JP5798937B2 - Scroll compressor - Google Patents

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Description

本発明は容積形圧縮機に係り、冷凍機や給湯機、空調機器等の冷媒を用いた圧縮機に関するものである。   The present invention relates to a positive displacement compressor, and relates to a compressor using a refrigerant such as a refrigerator, a water heater, and an air conditioner.

スクロール圧縮機では、旋回スクロールが回転することにより、旋回スクロールラップと固定スクロールラップによって形成される圧縮室の面積が減少し、圧縮室の冷媒が圧縮される。その後、圧縮室が吐出口に連通することで、圧縮された冷媒が吐出口から吐出される。ここで、圧縮室が吐出口に連通した後、圧縮室にある全ての冷媒が吐出口から吐出されるまでに、一定の時間が必要である。そのため、吐出口に連通した直後に吐出されない冷媒はさらに圧縮され、過圧縮損失となっていた。   In the scroll compressor, when the orbiting scroll rotates, the area of the compression chamber formed by the orbiting scroll wrap and the fixed scroll wrap decreases, and the refrigerant in the compression chamber is compressed. Thereafter, the compression chamber communicates with the discharge port, whereby the compressed refrigerant is discharged from the discharge port. Here, after the compression chamber communicates with the discharge port, a certain time is required until all the refrigerant in the compression chamber is discharged from the discharge port. Therefore, the refrigerant that is not discharged immediately after communicating with the discharge port is further compressed, resulting in an overcompression loss.

これに対し、従来から、旋回スクロールの中央部に固定スクロール吐出口と連通する溝を設け、吐出流路を拡大させることで、過圧縮損失の低減を図っていた。例えば、特許文献1に記載のスクロール圧縮機は、固定スクロールに圧縮された冷媒ガスを吐き出す吐出口を設け、旋回スクロールの渦巻中央部に円錐状凹部を設けている。そして、吐出時に、圧縮室から直接吐出口へ流れる流路に加えて、圧縮室から円錐状凹部を介して、吐出口へ流れる流路を形成することで、吐出流路を広げ、過圧縮損失を低減している。   On the other hand, conventionally, a groove communicating with the fixed scroll discharge port is provided at the center of the orbiting scroll to expand the discharge flow path, thereby reducing the overcompression loss. For example, the scroll compressor described in Patent Document 1 is provided with a discharge port for discharging refrigerant gas compressed by a fixed scroll, and a conical recess is provided at the spiral central portion of the orbiting scroll. And, in addition to the flow path that flows directly from the compression chamber to the discharge port at the time of discharge, the flow path that flows from the compression chamber to the discharge port through the conical recess is widened to widen the discharge flow path and overcompress loss Is reduced.

また、特許文献2に記載のスクロール圧縮機は、旋回スクロールの中央部に固定スクロール吐出口と連通する溝を設け、旋回スクロールラップと固定スクロールラップによって形成される圧縮室の圧力が設計上必要な圧力以上にならないようにすることで、旋回スクロールの揺動を抑制すると共に過圧縮損失低減を図っている。   Further, the scroll compressor described in Patent Document 2 is provided with a groove communicating with the fixed scroll discharge port at the center of the orbiting scroll, and the pressure in the compression chamber formed by the orbiting scroll wrap and the fixed scroll wrap is necessary for design. By preventing the pressure from exceeding the pressure, the swing of the orbiting scroll is suppressed and the overcompression loss is reduced.

特開平9−296786号公報JP-A-9-296786 特開平3−3990号公報JP-A-3-3990

ところで、空気調和機の運転状態によって、圧縮室が吐出圧力空間に連通した時に圧縮室にある冷媒の圧力が吐出圧力空間にある冷媒よりも低圧となる。かかる場合、冷媒が吐出圧力空間から圧縮室へ逆流する。   By the way, depending on the operating condition of the air conditioner, when the compression chamber communicates with the discharge pressure space, the pressure of the refrigerant in the compression chamber becomes lower than the refrigerant in the discharge pressure space. In such a case, the refrigerant flows backward from the discharge pressure space to the compression chamber.

ここで、スクロール圧縮機は、固定スクロールラップと旋回スクロールラップとの間に側面隙間が存在する。冷媒が吐出圧力空間から圧縮室へ逆流した際に、圧縮室の冷媒が側面隙間から洩れる。   Here, the scroll compressor has a side gap between the fixed scroll wrap and the orbiting scroll wrap. When the refrigerant flows backward from the discharge pressure space to the compression chamber, the refrigerant in the compression chamber leaks from the side gap.

さらに、容積比が小さく設計されるスクロール圧縮機は、旋回スクロールが1回転しないうちに圧縮室が吐出口と連通し、吸込圧力空間と吐出圧力空間とが上述したラップ側面間隙間を介して隣り合う。かかる場合、吐出圧力空間の冷媒は圧縮室に逆流し、さらに、圧縮室からラップ側面隙間を通じて吸込圧力空間に洩れる。吸込圧力空間に高温高圧の冷媒が流れることで、吸込圧力空間が加熱されて容積効率が低下し、圧縮機の性能が低下する。   Furthermore, in the scroll compressor designed to have a small volume ratio, the compression chamber communicates with the discharge port before the orbiting scroll makes one rotation, and the suction pressure space and the discharge pressure space are adjacent to each other via the gap between the wrap side surfaces described above. Fit. In such a case, the refrigerant in the discharge pressure space flows back to the compression chamber, and further leaks from the compression chamber to the suction pressure space through the gap on the wrap side surface. When the high-temperature and high-pressure refrigerant flows in the suction pressure space, the suction pressure space is heated, the volumetric efficiency is lowered, and the performance of the compressor is lowered.

ここで、特許文献1及び特許文献2は、旋回スクロールの中央部に溝を設け、吐出流路を拡大しているため、逆流時により多くの冷媒が吐出圧力空間から圧縮室へ逆流する。すると、圧縮室の冷媒の圧力が急激に上昇するため、より多くの圧縮室の冷媒がラップ側面隙間から吸込圧力空間に洩れる。つまり、旋回スクロールに溝を設けると、過圧縮損失を低減することができるが、吐出圧力空間から吸込圧力空間への冷媒の洩れは増大する。   Here, in Patent Document 1 and Patent Document 2, since a groove is provided in the central portion of the orbiting scroll and the discharge flow path is enlarged, more refrigerant flows back from the discharge pressure space to the compression chamber during backflow. Then, since the pressure of the refrigerant in the compression chamber rises rapidly, more refrigerant in the compression chamber leaks from the lap side surface gap into the suction pressure space. That is, if a groove is provided in the orbiting scroll, the overcompression loss can be reduced, but refrigerant leakage from the discharge pressure space to the suction pressure space increases.

