JP7408011B2 - two-stage scroll compressor - Google Patents
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Description
本開示は、主に冷凍機、空気調和機、および、給湯機に搭載される二段スクロール圧縮機に関するものである。 The present disclosure mainly relates to a two-stage scroll compressor installed in a refrigerator, an air conditioner, and a water heater.
従来から、多段スクロール圧縮機において、密閉容器と、該密閉容器内に配置され冷媒を圧縮する複数の圧縮機構部と、前記複数の圧縮機構部を駆動する駆動機構部と、を備え、前記駆動機構部は、前記複数の圧縮機構部のうち2つの間に配置され、前記密閉容器は、前記複数の圧縮機構部のうちの1つが前記冷媒を吸入する低圧空間と、前記低圧空間から吸入した前記冷媒が前記複数の圧縮機構部のうちの1つで圧縮され吐出される中間圧空間と、前記中間圧空間から吸入した前記冷媒が前記複数の圧縮機構部のうちの異なる1つで圧縮されて吐出される高圧空間と、の3つの内部空間を有し、前記複数の圧縮機構部のそれぞれは、渦巻体を台板から突出させた固定スクロールおよび揺動スクロールを組み合わせて形成された圧縮室を構成することで、性能を維持した技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, a multi-stage scroll compressor includes a closed container, a plurality of compression mechanism sections disposed in the closed container and compressing a refrigerant, and a drive mechanism section that drives the plurality of compression mechanism sections. The mechanism section is disposed between two of the plurality of compression mechanism sections, and the sealed container includes a low pressure space into which one of the plurality of compression mechanism sections sucks the refrigerant, and a low pressure space from which one of the plurality of compression mechanism sections sucks the refrigerant. an intermediate pressure space in which the refrigerant is compressed and discharged by one of the plurality of compression mechanism sections, and the refrigerant sucked from the intermediate pressure space is compressed in a different one of the plurality of compression mechanism sections. Each of the plurality of compression mechanism parts has a compression chamber formed by combining a fixed scroll and an oscillating scroll with a spiral body protruding from the base plate. A technique is known in which performance is maintained by configuring (for example, see Patent Document 1).
特許文献1のような、密閉容器内に2つの圧縮機構部と駆動機構部とを備え、駆動機構部が2つの圧縮機構部の間に配置された二段スクロール圧縮機では、揺動スクロールなどの偏心されている部品(以下、偏心部品と称する)の数が一段の場合よりも多くなるため、偏心部品のバランス設計が適切でなければ、圧縮機の効率の低下を招いたり、振動および騒音が増加したりするなどの課題があった。
In a two-stage scroll compressor such as
本開示は、以上のような課題を解決するためになされたもので、偏心部品のバランス設計を適切に行うことで、圧縮機の効率の低下を抑制しつつ、振動および騒音の増加を抑制した二段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 disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and by appropriately designing the balance of eccentric parts, it is possible to suppress a decrease in compressor efficiency and an increase in vibration and noise. The purpose is to provide a two-stage scroll compressor.
本開示に係る二段スクロール圧縮機は、外郭を構成する密閉容器と、前記密閉容器内に配置され、駆動源となる駆動機構部と、前記駆動機構部の上側および下側に配置され、前記密閉容器内に固定された固定スクロールと前記駆動機構部によって駆動される揺動スクロールとを組み合わせて形成された圧縮室を有する2つの圧縮機構部と、前記駆動機構部の駆動力を2つの前記揺動スクロールに伝達するクランクシャフトと、前記クランクシャフトに設けられ、2つの前記揺動スクロールによるアンバランスを相殺するバランサと、各前記揺動スクロールの自転を阻止する2つのオルダムリングと、を備え、2つの前記揺動スクロールは、前記クランクシャフトの中心軸に対して同方向に偏心されており、前記密閉容器は、前記2つの圧縮機構部のうち一方によって流体が吸入される低圧空間と、前記2つの圧縮機構部のうち一方で圧縮された前記流体が吐出される中間圧空間と、前記2つの圧縮機構部のうち他方で圧縮された前記流体が吐出される高圧空間と、の3つの内部空間を有し、前記2つの圧縮機構部は、前記低圧空間から吸入した前記流体を圧縮し、前記中間圧空間に吐出する第1圧縮機構部と、前記中間圧空間から吸入した前記流体を圧縮し、前記高圧空間に吐出する第2圧縮機構部と、で構成されており、前記2つのオルダムリングは、単振動方向が互いに直交するように構成されており、前記第1圧縮機構部の前記オルダムリングの質量をMold1、前記第2圧縮機構部の前記オルダムリングの質量をMold2、前記第1圧縮機構部の前記揺動スクロールの公転半径をR1、前記第2圧縮機構部の前記揺動スクロールの公転半径をR2、とするとき、前記2つのオルダムリングが、0.95≦(Mold2×R2/Mold1×R1)≦1.05、を満たすように構成されているものである。 A two-stage scroll compressor according to the present disclosure includes a hermetic container that forms an outer shell, a drive mechanism section that is disposed within the hermetic container and serves as a drive source, and a drive mechanism section that is disposed above and below the drive mechanism section; two compression mechanism sections each having a compression chamber formed by combining a fixed scroll fixed in a closed container and an oscillating scroll driven by the drive mechanism section; A crankshaft that transmits transmission to an oscillating scroll, a balancer that is provided on the crankshaft and that offsets the imbalance caused by the two oscillating scrolls, and two Oldham rings that prevent each of the oscillating scrolls from rotating. , the two oscillating scrolls are eccentric in the same direction with respect to the central axis of the crankshaft, and the closed container is a low-pressure space into which fluid is sucked by one of the two compression mechanisms; An intermediate pressure space from which the fluid compressed by one of the two compression mechanism parts is discharged, and a high pressure space from which the fluid compressed by the other of the two compression mechanism parts is discharged. The two compression mechanism sections have an internal space, and the two compression mechanism sections include a first compression mechanism section that compresses the fluid taken in from the low pressure space and discharges it into the intermediate pressure space; a second compression mechanism section that compresses and discharges it into the high-pressure space, and the two Oldham rings are configured such that their simple harmonic directions are orthogonal to each other, and the first compression mechanism section The mass of the Oldham ring is Mold1, the mass of the Oldham ring of the second compression mechanism section is Mold2, the revolution radius of the oscillating scroll of the first compression mechanism section is R1, and the rocking motion of the second compression mechanism section. When the revolution radius of the scroll is R2, the two Oldham rings are configured to satisfy 0.95≦(Mold2×R2/Mold1×R1)≦1.05 .
本開示に係る二段スクロール圧縮機によれば、偏心部品である2つの揺動スクロールは、クランクシャフトの中心軸に対して同方向に偏心されているため、2つの圧縮機構部の間にバランサを配置することができる。その結果、押しのけ量を確保することができるので圧縮機の効率の低下が抑制されるととともに、静バランスおよび動バランスのアンバランスを低減することができるので、振動および騒音の増加が抑制される。 According to the two-stage scroll compressor according to the present disclosure, since the two swinging scrolls, which are eccentric components, are eccentric in the same direction with respect to the central axis of the crankshaft, a balancer is installed between the two compression mechanism parts. can be placed. As a result, it is possible to secure the displacement amount, which suppresses a decrease in the efficiency of the compressor, and also to reduce imbalances in static and dynamic balance, suppressing increases in vibration and noise. .
