JP6081577B2 - Scroll compressor - Google Patents
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Description
本発明は、スクロール圧縮機に関する。 The present invention relates to a scroll compressor.
本技術分野の背景技術として、特許2009−281509号公報(特許文献1)がある。この公報には、「平板部の内周部に渦巻状のラップが立設されるとともに外周部にラップを囲むように筒状の鏡板が設けられてなる固定スクロールと、固定スクロールのラップ立設側に対向した鏡板に固定スクロールのラップと噛み合って複数の圧縮室を形成する渦巻状のラップが立設されてなる旋回スクロールの鏡板の固定スクロールの鏡板との対向面には、スクロールの変形を見越して、予め外周側から内周側にかけて板厚が小さくなる傾斜面を形成する。」と記載されており、これにより「固定スクロールと旋回スクロールの変形に起因して生じる摩擦損失を低減して圧縮機の効率を向上させること」ができると記載されている(要約参照)。 As a background art in this technical field, there is Japanese Patent Laid-Open No. 2009-281509 (Patent Document 1). In this publication, “a fixed scroll in which a spiral wrap is erected on the inner peripheral portion of the flat plate portion and a cylindrical end plate is provided on the outer peripheral portion so as to surround the wrap; On the opposite surface of the orbiting scroll end plate to the fixed scroll end plate, which is engaged with the end plate facing to the side, the spiral wrap is engaged with the fixed scroll lap to form a plurality of compression chambers. In anticipation of this, it is described in advance that an inclined surface whose thickness decreases from the outer peripheral side to the inner peripheral side is formed, thereby reducing the friction loss caused by the deformation of the fixed scroll and the orbiting scroll. It can improve the efficiency of the compressor "(see summary).
前記特許文献1には、旋回スクロールと固定スクロールのそれぞれの鏡板の対向面に、スクロールの変形を見越して、予め外周側から内周側にかけて段差が大きくなる歯底を形成することで、ラップ歯先部と対向する歯底部とが接触することに起因する摩擦損失の低減を図ることが記載されている。このように歯底段差を形成する、つまり歯底段差を設けることでラップ歯先部と歯底部との接触を抑制できるが、この歯底段差を大きくし過ぎると、逆に隙間が形成され、その隙間を介して圧縮室内部にガスが漏れることになり、損失が増大することになる。
In
そこで本発明は、歯底段差を設けることでラップ歯先部と歯底部との接触を抑制し、且つ、その歯底段差を大きくすることで形成される隙間による損失の低減を図ることを目的とする。 Therefore, the present invention aims to suppress contact between the lap tooth tip portion and the tooth bottom portion by providing a tooth bottom step and to reduce loss due to a gap formed by increasing the tooth bottom step. And
上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、
「固定側板部と、固定側板部の一面に渦巻き形状を保持して立設される固定側ラップと、を有する固定スクロールと、
旋回側板部と、前記旋回側板部の一面に渦巻き形状を保持して立設される旋回側ラップと、を有し、前記旋回側ラップと前記固定側ラップとが噛み合いながら、前記固定スクロールに対して旋回することにより圧縮室を形成する旋回スクロールと、
前記旋回スクロールをクランク軸を介して駆動する電動機とを備え、
前記固定側ラップと前記旋回側ラップとの歯底部にはそれぞれ外周側から内周側に向かって深くなるように段差が形成され、
前記旋回側ラップの歯底部における内周側の段差より、前記固定側ラップの歯底部における内周側の段差の方が深くなるように形成されること」を特徴とする。In order to solve the above problems, for example, the configuration described in the claims is adopted.
The present application includes a plurality of means for solving the above problems.
A fixed scroll having a fixed side plate portion and a fixed side wrap that is erected while maintaining a spiral shape on one surface of the fixed side plate portion;
A revolving side plate portion, and a revolving side wrap that is erected while maintaining a spiral shape on one surface of the revolving side plate portion, and the revolving side wrap and the fixed side wrap are engaged with each other with respect to the fixed scroll. Orbiting scroll that forms a compression chamber by revolving,
An electric motor that drives the orbiting scroll via a crankshaft,
Steps are formed in the tooth bottom portions of the fixed side wrap and the turning side wrap so as to become deeper from the outer peripheral side toward the inner peripheral side,
It is characterized in that the step on the inner peripheral side in the tooth bottom part of the fixed wrap is formed deeper than the step on the inner peripheral side in the tooth bottom part of the turning side wrap ".
本発明によれば、歯底段差を設けることでラップ歯先部と歯底部との接触を抑制しつつ、その歯底段差を大きくすることで形成される隙間による損失の低減を図ることが可能となる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。 According to the present invention, it is possible to reduce the loss due to the gap formed by increasing the tooth bottom step while suppressing the contact between the lap tooth tip portion and the tooth bottom portion by providing the tooth bottom step. It becomes. Problems, configurations, and effects other than those described above will be clarified by the following description of embodiments.