本願発明の目的は、吐出圧力空間から吸込圧力空間への冷媒の洩れによる損失を低減することにある。   An object of the present invention is to reduce a loss due to refrigerant leakage from a discharge pressure space to a suction pressure space.

上記課題の解決は、それぞれ渦巻状のラップを有し、それぞれのラップを噛み合わせて圧縮室を形成する固定スクロール及び旋回スクロールと、を備え、固定スクロールは圧縮室にある冷媒を吐出する吐出口を有し、旋回スクロールは吐出口と圧縮室とを連通する溝を有し、旋回スクロールのラップの内線側に第1の圧縮室が形成され、溝が第1の圧縮室及び吐出口の両方に連通する前に、旋回スクロールのラップの内線側に第2の圧縮室が形成され、第1の圧縮室が吐出口に連通した後に、第2の圧縮室が形成されることによって達成される。
The solution to the above problem is provided with a fixed scroll and a revolving scroll each having a spiral wrap and meshing each lap to form a compression chamber, and the fixed scroll discharges the refrigerant in the compression chamber. The orbiting scroll has a groove that communicates the discharge port and the compression chamber, the first compression chamber is formed on the inner line side of the wrap of the orbiting scroll, and the groove serves as both the first compression chamber and the discharge port. This is achieved by forming the second compression chamber on the inner line side of the orbiting scroll lap before communicating with the discharge scroll, and forming the second compression chamber after the first compression chamber communicates with the discharge port. .

本発明によれば、吐出圧力空間から吸込圧力空間への冷媒洩れによる損失を低減することができる。   According to the present invention, loss due to refrigerant leakage from the discharge pressure space to the suction pressure space can be reduced.

実施例1を示す、代表的なスクロール圧縮機の縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view of a typical scroll compressor showing Example 1. FIG. 旋回スクロールの中央溝断面図と上面図である。It is the center groove | channel sectional view and top view of a turning scroll. 旋回スクロールラップ内線と固定スクロールラップ外線により圧縮開始される最大密閉空間を形成した時のラップ噛み合わせ状態図である。It is a lap meshing state figure when the maximum sealed space where compression starts by the turning scroll wrap inner line and the fixed scroll wrap outer line is formed. 図3における前後の圧縮行程を示したラップ噛み合わせ状態図である。FIG. 4 is a lap meshing state diagram showing the compression stroke before and after in FIG. 3. クランク角と圧縮室圧力との関係を示す指圧線図である。It is a shiatsu diagram which shows the relationship between a crank angle and a compression chamber pressure. 本発明の他の実施例2を示す固定スクロールの断面図である。It is sectional drawing of the fixed scroll which shows other Example 2 of this invention. 本発明の他の実施例3を示す固定スクロールの断面図である。It is sectional drawing of the fixed scroll which shows other Example 3 of this invention.

近年の環境問題の観点から二酸化炭素排出量削減を背景とし、電化製品の省エネ化のニーズがあり、高性能・高Annual Performance Factor(以下「APF」と言う。)が強く求められるようになり、エアコンの運転も冷房中間条件、暖房中間条件と呼ばれるような低速・低圧力比における運転での性能が重視されるようになった背景から、スクロールラップ間で形成される圧縮室の容積比は予め過圧縮になり難いように小さく設計されるようになってきた。   From the viewpoint of environmental issues in recent years, there is a need for energy saving of electrical appliances against the background of reducing carbon dioxide emissions, and high performance and high annual performance factor (hereinafter referred to as “APF”) have been strongly demanded. Because of the background that the performance in the operation at low speed / low pressure ratio, which is also called the intermediate condition for cooling and the intermediate condition for heating, has become important, the volume ratio of the compression chamber formed between the scroll wraps is determined in advance. It has been designed to be small so that it is difficult to overcompress.

スクロールラップにはラップの歯先の隙間、ラップの側面間での隙間がそれぞれ存在する。圧縮機の効率を向上させるためには、上記の隙間を狭める必要がある。ラップ歯先の隙間については、旋回スクロールに設けた馴染み性を持たせた表面処理やチップシールなどによるシール材によって、狭めることができる。一方、ラップの側面間の隙間については、馴染み性を持たせた表面処理等である程度は狭めることはできるが、側面隙間を狭めてしまうと、圧縮機の軸受クリアランスや軸の偏芯量などの複数の要因により組立性が悪化してしまうため、結果として歯先隙間よりも側面隙間のほうが隙間としては大きくなる。このように組立性や信頼性を考慮すると、スクロールラップの側面隙間がどうしても必要になるが、逆にその隙間からの洩れが原因で性能が低下する。なお、旋回スクロールが大きくなると、摺動面積が大きくなり、且つ、重くなると外部から回転させるトルクが大きくなり、ロックしやすくなる。そのため、圧縮機が大型化するほど必要な隙間も大きくなる。   The scroll wrap has a gap between the wrap tooth tips and a gap between the side surfaces of the wrap. In order to improve the efficiency of the compressor, it is necessary to narrow the gap. The gap between the wrap tooth tips can be narrowed by a surface treatment or a seal material such as a tip seal that is provided on the orbiting scroll. On the other hand, the gap between the side surfaces of the wrap can be narrowed to some extent by surface treatment with familiarity, but if the side gap is narrowed, the bearing clearance of the compressor, the eccentric amount of the shaft, etc. Assemblability deteriorates due to a plurality of factors. As a result, the side gap is larger than the tooth tip gap as the gap. Thus, when assembling property and reliability are taken into consideration, the side gap of the scroll wrap is inevitably necessary, but conversely, the performance deteriorates due to leakage from the gap. When the orbiting scroll becomes larger, the sliding area becomes larger, and when it becomes heavier, the torque to be rotated from the outside becomes larger and it becomes easier to lock. For this reason, the larger the compressor, the larger the necessary gap.