以下、本開示の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本開示が限定されるものではない。また、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。 Embodiments of the present disclosure will be described below based on the drawings. Note that the present disclosure is not limited to the embodiments described below. Further, in the following drawings, the size relationship of each component may differ from the actual one.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1に係る二段スクロール圧縮機100の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a two-
実施の形態1に係る二段スクロール圧縮機100は、冷媒などの流体を吸入し、圧縮して高温高圧の状態として吐出させる機能を有している。この二段スクロール圧縮機100は、図1に示すように、外郭を構成する密閉容器11を備えている。密閉容器11の内部には、第1圧縮機構部35、第2圧縮機構部36、駆動機構部37、および、その他の構成部品が収納されている。密閉容器11内において、駆動機構部37の上側に第1圧縮機構部35が、駆動機構部37の下側に第2圧縮機構部36が、それぞれ配置されている。そして、この二段スクロール圧縮機100は、第1圧縮機構部35を低段側とし、第2圧縮機構部36を高段側として二段階圧縮を行う。つまり、二段スクロール圧縮機100は、第1圧縮機構部35で流体を圧縮した後、さらに第2圧縮機構部36で流体を圧縮する。また、密閉容器11の下部は油溜り20となっている。
The two-
密閉容器11は、第1圧縮機構部35によって流体が吸入される低圧空間22と、第1圧縮機構部35で圧縮された流体が吐出される中間圧空間23と、第2圧縮機構部36で圧縮された流体が吐出される高圧空間24と、の3つの内部空間を有する。
The
第1圧縮機構部35は、密閉容器11の外部の配管と連通している吸入管8から吸入した流体を圧縮して密閉容器11内の中間圧空間23に排出する機能を有している。また、第2圧縮機構部36は、中間圧空間23から吸入した流体を圧縮して密閉容器11内の下方に形成されている高圧空間24に排出する機能を有している。高圧空間24に排出された高圧流体は、吐出管9から密閉容器11の外部に吐出されるようになっている。駆動機構部37は、流体を圧縮するために、第1圧縮機構部35を構成している第1揺動スクロール2と、第2圧縮機構部36を構成している第2揺動スクロール5とをそれぞれ駆動する機能を有している。つまり、駆動機構部37がクランクシャフト7を介して第1揺動スクロール2と第2揺動スクロール5とを駆動することによって、第1圧縮機構部35と第2圧縮機構部36とで流体を圧縮するようになっている。
The first
第1圧縮機構部35は、第1固定スクロール1と、第1揺動スクロール2とで構成されている。第1揺動スクロール2は下側に、第1固定スクロール1は上側にそれぞれ配置されている。第1固定スクロール1は、第1固定台板1cと、第1固定台板1cの一方の面に設けられた渦巻状突起である第1固定渦巻体1bとを備えている。第1揺動スクロール2は、第1揺動台板2cと、第1揺動台板2cの一方の面に設けられた渦巻状突起である第1揺動渦巻体2bとを備えている。ここで、第1固定渦巻体1bおよび第1揺動渦巻体2bは、インボリュートあるいは代数螺旋などの曲線に沿って延びた形状をそれぞれ有している。第1固定スクロール1および第1揺動スクロール2は、第1固定渦巻体1bと第1揺動渦巻体2bとが互いに噛み合わされた状態で、密閉容器11内に設けられている。そして、第1固定渦巻体1bと第1揺動渦巻体2bとの間には、容積が半径方向内側へ向かうに従って縮小する第1圧縮室12が形成されている。
The first
第1固定スクロール1は、密閉容器11に固定された第1フレーム3を介して密閉容器11内に固定されている。第1固定スクロール1の中央部には、圧縮され中間圧となった流体を吐出する第1吐出ポート1aが形成されている。第1吐出ポート1aの出口開口部には、この出口開口部を覆い、流体の逆流を防ぐ板バネ製の第1弁15が配置されている。第1弁15の一端側には、第1弁15のリフト量を制限する第1弁押え14が設けられている。つまり、第1圧縮室12内の中央部で流体が中間圧力まで圧縮されると、第1弁15がその弾性力に逆らって持ち上げられ、圧縮された流体が第1吐出ポート1aから流路35aを通って中間圧空間23内に吐出される。
The first
第1固定スクロール1には、第1吐出ポート1aの他に中間圧空間23と連通するサブポート1dが形成されている。サブポート1dの出口開口部には、この出口開口部を覆い、流体の逆流を防ぐ板バネ製のサブポート弁29が配置されている。サブポート弁29の一端側には、サブポート弁29のリフト量を制限するサブポート弁押え28が設けられている。つまり、第1圧縮室12の圧縮途中の流体が中間圧力以上まで圧縮されると、サブポート弁29がその弾性力に逆らって持ち上げられ、圧縮された流体がサブポート1dから流路35aを通って中間圧空間23内に吐出される。
In addition to the
第1揺動スクロール2は、第1オルダムリング25によって第1固定スクロール1に対して自転することなく偏心旋回運動を行なうようになっている。また、第1揺動スクロール2の中心部には、駆動力を受ける第1揺動軸受部2dが形成されている。第1揺動軸受部2dは、クランクシャフト7の上端部が嵌合される凹形状を有している。そして、第1揺動スクロール2の第1揺動軸受部2dは、僅かな隙間を有して後述するクランクシャフト7の上端部である第1偏心部7aが嵌合される。
The
第2圧縮機構部36は、第2固定スクロール4と、第2揺動スクロール5とで構成されている。第2揺動スクロール5は上側に、第2固定スクロール4は下側にそれぞれ配置されている。第2固定スクロール4は、第2固定台板4cと、第2固定台板4cの一方の面に設けられた渦巻状突起である第2固定渦巻体4bとを備えている。第2揺動スクロール5は、第2揺動台板5cと、第2揺動台板5cの一方の面に設けられた渦巻状突起である第2揺動渦巻体5bとを備えている。ここで、第2固定渦巻体4bおよび第2揺動渦巻体5bは、インボリュートあるいは代数螺旋などの曲線に沿って延びた形状をそれぞれ有している。第2固定スクロール4および第2揺動スクロール5は、第2固定渦巻体4bと第2揺動渦巻体5bとが互いに噛み合わされた状態で、密閉容器11内に設けられている。そして、第2固定渦巻体4bと第2揺動渦巻体5bとの間には、容積が半径方向内側へ向かうに従って縮小する第2圧縮室13が形成されている。
The second
第2固定スクロール4は、密閉容器11に固定された第2フレーム6を介して密閉容器11内に固定されている。第2固定スクロール4の中央部には、圧縮され中間圧となった流体を吐出する第2吐出ポート4aが形成されている。第2吐出ポート4aの出口開口部には、この出口開口部を覆い、流体の逆流を防ぐ板バネ製の第2弁17が配置されている。第2弁17の一端側には、第2弁17のリフト量を制限する第2弁押え16が設けられている。つまり、第2圧縮室13内で流体が所定圧力まで圧縮されると、第2弁17がその弾性力に逆らって持ち上げられる。そして、圧縮された流体が第2吐出ポート4aから第2固定スクロール4背面に取り付けられたチャンバー30内の高圧空間24に吐出され、吐出管9を通って密閉容器11の外部に吐出される。なお、チャンバー30と第2固定スクロール4背面とに囲まれた空間とで、第2吐出ポート4aと連通する高圧空間24を形成している。
The second
第2揺動スクロール5は、第2オルダムリング26によって第2固定スクロール4に対して自転することなく偏心旋回運動を行なうようになっている。また、第2揺動スクロール5の中心部には、駆動力を受ける第2揺動軸受部5dが形成されている。第2揺動軸受部5dは、クランクシャフト7の下端部が嵌合されるように上下方向に貫通した穴を有している。そして、後述するクランクシャフト7の下端部である第2偏心部7bには、僅かな隙間を有して第2揺動スクロール5の第2揺動軸受部5dが嵌合されている。
The
