JP5789581B2 - Scroll compressor - Google Patents
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Description
本発明は気体等を圧縮する圧縮機に係り、特に冷凍機や給湯機、空調機器等に用いられる熱交換用の冷媒ガスを圧縮するスクロール型圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a compressor that compresses a gas or the like, and more particularly to a scroll compressor that compresses a refrigerant gas for heat exchange used in a refrigerator, a water heater, an air conditioner, or the like.
容積型圧縮機には種々の形式の圧縮機が提案されているが、熱交換用の冷媒ガスを使用する冷凍機や給湯機、空調機器等においてはスクロール型圧縮機が多く採用されている。スクロール型圧縮機は一対の略同一形状の渦巻き体(スクロール)を使用し、一方を固定して他方を相対的に旋回運動させることにより、一対の渦巻き体によって形成される圧縮室の容積を外周から内周に向かって小さくしていくことで冷媒ガスを圧縮するものである。この圧縮機の特徴は部品点数が少ないことや、インバータによる可変速制御に適する回転数-トルク特性を備えていることである。 Various types of compressors have been proposed as positive displacement compressors, but scroll compressors are often used in refrigerators, water heaters, air conditioners, and the like that use refrigerant gas for heat exchange. A scroll compressor uses a pair of spiral bodies (scrolls) having substantially the same shape, and by fixing one and rotating the other relatively, the volume of the compression chamber formed by the pair of spiral bodies is The refrigerant gas is compressed by making it smaller toward the inner circumference. The feature of this compressor is that it has a small number of parts and has a rotation speed-torque characteristic suitable for variable speed control by an inverter.
ところで、この種のスクロール型圧縮機においては構成を簡略化するために、固定スクロールの吐出口に設けられる吐出弁を省略した構成のものが提案され、また実際に実用化されている。このような吐出弁を省略したスクロール型圧縮機では、吐出弁のデッドボリュームやバルブ径の増大に伴うバルブ強度も考慮する必要が無くなることから、吐出口の穴径は流路抵抗を低減するため、設計上の観点から可能な限り大きくすることが一般的な設計指針となり、自ずと固定スクロールの固定ラップと旋回スクロールの旋回ラップとで間で形成される溝幅に近い大きさの穴径となっている。 By the way, in order to simplify the configuration of this type of scroll compressor, a configuration in which the discharge valve provided at the discharge port of the fixed scroll is omitted has been proposed and actually put into practical use. In such a scroll compressor that omits the discharge valve, it is not necessary to consider the dead volume of the discharge valve or the valve strength associated with the increase in the valve diameter. Therefore, the hole diameter of the discharge port reduces the flow resistance. From the design point of view, it is a general design guideline to make it as large as possible, and the hole diameter is close to the width of the groove formed between the fixed scroll of the fixed scroll and the orbiting scroll. ing.
一方、固定スクロールの吐出口が設けられる鏡板に上述したような大きな穴径の吐出口を開けると、吐出口の周囲には鏡板の変形に伴って応力の集中が発生して固定スクロールの鏡板の信頼性低下を招くこととなる。 On the other hand, when a discharge port having a large hole diameter as described above is opened in the end plate provided with the fixed scroll discharge port, stress concentration occurs around the discharge port due to the deformation of the end plate. Reliability will be reduced.
このため、固定スクロールの鏡板の信頼性を確保するためには、吐出口周囲の強度を上げる必要があり、固定ラップが密集して立設している固定ラップ中央近傍、つまり、固定ラップ内線側の中央寄りに吐出口を設ける必要がある。しかしながら、このようにすると吐出工程時に吐出口が旋回ラップ外線側の背中から出てくるためには旋回スクロールをかなり旋回しなければならなくなり、流路抵抗による圧力損失が大きくなって性能低下が起こるようになる。 For this reason, in order to ensure the reliability of the end plate of the fixed scroll, it is necessary to increase the strength around the discharge port, and the vicinity of the center of the fixed wrap where the fixed wraps are densely erected, that is, the fixed wrap extension side It is necessary to provide a discharge port closer to the center. However, if this is done, in order for the discharge port to come out from the back on the outer side of the orbiting wrap during the discharge process, the orbiting scroll must be revolved considerably, and pressure loss due to flow path resistance increases and performance degradation occurs. It becomes like this.
このような流路抵抗による性能低下を改善するために、例えば特開平10−169574号公報(特許文献1)には簡単な構成で吐出工程時の圧力損失を低減する技術が提案されている。 In order to improve performance degradation due to such flow path resistance, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-169574 (Patent Document 1) proposes a technique for reducing pressure loss during the discharge process with a simple configuration.
