方に伸びて前記第2フレーム3の中心に固定された第2フレーム軸受3aに支持された下支持軸部8bと、該下支持軸部8bの上方に伸びて前記旋回軸受6bに嵌合した偏心軸部8aと、該偏心軸部8aから上方に伸びて前記第1フレーム2の中心に固定された第1フレーム軸受2aに支持された上支持軸部8cと、前記回転子結合部8dから下方に伸びて前記密閉容器1の壁面に固定された補助フレーム11に形成された補助軸受12に支持された下端支持軸部8eから成っている。クランク軸8には、旋回スクロール6の遠心力及び遠心力によるモーメントを打ち消して振動の発生を防止するために、下支持軸部8bに下バランスウェイト13が取り付けられ、上支持軸部8cに上バランスウェイト14が取り付けられている。なお、前記第2フレーム軸受3aは鍔付き軸受構造となっており、クランク軸8と回転子7bの重量を支えている。
【0020】
旋回スクロール6は、オルダム継ぎ手15により自転(偏心軸部8aを中心とする回転)をしないように拘束され、偏心軸部8aの回転によって駆動されて偏心円(旋回)運動を行なう。
【0021】
前記オルダム継ぎ手15は、図2に示すように、2本のリング部15a,15bを連設して長円形のリング状に形成されており、6か所のキー部15c,15d,15e,15f,15g及び15hを備える。前記キー部15c,15h及びキー部15e,15fのキー幅方向の端面は、2つのリング部15a,15bを連設する突合せ面を形成している。そして、該オルダム継ぎ手15の前記キー部15d,15gは、図3に示す前記旋回スクロール6に形成されたキー溝6c,6dに係合して該旋回スクロール6が該キー溝方向に相対的に摺動するのを許容し、キー部15c,15h及びキー部15e,15fは、図4に示す前記第2定置スクロール5に形成されたキー溝5b,5cに係合して該キー溝方向に相対的に摺動する。また、該オルダム継ぎ手15のリング部15a,15bの短径領域は、前記旋回スクロール6の鏡板の外周面の軸方向中央部に形成された凹溝部6e内をキー溝方向に相対的に摺動するように該凹溝部6e内に収納され、長径領域は鏡板の外周面外に露出して第2定置スクロール5のキー溝5b,5cに該キー溝方向に摺動するように係合する。
【0022】
前記旋回スクロール6は、図3に示すように、鏡板6fの両側に形成される旋回ラップ6aの巻き始め部(中心部)が円弧で形成されており、該旋回ラップ6aの外側曲線の終端部は鏡板6fの外周縁と近接もしくは一致している。この形状は、旋回ラップ6aの巻回数に対して旋回スクロール6の鏡板6fの外形を小さくすることができる。旋回軸受6aの外周部には吐出通路6g(6i)及び吐出穴6hが設けられている。吐出通路6g(6i)は旋回スクロール6の軸方向両側部(図1では上下の側面)に形成され、お互いは前記吐出穴6hによって連通している。
【0023】
前記第2定置スクロール5は、図4に示すように、定置ラップ5aの巻き始め部(内周端部)及び巻き終わり部(外周端部)は共に円弧で形成され、該定置ラップ5aの巻き始め部の内側の近傍には前記嵌合穴5dが設けられている。一方、該定置ラップ5aの巻き始め部の内側の近傍には、吸入通路5eが設けられている。
【0024】
第1の定置スクロール4は、図5に示すように、定置ラップ4aの巻き終わり部(外周端部)の近傍に、前記密閉容器1の壁面を貫通して設置された吸入管9に連通する吸入口4bが開口している。一方、定置ラップ4aの巻き始め部(内周端部)の近傍には前記旋回スクロール6の軸方向の両側端部(図1では上端面)に形成された前記吐出通路6gに開口するように吐出穴4cが設けられている。該吐出穴4cは、前記第1フレーム2に形成された吐出通路2cによって前記密閉容器1の上部の吐出空間1aに連通される。
【0025】
旋回スクロール6の旋回ラップ6aと第1定置スクロール4の定置ラップ4a及び第2定置スクロール5の定置ラップ5aに挟まれた区画は圧縮室16および17を形成しており、該圧縮室16は前記吐出通路6gに、該圧縮室17は前記吐出通路6iに連通している。
【0026】
このように構成されたスクロール圧縮機において、クランク軸8の回転駆動によって旋回スクロール6が偏心(旋回)運動すると、被圧縮流体は吸入管9から吸入されて圧縮室16,17で圧縮され、所定の圧力(吐出圧力)に達した後に吐出通路6g,6i,吐出穴6h,吐出穴4cを経て吐出通路2aから前記密閉容器1の上部の吐出空間1aに吐出され、吐出管10を経て密閉容器1外へ吐出される。
【0027】
次に、圧縮室16,17内の圧力が異常に高くなったときや液圧縮現象が発生したときの第1及び第2の定置スクロール4,5のリリース構造について説明する。
【0028】
第1フレーム2に対する第1定置スクロール4の嵌装構造は、第1フレーム2の内側面に形成したリング状の凹部2bに、第1定置スクロール4の外側面に形成したリング状の凸部4eにシールリング4dを嵌着して軸方向に摺動可能に嵌合し、凹部2bの底部と凸部4eの先端部の間にリング状の作動室18を形成するように構成される。一方、第2フレーム3に対する第2定置スクロール5の嵌装構造は、第2フレーム3の内側面に形成したリング状の凹部5fに、第2定置スクロール5の外側面に形成したリング状の凸部3cにシールリング3bを嵌着して軸方向に摺動可能に嵌合し、凹部5fの底部と凸部3cの先端部の間にリング状の作動室19を形成するように構成される。そして2つの前記作動室18,19は、第1定置スクロール4及び第2位置スクロール5に穿孔された連通孔4f,5gによって前記圧縮室16,17と連通している。ここで、作動室18,19内の圧力は、圧縮室16,17に対する連通孔4f,5gの開口位置によって任意に設定することが可能であり、中間圧もしくは吸入圧力となるよに設定される。
【0029】
前記第2定置スクロール5の鏡板の外周縁部の軸方向側面と第2フレーム3と第1フレーム2の外周縁部の接触(突合せ)面は機械加工上ある公差内で軸方向寸法が同一面となるように加工して組み立てしている。この状態で旋回スクロール6を第2定置スクロール5に組み立てたとき(第2定置スクロール5の鏡板と旋回スクロール6の鏡板が接触している)には、旋回スクロール6のラップ6aの先端と第2定置スクロール5のラップ5aの先端には、性能や信頼性の観点からある適正な間隙が発生するように設定されている。換言すれば、性能や信頼性の観点からある適正な間隙を設定して、第2定置スクロール5のラップ5aのラップ長さを基準にして旋回スクロール6のラップ6aのラップ長さを決める。同様な考え方で、第1定置スクロール4と旋回スクロール6のラップ長さも決められる。ここで、第1定置スクロール4の鏡板の外周縁部の側面は第2定置スクロール5の鏡板の外周縁部の側面に接触していることが基準となる。このように第2定置スクロール5の鏡板の外周縁部の側面を基準にして軸方向寸法が決められる。
【0030】
次に、圧縮機が作動しているときの旋回スクロール6のラップ6aの先端と第2定置スクロール5のラップ5aの先端の間隙について述べる。説明を簡明にするために、旋回スクロール6と第2定置スクロール5との関係について述べることとする。第2定置スクロール5に働く軸方向の力は、先ず、第2定置スクロール5を上方向(第2定置スクロール5を旋回スクロール6に押し付ける方向)に押す力として、(1)第2定置スクロール5の中央部でクランク軸8と前記リング状の凹部5fの壁面で形成される空間5hの軸方向投影面積に吐出圧力を乗じた力(F1)、(2)作動室19の軸方向投影面積に該作動室19内の圧力を乗じた力(F2)、(3)リング状の凹部5fの壁面と第2フレームで形成される空間20の軸方向投影面積に吸入圧力を乗じた力(F3)が作用する。一方、第2定置スクロール5を下方向(第2定置スクロール5を旋回スクロール6から離そうとする方向)に押す力としては、前記圧縮室17の圧縮力(F4)が作用する。その結果、第2定置スクロール5には、前記力F1からF3の合力と圧縮力F4との釣り合いでその差分の移動力が発生する。ここで、圧縮機の運転条件が決まれば決まる力はF1,F3及びF4であり、F2によって前記旋回スクロール6のラップ6aの先端と第2定置スクロール5のラップ5aの先端との間隙が決まることになる。換言すれば、性能や信頼性の観点から決定されるある適正な間隙になるように、力F2、つまり前記作動室19の軸方向投影面積あるいは該作動室19内の圧力を決めることになる。
【0031】
次に動作について説明する。以上のように構成されたスクロール圧縮機が運転されると、通常では前記力F1〜F4のバランスは、F1+F2+F3≧F4となるように設定し、前記旋回スクロール6のラップ6aの先端と第2定置スクロール5のラップ5a及び第1定置スクロール4のラップ4aの先端との間隙がある適正な(設定)間隙値を保持しながら、第1定置スクロール4及び第2定置スクロール5の鏡板の外周縁部の側面と旋回スクロール6の鏡板の外周縁部の側面が摺接して運転される。このような状態から、例えば液圧縮や圧縮室内圧力の異常上昇などの現象が生じた場合には、前記力F1〜F4のバランスがF1+F2+F3<F4となり、第2定置スクロール5及び第1定置スクロール4を旋回スクロール6から離そうとする力が発生して、第1及び第2定置スクロール4,5が軸方向に後退して第1定置スクロール4の鏡板の外周縁部の側面と第2定置スクロール5の鏡板の外周縁部の側面での旋回スクロール6との摺接が解かれ、ラップ先端の間隙が拡がることによって圧力(高圧)が低圧側に洩れて圧力が低下し、圧力が異常に上昇することがなくなる。従って、定置スクロール4,5及び旋回スクロール6は、異常圧力に耐えるような厚肉部材とする必要がないので、所望の圧力に耐える薄肉部材で小形且つ軽量に構成することができる。
【0032】
なお、この実施例では、第1定置スクロール4及び第2定置スクロール5の両部材を軸方向にリリースする構成としているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、第1定置スクロール4と第1フレーム2を一つの部材とし、これを第1定置スクロール4として他の部材に固定し、第2定置スクロール5だけを軸方向にリリースする構成とするように変形することでもできる。