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
本実施例では、ラップ隙間を適正化し、ラップ負荷の抑制と圧縮室内漏れ損失の低減を実現するスクロール圧縮機の例を説明する。
図1は、本実施例のスクロール圧縮機構成図の例である。
スクロール圧縮機1は、圧縮機構部2と圧縮機構部2を駆動する電動機3と、圧縮機構部2と電動機3などを収納する密閉容器4を備えて構成される。本実施例では、密閉容器2内の上部に圧縮機構部2を、中部に電動機3を、密閉容器4下部に油溜まり15が配設された縦型スクロール圧縮機である。密閉容器4は、円筒状チャンバ4aに蓋キャップ4bと底キャップ4cが上下に溶接されて構成されている。蓋キャップ4bには吸込パイプ4dが配設され、円筒状チャンバ4aの側面には吐出パイプ4eが配設されている。密閉容器4の内部には吐出圧力となる吐出圧空間4fが収納されている。また、吐出圧空間4fには圧縮機構部2と電動機3が収納されている。圧縮機構部2は、固定スクロール5と旋回スクロール6とフレーム7などを基本要素として構成されている。固定スクロール5とフレーム7はボルトで締結されており、旋回スクロール6はフレーム7に支持されている。In the present embodiment, an example of a scroll compressor that optimizes the lap gap and realizes suppression of the lap load and reduction of leakage loss in the compression chamber will be described.
FIG. 1 is an example of a configuration diagram of a scroll compressor according to the present embodiment.
The
図2は本実施例のスクロール圧縮機1の固定スクロール5と旋回スクロール6の基本構成の断面図を示している。なお、図2では固定スクロール5と旋回スクロール6の相対的な寸法比は必ずしも一致していない。固定スクロール5は円盤状の天板部(固定側板部5b)と固定側板部5bの下部の内周部に立設された渦巻状の固定側ラップ5aと、固定側板部5bの外周部にラップ5aを囲むように設けられた筒状の固定側鏡板部5gと、固定側板部5b上部に備えられた吸入口5cと吐出口5dなどを有して構成され、フレーム7にボルトで固定されている。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the basic configuration of the
旋回スクロール6は、固定スクロール5の固定側ラップ5aが立設される側に円盤状の旋回側板部6bと、旋回側板部6bの内周側に立設された渦巻状の旋回側ラップ6aなどを有して構成される。旋回スクロール6は、固定スクロール5と互いのラップが噛み合い、圧縮室16が形成されるように旋回自在に配置されている。旋回スクロール6の背面側(図1、2の下側)にはクランク軸9の偏芯ピン部9bが連結されている。旋回スクロール6が固定スクロール5に対して旋回運動することにより、その容積が減少する圧縮動作が行われる。
The orbiting
それぞれのスクロールラップ(固定側ラップ5a、旋回側ラップ6a)は円のインボリュート曲線などを基本曲線として形成されており、両スクロールを互いに噛み合わせて旋回スクロール6の巻き終わり側のラップの外側で形成される外線側圧縮室と、その内側で形成される内線側圧縮室との大きさが異なり、軸の回転に対して位相が約180°ずれて形成される非対称スクロール形状である。フレーム7は、外周側が溶接などによって密閉容器4の内壁面に固定されており、クランク軸9を回転自在に支持する主軸受8を備えている。
Each scroll wrap (fixed side wrap 5a, turning side wrap 6a) is formed with a circular involute curve or the like as a basic curve, and is formed outside the wrap on the winding end side of the
旋回スクロール6の背面側とフレーム7の間には、オルダムリング10が配設されている。オルダムリング10は旋回スクロール6の背面側に形成された溝とフレーム7に形成された溝に装着され、旋回スクロール6が自転することなくクランク軸9の偏芯ピン部9bの偏芯回転を受けて公転運動するよう配設される。
An Oldham ring 10 is disposed between the back side of the
電動機3は、ステータ3aとロータ3bから構成される。ステータ3aは密閉容器4に圧入および焼嵌などにより固定されている。ロータ3bはステータ3a内側に回転可能に配置されている。ロータ3bはクランク軸9に固定されており、ロータ3bが回転することにより、クランク軸9を介して旋回スクロール6を旋回運動させる。
The
クランク軸9は、主軸9aと偏芯ピン部9bとから構成され、フレーム7に設けられた主軸受8と副軸受11とで支持されている。偏芯ピン部9bはクランク軸9aに対して偏芯して一体に形成されており、旋回スクロール6の背面に形成された旋回軸受6dに挿入されている。クランク軸9は電動機3により駆動され、偏芯ピン部9bは主軸9aに対して偏芯回転運動することで、旋回スクロール6を駆動させる。また、クランク軸9には、主軸受8および副軸受11、旋回軸受6dへ潤滑油を導く給油通路9cが内部に設けられ、油溜り15側下端には潤滑油を汲み上げて給油通路9cに導くポンプ部14が装着されている。副軸受11はハウジング12及び下フレーム13を介して密閉容器4に固定されている。副軸受11は、すべり軸受や転がり軸受、球面軸受部材などを使用してクランク軸主軸部9aの油溜まり側の一端を回転自在に保持する。
