WO2018150525A1 - スクロール圧縮機 - Google Patents
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- WO2018150525A1 WO2018150525A1 PCT/JP2017/005805 JP2017005805W WO2018150525A1 WO 2018150525 A1 WO2018150525 A1 WO 2018150525A1 JP 2017005805 W JP2017005805 W JP 2017005805W WO 2018150525 A1 WO2018150525 A1 WO 2018150525A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
Definitions
- the present invention relates to a seal structure in a compression mechanism portion of a scroll compressor.
- Scroll compressor compresses refrigerant in the compression space formed by each spiral body by orbiting the orbiting scroll with respect to the fixed scroll.
- a plurality of compression spaces are formed, and the refrigerant is compressed stepwise in the plurality of compression spaces.
- a seal member is provided at the end of the spiral body in order to reduce the compression loss of the refrigerant.
- various proposals such as a T shape and a concave shape have been proposed in order to maintain the sealing performance of each compression space (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
- Compressive loss of refrigerant in the compression space includes refrigerant leakage from the high-pressure side compression space to the low-pressure side compression space. In order to suppress this refrigerant leakage, it is important to improve the adhesion between the tip seal of one scroll and the vicinity of the base of the scroll of the other scroll.
- the seal member of one scroll and the vicinity of the root of the scroll of the other scroll may not be in close contact with each other, and a gap may be generated between them. That is, as in Patent Documents 1 to 3, the generation of the gap cannot be suppressed only by improving the shape of the seal member. When the gap is generated, refrigerant leakage from the high-pressure side compression space to the low-pressure side compression space increases.
- An object of the present invention is to provide a scroll compressor capable of suppressing refrigerant leakage into a compression space on the low pressure side.
- the scroll compressor according to the present invention includes a compression mechanism portion that forms a compression chamber by combining a pair of scrolls each having a base plate and a spiral body that protrudes from the base plate, and the scroll of the one scroll
- a scroll member provided at a tip of a spiral body, and the other scroll and at least a part of the seal member slide, wherein the seal member is fixed to the spiral body, and is connected to the fixed part;
- a sliding surface of the base plate of the other scroll facing the tip, and a main body portion sliding, and the scroll includes the sliding surface of the base plate and a side surface of the spiral body.
- a connecting portion to be connected is formed, and the main body portion is formed with a first surface that slides with the sliding surface of the base plate of the other scroll, and the surface of the connecting portion
- the second surface along the shape is formed It has been.
- a scroll compressor can be provided.
- FIG. 1 is a longitudinal schematic cross-sectional view of a scroll compressor according to Embodiment 1 of the present invention. It is a perspective view of a rocking scroll. It is an enlarged view of the dashed-dotted line X of FIG.
- FIG. 3 is an enlarged view of a region of an alternate long and short dash line Y in FIG. 2. It is a figure for demonstrating the sealing member when a compressor is stationary. It is a figure for demonstrating the compression process of a refrigerant
- FIG. 1 is a schematic vertical sectional view of a scroll compressor according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 2 is a perspective view of the swing scroll.
- FIG. 3 is an enlarged view of a one-dot chain line X in FIG.
- the compressor shown in FIG. 1 is a so-called vertical scroll compressor that is used in a state in which a center axis of a crankshaft described later is substantially perpendicular to the ground. (Ground side) will be described as being oriented with the other end L.
- the scroll compressor includes a shell 1, a main frame 2, a compression mechanism portion 3, a seal member 4, a drive mechanism portion 5, a subframe 6, a crankshaft 7, a bush 8, a power feeding portion 9, It has.
- the shell 1 is a cylindrical casing made of a conductive member such as metal and closed at both ends, and includes a main shell 11, a lower shell 12, and an upper shell 13.
- the main shell 11 has a cylindrical shape and includes a suction pipe 111 on a side wall thereof.
- the suction pipe 111 is a pipe for introducing a refrigerant into the shell 1 and communicates with the main shell 11.
- the lower shell 12 is a substantially hemispherical bottom body, and a part of the side wall thereof is connected to the lower end portion of the main shell 11 by welding or the like, and closes the lower opening of the main shell 11.
- the lower shell 12 is used as an oil reservoir in which at least a part of the inner side of the lower shell 12 stores lubricating oil.
- the upper shell 13 is a substantially hemispherical lid, and a part of the side wall thereof is connected to the upper end of the main shell 11 by welding or the like, and closes the upper opening of the main shell 11.
- the upper shell 13 includes a discharge pipe 131 at the top.
- the discharge pipe 131 is a pipe for discharging the refrigerant out of the shell 1 and communicates with the internal space of the main shell 11.
- the shell 1 is supported by a fixing base 14 having a plurality of screw holes, and the scroll compressor can be fixed to other members such as a casing of an outdoor unit by screwing screws into the screw holes. Has been.
- the main frame 2 is a hollow metal support member having an opening on one end side U, and is disposed inside the shell 1.
- the main frame 2 includes a main body portion 21, a main bearing portion 22, and an oil return pipe 23.
- the main body 21 is fixedly supported on the inner peripheral surface of the one end U of the main shell 11 by shrink fitting, welding, or the like, and an accommodation space 211 is formed on the inner side.
- the accommodation space 211 has an opening at one end U and a stepped shape in which the space gradually decreases toward the other end L.
- a part of the stepped portion facing the one end U forms a ring-shaped thrust surface 212.
- a ring-shaped thrust plate 213 made of a steel plate material is disposed on the thrust surface 212.
- the thrust plate 213 functions as a thrust bearing.
- the main body 21 has a refrigerant passage that spatially communicates the inside and outside of the main frame 2 with a part of the outer peripheral side of the thrust surface 212 and the inner wall surface of the main frame 2 continuous with the part.
- the main bearing portion 22 is continuously formed on the other end side L of the main body portion 21, and a shaft through hole 221 is formed therein.
- the shaft through hole 221 penetrates in the vertical direction of the main bearing portion 22, and one end side U communicates with the accommodation space 211.
- the oil return pipe 23 is a pipe for returning the lubricating oil collected in the accommodation space 211 to the oil sump of the lower shell 12.
- Lubricating oil is refrigeration oil containing ester synthetic oil, for example.
- Lubricating oil is stored in the oil reservoir of the lower shell 12 and reduces wear of parts that mechanically contact each other, improves temperature control of the sliding portion, and improves sealing performance.
- As the lubricating oil an oil having an appropriate viscosity as well as excellent lubrication characteristics, electrical insulation, stability, refrigerant solubility, low-temperature fluidity and the like is suitable.
- the compression mechanism unit 3 is a compression mechanism that compresses the refrigerant.
- the compression mechanism unit 3 is a scroll compression mechanism that includes a fixed scroll 31 and an orbiting scroll 32.
- the fixed scroll 31 is made of a metal such as aluminum or cast iron, and includes a first base plate 311 and a first spiral body 312.
- the first base plate 311 has a disk shape, an outer end portion thereof is disposed in contact with the main body portion 21, and is fixed to the main frame 2 with screws or the like.
- the first spiral body 312 protrudes substantially perpendicularly from the surface on the other end side L of the first base plate 311 to form a substantially vertical spiral wall, and its tip 3121 faces the other end side L. Is provided.
- a groove 3122 is formed substantially at the center in the width direction of the tip 3121 of the first spiral body 312.
- the “tip” is the part of the scroll spiral that faces the other scroll base plate.
- the orbiting scroll 32 is made of a metal such as aluminum or cast iron, and includes a second base plate 321, a second spiral body 322, and a cylindrical portion 323.
- the second base plate 321 has a disk shape and is supported (supported) by the main frame 2.
