WO1995012759A1 - Compresseur a rainure spirale - Google Patents

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WO1995012759A1
WO1995012759A1 PCT/JP1994/001872 JP9401872W WO9512759A1 WO 1995012759 A1 WO1995012759 A1 WO 1995012759A1 JP 9401872 W JP9401872 W JP 9401872W WO 9512759 A1 WO9512759 A1 WO 9512759A1
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WO
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scroll
pressure
frame
fixed scroll
orbiting scroll
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Application number
PCT/JP1994/001872
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English (en)
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Inventor
Hiroshi Ogawa
Fumiaki Sano
Masayuki Kakuda
Kiyoharu Ikeda
Shuji Motegi
Original Assignee
Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/06Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids specially adapted for stopping, starting, idling or no-load operation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04C18/02Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C18/0207Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/0215Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C27/00Sealing arrangements in rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C27/005Axial sealings for working fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C23/00Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C23/008Hermetic pumps

Definitions

  • the present invention is used for an air conditioner, a refrigerator, and the like, and is used as a scroll compressor that forms a compression chamber by combining respective plate-shaped spiral teeth of a fixed scroll and an orbiting scroll.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of a main part showing the conventional scroll compressor when stopped and in steady operation
  • FIGS. 8 and 9 are schematic diagrams for explaining the operation of the scroll compressor in FIG.
  • reference numeral 1 denotes a fixed scroll, and a discharge port le is formed at the center of the base plate 1a, and a plate-like shape is formed on one side (the lower side in FIG. 7) of the base plate 1a. Spiral teeth 1b are formed. Also, half of the frame 3; Reamer 1 c for performing the radial direction and rotational direction of the position-decided Me is formed in several places multiple spaced circumferential side of the fixed scroll 1 '.
  • Reference numeral 2 denotes an orbiting scroll, and on one side (upper side in FIG. 7) of the base plate portion 2a, a plate-shaped spiral tooth 2b having substantially the same shape as the spiral spiral tooth 1b of the fixed scroll 1 is provided.
  • a hollow cylindrical boss portion 2f is formed at the center of the base plate portion 2a on the side opposite to the plate-shaped spiral teeth 2b (the lower side in FIG. 7). Is formed with a oscillating bearing 2c, and an outer peripheral side of the oscillating scroll 2 on the same side as the boss portion 2 ⁇ is provided with a thrust surface 2a which can slide on a plane with the thrust bearing 3a of the frame 3. d is formed.
  • An Oldham guide groove 2 e is formed at two locations facing the outer peripheral side of the base plate portion 2 a of the orbiting scroll 2, and the Oldham guide groove 2 e has an upper pawl 9 a of the Oldham ring 9. Are slidably engaged in the radial direction.
  • the frame 3 is also provided with an Oldham guide groove 3b facing the Oldham guide groove 2e of the orbiting scroll 2 with a phase difference of approximately 90 ", and the Oldham guide groove 3b has an Oldham guide groove 3b.
  • 9 Lower pawl 9b is slidably engaged in the radial direction.
  • a first bearing 3c is formed at the center of the frame 3 to radially support a main shaft 4 driven by an electric motor, and the outer periphery of the frame 3 is welded to a sealed container 10 by arc-square welding. Fixedly supported.
  • a reamed hole 3d is formed on the outer peripheral side of the frame 3 for determining the phase in the radial and rotational directions with respect to the fixed scroll 1. The leading end is fixed to the reamed hole 3 d of the frame 3 through the 1 reamed hole 1 c.
  • a pin 4a having a flat portion in the same direction as the eccentric direction of the orbiting scroll 2 is formed at the end of the main shaft 4 on the orbiting scroll side (the upper side in FIG. 7).
  • a slider 5 having a flat portion on the inner surface is engaged.
  • the outer surface of the slider 5 has a cylindrical shape, and the slide 5 is rotatably engaged with a swing bearing 2 c of the swing scroll 2.
  • Reference numeral 7 denotes a high / low pressure separator, the outer periphery of which is welded all around the closed vessel 10, and the inner periphery thereof is on the opposite side (upper side in FIG. 7) of the fixed scroll 1 to the plate-shaped spiral teeth lb.
  • the outer peripheral portion of the formed hollow boss 1 d is fitted via a seal material 8.
  • Reference numeral 10a denotes a suction pipe for guiding the low-pressure gas before being compressed into the closed vessel 10
  • 10b denotes a discharge pipe for discharging the compressed high-pressure gas to the outside of the closed vessel 10.
  • the plate-shaped spiral teeth 1b of the fixed scroll 1 and the oscillating scroll are released.
  • the two plate-shaped spiral teeth 2b are taken into a pair of three-month compression chambers formed by meshing with each other, and the three-month compression chambers are compressed by reducing the volume in a similar manner. Is done.
  • the compressed high-pressure refrigerant gas is released from the discharge port 1 e of the fixed scroll 1 into the high-pressure space 1 Od in the sealed container 10, and then is discharged from the discharge pipe 1 Ob to the outside of the sealed container 10.
  • the driving force transmission point from the main shaft 4 to the sluigo 5, that is, the flat portion of the bin 4 a of the main shaft 4 and the flat portion of the side surface of the slider 15 are linear in the center direction of the orbiting scroll 2. It can slide freely. This means that the orbital radius of the bin 4a in the slider 5 is variable, and consequently that the swing radius of the sliding scroll 2 is variable. It is assumed that the compression operation of the refrigerant gas can be realized without strong interference between the tooth side surfaces and no large gap, that is, it is a prerequisite for the radial direction compliant. Next, the behavior of the fixed scroll 1 in the axial direction will be described.
  • Fig. 8 shows the pressure of the refrigerant gas acting in the axial direction on the fixed scroll 1 of the conventional scroll compressor during normal operation.
  • F FD is the resultant force of the refrigerant gas pressure acting on the back surface (the upper side in FIG. 8) of the base plate portion 1a of the fixed scroll 1, and this F FD presses the fixed scroll 1 downward in the axial direction. Acts as a force.
  • the outer periphery of the hollow boss portion 1 d of the sealing member 8 is inserted as a boundary, the the center side and the discharge gas pressure P d acts, on its outer circumferential side intake gas pressure P s is acting.
  • the force obtained by multiplying these pressures (PP s ) by the respective working areas (S F1 , S F -S F1 ) and then adding the two is the F FD .
  • F FV is the force of the refrigerant gas pressure acting on ⁇ vortex ⁇ side of the base plate portion 1 a of the fixed scroll 1 (lower side in FIG. 8), the F FV is the stationary scroll 1 axially upper Acts as a force to push up.
  • the discharge gas pressure P d the intermediate pressure P m during compression, and the suction gas pressure P s are acting from the center side to the outer circumference side, and these pressures (P d , P m , P s ) multiplied by their respective working areas (S ,, S 2 , S F — S, — S 2 ), and the sum of all is F FV .
  • FIG. Fig. 9 shows the fixed scroll 1 of a conventional scroll compressor and the pressure of the refrigerant gas acting on the fixed scroll 1 in the axial direction immediately after startup.
  • F FD is the resultant force of the refrigerant gas pressure acting on the back surface (the upper side in FIG.
  • F FD is a force for pressing the fixed scroll 1 downward in the axial direction.
  • the discharge gas pressure is because it does not yet risen, is considered simply thought of as the same P s and the intake gas pressure ( . Therefore, F FD is the force obtained by multiplying the suction gas pressure (P s ) by the total area of the back surface (S F ).
  • F FV is the force of the refrigerant gas pressure acting on the plate-like vortex ⁇ side of the base plate portion 1 a of the fixed scroll 1 (lower side in FIG. 9), the F FV is the stationary scroll 1 axially upper Acts as a force to push up.
  • the breakdown of the FFV is as follows.From the center of the fixed scroll 1, the pressure is still rising toward the outer periphery. no discharge gas pressure P, the intermediate pressure P m and the intake gas pressure P s in the process of compression are acting respectively. These pressure (P P .. ⁇ ,) each acting area (S ,, S 2, S F — Si- Force obtained by adding all after multiplied by S 2) is F F.
  • the force that acts on the fixed scroll 1 immediately after starting is expressed by the equation (1), and the force that pushes the fixed scroll 1 upward in the axial direction is always large.
  • the fixed scroll 1 moves upward away from the orbiting scroll 2 and collides with the step 6 ⁇ of the ream pin 6 to stop.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and the axial direction is indispensable for a high-performance scroll compressor in which a tooth tip and a tooth bottom are lightly pressed against each other during a steady operation. It is an object of the present invention to provide a scroll compressor having a compliant function, and at the same time, capable of lowering noise at startup and enabling smooth movement of an orbiting scroll.
  • a fixed scroll and an orbiting scroll interposed so as to form a compression chamber; a frame that supports the orbiting scroll in the axial direction and rotatably supports a main shaft;
  • the fixed scroll is fixedly supported by the airtight container, and the connecting body penetrates the fixed scroll to connect the frame and the pressure alert to one another. And the frame and the pressure plate are axially displaceable with respect to the fixed scroll.
  • a scroll compressor includes a closed container, a fixed scroll provided in the closed container, and a fixed scroll and an oscillating plate, each of which has a plate-shaped spiral tooth interlocked to form a compression chamber therebetween.
  • a scroll a frame that supports the orbiting scroll in the axial direction and also supports the main shaft in the radial direction, and an orbiting scroll back support member provided on the opposite side of the plate-shaped spiral tooth of the orbiting scroll.
  • An orbiting scroll fixed to the back end of the orbiting scroll and fitted to the orbiting scroll, wherein the orbiting scroll is guided from a pressure introducing hole formed in the orbiting scroll. The gas pressure in the compression chamber enters and is separated from the orbiting scroll back support member and pushed toward the fixed scroll.
  • a scroll a frame that supports the orbiting scroll in the axial direction and also supports the main shaft in the radial direction, and a frame support that is fixedly provided to the closed container between the frame and the closed container. The frame is pushed and moved toward the fixed scroll in the axial direction while being constrained in the radial direction by the frame support.
  • the same axial direction compliance as that of the conventional scroll compressor is realized at the time of steady operation.
  • the tip of the tooth and the bottom of the tooth are constantly sliding with a wheel contact force, and at the time of start-up, both the scrolls at the time of stop are separated from each other in the axial direction so that they slide.
  • the moving scroll will gradually reduce the distance from the fixed scroll while maintaining a stable posture integrally with the frame, and will transition to the state of steady operation.
  • the same axial compliant as that of the conventional scroll compressor is realized, that is, the tip of the plate-shaped spiral tooth and the tooth bottom always have a light contact force.