The crankshaft 9 is composed of a main shaft 9a and an eccentric pin portion 9b, and is supported by a main bearing 8 and a sub-bearing 11 provided on the frame 7. The eccentric pin portion 9b is eccentrically formed integrally with the crankshaft 9a, and is inserted into the orbiting bearing 6d formed on the back surface of the
旋回スクロール6が電動機3により駆動されるクランク軸9を介して旋回運動されると、旋回スクロール6、固定スクロール5の両ラップが噛み合い、大きさの異なる2つの圧縮室(内線側圧縮室、外線側圧縮室)が180°の位相差を持って交互に形成される。すると、冷媒ガスなどの作動流体は、吸入パイプ4dから旋回スクロール6および固定スクロール5により形成される圧縮室16に導かれ、冷媒ガスはスクロールの中心方向に移動するに従い容積が縮小され圧縮が行われる。圧縮された冷媒ガスは固定スクロール5の固定側板部5bの上部中央に設けられた吐出口5dから密閉容器4内の吐出圧空間4fへ吐出され、圧縮機構部2および電動機3の周囲を循環した後、吐出パイプ4eから外部へと流出する。従って、密閉容器4内の空間は吐出圧力に保たれるいわゆる高圧チャンバ圧縮機である。
When the
続いて潤滑油の給油経路について説明する。旋回スクロール6の背面側とフレーム7との間には吸入パイプ4d内での圧力と吐出圧空間4fの圧力の中間となる圧力状態である背圧室17が形成されている。この背圧室17は、油溜り15から潤滑油が給油通路9cを通り、旋回軸受6dを潤滑した後、圧縮機構部2の摺動部に供給する経路中に設けられている。旋回スクロール6の平板部6bには圧縮室16と旋回スクロール6背面に形成される背圧室17を間欠的に連通させる背圧孔6cが設けられており、背圧室17の圧力を吸入圧と吐出圧の中間的な圧力(この中間の圧力を背圧と呼ぶ)に保っている。この背圧とシール部材18の内周側の中央側空間に作用する吐出圧力の合力で、旋回スクロール6は背面から固定スクロール5に押し付けている。
Next, the lubricating oil supply path will be described. A
次に、圧縮機運転時の圧縮機構部2の圧力変形について説明する。
図3は、スクロール圧縮機の圧縮機構部2の圧力変形を模式的に示した図である。図に示すように、固定スクロール5の上部は吐出圧空間4fに面しているため、固定スクロール5の上面には吐出圧力が作用する。また、旋回スクロール6の背面は背圧室17に面しているため、旋回スクロール6の背面には背圧が作用し、旋回スクロール6を上方側(固定スクロール5側)に押し上げる。Next, pressure deformation of the
FIG. 3 is a diagram schematically showing the pressure deformation of the
図3のスクロール圧縮機の場合、固定スクロール5は固定側板部5bの外縁部が密閉容器4に固定されているので、全体的に下方向(旋回スクロール側)に凸になるように変形する。旋回スクロール6は下方向に凸に変形した固定スクロール5に押し付けられるため、両スクロールの中央部のラップ歯先部(固定側ラップ歯先部5e、旋回側ラップ歯先部6e)とラップ歯底部(固定側ラップ歯底部5f、旋回側ラップ歯底部6f)とが互いに接触する。そして固定スクロール5、旋回スクロール6のそれぞれは固定スクロール5の変形にならうように全体的に中央部が下方向に凸になるように変形する。特に、高圧力比条件においては、ラップ中央部の最大変位も大きくなるため、固定側ラップ歯先部5eの中央部と旋回側ラップ歯底部6fの中央部、また固定側ラップ歯底部5fの中央部と旋回側歯先部6eの中央部との接触が過剰に強くなる。そこで、摩擦損失およびラップ破損に至るのを抑制するため、旋回スクロール6および固定スクロール5の歯底(固定側ラップ歯底部5f、旋回側ラップ歯底部6f)にはそれぞれ、外側から中央に向かうに従い深くなる歯底段差を設けている。なお、それぞれの歯底(固定側ラップ歯底部5f、旋回側ラップ歯底部6f)において、対抗する歯先(固定側ラップ歯先部5e、旋回側ラップ歯先部6e)との間隔が離れるほど、歯底段差が深いと呼ぶことにする。
In the case of the scroll compressor of FIG. 3, the fixed
このラップ歯底部(固定側ラップ歯底部5f、旋回側ラップ歯底部6f)の段差構成の特徴について説明する。 The feature of the step structure of the lap tooth bottom portion (fixed side wrap tooth bottom portion 5f, turning side wrap tooth bottom portion 6f) will be described.