- the second spiral body 322 protrudes from the surface U on one end side of the second base plate 321 to form a spiral wall substantially perpendicularly, and the tip 3221 thereof is provided to face the one end side U.
- a groove 3222 is formed at the approximate center in the width direction of the tip 3221 of the second spiral body 322. As shown in FIG. 2, the groove 3222 is formed at the tip 3221 of the second spiral body 322 excluding a part of the winding start and winding end.
- the groove 3122 of the fixed scroll 31 is the same as the groove 3122.
- the cylindrical portion 323 is a cylindrical boss formed to protrude from the approximate center of the other end surface 3212 of the second base plate 321 to the other end side L.
- An Oldham ring 33 is provided on the center side of the thrust surface 212 of the main frame 2.
- the Oldham ring 33 is formed with a pair of keys on the other end side L and a pair on one end side U. These keys are formed on a pair of key grooves formed on the main frame 2 and the swing scroll 32. Each is accommodated in a pair of keyways. Accordingly, the Oldham ring 33 prevents the orbiting scroll 32 from rotating when the orbiting scroll 32 revolves due to the rotation of the crankshaft 7.
- the compression chamber 34 is formed by combining the first spiral body 312 of the fixed scroll 31 and the second spiral body 322 of the orbiting scroll 32 so as to mesh with each other.
- the compression chamber 34 is composed of a plurality of compression spaces whose volumes are reduced from the outer side toward the inner side in the radial direction, and the refrigerant is gradually taken in by the revolving swirling of the orbiting scroll 32 by taking in the refrigerant from the spiral body located at the outer end. Is compressed.
- the compression chamber 34 communicates with a discharge port 313 formed through the central portion of the first base plate 311 of the fixed scroll 31, and the compressed refrigerant is discharged from the discharge port 313.
- a discharge port 313 is opened and closed in a predetermined manner to have a discharge valve 35 for preventing a reverse flow of refrigerant and an exhaust hole 361, and a muffler 36 that covers the discharge port 313 and the discharge valve 35.
- a discharge valve 35 for preventing a reverse flow of refrigerant and an exhaust hole 361, and a muffler 36 that covers the discharge port 313 and the discharge valve 35.
- the refrigerant is composed of, for example, a halogenated hydrocarbon having a carbon double bond, a halogenated hydrocarbon having no carbon double bond, a hydrocarbon, or a mixture containing them.
- Halogenated hydrocarbons having a carbon double bond are HFO refrigerants and chlorofluorocarbon-based low GWP refrigerants having an ozone depletion coefficient of zero, and tetrafluoropropenes such as HFO1234yf, HFO1234ze, and HFO1243zf whose chemical formula is represented by C3H2F4. Illustrated.
- Examples of the halogenated hydrocarbon having no carbon double bond include a refrigerant in which R32 (difluoromethane), R41, and the like represented by CH2F2 are mixed.
- Examples of the hydrocarbon include natural refrigerants such as propane and propylene.
- Examples of the mixture include a mixed refrigerant obtained by mixing R32, R41, and the like with HFO1234yf, HFO1234ze, HFO1243zf, and the like.
- the seal member 4 is made of, for example, hard plastic, and is provided at the tip of a spiral body of a pair of scrolls. At least a part of the seal member 4 and the other scroll is at least partially moving while the swinging scroll 32 is revolving with respect to the fixed scroll 31. By sliding, refrigerant leakage is suppressed. That is, as shown in FIG. 3, the seal member 4 is formed between the tip 3121 of the first spiral body 312 of the fixed scroll 31 and the second base plate 321 of the orbiting scroll 32 and the second spiral body of the orbiting scroll 32. They are respectively provided so as to be positioned between the front end 3221 of 322 and the first base plate 311 of the fixed scroll 31. The seal member 4 is provided in the same range as the groove 3122 and the groove 3222.
- the drive mechanism 5 is provided on the main frame 2 inside the shell 1 and the other end L of the compression mechanism 3.
- the drive mechanism unit 5 includes a stator 51 and a rotor 52.
- the stator 51 is a stator formed by winding a winding around an iron core formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates with an insulating layer interposed therebetween, and is formed in a ring shape.
- the outer surface of the stator 51 is fixedly supported inside the main shell 11 by shrink fitting or the like.
- the rotor 52 is a cylindrical rotor having a built-in permanent magnet inside an iron core formed by laminating a plurality of electromagnetic steel plates and having a through-hole penetrating in the vertical direction in the center, and is disposed in the internal space of the stator 51. ing.
- the subframe 6 is a metal support member and is provided on the other end side L of the drive mechanism portion 5 inside the shell 1.
- the sub frame 6 is fixedly supported on the inner peripheral surface of the other end L of the main shell 11 by shrink fitting or welding.
- the sub frame 6 includes a sub bearing portion 61 and an oil pump 62.
- the sub bearing portion 61 is a ball bearing provided on the upper side of the center portion of the sub frame 6 and has a hole penetrating in the vertical direction at the center.
- the oil pump 62 is provided below the center portion of the sub-frame 6 and is disposed so that at least a part of the oil pump 62 is immersed in the lubricating oil stored in the oil sump of the shell 1.
- the crankshaft 7 is a long metal rod-shaped member and is provided inside the shell 1.
- the crankshaft 7 includes a main shaft portion 71, an eccentric shaft portion 72, and an oil passage 73.
- the outer surface of the main shaft portion 71 is press-fitted and fixed in the through hole of the rotor 52, and the main shaft portion 71 is disposed so as to coincide with the central axis of the main shell 11.
- the eccentric shaft portion 72 is provided on one end side U of the main shaft portion 71 such that the central axis is eccentric with respect to the central axis of the main shaft portion 71.
- the oil passage 73 is vertically provided through the main shaft portion 71 and the eccentric shaft portion 72.
- the crankshaft 7 has an eccentric shaft portion 72 on one end side U inserted and fixed in the cylinder of the cylindrical portion 323, and the other end L inserted and fixed on the sub-bearing portion 61 of the subframe 6.
- the crankshaft 7 has the main shaft portion 71 located in the main bearing portion 22 of the main frame 2, and the outer surface of the rotor 52 is disposed inside the stator 51 with a predetermined gap from the inner surface of the stator 51. Is done.
- the bush 8 is a member that connects the orbiting scroll 32 and the crankshaft 7.
- the bush 8 is composed of two parts in the present embodiment, and includes a slider 81 and a balance weight 82.
- the slider 81 is a cylindrical member made of metal such as iron, for example, and is fitted in each of the eccentric shaft portion 72 and the cylindrical portion 323.
- the balance weight 82 is a donut-shaped member made of metal such as iron, for example, and is a part of the accommodation space 211 formed by the main frame 2, the second base plate 321, and the cylindrical portion 323, a so-called oil sump in the frame. A weight portion disposed in the space.
- the power supply unit 9 is a power supply member that supplies power to the scroll compressor, and is formed on the outer peripheral surface of the main shell 11 of the shell 1.
- the power feeding unit 9 includes a cover 91, a power feeding terminal 92, and a wiring 93.
- the cover 91 is a cover member having a bottomed opening.
- the power supply terminal 92 is made of a metal member, and one is provided inside the cover 91 and the other is provided inside the shell 1.
- One of the wires 93 is connected to the power supply terminal 92 and the other is connected to the stator 51.
- FIG. 4 is an enlarged view of a two-dot chain line Y in FIG. FIG. 4 shows one state when the compressor is driven, that is, the swinging scroll 32 is revolving with respect to the fixed scroll 31.
- the vicinity of the tip 3221 of the second spiral body 322 of the orbiting scroll 32 will be described as an example, but the same structure may be adopted on the fixed scroll 31 side, and preferably the same structure is adopted. Is desirable.
