WO2021009839A1 - スクロール圧縮機 - Google Patents
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- F04C2250/10—Geometry of the inlet or outlet
- F04C2250/101—Geometry of the inlet or outlet of the inlet
Definitions
- the present invention relates to a scroll compressor.
- a scroll compressor is known as a compressor used for, for example, an air conditioner or a refrigerating device.
- the scroll compressor disclosed in Patent Document 1 includes a shell, a main frame fixed to the inner wall surface of the shell, a compression mechanism unit for compressing the refrigerant, and an electric motor for driving the compression mechanism unit.
- the compression mechanism is a fixed scroll having a fixed base plate provided with a first spiral protrusion, and a swing provided with a second spiral protrusion that is swingably supported by the main frame and meshes with the first spiral protrusion. It has a swing scroll having a moving table plate.
- a compression chamber for compressing the refrigerant is formed between the first spiral protrusion portion and the second spiral protrusion portion by engaging the first spiral protrusion portion and the second spiral protrusion portion.
- the fixed base plate of the fixed scroll is provided with an outer peripheral wall that projects toward the main frame and abuts on the upper surface of the main frame along the outer peripheral edge.
- the outer peripheral wall of the fixed scroll and the main frame are fixed by fixing members such as bolts.
- the inside of the shell is divided into a low pressure chamber and a high pressure chamber with a compression mechanism portion in between.
- An electric motor is installed in the high-voltage chamber.
- the refrigerant compressed by the compression mechanism unit flows out to the high-pressure chamber where the electric motor is arranged through the connecting passage formed between the outer peripheral wall of the fixed scroll and the main frame.
- the electric motor is cooled by the refrigerant flowing into the high pressure chamber.
- the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and in a structure in which the refrigerant compressed in the compression chamber is discharged to a high-pressure chamber in which an electric motor is arranged through a connecting passage, the swing scroll is mainly used. It is an object of the present invention to provide a scroll compressor capable of expanding the inner wall surface of the shell to the maximum extent and expanding the capacity of the compression chamber.
- the scroll compressor according to the present invention includes a shell forming a closed space, a main frame fixed to the inner wall surface of the shell, a fixed scroll having a fixed base plate provided with a first spiral protrusion, and the main. It has a swing base plate that is swingably supported by a frame and is provided with a second spiral protrusion that meshes with the first spiral protrusion, and forms a compression chamber that compresses the refrigerant with the fixed scroll.
- the swinging scroll, an electric motor arranged below the main frame and rotating the swinging scroll with respect to the fixed scroll, and the outside of the shell are communicated with each other in a motor space provided with the electric motor.
- a discharge pipe for discharging the refrigerant compressed in the compression chamber to the outside of the shell is provided, and the inside of the shell includes a refrigerant suction space located before the refrigerant taken in from the outside is taken into the compression chamber, and the above.
- a discharge space located above the fixed scroll and serving as an outlet for the refrigerant compressed in the compression chamber, and a connecting passage for communicating the discharge space and the motor space are provided, and the main frame and the fixed scroll are provided.
- An isolation wall portion that separates the connecting passage from the refrigerant suction space is provided between the two, and the fixed base plate is fixed to the inner wall surface of the shell.
- the fixed base plate is fixed to the inner wall surface of the shell.
- the outer peripheral wall for fixing the frame and the fixed scroll can be omitted, and the swing scroll can be expanded to the inner wall surface of the main shell as much as possible to increase the capacity of the compression chamber.
- FIG. 1 It is a vertical cross-sectional view which shows typically the internal structure of the scroll compressor which concerns on Embodiment 1.
- FIG. It is sectional drawing which showed the main frame of the scroll compressor which concerns on Embodiment 1 from the upper surface side. It is sectional drawing which showed the compression mechanism part of the scroll compressor which concerns on Embodiment 1.
- FIG. It is a top view which showed the fixed scroll of the scroll compressor which concerns on Embodiment 1 from the lower surface side. It is a top view which showed the rocking scroll of the scroll compressor which concerns on Embodiment 1 from the upper surface side.
- the swing scroll of the scroll compressor according to the first embodiment is shown from the lower surface side, and is an explanatory view of the shape of a recess formed in the swing base plate.
- FIG. 1 The swing scroll of the scroll compressor according to the first embodiment is shown from the lower surface side, and is an explanatory view of the shape of a recess formed in the swing base plate.
- FIG. 5 is a vertical cross-sectional view schematically showing an upper portion of an internal structure of the scroll compressor according to the second embodiment.
- FIG. 5 is a vertical cross-sectional view schematically showing an upper portion of an internal structure of the scroll compressor according to the third embodiment.
- FIG. 5 is a vertical cross-sectional view schematically showing an upper portion of an internal structure of the scroll compressor according to the fourth embodiment. It is sectional drawing which showed the main frame of the scroll compressor which concerns on Embodiment 4 from the upper surface side.
- FIG. 5 is a vertical cross-sectional view schematically showing an upper portion of an internal structure of the scroll compressor according to the fifth embodiment. It is sectional drawing which showed the main frame of the scroll compressor which concerns on Embodiment 5 from the upper surface side.
- FIG. 5 is a vertical cross-sectional view schematically showing an upper portion of an internal structure of the scroll compressor according to the fifth embodiment. It is sectional drawing which showed the main frame of the scroll compressor which concerns on Embodiment 5 from the upper surface side.
- FIG. 1 is a modification 1 of the scroll compressor according to the fifth embodiment, and is a vertical sectional view schematically showing an upper portion of an internal structure.
- FIG. 2 is a modification 2 of the scroll compressor according to the fifth embodiment, and is a vertical cross-sectional view schematically showing an upper portion of an internal structure.
- FIG. 6 is a vertical cross-sectional view schematically showing an upper portion of an internal structure of the scroll compressor according to the sixth embodiment.
- FIG. 1 is a modification 1 of the scroll compressor according to the sixth embodiment, and is an enlarged view of a main part.
- FIG. 1 is a modification 1 of the scroll compressor according to the sixth embodiment, and is a plan view showing the main frame from the upper surface side.
- FIG. 2 is a modification 2 of the scroll compressor according to the sixth embodiment, and is an enlarged view of a main part.
- FIG. 1 is a vertical cross-sectional view schematically showing the internal structure of the scroll compressor according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing the main frame of the scroll compressor according to the first embodiment from the upper surface side.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing a compression mechanism portion of the scroll compressor according to the first embodiment.
- FIG. 4 is a plan view showing the fixed scroll of the scroll compressor according to the first embodiment from the lower surface side.
- FIG. 5 is a plan view showing the swing scroll of the scroll compressor according to the first embodiment from the upper surface side.
- FIG. 1 is a vertical cross-sectional view schematically showing the internal structure of the scroll compressor according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a cross-sectional view showing the main frame of the scroll compressor according to the first embodiment from the upper surface side.
- FIG. 3 is a cross-sectional view showing a compression mechanism portion of the scroll compressor according to the first embodiment.
- FIG. 4 is a plan view showing the fixed scroll of the
- the scroll compressor 100 according to the first embodiment is one of the components of the refrigerating cycle used in, for example, a refrigerator, a freezer, an air conditioner, a refrigerating device, a water heater, etc., and provides a refrigerant that circulates in the refrigerating cycle. It is sucked, compressed, and discharged in a high temperature and high pressure state.
- the scroll compressor 100 is a compression mechanism unit composed of a shell 1 forming an outer shell, a main frame 2 fixed to the inner wall surface of the shell 1, a fixed scroll 4, and a swing scroll 5. 3, an electric motor 6 for driving the compression mechanism unit 3, a crankshaft 7 for connecting the compression mechanism unit 3 and the electric motor 6, and a subframe 8.
- the shell 1 is a conductive member such as metal, and is formed in a tubular shape that forms a closed space.
- a main frame 2, a compression mechanism portion 3, an electric motor 6, and a crankshaft 7 are housed inside the shell 1. Further, an oil reservoir 18 for storing lubricating oil is provided on the inner bottom portion of the shell 1.
- the shell 1 is composed of a cylindrical main shell 1a, a substantially hemispherical upper shell 1b that closes the upper surface opening of the main shell 1a, and a substantially hemispherical lower shell 1c that closes the lower surface opening of the main shell 1a. ..
- the upper shell 1b and the lower shell 1c are respectively joined to the main shell 1a by welding or the like.
- the inner wall surface of the main shell 1a is formed below the large-diameter first inner wall surface 10a formed above and the first inner wall surface 10a, and is larger than the inner diameter of the first inner wall surface 10a. It has a second inner wall surface 10b having a small diameter.
- the first step portion 11a formed by the lower end of the first inner wall surface 10a and the upper end of the second inner wall surface 10b functions as a positioning portion of the main frame 2.
- the main shell 1a is provided with a suction pipe 13, a discharge pipe 14, and a power supply terminal 19.
- the suction pipe 13 is provided to take in the refrigerant from the outside to the inside of the shell 1.
- the illustrated suction pipe 13 communicates the outside of the shell 1 with the refrigerant suction space 31 surrounded by the fixed scroll 4 and the main frame 2, but the configuration is not limited to this, and the refrigerant is transferred to the shell 1. Any form may be used as long as it can be taken in from the outside to the inside.
- the discharge pipe 14 is provided to communicate the outside of the shell 1 with the motor space 16 provided with the electric motor 6 and discharge the refrigerant compressed in the compression chamber 30 to the outside of the shell 1.
- the suction pipe 13 and the discharge pipe 14 are joined to the main shell 1a by welding, brazing, or the like with a part inserted into the holes formed in the side wall of the main shell 1a.
- the refrigerant suction space 31 is a space located before the refrigerant taken in from the suction pipe 13 is taken into the compression chamber 30.
- the refrigerant suction space 31 is not limited to the space surrounded by the fixed scroll 4 and the main frame 2 shown, as long as it is a space located before the refrigerant taken in from the suction pipe 13 is taken into the compression chamber 30. , May be provided at other positions.
- the pressure of the refrigerant in the refrigerant suction space 31 is the refrigerant pressure before compression, which is a low pressure.
- the space provided above the fixed scroll 4 inside the shell 1 is a discharge space 15 that serves as an outlet for the refrigerant compressed in the compression chamber 30.
- the motor space 16 is below the main frame 2 and is a space provided with the electric motor 6. Further, inside the shell 1, a connecting passage 21 for communicating the discharge space 15 and the motor space 16 is provided as a flow path for the refrigerant compressed in the compression chamber 30.
- the pressure of the refrigerant in the discharge space 15, the motor space 16 and the connecting passage 21 is the pressure of the refrigerant after compression, which is a high pressure.
- the power supply terminal 19 is provided to supply power to the scroll compressor 100.
- the power feeding terminal 19 is a metal member, and as shown in FIG. 1, one end thereof is arranged outside the shell 1 and the other end is arranged inside the shell 1.
- the other end of the power supply terminal 19 arranged inside the shell 1 is connected to the electric motor 6 by the wiring 19a.
- the main frame 2 is a cylindrical metal frame that gradually tapers downward, and supports the swing scroll 5 swingably.
- the position of the main frame 2 in the vertical direction is determined by the outer peripheral surface of the upper portion being supported by the first step portion 11a of the main shell 1a.
- the main frame 2 is fixed to the inner wall surface of the main shell 1a by, for example, shrink fitting or welding in a state where the outer peripheral surface of the upper portion is supported by the first step portion 11a.
- the refrigerant suction space 31 and the motor space 16 are separated by airtightly fixing the contact surfaces between the main frame 2 and the main shell 1a.
- the upper surface of the main frame 2 is an annular flat surface 24.
- An isolation wall portion 20 that isolates the connecting passage 21 from the refrigerant suction space 31 is provided between the flat surface 24 of the main frame 2 and the fixed scroll 4.
- the isolation wall portion 20 has a configuration in which a part of the flat surface 24 of the main frame 2 projects toward the fixed scroll 4 and the fixed scroll 4 is supported at the upper end portion.
- the isolation wall portion 20 has a concave cross-sectional shape and is formed along the inner wall surface of the main shell 1a. The space surrounded by the isolation wall portion 20 and the inner wall surface of the main shell 1a becomes the connecting passage 21 isolated from the refrigerant suction space 31.
- the isolation wall portion 20 can be formed by a method such as casting.
- the connecting passage 21 is formed by the isolation wall portion 20 in an arc shape along the circumferential direction of the inner wall surface of the main shell 1a.
