JP5777571B2 - Scroll compressor - Google Patents
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Description
本発明は、冷凍・空調機に用いられるスクロール圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a scroll compressor used in a refrigeration / air conditioner.
スクロール圧縮機では、運転中に過度の液冷媒が吸入された場合、また圧縮室内に過度の液冷媒が滞留している状態から起動する場合、圧縮室内が過圧縮状態となり、過度の圧縮負荷が軸受にかかることで圧縮機故障の原因になることがある。 In a scroll compressor, when excessive liquid refrigerant is sucked during operation, or when starting from a state where excessive liquid refrigerant is accumulated in the compression chamber, the compression chamber becomes overcompressed, and an excessive compression load is applied. Contact with the bearing may cause a compressor failure.
これを防ぐためリリーフ弁を設け、圧縮室内で過度に昇圧された冷媒をリリーフ弁から圧縮室外へ排出するようにしたスクロール圧縮機がある(例えば、特許文献１参照。）。 In order to prevent this, there is a scroll compressor in which a relief valve is provided so that refrigerant whose pressure is excessively increased in the compression chamber is discharged from the relief valve to the outside of the compression chamber (for example, see Patent Document 1).
上記特許文献１のスクロール圧縮機は、圧縮途中の圧縮室に冷媒を供給するためのインジェクションポートを備えており、そのインジェクションポートにつながるインジェクション流路の途中にリリーフ流路を設けている。そして、過圧縮状態となった圧縮室内の冷媒をインジェクション流路へ導き、そこからリリーフ流路及びリリーフ弁を介して圧縮室外へ排出する形態を採用している。 The scroll compressor of Patent Document 1 includes an injection port for supplying a refrigerant to a compression chamber in the middle of compression, and a relief flow path is provided in the middle of the injection flow path connected to the injection port. And the refrigerant | coolant in the compression chamber used as the overcompressed state is guide | induced to the injection flow path, and the form discharged | emitted out of a compression chamber from there through a relief flow path and a relief valve is employ | adopted.
通常、インジェクションポートは、冷媒の吸込み完了直後から吐出の瞬間までの一サイクルの全過程において圧縮室に連通しているわけでなく、一部の過程において連通している。このため、特許文献１のスクロール圧縮機のようにリリーフ流路をインジェクション流路内に設けた構造の場合、インジェクション流路が圧縮室に連通していない間は、リリーフ流路は機能しないことになる。 Usually, the injection port does not communicate with the compression chamber in the entire process of one cycle from immediately after the completion of refrigerant suction to the moment of discharge, but communicates in some processes. For this reason, in the case of a structure in which a relief channel is provided in the injection channel as in the scroll compressor of Patent Document 1, the relief channel does not function while the injection channel is not in communication with the compression chamber. Become.
よって、インジェクション流路が圧縮室に連通していない間の運転中に過度の液冷媒が吸入されると、リリーフが行えず、圧縮室がインジェクション流路に連通してリリーフ流路が機能するまで圧縮されることとなり、信頼性を損なう可能性があると懸念される。また、スクロール最外周部の圧縮室は通常、インジェクション流路に連通していないことから、圧縮室内に過度の液冷媒が滞留している状態から起動された場合、同様にインジェクション流路を介したリリーフ流路からのリリーフが行えないことになり、信頼性を損なう課題がある。 Therefore, if excessive liquid refrigerant is sucked during operation while the injection channel is not in communication with the compression chamber, relief cannot be performed, and the compression chamber communicates with the injection channel until the relief channel functions. There is concern that reliability will be lost due to compression. Further, since the compression chamber at the outermost peripheral portion of the scroll is not normally communicated with the injection flow path, when the liquid chamber is started from a state where excessive liquid refrigerant is retained in the compression chamber, the compression flow path is similarly passed through the injection flow path. Relief from the relief channel cannot be performed, and there is a problem of impairing reliability.
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、圧縮途中の圧縮室に冷媒を供給するためのインジェクション流路を備えたスクロール圧縮機において、冷媒の吸込み完了から吐出の全過程の間、過圧縮された冷媒を瞬時にリリーフ可能とし、過圧縮による信頼性低下を防ぐことが可能なスクロール圧縮機を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and in a scroll compressor having an injection flow path for supplying a refrigerant to a compression chamber in the middle of compression, all the discharges from the completion of refrigerant suction. It is an object of the present invention to obtain a scroll compressor that can instantaneously relieve the refrigerant that has been overcompressed during the process and that can prevent a decrease in reliability due to overcompression.
本発明に係るスクロール圧縮機は、密閉容器と、密閉容器内に設けられ、それぞれの台板上に設けられた渦巻歯が相互間に圧縮室を形成するように噛み合わされた固定スクロール及び揺動スクロールを有する圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動する電動機と、圧縮途中の圧縮室にインジェクションポートを介して冷媒を供給するためのインジェクション流路と、固定スクロールに設けられ、圧縮室内において過圧縮となった冷媒を圧縮室外にリリーフするための第１リリーフポートとを備え、圧縮室における吸込み完了から吐出に至る全過程の間、インジェクションポート及び第１リリーフポートの少なくともどちらか一方が圧縮室に連通するように、インジェクションポート及び第１リリーフポートを設けると共に、インジェクション流路に、圧縮室内において過圧縮となった冷媒を圧縮室外へリリーフするための第２リリーフポートを設けたものである。 A scroll compressor according to the present invention includes a sealed container, a fixed scroll and a swing provided in the sealed container and meshed so that spiral teeth provided on the respective base plates form a compression chamber therebetween. A compression mechanism section having a scroll, an electric motor for driving the compression mechanism section, an injection flow path for supplying a refrigerant to the compression chamber in the middle of compression via an injection port, and a fixed scroll are provided in the compression chamber and overcompressed And a first relief port for relieving the refrigerant outside the compression chamber. During the entire process from the completion of suction to the discharge in the compression chamber, at least one of the injection port and the first relief port is in the compression chamber. An injection port and a first relief port are provided so as to communicate with the injection flow path. Is provided with a second relief port for relieving the refrigerant has become excessive compression in the compression chamber to the compression chamber.
本発明によれば、冷媒の吸込み完了から吐出の全過程の間、過圧縮された冷媒を瞬時にリリーフ可能で、過圧縮による信頼性低下を防ぐことができる。 According to the present invention, it is possible to instantaneously relieve the overcompressed refrigerant during the entire process from the completion of the refrigerant suction to the discharge, and it is possible to prevent a decrease in reliability due to overcompression.
以下、本発明に係るスクロール圧縮機１００の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施の形態では縦型のスクロール圧縮機について説明するが、本発明はこれに限らず横型のスクロール圧縮機にも適用できるものである。 Hereinafter, an embodiment of a scroll compressor 100 according to the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, a vertical scroll compressor will be described. However, the present invention is not limited to this and can be applied to a horizontal scroll compressor.
図１は、本発明の一実施の形態に係るスクロール圧縮機１００の断面図である。
この実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００は、吸入管４２を通じて吸入された冷媒を圧縮して吐出管４３から外部に吐出する機能を有するものであり、高圧容器である密閉容器１０と、この密閉容器１０内に設置された、圧縮機構部の固定スクロール１及び揺動スクロール２と、揺動スクロール２を駆動する電動機８とを備えている。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a scroll compressor 100 according to an embodiment of the present invention.
The scroll compressor 100 according to the first embodiment has a function of compressing the refrigerant sucked through the suction pipe 42 and discharging the refrigerant from the discharge pipe 43 to the outside. A fixed scroll 1 and an orbiting scroll 2 of a compression mechanism unit, and an electric motor 8 for driving the orbiting scroll 2 are provided.
固定スクロール１は、外周部をガイドフレーム１５にボルト（図示せず）によって締結されており、ガイドフレーム１５は、密閉容器１０に固定されている。固定スクロール１の側面には、冷媒ガスの吸入管４２が密閉容器１０を貫通して圧入されている。固定スクロール１の台板（以下、固定スクロール台板という）１ａの一方の面（図１において下側）には固定スクロール渦巻歯１ｂが形成されていると共に、外周部には２個一対のオルダム案内溝１ｃがほぼ一直線上に形成されている。このオルダム案内溝１ｃにはオルダム機構９の２個一対の固定側キー９ｃが往復摺動自在に係合されている。 The fixed scroll 1 is fastened to the guide frame 15 by a bolt (not shown) at the outer periphery, and the guide frame 15 is fixed to the sealed container 10. On the side surface of the fixed scroll 1, a refrigerant gas suction pipe 42 is press-fitted through the sealed container 10. A fixed scroll spiral tooth 1b is formed on one surface (lower side in FIG. 1) of a base plate (hereinafter referred to as a fixed scroll base plate) 1a of the fixed scroll 1, and two pairs of Oldham are formed on the outer peripheral portion. The guide groove 1c is formed substantially on a straight line. Two pairs of fixed-side keys 9c of the Oldham mechanism 9 are engaged with the Oldham guide groove 1c so as to be freely slidable.