- the fixed scroll 31 is formed with a connection portion 3123 that connects the sliding surface 3111 of the first base plate 311 that slides with the seal member 4 and the side surface of the first spiral body 312. ing. That is, the connecting portion 3123 is formed at the root 3124 of the first spiral body 312, and the root 3124 is wider than the tip 3121 in the first spiral body 312.
- the shape of the connection portion 3123 is formed so that the thickness decreases toward the tip 3121.
- the thickness of the connection portion 3123 decreases at a constant rate toward the tip 3121, and the surface 3125 thereof is an inclined surface that is inclined with respect to the sliding surface 3111 of the first base plate 311. It has become.
- This connecting portion 3123 is formed on both sides of the root 3124 of the first spiral body 312 over substantially the same region as the groove 3222.
- the “sliding surface” is also a portion of the scroll base plate that faces the tip of the spiral body of the other fixed scroll.
- the seal member 4 has a fixed portion 41 and a main body portion 42.
- the fixing portion 41 is formed to protrude from the main body portion 42 and is inserted into the groove 3222 of the second spiral body 322 and fixed.
- the main body portion 42 is connected to the fixed portion 41 and slides on the sliding surface 3111 of the first base plate 311 facing the tip 3221.
- the width of the main body 42 is substantially the same as the width of the second spiral body 322 near the tip 3221.
- the main body portion 42 is formed with a first surface 421, a second surface 422, and a third surface 423.
- the first surface 421 is formed along the sliding surface 3111 of the first base plate 311 of the fixed scroll 31 and is a surface that slides with the sliding surface 3111.
- the second surface 422 is formed on both sides of the first surface 421 so as to follow the shape of the surface 3125 of the connection portion 3123 of the fixed scroll 31. That is, in the present embodiment, the second surface 422 is an inclined surface that is inclined with respect to the first surface 421.
- the third surface 423 is formed on both sides of the second surface 422 opposite to the end connected to the first surface 421 along the side surface of the second spiral body 322. Therefore, the cross-sectional shape of the seal member 4 is substantially T-shaped with the corner of the main body portion 42 on the side opposite to the fixed portion 41 being omitted.
- the length (depth) of the groove 3222 is formed larger than the length of the fixed portion 41, and a gap C ⁇ b> 1 is formed between the lower portion of the fixed portion 41 and the bottom of the groove 3222.
- the width of the groove 3222 is formed larger than the width of the fixed portion 41, and a gap C ⁇ b> 2 is formed between the side wall of the groove 3222 and the side surface of the fixed portion 41. Further, there is a gap C3 between the tip 3221 of the second spiral body 322 and the main body portion 42 of the seal member 4, between the root 3124 of the first spiral body 312 and the main body portion 42, specifically, the first spiral body 312.
- a gap C ⁇ b> 4 is formed between the surface 3125 of the connecting portion 3123 and the second surface 422 of the main body portion 42 and between the side surface of the first spiral body 312 and the third surface 423.
- the gap C3 and the gap C4 are generated by the force of the revolution operation that acts on the seal member 4 when the orbiting scroll 32 performs the revolution operation with respect to the fixed scroll 31. That is, during the revolution operation, the seal member 4 is subjected to the force of the revolution operation in the center direction of the second spiral body 322 (right direction in the figure) and away from the tip 3221 (upward direction in the figure). While the member 4 slides with the sliding surface 3111 of the first base plate 311 of the fixed scroll 31, gaps C3 and C4 are generated. When the compressor is stationary, no force due to the revolution operation is applied to the seal member 4, so that the main body portion 42 of the seal member 4 is attached to the tip 3221 of the second spiral body 322 as shown in FIG. 5. The gap C3 is not generated.
- the refrigerant sucked into the shell 1 from the suction pipe 111 reaches the accommodation space 211 through the suction port of the main frame 2, and the fixed scroll 31 and the swinging scroll 32.
- the refrigerant moves from the outer peripheral portion toward the center along with the eccentric revolving motion of the orbiting scroll 32, and has a volume smaller than that of the second compression chamber 342 and the second compression chamber 342, which is smaller in volume than the first compression chamber 341.
- the third compression chamber 343 is small and the volume is reduced and compressed.
- the refrigerant compressed in the third compression chamber 343 located at the center of the scroll is discharged from the discharge port 313 of the fixed scroll 31 against the discharge valve 35, and is discharged from the shell 1 through the exhaust hole 361 of the muffler 36. It is discharged from the discharge pipe 131 to the outside.
- the orbiting scroll 32 moves in the radial direction together with the bush 8 by its centrifugal force, and the second spiral body 322 and the first spiral body 312 side. Since the wall surfaces are in close contact with each other, compression loss due to leakage of the high-pressure refrigerant compressed in the compression chamber 34 into the compression space on the low-pressure side is basically prevented.
- the refrigerant flows from the first route R1 where the refrigerant leaks from the high-pressure space to the outside in the diametrical direction and the second route R2 where the refrigerant leaks from the high-pressure space in the tangential direction of the spiral body. May leak.
- a gap formed between the scroll base plate and the seal member is a cause of the refrigerant leakage.
- the seal member 4 acts in a direction away from the tip of the spiral body as described above. Is easy to slide and can be controlled relatively easily.
- the seal member 4 acts in the center direction of the second spiral body 322.
- the gap C4 is likely to occur between the roots and is difficult to suppress. In particular, when the shape of the base of the seal member 4 and the spiral body varies, the distance between the seal member 4 is not stable and an unexpected gap may occur.
- the fixed scroll 31 is formed with the connection portion 3123 that connects the sliding surface 3111 of the first base plate 311 and the side surface of the first spiral body 312, and the main body portion 42 of the seal member 4.
- the first surface 421 that slides on the sliding surface 3111 of the first base plate 311 and the second surface 422 that conforms to the shape of the surface 3125 of the connecting portion 3123 are formed, so that the eccentric revolution of the orbiting scroll 32 is achieved.
- the sliding surface 3111 of the first base plate 311 and the first surface 421 of the main body 42 are slid, and the gap C4 between the surface 3125 of the connecting portion 3123 and the second surface 422 of the main body 42 is used. Is configured to be stable and small. Thereby, the refrigerant
- a compression mechanism part that forms a compression chamber by combining a pair of scrolls each having a base plate and a spiral body that protrudes from the base plate, and the spiral body of one of the scrolls A seal member that is provided at a tip and that slides at least partially on the other scroll, the seal member being fixed to the spiral body, and connected to the fixed portion, A connecting surface for connecting the sliding surface of the base plate and the side surface of the spiral body to the scroll. And a first surface that slides on the sliding surface of the base plate of the other scroll is formed along the shape of the surface of the connecting portion. A second surface is formed.
- the compression space on the low pressure side is compressed from the compression space on the high pressure side. Refrigerant leakage into the space can be suppressed.
- the connecting portion is formed at the base of the spiral body and is formed with a small thickness toward the tip. Therefore, the processing of the connection portion 3123 of the fixed scroll 31 and the processing of the second surface 422 of the main body portion 42 of the seal member 4 can be easily performed.
- the surface of the connecting portion of the scroll is an inclined surface that is inclined with respect to the sliding surface of the base plate
- the second surface of the seal member is an inclined surface that is inclined with respect to the first surface.
- a third surface along the side surface of the scroll scroll is formed in the main body of the seal member. Therefore, it is possible to avoid contact between the connection portion 3123 of the fixed scroll 31 and the tip 3221 of the second spiral body 322 of the swing scroll 32, and the side surface of the first spiral body 312 and the third surface 423 of the main body portion 42.