そして、容積比が小さく設計され、旋回スクロールが1回転しないうちに吐出口と連通することにより、スクロールラップの間で形成される圧縮室において吸込室と吐出圧縮室が上述したラップ側面間隙間の部分により隣り合い、固定スクロールの吐出口から旋回スクロール中央部に設けられた溝を介して吐出圧力となった高圧高温の冷媒ガスと油が吸込室へと洩れ込み、吸込圧力空間が加熱されてしまい、圧縮する冷媒の密度が小さくなる。すると、吸込圧力空間にある冷媒の一部が吸込管14のほうに戻されるため、容積効率が低下し、圧縮機の性能が低下する場合があった。   The volume ratio is designed to be small, and the orbiting scroll communicates with the discharge port before making one rotation so that the suction chamber and the discharge compression chamber are located between the above-described lap side gaps in the compression chamber formed between the scroll wraps. The high-pressure and high-temperature refrigerant gas and oil that became the discharge pressure from the fixed scroll discharge port through the groove provided at the center of the orbiting scroll leaked into the suction chamber, and the suction pressure space was heated. As a result, the density of the refrigerant to be compressed is reduced. Then, since a part of the refrigerant in the suction pressure space is returned to the suction pipe 14, the volumetric efficiency is lowered and the performance of the compressor may be lowered.

以下、本発明の実施形態について図1〜図5を用いて説明する。図1は本実施形態を示すスクロール圧縮機の縦断面図、図2は旋回スクロールの中央溝断面図と上面図を示している。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a scroll compressor according to the present embodiment, and FIG. 2 is a sectional view and a top view of a central groove of the orbiting scroll.

図1において、符号の1は密閉容器、2は圧縮機構部、3は旋回スクロール、3aは旋回スクロールの渦巻状ラップ、4は固定スクロール、4aは固定スクロールの渦巻状ラップ、5はクランク軸である。また、フレーム6は固定スクロール4とクランク軸5の回転を支持する軸受を具備する。7は電動機部、オルダムリング8は旋回スクロール3の自転を阻止し旋回運動させるための自転阻止部材に係り、11は密閉容器の蓋体、12はターミナル、13はターミナルカバー取付け用ピンである。電動機部7はターミナル12にリード線を介して接続される。   In FIG. 1, reference numeral 1 is a sealed container, 2 is a compression mechanism, 3 is a turning scroll, 3a is a spiral wrap of the turning scroll, 4 is a fixed scroll, 4a is a spiral wrap of the fixed scroll, and 5 is a crankshaft. is there. The frame 6 includes a bearing that supports the rotation of the fixed scroll 4 and the crankshaft 5. Reference numeral 7 denotes an electric motor section, an Oldham ring 8 relates to a rotation prevention member for preventing the turning of the orbiting scroll 3 and causing the orbiting movement, 11 denotes a lid of the sealed container, 12 denotes a terminal, and 13 denotes a terminal cover mounting pin. The electric motor unit 7 is connected to the terminal 12 via a lead wire.

図1に示す本実施形態のスクロール圧縮機は、密閉容器1内に、圧縮機構部2と電動機部7とがクランク軸5を介して連結して収納されるものである。圧縮機構部2は、渦巻状ラップ4a、3aをそれぞれ互いに噛み合わせて圧縮室9を形成する。さらに、旋回スクロール3の自転を阻止し旋回運動させるための自転阻止部材に係るオルダムリング8と、固定スクロール4と結合されたフレーム6により構成されている。   The scroll compressor according to this embodiment shown in FIG. 1 is configured such that a compression mechanism portion 2 and an electric motor portion 7 are connected and stored in a sealed container 1 via a crankshaft 5. The compression mechanism part 2 forms the compression chamber 9 by meshing the spiral wraps 4a and 3a with each other. Further, the Oldham ring 8 as a rotation preventing member for preventing the rotation of the orbiting scroll 3 and causing the orbiting movement to move, and the frame 6 coupled to the fixed scroll 4 are configured.

次に、スクロール圧縮機の圧縮作用について説明する。ロータ15はステータ16が発生する回転磁界により回転力を与えられ、ロータ15に固定されたクランク軸5はロータ15の回転に伴い回転動作を行い、旋回スクロール3はオルダムリングリング8の作用により自転することなく旋回運動(公転)する。旋回スクロール3の偏心回動により、吸込管14を介して吸い込まれたガス冷媒は吸込室10から圧縮室9で徐々に圧縮され、固定スクロール吐出口4cから密閉容器1の中に放出される。放出されたガス冷媒は電動機部7を冷却して吐出管17から外部の冷凍サイクルへ供給される。   Next, the compression action of the scroll compressor will be described. The rotor 15 is given a rotational force by a rotating magnetic field generated by the stator 16, the crankshaft 5 fixed to the rotor 15 performs a rotating operation as the rotor 15 rotates, and the orbiting scroll 3 rotates by the action of the Oldham ring ring 8. Swing motion (revolution) without doing. Due to the eccentric rotation of the orbiting scroll 3, the gas refrigerant sucked through the suction pipe 14 is gradually compressed in the compression chamber 9 from the suction chamber 10 and discharged into the sealed container 1 from the fixed scroll discharge port 4c. The discharged gas refrigerant cools the motor unit 7 and is supplied from the discharge pipe 17 to the external refrigeration cycle.

スクロール圧縮機はその歯形形状で圧縮できる容積比(以下「設計容積比」と言う。)が決まる。圧縮機は様々な運転条件で運転され、設計容積比よりも吐出圧力と吸込圧力の比が大きいと、不足圧縮となる。特に、寒冷地などで高い暖房能力が必要な条件で不足圧縮となりやすい。   The scroll compressor has a volume ratio (hereinafter referred to as “design volume ratio”) that can be compressed by its tooth profile. The compressor is operated under various operating conditions. If the ratio of the discharge pressure and the suction pressure is larger than the design volume ratio, the compressor is undercompressed. In particular, it tends to be under-compressed under conditions that require high heating capacity in cold regions.