駆動機構部37は、密閉容器11内に固着保持されたステータ19と、ステータ19の内周面側に回転可能に配置され、クランクシャフト7に固定されたロータ18と、密閉容器11内の長手方向に収容され、ロータ18と一体になって回転するクランクシャフト7とを備えている。ステータ19は、通電されることによってロータ18を回転駆動させる機能を有している。また、ステータ19は、外周面が焼き嵌めまたはスポット溶接などにより密閉容器11に固定支持されている。ロータ18は、ステータ19に通電がされることにより回転駆動し、クランクシャフト7を回転させる機能を有している。このロータ18は、内部に永久磁石を有している。また、ロータ18は、クランクシャフト7の外周に固定されており、ステータ19と僅かな隙間を隔てて保持されている。
The
クランクシャフト7は、ロータ18の回転に伴って回転し、第1揺動スクロール2と第2揺動スクロール5とを回転駆動させるようになっている。このクランクシャフト7は、上側を第1フレーム3の中心部に位置する軸受部3aで、下側を第2フレーム6の中心部に位置する軸受部6aで、それぞれ回転可能に支持されている。クランクシャフト7の下端部には、第2揺動スクロール5を偏心しつつ回転できるように第2揺動軸受部5dと嵌め合う第2偏心部7bが設けられている。また、クランクシャフト7の上端部には、第1揺動スクロール2を偏心しつつ回転できるように第1揺動軸受部2dと嵌め合う第1偏心部7aが設けられている。また、第1偏心部7aと第2偏心部7bとは、偏心方向が一致するように設けられている。これは、第1揺動スクロール2と第2揺動スクロール5とがクランクシャフト7の中心軸に対して同方向に偏心され、偏心方向が一致するようにするためである。
The
クランクシャフト7には、第1揺動スクロール2および第2揺動スクロール5の揺動、並びに第1オルダムリング25および第2オルダムリング26の単振動運動によるアンバランスを相殺するバランサ31が設けられている。このバランサ31は、クランクシャフト7の中心軸に対して第1揺動スクロール2および第2揺動スクロール5の偏心方向と反対方向に偏心されている。なお、製造誤差などを考慮して、バランサ31と2つの揺動スクロールとの偏心方向のなす角θが180°±5°の範囲内であれば、バランサ31は、クランクシャフト7の中心軸に対して2つの揺動スクロールの偏心方向と反対方向に偏心されているものとする。ここでθは、二段スクロール圧縮機100の上方向から見て、クランクシャフト7の中心軸からバランサ31の重心および2つの揺動スクロールのうち一方の偏心部の偏心軸の中心に向かってそれぞれ直線を引き、その2つの直線のなす角である。
The
密閉容器11には、流体を吸入するための吸入管8、流体を吐出するための吐出管9、および、中間圧空間23を冷却する流体を導くインジェクション管10が、それぞれ連接されている。
A
密閉容器11の内部には、第1フレーム3と第2フレーム6とが固着されている。第1フレーム3は、密閉容器11の内周面かつ駆動機構部37の上方に固着され、中心部にクランクシャフト7を軸支するため貫通孔3cが形成されている。この第1フレーム3は、クランクシャフト7を軸受部3aで回転自在に支持している。軸受部3aは、例えば滑り軸受によって構成されている。また、第2フレーム6は、密閉容器11の内周面かつ駆動機構部37の下方に固着され、中心部にクランクシャフト7を軸支するため貫通孔6dが形成されている。また、第2フレーム6の内部には、第2圧縮室13に流体を導く流路6bが形成されており、第2フレーム6の上部には、流路6bの入口である第2吸入ポート6cが形成されている。この第2フレーム6は、第2揺動スクロール5を支持するとともに、クランクシャフト7を軸受部6aで回転自在に支持している。なお、第2フレーム6は、その外周面を焼き嵌めまたはスポット溶接などによって密閉容器11の内周面に固定するとよい。
Inside the
クランクシャフト7の下側にはオイルポンプ21が固着されており、クランクシャフト7の回転力をオイルポンプ21に伝達できるよう、第2固定スクロール4には貫通孔4eが設けられている。オイルポンプ21は容積型ポンプであり、クランクシャフト7の回転に従い、油溜り20に保有している冷凍機油をクランクシャフト7内部に設けられた油回路(図示せず)を通して第1揺動軸受部2d、軸受部3a、スラスト軸受部3b、第2揺動軸受部5d、および、軸受部6aに供給する機能を果たすようになっている。
An
なお、密閉容器11内には、第1揺動スクロール2の偏心旋回運動中における自転運動を阻止するための第1オルダムリング25および第2揺動スクロール5の偏心旋回運動中における自転運動を阻止するための第2オルダムリング26が、それぞれ配置されている。第1オルダムリング25は、第1揺動スクロール2と第1フレーム3との間に配置され、第1揺動スクロール2の自転運動を阻止するとともに、公転運動を可能とする機能を果たすようになっている。また、第2オルダムリング26は、第2揺動スクロール5と第2フレーム6との間に配置され、第2揺動スクロール5の自転運動を阻止するとともに、公転運動を可能とする機能を果たすようになっている。
In the
ここで、二段スクロール圧縮機100の動作について、図1を用いて簡単に説明する。なお、以下において、流体は冷媒であるものとする。
密閉容器11に設けられた図示省略の電源端子に通電されると、ステータ19とロータ18とにトルクが発生し、クランクシャフト7が回転する。クランクシャフト7の第1偏心部7aには回転自在に第1揺動スクロール2が嵌合されており、クランクシャフト7の第2偏心部7bには回転自在に第2揺動スクロール5が嵌合されている。また、第1揺動スクロール2の第1揺動渦巻体2bと第1固定スクロール1の第1固定渦巻体1bとがかみ合い、複数の第1圧縮室12が形成されている。また、第2揺動スクロール5の第2揺動渦巻体5bと第2固定スクロール4の第2固定渦巻体4bとがかみ合い、複数の第2圧縮室13が形成されている。Here, the operation of the two-
When power is supplied to a power terminal (not shown) provided in the sealed
そして、吸入管8からガスを取り込んだ第1圧縮室12は、第1揺動スクロール2の偏心旋回運動に伴い、外周部から中心方向に移動しながら容積を減じ、冷媒を圧縮する。ここで、第1圧縮室12で圧縮される冷媒は、二酸化炭素単体または二酸化炭素を含む混合冷媒である。このように、二段スクロール圧縮機100で圧縮する冷媒に、低GWPである二酸化炭素単体または二酸化炭素を含む混合冷媒を用いることで、地球温暖化の抑制に寄与することができる。第1圧縮室12で圧縮された冷媒ガスは、第1固定スクロール1に設けられた第1吐出ポート1aから第1弁15に逆らって中間圧空間23に吐出される。第1圧縮室12で圧縮された冷媒は、インジェクション管10から流入した冷媒と混合する。
The
そして、中間圧空間23からガスを取り込んだ第2圧縮室13は、第2揺動スクロール5の偏心旋回運動に伴い、外周部から中心方向に移動しながら容積を減じ、冷媒を圧縮する。第2圧縮室13で圧縮された冷媒ガスは、第2固定スクロール4に設けられた第2吐出ポート4aから第2弁17に逆らって吐出され吐出管9から密閉容器11外に排出される。なお、第1弁15および第2弁17は、それぞれ第1弁押え14および第2弁押え16によって必要以上に変形しないように規制されており、これによって第1弁15および第2弁17の破損を防止している。
Then, the
なお、以下において、第1オルダムリング25および第2オルダムリング26の総称を2つのオルダムリングとし、その他、「第1」、「第2」で2つ有する構成要素の総称についても同様とする。
In addition, in the following, the
図2は、実施の形態1に係る二段スクロール圧縮機100の2つのオルダムリングそれぞれの単振動方向を示す図である。なお、図2(a)は、第1オルダムリング25の単振動方向を、図2(b)は、第2オルダムリング26の単振動方向を、それぞれ示している。また、図2は、2つのオルダムリングを、二段スクロール圧縮機100の上方向から見た図であり、図2(a)と図2(b)とにおいて、周方向における第1揺動キー溝2eの位置と第2フレームキー溝6eの位置とが一致するように図示している。
FIG. 2 is a diagram showing the simple harmonic directions of each of the two Oldham rings of the two-
第1オルダムリング25は、リング部25aと、リング部25aの上面および下面に形成された二対の第1オルダムキー25bと、を有している。上面の2つの第1オルダムキー25bは、第1揺動スクロール2に形成された2つの第1揺動キー溝2eにそれぞれ挿入されており、一方向に摺動自在となっている。また、下面の2つの第1オルダムキー25bは、第1フレーム3に形成された2つの第1フレームキー溝3eにそれぞれ挿入されており、上記一方向と交差する方向に摺動自在となっている。この構成により、第1揺動スクロール2は、自転せずに公転運動するようになっている。
The
