WO2021014641A1 - スクロール圧縮機 - Google Patents

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WO2021014641A1
WO2021014641A1 PCT/JP2019/029216 JP2019029216W WO2021014641A1 WO 2021014641 A1 WO2021014641 A1 WO 2021014641A1 JP 2019029216 W JP2019029216 W JP 2019029216W WO 2021014641 A1 WO2021014641 A1 WO 2021014641A1
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WO
WIPO (PCT)
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shell
scroll
wall surface
main frame
fixed
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/029216
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
昇嗣朗 堂本
浩平 達脇
祐司 ▲高▼村
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to PCT/JP2019/029216 priority Critical patent/WO2021014641A1/ja
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Classifications

    • 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
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a fixed structure of a fixed scroll in a scroll compressor.
  • the swing scroll is supported by the main frame fixed inside the shell, and the fixed scroll is provided opposite to the swing scroll.
  • a rotating shaft is attached to the oscillating scroll, and by rotating this rotating shaft, the oscillating scroll oscillates with respect to the fixed scroll.
  • the refrigerant is compressed in the compression chamber formed by the swing scroll and the fixed scroll (see, for example, Patent Document 1).
  • an annular peripheral wall that rises toward a fixed scroll is formed on the outer peripheral portion of the main frame.
  • the peripheral wall is in contact with the fixed scroll at the tip surface of the peripheral wall, and the fixed scroll is fixed to the main frame by fixing the contact portion with bolts or the like. Since a compression chamber for compressing the refrigerant is formed between the fixed scroll and the swing scroll, the position accuracy of the fixed scroll with respect to the swing scroll is important.
  • the fixed scroll is attached to the tip of the peripheral wall of the main frame. It was possible to secure the position accuracy by fixing the.
  • the storage space for the swing scroll is reduced by the thickness of the peripheral wall of the main frame in the radial direction, and the design of the swing scroll is restricted.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a scroll compressor capable of positioning a fixed scroll and a mainframe while having a structure without a peripheral wall of the mainframe. And.
  • the scroll compressor according to the present invention includes a shell, a fixed scroll fixed to the inner wall surface of the shell, an oscillating scroll arranged to face the fixed scroll, a rotating shaft for driving the oscillating scroll, and oscillating.
  • a main frame for holding the scroll slidably is provided, and the inner wall surface of the shell includes a first inner wall surface and a second inner wall surface formed side by side in the axial direction of the rotation axis, and a first inner wall surface and a second inner wall surface. It has a first step portion formed between the wall surface and the first inner wall surface and the fixed scroll of the shell, and a first groove portion is formed on one side and a first protrusion portion that engages with the first groove portion is formed on the other side.
  • the second inner wall surface of the shell and the main frame are formed with a second groove portion on one side and a second protrusion engaging with the second groove portion on the other side, and the fixed scroll is provided on the first step portion of the shell.
  • the first inner wall surface of the shell is positioned in the axial direction by being supported, and the phase around the axis of the rotating shaft is positioned by engaging the first protrusion with the first groove of the shell.
  • the main frame is fixed to the second inner wall surface of the shell in a state where the phase is positioned around the axis of the rotation axis by engaging the second protrusion with the second groove of the shell. It is something that is.
  • the fixed scroll is fixed to the inner wall surface of the shell. Therefore, the fixed scroll can be arranged in the shell without forming a peripheral wall for fixing the fixed scroll on the main frame. Since the fixed scroll is positioned in the axial direction by supporting the outer peripheral portion of the fixed scroll by the first step portion of the shell, the fixed scroll can be positioned in the axial direction while having a structure without the peripheral wall of the main frame. Further, each of the fixed scroll and the main frame is fixed in a state where the phase around the axis of the rotation axis is positioned with respect to the shell by the engagement between the protrusion and the groove. As a result, it is possible to position the relative phases of the fixed scroll and the main frame around the axis of the rotation axis while making the structure without the peripheral wall of the main frame.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG.
  • FIG. 1 is a vertical schematic cross-sectional view of the scroll compressor according to the embodiment.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view of the main frame of the scroll compressor and the swing scroll according to the embodiment.
  • FIG. 3 is an enlarged view of the region of the alternate long and short dash line in FIG.
  • the compressor of FIG. 1 is a so-called vertical scroll compressor used in a state where the central axis of the rotation axis is substantially perpendicular to the ground.
  • the scroll compressor includes a shell 1, a main frame 2, a compression mechanism unit 3, a drive mechanism unit 4, a subframe 5, a rotating shaft 6, a bush 7, and a power feeding unit 8.
  • the side (upper side) where the compression mechanism unit 3 is provided is oriented as one end side U
  • the side where the drive mechanism unit 4 is provided is oriented as the other end side L. explain.
  • the shell 1 is a tubular housing made of a conductive member such as metal and having both ends closed, and includes a main shell 11, an upper shell 12, and a lower shell 13.
  • the shell 1 is made of a metal such as steel.
  • the main shell 11 has a cylindrical shape, and a suction pipe 14 is connected to the side wall thereof by welding or the like.
  • the suction pipe 14 is a pipe that introduces the refrigerant into the shell 1 and communicates with the inside of the main shell 11.
  • the upper shell 12 is formed in a substantially hemispherical shape, and a part of the side wall thereof is connected by welding or the like at the upper end of the main shell 11 to cover the upper opening of the main shell 11.
  • a discharge pipe 15 is connected to the upper part of the upper shell 12 by welding or the like.
  • the discharge pipe 15 is a pipe that discharges the refrigerant to the outside of the shell 1 and communicates with the internal space of the main shell 11.
  • the lower shell 13 is formed in a substantially hemispherical shape, and a part of the side wall thereof is connected at the lower end of the main shell 11 by welding or the like via a connecting shell 16 to cover the lower opening of the main shell 11.
  • the shell 1 is supported by a fixing base 17 having a plurality of screw holes. A plurality of screw holes are formed in the fixing base 17, and by screwing screws into these screw holes, the scroll compressor can be fixed to other members such as the housing of the outdoor unit.
  • the main frame 2 is a hollow metal frame in which a cavity is formed, and is provided inside the shell 1.
  • the main frame 2 includes a main body portion 21, a main bearing portion 22, and an oil return pipe 23.
  • the main frame 2 is fixed to the inner peripheral surface of the shell 1 by shrink fitting or welding at the main body portion 21.
  • the main body 21 is fixed to the inner wall surface of the one end side U of the main shell 11, and a storage space 211 is formed in the center thereof along the longitudinal direction of the shell 1 as shown in FIG.
  • the accommodation space 211 has a stepped shape in which one end side U is open and the space narrows toward the other end side L.
  • the main body 21 is formed with a rectangular parallelepiped second protrusion 218 that protrudes outward from the outer circumference of the main body 21.
  • the second protrusion 218 is used for positioning the main frame 2, and will be described again below.
  • An annular flat surface 212 is formed on one end side U of the main body 21 so as to surround the accommodation space 211.
  • a ring-shaped thrust plate 24 made of a steel plate-based material such as valve steel is arranged on the flat surface 212. Therefore, in this embodiment, the thrust plate 24 functions as a thrust bearing.
  • a suction port 213 is formed at a position that does not overlap with the thrust plate 24 on the outer end side of the flat surface 212.
  • the suction port 213 is a space penetrating the main body 21 in the vertical direction, that is, the upper shell 12 side and the lower shell 13 side.
  • the number of suction ports 213 is not limited to one, and a plurality of suction ports 213 may be formed.
  • An oldham accommodating portion 214 is formed at a stepped portion L on the other end side of the flat surface 212 of the main frame 2.
  • a first Oldham groove 215 is formed in the Oldham accommodating portion 214.
  • the first Oldham groove 215 is formed so that a part of the outer end side is cut off from the inner end side of the flat surface 212. Therefore, when the main frame 2 is viewed from one end side U, a part of the first Oldham groove 215 overlaps with the thrust plate 24.
  • the first Oldham groove 215 is formed so that a pair faces each other.
  • the main bearing portion 22 is continuously formed on the other end side L of the main body portion 21, and a shaft hole 221 is formed inside the main bearing portion 22.
  • the shaft hole 221 penetrates the main bearing portion 22 in the vertical direction, and one end side U thereof communicates with the accommodation space 211.
  • the oil return pipe 23 is a pipe for returning the lubricating oil accumulated in the accommodation space 211 to the oil reservoir inside the lower shell 13, and is inserted and fixed in the oil drain hole formed through the main frame 2 inside and outside. ..
  • the lubricating oil is, for example, a refrigerating machine oil containing an ester-based synthetic oil.
  • the lubricating oil is stored in the lower part of the shell 1, that is, in the lower shell 13.
  • Lubricating oil is sucked up by an oil pump 52, which will be described later, passes through an oil passage 63 in the rotating shaft 6, reduces wear between mechanically contacting parts such as the compression mechanism 3, and controls the temperature of sliding parts. Improves sealing performance.
  • As the lubricating oil an oil having excellent lubrication characteristics, electrical insulation, stability, refrigerant solubility, low temperature fluidity and the like, and having an appropriate viscosity is suitable.
  • a ring-shaped protruding wall 216 protruding in the upper shell direction is formed at the outer end of the flat surface 212 of the main frame 2.
  • the thrust plate 24 is arranged on the flat surface 212 inside the protruding wall 216 so as to cover a part of the first Oldham groove 215.
  • the swing scroll 32 can be slid with the thrust plate 24. ..
  • the thickness d of the thrust plate 24 is usually about 0.5 mm, but if a thrust plate 24 having a thickness d of about 0.6 mm is used, the gap at the tip of the spiral can be reduced, and the refrigerant can be applied to the tip of the spiral and the substrate. It is possible to prevent leakage to the adjacent compression space through the gap between the two.
  • the thrust plate 24 and the protrusion 216 are formed with a convex portion or a concave portion, and the convex portion and the concave portion are engaged so as to suppress the rotation of the thrust plate 24.
  • the flat surface 212 and the thrust plate 24 of the main frame 2 are both ring-shaped, so that the thrust plate 24 may rotate with respect to the flat surface 212 as the swing scroll 32 swings. Is. By locking the convex portion in the concave portion, the rotation of the thrust plate 24 is suppressed.
  • the convex portion is composed of a pair of protruding portions 217 formed so as to project from the protruding wall 216 in the direction of the thrust plate 24.
  • the recess is composed of a notch 241 formed in the outer peripheral portion of the thrust plate 24, and the pair of protrusions 217 are provided so as to be locked to the opposite sides of the notch 241.
  • the suction port 213 is arranged in a portion of the main frame 2 located between the pair of protrusions 217. That is, since the suction port 213 is arranged in the notch 241 portion, the refrigerant can be taken into the refrigerant intake space 37 without being blocked by the thrust plate 24.
  • the compression mechanism unit 3 is a compression mechanism that compresses the refrigerant.
  • the compression mechanism unit 3 is a scroll compression mechanism including a fixed scroll 31 and a swing scroll 32.
  • the fixed scroll 31 is made of a metal such as cast iron, and includes a first substrate 311 and a first spiral body 312.
  • the first substrate 311 has a disk shape, and a discharge port 313 is formed in the center thereof so as to penetrate in the vertical direction.
  • the first substrate 311 is formed with a rectangular parallelepiped first protrusion 316 protruding outward from the outer circumference of the first substrate 311.
  • the first protrusion 316 is used for positioning the fixed scroll 31, and will be described again below.
  • the first spiral body 312 projects from the surface of the other end side L of the first substrate 311 to form a spiral wall, and the tip thereof projects to the other end side L.