【0033】
以上説明したように、この実施例によれば、旋回スクロール6のラップ6aの巻き終わり部の外側曲線の終端部を鏡板の周縁と近接もしくは一致させる構造としたことにより、旋回スクロール6の鏡板の外形を小さくすることができた。
【0034】
また、オルダム継ぎ手15を、キー幅の中央から2分割したリング部を結合したリング状構造とし、旋回スクロール6の鏡板の軸方向中央部に形成した凹部6e内に該オルダム継ぎ手15のリング部15a,15bを収容して該凹部6e内をそれぞれ摺動するように構成したことによって、圧縮機の外形を小さくすることができる。
【0035】
更に、第1定置スクロール4あるいは第2定置スクロール5を旋回スクロール6に対して軸方向にリリースできる構成としたことによって、旋回スクロール6のラップ先端と定置スクロール4,5のラップ先端との間隙を常に適正な間隙に保持しながら圧縮機を運転することができ、且つ、例えば液圧縮や圧縮室内圧力の異常上昇などの現象が生じた場合には、定置スクロール4,5を旋回スクロール6からリリースすることによって、旋回スクロール6の鏡板の外周縁部の側面と定置スクロール4,5の鏡板の外周縁部の側面の摺接面での異常な荷重を回避することができるといった効果が得られる。
【0036】
更にまた、小型の圧縮機で広範囲な出力制御を行うために旋回スクロール6を駆動する電動機をインバータ制御によって高速回転(例えば6000〜9000rpm)させると、旋回スクロール6の偏心回転運動によって大きな遠心力が発生する。この遠心力は、下バランスウェイト13によって打ち消されるが、クランク軸8には第2フレーム軸受3aを支点とするモーメントが発生する。しかしこのモーメントは、上支持軸部8cの外端に取り付けた上バランスウェイト14によって打ち消すようにしたので、高速回転状態においても振動が大きくなることはなく、静粛な運転を実現することができる。
【0037】
次に、本発明の他の実施例を説明する。図6は本発明になるスクロール圧縮機の第2の実施例を90°の角度で切り欠いて展開して示す縦断側面図である。また、図7はこの実施例で使用するオルダム継ぎ手の斜視図である。ここで、図1〜図5に示した第1実施例と共通する構成部品には同一の参照符号を付記してその部分の詳細な説明は省略する。
【0038】
この実施例の特徴は、第1の実施例と比較して、旋回スクロールが軸方向に2分割構造になっていることにある。つまり、第1定置スクロール4に対向して第1旋回スクロール60が設けられ、第2定置スクロール5に対向して第2旋回スクロール61が設けられている。そして、前記第1旋回スクロール60と前記第2旋回スクロール61の軸方向中央部に形成された凹部6e内にオルダム継ぎ手15のリング部15aが摺動可能に収容され、両旋回スクロール60,61の自転防止を担っている。このオルダム継ぎ手15は、図7に示すように、1つのリング部15aと4か所のキー部15c,15d,15e及び15gから構成されており、前記第1旋回スクロール60,前記第2旋回スクロール61,前記第1定置スクロール4及び前記第2定置スクロール5に形成されたキー溝に係合して該溝内をそれぞれ摺動する。
【0039】
旋回スクロールを両歯にすることの最大のメリットは、被圧縮流体を圧縮する際に発生する軸方向のスラスト荷重が互いにキャンセルされることと、圧縮荷重による旋回スクロール鏡板の変形の回避である。片歯の旋回スクロールでは前記旋回スクロール鏡板の変形を防ぐために該旋回スクロール鏡板を厚くせざるを得ないが、この実施例のように旋回スクロールを構成すれば上下の旋回スクロール60,61で変形を規制しあうので各旋回スクロール60,61の鏡板を極力薄くすることが可能となる。
【0040】
固定スクロール4,5のリリース構造および動作については、前述した実施例と同様であるので説明は省略する。
【0041】
以上のようにこの実施例によれば、旋回スクロール60,61を軸方向に2分割構造としているので、オルダム継ぎ手15を一体に構成して小型化することができるとともに、組み立て性が向上する。更に、旋回スクロール60,61の鏡板の厚さを薄くすることができる効果がある。
【0042】
次に、本発明の更に他の実施例を説明する。図8は、本発明になるスクロール圧縮機の第3の実施例を90°の角度で切り欠いて展開して示す縦断側面図である。ここで、第1の実施例及び第2の実施例と共通する構成部品には同一参照符号を付記してその部分の構造の説明は省略する。
【0043】
この実施例の特徴は、2分割された第1旋回スクロール60と第2旋回スクロール61の間に矩形断面の弾性支持体22,23を介装し、該第1旋回スクロール60と該第2旋回スクロール61の背面(ラップの反対側面)に適当な隙間を形成して連設したことにある。前記弾性支持体22,23は、弾性力を持った自己潤滑性部材などで形成され、前記第1旋回スクロール60と前記第2旋回スクロール61に形成されたリング状の溝に嵌着して設置される。第1旋回スクロール60と前記第2旋回スクロール61には相対的な回転運動がないので、前記弾性支持体22,23は、必ずしも自己潤滑性部材である必要はない。
【0044】
この実施例の両歯タイプに限らず片歯タイプのスクロール圧縮機では、ラップ先端間の隙間設定が性能及び信頼性から最も重要な因子になってくる。換言すれば、圧縮機運転中にいかに信頼性(耐久性)を損なわずにラップ先端間の隙間を小さく設定できるかが圧縮機の高効率化を左右する。この技術的課題に対応できるのが前述してきた定置スクロール4,5のリリース構造であるが、この実施例は、それを旋回スクロールを定置スクロールからリリースするように移動できるように構成して実現するものである。
【0045】
弾性支持体22,23は弾性力を持った自己潤滑性部材などで形成されていることから、第1及び第2旋回スクロール60,61を第1及び第12定置スクロール4,5から引き離そうとする力が生じた場合には、第1及び第2旋回スクロール60,61の背面(ラップの反対側面)では弾性支持体22,23を縮めようとする力が作用し、該弾性支持体22,23が縮んで第1及び第2旋回スクロール60,61を第1及び第2定置スクロール4,5から軸方向にリリースすることになる。そして、第1及び第2旋回スクロール60,61を第1及び第2定置スクロール4,5から引き離そうとする力が減少して弾性支持体22,23の弾性力の方が大きくなると、第1及び第2旋回スクロール60,61を第1及び第2定置スクロール4,5の方へ押し付ける復元力が発生する。このように、第1及び第2旋回スクロール60,61の背面間に弾性支持体22,23を設置することで該第1及び第2旋回スクロール60,61の旋回運動時の姿勢を更に安定させることが可能となる。なお、第1及び第2定置スクロール4,5のリリース動作については前述した通りであるので説明を省略する。
【0046】
この実施例によれば、旋回スクロールを鏡板の中央部で軸方向に2分割した構造の第1旋回スクロール60と第2旋回スクロール61の背面間に弾性支持体22,23を設置することで、両旋回スクロール60,61の旋回運動時の姿勢を更に安定させることができると共に、両旋回スクロール60,61を両定置スクロール4,5からリリースすることによって両旋回スクロール60,61の鏡板の外周縁部の側面と定置スクロール4,5の鏡板の外周縁部の側面の摺接面における異常な荷重を回避することができる効果がある。
【0047】
なお、旋回スクロール60,61を軸方向に進退させて定置スクロール4,5からリリースする構成とした場合には、前記定置スクロール4,5はフレーム2,3に固定して進退不能に取り付けても同様な効果を得ることができる。
【0048】
【発明の効果】
本発明によれば、旋回スクロールと係合して該旋回スクロールの自転を阻止しつつ偏心円運動を許容するオルダム継ぎ手を該旋回スクロールの平板の外周面に形成した凹溝部内に収容したことにより該旋回スクロールの外形を小さくすることができる。
【0049】
また、前記旋回スクロールの旋回ラップの外側曲線の終端部を該旋回スクロールの平板の外周縁に近接もしくは一致するように形成したことにより、小径の旋回スクロールに対して旋回ラップの巻回数を多くすることができ、所望の圧縮特性を得ることができる。
【0050】
更に、定置スクロールと旋回スクロールを軸方向に相対的に進退(リリース)するようにしたことにより、旋回スクロールのラップ先端と定置スクロールのラップ先端に適正な間隙に保持して旋回スクロールの旋回運動時の姿勢を安定させながら圧縮機を運転することができるので、圧縮機の性能が向上できる。更に、液圧縮や圧縮室内圧力の異常上昇などの現象が生じた場合には、定置スクロールや旋回スクロールがリリースすることによってスクロールの鏡板の外周縁部の側面における摺接面での異常な荷重を回避することができるので、信頼性が向上する。
【0051】
更に、駆動軸に前記旋回スクロールの偏心円運動に対するバランスウェイトと該駆動軸に作用するモーメントに対するバランスウェイトを取り付けたことにより、旋回スクロールが偏心円運動することによって発生する遠心力及びモーメントを打ち消すことができ、高速回転時にも振動を抑制して静粛に運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明になるスクロール圧縮機の第1の実施例を示す縦断側面図である。
【図2】図1に示した第1の実施例におけるオルダム継ぎ手の斜視図である。
【図3】図1に示した第1の実施例における旋回スクロールの横断平面図である。
【図4】図1に示した第1の実施例における第2定置スクロールの横断平面図である。
【図5】図1に示した第1の実施例における第1定置スクロールの横断平面図である。
【図6】本発明になるスクロール圧縮機の第2の実施例を示す縦断側面図である。
【図7】図2に示した第2の実施例におけるオルダム継ぎ手の斜視図である。
【図8】本発明になる第3の実施例を示すスクロール圧縮機の縦断側面図である。
【符号の説明】
