JP5999971B2 - Scroll compressor - Google Patents

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Description

本発明は、冷凍・空調用途に用いられるスクロール圧縮機に関するもので、特に限られたスペース内での行程容積を増大させるために渦巻をいわゆる非対称形状としたスクロール圧縮機に関するものである。   The present invention relates to a scroll compressor used for refrigeration and air conditioning applications, and more particularly to a scroll compressor having a so-called asymmetrical spiral in order to increase a stroke volume in a limited space.

スクロール圧縮機は、形成された渦巻が互いに噛み合うように組み合わされた固定スクロール及び揺動スクロールを備えている。そして、揺動スクロールが揺動することにより、それぞれの渦巻で形成される圧縮室の容積が減少し、流体を圧縮していくようになっている。   The scroll compressor includes a fixed scroll and an orbiting scroll combined so that the formed spirals mesh with each other. Then, when the orbiting scroll is swung, the volume of the compression chamber formed by each spiral is reduced, and the fluid is compressed.

このようなスクロール型の圧縮機においては、揺動スクロールに作用するガス荷重が中心からずれて作用するために揺動スクロールを自転させようとする自転モーメントが発生し、これに抗して揺動スクロールの姿勢を規正し、揺動運動を行なわせるための自転防止手段としてオルダムリングが用いられることが多い。   In such a scroll-type compressor, the gas load acting on the orbiting scroll is shifted from the center, so that a rotation moment for rotating the orbiting scroll is generated, and the orbiting is counteracted. An Oldham ring is often used as an anti-rotation means for regulating the scroll posture and causing a swinging motion.

オルダムリングの爪部には、自転モーメントに抗するための反力が作用するが、その大小は自転モーメントの大小に依存する。揺動スクロールの最外周外向面の最大半周分を圧縮室形成に関与させて行程容積増大を図った非対称形状の渦巻(以下、非対称渦巻と称する)の場合、自転モーメントの変動が増大し、向きが逆転する場合もある。自転モーメントの反転は、オルダムリングの爪に作用する反力向きの逆転となる。   A reaction force against the rotation moment acts on the claw portion of the Oldham ring, but the magnitude depends on the rotation moment. In the case of an asymmetric vortex (hereinafter referred to as an asymmetric vortex) in which the maximum half circumference of the outermost outer surface of the orbiting scroll is involved in the compression chamber formation and the stroke volume is increased (hereinafter referred to as an asymmetric vortex), the fluctuation of the rotation moment increases, May reverse. The reversal of the rotation moment is the reverse of the reaction force acting on the Oldham ring claw.

このような自転モーメントの変動に対処する方法として、往復動するオルダムリングの自重分の慣性力を利用して揺動スクロールとオルダムリング間のキー部反力の変動を抑制するようにしたスクロール圧縮機が開示されている(例えば、特許文献1参照)。   As a method of dealing with such fluctuations in the rotation moment, scroll compression that suppresses fluctuations in the key reaction force between the orbiting scroll and the Oldham ring using the inertial force of the weight of the Oldham ring that reciprocates. A machine is disclosed (for example, see Patent Document 1).

また、揺動スクロール外向面側の圧縮室或いは内向面側の圧縮室の少なくとも一方に吸入完了位置を調節する吸入容積調整機構を備えることにより容量制御を行ない、過圧縮、転覆、自転トルクの変動による振動の影響を抑制するようにしたスクロール圧縮機が開示されている(例えば、特許文献2参照)。   In addition, the volume control is performed by providing a suction volume adjusting mechanism for adjusting the suction completion position in at least one of the compression chamber on the outer surface side of the orbiting scroll or the compression chamber on the inner surface side, and fluctuations in overcompression, rollover, and rotation torque There has been disclosed a scroll compressor that suppresses the influence of vibration due to (see, for example, Patent Document 2).

特開2004−019545号公報(第8−10頁等)JP 2004-019545 A (pages 8-10 etc.) 特開2007−154761号公報(第15−18頁等)JP 2007-154761 A (pages 15-18 etc.)

特許文献1のスクロール圧縮機においては、変動する自転モーメントとオルダムリングの自重による慣性力を重ね合わせたものが、元々の自転モーメントよりも変動が小さくなるようにオルダムリングの往復動方向が決められている。しかしながら、オルダムリングの慣性力を利用する方法は、オルダムリング〜揺動スクロール間の爪部分の反力には有効であるが、固定スクロール等の固定部材〜オルダムリング間の爪部分については、オルダムリングが爪方向に往復動するので効果は期待できない。   In the scroll compressor of Patent Document 1, the reciprocating direction of the Oldham ring is determined so that the fluctuation is smaller than the original rotation moment by superimposing the fluctuating rotation moment and the inertial force due to the Oldham ring weight. ing. However, the method using the inertia force of the Oldham ring is effective for the reaction force of the claw portion between the Oldham ring and the orbiting scroll, but the claw portion between the fixed member such as the fixed scroll and the Oldham ring is Oldham. The effect cannot be expected because the ring reciprocates in the direction of the nail.

非対称渦巻の場合、元々の自転モーメントの変動が増大し、一回転中に正負の逆転が発生する場合があり、オルダムリングの慣性力利用によりオルダムリング〜揺動スクロール間の爪反力の逆転を回避することができたとしても、固定部材〜オルダムリング間の爪反力逆転を回避することはできない。その場合、爪の反力を支持する面が入れ替わり、爪/溝のクリアランス分だけ固定部材に対してオルダムリングが自転するので、騒音、振動源となるだけでなく、揺動スクロールの姿勢規正が甘くなり、半径方向すきまからの流体漏れの原因にもなる。   In the case of an asymmetric vortex, the fluctuation of the original rotation moment increases, and a positive / negative reversal may occur during one rotation. By using the inertial force of the Oldham ring, the repulsion of the claw reaction force between the Oldham ring and the orbiting scroll is reversed. Even if it can be avoided, the reversal of the nail reaction force between the fixed member and the Oldham ring cannot be avoided. In that case, the surface that supports the reaction force of the claw is switched, and the Oldham ring rotates with respect to the fixed member by the clearance of the claw / groove. It becomes sweet and causes fluid leakage from the radial clearance.

また、特許文献2のスクロール圧縮機においては、吸入容積調整機構で容量制御するようになっているが、揺動スクロール外向面側の最外周の最大1/2巻き分による非対称吸入で増大させた分の行程容積をリリーフして逃がすことになるので、有効な行程容積が対称の渦巻(以下、対称渦巻と称する)と同じになり非対称渦巻を採用することによる利点が失われている。   Further, in the scroll compressor of Patent Document 2, the capacity is controlled by the suction volume adjusting mechanism. However, the scroll compressor is increased by asymmetric suction by the maximum half of the outermost circumference on the outer surface side of the orbiting scroll. Since the minute stroke volume is relieved and escaped, the effective stroke volume becomes the same as a symmetric spiral (hereinafter referred to as a symmetric spiral), and the advantages of employing an asymmetric spiral are lost.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、元々の自転モーメントが一回転中に反転しないような非対称渦巻を備えたスクロール圧縮機を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a scroll compressor having an asymmetric vortex so that the original rotation moment does not reverse during one rotation.