  • the swing scroll 32 is made of a metal such as aluminum, and includes a second substrate 321, a second spiral body 322, a tubular portion 323, and a second Oldham groove 324.
  • the second substrate 321 is located on one surface on which the first spiral body 312 is formed, the other surface on which at least a part of the outer peripheral region is a sliding surface 3211 (see FIG. 3), and the outermost surface in the radial direction. However, it exhibits a disk shape provided with a side surface 3212 connecting one surface and the other surface.
  • the sliding surface 3211 of the second substrate 321 is slidably supported by the main frame 2 on the thrust plate 24.
  • the second spiral body 322 protrudes from one surface of the second substrate 321 to form a spiral wall, and the tip thereof protrudes to one end side U.
  • the tip of the first spiral body 312 of the fixed scroll 31 and the tip of the second spiral body 322 of the rocking scroll 32 are provided with a sealing member for suppressing leakage of the refrigerant.
  • the tubular portion 323 is a cylindrical boss formed so as to project from substantially the center of the other surface of the second substrate 321 to the other end side L.
  • a swing bearing that rotatably supports the slider 71 described later, a so-called journal bearing, is provided so that its central axis is parallel to the central axis of the rotating shaft 6. ..
  • the second Oldham groove 324 is an oval-shaped groove formed on the other surface of the second substrate 321.
  • the second Oldham groove 324 is provided so that a pair of them face each other.
  • the line connecting the pair of second Oldham grooves 324 is provided so as to be orthogonal to the line connecting the pair of first Oldham grooves 215 formed in the main frame 2.
  • the Oldham ring 33 includes a ring portion 331, a first key portion 332, and a second key portion 333.
  • the ring portion 331 has a ring shape.
  • the first key portion 332 is formed so that a pair of the first key portion 332 faces the surface of the other end side L of the ring portion 331, and is housed in the pair of first old dam grooves 215 of the main frame 2.
  • the second key portion 333 is formed so that a pair of the second key portion 333 faces the surface of the one end side U of the ring portion 331, and is housed in the pair of second Oldham grooves 324 of the swing scroll 32.
  • the compression chamber 34 is formed by engaging the first spiral body 312 of the fixed scroll 31 and the second spiral body 322 of the rocking scroll 32 with each other.
  • the volume of the compression chamber 34 decreases from the outside to the inside in the radial direction.
  • the compression chamber 34 takes in the refrigerant from the outer end side of the spiral body and moves it toward the center side to gradually compress the refrigerant.
  • the compression chamber 34 communicates with the discharge port 313 at the central portion of the fixed scroll 31.
  • a muffler 35 having a discharge hole 351 is provided on the surface U on one end side of the fixed scroll 31, and a discharge valve 36 is provided which opens and closes the discharge hole 351 in a predetermined manner to prevent backflow of the refrigerant.
  • 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 depletion potential or a chlorofluorocarbon-based low GWP refrigerant.
  • the low GWP refrigerant include HFO refrigerants, and tetrafluoropropenes such as HFO1234yf, HFO1234ze, and HFO1243zf whose chemical formula is represented by C 3 H 2 F 4 .
  • halogenated hydrocarbon having no carbon double bond examples include a refrigerant mixed with R32 (difluoromethane) represented by CH 2 F 2 or R41.
  • examples of the hydrocarbon include propane and propylene, which are natural refrigerants.
  • the mixture for example, there is a mixed refrigerant in which R32, R41, etc. are mixed with HFO1234yf, HFO1234ze, HFO1243zf, or the like.
  • the drive mechanism unit 4 is provided on the other end side L of the main frame 2 inside the shell 1.
  • the drive mechanism unit 4 includes a stator 41 and a rotor 42.
  • the stator 41 is formed in a ring shape, for example, with a stator formed by winding windings around an iron core formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates via an insulating layer.
  • the stator 41 is fixedly supported inside the main shell 11 by shrink fitting or the like.
  • the rotor 42 is a cylindrical rotor having a permanent magnet built in an iron core formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates and having a through hole penetrating in the vertical direction in the center, and is arranged in the internal space of the stator 41. ing.
  • the subframe 5 is a metal frame, and is provided inside the shell 1 on the other end side L of the drive mechanism unit 4.
  • the subframe 5 is fixedly supported on the inner peripheral surface of the other end side L of the main shell 11 by shrink fitting, welding, or the like.
  • the subframe 5 includes an auxiliary bearing portion 51 and an oil pump 52.
  • the auxiliary bearing portion 51 is a ball bearing provided on the upper side of the central portion of the subframe 5, and has a hole penetrating in the vertical direction in the center.
  • the oil pump 52 is provided below the central portion of the subframe 5, and is arranged so that at least a part of the oil pump 52 is immersed in the lubricating oil stored in the oil reservoir of the shell 1.
  • the rotating shaft 6 is a long metal rod-shaped member, which is provided inside the shell 1.
  • the rotating shaft 6 includes a spindle portion 61 and an eccentric shaft portion 62.
  • the spindle portion 61 is an axis that constitutes the main portion of the rotating shaft 6, and is arranged so that the central axis thereof coincides with the central axis of the main shell 11.
  • a rotor 42 is contact-fixed to the outer surface of the spindle portion 61.
  • the eccentric shaft portion 62 is provided on one end side U of the spindle portion 61 so that the central shaft thereof is eccentric with respect to the central axis of the spindle portion 61.
  • An oil passage 63 is provided in the spindle portion 61. The oil passage 63 is vertically penetrated inside the main shaft portion 61 and the eccentric shaft portion 62.
  • one end side U of the main shaft portion 61 is inserted into the main bearing portion 22 of the main frame 2, and the other end side L is inserted and fixed into the sub bearing portion 51 of the subframe 5.
  • the eccentric shaft portion 62 is arranged in the cylinder of the tubular portion 323, and the rotor 42 is arranged so that the outer peripheral surface thereof keeps a predetermined gap from the inner peripheral surface of the stator 41.
  • a first balancer 64 is provided on one end side U of the spindle portion 61, and a second balancer 65 is provided on the other end side L in order to cancel the imbalance caused by the swing of the swing scroll 32.
  • the bush 7 is made of a metal such as iron and is a connecting member that connects the swing scroll 32 and the rotating shaft 6.
  • the bush 7 is composed of two parts in this embodiment, and includes a slider 71 and a balance weight 72.
  • the slider 71 is a tubular member having a collar formed therein, and is fitted into each of the eccentric shaft portion 62 and the tubular portion 323.
  • the balance weight 72 is a donut-shaped member having a weight portion having a substantially C shape when viewed from one end side U, and rotates in order to cancel the centrifugal force of the swing scroll 32. It is provided eccentrically with respect to the center.
  • the balance weight 72 is fitted to the collar of the slider 71 by a method such as shrink fitting.
  • the power feeding unit 8 is a power feeding member that supplies power to the scroll compressor, and is formed on the outer peripheral surface of the main shell 11 of the shell 1.
  • the power feeding unit 8 includes a cover 81, a power feeding terminal 82, and a wiring 83.
  • the cover 81 is a cover member having a bottomed opening.
  • the power supply terminal 82 is made of a metal member, one of which is provided inside the cover 81 and the other of which is provided inside the shell 1.
  • One of the wiring 83 is connected to the power feeding terminal 82, and the other is connected to the stator 41.
  • FIG. 4 is an enlarged view of the region of the alternate long and short dash line of FIG.
  • the shell 1 has a first inner wall surface 111 and a second inner wall surface 114.
  • the first inner wall surface 111 and the second inner wall surface 114 are arranged side by side in the axial direction of the shell 1, that is, in the axial direction of the rotation shaft 6.
  • a first step portion 112 is formed between the first inner wall surface 111 and the second inner wall surface 114.
  • the inner diameter of the second inner wall surface 114 is formed to be smaller than the inner diameter of the first inner wall surface 111, whereby the first step portion 112 is formed between the first inner wall surface 111 and the second inner wall surface 114.
  • the surface of the first step portion 112 that connects the first inner wall surface 111 and the second inner wall surface 114 is a first positioning surface 113 that positions the fixed scroll 31 in the axial direction.
  • the fixed scroll 31 is fixed to the first inner wall surface 111 by shrink fitting or the like in a state where the first positioning surface 113 is positioned in the axial direction. Since the position of the fixed scroll 31 in the axial direction is determined by this structure, the peripheral wall of the main frame for fixing the main frame 2 and the fixed scroll 31 with screws is not required as in the conventional case.
  • the refrigerant intake space 37 can be expanded. Further, since the peripheral wall of the main frame 2 can be eliminated, the diameter of the second substrate 321 of the swing scroll 32 can be increased. Therefore, the compression chamber 34 can be expanded and the capacity can be increased.
  • the shell 1 further has a third inner wall surface 117 arranged axially with respect to the second inner wall surface 114.
  • a second step portion 115 is formed between the second inner wall surface 114 and the third inner wall surface 117.
  • the inner diameter of the third inner wall surface 117 is formed to be smaller than the inner diameter of the second inner wall surface 114, whereby the second step portion 115 is formed between the second inner wall surface 114 and the third inner wall surface 117.
  • the surface of the second step portion 115 that connects the second inner wall surface 114 and the third inner wall surface 117 is a second positioning surface 116 that positions the main frame 2 in the axial direction. Then, the main frame 2 is fixed to the second inner wall surface 114 by shrink fitting or the like in a state where the main frame 2 is positioned in the axial direction on the second positioning surface 116.
  • the outer diameter of the upper shell 12 is formed to be smaller than one end side of the main shell 11, and the fixed scroll 31 is sandwiched between the upper shell 12 and the first positioning surface 113 of the first step portion 112. doing.
  • the positioning accuracy of the fixed scroll 31 in the axial direction can be improved.
  • the fixing strength is increased by welding or the like between the main shell 11 and the upper shell 12, and the fixed scroll 31 is in the vertical direction. It is even more desirable because it can suppress misalignment.
  • Phase positioning Further, in this embodiment, it is possible to position the relative phases of the fixed scroll 31 and the main frame 2 around the axis of the rotating shaft 6. Hereinafter, the positioning of the relative phases of the fixed scroll 31 and the main frame 2 will be described with reference to FIGS. 5 to 8.
  • FIG. 5 is a top view of the main frame of the scroll compressor according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a top view of a state in which a fixed scroll, a swing scroll, and the like are mounted on the main frame of the scroll compressor according to the embodiment.
  • the first spiral body 312 and the second spiral body 322 are shown by dotted lines.
  • FIG. 7 is a top view of the main shell of the scroll compressor according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. Note that FIG. 8 shows the structure of the inner wall surface of the main shell 11 in an easy-to-understand manner, and is different from the actual dimensions and thickness. Further, in FIG.
  • each of the first substrate 311 of the fixed scroll 31 and the main body 21 of the main frame 2 is shown so that the positional relationship between the inner wall surface of the main shell 11 and the fixed scroll 31 and the main frame 2 can be easily understood. , Partially illustrated by dotted lines.
  • the main shell 11 is formed with a first groove portion 1131B extending in the axial direction on the first inner wall surface 111. Further, in the main shell 11, a second groove portion 1161B is formed on the second inner wall surface 114 so as to extend in the axial direction. The first groove portion 1131B and the second groove portion 1161B are formed at the same phase position.
  • the fixed scroll 31 is formed with the first protrusion 316, and by engaging the first protrusion 316 with the first groove portion 1131B of the main shell 11, the fixed scroll 31 with respect to the main shell 11 Phase positioning can be performed. This makes it possible to prevent the fixed scroll 31 from being out of phase during shrink fitting.