図2を用いて旋回スクロールの中央溝19の構造について説明する。断面図に示すように中央溝の形状については流路抵抗を抑制し、加工時に発生するバリの防止を目的として円錐形状としている。図3は、固定スクロール吐出口4cと高圧側圧縮室29とが連通して、高圧側圧縮室29からの吐出が開始された後であって、高圧側圧縮室29から旋回スクロールの中央溝19を介しても固定スクロール吐出口4cに連通する時の配置を示している。図4は高圧側圧縮室29の圧縮行程、高圧側圧縮室29の吐出開始、低圧側圧縮室28の圧縮開始、高圧側圧縮室29から旋回スクロールの中央溝19を介しても固定スクロール吐出口4cに連通開始時点における配置を示している。   The structure of the central groove 19 of the orbiting scroll will be described with reference to FIG. As shown in the sectional view, the central groove has a conical shape for the purpose of suppressing flow path resistance and preventing burrs generated during processing. FIG. 3 shows the state after the fixed scroll discharge port 4c and the high pressure side compression chamber 29 communicate with each other and the discharge from the high pressure side compression chamber 29 is started. The arrangement when communicating with the fixed scroll discharge port 4c is also shown. 4 shows the compression stroke of the high pressure side compression chamber 29, the start of discharge of the high pressure side compression chamber 29, the start of compression of the low pressure side compression chamber 28, and the fixed scroll discharge port from the high pressure side compression chamber 29 through the central groove 19 of the orbiting scroll. 4c shows the arrangement at the communication start time.

図4に示すように、本実施例ではまず固定スクロール吐出口4cと高圧側圧縮室29とが連通して、高圧側圧縮室29からの吐出が開始される。このときに高圧側圧縮室29は最小密閉空間となった旋回スクロールラップ内線側圧縮室である。次に、低圧側圧縮室28が形成される。このときの低圧側圧縮室28は最大密閉空間である旋回スクロールラップ内線側圧縮室である。その後、旋回スクロールの中央溝19が固定スクロール吐出口4c及び高圧側圧縮室29の両方に連通する。   As shown in FIG. 4, in the present embodiment, the fixed scroll discharge port 4 c and the high pressure side compression chamber 29 first communicate with each other, and discharge from the high pressure side compression chamber 29 is started. At this time, the high pressure side compression chamber 29 is an orbiting scroll wrap extension side compression chamber that has become a minimum sealed space. Next, the low pressure side compression chamber 28 is formed. The low-pressure side compression chamber 28 at this time is an orbiting scroll wrap extension side compression chamber which is the maximum sealed space. Thereafter, the central groove 19 of the orbiting scroll communicates with both the fixed scroll discharge port 4 c and the high pressure side compression chamber 29.

また、本実施例のスクロールラップ形状は設計容積比が小さく設計されており、次の旋回スクロールラップ内線側圧縮室である低圧側圧縮室28が形成される前に高圧側圧縮室29が吐出口に連通する。そのため、図3に示すように圧縮開始点である低圧側圧縮室28と固定スクロール吐出口に繋がる高圧側圧縮室29が隣り合う関係となっている。この場合、旋回スクロールの中央溝19を介して吐出圧力の冷媒ガスと油が高圧側圧縮室29と吸込室10をシールするラップ間の側面隙間から吸込圧力空間へと洩れ込み、吸込圧力空間39が加熱されてしまい、容積効率が低下する。   Further, the scroll wrap shape of the present embodiment is designed to have a small design volume ratio, and the high pressure side compression chamber 29 is formed at the discharge port before the low pressure side compression chamber 28 that is the next orbiting scroll wrap extension side compression chamber is formed. Communicate with. Therefore, as shown in FIG. 3, the low pressure side compression chamber 28 which is a compression start point and the high pressure side compression chamber 29 connected to the fixed scroll discharge port are adjacent to each other. In this case, refrigerant gas and oil having a discharge pressure leak into the suction pressure space through the central groove 19 of the orbiting scroll from the side gap between the wraps sealing the high-pressure side compression chamber 29 and the suction chamber 10, and the suction pressure space 39. Is heated, and the volumetric efficiency decreases.

第一圧縮行程で吐出開始点である最小密閉空間を形成する圧縮行程では未だ旋回スクロールの中央溝19を介して高圧側圧縮室29と固定スクロール吐出口4cは連通しておらず、低圧側圧縮室28が吸込み完了後に圧縮開始する第二圧縮行程で連通するように設計されていることが本発明の特徴である。これにより吐出圧力の冷媒ガスによって吸込圧力空間39が加熱されてしまい、容積効率が低下するといった現象を抑制することができる。   In the compression stroke that forms the minimum sealed space that is the discharge start point in the first compression stroke, the high pressure side compression chamber 29 and the fixed scroll discharge port 4c are not yet communicated with each other via the central groove 19 of the orbiting scroll, and the low pressure side compression is performed. It is a feature of the present invention that the chamber 28 is designed to communicate in a second compression stroke that begins to compress after completion of suction. Thereby, the suction pressure space 39 is heated by the refrigerant gas at the discharge pressure, and the phenomenon that the volumetric efficiency is reduced can be suppressed.

本実施例について、図5を用いて説明する。横軸に旋回スクロールの旋回運動の位相(以下「クランク角」と言う。)、縦軸に旋回スクロールラップ3a内線と固定スクロールの渦巻状ラップ4a外線で形成される圧縮室の圧力を示している。   This embodiment will be described with reference to FIG. The horizontal axis shows the phase of the turning motion of the orbiting scroll (hereinafter referred to as “crank angle”), and the vertical axis shows the pressure in the compression chamber formed by the inner line of the orbiting scroll wrap 3a and the outer line of the spiral scroll 4a of the fixed scroll. .

従来技術ではスクロールラップの設計容積比が大きかったため、旋回スクロールが1回転以降に吐出口と連通していた。しかし、旋回スクロールの中央溝19を高圧側圧縮室29が吐出開始した直後に固定スクロールの渦巻状ラップ4a外線から開口させていたが、設計容積比の小さいスクロールラップは旋回スクロールが1回転しないうちに吐出口と連通するので、吸込み完了前の吸込圧力空間39と高圧側圧縮室29が隣り合うため、高圧側圧縮室29からシールするラップ間の側面隙間を通って吸込圧力空間39へと洩れ込み、吸込圧力空間39が過熱されてしまい、容積効率が低下する要因となっていた。   In the prior art, the scroll wrap has a large design volume ratio, and the orbiting scroll communicates with the discharge port after one rotation. However, although the central groove 19 of the orbiting scroll is opened from the outer line of the spiral scroll 4a of the fixed scroll immediately after the discharge of the high pressure side compression chamber 29, the scroll wrap having a small design volume ratio is not yet rotated once. Since the suction pressure space 39 before the suction is completed and the high pressure side compression chamber 29 are adjacent to each other, the leakage from the high pressure side compression chamber 29 through the side gap between the laps is leaked into the suction pressure space 39. In other words, the suction pressure space 39 is overheated, resulting in a decrease in volumetric efficiency.