  • the two scrolls are separated from each other in the axial direction at the time of start, and the orbiting scroll is supported by the gas pressure in the compression chamber introduced from the pressure introduction hole.
  • the distance from the fixed scroll is gradually reduced while maintaining a stable posture from, and the state shifts to the state of steady operation.
  • the same compliant axial direction as that of the conventional scroll compressor is realized at the time of steady operation, that is, while the tooth tip and the tooth bottom always slide with a light contact force,
  • the frame is restrained in the radial direction by the frame support by the gas pressure introduced from the pressure introduction hole of the frame support, for example, from the state where both scrolls at the time of stop are separated in the axial direction.
  • the orbiting scroll together with the frame reduces the distance from the fixed scroll, and shifts to the state of steady operation.
  • FIG. 1 is a sectional view of a main part of a first embodiment of a scroll compressor according to the present invention.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram of an operation during a steady operation of the scroll compressor of FIG.
  • Fig. 3 explains the operation of the scroll compressor shown in Fig. 1 at startup! ! It is.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram relating to the stability of the frame in FIG.
  • FIG. 5 is a sectional view of a main part of Embodiment 2 of the scroll compressor according to the present invention.
  • FIG. 6 is a sectional view of a main part of a third embodiment of the scroll compressor according to the present invention.
  • FIG. 7 is a sectional view of a main part of a conventional scroll compressor.
  • FIG. 8 is an explanatory diagram of an operation during a steady operation of the scroll compressor of FIG.
  • FIG. 9 is an explanatory diagram of an operation at the time of starting the scroll compressor of FIG.
  • Embodiment 1 is a cross section of a main part of the crawl compressor according to the first embodiment of the present invention
  • FIGS. 2 and 3 are schematic views for explaining the operation of the first embodiment.
  • 0 1 is a force showing a state of the scroll compressor during a steady operation.
  • 1 is a fixed scroll, and an outer peripheral portion of the base plate 1 a is fixed to the closed vessel 10 by arc spot welding.
  • a discharge port 1e is formed at the center thereof.
  • plate-shaped spiral teeth 1 are formed on one side (the lower side in FIG. 1) of the base plate portion 1a, and a reamed hole 1 for positioning the frame 3 in the radial and rotational directions.
  • c is formed on the outer peripheral side of the fixed scroll 1.
  • Reference numeral 2 denotes an oscillating scroll and a crawl. On one side (upper side in FIG.
  • a plate-shaped spiral tooth 1b having substantially the same shape as the plate-shaped spiral tooth 1b of the fixed scroll 1 is provided.
  • 2b is formed.
  • a hollow cylindrical boss portion 2 ⁇ is formed at the center of the base plate portion 2a on the opposite side (lower side in FIG. 1) to the plate-shaped spiral tooth 2b.
  • a rocking bearing 2c is formed on the inner surface of f.
  • a thrust surface 2 d that can slide on the same plane as the thrust bearing 3 a of the frame 3 is formed on the outer peripheral side of the orbiting scroll 2 on the same side as the boss portion 2 ⁇ .
  • opposing old molds 2e are formed, respectively.
  • the Oldham's inner groove 3b is also formed on the frame 3 so as to face the Oldham's guide groove 2e of the orbiting scroll 2 with a phase difference of about 90 ".
  • a lower claw 9b of the Oldham ring 9 is slidably engaged in the radial direction, and a first bearing 3c that radially supports the main shaft 4 driven by an electric motor is provided at the center of the frame 3.
  • a reamed hole 3d is formed on the outer peripheral side of the frame 3 for determining the phase in the radial and rotational directions with respect to the fixed scroll 1.
  • the map pin 6 penetrates through the reaming hole 1 c and is fixed to the reaming hole 3 d of the fixed scroll 1.
  • a pressure gallery 11 is arranged on the opposite side of the fixed scroll 1 from the plate-shaped spiral teeth 1b (upper side in FIG. 1).
  • the fixed scroll side of the pressure plate 11 The outer periphery of the hollow boss portion 1 d of the crawl 1 is fitted through the seal material ASa, while the high and low pressure separators 7 of the pressure array 11 are connected to a high and low pressure separator 7) Are fitted to each other via a sealing material B8b.
  • the pressure plate 11 is connected to the reamer pin 6 on the outer peripheral side thereof by a step 6a formed at one end (the upper end in FIG. 1) of the reamer pin 6.
  • the high / low pressure separator 7 is entirely welded to the closed vessel 10 at the outer periphery thereof.
  • a pin portion 4a having a flat portion in the same direction as the eccentric direction of the oscillating scroll 2 is formed at an end of the main shaft 4 on the orbiting scroll side (the upper side in FIG. 1).
  • a slider 5 having a flat portion on the inner surface is engaged.
  • the outer peripheral surface of the slider 15 has a cylindrical shape, and is rotatably engaged with a swing bearing 2 c of the swing scroll 2.
  • Reference numeral 10a denotes a suction pipe for guiding the low-pressure gas before being compressed into the closed container 10
  • 10b denotes a discharge pipe for discharging the compressed high-pressure gas to the outside of the closed container 10.
  • FIG. 2 shows the refrigerant gas pressure in the axial direction acting on the pressure plate 11 and the orbiting scroll 2 of the scroll compressor of this embodiment during a steady operation.
  • F PD is the resultant force of the refrigerant gas pressure acting on the high and low pressure separators one data-side surface of the pressure plate 1 1 (upper side have you in FIG. 2), axially to the F PD is the pressure plate 1 1 Acts as a force to push down.
  • the inner peripheral portion of the high and low pressure separators one data 7 shea one sealing material B 8 b to seal the high and low pressure are inserted as a boundary, effect the discharge pressure P d at the center of side And inhaled on its outer peripheral side
  • the gas pressure ⁇ _. Is acting, and these pressures ( ⁇ . ⁇ ) are multiplied by ⁇ planes S (S,, S, -S F .;), Respectively, and the force obtained by adding both is F FT , is there.
  • F f .v is the resultant force of the gas pressure acting on the fixed scroll 1 side of the pressure plate 11 (FIG. 2)
  • ⁇ : . ⁇ is the pressure plate 11 acts as a force to push up the law.
  • the center side has effects the discharge gas pressure P a, that is the outer peripheral side and acts suction gas pressure P s, these pressure (P d, ⁇ ,) each work for area (S P2 , SP- the SP 2) is a value obtained by adding both after multiplied by the summary and is.
  • F. v is the resultant force of the gas pressure acting on the frame side of the swing scroll 2 (lower side in FIG. 2), the! 7. Act as a force to push the orbiting scroll 2 upward in the axial direction.
  • the back of the orbiting scroll 2 (the lower side in Fig. 2) is the suction gas Because of the atmosphere, F, C, is represented by the product of the suction gas pressure ⁇ and the projected area of the oscillating screw ⁇ - ′ L 2 in the axial direction.
  • the orbiting scroll 2 must be pressed against the fixed scroll 1.
  • the frame 3 that moves in the axial direction in conjunction with the orbiting scroll 2 must have a total upward force acting on the frame 3 in the axial direction.
  • the relationship is F P > F. That is to say. Even if it is only in a certain section during one rotation of the orbiting scroll 2, F P ⁇ F. If there is a section where, the frame 3 and the orbiting scroll 2 are separated from the fixed scroll 1, and in this case, the leakage gap between the tooth tip and the tooth bottom of the compression chamber becomes large, and The operation will not be established.
  • Reference numeral 113 indicates the refrigerant gas pressure in the axial direction that acts on the pressure plate 11 and the orbiting scroll 2 of the scroll compressor of this embodiment immediately after starting.
  • F PV is the resultant force of the refrigerant gas pressure which acts on the (lower side in FIG. 3) the pressure plate 1 1 of the fixed scroll side surface, the F PV is acting as a force to push up the pressure plate 1 1 axially upward I do.
  • F PV than multiplied by the axial projection area S P output pressure Plate 1 1 to suction gas pressure P s , the same value as the FP D.
  • F is the resultant force of the refrigerant gas pressure acting on the plate-shaped spiral tooth side of the orbiting scroll 2 (the upper side in FIG. 3).
  • D acts as a force to push the orbiting scroll 2 downward in the axial direction.
  • the suction gas pressure P S acts on the discharge gas pressure P S , which has not yet been increased, and the intermediate pressure ⁇ ,, during compression. and, these pressures ( ⁇ ⁇ , ⁇ ⁇ ,, ⁇ ,) Niso Resolution 'Re of Saku ⁇ area (S ⁇ SS ⁇ - S, - S 2) is a value obtained by adding all after multiplied by
  • F acts on the frame side (the lower side in Fig. 2) of the orbiting scroll 2.
  • This is the resultant of the refrigerant gas pressure.
  • - acts as a force to raise the orbiting scroll 2 upward in the axial direction.
  • the back side of the orbiting scroll 2 (the lower side in Fig. 3) is in the suction gas atmosphere.
  • this state is the same as the state that is stabilized by the weight of the swing scroll 2 and the frame before starting and when stopping.
  • the discharge gas pressure P d rises to some extent shortly after the start-up, the orbiting scroll 2 is gradually lifted together with the frame 3 and then stabilized in the state shown in FIG.
  • the fixed scroll 1 and the orbiting scroll '2 have a relatively large gap in the axial direction.
  • the orbiting scroll 2 is located at a position separated from the fixed scroll 1 fixedly supported by the sealed container 10 on the lower side in the axial direction.
  • the pressure gallery 1 1 is gradually pushed up in the axial direction, and the oscillating scroll 2 is lifted up via the reaming pin 6.At last, the tooth tip and root of the fixed scroll 1 and the oscillating scroll 2 are removed.
  • the state shifts to a steady state in which has a light pressing force. Therefore, as seen in the conventional scroll compressor, the fixed scroll 1, which is a main component, does not repeat a shocking vertical movement several times at startup.
  • the frame 3 against which the orbiting scroll 2 is pressed against the fixed scroll 1 fixed and supported by the sealed container 10 is configured to be displaceable only in the axial direction.
  • Achieved compliant in the axial direction that is, the gap between the tooth tip and the tooth bottom was basically eliminated, and the frame 3 or the orbiting scroll 2 was pressed against the fixed scroll 1 with a light contact force.
  • the moment acting on the reamer pin e3 is not balanced, strictly speaking, if the reamer pin 6 had a mechanical structure that directly receives the moment, the reamer pin 6 would be strained.
  • care is taken that the smooth displacement (following motion) of the frame 3 in the axial direction is obstructed.
  • FIG. 4 illustrates the radial force acting on the scroll compressor of this embodiment.