  • the main frame 2 is formed with a second protrusion 218 as described above, and by engaging the second protrusion 218 with the second groove 1161B of the main shell 11, the main shell of the main frame 2 is engaged.
  • the phase can be positioned with respect to 11. This makes it possible to prevent the main frame 2 from being out of phase during shrink fitting.
  • the phase of each of the fixed scroll 31 and the main frame 2 can be positioned with respect to the main shell 11, so that the relative phase of the fixed scroll 31 and the main frame 2 can be positioned.
  • the first protrusion 316 and the second protrusion 218 are not distinguished, they are collectively referred to as a protrusion, and when the first groove portion 1131B and the second groove portion 1161B are not distinguished, they are collectively referred to as a groove portion. I have something to do.
  • the relative phases of the fixed scroll 31 and the main frame 2 are positioned by engaging the protrusions protruding outward from the outer circumferences of the fixed scroll 31 and the main frame 2 with the grooves provided in the shell 1. .. That is, the structure related to positioning is located outside the refrigerant intake space 37. Therefore, the relative phases of the fixed scroll 31 and the main frame 2 can be positioned without narrowing the refrigerant intake space 37.
  • the positioning is performed by engaging the protrusion and the groove, it is possible to prevent the fixed scroll 31 from moving in the circumferential direction. Therefore, it is possible to suppress the phase shift of the fixed scroll 31 due to vibration or the like that may occur during transportation and driving the scroll compressor.
  • the set of the protrusion and the groove provided on each of the fixed scroll 31 and the main frame 2 is not limited to one set, and may be two or more sets. If two sets of protrusions and grooves are provided, the strength can be ensured by providing the two sets in a positional relationship 180 ° out of phase with each other. Further, when two or more sets of protrusions and grooves are provided, if each set has the same shape, a phase error may occur in the manufacturing process. Therefore, it is possible to prevent a phase error by making the shape different for each set.
  • the groove portion is formed in a groove shape extending in the axial direction
  • it may be a concave shape along the outer shape of the protrusion.
  • the fixed scroll 31 may be inserted into the main shell 11 in an inclined state, and the first protrusion 316 may be engaged with the first groove portion 1131B.
  • the second groove portion 1161B and the second protrusion 218 may be engaged with the first groove portion 1131B.
  • the fixed scroll 31 and the main frame 2 are provided with protrusions and the main shell 11 is provided with grooves, the reverse is also possible. That is, the fixed scroll 31 and the main frame 2 may be provided with a groove portion, and the main shell 11 may be provided with a protrusion portion.
  • the relative phase positioning between the fixed scroll 31 and the main frame 2 at the time of assembly is performed by inserting a reamer pin into a reamer hole provided on both the fixed scroll 31 and the peripheral wall of the main frame 2.
  • this technique has a positioning structure using the peripheral wall of the main frame 2, the refrigerant intake space 37 is narrowed.
  • the compression chamber 34 can be expanded and the capacity can be increased as compared with the conventional technique.
  • the refrigerant sucked into the shell 1 from the suction pipe 14 reaches the refrigerant intake space 37 through the suction port 213 of the main frame 2, and swings with the fixed scroll 31. It is taken into the compression chamber 34 formed by the moving scroll 32. Then, the refrigerant is compressed by reducing its volume while moving from the outer peripheral portion toward the center along with the eccentric revolution motion of the rocking scroll 32.
  • the swing scroll 32 moves in the radial direction together with the bush 7 due to its own centrifugal force, and the side wall surfaces of the second spiral body 322 and the first spiral body 312 come into close contact with each other.
  • the compressed refrigerant reaches the discharge hole 351 of the fixed scroll 31 from the discharge port 313 of the fixed scroll 31 and is discharged to the outside of the shell 1 against the discharge valve 36.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining one manufacturing method of the main shell of the scroll compressor according to the embodiment. Note that FIG. 9 is an easy-to-understand illustration of a part of the main shell, which is different from the actual dimensions and thickness.
  • a cutting brush or the like is inserted from one end side U of the main shell 11 as in (a), and the inner wall surface is cut by a predetermined depth in the thickness direction, so that the second is as shown in (b). 2
  • the inner wall surface 114, the second step portion 115, and the second positioning surface 116 are formed.
  • the thickness of the main shell 11 is, for example, 4 mm to 6 mm, and the depth of the second step portion 115, that is, the cutting depth by cutting is, for example, about 0.3 mm.
  • the second groove portion 1161B is formed on the second inner wall surface 114. If the second groove portion 1161B is too deep, the wall thickness of the main shell 11 becomes too thin, so that the depth of the second groove portion 1161B is, for example, 0.5 mm.
  • the second inner wall surface 114 reaches a height position separated by a predetermined distance from the second positioning surface 116 in the direction of the upper shell 12.
  • the inner wall surface 114 is cut to a predetermined depth in the thickness direction.
  • the first inner wall surface 111, the first step portion 112, and the first positioning surface 113 are formed as shown in (d).
  • the first groove portion 1131B is formed on the first inner wall surface 111. If the first groove portion 1131B is too deep, the wall thickness of the main shell 11 becomes too thin, so that the depth of the first groove portion 1131B is, for example, 0.5 mm.
  • the inner diameter r1 of the first inner wall surface 111 is larger than the inner diameter r2 of the second inner wall surface 114.
  • the first step portion 112 has a configuration formed in the direction of the upper shell 12 with respect to the second step portion 115.
  • the second step portion 115 may be formed after the first step portion 112 is formed.
  • the outer diameter of the second step portion 115 connected to the second inner wall surface 114 is processed with a diamond-shaped insert or the like.
  • a recess 1161A having a concave shape in the direction of the lower shell 13 is formed.
  • the connection portion of the first step portion 112 with the first inner wall surface 111 that is, the side of the first inner wall surface 111 of the first positioning surface 113 is recessed in the direction of the lower shell 13.
  • a dent of the shape 1131A is formed.
  • the dent 1131A and the dent 1161A are so-called nuzumis that remove curved surfaces that are likely to occur in the connection portion by cutting. That is, as a result of cutting, the connecting portion between the first inner wall surface 111 and the first positioning surface 113 may not be at a right angle and may be rounded. When the radius is formed in the portion, even if the fixed scroll 31 is arranged on the first step portion 112, it floats without contacting the first positioning surface 113, and the positioning accuracy is lowered.
  • the recess 1131A By forming the recess 1131A, the fixed scroll 31 surely contacts the first positioning surface 113, so that the positioning accuracy can be improved.
  • the main frame 2 is inserted from one end side U of the main shell 11 formed as described above.
  • the second protrusion 218 of the main frame 2 is engaged with the second groove 1161B of the main shell 11.
  • the phase of the mainframe 2 is positioned.
  • the main frame 2 is pushed into the other end side L in a state where the phase is positioned.
  • the outer peripheral portion of the main frame 2 comes into contact with the second positioning surface 116 of the second step portion 115 on the surface, and the main frame 2 is positioned in the axial direction.
  • the main frame 2 is fixed to the second inner wall surface 114 by shrink fitting, arc spot welding, or the like.
  • the bush 7 is attached to the eccentric shaft portion 62, and the old dam ring 33, the swing scroll 32, and the like are further arranged.
  • the fixed scroll 31 is inserted from one end side U of the main shell 11.
  • the first protrusion 316 of the fixed scroll 31 is engaged with the first groove 1131B of the main shell 11.
  • the phase of the fixed scroll 31 is positioned.
  • the fixed scroll 31 is pushed into the other end side L.
  • the outer peripheral portion of the fixed scroll 31 comes into contact with the first positioning surface 113 of the first step portion 112 on the surface, and the fixed scroll 31 is positioned in the axial direction.
  • the fixed scroll 31 is fixed to the first inner wall surface 111 by shrink fitting, arc spot welding, or the like.
  • the fixed scroll 31 and the main frame 2 are fixed to the main shell 11 in a state where their relative phases are positioned with each other.
  • the compression mechanism unit 3 needs to be assembled so that the positional relationship of the first spiral body 312 with respect to the second spiral body 322 of the swing scroll 32 is predetermined.
  • the position of the swing scroll 32 with respect to the main frame 2 is determined by determining the phase position of the main frame 2 with respect to the main shell 11. Then, by determining the phase position of the fixed scroll 31 with respect to the main shell 11, the positional relationship of the first spiral body 312 with respect to the second spiral body 322 of the swing scroll 32 is also determined. If the fixed scroll 31 is not provided with the first protrusion 316, a step of rotating the fixed scroll 31 with respect to the swing scroll 32 to adjust the phase is required. Then, this phase adjustment step can be eliminated.
  • the main shell 11 and the upper shell 12 are fixed by welding, arc spot welding, or the like.
  • the fixed scroll 31 is inserted so as to be pressed against the first positioning surface 113 by the upper shell 12, and the fixed scroll 31 is fixed to the main shell 11 while maintaining the state.
  • the fixed scroll 31 is in contact with the first positioning surface 113 after the fixed scroll 31 is fixed to the first inner wall surface 111. That is not always necessary. The same applies to the relationship between the main frame 2 and the second step portion 115.
  • the phase of the main frame 2, the fixed scroll 31, and the swing scroll 32 can be secured in the same manner as the conventional method of connecting the main frame 2 and the fixed scroll 31 with screws or the like. Further, it is possible to manufacture a scroll compressor in which the refrigerant intake space 37 is expanded. Moreover, since screws and the like are not used, manufacturing can be facilitated.
  • the scroll compressor of this embodiment drives a shell 1, a fixed scroll 31 fixed to the inner wall surface of the shell 1, a swing scroll 32 arranged to face the fixed scroll 31, and a swing scroll 32.
  • a rotating shaft 6 for sliding and a main frame 2 for slidably holding the swing scroll 32 are provided.
  • the inner wall surface of the shell 1 is formed between the first inner wall surface 111 and the second inner wall surface 114 formed side by side in the axial direction of the rotation shaft 6 and the first inner wall surface 111 and the second inner wall surface 114. It has a first step portion 112.
  • the first inner wall surface 111 and the main frame 2 of the shell 1 are formed with a first groove portion 1131B on one side and a first protrusion 316 that engages with the first groove portion 1131B on the other side.
  • the second inner wall surface 114 and the main frame 2 of the shell 1 are formed with a second groove portion 1161B on one side and a second protrusion 218 that engages with the second groove portion 1161B on the other side.
  • the fixed scroll 31 is positioned in the axial direction by being supported by the first step portion 112 of the shell 1, and the rotating shaft 6 is formed by engaging the first protrusion 316 with the first groove portion 1131B of the shell 1. It is fixed to the first inner wall surface 111 of the shell 1 in a state where the phase is positioned around the axis of the shell 1.
  • the main frame 2 is fixed to the second inner wall surface 114 of the shell 1 in a state where the second protrusion 218 engages with the second groove 1161B of the shell 1 so that the phase around the axis of the rotating shaft 6 is positioned. ing.
  • the fixed scroll 31 is fixed to the inner wall surface of the shell 1. Therefore, the fixed scroll 31 can be arranged in the shell 1 without forming a peripheral wall for fixing the fixed scroll 31 on the main frame 2.
  • the fixed scroll 31 Since the fixed scroll 31 is positioned in the axial direction by supporting the outer peripheral portion of the fixed scroll 31 by the first step portion 112 of the shell 1, the fixed scroll 31 is positioned in the axial direction while having a structure that eliminates the peripheral wall of the main frame. Can be done. Further, each of the fixed scroll 31 and the main frame 2 is around the axis of the rotating shaft 6 with respect to the shell 1 due to the engagement between the protrusions provided on the outer periphery of each and the groove formed on the inner wall surface of the shell 1. It is fixed in a state where the phase of is positioned. As a result, the relative phases of the fixed scroll 31 and the main frame 2 around the axis of the rotation axis 6 can be positioned while the structure eliminates the peripheral wall of the main frame.