揺動スクロール２は、固定スクロール１の下側に配設されており、台板（以下、揺動スクロール台板という）２ａの一方の面（図１において上側）には固定スクロール１の固定スクロール渦巻歯１ｂと実質的に同一形状の渦巻歯２ｂが形成されている。固定スクロール渦巻歯１ｂと揺動スクロール渦巻歯２ｂとを互いに噛み合わせることにより後述の図６に示すように２つの圧縮室２０が形成されている。そして、固定スクロール渦巻歯１ｂと揺動スクロール渦巻歯２ｂの外側の台板外周部空間（以下、吸入空間ともいう）２ｉは吸入ガス雰囲気（吸入圧）の低圧空間となっている。 The orbiting scroll 2 is disposed below the fixed scroll 1, and the fixed scroll of the fixed scroll 1 is provided on one surface (upper side in FIG. 1) of a base plate (hereinafter referred to as an orbiting scroll base plate) 2a. A spiral tooth 2b having substantially the same shape as the spiral tooth 1b is formed. As shown in FIG. 6 to be described later, two compression chambers 20 are formed by meshing the fixed scroll spiral tooth 1b and the swing scroll spiral tooth 2b. A base plate outer space (hereinafter also referred to as a suction space) 2i outside the fixed scroll spiral tooth 1b and the swing scroll spiral tooth 2b is a low pressure space of the suction gas atmosphere (suction pressure).
また、揺動スクロール台板２ａにおいて揺動スクロール渦巻歯２ｂと反対側の面（図において下側）の中心部には中空円筒状のボス部２ｆが形成されており、そのボス部２ｆの内側面には揺動軸受２ｃが形成されている。揺動スクロール台板２ａにおいてボス部２ｆと同じ側の面の外周部には、コンプライアントフレーム３のスラスト軸受３ａと圧接摺動可能なスラスト面２ｄが形成されている。コンプライアントフレーム３は、揺動スクロール２の固定スクロール１と反対側に設けられ、揺動スクロール２を軸方向に支持し、揺動スクロール２を駆動する主軸４を軸受を介して半径方向に支持するものである。 A hollow cylindrical boss 2f is formed at the center of the surface of the swing scroll base plate 2a opposite to the swing scroll spiral tooth 2b (lower side in the figure). A rocking bearing 2c is formed on the side surface. A thrust surface 2d slidable against the thrust bearing 3a of the compliant frame 3 is formed on the outer peripheral portion of the surface on the same side as the boss portion 2f in the swing scroll base plate 2a. The compliant frame 3 is provided on the opposite side of the orbiting scroll 2 from the fixed scroll 1, supports the orbiting scroll 2 in the axial direction, and supports the main shaft 4 that drives the orbiting scroll 2 in the radial direction via a bearing. To do.
また、揺動スクロール台板２ａの外周部には、固定スクロール１のオルダム案内溝１ｃとほぼ９０゜の位相差を持つ２個一対のオルダム案内溝２ｅがほぼ一直線上に形成されている。そして、このオルダム案内溝２ｅにはオルダム機構９の２個一対の揺動側キー９ａが往復摺動自在に係合されている。上記のように構成されたオルダム機構９によって、揺動スクロール２は自転することなく揺動運動（旋回運動）を行うことができる。 In addition, two pairs of Oldham guide grooves 2e having a phase difference of approximately 90 ° with the Oldham guide groove 1c of the fixed scroll 1 are formed in a substantially straight line on the outer peripheral portion of the swing scroll base plate 2a. The Oldham guide groove 2e is engaged with a pair of swing-side keys 9a of the Oldham mechanism 9 so as to be reciprocally slidable. With the Oldham mechanism 9 configured as described above, the orbiting scroll 2 can perform an orbiting motion (turning motion) without rotating.
また、揺動スクロール台板２ａには、固定スクロール１側の面（図１において上側の面）と、コンプライアントフレーム３側の面（図１において下側の面）とを連通する細い穴である抽気孔２ｊが形成されている。そして、この抽気孔２ｊの、コンプライアントフレーム３側の開口部、すなわち下開口部２ｋは、通常運転時には自身の描く円軌跡がコンプライアントフレーム３のスラスト軸受３ａの軸受け面部内に設けた開口部３ｆの内部に常時収まるように配置されている。 Further, the orbiting scroll base plate 2a has a narrow hole that communicates the surface on the fixed scroll 1 side (upper surface in FIG. 1) and the surface on the compliant frame 3 side (lower surface in FIG. 1). A certain extraction hole 2j is formed. The opening of the bleed hole 2j on the side of the compliant frame 3, that is, the lower opening 2k is an opening provided in the bearing surface portion of the thrust bearing 3a of the compliant frame 3 with a circular locus drawn by itself during normal operation. It is arranged so that it always fits inside 3f.
図２は、図１の固定スクロール台板１ａを含む周囲構造を示す図で、図２（ａ）は分解斜視図、図２（ｂ）は図２（ａ）を組み立てた状態の斜視図である。
固定スクロール台板１ａのほぼ中心部には吐出ポート１ｄが貫通して設けてあり、吐出ポート１ｄの外側には、２つの圧縮室２０に対応してリリーフポート１ｅが固定スクロール台板１ａを軸方向に貫通して設けてある。
2 is a view showing a surrounding structure including the fixed scroll base plate 1a of FIG. 1, FIG. 2 (a) is an exploded perspective view, and FIG. 2 (b) is a perspective view of the assembled state of FIG. 2 (a). is there.
A discharge port 1d is provided through substantially the center of the fixed scroll base plate 1a, and a relief port 1e corresponding to the two compression chambers 20 is provided on the outer side of the discharge port 1d so as to pivot on the fixed scroll base plate 1a. It penetrates in the direction.
また、２つのリリーフポート１ｅの更に外側には、２つの圧縮室２０にインジェクションする２つのインジェクションポート１ｆが固定スクロール台板１ａを軸方向に貫通して設けてある。また、冷媒回路から流入してくるインジェクション冷媒をインジェクション流路３１ａに導くインジェクション流入穴１ｇが、固定スクロール台板１ａの側面を通じて固定スクロール台板１ａの上面に開口するように形成されている。 Further, two injection ports 1f for injecting into the two compression chambers 20 are provided outside the two relief ports 1e so as to penetrate the fixed scroll base plate 1a in the axial direction. Also, an injection inflow hole 1g for guiding the injection refrigerant flowing in from the refrigerant circuit to the injection flow path 31a is formed to open to the upper surface of the fixed scroll base plate 1a through the side surface of the fixed scroll base plate 1a.
固定スクロール台板１ａの揺動スクロール２と反対側の面（図２の上面）にはバックプレート３１がボルト３２ａによって固定される。バックプレート３１は、固定スクロール台板１ａとの接触面側に、インジェクション流路３１ａとなる溝を有している。 A back plate 31 is fixed to a surface of the fixed scroll base plate 1a opposite to the swing scroll 2 (upper surface in FIG. 2) by bolts 32a. The back plate 31 has a groove serving as an injection flow path 31a on the contact surface side with the fixed scroll base plate 1a.
インジェクション流路３１ａは、固定スクロール台板１ａに設けられた２つのインジェクションポート１ｆとインジェクション流入穴１ｇとに連通するように設計されており、２つの圧縮室２０に共通に設けられている。以上の構成により、インジェクション時にはインジェクション流入穴１ｇから流入した冷媒が、インジェクション流路３１ａ及び２つのインジェクションポート１ｆを介して２つの圧縮室２０に供給されることになる。 The injection flow path 31a is designed to communicate with two injection ports 1f provided in the fixed scroll base plate 1a and the injection inflow hole 1g, and is provided in common to the two compression chambers 20. With the above configuration, the refrigerant flowing from the injection inflow hole 1g at the time of injection is supplied to the two compression chambers 20 via the injection flow path 31a and the two injection ports 1f.
また、バックプレート３１には、固定スクロール台板１ａに設けられた吐出ポート１ｄと対向する位置に吐出ポート３１ｄが貫通して設けられている。また、バックプレート３１には、固定スクロール台板１ａに設けられた２つのリリーフポート１ｅのそれぞれと対向する位置に、２つのリリーフポート３１ｅが貫通して設けられている。このリリーフポート１ｅとリリーフポート３１ｅとにより第１リリーフポートとしての過圧縮防止リリーフポート１ｈ（図２（ｂ）参照）が構成され、この過圧縮防止リリーフポート１ｈから圧縮室２０内で過圧縮となった冷媒が圧縮室２０外に逃がされることになる。過圧縮防止リリーフポート１ｈは、少なくとも圧縮途中から吐出開始までの間、圧縮室２０に連通する位置に設けられている。 Further, the back plate 31, the discharge port 3 1d is provided through a position opposite to the ejection port 1d provided in the fixed scroll base plate 1a. The back plate 31 is provided with two relief ports 31e penetrating at positions opposed to the two relief ports 1e provided on the fixed scroll base plate 1a. The relief port 1e and the relief port 31e constitute an overcompression prevention relief port 1h (see FIG. 2B) as a first relief port, and overcompression is carried out in the compression chamber 20 from the overcompression prevention relief port 1h. The refrigerant that has become escaped from the compression chamber 20. The overcompression prevention relief port 1h is provided at a position communicating with the compression chamber 20 at least from the middle of compression to the start of discharge.