  • F. Represents the refrigerant gas load acting on the orbiting scroll 2, and the position of the point of application of the refrigerant gas in the axial direction is the center of the tooth height of the spiral spiral tooth 2b. On the other hand, it is the center of the sliding bearing 2c that supports (or rather drives) the orbiting scroll 2 in the radial direction.
  • the moment (couple) generated by F g and F 0 acts on the orbiting scroll 2.
  • the force F transmitted to the pin portion 4a of the main shaft 4 is transmitted as F F1 to the frame 3 via the first bearing 3c.
  • the axial distance between the center of the oscillating bearing 2c 'and the center of the first bearing 3c is the distance between the center of the first bearing 3c and the center of the second bearing 12a of the second frame 12.
  • equation (3) is derived from the balance of the forces and moments on the main shaft 4.
  • the ideal position of the action point of F F2 is calculated as the distance X from the center of the first bearing 3 c to the orbiting scroll side (upper side in FIG. 4)
  • the fitting position between the reamer pin 6 whose outer periphery is a reamer and the reamer hole 1 c of the fixed scroll 1 is provided at the axial position including the position defined by the formula (4), which is represented by the formula (4).
  • the guide portion of the remap pin 6 ⁇ : should be included in the distance X Example 2.
  • FIG. 5 is a plan view showing an embodiment of the present invention compressor 2 during steady operation.
  • reference numeral 1 denotes a fixed scroll, and a discharge port 1e is formed in the center of:-.
  • a plate-shaped spiral tooth 1b is formed on one side (the lower side in FIG. 5) of the base plate portion 1a, and the Oldham guide groove 1 is opposed to the outer peripheral side of the plate-shaped spiral tooth 1b. g are formed, and an upper pawl 9 a of the Oldham ring 9 is slidably engaged in the guide groove 1 g in the radial direction.
  • a convex portion 1 ⁇ for positioning the frame 3 in the radial and rotational directions is formed.
  • Reference numeral 2 denotes an orbiting scroll.
  • One side (upper side in FIG. 5) of the base plate portion 2a has substantially the same shape as the plate-shaped spiral teeth 1b of the fixed scroll 1 and 180.
  • a plate-shaped spiral tooth 2b having a phase difference of On the outer peripheral side of the plate-shaped spiral tooth 2b, the Oldham guide of the fixed scroll 1 ⁇ 1 g is almost 90.
  • the Oldham guide grooves 2e are formed to face each other with a phase difference of, and the lower claws 9b of the Oldham ring 9 are slidably engaged in the radial direction.
  • Reference numeral 13 denotes an orbiting scroll back support member (hereinafter abbreviated as a support member) provided below the orbiting scroll 2 and supporting the orbiting scroll 2.
  • Two reamer holes 2h for restraining the position of the support member 13 in the radial direction and the rotation direction are formed at symmetrical positions below the old guide groove 2e.
  • the base plate portion 2a is formed with a pressure inlet port 2g, which is a pressure introduction hole for generating a predetermined pressure between the support member 13 and the base plate portion 2a.
  • a hollow cylindrical boss 13 d is formed at the center of the support member 13 opposite to the orbiting scroll 2 (the lower side in FIG. 5).
  • a dynamic bearing 13c is formed.
  • a thrust surface 13 b slidable in a plane with the thrust bearing 3 a of the frame 3 is formed in the outer peripheral lavage of the support member 13 on the same side as the boss portion 13 d of the support member 13.
  • a reamed hole 13 e for radially and rotationally positioning the orbiting scroll 2 with the orbiting scroll 2 is provided on the outer peripheral side of the supporting member 13 on the same side as the orbiting scroll 2 (upper side in FIG. 5). It is formed.
  • the reamer pin 6 penetrates through the reamer hole 2 h and is fixedly inserted into the reamer hole 13 e.
  • the tip of the reamer pin 6 is the plate-shaped spiral tooth 2 of the orbiting scroll 2. It is located closer to the middle of the base from the tip of b.
  • the orbiting scroll 2 is movable in the axial direction with respect to the support member 13, and a sealing material A Sa is attached to a contact surface of the orbiting scroll 2.
  • a first bearing 3c is formed in the center of the frame 3 to radially support a main shaft 4 driven by an electric motor.
  • a fixed scroll is provided on the outer peripheral side of the frame 3.
  • a reamed hole 3d for positioning in the radial and rotational directions with respect to 1 is formed, and a fixed scroll 1 positioning projection 1I "is fitted in the reamed hole 3d.
  • the high-low pressure partition plate 14 on the opposite side (upper side in FIG. 1) of the plate-shaped spiral teeth 1 b of the base portion 1 a of the fixed scroll 1 is in close contact with the base portion 1 a, and the closed container 10 0 It is fixed by welding.
  • the high-pressure refrigerant gas and the intermediate-pressure refrigerant gas in the compression chamber are drawn from the pressure drawing port 2 of the orbiting scroll 2 to between the base plate 2 a of the orbiting scroll 2 and the support member 13.
  • the swing scroll 2 is guided by the reamer pin 6 with a predetermined axial force generated from a difference between the axial force due to this pressure and the axial force due to the pressure in the compression chamber, and is pressed against the fixed scroll 1.
  • a force generated by the radial gas pressure acts on the spiral spiral teeth 2 b of the orbiting scroll 2, and the midpoint in the longitudinal direction of the plate spiral spiral which is the point of application of this force.
  • the fixed scroll 1 and the orbiting scroll 2 are made of resin, a high-precision shape can be formed only by injection molding without machining, thereby significantly reducing the cost.
  • FIG. 6 is a sectional view of a main part of a third embodiment of the scroll compressor according to the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing a state at the time of steady operation.
  • reference numeral 1 denotes a fixed scroll
  • the phase of the frame support 15 is controlled by a remap pin (not shown).
  • the outer periphery of the platform 1a is fastened to the male support 15 by bolts (without H).
  • plate-shaped spiral teeth 1b are provided on one side of the base plate 1 (the lower side in Fig. ⁇ ).
  • Reference numeral 2 denotes an orbiting scroll.
  • a plate-shaped spiral tooth 2 having substantially the same shape as the plate-shaped spiral tooth 1b of the fixed scroll 1 is provided.
  • a hollow cylindrical boss 2 mm is formed in the center of the base plate 2 a on the side opposite to the plate-shaped spiral teeth 2 b (the lower side in FIG. 6).
  • a rocking bearing 2c is formed on the inner surface of the boss 2mm.
  • a thrust 1 and a surface 2d that can slide on the thrust bearing 3a of the frame 3 in a plane are formed.
  • an Oldham guide groove 2e is formed to face each other 1X, and the Oldham guide ⁇ 2e is formed.
  • the upper pawl 9a of the Oldham ring 9 is slidably engaged in the radial direction.
  • phase difference between Oldham guide Kiyoshi 2 e of the swing scroll 2 roughly 9 0 lambda have opposed the Oldham guide grooves 3 b and are formed as a pair, this Oldham guide ⁇ 3 b Oldham
  • the lower claw 9b of the ring 9 is slidably engaged in the radial direction.
  • a first bearing 3c that supports a main shaft 4 driven by an electric motor in a radial direction is formed.
  • the frame 3 has a reamer hole 3 g into which the reamer pin 17 is press-fitted.
  • the reamer pin 17 is engaged with a key groove 15 e formed in the frame support 15, As a result, the phases of the frame 3 and the frame support 15 are managed, and the rotation directions of the frame 3 and the frame support 15 are restricted.
  • the outer surface of the frame support 15 is shrink-fitted in a closed container 10 to partition the inside of the closed container 10 into a suction gas atmosphere 1 Oc and a discharge gas atmosphere 1 Od.
  • two cylindrical surfaces managed coaxially namely a mating cylindrical surface C 15 a and a mating cylindrical surface D 15 b are formed on the inner surface of the frame support 15.
  • Each of the two cylindrical surfaces formed coaxially on the outer surface of the frame 3, that is, the fitted cylindrical surface C3d and the fitted cylindrical surface D3e are fitted.
  • An annular i- ⁇ is formed on the inner surface of the frame support 15 to store the seal material, and the seal material C 16 a and the seal material D 16 b fit into the seal grooves. Is being worn.
  • these two 1 Gb and the frame support 15 The space E 15 ′,-surrounded by the inner surface of the frame 15 and the outer surface of the frame 3 is the high pressure formed in the frame support 15. It communicates with the discharge gas atmosphere 10d through the introduction hole 15d.
  • the discharge gas atmosphere 10 d is at high pressure, so the space E 15 c communicated via the high-pressure inlet 15 d also has high pressure, and the frame 3 is fitted with the fitted cylindrical surface C 3 d It is guided by the frame support 15 at two places on the cylindrical surface D 3 e and floats upward. Therefore, the orbiting scroll 2 pressed against the frame 3 via the thrust bearing 3 a also rises upward, and as a result, the tooth tip of the orbiting scroll 2.
  • the root of the root and the fixed scroll 1 The tooth tip is lightly contacting and sliding.
  • the high-pressure space E 15 c is formed below the frame 3 as a means for lifting the frame 3 upward, but an intermediate-pressure space is used instead of the high-pressure space E 15 c. It may be formed.
  • a means for providing an extraction pressure at a position corresponding to the intermediate pressure of the fixed scroll 1 and a means for introducing the intermediate pressure and an intermediate pressure for the orbiting scroll are provided.
  • An extraction hole is provided at this position, and the intermediate pressure is provided through a thrust bearing. There is a means to guide them.
  • the explanation was made in the case where the Oldham ring 9 was interposed between the orbiting scroll 2 and the arm 3, but the odam ring 9 was used for the orbiting scroll and the frame support. It may be interposed between the oscillating scroll and the fixed scroll.
  • the suction gas atmosphere 1 ⁇ c and the discharge gas atmosphere 10d are partitioned by the frame support 15, but it is not always necessary to partition the inside of the closed container 10 up and down. It is conceivable that the whole is in a suction gas atmosphere and the whole is in a discharge gas atmosphere. At this time, when the whole is in the suction gas atmosphere, the discharge port 1e and the discharge pipe 10b are directly connected by a pipe, etc., and when the whole is in the discharge gas atmosphere, the suction pipe 10a is directly connected to the compression chamber. Have been.