この従来技術の課題と本発明の効果について図5に示している。区間40は従来技術の圧縮室間の圧力差と冷媒ガス・油の洩れる方向及び洩れ込む区間を示しており、高圧側圧縮室29から吸込圧力空間39へと冷媒ガス・油が洩れ込む。同様に、区間41は本発明による圧縮室間の圧力差の低減と冷媒ガス・油の洩れ位置・区間改善について示しており、高圧側圧縮室29から第二圧縮行程の指圧線38上の圧縮室へと冷媒ガス・油が洩れ込むこととなり、吸込圧力空間39が加熱されてしまい、容積効率が低下するといった現象を抑制することができる。   FIG. 5 shows the problems of the prior art and the effects of the present invention. The section 40 shows the pressure difference between the compression chambers in the prior art, the direction in which the refrigerant gas / oil leaks, and the section in which the refrigerant gas / oil leaks, and the refrigerant gas / oil leaks from the high pressure side compression chamber 29 into the suction pressure space 39. Similarly, the section 41 shows the reduction of the pressure difference between the compression chambers and the improvement of the refrigerant gas / oil leakage position / section according to the present invention, and the compression on the finger pressure line 38 of the second compression stroke from the high pressure side compression chamber 29. Refrigerant gas / oil leaks into the chamber, and the suction pressure space 39 is heated, so that the phenomenon that volumetric efficiency is reduced can be suppressed.

また、本実施例の固定スクロール4は過圧縮条件下における効率低下を防ぐため、圧縮室9と吐出圧力空間18とを連通するリリース弁装置20を備えている。リリース弁機構を構成する弁体は一種の逆止弁であり、圧縮室9内の圧力が吐出圧力より高くなる過圧縮条件においてのみ弁が開き、圧縮室9内の冷媒ガスを吐出圧力空間18へ放出して圧縮室9の圧力上昇を抑える働きをする。図3に示すように本実施例のリリース弁気孔は固定スクロール吐出口4cに連通する高圧側圧縮室29に連通する。   In addition, the fixed scroll 4 of the present embodiment includes a release valve device 20 that communicates the compression chamber 9 and the discharge pressure space 18 in order to prevent a reduction in efficiency under over-compression conditions. The valve body constituting the release valve mechanism is a kind of check valve, and the valve opens only under an over-compression condition in which the pressure in the compression chamber 9 is higher than the discharge pressure, and the refrigerant gas in the compression chamber 9 is discharged into the discharge pressure space 18. To suppress the pressure rise in the compression chamber 9. As shown in FIG. 3, the release valve pores of this embodiment communicate with the high-pressure side compression chamber 29 that communicates with the fixed scroll discharge port 4c.

過圧縮条件下の運転における過圧縮条件時の理論断熱圧縮線31に対して、従来技術の旋回スクロールの中央溝19配置による過圧縮時の指圧線30を図5に示す。従来技術は高圧側圧縮室29が吐出開始し、低圧側圧縮室28は未だ吸込み完了前に、旋回スクロールの中央溝19が固定スクロールの渦巻状ラップ4a外線から開口し、固定スクロール吐出口4cと高圧側圧縮室29を連通する構成である。それに対して、本実施例ではリリース弁装置20を固定スクロール4に設置し、低圧側圧縮室28が吸込み完了後の第二圧縮行程に入った直後に旋回スクロールの中央溝19が固定スクロールの渦巻状ラップ4a外線から開口する。本実施例は旋回スクロールの中央溝19配置とリリース弁装置20による過圧縮時の指圧線32となる。旋回スクロールの中央溝19は領域34で過圧縮低減に有効である。   FIG. 5 shows an acupressure line 30 at the time of overcompression due to the arrangement of the central groove 19 of the orbiting scroll of the prior art with respect to the theoretical adiabatic compression line 31 at the time of the overcompression condition in the operation under the overcompression condition. In the prior art, the high-pressure side compression chamber 29 starts to discharge, and the low-pressure side compression chamber 28 is still open from the outer line of the spiral scroll 4a of the fixed scroll before the suction is completed. The high pressure side compression chamber 29 is in communication. On the other hand, in this embodiment, the release valve device 20 is installed in the fixed scroll 4, and the central groove 19 of the orbiting scroll is swirled in the fixed scroll immediately after the low pressure side compression chamber 28 enters the second compression stroke after the suction is completed. Open from the outer line of the wrap 4a. In the present embodiment, the central groove 19 of the orbiting scroll is disposed and the acupressure line 32 is obtained when the release valve device 20 is overcompressed. The central groove 19 of the orbiting scroll is effective in reducing overcompression in the region 34.

また、不足圧縮条件時の運転における理論断熱圧縮線43に対して、従来技術の例は不足圧縮条件時の指圧線42のような指圧線を示す。それに対して、本実施例の指圧線は旋回スクロールの中央溝19配置とリリース弁装置20による不足圧縮条件時の指圧線44となる。不足圧縮条件では旋回スクロールの中央溝19を介して吐出圧力空間18から冷媒ガスが高圧側圧縮室29に逆流してくるため、従来技術のように高圧側圧縮室29が吐出開始した直後に旋回スクロールの中央溝19が固定スクロールの渦巻状ラップ4a外線から開口するよりも、本発明のように低圧側圧縮室28が吸込み完了してから旋回スクロールの中央溝19が固定スクロールの渦巻状ラップ4a外線から開口する配置の方が逆流の程度を抑えられ、旋回スクロールの中央溝19配置とリリース弁装置20による不足圧縮条件時の指圧線44に示す如く図示効率が改善する。   Further, in contrast to the theoretical adiabatic compression line 43 in the operation under the under-compression condition, the example of the prior art shows the acupressure line such as the acupressure line 42 under the under-compression condition. On the other hand, the acupressure line of the present embodiment becomes an acupressure line 44 when the center groove 19 of the orbiting scroll is arranged and the insufficient compression condition by the release valve device 20. Under insufficient compression conditions, the refrigerant gas flows back from the discharge pressure space 18 to the high-pressure side compression chamber 29 via the central groove 19 of the orbiting scroll, so that the orbit immediately after the high-pressure side compression chamber 29 starts to discharge as in the prior art. Rather than the central groove 19 of the scroll opening from the outer line of the spiral wrap 4a of the fixed scroll, the central groove 19 of the orbiting scroll becomes the spiral wrap 4a of the fixed scroll after the suction of the low pressure side compression chamber 28 is completed as in the present invention. The arrangement opening from the outer line suppresses the degree of backflow, and the efficiency of illustration is improved as shown by the arrangement of the central groove 19 of the orbiting scroll and the acupressure line 44 under the insufficient compression condition by the release valve device 20.

