JPH03206384A - Enclosed scroll compressor - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、冷凍・空調用に利用されるスクロール形圧縮
機における防振技術に係り，特に、スクロール圧縮機の
低振動化に有利なバランスウェイトと自転防止部品に関
する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to vibration isolation technology for scroll compressors used for refrigeration and air conditioning, and particularly relates to vibration isolation technology for scroll compressors used for refrigeration and air conditioning. Regarding weights and anti-rotation parts.
スクロール圧縮機のバランシングに関する従来の技術に
は、特開昭５７−１３８９５号公報が挙げられる。この
公知技術に見られるように、スクロール圧縮機は、うず
巻状の固定スクロールに対して同形状に形成されたうず
巻状の旋回スクロールをかみ合わせ、吸入口から吸入し
た冷媒ガスを固定スクロールと旋回スクロールとの間に
形成された圧縮作動室内に閉し込め、旋回スクロールの
旋回運動に伴って圧縮作動室の容積を、漸次、減小させ
、冷媒ガスを圧縮し、固定スクロールのうず巻き中心近
傍に設けた吐出口より高圧ガスを吐出させるものである
。この種の圧縮機では、旋回スクロールが一定の円軌道
を旋回運動するため、駆動軸には大きな不釣合い力が発
生するので、これに対抗してバランスウェイトが駆動軸
に設けられている。Conventional techniques regarding balancing of scroll compressors include Japanese Patent Application Laid-open No. 13895/1983. As seen in this known technology, a scroll compressor has a spiral-shaped orbiting scroll formed in the same shape as a spiral-shaped fixed scroll, and the refrigerant gas sucked from the suction port is rotated with the fixed scroll. The refrigerant gas is confined in the compression chamber formed between the scroll and the orbiting scroll, and the volume of the compression chamber is gradually reduced as the orbiting scroll rotates, compressing the refrigerant gas and moving it to the vicinity of the spiral center of the fixed scroll. High pressure gas is discharged from the provided discharge port. In this type of compressor, since the orbiting scroll orbits in a constant circular orbit, a large unbalanced force is generated on the drive shaft, so a balance weight is provided on the drive shaft to counteract this.
上記従来技術は、バランスウェイトやカウンタウェイト
を構或する上で，旋回スクロールの旋回運動に伴って生
じる遠心力に対抗させることだけについてしか考慮され
ておらず、自転防止部材の運動が、スクロール圧縮機全
体の振動に及ぼす影響については十分な考慮がされてお
らず、自転防止部材の運動に基づく慣性力が、圧縮機の
振動レベルを大きくするという問題があった。さらに、
圧縮機の回転速度を変えて運転するという状況について
も、十分な考慮がされておらず、特に圧縮機が６０Ｈｚ
以上の高速運転になるような状態では、自転防止部材の
不釣い量による振動が大きく、また、圧縮機自身の主た
る振動源がこの自転防止部材になるという問題があった
。In the above conventional technology, when constructing the balance weight and counterweight, only consideration was given to counteracting the centrifugal force generated due to the orbiting motion of the orbiting scroll, and the movement of the rotation prevention member was caused by the scroll compression. Sufficient consideration was not given to the effect on the vibration of the entire machine, and there was a problem in that the inertia force based on the movement of the rotation prevention member increased the vibration level of the compressor. moreover,
Not enough consideration has been given to the situation where the compressor is operated at different rotational speeds, especially when the compressor is running at 60Hz.
In such high-speed operation conditions, vibrations due to the unbalanced amount of the rotation prevention member are large, and there is a problem in that the rotation prevention member is the main source of vibration of the compressor itself.
本発明の目的は、旋回スクロールの遠心力のみならず、
自転防止部材の慣性力をも考慮して、バランスウェイト
やカウンタウェイトを構戊し振動も少なくしたスクロー
ル圧縮機を提供することにある。The purpose of the present invention is not only to overcome the centrifugal force of the orbiting scroll, but also to
It is an object of the present invention to provide a scroll compressor in which a balance weight and a counterweight are arranged in consideration of the inertial force of an anti-rotation member, and vibration is reduced.