特許文献1に記載のスクロール型圧縮機は、上述したように冷媒ガスが吸込口から吸込室へ流入され、旋回スクロールの旋回運動によって旋回スクロールと固定スクロールの間で形成される圧縮室で冷媒ガスが外周側から中央側へ圧縮されながら移送されて吐出口から吐出されるものである。そして、固定スクロールの中央付近に形成した吐出口の近傍に冷媒ガスが流れることができる段差部を設けることで、旋回スクロールの外線側圧縮室の最小密閉空間形成後の吐出行程時に流路抵抗を低減するようにしている。このように特許文献1に記載のスクロール型圧縮機においては、吐出行程時の流路抵抗を低減するために吐出口に連通する段差部を設け、これによって吐出工程時の圧力損失を低減して効率向上を図っている。 In the scroll compressor described in Patent Document 1, as described above, the refrigerant gas flows into the suction chamber from the suction port, and the refrigerant gas is formed in the compression chamber formed between the turning scroll and the fixed scroll by the turning motion of the turning scroll. Is transported while being compressed from the outer peripheral side to the center side and discharged from the discharge port. Then, by providing a step portion that allows refrigerant gas to flow in the vicinity of the discharge port formed near the center of the fixed scroll, the flow path resistance is reduced during the discharge stroke after the formation of the minimum sealed space of the outer-line side compression chamber of the orbiting scroll. I try to reduce it. As described above, in the scroll compressor described in Patent Document 1, a step portion communicating with the discharge port is provided to reduce the flow path resistance during the discharge stroke, thereby reducing the pressure loss during the discharge process. We are trying to improve efficiency.
ところで、特許文献1の構成では流路抵抗を抑制することはできるが、本発明者等の検証によると以下のような新たな課題を有していることが判明した。 By the way, although the flow path resistance can be suppressed in the configuration of Patent Document 1, according to the verification by the present inventors, it has been found that it has the following new problem.
特許文献1の構成では、吐出口に連通する段差部は階段状の平面凹部として吐出口の中心軸線に対して直交する形態で形成されている。このために、段差部の形成部が直交していること、段差部と吐出口の間が直交していること等の理由で、段差部の形成部と吐出口との間で応力の集中が発生し易い形状となっている。 In the configuration of Patent Document 1, the stepped portion communicating with the discharge port is formed in a form orthogonal to the central axis of the discharge port as a stepped planar recess. For this reason, stress concentration between the stepped portion forming portion and the discharge port is caused by the fact that the stepped portion forming portion is orthogonal, the stepped portion and the discharge port being orthogonally crossed, etc. The shape is easy to occur.
したがって、吐出工程における冷媒ガスの圧力によって固定スクロールに変形を発生し、固定スクロールの鏡板における性能上の信頼性が低くなるという現象が生じた。例えば、この種のスクロール型圧縮機の固定スクロールと旋回スクロールの各ラップの寸法精度や位置精度はミクロンオーダーで管理されている。したがって、固定スクロールの鏡板が変形すると、極端な場合では固定スクロールのラップと旋回スクロールのラップとが接触するようになって性能を大きく低下するといった現象が発生することが判明した。 Therefore, the fixed scroll is deformed by the pressure of the refrigerant gas in the discharge process, resulting in a phenomenon that the performance reliability of the end plate of the fixed scroll is lowered. For example, the dimensional accuracy and position accuracy of each lap of the fixed scroll and the orbiting scroll of this type of scroll compressor are managed on the micron order. Therefore, it has been found that when the end plate of the fixed scroll is deformed, in an extreme case, the fixed scroll wrap and the orbiting scroll lap come into contact with each other and the performance is greatly reduced.
本発明の目的は、固定スクロールの鏡板に設けた流路抵抗低減用の凹部に基づく鏡板の変形を抑制することで信頼性を向上したスクロール型圧縮機を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a scroll type compressor having improved reliability by suppressing deformation of the end plate based on the recess for reducing the flow resistance provided on the end plate of the fixed scroll.
本発明の特徴は、固定スクロールの内側表面から固定スクロールに形成した吐出口に向かって傾斜する傾斜面を有し、その傾斜面を円錐によって形成される側面の形状に形成した傾斜凹部を固定スクロールの吐出口に隣接して設けた、ところにある。 A feature of the present invention is that the fixed scroll has an inclined surface that has an inclined surface inclined from the inner surface of the fixed scroll toward the discharge port formed in the fixed scroll, and the inclined surface is formed in the shape of a side surface formed by a cone. Is located adjacent to the discharge port.
本発明によれば、固定スクロールの内側表面と吐出口とが円錐によって形成される側面の形状に形成した傾斜面で接続されているため、その接続部分が直角より角度が大きい形状となって応力の集中を緩和でき、冷媒ガスの圧力による固定スクロールの変形を抑制することが可能となるものである。 According to the present invention, since the inner surface of the fixed scroll and the discharge port are connected by the inclined surface formed in the shape of the side surface formed by the cone, the connecting portion has a shape having a larger angle than a right angle and stress. Can be mitigated, and deformation of the fixed scroll due to the pressure of the refrigerant gas can be suppressed.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されることなく、本発明の技術的な概念の中で種々の変形例や応用例をもその範囲に含むものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications and application examples are included in the technical concept of the present invention. It is included in the range.
まず、図1乃至図4を参照しながら本発明が適用されるスクロール型圧縮機の基本的な構成と、本発明の一実施形態の構成について説明する。 First, a basic configuration of a scroll compressor to which the present invention is applied and a configuration of an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
まず、スクロール型圧縮機の全体的な構成について図1を参照しながら説明する。図1はスクロール型圧縮機の縦断面図である。スクロール型圧縮機は、例えば冷凍機や給湯機、空調機器等の熱交換用の冷媒ガスを圧縮する圧縮機として用いられている。 First, the overall configuration of the scroll compressor will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a scroll compressor. Scroll compressors are used as compressors that compress refrigerant gas for heat exchange, such as refrigerators, water heaters, and air conditioners.