1…密閉容器、2…第1フレーム、3…第2フレーム、3b…シールリング、4…第1定置スクロール、4a…定置ラップ、4d…シールリング、4f…連通孔、5…第2定置スクロール、5a…定置ラップ、5g…連通孔、6…旋回スクロール、6a…旋回ラップ、6e…凹溝部、6f…鏡板、8…クランク軸、13…下バランスウェイト、14…上バランスウェイト、15…オルダム継ぎ手、16,17…圧縮室、18,19…作動室、23,24…弾性支持体。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a scroll compressor used in a refrigeration air conditioner, an air compressor, and the like. In particular, the orbiting scroll includes orbiting wraps on both sides of a flat plate, and a drive shaft for moving the orbiting scroll in an eccentric circle includes the orbiting scroll and a stationary device. The present invention relates to a scroll compressor provided to penetrate a scroll.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1]
JP-A-5-187372
As this type of scroll compressor, for example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-187372, one orbiting scroll in which a single involute trap is formed on each of both axial surfaces of a flat plate (end plate), A pair of stationary scrolls that form one involute trap that fits into the lap of the scroll, a main shaft for revolving the orbiting scroll through the orbiting scroll and the fixed scroll, and further rotating the orbiting scroll. In order to prevent this, a configuration is disclosed that includes three driven crankshafts and bearings for regulating rotation, which are provided on the outer peripheral side of the lap forming space with positions shifted by 120 ° in the circumferential direction. Also, a concave groove is provided in the wrap end surface facing the mirror surface of the mating scroll, and a self-lubricating sealing member (chip seal) is inserted into the groove, and the wrap end surface and the mating scroll are interposed via the chip seal. A configuration for sliding contact is disclosed.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In such a conventional scroll compressor, since the main shaft passes through the central portion of the scroll, it is necessary to start winding the spiral wrap from the outside. Since the volume increases as the minimum confinement chamber formed by the wrap consisting of involute or other curves becomes the outer circumference, the specific compression ratio (compression chamber volume at the start of compression and compression chamber volume at the start of discharge) In order to secure the ratio, the number of turns of the wrap must be increased outward, and the outer shape (diameter) of the scroll increases. Further, since the rotation prevention mechanism for preventing the rotation of the orbiting scroll is formed on the outer peripheral edge of the end plate protruding further outward than the winding end of the wrap, the outer shape of the compressor is further increased. There's a problem. Accordingly, in such a conventional scroll compressor, for example, in a scroll compressor for refrigeration and air conditioning, a small form in which the required rated power of the scroll compressor is 5 horsepower class and the outer shape (diameter) of the compressor is 160 mm or less. Could not be configured.
[0004]
And since the end plate itself on the orbiting scroll side is formed relatively thick, there is a problem that the weight of the entire orbiting scroll increases, the bearing load due to the centrifugal force accompanying the eccentric rotation increases, and the vibration also increases. . In addition, since the wrap end surface and the mating scroll are brought into sliding contact with each other through the tip seal, there is a problem that the efficiency and reliability of the scroll compressor are greatly affected by the wear resistance of the tip seal.
[0005]
An object of the present invention is to provide a scroll compressor that is small in size and has good performance and reliability.
[0006]
Specifically, the outer shape of the orbiting scroll is reduced to a form suitable for high-speed rotation so that a wide range of output control can be realized while maintaining quiet operation.
[0007]
In addition, the gap formed at the tip of the wrap is properly maintained, and stable operation can be maintained by preventing a large force from acting on the orbiting scroll due to liquid compression or abnormal increase in compression chamber pressure. There is to do.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