- the isolation wall portion 20 is arranged in a phase substantially opposite to the suction pipe 13. This is because the refrigerant sucked from the suction pipe 13 is easily taken into the compression chamber 30 without being subjected to suction pressure loss due to passing through a narrow flow path near the isolation wall portion 20.
- the connecting passage 21 is not limited to the arc shape shown in the figure, and may be an elongated shape along the circumferential direction of the inner wall surface of the main shell 1a, such as a rectangular shape, an elliptical shape, or an oval shape.
- the scroll compressor 100 can reduce the pressure loss of the refrigerant by widening the cross-sectional area of the flow path of the connecting passage 21.
- the flow path cross-sectional area of the connecting passage 21 may be set to 1 to 4 times the flow path cross-sectional area of the discharge pipe 14 as a guide.
- a first through hole 26 for communicating the space surrounded by the isolation wall portion 20 and the inner wall surface of the main shell 1a and the motor space 16 is formed on the outer peripheral surface of the main frame 2.
- the first through hole 26 forms a part of the connecting passage 21.
- the first through hole 26 is formed in a notch shape having substantially the same shape as the cross-sectional shape of the isolation wall portion 20.
- the first through hole 26 is not limited to the notch shape shown in the figure, and may be, for example, a hole surrounded by a periphery.
- the inside of the cylinder of the main frame 2 is formed so that the inner diameter gradually decreases downward.
- An old dam accommodating portion 25 is formed in the upper part of the inside of the cylinder, and a pair of first old dam grooves 22 formed so as to face each other with a shaft hole interposed therebetween are provided on a part of the old dam accommodating portion 25 and the flat surface 24. ing.
- the first Oldham groove 22 is a key groove.
- the lower portion inside the cylinder is a main bearing portion 23 that supports the crankshaft 7.
- the fixed scroll 4 has a disk-shaped fixed base plate 4a and a first spiral protrusion 4b provided on the lower surface of the fixed base plate 4a.
- the rocking scroll 5 is provided on the disc-shaped rocking base plate 5a and the upper surface of the rocking base plate 5a, and meshes with the first spiral protrusion 4b. It has two spiral protrusions 5b.
- the swing scroll 5 is installed so as to be eccentric with respect to the fixed scroll 4. By engaging the first spiral protrusion 4b of the fixed scroll 4 and the second spiral protrusion 5b of the swing scroll 5 with each other, the compression chamber 30 of the compression mechanism 3 is formed.
- the volume of the compression chamber 30 decreases from the outside to the inside in the radial direction of the fixed scroll 4 and the swing scroll 5.
- the refrigerant taken in from the outer end 4c of the first spiral protrusion 4b and the outer end 5c of the second spiral protrusion 5b is moved to the center side and gradually compressed.
- the fixed scroll 4 is made of a metal such as cast iron.
- the outer peripheral surface of the fixed base plate 4a is fixed to the first inner wall surface 10a of the main shell 1a by shrink fitting or welding or the like in a state where the fixed base plate 4a is supported by the isolation wall portion 20.
- a discharge port 40 is formed which communicates with the compression chamber 30 and discharges the compressed refrigerant having a high temperature and high pressure from the compression chamber 30.
- the discharge port 40 communicates with the discharge space 15 provided above the fixed scroll 4.
- a discharge valve 17 that opens and closes the discharge port 40 according to the pressure of the refrigerant is screwed to the upper surface of the fixed scroll 4. The discharge valve 17 opens the discharge port 40 when the refrigerant in the compression chamber 30 reaches a predetermined pressure.
- a second through hole 41 for communicating the space surrounded by the isolation wall portion 20 and the inner wall surface of the main shell 1a and the discharge space 15 is formed on the outer peripheral surface of the fixed base plate 4a.
- the second through hole 41 forms a part of the connecting passage 21.
- the second through hole 41 is formed in a notch shape having substantially the same shape as the cross-sectional shape of the isolation wall portion 20.
- the second through hole 41 is not limited to the notch shape shown in the figure, and may be, for example, a hole surrounded by a periphery.
- the swing scroll 5 is made of a metal such as aluminum. As shown in FIG. 1, the swing scroll 5 revolves with respect to the fixed scroll 4 without rotating with respect to the fixed scroll 4 by the old dam ring 52 for preventing the rotation.
- the surface of the rocking base plate 5a on the side where the second spiral protrusion 5b is not formed acts as a rocking scroll thrust bearing surface.
- a hollow cylindrical boss portion 50 is provided at the center of the swing scroll thrust bearing surface. The swing scroll 5 revolves as the eccentric shaft portion 71 of the crankshaft 7 inserted into the boss portion 50 rotates.
- the swing scroll thrust bearing surface is provided with a pair of second Oldham grooves 51 formed so as to face each other with the boss portion 50 interposed therebetween.
- the second Oldham groove 51 is an oval-shaped key groove.
- the pair of second Oldham grooves 51 are arranged so that the lines connecting them are orthogonal to the lines connecting the pair of first Oldam grooves 22.
- the Oldam ring 52 includes a ring portion, a first key portion, and a second key portion.
- the ring portion has an annular shape and is arranged in the old dam accommodating portion 25 of the main frame 2.
- the first key portion is provided on the lower surface of the ring portion.
- the first key portion is composed of a pair, and each is housed in a pair of first old dam grooves 22 of the main frame 2.
- the second key portion is provided on the upper surface of the ring portion.
- the second key portion is composed of a pair, and each is housed in a pair of second Oldham grooves 51 of the swing scroll 5.
- the position of the second spiral protrusion 5b of the rocking scroll 5 in the rotational direction is determined. That is, the old dam ring 52 positions the swing scroll 5 with respect to the main frame 2, and determines the phase of the second spiral protrusion 5b with respect to the main frame 2.
- the Oldam ring 52 when the swing scroll 5 revolves due to the rotation of the crankshaft 7, the first key portion slides on the first Oldam groove 22 and the second key portion slides on the second Oldam groove 51. This prevents the swing scroll 5 from rotating.
- the refrigerant comprises, for example, a halogenated hydrocarbon having a carbon double bond, a halogenated hydrocarbon having no carbon double bond, a hydrocarbon, or a mixture containing them in the composition.
- the halogenated hydrocarbon having a carbon double bond is an HFC refrigerant having a zero ozone layer destruction coefficient and a chlorofluorocarbon-based low GWP refrigerant, and tetrafluoropropenes such as HFO1234yf, HFO1234ze, and HFO1243zf having a chemical formula of C3H2F4 are available. Illustrated.
- halogenated hydrocarbon having no carbon double bond examples include a refrigerant in which R32 (difluoromethane) represented by CH2F2, R41 and the like are mixed.
- hydrocarbons examples include propane and propylene, which are natural refrigerants.
- the mixture examples include a mixed refrigerant in which R32, R41 and the like are mixed with HFO1234yf, HFO1234ze, HFO1243zf and the like.
- the electric motor 6 is provided below the main frame 2 and rotationally drives the swing scroll 5 connected via the crankshaft 7 with respect to the fixed scroll 4.
- the electric motor 6 includes an annular stator 6a fixed to the inner wall surface of the shell 1 by shrink fitting or the like, and a rotor 6b rotatably attached to face the inner side surface of the stator 6a.
- the stator 6a has, for example, a structure in which windings are wound around an iron core formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates via an insulating layer, and is formed in a ring shape in a plan view.
- the rotor 6b has a structure in which a permanent magnet is built in an iron core formed by laminating a plurality of electromagnetic steel sheets, and has a through hole penetrating in the vertical direction in the center.
- the crankshaft 7 is a metal rod-shaped member.
- the crankshaft 7 includes a spindle portion 70 and an eccentric shaft portion 71.
- the spindle portion 70 is a shaft that constitutes the main portion of the crankshaft 7, and the central axis thereof is arranged so as to coincide with the central axis of the main shell 1a.
- the spindle portion 70 is fixed to the through hole at the center of the rotor 6b by shrink fitting or the like, and is joined to the main bearing portion 23 provided at the center of the main frame 2 by shrink fitting or welding or the like to the lower part of the shell 1. It is rotatably supported by an auxiliary bearing portion 80 provided at the center of the subframe 8. Further, the spindle portion 70 is provided with a first balancer 73 at the upper portion and a second balancer 74 at the lower portion in order to offset the imbalance caused by the swing of the swing scroll 5.
- the eccentric shaft portion 71 is provided at the upper end portion of the spindle portion 70 so that the central shaft thereof is eccentric with respect to the central axis of the spindle portion 70.
- the eccentric shaft portion 71 is rotatably supported by the boss portion 50 of the swing scroll 5.
- the crankshaft 7 rotates with the rotation of the rotor 6b, and the swing scroll 5 is swiveled by the eccentric shaft portion 71.
- an oil passage 72 is provided so as to penetrate vertically along the axial direction.
- the subframe 8 is a metal frame.
- the subframe 8 is joined to the inner wall surface of the main shell 1a by shrink fitting, welding, or the like.
- the subframe 8 includes an auxiliary bearing portion 80 and an oil pump (not shown).
- the sub-bearing portion 80 is a ball bearing provided in the center of the sub-frame 8.
- the oil pump is a pump for sucking up the lubricating oil stored in the oil reservoir 18 of the shell 1, and is provided under the auxiliary bearing portion 80.
- Lubricating oil is stored in the oil reservoir 18 as shown in FIG. Lubricating oil is sucked up by the oil pump, passes through the oil passage 72 of the crankshaft 7, reduces wear between mechanically contacting parts such as the compression mechanism 3, temperature control of sliding parts, and sealability. Improve.
- a refrigerating machine oil containing an ester-based synthetic oil, or the like which is excellent in lubrication characteristics, electrical insulation, stability, refrigerant solubility, low-temperature fluidity, etc., and has an appropriate viscosity is preferable.
- the refrigerant before compression flows into the refrigerant suction space 31 from the suction pipe 13 and is taken into the compression chamber 30 formed by combining the fixed scroll 4 and the swing scroll 5.
- the refrigerant compressed in the compression chamber 30 is discharged from the discharge port 40 into the discharge space 15.
- the refrigerant filling the discharge space 15 is a high-pressure refrigerant after compression. After that, the high-pressure refrigerant moves from the discharge space 15 to the motor space 16 through the connecting passage 21, and is discharged from the discharge pipe 14 to the outside of the shell 1.
- the connecting passage 21 and the refrigerant suction space 31 are separated by the isolation wall portion 20 to ensure airtightness, and the high-pressure refrigerant filling the connecting passage 21 is the refrigerant. Since there is no leakage to the suction space 31, loss of power input can be suppressed and performance can be improved.
- the fixed base plate 4a of the fixed scroll 4 is supported by the isolation wall portion 20 of the main frame 2 and is positioned on the inner wall surface of the shell 1 in the vertical direction. It is fixed by shrink fitting or welding. That is, in the scroll compressor 100 of the first embodiment, since the main frame 2 or the fixed scroll 4 does not have an outer peripheral wall for fixing the main frame 2 and the fixed scroll 4, the swing scroll 5 is mainly used.
- the inner wall surface of the shell 1a can be expanded to the maximum, and the capacity of the compression chamber 30 can be expanded. Further, since the refrigerant suction space 31 can be expanded by expanding the capacity of the compression chamber 30, the area of the flow path of the refrigerant in the compression chamber 30 can be expanded.
- the scroll compressor 100 the pressure loss until the refrigerant flowing in from the suction pipe 13 is taken into the compression chamber 30 is reduced, and the cooling capacity and the heating capacity can be improved. Further, in the scroll compressor 100, the structure can be simplified by omitting the outer peripheral wall for fixing the main frame 2 and the fixed scroll 4, so that the workability of the main frame 2 is improved and the workability of the main frame 2 is improved. It is also possible to reduce the weight.
- the discharge space 15 and the motor space 16 are communicated with each other through a connecting passage 21 in order to discharge the compressed high-pressure refrigerant to the outside of the shell 1.
- the connecting passage 21 projects from a part of the flat surface 24 of the main frame 2 toward the fixed scroll 4, and is formed along the inner wall surface of the main shell 1a by the isolation wall portion 20 formed on the inner wall surface of the main shell 1a. It is formed in an arc shape along the above.