本発明に係るスクロール圧縮機は、固定スクロールの渦巻及び揺動スクロールの渦巻が非対称形状に形成され、前記固定スクロールの渦巻と前記揺動スクロールの渦巻とを組合わせて形成される圧縮室で流体を圧縮するものであり、自転モーメントのガス圧縮トルクに対する比の最大値が常に負であるスクロール圧縮機であって、前記固定スクロールを支持するとともに、前記揺動スクロールを回転可能に支持するフレームと、前記フレーム及び前記揺動スクロールに形成されているオルダム溝に摺動可能に嵌入される爪が形成され、前記揺動スクロールの自転運動を阻止するとともに、前記揺動スクロールの揺動運動を可能とするオルダムリングと、を備え、前記揺動スクロールの歯厚t1>前記固定スクロールの歯厚t2であって、前記オルダムリングの爪が前記揺動スクロール外向面側シール点が開く方向の自転を規正する対角2面に当接した時に、逆向きの自転規正時よりも前記揺動スクロールの姿勢精度が高くなるように、前記オルダム溝の側面の位置精度を規定したものである。 In the scroll compressor according to the present invention, the spiral of the fixed scroll and the spiral of the orbiting scroll are formed in an asymmetric shape, and the fluid is generated in the compression chamber formed by combining the spiral of the fixed scroll and the spiral of the orbiting scroll. A scroll compressor in which the maximum value of the ratio of the rotation moment to the gas compression torque is always negative, and a frame that supports the fixed scroll and rotatably supports the orbiting scroll; A claw that is slidably inserted into the Oldham groove formed in the frame and the swing scroll is formed to prevent the swing scroll from rotating and to allow the swing scroll to swing. The tooth thickness t1 of the orbiting scroll> the tooth thickness t2 of the fixed scroll, When the Redham ring claw comes into contact with the two diagonal surfaces that regulate the rotation in the direction in which the seal point on the outer surface of the orbiting scroll opens, the posture accuracy of the orbiting scroll becomes higher than when the rotation is regulated in the opposite direction. Thus, the positional accuracy of the side surface of the Oldham groove is defined.

本発明に係るスクロール圧縮機によれば、元々の自転モーメントが一回転中に反転しないような非対称渦巻を備えたので、自転モーメントによる振動・騒音の増大を抑制し、角度規正精度を向上し、低振動・低騒音、高効率なものとなる。   According to the scroll compressor according to the present invention, since the original rotation moment is provided with an asymmetric vortex that does not reverse during one rotation, an increase in vibration and noise due to the rotation moment is suppressed, and the angle setting accuracy is improved. Low vibration, low noise and high efficiency.

本発明の実施の形態に係るスクロール圧縮機の全体の構造を概略的に示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows roughly the whole structure of the scroll compressor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るスクロール圧縮機の固定スクロール及び揺動スクロールの渦巻形状と圧縮過程を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating the spiral shape and compression process of the fixed scroll of the scroll compressor which concerns on embodiment of this invention, and a rocking scroll. 対称渦巻と非対称渦巻について圧力Pの変化を圧縮室の容積Vに対してプロットしたPV線図である。It is a PV diagram which plotted change of pressure P with respect to volume V of a compression room about a symmetrical spiral and an asymmetrical spiral. 一般的な非対称渦巻における揺動スクロールに作用するガス荷重の計算を説明するための説明図である。It is explanatory drawing for demonstrating calculation of the gas load which acts on the rocking scroll in a general asymmetrical spiral. 対称渦巻と非対称渦巻について自転モーメントTrの変化を回転角に対してプロットしたグラフである。It is the graph which plotted the change of the rotation moment Tr with respect to the rotation angle about a symmetrical spiral and an asymmetrical spiral. ある組込容積比ρ=2.19の非対称渦巻を冷媒R410AのCT/ET(凝縮温度/蒸発温度)=52/5[℃]で運転したときの自転モーメントのガス圧縮トルクに対する比の最大値と最小値を、パラメータ(t1+t2)/pをふって、歯厚差に対してプロットしたグラフである。Maximum value of the ratio of rotation moment to gas compression torque when an asymmetric vortex with a built-in volume ratio ρ = 2.19 is operated at CT / ET (condensation temperature / evaporation temperature) = 52/5 [° C.] of refrigerant R410A And the minimum value are plotted against the tooth thickness difference using the parameter (t1 + t2) / p. 異なるスペックの渦巻の自転モーメント反転限界を与える(t1+t2)/p+νを各運転条件での理想容積比ρidに対してプロットしたグラフである。It is the graph which plotted (t1 + t2) / p + ν which gives the rotation moment reversal limit of the spiral of a different specification with respect to ideal volume ratio ρid in each operation condition.

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態について説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係るスクロール圧縮機1の全体の構造を概略的に示す概略断面図である。図1に基づいて、スクロール圧縮機1の構成及び動作について説明する。なお、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図1を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view schematically showing the overall structure of a scroll compressor 1 according to an embodiment of the present invention. Based on FIG. 1, the structure and operation | movement of the scroll compressor 1 are demonstrated. In addition, in the following drawings including FIG. 1, the relationship of the size of each component may be different from the actual one. Further, in the following drawings including FIG. 1, the same reference numerals denote the same or equivalent parts, and this is common throughout the entire specification. Furthermore, the forms of the constituent elements shown in the entire specification are merely examples, and are not limited to these descriptions.

スクロール圧縮機1は、たとえば冷蔵庫や冷凍庫、自動販売機、空気調和機、冷凍装置、給湯器等の冷凍サイクル装置に適用されるものである。このスクロール圧縮機1は、冷凍サイクルを循環する冷媒等の流体を吸入し、圧縮して高温・高圧の状態として吐出させるものである。   The scroll compressor 1 is applied to a refrigeration cycle apparatus such as a refrigerator, a freezer, a vending machine, an air conditioner, a refrigeration apparatus, or a water heater. The scroll compressor 1 sucks a fluid such as a refrigerant circulating in the refrigeration cycle, compresses it, and discharges it in a high temperature / high pressure state.

スクロール圧縮機1は、固定スクロール11、揺動スクロール12、オルダムリング13、フレーム14、軸15、第1バランサー16、第2バランサー17、ローター18、ステーター19、副軸受部20、及び、吐出弁25が密閉容器21内に収納されて構成されている。密閉容器21の底部は、潤滑油22を貯留する油だめとなっている。また、密閉容器21には、流体を吸入するための吸入管23と、流体を吐出するための吐出管24とが連接されている。なお、吸入管23は密閉容器21の側面の一部に、吐出管24は密閉容器21の上面の一部に、それぞれ連接されている。   The scroll compressor 1 includes a fixed scroll 11, an orbiting scroll 12, an Oldham ring 13, a frame 14, a shaft 15, a first balancer 16, a second balancer 17, a rotor 18, a stator 19, a sub bearing portion 20, and a discharge valve. 25 is housed in the sealed container 21. The bottom of the sealed container 21 is a sump for storing the lubricating oil 22. Further, a suction pipe 23 for sucking fluid and a discharge pipe 24 for discharging fluid are connected to the sealed container 21. The suction pipe 23 is connected to a part of the side surface of the sealed container 21, and the discharge pipe 24 is connected to a part of the upper surface of the sealed container 21.

固定スクロール11は、密閉容器21内に固定支持されているフレーム14に図示省略のボルト等によって固定されている。固定スクロール11は、鏡板11aと、鏡板11aの一方の面に立設された渦巻11bと、を有している。また、固定スクロール11の略中央部には、圧縮された流体を吐出するための吐出ポート111が貫通形成されている。さらに、固定スクロール11の吐出ポート111の出口部には、吐出弁25が設置される凹部が形成されている。吐出弁25は、吐出ポート111を覆うように設置され、流体の逆流を防止するようにしている。   The fixed scroll 11 is fixed to the frame 14 fixedly supported in the sealed container 21 by bolts or the like (not shown). The fixed scroll 11 has an end plate 11a and a spiral 11b erected on one surface of the end plate 11a. Further, a discharge port 111 for discharging a compressed fluid is formed through the substantially scroll portion of the fixed scroll 11. Furthermore, a recess in which the discharge valve 25 is installed is formed at the outlet of the discharge port 111 of the fixed scroll 11. The discharge valve 25 is installed so as to cover the discharge port 111 so as to prevent backflow of fluid.

揺動スクロール12は、オルダムリング13によって固定スクロール11に対して自転運動することなく揺動運動を行なうようになっている。揺動スクロール12は、鏡板12aと、鏡板12aの一方の面に立設された渦巻12bと、を有している。また、揺動スクロール12の渦巻12bの形成面とは反対側の面の略中心部には、中空円筒形状のボス部121が形成されている。このボス部121には、後述する軸15の上端に設けられた偏心部151が嵌入(係合)される。   The rocking scroll 12 performs a rocking motion without rotating with respect to the fixed scroll 11 by the Oldham ring 13. The orbiting scroll 12 has an end plate 12a and a spiral 12b erected on one surface of the end plate 12a. A hollow cylindrical boss 121 is formed at a substantially central portion of the surface of the swing scroll 12 opposite to the surface on which the spiral 12b is formed. An eccentric portion 151 provided at the upper end of a shaft 15 described later is fitted (engaged) with the boss portion 121.