One feature of the present invention is that a orbiting scroll provided with spiral orbiting wraps on both sides of a flat plate, and a stationary lap that is installed on both sides of the orbiting scroll and is combined in an eccentric state so as to face the orbiting wrap. A stationary scroll and a drive shaft that is provided through the orbiting scroll and the stationary scroll and moves the orbiting scroll eccentrically in the stationary scroll, and prevents the orbiting scroll from rotating with respect to the stationary scroll. In a scroll compressor that compresses gas by performing an eccentric circular motion, a concave groove is formed on the outer peripheral surface of the flat plate of the orbiting scroll, and the rotating scroll is prevented from rotating by engaging with the orbiting scroll in the concave groove. However, the Oldham coupling that allows the eccentric circular motion is accommodated and installed.
[0009]
Specifically, the end portion of the outer curve of the orbiting wrap of the orbiting scroll is formed so as to approach or coincide with the outer peripheral edge of the flat plate of the orbiting scroll, and the Oldham joint is divided at the center of the key portion It is characterized by the fact that they are connected in series.
[0010]
The stationary scroll and a frame that supports the stationary scroll so as to be able to advance and retreat are formed by a working chamber that pressurizes the stationary scroll in the direction of the orbiting scroll, and a lap of the working chamber, the orbiting scroll, and the stationary scroll. A communication passage communicating with the compression chamber is provided.
[0011]
Further, the orbiting scroll is divided into two in the axial direction of the drive shaft at the position of the flat plate, and the orbiting scroll is continuously provided with the divided surfaces facing each other.
[0012]
Then, an elastic body is interposed between the split surfaces of the divided orbiting scrolls so as to extend and contract in the axial direction, a concave groove portion is formed in an outer peripheral edge portion of the divided surface, and the orbiting is formed in the concave groove portion. An Oldham coupling that allows the eccentric circular motion while being engaged with the scroll and preventing the rotation of the orbiting scroll is accommodated and installed.
[0013]
Further, the external dimensions of the compressor are configured such that the required rated power is 160 mm or less in a 5-horsepower class.
[0014]
The structure in which the end portion of the outer curve at the winding end portion of the orbiting wrap is close to or coincides with the outer peripheral edge of the flat plate (end plate) can reduce the end plate outer shape of the orbiting scroll. In addition, the Oldham joint is formed in a ring shape, and is divided into two parts from the center of the key width, and the Oldham joint is accommodated and slid in the recessed groove formed on the outer periphery of the end plate of the orbiting scroll. Thus, the compressor outer shape becomes smaller. Therefore, for example, in a scroll compressor for refrigeration and air conditioning, it is possible to configure the compressor with a required rated power of 5 horsepower class and an outer shape of the compressor of φ160 or less.
[0015]
Furthermore, the configuration in which the stationary scroll and the orbiting scroll are relatively released in the axial direction allows the compressor to be operated while the gap between the orbiting scroll wrap tip and the stationary scroll lap tip is always kept at an appropriate gap. And, for example, when a phenomenon such as liquid compression or abnormal rise in pressure in the compression chamber occurs, the stationary scroll is released from the orbiting scroll, and the side surface of the outer peripheral edge of the orbiting scroll end plate and the outer end of the stationary scroll end plate are removed. An abnormal load on the sliding surface on the side surface of the peripheral edge can be avoided.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0017]
FIG. 1 is a longitudinal side view showing a first embodiment of a scroll compressor according to the present invention cut out at an angle of 90 °, FIG. 2 is a perspective view of an Oldham joint used in this embodiment, and FIG. Is a cross-sectional plan view of the orbiting scroll, and FIGS. 4 and 5 are cross-sectional plan views of the identification (fixed) scroll.