- the connecting passage 21 has a position and a shape that does not interfere with the operation of the fixed scroll 4 and the swing scroll 5, the fixed scroll 4 and the fixed scroll 4 by providing the connecting passage 21
- the capacity of the compression chamber 30 can be expanded without being affected by the size limitation of the swing scroll 5.
- the scroll compressor 100 has an arcuate recess 53 formed on the outer peripheral surface of the rocking base plate 5a of the rocking scroll 5 to avoid interference with the isolation wall portion 20. It may be configured.
- the recess 53 is formed by recessing the outer peripheral surface of the rocking base plate 5a that approaches the isolation wall portion 20 toward the center of the rocking base plate 5a. Since the scroll compressor 100 can prevent the rocking base plate 5a from coming into contact with the isolation wall portion 20 by providing the recess 53, the performance can be improved.
- the second spiral protrusion 5b hidden behind the rocking base plate 5a and not visible is shown by a broken line.
- the origin O shown in FIG. 6 represents the center of the boss portion 50.
- the angle in the circumferential direction of the rocking base plate 5a with respect to the straight line connecting the origin O and the second spiral protrusion 5b is defined as ⁇ .
- the straight line connecting the origin O and the outer end portion 5c of the second spiral protrusion 5b is 0 °
- the counterclockwise direction is the + direction.
- the counterclockwise direction is a direction in which the extension / opening angle of the second spiral protrusion 5b increases, and is a direction in which the spiral is unwound.
- the maximum value of the distance between the outer circumference of the rocking base plate 5a and the origin O is Rmax.
- Rmin be the distance between the outer circumference of the rocking base plate 5a of the portion where the recess 53 is formed and the origin O.
- the recess 53 and the connecting passage 21 have a configuration in which the center of gravity in the cross section is arranged within a range in which the angle ⁇ is 30 ° or more and 150 ° or less in the + direction. Due to the structure of the compression mechanism portion 3, the scroll compressor 100 prevents interference between the second spiral protrusion portion 5b and the isolation wall portion 20 if the center of gravity in the cross section of the recess 53 and the connecting passage 21 is within the above range. Because it can be done. That is, in the scroll compressor according to the first embodiment, by setting the center of gravity of the recess 53 and the cross section of the connecting passage 21 within the above range, a sufficient flow path area of the connecting passage 21 can be secured and the compression chamber 30 can be secured. It is possible to secure a sufficient volume of the above.
- the scroll compressor 100 by setting the centroid in the cross section of the connecting passage 21 to the above range, the outer end portion 4c of the first spiral protrusion 4b serving as the intake port of the refrigerant taken into the inside of the compression chamber 30
- the isolation wall portion 20 can be provided at a position away from the outer end portion 5c of the second spiral protrusion portion 5b. Therefore, in this scroll compressor 100, since the flow path near the intake port is not blocked by the isolation wall portion 20, pressure loss is unlikely to occur when the refrigerant is taken into the compression chamber 30, and the freezing capacity is high. Heating capacity is obtained.
- the recess 53 may be formed so that Rmin is 80% or more and 95% or less of Rmax.
- the area of the connecting passage 21 is widely secured due to the structure of the compression mechanism portion 3, and the interference between the second spiral protrusion portion 5b and the isolation wall portion 20 and the interference between the compression chamber 30 and the isolation wall portion 20. It is an effective range that can prevent.
- the scroll compressor 100 can prevent pressure loss of the refrigerant and reduce power input loss, so that the performance can be improved.
- the scroll compressor 100 includes the shell 1, the main frame 2, the fixed scroll 4, the swing scroll 5, the electric motor 6, the suction pipe 13, and the discharge pipe 14. And have. Inside the shell 1, above the fixed scroll 4, a discharge space 15 serving as an outlet for the refrigerant compressed in the compression chamber 30 and a connecting passage 21 for communicating the discharge space 15 and the motor space 16 are provided. .. An isolation wall portion 20 that isolates the connecting passage 21 from the refrigerant suction space 31 is provided between the main frame 2 and the fixed scroll 4.
- the fixed base plate 4a is fixed to the inner wall surface of the shell 1.
- the scroll compressor 100 has a structure in which the refrigerant compressed in the compression chamber 30 flows out from the discharge space 15 to the motor space 16 in which the electric motor 6 is arranged through the connecting passage 21. Since the plate 4a is fixed to the inner wall surface of the shell 1, the outer peripheral wall for fixing the main frame 2 and the fixed scroll 4 can be omitted, and the swing scroll 5 can be expanded to the inner wall surface of the main shell 1a as much as possible. The capacity of the compression chamber 30 can be expanded.
- the fixed base plate 4a is fixed to the inner wall surface of the shell 1 in a state of being supported by the isolation wall portion 20. That is, in the scroll compressor 100 according to the first embodiment, the fixed base plate 4a of the fixed scroll 4 is supported by the isolation wall portion 20 of the main frame 2, and the inner wall surface of the shell 1 is positioned in the vertical direction. It can be fixed by shrink fitting or welding. Therefore, in the scroll compressor 104 according to the first embodiment, the fixed base plate 4a and the main frame 2 can be kept in parallel by the isolation wall portion 20, so that the accuracy of the position where the fixed scroll 4 is fixed is improved. And the performance can be improved. Further, the work of fixing the fixing base plate 4a to the inner wall surface of the main shell 1a by shrink fitting or welding becomes easy.
- a recess 53 is formed on the outer peripheral surface of the rocking base plate 5a to avoid interference with the isolation wall portion 20. That is, in the scroll compressor 100 according to the first embodiment, the contact between the rocking base plate 5a and the isolation wall portion 20 can be prevented by providing the recess 53, so that a highly reliable structure can be realized.
- the angle ⁇ in the circumferential direction of the rocking base plate 5a with respect to the straight line connecting the center of the boss portion 50 and the outer end portion 5c of the second spiral protrusion 5b increases in the direction in which the extension angle increases. It is a configuration in which the centroids in the cross section are arranged within a range of 30 ° or more and 150 ° or less. That is, the scroll compressor 100 according to the first embodiment can prevent the second spiral protrusion 5b from interfering with the isolation wall portion 20, and secures a sufficient flow path area of the connecting passage 21 and compresses the scroll compressor 100. It is possible to secure a sufficient volume of the chamber 30 at the same time.
- the distance from the center of the boss portion 50 to the outer peripheral surface on which the recess 53 is formed is 80% or more and 95% or less of the maximum distance from the center of the boss portion 50 to the outer peripheral surface of the rocking base plate 5a. Is formed in. That is, in the scroll compressor 100 according to the first embodiment, while securing a wide area of the connecting passage 21, interference between the second spiral protrusion 5b and the isolation wall portion 20, and the compression chamber 30 and the isolation wall portion 20. Interference with can be prevented. By securing a large area of the connecting passage 21, the scroll compressor 100 can prevent pressure loss of the refrigerant and reduce power input loss, so that the performance can be improved.
- FIG. 7 is a vertical cross-sectional view schematically showing an upper portion of the internal structure of the scroll compressor according to the second embodiment.
- the same configuration as that of the scroll compressor 100 described in the first embodiment is designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
- the configuration of the isolation wall portion 20 is different from that of the scroll compressor 100 of the first embodiment.
- the isolation wall portion 20 of the scroll compressor 101 according to the second embodiment projects from a part of the fixed base plate 4a of the fixed scroll 4 toward the flat surface 24 of the main frame 2.
- the lower end surface is supported by the flat surface 24 of the main frame 2.
- the isolation wall portion 20 has a concave cross-sectional shape and is formed along the inner wall surface of the main shell 1a.
- the space surrounded by the isolation wall portion 20 and the inner wall surface of the main shell 1a is the connecting passage 21.
- the connecting passage 21 and the refrigerant suction space 31 are separated by the isolation wall portion 20 to ensure airtightness, and the high-pressure refrigerant filling the connecting passage 21 is the refrigerant. Since there is no leakage to the suction space 31, loss of power input can be suppressed and performance can be improved.
- the fixed base plate 4a of the fixed scroll 4 is supported by the main frame 2 by the isolation wall portion 20, and is positioned on the inner wall surface of the shell 1 in the vertical direction. It is fixed by shrink fitting or welding. That is, in the scroll compressor 101 of the second embodiment, since the main frame 2 or the fixed scroll 4 does not have an outer peripheral wall for fixing the main frame 2 and the fixed scroll 4, the swing scroll 5 is mainly used.
- the inner wall surface of the shell 1a can be expanded to the maximum, and the capacity of the compression chamber 30 can be expanded. Further, by expanding the capacity of the compression chamber 30, the refrigerant suction space 31 can also be expanded, so that the area of the refrigerant flow path in the compression chamber 30 can be expanded.
- the scroll compressor 101 the pressure loss until the refrigerant flowing in from the suction pipe 13 is taken into the compression chamber 30 is reduced, and the cooling capacity and the heating capacity can be improved. Further, in the scroll compressor 101, the structure can be simplified and the weight can be reduced by omitting the outer peripheral wall for fixing the main frame 2 and the fixed scroll 4. Further, since the scroll compressor 101 has only a flat surface 24 on the upper surface of the main frame 2, it can be processed by a lathe when forming the main frame 2, and the workability is improved.
- the discharge space 15 and the motor space 16 are communicated with each other through a connecting passage 21 in order to discharge the compressed high-pressure refrigerant to the outside of the shell 1.
- the connecting passage 21 protrudes from a part of the fixed base plate 4a of the fixed scroll 4 toward the upper surface of the main frame 2, and is formed by the isolation wall portion 20 formed along the inner wall surface of the main shell 1a. It is formed in an arc shape along the inner wall surface of 1a.
- the connecting passage 21 has a position and a shape that does not interfere with the operation of the fixed scroll 4 and the swinging scroll 5, the fixed scroll 4 and the fixed scroll 4 by providing the connecting passage 21
- the capacity of the compression chamber 30 can be expanded without being affected by the size limitation of the swing scroll 5.
- FIG. 8 is a vertical cross-sectional view schematically showing an upper portion of the internal structure of the scroll compressor according to the third embodiment.
- the same configuration as that of the scroll compressor 100 described in the first embodiment is designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
- the configuration of the isolation wall portion 20 is different from the scroll compressor 100 of the first embodiment and the scroll compressor 101 of the second embodiment. ..
- the isolation wall portion 20 of the scroll compressor 102 according to the third embodiment has a first wall portion 20a protruding from a part of the flat surface 24 of the main frame 2 toward the fixed scroll 4 and a fixed base of the fixed scroll 4. It has a second wall portion 20b protruding from the plate 4a toward the flat surface 24 of the main frame 2, and is formed by abutting the upper end surface of the first wall portion 20a and the lower end surface of the second wall portion 20b. It is a composition.
- the isolation wall portion 20 has a concave cross-sectional shape and is formed along the inner wall surface of the main shell 1a. The space surrounded by the isolation wall portion 20 and the inner wall surface of the main shell 1a is the connecting passage 21.
- the scroll compressor 102 according to the third embodiment also has the same effect as the scroll compressor 100 of the first embodiment and the scroll compressor 101 of the second embodiment. Further, in the scroll compressor 102 according to the third embodiment, since the lengths of the first wall portion 20a and the second wall portion 20b are short, respectively, the outer diameters of the first wall portion 20a and the second wall portion 20b are processed. When doing so, the amount of deflection due to cutting resistance is reduced, and high machining accuracy can be obtained. Therefore, in the scroll compressor 102 according to the third embodiment, the airtightness between the connecting passage 21 and the refrigerant suction space 31 can be improved, and the performance can be improved.
- FIG. 9 is a vertical cross-sectional view schematically showing an upper portion of the internal structure of the scroll compressor according to the fourth embodiment.
- FIG. 10 is a cross-sectional view showing the main frame of the scroll compressor according to the fourth embodiment from the upper surface side.
- the same configurations as those of the scroll compressors 100 to 102 described in the first to third embodiments are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
- the isolation wall portion 20 has a hollow structure, and the hollow inside of the isolation wall portion 20 is a connecting passage 21.
- the isolation wall portion 20 is configured to project from the flat surface 24 of the main frame 2 toward the fixed scroll 4 and support the fixed scroll 4 on the upper end surface.
- the outer diameter side of the isolation wall portion 20 is in contact with the inner wall surface of the main shell 1a.