図1において、参照番号1は密閉容器、参照番号2は圧縮機構部、参照番号3は旋回スクロール、参照番号3aは旋回スクロール3の渦巻状のラップ、参照番号3bは旋回スクロール3の鏡板、参照番号4は固定スクロール、参照番号4aは固定スクロール4の渦巻状のラップ、参照番号4bは固定スクロール4の鏡板、参照番号5はクランク軸、参照番号6は固定スクロール4とクランク軸5を回転させる軸受を具備するフレーム、参照番号7はロータ15、ステータ16よりなる電動機部、参照番号8は旋回スクロールの自転を阻止し旋回運動させるための自転阻止部材に係るオルダムリング、参照番号12はターミナル、参照番号14は冷媒ガスの吸込管であり、以上がスクロール型圧縮機の基本的な構成要素である。
In FIG. 1, reference number 1 is a sealed container,
そして、スクロール型圧縮機は、密閉容器1内に圧縮機構部2と電動機部7とがクランク軸5を介して連結して収納されるようにして構成されている。圧縮機構部2は固定スクロール4、旋回スクロール3、フレーム6、クランク軸5、オルダムリング8を主要構成要素としている。
The scroll compressor is configured such that the
固定スクロール4は鏡板4bと、この鏡板4b上に軸方向に直立して形成した渦巻状の固定スクロールラップ(以下、ラップという)4aとを有している。固定スクロール4はボルトによりフレーム6の上側に締結されて固定されている。フレーム6の外周部は密閉容器1に固定されており、フレーム6の中央部にはクランク軸5の回転を受ける軸受6aが具備されている。
The
固定スクロール4の外周部には吸込口4cが設けられている。この吸込口4cは鏡板4bの上面(反ラップ面)から垂直に延びるように形成されている。吸込口4cの上部には外部サイクルに接続する吸込管14が圧入されている。また、吸込口4cには、逆止弁19が吸込口4cの延びる方向に移動可能に配置されている。逆止弁19はスプリング20により背面から押圧され、吸込管14の端部に当接可能になっている。固定スクロール4の中央部には吐出口4dおよび傾斜凹部4eが形成されている。ここで、本実施形態ではこの傾斜凹部4eを形成したことが大きな特徴となっており、この部分については後で詳細に説明する。
A suction port 4 c is provided on the outer peripheral portion of the
旋回スクロール3は、鏡板3bと、この鏡板3b上に軸方向に直立して形成した渦巻状の旋回スクロールラップ(以下、ラップという)3aとを有している。旋回スクロール3は固定スクロール4に対して旋回運動するように設置されている。旋回スクロール3の旋回運動は自転阻止部材であるオルダムリング8により自転することなく公転されるようになっている。
The orbiting
図2に示されるように、圧縮機構部2は渦巻状のラップ3a、4aをそれぞれ内側にして噛み合わせた旋回スクロール3及び固定旋回スクロール4により圧縮室9及び吸込室10を形成する。固定スクロール4の吸込口4cはこの吸込室10に連通されるように構成されている。
As shown in FIG. 2, the
電動機部7は、ステータ16及びロータ15からなっている。ステータ16は密閉容器1内に焼き嵌めや溶接などにより固定されており、ロータ9は、ステータ16内に回転可能に配置され、クランク軸5を圧入などにより固定している。電動機部7にはターミナル12を通して電力が供給される。電動機部7は図示しないインバータ装置から電力が供給されるようになっており、電力はインバータ装置によって制御(例えばPWM制御)されている。したがって、圧縮機部2は電動機部7によって可変速に回転が制御されて冷媒ガスの流量も調整される。
The electric motor unit 7 includes a
次に、スクロール型圧縮機の圧縮動作について説明する。図1及び図2において、電動機部7のロータ15はステータ16が発生する回転磁界により回転力が与えられて回転する。ロータ15に固定されたクランク軸5はロータ15の回転に伴い回転動作を行う。クランク軸5に連結された旋回スクロール3はオルダムリング8の作用により自転することなく旋回運動(公転)する。旋回スクロール3の旋回運動により内部の圧力が下がって逆止弁19が吸込口4cを開き、外部の冷凍サイクルより冷媒ガスが吸込管14を介して圧縮機構部2に吸い込まれる。
Next, the compression operation of the scroll compressor will be described. 1 and 2, the
吸込まれた冷媒ガスは吸込口4cを通って固定スクロール4の吸込み室10から圧縮室9に至り、旋回スクロール3のラップ3aと固定スクロール4のラップ4aとで形成される圧縮室9で徐々に圧縮された後、吐出口4dから密閉容器1の中に放出される。放出された冷媒ガスは電動機部7を冷却して吐出パイプ17から外部の冷凍サイクルへ供給される。
The sucked refrigerant gas reaches the compression chamber 9 from the
次に、本実施形態になる圧縮機構部2の詳細な構成を図2乃至図4を参照しながら説明する。
Next, the detailed structure of the
図2は図1のスクロール型圧縮機の旋回スクロール3と固定スクロール4の各ラップ3a、4aを互いに噛み合わせた状態の断面図であり、固定スクロール内線側と旋回スクロール外線側によって最小密閉空間9aとなる圧縮室が形成されており、この状態が吐出開始状態を示している。図3は図2の固定スクロール中央部の拡大図、図4は図3の旋回スクロールを除いた固定スクロールのA−A線で示す部分の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of the scroll compressor of FIG. 1 in which the
図2及び図3に示すように、旋回スクロール3のラップ3aの旋回ラップ外線33aと、固定スクロール4のラップ4aの固定ラップ内線44bで形成された最小密閉空間9aにおいては、吸込口4cから流入された冷媒ガスが旋回スクロール3の旋回運動によって圧縮された状態となり吐出口4dから密閉容器1の中に放出される。また、同様に旋回ラップ内線33bと固定ラップ外線44aで形成された図示しない最小密閉空間においても、吸込口4cから流入された冷媒ガスが旋回スクロール3の旋回運動によって圧縮された状態となり、交互に吐出口4dから密閉容器1の中に放出される。