- the gap C4 can be reduced.
- a pair of second surfaces of the seal member are formed on both sides of the first surface, and a pair of third surfaces are formed on both sides of the second surface. Therefore, even if the orbiting scroll 32 is eccentrically revolved between the center side and the outside, leakage of the refrigerant from the high pressure side compression space to the low pressure side compression space can be suppressed.
- FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view showing the vicinity of a seal member of a scroll compressor according to Embodiment 2 of the present invention.
- parts having the same configuration as the compressors of FIGS. 1 to 6 are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
- the vicinity of the tip 3221 of the second spiral body 322 of the orbiting scroll 32 will be described as an example, but the same structure may be adopted on the fixed scroll 31 side, and preferably the same structure is adopted. It is desirable to do.
- the width W1 of the main body 42A of the seal member 4A is formed larger than the width W2 of the tip 3221 of the second spiral body 322. Therefore, when the seal member 4A moves so as to eliminate one gap formed between the groove 3222 of the second spiral body 322 and the fixing portion 41A, for example, the right gap C2 in the figure, the left side of the main body portion 42A. The step between the third surface 423 located at the side and the side surface of the second spiral body 322 is reduced.
- FIG. 8 is an enlarged view of the vicinity of the seal member when the compressor is driven.
- a force due to the revolving operation acts on the seal member 4A toward the center of the second spiral body 322.
- the third surface 423 located on the left side of the main body portion 42A and the side surface of the second spiral body 322, so the gap between the root 3124 of the first spiral body 312 and the seal member 4A.
- C4A becomes small, and refrigerant leakage from the high pressure side compression space to the low pressure side compression space can be suppressed.
- the width W1 of the main body 42A of the seal member 4A, the width W2 of the tip 3221 of the second spiral body 322, and the interval S of the gap C2 satisfy 0.9 ⁇ (W1 ⁇ W2) /S ⁇ 1.0. Is configured to do.
- the seal member 4A moves so as to eliminate the gap C2 on the right side of the drawing, the third surface 423 located on the left side of the main body 42A and the side surface of the second spiral body 322 are substantially flush with each other. Therefore, the gap C4A between the root 3124 of the first spiral body 312 and the seal member 4A can be further reduced, and leakage can be effectively suppressed.
- the maximum protrusion width W3 of the main body 42A is a gap. This is preferable because it is almost the same as the interval S of C2, and the gap C4A can be almost eliminated.
- the width W1 of the main body of the seal member is formed larger than the width W2 of the tip of the spiral body. Therefore, even if the seal member 4A moves in the center direction of the second spiral body 322 by the revolution operation of the orbiting scroll 32, there is a step between the third surface 423 of the main body portion 42A and the side surface of the second spiral body 322. Therefore, the gap C4A between the root 3124 of the first spiral body 312 and the seal member 4A can be reduced, and refrigerant leakage from the high-pressure side compression space to the low-pressure side compression space can be suppressed.
- the width W1 of the main body of the seal member, the width W2 of the tip of the spiral body, and the gap interval S satisfy 0.9 ⁇ (W1 ⁇ W2) /S ⁇ 1.0. Therefore, even if the seal member 4A moves in the center direction of the second spiral body 322 by the revolution operation of the orbiting scroll 32, the third surface 423 of the main body portion 42A and the side surface of the second spiral body 322 are substantially flush with each other.
- the gap C4A between the root 3124 of the first spiral body 312 and the seal member 4A can be reduced, and refrigerant leakage from the high-pressure side compression space to the low-pressure side compression space can be suppressed.
- FIG. 9 is a cross-sectional view showing the vicinity of the seal member of the scroll compressor according to Embodiment 3 of the present invention.
- the surface 3125B of the connecting portion 3123B of the fixed scroll 31B is formed in an R shape (curved surface)
- the second surface 422B of the main body portion 42B of the seal member 4B is formed in an R shape along the surface 3125B ( Curved surface).
- the gap C4B between the root 3124 of the first spiral body 312 and the seal member 4B can be reduced, and refrigerant leakage from the compression space on the high pressure side to the compression space on the low pressure side can be prevented. Can be suppressed. Moreover, since both the connection part 3123B and the main-body part 42B have no corners, wear of the seal member 4 can be suppressed.
- the vertical scroll compressor has been described in the above embodiment, the same effect can be obtained even when applied to a horizontal scroll compressor.
- the low-pressure shell type scroll compressor has been described in the above embodiment, the same effect can be obtained even when applied to a high-pressure shell type scroll compressor.
- the shape of the tip of the scroll and the shape of the seal member can be variously modified within a range that does not impair the effects of the present invention.
- a protrusion 3226 is formed by protruding from the center of the tip 3221C of the second spiral body 322C of the orbiting scroll 32C, and the fixing portion 41C of the seal member 4C is protruded from both ends of the main body 42C.
- a pair of protrusions 3226 of the orbiting scroll 32C may be inserted into the pair of fixed portions 41C of the seal member 4C.
- the main body portion 42C is placed on the protruding portion 3226, and two gaps C1C are formed between the pair of fixed portions 41C and the tip 3221C of the second spiral body 322C.
- the main body portion 42D of the seal member 4D is configured by the first surface 421 and the second surface 422D, and thus may not have the third surface.
- an inclined surface 3227 that is flush with the second surface 422E of the main body portion 42E of the seal member 4E is formed between the tip 3221 and the side surface of the second spiral body 322E of the orbiting scroll 32E. May be.
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Abstract
スクロール圧縮機は、台板と、台板から突出して形成された渦巻体と、を有するスクロールが一対組み合わされて圧縮室(34)を形成する圧縮機構部(3)と、一対のスクロールの渦巻体の先端に設けられ、他方のスクロールと少なくとも一部が摺動するシール部材(4)と、を備える。シール部材(4)は、第2渦巻体(322)に固定される固定部(41)と、固定部(41)と接続され、先端(3221)に対向する固定スクロール(31)の第1台板(311)の摺動面(3111)と摺動する本体部(42)と、を有し、固定スクロール(31)には、第1台板(311)の摺動面(3111)と第1渦巻体(312)の側面とを接続する接続部(3123)が形成されており、本体部(42)には、第1台板(311)の摺動面(3111)と摺動する第1の面(421)が形成されているとともに、接続部(3123)の表面(3125)の形状に沿って第2の面(422)が形成されている。
Description
この発明は、スクロール圧縮機の圧縮機構部におけるシール構造に関するものである。
スクロール圧縮機は、固定スクロールに対して揺動スクロールを公転運動させることで、それぞれの渦巻体で構成される圧縮空間により冷媒を圧縮する。圧縮空間は複数形成されており、冷媒はその複数の圧縮空間で段階的に圧縮される。なお、渦巻体の先端には、冷媒の圧縮ロスを軽減するために、シール部材が設けられている。このシール部材の形状としては、各々の圧縮空間のシール性を維持するために、T状、凹状等、様々提案されている(例えば、特許文献1~3参照)。
圧縮空間での冷媒の圧縮ロスとしては、高圧側の圧縮空間から低圧側の圧縮空間への冷媒の漏れがある。この冷媒漏れを抑制するためには、一方のスクロールのチップシールと、他方のスクロールの渦巻体の根元付近との密着性を高めることが重要である。
しかしながら、スクロールの製造ばらつき等により、一方のスクロールのシール部材と、他方のスクロールの渦巻体の根元付近とが密着せず、それらの間に隙間が生じてしまうことがある。すなわち、特許文献1~3のように、シール部材の形状を改善しただけでは、その隙間の発生を抑制できない。隙間が生じると、高圧側の圧縮空間から低圧側の圧縮空間への冷媒漏れが増大してしまう。
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、一方のスクロールのシール部材と、他方のスクロールの渦巻体の根元付近の隙間を減少させることで、高圧側の圧縮空間から低圧側の圧縮空間への冷媒漏れを抑制可能なスクロール圧縮機を提供することを目的とするものである。
この発明に係るスクロール圧縮機は、台板と、前記台板から突出して形成された渦巻体と、を有するスクロールが一対組み合わされて圧縮室を形成する圧縮機構部と、一方の前記スクロールの前記渦巻体の先端に設けられ、他方の前記スクロールと少なくとも一部が摺動するシール部材と、を備え、前記シール部材は、前記渦巻体に固定される固定部と、前記固定部と接続され、前記先端に対向する他方の前記スクロールの前記台板の摺動面と摺動する本体部と、を有し、前記スクロールには、前記台板の前記摺動面と前記渦巻体の側面とを接続する接続部が形成されており、前記本体部には、他方の前記スクロールの前記台板の前記摺動面と摺動する第1の面が形成されているとともに、前記接続部の表面の形状に沿った第2の面が形成されている。
この発明によれば、一方のスクロールのシール部材と、他方のスクロールの渦巻体の根元付近の隙間を減少させることで、高圧側の圧縮空間から低圧側の圧縮空間への冷媒漏れを抑制可能なスクロール圧縮機を提供することができる。
以下、図面を参照して、この発明の一実施の形態について説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には、同一符号を付して、その説明を適宜省略又は簡略化する。また、各図に記載の構成について、その形状、大きさおよび配置等は、この発明の範囲内で適宜変更することができる。
実施の形態1.
