JP5270993B2 - Scroll type fluid machinery - Google Patents
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Description
本発明は、スクロール型流体機械に係り、詳しくは、冷凍空調機やヒートポンプ式給湯機に組み込まれて好適なスクロール型流体機械に関する。 The present invention relates to a scroll type fluid machine, and more particularly, to a scroll type fluid machine suitable for being incorporated in a refrigeration air conditioner or a heat pump type water heater.
この種のスクロール型流体機械、例えば密閉型スクロール圧縮機は、各鏡板の各鏡板面に渦巻状のラップが対をなしてそれぞれ立設される固定スクロール及び可動スクロールからなるスクロールユニットを備え、固定スクロールに対し可動スクロールが公転旋回運動することにより、これら各ラップ間に作動流体の圧縮室を形成し、この圧縮室が各鏡板の径方向中央部に向けてその容積を減少させながら移動する。また、可動スクロールの外周側には、圧縮室よりも低圧の潤滑油が供給される外周空間が形成されている。 A scroll type fluid machine of this type, for example, a hermetic scroll compressor, includes a scroll unit composed of a fixed scroll and a movable scroll each having a spiral wrap paired on each end plate surface of each end plate and fixed. The orbiting scroll revolves with respect to the scroll to form a compression chamber for the working fluid between these laps, and the compression chamber moves toward the center in the radial direction of each end plate while reducing its volume. Further, an outer peripheral space to which lubricating oil having a pressure lower than that of the compression chamber is supplied is formed on the outer peripheral side of the movable scroll.
そして、固定スクロールの鏡板面に、外周空間からの潤滑油の給油溝を設けたスクロール圧縮機が開示されている(例えば、特許文献1、2参照)。
しかしながら、上記各従来技術では、給油溝、ひいては摺動面へ潤滑油を積極的に供給することができないため、特に圧縮機の高速回転時に摺動面への潤滑油不足を招きかねない。摺動面への潤滑油不足により、固定スクロールの鏡板面に対する可動スクロールの摺動摩擦抵抗、ひいてはスクロールユニットにおける動力ロスが増大し、圧縮機の圧縮効率が低下するとの問題がある。 However, in each of the above prior arts, the lubricating oil cannot be positively supplied to the oil supply groove and thus to the sliding surface, which may lead to a shortage of lubricating oil on the sliding surface particularly when the compressor rotates at a high speed. Due to the lack of lubricating oil on the sliding surface, there is a problem that the sliding friction resistance of the movable scroll with respect to the end plate surface of the fixed scroll, and consequently the power loss in the scroll unit, increases, and the compression efficiency of the compressor decreases.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、固定スクロールの鏡板面に対する可動スクロールの摺動摩擦抵抗を低減し、スクロールユニットにおける動力ロスの低減、ひいては、その効率の向上を実現することができるスクロール型流体機械を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and reduces the sliding frictional resistance of the movable scroll with respect to the end plate surface of the fixed scroll, thereby reducing the power loss in the scroll unit and thus improving the efficiency thereof. It is an object of the present invention to provide a scroll type fluid machine capable of performing the above.
上記の目的を達成するべく、請求項1記載のスクロール型流体機械は、各鏡板の各鏡板面に渦巻状のラップが対をなしてそれぞれ立設される固定スクロール及び可動スクロールから構成され、固定スクロールに対し可動スクロールが公転旋回運動することにより、各ラップ間に作動流体の圧縮室を形成し、該圧縮室が各鏡板の径方向中央部に向けてその容積を減少させながら移動するスクロールユニットと、可動スクロールの外周側に形成され、圧縮室よりも低圧の潤滑油が供給される外周空間と、固定スクロールの鏡板面に形成され、外周空間からの潤滑油が供給されるとともに、可動スクロールがその公転旋回運動に伴い摺動する摺動面と、摺動面に形成され、可動スクロールの公転旋回運動に伴い可動スクロールが間歇的に跨ぐ潤滑油の給油溝とを備え、給油溝は、可動スクロールが間歇的に跨ぐ際に、給油溝の一端部、及び他端部が可動スクロール側からみて順次露出する範囲に形成され、可動スクロールの公転旋回方向に沿って延設されることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the scroll type fluid machine according to claim 1 is composed of a fixed scroll and a movable scroll in which spiral wraps are erected in pairs on each end plate surface of each end plate. A scroll unit in which a working fluid compression chamber is formed between the laps by a revolving orbiting movement of the movable scroll with respect to the scroll, and the compression chamber moves toward the radial center of each end plate while reducing its volume. And an outer peripheral space formed on the outer peripheral side of the movable scroll and supplied with lubricating oil at a pressure lower than that of the compression chamber, and formed on the end plate surface of the fixed scroll, and supplied with the lubricating oil from the outer peripheral space, and the movable scroll Is a sliding surface that slides along with the revolution orbiting motion, and a lubricant that is formed on the sliding surface and that the movable scroll straddles intermittently with the revolution orbiting motion of the movable scroll. And a oil supply groove, the oil supply groove, when the movable scroll crosses intermittently, one end of the oil supply groove, and the other end portion is formed in a range exposed sequentially as viewed from the movable scroll-side, orbital direction of the movable scroll It is characterized by extending along .