上記目的を達戒するために、バランスウェイト４とカウ
ンタウェイトｌ１を構或するにあたり、旋回スクロール
２が一定の円軌道を旋回運動するときの遠心力と、自転
防止部材（オルグムリング）の運動に基づく慣性力の半
分とを加算した力に見合って設計・製作したものである
。また、さらに、オルダムリング８の往復慣性力による
スクロール圧縮機の振動レベルを低減するために、オル
ダムリング８の材料を、旋回スクロール２の材料の比重
量よりも小さいものにした。In order to achieve the above objectives, the balance weight 4 and counterweight l1 are constructed based on the centrifugal force when the orbiting scroll 2 orbits in a constant circular orbit and the movement of the rotation prevention member (orgum ring). It is designed and manufactured to correspond to the force added with half of the inertial force. Moreover, in order to further reduce the vibration level of the scroll compressor due to the reciprocating inertia of the Oldham ring 8, the material of the Oldham ring 8 is made smaller than the specific weight of the material of the orbiting scroll 2.
本発明の作用について、第４図に基づいて説明する。 The operation of the present invention will be explained based on FIG. 4.
第４図は、本発明による作用と従来技術による作用を模
式的に表わしたもので、ケーシング１６の中でオルグム
リング８が運動している様子を表わしており、さらに、
その外周部を圧縮機の振動の様子を概略的にベクトル表
示したものである。FIG. 4 schematically shows the action of the present invention and the action of the prior art, and shows the movement of the orghum ring 8 in the casing 16, and further shows:
The outer periphery is a vector representation of the vibration of the compressor.
圧縮機の運転中、オルダムリング８は８と８′に示した
位置の間を図示したように往復運動する。During operation of the compressor, Oldham ring 8 reciprocates as shown between the positions shown at 8 and 8'.
その結果、スクロール圧縮機の表面では振動が生じるが
、これをベクトル５０で表示できる。このときのベクト
ル５０の包終線５１は、図示したようにだ円形になる。As a result, vibrations occur on the surface of the scroll compressor, which can be represented by vector 50. At this time, the envelope end line 51 of the vector 50 becomes an ellipse as shown.
この様子は、いわゆる、従来技術によるスクロール圧縮
機を高速で運転した時の振動を極端にわかりやすく示し
たもので、オルグムリング８の運動方向の振動が最大と
なる。本発明のバランスウェイト４による作用は、振動
ベクトルの包絡線５２で示したように，従来あった振動
レベルの最大値を半減するものである。そして、軽量化
したオルダムリングによって円形になっている振動ベク
トルの包絡線５２のレベルを全体的に小さくする作用を
もたらすものである。This situation is an extremely easy-to-understand illustration of the vibrations when a conventional scroll compressor is operated at high speed, and the vibrations in the direction of movement of the orgum ring 8 are maximum. The effect of the balance weight 4 of the present invention is to halve the maximum value of the conventional vibration level, as shown by the envelope 52 of the vibration vector. Furthermore, the reduced weight of the Oldham ring brings about the effect of reducing the overall level of the circular vibration vector envelope 52.
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。ケー
シング１６は、蓋ケーシングエ７と底ケーシング１８と
により、密閉容器を構或し、作動ガスの吸入管２３と吐
出管２４をそなえている。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. The casing 16 constitutes a closed container by the lid casing 7 and the bottom casing 18, and is provided with an intake pipe 23 and a discharge pipe 24 for working gas.
密閉容器は、中にモータ１０と固定スクロール１や旋回
スクロール２から成る圧縮機構部、そして、潤滑油２６
を収納している。モータ１０は、ステータ１０ａとロー
タ１０ｂとから成っており、ロータ１０ｂは、クランク
シャフト６ａに固着され、ロータ１０ｂの回転によって
クランクシャフト６ａが回転する。クランクシャフト６
は、フレーム３に配設した軸受７ａと下軸受ハウジング
２１に設けた軸受ホルダ２７に支持された下軸受７Ｃに
よって軸支されている。また、クランクシャフト６は、
直線部分６ａと、これに偏芯したクランク部６ｂから戒
っていて、また、内部には、全長にわたって貫通してい
る給油孔２９を設けてある。The airtight container contains a motor 10, a compression mechanism including a fixed scroll 1 and an orbiting scroll 2, and a lubricating oil 26.
is stored. The motor 10 consists of a stator 10a and a rotor 10b. The rotor 10b is fixed to a crankshaft 6a, and the rotation of the rotor 10b causes the crankshaft 6a to rotate. crankshaft 6
is rotatably supported by a bearing 7a provided on the frame 3 and a lower bearing 7C supported by a bearing holder 27 provided on the lower bearing housing 21. In addition, the crankshaft 6 is
It is separated from the straight portion 6a and the crank portion 6b eccentric to the straight portion 6a, and is provided with an oil supply hole 29 penetrating the entire length inside.