[0018]
In FIG. 1, this scroll compressor includes a cylindrical sealed container 1 that is sealed at both ends and arranged with a substantially vertical axis, and an axial center at the upper part of the sealed container 1. The first frame 2 and the second frame 3 that are fixed in alignment with each other, and a spiral stationary wrap is formed on one side, and the stationary frame is aligned with the first frame 2 and the second frame 3 with their axes aligned with each other. A first stationary scroll 4 and a second stationary scroll 5 slidably fitted in the first frame 2 and the second frame 3 so as to face downward and upward, respectively, and spirals on both sides of the flat plate Teeth that are symmetrically formed and are included so that the wraps are opposed to each other so as to be sandwiched between the first stationary scroll 4 and the second stationary scroll 5 and the shaft center is eccentrically movable. Mold turning A crawl 6, a stator 7 a and a rotor 7 b that constitute an electric motor for driving the orbiting scroll disposed below the second frame 3 with the axial center of the first stationary scroll 4 and the second stationary scroll 5 aligned. The first stationary scroll is provided so as to pass through the wall of the hermetic container 1 and the crankshaft 8 that is coupled to the rotor 7b and rotates to cause the orbiting scroll 6 to move eccentrically via the orbiting bearing 6b. 4 is composed of a suction pipe 9 for supplying a compressed gas to a space formed by a stationary wrap 4 and a swirl wrap of the orbiting scroll 6, a discharge pipe 10 disposed through the wall surface of the hermetic container 1, and the like. . The second frame 3 is fixed to the wall surface of the hermetic container 1, and the first frame 2 is connected to the second frame by a through bolt that penetrates the first stationary scroll 4 and the second stationary scroll 5 from the first frame 2. 3 is fixed.
[0019]
A crankshaft 8 as a drive shaft includes a rotor coupling portion 8d coupled to the rotor 7b, and a second frame bearing 3a that extends upward from the rotor coupling portion 8d and is fixed to the center of the second frame 3. A lower support shaft portion 8b supported by the shaft, an eccentric shaft portion 8a extending above the lower support shaft portion 8b and fitted to the swivel bearing 6b, and extending upward from the eccentric shaft portion 8a to the first frame. 2 is formed on an upper support shaft portion 8c supported by a first frame bearing 2a fixed at the center of 2 and an auxiliary frame 11 extending downward from the rotor coupling portion 8d and fixed to the wall surface of the hermetic container 1. The lower end support shaft portion 8e is supported by the auxiliary bearing 12. The crankshaft 8 has a lower balance weight 13 attached to the lower support shaft portion 8b and an upper support shaft portion 8c attached to the upper support shaft portion 8c in order to counteract the centrifugal force of the orbiting scroll 6 and the moment caused by the centrifugal force to prevent the occurrence of vibration. A balance weight 14 is attached. The second frame bearing 3a has a flanged bearing structure and supports the weight of the crankshaft 8 and the rotor 7b.
[0020]
The orbiting scroll 6 is restrained from rotating (rotating around the eccentric shaft portion 8a) by the Oldham coupling 15 and is driven by the rotation of the eccentric shaft portion 8a to perform an eccentric circle (turning) motion.
[0021]
As shown in FIG. 2, the Oldham joint 15 is formed in an oval ring shape by continuously connecting two ring portions 15a and 15b, and has six key portions 15c, 15d, 15e and 15f. , 15g and 15h. The end surfaces in the key width direction of the key portions 15c and 15h and the key portions 15e and 15f form a butting surface connecting the two ring portions 15a and 15b. The key portions 15d and 15g of the Oldham joint 15 are engaged with key grooves 6c and 6d formed in the orbiting scroll 6 shown in FIG. 3, so that the orbiting scroll 6 is relatively moved in the key groove direction. The key portions 15c and 15h and the key portions 15e and 15f are engaged with the key grooves 5b and 5c formed in the second stationary scroll 5 shown in FIG. Relative sliding. Further, the short diameter regions of the ring portions 15a and 15b of the Oldham coupling 15 are relatively slid in the key groove direction in the concave groove portion 6e formed in the axial center portion of the outer peripheral surface of the end plate of the orbiting scroll 6. Thus, the long diameter region is exposed outside the outer peripheral surface of the end plate and engaged with the key grooves 5b and 5c of the second stationary scroll 5 so as to slide in the key groove direction.
[0022]
As shown in FIG. 3, the orbiting scroll 6 has an arcuate start portion (center portion) of the orbiting wrap 6a formed on both sides of the end plate 6f. Is close to or coincides with the outer peripheral edge of the end plate 6f. With this shape, the outer shape of the end plate 6f of the orbiting scroll 6 can be reduced with respect to the number of turns of the orbiting wrap 6a. A discharge passage 6g (6i) and a discharge hole 6h are provided in the outer peripheral portion of the slewing bearing 6a. The discharge passages 6g (6i) are formed on both sides in the axial direction of the orbiting scroll 6 (upper and lower side surfaces in FIG. 1) and communicate with each other through the discharge holes 6h.
[0023]
As shown in FIG. 4, in the second stationary scroll 5, the winding start portion (inner peripheral end portion) and winding end portion (outer peripheral end portion) of the stationary wrap 5 a are both formed by arcs, and the winding of the stationary wrap 5 a is performed. The fitting hole 5d is provided in the vicinity of the inside of the start portion. On the other hand, a suction passage 5e is provided in the vicinity of the inside of the winding start portion of the stationary wrap 5a.
[0024]
As shown in FIG. 5, the first stationary scroll 4 communicates with a suction pipe 9 installed through the wall surface of the sealed container 1 in the vicinity of the winding end portion (outer peripheral end portion) of the stationary wrap 4 a. The suction port 4b is open. On the other hand, in the vicinity of the winding start portion (inner peripheral end portion) of the stationary wrap 4a, an opening is made in the discharge passage 6g formed at both end portions (upper end surface in FIG. 1) in the axial direction of the orbiting scroll 6. A discharge hole 4c is provided. The discharge hole 4c is communicated with a discharge space 1a in the upper part of the closed container 1 by a discharge passage 2c formed in the first frame 2.
[0025]
A section sandwiched between the orbiting wrap 6a of the orbiting scroll 6, the stationary wrap 4a of the first stationary scroll 4 and the stationary wrap 5a of the second stationary scroll 5 forms compression chambers 16 and 17, and the compression chamber 16 The compression chamber 17 communicates with the discharge passage 6g.