  • the ideal axial direction compliant like a conventional scroll compressor is implement

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Description

明 細 書 スクロール圧縮機 従来技術
この発明は、 空気調和機、 冷凍機などに用いられ、 固定スクロールおよび揺動 スクロールのそれぞれの板状渦卷歯を嚙み合わせて圧縮室を形成するスクロール 圧縮機に鬨するものである。
背景技術
従来のスクロール圧縮機は、 例えば特開昭 6 3 - 8 0 0 8 8号公報に示された ものがある。 図 7は従来のスクロール圧縮機の停止時及び定常運転時の様子を示 す要部断面図、 図 8及び図 9は図 7のスクロール圧縮機の動作説明用の模式図で ある。
図 7において、 1は固定スクロールであり、 その台板部 1 aの中心部には吐出 口 l eが形成されており、 また台板部 1 aの片側 (図 7において下側) には板状 渦卷歯 1 bが形成されている。 また、 フレーム 3との半 ;径方向及び回転方向の位 置決めを行うためのリーマ穴 1 cが固定スクロール 1 'の 周側に間隔をおいて複 数箇所に形成されている。 2は揺動ズクロールであり、 その台板部 2 aの片側 (図 7において上側〉 には固定スクロール 1の扳状渦卷歯 1 bと実質的に同一形状の 板状渦卷歯 2 bが形成されており、 また台板部 2 aの板状渦卷齒 2 bと反対側 (図 7において下側) の中心部には中空円筒状のボス部 2 f が形成され、 その内側面 には揺動軸受 2 cが形成されている。 また、 ボス部 2 ίと同じ側の揺動スクロ一 ル 2の外周側には、 フレーム 3のスラスト軸受 3 aと平面摺動可能なスラスト面 2 dが形成されている。
また、 揺動スクロール 2の台板部 2 aの外周側には対向して 2箇所にオルダム 案内溝 2 eが形成されており、 このオルダム案内搆 2 eにはオルダムリング 9の 上爪 9 aが半径方向に摺動自在に係合されている。 他方、 フレーム 3にも、 前記 揺動スクロール 2のオルダム案内溝 2 eとほぼ 9 0 " の位相差をもって対向して ォルダム案内溝 3 bが形成されており、 このオルダム案内溝 3 bにはォルダムリ ング 9 Λ下爪 9 bが半径方向に摺動自在に係合されている。 また、 フレーム 3の 中心部には、 電動機によって駆動される主軸 4を半径方向に支持する第 1軸受 3 cが形成されており、 またフレーム 3の外周部は密閉容 1 0にアークスボマ 卜 溶接によって固着支持されている。 加えて、 フレーム 3の外周側には、 固定スク ロール 1 との半径方向及び回転方向の位相決めを行うためのリーマ穴 3 dが形成 されており、 連結体であるリ一マピン 6が固定スクロール 1のリーマ穴 1 cを貫 通して、 その先端部がフレーム 3のリーマ穴 3 dに固着されている。
主軸 4の揺動スクロール側 (図 7において上側) 端部には、 揺動スクロール 2 の偏心方向と同一方向の平面部を有するピン部 4 aが形成されており、 このピン 部 4 aに、 内側面に平面部を有するスライダー 5が係合されている。 スライダー 5の外側面は円筒形状であり、 スライグー 5は揺動スクロール 2の揺動軸受 2 c に回転自在に係合されている。 7は高低圧セパレータであり、 その外周部は密閉 容器 1 0に対し全周溶接されており、 その内周部は固定スクロール 1の板状渦卷 歯 l bの反対側 (図 7において上側) に形成された中空ボス部 1 dの外周部にシ ール材 8を介して嵌着されている。
1 0 aは圧縮される前の低圧ガスを密閉容器 1 0内に導く吸入管であり、 1 0 bは圧縮された後の高圧ガスを密閉容器 1 0の外に排出する吐出管である。 次に、 図 7を用いて、 従来のスクロール圧縮機の定常運転時の動作の説明を行 う。 電動機によって発生した駆動トルクは、 主軸 4を介して、 スライダー 5へと 伝達される。 スライダー 5に伝達された駆動トルクは、 揺動軸受 2 cを介して揺 動スクロール 2を駆動する。 この際、 揺動スクロール 2は、 オルダムリング 9に よってフレーム 3に対しての自転ひいては固定スクロール 1に対しての自転が拘 束されているので、 固定スクロール 1に対して揺動運動を行う。 そして、 吸入管 1 0 aから吸入された低圧の冷媒ガスは、 密閉容器 1 0内の低圧空間 1 0 cに開 放された後に、 固定スクロール 1の板状渦卷歯 1 bと揺動スクロール 2の板状渦 卷歯 2 bとが嚙み合って形成される一対の 3ヶ月状の圧縮室に取り込まれ、 この 3ヶ月状の圧縮室が相似的に容積を減少していくことで圧縮される。 さらに、 圧 縮された高圧の冷媒ガスは、 固定スクロール 1の吐出口 1 eから密閉容器 1 0内 の高圧空間 1 O dに開放され、 その後に吐出管 1 O bから密閉容器 1 0外に排出
— 一 される。
ところで、 主軸 4からスラィグー 5への駆動力伝達箇所、 つまり、 主軸 4のビ ン部 4 aの平面部と、 スラィダ一 5の內側面の平面部とは揺動スクロール 2の儸 心方向に直線的に摺動自在である。 このことは、 スライダー 5内のビン部 4 aの 公転半径が可変であることを、 ひいては摺動スクロール 2の揺動半径が可変であ ることを意味し、 固定スクロール 1と摺動スクロール 2との歯側面が強く千渉す ることもなく、 また大きなすき間を生ずることもなく冷媒ガスの圧縮動作が実現 されること、 つまり半径方向コンプライアントの前提となっているのである。 次に、 固定スクロール 1の軸線方向の挙動について説明する。 図 8は従来のス クロール圧縮機の固定スクロール 1に対して、 定常運転時に作用する軸線方向の 冷媒ガスの圧力を示したものである。
図 8において、 FFDは固定スクロール 1の台板部 1 aの背面 (図 8において上 側) に作用する冷媒ガス圧力の合力であり、 この FFDは固定スクロール 1を軸線 方向下側に押し付ける力として作用する。 FFDの内訳を説明するに、 シール材 8 が挿入されている中空ボス部 1 dの外周を境界として、 その中心側には吐出ガス 圧力 Pdが作用しており、 その外周側には吸入ガス圧力 Psが作用している。 そし て、 これらの圧力 ( P Ps) にそれぞれの作用面積 ( SF1、 SF-SF1 ) を乗 じた後に両者を加算した力が F F Dである。
他方、 FFVは固定スクロール 1の台板部 1 aの扳状渦卷歯側 (図 8において下 側) に作用する冷媒ガス圧力の合力であり、 この FFVは固定スクロール 1を軸線 方向上側に押し上げる力として作用する。 FFVの内訳を説明するに、 中心側から 外周側に向かって、 吐出ガス圧力 Pd、 圧縮途中の中間圧力 Pm、 吸入ガス圧力 P sがそれぞれ作用しており、 これらの圧力 ( Pd、 Pm、 Ps) にそれぞれの作用面 積 ( S,、 S2、 SF— S,— S2) を乗じた後、 全てを加算したときの力が FFVで ある。
ところで、 通常運転時には、 固定スクロール 1は揺動スクロ一/レ 2に押し付け られていなければならない。 換言すると、 FFD〉FF、,でなければならない。 もし. 揺動スクロール 2の一回転中のある区間だけであつても F FD< F Vとなる区間が 存在すれば、 その区間では、 固定スクロール 1は揺動スクロール 2から離れてし
— — まい、 この場合圧縮室の歯先と歯底との間の洩れすき問が非常に大き くなり、 圧 縮動作が成立しないことになる。
他方、 もし F が FFVに比べて必要以上に大きい場合、 歯先と歯底とが大きな 押付力をもって摺動することになるばかりか、 摺動スクロール 2のスラスト面 2 dにおいても負荷が増すことになるので、 揺動スクロール 2の摺動負荷増大に俘 う主軸 4に対する入力が増加という現象が表れるのは必至で、 そればかり力 こ れが歯先、 歯底の焼付き等に発展するという最悪の事態も考えられる。
そこで、 固定スクロール背面の中空ボス部 1 dの外径寸法を調整することによつ て、 固定スクロール背面の吐出ガス圧力 P が作用する面積を最適化するという 方法が一般に行われている。
また、 この固定スクロール背面圧力の最適化の手段として、 固定スクロール背 面に、 中間圧空間を設けるという方法も、 一般的な手法として用いられている。 従来のスクロール圧縮機は、 通常の運転時には軸線方向コンプライアントが実 現できるものの、 起動時の固定スクロール 1の挙動については問題点がある。 以下、 図 9に基づきその点について説明する。 図 9は、 従来のスクロール圧縮 機の固定スクロール 1に、 起動直後に固定スクロール 1に作用する軸線方向の冷 媒ガス圧力を示したものである。 図 9において F FDは固定スクロール 1の台板部 1 aの背面 (図 9において上側) に作用する冷媒ガス圧力の合力であり、 この F FDは固定スクロール 1を軸線方向下側に押し付ける力として作用する。 起動直後 の場合、 吐出ガス圧力はまだ上昇していないので、 単純に考えると吸入ガス圧力 と同じ Psと考えられる (
Figure imgf000006_0001
。 よって、 FFDは吸入ガス圧力 ( Ps) に背 面の全面積 ( SF) を乗じた力である。
他方、 FFVは固定スクロール 1の台板部 1 aの板状渦卷歯側 (図 9において下 側) に作用する冷媒ガス圧力の合力であり、 この FFVは固定スクロール 1を軸線 方向上側に押し上げる力として作用する。 前述のように、 起動直後の場合、 吐出 ガス圧力はまだ上昇していないと考えられるので、 FFVの内訳を説明すると、 固 定スクロール 1の中心部から外周側に向かって、 まだ昇圧していない吐出ガス圧 力 P 、 圧縮途中の中間圧力 Pmおよび吸入ガス圧力 P sがそれぞれ作用しており . これらの圧力 ( P P.. Ρ,) にそれぞれの作用面積 ( S,、 S2、 SF— Si - S 2 ) を乗じた後に全てを加算した力が F F である。
従って、 従来のスクロール圧縮機においては、 起動直後に固定スクロール 1に 作用する力は、 ( 1 〉 式のようになり、 固定スクロール 1を軸線方向上側に押し 上げる力が必ず大となっており、 図 9に示すように固定スクロール 1は揺動スク ロール 2から離れて上動し、 レ一マピン 6の段部 6 αに衝突して止まる。