図4はスクロール圧縮機1の旋回スクロール6、固定スクロール5の上視図である。また、図5はラップ歯先と歯底の関係をラップ円周側面方向から模式的に示した図である。ここで図4(1)においては旋回スクロール6の旋回側ラップ歯底部6fの段差は、最も外周側の歯底(c)部を基準に内周側に沿って(b)部、さらに(a)部の順に深さが変化するように設定されている。つまり、最も内周側の(a)部が最も深く、最も外周側の(c)部が最も浅くなるように段差が設けられる。
FIG. 4 is a top view of the
また図4(2)に示すように、固定スクロール5の固定側ラップ歯底部5fの段差は図4(1)の旋回側ラップ歯底部6fと同様、歯底(c)部を基準に内周側に沿って(b)部、さらに(a)部の順で深さが変化し、その変化量は旋回スクロール6および固定スクロール5において同等に設定している。つまり、最も内周側の(a)部が最も深く、最も外周側の(c)部が最も浅くなるように段差が設けられる。
Further, as shown in FIG. 4 (2), the step of the fixed side wrap tooth bottom portion 5f of the fixed
図5に示すように上記した段差は、旋回側ラップ歯底部6fにおいては最も外周側の歯底(c)部を基準に内周側に沿って(b)部、さらに(a)部の順に深さが変化するように設定されている。具体的には(a)部は(c)部に対して旋回側ラップ歯丈6hの0.02%〜0.04%の段差となるように深く形成され、(b)部は(c)部に対して旋回側ラップ歯丈6hの0.005%〜0.02%の段差となる深さで形成され、さらに(c)部は図2に示す旋回側鏡板面6gに対して旋回側ラップ歯丈6hの0.00%〜0.03%の段差となる深さで形成されている。なお、ここでいう旋回側ラップ歯丈6hとは図2に示すように、旋回側鏡板面6gから旋回側ラップ6aの旋回側ラップ歯先部6eまでの長さを示している。 As shown in FIG. 5, the steps described above are in the order of (b) part and (a) part along the inner peripheral side with reference to the outermost peripheral tooth bottom (c) part in the turning side wrap tooth bottom part 6 f. The depth is set to change. Specifically, the (a) part is deeply formed with a step difference of 0.02% to 0.04% of the turning side wrap tooth height 6h with respect to the (c) part, and the (b) part is (c). 2 is formed with a depth that is a step of 0.005% to 0.02% of the turning wrap tooth height 6h, and the portion (c) is on the turning side with respect to the turning side end plate surface 6g shown in FIG. It is formed with a depth that is a step of 0.00% to 0.03% of the lap tooth height 6h. In addition, the turning side wrap tooth height 6h here shows the length from the turning side end plate surface 6g to the turning side wrap tooth tip portion 6e of the turning side wrap 6a as shown in FIG.
一方で、固定側ラップ歯底部5fにおいても最も外周側の歯底(c)部を基準に内周側に沿って(b)部、さらに(a)部の順に深さが変化するように設定されている。段差の深さも同様であり(a)部は(c)部に対して固定側ラップ歯丈5hの0.02%〜0.04%の段差となるように深く形成され、(b)部は(c)部に対して固定側ラップ歯丈5hの0.005%〜0.02%の段差となる深さで形成され、さらに(c)部は図2に示す固定側鏡板面5gに対して固定側ラップ歯丈5hの段差となる深さで形成されている。なお、ここでいう固定側ラップ歯丈5hとは図2に示すように、固定側鏡板面5gから固定側ラップ5aの固定側ラップ歯先部5eまでの長さを示している。
On the other hand, the fixed side wrap tooth bottom part 5f is also set so that the depth changes in the order of the part (b) and further the part (a) along the inner peripheral side with reference to the outermost tooth bottom (c) part. Has been. The depth of the step is the same, and the part (a) is deeply formed to be a step of 0.02% to 0.04% of the fixed side wrap tooth height 5h with respect to the part (c), and the part (b) (C) It is formed with a depth that is a step of 0.005% to 0.02% of the fixed side wrap tooth height 5h with respect to the part, and (c) part is further to the fixed side
この図4、5に示す構造により、スクロール圧縮機1が駆動して圧縮機構部2に作動流体による圧力と熱が作用したときに、固定側ラップ歯底部5fと旋回側ラップ歯先部6e、又は旋回側ラップ歯底部6fと固定側ラップ歯先部5eとが過度に接触することを防止し、摩擦による入力増加を抑制することやラップ強度に対する信頼性向上の効果がある。
4 and 5, when the
しかしながら、この図4、5の構造のスクロール圧縮機では、固定側ラップ歯底部5fと旋回側ラップ歯底部6fに設けた歯底段差の段差量が同等であった為に、ラップが最大に変形する条件においても余分な隙間が生まれる虞がある。そして本発明者等による検討の結果、これが原因として、ラップの変形が小さい運転条件(低速・低圧力比条件)では、なおさら歯底に設けた段差は隙間となり、圧縮室間で冷媒が漏れて損失となるという課題があることが判明した。 However, in the scroll compressor having the structure shown in FIGS. 4 and 5, the amount of step difference between the bottom of the fixed wrap tooth bottom portion 5f and the turning side wrap tooth bottom portion 6f is the same, so that the wrap is deformed to the maximum. Even under such conditions, there is a risk that an extra gap will be created. As a result of the study by the present inventors, this is caused by the fact that the step provided in the tooth bottom becomes a gap under operating conditions where the deformation of the lap is small (low speed / low pressure ratio condition), and the refrigerant leaks between the compression chambers. It turns out that there is a problem of loss.
このようなラップ歯先とラップ歯底の隙間からの冷媒の漏れ損失増加を防ぐための実施例であるスクロール圧縮機の特徴を図4、図6を用いて説明する。 The characteristics of the scroll compressor which is an embodiment for preventing an increase in the leakage loss of the refrigerant from the gap between the wrap tooth tip and the lap tooth bottom will be described with reference to FIGS.