更に、過圧縮条件時と同様に、従来技術の圧縮室間の圧力差と冷媒ガス・油の洩れる方向及び洩れ込む区間を区間45で示し、高圧側圧縮室29から吸込圧力空間39へと冷媒ガス・油が洩れ込むこととなる。一方、本発明の圧縮室間の圧力差の低減と冷媒ガス・油の洩れ位置・区間改善を区間46で示し、高圧側圧縮室29から第二圧縮行程の指圧線38上の圧縮室へと冷媒ガス・油が洩れ込むこととなり、吸込圧力空間39が加熱されてしまい、容積効率が低下するといった現象を抑制することができる。   Further, similarly to the overcompression condition, the pressure difference between the compression chambers in the prior art, the direction in which the refrigerant gas / oil leaks, and the leaking section are indicated by a section 45, and the refrigerant flows from the high pressure side compression chamber 29 to the suction pressure space 39. Gas and oil will leak. On the other hand, the pressure difference between the compression chambers of the present invention and the refrigerant gas / oil leakage position / section improvement are indicated by a section 46, from the high-pressure side compression chamber 29 to the compression chamber on the finger pressure line 38 of the second compression stroke. Refrigerant gas / oil leaks, and the suction pressure space 39 is heated, and the phenomenon that volumetric efficiency is reduced can be suppressed.

高圧側圧縮室29から吸込室10に冷媒が洩れた場合、吸込室10が加熱されてしまい、圧縮する冷媒の密度が小さくなる。すると、吸込室10の空間にある冷媒の一部が吸込管14のほうに戻されるため、容積効率が低下し、圧縮機の性能が低下する場合があった。   When the refrigerant leaks from the high-pressure side compression chamber 29 to the suction chamber 10, the suction chamber 10 is heated, and the density of the refrigerant to be compressed is reduced. Then, since a part of the refrigerant in the space of the suction chamber 10 is returned to the suction pipe 14, the volumetric efficiency is lowered and the performance of the compressor may be lowered.

一方、高圧側圧縮室29から低圧側圧縮室28に冷媒が洩れた場合、低圧側圧縮室28が加熱されてしまい、圧縮する冷媒の密度が小さくなるが、低圧側圧縮室28は密閉空間であるため、冷媒の一部が吸込管14のほうに戻されることはない。従って、容積効率は低下しない。   On the other hand, when the refrigerant leaks from the high-pressure side compression chamber 29 to the low-pressure side compression chamber 28, the low-pressure side compression chamber 28 is heated and the density of the refrigerant to be compressed is reduced, but the low-pressure side compression chamber 28 is a sealed space. Therefore, a part of the refrigerant is not returned to the suction pipe 14. Therefore, the volumetric efficiency does not decrease.

また、高圧側圧縮室29から低圧側圧縮室28に冷媒が洩れた場合、低圧側圧縮室28の圧力は上昇し、当該低圧側圧縮室28の冷媒が圧縮されると、通常以上に高圧となる。
しかし、本願発明は、不足圧縮時に吐出圧力空間18から高圧側圧縮室29へ通常以上に多くの冷媒が逆流する場合において、当該冷媒が吸込室10への洩れを低圧側圧縮室28への洩れに変えるものである。つまり、低圧側圧縮室28に通常以上に多くの冷媒が洩れる際は、不足圧縮時であるため、当該低圧側圧縮室28の冷媒が圧縮されても、過圧縮となる可能性は少ない。
Further, when the refrigerant leaks from the high pressure side compression chamber 29 to the low pressure side compression chamber 28, the pressure in the low pressure side compression chamber 28 rises, and when the refrigerant in the low pressure side compression chamber 28 is compressed, the pressure becomes higher than usual. Become.
However, according to the present invention, when more refrigerant flows than usual from the discharge pressure space 18 to the high-pressure side compression chamber 29 during insufficient compression, the refrigerant leaks into the suction chamber 10 and leaks into the low-pressure side compression chamber 28. It is something that changes. That is, when more refrigerant than usual leaks into the low-pressure side compression chamber 28, it is during undercompression, so even if the refrigerant in the low-pressure side compression chamber 28 is compressed, there is little possibility of overcompression.

さらに、低圧側圧縮室28の圧力が上昇するため、図示効率は低下するが、容積効率の低下に比べて少ない。   Furthermore, since the pressure in the low-pressure side compression chamber 28 increases, the illustrated efficiency decreases, but it is less than the decrease in volumetric efficiency.

なお、中央溝19の位置を調整することで、低圧側圧縮室28が形成された後に、中央溝19が固定スクロール吐出口4c及び高圧側圧縮室29の両方に連通するようにすることができる。   By adjusting the position of the central groove 19, the central groove 19 can communicate with both the fixed scroll discharge port 4 c and the high-pressure side compression chamber 29 after the low-pressure side compression chamber 28 is formed. .

なお、設計容積比を稼ぐため、固定スクロール吐出口4cは固定スクロールラップ4aの内線側に設置されている。   In addition, in order to earn a design volume ratio, the fixed scroll discharge port 4c is installed on the inner line side of the fixed scroll wrap 4a.

なお、本実施例の固定スクロール吐出口4cの出口には吐出弁装置を設置していない。吐出弁装置を設置すれば不足圧縮は起こらないが、吐出弁自体が流路抵抗となり、吐出圧損を低減するという観点からは好ましくない。よって、本実施例では固定スクロール吐出口4cの出口を吐出圧力空間18に直接連通した構成としている。   In addition, the discharge valve apparatus is not installed in the exit of the fixed scroll discharge port 4c of a present Example. If a discharge valve device is installed, insufficient compression will not occur, but this is not preferable from the viewpoint of reducing the discharge pressure loss because the discharge valve itself becomes a flow path resistance. Therefore, in the present embodiment, the outlet of the fixed scroll discharge port 4 c is configured to communicate directly with the discharge pressure space 18.