第2オルダムリング26は、リング部26aと、リング部26aの上面および下面に形成された二対の第2オルダムキー26bと、を有している。上面の第2オルダムキー26bは、第2フレーム6に形成された第2フレームキー溝6eに挿入されており、一方向に摺動自在となっている。また、下面の第2オルダムキー26bは、第2揺動スクロール5に形成された第2揺動キー溝5eに挿入されており、上記一方向と交差する方向に摺動自在となっている。この構成により、第2揺動スクロール5は、自転せずに公転運動するようになっている。
The
第1フレーム3は、2つの第1フレームキー溝3eが図2(a)の紙面左右方向に並ぶように設置され、第1オルダムリング25の単振動方向は、図2(a)の矢印で示す方向となる。また、第2フレーム6は、2つの第2フレームキー溝6eが、2つの第1フレームキー溝3eと直交する図2(b)の紙面上下方向に並ぶ向きに設置され、第2オルダムリング26の単振動方向は、図2(b)の矢印で示す方向となる。その結果、第1オルダムリング25および第2オルダムリング26それぞれの単振動方向は、互いに直交することとなる。
The
図3は、実施の形態1に係る二段スクロール圧縮機100の2つの揺動スクロールと2つのオルダムリングとの位置関係を示した模式図である。なお、説明を簡単にするため、2つの揺動スクロールの重心位置は偏心軸E2上にあり、2つの揺動スクロールの公転半径は同じであるとする。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the positional relationship between two swing scrolls and two Oldham rings of the two-
図3は、第1揺動キー溝2eが紙面の手前から奥方向に並ぶ向きから見たもので、二段スクロール圧縮機100の駆動中、クランクシャフト7の第1偏心部7aおよび第2偏心部7bが図3の右側に位置した状態を示している。第1オルダムリング25の単振動方向は図3の左右方向であり、第1オルダムリング25の重心位置Bは、回転中、常に偏心軸E2と重なる。一方、第2オルダムリング26の単振動方向は図3の紙面直交方向であり、第2オルダムリング26の重心位置Dは、回転中、常にクランクシャフト7の中心軸E1と重なる。
FIG. 3 is a view from the direction in which the
図4は、実施の形態1に係る二段スクロール圧縮機100の1回転中に揺動スクロールおよびバランサ31に作用する慣性力を示す図である。なお、図4は2つの揺動スクロールうち一方を示しているが、もう一方についても同様の直線を示す。
図4に示すように、回転中に揺動スクロールおよびバランサ31には遠心力が働き、1回転中に揺動スクロールおよびバランサ31に作用する慣性力は、一定となる。FIG. 4 is a diagram showing the inertial force acting on the rocking scroll and
As shown in FIG. 4, centrifugal force acts on the rocking scroll and
図5は、実施の形態1に係る二段スクロール圧縮機100の1回転中にオルダムリングに作用する、偏心方向に作用する慣性力を示す図である。なお、図5は2つのオルダムリングのうち一方を示しているが、もう一方についても同様の波形を示す。
図5に示すように、オルダムリングの運動は、揺動スクロールおよびバランサ31とは異なり単振動運動であるので、1回転中にオルダムリングに作用する慣性力は、周期的に変化する。そのため、常に一定の慣性力が働くバランサ31を用いての完全バランスは、理論上実現できない。FIG. 5 is a diagram showing the inertia force acting on the Oldham ring in the eccentric direction during one rotation of the two-
As shown in FIG. 5, the motion of the Oldham ring is simple harmonic motion, unlike the oscillating scroll and the
図6は、実施の形態1に係る二段スクロール圧縮機100の2つのオルダムリングの単振動方向が互いに直交するように各部品を配置した際に、1回転中に2つのオルダムリングのそれぞれに作用する、偏心方向に作用する慣性力を示す図である。
図6に示すように、第1オルダムリング25の単振動の周期と第2オルダムリング26の単振動の周期とに90°の差が生じている。そのため、1回転中に2つのオルダムリングそれぞれに作用する慣性力の和は、平準化される。FIG. 6 shows that when each component is arranged so that the simple harmonic directions of the two Oldham rings of the two-
As shown in FIG. 6, there is a difference of 90° between the period of simple harmonic motion of the
図7は、実施の形態1に係る二段スクロール圧縮機100の2つのオルダムリングの単振動方向が一致するように各部品を配置した際に、1回転中に2つのオルダムリングのそれぞれに作用する、偏心方向に作用する慣性力を示す図である。
図7に示すように、第1オルダムリング25の単振動の周期と第2オルダムリング26の単振動の周期とが一致している。そのため、1回転中に2つのオルダムリングそれぞれに作用する慣性力の和は、平準化されない。FIG. 7 shows the effect on each of the two Oldham rings during one rotation when each component is arranged so that the simple harmonic directions of the two Oldham rings of the two-
As shown in FIG. 7, the period of simple harmonic motion of the
なお、実施の形態1に係る二段スクロール圧縮機100は、駆動機構部37の上側に第1圧縮機構部35および吸入管8が、下側に第2圧縮機構部36および吐出管9がそれぞれ配置されているが、それに限定されず、それらが上下逆に配置されていてもよい。つまり、駆動機構部37の下側に第1圧縮機構部35および吸入管8が、上側に第2圧縮機構部36および吐出管9がそれぞれ配置されていてもよい。
In addition, the two-
また、実施の形態1に係る二段スクロール圧縮機100において、バランサ31は、駆動機構部37の上側に配置されているが、それに限定されず、駆動機構部37の下側に配置されていてもよい。
Further, in the two-
また、実施の形態1に係る二段スクロール圧縮機100では、図2に示すように、2つのオルダムリングがそれぞれキーを有し、2つのフレームがそれぞれキー溝を有する構成であるが、それに限定されない。2つの揺動スクロールのそれぞれが自転せずに公転運動できるような機能を有していればよく、例えば、2つのオルダムリングがそれぞれキー溝を有し、2つのフレームがそれぞれキーを有する構成などでもよい。
Further, in the two-
(実施の形態1の効果)
以上、実施の形態1に係る二段スクロール圧縮機100は、外郭を構成する密閉容器11と、密閉容器11内に配置され、駆動源となる駆動機構部37と、駆動機構部37の上側および下側に配置され、密閉容器11内に固定された固定スクロールと駆動機構部37によって駆動される揺動スクロールとを組み合わせて形成された圧縮室を有する2つの圧縮機構部と、駆動機構部37の駆動力を2つの揺動スクロールに伝達するクランクシャフト7と、クランクシャフト7に設けられ、2つの揺動スクロールによるアンバランスを相殺するバランサ31と、を備え、2つの揺動スクロールは、クランクシャフト7の中心軸E1に対して同方向に偏心されているものである。(Effects of Embodiment 1)
As described above, the two-
実施の形態1に係る二段スクロール圧縮機100によれば、偏心部品である2つの揺動スクロールは、クランクシャフト7の中心軸E1に対して同方向に偏心されているため、2つの圧縮機構部の間にバランサ31を配置することができる。その結果、押しのけ量を確保することができるので圧縮機の効率の低下が抑制されるととともに、静バランスおよび動バランスのアンバランスを低減することができるので、振動および騒音の増加が抑制される。なお、製造誤差などを考慮して、2つの揺動スクロールの偏心方向のなす角θ1が0°±5°の範囲内であれば、2つの揺動スクロールは、クランクシャフト7の中心軸E1に対して同方向に偏心されているものとする。これは、θ1が0°となるように二段スクロール圧縮機100を製造したとしても、多少のばらつきが生じるが、θ1が0°±5°の範囲内であれば、上記と同じ効果が得られるためである。