[0026]
In the scroll compressor configured as described above, when the orbiting scroll 6 moves eccentrically (orbiting) by the rotational drive of the crankshaft 8, the fluid to be compressed is sucked from the suction pipe 9 and compressed in the compression chambers 16 and 17, and is predetermined. Is discharged from the discharge passage 2a to the discharge space 1a above the sealed container 1 through the discharge passages 6g and 6i, the discharge hole 6h and the discharge hole 4c, and then through the discharge pipe 10 to the sealed container. 1 is discharged outside.
[0027]
Next, the release structure of the first and second stationary scrolls 4 and 5 when the pressure in the compression chambers 16 and 17 becomes abnormally high or the liquid compression phenomenon occurs will be described.
[0028]
The fitting structure of the first stationary scroll 4 with respect to the first frame 2 is such that a ring-shaped concave portion 2b formed on the inner surface of the first frame 2 and a ring-shaped convex portion 4e formed on the outer surface of the first stationary scroll 4 are used. The seal ring 4d is fitted to the slidably fitted in the axial direction, and a ring-shaped working chamber 18 is formed between the bottom of the recess 2b and the tip of the projection 4e. On the other hand, the fitting structure of the second stationary scroll 5 with respect to the second frame 3 is such that the ring-shaped concave portion 5f formed on the inner surface of the second frame 3 has a ring-shaped convex portion formed on the outer surface of the second stationary scroll 5. A seal ring 3b is fitted to the portion 3c so as to be slidable in the axial direction, and a ring-shaped working chamber 19 is formed between the bottom of the recess 5f and the tip of the projection 3c. . The two working chambers 18 and 19 communicate with the compression chambers 16 and 17 through communication holes 4 f and 5 g drilled in the first stationary scroll 4 and the second position scroll 5. Here, the pressure in the working chambers 18 and 19 can be arbitrarily set according to the opening positions of the communication holes 4f and 5g with respect to the compression chambers 16 and 17, and is set to be an intermediate pressure or a suction pressure. .
[0029]
The axial side surface of the outer peripheral edge of the end plate of the second stationary scroll 5 and the contact (butting) surface of the outer peripheral edge of the second frame 3 and the first frame 2 have the same axial dimension within a machining tolerance. Processed and assembled so that When the orbiting scroll 6 is assembled into the second stationary scroll 5 in this state (the end plate of the second stationary scroll 5 and the end plate of the orbiting scroll 6 are in contact), the tip of the wrap 6a of the orbiting scroll 6 and the second An appropriate gap is set at the tip of the wrap 5a of the stationary scroll 5 from the viewpoint of performance and reliability. In other words, an appropriate gap is set from the viewpoint of performance and reliability, and the wrap length of the wrap 6a of the orbiting scroll 6 is determined based on the wrap length of the wrap 5a of the second stationary scroll 5. In the same way, the wrap length of the first stationary scroll 4 and the orbiting scroll 6 is also determined. Here, the reference is that the side surface of the outer peripheral edge of the end plate of the first stationary scroll 4 is in contact with the side surface of the outer peripheral edge of the end plate of the second stationary scroll 5. In this way, the axial dimension is determined based on the side surface of the outer peripheral edge of the end plate of the second stationary scroll 5.
[0030]
Next, the gap between the tip of the wrap 6a of the orbiting scroll 6 and the tip of the wrap 5a of the second stationary scroll 5 when the compressor is operating will be described. In order to simplify the description, the relationship between the orbiting scroll 6 and the second stationary scroll 5 will be described. The axial force acting on the second stationary scroll 5 is as follows: (1) the second stationary scroll 5 is a force that pushes the second stationary scroll 5 upward (the direction in which the second stationary scroll 5 is pressed against the orbiting scroll 6). The force (F1) obtained by multiplying the axial projection area of the space 5h formed by the crankshaft 8 and the wall surface of the ring-shaped recess 5f at the center of the discharge pressure (F1), (2) Force (F2) obtained by multiplying the pressure in the working chamber 19; (3) Force (F3) obtained by multiplying the axial projection area of the space 20 formed by the wall surface of the ring-shaped recess 5f and the second frame by the suction pressure. Works. On the other hand, the compression force (F4) of the compression chamber 17 acts as a force for pushing the second stationary scroll 5 downward (the direction in which the second stationary scroll 5 is to be separated from the orbiting scroll 6). As a result, the second stationary scroll 5 generates a differential moving force in balance between the resultant force F1 to F3 and the compression force F4. Here, if the operating conditions of the compressor are determined, the forces determined are F1, F3, and F4, and the clearance between the tip of the wrap 6a of the orbiting scroll 6 and the tip of the wrap 5a of the second stationary scroll 5 is determined by F2. become. In other words, the force F2, that is, the axial projection area of the working chamber 19 or the pressure in the working chamber 19 is determined so as to have a certain appropriate gap determined from the viewpoint of performance and reliability.
[0031]
Next, the operation will be described. When the scroll compressor configured as described above is operated, the balance of the forces F1 to F4 is normally set to satisfy F1 + F2 + F3 ≧ F4, and the tip of the wrap 6a of the orbiting scroll 6 and the second stationary position are set. The outer peripheral edge of the end plate of the first stationary scroll 4 and the second stationary scroll 5 while maintaining an appropriate (set) gap value between the wrap 5a of the scroll 5 and the tip of the wrap 4a of the first stationary scroll 4 And the side surface of the outer peripheral edge of the end plate of the orbiting scroll 6 are in sliding contact with each other. From this state, for example, when a phenomenon such as liquid compression or abnormal increase in pressure in the compression chamber occurs, the balance of the forces F1 to F4 becomes F1 + F2 + F3 <F4, and the second stationary scroll 5 and the first stationary scroll 4 Is generated from the orbiting scroll 6 and the first and second stationary scrolls 4 and 5 are retreated in the axial direction to the side surface of the outer peripheral edge of the first stationary scroll 4 and the second stationary scroll. When the sliding contact with the orbiting scroll 6 on the side surface of the outer peripheral edge of the end plate 5 is released and the gap at the tip of the wrap is widened, the pressure (high pressure) leaks to the low pressure side, the pressure drops, and the pressure rises abnormally There is no longer to do. Accordingly, the stationary scrolls 4 and 5 and the orbiting scroll 6 do not need to be thick members that can withstand abnormal pressure, and can be made small and lightweight with thin members that can withstand a desired pressure.
[0032]
In this embodiment, both the first stationary scroll 4 and the second stationary scroll 5 are configured to be released in the axial direction. However, the present invention is not limited to this, for example, the first stationary scroll. 4 and the first frame 2 can be used as a single member, which is fixed to another member as the first stationary scroll 4 and can be modified so that only the second stationary scroll 5 is released in the axial direction.
[0033]
As described above, according to this embodiment, the end portion of the outer curve of the winding end portion of the wrap 6a of the orbiting scroll 6 is made close to or coincides with the peripheral edge of the end plate, so that the end plate of the orbiting scroll 6 is The external shape could be reduced.