また、請求項2記載の発明では、請求項1において、固定スクロールの鏡板面には、給油溝よりも可動スクロールの外周側に、外周空間の圧力を調整するための円周溝が形成され、一端部及び他端部は円周溝に連通することを特徴としている。
Also, in the invention described in
従って、請求項1記載の本発明のスクロール型流体機械によれば、摺動面に、可動スクロールの公転旋回運動に伴い可動スクロールが間歇的に跨ぐ潤滑油の給油溝を形成する。これにより、外周空間から給油溝に潤滑油を間歇的に送り込み、摺動面へ潤滑油を積極的に供給することができるため、摺動面における潤滑性が向上する。
また、摺動面への給油溝の形成に伴い摺動面の面積が減少するため、これらにより、固定スクロールの鏡板面に対する可動スクロールの摺動摩擦抵抗を低減することができる。従って、スクロールユニットにおける動力ロスを低減することができ、ひいてはスクロール型流体機械の効率を向上することができる。
Therefore, according to the scroll type fluid machine of the first aspect of the present invention, the lubricating oil supply groove is formed on the sliding surface so that the movable scroll intermittently strides with the revolving turning motion of the movable scroll. Thereby, since lubricating oil can be intermittently sent from the outer peripheral space to the oil supply groove and the lubricating oil can be positively supplied to the sliding surface, the lubricity on the sliding surface is improved.
Further, since the area of the sliding surface is reduced with the formation of the oil supply groove on the sliding surface, it is possible to reduce the sliding frictional resistance of the movable scroll with respect to the end plate surface of the fixed scroll. Therefore, power loss in the scroll unit can be reduced, and as a result, the efficiency of the scroll type fluid machine can be improved.
また、本発明によれば、給油溝は、可動スクロールが間歇的に跨ぐ際に、給油溝の一端部、及び他端部が可動スクロール側からみて順次露出する範囲に形成される。これにより、可動スクロールの公転旋回運動に伴い、一端部から給油溝に送り込まれた潤滑油は他端部から給油溝外に順次送り込出され、給油溝における潤滑油の流れを促進することができる。従って、摺動面における潤滑性が向上するとともに、給油溝に滞留する潤滑油自体が可動スクロールの摺動摩擦抵抗となることを防止できるため、スクロールユニットにおける動力ロスを更に低減することができ、ひいてはスクロール型流体機械の効率を更に向上することができる。 Further, according to the present invention, the oil supply groove is formed in a range in which one end portion and the other end portion of the oil supply groove are sequentially exposed when viewed from the movable scroll side when the movable scroll straddles intermittently. As a result, the lubricating oil sent from one end to the oil supply groove is sequentially sent out of the oil supply groove from the other end along with the revolving turning motion of the movable scroll, and the flow of the lubricating oil in the oil supply groove can be promoted. it can. Therefore, the lubricity on the sliding surface is improved, and the lubricating oil itself staying in the oil supply groove can be prevented from becoming a sliding frictional resistance of the movable scroll, so that the power loss in the scroll unit can be further reduced. The efficiency of the scroll type fluid machine can be further improved.
更に、本発明によれば、給油溝は、可動スクロールの公転旋回方向に沿って延設される。これにより、可動スクロールの公転旋回運動に伴い、給油溝における潤滑油の流れを更に促進することができるため、スクロールユニットにおける動力ロスを更に低減することができ、ひいてはスクロール型流体機械の効率を更に向上することができる。 Furthermore, according to the present invention, the oil supply groove extends along the revolution turning direction of the movable scroll. As a result, the flow of the lubricating oil in the oil supply groove can be further promoted along with the revolving turning motion of the movable scroll, so that the power loss in the scroll unit can be further reduced, and the efficiency of the scroll type fluid machine is further improved. Can be improved.