According to the two-
なお、2つの揺動スクロールの軸受部には、クランクシャフト7の2つの偏心部がそれぞれ嵌合されるため、2つの揺動スクロールの偏心方向のなす角は、クランクシャフト7の2つの偏心部がなす角と同じである。そこで、θ1は、二段スクロール圧縮機100の上方向から見て、クランクシャフト7の中心軸E1から2つの偏心部の偏心軸の中心に向かってそれぞれ直線を引き、その2つの直線のなす角と同じとなる。
In addition, since the two eccentric parts of the
ここで、仮に、2つの揺動スクロールは、クランクシャフト7の中心軸E1に対して同方向に偏心されていない場合について考える。
例えば、θ1=180°となる場合、2つの揺動スクロールによる静バランスおよび動バランスのアンバランスを解消するには、バランサ31を第1圧縮機構部35の上部または第2圧縮機構部36の下部に配置する必要がある。つまり、2つの圧縮機構部の間にバランサ31を配置することができない。Here, let us consider a case where the two swinging scrolls are not eccentric in the same direction with respect to the central axis E1 of the
For example, when θ1=180°, in order to eliminate the unbalance of static balance and dynamic balance caused by the two oscillating scrolls, the
そして、バランサ31を第1圧縮機構部35の上部に配置する場合、クランクシャフト7を第1圧縮機構部35の上部まで延ばすために、第1固定スクロール1および第1揺動スクロール2をクランクシャフト7で貫通させる必要がある。そうすると、第1固定スクロール1および第1揺動スクロール2の中心部分を、クランクシャフト7およびその軸受部が占有する。そのため、バランサ31を第1圧縮機構部35の上部に配置する場合、押しのけ量をある一定量以上に大きくできない。
When the
一方、バランサ31を第2圧縮機構部36の下部に配置する場合、バランサ31が油溜り20にある冷凍機油に浸かる。そして、バランサ31が冷凍機油に浸かりながら回転することにより、油撹拌損失による圧縮機の効率低下を招く。また、0°<θ1<180°のときには、二段スクロール圧縮機100の上方向から見たときに、クランクシャフト7の中心軸E1と2つの偏心軸とが一直線上に存在しない。そのため、一個のバランサ31では、2つの揺動スクロールによる静バランスおよび動バランスのアンバランスを解消することはできない。さらには、θ1=0°となる場合と比べて、静バランスおよび動バランスのアンバランス量も多くなってしまう。
On the other hand, when the
また、実施の形態1に係る二段スクロール圧縮機100は、各揺動スクロールの自転を阻止する2つのオルダムリングを備え、2つのオルダムリングは、単振動方向が互いに直交するように構成されている。
Further, the two-
実施の形態1に係る二段スクロール圧縮機100によれば、2つのオルダムリングは、単振動方向が互いに直交するように構成されているため、2つのオルダムリングの、偏心方向に作用する慣性力を平準化することができる。その結果、振動および騒音の増加をさらに抑制することができる。なお、製造誤差などを考慮して、2つのオルダムリングの単振動方向のなす角θ2が90°±5°の範囲内であれば、2つのオルダムリングは、単振動方向が互いに直交しているものとする。これは、θ2が90°となるように二段スクロール圧縮機100を製造したとしても、多少のばらつきが生じるが、θ2が90°±5°の範囲内であれば、上記と同じ効果が得られるためである。
According to the two-
また、実施の形態1に係る二段スクロール圧縮機100において、バランサ31は、クランクシャフト7の中心軸E1に対して2つの前記揺動スクロールの偏心方向と反対方向に偏心されている。
In the two-
実施の形態1に係る二段スクロール圧縮機100によれば、バランサ31がクランクシャフト7の中心軸E1に対して2つの揺動スクロールの偏心方向と反対方向に偏心されているので、静バランスおよび動バランスのアンバランスを最小化することができ、振動および騒音の増加がさらに抑制される。
According to the two-
実施の形態2.
以下、実施の形態2について説明するが、実施の形態1と重複するものについては説明を省略し、実施の形態1と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
実施の形態2に係る二段スクロール圧縮機100では、第1オルダムリング25の質量をMold1、第1揺動スクロール2の公転半径をR1、第2オルダムリング26の質量をMold2、第2揺動スクロール5の公転半径をR2とするとき、2つのオルダムリングが、以下の式(1)を満たすように構成されている。
In the two-
0.95≦(Mold2×R2/Mold1×R1)≦1.05
・・・・・(1)0.95≦(Mold2×R2/Mold1×R1)≦1.05
・・・・・・(1)
ここで、部品の質量と公転半径との積を偏心量と定義すると、Mold1×R1は、第1オルダムリング25の偏心量であり、Mold2×R2は、第2オルダムリング26の偏心量である。つまり、式(1)は、第2オルダムリング26の偏心量と第1オルダムリング25の偏心量との比の値が、0.95以上1.05以下であり、第1オルダムリング25の偏心量と第2オルダムリング26の偏心量とがほぼ同じであることを示している。
Here, if the product of the mass of the part and the radius of revolution is defined as the amount of eccentricity, then Mold1×R1 is the amount of eccentricity of the
図8は、実施の形態2に係る二段スクロール圧縮機100の2つのオルダムリングの単振動方向が互いに直交するように各部品を配置した際に、1回転中に2つのオルダムリングのそれぞれに作用する、偏心方向に作用する慣性力を示す図である。
式(1)を満たすように2つのオルダムリングを構成すると、図8に示すように、2つのオルダムリングのそれぞれに作用する、偏心方向に作用する慣性力が同じとなる。そのため、1回転中に2つのオルダムリングそれぞれに作用する慣性力の和は、一定となる。FIG. 8 shows that when each component is arranged so that the simple harmonic directions of the two Oldham rings of the two-
When two Oldham rings are configured to satisfy equation (1), as shown in FIG. 8, the inertia forces acting on each of the two Oldham rings in the eccentric direction become the same. Therefore, the sum of inertial forces acting on each of the two Oldham rings during one rotation is constant.
(実施の形態2の効果)
実施の形態2に係る二段スクロール圧縮機100において、第1圧縮機構部35の第1オルダムリング25の質量をMold1、第2圧縮機構部36の第2オルダムリング26の質量をMold2、第1圧縮機構部35の第1揺動スクロール2の公転半径をR1、第2圧縮機構部36の第2揺動スクロール5の公転半径をR2、とするとき、2つのオルダムリングが、0.95≦(Mold2×R2/Mold1×R1)≦1.05、を満たすように構成されている。(Effects of Embodiment 2)
In the two-
実施の形態2に係る二段スクロール圧縮機100によれば、2つのオルダムリングが、0.95≦(Mold2×R2/Mold1×R1)≦1.05、を満たすように構成されることにより、2つのオルダムリングのそれぞれに作用する、偏心方向に作用する慣性力が同じとなる。そのため、1回転中に2つのオルダムリングそれぞれに作用する慣性力の和を、一定とすることができる。その結果、回転運動するバランサ31によって、静バランスのアンバランス量を0とすることが可能となる。
According to the two-
実施の形態3.