F F D = P s · S t- < P s · S F + ( P m - P s ) - S 2 = F F V - · · . ( 1 ) その直後、 固定スクロール 1が揺動スクロール 2から離れたことによつて生じ た歯先と歯底との間の大きなすき間からリリーフする結果、 圧縮途中の中間圧力 P mは、 圧縮容器 1 0内ではスクロール圧縮機の停止時と同じような圧力状態に なるので、 固定スクロール 1と揺動スクロール 2との位置関係も停止時と同じ状 態、 つまり揺動スクロール 2の上に固定スクロール 1が乗った状態に戻るが、 そ の直後に圧縮動作が再開されて、 再び図 9に示す状態になると考えられる。 そし て、 この固定スクロール 1の衝擊的上下運動が何回が繰り返された後、 吐出ガス 圧力 P dがある程度まで上昇してくると、 図 8に示すように固定スクロール 1は 軸線方向下側の揺動スクロール 2を軽く押し付けた状態で安定する。
以上の説明から明らかなように、 従来のスクロール圧縮機においては、 起動直 後に固定スクロール 1は衝撃的な上下運動を行うので、 圧縮機からの騒音が大き いという問題点があった。 さらに、 液冷媒が密閉容器 1 0内に寝込んだ状態での 起動時、 つまり冷媒ガス圧縮途中の中間圧力 P mが極端に大きな値を示す場合に は、 固定スクロール 1のリーマ穴 1 cとリーマピン 6とが半径方向に非常に大き な力を受け持つので、 そういう状態で固定スクロール 1が摺動していることは、 固定スクロール 1、 リーマピン 6の摺動箇所の信頼性を大きく低下させるとう問 題点もあった。
この発明は、 以上のような問題点を解決するためになされたもので、 定常運転 時において、 歯先と歯底とが軽く押付け合っているという高性能なスクロール圧 縮機にとって不可欠な軸線方向コンプライアント機能を持ちつつ、 加えて起動時 の低騒音化及び揺動スクロールの円滑な移動を可能にしたスクロール圧縮機を得 ることを目的とする。
逢明 示 請求項 1のスクロール圧縮機は、 密閉容器と、 この密閉容器を高圧室と低圧室 とに区画する高低圧七バレータと、 前記低圧室に設けられ れぞれ板状渦卷歯が 相互間に圧縮室を形成するように互いに嚙み^わされた固定スクロール及び揺動 スクロールと、 この揺動スクロ一ルを軸線方向に支持すると共に主軸を回転自在 に支持するフレームと、 前記固定スクロールと前記フレームとを半径方向及び回 転方向に相対位置拘束する連結体と、 前記高低圧セパレータと前記固定スクロー ルとの間に設けられ高低圧セパレ一タ及び固定スクロールとそれぞれ係合する圧 力プレートとを備え、 前記固定スクロールは前記密閉容器に固定支持されると共 に、 前記連結体は、 前記固定スクロールを貫通して前記フレームと前記圧力ァレ ートとを一方向に連結し、 前記フレーム及び前記圧力プレートは前記固定スクロ —ルに対して軸線方向に変位可能になっているものである。
請求項 2のスクロール圧縮機は、 密閉容器と、 この密閉容器内に設けられそれ ぞれ板状渦卷歯が相互間に圧縮室を形成するように互いに嚙み合わされた固定ス クロール及び揺動スクロールと、 この揺動スクロールを軸線方向に支持すると共 に主軸を半径方向に支持するフレームと、 前記揺動スクロールの板状渦卷齒の反 対側に設けられた揺動スクロール背面支持部材と、 この揺動スクロール背面支持 部材と端部が固着されているとともに前記揺動スクロールに嵌着された連結体と を備え、 前記揺動スクロールは、 揺動スクロールに形成された圧力導入孔から導 入された前記圧縮室内のガス圧力により揺動スクロール背面支持部材から離され 前記固定スクロール側に押されるようになっているものである。
請求項 3のスクロール圧縮機は、 密閉容器と、 この密閉容器内に設けられそれ ぞれ板状渦卷歯が相互間に圧縮室を形成するように互いに嚙み合わされた固定ス クロール及び揺動スクロールと、 この揺動スクロールを軸線方向に支持すると共 に主軸を半径方向に支持するフレームと、 このフレームと前記密閉容器との間に 密閉容器に固着されて設けられているフレーム支えとを備え、 前記フレームは、 前記フレーム支えで半径方向には拘束された状態で軸線方向の前記固定スクロー ル側に押され、 移動するようになっているものである。
この発明の請求項 1のスクロール圧縮機によれば、 定常運転時には従来のスク ロール圧縮機と同様の軸線方向コンプラィァントが実現される、 即ち板状渦卷歯 の歯先と歯底とが常時車 い接触力をもつて摺動しているとともに、 起動時にお ; ては、 停止時の両スクロ一ルが軸線方向に離れて V 'る状態から、 摺動スク 一 Λ はフレームと一体となって安定した姿勢を保ちながら徐々に固定スクロール'との 距離を小さくし、 そして定常運転時の状態に移行する。
請求項 2のスクロール圧縮機によれば、 定常運転時には従来のスクロール圧縮 機と同様の軸方向コンプライアントが実現される、 即ち板状渦卷歯の歯先と歯底 とが常時軽い接触力をもって摺動しているとともに、 起動時においては、 停止時 の両スクロールが軸線方向に離れている状態から、 揺動スクロールは圧力導入孔 から導入された圧縮室内のガス圧力により揺動スクロール背面支持部材から安定 した姿勢を保ちながら徐々に離れて固定スクロールとの距離を小さくし、 そして 定常運転時の状態に移行する。
請求項 3のスクロール圧縮機によれば、 定常運転時には従来のスクロール圧縮 機と同様な軸線方向コンプライアントが実現され、 即ち歯先と歯底とが常時軽い 接触力をもって摺動しているとともに、 起動時においては、 停止時の両スクロー ルが軸線方向に離れている状態から、 例えばフレーム支えの圧力導入孔から導入 されたガス圧力により、 フレームはフレーム支えで半径方向には拘束された状態 で軸線方向の固定スクロール側に押され、 フレームとともに揺動スクロールは固 定スクロールとの距離を小さくし、 そして定常運転時の状態に移行する。
図面の簡単な説明
図 1はこの発明によるスクロール圧縮機の実施例 1の要部断面図である。
図 2は図 1のスクロール圧縮機の定常運転時の動作の説明図である。
図 3は図 1のスクロール圧縮機の起動時の動作の説明!!である。
図 4は図 1のフレームの安定性に関する説明図である。
図 5はこの発明によるスクロール圧縮機の実施例 2の要部断面図である。
図 6はこの発明によるスクロール圧縮機の実施例 3の要部断面図である。
図 7は従来のスクロール圧縮機の要部断面図である。
図 8は図 7のスクロール圧縮機の定常運転時の動作の説明図である。
図 9は図 7のスクロール圧縮機の起動時の動作の説明図である。
発明を実施するための最良の形態. 実施咧 1 - 以下、 この発明の実施例 1を図に基づいて説明する。 m 1はこの発明に ί系る クロール圧縮機の実施例 1の要部断面 ϋであり、 また図 2及び図 3はこの実施^ 1の動作説明用の模式図である。
0 1はスクロール圧縮機の定常運転時の状態を示す図である力 、 図において、 1は固定スクロールであり、 その台板部 1 aの外周部は、 密閉容器 1 0にアーク スポット溶接によって固着されており、 またその中心部には吐出口 1 eが形成さ れている。 また、 台板部 1 aの片側 (図 1において下側) には板状渦卷歯 1 が 形成されており、 またフレーム 3との半径方向及び回転方向の位置決めを行うた めのリーマ穴 1 cが固定スクロール 1の外周側に形成されている。 2は揺動フ、ク ロールであり、 その台板部 2 aの片側 (図 1において上側) には固定スクロール 1の板状渦卷歯 1 bと実質的に同一形状の板状渦卷歯 2 bが形成されている。 ま た、 板状渦卷歯 2 bと反対側 (図 1において下側) の台板部 2 aの中心部には中 空円筒状のボス部 2 ίが形成されており、 そのボス部 2: f の内側面には揺動軸受 2 cが形成されている。 また、 ボス部 2 ίと同じ側の揺動スクロール 2の外周側 には、 フレーム 3のスラスト軸受 3 aと平面摺動可能なスラスト面 2 dが形成さ れている。 また、 摺動スクロール 2の台板部 2 aの外周側には、 対向してオルダ ム案內搆 2 eがそれぞれ形成されており、 この案内渭 2 eにはオルダムリング 9 の上爪 9 aが半径方向に摺動自在に係合されている。 他方、 フレーム 3にも、 揺 動スクロール 2のオルダム案内溝 2 eとほぼ 9 0 " の位相差をもつてオルダム案 内溝 3 bが対向して形成されており、 このオルダム案内溝 3 bにオルダムリング 9の下爪 9 bが半径方向に摺動自在に係合されている。 また、 フレーム 3の中心 部には、 電動機によって駆動される主軸 4を半径方向に支持する第 1軸受 3 cが 形成されており、 加えてフレーム 3の外周側には固定スクロール 1との半径方向 及び回転方向の位相決めを行うためのリーマ穴 3 dが形成されている。 そして、 連結体であるリ一マピン 6がリーマ穴 1 cを貫通して固定スクロール 1のリ一マ 穴 3 dに固着されている。
固定スクロール 1の板状渦卷歯 1 bと反対側 (図 1において上側) には圧力ァ レ一ト 1 1が配置されている。 圧力プレート 1 1の固定スクロール側は、 固定ス クロール 1の中空ボス部 1 dの外周にシ一ル材 A S aを介して嵌合されており、 他方この圧力アレート · 1 1の高低圧セバレー々 7側は、 高低圧セパレ一タ 7 ) 周にシール材 B 8 bを介して嵌合されている。 また、 この圧力プレー卜 1 1はそ の外周側において、 リーマピン 6の一端 (図 1において上端) に形成された段部 6 aによりリーマピン 6と連結されている。
また、 高低圧セパレ一タ 7は、 その外周部において、 密閉容器 1 0に対して全 周溶接されている。
主軸 4の揺動スクロール側 (図 1において上側) 端部には、 揺動スクロール 2 の偏心方向と同一方向の平面部を有するピン部 4 aが形成されており、 このピン 部 4 aに、 内側面に平面部を有するスライダー 5が係合されている。 また、 スラ ィダ一 5の外周面は円筒形状であり、 揺動スクロール 2の揺動軸受 2 cに回転自 在に係合されている。 1 0 aは圧縮される前の低圧ガスを密閉容器 1 0内に導く 吸入管であり、 1 0 bは圧縮された後の高圧ガスを密閉容器 1 0外に排出する吐 出管である。