- the first through hole 26 formed in the main frame 2 is a hole surrounded by a periphery. That is, in the scroll compressor 103 according to the fourth embodiment, the side surface on the outer diameter side of the isolation wall portion 20 and the outer peripheral surface of the upper portion of the main frame 2 are formed as the same plane continuous in the vertical direction. Can be done. That is, when lathe processing is performed to form the main frame 2, continuous cutting becomes possible, and consumption of processing tools can be reduced.
- the isolation wall portion 20 protrudes from the fixed base plate 4a of the fixed scroll 4 toward the flat surface 24 of the main frame 2, and the lower end surface is supported by the main frame 2. It may be configured. Further, as described in the third embodiment, the isolation wall portion 20 is mainly formed from the first wall portion 20a protruding from the upper surface of the main frame 2 toward the fixed scroll 4 and the fixed base plate 4a of the fixed scroll 4. The second wall portion 20b protruding toward the upper surface of the frame 2 may be provided, and the upper end surface of the first wall portion 20a and the lower end surface of the second wall portion 20b may be butted against each other.
- FIG. 11 is a vertical cross-sectional view schematically showing an upper portion of the internal structure of the scroll compressor according to the fifth embodiment.
- FIG. 12 is a cross-sectional view showing the main frame of the scroll compressor according to the fifth embodiment from the upper surface side.
- the same configurations as those of the scroll compressors 100 to 103 described in the first to fourth embodiments are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
- a support that projects from the flat surface 24 of the main frame 2 toward the fixed scroll 4 and supports the fixed base plate 4a on the upper end surface.
- a wall portion 27 is provided.
- two support wall portions 27 are provided at intervals along the outer peripheral edge of the upper surface of the main frame 2 so as not to interfere with the second spiral protrusion portion 5b of the swing scroll 5.
- the number of support wall portions 27 is not limited to the two shown in the figure, and may be one or three or more.
- the support wall portion 27 has a shape curved along the inner wall surface of the main shell 1a. Further, the upper end surface of the support wall portion 27 is located at substantially the same height as the upper end surface of the isolation wall portion 20. The fact that they are located at substantially the same height means that, for example, the difference in height between the support wall portion 27 and the isolation wall portion 20 is 0.5% or less of the height of the isolation wall portion 20. ..
- the fixing base plate 4a can be fixed to the inner wall surface of the main shell 1a by shrink fitting or the like. That is, in the scroll compressor 104 according to the fifth embodiment, the fixed base plate 4a is supported by the support wall portion 27 and the isolation wall portion 20 at a plurality of points, and the fixed base plate 4a and the main frame 2 are supported. Since it can be kept in a parallel state, the accuracy of the position where the fixed scroll 4 is fixed can be improved.
- the work of fixing the fixing base plate 4a to the inner wall surface of the main shell 1a by shrink fitting or welding becomes easy. Since the support wall portion 27 is provided along the inner wall surface of the main shell 1a so as not to interfere with the second spiral protrusion portion 5b of the swing scroll 5, it affects the expansion of the capacity of the compression chamber 30. It has no effect.
- FIG. 13 is a modification 1 of the scroll compressor according to the fifth embodiment, and is a vertical cross-sectional view schematically showing an upper portion of the internal structure.
- the support wall portion 27 may protrude from the fixed base plate 4a of the fixed scroll 4 toward the upper surface of the main frame 2, and the lower end surface may be supported by the flat surface 24 of the main frame 2. Good.
- the support wall portion 27 also has a shape curved along the inner wall surface of the main shell 1a.
- FIG. 14 is a modification 2 of the scroll compressor according to the fifth embodiment, and is a vertical cross-sectional view schematically showing an upper portion of the internal structure.
- the support wall portion 27 is formed on the first support wall portion 27a protruding from the upper surface of the main frame 2 toward the fixed base plate 4a of the fixed scroll 4 and from the fixed base plate 4a to the upper surface of the main frame 2. It may have a second support wall portion 27b protruding toward the surface, and the upper end surface of the first support wall portion 27a and the lower end surface of the second support wall portion 27b may be butted to support the fixed base plate 4a.
- the scroll compressor 104 of the second modification since the lengths of the first support wall portion 27a and the second support wall portion 27b are short, respectively, the outer diameters of the first support wall portion 27a and the second support wall portion 27b are processed. When doing so, the amount of deflection due to cutting resistance is reduced, and high machining accuracy can be obtained.
- the fixed base plate 4a is supported by the support wall portion 27 and the isolation wall portion 20 at a plurality of points, and the fixed base plate 4a is supported at a plurality of points. Since the 4a and the main frame 2 can be kept in a parallel state, the accuracy of the position where the fixed scroll 4 is fixed can be improved. Further, the work of fixing the fixing base plate 4a to the inner wall surface of the main shell 1a by shrink fitting or welding becomes easy.
- the isolation wall portion 20 shown in FIGS. 11 to 14 protrudes from the upper surface of the main frame 2 toward the fixed scroll 4, and the fixed scroll 4 is supported by the upper end surface.
- the configuration described in the third embodiment may be used.
- FIG. 15 is a vertical cross-sectional view schematically showing an upper portion of the internal structure of the scroll compressor according to the sixth embodiment.
- the same configuration as that of the scroll compressor 100 described in the first embodiment is designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted as appropriate.
- a second step portion 11b that supports the outer peripheral surface of the fixed base plate 4a is formed on the inner wall surface of the shell 1.
- a third inner wall surface 10c having a diameter larger than the inner diameter of the first inner wall surface 10a is provided above the first inner wall surface 10a.
- the second step portion 11b is a step between the lower end of the third inner wall surface 10c and the upper end of the first inner wall surface 10a, is formed along the circumferential direction of the inner wall surface of the main frame 2, and functions as positioning of the fixed scroll 4. To do.
- the outer peripheral surface of the fixed base plate 4a is supported by the second step portion 11b, and the fixed scroll 4 is positioned in the vertical direction by shrink fitting or welding to the third inner wall surface 10c of the main shell 1a. It is fixed.
- the accuracy of the position where the fixed scroll 4 is fixed can be improved by the second step portion 11b formed along the circumferential direction of the inner wall surface of the main frame 2.
- the accuracy of the parallel state between the fixed base plate 4a and the main frame 2 can be improved.
- the posture of the swing scroll 5 is determined by contacting with the fixed base plate 4a or the main frame 2. That is, in the scroll compressor 105 according to the sixth embodiment, the accuracy of the parallel state between the fixed base plate 4a and the main frame 2 can be improved, so that the upper end surface of the second spiral protrusion 5b and the fixed base plate can be improved.
- the gap S between the lower surface and the lower surface of 4a can be made small, and the performance can be improved.
- the isolation wall portion 20 may have a configuration in which the fixed base plate 4a of the fixed scroll 4 projects toward the flat surface 24 of the main frame 2. In this case as well, there is no problem even if a minute gap S of, for example, about 10 ⁇ m to 100 ⁇ m exists between the lower end surface of the isolation wall portion 20 and the flat surface 24 of the main frame 2.
- FIG. 16 is a modification 1 of the scroll compressor according to the sixth embodiment, and is an enlarged view of a main part.
- FIG. 17 is a modification 1 of the scroll compressor according to the sixth embodiment, and is a plan view showing the main frame from the upper surface side.
- the scroll compressor 105 according to the sixth embodiment is a seal that fills a gap S between the isolation wall portion 20 and the fixed base plate 4a at the upper end portion of the isolation wall portion 20.
- the member 9 may be provided.
- a groove 90 for fitting the seal member 9 is formed on the upper end surface of the isolation wall portion 20, and the seal member 9 is fitted and fixed in the groove 90.
- the seal member 9 is a resin material such as PTFE or PPS.
- the isolation wall portion 20 is pressed against the fixed base plate 4a by receiving the differential pressure between the high-pressure refrigerant in the connecting passage 21 and the low-pressure refrigerant in the compression chamber 30, and the seal member 9 is pressed against the fixed base plate 4a. Be pressed. That is, in the scroll compressor 105, the seal member 9 can completely fill the gap S between the isolation wall portion 20 and the fixed base plate 4a, so that the refrigerant leaks from the connecting passage 21 to the refrigerant suction space 31. It can be reliably prevented and the performance can be improved.
- FIG. 18 is a modification 2 of the scroll compressor according to the sixth embodiment, and is an enlarged view of a main part.
- the isolation wall portion 20 projects from the fixed base plate 4a of the fixed scroll 4 toward the flat surface 24 of the main frame 2, and is supported by the fixed scroll 4 via a seal member 9 provided on the lower end surface. It may be the configuration that has been set.
- the scroll compressors 100 to 105 have been described above based on the embodiment, the scroll compressors 100 to 105 are not limited to the configuration of the above-described embodiment.
- the internal configuration of the scroll compressors 100 to 105 shown is not limited to the above-mentioned contents, and may include other components.
- the scroll compressors 100 to 105 include a range of design changes and application variations normally performed by those skilled in the art within a range that does not deviate from the technical idea thereof.
Landscapes
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Abstract
スクロール圧縮機は、シェルと、メインフレームと、固定スクロールと、揺動スクロールと、電動機と、吐出管と、を備えている。シェルの内部は、外部から取り込まれた冷媒が圧縮室に取り込まれる前に位置する冷媒吸入空間と、固定スクロールの上方に位置し、圧縮室で圧縮された冷媒の出口となる吐出空間と、吐出空間とモータ空間とを連通させる連絡通路と、が設けられている。メインフレームと固定スクロールとの間には、冷媒吸入空間から連絡通路を隔離する隔離壁部が設けられている。固定台板は、シェルの内壁面に固定されている。
Description
本発明は、スクロール圧縮機に関するものである。
従来、例えば空気調和装置又は冷凍装置等に用いられる圧縮機として、スクロール圧縮機が知られている。例えば特許文献1に開示されたスクロール圧縮機は、シェルと、シェルの内壁面に固定されたメインフレームと、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動させる電動機と、を備えている。圧縮機構部は、第1渦巻突起部が設けられた固定台板を有する固定スクロールと、メインフレームに揺動自在に支持され、第1渦巻突起部と噛み合う第2渦巻突起部が設けられた揺動台板を有する揺動スクロールと、を有している。圧縮機構部は、第1渦巻突起部と第2渦巻突起部とを噛み合わせることにより、第1渦巻突起部と第2渦巻突起部との間に冷媒を圧縮する圧縮室が形成される。固定スクロールの固定台板には、メインフレームに向かって突設し、メインフレームの上面に突き当たる外周壁が、外周縁に沿って設けられている。固定スクロールの外周壁とメインフレームとが、ボルト等の固定部材で固定されている。
また、このスクロール圧縮機では、シェル内が圧縮機構部を挟んで低圧室と高圧室に区画されている。高圧室には電動機が配置されている。圧縮機構部で圧縮された冷媒は、固定スクロールの外周壁とメインフレームとに形成された連絡通路を通じて電動機が配置された高圧室に流出される。電動機は、高圧室に流入した冷媒によって冷却される。
特許文献1に開示されたスクロール圧縮機は、メインフレームと固定スクロールとを、しっかりと固定させるために、固定台板の外周縁に沿った外周壁を連続的又は断続的に広い位相範囲にわたって設け、固定部材による締結力を十分に確保する必要がある。しかし、揺動スクロールは、外周壁との干渉を避けるために大きさが制約されてしまう。そのため、このスクロール圧縮機では、外周壁が揺動スクロールを拡大させる上で障害となり、圧縮室の容量を拡大させることができない。
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、圧縮室で圧縮された冷媒を、連絡通路を通じて電動機が配置された高圧室に流出させる構造において、揺動スクロールをメインシェルの内壁面まで最大限拡大させることができ、圧縮室の容量を拡大させることができる、スクロール圧縮機を提供することを目的とする。
本発明に係るスクロール圧縮機は、密閉空間を形成するシェルと、前記シェルの内壁面に固定されたメインフレームと、第1渦巻突起部が設けられた固定台板を有する固定スクロールと、前記メインフレームに揺動自在に支持され、前記第1渦巻突起部と噛み合う第2渦巻突起部が設けられた揺動台板を有し、前記固定スクロールとの間に冷媒を圧縮する圧縮室を形成する揺動スクロールと、前記メインフレームの下方に配置され、前記固定スクロールに対して前記揺動スクロールを回転駆動させる電動機と、前記シェルの外部と、前記電動機を設けたモータ空間とを連通させ、前記圧縮室で圧縮した冷媒を前記シェルの外部へ吐出させる吐出管と、を備え、前記シェルの内部は、外部から取り込まれた冷媒が前記圧縮室に取り込まれる前に位置する冷媒吸入空間と、前記固定スクロールの上方に位置し、前記圧縮室で圧縮された冷媒の出口となる吐出空間と、前記吐出空間と前記モータ空間とを連通させる連絡通路と、が設けられ、前記メインフレームと前記固定スクロールとの間には、前記冷媒吸入空間から前記連絡通路を隔離する隔離壁部が設けられており、前記固定台板は、前記シェルの内壁面に固定されているものである。
本発明によれば、圧縮室で圧縮された冷媒を、吐出空間から連絡通路を通じて電動機が配置されたモータ空間に流出させる構造において、固定台板がシェルの内壁面に固定されているので、メインフレームと固定スクロールとを固定するための外周壁を省略でき、揺動スクロールをメインシェルの内壁面まで最大限拡大させて圧縮室の容量を拡大させることができる。
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。なお、各図中、同一または相当する部分には、同一符号を付して、その説明を適宜省略または簡略化する。また、各図に記載の構成について、その形状、大きさ、及び配置等は、本発明の範囲内で適宜変更することができる。
実施の形態1.