また、請求項2記載の発明によれば、摺動面には、給油溝よりも可動スクロールの外周側に、外周空間の圧力を調整するための円周溝が形成され、一端部及び他端部は円周溝に連通する。これにより、可動スクロールの公転旋回運動に伴い、給油溝における潤滑油の流れを円周溝を利用して更に促進することができるため、スクロールユニットにおける動力ロスをより一層低減することができ、ひいてはスクロール型流体機械の効率をより一層向上することができる。 Also, according to the second aspect of the present invention, in the sliding surface, on the outer peripheral side of the movable scroll than the oil supply groove, the circumferential groove for adjusting the pressure in the outer peripheral space is formed, one end portion and the other The end communicates with the circumferential groove. As a result, the flow of the lubricating oil in the oil supply groove can be further promoted by using the circumferential groove along with the revolving turning motion of the movable scroll, so that the power loss in the scroll unit can be further reduced. The efficiency of the scroll type fluid machine can be further improved.
以下、図面により本発明の一実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係るスクロール型流体機械の一例として、密閉型スクロール圧縮機の縦断面図を示している。
この圧縮機1は冷凍空調機やヒートポンプ式給湯機などの冷凍回路に組み込まれ、当該回路は作動流体の一例である二酸化炭素冷媒(以下、冷媒と称する)が循環する経路を備え、圧縮機1は経路から冷媒を吸入し、圧縮して経路に向けて吐出する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a longitudinal sectional view of a hermetic scroll compressor as an example of a scroll type fluid machine according to the present embodiment.
The compressor 1 is incorporated in a refrigeration circuit such as a refrigeration air conditioner or a heat pump water heater, and the circuit includes a path through which a carbon dioxide refrigerant (hereinafter referred to as a refrigerant), which is an example of a working fluid, circulates. Sucks refrigerant from the path, compresses it, and discharges it toward the path.
圧縮機1はシェル2を備え、シェル2の円筒胴部をなすセンターシェル4は、その上側及び下側がトップシェル6及びボトムシェル8によってそれぞれ気密に嵌合され、センターシェル4の内部は密閉されて冷媒の吐出圧が作用している。センターシェル4に形成される冷媒の吸入室には上記回路から取り込んだ冷媒を吸入する吸入管10が接続され、トップシェル6の適宜位置には、シェル2内の圧縮冷媒を上記回路へ送出する吐出管12が接続されている。
The compressor 1 includes a
センターシェル4には、上から順にスクロールユニット14、電動モータ16、ポンプユニット18が収容され、電動モータ16内には回転軸20が配置されており、回転軸20は電動モータ16への通電によって回転駆動される。
回転軸20は、その上端側がスクロールユニット14に、その下端側がポンプユニット18に連結されており、回転軸20が電動モータ16によって回転駆動されることにより、スクロールユニット14は、冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを実施する。
In the
The
詳しくは、スクロールユニット14は可動スクロール22及び固定スクロール24から構成され、可動スクロール22は鏡板26を備え、この鏡板26の鏡板面26aには固定スクロール24の鏡板28に向けて延びる渦巻き状のラップ30が立設され、一方、固定スクロール24の鏡板28の鏡板面28aにも鏡板26に向けて延びる渦巻き状のラップ32が立設されている。
Specifically, the
そして、これらラップ30,32は所定のインボリュート曲線に基づいて形成され、これらを互いに対をなして配置し協働させることにより、吸入管10を介して冷媒を吸入してラップ30,32の間に冷媒の圧縮室を形成する。
吸入室は、固定スクロール24の鏡板28に形成され、冷媒の吸入圧が作用し、一方、圧縮室は、固定スクロール24に対する可動スクロール22の公転旋回運動により、鏡板26,28の径方向中央部側に向けてその容積を減少させながら移動する。
These
The suction chamber is formed on the
可動スクロール22に公転旋回運動を付与するため、鏡板26の背面26b側にはボス34が形成され、ボス34は軸受を介して回転軸20の上端側に一体形成される偏心軸36に回転自在に支持されている。なお、可動スクロール22の自転は図示しない自転阻止ピンにより阻止されている。
これに対し固定スクロール24は、センターシェル4の内側に固定されるメインフレーム38に支持、固定されており、固定スクロール24の中央部分には圧縮室に連通可能な吐出孔40が穿設されている。
In order to give the orbiting scroll 22 a revolving orbiting motion, a
On the other hand, the