以下、実施の形態1について説明する。図1は、この発明の実施の形態1に係るスクロール圧縮機の縦概略断面図である。図2は、揺動スクロールの斜視図である。図3は、図1の一点鎖線Xの拡大図である。なお、図1の圧縮機は、後述のクランクシャフトの中心軸が地面に対して略垂直の状態で使用される、いわゆる縦型のスクロール圧縮機であり、以下では上側を一端側U、下側(地面側)を他端側Lと方向づけて説明する。
以下、実施の形態1について説明する。図1は、この発明の実施の形態1に係るスクロール圧縮機の縦概略断面図である。図2は、揺動スクロールの斜視図である。図3は、図1の一点鎖線Xの拡大図である。なお、図1の圧縮機は、後述のクランクシャフトの中心軸が地面に対して略垂直の状態で使用される、いわゆる縦型のスクロール圧縮機であり、以下では上側を一端側U、下側(地面側)を他端側Lと方向づけて説明する。
スクロール圧縮機は、シェル1と、メインフレーム2と、圧縮機構部3と、シール部材4と、駆動機構部5と、サブフレーム6と、クランクシャフト7と、ブッシュ8と、給電部9と、を備えている。
シェル1は、金属などの導電性部材からなる両端が閉塞された筒状の筐体であり、メインシェル11と、ロアシェル12と、アッパーシェル13と、を備えている。メインシェル11は、円筒状を呈し、その側壁に吸入管111を備えている。吸入管111は、冷媒をシェル1内に導入する管であり、メインシェル11内と連通している。ロアシェル12は、略半球状の底体であり、その側壁の一部がメインシェル11の下端部に溶接等により接続され、メインシェル11の下側の開口を閉塞している。ロアシェル12は、その内側の少なくとも一部が潤滑油を貯留する油溜めとして使用される。アッパーシェル13は、略半球状の蓋体であり、その側壁の一部がメインシェル11の上端部に溶接等により接続され、メインシェル11の上側の開口を閉塞している。アッパーシェル13は、上部に吐出管131を備えている。吐出管131は、冷媒をシェル1外に排出する管であり、メインシェル11の内部空間と連通している。なお、シェル1は、複数のネジ穴を備える固定台14によって支持されており、それらのネジ穴にネジをねじ込むことによりスクロール圧縮機を室外機の筐体等の他の部材に固定可能に構成されている。
メインフレーム2は、一端側Uに開口を有する中空な金属製の支持部材であり、シェル1の内部に配置されている。メインフレーム2は、本体部21と、主軸受部22と、返油管23と、を備えている。本体部21は、焼き嵌め、溶接等によってメインシェル11の一端側Uの内周面に固着支持されており、その内側には収容空間211が形成されている。収容空間211は、一端側Uが開口しているとともに、内部が他端側Lに向かって空間が段階的に狭くなる段差状になっている。一端側Uを向いている段差部分の一部の面は、リング状のスラスト面212を構成している。スラスト面212には、鋼板系材料からなるリング状のスラストプレート213が配置されている。よって、本実施形態では、スラストプレート213がスラスト軸受として機能する。本体部21には、スラスト面212の外周側の一部、およびその部分に連続するメインフレーム2の内壁面に、メインフレーム2の内外を空間的に連通させる冷媒通路を有している。
主軸受部22は、本体部21の他端側Lに連続して形成され、その内部には軸通し孔221が形成されている。軸通し孔221は、主軸受部22の上下方向に貫通し、一端側Uが収容空間211と連通している。返油管23は、収容空間211に溜まった潤滑油をロアシェル12の油溜めに戻すための管である。
潤滑油は、例えば、エステル系合成油を含む冷凍機油である。潤滑油は、ロアシェル12の油溜めに貯留され、機械的に接触するパーツ同士の摩耗低減、摺動部の温度調節、シール性を改善する。潤滑油としては、潤滑特性、電気絶縁性、安定性、冷媒溶解性、低温流動性などに優れるとともに、適度な粘度の油が好適である。
圧縮機構部3は、冷媒を圧縮する圧縮機構である。本実施の形態では、圧縮機構部3は、固定スクロール31と、揺動スクロール32と、を備えたスクロール圧縮機構である。固定スクロール31は、アルミニウムや鋳鉄等の金属からなり、第1台板311と、第1渦巻体312と、を備えている。第1台板311は、円盤状を呈し、その外端部が本体部21と接触して配置され、ネジ等によりメインフレーム2に固定されている。第1渦巻体312は、第1台板311の他端側Lの面から略垂直に突出して略垂直な渦巻状の壁を形成しており、その先端3121は他端側Lを向くように設けられている。第1渦巻体312の先端3121の幅方向の略中央には、溝3122が形成されている。なお、「先端」は、スクロールの渦巻体において、他方のスクロールの台板と対向する部分である。
揺動スクロール32は、アルミニウムや鋳鉄等の金属からなり、第2台板321と、第2渦巻体322と、筒状部323と、を備えている。第2台板321は、円盤状を呈し、メインフレーム2に支持(支承)されている。第2渦巻体322は、第2台板321の一端側の面Uから突出して略垂直に渦巻状の壁を形成しており、その先端3221は一端側Uを向くように設けられている。第2渦巻体322の先端3221の幅方向の略中央には、溝3222が形成されている。溝3222は、図2に示すように、巻き始めと巻き終わりの一部を除く第2渦巻体322の先端3221に形成されている。固定スクロール31の溝3122も溝3122と同様である。筒状部323は、第2台板321の他端面3212の略中央から他端側Lに突出して形成された円筒状のボスである。
メインフレーム2のスラスト面212よりも中心側には、オルダムリング33が設けられている。オルダムリング33は、他端側Lに一対、一端側Uに一対、キーが形成されており、それらのキーは、メインフレーム2に形成された一対のキー溝、揺動スクロール32に形成された一対のキー溝にそれぞれ収容される。これにより、オルダムリング33は、クランクシャフト7の回転により揺動スクロール32が公転旋回する際に、揺動スクロール32が自転することを防止する。
これら固定スクロール31の第1渦巻体312と、揺動スクロール32の第2渦巻体322と、を互いに噛み合わせるように組み合わせることで圧縮室34が形成される。圧縮室34は、半径方向外側から内側へ向かうに従って容積が小さくなる複数の圧縮空間で構成され、冷媒を外端に位置する渦巻体から取り入れて揺動スクロール32が公転旋回することにより冷媒が徐々に圧縮される。圧縮室34は、固定スクロール31の第1台板311の中央部に貫通して形成された吐出ポート313と連通しており、圧縮された冷媒は、この吐出ポート313から排出される。固定スクロール31の一端側Uの面には、吐出ポート313を所定に開閉し、冷媒の逆流を防止する吐出弁35と、排気孔361を有し、吐出ポート313および吐出弁35を覆うマフラー36と、がネジ等によって固定されている。