先ず、本実施の形態1に係るスクロール圧縮機100を、図1~図6に基づいて説明する。図1は、実施の形態1に係るスクロール圧縮機の内部構造を模式的に示した縦断面図である。図2は、実施の形態1に係るスクロール圧縮機のメインフレームを上面側から示した断面図である。図3は、実施の形態1に係るスクロール圧縮機の圧縮機構部を示した横断面図である。図4は、実施の形態1に係るスクロール圧縮機の固定スクロールを下面側から示した平面図である。図5は、実施の形態1に係るスクロール圧縮機の揺動スクロールを上面側から示した平面図である。図6は、実施の形態1に係るスクロール圧縮機の揺動スクロールを下面側から示したものであって、揺動台板に形成した凹部の形状の説明図である。本実施の形態1に係るスクロール圧縮機100は、例えば、冷蔵庫、冷凍庫、空気調和装置、冷凍装置又は給湯器等に用いられる冷凍サイクルの構成要素の一つであり、冷凍サイクルを循環する冷媒を吸入して圧縮し、高温高圧の状態として吐出させるものである。
先ず、本実施の形態1に係るスクロール圧縮機100を、図1~図6に基づいて説明する。図1は、実施の形態1に係るスクロール圧縮機の内部構造を模式的に示した縦断面図である。図2は、実施の形態1に係るスクロール圧縮機のメインフレームを上面側から示した断面図である。図3は、実施の形態1に係るスクロール圧縮機の圧縮機構部を示した横断面図である。図4は、実施の形態1に係るスクロール圧縮機の固定スクロールを下面側から示した平面図である。図5は、実施の形態1に係るスクロール圧縮機の揺動スクロールを上面側から示した平面図である。図6は、実施の形態1に係るスクロール圧縮機の揺動スクロールを下面側から示したものであって、揺動台板に形成した凹部の形状の説明図である。本実施の形態1に係るスクロール圧縮機100は、例えば、冷蔵庫、冷凍庫、空気調和装置、冷凍装置又は給湯器等に用いられる冷凍サイクルの構成要素の一つであり、冷凍サイクルを循環する冷媒を吸入して圧縮し、高温高圧の状態として吐出させるものである。
スクロール圧縮機100は、図1に示すように、外郭を形成するシェル1と、シェル1の内壁面に固定されたメインフレーム2と、固定スクロール4及び揺動スクロール5で構成された圧縮機構部3と、圧縮機構部3を駆動させる電動機6と、圧縮機構部3と電動機6を連結するクランクシャフト7と、サブフレーム8と、を備えている。
シェル1は、図1に示すように、金属などの導電性部材であり、密閉空間を形成する筒状に形成されたものである。シェル1の内部には、メインフレーム2と、圧縮機構部3と、電動機6と、クランクシャフト7とが収容されている。また、シェル1の内底部には、潤滑油を貯留する油溜め18が設けられている。
シェル1は、円筒状のメインシェル1aと、メインシェル1aの上面開口を塞ぐ略半球状のアッパーシェル1bと、メインシェル1aの下面開口を塞ぐ略半球状のロアシェル1cと、で構成されている。アッパーシェル1b及びロアシェル1cは、それぞれメインシェル1aに溶接等で接合されている。
メインシェル1aの内壁面は、図1に示すように、上方に形成された大径の第1内壁面10aと、第1内壁面10aの下方に形成され、第1内壁面10aの内径よりも小径の第2内壁面10bと、を有している。第1内壁面10aの下端と第2内壁面10bの上端とで形成された第1段部11aは、メインフレーム2の位置決め部として機能する。
メインシェル1aには、図1に示すように、吸入管13と、吐出管14と、給電端子19と、が設けられている。吸入管13は、冷媒をシェル1の外部から内部に取り込むために設けられている。図示した吸入管13は、一例として、シェル1の外部と、固定スクロール4及びメインフレーム2で囲まれた冷媒吸入空間31とを連通させているが、当該構成に限定されず、冷媒をシェル1の外部から内部に取り込むことができれば、どのような形態でもよい。吐出管14は、シェル1の外部と、電動機6を設けたモータ空間16とを連通させ、圧縮室30で圧縮した冷媒をシェル1の外部へ吐出させるために設けられている。吸入管13及び吐出管14は、メインシェル1aの側壁に形成された孔に、一部が挿入された状態で溶接又はろう付け等によりメインシェル1aに接合されている。
冷媒吸入空間31は、吸入管13から取り込まれた冷媒が圧縮室30に取り込まれる前に位置する空間である。なお、冷媒吸入空間31は、図示した固定スクロール4及びメインフレーム2で囲まれた空間に限定されず、吸入管13から取り込まれた冷媒が圧縮室30に取り込まれる前に位置する空間であれば、他の位置に設けてもよい。冷媒吸入空間31における冷媒の圧力は、圧縮前の冷媒圧力であり、低圧である。シェル1の内部において固定スクロール4の上方に設けられた空間は、圧縮室30で圧縮された冷媒の出口となる吐出空間15とされている。モータ空間16は、メインフレーム2よりも下側であり、電動機6を設けた空間である。また、シェル1の内部には、圧縮室30で圧縮された冷媒の流路として、吐出空間15とモータ空間16とを連通させる連絡通路21が設けられている。吐出空間15、モータ空間16及び連絡通路21における冷媒の圧力は、圧縮後の冷媒圧力であり、高圧である。
給電端子19は、スクロール圧縮機100に給電するために設けられている。給電端子19は、金属部材であり、図1に示すように、一端がシェル1の外部に配置され、他端がシェル1の内部に配置されている。給電端子19は、シェル1の内部に配置した他端が配線19aによって電動機6に接続されている。
メインフレーム2は、図1に示すように、下方に向かって段階的に先細る円筒状の金属フレームであり、揺動スクロール5を揺動自在に支持するものである。メインフレーム2は、上部の外周面がメインシェル1aの第1段部11aに支持されることで上下方向の位置が決められる。メインフレーム2は、上部の外周面が第1段部11aで支持された状態で、例えば焼嵌め又は溶接等によりメインシェル1aの内壁面に固定される。冷媒吸入空間31とモータ空間16は、メインフレーム2とメインシェル1aの接触面が気密性をもって固定されることによって隔離されている。
図1及び図2に示すように、メインフレーム2の上面は、環状の平坦面24とされている。メインフレーム2の平坦面24と固定スクロール4との間には、冷媒吸入空間31から連絡通路21を隔離する隔離壁部20が設けられている。隔離壁部20は、メインフレーム2の平坦面24の一部から固定スクロール4に向かって突き出し、上端部で固定スクロール4を支持する構成である。隔離壁部20は、断面形状が凹形状であり、メインシェル1aの内壁面に沿うように形成されている。隔離壁部20とメインシェル1aの内壁面とによって囲まれた空間が、冷媒吸入空間31から隔離された連絡通路21となる。なお、隔離壁部20は、例えば鋳造などの方法により成形できる。
連絡通路21は、図2及び図3に示すように、隔離壁部20によって、メインシェル1aの内壁面の周方向に沿うように円弧形状で形成されている。隔離壁部20は、図3に示すように、吸入管13に略対向する位相に配置されている。吸入管13から吸入された冷媒が、隔離壁部20の付近の狭い流路を通ることによる吸入圧損を受けずに、圧縮室30へ取り込まれ易くなるためである。なお、連絡通路21は、図示した円弧形状に限定されず、例えば長方形形状、楕円形状又は長円形状など、メインシェル1aの内壁面の周方向に沿って長細い形状であればよい。
因みに、スクロール圧縮機100は、連絡通路21の流路断面積を広くすることにより、冷媒の圧損を低減できる。しかし、連絡通路21の流路断面積を過度に大きくすると、隔離壁部20と揺動スクロール5とが干渉し、圧縮室30の拡大の障害になる。そこで、連絡通路21の流路断面積は、吐出管14の流路断面積の1倍~4倍を目安に設定すると良い。
メインフレーム2の外周面には、隔離壁部20とメインシェル1aの内壁面とによって囲まれた空間と、モータ空間16とを連通させる第1貫通孔26が形成されている。第1貫通孔26は、連絡通路21の一部を形成するものである。第1貫通孔26は、隔離壁部20の断面形状と略同一形状の切り欠き状に形成されている。なお、第1貫通孔26は、図示した切り欠き状に限定されず、例えば周囲が囲まれた孔でもよい。
メインフレーム2の筒内部は、下方に向かって段階的に内径が小さくなるように形成されている。筒内部の上部には、オルダム収容部25が形成され、オルダム収容部25及び平坦面24の一部に、軸孔を挟んで対向するように形成された一対の第1オルダム溝22が設けられている。第1オルダム溝22は、キー溝である。また、筒内部の下部は、クランクシャフト7を支持する主軸受部23とされている。
固定スクロール4は、図1、図3及び図4に示すように、円板状の固定台板4aと、固定台板4aの下面に設けられた第1渦巻突起部4bと、を有している。揺動スクロール5は、図1、図3及び図5に示すように、円板状の揺動台板5aと、揺動台板5aの上面に設けられ、第1渦巻突起部4bと噛み合う第2渦巻突起部5bと、を有している。揺動スクロール5は、固定スクロール4に対して偏心させて設置されている。固定スクロール4の第1渦巻突起部4bと、揺動スクロール5の第2渦巻突起部5bと、を互いに噛み合わせることにより、圧縮機構部3の圧縮室30が形成される。圧縮室30は、固定スクロール4及び揺動スクロール5の半径方向において、外側から内側へ向かうに従って容積が縮小するものである。圧縮室30では、第1渦巻突起部4bの外端部4c及び第2渦巻突起部5bの外端部5cから取り入れた冷媒が中央側に移動させて徐々に圧縮される。
固定スクロール4は、例えば鋳鉄等の金属で形成されている。固定スクロール4は、固定台板4aが隔離壁部20によって支持された状態で、固定台板4aの外周面がメインシェル1aの第1内壁面10aに焼嵌め又は溶接等で固定されている。
固定台板4aの中央部には、圧縮室30と連通し、圧縮されて高温かつ高圧となった冷媒を圧縮室30から吐出させる吐出ポート40が形成されている。吐出ポート40は、固定スクロール4の上方に設けられた吐出空間15と連通している。固定スクロール4の上面には、冷媒の圧力に応じて吐出ポート40を開閉する吐出弁17がネジ止めして設けられている。吐出弁17は、圧縮室30の冷媒が所定の圧力に達したときに、吐出ポート40を開状態にする。
また、固定台板4aの外周面には、隔離壁部20とメインシェル1aの内壁面とによって囲まれた空間と、吐出空間15とを連通させる第2貫通孔41が形成されている。第2貫通孔41は、連絡通路21の一部を形成するものである。第2貫通孔41は、隔離壁部20の断面形状と略同一形状の切り欠き状に形成されている。なお、第2貫通孔41は、図示した切り欠き状に限定されず、例えば周囲が囲まれた孔でもよい。
揺動スクロール5は、例えばアルミニウム等の金属で形成されている。揺動スクロール5は、図1に示すように、自転運動を阻止するためのオルダムリング52により、固定スクロール4に対して自転運動することなく公転運動を行う。なお、揺動台板5aの第2渦巻突起部5bが形成されていない側の面(図示例の場合は下面)は、揺動スクロールスラスト軸受面として作用する。また、揺動スクロールスラスト軸受面の中心部には、中空円筒形状のボス部50が設けられている。揺動スクロール5は、ボス部50に挿入されたクランクシャフト7の偏心軸部71が回転することで公転運動する。
また、揺動スクロールスラスト軸受面には、ボス部50を挟んで対向するように形成された一対の第2オルダム溝51が設けられている。第2オルダム溝51は、長丸形状のキー溝である。一対の第2オルダム溝51は、それらを結ぶ線が、一対の第1オルダム溝22を結ぶ線に対して、直交する関係となるように配置されている。
オルダムリング52は、リング部と、第1キー部と、第2キー部と、を備えている。リング部は、環状であり、メインフレーム2のオルダム収容部25に配置されている。第1キー部は、リング部の下面に設けられている。第1キー部は、一対で構成され、メインフレーム2の一対の第1オルダム溝22に各々収容される。第2キー部は、リング部の上面に設けられている。第2キー部は、一対で構成され、揺動スクロール5の一対の第2オルダム溝51に各々収容される。揺動スクロール5の第2オルダム溝51をオルダムリング52の第2キー部に合わせることで、揺動スクロール5の第2渦巻突起部5bの回転方向の位置が決まる。つまり、オルダムリング52により、メインフレーム2に対して揺動スクロール5が位置決めされ、メインフレーム2に対する第2渦巻突起部5bの位相が決定する。オルダムリング52は、クランクシャフト7の回転によって揺動スクロール5が公転旋回する際に、第1キー部が第1オルダム溝22をスライドし、第2キー部が第2オルダム溝51でスライドすることにより、揺動スクロール5が自転することを防止する。