バックプレート３１には更に、２つの圧縮室２０に対応して２つの第２リリーフポートとしての異常昇圧防止リリーフポート３１ｆが設けられている。異常昇圧防止リリーフポート３１ｆは、固定スクロール１と反対側の面（図２において上面）からバックプレート３１を軸方向に貫通してインジェクション流路３１ａに連通するように構成されている。 The back plate 31 is further provided with two abnormal pressure increase prevention relief ports 31f corresponding to the two compression chambers 20 as the second relief ports. The abnormal pressure increase prevention relief port 31f is configured to penetrate the back plate 31 in the axial direction from the surface opposite to the fixed scroll 1 (upper surface in FIG. 2) and communicate with the injection flow path 31a.
ここで、インジェクションポート１ｆは、少なくとも圧縮室２０における吸込み完了直後から過圧縮防止リリーフポート１ｈが圧縮室２０に連通し始めるまでの間、圧縮室２０に連通する位置に設けられている。よって、インジェクションポート１ｆにインジェクション流路３１ａを介して連通する異常昇圧防止リリーフポート３１ｆも同一期間の間、圧縮室２０に連通し、その間において圧縮室２０内で異常昇圧となった冷媒が異常昇圧防止リリーフポート３１ｆから圧縮室２０外にリリーフされることになる。 Here, the injection port 1 f is provided at a position communicating with the compression chamber 20 at least immediately after the suction in the compression chamber 20 is completed until the overcompression prevention relief port 1 h starts communicating with the compression chamber 20. Therefore, the abnormal pressure increase prevention relief port 31f that communicates with the injection port 1f via the injection flow path 31a also communicates with the compression chamber 20 during the same period, and the refrigerant that has abnormally increased pressure in the compression chamber 20 during that period is abnormally pressurized. The relief relief port 31f is relieved to the outside of the compression chamber 20.
以上の構成により、吸込み完了直後から吐出完了までの全過程において異常昇圧防止リリーフポート３１ｆ又は過圧縮防止リリーフポート１ｈの少なくともどちらかが圧縮室２０に連通する構成となる。この構成により、吸込み完了直後から吐出完了までの全過程において、過圧縮（異常昇圧も含む）された冷媒を瞬時にリリーフすることが可能となる。 With the above configuration, at least one of the abnormal pressure increase prevention relief port 31f and the overcompression prevention relief port 1h communicates with the compression chamber 20 in the entire process from the completion of suction to the completion of discharge. With this configuration, it is possible to instantaneously relieve the over-compressed refrigerant (including abnormally increased pressure) in the entire process from the completion of the suction to the completion of the discharge.
なお、異常昇圧防止リリーフポート３１ｆは、圧縮室２０内の異常昇圧状態を速やかに解消する観点から、インジェクションポート１ｆと同軸上に連通するように構成することが好ましい。そして、バックプレート３１の固定スクロール１と反対側の面（図２の上面）には、１つの異常昇圧防止リリーフポート３１ｆと１つの過圧縮防止リリーフポート１ｈとをそれぞれ独立して開閉可能なリリーフ弁３３が２つ載せられており、ボルト３２ａでバックプレート３１及び固定スクロール台板１ａに固定されている。 In addition, it is preferable that the abnormal pressure increase prevention relief port 31f be configured to communicate with the injection port 1f coaxially from the viewpoint of quickly eliminating the abnormal pressure increase state in the compression chamber 20. Then, on the surface of the back plate 31 opposite to the fixed scroll 1 (upper surface in FIG. 2), a relief capable of independently opening and closing one abnormal pressure increase prevention relief port 31f and one overcompression prevention relief port 1h. Two valves 33 are mounted, and are fixed to the back plate 31 and the fixed scroll base plate 1a by bolts 32a.
リリーフ弁３３は、バックプレート３１に当接する板状の弁体３３ａと、弁体３３ａの変形量を制限する弁押さえ３３ｂとを備えたリード弁で構成されており、弁体３３ａが弾性変形することにより異常昇圧防止リリーフポート３１ｆ及び過圧縮防止リリーフポート１ｈを開閉する。このリリーフ弁３３は、圧縮室２０内の冷媒圧力が所定値になると開動作を行うように構成されている。 The relief valve 33 is constituted by a reed valve including a plate-like valve body 33a that contacts the back plate 31 and a valve presser 33b that limits the deformation amount of the valve body 33a, and the valve body 33a is elastically deformed. As a result, the abnormal pressure increase prevention relief port 31f and the overcompression prevention relief port 1h are opened and closed. The relief valve 33 is configured to open when the refrigerant pressure in the compression chamber 20 reaches a predetermined value.
なお、本実施の形態では、ここではバックプレート３１側に溝を設けてインジェクション流路３１ａを構成したが、固定スクロール台板１ａとバックプレート３１との互いの接触面の少なくとも一方に溝を設けてインジェクション流路３１ａを構成するようにしてもよい。また、インジェクション流路３１ａを構成するための加工を簡略化する観点から、固定スクロール１にバックプレート３１を別途設けてインジェクション流路３１ａを構成しているが、これに限らず、固定スクロール１にインジェクション流路３１ａとなる孔を穿孔して構成してもよい。 In this embodiment, a groove is provided on the back plate 31 side to configure the injection flow path 31a. However, a groove is provided on at least one of the contact surfaces of the fixed scroll base plate 1a and the back plate 31. Thus, the injection flow path 31a may be configured. Further, from the viewpoint of simplifying the processing for forming the injection flow path 31a, the back flow path 31 is separately provided in the fixed scroll 1 to form the injection flow path 31a. A hole that becomes the injection flow channel 31a may be formed.
ここで、図１の説明に戻る。
コンプライアントフレーム３のスラスト軸受３ａの外側には、オルダム機構環状部９ｂが往復摺動運動する面３ｘが形成されている。コンプライアントフレーム３の中心部には、電動機８によって回転駆動される主軸４を半径方向に支持する主軸受３ｃ及び補助主軸受３ｈが形成されている。またコンプライアントフレーム３には、下開口部２ｋと対向する位置から軸方向に貫通してスラスト軸受３ａと後述のフレーム空間１５ｆとを連通する連通穴３ｓが形成されている。
Here, the description returns to FIG.
On the outer side of the thrust bearing 3a of the compliant frame 3, a surface 3x on which the Oldham mechanism annular portion 9b reciprocates is formed. At the center of the compliant frame 3, a main bearing 3c and an auxiliary main bearing 3h that support the main shaft 4 that is rotationally driven by the electric motor 8 in the radial direction are formed. The compliant frame 3 is formed with a communication hole 3s that penetrates in the axial direction from a position facing the lower opening 2k and communicates with a thrust bearing 3a and a frame space 15f described later.
また、コンプライアントフレーム３においてオルダム機構環状部９ｂが往復摺動運動する面３ｘには、吸入空間（台板外周部空間）２ｉとボス部外部空間２ｈとを連通するための連通穴で構成された中間圧調整弁後流路３ｎが軸方向に形成されている。また、コンプライアントフレーム３には、ボス部外部空間２ｈから径方向に延びる中間圧調整弁前流路３ｊと中間圧調整弁空間３ｐとが設けられている。中間圧調整弁空間３ｐには、ボス部外部空間２ｈの圧力を調整して結果的にフレーム空間１５ｆの中間圧力を制御する中間圧力調整弁３ｔと、弁押さえ３ｙと、中間圧調整バネ３ｍとが収納されている。中間圧調整バネ３ｍは自然長より縮められて中間圧調整弁空間３ｐ内に収納されている。 In addition, the surface 3x on which the Oldham mechanism annular portion 9b reciprocates in the compliant frame 3 is configured with a communication hole for communicating the suction space (base plate outer peripheral space) 2i and the boss portion outer space 2h. Further, the intermediate pressure regulating valve rear passage 3n is formed in the axial direction. Further, the compliant frame 3 is provided with an intermediate pressure adjusting valve front passage 3j and an intermediate pressure adjusting valve space 3p extending in the radial direction from the boss portion outer space 2h. The intermediate pressure adjusting valve space 3p includes an intermediate pressure adjusting valve 3t that adjusts the pressure in the boss portion outer space 2h and consequently controls the intermediate pressure in the frame space 15f, a valve presser 3y, and an intermediate pressure adjusting spring 3m. Is stored. The intermediate pressure adjusting spring 3m is shortened from the natural length and is accommodated in the intermediate pressure adjusting valve space 3p.
ガイドフレーム１５の内側面とコンプライアントフレーム３の外側面とによって形成されるフレーム空間１５ｆは、その上下をリング状の上シール材１６ａ及び下シール材１６ｂで仕切られている。ここでは、ガイドフレーム１５の内周面にシール材を収納するリング状のシール溝が２ヶ所に形成されているが、このシール溝はコンプライアントフレーム３の外周面に形成されていてもよい。フレーム空間１５ｆは、コンプライアントフレーム３の連通穴３ｓとのみ連通しており、揺動スクロール台板２ａに設けた抽気孔２ｊより供給される圧縮途中の冷媒ガスを封入する構造となっている。 A frame space 15f formed by the inner side surface of the guide frame 15 and the outer side surface of the compliant frame 3 is partitioned by an upper seal member 16a and a lower seal member 16b in the upper and lower sides. Here, two ring-shaped seal grooves for storing the sealing material are formed on the inner peripheral surface of the guide frame 15, but the seal grooves may be formed on the outer peripheral surface of the compliant frame 3. The frame space 15f communicates only with the communication hole 3s of the compliant frame 3, and has a structure that encloses the refrigerant gas in the middle of compression supplied from the extraction hole 2j provided in the swing scroll base plate 2a.