  • the peripheral wall of the main frame 2 can be eliminated, the refrigerant intake space 37 in which the swing scroll 32 is arranged can be expanded. Thereby, for example, by increasing the diameters of the second substrate 321 of the swing scroll 32 and the thrust plate 24, the sliding area can be increased and the surface pressure due to the thrust load can be reduced. Further, since it is not necessary to form a peripheral wall on the main frame 2, the processing time of the main frame 2 can be shortened and the weight can be reduced.
  • the inner wall surface of the shell 1 is the third inner wall surface 117 and the second inner wall surface 117, which are arranged in the axial direction on the side opposite to the first inner wall surface 111 of the second inner wall surface 114. It has a second step portion 115 formed between the inner wall surface 114 and the third inner wall surface 117.
  • the main frame 2 is supported on the second step portion 115 and is fixed to the second inner wall surface 114 in a state of being positioned in the axial direction.
  • the second step portion 115 can position the main frame 2 in the axial direction.
  • the scroll compressor of this embodiment has a configuration in which a plurality of sets are formed with the first protrusion 316 and the first groove portion 1131B as one set, and a plurality of sets with the second protrusion 218 and the second groove portion 1161B as one set. It has one or both of the configured configurations.
  • the scroll compressor of this embodiment has a configuration in which a plurality of sets of protrusions and grooves are formed, and the shape of one or all sets is different for each set.
  • two sets of the first protrusion 316 and the first groove portion 1131B are formed at positions 180 ° out of phase with each other, and the second protrusion 218 and the second groove portion are formed. It comprises two pairs of 1161Bs, one or both of which are formed 180 ° out of phase with each other.
  • Both the fixed scroll 31 and the main frame 2 are supported by the stepped portion and fixed to the inner wall surface of the shell. Therefore, both the fixed scroll 31 and the main frame 2 can be fixed to the shell 1 in the same manufacturing process, and the manufacturing can be facilitated.
  • the second step portion 115 and the second positioning surface 116 are formed at the same time by forming the second inner wall surface 114. Further, by forming the first inner wall surface 111, the first step portion 112 and the first positioning surface 113 are formed at the same time. Therefore, the first step portion 112 and the second step portion 115 can be formed with a small number of steps.
  • the shell 1 includes a main shell 11 having both ends open, an upper shell 12 covering the opening on one end side of the main shell 11, and a lower shell 13 covering the opening on the other end side of the main shell 11.
  • a first positioning surface 113 for positioning the fixed scroll 31 is formed on the upper shell 12 side of the first step portion 112, and a second positioning for positioning the main frame 2 on the upper shell 12 side of the second step portion 115.
  • the surface 116 is formed. Further, the first positioning surface 113 is formed in the direction of the upper shell 12 with respect to the sliding surface 3211 of the swing scroll 32 sliding with the main frame 2, and the second positioning surface 116 is the lower shell with respect to the sliding surface 3211. It is formed in 13 directions.
  • the swing scroll 32 and the fixed scroll 31 can be sequentially inserted and fixed in the same posture as the main shell 11, which facilitates assembly. be able to.
  • a recess 1131A is formed in the direction of the lower shell 13 at the connection portion of the first step portion 112 with the first inner wall surface 111, and the lower shell is formed at the connection portion of the second step portion 115 with the second inner wall surface 114.
  • a recess 1161A is formed in the direction of 13. Therefore, the contact between the first positioning surface 113 and the fixed scroll 31 and the contact between the second positioning surface 116 and the main frame 2 can be kept good, and the positioning accuracy can be improved.
  • the outer diameter of the upper shell 12 is smaller than the inner diameter of one end side of the main shell 11, and the upper shell 12 sandwiches the fixed scroll 31 together with the first step portion 112. Therefore, the fixed scroll 31 can be pressed so as to be surely in contact with the first positioning surface 113. Further, the movement of the fixed scroll 31 in the axial direction with respect to the main shell 11 can be suppressed.
  • the main frame 2 has a thrust plate 24 that slides on the sliding surface 3211 on a flat surface 212 that faces the swing scroll 32.
  • a protruding wall 216 protruding in the direction of the upper shell 12 is formed at the outer end of the flat surface 212 of the main frame 2.
  • the height h of the protrusion 216 from the flat surface 212 is smaller than the thickness d of the thrust plate 24. Therefore, the swing scroll 32 can be slid on the thrust plate 24 without interfering with the main frame 2.
  • the thrust plate 24 and the protrusion wall 216 are formed with a convex portion or a concave portion, and the convex portion and the concave portion are engaged so as to suppress the rotation of the thrust plate 24.
  • the convex portion is a pair of protruding portions 217 formed so as to project from the protruding wall 216 in the direction of the thrust plate 24, and the concave portion is a notch 241 formed in the outer peripheral portion of the thrust plate 24.
  • the pair of protruding portions 217 are , Is provided in the notch 241. Therefore, it is possible to prevent the thrust plate 24 from rotating with respect to the flat surface 212 of the main frame 2.
  • a suction port 213 is formed between the pair of protrusions 217 of the frame so as to penetrate in the direction of the upper shell 12 and the direction of the lower shell 13. Therefore, it is possible to prevent the suction port 213 from being blocked by the thrust plate 24, and the refrigerant can be stably supplied to the refrigerant intake space 37.
  • a refrigerating cycle device including a scroll compressor, a condenser, an expansion valve, and an evaporator that circulates a refrigerant, and a high-pressure refrigerant containing, for example, R32 may be used as the refrigerant.
  • a high-pressure refrigerant containing R32 or the like is used, the load on the thrust bearing becomes large.
  • the load on the thrust bearing can be reduced and the reliability can be increased. It can enhance the sex.
  • This embodiment is also applicable to a compressor provided with an injection pipe for suppressing an increase in the discharge temperature in a low-temperature compressor used for applications such as low compressor ratio operation or low evaporation temperature. ..
  • the present invention is not limited to the invention according to the above embodiment, and can be appropriately modified as long as the gist of the invention is not deviated.
  • the vertical scroll compressor has been described, but the present invention can also be applied to the horizontal scroll compressor.
  • the side where the compression mechanism unit 3 is provided is oriented as one end side
  • the side where the drive mechanism unit 4 is provided is oriented as the other end side with reference to the main frame 2.
  • the high-pressure shell type scroll compressor in which the pressure in the space inside the main shell 11 in which the drive mechanism unit 4 is arranged becomes higher than the pressure in the refrigerant intake space 37. Applicable.
  • each of the spiral bodies of the fixed scroll 31 and the swing scroll 32 may be extended to increase the number of turns, and each spiral body may be formed near the radial end of the corresponding substrate.
  • the maximum amount of refrigerant taken in by the scroll the so-called push-out amount, can be increased, so that the compression ratio can be increased and the performance of the scroll compressor can be improved.
  • the shape of the protrusion does not necessarily have to be a rectangular parallelepiped shape, and may be configured as shown in FIGS. 10 to 12 below.
  • the first protrusion 316 may have a T-shape in a side view as shown in FIG. 10, may have a shape that tapers outward in two steps in the radial direction as shown in FIG. 11, or may have a shape that tapers in two steps as shown in FIG. It may have a triangular prism shape.
  • the first groove portion 1131B may have a shape that conforms to the outer shape of the first protrusion 316. In particular, when the first protrusion 316 has the shape shown in FIG.
  • the space U on one end side of the fixed scroll 31 is a discharge space in which the refrigerant is discharged from the discharge port 313, and has a higher pressure than the refrigerant intake space 37. Therefore, there is a possibility that the discharged refrigerant flows back from the discharge space to the refrigerant intake space 37 through the gap between the first protrusion 316 and the first groove 1131B.
  • FIG. 1 shows that the space U on one end side of the fixed scroll 31 is a discharge space in which the refrigerant is discharged from the discharge port 313, and has a higher pressure than the refrigerant intake space 37. Therefore, there is a possibility that the discharged refrigerant flows back from the discharge space to the refrigerant intake space 37 through the gap between the first protrusion 316 and the first groove 1131B.
  • the refrigerant when the first protrusion 316 has a shape having steps on both side surfaces in the circumferential direction of the first protrusion 316, the refrigerant has a shape as compared with the case where there is no step. It is possible to reduce backflow.