一方、図6は本発明の他の実施例2を構成する固定スクロール断面図であり、固定スクロールにリリース弁装置20を具備しない構成である。圧縮室9と密閉容器1内の吐出圧力空間18を連通させる溝を設けていない構成であっても、本発明の旋回スクロールの中央溝19により過圧縮低減を図ることができ、同様に高性能のスクロール圧縮機を提供することができる。   On the other hand, FIG. 6 is a sectional view of a fixed scroll constituting another embodiment 2 of the present invention, and is a configuration in which the release valve device 20 is not provided in the fixed scroll. Even if the groove for communicating the compression chamber 9 and the discharge pressure space 18 in the sealed container 1 is not provided, the central groove 19 of the orbiting scroll according to the present invention can reduce over-compression, and similarly has high performance. A scroll compressor can be provided.

図7は本発明の他の実施例3を構成する固定スクロール上面図及び断面図であり、固定スクロールの吐出口に吐出弁装置47を具備した構成である。吐出弁装置47は鋼板リードバルブ48と吐出弁用リテーナ49により構成され、吐出弁装置47の設置により不足圧縮条件下における図示効率の改善効果はなくなるが、同様に過圧縮条件下における過圧縮損失の低減、過圧縮・不足圧縮条件下における容積効率の向上を図ることができる。   7A and 7B are a top view and a cross-sectional view of a fixed scroll constituting another embodiment 3 of the present invention, in which a discharge valve device 47 is provided at the discharge port of the fixed scroll. The discharge valve device 47 is composed of a steel plate reed valve 48 and a discharge valve retainer 49, and the installation of the discharge valve device 47 eliminates the effect of improving the efficiency of illustration under insufficient compression conditions. And volume efficiency under over- and under-compression conditions can be improved.

以上の構成により、過圧縮条件はもちろん、不足圧縮条件下の運転においても更に過圧縮損失の低減が図られ、固定スクロールの吐出口を介して吐出圧力空間からの冷媒洩れによる容積効率の低下を抑制でき、高性能のスクロール圧縮機を提供することができる。更に、本発明はエアコン用の圧縮機以外にもスクロール圧縮機が搭載される冷凍サイクル用装置、例えば給湯機に用いても同様の効果が得られる。特に給湯機の場合は、使用する冷媒が二酸化炭素であり、高圧側圧縮室29と吸込圧力空間39の差圧がエアコン用に対して3倍以上と大きくなるため、本発明の効果が大きい。   With the above configuration, the over-compression loss can be further reduced not only in the over-compression condition but also in the operation under the under-compression condition, and the volumetric efficiency is reduced due to refrigerant leakage from the discharge pressure space through the discharge port of the fixed scroll. A high-performance scroll compressor that can be suppressed can be provided. Further, the same effect can be obtained when the present invention is used for a refrigeration cycle apparatus in which a scroll compressor is mounted in addition to a compressor for an air conditioner, for example, a water heater. Particularly in the case of a water heater, the refrigerant to be used is carbon dioxide, and the differential pressure between the high-pressure side compression chamber 29 and the suction pressure space 39 becomes three times as large as that for the air conditioner, so the effect of the present invention is great.

以上のように、それぞれ渦巻状のラップを有し、それぞれのラップを噛み合わせて圧縮室を形成する固定スクロール及び旋回スクロールと、を備え、固定スクロールは圧縮室にある冷媒を吐出する吐出口を有し、旋回スクロールは吐出口と圧縮室とを連通する溝を有し、旋回スクロールのラップの内線側に第1の圧縮室が形成され、溝が第1の圧縮室及び吐出口の両方に連通する前に、旋回スクロールのラップの内線側に第2の圧縮室が形成される。   As described above, the fixed scroll and the orbiting scroll each having a spiral wrap and meshing each lap to form a compression chamber are provided, and the fixed scroll has a discharge port for discharging the refrigerant in the compression chamber. The orbiting scroll has a groove that communicates the discharge port and the compression chamber, the first compression chamber is formed on the inner line side of the wrap of the orbiting scroll, and the groove is formed in both the first compression chamber and the discharge port. Before the communication, the second compression chamber is formed on the inner line side of the orbiting scroll wrap.

さらに、第1の圧縮室が吐出口に連通した後に、第2の圧縮室が形成される。   Further, the second compression chamber is formed after the first compression chamber communicates with the discharge port.

さらに、固定スクロールは圧縮室から吐出口を通じて吐出された冷媒が導かれる吐出圧力空間と圧縮途中の前記圧縮室とを連通するリリース弁を有し、リリース弁は圧縮室の圧力が吐出圧力空間の圧力より大きい時に開く。   Furthermore, the fixed scroll has a release valve that communicates the discharge pressure space to which the refrigerant discharged from the compression chamber through the discharge port is guided and the compression chamber in the middle of compression, and the release valve has a pressure of the compression chamber in the discharge pressure space. Open when pressure is greater.