さらに、クランクシャフト６の上部には、中間圧室５内
に収納できるよう構威したバランスウェイト４を設けて
ある。そして、このバランスウェイトに対抗させてロー
タ１０ｂの端面のカウンタウェイト１ｌを設けてある。Further, a balance weight 4 is provided at the upper part of the crankshaft 6 so as to be housed in the intermediate pressure chamber 5. A counterweight 1l is provided on the end face of the rotor 10b to oppose this balance weight.
一方、フレーム３は、その外周部をケーシング１６の内
面に固定支持させてある。そして、このフレーム３は内
側に旋回スクロール２を自転阻止するためのオルグムリ
ング８を、一方に摺動可能なように配設している。On the other hand, the frame 3 has its outer peripheral portion fixedly supported on the inner surface of the casing 16. This frame 3 has an orgum ring 8 for preventing rotation of the orbiting scroll 2 inside thereof so as to be slidable on one side.
旋回スクロール２は、フレーム３の上部に支持され、そ
の裏面でオルダムリング８の凸部と係合している。オル
ダムリング８の構造は、別途第３図に示したように、凸
部はリングの片面に中心を通る直線上に一対ずつ設けら
れていて、片側の凸部を旋回スクロール２に設けた凹部
に係合し、反対側の凸をフレーム３に設けた凹部に係合
し、旋回スクロール２の自転を阻止するようになってい
る。The orbiting scroll 2 is supported by the upper part of the frame 3, and is engaged with the convex portion of the Oldham ring 8 on its back surface. The structure of the Oldham ring 8 is that, as shown separately in FIG. The convex portion on the opposite side engages with a concave portion provided in the frame 3, thereby preventing the orbiting scroll 2 from rotating on its axis.
また、旋回スクロール２は、裏面中央部で軸受７ｂを介
してクランク部６ｂに係合されている。Further, the orbiting scroll 2 is engaged with the crank portion 6b via a bearing 7b at the center of the back surface.
固定スクロール↓は、うず巻き部１ａを旋回スクロール
２のうす巻き状ラップ２ａにかみ合って配置され、その
外周部がフレーム３に当接し複数個のボルト１２によっ
て固定スクロール２はフレーム３に固定されている。ま
た、固定スクロール２は、外周部に吸入口をもち、中央
部には吐出口１３をそなえている。二の吐出口１３に相
対して、図示していない弁板、および、そのリテーナ１
５が配設されている。潤滑油２６は、クランクシャフト
６の下端が浸漬する程度に密閉容器内に収納されている
。以下、本発明に関するバランスウェイト４、および、
カウンタウェイト１１、そして、オルグムリング８につ
いて詳細に説明する。バランスウェイト４の構造を第２
図に、また，オルグムリングの構造を第３図に示す。カ
ウンタウェイトｌ１の形状は図示していないが部分環状
形である。バランスウェイト４、及び、カウンタウェイ
ト１１は、旋回スクロール２の旋回運動にもとづく遠心
力と、オルダムリング８がフレーム３の中で往復運動す
るときの最大慣性力の半分の慣性力とを合計した力に見
合って、その重量と重心位置が好適に定められている。The fixed scroll ↓ is arranged so that its spiral portion 1a is engaged with the thinly wound wrap 2a of the orbiting scroll 2, and its outer peripheral portion is in contact with the frame 3, and the fixed scroll 2 is fixed to the frame 3 by a plurality of bolts 12. . Further, the fixed scroll 2 has an inlet on the outer circumference and a discharge port 13 in the center. A valve plate (not shown) and its retainer 1 are located opposite to the second discharge port 13.
5 are arranged. The lubricating oil 26 is stored in a sealed container to the extent that the lower end of the crankshaft 6 is immersed in the lubricating oil 26. Hereinafter, balance weight 4 related to the present invention, and
The counterweight 11 and the orghum ring 8 will be explained in detail. The structure of balance weight 4 is the second
In addition, the structure of the Orgum ring is shown in FIG. Although the shape of the counterweight l1 is not shown, it is partially annular. The balance weight 4 and the counterweight 11 generate a force that is the sum of centrifugal force based on the orbiting motion of the orbiting scroll 2 and an inertial force that is half of the maximum inertial force when the Oldham ring 8 reciprocates within the frame 3. Its weight and center of gravity are suitably determined.