以下、実施の形態3について説明するが、実施の形態1および2と重複するものについては説明を省略し、実施の形態1および2と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
実施の形態3に係る二段スクロール圧縮機100では、第1揺動スクロール2の質量をMorb1、第1揺動スクロール2の公転半径をR1、第2揺動スクロール5の質量をMorb2、第2揺動スクロール5の公転半径をR2とするとき、2つの揺動スクロールが、以下の式(2)を満たすように構成されている。
In the two-
0.95≦(Morb2×R2/Morb1×R1)≦1.05
・・・・・(2)0.95≦(Morb2×R2/Morb1×R1)≦1.05
...(2)
ここで、部品の質量と公転半径との積を偏心量と定義すると、Morb1×R1は、第1揺動スクロール2の偏心量であり、Morb2×R2は、第1揺動スクロール2の偏心量である。つまり、式(2)は、第2揺動スクロール5の偏心量と第1揺動スクロール2の偏心量との比の値が、0.95以上1.05以下であり、第1揺動スクロール2の偏心量と第1揺動スクロール2の偏心量とがほぼ同じであることを示している。
Here, if the product of the mass of the part and the radius of revolution is defined as the amount of eccentricity, then Morb1×R1 is the amount of eccentricity of the
図9は、実施の形態3に係る二段スクロール圧縮機100の2つの揺動スクロールとバランサ31との位置関係を示した模式図である。
FIG. 9 is a schematic diagram showing the positional relationship between the two swinging scrolls and the
ここで、二段スクロール圧縮機100において、2つの揺動スクロールによるアンバランスを解消するためには、静バランスおよび動バランスのつり合いから、以下の式(3)を満たすようにバランサ31を配置すればよい。なお、図9に示すように、第2揺動スクロール5の重心位置Cを基準としたときのバランサ31の重心位置Fまでの高さをLbとし、第2揺動スクロール5の重心位置Cを基準としたときの第1揺動スクロール2の重心位置Aまでの高さをLorb1とする。
Here, in the two-
Lb=Lorb1/(α+1)・・・・・(3) Lb=Lorb1/(α+1) (3)
ここで、αは、以下の式(4)で示される、2つの揺動スクロールそれぞれの、質量と公転半径の積の比である。 Here, α is the ratio of the product of the mass and the radius of revolution of each of the two oscillating scrolls, as shown by the following equation (4).
α=(Morb2×R2)/(Morb1×R1)・・・・・(4) α=(Morb2×R2)/(Morb1×R1) (4)
実施の形態3では、0.95≦(Morb2×R2/Morb1×R1)≦1.05であり、Morb1×R1=Morb2×R2とすると、式(4)のα=1となる。そのため、式(3)は、Lb=Lorb1/2となる。つまり、二段スクロール圧縮機100において、2つの揺動スクロールによるアンバランスを解消するためには、バランサ31の重心位置Fが2つの揺動スクロールの重心位置の中心となるように、バランサ31を配置すればよい。そのため、実施の形態3では、煩雑なバランス設計を行うことなく、2つの揺動スクロールによるアンバランスを解消することができる。
In the third embodiment, 0.95≦(Morb2×R2/Morb1×R1)≦1.05, and if Morb1×R1=Morb2×R2, α=1 in equation (4). Therefore, equation (3) becomes Lb=Lorb1/2. In other words, in the two-
(実施の形態3の効果)
実施の形態3に係る二段スクロール圧縮機100において、第1圧縮機構部35の第1揺動スクロール2の質量をMorb1、第2圧縮機構部36の第2揺動スクロール5の質量をMorb2、第1圧縮機構部35の第1揺動スクロール2の公転半径をR1、第2圧縮機構部36の第2揺動スクロール5の公転半径をR2、とするとき、2つの揺動スクロールが、0.95≦(Morb2×R2/Morb1×R1)≦1.05、を満たすように構成されている。(Effects of Embodiment 3)
In the two-
実施の形態3に係る二段スクロール圧縮機100によれば、2つの揺動スクロールが、0.95≦(Morb2×R2/Morb1×R1)≦1.05、を満たすように構成されている。そのため、二段スクロール圧縮機100において、2つの揺動スクロールによるアンバランスを解消するために、バランサ31の重心位置Fが2つの揺動スクロールの重心位置の中心となるように、バランサ31を配置すればよい。その結果、煩雑なバランス設計を行うことなく、2つの揺動スクロールによるアンバランスを解消することができる。
According to the two-
実施の形態4.
以下、実施の形態4について説明するが、実施の形態1~3と重複するものについては説明を省略し、実施の形態1~3と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
実施の形態4に係る二段スクロール圧縮機100では、第1揺動スクロール2の質量をMorb1、第1揺動スクロール2の公転半径をR1、第2揺動スクロール5の質量をMorb2、第2揺動スクロール5の公転半径をR2とするとき、2つの揺動スクロールが、以下の式(5)を満たすように構成されている。
In the two-
2≦(Morb2×R2)/(Morb1×R1)≦3・・・・・(5) 2≦(Morb2×R2)/(Morb1×R1)≦3 (5)
ここで、部品の質量と公転半径との積を偏心量と定義すると、Morb1×R1は、第1揺動スクロール2の偏心量であり、Morb2×R2は、第1揺動スクロール2の偏心量である。つまり、式(5)は、第2揺動スクロール5の偏心量と第1揺動スクロール2の偏心量との比の値が、2以上3以下であることを示している。
Here, if the product of the mass of the part and the radius of revolution is defined as the amount of eccentricity, then Morb1×R1 is the amount of eccentricity of the
そして、二段スクロール圧縮機100において、2つの揺動スクロールによるアンバランスを解消するためには、静バランスおよび動バランスのつり合いから、実施の形態3で説明した式(3)を満たすようにバランサ31を配置すればよい。式(3)を満たすようにバランサ31を配置することにより、2つの揺動スクロールによるアンバランスを解消することができる。
In the two-
図10は、実施の形態4に係る二段スクロール圧縮機100の断面図である。
2つの揺動スクロールが式(5)を満たすように構成されているとき、式(3)を満たすようにバランサ31を配置した場合、図10に示すように、バランサ31は、第1揺動スクロール2よりも第2揺動スクロール5寄りに配置される。そのため、バランサ31の上方に大きな空間が形成されるので、その大きな空間に例えば駆動機構部37を配置することができ、密閉容器11内の空間を有効に使うことができる。FIG. 10 is a sectional view of a two-
When the two swinging scrolls are configured to satisfy equation (5) and the
なお、実施の形態4に係る二段スクロール圧縮機100では、2つの揺動スクロールが、式(5)の代わりに以下の式(5)’を満たすように構成されていてもよい。
Note that in the two-
2≦(Morb1×R1)/(Morb2×R2)≦3
・・・・・(5)’2≦(Morb1×R1)/(Morb2×R2)≦3
...(5)'
2つの揺動スクロールが式(5)’を満たすように構成されているとき、式(3)を満たすようにバランサ31を配置した場合、バランサ31は、第2揺動スクロール5よりも第1揺動スクロール2寄りに配置される。そのため、バランサ31の下方に大きな空間が形成されるので、その大きな空間に例えば駆動機構部37を配置することができ、密閉容器11内の空間を有効に使うことができる。
When the two oscillating scrolls are configured to satisfy equation (5)', and the
(実施の形態4の効果)
実施の形態4に係る二段スクロール圧縮機100において、第1圧縮機構部35の第1揺動スクロール2の質量をMorb1、第2圧縮機構部36の第2揺動スクロール5の質量をMorb2、第1圧縮機構部35の第1揺動スクロール2の公転半径をR1、第2圧縮機構部36の第2揺動スクロール5の公転半径をR2、とするとき、2つの揺動スクロールが、2≦(Morb1×R1)/(Morb2×R2)≦3、または、2≦(Morb2×R2)/(Morb1×R1)≦3、を満たすように構成されている。(Effects of Embodiment 4)
In the two-
実施の形態4に係る二段スクロール圧縮機100によれば、2つの揺動スクロールが、2≦(Morb1×R1)/(Morb2×R2)≦3、または、2≦(Morb2×R2)/(Morb1×R1)≦3、を満たすように構成されている。そのため、二段スクロール圧縮機100において、2つの揺動スクロールによるアンバランスを解消するためにバランサ31を配置する位置が、2つの揺動スクロールのうち一方寄りとなる。その結果、バランサ31の上方または下方に大きな空間が形成され、密閉容器11内の空間を有効に使うことができる。
According to the two-
また、実施の形態4に係る二段スクロール圧縮機100において、第2圧縮機構部36の第2揺動スクロール5の重心位置を基準としたときのバランサ31の重心位置までの高さをLb、第2圧縮機構部36の第2揺動スクロール5の重心位置を基準としたときの第1圧縮機構部35の第1揺動スクロール2の重心位置までの高さをLorb1、とするとき、2つの揺動スクロールが、2≦(Morb1×R1)/(Morb2×R2)≦3を満たし、かつ、Lb>Lorb1/2を満たすようにバランサ31が配置されている、または、2つの揺動スクロールが、2≦(Morb2×R2)/(Morb1×R1)≦3を満たし、かつ、Lb<Lorb1/2を満たすようにバランサ31が配置されている。
In the two-
実施の形態4に係る二段スクロール圧縮機100によれば、2つの揺動スクロールが、2≦(Morb1×R1)/(Morb2×R2)≦3を満たし、かつ、Lb>Lorb1/2を満たすようにバランサ31が配置されている、または、2つの揺動スクロールが、2≦(Morb2×R2)/(Morb1×R1)≦3を満たし、かつ、Lb<Lorb1/2を満たすようにバランサ31が配置されている。つまり、二段スクロール圧縮機100において、2つの揺動スクロールによるアンバランスを解消するためにバランサ31を配置する位置が、2つの揺動スクロールのうち一方寄りとなる。その結果、バランサ31の上方または下方に大きな空間が形成され、密閉容器11内の空間を有効に使うことができる。
According to the two-
実施の形態5.