[0034]
Further, the Oldham joint 15 has a ring-like structure in which a ring portion divided into two from the center of the key width is joined, and the ring portion 15a of the Oldham joint 15 is formed in a recess 6e formed in the center portion in the axial direction of the end plate of the orbiting scroll 6. , 15b are accommodated so as to slide in the recesses 6e, respectively, the outer shape of the compressor can be reduced.
[0035]
Further, the first stationary scroll 4 or the second stationary scroll 5 can be released in the axial direction with respect to the orbiting scroll 6, so that the gap between the wrap tip of the orbiting scroll 6 and the wrap tips of the stationary scrolls 4 and 5 is increased. The compressor can be operated while always maintaining the proper gap, and the stationary scrolls 4 and 5 are released from the orbiting scroll 6 when a phenomenon such as liquid compression or abnormal increase in pressure in the compression chamber occurs. By doing so, it is possible to obtain an effect that it is possible to avoid an abnormal load on the sliding contact surfaces of the side surface of the outer peripheral edge of the end plate of the orbiting scroll 6 and the side surface of the outer peripheral edge of the end plate of the stationary scrolls 4 and 5.
[0036]
Furthermore, when the electric motor that drives the orbiting scroll 6 is rotated at a high speed (for example, 6000 to 9000 rpm) by inverter control in order to perform a wide range of output control with a small compressor, a large centrifugal force is generated by the eccentric rotational motion of the orbiting scroll 6. appear. This centrifugal force is canceled by the lower balance weight 13, but a moment is generated on the crankshaft 8 with the second frame bearing 3 a as a fulcrum. However, since this moment is canceled by the upper balance weight 14 attached to the outer end of the upper support shaft portion 8c, vibration does not increase even in a high-speed rotation state, and a quiet operation can be realized.
[0037]
Next, another embodiment of the present invention will be described. FIG. 6 is a longitudinal sectional side view showing a second embodiment of the scroll compressor according to the present invention, cut out at an angle of 90 ° and developed. FIG. 7 is a perspective view of an Oldham joint used in this embodiment. Here, the same reference numerals are attached to the same components as those in the first embodiment shown in FIGS. 1 to 5, and the detailed description thereof is omitted.
[0038]
The feature of this embodiment is that the orbiting scroll has a two-part structure in the axial direction as compared with the first embodiment. That is, the first turning scroll 60 is provided facing the first stationary scroll 4, and the second turning scroll 61 is provided facing the second stationary scroll 5. The ring portion 15a of the Oldham joint 15 is slidably accommodated in a recess 6e formed in the axially central portion of the first orbiting scroll 60 and the second orbiting scroll 61. It is responsible for preventing rotation. As shown in FIG. 7, the Oldham joint 15 is composed of one ring portion 15a and four key portions 15c, 15d, 15e and 15g, and the first orbiting scroll 60 and the second orbiting scroll. 61, engages with key grooves formed in the first stationary scroll 4 and the second stationary scroll 5 and slides in the grooves.
[0039]
The greatest merit of using the orbiting scroll with both teeth is that the axial thrust loads generated when compressing the fluid to be compressed are canceled each other, and the deformation of the orbiting scroll end plate due to the compressive load is avoided. In a single-tooth orbiting scroll, the orbiting scroll end plate must be thickened to prevent deformation of the orbiting scroll end plate, but if the orbiting scroll is configured as in this embodiment, the upper and lower orbiting scrolls 60 and 61 are deformed. Since they are regulated, the end plates of the orbiting scrolls 60 and 61 can be made as thin as possible.
[0040]
Since the release structure and operation of the fixed scrolls 4 and 5 are the same as those in the above-described embodiment, the description thereof is omitted.
[0041]
As described above, according to this embodiment, since the orbiting scrolls 60 and 61 are divided into two in the axial direction, the Oldham joint 15 can be integrally configured to be downsized and the assemblability is improved. Furthermore, there is an effect that the thickness of the end plates of the orbiting scrolls 60 and 61 can be reduced.
[0042]
Next, still another embodiment of the present invention will be described. FIG. 8 is a longitudinal sectional side view showing a third embodiment of the scroll compressor according to the present invention, which is cut out at an angle of 90 ° and developed. Here, the same reference numerals are given to the components common to the first embodiment and the second embodiment, and the description of the structure of the portion is omitted.
[0043]
The feature of this embodiment is that elastic support bodies 22 and 23 having a rectangular cross section are interposed between the first orbiting scroll 60 and the second orbiting scroll 61 divided into two parts, and the first orbiting scroll 60 and the second orbiting scroll. The reason is that an appropriate gap is formed on the back surface of the scroll 61 (the side opposite to the wrap). The elastic supports 22 and 23 are formed of a self-lubricating member having elasticity and are fitted in ring-shaped grooves formed in the first orbiting scroll 60 and the second orbiting scroll 61. Is done. Since the first orbiting scroll 60 and the second orbiting scroll 61 do not have a relative rotational movement, the elastic supports 22 and 23 do not necessarily need to be self-lubricating members.
[0044]
In the scroll compressor of the single tooth type as well as the double tooth type of this embodiment, the setting of the gap between the wrap tips is the most important factor from the viewpoint of performance and reliability. In other words, how highly efficient the compressor is can be determined by how small the gap between the wrap tips can be set without impairing reliability (durability) during compressor operation. The above-mentioned release structure of the stationary scrolls 4 and 5 can cope with this technical problem, but this embodiment is realized by configuring it so that the orbiting scroll can be released from the stationary scroll. Is.
[0045]
Since the elastic supports 22 and 23 are formed of a self-lubricating member having elasticity, the first and second orbiting scrolls 60 and 61 are to be separated from the first and twelfth stationary scrolls 4 and 5. When a force is generated, a force for contracting the elastic supports 22 and 23 acts on the back surfaces (opposite side surfaces of the wrap) of the first and second orbiting scrolls 60 and 61, and the elastic supports 22 and 23. As a result, the first and second orbiting scrolls 60 and 61 are released from the first and second stationary scrolls 4 and 5 in the axial direction. When the force for separating the first and second orbiting scrolls 60, 61 from the first and second stationary scrolls 4, 5 decreases and the elastic force of the elastic supports 22, 23 increases, A restoring force that presses the second orbiting scrolls 60 and 61 toward the first and second stationary scrolls 4 and 5 is generated. As described above, by installing the elastic supports 22 and 23 between the back surfaces of the first and second orbiting scrolls 60 and 61, the postures of the first and second orbiting scrolls 60 and 61 during the orbiting motion are further stabilized. It becomes possible. Note that the release operation of the first and second stationary scrolls 4 and 5 is the same as described above, and a description thereof will be omitted.