冷媒は、例えば、組成中に、炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素、炭素の二重結合を有しないハロゲン化炭化水素、炭化水素、又は、それらを含む混合物からなる。炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素は、オゾン層破壊係数がゼロであるHFC冷媒、フロン系低GWP冷媒であり、化学式がC3H2F4で表されるHFO1234yf、HFO1234ze、HFO1243zf等のテトラフルオロプロペンが例示される。炭素の二重結合を有しないハロゲン化炭化水素は、CH2F2で表されるR32(ジフルオロメタン)、R41等が混合された冷媒が例示される。炭化水素は、自然冷媒であるプロパンやプロピレン等が例示される。混合物は、HFO1234yf、HFO1234ze、HFO1243zf等に、R32、R41等を混合した混合冷媒が例示される。
電動機6は、図1に示すように、メインフレーム2の下方に設けられ、クランクシャフト7を介して連結された揺動スクロール5を固定スクロール4に対して回転駆動させるものである。電動機6は、シェル1の内壁面に焼き嵌め等により固定された円環状のステータ6aと、ステータ6aの内側面に対向して回転可能に取り付けられたロータ6bとで構成されている。ステータ6aは、例えば電磁鋼板を複数枚積層してなる鉄心に、絶縁層を介して巻線が巻回された構成であり、平面視でリング状に形成されている。ロータ6bは、電磁鋼板を複数枚積層してなる鉄心の内部に永久磁石が内蔵された構成であり、中央に上下方向に貫通する貫通孔を有している。
クランクシャフト7は、図1に示すように、金属製の棒状部材である。クランクシャフト7は、主軸部70と、偏心軸部71と、を備えている。主軸部70は、クランクシャフト7の主要部を構成する軸であり、その中心軸がメインシェル1aの中心軸と一致するように配置されている。主軸部70は、ロータ6bの中心の貫通孔に焼嵌め等により固定され、メインフレーム2の中央部に設けられた主軸受部23と、シェル1の下部に焼嵌め又は溶接等により接合されたサブフレーム8の中央部に設けられた副軸受部80と、によって回転自在に支持されている。また、主軸部70には、揺動スクロール5の揺動によるアンバランスを相殺するために、上部に第1バランサ73が設けられ、下部に第2バランサ74が設けられている。
偏心軸部71は、その中心軸が主軸部70の中心軸に対して偏心するように、主軸部70の上端部に設けられている。偏心軸部71は、揺動スクロール5のボス部50に回転自在に支持されている。クランクシャフト7は、ロータ6bの回転に伴って回転し、偏心軸部71で揺動スクロール5を旋回させる。また、主軸部70及び偏心軸部71の内部には、通油路72が軸方向に沿って上下に貫通して設けられている。
サブフレーム8は、金属製のフレームである。サブフレーム8は、メインシェル1aの内壁面に焼嵌め又は溶接等によって接合されている。サブフレーム8は、図1に示すように、副軸受部80と、図示省略のオイルポンプと、を備えている。副軸受部80は、サブフレーム8の中央に設けられたボールベアリングである。オイルポンプは、シェル1の油溜め18に貯留された潤滑油を吸い上げるためのポンプであり、副軸受部80の下側に設けられている。
潤滑油は、図1に示すように、油溜め18に貯留されている。潤滑油は、オイルポンプで吸い上げられて、クランクシャフト7の通油路72を通り、圧縮機構部3等の機械的に接触するパーツ同士の摩耗低減、摺動部の温度調節、及びシール性を改善する。潤滑油としては、例えばエステル系合成油を含む冷凍機油など、潤滑特性、電気絶縁性、安定性、冷媒溶解性、低温流動性などに優れるとともに、適度な粘度の油が好適である。
次に、冷媒の流れと連絡通路21の機能について説明する。図1に示すように、圧縮前の冷媒は、吸入管13から冷媒吸入空間31へ流入し、固定スクロール4と揺動スクロール5が組み合わせることで形成される圧縮室30に取り込まれる。圧縮室30で圧縮された冷媒は、吐出ポート40から吐出空間15に吐出される。吐出空間15に充満している冷媒は、圧縮後の高圧冷媒である。その後、高圧冷媒は、吐出空間15から連絡通路21を通って、モータ空間16へ移動し、吐出管14からシェル1の外部へ吐出される。
本実施の形態1のスクロール圧縮機100では、連絡通路21と冷媒吸入空間31とが隔離壁部20で隔離されて気密性を確保されており、連絡通路21に充満している高圧冷媒が冷媒吸入空間31に漏れることがないので、電力入力のロスを抑制でき、性能の向上を図ることができる。
また、本実施の形態1のスクロール圧縮機100では、固定スクロール4の固定台板4aがメインフレーム2の隔離壁部20によって支持され、上下方向の位置決めされた状態で、シェル1の内壁面に焼嵌め又は溶接等で固定されている。つまり、本実施の形態1のスクロール圧縮機100は、メインフレーム2又は固定スクロール4に、当該メインフレーム2と固定スクロール4とを固定するための外周壁が存在しないので、揺動スクロール5をメインシェル1aの内壁面まで最大限拡大させることができ、圧縮室30の容量を拡大させることができる。また、圧縮室30の容量を拡大させることで、冷媒吸入空間31を拡大させることができるので、圧縮室30内における冷媒の流路の面積を拡大させることができる。よって、スクロール圧縮機100は、吸入管13から流入した冷媒が圧縮室30に取り込まれるまでの圧損が小さくなり、冷房能力及び暖房能力を向上させることができる。また、スクロール圧縮機100は、メインフレーム2と固定スクロール4とを固定するための外周壁を省略することで、構造を簡素化させることができるので、メインフレーム2の加工性が向上し、且つ軽量化を図ることもできる。
また、本実施の形態1のスクロール圧縮機100では、圧縮後の高圧冷媒をシェル1の外部に吐出させるために、吐出空間15とモータ空間16とを連絡通路21で連通させている。この連絡通路21は、メインフレーム2の平坦面24の一部から固定スクロール4に向かって突き出し、メインシェル1aの内壁面に沿うように形成された隔離壁部20によって、メインシェル1aの内壁面に沿うように円弧状に形成されている。つまり、本実施の形態1のスクロール圧縮機100では、連絡通路21を固定スクロール4及び揺動スクロール5の動作の妨げにならない位置及び形状としているため、連絡通路21を設けることによる固定スクロール4及び揺動スクロール5のサイズ制限の影響はなく、圧縮室30の容量を拡大させることができる。
なお、スクロール圧縮機100は、図3及び図5に示すように、揺動スクロール5の揺動台板5aの外周面に、隔離壁部20との干渉を避ける円弧状の凹部53を形成した構成としてもよい。凹部53は、隔離壁部20と接近する揺動台板5aの外周面を、揺動台板5aの中心に向かって凹ませて形成されている。スクロール圧縮機100は、凹部53を設けることで揺動台板5aと隔離壁部20の接触を防止することができるので、性能を向上させることができる。
図6に基づいて凹部53の詳細な構成を説明する。なお、図6では、説明の便宜上、揺動台板5aに隠れて見えない第2渦巻突起部5bを破線で図示している。図6に示す原点Oは、ボス部50の中心を表している。また、原点Oと第2渦巻突起部5bを結んだ直線に対する揺動台板5aの周方向の角度をθとする。θは、原点Oと第2渦巻突起部5bの外端部5cとを結んだ直線を0°とし、反時計周り方向を+方向とする。反時計周り方向とは、第2渦巻突起部5bの伸開角が増える方向であり、渦巻が巻きほどかれる方向である。また、揺動台板5aの外周と原点Oとの距離の最大値をRmaxとする。凹部53を形成した部分の揺動台板5aの外周と原点Oとの距離をRminとする。
凹部53及び連絡通路21は、図6に示すように、角度θが+方向に30°以上150°以下となる範囲内に、横断面における図心を配置した構成とする。スクロール圧縮機100は、圧縮機構部3の構造上、凹部53及び連絡通路21の横断面における図心を前記範囲とすれば、第2渦巻突起部5bと隔離壁部20との干渉を防止することができるからである。つまり、本実施の形態1に係るスクロール圧縮機は、凹部53及び連絡通路21の横断面における図心を前記範囲とすることで、連絡通路21の流路面積の十分な確保と、圧縮室30の容積の十分な確保との両立が可能となる。
更に、スクロール圧縮機100では、連絡通路21の横断面における図心を前記範囲とすることで、圧縮室30の内部へ取り込まれる冷媒の取り込み口となる第1渦巻突起部4bの外端部4c及び第2渦巻突起部5bの外端部5cから離れた位置に、隔離壁部20を設けることができる。よって、このスクロール圧縮機100は、取り込み口付近における流路が、隔離壁部20によって閉塞されることがないので、圧縮室30に冷媒が取り込まれる際に圧損が発生し難く、高い冷凍能力及び暖房能力が得られる。
次に、凹部53の寸法について説明する。図6に示すように、凹部53は、RminがRmaxの80%以上95%以下となるように形成するとよい。当該範囲は、圧縮機構部3の構造上、連絡通路21の面積を広く確保しつつ、第2渦巻突起部5bと隔離壁部20との干渉、及び圧縮室30と隔離壁部20との干渉を防止できる有効な範囲である。スクロール圧縮機100は、連絡通路21の面積を広く確保することで、冷媒の圧損を防止でき、且つ電力の入力ロスを低減できるので、性能を向上させることができる。
以上のように、本実施の形態1に係るスクロール圧縮機100は、シェル1と、メインフレーム2と、固定スクロール4と、揺動スクロール5と、電動機6と、吸入管13と、吐出管14と、を備えている。シェル1の内部には、固定スクロール4の上方に、圧縮室30で圧縮された冷媒の出口となる吐出空間15と、吐出空間15とモータ空間16とを連通させる連絡通路21が設けられている。メインフレーム2と固定スクロール4との間には、冷媒吸入空間31から連絡通路21を隔離する隔離壁部20が設けられている。そして、固定台板4aは、シェル1の内壁面に固定されている。
つまり、本実施の形態1に係るスクロール圧縮機100は、圧縮室30で圧縮された冷媒を、吐出空間15から連絡通路21を通じて電動機6が配置されたモータ空間16に流出させる構造において、固定台板4aがシェル1の内壁面に固定されているので、メインフレーム2と固定スクロール4とを固定するための外周壁を省略でき、揺動スクロール5をメインシェル1aの内壁面まで最大限拡大させて圧縮室30の容量を拡大させることができる。
また、固定台板4aは、隔離壁部20によって支持された状態でシェル1の内壁面に固定されている。つまり、本実施の形態1に係るスクロール圧縮機100は、固定スクロール4の固定台板4aがメインフレーム2の隔離壁部20によって支持され、上下方向の位置決めされた状態で、シェル1の内壁面に焼嵌め又は溶接等で固定することができる。よって、本実施の形態1に係るスクロール圧縮機104では、隔離壁部20によって固定台板4aとメインフレーム2とを平行状態に保つことができるので、固定スクロール4を固定する位置の精度を高めることができ、性能を向上させることができる。また、メインシェル1aの内壁面に固定台板4aを焼嵌め又は溶接等で固定する作業も容易となる。
また、揺動台板5aの外周面には、隔離壁部20との干渉を避ける凹部53が形成されている。つまり、本実施の形態1に係るスクロール圧縮機100は、凹部53を設けることで揺動台板5aと隔離壁部20の接触を防止することができるので、信頼性の高い構造を実現できる。
凹部53及び連絡通路21は、ボス部50の中心と第2渦巻突起部5bの外端部5cとを結ぶ直線に対する揺動台板5aの周方向の角度θが、伸開角が増える方向に30°以上150°以下となる範囲内に、横断面における図心が配置された構成である。つまり、本実施の形態1に係るスクロール圧縮機100は、第2渦巻突起部5bと隔離壁部20との干渉を防止することができ、連絡通路21の流路面積の十分な確保と、圧縮室30の容積の十分な確保との両立が可能となる。
凹部53は、ボス部50の中心から凹部53を形成した外周面までの距離が、ボス部50の中心から揺動台板5aの外周面までの最大距離の80%以上95%以下となるように形成されている。つまり、本実施の形態1に係るスクロール圧縮機100では、連絡通路21の面積を広く確保しつつ、第2渦巻突起部5bと隔離壁部20との干渉、及び圧縮室30と隔離壁部20との干渉を防止できる。スクロール圧縮機100は、連絡通路21の面積を広く確保することで、冷媒の圧損を防止でき、且つ電力の入力ロスを低減できるので、性能を向上させることができる。
実施の形態2.