Abstract

スクロール圧縮機は、シェルと、固定スクロールと、揺動スクロールと、回転軸と、メインフレームとを備える。シェルおよび固定フレームには、一方に第1溝部、他方に第1溝部に係合する第1突部が形成されている。シェルおよびメインフレームには、一方に第2溝部、他方に第2溝部に係合する第2突部が形成されている。固定スクロールは、シェルの第1段差部に支持されることで軸方向の位置決めがなされ、且つ、第1突部がシェルの第1溝部に係合することで回転軸の軸線周りの位相の位置決めがなされた状態でシェルの第1内壁面に固定されている。メインフレームは、第2突部がシェルの第2溝部に係合することで回転軸の軸線周りの位相の位置決めがなされた状態でシェルの第2内壁面に固定されている。

Description

スクロール圧縮機
 この発明は、スクロール圧縮機における固定スクロールの固定構造に関するものである。
 スクロール圧縮機は、シェル内部に固定されたメインフレームに揺動スクロールが支持され、その揺動スクロールに対向して固定スクロールが設けられている。揺動スクロールには回転軸が取り付けられ、この回転軸を回転させることで、揺動スクロールが固定スクロールに対して揺動運動する。これにより、揺動スクロールと固定スクロールとで形成された圧縮室で冷媒を圧縮する(例えば、特許文献1参照)。
 特許文献1のスクロール圧縮機において、メインフレームの外周部には、固定スクロールに向かって立ち上がる環状の周壁が形成されている。周壁は、周壁の先端面で固定スクロールと接触しており、その接触部分がボルト等によって固定されることで、固定スクロールがメインフレームに固定されている。固定スクロールと揺動スクロールの間には冷媒を圧縮する圧縮室が形成されるため、揺動スクロールに対する固定スクロールの位置精度が重要であり、特許文献1では、メインフレームの周壁の先端に固定スクロールを固定することによって、その位置精度を確保することが可能であった。
特開2013-238142号公報
 特許文献1のスクロール圧縮機では、メインフレームの周壁の径方向の厚み分、揺動スクロールの収納空間が縮小され、揺動スクロールの設計に制約が生じる。
 この課題に対して、メインフレームの周壁を無くし、固定スクロールをシェルに焼嵌めすることで揺動スクロールの設計の制約をなくした圧縮機を提供することが可能である。しかし、メインフレームの周壁を無くした構造とすると、固定スクロールとメインフレームとの位置決めができないという問題あった。
 この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、メインフレームの周壁を無くした構造としつつ、固定スクロールとメインフレームとの位置決めが可能なスクロール圧縮機を提供することを目的とする。
 この発明に係る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る固定スクロールと、固定スクロールに対向して配置される揺動スクロールと、揺動スクロールを駆動する回転軸と、揺動スクロールを摺動自在に保持するメインフレームとを備え、シェルの内壁面は、回転軸の軸方向に並んで形成された第1内壁面および第2内壁面と、第1内壁面と第2内壁面との間に形成された第1段差部とを有し、シェルの第1内壁面および固定スクロールには、一方に第1溝部、他方に第1溝部に係合する第1突部が形成され、シェルの第2内壁面およびメインフレームには、一方に第2溝部、他方に第2溝部に係合する第2突部が形成されており、固定スクロールは、シェルの第1段差部に支持されることで軸方向の位置決めがなされ、且つ、第1突部がシェルの第1溝部に係合することで回転軸の軸線周りの位相の位置決めがなされた状態でシェルの第1内壁面に固定されており、メインフレームは、第2突部がシェルの第2溝部に係合することで回転軸の軸線周りの位相の位置決めがなされた状態でシェルの第2内壁面に固定されているものである。
 この発明によれば、固定スクロールはシェルの内壁面に固定されている。したがって、固定スクロールを固定するための周壁をメインフレームに形成することなく、固定スクロールをシェル内へ配置することができる。固定スクロールは、固定スクロールの外周部がシェルの第1段差部に支持されることで軸方向の位置決めがなされるため、メインフレームの周壁を無くした構造としつつ、軸方向の位置決めを行える。また、固定スクロールおよびメインフレームのそれぞれは、突部と溝部との係合により、シェルに対して回転軸の軸線周りの位相の位置決めなされた状態で固定されている。これにより、メインフレームの周壁を無くした構造としつつ、固定スクロールとメインフレームとの、回転軸の軸線周りの相対的な位相の位置決めを行える。
実施の形態に係るスクロール圧縮機の縦概略断面図である。 実施の形態に係るスクロール圧縮機のメインフレームおよび揺動スクロール等の分解斜視図である。 図1の一点鎖線の領域の拡大図である。 図3の二点鎖線の領域の拡大図である。 実施の形態に係るスクロール圧縮機のメインフレームを上から見た図である。 実施の形態に係るスクロール圧縮機のメインフレームに固定スクロールおよび揺動スクロール等が装着された状態を上から見た図である。 実施の形態に係るスクロール圧縮機のメインシェルを上から見た図である。 図7のA-A断面図である。 実施の形態に係るスクロール圧縮機のメインシェルの一製造方法について説明するための図である。 実施の形態に係るスクロール圧縮機の固定スクロールの突部形状の変形例を示す図である。 実施の形態に係るスクロール圧縮機の固定スクロールの突部形状の変形例を示す図である。 実施の形態に係るスクロール圧縮機の固定スクロールの突部形状の変形例を示す図である。
 以下、図面を参照して、この発明の一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、大きさおよび配置等は、この発明の範囲内で適宜変更することができる。
 以下、実施の形態について説明する。図1は、実施の形態に係るスクロール圧縮機の縦概略断面図である。図2は、実施の形態に係るスクロール圧縮機のメインフレームおよび揺動スクロール等の分解斜視図である。図3は、図1の一点鎖線の領域の拡大図である。なお、図1の圧縮機は、回転軸の中心軸が地面に対して略垂直の状態で使用される、いわゆる縦型のスクロール圧縮機である。
 スクロール圧縮機は、シェル1と、メインフレーム2と、圧縮機構部3と、駆動機構部4と、サブフレーム5と、回転軸6と、ブッシュ7と、給電部8と、を備えている。以下では、メインフレーム2を基準として、圧縮機構部3が設けられている側(上側)を一端側U、駆動機構部4が設けられている側(下側)を他端側Lと方向づけて説明する。
 シェル1は、金属などの導電性部材からなる両端が閉塞された筒状の筐体であり、メインシェル11と、アッパーシェル12と、ロアシェル13と、を備えている。シェル1は、例えば鉄鋼等の金属で構成される。メインシェル11は、円筒状を呈し、その側壁には吸入管14が溶接等により接続されている。吸入管14は、冷媒をシェル1内に導入する管であり、メインシェル11内と連通している。
 アッパーシェル12は、略半球状に構成されており、その側壁の一部がメインシェル11の上端部において溶接等により接続され、メインシェル11の上側の開口を覆っている。アッパーシェル12の上部には、吐出管15が溶接等により接続されている。吐出管15は、冷媒をシェル1外に吐出する管であり、メインシェル11の内部空間と連通している。ロアシェル13は、略半球状に構成されており、その側壁の一部がメインシェル11の下端部において、連結シェル16を介して溶接等により接続され、メインシェル11の下側の開口を覆っている。なお、シェル1は、複数のネジ穴を備える固定台17によって支持されている。固定台17には、複数のネジ穴が形成されており、それらのネジ穴にネジをねじ込むことによって、スクロール圧縮機を室外機の筐体等の他の部材に固定可能になっている。
 メインフレーム2は、空洞が形成された中空な金属製のフレームであり、シェル1の内部に設けられている。メインフレーム2は、本体部21と、主軸受部22と、返油管23と、を備えている。メインフレーム2は、本体部21で焼嵌めまたは溶接などによりシェル1の内周面に固着されている。本体部21は、メインシェル11の一端側Uの内壁面に固定されており、その中央には、図2に示すようにシェル1の長手方向に沿って収容空間211が形成されている。収容空間211は、一端側Uが開口しているとともに、他端側Lに向かって空間が狭くなる段差状になっている。本体部21には、本体部21の外周から外部に突出した直方体状の第2突部218が形成されている。第2突部218は、メインフレーム2の位置決めに用いられるものであり、以下で改めて説明する。
 本体部21の一端側Uには、収容空間211を囲むように環状の平坦面212が形成されている。平坦面212には、バルブ鋼などの鋼板系材料からなるリング状のスラストプレート24が配置されている。よって、この実施の形態では、スラストプレート24がスラスト軸受として機能する。
 また、平坦面212の外端側のスラストプレート24と重ならない位置には、吸入ポート213が形成されている。吸入ポート213は、本体部21の上下方向、すなわちアッパーシェル12側とロアシェル13側に貫通する空間である。吸入ポート213は、一つに限らず、複数形成されていても良い。
 メインフレーム2の平坦面212よりも他端側Lの段差部分には、オルダム収容部214が形成されている。オルダム収容部214には、第1オルダム溝215が形成されている。第1オルダム溝215は、外端側の一部が平坦面212の内端側を削るように形成されている。そのため、メインフレーム2を一端側Uから見たときに、第1オルダム溝215の一部は、スラストプレート24と重なる。第1オルダム溝215は、一対が対向するように形成されている。主軸受部22は、本体部21の他端側Lに連続して形成され、その内部には軸孔221が形成されている。軸孔221は、主軸受部22の上下方向に貫通し、その一端側Uが収容空間211と連通している。返油管23は、収容空間211に溜まった潤滑油をロアシェル13の内側の油溜めに戻すための管であり、メインフレーム2に内外に貫通して形成された排油孔に挿入固定されている。
 潤滑油は、例えば、エステル系合成油を含む冷凍機油である。潤滑油は、シェル1の下部、すなわちロアシェル13に貯留されている。潤滑油は、後述するオイルポンプ52で吸い上げられて、回転軸6内の通油路63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、摺動部の温度調節およびシール性を改善する。潤滑油としては、潤滑特性、電気絶縁性、安定性、冷媒溶解性および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。
 メインフレーム2の平坦面212の外端部には、図2に示すようにアッパーシェル方向に突出するリング状の突壁216が形成されている。スラストプレート24は、突壁216の内側の平坦面212に、第1オルダム溝215の一部を覆って配置されている。
 図3に示すように、突壁216の平坦面212からの高さhは、スラストプレート24の厚みdより小さく設定されているため、揺動スクロール32をスラストプレート24と摺動させることができる。なお、スラストプレート24の厚みdを調整することで、一方のスクロールの基板と、他方のスクロールの渦巻体との間隔である渦巻先端隙間を好適な範囲に設定することも可能である。例えば、スラストプレート24の厚みdは、通常0.5mm程度であるが、厚みdが0.6mm程度の物を使用すれば、渦巻先端隙間を小さくすることができ、冷媒が渦巻先端と基板との隙間を通って、隣の圧縮空間に漏れることを抑制できる。
 ここで、スラストプレート24および突壁216には、凸部または凹部が形成されており、スラストプレート24の回転を抑止可能に凸部と凹部とが係合している。これは、メインフレーム2の平坦面212およびスラストプレート24は、ともにリング状であることで、揺動スクロール32の揺動に伴ってスラストプレート24が平坦面212に対して回転する場合があるためである。凹部に凸部を係止することで、スラストプレート24の回転を抑制する。
 この実施の形態では、凸部は、突壁216からスラストプレート24の方向に突出して形成された一対の突部217で構成される。凹部は、スラストプレート24の外周部分に形成された切欠き241で構成され、一対の突部217を切欠き241の対向する辺にそれぞれ係止するように設けている。なお、メインフレーム2の一対の突部217の間に位置する部分には、吸入ポート213が配置されている。すなわち、切欠き241部分に吸入ポート213を配置しているため、冷媒をスラストプレート24によって遮られることなく、冷媒取込空間37に取り込むことができる。
 圧縮機構部3は、冷媒を圧縮する圧縮機構である。圧縮機構部3は、固定スクロール31と、揺動スクロール32と、を備えたスクロール圧縮機構である。固定スクロール31は、鋳鉄等の金属からなり、第1基板311と、第1渦巻体312と、を備えている。第1基板311は、円盤状を呈しており、その中央には上下方向に貫通して吐出ポート313が形成されている。第1基板311には、第1基板311の外周から外部に突出した直方体状の第1突部316が形成されている。第1突部316は、固定スクロール31の位置決めに用いられるものであり、以下で改めて説明する。第1渦巻体312は、第1基板311の他端側Lの面から突出して渦巻状の壁を形成しており、その先端は他端側Lに突出している。