1 密閉容器
2 圧縮機構部
3 旋回スクロール
3a 旋回スクロールの渦巻状ラップ
3b 旋回スクロール台板
4 固定スクロール
4a 固定スクロールの渦巻状ラップ
4b 固定スクロール吸込口
4c 固定スクロール吐出口
5 クランク軸
6 フレーム
7 電動機部
8 オルダムリング
9 圧縮室
10 吸込室
11 密閉容器の蓋体
12 ターミナル
13 ターミナルカバー取付け用ピン
14 吸込管
15 ロータ
16 ステータ
17 吐出管
18 吐出圧力空間
19 中央溝
20 リリース弁装置
21 リリース流路
22 リリース弁
23 ストッパ
24 弾性体
25 リテーナ
28 低圧側圧縮室
29 高圧側圧縮室
30 過圧縮条件時の指圧線
31 過圧縮条件時の理論断熱圧縮線
32 旋回スクロールの中央溝19配置とリリース弁装置20による過圧縮条件時の指圧線
33 リリース弁装置による過圧縮低減領域
34 領域
35 第一圧縮行程における圧縮開始クランク角
36 第一圧縮行程における吐出開始クランク角
37 第一圧縮行程の開始から約360°回転後の第二圧縮行程開始クランク角
38 第二圧縮行程の指圧線
39 吸込圧力空間
40、41、45、46 区間
42 不足圧縮条件時の指圧線
43 不足圧縮条件時の理論断熱圧縮線
44 旋回スクロールの中央溝19配置とリリース弁装置20による不足圧縮条件時の指圧線
47 吐出弁装置
48 鋼板リードバルブ
49 吐出弁用リテーナ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Airtight container 2 Compression mechanism part 3 Orbiting scroll 3a Orbiting scroll spiral wrap 3b Orbiting scroll base plate 4 Fixed scroll 4a Fixed scroll spiral wrap 4b Fixed scroll suction inlet 4c Fixed scroll discharge outlet 5 Crankshaft 6 Frame 7 Motor part 8 Oldham ring 9 Compression chamber 10 Suction chamber 11 Sealed container lid 12 Terminal 13 Terminal cover mounting pin 14 Suction pipe 15 Rotor 16 Stator 17 Discharge pipe 18 Discharge pressure space 19 Central groove 20 Release valve device 21 Release flow path 22 Release Valve 23 Stopper 24 Elastic body 25 Retainer 28 Low pressure side compression chamber 29 High pressure side compression chamber 30 Acupressure line 31 in overcompression condition Theoretical adiabatic compression line 32 in overcompression condition According to the arrangement of the central groove 19 of the orbiting scroll and the release valve device 20 Acupressure line 33 over-compression condition Overcompression reduction region 34 by region of valve valve device 35 Compression start crank angle 36 in the first compression stroke Discharge start crank angle 37 in the first compression stroke Second compression stroke start after about 360 ° rotation from the start of the first compression stroke Crank angle 38 Finger pressure line 39 in second compression stroke Suction pressure space 40, 41, 45, 46 Section 42 Finger pressure line 43 under insufficient compression condition Theoretical adiabatic compression line 44 under insufficient compression condition Arrangement and release of central groove 19 of orbiting scroll Shiatsu pressure line 47 under insufficient compression condition by valve device 20 Discharge valve device 48 Steel plate reed valve 49 Retainer for discharge valve

Claims (6)

それぞれ渦巻状のラップを有し、それぞれの前記ラップを噛み合わせて圧縮室を形成する固定スクロール及び旋回スクロールと、を備え、
前記固定スクロールは前記圧縮室にある冷媒を吐出する吐出口を有し、
前記旋回スクロールは前記吐出口と前記圧縮室とを連通する溝を有し、
前記旋回スクロールの前記ラップの内線側に第1の圧縮室が形成され、
前記溝が前記第1の圧縮室及び前記吐出口の両方に連通する前に、前記旋回スクロールの前記ラップの内線側に第2の圧縮室が形成され
前記第1の圧縮室が前記吐出口に連通した後に、前記第2の圧縮室が形成されるスクロール圧縮機。
A fixed scroll and a orbiting scroll each having a spiral wrap and meshing with each of the wraps to form a compression chamber;
The fixed scroll has a discharge port for discharging the refrigerant in the compression chamber,
The orbiting scroll has a groove communicating the discharge port and the compression chamber;
A first compression chamber is formed on the inner line side of the wrap of the orbiting scroll;
Before the groove communicates with both the first compression chamber and the discharge port, a second compression chamber is formed on the inner line side of the wrap of the orbiting scroll ,
A scroll compressor in which the second compression chamber is formed after the first compression chamber communicates with the discharge port .
それぞれ渦巻状のラップを有し、それぞれの前記ラップを噛み合わせて圧縮室を形成する固定スクロール及び旋回スクロールと、を備え、
前記固定スクロールは前記圧縮室にある冷媒を吐出する吐出口を有し、
前記旋回スクロールは前記吐出口と前記圧縮室とを連通する溝を有し、
前記旋回スクロールの前記ラップの内線側に第1の圧縮室が形成され、
前記溝が前記第1の圧縮室及び前記吐出口の両方に連通する時に、前記旋回スクロールの前記ラップの内線側に第2の圧縮室が形成され
前記第1の圧縮室が前記吐出口に連通した後に、前記第2の圧縮室が形成されるスクロール圧縮機。
A fixed scroll and a orbiting scroll each having a spiral wrap and meshing with each of the wraps to form a compression chamber;
The fixed scroll has a discharge port for discharging the refrigerant in the compression chamber,
The orbiting scroll has a groove communicating the discharge port and the compression chamber;
A first compression chamber is formed on the inner line side of the wrap of the orbiting scroll;
When the groove communicates with both the first compression chamber and the discharge port, a second compression chamber is formed on the inner line side of the wrap of the orbiting scroll ,
A scroll compressor in which the second compression chamber is formed after the first compression chamber communicates with the discharge port .
前記第2の圧縮室は前記固定スクロールの前記ラップと前記旋回スクロールの前記ラップとの間の側面隙間及び前記第1の圧縮室を介して前記吐出口に連通することを特徴とする請求項1又は2に記載のスクロール圧縮機。2. The second compression chamber communicates with the discharge port through a side clearance between the wrap of the fixed scroll and the wrap of the orbiting scroll and the first compression chamber. Or the scroll compressor of 2. 前記固定スクロールは前記圧縮室から前記吐出口を通じて吐出された冷媒が導かれる吐出圧室と圧縮途中の前記圧縮室とを連通するリリース弁を有し、
前記リリース弁は前記圧縮室の圧力が前記吐出圧室の圧力より大きい時に開くことを特徴とする請求項1又は2に記載のスクロール圧縮機。
The fixed scroll has a release valve that communicates the discharge pressure chamber through which the refrigerant discharged from the compression chamber through the discharge port is guided and the compression chamber in the middle of compression,
The scroll compressor according to claim 1 or 2, wherein the release valve opens when the pressure in the compression chamber is larger than the pressure in the discharge pressure chamber.
前記スクロール圧縮機の回転数を制御する制御手段を備えた請求項1乃至4のいずれかに記載の空気調和機。   The air conditioner in any one of Claims 1 thru | or 4 provided with the control means which controls the rotation speed of the said scroll compressor. 前記スクロール圧縮機の回転数を制御する制御手段を備えた請求項1乃至4のいずれかに記載の給湯機。   The hot water supply device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a control unit that controls a rotation speed of the scroll compressor.
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