図4に示すように旋回スクロール6の旋回側板部6bのラップ形成面および固定スクロール5の固定側板部5bのラップ形成面には、外周側より内周側に向かうに従い段差が深くなるよう旋回側ラップ歯底部6fおよび固定側ラップ歯底部5fが形成されている。
As shown in FIG. 4, the wrap forming surface of the orbiting side plate portion 6 b of the
図6は本実施例の旋回側ラップ歯底部6fおよび固定側ラップ歯底部5fの深さを示す図である。ここで、図5で説明した上記構造では、旋回側ラップ歯底部6fにおける(c)に対する(a)部の段差と、固定側ラップ歯底部5fにおける(c)に対する(a)部の段差とはそれぞれのラップ歯丈の0.02%〜0.04%となるように形成されており同一となっていた。また、旋回側ラップ歯底部6fにおける(c)に対する(b)部の段差と、固定側ラップ歯底部5fにおける(c)に対する(b)部の段差とはそれぞれのラップ歯丈の0.005%〜0.02%となるように形成されており同一となっていた。 FIG. 6 is a view showing the depths of the turning side wrap tooth bottom portion 6f and the fixed side lap tooth bottom portion 5f of the present embodiment. Here, in the above-described structure described with reference to FIG. 5, the level difference of the part (a) with respect to (c) in the turning side wrap tooth bottom part 6 f and the level difference of the part (a) with respect to (c) in the fixed side wrap tooth bottom part 5 f It was formed to be 0.02% to 0.04% of each lap tooth height and was the same. Further, the step of the portion (b) with respect to (c) in the turning side wrap tooth bottom portion 6f and the step of the portion (b) with respect to (c) in the fixed side wrap tooth bottom portion 5f are 0.005% of the respective lap tooth heights. It was formed to be -0.02% and was the same.
これに対して図6に示す本実施例の構造では、旋回側ラップ歯底部6fにおける(c)に対する(a)部の段差を、固定側ラップ歯底部5fにおける(c)に対する(a)部の段差よりも小さくすることを特徴とするものである。具体的には旋回側ラップ歯底部6fにおける(c)に対する(a)部の段差を旋回側ラップ歯丈6hの0.005%〜0.02%となるように形成することで、固定側ラップ歯底部5fにおける(c)に対する(a)部の段差(固定側ラップ歯丈5hの0.02%〜0.04%)よりも小さくなるように形成している。 On the other hand, in the structure of the present embodiment shown in FIG. 6, the step of (a) portion with respect to (c) in the turning side wrap tooth bottom portion 6f is different from that of (a) portion with respect to (c) in the fixed side wrap tooth bottom portion 5f. It is characterized by being made smaller than the step. Specifically, the fixed side wrap is formed by forming the step of the portion (a) with respect to (c) in the turning side wrap tooth bottom portion 6f to be 0.005% to 0.02% of the turning side wrap tooth height 6h. It is formed to be smaller than the step of the portion (a) with respect to (c) in the tooth bottom portion 5f (0.02% to 0.04% of the fixed side wrap tooth height 5h).
図5における固定側ラップ歯先部5eと旋回側ラップ歯底部6fとの隙間をhs、固定側ラップ歯底部5fと旋回側ラップ歯先部6eとの隙間をhkとすると、図5においてはhs=hkの関係となっている。また、旋回側ラップ歯底部6fにおける(c)に対する(a)部の段差をDsとし、固定側ラップ歯底部5fにおける(c)に対する(a)部の段差をDkとすると、上記したように図5ではDs=Dkの関係となっている。
In FIG. 5, if the clearance between the fixed
これに対して図6における固定側ラップ歯先部5eと旋回側ラップ歯底部6fとの隙間をhs´、固定側ラップ歯底部5fと旋回側ラップ歯先部6eとの隙間をhkとすると、図6においてはhk>hsの関係となっている。また、旋回側ラップ歯底部6fにおける(c)に対する(a)部の段差をDs´とし、固定側ラップ歯底部5fにおける(c)に対する(a)部の段差をDkとすると上記したようにDk>Ds´の関係となっている。
On the other hand, if the gap between the fixed side wrap
これは、旋回スクロールおよび固定スクロールの圧力、熱変形を考慮し、旋回スクロール6および固定スクロール5の歯底段差量を個別に設定した結果、旋回側ラップ歯底部6fの内周側の段差量Ds´(深さ)が固定側ラップ歯底部5fの内周側の段差量Dk(深さ)より小さくすることで余分な隙間を詰めてシール性を向上させ、ラップ歯先と歯底の隙間からの冷媒の漏れによる損失を抑制するものである。
This is because, as a result of individually setting the tooth bottom step amount of the
また、特に密度の小さい冷媒を作動流体として使用したスクロール圧縮機、例えばR32冷媒などでは、冷媒の密度がR410A冷媒などに比べて小さいために隣接する圧縮室間において冷媒が漏れ易くなることが考えられる。さらに、R32冷媒のような高温冷媒では、運転中の温度が高くなり、熱膨張によるラップ歯先とラップ歯底の隙間の拡大が考えられる。本実施例によれば、歯底段差を設けたことによるラップ歯先と歯底の隙間からの冷媒の漏れによる損失を抑制することが可能となるため、R32冷媒を単一であるいは冷凍サイクルに封入される割合が70%以上の場合においても高性能なスクロール圧縮機を提供することが出来る。 In particular, in a scroll compressor using a refrigerant having a low density as a working fluid, for example, an R32 refrigerant, the refrigerant density is smaller than that of the R410A refrigerant, so that the refrigerant is likely to leak between adjacent compression chambers. It is done. Furthermore, in the case of a high-temperature refrigerant such as R32 refrigerant, the temperature during operation becomes high, and expansion of the gap between the lap tooth tip and the lap tooth bottom due to thermal expansion can be considered. According to the present embodiment, it is possible to suppress loss due to refrigerant leakage from the gap between the wrap tooth tip and the tooth bottom due to the provision of the tooth bottom step, so the R32 refrigerant can be used alone or in a refrigeration cycle. A high-performance scroll compressor can be provided even when the ratio of sealing is 70% or more.