 揺動スクロール32は、アルミニウム等の金属からなり、第2基板321と、第2渦巻体322と、筒状部323と、第2オルダム溝324と、を備えている。第2基板321は、第1渦巻体312が形成された一方の面と、外周領域の少なくとも一部が摺動面3211(図3参照)となる他方の面と、径方向の最外部に位置し、一方の面と他方の面とを接続する側面3212と、を備えた円盤状を呈する。第2基板321は、その摺動面3211がスラストプレート24に摺動可能に、メインフレーム2に支持されている。第2渦巻体322は、第2基板321の一方の面から突出して渦巻状の壁を形成しており、その先端は一端側Uに突出している。なお、固定スクロール31の第1渦巻体312の先端部と、揺動スクロール32の第2渦巻体322の先端部とには、冷媒の漏れを抑制するためのシール部材が設けられている。
 筒状部323は、第2基板321の他方の面の略中央から他端側Lに突出して形成された円筒状のボスである。筒状部323の内周面には、後述するスライダ71を回転自在に支持する揺動軸受、いわゆるジャーナル軸受が、その中心軸が回転軸6の中心軸と平行になるように設けられている。
 第2オルダム溝324は、第2基板321の他方の面に形成された長丸形状の溝である。第2オルダム溝324は、一対が対向するように設けられている。一対の第2オルダム溝324を結ぶ線は、メインフレーム2に形成された一対の第1オルダム溝215を結ぶ線に対して、直交するように設けられている。
 メインフレーム2のオルダム収容部214には、オルダムリング33が設けられている。オルダムリング33は、リング部331と、第1キー部332と、第2キー部333と、を備えている。リング部331は、リング状である。第1キー部332は、リング部331の他端側Lの面に一対が対向するように形成されており、メインフレーム2の一対の第1オルダム溝215に収容される。第2キー部333は、リング部331の一端側Uの面に一対が対向するように形成されており、揺動スクロール32の一対の第2オルダム溝324に収容される。回転軸6の回転によって揺動スクロール32が公転旋回する際に、第1キー部332は第1オルダム溝215、第2キー部333は第2オルダム溝324でスライドすることにより、オルダムリング33は、揺動スクロール32の自転を防止する。
 これら固定スクロール31の第1渦巻体312と、揺動スクロール32の第2渦巻体322と、を互いに噛み合わせることにより圧縮室34が形成される。圧縮室34は、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34は、冷媒を渦巻体の外端側から取り入れて、中央側に移動させることで徐々に冷媒を圧縮する。圧縮室34は、固定スクロール31の中央部において、吐出ポート313と連通する。固定スクロール31の一端側Uの面には、吐出孔351を有するマフラー35が設けられているとともに、吐出孔351を所定に開閉し、冷媒の逆流を防止する吐出弁36が設けられている。
 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、または、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冷媒またはフロン系低GWP冷媒である。低GWP冷媒としては、例えばHFO冷媒があり、化学式がCで表されるHFO1234yf、HFO1234zeまたはHFO1243zf等のテトラフルオロプロペンがある。炭素の二重結合を有しないハロゲン化炭化水素としては、例えば、CHで表されるR32(ジフルオロメタン)またはR41等が混合された冷媒がある。炭化水素としては、例えば、自然冷媒であるプロパンまたはプロピレン等がある。混合物としては、例えば、HFO1234yf、HFO1234zeまたはHFO1243zf等に、R32またはR41等を混合した混合冷媒がある。
 駆動機構部4は、シェル1内部のメインフレーム2の他端側Lに設けられている。駆動機構部4はステータ41と、ロータ42と、を備えている。ステータ41は、例えば電磁鋼板を複数積層してなる鉄心に、絶縁層を介して巻線を巻回してなる固定子で、リング状に形成されている。ステータ41は、焼嵌め等によりメインシェル11内部に固定支持されている。ロータ42は、電磁鋼板を複数積層してなる鉄心の内部に永久磁石を内蔵するとともに、中央に上下方向に貫通する貫通穴を有する円筒状の回転子であり、ステータ41の内部空間に配置されている。
 サブフレーム5は、金属製のフレームであり、シェル1内部に駆動機構部4の他端側Lに設けられている。サブフレーム5は、焼嵌め、または溶接等によってメインシェル11の他端側Lの内周面に固定支持されている。サブフレーム5は、副軸受部51と、オイルポンプ52と、を備えている。副軸受部51は、サブフレーム5の中央部上側に設けられたボールベアリングであり、中央に上下方向に貫通する孔を有している。オイルポンプ52は、サブフレーム5の中央部下側に設けられており、シェル1の油溜めに貯留された潤滑油に少なくとも一部が浸漬するように配置されている。
 回転軸6は、長尺な金属製の棒状部材であり、シェル1の内部に設けられている。回転軸6は、主軸部61と、偏心軸部62と、を備えている。主軸部61は、回転軸6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11の中心軸と一致するように配置されている。主軸部61は、その外表面にはロータ42が接触固定されている。偏心軸部62は、その中心軸が主軸部61の中心軸に対して偏心するように主軸部61の一端側Uに設けられている。主軸部61には、通油路63が設けられている。通油路63は、主軸部61および偏心軸部62の内部に上下に貫通して設けられている。
 この回転軸6は、主軸部61の一端側Uがメインフレーム2の主軸受部22内に挿入され、他端側Lがサブフレーム5の副軸受部51に挿入固定される。これにより、偏心軸部62は筒状部323の筒内に配置され、ロータ42は、その外周面がステータ41の内周面と所定の隙間を保って配置される。また、主軸部61の一端側Uには第1バランサ64、他端側Lには第2バランサ65が、揺動スクロール32の搖動によるアンバランスを相殺するために設けられている。
 ブッシュ7は、鉄等の金属からなり、揺動スクロール32と回転軸6を接続する接続部材である。ブッシュ7は、この実施の形態では2パーツで構成され、スライダ71と、バランスウエイト72と、を備える。スライダ71は、鍔が形成された筒状の部材であり、偏心軸部62および筒状部323のそれぞれに嵌入されている。バランスウエイト72は、図2に示すように一端側Uから見た形状が略C状を呈するウエイト部を備えたドーナツ状の部材であり、揺動スクロール32の遠心力を相殺するために、回転中心に対して偏芯して設けられている。バランスウエイト72は、例えばスライダ71の鍔に焼嵌め等の方法により、嵌合されている。
 給電部8は、スクロール圧縮機に給電する給電部材であり、シェル1のメインシェル11の外周面に形成されている。給電部8は、カバー81と、給電端子82と、配線83と、を備えている。カバー81は、有底開口のカバー部材である。給電端子82は、金属部材からなり、一方がカバー81の内部に設けられ、他方がシェル1の内部に設けられている。配線83は、一方が給電端子82と接続され、他方がステータ41と接続されている。
 次に、固定スクロール31の位置決めについて説明する。まず、固定スクロール31の軸方向の位置決めについて図3および図4を参照して説明する。
(軸方向の位置決め)
 図4は、図3の二点鎖線の領域の拡大図である。
 図4に示すように、シェル1は、第1内壁面111と第2内壁面114とを有する。第1内壁面111と第2内壁面114とは、シェル1の軸方向、つまり回転軸6の軸方向に並んで配置されている。
 第1内壁面111と第2内壁面114との間には、第1段差部112が形成されている。第2内壁面114の内径は、第1内壁面111の内径よりも小さく形成されており、これにより、第1内壁面111と第2内壁面114との間に第1段差部112が形成されている。第1段差部112において第1内壁面111と第2内壁面114とを繋ぐ面は、固定スクロール31の軸方向の位置決めを行う第1位置決め面113となっている。固定スクロール31は、第1位置決め面113で軸方向の位置決めがされた状態で、第1内壁面111に焼嵌め等により固定されている。この構造により、固定スクロール31の軸方向の位置が決まるため、従来のようにメインフレーム2と固定スクロール31とをネジ固定するためのメインフレームの周壁が不要になる。
 従来のメインフレームの周壁部分で固定スクロールを固定することで固定スクロールの位置決めを行う構造では、周壁の径方向の厚み分、揺動スクロールの設計に制約が生じることで、冷媒取込空間が狭くなる。
 これに対し、この実施の形態では、上述したようにメインフレーム2の周壁を不要とできるため、冷媒取込空間37を広げることができる。また、メインフレーム2の周壁を不要とできることで、揺動スクロール32の第2基板321の大径化を図ることができる。したがって、圧縮室34の拡大を図ることができ、大容量化が可能となる。
 図3に示すように、シェル1はさらに、第2内壁面114に対して軸方向に並んだ第3内壁面117を有している。第2内壁面114と第3内壁面117との間には、第2段差部115が形成されている。第3内壁面117の内径は、第2内壁面114の内径よりも小さく形成されており、これにより、第2内壁面114と第3内壁面117との間に第2段差部115が形成されている。第2段差部115において第2内壁面114と第3内壁面117とを繋ぐ面は、メインフレーム2の軸方向の位置決めを行う第2位置決め面116となっている。そして、メインフレーム2は、第2位置決め面116で軸方向の位置決めがされた状態で、第2内壁面114に焼嵌め等により固定されている。
 ここで、アッパーシェル12の外径は、メインシェル11の一端側よりも小さく形成されており、アッパーシェル12と第1段差部112の第1位置決め面113とで固定スクロール31を挟むように構成している。これにより、固定スクロール31の軸方向の位置決め精度を高めることができる。また、輸送時およびスクロール圧縮機の駆動中に発生しうる振動等による、固定スクロール31の軸方向の位置ズレを抑制することができる。なお、アッパーシェル12の外壁面の少なくとも一部がメインシェル11の内壁面に内接する状態であると、メインシェル11とアッパーシェル12の溶接等による固定強度が高まり、固定スクロール31の上下方向の位置ズレを抑制できるため、さらに望ましい。
(位相の位置決め)
 この実施の形態ではさらに、固定スクロール31とメインフレーム2との、回転軸6の軸線周りの相対的な位相の位置決めが可能となっている。以下、固定スクロール31とメインフレーム2との相対的な位相の位置決めについて図5~図8を参照して説明する。
 図5は、実施の形態に係るスクロール圧縮機のメインフレームを上から見た図である。図6は、実施の形態に係るスクロール圧縮機のメインフレームに固定スクロールおよび揺動スクロール等が装着された状態を上から見た図である。図6において第1渦巻体312および第2渦巻体322を点線で示している。図7は、実施の形態に係るスクロール圧縮機のメインシェルを上から見た図である。図8は、図7のA-A断面図である。なお、図8は、メインシェル11の内壁面の構造をわかりやすく図示したものであり、実際の寸法および厚みとは異なる。また、図8には、メインシェル11の内壁面と、固定スクロール31およびメインフレーム2との位置関係がわかりやすいように、固定スクロール31の第1基板311およびメインフレーム2の本体部21のそれぞれを、一部、点線で図示している。
 メインシェル11には、第1内壁面111に第1溝部1131Bが軸方向に延びて形成されている。また、メインシェル11には、第2内壁面114に第2溝部1161Bが軸方向に延びて形成されている。第1溝部1131Bと第2溝部1161Bとは、同じ位相位置に形成されている。
 固定スクロール31には、上述したように第1突部316が形成されており、第1突部316をメインシェル11の第1溝部1131Bに係合させることで、固定スクロール31のメインシェル11に対する位相の位置決めを行える。これにより、焼嵌め時に、固定スクロール31の位相がずれることを防止できる。
 また、メインフレーム2には、上述したように第2突部218が形成されており、第2突部218をメインシェル11の第2溝部1161Bに係合させることで、メインフレーム2のメインシェル11に対する位相の位置決めを行える。これにより、焼嵌め時に、メインフレーム2の位相がずれることを防止できる。