冷媒は、例えば、組成中に、炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素、炭素の二重結合を有しないハロゲン化炭化水素、炭化水素、又は、それらを含む混合物からなる。炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素は、オゾン層破壊係数がゼロであるHFO冷媒、フロン系低GWP冷媒であり、化学式がC3H2F4で表されるHFO1234yf、HFO1234ze、HFO1243zf等のテトラフルオロプロペンが例示される。炭素の二重結合を有しないハロゲン化炭化水素は、CH2F2で表されるR32(ジフルオロメタン)、R41等が混合された冷媒が例示される。炭化水素は、自然冷媒であるプロパンやプロピレン等が例示される。混合物は、HFO1234yf、HFO1234ze、HFO1243zf等に、R32、R41等を混合した混合冷媒が例示される。
シール部材4は、例えば硬質プラスチックで構成され、一対のスクロールの渦巻体の先端に設けられており、固定スクロール31に対して揺動スクロール32が公転運動中に、他方のスクロールと少なくとも一部が摺動することで、冷媒の漏れを抑制する。すなわち、シール部材4は、図3に示すように、固定スクロール31の第1渦巻体312の先端3121と揺動スクロール32の第2台板321の間、および揺動スクロール32の第2渦巻体322の先端3221と固定スクロール31の第1台板311の間に位置するようにそれぞれ設けられている。なお、シール部材4は、溝3122および溝3222と同じ範囲に設けられる。
駆動機構部5は、シェル1内部のメインフレーム2や圧縮機構部3の他端側Lに設けられ
ている。駆動機構部5はステータ51と、ロータ52と、を備えている。ステータ51は、例えば電磁鋼板を複数積層してなる鉄心に、絶縁層を介して巻線を巻回してなる固定子で、リング状に形成されている。ステータ51は、その外周面が焼き嵌め等によりメインシェル11内部に固着支持されている。ロータ52は、電磁鋼板を複数積層してなる鉄心の内部に永久磁石を内蔵するとともに、中央に上下方向に貫通する貫通穴を有する円筒状の回転子であり、ステータ51の内部空間に配置されている。
ている。駆動機構部5はステータ51と、ロータ52と、を備えている。ステータ51は、例えば電磁鋼板を複数積層してなる鉄心に、絶縁層を介して巻線を巻回してなる固定子で、リング状に形成されている。ステータ51は、その外周面が焼き嵌め等によりメインシェル11内部に固着支持されている。ロータ52は、電磁鋼板を複数積層してなる鉄心の内部に永久磁石を内蔵するとともに、中央に上下方向に貫通する貫通穴を有する円筒状の回転子であり、ステータ51の内部空間に配置されている。
サブフレーム6は、金属製の支持部材であり、シェル1内部の内部に駆動機構部5の他端側Lに設けられている。サブフレーム6は、焼き嵌め、または溶接等によってメインシェル11の他端側Lの内周面に固着支持されている。サブフレーム6は、副軸受部61と、オイルポンプ62と、を備えている。副軸受部61は、サブフレーム6の中央部上側に設けられたボールベアリングであり、中央に上下方向に貫通する孔を有している。オイルポンプ62は、サブフレーム6の中央部下側に設けられており、シェル1の油溜めに貯留された潤滑油に少なくとも一部が浸漬するように配置されている。
クランクシャフト7は、長尺な金属製の棒状部材であり、シェル1の内部に設けられている。クランクシャフト7は、主軸部71と、偏心軸部72と、通油路73と、を備えている。主軸部71は、その外表面がロータ52の貫通穴に圧入されて固定されており、その中心軸がメインシェル11の中心軸と一致するように配置されている。偏心軸部72は、その中心軸が主軸部71の中心軸に対して偏心するように主軸部71の一端側Uに設けられている。通油路73は、主軸部71および偏心軸部72の内部に上下に貫通して設けられている。このクランクシャフト7は、一端側Uの偏心軸部72が筒状部323の筒内に挿入固定され、他端側Lがサブフレーム6の副軸受部61に挿入固定される。これにより、クランクシャフト7は、主軸部71がメインフレーム2の主軸受部22内に位置し、かつロータ52の外表面がステータ51の内表面と所定の隙間を保ってステータ51の内部に配置される。
ブッシュ8は、揺動スクロール32とクランクシャフト7を接続する部材である。ブッシュ8は、本実施形態では2パーツで構成され、スライダ81と、バランスウエイト82と、を備える。スライダ81は、例えば鉄等の金属からなる筒状の部材であり、偏心軸部72および筒状部323のそれぞれに嵌入されている。バランスウエイト82は、例えば鉄等の金属からなるドーナツ状の部材であり、メインフレーム2と第2台板321と筒状部323とで形成される収容空間211の一部、いわゆるフレーム内油溜りとなる空間に配置されるウエイト部を有している。
給電部9は、スクロール圧縮機に給電する給電部材であり、シェル1のメインシェル11の外周面に形成されている。給電部9は、カバー91と、給電端子92と、配線93と、を備えている。カバー91は、有底開口のカバー部材である。給電端子92は、金属部材からなり、一方がカバー91の内部に設けられ、他方がシェル1の内部に設けられている。配線93は、一方が給電端子92と接続され、他方がステータ51と接続されている。
次に、シール部材4付近の状態について、図4を参照して詳しく説明する。図4は、図3の二点鎖線Yの拡大図である。なお、図4では、圧縮機が駆動、すなわち揺動スクロール32が固定スクロール31に対して公転運転しているときの一状態を示している。また、以降では、揺動スクロール32の第2渦巻体322の先端3221付近を例として説明をするが、固定スクロール31側でも同様の構造を採用してもよく、望ましくは同じ構造を採用するのが望ましい。
図4に示すように、固定スクロール31には、シール部材4と摺動する第1台板311の摺動面3111と、第1渦巻体312の側面と、を接続する接続部3123が形成されている。すなわち、接続部3123は、第1渦巻体312の根元3124に形成されており、第1渦巻体312において根元3124は先端3121よりも幅が広くなっている。接続部3123の形状は、先端3121に向かって肉厚が小さくなるように形成されている。本実施の形態では、接続部3123は、先端3121に向かうにつれて一定の割合で肉厚が減少しており、その表面3125は第1台板311の摺動面3111に対して傾斜する傾斜面になっている。この接続部3123は、第1渦巻体312の根元3124の両側に、溝3222とほぼ同じ領域にわたって形成されている。なお、「摺動面」は、スクロールの台板において、他方の固定スクロールの渦巻体の先端に対向する部分でもある。
シール部材4は、固定部41と、本体部42と、を有している。固定部41は、本体部42から突出して形成されており、第2渦巻体322の溝3222に挿入され、固定される。本体部42は、固定部41と接続され、先端3221に対向する第1台板311の摺動面3111と摺動する。本体部42の幅は、先端3221付近の第2渦巻体322の幅とほぼ同じである。この本体部42には、第1の面421、第2の面422、および第3の面423が形成されている。第1の面421は、固定スクロール31の第1台板311の摺動面3111に沿うように形成され、摺動面3111と摺動する面である。第2の面422は、第1の面421の両側に、固定スクロール31の接続部3123の表面3125の形状に沿うように形成されている。すなわち、本実施の形態では、第2の面422は、第1の面421に対して傾斜している傾斜面である。第3の面423は、第1の面421と接続された端部とは反対側の第2の面422の両側に、第2渦巻体322の側面に沿うように形成されている。したがって、シール部材4の断面の形状は、固定部41とは反対側の本体部42の角が欠けた略T字状である。