As shown in FIGS. 2 and 3, in the minimum sealed
吐出口4dの穴径は、吐出時の冷媒ガスによる流路抵抗が少なくなるように出来る限り大きく設計したいが、加工の制約から各ラップ3aおよび4aの溝幅に近い穴径となる。また、圧縮運転による過大な圧力に基づく固定スクロール4の鏡板4bの変形を抑制するため、図3にあるように、渦巻状のラップ4aを密集して立設することで剛性を高くしている固定ラップ内線44b近傍に吐出口4dの開口面の一部が隣接することになる。
The hole diameter of the
図3、図4及び図6に示すように、吐出口4dの近傍には傾斜凹部4eが設けられている。傾斜凹部4eは固定スクロール4の内側表面である固定ラップ歯底面44cから吐出口4dに向かって傾斜する傾斜面を有し、この傾斜面は吐出口4dから見て円錐の側面の一部で凹むように構成されている。したがって、傾斜面の表面は円弧状にえぐられた形状となっている。具体的には図6に示す斜視図のような形状に形成されている。
As shown in FIGS. 3, 4 and 6, an
ここで、本実施例においては図4にある傾斜凹部4eの傾斜面と吐出口4dの中心軸とのなす角度、言い換えれば、傾斜面と固定ラップ歯底面44cとで形成される角度は45°以下に設定されている。このようにすることで、傾斜面と固定ラップ歯底面44cとで形成される接続部分の角度αを大きくでき、応力の集中を抑制することが期待できるようになる。
Here, in this embodiment, the angle formed by the inclined surface of the
また、図6からわかるように、傾斜凹部4eが円錐状の傾斜面であるため、固定ラップ歯底面44cに形成された傾斜凹部4eの円弧形成部4fは円形の円弧に形成され、吐出口4dに形成された傾斜凹部4eの円弧形成部4iは円錐の側面を切り取った吐出口4d周囲形状に沿ったU字状となっている。そして、傾斜面の深さDと固定ラップ歯底面44c上の傾斜面の長さLは設計的に適切な値に決められるが、これはスクロール型圧縮機の仕様によって適宜変更される。
Further, as can be seen from FIG. 6, since the inclined
また、本実施例においては、傾斜凹部4eを形成した時の固定ラップ歯底面44cの平面上に形成された円弧形成部4fの円弧径、つまり傾斜凹部4eの傾斜面を形成するための仮想の円錐の底面の直径は吐出口4dの直径よりも短い長さとなっている。このように吐出口4dより小さくした理由は旋回スクロール3及び固定スクロール4の各ラップ3a、4aが最も近接した時の溝幅に合わせるためである。そして、傾斜凹部4eを形成するための傾斜凹部4eの中心軸4g(円錐の中心軸)は吐出口4dの円弧内に位置し、且つ、吐出口4dの中心軸4hの軸線とは一致しない位置、つまり吐出口4dの中心軸4hの軸線からずらされて略平行に位置するように構成されている。ここで、傾斜凹部4eの中心軸4g(円錐の中心軸)が吐出口4dの外側に位置してはならない理由は、傾斜面の中心軸4gが吐出口4dの外側に位置すると、傾斜凹部4eの円錐の頂点形状に沿ったV形状の斜面が吐出口4eの外側に形成され、吐出口4dの冷媒ガスの進行方向に向かうに傾斜面とならないからである。
Further, in the present embodiment, the arc diameter of the
また、傾斜凹部4eの中心軸4gは本実施例においては図にあるように、固定スクロール4のラップ4aと吐出口4dが近接する領域と吐出口4dの中心軸4hを結ぶ線を延長した領域上で、上記した条件を満足する部分に位置する。図3では、ラップ4aの内線44bと吐出口4dがほぼ重なる点と吐出口4dの中心軸4hを結ぶ線を延長した延長線(A-A線に該当)で上記した条件を満足する部分に位置するようになっている。
The
本実施例では上述したような条件で傾斜凹部4eが形成されているが、基本的な考え方は以下の通りである。
In the present embodiment, the
まず、傾斜凹部4eの傾斜面と固定ラップ歯底面44c及び吐出口4dとの接続部分であるが、傾斜凹部4eの傾斜面と固定ラップ歯底面44c及び吐出口4dとの接続の角度が直角以上の角度を形成するようにすれば良いものである。したがって、場合によっては円弧形成部4fの円弧径を吐出口4dの径よりも大きくしても差し支えないものである。要は固定ラップ歯底面44c及び吐出口4dに接続される傾斜凹部4eが円錐の外側面を形成するような形状であれば良いものである。
First, the connecting portion between the inclined surface of the inclined
次に、傾斜凹部4eの形成位置であるが、本実施例では上述した位置に形成しているが、要は旋回スクロール3のラップ3aの旋回ラップ外線33aと、固定スクロール4のラップ4aの固定ラップ内線44bで形成された最小密閉空間9aを形成した状態で旋回ラップ外線33aよりも吐出口4d寄りにあって、吐出口4dと連通する位置に設けていればよいものである。このようにする理由は、旋回スクロール3のラップ3aを越えて傾斜凹部4eが延びていると冷媒ガスが漏れてしまうからであり、これを防止するために上記した条件を設定している。
Next, although it is the formation position of the inclination recessed
また、本実施例においてはこの傾斜凹部4eは所定角度の円錐形状のドリルによって形成されている。このようにドリルを使用して傾斜凹部4eと吐出口4dを形成する場合は、最初に傾斜凹部4eを形成し、次に吐出口4dを形成するのが望ましい。その理由は吐出口4dを先に形成した後に傾斜凹部4eを形成するドリルを差し込むと、ドリルが機械的な抵抗がない吐出口4d側に逃げてしまい、良好な形状の傾斜凹部4eを作れなくなる恐れがあるからである。但し、吐出口4d側にドリルが逃げても問題ない場合は、これに限られずに順序を逆にしても差し支えないものである。
In this embodiment, the