以下、実施の形態5について説明するが、実施の形態1~4と重複するものについては説明を省略し、実施の形態1~4と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
実施の形態5に係る二段スクロール圧縮機100では、第1揺動スクロール2がアルミニウムなどのアルミ系素材で構成されており、第2揺動スクロール5が球状黒鉛鋳鉄などの鋳鉄系素材で構成されている。
In the two-
2つの圧縮室に関して、それぞれの圧縮室内の流体の圧力を比較すると、低圧から中間圧へと昇圧する第1圧縮室12内の圧力は、中間圧から高圧へと昇圧する第2圧縮室13内の圧力と比べて小さい。そのため、一般に第1揺動スクロール2に求められる強度は、第2揺動スクロール5に求められる強度と比べて低い。そこで、第1揺動スクロール2には、鋳鉄系素材と比べて強度は低いが密度も低いアルミ系素材を用いることができる。
Comparing the pressures of the fluid in the two compression chambers, we find that the pressure in the
実施の形態5に係る二段スクロール圧縮機100では、バランサ31の質量をMb、バランサ31の重心の公転半径をRb、第1揺動スクロール2の質量をMorb1、第1揺動スクロール2の公転半径をR1、第2揺動スクロール5の質量をMorb2、第2揺動スクロール5の公転半径をR2とするとき、2つの揺動スクロールが、以下の式(6)を満たすように構成されている。
In the two-
Mb×Rb=Morb1×R1+Morb2×R2・・・・・(6) Mb x Rb = Morb1 x R1 + Morb2 x R2 (6)
ここで、第1揺動スクロール2に関して、同一の形状および同一の公転半径で、鋳鉄系素材で構成した場合とアルミ系素材で構成した場合とを比較する。このとき、鋳鉄系素材で構成した場合と比べて密度が低いアルミ系素材で構成した場合の方が、Morb1の値が小さくなる。そのため、式(7)からバランサ31の質量、バランサ31の重心の公転半径、またはそれらの両方を小さくすることができる。
Here, regarding the first
なお、第1揺動スクロール2が鋳鉄系素材で構成されており、第2揺動スクロール5がアルミ系素材で構成されていてもよい。
Note that the first
(実施の形態5の効果)
以上、実施の形態5に係る二段スクロール圧縮機100において、2つの揺動スクロールのうち、一方がアルミ系素材で構成されており、他方が鋳鉄系素材で構成されている。(Effects of Embodiment 5)
As described above, in the two-
実施の形態5に係る二段スクロール圧縮機100によれば、2つの揺動スクロールのうち、一方がアルミ系素材で構成されており、他方が鋳鉄系素材で構成されている。その結果、バランサ31の質量、バランサ31の重心の公転半径、またはそれらの両方を小さくすることができるため、バランサ31に使用する材料のコスト低減、および、密閉容器11内の空間を拡大することができる。
According to the two-
1 第1固定スクロール、1a 第1吐出ポート、1b 第1固定渦巻体、1c 第1固定台板、1d サブポート、2 第1揺動スクロール、2b 第1揺動渦巻体、2c 第1揺動台板、2d 第1揺動軸受部、2e 第1揺動キー溝、3 第1フレーム、3a 軸受部、3b スラスト軸受部、3c 貫通孔、3e 第1フレームキー溝、4 第2固定スクロール、4a 第2吐出ポート、4b 第2固定渦巻体、4c 第2固定台板、4e 貫通孔、5 第2揺動スクロール、5b 第2揺動渦巻体、5c 第2揺動台板、5d 第2揺動軸受部、5e 第2揺動キー溝、6 第2フレーム、6a 軸受部、6b 流路、6c 第2吸入ポート、6d 貫通孔、6e 第2フレームキー溝、7 クランクシャフト、7a 第1偏心部、7b 第2偏心部、8 吸入管、9 吐出管、10 インジェクション管、11 密閉容器、12 第1圧縮室、13 第2圧縮室、14 第1弁押え、15 第1弁、16 第2弁押え、17 第2弁、18 ロータ、19 ステータ、20 油溜り、21 オイルポンプ、22 低圧空間、23 中間圧空間、24 高圧空間、25 第1オルダムリング、25a リング部、25b 第1オルダムキー、26 第2オルダムリング、26a リング部、26b 第2オルダムキー、28 サブポート弁押え、29 サブポート弁、30 チャンバー、31 バランサ、35 第1圧縮機構部、36 第2圧縮機構部、37 駆動機構部、100 二段スクロール圧縮機。 1 First fixed scroll, 1a First discharge port, 1b First fixed spiral body, 1c First fixed base plate, 1d Sub port, 2 First swinging scroll, 2b First swinging scroll, 2c First swinging table Plate, 2d First swing bearing section, 2e First swing keyway, 3 First frame, 3a Bearing section, 3b Thrust bearing section, 3c Through hole, 3e First frame keyway, 4 Second fixed scroll, 4a Second discharge port, 4b Second fixed spiral body, 4c Second fixed base plate, 4e Through hole, 5 Second swing scroll, 5b Second swing scroll body, 5c Second swing base plate, 5d Second swing body Dynamic bearing section, 5e Second swing keyway, 6 Second frame, 6a Bearing section, 6b Channel, 6c Second suction port, 6d Through hole, 6e Second frame keyway, 7 Crankshaft, 7a First eccentricity part, 7b second eccentric part, 8 suction pipe, 9 discharge pipe, 10 injection pipe, 11 closed container, 12 first compression chamber, 13 second compression chamber, 14 first valve holder, 15 first valve, 16 second Valve holder, 17 second valve, 18 rotor, 19 stator, 20 oil reservoir, 21 oil pump, 22 low pressure space, 23 intermediate pressure space, 24 high pressure space, 25 first Oldham ring, 25a ring part, 25b first Oldham key, 26 Second Oldham ring, 26a Ring part, 26b Second Oldham key, 28 Subport valve holder, 29 Subport valve, 30 Chamber, 31 Balancer, 35 First compression mechanism part, 36 Second compression mechanism part, 37 Drive mechanism part, 100 Two-stage scroll compressor.