揺動スクロール２は、電動機８によって駆動される。この電動機８は、主軸４が取り付けられた電動機回転子８ａと、電動機回転子８ａを回転駆動するステータ８ｂとを有する。ステータ８ｂは密閉容器１０に固定されている。 The orbiting scroll 2 is driven by the electric motor 8. The electric motor 8 includes an electric motor rotor 8a to which the main shaft 4 is attached, and a stator 8b that rotationally drives the electric motor rotor 8a. The stator 8b is fixed to the sealed container 10.
主軸４の揺動スクロール側（図１において上側）の端部には、揺動スクロール２の揺動軸受２ｃと回転自在に係合する揺動軸部４ｂが形成されており、その下側にはコンプライアントフレーム３の主軸受３ｃ及び補助主軸受３ｈと回転自在に係合する主軸部４ｃが形成されている。また、主軸４の他端部には、サブフレーム６の副軸受６ａと回転自在に係合する副軸部４ｄが形成されており、この副軸部４ｄと前述した主軸部４ｃとの間に電動機回転子８ａが焼嵌られている。 At the end of the main shaft 4 on the rocking scroll side (upper side in FIG. 1), a rocking shaft portion 4b that is rotatably engaged with the rocking bearing 2c of the rocking scroll 2 is formed. A main shaft portion 4c is formed which is rotatably engaged with the main bearing 3c and the auxiliary main bearing 3h of the compliant frame 3. Further, the other end portion of the main shaft 4 is formed with a sub shaft portion 4d that is rotatably engaged with the sub bearing 6a of the sub frame 6, and between the sub shaft portion 4d and the main shaft portion 4c described above. The electric motor rotor 8a is shrink-fitted.
また、主軸４の下端面にはオイルパイプ４ｆが圧入されており、密閉容器１０の底部に溜まった冷凍機油１０ｅを吸い上げる構造となっている。主軸４には、軸方向に貫通して高圧油給油穴４ｇが設けられており、オイルパイプ４ｆを介して吸い上げた冷凍機油１０ｅが主軸４の上部に導かれ各摺動部に供給されるようになっている。 Further, an oil pipe 4 f is press-fitted into the lower end surface of the main shaft 4, so that the refrigerating machine oil 10 e accumulated at the bottom of the sealed container 10 is sucked up. The main shaft 4 is provided with a high-pressure oil supply hole 4g penetrating in the axial direction so that the refrigerating machine oil 10e sucked up through the oil pipe 4f is guided to the upper portion of the main shaft 4 and supplied to each sliding portion. It has become.
図１に示すようにガイドフレーム１５の内側面の固定スクロール側（図１において上側）には、上嵌合円筒面１５ａが形成されており、コンプライアントフレーム３の外周面に形成された上嵌合円筒面３ｄと係合されている。他方、ガイドフレーム１５の内側面の電動機８側（図１において下側）には、下嵌合円筒面１５ｂが形成されており、コンプライアントフレーム３の外周面に形成された下嵌合円筒面３ｅと係合されている。 As shown in FIG. 1, an upper fitting cylindrical surface 15 a is formed on the fixed scroll side (upper side in FIG. 1) on the inner side surface of the guide frame 15, and the upper fitting formed on the outer peripheral surface of the compliant frame 3. It is engaged with the combined cylindrical surface 3d. On the other hand, a lower fitting cylindrical surface 15 b is formed on the inner surface of the guide frame 15 on the motor 8 side (lower side in FIG. 1), and the lower fitting cylindrical surface formed on the outer peripheral surface of the compliant frame 3. 3e is engaged.
なお、本実施の形態では、コンプライアントフレーム３とガイドフレーム１５とが別体で構成されているが、これに限らず、両フレームを一体の一つのフレームで構成してもよい。 In the present embodiment, the compliant frame 3 and the guide frame 15 are configured separately. However, the present invention is not limited thereto, and both the frames may be configured as a single integrated frame.
次に、このスクロール圧縮機１００の動作について説明する。
低圧の吸入冷媒は吸入管４２から固定スクロール１及び揺動スクロール２で形成される圧縮室２０に入る。電動機８により駆動される揺動スクロール２は偏芯旋回運動と共に圧縮室２０の容積を減少させる。この圧縮行程により吸入冷媒は高圧となり、固定スクロール１の吐出ポート１ｄより密閉容器１０内に吐出される。なお、上記圧縮行程において圧縮途中の中間圧力の冷媒ガスは、揺動スクロール２の抽気孔２ｊよりコンプライアントフレーム３の連通穴３ｓを経て、フレーム空間１５ｆに導かれ、このフレーム空間１５ｆの中間圧力雰囲気を維持する。高圧となった吐出ガスは、密閉容器１０内を高圧雰囲気で満たし、やがて吐出管４３から圧縮機外に放出される。
Next, the operation of the scroll compressor 100 will be described.
The low-pressure suction refrigerant enters the compression chamber 20 formed by the fixed scroll 1 and the swing scroll 2 from the suction pipe 42. The orbiting scroll 2 driven by the electric motor 8 reduces the volume of the compression chamber 20 together with the eccentric orbiting motion. Due to this compression stroke, the suction refrigerant becomes high pressure and is discharged into the sealed container 10 from the discharge port 1 d of the fixed scroll 1. In the compression stroke, the intermediate-pressure refrigerant gas in the middle of compression is guided from the bleed hole 2j of the orbiting scroll 2 to the frame space 15f through the communication hole 3s of the compliant frame 3, and the intermediate pressure in the frame space 15f. Maintain the atmosphere. The high-pressure discharge gas fills the sealed container 10 with a high-pressure atmosphere, and is eventually discharged from the discharge pipe 43 to the outside of the compressor.
定常運転時には密閉容器空間１０ｄが吐出ガス雰囲気の高圧となるので、密閉容器１０底部の冷凍機油１０ｅは、差圧によりオイルパイプ４ｆ及び高圧油給油穴４ｇを図１において上方向に向かって流れる。そして、主軸４の上端からボス部空間２ｇに導かれた高圧の冷凍機油１０ｅは、揺動軸受２ｃで減圧され、吸入圧より高く吐出圧以下の中間圧となり、ボス部外部空間２ｈに流れる。他方、高圧油給油穴４ｇの高圧油のもう一つの径路として、主軸４に設けられた横穴から主軸受３ｃの高圧側端面に導かれ、この主軸受３ｃで減圧されて中間圧となり、同じくボス部外部空間２ｈに流れる。 Since the sealed container space 10d is at a high pressure in the discharge gas atmosphere during steady operation, the refrigerating machine oil 10e at the bottom of the sealed container 10 flows upward in the oil pipe 4f and the high-pressure oil supply hole 4g due to the differential pressure. The high-pressure refrigerating machine oil 10e guided from the upper end of the main shaft 4 to the boss portion space 2g is depressurized by the rocking bearing 2c, becomes an intermediate pressure higher than the suction pressure and lower than the discharge pressure, and flows into the boss portion outer space 2h. On the other hand, as another path of high-pressure oil in the high-pressure oil supply hole 4g, it is led from a lateral hole provided in the main shaft 4 to the high-pressure side end surface of the main bearing 3c, and is reduced in pressure by the main bearing 3c to become an intermediate pressure. It flows into the external space 2h.
ボス部外部空間２ｈに流れた中間圧の冷凍機油（冷凍機油に溶解していた冷媒の発砲で、一般にはガス冷媒と冷凍機油の二相流になっている）１０ｅは、ボス部外部空間２ｈと吸入空間（台板外周部空間）２ｉとを連通する中間圧調整弁３ｌを経由して吸入空間２ｉに導かれ、低圧の冷媒ガスと共に圧縮室２０に吸入される。圧縮行程により冷凍機油１０ｅは高圧の冷媒ガスと共に吐出ポート１ｄから密閉容器１０内に開放され、ここで冷媒ガスと分離されて、再び密閉容器１０底部に戻る。 The intermediate pressure refrigerating machine oil (equivalent to the two-phase flow of the gas refrigerant and the refrigerating machine oil by the firing of the refrigerant dissolved in the refrigerating machine oil) 10e flowing in the boss outer space 2h And the suction space (base plate outer peripheral space) 2i are led to the suction space 2i via the intermediate pressure regulating valve 3l and communicated with the low-pressure refrigerant gas into the compression chamber 20. In the compression stroke, the refrigerating machine oil 10e is released into the sealed container 10 from the discharge port 1d together with the high-pressure refrigerant gas, where it is separated from the refrigerant gas and returns to the bottom of the sealed container 10 again.
中間圧調整バネ３ｍのバネ定数で決まるバネ力よりも、ボス部外部空間２ｈの圧力Ｐｍ１と吸入空間（台板外周部空間）２ｉの圧力Ｐｓとの差圧と、中間圧調整弁前流路３ｊの断面積との積で決まる力が小さい場合は、図３（ａ）に示す通り中間圧調整弁３ｌは閉じている。 Rather than the spring force determined by the spring constant of the intermediate pressure adjusting spring 3m, the differential pressure between the pressure Pm1 of the boss portion outer space 2h and the pressure Ps of the suction space (base plate outer space) 2i, and the flow path before the intermediate pressure adjusting valve When the force determined by the product of the cross-sectional area 3j is small, the intermediate pressure regulating valve 3l is closed as shown in FIG.