 このように、固定スクロール31およびメインフレーム2のそれぞれをメインシェル11に対して位相の位置決めを行えることで、固定スクロール31とメインフレーム2との相対的な位相の位置決めを行える。なお、以下の説明において、第1突部316と第2突部218とを区別しない場合には突部と総称し、第1溝部1131Bと第2溝部1161Bとを区別しない場合には溝部と総称することがある。
 固定スクロール31とメインフレーム2との相対的な位相の位置決めは、固定スクロール31およびメインフレーム2のそれぞれの外周から外部に突出させた突部をシェル1に設けた溝部に係合させる構造で行う。つまり、位置決めに係る構造が冷媒取込空間37の外部に位置している。このため、固定スクロール31とメインフレーム2との相対的な位相の位置決めを、冷媒取込空間37を狭めることなく行える。
 また、突部と溝部との係合による位置決めであるため、固定スクロール31の周方向の移動を阻止できる。したがって、輸送時およびスクロール圧縮機の駆動中に発生しうる振動等による固定スクロール31の位相の位置ズレを抑制できる。
 なお、固定スクロール31およびメインフレーム2のそれぞれに設けた突部と溝部との組は1組に限らず、2組以上でも構わない。突部と溝部との組を2組設けるのであれば、2組を互いに180°位相が離れた位置関係で設けることで強度確保が可能である。また、突部と溝部との組を2組以上設ける場合において、各組が同一形状であると、製造工程で位相間違いが生じる可能性がある。このため、各組ごとに形状を異ならせることで、位相間違いを防止できる。
 また、溝部を軸方向に延びる溝状に形成した例を示したが、突部の外形形状に沿う凹状としてもよい。この場合、製造時には固定スクロール31を傾けた状態でメインシェル11内に挿入し、第1突部316を第1溝部1131Bに係合させればよい。第2溝部1161Bおよび第2突部218においても同様である。
 なお、固定スクロール31およびメインフレーム2に突部を設け、メインシェル11に溝部を設けた構成を示したが、逆でもよい。つまり、固定スクロール31およびメインフレーム2に溝部を設け、メインシェル11に突部を設けた構成としてもよい。
 ところで、従来、組み立て時における固定スクロール31とメインフレーム2との相対的な位相の位置決めを、固定スクロール31とメインフレーム2の周壁との双方に設けたリーマ穴にリーマピンを挿入することで行うようにした技術がある。この技術は、メインフレーム2の周壁を利用した位置決め構造であることから、冷媒取込空間37が狭くなる。この実施の形態は、この従来技術と比較しても、圧縮室34の拡大を図ることができ、大容量化が可能である。
 次に、スクロール圧縮機の動作について説明する。給電部8の給電端子82に通電すると、ステータ41とロータ42とにトルクが発生し、これに伴って回転軸6が回転する。回転軸6の回転は、偏心軸部62およびブッシュ7を介して揺動スクロール32に伝えられる。回転駆動力が伝達された揺動スクロール32は、オルダムリング33により自転を規制され、固定スクロール31に対して偏心公転運動する。その際、揺動スクロール32の他方の面が、スラストプレート24と摺動する。
 揺動スクロール32の揺動運動に伴い、吸入管14からシェル1の内部に吸入された冷媒は、メインフレーム2の吸入ポート213を通って冷媒取込空間37に到達し、固定スクロール31と揺動スクロール32とで形成される圧縮室34に取り込まれる。そして、冷媒は、揺動スクロール32の偏心公転運動に伴い、外周部から中心方向に移動しながら体積を減じられて圧縮される。揺動スクロール32の偏心公転運転時、揺動スクロール32は自身の遠心力により、ブッシュ7とともに径方向に移動し、第2渦巻体322と第1渦巻体312の側壁面同士が密接する。圧縮された冷媒は、固定スクロール31の吐出ポート313から固定スクロール31の吐出孔351に至り、吐出弁36に逆らってシェル1の外部に吐出される。
 次に、この実施の形態のスクロール圧縮機の製造方法、特にメインシェル11の加工と固定スクロール31等の配置について、図9を参照してさらに詳しく説明する。図9は、実施の形態に係るスクロール圧縮機のメインシェルの一製造方法について説明するための図である。なお、図9は、メインシェルの一部をわかりやすく図示したものであり、実際の寸法および厚みとは異なる。
 まず、(a)のようなメインシェル11の一端側Uから切削用のブラシ等を挿入して、内壁面を厚み方向に所定の深さだけ切削加工することで、(b)のように第2内壁面114と第2段差部115と第2位置決め面116とを形成する。メインシェル11の厚みは、例えば4mm~6mmであり、第2段差部115の深さ、すなわち切削加工による削り深さは、例えば0.3mm前後である。
 さらに、(c)のように第2内壁面114に第2溝部1161Bを形成する。第2溝部1161Bは深すぎるとメインシェル11の肉厚が薄くなりすぎるため、第2溝部1161Bの深さは例えば0.5mmである。
 次に、メインシェル11の一端側Uから切削用のブラシ等を挿入して、第2内壁面114において第2位置決め面116からアッパーシェル12の方向に所定距離離れた高さ位置まで、第2内壁面114を厚み方向に所定の深さだけ切削加工する。これにより、(d)のように第1内壁面111と第1段差部112と第1位置決め面113とが形成される。
 さらに、(e)のように第1内壁面111に第1溝部1131Bを形成する。第1溝部1131Bは深すぎるとメインシェル11の肉厚が薄くなりすぎるため、第1溝部1131Bの深さは例えば0.5mmである。
 以上より、第1内壁面111の内径r1は、第2内壁面114の内径r2よりも大きくなる。また、第1段差部112は、第2段差部115よりもアッパーシェル12の方向に形成された構成となる。なお、第1段差部112を形成した後で、第2段差部115を形成するようにしても良い。
 なお、(b)の切削加工後に、第2段差部115における第2内壁面114との接続部分、つまり第2位置決め面116の第2内壁面114の側に、菱形インサート等で外径加工することで、ロアシェル13の方向に凹んだ形状の凹み1161Aを形成する。同様に、(d)の切削加工後に、第1段差部112における第1内壁面111との接続部分、つまり第1位置決め面113の第1内壁面111の側に、ロアシェル13の方向に凹んだ形状の凹み1131Aを形成する。
 凹み1131Aおよび凹み1161Aは、切削加工によって上記接続部分に生じやすい曲面を除去する、いわゆるヌスミである。すなわち、切削加工の結果、第1内壁面111と第1位置決め面113との接続部分が直角ではなく、アールが形成されることがある。当該部分にアールが形成されると、固定スクロール31を第1段差部112に配置しても、第1位置決め面113に接触せずに浮いてしまい、位置決めの精度が低くなる。
 これに対して、凹み1131Aを形成することで、固定スクロール31が第1位置決め面113に確実に接触するため、位置決め精度を高めることができる。凹み1161Aについても同様で、メインフレーム2の位置決め精度を高めることができる。なお、凹み1131Aおよび1161Aをロアシェル13の方向に凹む形状とすることで、凹みをメインシェル11の径方向に形成する場合と比較して、メインシェル11の肉厚減少を抑制できるため、強度の低下を抑制することができる。
 次に、上記のように形成されたメインシェル11の一端側Uから、メインフレーム2を挿入する。この挿入の際、メインフレーム2の第2突部218を、メインシェル11の第2溝部1161Bに係合させる。これにより、メインフレーム2の位相の位置決めがなされる。そして、位相の位置決めがされた状態でメインフレーム2を他端側Lに押し込む。これにより、メインフレーム2は、外周部が第2段差部115の第2位置決め面116に面で接触し、軸方向の位置決めがされる。その状態で、メインフレーム2を第2内壁面114に焼嵌めまたはアークスポット溶接等により固定する。そして、メインフレーム2の軸孔221に回転軸6を挿入したのち、偏心軸部62にブッシュ7を取り付け、さらにオルダムリング33および揺動スクロール32等を配置する。
 次いで、メインシェル11の一端側Uから、固定スクロール31を挿入する。この挿入の際、固定スクロール31の第1突部316を、メインシェル11の第1溝部1131Bに係合させる。これにより、固定スクロール31の位相の位置決めがなされる。そして、位相の位置決めがされた状態で、固定スクロール31を他端側Lに押し込む。これにより、固定スクロール31は、外周部が第1段差部112の第1位置決め面113に面で接触し、軸方向の位置決めがされる。その状態で、固定スクロール31を第1内壁面111に焼嵌めまたはアークスポット溶接等により固定する。
 以上により、固定スクロール31およびメインフレーム2は、互いの相対的な位相の位置決めがされた状態でメインシェル11に固定される。
 圧縮機構部3においては、揺動スクロール32の第2渦巻体322に対する第1渦巻体312の位置関係が所定となるように組み立てる必要がある。この実施の形態では、メインフレーム2のメインシェル11に対する位相の位置が決まることで、メインフレーム2に対する揺動スクロール32の位置が決まる。そして、固定スクロール31のメインシェル11に対する位相の位置が決まることで、揺動スクロール32の第2渦巻体322に対する第1渦巻体312の位置関係も決まる。仮に、固定スクロール31に第1突部316を設けない構成とした場合には、揺動スクロール32に対して固定スクロール31を回転させて位相を調整する工程が必要であるが、この実施の形態では、この位相調整工程を不要とできる。
 最後に、メインシェル11の一端側Uから、アッパーシェル12を挿入したのち、メインシェル11とアッパーシェル12を溶接またはアークスポット溶接等により固定する。その際、アッパーシェル12で固定スクロール31を第1位置決め面113に押付けるように挿入し、かつその状態を維持して固定スクロール31をメインシェル11に固定する。これにより、スクロール圧縮機ごとの冷媒取込空間37の高さのばらつきを抑制し、位置精度を高めるとともに、スクロール圧縮機の駆動時に固定スクロール31が軸方向にずれることを抑制する。
 ただし、第1段差部112は、固定スクロール31の製造上の位置決めさえできれば良いので、固定スクロール31を第1内壁面111への固定後に、固定スクロール31が第1位置決め面113と接触していることは必ずしも必須ではない。メインフレーム2と第2段差部115との関係についても同様である。
 以上のような製造方法により、従来のようにメインフレーム2と固定スクロール31をネジ等で接続する方法と同等に、メインフレーム2、固定スクロール31および揺動スクロール32の位相の確保を実現しつつ、さらに冷媒取込空間37を拡大した、スクロール圧縮機を製造できる。また、ネジ等を使わないため、製造を容易化することができる。
 この実施の形態のスクロール圧縮機は、シェル1と、シェル1の内壁面に固定される固定スクロール31と、固定スクロール31と対向して配置される揺動スクロール32と、揺動スクロール32を駆動する回転軸6と、揺動スクロール32を摺動自在に保持するメインフレーム2とを備える。シェル1の内壁面は、回転軸6の軸方向に並んで形成された第1内壁面111および第2内壁面114と、第1内壁面111と第2内壁面114との間に形成された第1段差部112とを有する。シェル1の第1内壁面111およびメインフレーム2には、一方に第1溝部1131B、他方に第1溝部1131Bに係合する第1突部316が形成されている。シェル1の第2内壁面114およびメインフレーム2には、一方に第2溝部1161B、他方に第2溝部1161Bに係合する第2突部218が形成されている。固定スクロール31は、シェル1の第1段差部112に支持されることで軸方向の位置決めがなされ、且つ、第1突部316がシェル1の第1溝部1131Bに係合することで回転軸6の軸線周りの位相の位置決めなされた状態でシェル1の第1内壁面111に固定されている。メインフレーム2は、第2突部218がシェル1の第2溝部1161Bに係合することで回転軸6の軸線周りの位相の位置決めがなされた状態でシェル1の第2内壁面114に固定されている。
 このように、固定スクロール31は、シェル1の内壁面に固定されている。したがって、固定スクロール31を固定するための周壁をメインフレーム2に形成することなく、固定スクロール31をシェル1内へ配置することができる。
 固定スクロール31は、固定スクロール31の外周部がシェル1の第1段差部112に支持されることで軸方向の位置決めがなされるため、メインフレームの周壁を無くした構造としつつ、軸方向の位置決めを行える。また、固定スクロール31およびメインフレーム2のそれぞれは、それぞれの外周に設けた突部と、シェル1の内壁面に形成された溝部との係合により、シェル1に対して回転軸6の軸線周りの位相の位置決めなされた状態で固定されている。これにより、メインフレームの周壁を無くした構造としつつ、固定スクロール31とメインフレーム2との、回転軸6の軸線周りの相対的な位相の位置決めを行える。
 また、メインフレーム2の周壁を不要とできることで、揺動スクロール32を配置する冷媒取込空間37を拡大することができる。これにより、例えば、揺動スクロール32の第2基板321およびスラストプレート24の直径を大きくすることで、摺動面積を大きくし、スラスト荷重による面圧を低減することが可能となる。また、メインフレーム2に周壁を形成する必要がなくなるため、メインフレーム2の加工時間を短縮化できるとともに、軽量化を図ることもできる。