次に、本発明のスクロール圧縮機の実施例2について説明する。
図7はラップ歯先と歯底の関係をラップ円周側面方向から模式的に示した構成図の例である。本実施例2は、旋回スクロール6および固定スクロール5のラップ対向面に形成する面形状以外は実施例1と同じであり、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。Next, a second embodiment of the scroll compressor of the present invention will be described.
FIG. 7 is an example of a configuration diagram schematically showing the relationship between the wrap tooth tip and the tooth bottom from the wrap circumferential side surface direction. The second embodiment is the same as the first embodiment except for the surface shape formed on the lap-facing surfaces of the
本実施例では、歯底段差を図7に示すように、図5に示すスクロール圧縮機において、旋回側ラップ歯底部6fにおける(b)部と(a)部とを同じ深さとし、旋回側ラップ歯底部6fの段差を2段とすることで、巻き始め側の旋回側ラップ歯底部6fの最深部での固定側ラップ歯先部5eとの隙間を詰めることを特徴とする。つまり固定側ラップ歯底部5fには2段の段差が形成され、旋回側ラップ歯底部6fには1段の段差が形成され、旋回側ラップ歯底部6fにおける内周側の段差Ds´より、固定側ラップ歯底部5fにおける最も内周側の段差Dkの方が深くなるように形成されることを特徴とする。なお、旋回側ラップ歯底部6fにおける内周側の段差の深さDs´と、固定側ラップ歯底部5fにおける2番目に深くなる段差の深さ((b)部における深さ)とが略同一であると損失低減が図れることが確認できた。
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, in the scroll compressor shown in FIG. 5, the (b) portion and (a) portion in the turning side wrap tooth bottom portion 6f have the same depth as shown in FIG. By making the level difference of the tooth bottom portion 6f into two steps, the gap with the fixed side wrap
本実施例においても実施例1と同様の効果が得られる。また、実施例1に対して段差が減る分だけ加工工数が減るため製造コスト、時間の低減を図ることが可能となる。更に、(b)部から(c)部にかけて図7上で固定側ラップ歯先部5eと向かう面を図7に示すように固定側ラップ歯先部5eと垂直ではなく、(c)部側に傾斜するようにスロープ状に傾斜をつけて滑らかに変化させてもよい。これにより、段差部である(c)部で生じる隙間からの冷媒の漏れ量を小さくすることができる。また、旋回側ラップ歯底部6fを円周状の段差とすることで、エンドミルで加工する場合には高精度の加工が施しやすいといった効果もある。本実施例のこれらの構成はその他の実施例にも適用が可能である。
In this embodiment, the same effect as that of the first embodiment can be obtained. Further, since the number of processing steps is reduced by the amount of the step difference with respect to the first embodiment, the manufacturing cost and time can be reduced. Further, the surface from (b) to (c) that faces the fixed
次に、本発明のスクロール圧縮機の実施例3について説明する。
図8はラップ歯先と歯底の関係をラップ円周側面方向から模式的に示した構成図の例である。本実施例は、旋回スクロール6および固定スクロール5のラップ対向面に形成する面形状以外は実施例1と同じであり、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。Next, a third embodiment of the scroll compressor of the present invention will be described.
FIG. 8 is an example of a configuration diagram schematically showing the relationship between the wrap tooth tip and the tooth bottom from the wrap circumferential side surface direction. The present embodiment is the same as the first embodiment except for the surface shape formed on the lap-facing surfaces of the
本実施例は、歯底段差を図8に示すように、図7に示す実施例2において、旋回側ラップ歯底部6fの歯底段差を2段とし、浅く設定した旋回側ラップ歯底部6fの(a)部と固定側ラップ歯底部5fの(a)部の深さに対して、Ds=1/2Dkとなるような旋回側ラップ歯底部6fとすることを特徴とする。つまり図8において、旋回側ラップ歯底部6fにおける最も内周側の段差の深さDs´が、固定側ラップ歯底部5fにおける最も深くなる段差Dkの深さの約半分とするものである。 In this embodiment, as shown in FIG. 8, in the second embodiment shown in FIG. 7, the swivel wrap tooth bottom portion 6 f of the swivel wrap tooth bottom portion 6 f is set shallow, with the bottom step height of the swivel wrap tooth bottom portion 6 f being two steps. With respect to the depth of the (a) part of the (a) part and the (a) part of the fixed-side wrap tooth bottom part 5f, the turning-side wrap tooth bottom part 6f is such that Ds = 1 / 2Dk. That is, in FIG. 8, the depth Ds ′ of the innermost circumferential step in the turning-side lap tooth bottom portion 6f is about half of the depth of the deepest step Dk in the fixed-side lap tooth bottom portion 5f.