そして、固定スクロール11と揺動スクロール12とは、渦巻11bと渦巻12bとを互いに噛み合わせるようにして嵌合し、密閉容器21内に装着される。そして、渦巻11bと渦巻12bとの間には、相対的に容積が変化する圧縮室4が形成される。   The fixed scroll 11 and the orbiting scroll 12 are fitted in the hermetic container 21 so that the spiral 11 b and the spiral 12 b are engaged with each other. And between the spiral 11b and the spiral 12b, the compression chamber 4 whose volume changes relatively is formed.

オルダムリング13は、揺動スクロール12のスラスト面(渦巻形成面とは反対側の面)に配設され、揺動スクロール12の自転運動を阻止するために機能する。すなわち、オルダムリング13は、揺動スクロール12の自転運動を阻止するとともに、揺動スクロール12の揺動運動を可能とする機能を果たすようになっている。オルダムリング13の上下面には、互いに直交するように突設された爪(図示省略)が形成されている。オルダムリング13の爪は、揺動スクロール12、フレーム14に形成されたオルダム溝(図示省略)に嵌入されるようになっている。   The Oldham ring 13 is disposed on the thrust surface (the surface opposite to the spiral forming surface) of the orbiting scroll 12 and functions to prevent the orbiting scroll 12 from rotating. That is, the Oldham ring 13 serves to prevent the swinging motion of the swing scroll 12 and to enable the swinging motion of the swing scroll 12. The upper and lower surfaces of the Oldham ring 13 are formed with claws (not shown) projecting so as to be orthogonal to each other. The claws of the Oldham ring 13 are fitted into Oldham grooves (not shown) formed in the swing scroll 12 and the frame 14.

ローター18は、軸15に固定され、ステーター19への通電が開始することにより回転駆動し、軸15を回転させるようになっている。なお、ローター18の下面には、第2バランサー17が取り付けられている。第2バランサー17は、ローター18とともに回転して、この回転に対しての質量バランス(静的及び動的釣合わせ)をとる機能を有している。なお、第2バランサー17は、リベット等でローター18に取り付けられる。   The rotor 18 is fixed to the shaft 15 and is rotationally driven when the energization of the stator 19 is started to rotate the shaft 15. A second balancer 17 is attached to the lower surface of the rotor 18. The second balancer 17 has a function of rotating together with the rotor 18 to obtain a mass balance (static and dynamic balance) with respect to this rotation. The second balancer 17 is attached to the rotor 18 with rivets or the like.

ステーター19は、ローター18の外周側に所定の隙間を空けて配置され、通電が開示されることでローター18を回転駆動するものである。また、ステーター19の外周面は焼き嵌め等により密閉容器21に固着支持されている。   The stator 19 is disposed on the outer peripheral side of the rotor 18 with a predetermined gap, and the rotor 18 is rotationally driven by disclosing energization. Further, the outer peripheral surface of the stator 19 is fixedly supported on the sealed container 21 by shrink fitting or the like.

軸15は、ステーター19の通電によりローター18とともに回転駆動し、この駆動力を偏心部151に装着されている揺動スクロール12に伝達するものである。なお、軸15の内部には、密閉容器21の底部に貯留してある潤滑油22の流路となる図示省略の給油路が形成されている。   The shaft 15 is rotationally driven together with the rotor 18 by energization of the stator 19, and transmits this driving force to the swing scroll 12 mounted on the eccentric portion 151. In addition, an oil supply path (not shown) serving as a flow path for the lubricating oil 22 stored at the bottom of the sealed container 21 is formed inside the shaft 15.

また、軸15のローター18の上方に位置する部分には、第1バランサー16が取り付けられている。第1バランサー16は、軸15とともに回転して、この回転に対しての質量バランス(静的及び動的釣合わせ)をとる機能を有している。なお、第1バランサー16は、焼き嵌め等で軸15に取り付けられる。   A first balancer 16 is attached to a portion of the shaft 15 located above the rotor 18. The first balancer 16 has a function of rotating together with the shaft 15 and achieving a mass balance (static and dynamic balance) with respect to this rotation. The first balancer 16 is attached to the shaft 15 by shrink fitting or the like.

密閉容器21の内周面には、外周面が焼き嵌めや溶接等によって固着され、固定スクロール11を支持するとともに、中心部に形成された貫通孔を介して軸15を回転可能に支持するフレーム14が設置されている。このフレーム14は、揺動スクロール12を回転可能に支持する機能も有している。フレーム14の貫通穴には、軸15を回転自在に支持する図示省略の主軸受部が設けられている。また、フレーム14には、モーター(ローター18、ステーター19)の上部空間に存在する冷媒ガスを圧縮室4に導く吸入口14aが形成されている。   The outer peripheral surface is fixed to the inner peripheral surface of the sealed container 21 by shrink fitting, welding, or the like, supports the fixed scroll 11, and supports the shaft 15 rotatably through a through hole formed in the center. 14 is installed. This frame 14 also has a function of rotatably supporting the swing scroll 12. A through-hole in the frame 14 is provided with a main bearing portion (not shown) that rotatably supports the shaft 15. The frame 14 is formed with a suction port 14 a that guides the refrigerant gas existing in the upper space of the motor (the rotor 18 and the stator 19) to the compression chamber 4.

また、密閉容器21の内周面には、外周面が焼き嵌めや溶接等によって固着され、中心部に形成された貫通孔を介して軸15を回転可能に支持するサブフレーム14Aが設置されている。サブフレーム14Aの貫通穴には、軸15を回転自在に支持する副軸受部20が設けられている。サブフレーム14Aは、軸15の下方部分を支持するように、密閉容器21内の下方に設置されるようになっている。   Further, the outer peripheral surface is fixed to the inner peripheral surface of the sealed container 21 by shrink fitting, welding, or the like, and a subframe 14A that rotatably supports the shaft 15 through a through hole formed in the central portion is installed. Yes. A sub-bearing portion 20 that rotatably supports the shaft 15 is provided in the through hole of the sub frame 14A. The sub frame 14 </ b> A is installed below the sealed container 21 so as to support the lower portion of the shaft 15.

スクロール圧縮機1の動作を説明する。
ステーター19に電力が供給されると、ローター18がトルクを発生し、フレーム14の主軸受部と副軸受部20とで支持された軸15が回転する。軸15の偏心部151によりボス部121が駆動される揺動スクロール12は、オルダムリング13により自転を規制されて揺動運動する。つまり、フレーム14のオルダム溝方向に往復動するオルダムリング13により自転を規制された状態で揺動スクロール12のボス部121が軸15の偏心部151により駆動されることにより、揺動スクロール12が揺動運動する。これにより、固定スクロール11の渦巻11bとの組み合わせで形成された圧縮室4の容積を変化させる。
The operation of the scroll compressor 1 will be described.
When electric power is supplied to the stator 19, the rotor 18 generates torque, and the shaft 15 supported by the main bearing portion and the sub bearing portion 20 of the frame 14 rotates. The swing scroll 12 whose boss 121 is driven by the eccentric portion 151 of the shaft 15 is controlled to rotate by the Oldham ring 13 and swings. In other words, the oscillating scroll 12 is driven by the eccentric portion 151 of the shaft 15 while the boss portion 121 of the oscillating scroll 12 is driven by the eccentric portion 151 of the shaft 15 while the rotation is restricted by the Oldham ring 13 reciprocating in the Oldham groove direction of the frame 14. Swing motion. Thereby, the volume of the compression chamber 4 formed in combination with the spiral 11b of the fixed scroll 11 is changed.