一方、ポンプユニット18は、ボトムシェル8の内側に貯油された潤滑油を吸引し、吸引された潤滑油は回転軸20内に穿孔された油路42を経て回転軸20の上端から電動モータ16やスクロールユニット14等に供給され、各摺動部分や軸受等の潤滑、並びに、摺動面のシールや潤滑に寄与する。
詳しくは、油路42を経た潤滑油は回転軸20の上端から回転軸20に沿って電動モータ16側に流下される一方、可動スクロール22の鏡板26の背面26bとメインフレーム38との間に形成される背圧室に供給され、背圧室から鏡板26の外周面とメインフレーム38との間の外周空間44を経た潤滑油は、鏡板面28aのうちの可動スクロール22が固定スクロール24に対し摺動する領域である摺動面46に供給される。
On the other hand, the
Specifically, the lubricating oil that has passed through the
ここで、背圧室は、メインフレーム38に固定された環状のシールリング48により、鏡板26,28の径方向中央部側に位置して油路46を経た潤滑油の冷媒の吐出圧が作用する高圧室と、鏡板26,28の径方向外周部側に位置して高圧室よりも減圧された中間圧室とに仕切られている。そして、このような背圧構造を形成することにより、主として中間圧室の圧力によって可動スクロール22が固定スクロール24に対して適切に押圧され、可動スクロール22の円滑な公転旋回運動が実現される。
Here, the discharge pressure of the coolant of the lubricating oil is applied to the back pressure chamber via the
上述した圧縮機1によれば、回転軸20の回転に伴って可動スクロール22が自転することなく公転旋回運動することにより、吸入管10を介してスクロールユニット14に吸入された冷媒は圧縮室を形成し、圧縮室内の冷媒はスクロールユニット14の中心に向けて移動されながら圧縮された後に吐出孔40よりシェル2内に吐出され、シェル2内を循環した後に吐出管12を介して圧縮機1外へ送出される。
According to the compressor 1 described above, the orbiting scroll 22 revolves without rotating as the
ところで、本実施形態では、摺動面46に、可動スクロール22の公転旋回運動に伴い可動スクロール22が間歇的に跨ぐ潤滑油の給油溝50が形成されている。
詳しくは、図2の固定スクロール24を摺動面46側からみた平面図に示されるように、給油溝50は、摺動面46のうちの可動スクロール22の摺動面積や可動スクロール22の摺動時間が摺動面46の他の領域と比べて比較的大きくなる領域Aに、例えば幅約2mm程度、深さ約1mm程度の円弧状長溝として形成されている。
By the way, in this embodiment, the lubrication oil supply groove |
Specifically, as shown in the plan view of the fixed
また、図3及び4の可動スクロール22の公転旋回角ごとのスクロールユニット14の平面図に示されるように、給油溝50は、可動スクロール22が間歇的に跨ぐ際に、給油溝50の一端部50a、及び他端部50bが可動スクロール22側からみて順次露出する範囲に、可動スクロール22の公転旋回方向に沿って延設されている。
以上のように、本実施形態では、摺動面46に、可動スクロール22の公転旋回運動に伴い可動スクロール22が間歇的に跨ぐ潤滑油の給油溝50を形成することにより、外周空間44から給油溝50に潤滑油を間歇的に送り込み、摺動面46へ潤滑油を積極的に供給することができるため、摺動面46における潤滑性が向上する。
Moreover, as shown in the plan view of the
As described above, in the present embodiment, the lubrication
また、摺動面46への給油溝50の形成に伴い摺動面46の面積が減少するため、これらにより、固定スクロール24の鏡板面28aに対する可動スクロール22の摺動摩擦抵抗を低減することができる。
しかも、給油溝50は、可動スクロール22が間歇的に跨ぐ際に、給油溝50の一端部50a、及び他端部50bが可動スクロール22側からみて順次露出する範囲に形成されるため、可動スクロール22の公転旋回運動に伴い、一端部50aから給油溝50に送り込まれた潤滑油は他端部50bから給油溝50外に順次送り込出され、給油溝50における潤滑油の流れを促進することができる。従って、摺動面46における潤滑性が向上するとともに、給油溝50に滞留する潤滑油自体が可動スクロール22の摺動摩擦抵抗となることを防止できる。
Further, since the area of the sliding
Moreover, since the
更には、給油溝50は、可動スクロール22の公転旋回方向に沿って円弧状に延設されるため、可動スクロール22の公転旋回運動に伴い、給油溝50における潤滑油の流れを更に促進することができるため、これらにより、スクロールユニット14における動力ロスを大幅に低減することができ、ひいては圧縮機1の圧縮効率を大幅に向上することができる。
Furthermore, since the
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、図5の固定スクロール24を摺動面46側からみた平面図に示されるように、
固定スクロール24の鏡板面28aには、給油溝50よりも可動スクロール22の外周側に外周空間44の圧力を上記背圧室の図示しない背圧調整弁を介して調整するための円周溝52が形成されている。円周溝52は、給油溝50と略同一の幅及び深さを有しており、一端部50a及び他端部50bは円周溝52に連通する範囲にまで形成されている。
図6及び7の可動スクロール22の公転旋回角ごとのスクロールユニット14の平面図に示されるように、この場合にも上記実施形態と同様に、給油溝50は、可動スクロール22が間歇的に跨ぐ際に、給油溝50の一端部50a、及び他端部50bが可動スクロール22側からみて順次露出する範囲に、可動スクロール22の公転旋回方向に沿って延設される。
The description of one embodiment of the present invention is finished above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, as shown in the plan view of the fixed
On the
As shown in the plan view of the