このような構成になる圧縮機構部において、圧縮運転による過大な冷媒ガスの圧力によって生じる固定スクロール4の鏡板4bの変形による応力は、固定ラップ歯底面44c及び吐出口4dと傾斜凹部4eの境界部分になる円弧状の接続部に発生する。しかしながら、固定ラップ歯底面44c及び吐出口4dと傾斜凹部4eとが円弧状の接続部によって接続される構造とされているため、その接続部での角度が直角より大きくなっている。このため、特許文献1にあるような階段状の段差部に比較して大幅に鏡板4bの変形を抑制でき、信頼性の高いスクロール型圧縮機を得ることができる。
In the compression mechanism having such a configuration, the stress due to the deformation of the
つまり、吐出口4dと固定ラップ歯底面44cの間は傾斜凹部4eの円錐の側面を形成する傾斜面で接続されている。このため、固定ラップ歯底面44c及び吐出口4dと傾斜凹部4eの傾斜面はその接続部で円弧を描くようにして接続されている。したがって、固定ラップ歯底面44c及び吐出口4dと傾斜凹部4eの接続部は直角より大きい角度をもって形成されるようになり、応力の集中を緩和することができるようになる。これによって、特許文献1にあるような階段状の段差部に比較して大幅に鏡板4bの変形を抑制でき、信頼性の高いスクロール型圧縮機を得ることができる。
That is, the
また、特許文献1では固定スクロールの鏡板に階段状の平面に構成された段差部を形成しているため、鏡板の厚さも階段状に薄くなっている。これに対して本実施形態になる鏡板4bは傾斜凹部4eによって傾斜して接続されているため、この部分での強度を特許文献1の構成に比べて高めることができる。
Moreover, in patent document 1, since the level | step-difference part comprised by the step-like plane was formed in the end plate of a fixed scroll, the thickness of the end plate is also reduced stepwise. On the other hand, since the
また、傾斜凹部4eが傾斜しているため冷媒ガスが円滑に流れることによって流路抵抗を少なくすることができる。従来の様な構成では段部を形成しているので冷媒ガスが屈曲して流れるため流路抵抗が大きくなる恐れがあるからである。
Further, since the inclined
更に、本実施形態のスクロール型圧縮機によれば、簡単な構成により、年間を通して性能が要求される複数の圧力条件で固定スクロール4の鏡板4bの変形を抑制することで、渦巻状のラップ4aの変形も抑制できる。これによって、渦巻状のラップ4aの漏れ損失及び摺動損失の増大を抑制でき、性能を大幅に向上することができる。特に、年間を通しての効率向上幅を大きくすることができる。
Furthermore, according to the scroll compressor of the present embodiment, the
また、本実施例では、吐出口4dの中心軸4hと傾斜凹部4eの傾斜凹部中心軸4gは一致しない、すなわち、吐出口4dの吐出口中心軸4hと傾斜凹部4eの傾斜凹部中心軸4gは平行にずらされている。しかしながら、何れかの中心軸が傾き、中心軸同士が平行にならなくても実質的に円錐の側面を形成できるのであれば同様の効果が得られるものである。
Further, in the present embodiment, the
また、特許文献1においては、段差部の形状が吐出口の穴径よりも過大に大きくなっており、吐出口と段差部の加工後に形成される両者の接続面に応力が集中し易い角部が多く存在するようになる。このため、圧縮運転により生じる冷媒ガスの圧力による固定スクロールの変形に伴い、広い範囲の角部に応力の集中が発生して鏡板の信頼性低下につながる問題があった。これに対して、本実施形態によれば吐出口4dに比べて傾斜凹部4eを形成する円弧形成部4fが小さく形成されているため、上記した接続部の形成範囲が少なくなって応力の集中する範囲が小さくなり、特許文献1に比べて信頼性の低下を低減することができる。
Moreover, in patent document 1, the shape of the level | step-difference part is larger than the hole diameter of a discharge outlet, and it is a corner | angular part where stress tends to concentrate on the connection surface of both formed after processing a discharge outlet and a level | step difference part. There will be many. For this reason, with the deformation of the fixed scroll due to the pressure of the refrigerant gas generated by the compression operation, there is a problem that stress concentration occurs in a wide range of corners, leading to a decrease in reliability of the end plate. On the other hand, according to the present embodiment, the
このため、固定スクロール4の鏡板4bの変形が少なくなって、固定スクロールのラップ自身も変形が少なくなり、この変形によるラップ間の漏れ損失及び摺動損失を低減でき、圧縮機部の性能が低下することを抑止することができる。
For this reason, the deformation of the
更に、近年、ヒートポンプ給湯機等で使用されている二酸化炭素冷媒はルームエアコン用R410A冷媒に比べて3倍もの高圧力となり、固定スクロール4の鏡板4bの変形を抑制することが必須である。また、近年の材料価格の高騰に対する対策として、素材そのものを少なく使用することが要請されている。本実施形態になる構成によれば吐出口4d付近の圧力損失を低減すると共に、固定スクロールの鏡板4bの変形をも低減できて信頼性を向上することができる。これらのことから、結果的に材料の使用量を押さえることにもつながるようになる。つまり、特許文献1では段差部の存在によって強度が低下するので鏡板の厚さを厚くして対応することが必要となって材料の使用量が増えるが、本実施形態の構造によれば同じ強度を得るとすると鏡板の厚さを薄くできるからである。