揺動スクロール12の揺動運動に伴い吸入管23から密閉容器21内に吸入されたガス状態の流体が、固定スクロール11と揺動スクロール12の両渦巻間の圧縮室4に取り込まれ、圧縮されていく。そして、圧縮された流体は、固定スクロール11に設けた吐出ポート111から吐出弁25に抗して吐出され、吐出管24からスクロール圧縮機1の外部、すなわち冷媒回路へ排出される。   The gas-state fluid sucked into the sealed container 21 from the suction pipe 23 with the swing motion of the swing scroll 12 is taken into the compression chamber 4 between the spirals of the fixed scroll 11 and the swing scroll 12 and compressed. To go. The compressed fluid is discharged from the discharge port 111 provided in the fixed scroll 11 against the discharge valve 25 and is discharged from the discharge pipe 24 to the outside of the scroll compressor 1, that is, to the refrigerant circuit.

なお、揺動スクロール12とオルダムリング13の運動に伴うアンバランスを軸15に取り付けられた第1バランサー16とローター18に取り付けられた第2バランサー17によって釣り合わせるようになっている。密閉容器21下部に貯留した潤滑油22は、軸15内に設けられた給油路から各摺動部(主軸受部、副軸受部20、スラスト面など)に供給される。   The unbalance accompanying the movement of the orbiting scroll 12 and the Oldham ring 13 is balanced by the first balancer 16 attached to the shaft 15 and the second balancer 17 attached to the rotor 18. The lubricating oil 22 stored in the lower part of the sealed container 21 is supplied to each sliding part (main bearing part, auxiliary bearing part 20, thrust surface, etc.) from an oil supply path provided in the shaft 15.

図2は、スクロール圧縮機1の固定スクロール11及び揺動スクロール12の渦巻形状と圧縮過程を説明するための説明図である。図2に基づいて、スクロール圧縮機1の固定スクロール11及び揺動スクロール12の渦巻形状と圧縮過程について説明する。図2では、細線が固定スクロール11を、太線が固定スクロール11に組み合わされた揺動スクロール12を、それぞれ表している。   FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the spiral shape and compression process of the fixed scroll 11 and the swing scroll 12 of the scroll compressor 1. Based on FIG. 2, the spiral shape and compression process of the fixed scroll 11 and the swing scroll 12 of the scroll compressor 1 will be described. In FIG. 2, the thin line represents the fixed scroll 11, and the thick line represents the orbiting scroll 12 combined with the fixed scroll 11.

(a)は、固定スクロール11に組み合わされた揺動スクロール12の外向面側の最外室が形成された吸入完了の状態を示している。(b)は、(a)の状態から揺動スクロール12が90deg公転した位置にあるときの状態を示している。(c)は、(a)の状態から揺動スクロール12が180deg公転した位置にあるときの状態を示している。(d)は、(a)の状態から揺動スクロール12が270deg公転した位置にあるときの状態を示している。すなわち、揺動スクロール12は、(a)→(b)→(c)→(d)→(a)と揺動運動、すなわち自転を伴わない公転運動を行う。   (A) has shown the state of the completion | finish of inhalation in which the outermost chamber of the outward surface side of the rocking scroll 12 combined with the fixed scroll 11 was formed. (B) has shown the state when it exists in the position which the rocking scroll 12 revolved 90deg from the state of (a). (C) has shown the state when the rocking scroll 12 exists in the position which revolved 180 degrees from the state of (a). (D) has shown the state when it exists in the position which the rocking scroll 12 revolved 270deg from the state of (a). That is, the orbiting scroll 12 performs an orbiting motion, that is, a revolving motion that does not involve rotation, in the order of (a) → (b) → (c) → (d) → (a).

これにより、各圧縮室4は容積を減じていく。それに伴い、吸入されたガス状態の流体は、圧縮されるとともに順次中央へ送られ、最内室(第0室)から固定スクロール11に設けられた吐出ポート111(図2では図示せず)を経てスクロール圧縮機1の外部へ吐出される。   Thereby, each compression chamber 4 decreases in volume. Accordingly, the sucked gas fluid is compressed and sequentially sent to the center, and is discharged from the innermost chamber (0th chamber) to the discharge port 111 (not shown in FIG. 2) provided in the fixed scroll 11. Then, it is discharged to the outside of the scroll compressor 1.

揺動スクロール12の外向面と固定スクロール11の内向面で形成される圧縮室4のうち最外周の第2室は、0degの時点で吸入完了=圧縮開始となり、その圧力はP2oである。第2室は、回転後には一周内側の第1室となり圧力はP1oとなる。そして、第1室は、更に1回転後には揺動内向面/固定外向面側の第1室と連通して圧力P0となっている。   Out of the compression chambers 4 formed by the outward surface of the orbiting scroll 12 and the inward surface of the fixed scroll 11, the second outermost chamber is at the completion of suction = compression start at the time of 0 deg, and its pressure is P2o. The second chamber becomes the first chamber on the inner side after rotation, and the pressure becomes P1o. The first chamber communicates with the first chamber on the swinging inward surface / fixed outward surface side after one revolution and is at a pressure P0.

揺動内向面/固定外向面側の最外(第2)室は180degが吸入完了=圧縮開始で、この時点で対となる揺動外向面/固定内向面側の第2室は既に1/2回転分圧縮過程が進んでいるので、P2oはP2iよりも高くなっている。一周内側の第1室のP1oとP1iについても同様で、この状況は揺動内向面側と揺動外向面側の圧縮室が連通して圧力P0の最内室となるまで続く。通常の対称渦巻の場合、揺動外向面側の吸入完了は揺動内向面側の吸入完了と同じタイミングとなり、対応する双方の圧縮室4の圧力は原理的には常に等しい。   The outermost (second) chamber on the oscillating inward surface / fixed outward surface side is 180 deg. Of suction completion = compression has started, and at this point, the second chamber on the oscillating outward surface / fixed inward surface side is already 1 / Since the compression process is advanced by two rotations, P2o is higher than P2i. The same applies to P1o and P1i of the first chamber on the inner side of the circuit, and this situation continues until the compression chambers on the oscillating inward surface side and the oscillating outward surface side communicate with each other and become the innermost chamber of pressure P0. In the case of a normal symmetrical spiral, the suction completion on the swinging outward surface side is the same timing as the suction completion on the swinging inward surface side, and the pressures in the corresponding compression chambers 4 are always equal in principle.

図3は、対称渦巻と非対称渦巻について圧力Pの変化を圧縮室の容積Vに対してプロットしたPV線図である。図3に基づいて、図2で示した状況を詳しく説明する。図3(a)は対称渦巻の場合のPV線図を示している。図3(b)は非対称渦巻の場合のPV線図を示している。なお、図3では、横軸が圧縮室容積を、縦軸が圧縮室内圧を、それぞれ示している。   FIG. 3 is a PV diagram in which changes in pressure P are plotted against compression chamber volume V for symmetric and asymmetric vortices. The situation shown in FIG. 2 will be described in detail based on FIG. FIG. 3A shows a PV diagram in the case of a symmetrical spiral. FIG. 3B shows a PV diagram in the case of an asymmetric spiral. In FIG. 3, the horizontal axis represents the compression chamber volume, and the vertical axis represents the compression chamber pressure.

図3(a)に示すように対称渦巻の場合、揺動外向面/固定内向面側と揺動内向面/固定外向面側の圧縮室4は同時に同じ容積で吸入完了となるので、それ以降の圧縮過程も同じ圧力上昇をたどり、ある回転角での容積Vに対する揺動外向面側の圧力Poutと揺動内向面側の圧力Pinは等しい。   In the case of a symmetrical spiral as shown in FIG. 3 (a), the compression chambers 4 on the oscillating outward surface / fixed inward surface side and the oscillating inward surface / fixed outward surface side simultaneously complete the suction with the same volume. The compression process also follows the same pressure rise, and the pressure Pout on the oscillating outward surface side and the pressure Pin on the oscillating inward surface side with respect to the volume V at a certain rotation angle are equal.