 この実施の形態のスクロール圧縮機において、シェル1の内壁面は、第2内壁面114の第1内壁面111とは反対側に軸方向に並んで配置された第3内壁面117と、第2内壁面114と第3内壁面117との間に形成された第2段差部115と、を有する。メインフレーム2は第2段差部115に支持されることで軸方向の位置決めがされた状態で第2内壁面114に固定されている。
 このように、第2段差部115によりメインフレーム2の軸方向の位置決めを行える。
 この実施の形態のスクロール圧縮機は、第1突部316および第1溝部1131Bを1組として、複数組形成されている構成と、第2突部218および第2溝部1161Bを1組として、複数組形成されている構成と、の一方または両方を備えている。
 このように、突部と溝部との組を複数組とすることができる。
 この実施の形態のスクロール圧縮機は、突部と溝部との組を複数組とした構成において、1部または全部の組の形状が、各組ごとに異なる。
 これにより、組み立て時の位相間違いを防止できる。
 この実施の形態のスクロール圧縮機は、第1突部316および第1溝部1131Bの組が2組、互いに180°位相が離れた位置に形成されている構成、第2突部218および第2溝部1161Bの組が2組、互いに180°位相が離れた位置に形成されている構成、の一方または両方を備えている。
 このように、突部と溝部との組を2組、互いに180°位相が離れた位置に形成した構成とすることで、強度確保が可能である。
 固定スクロール31およびメインフレーム2はどちらも、段差部に支持されてシェルの内壁面に固定されている。したがって、固定スクロール31もメインフレーム2も同様の製造工程にてシェル1に固定することができ、製造を容易化できる。
 製造時において、第2内壁面114を形成することで第2段差部115および第2位置決め面116が同時に形成される。また、第1内壁面111を形成することで第1段差部112および第1位置決め面113が同時に形成される。したがって、少ない工程で第1段差部112および第2段差部115を形成することができる。
 また、第1内壁面111の内径r1は、第2内壁面114の内径r2よりも大きく形成されている。シェル1は、両端が開口したメインシェル11と、メインシェル11の一端側の開口を覆うアッパーシェル12と、メインシェル11の他端側の開口を覆うロアシェル13と、を備える。第1段差部112のアッパーシェル12の側に、固定スクロール31を位置決めする第1位置決め面113が形成され、第2段差部115のアッパーシェル12の側に、メインフレーム2を位置決めする第2位置決め面116が形成されている。また、第1位置決め面113は、メインフレーム2と摺動する揺動スクロール32の摺動面3211よりもアッパーシェル12の方向に形成され、第2位置決め面116は、摺動面3211よりもロアシェル13の方向に形成されている。
 したがって、メインフレーム2を一端側Uからメインシェル11に挿入固定後、メインシェル11をそのままの体勢で順次、揺動スクロール32および固定スクロール31を挿入固定することができるため、組立を容易化することができる。
 第1段差部112における第1内壁面111との接続部分には、ロアシェル13の方向に凹み1131Aが形成され、また、第2段差部115における第2内壁面114との接続部分には、ロアシェル13の方向に凹み1161Aが形成されている。したがって、第1位置決め面113と固定スクロール31との接触、および第2位置決め面116とメインフレーム2との接触を良好に保つことができ、位置決め精度を高めることができる。
 アッパーシェル12の外径は、メインシェル11の一端側の内径よりも小さく、アッパーシェル12は、第1段差部112とともに固定スクロール31を挟んでいる。したがって、固定スクロール31を第1位置決め面113に確実に接触させるように押し付けることができる。また、固定スクロール31のメインシェル11に対する軸方向の移動を抑制できる。
 メインフレーム2は、揺動スクロール32と対向する平坦面212に、摺動面3211と摺動するスラストプレート24を有する。メインフレーム2の平坦面212の外端部には、アッパーシェル12の方向に突出する突壁216が形成されている。突壁216の平坦面212からの高さhは、スラストプレート24の厚みdより小さい。したがって、揺動スクロール32がメインフレーム2に干渉することなく、スラストプレート24に摺動させることができる。
 また、スラストプレート24および突壁216には、凸部または凹部が形成されており、スラストプレート24の回転を抑止可能に凸部と凹部とが係合している。凸部は、突壁216からスラストプレート24の方向に突出して形成された一対の突部217、凹部は、スラストプレート24の外周部分に形成された切欠き241であり、一対の突部217は、切欠き241に設けられている。したがって、スラストプレート24がメインフレーム2の平坦面212に対して回転することを抑制することができる。また、フレームの一対の突部217の間には、アッパーシェル12の方向とロアシェル13の方向とに貫通して吸入ポート213が形成されている。したがって、吸入ポート213がスラストプレート24によって塞がれることを抑制でき、冷媒取込空間37に冷媒を安定して供給することができる。
 スクロール圧縮機、凝縮器、膨張弁、および蒸発器を備え、冷媒を循環させる冷凍サイクル装置であって、冷媒に例えばR32などを含む高圧冷媒を使用してもよい。R32などを含む高圧冷媒を使用した場合、スラスト軸受にかかる負担が大きくなる。しかし、この実施の形態では、揺動スクロール32の第2基板321およびスラストプレート24の直径を大きくし、摺動面積を大きくすることも可能であるため、スラスト軸受にかかる負担を軽減でき、信頼性を高めることができる。
 この実施の形態は、低圧縮機比運転または蒸発温度が低い等の用途で使用される低温用圧縮機において、吐出温度の上昇抑制のためにインジェクション配管を設けた圧縮機にも適用可能である。
 なお、この発明は、上記実施の形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。
 例えば、上記実施の形態では、縦型スクロール圧縮機について説明したが、この発明は、横型のスクロール圧縮機にも適用できる。その際、横型のスクロール圧縮機においても、メインフレーム2を基準として、圧縮機構部3が設けられている側を一端側、駆動機構部4が設けられている側を他端側と方向づけて見ることができる。また、低圧シェル方式のスクロール圧縮機に限らず、駆動機構部4が配置されたメインシェル11内の空間の圧力が冷媒取込空間37の圧力よりも高くなる高圧シェル方式のスクロール圧縮機にも適用できる。
 例えば、固定スクロール31および揺動スクロール32のそれぞれの渦巻体の巻き終わりを延長して巻数を増やし、各渦巻体を対応の基板の径方向の端部付近まで形成しても良い。これにより、スクロールによる冷媒の最大取込量、いわゆる押しのけ量を増加させることができるため、圧縮比を高めることができ、スクロール圧縮機の性能を高めることができる。
 突部の形状は、必ずしも直方体形状でなくてもよく、次の図10~図12のように構成してもよい。
 図10~図12は、実施の形態に係るスクロール圧縮機の固定スクロールの突部形状の変形例を示す図である。
 第1突部316は、図10のように側面視でT字形状としてもよいし、図11のように径方向外側に2段階に先細りで突出する形状としてもよいし、図12のように三角柱形状としてもよい。第1突部316をこれらの構造とした場合、第1溝部1131Bを第1突部316の外形形状に沿う形状とするとよい。特に、第1突部316を図10または図11の形状とし、第1溝部1131Bを第1突部316の外形形状に沿う形状とした場合、以下の効果が期待できる。シェル1内において、固定スクロール31の一端側Uの空間は、吐出ポート313から冷媒が吐出される吐出空間となっており、冷媒取込空間37に比べて高圧となっている。このため、第1突部316と第1溝部1131Bとの隙間を通して、吐出冷媒が吐出空間から冷媒取込空間37に逆流する可能性がある。しかし、図10または図11のように、第1突部316を、第1突部316の周方向の両側面に段差を有する形状とした場合、段差がない形状とした場合に比べて冷媒の逆流を低減することが可能である。
 1 シェル、2 メインフレーム、3 圧縮機構部、4 駆動機構部、5 サブフレーム、6 回転軸、7 ブッシュ、8 給電部、11 メインシェル、12 アッパーシェル、13 ロアシェル、14 吸入管、15 吐出管、16 連結シェル、17 固定台、21 本体部、22 主軸受部、23 返油管、24 スラストプレート、31 固定スクロール、32 揺動スクロール、33 オルダムリング、34 圧縮室、35 マフラー、36 吐出弁、37 冷媒取込空間、41 ステータ、42 ロータ、51 副軸受部、52 オイルポンプ、61 主軸部、62 偏心軸部、63 通油路、64 第1バランサ、65 第2バランサ、71 スライダ、72 バランスウエイト、81 カバー、82 給電端子、83 配線、111 第1内壁面、112 第1段差部、113 第1位置決め面、114 第2内壁面、115 第2段差部、116 第2位置決め面、117 第3内壁面、211 収容空間、212 平坦面、213 吸入ポート、214 オルダム収容部、215 第1オルダム溝、216 突壁、217 突部、218 第2突部、221 軸孔、241 切欠き、311 第1基板、312 第1渦巻体、313 吐出ポート、316 第1突部、321 第2基板、322 第2渦巻体、323 筒状部、324 第2オルダム溝、331 リング部、332 第1キー部、333 第2キー部、351 吐出孔、1131A 凹み、1131B 第1溝部、1161A 凹み、1161B 第2溝部、3211 摺動面、3212 側面。

Claims (5)

  1.  シェルと、
     前記シェルの内壁面に固定される固定スクロールと、
     前記固定スクロールに対向して配置される揺動スクロールと、
     前記揺動スクロールを駆動する回転軸と、
     前記揺動スクロールを摺動自在に保持するメインフレームとを備え、
     前記シェルの前記内壁面は、
     前記回転軸の軸方向に並んで形成された第1内壁面および第2内壁面と、
     前記第1内壁面と前記第2内壁面との間に形成された第1段差部とを有し、
     前記シェルの前記第1内壁面および前記固定スクロールには、一方に第1溝部、他方に前記第1溝部に係合する第1突部が形成され、
     前記シェルの前記第2内壁面および前記メインフレームには、一方に第2溝部、他方に前記第2溝部に係合する第2突部が形成されており、
     前記固定スクロールは、前記シェルの前記第1段差部に支持されることで前記軸方向の位置決めがなされ、且つ、前記第1突部が前記シェルの前記第1溝部に係合することで前記回転軸の軸線周りの位相の位置決めがなされた状態で前記シェルの前記第1内壁面に固定されており、
     前記メインフレームは、前記第2突部が前記シェルの前記第2溝部に係合することで前記回転軸の軸線周りの位相の位置決めがなされた状態で前記シェルの前記第2内壁面に固定されているスクロール圧縮機。
  2.  前記シェルの前記内壁面は、
     前記第2内壁面の前記第1内壁面とは反対側に前記軸方向に並んで配置された第3内壁面と、
     前記第2内壁面と前記第3内壁面との間に形成された第2段差部とを有し、
     前記メインフレームは前記第2段差部に支持されることで前記軸方向の位置決めがされた状態で前記第2内壁面に固定されている請求項1記載のスクロール圧縮機。
  3.  前記第1突部および前記第1溝部を1組として、複数組形成されている構成と、
     前記第2突部および前記第2溝部を1組として、複数組形成されている構成と、
     の一方または両方を備えた請求項1または請求項2記載のスクロール圧縮機。
  4.  前記複数組のうちの一部または全部の組の形状が、各組ごとに異なる請求項3記載のスクロール圧縮機。
  5.  前記第1突部および前記第1溝部の組が2組、互いに180°位相が離れた位置に形成されている構成、
     前記第2突部および前記第2溝部の組が2組、互いに180°位相が離れた位置に形成されている構成、
     の一方または両方を備えた請求項1~請求項4のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH04116283A (ja) * 1990-09-04 1992-04-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd スクロール型流体機械及びその組立方法
WO2018078787A1 (ja) * 2016-10-28 2018-05-03 三菱電機株式会社 スクロール圧縮機、冷凍サイクル装置およびシェル

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