バランスウェイト４は、その円筒部４ａがクランクシャ
フト６に組み込まれシャフト６に固定されている。また
、さらには、別途オルダムリング８の軽量化によって本
発明の目的を達或できる。この場合、オルダムリング８
の材料はアルミニウム合金で形成できる。さらに、オル
ダムリング８の凸部は、旋回スクロール２と係合し、摺
動するので、旋回スクロール２の材料を鉄系、特に，鋳
鉄材とするのが信頼性の面で好適である。もちろん、フ
レーム３のオルダムリング係合部（凹部）についても旋
回スクロール２と同じ材料をつかうことができる。The balance weight 4 has a cylindrical portion 4a incorporated into the crankshaft 6 and fixed to the shaft 6. Furthermore, the object of the present invention can be achieved by separately reducing the weight of the Oldham ring 8. In this case, Oldham ring 8
The material can be made of aluminum alloy. Further, since the convex portion of the Oldham ring 8 engages with and slides on the orbiting scroll 2, it is preferable in terms of reliability that the material of the orbiting scroll 2 be iron-based, particularly cast iron. Of course, the same material as the orbiting scroll 2 can also be used for the Oldham ring engaging portion (recess) of the frame 3.
次に、本実施例の動作について説明する。モータ１０は
、電源が、周波数可変制御装置１４に供給され所定の周
波数に設定された後、ハーメチツク端子２２を介して通
電されると、設定された回転速度で回転する。モータ↓
Ｏｂの回転につれ、クランクシャフト６が回転し旋回ス
クロール２が運動する。旋回スクロール２は、オルダム
リング８によって自転が阻止されて、一定の円軌道で旋
回運動する。この結果，作動ガスが吸入管２３から流入
し、圧縮作動室内１９で高圧に昇圧され、中央の吐出孔
１３から吐出される。密閉容器の上部空間に溜った高圧
ガスは、固定スクロールｌやフレーム３の外周部に設け
た流路（図示せず）を通って下部のモータ室９に到達す
る。モータ室９で高圧ガスと油の分離が行われ、潤滑油
は下の泊溜に流下し、高圧ガスは吐出管２４から排出さ
れる。排出された高圧ガスは、図示してない空調サイク
ルで熱交換が行われ、再び、低圧となって吸入管２３に
戻ってくる，周波数可変制御装置１４によって、スクロ
ール圧縮機の回転速度は一定の範囲内で自由にかえられ
るがバランスウェイト４の効果ならびに軽量オルダムリ
ングの効果によって、どのような回転速度でも低振動の
スクロール圧縮機が得られる。以上のように、本実施例
によれば、バランスウェイト４とオルダムリング８は、
同時に採用できる他、各々一方だけ採用しても、従来の
密閉形スクロール圧縮機に比較して、より振動レベルの
低い密閉形スクロール圧縮機を得ることができる。Next, the operation of this embodiment will be explained. The motor 10 rotates at the set rotational speed when power is supplied to the variable frequency control device 14 and set at a predetermined frequency, and then energized via the hermetic terminal 22. Motor↓
As Ob rotates, the crankshaft 6 rotates and the orbiting scroll 2 moves. The orbiting scroll 2 is prevented from rotating by the Oldham ring 8 and rotates in a constant circular orbit. As a result, the working gas flows in from the suction pipe 23, is raised to a high pressure in the compression working chamber 19, and is discharged from the central discharge hole 13. The high-pressure gas accumulated in the upper space of the closed container passes through a flow path (not shown) provided on the outer periphery of the fixed scroll 1 and the frame 3, and reaches the motor chamber 9 in the lower part. High pressure gas and oil are separated in the motor chamber 9, the lubricating oil flows down into the reservoir below, and the high pressure gas is discharged from the discharge pipe 24. The discharged high-pressure gas undergoes heat exchange in an air conditioning cycle (not shown) and returns to the suction pipe 23 again at low pressure.The rotation speed of the scroll compressor is kept constant by the variable frequency control device 14. The effects of the balance weight 4 and the lightweight Oldham ring, which can be changed freely within a range, make it possible to obtain a scroll compressor with low vibrations at any rotational speed. As described above, according to this embodiment, the balance weight 4 and Oldham ring 8 are
In addition to being able to use both methods simultaneously, even if only one of them is used, a hermetic scroll compressor with a lower vibration level than a conventional hermetic scroll compressor can be obtained.