Furthermore, in recent years, the carbon dioxide refrigerant used in heat pump water heaters and the like has a pressure three times as high as the R410A refrigerant for room air conditioners, and it is essential to suppress deformation of the
尚、本実施形態では、縦置のスクロール型圧縮機で説明したが、横置のスクロール型圧縮機でも同様の効果が得られる。更に、本発明は、ヒートポンプ給湯機、ルームエアコンや冷蔵・冷凍装置用のスクロール型圧縮機にも適用できるものである。 In the present embodiment, the vertical scroll compressor has been described, but the same effect can be obtained with a horizontal scroll compressor. Furthermore, the present invention can be applied to a heat pump water heater, a room air conditioner, and a scroll compressor for a refrigerator / freezer.
次に、本発明の他の実施形態になるスクロール型圧縮機について図5を用いて説明する。尚、図3に説明した実施形態と同じ参照番号は同一の構成部品、或いは同様の機能を有する構成部品を示している。 Next, a scroll compressor according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The same reference numerals as those in the embodiment described in FIG. 3 indicate the same components or components having the same function.
尚、本実施形態おいても実施例1で述べたように、傾斜凹部4eに関する基本的な考え方は同様である。
In this embodiment, as described in Example 1, the basic concept regarding the
すなわち、傾斜凹部4eの傾斜面と固定ラップ歯底面44c及び吐出口4dとの接続部分であるが、傾斜凹部4eの傾斜面と固定ラップ歯底面44c及び吐出口4dとの接続部の角度が直角以上の角度を形成するようにすれば良いものである。要は固定ラップ歯底面44c及び吐出口4dに接続される傾斜凹部4eが円錐の外側面を形成するような形状であれば良いものである。
That is, it is a connection portion between the inclined surface of the
次に、傾斜凹部4eの形成位置であるが、本実施例では実施例1で述べたように傾斜凹部4eに関する基本的な考え方は同様であり、要は旋回スクロール3のラップ3aの旋回ラップ外線33aと、固定スクロール4のラップ4aの固定ラップ内線44bで形成された最小密閉空間9aを形成した状態で旋回ラップ外線33aよりも吐出口4d寄りにあって、吐出口4dと連通する位置に設けていれば良いものである。
Next, regarding the formation position of the
さて、本実施形態では吐出口4kが図3に示すような円形の吐出口4dではなく、楕円形状を有する吐出口4kとしている。固定スクロール4の鏡板4bの変形を抑制するために、渦巻状のラップ4aが密集して立設することで剛性が高い固定ラップ内線44b近傍に吐出口4kの開口の一部が隣接している。
In the present embodiment, the
上述した実施形態と同様に、吐出口4kの近傍には傾斜凹部4eが設けられている。傾斜凹部4eは固定ラップ歯底面44cから吐出口4kに向かって傾斜する傾斜面を有し、この傾斜面は吐出口4kから見て凹むように円錐の側面の一部で構成されている。したがって、傾斜面の表面は円弧状にえぐられた形状となっている。そして、傾斜面の深さDと固定ラップ歯底面44c上の傾斜面の長さLは設計的に適切な値に決められるが、これはスクロール型圧縮機の仕様によって適宜変更される。
Similar to the embodiment described above, an
また、傾斜凹部4eを形成した時の固定ラップ歯底面44cの平面上に形成された円弧形成部4fは円形の円弧に形成され、吐出口4dに形成された傾斜凹部4eの円弧形成部4iは円錐の側面を切り取ったU字状となっている。そして、傾斜凹部4eを形成するための中心軸4gは吐出口4kの円弧内に位置し、且つ、吐出口4dの吐出口中心軸4hの軸線とは一致しない位置、つまり吐出口4kの吐出口中心軸4hの軸線からずらされて位置するように構成されている。
Further, the
また傾斜凹部4eの中心軸4gは、図3に示したものと実質同様に、固定スクロール4のラップ4aと吐出口4dが近接する領域と吐出口4dの中心軸4hを結ぶ線を延長した領域上で、上記した条件を満足する部分に位置する。
Further, the
そして、これも図4と同様に、吐出口4dと固定ラップ歯底面44cの間は傾斜凹部4eの円錐の側面で形成される傾斜面で接続されている。
As in FIG. 4, the
このような構成になる変形例の圧縮機構部において、圧縮運転による過大な冷媒ガスの圧力によって生じる固定スクロール4の鏡板4bの変形による応力は、固定ラップ歯底面44c及び吐出口4dと傾斜凹部4eの境界部分になる円弧状の接続部に集中して発生する。しかしながら、固定ラップ歯底面44c及び吐出口4kは傾斜凹部4eの円弧状の接続部によって接続される構造とされているため、その接続部の角度が直角より大きくなり、特許文献1にあるような階段状の段差部に比較して大幅に鏡板4bの変形を抑制でき、信頼性の高いスクロール型圧縮機を得ることができる。
In the compression mechanism portion of the modified example having such a configuration, the stress due to the deformation of the