この変形例の場合には、可動スクロール22の公転旋回運動に伴い、給油溝50における潤滑油の流れを円周溝52を利用して更に促進することができるため、スクロールユニット14における動力ロスをより一層低減することができ、ひいては圧縮機1の圧縮効率をより一層向上することができて好適である。
最後に、上記実施形態及び変形例では、冷凍空調機やヒートポンプ式給湯機などの冷凍回路に組み込まれる二酸化炭素冷媒を使用した密閉型スクロール圧縮機について説明しているが、本発明はこれに限らず種々の作動流体を使用した、種々の分野における圧縮機または膨脹機等のスクロール型流体機械に適用可能である。
In the case of this modification, the flow of the lubricating oil in the
Finally, in the above-described embodiment and modification, a closed scroll compressor using a carbon dioxide refrigerant incorporated in a refrigeration circuit such as a refrigeration air conditioner or a heat pump type hot water heater has been described, but the present invention is not limited thereto. The present invention can be applied to a scroll type fluid machine such as a compressor or an expander in various fields using various working fluids.
1 密閉型スクロール圧縮機(スクロール型流体機械)
22 可動スクロール
24 固定スクロール
26 可動スクロールの鏡板
26a 可動スクロールの鏡板の鏡板面
28 固定スクロールの鏡板
28a 固定スクロールの鏡板の鏡板面
30 可動スクロールのラップ
32 固定スクロールのラップ
14 スクロールユニット
44 外周空間
46 摺動面
50 給油溝
50a 一端部
50b 他端部
52 円周溝
1 Hermetic scroll compressor (scroll type fluid machine)
22
Claims (2)
前記可動スクロールの外周側に形成され、前記圧縮室よりも低圧の潤滑油が供給される外周空間と、
前記固定スクロールの前記鏡板面に形成され、前記外周空間からの潤滑油が供給されるとともに、前記可動スクロールがその公転旋回運動に伴い摺動する摺動面と、
前記摺動面に形成され、前記可動スクロールの公転旋回運動に伴い該可動スクロールが間歇的に跨ぐ潤滑油の給油溝とを備え、
前記給油溝は、前記可動スクロールが間歇的に跨ぐ際に、前記給油溝の一端部、及び他端部が該可動スクロール側からみて順次露出する範囲に形成され、前記可動スクロールの公転旋回方向に沿って延設されることを特徴とするスクロール型流体機械。 Each of the end plates is composed of a fixed scroll and a movable scroll, each of which has a pair of spiral wraps standing on each end plate surface. A scroll unit that forms a compression chamber for the working fluid and moves while reducing the volume of the compression chamber toward the radial center of each end plate;
An outer peripheral space that is formed on the outer peripheral side of the movable scroll and is supplied with lubricating oil having a pressure lower than that of the compression chamber;
A sliding surface that is formed on the end plate surface of the fixed scroll, is supplied with lubricating oil from the outer peripheral space, and the movable scroll slides along with its revolving turning motion;
A lubricating oil supply groove formed on the sliding surface and intermittently straddling the orbiting scroll as the orbiting scroll revolves ;
The oil supply groove is formed in a range in which one end portion and the other end portion of the oil supply groove are sequentially exposed when viewed from the side of the movable scroll when the movable scroll straddles intermittently. A scroll type fluid machine characterized in that it extends along the same .
前記一端部及び前記他端部は円周溝に連通することを特徴とする請求項1に記載のスクロール型流体機械。 On the end plate surface of the fixed scroll, a circumferential groove for adjusting the pressure of the outer peripheral space is formed on the outer peripheral side of the movable scroll with respect to the oil supply groove,
The scroll type fluid machine according to claim 1 , wherein the one end and the other end communicate with a circumferential groove.
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