次に、 この実施例の定常運転時の動作の説明を行う。 なお、 基本的な圧縮動作 の説明及び半径方向コンプライアントの説明は従来例と同一であるので、 省略す る。
図 2において、 揺動スクロール 2及びフレーム 3の軸線方向の挙動について説 明する。 なお、 この実施例のスクロール圧縮機においては、 揺動スクロール 2は 基本的にはフレーム 3に押し付けられているので、 揺動スクロール 2とフレーム' 3との軸線方向の挙動は同じであること、 つまり連動して上下方向に動く。
図 2は、 この実施例のスクロール圧縮機の圧力プレート 1 1及び揺動スクロー ル 2に対して、 定常運転時に作用する軸線方向の冷媒ガス圧力を示したものであ る。
図 2において、 F P Dは圧力プレート 1 1の高低圧セパレ一タ側の面 (図 2にお いて上側) に作用する冷媒ガス圧力の合力であり、 この F P Dは圧力プレート 1 1 を軸線方向下側に押し下げる力として作用する。 F P Dの内訳を説明すると、 高低 圧をシールするシ一ル材 B 8 bが挿入されている高低圧セパレ一タ 7の内周部を 境界として、 その中心側には吐出圧力 P dが作用しており、 その外周側には吸入 ガス圧力 Γ_.が作用しており、 これらの圧力 ( Γ. Τ ) にそれぞれ ^用面 Κ ( S , 、 S , - S F.; ) を乗じた後に両者を加算した力が FFT,である。
他方、 Ff.vは圧力プレー卜 1 1の固定スクロール 1側の面 (図 2において下側 に作用するガス圧力の合力であり、 この Γ:.νは圧力プレート 1 1を軸線方向上 ί則 に押し上げる力として作用する。 FPVの内訳を説明すると、 高低圧をシールする シ一ル材 A 8 aが挿入されている固定スクロール背面の中空ボス部 1 dの外周部 を境界として、 その中心側には吐出ガス圧力 Paが作用しており、 その外周側に は吸入ガス圧力 Psが作用しており、 これらの圧力 ( Pd、 Ρ,) にそれぞれの作 用面積 ( SP2、 SP- SP2) を乗じた後に両者を加算した値が FPVである。 以上の説明をまとめると、 圧力プレート 1 1には、 圧力プレート 1 1を軸線方 向下側に押し下げる力 FF。と、 圧力プレート 1 1を軸線方向上側に押し上げる力 F PVが作用しており、 この実施例においては、 これら 2力の合力 F F PV一 F = ( Pd-Ps) ■ ( SP2 - SPI ) によって圧力プレート 1 1は軸線方向上側に押 し上げられている。 そして、 この力 FP はリーマピン 6を介してフレーム 3に伝 達される。 つまり、 フレーム 3は圧力プレート 1 1によって軸線方向上側に、 FP= ( Pa- P£) ( S P2— S Γ. , ) の力をもって引っ張り上げられているのであ る。
以上が圧力ァレート 1 1に作用する冷媒ガスの差圧力及びその影響の説明であ るが、 次に、 揺動スクロール 2に作用する冷媒ガスの差圧力の説明を行う。 図2 において、 F。。は揺動スクロール 2の板状渦卷齒側 (図 2において上側) に作用 する冷媒ガス圧力の合力であり、 この F。。は揺動スクロール 2を軸線方向下側に 押し下げる力として作用する。 F。Dの内訳を説明すると、 揺動スクロール 2の中 心から外周側に向かって吐出ガス圧力 Pd、 圧縮途中の中間圧力 P»、 吸入ガス圧 力 Psがそれぞれ作用しており、 これらの圧力 ( Ρ£、 Ρπ,、 ΡΕ) に、 それぞれの 作用面積(S,、 S,, S。一 S>— S2) を乗じた後に全てを加算した値が F。Dであ る。
他方、 F。vは揺動スクロール 2のフレーム側 (図 2において下側) に作用する ガス圧力の合力であり、 この!7。、·は揺動スクロール 2を軸線方向上側に押し上げ る力として作用する。 揺動スクロール 2の背面 (図 2において下側) は吸入ガス 雰囲気であるので、 F,ハ,は吸入ガス圧力 Γ と揺動スク π—' L 2の軸線方向投影 面積 との積で表される。
以上の説明をまとめると、 揺動スクロール 2には、 それを軸線方向下側に押し 下げる力 F。。と、 軸線方向上側に押し上げる力 F。vがそれぞれ作用しており、 こ れら 2力の合力 F。= F0D— F。v= ( P <, ~ P s ) ' Si十 ( P„,— Ps) · S 2 によつ て、 揺動スクロール 2は軸線方向下側に押し下げられている。'そして、この力 F 0 は揺動スクロール 2のスラスト面 2 dを介してフレーム 3に伝達される。 つまり フレーム 3は揺動スクロール 2によって軸線方向下側に、 F。= ( Pd- Ρ£) - S,+ ( Pm-Ps) · S2の力をもって押し下げられているのである。
ところで、 通常運転時には、 揺動スクロール 2は固定スクロール 1に押し付け られていなければならない。 つまりこの実施例では、 揺動スクロール 2と連動し て軸線方向に動くフレーム 3には、 軸線方向上側に押し上げる力がト一タルとし て作用していなければならない。 換言すると、 フレーム 3を軸線方向上側に引つ 張り上げる力 FP と、 フレーム 3を軸線方向下側に押し下げる力 F。 との関係が、 FP>F。でなければならないと言うことである。 もし、 揺動スクロール 2の一回 転中のある区間だけであつても F P< F。となる区間が存在すれば、 その区間では、 フレーム 3及び揺動スクロール 2は固定スクロール 1から離れてしまい、 この場 合圧縮室の歯先と歯底との間の洩れすき間が大きくなり、 圧縮動作が成立しない ことになる。
他方、 もし FPが F。に比べて必要以上に大きい場合、 歯先と歯底とが大きな押 付力をもつて摺動することになるばかりか、 揺動スクロール 2のスラスト面 2 d においてもその分だけ負荷が増すことになるので、 摺動損失増大にともなう入力 増加という現象が表れるのは必至で、 そればかりか、 これが焼付き等に発展する という最悪の事態も考えられる。 そこで、 固定スクロール背面の中空ボス部 1 c! の外径寸法、 及び高低圧セパレ一タ 7の内径寸法を調整することによって、 Fr. - F 0 = ( P d - P s ) ( Sp2- S,! - S, ) ~ ( Pm-P.) ■ をさまざまな運 転条件下で必ず正の値で、 かつできる限り小さい値にすること、 つまり最適化が 行われている。 なお、 この最適化の追加的手段として、 固定スクロール 1の背面 (Hi、 図 2において上側) に中間圧空間を形成することも考えられる。 以上が、 こ 究明 实施例 1にお z ^i .^。軸線方向コ:. 一'ラ く ト つまり通;^運転時に固定スクロール 1 と揺動スクロール 2との歯先と歯底!:が い押しはけ力を - 'て運転されるメカニズムの説明で る。 以上 : ¾明によつて この実施例において I、 従来 スクロー,'し圧縮機と同等の理想的な軸線方向コン プライアントが実現できることが示されたと考える。
次に、 この実施例における起動時の挙動を図 3において説明する。 113は、 こ の実施例のスクロール圧縮機の圧力プレート 1 1及び揺動スクロール 2に対して 起動直後に作用する軸線方向の冷媒ガス圧力を示したものである。
図 3において FPDは圧カプレート 1 1の高低圧セパレ一タ側の面 (図 3におい て上側) に作用する冷媒ガス圧力の合力であり、 この FPDは圧力プレート 1 1を 軸線方向下側に押し下げる力として作! 2用する。 起動直後の場合、 吐出ガス圧力は まだ上昇していないので、 単純に考えると吸入ガス圧力と同じ P と考えられる ( Ρ.= Γ ) 。 よって、 FPDは吸入ガス圧力 ( PS ) に圧力プレート 1 1の軸線 方向投影面積 ( S P ) を乗じたものである。
他方、 FPVは圧力プレート 1 1の固定スクロール側の面 (図 3において下側) に作用する冷媒ガス圧力の合力であり、 この FPVは圧力プレート 1 1を軸線方向 上側に押し上げる力として作用する。 前述のように、 起動直後の場合、 吐出ガス 圧力はまだ上昇していないと考えられるので、 F PVは吸入ガス圧力 P sに圧力プ レート 1 1の軸線方向投影面積 SPを乗じたもので、 FPDと同じ値である。
次に、 揺動スクロール 2に作用する力の説明を行う。 図 3において、 は揺 動スクロール 2の板状渦卷齒側 (図 3において上側) に作用する冷媒ガス圧力の 合力であり、 この F。Dは揺動スクロール 2を軸線方向下側に押し下げる力として 作用する。 前述のように、 起動直後の場合、 吐出ガス圧力はまだ上昇していない と考えられる。 このときの F。Dの内訳を説明すると、 揺動スクロール 2中心部か ら外周側に向かって、 まだ昇圧していない吐出ガス圧力 PS、 圧縮途中の中間圧 力 Ρ,,へ 吸入ガス圧力 PSが作用しており、 これらの圧力 ( ΡΕ、 ΡΠ,、 Ρ, ) にそ れぞ'れの作甩面積(S^ S S υ - S , - S2) を乗じた後に全てを加算した値が
F t¾る
他方、 F は揺動スクロール 2のフレーム側 (図 2において下側) に作用する 冷媒ガス圧力の合力であり、 この F。-、..は揺動スクロール 2を軸線方向上側に I. 上げる力として作用する。 揺動スクロール 2の背面 (図 3において下側) は吸入 ガス雰囲気であるので、 F。、'は吸入ガス圧力 P sと揺動スクロール 2の軸線方向 投影面積 S。との積で表される。
ここまでの説明をまとめると、 圧力プレ一ト 1 1を押し下げる力 F E. t,と押し上 げるカ F P Vとは同じ大きさで打ち消し うので、 圧力プレート 1 1がフレーム 3 を引っ張り上げる力は零である。 他方、 揺動スクロール 2に作用する力は、 ( 2 ) 式で表わされ、 この式から分かるように揺動スクロール 2を軸線方向下側に押す 力が必ず大となっており、 この力 F。 ( = F。。一 F。v ) はそのままフレーム 3を 軸線方向下側に押し下げる力となっている。 つまり、 起動直後においては、 フレ —ム 3及び揺動スクロール 2は図 3に示すように固定スクロール 1から離れた状 態となつているのである。 また、 この状態は起動前、 つきり停止時に、 揺動スク ロール 2やフレーム等の自重によって安定している状態と同じ状態なのである。 そして、 起動後しばらくして、 吐出ガス圧力 P dがある程度上昇してくると、 フ レーム 3と共に揺動スクロール 2が徐々に持ち上げられ、 その後図 2の状態で安 定するのである。