また、特許文献1では固定スクロールの鏡板に階段状の平面に構成された段差部を形成しているため、鏡板の厚さも階段状に薄くなっている。これに対して本実施の形態になる鏡板4bは傾斜凹部4eによって傾斜して接続されているため、この部分での強度を特許文献1の構成に比べて高めることができる。
Moreover, in patent document 1, since the level | step-difference part comprised by the step-like plane was formed in the end plate of a fixed scroll, the thickness of the end plate is also reduced stepwise. On the other hand, since the
更に、本実施形態のスクロール型圧縮機によれば、簡単な構成により、年間を通して性能が要求される複数の圧力条件で固定スクロール4の鏡板4bの変形を抑制することで、渦巻状のラップ4aの変形も抑制できる。これによって、渦巻状のラップ4aの漏れ損失及び摺動損失の増大を抑制でき、性能を大幅に向上することができる。特に、年間を通しての効率向上幅を大きくすることができる。
Furthermore, according to the scroll compressor of the present embodiment, the
また、本実施例では、吐出口4dの中心軸4hと傾斜凹部4eの傾斜凹部中心軸4gは一致しない、すなわち、吐出口4dの吐出口中心軸4hと傾斜凹部4eの傾斜凹部中心軸4gは平行にずらされている。しかしながら、何れかの中心軸が傾き、中心軸同士が平行にならなくても実質的に円錐の側面を形成できるのであれば同様の効果が得られる。要は円錐の側面を用いて傾斜面が形成されれば良いものである。
Further, in the present embodiment, the
また、特許文献1においては、段差部の形状が吐出口の穴径よりも過大に大きくなっており、吐出口と段差部の加工後に形成される両者の接続面に応力が集中し易い角部が多く存在するようになる。このため、圧縮運転により生じる冷媒ガスの圧力による固定スクロールの変形に伴い、広い範囲の角部に応力の集中が発生して鏡板の信頼性低下につながる問題があった。これに対して、本実施形態によれば吐出口4dに比べて傾斜凹部4eを形成する円弧形成部4fが小さく形成されているため、上記した接続部の形成範囲が少なくなって応力の集中する範囲が小さくなり、特許文献1に比べて信頼性の低下を低減することができる。
Moreover, in patent document 1, the shape of the level | step-difference part is larger than the hole diameter of a discharge outlet, and it is a corner | angular part where stress tends to concentrate on the connection surface of both formed after processing a discharge outlet and a level | step difference part. There will be many. For this reason, with the deformation of the fixed scroll due to the pressure of the refrigerant gas generated by the compression operation, there is a problem that stress concentration occurs in a wide range of corners, leading to a decrease in reliability of the end plate. On the other hand, according to the present embodiment, the
このため、固定スクロール4の鏡板4bの変形が少なくなって、固定スクロールのラップ自身も変形、この変形によるラップ間の漏れ損失及び摺動損失を低減でき、圧縮機部の性能が低下することを抑止することができる。
For this reason, deformation of the
本発明を総括すると、本発明においては固定スクロールの内側表面から固定スクロールに形成した吐出口に向かって傾斜する傾斜面を有し、その傾斜面を円錐によって形成される側面の形状に形成した傾斜凹部を固定スクロールの吐出口に隣接して設けるようしている。これによって、固定スクロールの内側表面と吐出口とが円錐によって形成される側面の形状に形成した傾斜面で接続されているため、その接続部分が直角より角度が大きい形状となって応力の集中を緩和でき、冷媒ガスの圧力による固定スクロールの変形を抑制することが可能となるものである。 To summarize the present invention, in the present invention, there is an inclined surface inclined from the inner surface of the fixed scroll toward the discharge port formed in the fixed scroll, and the inclined surface is formed in the shape of a side surface formed by a cone. A recess is provided adjacent to the discharge port of the fixed scroll. As a result, the inner surface of the fixed scroll and the discharge port are connected by an inclined surface formed in the shape of a side surface formed by a cone. The deformation of the fixed scroll due to the refrigerant gas pressure can be suppressed.