Claims (3)
前記密閉容器内に配置され、駆動源となる駆動機構部と、
前記駆動機構部の上側および下側に配置され、前記密閉容器内に固定された固定スクロールと前記駆動機構部によって駆動される揺動スクロールとを組み合わせて形成された圧縮室を有する2つの圧縮機構部と、
前記駆動機構部の駆動力を2つの前記揺動スクロールに伝達するクランクシャフトと、
前記クランクシャフトに設けられ、2つの前記揺動スクロールによるアンバランスを相殺するバランサと、
各前記揺動スクロールの自転を阻止する2つのオルダムリングと、を備え、
2つの前記揺動スクロールは、前記クランクシャフトの中心軸に対して同方向に偏心されており、
前記密閉容器は、
前記2つの圧縮機構部のうち一方によって流体が吸入される低圧空間と、前記2つの圧縮機構部のうち一方で圧縮された前記流体が吐出される中間圧空間と、前記2つの圧縮機構部のうち他方で圧縮された前記流体が吐出される高圧空間と、の3つの内部空間を有し、
前記2つの圧縮機構部は、
前記低圧空間から吸入した前記流体を圧縮し、前記中間圧空間に吐出する第1圧縮機構部と、
前記中間圧空間から吸入した前記流体を圧縮し、前記高圧空間に吐出する第2圧縮機構部と、で構成されており、
前記2つのオルダムリングは、単振動方向が互いに直交するように構成されており、
前記第1圧縮機構部の前記オルダムリングの質量をMold1、前記第2圧縮機構部の前記オルダムリングの質量をMold2、前記第1圧縮機構部の前記揺動スクロールの公転半径をR1、前記第2圧縮機構部の前記揺動スクロールの公転半径をR2、とするとき、
前記2つのオルダムリングが、
0.95≦(Mold2×R2/Mold1×R1)≦1.05、を満たすように構成されている
二段スクロール圧縮機。 an airtight container forming the outer shell;
a drive mechanism section that is arranged in the sealed container and serves as a drive source;
two compression mechanisms disposed above and below the drive mechanism section, each having a compression chamber formed by combining a fixed scroll fixed in the closed container and an oscillating scroll driven by the drive mechanism section; Department and
a crankshaft that transmits the driving force of the drive mechanism section to the two swing scrolls;
a balancer that is provided on the crankshaft and cancels out the unbalance caused by the two swinging scrolls;
two Oldham rings that prevent rotation of each of the oscillating scrolls,
The two rocking scrolls are eccentric in the same direction with respect to the central axis of the crankshaft,
The airtight container is
a low-pressure space into which fluid is sucked by one of the two compression mechanism parts; an intermediate-pressure space into which the fluid compressed by one of the two compression mechanism parts is discharged; and one of the two compression mechanism parts. It has three internal spaces, the other of which is a high pressure space from which the compressed fluid is discharged,
The two compression mechanism parts are
a first compression mechanism unit that compresses the fluid taken in from the low pressure space and discharges it into the intermediate pressure space;
a second compression mechanism unit that compresses the fluid sucked from the intermediate pressure space and discharges it into the high pressure space;
The two Oldham rings are configured such that their simple harmonic directions are orthogonal to each other,
The mass of the Oldham ring of the first compression mechanism section is Mold1, the mass of the Oldham ring of the second compression mechanism section is Mold2, the revolution radius of the orbiting scroll of the first compression mechanism section is R1, and the second When the revolution radius of the oscillating scroll of the compression mechanism section is R2,
The two Oldham rings are
It is configured to satisfy 0.95≦(Mold2×R2/Mold1×R1)≦1.05.
Two-stage scroll compressor.
前記密閉容器内に配置され、駆動源となる駆動機構部と、
前記駆動機構部の上側および下側に配置され、前記密閉容器内に固定された固定スクロールと前記駆動機構部によって駆動される揺動スクロールとを組み合わせて形成された圧縮室を有する2つの圧縮機構部と、
前記駆動機構部の駆動力を2つの前記揺動スクロールに伝達するクランクシャフトと、
前記クランクシャフトに設けられ、2つの前記揺動スクロールによるアンバランスを相殺するバランサと、を備え、
2つの前記揺動スクロールは、前記クランクシャフトの中心軸に対して同方向に偏心されており、
前記バランサは、
前記クランクシャフトの中心軸に対して2つの前記揺動スクロールの偏心方向と反対方向に偏心されており、
前記密閉容器は、
前記2つの圧縮機構部のうち一方によって流体が吸入される低圧空間と、前記2つの圧縮機構部のうち一方で圧縮された前記流体が吐出される中間圧空間と、前記2つの圧縮機構部のうち他方で圧縮された前記流体が吐出される高圧空間と、の3つの内部空間を有し、
前記2つの圧縮機構部は、
前記低圧空間から吸入した前記流体を圧縮し、前記中間圧空間に吐出する第1圧縮機構部と、
前記中間圧空間から吸入した前記流体を圧縮し、前記高圧空間に吐出する第2圧縮機構部と、で構成されており、
前記第2圧縮機構部の前記揺動スクロールの重心位置を基準としたときの前記バランサの重心位置までの高さをLb、前記第2圧縮機構部の前記揺動スクロールの重心位置を基準としたときの前記第1圧縮機構部の前記揺動スクロールの重心位置までの高さをLorb1、前記第1圧縮機構部の前記揺動スクロールの質量をMorb1、前記第2圧縮機構部の前記揺動スクロールの質量をMorb2、前記第1圧縮機構部の前記揺動スクロールの公転半径をR1、前記第2圧縮機構部の前記揺動スクロールの公転半径をR2、とするとき、
前記2つの前記揺動スクロールが、2≦(Morb1×R1)/(Morb2×R2)≦3を満たし、かつ、Lb>Lorb1/2を満たすように前記バランサが配置されている、または、
前記2つの前記揺動スクロールが、2≦(Morb2×R2)/(Morb1×R1)≦3を満たし、かつ、Lb<Lorb1/2を満たすように前記バランサが配置されている
二段スクロール圧縮機。 an airtight container forming the outer shell;
a drive mechanism section that is arranged in the sealed container and serves as a drive source;
two compression mechanisms disposed above and below the drive mechanism section, each having a compression chamber formed by combining a fixed scroll fixed in the closed container and an oscillating scroll driven by the drive mechanism section; Department and
a crankshaft that transmits the driving force of the drive mechanism section to the two swing scrolls;
a balancer that is provided on the crankshaft and cancels out the unbalance caused by the two swinging scrolls,
The two rocking scrolls are eccentric in the same direction with respect to the central axis of the crankshaft,
The balancer is
eccentric in a direction opposite to the eccentric direction of the two oscillating scrolls with respect to the central axis of the crankshaft ;
The airtight container is
a low-pressure space into which fluid is sucked by one of the two compression mechanism parts; an intermediate-pressure space into which the fluid compressed by one of the two compression mechanism parts is discharged; and one of the two compression mechanism parts. It has three internal spaces, the other of which is a high pressure space from which the compressed fluid is discharged,
The two compression mechanism parts are
a first compression mechanism unit that compresses the fluid taken in from the low pressure space and discharges it into the intermediate pressure space;
a second compression mechanism unit that compresses the fluid sucked from the intermediate pressure space and discharges it into the high pressure space;
Lb is the height to the center of gravity of the balancer when the center of gravity of the swinging scroll of the second compression mechanism is referenced, and Lb is the height of the center of gravity of the swinging scroll of the second compression mechanism. When the height to the center of gravity of the swinging scroll of the first compression mechanism section is Lorb1, the mass of the swinging scroll of the first compression mechanism section is Morb1, and the swinging scroll of the second compression mechanism section is When the mass of is Morb2, the radius of revolution of the oscillating scroll of the first compression mechanism section is R1, and the radius of revolution of the oscillating scroll of the second compression mechanism section is R2,
The balancer is arranged such that the two swinging scrolls satisfy 2≦(Morb1×R1)/(Morb2×R2)≦3 and Lb>Lorb1/2, or
The balancer is arranged such that the two swinging scrolls satisfy 2≦(Morb2×R2)/(Morb1×R1)≦3 and satisfy Lb<Lorb1/2.
Two- stage scroll compressor.
請求項2に記載の二段スクロール圧縮機。 The two-stage scroll compressor according to claim 2 , wherein one of the two swinging scrolls is made of an aluminum material and the other is made of a cast iron material.
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