これによりラップ歯先が接触することなく、かつ損失低減が図れることが確認できた。なお、本実施例においても実施例1、2と同様の効果が得られる。また、旋回スクロール側の歯底の深さを固定スクロール側の歯底深さに対して半分に設定していることから、加工の際に切削量が減り、加工時間短縮、工具寿命の延長と言った効果がある。
As a result, it was confirmed that the loss of loss could be achieved without contacting the wrap tooth tip. In this embodiment, the same effects as those of
次に、本発明のスクロール圧縮機の実施例4について説明する。
本実施例は、スクロール圧縮機の電動機3のロータにフェライト磁石が埋設されたフェライト磁石電動機であること以外は実施例1〜3と同じであり、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。Next, a fourth embodiment of the scroll compressor of the present invention will be described.
The present embodiment is the same as the first to third embodiments except that the ferrite magnet motor has a ferrite magnet embedded in the rotor of the
フェライト磁石モータは、ネオジウム磁石モータに比べ低価格であることから、フェライト磁石モータを採用した圧縮機は大幅なコストダウンが見込める。しかし、フェライト磁石モータは、特に低速域での効率がネオジウム磁石モータに比べ、低下するという課題がある。そこで、実施例1〜4を適用すれば、旋回スクロール6の歯底6fの段差量(深さ)を固定スクロール5の歯底5fの段差量(深さ)より小さく設定することでシール性を向上させ、ラップ歯先と歯底の隙間からの冷媒の漏れによる損失を低減できるため、低速域においても高効率で低価格なスクロール圧縮機を提供することができる。
Since ferrite magnet motors are less expensive than neodymium magnet motors, compressors that employ ferrite magnet motors can be expected to significantly reduce costs. However, the ferrite magnet motor has a problem that the efficiency particularly in the low speed region is lower than that of the neodymium magnet motor. Therefore, if Examples 1 to 4 are applied, the level difference (depth) of the tooth bottom 6f of the
次に、本発明のスクロール圧縮機の実施例6について説明する。
本実施例は、スクロール圧縮機に使用する冷媒をR32単体冷媒とすること以外は実施例1〜4と同じであり、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。
R32冷媒は地球温暖化係数(GWP)が675とR410Aの1/3程度であり、より環境に負荷の少ない冷媒である。しかし、R410Aなどの冷媒に比べ密度が小さく密閉空間から漏れ易い冷媒であり、またR32冷媒を使用すると運転温度が高くなるために、ラップが熱の影響で変形しやすくなり、歯先・歯底の隙間が大きくなるという課題がある。Next, a sixth embodiment of the scroll compressor of the present invention will be described.
The present embodiment is the same as
The R32 refrigerant has a global warming potential (GWP) of 675 and about 1/3 of R410A, and is a refrigerant with less environmental load. However, compared to refrigerants such as R410A, the density is small and the refrigerant leaks easily from the sealed space. When the R32 refrigerant is used, the operating temperature becomes high. There is a problem that the gap between the two becomes large.
そこで、実施例1〜4を適用したうえで、冷凍サイクルに封入される冷媒は、R32冷媒単体、又は冷凍サイクルに封入される冷媒の約70%以上の割合であるようにする。これにより旋回スクロール6の歯底6fの段差量(深さ)を固定スクロール5の歯底5fの段差量(深さ)より小さく設定することで余分な隙間を詰めてシール性を向上させ、ラップ歯先と歯底の隙間からの冷媒の漏れによる損失を低減できるため、環境負荷が小さい冷媒を使用しながら、高効率なスクロール圧縮機を提供することができる。
Then, after applying Examples 1-4, the refrigerant | coolant enclosed with a refrigerating cycle is made into the ratio of about 70% or more of the refrigerant | coolant enclosed with a R32 refrigerant | coolant single-piece | unit or a refrigerating cycle. As a result, the level difference (depth) of the tooth bottom 6f of the
1 スクロール圧縮機
2 圧縮機構部
3 電動機(3a:ロータ、3b:ステータ)
4 密閉容器(4a:円筒状チャンバ、4b:蓋キャップ、4c:底キャップ、4d:吸入パイプ、4e:吐出パイプ、4f:吐出空間)
5 固定スクロール(5a:固定側ラップ、5b:固定側板部、5c:吸入口、5d:吐出口、5e:固定側ラップ歯先部、5f:固定側ラップ歯底部、5g:固定側鏡板面、5h:固定側ラップ歯丈)
6 旋回スクロール(6a:旋回側ラップ、6b:旋回側板部、6c:背圧孔、6d:旋回軸受、6e:旋回側ラップ歯先部、6f:旋回側ラップ歯底部、6g:旋回側鏡板面6h:旋回側ラップ歯丈)
7 フレーム
8 主軸受
9 クランク軸(9a:主軸、9b:偏心ピン部、9c:給油通路)
10 オルダムリング
11 副軸受
12 ハウジング
13 下フレーム
14 ポンプ部
15 油溜り
16 圧縮室
17 背圧室DESCRIPTION OF
4 Sealed container (4a: cylindrical chamber, 4b: lid cap, 4c: bottom cap, 4d: suction pipe, 4e: discharge pipe, 4f: discharge space)
5 fixed scroll (5a: fixed side wrap, 5b: fixed side plate portion, 5c: suction port, 5d: discharge port, 5e: fixed side wrap tooth tip portion, 5f: fixed side lap tooth bottom portion, 5g: fixed side end plate surface, 5h: Fixed side wrap tooth length)
6 orbiting scroll (6a: orbiting side wrap, 6b: orbiting side plate portion, 6c: back pressure hole, 6d: orbiting bearing, 6e: orbiting side lap tooth tip, 6f: orbiting side lap tooth bottom, 6g: orbiting side end plate surface 6h: Turning wrap tooth height)
7
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Oldham ring 11 Sub bearing 12 Housing 13 Lower frame 14 Pump part 15 Oil reservoir 16
Claims (7)
旋回側板部と、前記旋回側板部の一面に渦巻き形状を保持して立設される旋回側ラップと、を有し、前記旋回側ラップと前記固定側ラップとが噛み合いながら、前記固定スクロールに対して旋回することにより圧縮室を形成する旋回スクロールと、