[0046]
According to this embodiment, by installing the elastic supports 22 and 23 between the back of the first orbiting scroll 60 and the second orbiting scroll 61 having a structure in which the orbiting scroll is divided into two axially at the center of the end plate, The postures of the orbiting scrolls 60 and 61 during the orbiting motion can be further stabilized, and the outer peripheral edges of the end plates of the orbiting scrolls 60 and 61 are released by releasing the orbiting scrolls 60 and 61 from the stationary scrolls 4 and 5. There is an effect that it is possible to avoid an abnormal load on the sliding contact surface of the side surface of the end portion and the side surface of the outer peripheral edge of the end plate of the stationary scrolls 4 and 5.
[0047]
When the orbiting scrolls 60 and 61 are moved forward and backward in the axial direction and released from the stationary scrolls 4 and 5, the stationary scrolls 4 and 5 may be fixed to the frames 2 and 3 so that they cannot be moved forward and backward. Similar effects can be obtained.
[0048]
【The invention's effect】
According to the present invention, the Oldham coupling that engages with the orbiting scroll and prevents the rotation of the orbiting scroll while allowing an eccentric circular motion is accommodated in the concave groove formed on the outer peripheral surface of the orbiting scroll. The outer shape of the orbiting scroll can be reduced.
[0049]
Further, by forming the end portion of the outer curve of the orbiting wrap of the orbiting scroll so as to be close to or coincide with the outer peripheral edge of the flat plate of the orbiting scroll, the number of turns of the orbiting wrap is increased with respect to the small-diameter orbiting scroll. And desired compression characteristics can be obtained.
[0050]
In addition, the stationary scroll and the orbiting scroll are relatively moved forward and backward (released) in the axial direction, so that the orbiting scroll is held at the proper gap between the orbiting scroll and the stationary scroll. Since the compressor can be operated while stabilizing the attitude of the compressor, the performance of the compressor can be improved. In addition, when a phenomenon such as liquid compression or abnormal increase in pressure in the compression chamber occurs, the stationary scroll or orbiting scroll is released, causing abnormal load on the sliding contact surface on the outer peripheral edge of the end plate of the scroll. Since it can be avoided, reliability is improved.
[0051]
Furthermore, the balance weight with respect to the eccentric circular motion of the orbiting scroll and the balance weight with respect to the moment acting on the drive shaft are attached to the drive shaft, thereby canceling the centrifugal force and the moment generated by the eccentric circular motion of the orbiting scroll. It is possible to operate quietly while suppressing vibration even at high speed rotation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal side view showing a first embodiment of a scroll compressor according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of an Oldham coupling in the first embodiment shown in FIG. 1;
3 is a cross-sectional plan view of the orbiting scroll in the first embodiment shown in FIG. 1. FIG.
4 is a cross-sectional plan view of a second stationary scroll in the first embodiment shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional plan view of the first stationary scroll in the first embodiment shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a longitudinal side view showing a second embodiment of the scroll compressor according to the present invention.
FIG. 7 is a perspective view of an Oldham joint in the second embodiment shown in FIG. 2;
FIG. 8 is a longitudinal side view of a scroll compressor showing a third embodiment according to the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Airtight container, 2 ... 1st frame, 3 ... 2nd frame, 3b ... Seal ring, 4 ... 1st stationary scroll, 4a ... Stationary wrap, 4d ... Seal ring, 4f ... Communication hole, 5 ... 2nd stationary scroll 5a ... Stationary lap, 5g ... Communication hole, 6 ... Orbiting scroll, 6a ... Orbiting lap, 6e ... Groove, 6f ... End plate, 8 ... Crankshaft, 13 ... Lower balance weight, 14 ... Upper balance weight, 15 ... Oldham Joint, 16, 17 ... compression chamber, 18, 19 ... working chamber, 23, 24 ... elastic support.

Claims (5)

平板の両側に渦巻状の旋回ラップを設けた旋回スクロールと、該旋回スクロールの両側に設置されて前記旋回ラップと向き合うように偏心状態に組み合わされる定置ラップが設けられた定置スクロールと、前記旋回スクロールと定置スクロールを貫通して設けられ、前記旋回スクロールを定置スクロール内で偏心円運動させる駆動軸とを備え、前記旋回スクロールを定置スクロールに対して自転を阻止しつつ偏心円運動させて気体を圧縮するスクロール圧縮機において、
前記旋回スクロールの平板の外周面に凹溝部を形成し、該凹溝部内に該旋回スクロールと係合して該旋回スクロールの自転を阻止しつつ偏心円運動を許容するオルダム継ぎ手を収容して設置したことを特徴とするスクロール圧縮機。
A turning scroll provided with spiral orbiting wraps on both sides of a flat plate, a stationary scroll provided on both sides of the orbiting scroll and provided with a stationary wrap that is eccentrically combined to face the orbiting wrap, and the orbiting scroll And a drive shaft for penetrating the orbiting scroll in an eccentric circle within the stationary scroll, and compressing the gas by causing the orbiting scroll to eccentrically move with respect to the stationary scroll while preventing rotation. In the scroll compressor that
A concave groove is formed in the outer peripheral surface of the flat plate of the orbiting scroll, and an Oldham coupling that allows eccentric circular movement while being engaged with the orbiting scroll and preventing the rotation of the orbiting scroll is accommodated in the concave groove. A scroll compressor characterized by that.
請求項1において、前記駆動軸上で一方の定置スクロールの外側に前記旋回スクロールの偏心円運動に対するバランスウェイトを取り付け、他方の定置スクロールの外側に該駆動軸に作用するモーメントに対するバランスウェイトを取り付けたことを特徴とするスクロール圧縮機。  2. The balance weight for the eccentric circular motion of the orbiting scroll is attached to the outside of one stationary scroll on the drive shaft, and the balance weight for the moment acting on the drive shaft is attached to the outside of the other stationary scroll. A scroll compressor characterized by that. 請求項1または2において、前記旋回スクロールの旋回ラップの外側曲線の終端部を該旋回スクロールの平板の外周縁に近接もしくは一致するように形成したことを特徴とするスクロール圧縮機。  The scroll compressor according to claim 1 or 2, wherein an end portion of an outer curve of the orbiting wrap of the orbiting scroll is formed so as to be close to or coincide with the outer peripheral edge of the flat plate of the orbiting scroll. 請求項1〜3の1項において、前記オルダム継ぎ手は、キー部の中央部で分割して連設されたことを特徴とするスクロール圧縮機。  The scroll compressor according to claim 1, wherein the Oldham coupling is divided and continuously provided at a central portion of the key portion. 請求項1,2または4の1項において、前記定置スクロールを前記駆動軸の軸方向に進退可能に支持したことを特徴とするスクロール圧縮機。5. The scroll compressor according to claim 1 , wherein the stationary scroll is supported so as to advance and retreat in the axial direction of the drive shaft.
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