また、中間圧調整バネ３ｍのバネ定数で決まるバネ力よりも、ボス部外部空間２ｈの圧力Ｐｍ１と吸入空間（台板外周部空間）２ｉの圧力Ｐｓとの差圧と、中間圧調整弁前流路３ｊの断面積との積で決まる力が大きい場合は、図３（ｂ）に示す通り中間圧調整弁３ｌが開き、ボス部外部空間２ｈが中間圧調整弁前流路３ｊ及び中間圧調整弁後流路３ｎを介して吸入空間（台板外周部空間）２ｉに連通する。 Further, the pressure difference between the pressure Pm1 of the external space 2h of the boss and the pressure Ps of the suction space (outer peripheral space of the base plate) 2i is larger than the spring force determined by the spring constant of the intermediate pressure adjustment spring 3m, and the intermediate pressure adjustment valve. When the force determined by the product of the cross-sectional area of the flow path 3j is large, the intermediate pressure adjusting valve 3l is opened as shown in FIG. 3B, and the boss portion external space 2h is connected to the intermediate pressure adjusting valve front flow path 3j and the intermediate pressure. It communicates with the suction space (base plate outer space) 2i through the post-regulator valve flow path 3n.
上記のように、ボス部外部空間２ｈは、中間圧調整バネ３ｍのバネ定数で決まるバネ力以下のボス部外部空間２ｈの圧力と吸入空間（台板外周部空間）２ｉの圧力との差圧を維持し、吸入空間２ｉより、この差圧分だけ高い中間圧に設定される。 As described above, the boss portion outer space 2h is a differential pressure between the pressure of the boss portion outer space 2h that is equal to or less than the spring force determined by the spring constant of the intermediate pressure adjusting spring 3m and the pressure of the suction space (base plate outer space) 2i. The intermediate pressure is set to be higher than the suction space 2i by this differential pressure.
言い換えれば、ボス部外部空間２ｈの中間圧Ｐｍ１は、中間圧調整バネ３ｍのバネ力と中間圧調整弁前流路３ｊの断面積とによってほぼ決定される所定の圧力αによって、
Ｐｍ１＝Ｐｓ＋α（Ｐｓは吸入雰囲気圧力すなわち低圧）
で制御されている。
In other words, the intermediate pressure Pm1 in the boss portion outer space 2h is determined by a predetermined pressure α that is substantially determined by the spring force of the intermediate pressure adjusting spring 3m and the cross-sectional area of the intermediate pressure adjusting valve front passage 3j.
Pm1 = Ps + α (Ps is the suction atmosphere pressure, that is, low pressure)
It is controlled by.
このように、ボス部外部空間２ｈは中間圧Ｐｍ１で制御されるため、揺動スクロール２に働く下向きの力は、この中間圧により一部キャンセルされ、スラスト力の軽減を図ることが可能となる。 Thus, since the boss portion outer space 2h is controlled by the intermediate pressure Pm1, the downward force acting on the orbiting scroll 2 is partially canceled by this intermediate pressure, and the thrust force can be reduced. .
コンプライアントフレーム３には、圧縮作用により固定スクロール１と揺動スクロール２が軸方向に離れようとするスラストガス力と、ボス部外部空間２ｈの中間圧Ｐｍ１によりコンプライアントフレーム３と揺動スクロール２とが離れようとする力の合計が、図１の下向きの力として作用する。 In the compliant frame 3, the compliant frame 3 and the orbiting scroll 2 are driven by the thrust gas force that the fixed scroll 1 and the orbiting scroll 2 are separated in the axial direction by the compression action and the intermediate pressure Pm1 in the boss portion outer space 2h. The sum of the forces to be separated from each other acts as a downward force in FIG.
一方、図１の上向きに作用する力として、圧縮途中の冷媒ガスを導いて中間圧力雰囲気となったフレーム空間１５ｆの中間圧Ｐｍ２に起因する力がある。以下、フレーム空間１５ｆの中間圧Ｐｍ２について説明する。 On the other hand, as the force acting upward in FIG. 1, there is a force resulting from the intermediate pressure Pm2 of the frame space 15f that has led to the refrigerant gas in the middle of compression and has become an intermediate pressure atmosphere. Hereinafter, the intermediate pressure Pm2 in the frame space 15f will be described.
揺動スクロール台板２ａに設けられた抽気孔２ｊの下開口部２ｋは、コンプライアントフレーム３に設けられた連通穴３ｓのスラスト軸受３ａ側の開口部すなわち上開口部３ｕ（図１において上側の開口部）と、常時又は間欠的に連通する。このため、固定スクロール１と揺動スクロール２とで形成される圧縮室２０からの圧縮途中の中間圧（吸入圧より高く、吐出圧力以下）の冷媒ガスが、揺動スクロール２の抽気孔２ｊ及びコンプライアントフレーム３の連通穴３ｓを介してフレーム空間１５ｆに導かれる。 The lower opening 2k of the bleed hole 2j provided in the swing scroll base plate 2a is an opening on the thrust bearing 3a side of the communication hole 3s provided in the compliant frame 3, that is, the upper opening 3u (upper side in FIG. 1). (Opening) and communicates constantly or intermittently. For this reason, the refrigerant gas having an intermediate pressure (higher than the suction pressure and lower than the discharge pressure) in the middle of compression from the compression chamber 20 formed by the fixed scroll 1 and the swing scroll 2 is extracted from the bleed holes 2j of the swing scroll 2 and It is guided to the frame space 15 f through the communication hole 3 s of the compliant frame 3.
但し導かれるといっても、フレーム空間１５ｆは上シール材１６ａと下シール材１６ｂとで密閉された閉空間であるため、冷媒ガスは、定常運転時には圧縮室２０の圧力変動に呼応して圧縮室２０とフレーム空間１５ｆとの間で双方向に微少な流れを有する、いわば呼吸している状態となる。 However, since the frame space 15f is a closed space sealed by the upper seal material 16a and the lower seal material 16b, the refrigerant gas is compressed in response to pressure fluctuations in the compression chamber 20 during steady operation. There is a slight flow in both directions between the chamber 20 and the frame space 15f, that is, a state of breathing.
フレーム空間１５ｆの中間圧Ｐｍ２は、連通する圧縮室２０の位置でほぼ決定される所定の倍率βによって、
Ｐｍ２＝Ｐｓ×β
但し、Ｐｓは吸入雰囲気圧力すなわち低圧
で制御される。
The intermediate pressure Pm2 in the frame space 15f is determined by a predetermined magnification β substantially determined at the position of the compression chamber 20 that communicates with the intermediate pressure Pm2.
Pm2 = Ps × β
However, Ps is controlled by the suction atmosphere pressure, that is, the low pressure.
図１の上向きに作用する力は、このフレーム空間１５ｆの中間圧Ｐｍ２に起因する力の他、ガイドフレーム１５において下端面の高圧雰囲気に露出している部分に作用する高圧に起因する力があり、これらの合計が、コンプライアントフレーム３に上向きの力として作用する。 In addition to the force caused by the intermediate pressure Pm2 in the frame space 15f, the force acting upward in FIG. 1 includes the force caused by the high pressure acting on the portion of the guide frame 15 exposed to the high pressure atmosphere on the lower end surface. The sum of these acts as an upward force on the compliant frame 3.
定常運転時においては、前述した上向きの力が下向きの力を上回るように設定されている。このためコンプライアントフレーム３は、上嵌合円筒面３ｄがガイドフレーム１５の上嵌合円筒面１５ａに案内され、また、下嵌合円筒面３ｅがガイドフレーム１５の下嵌合円筒面１５ｂに案内されて上方に浮上する。揺動スクロール２はコンプライアントフレーム３と密着摺動して同様に浮上し、その結果、揺動スクロール２の揺動スクロール渦巻歯２ｂの歯先と歯底が、固定スクロール１の固定スクロール渦巻歯１ｂのそれぞれ歯底と歯先に接触して摺動する。 During steady operation, the above-described upward force is set to exceed the downward force. Therefore, in the compliant frame 3, the upper fitting cylindrical surface 3d is guided to the upper fitting cylindrical surface 15a of the guide frame 15, and the lower fitting cylindrical surface 3e is guided to the lower fitting cylindrical surface 15b of the guide frame 15. And float up. The orbiting scroll 2 is slid in close contact with the compliant frame 3 and floats in the same manner. As a result, the tip and the tooth bottom of the orbiting scroll spiral tooth 2b of the orbiting scroll 2 are fixed to the fixed scroll spiral tooth of the fixed scroll 1. 1b slides in contact with the tooth bottom and tooth tip.
次に本実施の形態の動作について述べる。 Next, the operation of this embodiment will be described.
図４は、インジェクション回路１０６を有する冷凍サイクルを示す図である。図５は、図４の冷凍サイクルにおける冷媒の状態について、横軸を比エンタルピｈ、縦軸を冷媒の圧力ｐで示したモリエル線図である。図５において実線はインジェクション運転時のモリエル線図、点線は通常運転時のモリエル線図を示している。また、図５における［１］〜［８］が示す各冷媒状態は、図４に示される冷凍サイクルにおけるインジェクション運転時の［１］〜［８］における冷媒の各状態に対応している。 FIG. 4 is a diagram showing a refrigeration cycle having an injection circuit 106. FIG. 5 is a Mollier diagram in which the horizontal axis indicates the specific enthalpy h and the vertical axis indicates the refrigerant pressure p with respect to the state of the refrigerant in the refrigeration cycle of FIG. 4. In FIG. 5, the solid line indicates the Mollier diagram during the injection operation, and the dotted line indicates the Mollier diagram during the normal operation. Moreover, each refrigerant | coolant state shown by [1]-[8] in FIG. 5 respond | corresponds to each state of the refrigerant | coolant in [1]-[8] at the time of the injection driving | operation in the refrigerating cycle shown by FIG.