F 0 D =-· P s ■ S 0 + ( P m - P s ) - S 2 > P s - S o - F o v · · · ( 2 )
以上の説明から明らかなように、 この実施例のスクロール圧縮機においては、 起動前には固定スクロール 1 と揺動スクロール' 2とは軸線方向に比較的大きなす き間を有している、 つまり密閉容器 1 0に固定支持されている固定スクロール 1 に対して揺動スクロール 2が軸線方向下側に離れた位置に存在し、 起動後しばら くはこの位置鬨係で安定しているが、 その後圧力ァレ一ト 1 1は軸線方向に徐々 に押し上げられるとともに揺動スクロール 2はリ一マピン 6を介して持ち上げら れ、 ついには固定スクロール 1と揺動作スクロール 2との歯先と歯底とが軽 押 付力を持つという定常状態に移行する。 従って、 従来のスクロール圧縮機で見ら れたように、 主要部品である固定スクロール 1が起動時に衝撃的な上下運動を何 回か繰り返すことはない。 それゆえ、 起動時に騒音が大きくなることも、 また 動時に軸線方向コンプライアントを実現するためのリーマピン 6に損傷を与える こともない。 二の実施咧の説明の最後に、 補足説 して . フレーム 3の安定性にへいて^ '"、る„ この実施例の特 Sを端的に言うと、 従来は固定スクロール 1を揺動スク c 一几 2に対して、 つまり固定支持されたフレーム 3に対して軸線方向にのみ変位 可能に構成亡る二とによって、 軸線方向 〉コンブ 'ライアントを実現していた、 つ まり歯先と歯底とのすき間を原則的に無くし、 かつ固定スクロール 1を揺動スク ロール 2に軽い接触力で押付けていた。 これに対して、 この実施例では密閉容器 1 0に固定支持された固定スクロール 1に対して、 揺動スクロール 2が圧接する フレーム 3を軸線方向にのみ変位可能に構成することによって、 結果的に軸線方 向のコン'プライアントを実現した、 つまり歯先と齒底とのすき間を原則的に無く しかつ軽い接触力でフレーム 3つまり揺動スクロール 2を固定スクロール 1に押 付けたということである。 その際、 もし仮にリーマピン e3に作用するモーメント が釣り合っていないと、 もつと厳密に言うとリーマピン 6が直接モーメントを受 けてしまうような力学的構成になっていたとしたら、 リーマピン 6はこじてしま い、 フレーム 3の軸線方向のスムースな変位 (追随動作) が阻害されることが心 配される。
図 4は、 この実施例のスクロール圧縮機に作用する半径方向の力を図示したも のである。
F。は揺動スクロール 2に作用する冷媒ガス負荷であり、 その作用点の軸線方 向位置は扳状渦卷歯 2 bの歯高中央である。 一方、 この揺動スクロール 2を半径 方向に支持しているのは (というよりむしろ駆動しているのは) 摺動軸受 2 cの 中央であり、 この位置において冷媒ガス負荷 F Eは F S ,として主軸 4のピン部 4 aに伝達され ( F s l = F e ) 、 揺動スクロール 2はその反力として F ( ( F u , - F g ) を受ける。 ここで注意しなければならないことは、 揺動スクロール 2には. F gと F 0 ,とによって生じるモーメント (偶力) が作用するということである。 そして、 その大きさは F。の作用点と F 0 ,の作用点との軸線方向距離を Lとする と F · Lである u 揺動スクロール 2が安定して (転覆しないで) 揺動運動する ためには、 揺動スクロール 2に作用するモーメントは釣り合つていなければなら ない。 そこで、 揺動スクロール 2は、 前述の転覆モーメント F\ · Lに対抗する 主なカウンタ一モーメントを揺動スクロール 2に作用するスラストガス負荷とフ レーム 3から揺動スクロール 2に作用するスラスト反カとによって生じるモーメ ントという形で得ている。 このため、 前述の転覆モーメントはフレーム (厳密に 言うとフレーム 3と圧力プレート 1 ] によって構成され.る系) に¾ として伝: 1£ される (MF= F L ) 。 一方、 主軸 4のピン部 4 aに伝達された力 F は第 1 軸受 3 cを介してフレーム 3に FF1として伝達される。 ここて'、 揺動軸受 2 c'の 中央と第 1軸受 3 cの中央との軸線方向距離を 第 1軸受 3 cの中央と第 2 フレーム 12の第 2軸受 12 aの中央との距離を £ 2とすると、 主軸 4に関する 力及びモーメントの釣り合いから、 式 ( 3 ) が導き出される。
FF1 = [ ( +J2 2) /£ 2] ■ ( 3 )
フレーム 3に伝達された力 F F ,はリーマピン 6を介して軸線方向追随摺動箇所 である固定スクロール 1のリーマ穴 1 cで受ける、 つまり FF1と同じ大きさの力 FF2を反作用力として受ける ( FF2=FF1 ) わけであるが、 もしこの FF2の作用 位置が不適当であると、 フレーム 3は、 それ自身の安定性 (モーメントの釣り合 い) を保っために、 FF2の作用点つまり軸線方向追随摺動箇所においてモーメン トを受けることになる。 これは外周がリーマであるリーマピン 6と固定スクロ一 ル 1のリーマ穴 1 cとがこじることを意味し、 既に述べたように軸線方向の追随 動作を阻げる原因となってしまう。 ここで、 FF2の作用点の理想点な位置を、 第 1軸受 3 cの中央から揺動スクロール側 (図 4において上側) の距離 Xとして算 出しておくと、 フレーム 3に鬨するモーメントの釣り合いから、 式 ( 4 ) となる , 式 (4 ) で規定される位置を含む軸線方向位置に、 外周がリーマであるリーマ ピン 6と固定スクロール 1のリーマ穴 1 cとの嵌合位置を設けることで、 フレ一 ム 3の軸方向追随動作が円滑に実現される。
Figure imgf000017_0001
Mv ( = F。 . し) = FF1 ( = x
X し ■ · ■ (4 )
Figure imgf000017_0002
つまり、 リ一マピン 6のガイ ド部分 ί: 、 距離 Xに含まれることが望ましい 実施例 2 .
下、 こ 発明 実施例 2を Ξに基づいて説明する ',
図 5はこの発明 ス ール圧縮機の実施^ 2 〉定常運転時の様子を示す耍^ 面図である。
[1において、 1は固定スクロールであり、 :-の中心部には吐出口 1 eが形成さ れている。 また、 台板部 1 aの片側 (図5において下側) には板状渦卷歯 1 bが 形成されており、 板状渦卷歯 1 bの外周側には対向してオルダム案内溝 1 gがそ れぞれ形成されており、 この案内溝 1 gにはオルダムリング 9の上爪 9 aが半径 方向に摺動自在に係合されている。 また、 オルダム案内溝 1 gの外周側にはフレ ーム 3との半径方向及び回転方向の位置決めをする凸部 1 ίが形成されている。
2は揺動スクロールであり、 その台板部 2 aの片側 (図 5において上側) には固 定スクロール 1の板状渦卷歯 1 bと実質的に同一形状で 1 8 0。 の位相差をもつ 板状渦卷歯 2 bが形成されている。 板状渦卷歯 2 bの外周側には固定スクロール 1のオルダム案内潢 1 gとほぼ 9 0。 の位相差をもってオルダム案内溝 2 eが対 向して形成されており、 オルダムリング 9の下爪 9 bが半径方向に摺動自在に係 合されている。 1 3は揺動スクロール 2の下側に設けられ揺動スクロール 2を支 持する揺動スクロール背面支持部材 (以下、 支部部材と略称する。 ) である。 ォ ルダム案内溝 2 eの下方には支持部材 1 3の半径方向及び回転方向の位置拘束を 行うためのリーマ穴 2 hが対称な位置に 2本形成されている。 また、 台板部 2 a には支持部材 1 3との間に所定の圧力を生じさせるための圧力導入孔である圧力 引込用ポート 2 gが形成されている。 支持部材 1 3の揺動スクロール 2と反対側 (図 5において下側) の中心部には中空円筒状のボス部 1 3 dが形成されており . ボス部 1 3 dの内側面には揺動軸受 1 3 cが形成されている。 また、 支持部材 1 3のボス部 1 3 dと同じ側の支持部材 1 3の外周厠には、 フレーム 3のスラスト 軸受 3 aと平面摺動可能なスラスト面 1 3 bが形成されている。 また、 支持部材 1 3の揺動スクロール 2と同じ側 (図 5において上側) の外周側には揺動スク —ル 2との半径方向及び回転方向の位置決めを行うためのリーマ穴 1 3 eが形成 されている。 そして、 リーマピン 6はリーマ穴 2 hを貫通してリーマ穴 1 3 eに 固着揷入され、 またそのリ一マピン" 6の先端は揺動スクロール 2の板状渦卷歯 2 bの先端からつけ根の中間点よりも先 に近い位置にある。
揺動スクロール 2は支持部材 1 3に対し軸 方向に移動可能になってお 、 ま た揺動スクロール 2の接^面にはシール材 A S aが装着されている。 フ 一厶 3 の中心部には、 電動機によって駆動される主軸 4を半径方向に支持する第 1軸受 3 cが形成されており、 加えてフレ一ム 3の外周側には固定スク Π—ル 1 との半 径方向及び回転方向の位置決めを行うためのリーマ穴 3 dが形成されており、 こ のリーマ穴 3 dに固定スクロール 1位置決め用の凸部 1 I"が嵌着されている。 固定スクロール 1の台扳部 1 aの板状渦卷歯 1 bと反対側 (図 1において上側) の高低圧仕切板 1 4は台扳部 1 aに密着しているとともに、 密閉容器 1 0に溶接 固定されている。
次に、 この実施例 2の定常運転時の動作の説明を行う。 圧縮室内での高圧冷媒 ガスおよび中間圧冷媒ガスは揺動スクロール 2の圧力引込用ポート 2 から揺動 スクロール 2の台板部 2 aと支持部材 1 3との間に引き込まれる。 揺動スクロー ル 2は、 この圧力による軸線方向力と圧縮室内圧力による軸線方向力の差から生 じる所定の軸線方向力でリーマピン 6に案内されて固定スクロール 1に押し付け られる。 また、 この時、 揺動スクロール 2の扳状渦卷歯 2 bには半径方向のガス 圧力により生じる力が作用するが、 この力の作用点である板状渦卷歯の縦方向中 間点にはリ一マピン 6からの反力が作用するので、 揺動スクロ一ル 2には転覆モ —メントが作用しない。 従って、 軸線方向押し付け力を極力小さく設定しても揺 動スクロール 2は安定した姿勢で固定スクロール 1に押し付けられるので、 揺動 スクロール 2は安定して固定スクロール 1に押し付けられ、 リーマピン 6のこじ りを防止できる。