これに対して非対称渦巻の場合、図3(b)に示すように揺動外向面/固定内向面側の圧縮室が揺動内向面/固定外向面側の圧縮室よりも大きな行程容積Vstoで先行して吸入完了となり、揺動内向面側の圧縮室では揺動外向面側に遅れて行程容積Vstiから圧縮過程が進行する。そのため、非対称渦巻の場合では、最内室と連通するまでの間は、ある容積Vに対する揺動外向面側の圧力Poutが揺動内向面側の圧力Pinよりも高い状況が続くことになる。   On the other hand, in the case of the asymmetric spiral, as shown in FIG. 3B, the compression chamber on the swinging outward surface / fixed inward surface side has a larger stroke volume Vsto than the compression chamber on the swinging inward surface / fixed outward surface side. The suction is completed in advance, and in the compression chamber on the swinging inward surface side, the compression process proceeds from the stroke volume Vsti with a delay toward the swinging outward surface side. Therefore, in the case of the asymmetrical spiral, the pressure Pout on the rocking outward surface side with respect to a certain volume V continues to be higher than the pressure Pin on the rocking inward surface side until it communicates with the innermost chamber.

このように非対称渦巻では、揺動外向面側のシール点形成開始タイミングが早く、揺動外向面側と揺動内向面側の対応する圧縮室の圧力が異なることによる揺動スクロールに作用するガス荷重への影響が、揺動スクロールの自転モーメントの変動の拡大として現れる。例えば、図2(c)において、等歯厚で対称渦巻の場合にはP2o=P2i、P1o=P1iとしてガス荷重計算を行なう必要のなかったP2oとP2iの間の半周分、P1oとP1iの間の半周分の揺動スクロール渦巻部分についても差圧を計算に入れなくてはならない。   As described above, in the asymmetrical spiral, the gas acting on the orbiting scroll is generated because the seal point formation start timing on the orbiting outward surface side is early, and the pressures of the corresponding compression chambers on the orbiting outward surface side and the orbiting inward surface side are different. The effect on the load appears as an increase in the fluctuation of the rotation moment of the orbiting scroll. For example, in FIG. 2 (c), in the case of a symmetric vortex with equal tooth thickness, P2o = P2i, P1o = P1i, and it is not necessary to perform gas load calculation. Between P2o and P2i, between P1o and P1i The differential pressure must also be taken into account for the oscillating scroll spiral for half a circle.

また、180degで揺動内向面側圧縮室は内向面側の行程容積Vstiとなっており、対称形状の場合は外向面側の行程容積Vstoも等しいので、圧縮機としての行程容積Vst=Vsti+Vsto=2×Vsti(=2×Vsto)であったのが、非対称形状としたことにより、Vsto>VstiでVst=Vsti+Vsto>2×Vstiとなる。圧力P0の最内室とその一周外側の圧力P1o、P1iの第1室とが連通する時点での第1室の容積V1(外向面側V1oと内向面側V1iの合計)は最外周が対称でも非対称でも変わらないので、組込容積比(Vsto+Vsti)/V1は対称形状の時よりも上がる。そのため、非対称化により行程容積及び組込容積比を大きくすることができる。   Further, at 180 deg, the inward surface side compression chamber of the swing has an inward surface side stroke volume Vsti. In the case of a symmetric shape, the outward surface side stroke volume Vsto is also equal, so that the stroke volume Vst = Vsti + Vsto = as a compressor. Since 2 * Vsti (= 2 * Vsto) is an asymmetrical shape, Vst> Vsti and Vst = Vsti + Vsto> 2 * Vsti. The volume V1 of the first chamber (the sum of the outward surface side V1o and the inward surface side V1i) at the time when the innermost chamber of pressure P0 and the first chambers of pressure P1o and P1i on the outer circumference of the pressure communicate with each other is symmetrical on the outermost periphery. However, even if it is asymmetric, the built-in volume ratio (Vsto + Vsti) / V1 is higher than that of the symmetrical shape. Therefore, the stroke volume and the built-in volume ratio can be increased by asymmetry.

図4は、一般的な非対称渦巻における揺動スクロールに作用するガス荷重の計算を説明するための説明図である。図4に基づいて、一般的な非対称渦巻における揺動スクロールに作用するガス荷重の計算について説明する。図4では、(a)が揺動内向面側圧縮室〜揺動外向面側圧縮室間の渦巻に作用するガス荷重の計算の説明を、(b)が揺動外向面側圧縮室〜揺動内向面側圧縮室間の渦巻に作用するガス荷重の計算の説明を、それぞれ示している。   FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining calculation of a gas load acting on a swing scroll in a general asymmetric spiral. Based on FIG. 4, calculation of the gas load acting on the orbiting scroll in a general asymmetric spiral will be described. In FIG. 4, (a) explains the calculation of the gas load acting on the spiral between the oscillating inward surface side compression chamber and the oscillating outward surface side compression chamber, and (b) shows the calculation of the oscillating outward surface side compression chamber to the oscillating surface. The explanation of the calculation of the gas load acting on the spiral between the dynamic inward surface side compression chambers is shown respectively.

図4(a)において、実線で示した揺動スクロール12の渦巻12bの斜線部には、内向面側第n室の圧力Pniと外向面側第n+1室の圧力P(n+1)oの差圧(但し最内室はP0、最外周は吸入圧Ps)が作用している。そして、シール点間距離はLni(n+1)oとなっているので、h(歯高)×Lni(n+1)o×(Pni−P(n+1)o)の合計に相当する力Fioに抗して揺動スクロール12を駆動しなければならない。更に図4(b)のシール点間距離Lnoiの斜線部に作用する差圧(Pno−Pni)について、対称渦巻ではPno=Pniとみなして計算の必要がなかったh×Lnio×(Pno−Pni)を合計した力Foiを加えて、Rr(揺動半径)×(Fio+Foi)がガス圧縮に要するトルクTθとなる。   In FIG. 4A, the hatched portion of the spiral 12b of the orbiting scroll 12 indicated by the solid line is the differential pressure between the pressure Pni in the inward surface side nth chamber and the pressure P (n + 1) o in the outward surface side n + 1 chamber. (However, the innermost chamber is P0, and the outermost periphery is the suction pressure Ps). Since the distance between seal points is Lni (n + 1) o, the force Fio corresponding to the sum of h (tooth height) × Lni (n + 1) o × (Pni−P (n + 1) o) is resisted. The orbiting scroll 12 must be driven. Further, regarding the differential pressure (Pno−Pni) acting on the shaded portion of the seal point distance Lnoi in FIG. 4B, h × Lno × (Pno−Pni), which is not required to be calculated by assuming that Pno = Pni in the symmetrical spiral. ) Is added, and Rr (oscillation radius) × (Fio + Foi) is the torque Tθ required for gas compression.

このとき、Fio、Foiの作用点と揺動スクロール12の中心が一致しないため、FioとFoiはそれぞれ揺動スクロール12を中心周りに回転(自転)させるように作用する。これが自転モーメントTrと言われるもので、その大きさは図4の揺動スクロール中心〜作用点間の距離を参照して、内向面側→外向面側がFio×Rr/2、pを渦巻ピッチとして外向面側→内向面側は向きが逆になるので−Foi×(p−Rr)/2である。   At this time, since the action point of Fio, Foi and the center of the orbiting scroll 12 do not coincide with each other, Fio and Foi act to rotate (rotate) the orbiting scroll 12 around the center. This is referred to as the rotation moment Tr. The size refers to the distance between the center of the orbiting scroll and the action point in FIG. 4, and the inward side → outward side is Fio × Rr / 2, and p is the spiral pitch. Since the direction from the outward surface side to the inward surface side is reversed, −Foi × (p−Rr) / 2.

前述の如く、等歯厚の対称渦巻の場合には、外向面側→内向面側の差圧が0とみなせたので、内向面側→外向面側について合計すればよく、ガス圧縮トルクはTθ=Rr×Fioで自転モーメントはTr=Rr/2×Fio=Tθ/2となる。そして、自転の向きは揺動外向面側シール点が閉じる方向、揺動内向面側シール点が開く方向で一定していた。これに対して、非対称渦巻では、自転モーメントがTr=Fio×Rr/2−Foi×(p−Rr)/2=(Fio+Foi)×Rr/2−Foi×pとなるので、向きが逆転する場合もあり得ることになる。   As described above, in the case of a symmetric spiral having an equal tooth thickness, the differential pressure from the outward surface side to the inward surface side can be regarded as 0. Therefore, the sum of the inward surface side to the outward surface side may be added, and the gas compression torque is Tθ. = Rr × Fio, and the rotation moment is Tr = Rr / 2 × Fio = Tθ / 2. The direction of rotation was constant in the direction in which the rocking outward surface side seal point was closed and the direction in which the rocking inward surface side seal point was opened. On the other hand, in the case of an asymmetric spiral, the rotation moment is Tr = Fio × Rr / 2−Foi × (p−Rr) / 2 = (Fio + Foi) × Rr / 2−Foi × p. It will be possible.