（インジェクション運転時）
スクロール圧縮機１００から吐出された高温高圧の気相冷媒（状態［１］）は、凝縮器１０１にて熱交換されて液化し、高圧液冷媒（状態［２］）となる。その後、高圧液冷媒は二手に分岐され、一方は、そのまま内部熱交換器１０３に流入し、他方は、インジェクション回路１０６に流入して第１膨張弁１０２で減圧された後（状態［３］）、内部熱交換器１０３に流入する。
(During injection operation)
The high-temperature and high-pressure gas-phase refrigerant (state [1]) discharged from the scroll compressor 100 is liquefied by heat exchange in the condenser 101 to become a high-pressure liquid refrigerant (state [2]). Thereafter, the high-pressure liquid refrigerant is bifurcated, one flows into the internal heat exchanger 103 as it is, and the other flows into the injection circuit 106 and is decompressed by the first expansion valve 102 (state [3]). , Flows into the internal heat exchanger 103.
凝縮器１０１を流出してそのまま内部熱交換器１０３に流入した一方側の高圧液冷媒は、インジェクション回路１０６に流入した他方側の冷媒と熱交換して冷却され、状態［４］の冷媒となる。状態［４］の冷媒は、第２膨張弁１０４で減圧され、低圧二相冷媒（状態［５］）］となって蒸発器１０５に流入する。蒸発器１０５に流入した低圧二相冷媒は、蒸発器１０５を通過する空気と熱交換して低圧ガス冷媒（状態［６］）となり、再びスクロール圧縮機１００に吸入される。 The high-pressure liquid refrigerant on one side that flows out of the condenser 101 and flows into the internal heat exchanger 103 as it is is cooled by exchanging heat with the refrigerant on the other side that flows into the injection circuit 106, and becomes the refrigerant in the state [4]. . The refrigerant in the state [4] is depressurized by the second expansion valve 104 and becomes a low-pressure two-phase refrigerant (state [5])] and flows into the evaporator 105. The low-pressure two-phase refrigerant flowing into the evaporator 105 exchanges heat with the air passing through the evaporator 105 to become a low-pressure gas refrigerant (state [6]), and is sucked into the scroll compressor 100 again.
一方、インジェクション回路１０６に流入した他方側の冷媒は、第１膨張弁１０２で減圧されて中間圧冷媒（状態［３］）となる。そして、中間圧冷媒（状態［３］）は、内部熱交換器１０３で一方側の冷媒と熱交換して吸熱し、更に高い乾き度の気液二相状態又は過熱蒸気まで加熱された状態（状態［７］）となる（図５は、中間圧冷媒が過熱上記まで加熱された場合を示す。）。そして、加熱されたインジェクション回路１０６の中間圧冷媒（状態［７］）は、スクロール圧縮機１００のインジェクションパイプ４１からインジェクション流路３１ａを通り、インジェクションポート１ｆより圧縮室２０内へ注入される。 On the other hand, the refrigerant on the other side flowing into the injection circuit 106 is decompressed by the first expansion valve 102 and becomes an intermediate pressure refrigerant (state [3]). Then, the intermediate pressure refrigerant (state [3]) exchanges heat with the refrigerant on one side in the internal heat exchanger 103 to absorb heat, and is heated to a gas-liquid two-phase state or superheated steam with a higher dryness ( State [7]) (FIG. 5 shows the case where the intermediate-pressure refrigerant is heated to the above-mentioned level). The heated intermediate pressure refrigerant (state [7]) of the injection circuit 106 is injected from the injection pipe 41 of the scroll compressor 100 through the injection flow path 31a into the compression chamber 20 through the injection port 1f.
圧縮室２０の内部では、中間圧まで圧縮された冷媒と、インジェクションポート１ｆより注入された冷媒とが合流して中間圧冷媒（状態［８］）となり、更に高圧まで圧縮されて再びスクロール圧縮機１００から吐出される。 Inside the compression chamber 20, the refrigerant compressed to the intermediate pressure and the refrigerant injected from the injection port 1 f merge to form an intermediate pressure refrigerant (state [8]), which is further compressed to a high pressure and again scroll compressor. 100 is discharged.
（通常運転時）
インジェクション運転を行わない通常運転時は、第１膨張弁１０２の開度を全閉にする。これにより、スクロール圧縮機１００のインジェクション流路３１ａへ流入する支流のインジェクション回路１０６を遮断し、凝縮器１０１、内部熱交換器１０３、第２膨張弁１０４、蒸発器１０５を通過した冷媒の全てをスクロール圧縮機１００に吸入させる。
(During normal operation)
During normal operation without injection operation, the opening of the first expansion valve 102 is fully closed. This shuts off the tributary injection circuit 106 that flows into the injection flow path 31a of the scroll compressor 100, and removes all of the refrigerant that has passed through the condenser 101, the internal heat exchanger 103, the second expansion valve 104, and the evaporator 105. The scroll compressor 100 is inhaled.
次にスクロール圧縮機１００の圧縮過程について説明する。
図６は、固定スクロール１に対する揺動スクロール２の相対位置を、吸込み完了状態を０°として９０°毎に示した図である。図６においてグレーで示した部分は、固定スクロール渦巻歯１ｂと揺動スクロール渦巻歯２ｂとを噛み合わせることにより形成された２つの圧縮室２０を示している。また、図６には（ａ）〜（ｇ）のそれぞれの回転角における、インジェクションポート１ｆ、過圧縮防止リリーフポート１ｈ及び吐出ポート１ｄの圧縮室２０との連通状態も併せて示している。また、図７は、一つの圧縮室２０の吸込み完了から吐出完了までの各ポートの圧縮室２０への連通率の変化を回転角に対して表したグラフを示す図である。
Next, the compression process of the scroll compressor 100 will be described.
FIG. 6 is a view showing the relative position of the orbiting scroll 2 with respect to the fixed scroll 1 every 90 ° with the suction completion state being 0 °. The portion shown in gray in FIG. 6 shows two compression chambers 20 formed by meshing the fixed scroll spiral tooth 1b and the swing scroll spiral tooth 2b. FIG. 6 also shows the communication states of the injection port 1f, the overcompression prevention relief port 1h, and the discharge port 1d with the compression chamber 20 at the respective rotation angles (a) to (g). FIG. 7 is a graph showing a change in the communication rate of each port from the completion of suction of one compression chamber 20 to the completion of discharge to the compression chamber 20 with respect to the rotation angle.
圧縮室２０は、揺動スクロール２の揺動運動に伴い、回転角が０゜から大きくなるにつれて容積を減じながら外周部から中心方向に移動する動作を行う。 The compression chamber 20 performs an operation of moving from the outer peripheral portion toward the center while decreasing the volume as the rotation angle increases from 0 ° with the swing motion of the swing scroll 2.
図６（ａ）は、圧縮室２０を形成して冷媒の吸込みが完了した状態を示しており、圧縮室２０は吸込み完了直後にインジェクションポート１ｆと連通開始する。このとき、過圧縮防止リリーフポート１ｈ及び吐出ポート１ｄは圧縮室２０と未連通である。 FIG. 6A shows a state where the compression chamber 20 is formed and the suction of the refrigerant is completed, and the compression chamber 20 starts to communicate with the injection port 1f immediately after the suction is completed. At this time, the overcompression prevention relief port 1h and the discharge port 1d are not in communication with the compression chamber 20.
圧縮室２０がインジェクションポート１ｆと連通することにより、インジェクション回路１０６からスクロール圧縮機１００のインジェクションパイプ４１、インジェクション流入穴１ｇ及びインジェクション流路３１ａを通り、インジェクションポート１ｆより圧縮室２０内に冷媒が注入される。 When the compression chamber 20 communicates with the injection port 1f, the refrigerant is injected from the injection circuit 106 through the injection pipe 41, the injection inflow hole 1g, and the injection flow path 31a of the scroll compressor 100 into the compression chamber 20 from the injection port 1f. Is done.
その後、圧縮室２０は、インジェクションポート１ｆから冷媒が注入されつつ、内部の冷媒を圧縮しながら中心方向に移動していく（図６（ｂ）→図６（ｃ）→図６（ｄ）→図６（ｅ））。そして、圧縮室２０が吸込み完了状態から３６０°経過した頃に、インジェクションポート１ｆは圧縮室２０との連通を終了し、それ以降の圧縮室２０内の冷媒は吐出ポート１ｄと連通するまで、外部からの冷媒の流入が無いまま圧縮を続ける（図６（ｆ）→図６（ｇ））。 After that, the compression chamber 20 moves toward the center while compressing the internal refrigerant while the refrigerant is being injected from the injection port 1f (FIG. 6 (b) → FIG. 6 (c) → FIG. 6 (d) → FIG. 6 (e)). Then, when 360 ° has elapsed from the state in which the compression chamber 20 has completed the suction, the injection port 1f terminates communication with the compression chamber 20 until the refrigerant in the compression chamber 20 thereafter communicates with the discharge port 1d. The compression is continued without inflow of refrigerant from (FIG. 6 (f) → FIG. 6 (g)).