また、 固定スクロール 1と揺動スクロール 2を樹脂化することによって高精度 な形状を機械加工無しで射出成形だけで行えば、 コストが著しく低下する。
実施例 3
以下この発明の実施例 3を図に基づいて説明する。 図 6はこの発明に係わるス クロール圧縮機の実施例 3の要部断面図である。
図 6は定常運転時の状態を示す図である。 図において、 1は固定スクロー で あり、 リ一マピン (図示せず) によってフレーム支え 1 5との位相が管理されて、 台 ¾部 1 aの外周部はマレーム支え 1 5にボルト 〈H亍せず) によって締結さ ている。 また、 台板 1 片側 (図 ύにおいて下側) には板状渦卷歯 1 bが ί)λ.、'れ 、い )。
2は揺動スクロールであり、 台板部 2 aの片側 (図 6において上側) には固定 スクロール 1の板状渦卷齒 1 bと実質的に同一形状の板-伏渦卷き歯 2 が形成さ れており、 また台板部 2 aの板状渦卷歯 2 bと反対側 (図6において下側) 中 心部には中空円筒状のボス部 2 ίが形成されており、 そのボス部 2 ίの内側面に は揺動軸受 2 cが形成されている。 また、 ボス部 2 f と同じ側の揺動スクロール 2の外周側には、 フレーム 3のスラスト軸受 3 aと平面摺動可能なスラス 1、面 2 dが形成されている。 また、 揺動スクロ一/レ 2の台板部 2 aの外周側には、 対向 してオルダム案内溝 2 eがそれぞれ形 1X成されており、 このオルダム案内潢 2 eに
S
はオルダムリング 9の上爪 9 aが半径方向に摺動自在に係合されている。 他方、 フレーム 3にも、 揺動スクロール 2のオルダム案内清 2 eとおおよそ 9 0 Λ の位 相差をもってオルダム案内溝 3 bが対向して一対形成されており、 このオルダム 案内搆 3 bにはオルダムリング 9の下爪 9 bが半径方向に摺動自在に係合されて いる。 また、 フレーム 3の中心部には、 電動機によって駆動される主軸 4を半径 方向に支持する第 1軸受 3 cが形成されている。 '
加えて、 フレーム 3にはリーマピン 1 7が圧入するリーマ穴 3 gが形成されて おり、 またこのリーマピン 1 7はフレーム支え 1 5に形成されたキ一溝 1 5 eに 係合されており、 これによつてフレーム 3とフレーム支え 1 5との位相が管理さ れ、 フレーム 3とフレーム支え 1 5とは回転方向が拘束されている。
フレーム支え 1 5の外側面は密閉容器 1 0に焼きばめされており、 密閉容器 1 0の内部を、 吸入ガス雰囲気 1 O cと吐出ガス雰囲気 1 O dとに仕切っている。 また、 フレーム支え 1 5の内側面には、 同軸上に管理された 2つの円筒面、 すな わち嵌合円筒面 C 1 5 aと嵌合円筒面 D l 5 bとが形成されており、 それぞれは フレーム 3の外面に同軸上に形成された 2つの円筒面、 すなわち嵌合円筒面 C 3 dと嵌含円筒面 D 3 eとが嵌合している。 また、 フレーム支え 1 5の内側面には シール材を収納する円環状の i―ル瀵が形成されており、 そのシール溝に >ール 材 C 1 6 aおよびシール材 D 1 6 bが嵌着されている。 そして、 これら 2つの ール材 1 6 a . 1 G bとフレーム支え 1 5 内測面とフレーム 3の外厠面とによ て囲われた空間 E 1 5 '、- は、 フレーム支え 1 5に形成された高圧導入孔 1 5 dを 介して吐出ガス雰囲気 1 0 dと連通している。
主軸 4 揺動スクロール厠 (図 6において上側) 端部には、 揺動スクロー/ L 2 の偏心方向と同一方向の平面部を有するビン部 4 aが形成されており, このピン 部と、 内側面に平面部を有するスライダー 5とが係合されている。 また、 スラ ί グー 5の外側面は円筒形状であり、 揺動スクロール 2の揺動軸受: 2 cに回転自在 に係合されている。 1 0 aは圧縮される前の低圧ガスを密閉容器 1 0内に導く吸 入管であり、 1 O bは圧縮された後の高圧ガスを密閉容器 1 0外に排出する吐出 管である。
次に、 この実施例の動作の説明を行う。 なお、 この実施例 3の定常運転時の動 作、 起動時の動作、 フレームの安定性に鬨しては、 基本的には実施例 1と同じで あるので、 ここでは異なるところ、 特徴的なところだけを説明する。
定常運転時には、 吐出ガス雰囲気 1 0 dが高圧であるので、 高圧導入孔 1 5 d を介して連通された空間 E 1 5 cも高圧となり、 フレーム 3は嵌合円筒面 C 3 d と嵌合円筒面 D 3 eの 2ケ所でフレーム支え 1 5に案内され上方に浮き上がつて いる。 そのため、 スラスト軸受 3 aを介してフレーム 3に押し付けられている揺 動スクロール 2も上方に浮き上がり、 そして結果的には揺動スクロール 2の歯先. 歯底と固定スクロ一ル 1の歯底、 歯先とが軽く接触摺動している。
また、 起動直後は、 吐出ガス雰囲気 1 0 dが高圧に達していないので、 フレ一 ム 3は下方に押し下げられており、 これに伴い揺動スクロール 2も下方に押し下 げられ、 その結果固定スクロールの歯先、 歯底と揺動スクロールの歯底、 歯最と に隙間を有するスムーズな起動が実現される。
なお、 本実施例においては、 フレーム 3を上方に持ち上げる手段としてフレー ム 3の下方に高圧空間 E 1 5 cを形成する例で説明したが、 高圧空間 E 1 5 cの 代わりに中間圧空間を形成してもよい。 その際には、 固定スクロール 1の中間圧 相当位置に抽気孔を設けて中間圧を導いてくる手段と揺動スクロールの中間圧 ¾ 当位置に抽気孔を設けて、 スラスト軸受けを介して中間圧を導いてくる手段が考 えられる。 また、 中間圧は圧縮室の適当な位置から抽出する方法以外に、 圧縮室 とは独立に高圧と IK圧とを混合するデべィスによ て ¾土させて よい また、 高圧し中間圧 両方を利用すること 考えられるし、 に加えて、 ネ等. ' 弾 力を利^すること えられる。
ί、た、 本実施例においては、 オルダムリン グ 9を ¾動スクロール 2とつ Iーム 3との間に介在させた で説明したが、 ォ ダムリング 9を揺動スクロールとフ レーム支えとの間に介在させることも、 または揺動スクロールと固定スクロ一几 との間に介在させるようにしてもよい。
また、 本実施例においては、 フレーム支え 1 5によって、 吸入ガス雰囲気 1 〇 cと吐出ガス雰囲気 1 0 dとを仕切る例で説明したが、 必ずしも密閉容器 1 0内 を上下に仕切る必要はなく、 全体が吸入ガス雰囲気の場合も、 また全体が吐出ガ ス雰囲気の場合も考えられる。 その際、 全体が吸入ガス雰囲気の場合は吐出口 1 eと、 吐出管 1 0 bとがパイプ等で直結され、 また全体が吐出ガス雰囲気の場合 は吸入管 1 0 aと圧縮室とが直結されている。
また、 本実施例の場合、 軸線方向追随運動を行うフレーム 3を案内する箇所、 即ち嵌合円筒面 C 1 5 aと嵌合円筒面 D 1 5 bとのそれぞれのスパンが長いので, 軸線方向追随運動する部材であるフレームの安定性は非常に良好である。
産業上の利用可能性
この発明のスクロール圧縮機によれば、 定常運転時には従来のスクロール圧縮 機と同様な理想的な軸線方向コンプライアントが実現される、 即ち板状渦卷歯の 歯先と歯底とが常時軽い接触力をもって摺動しているとともに、 起動時において 異常音が発生することもなく、 また揺動スクロールの円滑な移動を可能にし、 高 性能、 低騒音、 高信頼性のスクロール圧縮機が得られる。

Claims

請求の範囲
1 . 密閉容器と、 この密閉容器を高圧室と低圧室とに区画する高低圧セパレ
—タと、 前記低圧室に設けられそれぞれ板状渦卷歯が相互間に圧縮室を形成する ように互いに嚙み合わされた固定スクロール及び揺動スクロールと、 この揺動ス クロールを軸線方向に支持すると共に主軸を回転自在に支持するフレームと、 前 記固定スクロールと前記フレームとを半径方向及び回転方向に相対位置拘束する 連結体と、 前記高低圧セパレ一タと前記固定スクロールとの間に設けられ高低圧 セパレータ及び固定スクロールとそれぞれ係合する圧力プレートとを備え、 前記 固定スクロールは前記密閉容器に固定支持されると共に、 前記連結体は、 前記固 定スクロールを貫通して前記フレームと前記圧力プレートとを一方向に連結し、 前記フレーム及び前記圧力プレートは前記固定スクロールに対して軸線方向に変 位可能になつていることを特徴とするスクロール圧縮機。
2 . 密閉容器と、 この密閉容器内に設けられそれぞれ板状渦卷歯が相互間に 圧縮室を形成するように互いに嚙み合わされた固定スクロール及び揺動スクロ一 ルと、 この揺動スクロールを軸線方向に支持すると共に主軸を半径方向に支持す るフレームと、 前記揺動スクロールの板状渦卷歯の反対側に設けられた揺動スク ロール背面支持部材と、 この揺動スクロール背面支持部材と端部が固着されてい るとともに前記揺動スクロールに嵌着された連結体とを備え、 前記揺動スクロ一 ルは、 揺動スクロールに形成された圧力導入孔から導入された前記圧縮室内のガ ス圧力により揺動スクロール背面支持部材から離され前記固定スクロール側に押 されるようになつていることを特徴とするスクロール圧縮機。
3 - 密閉容器と、 この密閉容器内に設けられそれぞれ板状渦卷歯が相互間に 圧縮室を形成するように互いに嚙み合わされた固定スクロール及び揺動スクロ一 ルと、.この揺動スクロールを軸線方向に支持すると共に主軸を半径方向に支持す るフレームと、 このフレームと前記密閉容器との間に密閉容器に固着されて設け られているフレーム支えとを備え、 前記フレームは、 前記フレーム支えで半径方 向には拘束された状態で軸線方向の前記固定スクロール側に押され、 移動するよ うになつていることを特徴とするスクロール圧縮機。 '
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