揺動スクロール12の自転を規正するためのオルダムリング13は、本来一方向の自転モーメントに対して姿勢を規正するためのものなので、フレーム側、揺動スクロール側それぞれ2個の爪について、前述の揺動外向面側シール点が閉じる方向の自転を規正する対角2面を用い、残りの対角2面は使用しない。このため、フレーム14または揺動スクロール12に形成されオルダムリング13の爪が嵌入されるオルダム溝については、姿勢規正に用いられる爪の対角2面に対応する2面の位置精度を規定することで揺動スクロールの姿勢規正精度を確保するのが一般的である。   The Oldham ring 13 for regulating the rotation of the orbiting scroll 12 is originally intended to regulate the posture with respect to the rotation moment in one direction. The two diagonal surfaces that regulate the rotation in the direction in which the seal point on the swinging outward surface side closes are used, and the remaining two diagonal surfaces are not used. For this reason, with respect to the Oldham groove formed in the frame 14 or the orbiting scroll 12 and into which the claws of the Oldham ring 13 are inserted, the positional accuracy of the two faces corresponding to the two diagonal faces of the claws used for posture adjustment is specified. In general, it is possible to ensure the posture adjustment accuracy of the orbiting scroll.

したがって、オルダム爪の姿勢規正に用いられない側の対角2面については、溝幅寸法−爪幅寸法の比較的大きなクリアランスが存在するため、自転モーメントが反転するとオルダムリングの爪部分の摺動面が反転して、爪/溝部のクリアランス分の自転による振動・騒音の発生、渦巻側面すきまからの漏れの増大を招くので、このような使い方は避けるべきである。   Therefore, there is a relatively large clearance between the groove width dimension and the claw width dimension on the two diagonal surfaces that are not used for posture adjustment of the Oldham claw. Therefore, when the rotation moment is reversed, the claw portion of the Oldham ring slides. Such a usage should be avoided because the surface is inverted, causing vibration and noise due to the rotation of the claw / groove clearance, and increased leakage from the spiral side clearance.

自転モーメントが反転するかどうかは、上記の計算式よりFoiの大きさに依存しており、Foiは元々揺動スクロール外向面側の圧縮室の吸入完了を早めて、外向面側の圧縮室での圧縮過程が内向面側の圧縮室に対して先行することにより生じた差圧が作用した力である。そのため、一般に揺動スクロール外向面側を内向面側の吸入完了=圧縮開始角度の差(延長伸開角φex≦180deg)が大きいほど、また揺動スクロール外向面側と内向面側の行程容積の差(Vsto−Vsti)が大きいほど、自転モーメントの変動が大きくなるといえる。   Whether or not the rotation moment is reversed depends on the magnitude of Foi from the above calculation formula. Foi originally accelerated the suction of the compression chamber on the outer surface of the orbiting scroll, and the compression chamber on the outer surface side. This is the force exerted by the differential pressure generated by the compression process preceding the compression chamber on the inward surface side. For this reason, in general, the suction completion of the orbiting scroll outward surface side to the inward surface side = the larger the difference in compression start angle (extended expansion angle φex ≦ 180 deg), the greater the stroke volume between the orbiting scroll outer surface side and the inward surface side. It can be said that the greater the difference (Vsto-Vsti), the greater the fluctuation of the rotation moment.

図5は、対称渦巻と非対称渦巻について自転モーメントTrの変化を回転角に対してプロットしたグラフである。図5に基づいて、図3で示したPV線図から計算した自転モーメントTrの変化について説明する。図5(a)は対称渦巻の場合の自転モーメントTrの変化を回転角に対してプロットしたグラフを示している。図5(b)は非対称渦巻の場合の自転モーメントTrの変化を回転角に対してプロットしたグラフを示している。なお、図5では、横軸が回転角ψを、縦軸が回転角に対しての自転モーメントTrを、それぞれ示している。   FIG. 5 is a graph in which the change of the rotation moment Tr is plotted with respect to the rotation angle for the symmetric vortex and the asymmetric vortex. Based on FIG. 5, the change of the rotation moment Tr calculated from the PV diagram shown in FIG. 3 will be described. FIG. 5A shows a graph in which the change of the rotation moment Tr in the case of a symmetric spiral is plotted against the rotation angle. FIG. 5B shows a graph in which the change of the rotation moment Tr in the case of the asymmetric spiral is plotted with respect to the rotation angle. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the rotation angle ψ, and the vertical axis indicates the rotation moment Tr with respect to the rotation angle.

図5の横軸は回転角であるが、図2のように揺動外向面側の吸入完了時を0degとするのではなく、吸入完了タイミングの異なる渦巻同士を対照比較するため、最内室とその外側の第1室(揺動外向面側、揺動内向面側)とが連通するタイミングを180degとしている。   Although the horizontal axis in FIG. 5 is the rotation angle, the innermost chamber is not used in order to compare and compare spirals having different suction completion timings instead of setting 0 deg at the time of completion of suction on the swinging outward surface side as shown in FIG. And the first chamber (the swinging outward surface side, the swinging inward surface side) on the outer side thereof communicate with each other at 180 degrees.

図5において、(a)の対称渦巻は常にTr>0となっており、姿勢規正のためのオルダムリング爪反力が一方向のみであるのに対して、(b)の非対称渦巻では対称渦巻に較べてTrの平均値が下がるとともに変動が大きくなる。そのため、一回転中にTr>0の範囲とTr<0の範囲の両方があることがわかる。このように一回転中に自転モーメントの正負が逆転すると、オルダムリングは爪の片側の対角2面だけで姿勢規正することが出来なくなる。   In FIG. 5, the symmetrical spiral of (a) is always Tr> 0, and the Oldham ring claw reaction force for posture correction is only in one direction, whereas the symmetrical spiral of (b) is a symmetrical spiral. Compared to the above, the average value of Tr decreases and the fluctuation increases. Therefore, it can be seen that there is both a range of Tr> 0 and a range of Tr <0 during one rotation. In this way, if the sign of the rotation moment is reversed during one rotation, the Oldham ring cannot be posture-corrected by only two diagonal surfaces on one side of the claw.

自転モーメントTrの変動拡大要因は、対称渦巻で差圧が無いために無視できた揺動スクロールの外向面側から内向面側に向かって作用するガス力Foiとその作用点位置であり、Foiは揺動スクロール外向面側の行程容積Vstoと内向面側の行程容積Vstiiの差に依存している。   The fluctuation expansion factor of the rotation moment Tr is the gas force Foi acting from the outward surface side to the inward surface side of the orbiting scroll, which was negligible because there is no differential pressure due to the symmetrical spiral, and the position of the action point Foi is This depends on the difference between the stroke volume Vsto on the outer surface side of the orbiting scroll and the stroke volume Vsti on the inner surface side.