溝3222の長さ(深さ)は、固定部41の長さよりも大きく形成されており、固定部41の下部と溝3222の底部の間には隙間C1が形成されている。また、溝3222の幅は、固定部41の幅よりも大きく形成されており、溝3222の側壁と固定部41の側面の間には隙間C2が形成されている。また、第2渦巻体322の先端3221とシール部材4の本体部42の間には隙間C3、第1渦巻体312の根元3124と本体部42との間、具体的には第1渦巻体312の接続部3123の表面3125と本体部42の第2の面422との間、および第1渦巻体312の側面と第3の面423との間に隙間C4が形成されている。隙間C3と隙間C4は、揺動スクロール32が固定スクロール31に対して公転運転しているときに、シール部材4に作用する公転運転による力によって生じるものである。すなわち、公転運転中、シール部材4には、第2渦巻体322の中心方向(図の右方向)、かつ先端3221から離れる方向(図の上方向)に公転運転による力が作用するため、シール部材4は、固定スクロール31の第1台板311の摺動面3111と摺動する一方で、隙間C3とC4が生じる。なお、圧縮機が静止しているときは、シール部材4には公転運転による力が作用しないため、図5に示すように、シール部材4の本体部42は第2渦巻体322の先端3221に載置され、隙間C3は発生しない。
次に、スクロール圧縮機の動作について説明する。給電部9の給電端子92に通電すると、ステータ51とロータ52とにトルクが発生し、これに伴ってクランクシャフト7が回転する。クランクシャフト7の回転は、偏心軸部72およびブッシュ8を介して揺動スクロール32に伝えられる。回転駆動力が伝達された揺動スクロール32は、オルダムリング33により自転を抑制され、固定スクロール31に対して偏心公転運動する。その際、揺動スクロール32の他方の面が、スラストプレート213と摺動する。
揺動スクロール32の揺動運動に伴い、吸入管111からシェル1の内部に吸入された冷媒は、メインフレーム2の吸入ポートを通って収容空間211に到達し、固定スクロール31と揺動スクロール32とで形成される圧縮室34に取り込まれる。より具体的に説明すると、冷媒は、図6に示すように、まずは第1圧縮室341に取り込まれる。そして、冷媒は、揺動スクロール32の偏心公転運動に伴い、外周部から中心方向に移動し、第1の圧縮室341よりも体積が小さい第2圧縮室342、第2圧縮室342よりも体積が小さい第3圧縮室343と、体積を減じられて圧縮される。そして、スクロールの最も中央に位置する第3圧縮室343で圧縮された冷媒は、固定スクロール31の吐出ポート313から吐出弁35に逆らって吐出し、マフラー36の排気孔361を介してシェル1の吐出管131から外部に排出される。
冷媒の圧縮工程においては、揺動スクロール32の偏心公転運転時、揺動スクロール32は自身の遠心力により、ブッシュ8と共に径方向に移動し、第2渦巻体322と第1渦巻体312の側壁面同士が密接するため、圧縮室34で圧縮された高圧冷媒が低圧側の圧縮空間へ漏れることによる圧縮ロスは基本的に発生しない構造になっている。しかしながら、実際には図6に示すように、高圧空間から直径方向の外側に冷媒が漏れる第1ルートR1と、高圧空間から渦巻体の接線方向に冷媒が漏れる第2ルートR2と、から冷媒が漏れることがある。第1ルートR1、第2ルートR2ともに、スクロールの台板とシール部材との間に生じる隙間が冷媒の漏れの原因である。
第1ルートR1からの冷媒漏れについては、揺動スクロール32の偏心公転運転時には、シール部材4は、上述のように渦巻体の先端から離れる方向に力が作用するため、シール部材4と台板は摺動しやすく、比較的容易に抑制できる。しかし、第2ルートR2からの冷媒漏れについては、揺動スクロール32の偏心公転運転時には、シール部材4は、第2渦巻体322の中心方向に力が作用するため、シール部材4と渦巻体の根元の間に隙間C4が生じやすくなり、抑制しにくい。特に、シール部材4と渦巻体の根元の形状がばらついている場合は、シール部材4との間隔も安定せず、予期せぬ隙間が生じる場合がある。
そこで、本実施の形態では、固定スクロール31に、第1台板311の摺動面3111と第1渦巻体312の側面とを接続する接続部3123を形成するとともに、シール部材4の本体部42に第1台板311の摺動面3111と摺動する第1の面421、および接続部3123の表面3125の形状に沿う第2の面422を形成したことで、揺動スクロール32の偏心公転運転時に、第1台板311の摺動面3111と本体部42の第1の面421を摺動させるとともに、接続部3123の表面3125と本体部42の第2の面422の間の隙間C4が安定して小さくなるように構成した。これにより、第1ルートR1、第2ルートR2の冷媒漏れを抑制でき、圧縮ロスを小さくすることができる。
この実施の形態では、台板と、前記台板から突出して形成された渦巻体と、を有するスクロールが一対組み合わされて圧縮室を形成する圧縮機構部と、一方の前記スクロールの前記渦巻体の先端に設けられ、他方の前記スクロールと少なくとも一部が摺動するシール部材と、を備え、前記シール部材は、前記渦巻体に固定される固定部と、前記固定部と接続され、前記先端に対向する他方の前記スクロールの前記台板の摺動面と摺動する本体部と、を有し、前記スクロールには、前記台板の前記摺動面と前記渦巻体の側面とを接続する接続部が形成されており、前記本体部には、他方の前記スクロールの前記台板の前記摺動面と摺動する第1の面が形成されているとともに、前記接続部の表面の形状に沿った第2の面が形成されている。したがって、揺動スクロール32の先端3221に設けられたシール部材4と、固定スクロール31の第1渦巻体312の根元3124付近の隙間C4を減少させることで、高圧側の圧縮空間から低圧側の圧縮空間への冷媒漏れを抑制することができる。
接続部は、渦巻体の根元に形成され、かつ先端に向かって肉厚が小さく形成されている。したがって、固定スクロール31の接続部3123の加工およびシール部材4の本体部42の第2の面422の加工を容易に行うことができる。
スクロールの接続部の表面は、台板の摺動面に対して傾斜している傾斜面であり、シール部材の第2の面は、第1の面に対して傾斜している傾斜面である。したがって、固定スクロール31の接続部3123の加工およびシール部材4の本体部42の第2の面422の加工を容易に行うことができるとともに、接続部3123の表面3125と本体部42の第2の面422を平行に形成しやすくなり、隙間C4を小さく制御しやすくすることができる。
シール部材の本体部には、スクロールの渦巻体の側面に沿う第3の面が形成されている。したがって、固定スクロール31の接続部3123と揺動スクロール32の第2渦巻体322の先端3221とが接触することを回避できるとともに、第1渦巻体312の側面と本体部42の第3の面423の間の隙間C4を小さくできる。
シール部材の第2の面は、第1の面の両側に一対形成され、第3の面は、第2の面の両側に一対形成されている。したがって、揺動スクロール32が、中心側と外側とに偏心公転運転しても高圧側の圧縮空間から低圧側の圧縮空間への冷媒漏れを抑制することができる。
実施の形態2.