前記旋回スクロールをクランク軸を介して駆動する電動機と、
これらを収容する密閉容器を備え、
前記固定スクロールと前記旋回スクロールにより圧縮された冷媒ガスは前記密閉容器内の吐出圧空間へ吐出されると共に、前記固定スクロールの前記固定側板部は前記吐出圧空間に面し、且つ前記固定側板部の外縁部が固定されるように構成されているスクロール圧縮機において、
前記固定側ラップと前記旋回側ラップとの歯底部にはそれぞれ外周側から内周側に向かって深くなるように段差が形成され、
前記旋回側ラップの歯底部における内周側の段差より、前記固定側ラップの歯底部における内周側の段差の方が深くなるように形成されることを特徴とするスクロール圧縮機。 A fixed scroll having a fixed side plate portion, and a fixed side wrap that is erected while holding a spiral shape on one surface of the fixed side plate portion;
A revolving side plate portion, and a revolving side wrap that is erected while maintaining a spiral shape on one surface of the revolving side plate portion, and the revolving side wrap and the fixed side wrap are engaged with each other with respect to the fixed scroll. Orbiting scroll that forms a compression chamber by revolving,
An electric motor that drives the orbiting scroll via a crankshaft ;
It has a sealed container to accommodate these ,
The refrigerant gas compressed by the fixed scroll and the orbiting scroll is discharged into the discharge pressure space in the sealed container, the fixed side plate portion of the fixed scroll faces the discharge pressure space, and the fixed side plate portion. In the scroll compressor configured to be fixed to the outer edge of the
Steps are formed in the tooth bottom portions of the fixed side wrap and the turning side wrap so as to become deeper from the outer peripheral side toward the inner peripheral side,
A scroll compressor, wherein a step on an inner peripheral side in a tooth bottom portion of the fixed wrap is deeper than a step on an inner peripheral side in a tooth bottom portion of the turning side wrap.
前記固定側ラップの歯底部には2段の段差が形成され、
前記旋回側ラップの歯底部には1段の段差が形成され、
前記旋回側ラップの歯底部における内周側の段差より、前記固定側ラップの歯底部における最も内周側の段差の方が深くなるように形成されることを特徴とするスクロール圧縮機。 The scroll compressor according to claim 1, wherein
Two steps are formed at the tooth bottom of the fixed side wrap,
A step of one step is formed at the tooth bottom of the turning side wrap,
A scroll compressor characterized in that the innermost circumferential step at the bottom of the fixed wrap is deeper than the inner circumferential step at the bottom of the turning wrap.
前記旋回側ラップの歯底部における内周側の段差の深さと、前記固定側ラップの歯底部における2番目に深くなる段差の深さとが略同一であることを特徴とするスクロール圧縮機。 The scroll compressor according to claim 2,
A scroll compressor characterized in that a depth of a step on an inner peripheral side in a tooth bottom portion of the turning side wrap and a depth of a second deepest step in a tooth bottom portion of the fixed side wrap are substantially the same.
前記旋回側ラップの歯底部における最も内周側の段差の深さが、前記固定側ラップの歯底部における最も深くなる段差の深さの約半分であることを特徴とするスクロール圧縮機。 The scroll compressor according to claim 1, wherein
The scroll compressor characterized in that the depth of the innermost circumferential step at the tooth bottom portion of the turning side wrap is about half of the depth of the deepest step at the tooth bottom portion of the fixed side wrap.
前記旋回側ラップの歯底部における最も内周側の段差の深さが旋回側ラップ歯丈6hの0.005%〜0.02%の範囲であることを特徴とするスクロール圧縮機。 The scroll compressor according to claim 1, wherein
A scroll compressor characterized in that the depth of the innermost circumferential step at the tooth bottom of the turning side wrap is in the range of 0.005% to 0.02% of the turning side wrap tooth height 6h.
前記電動機は、ステータ及びロータを備えて構成され、該ロータにフェライト磁石が埋設されたフェライト磁石電動機であることを特徴とするスクロール圧縮機。 In the scroll compressor as described in any one of Claims 1-5,
The scroll compressor according to claim 1, wherein the electric motor is a ferrite magnet electric motor including a stator and a rotor, and a ferrite magnet is embedded in the rotor.
冷凍サイクルに封入される冷媒は、R32冷媒単体、又は冷凍サイクルに封入される冷媒の約70%以上の割合であることを特徴とするスクロール圧縮機。 In the scroll compressor as described in any one of Claims 1-5,
The scroll compressor characterized by the refrigerant | coolant enclosed with a refrigerating cycle being the ratio of about 70% or more of R32 refrigerant | coolant single-piece | unit or the refrigerant | coolant enclosed with a refrigerating cycle.
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