揺動スクロールと固定スクロールの歯厚が異なる“異歯厚”の渦巻では、対称渦巻であってもVstoとVstiが異なってくる。揺動スクロールの歯厚をt1、固定スクロールの歯厚をt2、揺動/固定で共通の渦巻ピッチをpとすると、t1>t2のときVsto/Vstiが大きくなって容積差が拡大するとともに、Fioの作用点がRr/2=(p−t1−t2)/4の点、Foiの作用点が−(p−Rr)/2=(p−t1−t2)/4−p/2=−(p+t1+t2)/4の点、すなわち揺動スクロール中心に対して±p/4−(t1+t2)/4の点となる。   In a spiral having “different tooth thickness” in which the tooth thickness of the orbiting scroll is different from that of the fixed scroll, Vsto and Vsti are different even in a symmetric spiral. If t1 is the tooth thickness of the orbiting scroll, t2 is the tooth thickness of the fixed scroll, and p is the common spiral pitch between the oscillation / fixation, then Vsto / Vsti increases when t1> t2, and the volume difference increases. The action point of Fio is Rr / 2 = (p−t1−t2) / 4, and the action point of Foi is − (p−Rr) / 2 = (p−t1−t2) / 4−p / 2 = −. The point is (p + t1 + t2) / 4, that is, ± p / 4− (t1 + t2) / 4 with respect to the center of the orbiting scroll.

このような非対称渦巻について、等歯厚/異歯厚の制約無く自転モーメントの変動に対する渦巻スペックの影響を整理するために、(t1+t2)/pとVsto/Vstiを無次元のパラメータとして選び、自転モーメントTrをガス圧縮トルクTθで無次元化して表わす(図6参照)。   For such an asymmetric vortex, in order to sort out the influence of the vortex spec on the fluctuation of the rotation moment without the restriction of uniform tooth thickness / different tooth thickness, (t1 + t2) / p and Vsto / Vsti are selected as dimensionless parameters and The moment Tr is expressed in a dimensionless manner by the gas compression torque Tθ (see FIG. 6).

図6は、ある組込容積比ρ=2.19の非対称渦巻を冷媒R410AのCT/ET(凝縮温度/蒸発温度)=52/5[℃]で運転したときの自転モーメントのガス圧縮トルクに対する比の最大値と最小値を、パラメータ(t1+t2)/pをふって、歯厚差に対してプロットしたグラフである。図6に基づいて、自転モーメント及びガス圧縮トルクについて説明する。図6(a)は、最大値/最小値を揺動/固定の歯厚差に対してプロットしたグラフを、図6(b)は、図6(a)の最大値側を拡大して、揺動外向面側と内向面側の行程容積比Vsto/Vstiを等歯厚の場合の(Vsto/Vsti)等歯厚 で無次元化して横軸にとり直したものである。 FIG. 6 shows the rotational moment relative to the gas compression torque when an asymmetrical vortex with a built-in volume ratio ρ = 2.19 is operated at CT / ET (condensation temperature / evaporation temperature) = 52/5 [° C.] of the refrigerant R410A. It is the graph which plotted the maximum value and minimum value of ratio with respect to tooth thickness difference using parameter (t1 + t2) / p. The rotation moment and gas compression torque will be described based on FIG. FIG. 6A is a graph in which the maximum value / minimum value is plotted with respect to the swing / fixed tooth thickness difference, and FIG. 6B is an enlarged view of the maximum value side of FIG. The stroke volume ratio Vsto / Vsti between the swinging outward surface side and the inward surface side is made dimensionless with the equal tooth thickness (Vsto / Vsti) in the case of a constant tooth thickness , and the horizontal axis is read again.

図6(a)に示されているように最大値側が0近傍にあることから、図5(b)のように一回転中の大部分はTr<0となっていることが推察される。図6(a)は、図5(b)の最大値と最小値をガス圧縮トルクTθに対する比Tr/Tθとしてまとめたものなので、最大値と最小値が0をまたぐことなく、共に<0または共に>0であれば自転モーメントが一回転中に反転しないことになる。   Since the maximum value side is in the vicinity of 0 as shown in FIG. 6A, it is presumed that Tr <0 in most of one rotation as shown in FIG. 5B. FIG. 6A is a summary of the maximum value and the minimum value of FIG. 5B as the ratio Tr / Tθ with respect to the gas compression torque Tθ. Therefore, the maximum value and the minimum value do not cross zero, and both are <0 or If both are> 0, the rotation moment does not reverse during one rotation.

すなわち、図6(b)でパラメータ(t1+t2)/pの各値に対してMAX(Tr/Tθ)が0とクロスする点が、自転モーメントの反転限界となり、それよりもν=(Vsto/Vsti)/(Vsto/Vsti)等歯厚 が大であれば、一回転を通じてTrは常にマイナス側で、等歯厚対称渦巻に対する通常の場合とは逆になるが、オルダムリングの爪の両面が姿勢規正に用いられることはなくなる。このような自転モーメント反転限界点の(t1+t2)/p+νはほぼ一定となる。これは、反転限界に対する無次元パラメータ(t1+t2)/pとνの影響度がほぼ等しいことを示している。 That is, the point where MAX (Tr / Tθ) crosses 0 for each value of parameter (t1 + t2) / p in FIG. 6B is the reversal limit of the rotation moment, and ν = (Vsto / Vsti) than that. ) / (Vsto / Vsti) If the tooth thickness is large, Tr is always on the negative side during one rotation, which is the reverse of the normal case for the same tooth thickness symmetric spiral, but both sides of the Oldham ring claw are It will not be used for regulation. Such a rotation moment reversal limit point (t1 + t2) / p + ν is substantially constant. This indicates that the degree of influence of the dimensionless parameter (t1 + t2) / p and ν on the inversion limit is almost equal.

図7は、異なるスペックの渦巻の自転モーメント反転限界を与える(t1+t2)/p+νを各運転条件での理想容積比ρidに対してプロットしたグラフである。つまり、図7は、図6を、更に異なる組込容積比ρの渦巻で高低圧を変えたときの反転限界の(t1+t2)/p+νを各高低圧におけるρid=(吸入状態での比容積)/(吐出状態での比容積)に対してプロットしたものである。図7に基づいて、自転モーメント及びガス圧縮トルクについて更に説明する。   FIG. 7 is a graph in which (t1 + t2) / p + ν, which gives the rotation moment reversal limit of the spirals of different specifications, is plotted against the ideal volume ratio ρid in each operating condition. That is, FIG. 7 shows that (t1 + t2) / p + ν of the inversion limit when the high and low pressures are changed with a spiral having a different built-in volume ratio ρ, and ρid = (specific volume in the suction state) at each high and low pressure. It is plotted against / (specific volume in the discharge state). Based on FIG. 7, the rotation moment and the gas compression torque will be further described.

図7には、“自転モーメント反転限界線”を示しており、R410Aのある運転条件における吸入/吐出の比容積の比ρidの関数(以下に示す式(1))が渦巻の(t1+t2)/p+ν以下であれば、自転モーメントの反転が生じないことを示している。
式(1):
L(ρid)=−0.009・ρid4 +0.1427・ρid3 −0.8589・ρid2 +2.3868・ρid−0.8934
FIG. 7 shows the “rotational moment reversal limit line”, and the function of the ratio ρid of the suction / discharge specific volume under a certain operating condition of R410A (equation (1) below) is the (t1 + t2) / If p + ν or less, it indicates that the rotation moment does not reverse.
Formula (1):
L (ρid) = − 0.009 · ρid 4 + 0.1427 · ρid 3 −0.8589 · ρid 2 + 2.3868 · ρid−0.8934

したがって、渦巻設計にあたっては低振動・低騒音、高効率を特に要求される運転条件のうち、もっとも理想容積比ρidが高くなる条件に対するL(ρid)よりも(t1+t2)/p+νが大きくなるような渦巻スペックを選択することにより、通常の運転では自転モーメント反転が発生しない渦巻を得ることが可能となる。また、フレーム及び揺動スクロールのオルダム溝の揺動スクロール外向面側シール点が開く方向の自転を規正する対角2面の位置精度を規定することで、低振動・低騒音かつ角度規正精度確保により高効率の、スクロール圧縮機が得られる。   Therefore, in the spiral design, (t1 + t2) / p + ν is larger than L (ρid) for the condition in which the ideal volume ratio ρid is highest among the operating conditions that particularly require low vibration, low noise, and high efficiency. By selecting the vortex spec, it is possible to obtain a vortex that does not cause rotation moment reversal in normal operation. In addition, by defining the position accuracy of the two diagonal surfaces that regulate the rotation of the rocker scroll outward face seal point in the frame and the Oldham groove of the rocking scroll, the low-vibration, low-noise and angle-regulating accuracy is ensured. As a result, a highly efficient scroll compressor can be obtained.