本発明の効果を第５図によって説明する。第５図は、横
軸にスクロール圧縮機の回転速度を、縦軸にスクロール
圧縮機の横方向の振動加速度を、それぞれ、示し、本発
明の効果を従来技術と比較して示したものである。図中
Ａの曲線は従来技術による振動レベルの最大値を各回転
速度に対応させて示したものである。図中Ｂの曲線は、
本発明のバランスウェイト並びにカウンタウェイトを採
用したときの振動レベルである。各回転速度における圧
縮機の振動レベルの最大値に関して、曲線Ｂは曲，ｉ！
Ａの半分のレベルになる。さらに、軽量オルダムリング
の採用によって、圧縮機の振動レベルをＢの曲線で示し
たレベルより低い、曲線Ｃのレベルに低減することがで
きる。The effects of the present invention will be explained with reference to FIG. FIG. 5 shows the effects of the present invention in comparison with the prior art, with the horizontal axis showing the rotational speed of the scroll compressor and the vertical axis showing the horizontal vibration acceleration of the scroll compressor. . The curve A in the figure shows the maximum value of the vibration level according to the prior art in correspondence with each rotation speed. The curve B in the diagram is
This is the vibration level when the balance weight and counterweight of the present invention are employed. Regarding the maximum value of the vibration level of the compressor at each rotational speed, curve B is curve, i!
It will be half the level of A. Furthermore, by employing the lightweight Oldham ring, the vibration level of the compressor can be reduced to the level shown by curve C, which is lower than the level shown by curve B.
第１図は、本発明の一実施例を示す密閉形スクロール圧
縮機の縦断面図、第２図は、本発明のバランスウェイト
の斜視図、第３図は、本発明のオルダムリングの斜視図
、第４図は本発明の作用，効果を示す振動レベルとその
モードを表わした説明図、第５図は、圧縮機回転数と圧
縮機の振動レベルの関係を示した説明図である。
１・・・固定スクロール、２・・旋回スクロール、３・
・・フレーム、４ バランスウェイト、６・・クランク
シャフト、８・・・オルグムリング、１０・・・モータ
、１ｌ・・・カウンタウェイト、１４・・・電源周波数
可変制御装置、工６・・・ケーシング、２０・・・中間
圧孔、不
図
バ
２６
葛
Ｚ
図
葛
４
図
５２
篤
５
図
ＭFIG. 1 is a vertical sectional view of a hermetic scroll compressor showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a balance weight of the present invention, and FIG. 3 is a perspective view of an Oldham ring of the present invention. , FIG. 4 is an explanatory diagram showing the vibration level and its mode showing the operation and effect of the present invention, and FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the compressor rotation speed and the vibration level of the compressor. 1...Fixed scroll, 2...Orbiting scroll, 3...
... Frame, 4 Balance weight, 6... Crankshaft, 8... Orgum ring, 10... Motor, 1l... Counter weight, 14... Power frequency variable control device, Engineering 6... Casing, 20...Intermediate pressure hole, not shown 26 Kuzu Z Figure 4 Figure 52 Atsushi 5 Figure M
Claims (1)
、前記うず巻状ラップに対向してかみ合うラップと端板
から成る旋回スクロールと、前記旋回スクロールの自転
を阻止する自転防止部材と、前記旋回スクロールを円軌
道上で公転運動させるためのクランクシャフトと、それ
らを支持するフレームと、電動要素とを、吸入管と吐出
管とをそなえた密閉容器に収納して形成される密閉形ス
クロール圧縮機において、 前記旋回スクロールの旋回運動に伴つて生じる遠心力に
見合つた釣合い量と、前記自転防止部材の運動に伴つて
生じる慣性力に見合った釣合い量とを加算した釣合い量
をそなえたバランスウェイトとカウンタウェイトを、ク
ランクシャフトに設けたことを特徴とする密閉形スクロ
ール圧縮機。[Claims] 1. A fixed scroll provided with a spiral wrap on the end plate, an orbiting scroll consisting of a wrap and an end plate that engage with the spiral wrap, and rotation of the orbiting scroll. A rotation prevention member, a crankshaft for causing the orbiting scroll to revolve around a circular orbit, a frame for supporting them, and an electric element are housed in a sealed container provided with an intake pipe and a discharge pipe. In the hermetic scroll compressor to be formed, an amount of balance commensurate with the centrifugal force generated along with the orbiting movement of the orbiting scroll and an amount of balance commensurate with the inertia force generated along with the movement of the rotation prevention member are added. A hermetic scroll compressor characterized by having a balance weight and a counterweight provided on the crankshaft.
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