そして、吸込み完了状態から５４０°経過した頃に圧縮室２０が吐出ポート１ｄと連通し、内部の圧縮された冷媒が密閉容器１０内に吐出される。またそのとき、最外周部の圧縮室２０とインジェクションポート１ｆは再度連通を開始しており、インジェクションポート１ｆより圧縮室２０に冷媒が流入する。これら動作を繰り返すことによりインジェクション運転が行われる。 The compression chamber 20 communicates with the discharge port 1d when 540 ° has elapsed from the suction completion state, and the compressed refrigerant inside is discharged into the sealed container 10. At that time, the compression chamber 20 and the injection port 1f at the outermost peripheral part have started to communicate again, and the refrigerant flows into the compression chamber 20 from the injection port 1f. The injection operation is performed by repeating these operations.
一方、過圧縮防止リリーフポート１ｈは、図７に示すように、インジェクションポート１ｆの圧縮室２０との連通率が１００％を経た後、下がり始めて０％になる前に連通し始め、回転角３６０゜を経過した頃に連通率が１００％となる。そして、回転角５４０°を経過して吐出ポート１ｄが連通開始して以降も、過圧縮防止リリーフポート１ｈは圧縮室２０と連通している状態にあり、回転角６００゜付近で連通率が０％となる。 On the other hand, as shown in FIG. 7, the overcompression prevention relief port 1h starts to communicate before the rate of communication with the compression chamber 20 of the injection port 1f reaches 100% after it reaches 100%, and begins to communicate with the rotation angle 360. The communication rate becomes 100% when ゜ is passed. Even after the rotation angle 540 ° has passed and the discharge port 1d starts to communicate, the overcompression prevention relief port 1h is in communication with the compression chamber 20, and the communication rate is 0 at a rotation angle of about 600 °. %.
さて、起動時等の過度期や液冷媒の圧縮等により圧縮室２０の内圧が異常に上昇した際には、コンプライアントフレーム３はガイドフレーム１５側へ鉛直方向へ押し付けられることにより、揺動スクロール２と固定スクロール１との歯底と歯先が離間し、中央の圧縮室２０から最外周部の圧縮室２０へ冷媒がリリーフされる。しかし、歯底と歯先間の隙間は非常に小さいため、ここからのリリーフだけでは完全にはリリーフできず、軸受部の損傷など信頼性を損なう可能性がある。 Now, when the internal pressure of the compression chamber 20 rises abnormally due to an excessive period such as startup or compression of the liquid refrigerant, the compliant frame 3 is pushed in the vertical direction toward the guide frame 15, thereby causing the orbiting scroll. The tooth bottom and the tooth tip of 2 and the fixed scroll 1 are separated from each other, and the refrigerant is relieved from the compression chamber 20 at the center to the compression chamber 20 at the outermost periphery. However, since the gap between the tooth bottom and the tooth tip is very small, it is not possible to completely relieve only the relief from here, and there is a possibility that reliability such as damage to the bearing portion is impaired.
しかし、本実施の形態では、吸込み完了直後からインジェクションポート１ｆを介してインジェクション流路３１ａが圧縮室２０に連通し、そのインジェクション流路３１ａに、外部と連通する異常昇圧防止リリーフポート３１ｆを設けている。つまり、図６（ａ）に示した最外周部の圧縮室２０は、吸込み完了直後にインジェクションポート１ｆと連通するため、最外周部の圧縮室２０内で異常な圧力上昇が発生した場合、圧縮室２０内の冷媒は、インジェクションポート１ｆ及びインジェクション流路３１ａを介して異常昇圧防止リリーフポート３１ｆからリリーフ弁３３を押上げて圧縮室２０外へリリーフされる。 However, in the present embodiment, the injection flow path 31a communicates with the compression chamber 20 via the injection port 1f immediately after the completion of suction, and the abnormal pressure increase prevention relief port 31f communicating with the outside is provided in the injection flow path 31a. Yes. That is, the outermost peripheral compression chamber 20 shown in FIG. 6 (a) communicates with the injection port 1f immediately after the completion of suction, so that if an abnormal pressure rise occurs in the outermost peripheral compression chamber 20, The refrigerant in the chamber 20 is relieved to the outside of the compression chamber 20 by pushing up the relief valve 33 from the abnormal pressure increase prevention relief port 31f via the injection port 1f and the injection flow path 31a.
また、インジェクションポート１ｆとの連通を終了した、図６（ｅ）に示す中央部の圧縮室２０内にて液冷媒等の異常昇圧が発生した場合は、圧縮室２０内の冷媒は、過圧縮防止リリーフポート１ｈからリリーフ弁３３を押上げて圧縮室２０外へリリーフされる。 In addition, when an abnormal pressure increase such as liquid refrigerant occurs in the compression chamber 20 in the central portion shown in FIG. 6 (e) after the communication with the injection port 1f, the refrigerant in the compression chamber 20 is overcompressed. The relief valve 33 is pushed up from the prevention relief port 1 h to be relieved out of the compression chamber 20.
また、フレーム空間１５ｆは、この例では図７の抽気孔２ｊの連通率特性から明かなように、回転角１８０゜付近から３３０゜付近の間、抽気孔２ｊを介して圧縮室２０に連通する。よって、この連通期間においてフレーム空間１５ｆ内において異常昇圧が発生した場合には、フレーム空間１５ｆ内の冷媒は、コンプライアントフレーム３に設けられた連通穴３ｓ及び揺動スクロール台板２ａに設けられた抽気孔２ｊを通じて圧縮室２０内に達する。そして、圧縮室２０内に達した冷媒は、インジェクションポート１ｆ又は過圧縮防止リリーフポート１ｈを通じて圧縮室２０外にリリーフされる。よって、コンプライアントフレーム３のスラスト軸受３ａに過大な力が作用することを防止できる。 Further, in this example, the frame space 15f communicates with the compression chamber 20 via the extraction hole 2j between the rotation angle of about 180 ° and about 330 °, as is apparent from the communication rate characteristic of the extraction hole 2j in FIG. . Therefore, when an abnormal pressure increase occurs in the frame space 15f during this communication period, the refrigerant in the frame space 15f is provided in the communication hole 3s provided in the compliant frame 3 and the swing scroll base plate 2a. It reaches the inside of the compression chamber 20 through the extraction hole 2j. The refrigerant reaching the compression chamber 20 is relieved to the outside of the compression chamber 20 through the injection port 1f or the overcompression prevention relief port 1h. Therefore, it is possible to prevent an excessive force from acting on the thrust bearing 3a of the compliant frame 3.
以上説明したように、本実施の形態では、吸込み完了直後から吐出の瞬間までの全過程において、圧縮室２０が異常昇圧防止リリーフポート３１ｆ又は過圧縮防止リリーフポート１ｈと連通する構成とした。このため、圧縮過程での過圧縮の際に加え、圧縮機の起動時等の過度期や液冷媒の圧縮等により圧縮室２０内の圧力が異常に上昇した際においても、圧縮室２０内の冷媒を瞬時に圧縮室２０外にリリーフすることができる。すなわち、圧縮室２０が、スクロール最外周部から中心方向に移動する過程でのどの位置にあるかに関わらず、過圧縮（異常圧縮を含む）された冷媒を瞬時にリリーフすることができる。その結果、過圧縮による信頼性低下を防ぐことが可能なスクロール圧縮機を得ることができる。 As described above, in the present embodiment, the compression chamber 20 communicates with the abnormal pressure increase prevention relief port 31f or the overcompression prevention relief port 1h in the entire process from immediately after the completion of suction to the moment of discharge. For this reason, in addition to over-compression in the compression process, even when the pressure in the compression chamber 20 rises abnormally due to an excessive period such as when the compressor is started or due to compression of the liquid refrigerant, The refrigerant can be instantaneously relieved out of the compression chamber 20. That is, the refrigerant that has been over-compressed (including abnormal compression) can be instantaneously relieved regardless of where the compression chamber 20 is in the process of moving from the outermost peripheral part of the scroll toward the center. As a result, a scroll compressor capable of preventing a decrease in reliability due to overcompression can be obtained.
また、インジェクション流路３１ａを、固定スクロール台板１ａとバックプレート３１との互いの接触面の少なくとも一方に設けられた溝で構成したので、固定スクロール台板１ａ内に穿孔して設ける構成に比べて容易に製造できる。 In addition, since the injection flow path 31a is constituted by a groove provided on at least one of the contact surfaces of the fixed scroll base plate 1a and the back plate 31, it is compared with a configuration in which the injection flow passage 31a is provided by drilling in the fixed scroll base plate 1a. And can be manufactured easily.
また、異常昇圧防止リリーフポート３１ｆとインジェクションポート１ｆとが、同軸上に連通するように構成したので、圧縮室２０内において異常昇圧した冷媒を速やかに圧縮室２０外にリリーフすることができる。 Further, since the abnormal pressure increase prevention relief port 31f and the injection port 1f are configured to communicate coaxially, the refrigerant whose pressure is abnormally increased in the compression chamber 20 can be quickly relieved to the outside of the compression chamber 20.