次に、本実施の形態2に係るスクロール圧縮機101を図7に基づいて説明する。図7は、実施の形態2に係るスクロール圧縮機であって、内部構造の上方部分を模式的に示した縦断面図である。なお、実施の形態1で説明したスクロール圧縮機100と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。
次に、本実施の形態2に係るスクロール圧縮機101を図7に基づいて説明する。図7は、実施の形態2に係るスクロール圧縮機であって、内部構造の上方部分を模式的に示した縦断面図である。なお、実施の形態1で説明したスクロール圧縮機100と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。
本実施の形態2に係るスクロール圧縮機101では、隔離壁部20の構成が上記実施の形態1のスクロール圧縮機100と異なる。本実施の形態2に係るスクロール圧縮機101の隔離壁部20は、図7に示すように、固定スクロール4の固定台板4aの一部からメインフレーム2の平坦面24に向かって突き出して、下端面がメインフレーム2の平坦面24に支持されている構成である。隔離壁部20は、断面形状が凹形状であり、メインシェル1aの内壁面に沿うように形成されている。隔離壁部20とメインシェル1aの内壁面とによって囲まれた空間が連絡通路21となる。
本実施の形態2のスクロール圧縮機101も、連絡通路21と冷媒吸入空間31とが隔離壁部20で隔離されて気密性が確保されており、連絡通路21に充満している高圧冷媒が冷媒吸入空間31に漏れることがないので、電力入力のロスを抑制でき、性能の向上を図ることができる。
また、本実施の形態2のスクロール圧縮機101では、固定スクロール4の固定台板4aが隔離壁部20によってメインフレーム2に支持され、上下方向の位置決めされた状態で、シェル1の内壁面に焼嵌め又は溶接等で固定されている。つまり、本実施の形態2のスクロール圧縮機101は、メインフレーム2又は固定スクロール4に、当該メインフレーム2と固定スクロール4とを固定するための外周壁が存在しないので、揺動スクロール5をメインシェル1aの内壁面まで最大限拡大させることができ、圧縮室30の容量を拡大させることができる。また、圧縮室30の容量を拡大させることで、冷媒吸入空間31も拡大させることができるので、圧縮室30内における冷媒の流路の面積を拡大させることができる。よって、スクロール圧縮機101は、吸入管13から流入した冷媒が圧縮室30に取り込まれるまでの圧損が小さくなり、冷房能力及び暖房能力を向上させることができる。また、スクロール圧縮機101は、メインフレーム2と固定スクロール4とを固定するための外周壁を省略することで、構造を簡素化させることができ、軽量化を図ることができる。更に、スクロール圧縮機101は、メインフレーム2の上面が平坦面24のみであるため、メインフレーム2を成形する際に、旋盤での加工が可能となり加工性が向上する。
また、本実施の形態2のスクロール圧縮機101では、圧縮後の高圧冷媒をシェル1の外部に吐出させるために、吐出空間15とモータ空間16とを連絡通路21で連通させている。この連絡通路21は、固定スクロール4の固定台板4aの一部からメインフレーム2の上面に向かって突き出して、メインシェル1aの内壁面に沿うように形成された隔離壁部20によって、メインシェル1aの内壁面に沿うように円弧状に形成されている。つまり、本実施の形態2のスクロール圧縮機101では、連絡通路21を固定スクロール4及び揺動スクロール5の動作の妨げにならない位置及び形状としているため、連絡通路21を設けることによる固定スクロール4及び揺動スクロール5のサイズ制限の影響はなく、圧縮室30の容量を拡大させることができる。
実施の形態3.
次に、本実施の形態3に係るスクロール圧縮機102を図8に基づいて説明する。図8は、実施の形態3に係るスクロール圧縮機であって、内部構造の上方部分を模式的に示した縦断面図である。なお、実施の形態1で説明したスクロール圧縮機100と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。
次に、本実施の形態3に係るスクロール圧縮機102を図8に基づいて説明する。図8は、実施の形態3に係るスクロール圧縮機であって、内部構造の上方部分を模式的に示した縦断面図である。なお、実施の形態1で説明したスクロール圧縮機100と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。
本実施の形態3に係るスクロール圧縮機102では、図8に示すように、隔離壁部20の構成が上記実施の形態1のスクロール圧縮機100及び上記実施の形態2のスクロール圧縮機101と異なる。本実施の形態3に係るスクロール圧縮機102の隔離壁部20は、メインフレーム2の平坦面24の一部から固定スクロール4に向かって突き出した第1壁部20aと、固定スクロール4の固定台板4aからメインフレーム2の平坦面24に向かって突き出した第2壁部20bと、を有し、第1壁部20aの上端面と第2壁部20bの下端面とを突き合わせて形成された構成である。隔離壁部20は、断面形状が凹形状であり、メインシェル1aの内壁面に沿うように形成されている。隔離壁部20とメインシェル1aの内壁面とによって囲まれた空間が連絡通路21となる。
本実施の形態3に係るスクロール圧縮機102も、上記実施の形態1のスクロール圧縮機100及び上記実施の形態2のスクロール圧縮機101と同様の効果を奏する。また、本実施の形態3に係るスクロール圧縮機102では、第1壁部20a及び第2壁部20bの長さがそれぞれ短いので、第1壁部20a及び第2壁部20bの外径を加工する際に、切削抵抗による撓み量が小さくなり、高い加工精度が得ることができる。よって、本実施の形態3に係るスクロール圧縮機102では、連絡通路21と冷媒吸入空間31との気密性を高めることができ、性能の向上させることができる。
実施の形態4.
次に、本実施の形態4に係るスクロール圧縮機103を図9及び図10に基づいて説明する。図9は、実施の形態4に係るスクロール圧縮機であって、内部構造の上方部分を模式的に示した縦断面図である。図10は、実施の形態4に係るスクロール圧縮機のメインフレームを上面側から示した断面図である。なお、実施の形態1~3で説明したスクロール圧縮機100~102と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。
次に、本実施の形態4に係るスクロール圧縮機103を図9及び図10に基づいて説明する。図9は、実施の形態4に係るスクロール圧縮機であって、内部構造の上方部分を模式的に示した縦断面図である。図10は、実施の形態4に係るスクロール圧縮機のメインフレームを上面側から示した断面図である。なお、実施の形態1~3で説明したスクロール圧縮機100~102と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。
本実施の形態4に係るスクロール圧縮機103では、図9及び図10に示すように、隔離壁部20が中空構造であり、隔離壁部20の中空内部を連絡通路21とした構成である。隔離壁部20は、メインフレーム2の平坦面24から固定スクロール4に向かって突き出し、上端面で固定スクロール4を支持する構成である。隔離壁部20は、外径側の側面がメインシェル1aの内壁面に当接している。また、メインフレーム2に形成された第1貫通孔26は、周囲が囲まれた孔である。つまり、本実施の形態4に係るスクロール圧縮機103では、隔離壁部20の外径側の側面と、メインフレーム2の上部の外周面とを、上下方向に連続する同一の平面として形成することができる。つまり、旋盤加工を行ってメインフレーム2を成形する際に、連続的な切削が可能となり、加工工具の消耗を軽減できる。
なお、隔離壁部20は、上記実施の形態2で説明したように、固定スクロール4の固定台板4aからメインフレーム2の平坦面24に向かって突き出し、下端面がメインフレーム2に支持された構成でもよい。また、隔離壁部20は、上記実施の形態3で説明したように、メインフレーム2の上面から固定スクロール4に向かって突き出した第1壁部20aと、固定スクロール4の固定台板4aからメインフレーム2の上面に向かって突き出した第2壁部20bと、を有し、第1壁部20aの上端面と第2壁部20bの下端面とを突き合わせて形成された構成としてもよい。
実施の形態5.
次に、本実施の形態5に係るスクロール圧縮機104を図11~図14に基づいて説明する。図11は、実施の形態5に係るスクロール圧縮機であって、内部構造の上方部分を模式的に示した縦断面図である。図12は、実施の形態5に係るスクロール圧縮機のメインフレームを上面側から示した断面図である。なお、実施の形態1~4で説明したスクロール圧縮機100~103と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。
次に、本実施の形態5に係るスクロール圧縮機104を図11~図14に基づいて説明する。図11は、実施の形態5に係るスクロール圧縮機であって、内部構造の上方部分を模式的に示した縦断面図である。図12は、実施の形態5に係るスクロール圧縮機のメインフレームを上面側から示した断面図である。なお、実施の形態1~4で説明したスクロール圧縮機100~103と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。
本実施の形態5に係るスクロール圧縮機104では、図11及び図12に示すように、メインフレーム2の平坦面24から固定スクロール4に向かって突き出し、上端面で固定台板4aを支持する支持壁部27が設けられている。支持壁部27は、図12に示すように、揺動スクロール5の第2渦巻突起部5bと干渉しないように、メインフレーム2の上面の外周縁に沿って間隔をあけて2つ設けられている。なお、支持壁部27は、図示した2つに限定されず、1つでもよいし、3つ以上設けてもよい。
支持壁部27は、メインシェル1aの内壁面に沿って湾曲させた形状である。また、支持壁部27の上端面は、隔離壁部20の上端面と略同じの高さに位置している。なお、略同じの高さに位置しているとは、例えば支持壁部27と隔離壁部20の高さの差が、隔離壁部20の高さの0.5%以下であることをいう。
本実施の形態5に係るスクロール圧縮機104では、固定スクロール4の固定台板4aが隔離壁部20の上端面と支持壁部27の上端面で支持されて上下方向の位置決めが行われた後、メインシェル1aの内壁面に固定台板4aを焼嵌め等により固定することができる。つまり、本実施の形態5に係るスクロール圧縮機104では、固定台板4aが支持壁部27と隔離壁部20とによって複数の点で支持されており、固定台板4aとメインフレーム2とを平行状態に保つことができるので、固定スクロール4を固定する位置の精度を高めることができる。また、メインシェル1aの内壁面に固定台板4aを焼嵌め又は溶接等で固定する作業も容易となる。なお、支持壁部27は、揺動スクロール5の第2渦巻突起部5bと干渉しないように、メインシェル1aの内壁面に沿って設けられているので、圧縮室30の容量の拡大に影響を及ぼすことはない。
図13は、実施の形態5に係るスクロール圧縮機の変形例1であって、内部構造の上方部分を模式的に示した縦断面図である。支持壁部27は、図13に示すように、固定スクロール4の固定台板4aからメインフレーム2の上面に向かって突き出し、下端面がメインフレーム2の平坦面24で支持されている構成としてもよい。この支持壁部27も、メインシェル1aの内壁面に沿って湾曲させた形状である。
図14は、実施の形態5に係るスクロール圧縮機の変形例2であって、内部構造の上方部分を模式的に示した縦断面図である。支持壁部27は、図14に示すように、メインフレーム2の上面から固定スクロール4の固定台板4aに向かって突き出す第1支持壁部27aと、固定台板4aからメインフレーム2の上面に向かって突き出す第2支持壁部27bと、を有し、第1支持壁部27aの上端面と第2支持壁部27bの下端面とを突き合わせて固定台板4aを支持する構成としてもよい。この変形例2のスクロール圧縮機104では、第1支持壁部27a及び第2支持壁部27bの長さがそれぞれ短いので、第1支持壁部27a及び第2支持壁部27bの外径を加工する際に、切削抵抗による撓み量が小さくなり、高い加工精度が得ることができる。
上記した実施の形態5に係るスクロール圧縮機104の変形例1及び変形例2も、固定台板4aが支持壁部27と隔離壁部20とによって複数の点で支持されており、固定台板4aとメインフレーム2とを平行状態に保つことができるので、固定スクロール4を固定する位置の精度を高めることができる。また、メインシェル1aの内壁面に固定台板4aを焼嵌め又は溶接等で固定する作業も容易となる。
なお、図11~図14に示した隔離壁部20は、メインフレーム2の上面から固定スクロール4に向かって突き出し、上端面で固定スクロール4を支持する構成であるが、上記実施の形態2又は実施の形態3で説明した構成でもよい。
実施の形態6.