尚、以上に説明した実施形態によれば吐出口の形状は円形、惰円形にしたものを例示したが、これ以外の形状であっても差し支えないものである。使用されるスクロール圧縮機に併せて適切な形状の吐出口の形状を選択すれば良いものである。 In addition, according to the embodiment described above, the shape of the discharge port is exemplified as circular or oval, but other shapes may be used. The shape of the discharge port having an appropriate shape may be selected in accordance with the scroll compressor to be used.
また、本実施形態では吐出弁無しのスクロール圧縮機として説明したが、吐出弁有でも同様の効果が得られるものである。 Moreover, although this embodiment demonstrated as a scroll compressor without a discharge valve, the same effect is acquired even if it has a discharge valve.
1…密閉容器、2…圧縮機構部、3…旋回スクロール、3a…旋回スクロールのラップ、3b…旋回スクロールの鏡板、4…固定スクロール、4a…固定スクロールのラップ、4b…固定スクロールの鏡板、4c…吸込口、4d…吐出口、4e…傾斜凹部、4f…固定ラップ歯底面の円弧形成部、4g…傾斜凹部の中心軸、4h…吐出口の中心軸、4i…吐出口の円弧形成部、5…クランク軸、6…フレーム、6a…軸受、7…電動機部、8…オルダムリング、9…圧縮室、9a…最小密閉空間、10…吸込室、12…ターミナル、14…吸込管、15…ロータ、16…ステータ、17…吐出パイプ、19…逆止弁、20…スプリング、33a…旋回ラップ外線、33b…旋回ラッ内線、44a…固定ラップ外線、44b…固定ラップ内線、44c…固定ラップ歯底面。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sealed container, 2 ... Compression mechanism part, 3 ... Orbiting scroll, 3a ... Orbiting scroll wrap, 3b ... Orbiting scroll end plate, 4 ... Fixed scroll, 4a ... Fixed scroll end, 4b ... Fixed scroll end plate, 4c ... Suction port, 4d ... Discharge port, 4e ... Inclined concave portion, 4f ... Arc forming portion of fixed lap tooth bottom surface, 4g ... Central axis of inclined concave portion, 4h ... Central axis of discharging port, 4i ... Arc forming portion of discharging port, DESCRIPTION OF
Claims (4)
鏡板とそれに立設する固定ラップを備える固定スクロールと、
前記両ラップを噛合わせて前記両スクロール間に形成され作動流体を吸い込んだ状態で容積を縮小して外周側から中央側へ作動流体を移送する圧縮室と、
前記固定スクロールの鏡板の中央付近に形成した前記作動流体を吐出させる吐出口と、
前記固定ラップの歯底面と前記吐出口の間に設けられ、前記吐出口に向かって傾斜し、かつ円錐の側面の形状に形成された傾斜面を有する傾斜凹部とを備えると共に、
前記傾斜面を形成する前記円錐の中心軸は、前記吐出口の円弧内であって前記吐出口の中心軸と略平行で、且つこれとずれた位置にある
ことを特徴とするスクロール圧縮機。 An orbiting scroll that has an end plate and an orbiting wrap standing on the end plate and performs an orbiting motion without rotating,
A fixed scroll with an end plate and a fixed wrap standing on it;
A compression chamber that meshes with the two wraps and is formed between the scrolls and sucks the working fluid to reduce the volume and transfer the working fluid from the outer peripheral side to the center side;
A discharge port for discharging the working fluid formed near the center of the end plate of the fixed scroll;
Wherein the bottom land of the fixed wrap and provided between the discharge port inclined toward the discharge port, and a slope recess having an inclined surface formed in the shape of the side surface of the conical Rutotomoni,
The central axis of the cone forming the inclined surface is located within a circular arc of the discharge port, substantially parallel to the central axis of the discharge port, and at a position shifted therefrom. Scroll compressor.
前記固定ラップの歯底面上の前記傾斜面を形成する前記円錐の底面の穴径は前記前記吐出口の穴径より短いことを特徴とするスクロール型圧縮機。 In the scroll compressor according to claim 1 ,
The scroll compressor according to claim 1, wherein a hole diameter of a bottom surface of the cone forming the inclined surface on a tooth bottom surface of the fixed wrap is shorter than a hole diameter of the discharge port .
前記吐出口は断面が円形或いは楕円形であることを特徴とするスクロール型圧縮機。 In the scroll compressor according to claim 1 ,
A scroll compressor characterized in that the discharge port has a circular or elliptical cross section .
前記傾斜面と前記固定ラップの歯底面の交わる角度が45°以下に設定されていることを特徴とスクロール型圧縮機。 In the scroll compressor according to claim 1 ,
The scroll compressor according to claim 1, wherein an angle between the inclined surface and the bottom surface of the fixed lap is set to 45 ° or less .
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