そこで、本実施の形態に係るスクロール圧縮機1では、揺動スクロール12と固定スクロール11の歯厚が異なる非対称渦巻を、揺動スクロールの歯厚をt1、固定スクロールの歯厚をt2、渦巻ピッチ(揺動/固定で共通)をpとしたときの(t1+t2)/pと、非対称化により異なっている揺動スクロール外向面側の行程容積Vstoと内向面側の行程容積Vstiについて、比Vsto/Vsti(≠1)の等歯厚の場合に対する比(Vsto/Vsti)/(Vsto/Vsti)等歯厚 =νとをパラメータとし、所定の運転条件におけるρid=(吸入状態での比容積)/(吐出状態での比容積)の関数(式(1))を満たす形状としている。 Therefore, in the scroll compressor 1 according to the present embodiment, the asymmetric scrolls having different tooth thicknesses of the orbiting scroll 12 and the fixed scroll 11 are used, the tooth thickness of the orbiting scroll is t1, the tooth thickness of the fixed scroll is t2, and the spiral pitch. (T1 + t2) / p where p is the same for rocking / fixing, and the stroke volume Vsto on the outer surface side of the rocking scroll and the stroke volume Vsti on the inner surface side, which are different due to asymmetry, the ratio Vsto / VSTi ratio (Vsto / VSTi) for the case equal tooth thickness (≠ 1) / (Vsto / Vsti) TohaAtsu = and ν as a parameter, (specific volume of the inhalation state) Roid = the predetermined operating condition / The shape satisfies a function (equation (1)) of (specific volume in a discharge state).

これにより、本実施の形態に係るスクロール圧縮機1は、非対称渦巻を上記式(1)を満たす“異歯厚”渦巻で構成したことにより、揺動スクロール12に作用する自転モーメントの一回転中での反転が起こらないようになっている。つまり、スクロール圧縮機1は、元々の自転モーメントが一回転中に反転しないような非対称渦巻を採用し、非対称渦巻による行程容積増大を無効化することなく、オルダムリング13の自転を回避し、振動・騒音の低減とともに対称渦巻と同等の角度規正精度を確保して流体の漏れ低減による性能向上を図るようにしている。これにより、限られたスペースでの行程容積増大という、非対称渦巻によるメリットを損なうことなく、自転モーメントの反転を回避することが可能となり、低振動・低騒音とともに、角度規正精度確保により高効率のものとなる。   As a result, the scroll compressor 1 according to the present embodiment is configured so that the asymmetric vortex is formed of a “different tooth thickness” vortex satisfying the above-described formula (1), so that the rotation moment acting on the orbiting scroll 12 is rotated once. Inversion is prevented from occurring. That is, the scroll compressor 1 employs an asymmetric vortex that does not reverse the original rotation moment during one rotation, avoids the rotation of the Oldham ring 13 without invalidating the increase in stroke volume due to the asymmetric vortex, and vibrates.・ Along with the reduction of noise, the angle adjustment accuracy equivalent to that of a symmetrical spiral is ensured to improve performance by reducing fluid leakage. This makes it possible to avoid the reversal of the rotation moment without losing the merit of the asymmetrical spiral, which is an increase in the stroke volume in a limited space, and achieves high efficiency by ensuring angle adjustment accuracy with low vibration and low noise. It will be a thing.

1 スクロール圧縮機、4 圧縮室、11 固定スクロール、11a 鏡板、11b 渦巻、12 揺動スクロール、12a 鏡板、12b 渦巻、13 オルダムリング、14 フレーム、14A サブフレーム、14a 吸入口、15 軸、16 第1バランサー、17 第2バランサー、18 ローター、19 ステーター、20 副軸受部、21 密閉容器、22 潤滑油、23 吸入管、24 吐出管、25 吐出弁、111 吐出ポート、121 ボス部、151 偏心部。   1 scroll compressor, 4 compression chamber, 11 fixed scroll, 11a end plate, 11b spiral, 12 orbiting scroll, 12a end plate, 12b spiral, 13 Oldham ring, 14 frame, 14A subframe, 14a inlet, 15 shaft, 16 first 1 balancer, 17 second balancer, 18 rotor, 19 stator, 20 auxiliary bearing part, 21 sealed container, 22 lubricating oil, 23 suction pipe, 24 discharge pipe, 25 discharge valve, 111 discharge port, 121 boss part, 151 eccentric part .

Claims (2)

固定スクロールの渦巻及び揺動スクロールの渦巻が非対称形状に形成され、前記固定スクロールの渦巻と前記揺動スクロールの渦巻とを組合わせて形成される圧縮室で流体を圧縮するものであり、自転モーメントのガス圧縮トルクに対する比の最大値が常に負であるスクロール圧縮機であって、
前記固定スクロールを支持するとともに、前記揺動スクロールを回転可能に支持するフレームと、
前記フレーム及び前記揺動スクロールに形成されているオルダム溝に摺動可能に嵌入される爪が形成され、前記揺動スクロールの自転運動を阻止するとともに、前記揺動スクロールの揺動運動を可能とするオルダムリングと、を備え、
前記揺動スクロールの歯厚t1>前記固定スクロールの歯厚t2であって、
前記オルダムリングの爪が前記揺動スクロール外向面側シール点が開く方向の自転を規正する対角2面に当接した時に、逆向きの自転規正時よりも前記揺動スクロールの姿勢精度が高くなるように、前記オルダム溝の側面の位置精度を規定した
ことを特徴とするスクロール圧縮機。
Swirl Swirl and the orbiting scroll of the fixed scroll is formed asymmetrical, which compresses the fluid in compression chamber formed by combining the spiral of the orbiting scroll and the spiral of the fixed scroll, the rotating moment A scroll compressor in which the maximum value of the ratio to the gas compression torque is always negative ,
A frame that supports the fixed scroll and rotatably supports the orbiting scroll;
A claw that is slidably inserted into the Oldham groove formed in the frame and the orbiting scroll is formed to prevent the orbiting scroll from rotating and the orbiting scroll can be orbited. With an Oldham ring,
The tooth thickness t1 of the orbiting scroll> the tooth thickness t2 of the fixed scroll,
When the Oldham ring claw comes into contact with two diagonal surfaces that regulate the rotation in the direction in which the seal point on the outer surface of the orbiting scroll opens, the posture accuracy of the orbiting scroll is higher than that when the rotation is reversed in the opposite direction. The scroll compressor is characterized in that the positional accuracy of the side surface of the Oldham groove is defined.
冷媒としてR410Aを使用するものにおいて、
各スクロールの渦巻ピッチをpとし、所定の運転条件における吸入/吐出の比容積の比ρidの関数である下記式(1)に対して、
(t1+t2)/pと、
揺動スクロール外向面側の行程容積Vstoと内向面側の行程容積Vstiの比Vsto/Vstiの等歯厚の場合に対する比(Vsto/Vsti)/(Vsto/Vsti)等歯厚=νと、
による(t1+t2)/p+νがL(ρid)以上となる形状の渦巻で構成した
ことを特徴とする請求項1記載のスクロール圧縮機。

(式1)
L(ρid)=−0.009・ρid+0.1427・ρid−0.8589・ρid+2.3868・ρid−0.8934
In what uses R410A as a refrigerant,
For the following formula (1), which is a function of the ratio ρid of the suction / discharge specific volume under a predetermined operating condition, where the scroll pitch of each scroll is p.
(T1 + t2) / p,
The ratio (Vsto / Vsti) / (Vsto / Vsti) TohaAtsu = [nu for the case the stroke volume Vsto of the swing scroll outwardly facing surface side with an equal tooth thickness ratio Vsto / VSTi stroke volume VSTi the inwardly facing surface side,
The scroll compressor according to claim 1, wherein the scroll compressor has a shape in which (t1 + t2) / p + ν is equal to or greater than L (ρid).

(Formula 1)
L (ρid) = − 0.009 · ρid 4 + 0.1427 · ρid 3 −0.8589 · ρid 2 + 2.3868 · ρid−0.8934
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