また、２つの異常昇圧防止リリーフポート３１ｆと２つの過圧縮防止リリーフポート１ｈとの計４つのリリーフポートを開閉するにあたり、一つの異常昇圧防止リリーフポート３１ｆと一つ過圧縮防止リリーフポート１ｈとを個別に開閉可能な、略同一形状の２つのリリーフ弁３３で開閉する構成とした。このように、各リリーフ弁３３の構成を同じとすることで、部品の共通化を図ることができ、コスト低減に寄与できる。 Further, when opening and closing a total of four relief ports including two abnormal pressure increase prevention relief ports 31f and two overcompression prevention relief ports 1h, one abnormal pressure rise prevention relief port 31f and one overcompression prevention relief port 1h are provided. It was set as the structure opened and closed by the two relief valves 33 of the substantially same shape which can be opened and closed separately. Thus, by making the configuration of each relief valve 33 the same, parts can be shared, which can contribute to cost reduction.
また、フレーム空間１５ｆにおいて異常昇圧が発生した場合も同様に、圧縮室２０の位置に関わらず過圧縮された冷媒を瞬時にリリーフすることができる。 Similarly, when an abnormal pressure increase occurs in the frame space 15f, the overcompressed refrigerant can be instantaneously relieved regardless of the position of the compression chamber 20.
なお、本実施の形態では、中間圧調整バネ３ｍを用いてフレーム空間１５ｆの中間圧力を制御する構成としたが、中間圧調整バネ３ｍは必ずしも必須の構成ではなく省略可能である。しかし、スラスト力の軽減の観点から中間圧調整バネ３ｍを設けることが好ましい。 In the present embodiment, the intermediate pressure adjustment spring 3m is used to control the intermediate pressure in the frame space 15f. However, the intermediate pressure adjustment spring 3m is not necessarily an essential configuration and may be omitted. However, it is preferable to provide the intermediate pressure adjusting spring 3m from the viewpoint of reducing the thrust force.
１ 固定スクロール、１ａ 固定スクロール台板、１ｂ 固定スクロール渦巻歯、１ｃ オルダム案内溝、１ｄ 吐出ポート、１ｅ リリーフポート、１ｆ インジェクションポート、１ｇ インジェクション流入穴、１ｈ 過圧縮防止リリーフポート、２ 揺動スクロール、２ａ 揺動スクロール台板、２ｂ 揺動スクロール渦巻歯、２ｃ 揺動軸受、２ｄ スラスト面、２ｅ オルダム案内溝、２ｆ ボス部、２ｇ ボス部空間、２ｈ ボス部外部空間、２ｉ 吸入空間、２ｊ 抽気孔、２ｋ 下開口部、３ コンプライアントフレーム、３ａ スラスト軸受、３ｃ 主軸受、３ｄ 上嵌合円筒面、３ｅ 下嵌合円筒面、３ｆ 開口部、３ｈ 補助主軸受、３ｊ 中間圧調整弁前流路、３ｌ 中間圧調整弁、３ｍ 中間圧調整バネ、３ｎ 中間圧調整弁後流路、３ｐ 中間圧調整弁空間、３ｓ 連通穴、３ｔ 中間圧力調整弁、３ｕ 上開口部、３ｘ 面、３ｙ 弁押さえ、４ 主軸、４ｂ 揺動軸部、４ｃ 主軸部、４ｄ 副軸部、４ｆ オイルパイプ、４ｇ 高圧油給油穴、６ サブフレーム、６ａ 副軸受、８ 電動機、８ａ 電動機回転子、８ｂ ステータ、９ オルダム機構、９ａ 揺動側キー、９ｂ オルダム機構環状部、９ｃ 固定側キー、１０ 密閉容器、１０ｄ 密閉容器空間、１０ｅ 冷凍機油、１５ ガイドフレーム、１５ａ 上嵌合円筒面、１５ｂ 下嵌合円筒面、１５ｆ フレーム空間、１６ａ 上シール材、１６ｂ 下シール材、２０ 圧縮室、３１ バックプレート、３１ａ インジェクション流路、３１ｄ 吐出ポート、３１ｅ リリーフポート、３１ｆ 異常昇圧防止リリーフポート、３２ａ ボルト、３３ リリーフ弁、３３ａ 弁体、３３ｂ 弁押さえ、４１ インジェクションパイプ、４２ 吸入管、４３ 吐出管、１００ スクロール圧縮機、１０１ 凝縮器、１０２ 第１膨張弁、１０３ 内部熱交換器、１０４ 第２膨張弁、１０５ 蒸発器、１０６ インジェクション回路。 1 fixed scroll, 1a fixed scroll base plate, 1b fixed scroll spiral tooth, 1c Oldham guide groove, 1d discharge port, 1e relief port, 1f injection port, 1g injection inflow hole, 1h overcompression prevention relief port, 2 swing scroll, 2a oscillating scroll base plate, 2b oscillating scroll spiral tooth, 2c oscillating bearing, 2d thrust surface, 2e Oldham guide groove, 2f boss part, 2g boss part space, 2h boss part external space, 2i suction space, 2j bleed hole 2k lower opening, 3 compliant frame, 3a thrust bearing, 3c main bearing, 3d upper fitting cylindrical surface, 3e lower fitting cylindrical surface, 3f opening, 3h auxiliary main bearing, 3j intermediate pressure regulating valve front flow path 3l Intermediate pressure adjustment valve, 3m Intermediate pressure adjustment spring, 3n Intermediate pressure adjustment valve rear flow path, 3p Intermediate pressure adjustment valve space 3s communication hole, 3t intermediate pressure regulating valve, 3u upper opening, 3x surface, 3y valve retainer, 4 main shaft, 4b swing shaft portion, 4c main shaft portion, 4d subshaft portion, 4f oil pipe, 4g high pressure oil supply hole, 6 Subframe, 6a Sub-bearing, 8 Motor, 8a Motor rotor, 8b Stator, 9 Oldham mechanism, 9a Oscillating side key, 9b Oldham mechanism annular part, 9c Fixed side key, 10 Sealed container, 10d Sealed container space, 10e Refrigerator oil, 15 guide frame, 15a upper fitting cylindrical surface, 15b lower fitting cylindrical surface, 15f frame space, 16a upper sealing material, 16b lower sealing material, 20 compression chamber, 31 back plate, 31a injection flow path, 31d discharge port, 31e relief port, 31f abnormal boosting preventing relief port, 32a volts, 33 relief valve, 33a valve body 33 Pressing the valve 41 the injection pipe, 42 suction pipe 43 discharge pipe, 100 scroll compressor, 101 a condenser, 102 first expansion valve, 103 internal heat exchanger, 104 second expansion valve, 105 an evaporator, 106 injection circuit.
Claims (7)
前記密閉容器内に設けられ、それぞれの台板上に設けられた渦巻歯が相互間に圧縮室を形成するように噛み合わされた固定スクロール及び揺動スクロールを有する圧縮機構部と、
前記圧縮機構部を駆動する電動機と、
圧縮途中の前記圧縮室にインジェクションポートを介して冷媒を供給するためのインジェクション流路と、
前記固定スクロールに設けられ、前記圧縮室内において過圧縮となった冷媒を前記圧縮室外にリリーフするための第１リリーフポートとを備え、
前記圧縮室における吸込み完了から吐出に至る全過程の間、前記インジェクションポート及び前記第１リリーフポートの少なくともどちらか一方が前記圧縮室に連通するように、前記インジェクションポート及び前記第１リリーフポートを設けると共に、前記インジェクション流路に、前記圧縮室内において過圧縮となった冷媒を前記圧縮室外へリリーフするための第２リリーフポートを設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。 A sealed container;
A compression mechanism having a fixed scroll and an orbiting scroll which are provided in the sealed container and meshed so that spiral teeth provided on the respective base plates form a compression chamber between each other;
An electric motor that drives the compression mechanism;
An injection flow path for supplying a refrigerant to the compression chamber in the middle of compression via an injection port;
A first relief port provided on the fixed scroll for relieving the refrigerant that has become over-compressed in the compression chamber to the outside of the compression chamber;
The injection port and the first relief port are provided so that at least one of the injection port and the first relief port communicates with the compression chamber during the entire process from the completion of suction to the discharge in the compression chamber. A scroll compressor characterized in that a second relief port is provided in the injection flow path to relieve the refrigerant that has been over-compressed in the compression chamber to the outside of the compression chamber.
前記コンプライアントフレームを半径方向に支持するガイドフレームと、
前記コンプライアントフレームと前記ガイドフレームとの間に形成され、吐出圧力から減圧された中間圧力となるフレーム空間と、
前記揺動スクロールの前記台板において、前記フレーム空間を前記圧縮室と常時又は間欠的に連通させる位置に設けられた抽気孔と、
前記コンプライアントフレームに設けられ、前記フレーム空間の中間圧力を制御する中間圧調整弁と
を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のスクロール圧縮機。 A compliant frame for axially supporting the orbiting scroll;
A guide frame that supports the compliant frame in a radial direction;
Is formed between the front Symbol compliant frame and the guide frame, and an intermediate pressure to become frame space is reduced from the discharge pressure,
In the base plate of the swing scroll, a bleed hole provided at a position where the frame space communicates with the compression chamber constantly or intermittently;
The scroll compressor according to any one of claims 1 to 6, further comprising an intermediate pressure adjusting valve that is provided in the compliant frame and controls an intermediate pressure of the frame space.
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