次に、本実施の形態6に係るスクロール圧縮機105を図15~図18に基づいて説明する。図15は、実施の形態6に係るスクロール圧縮機であって、内部構造の上方部分を模式的に示した縦断面図である。なお、実施の形態1で説明したスクロール圧縮機100と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。
次に、本実施の形態6に係るスクロール圧縮機105を図15~図18に基づいて説明する。図15は、実施の形態6に係るスクロール圧縮機であって、内部構造の上方部分を模式的に示した縦断面図である。なお、実施の形態1で説明したスクロール圧縮機100と同一の構成については、同一の符号を付して、その説明を適宜省略する。
本実施の形態6に係るスクロール圧縮機105では、図15に示すように、シェル1の内壁面に、固定台板4aの外周面を支持する第2段部11bが形成されている。メインシェル1aの内壁面には、第1内壁面10aの内径よりも大径の第3内壁面10cが、第1内壁面10aの上方に設けられている。第2段部11bは、第3内壁面10cの下端と第1内壁面10aの上端との段差であり、メインフレーム2の内壁面の周方向に沿って形成され、固定スクロール4の位置決めとして機能する。つまり、固定スクロール4は、固定台板4aの外周面が第2段部11bで支持され、上下方向の位置決めがされた状態で、メインシェル1aの第3内壁面10cに焼嵌め又は溶接等によって固定されている。
なお、隔離壁部20の上端面と固定台板4aの下面との間に、例えば10μm~100μm程度の微小の隙間Sが存在しても問題ない。隙間Sが微小であるため、連絡通路21と冷媒吸入空間31との間で冷媒漏れがほとんどないからである。
本実施の形態6に係るスクロール圧縮機105では、メインフレーム2の内壁面の周方向に沿って形成された第2段部11bよって、固定スクロール4を固定する位置の精度を高めることができるので、固定台板4aとメインフレーム2との平行状態の精度を高めることができる。ここで、揺動スクロール5の姿勢は、固定台板4a又はメインフレーム2と接触することで決まる。つまり、本実施の形態6に係るスクロール圧縮機105では、固定台板4aとメインフレーム2との平行状態の精度を高めことができるので、第2渦巻突起部5bの上端面と、固定台板4aの下面との間の隙間Sを微小にすることができ、性能を向上させることができる。
なお、隔離壁部20は、上記実施の形態2で説明したように、固定スクロール4の固定台板4aからメインフレーム2の平坦面24に向かって突き出した構成でもよい。この場合も、隔離壁部20の下端面とメインフレーム2の平坦面24との間に、例えば10μm~100μm程度の微小の隙間Sが存在しても問題ない。
図16は、実施の形態6に係るスクロール圧縮機の変形例1であって、要部の拡大図である。図17は、実施の形態6に係るスクロール圧縮機の変形例1であって、メインフレームを上面側から示した平面図である。本実施の形態6に係るスクロール圧縮機105は、図16及び図17に示すように、隔離壁部20の上端部に、隔離壁部20と固定台板4aとの間の隙間Sを埋めるシール部材9を設けてもよい。この場合、隔離壁部20の上端面には、シール部材9を嵌め込む溝部90が形成されており、該溝部90にシール部材9が嵌め込まれて固定されている。シール部材9は、例えばPTFE又はPPSなどの樹脂材である。
このスクロール圧縮機105では、連絡通路21の高圧冷媒と圧縮室30の低圧冷媒との差圧を受けて、隔離壁部20が固定台板4aに押しつけられ、シール部材9が固定台板4aに押しつけられる。つまり、このスクロール圧縮機105では、シール部材9によって、隔離壁部20と固定台板4aとの隙間Sを完全に埋めることができるので、連絡通路21から冷媒吸入空間31へ冷媒が漏れる事態を確実に防止することができ、性能を向上させることができる。
図18は、実施の形態6に係るスクロール圧縮機の変形例2であって、要部の拡大図である。隔離壁部20は、図18に示すように、固定スクロール4の固定台板4aからメインフレーム2の平坦面24に向かって突き出し、下端面に設けたシール部材9を介して固定スクロール4に支持されている構成でもよい。
以上に、スクロール圧縮機100~105を実施の形態に基づいて説明したが、スクロール圧縮機100~105は上述した実施の形態の構成に限定されない。例えば、図示したスクロール圧縮機100~105の内部構成は、上述した内容に限定されるものではなく、他の構成要素を含んでもよい。要するに、スクロール圧縮機100~105は、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更及び応用のバリエーションの範囲を含むものである。
1 シェル、1a メインシェル、1b アッパーシェル、1c ロアシェル、2 メインフレーム、3 圧縮機構部、4 固定スクロール、4a 固定台板、4b 第1渦巻突起部、4c 外端部、5 揺動スクロール、5a 揺動台板、5b 第2渦巻突起部、5c 外端部、6 電動機、6a ステータ、6b ロータ、7 クランクシャフト、8 サブフレーム、9 シール部材、10a 第1内壁面、10b 第2内壁面、10c 第3内壁面、11a 第1段部、11b 第2段部、13 吸入管、14 吐出管、15 吐出空間、16 モータ空間、17 吐出弁、18 油溜め、19 給電端子、19a 配線、20 隔離壁部、20a 第1壁部、20b 第2壁部、21 連絡通路、22 第1オルダム溝、23 主軸受部、24 平坦面、25 オルダム収容部、26 第1貫通孔、27 支持壁部、27a 第1支持壁部、27b 第2支持壁部、30 圧縮室、31 冷媒吸入空間、40 吐出ポート、41 第2貫通孔、50 ボス部、51 第2オルダム溝、52 オルダムリング、53 凹部、70 主軸部、71 偏心軸部、72 通油路、73 第1バランサ、74 第2バランサ、80 副軸受部、90 溝部、100、101、102、103、104、105 スクロール圧縮機、S 隙間。
Claims (16)
- 密閉空間を形成するシェルと、
前記シェルの内壁面に固定されたメインフレームと、
第1渦巻突起部が設けられた固定台板を有する固定スクロールと、
前記メインフレームに揺動自在に支持され、前記第1渦巻突起部と噛み合う第2渦巻突起部が設けられた揺動台板を有し、前記固定スクロールとの間に冷媒を圧縮する圧縮室を形成する揺動スクロールと、
前記メインフレームの下方に配置され、前記固定スクロールに対して前記揺動スクロールを回転駆動させる電動機と、
前記シェルの外部と、前記電動機を設けたモータ空間とを連通させ、前記圧縮室で圧縮した冷媒を前記シェルの外部へ吐出させる吐出管と、を備え、
前記シェルの内部は、
外部から取り込まれた冷媒が前記圧縮室に取り込まれる前に位置する冷媒吸入空間と、
前記固定スクロールの上方に位置し、前記圧縮室で圧縮された冷媒の出口となる吐出空間と、
前記吐出空間と前記モータ空間とを連通させる連絡通路と、が設けられ、
前記メインフレームと前記固定スクロールとの間には、前記冷媒吸入空間から前記連絡通路を隔離する隔離壁部が設けられており、
前記固定台板は、前記シェルの内壁面に固定されている、スクロール圧縮機。 - 前記固定台板は、前記隔離壁部によって支持された状態で前記シェルの内壁面に固定されている、請求項1に記載のスクロール圧縮機。
- 前記隔離壁部は、前記メインフレームの上面から前記固定スクロールに向かって突き出し、上端面で前記固定スクロールを支持する構成である、請求項2に記載のスクロール圧縮機。
- 前記隔離壁部は、前記固定スクロールの前記固定台板から前記メインフレームの上面に向かって突き出し、下端面が前記メインフレームに支持されている構成である、請求項2に記載のスクロール圧縮機。
- 前記隔離壁部は、前記メインフレームの上面から前記固定スクロールに向かって突き出した第1壁部と、前記固定台板から前記メインフレームの上面に向かって突き出した第2壁部と、を有し、
前記第1壁部の上端面と前記第2壁部の下端面とを突き合わせて形成された構成である、請求項2に記載のスクロール圧縮機。 - 前記シェルの内壁面には、前記固定台板の外周面を支持する段部が形成されており、
前記固定台板は、外周面が前記段部に支持された状態で前記シェルの内壁面に固定されている、請求項1に記載のスクロール圧縮機。 - 前記隔離壁部は、前記メインフレームの上面から前記固定スクロールに向かって突き出し、上端面に設けたシール部材を介して前記固定スクロールを支持する構成である、請求項6に記載のスクロール圧縮機。
- 前記隔離壁部は、前記固定スクロールの前記固定台板から前記メインフレームの上面に向かって突き出し、下端面に設けたシール部材を介して前記固定スクロールに支持されている構成である、請求項6に記載のスクロール圧縮機。
- 前記連絡通路は、前記シェルの内壁面と前記隔離壁部とによって囲まれた空間で構成されている、請求項1~8のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
- 前記隔離壁部は、中空構造で構成されており、
前記連絡通路は、前記隔離壁部の中空内部とされて前記冷媒吸入空間から隔離されている、請求項1~8のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。 - 前記揺動台板の外周面には、前記隔離壁部との干渉を避ける凹部が形成されている、請求項1~10のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
- 前記揺動台板の下面に設けられたボス部と、
前記ボス部に挿入される偏心軸部を有し、前記電動機と前記揺動スクロールとを連結するクランクシャフトと、を更に備え、
前記凹部及び前記連絡通路は、前記ボス部の中心と前記第2渦巻突起部の外端部とを結ぶ直線に対する前記揺動台板の周方向の角度θが、伸開角が増える方向に30°以上150°以下となる範囲内に、横断面における図心が配置された構成ある、請求項11に記載のスクロール圧縮機。 - 前記揺動台板の下面に設けられたボス部と、
前記ボス部に挿入される偏心軸部を有し、前記電動機と前記揺動スクロールとを連結するクランクシャフトと、を更に備え、
前記凹部は、前記ボス部の中心から前記凹部を形成した外周面までの距離が、前記ボス部の中心から前記揺動台板の外周面までの最大距離の80%以上95%以下となるように形成されている、請求項11又は12に記載のスクロール圧縮機。 - 前記メインフレームには、前記メインフレームの上面から前記固定スクロールに向かって突き出し、上端面で前記固定台板を支持する支持壁部が設けられている、請求項1~13のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
- 前記固定スクロールには、前記固定台板から前記メインフレームの上面に向かって突き出し、下端面が前記メインフレームに支持される支持壁部が設けられている、請求項1~13のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
- 前記メインフレームの上面から前記固定スクロールに向かって突き出す第1支持壁部と、前記固定台板から前記メインフレームの上面に向かって突き出す第2支持壁部と、を有し、前記第1支持壁部の上端面と前記第2支持壁部の下端面とを突き合わせて前記固定台板を支持する支持壁部が設けられている、請求項1~13のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
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