図7は、この発明の実施の形態2に係るスクロール圧縮機のシール部材付近を示す断面図である。以降の実施形態において図1~図6の圧縮機と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。また、以降の実施形態でも揺動スクロール32の第2渦巻体322の先端3221付近を例として説明をするが、固定スクロール31側でも同様の構造を採用してもよく、望ましくは同じ構造を採用するのが望ましい。
図7は、この発明の実施の形態2に係るスクロール圧縮機のシール部材付近を示す断面図である。以降の実施形態において図1~図6の圧縮機と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。また、以降の実施形態でも揺動スクロール32の第2渦巻体322の先端3221付近を例として説明をするが、固定スクロール31側でも同様の構造を採用してもよく、望ましくは同じ構造を採用するのが望ましい。
第2の実施の形態では、シール部材4Aの本体部42Aの幅W1は、第2渦巻体322の先端3221の幅W2より大きく形成されている。そのため、シール部材4Aが第2渦巻体322の溝3222と固定部41Aとの間に形成される一方の隙間、例えば図の右側の隙間C2がなくなるように動いたときに、本体部42Aの左側に位置する第3の面423と第2渦巻体322の側面との段差が少なくなる。
図8は、圧縮機が駆動しているときのシール部材付近の拡大図である。揺動スクロール32が固定スクロール31に対して公転運転している状態では、シール部材4Aには、第2渦巻体322の中心方向に、公転運転による力が作用するため、シール部材4Aは図の右方向に移動するが、本体部42Aの左側に位置する第3の面423と第2渦巻体322の側面との段差が少ないため、第1渦巻体312の根元3124とシール部材4Aとの隙間C4Aが小さくなり、高圧側の圧縮空間から低圧側の圧縮空間への冷媒漏れを抑制することができる。
特に、シール部材4Aの本体部42Aの幅W1、第2渦巻体322の先端3221の幅W2、および隙間C2の間隔Sは、0.9≦(W1-W2)/S≦1.0を満足するように構成されている。この場合には、シール部材4Aが図の右側の隙間C2がなくなるように動いたときに、本体部42Aの左側に位置する第3の面423と第2渦巻体322の側面とは略面一になるため、第1渦巻体312の根元3124とシール部材4Aとの隙間C4Aをより小さくでき、漏れを効果的に抑制することができる。一方、(W1-W2)/Sが0.9よりも小さくなると隙間C4Aが大きくなり漏れを抑制できなくなり、(W1-W2)/Sが1.0よりも小さくなるとシール部材4Aと渦巻体が接触してシール部材4が損傷する恐れがあるほか、固定スクロール31と揺動スクロール32の渦巻体同士が接触しなくなって隙間が生じてしまう。したがって、0.9≦(W1-W2)/S≦1.0を満足するように構成することが望ましい。さらには、(W1-W2)/Sが限りなく1に近い、具体的には0.95≦(W1-W2)/S≦1.0であれば、本体部42Aの最大突出幅W3が隙間C2の間隔Sとほぼ同じになり、隙間C4Aをほとんど無くすことができるため好適である。
この実施の形態では、シール部材の本体部の幅W1は、渦巻体の先端の幅W2より大きく形成されている。したがって、揺動スクロール32の公転運転により、シール部材4Aが第2渦巻体322の中心方向に移動しても、本体部42Aの第3の面423と第2渦巻体322の側面との段差が少ないため、第1渦巻体312の根元3124とシール部材4Aとの隙間C4Aを小さくでき、高圧側の圧縮空間から低圧側の圧縮空間への冷媒漏れを抑制することができる。
一対のスクロールの渦巻体の先端には、本体部から突出して形成されたシール部材の固定部が噛み合う凹凸が形成されており、渦巻体の凹凸と固定部との間には、固定部の幅方向に隙間が形成されている。したがって、揺動スクロール32の公転運転により、シール部材4Aが第2渦巻体322の中心方向に移動しても、第1渦巻体312の根元3124とシール部材4Aとの隙間C4Aが小さくでき、高圧側の圧縮空間から低圧側の圧縮空間への冷媒漏れを抑制することができる。
シール部材の本体部の幅W1、渦巻体の先端の幅W2、および隙間の間隔Sは、0.9≦(W1-W2)/S≦1.0を満足する。したがって、揺動スクロール32の公転運転により、シール部材4Aが第2渦巻体322の中心方向に移動しても、本体部42Aの第3の面423と第2渦巻体322の側面を略面一にすることができ、第1渦巻体312の根元3124とシール部材4Aとの隙間C4Aが小さくでき、高圧側の圧縮空間から低圧側の圧縮空間への冷媒漏れを抑制することができる。
実施の形態3.
図9は、この発明の実施の形態3に係るスクロール圧縮機のシール部材付近を示す断面図である。
図9は、この発明の実施の形態3に係るスクロール圧縮機のシール部材付近を示す断面図である。
第3の実施の形態では、固定スクロール31Bの接続部3123Bの表面3125BをR形状(曲面)に形成するとともに、シール部材4Bの本体部42Bの第2の面422Bを表面3125Bに沿うR形状(曲面)に形成している。
この実施の形態でも第1の実施の形態と同様に第1渦巻体312の根元3124とシール部材4Bとの隙間C4Bを小さくでき、高圧側の圧縮空間から低圧側の圧縮空間への冷媒漏れを抑制することができる。また、接続部3123B、本体部42Bともに角がないため、シール部材4の磨耗を抑制することができる。
なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。
例えば、上記実施形態では、縦型スクロール圧縮機について説明したが、横型のスクロール圧縮機に適用しても、同様の効果を得ることができる。また、上記実施形態では、低圧シェル方式のスクロール圧縮機について説明したが、高圧シェル方式のスクロール圧縮機に適用しても、同様の効果を得ることができる。
スクロールの先端の形状と、シール部材の形状は、本発明の効果を損なわない範囲で様々に変形が可能である。例えば、図10のように、揺動スクロール32Cの第2渦巻体322Cの先端3221Cの中央から突出して突出部3226を形成するとともに、シール部材4Cの固定部41Cを本体部42Cの両端から突出して一対形成し、シール部材4Cの一対の固定部41Cに、揺動スクロール32Cの突出部3226を挿入してもよい。この場合には、突出部3226に本体部42Cが載置され、一対の固定部41Cと第2渦巻体322Cの先端3221Cとの間に、2つの隙間C1Cが形成される。
また、図11のように、シール部材4Dの本体部42Dが第1の面421と第2の面422Dとで構成されることで、第3の面を有していなくてもよい。また、図12のように、揺動スクロール32Eの第2渦巻体322Eの先端3221と側面の間に、シール部材4Eの本体部42Eの第2の面422Eと面一な傾斜面3227を形成してもよい。
1 シェル、11 メインシェル、111 吸入管、12 ロアシェル、13 アッパーシェル、131 吐出管、14 固定台、2 メインフレーム、21 本体部、211 収容空間、212 スラスト面、213 スラストプレート、22 主軸受部、221 軸通し孔、23 返油管、3 圧縮機構部、31,31B 固定スクロール、311 第1台板、3111 摺動面、312 第1渦巻体、3121 先端、3122 溝、3123、3123B 接続部、3124 根元、3125、3215B 表面、313 吐出ポート、32 揺動スクロール、321 第2台板、3211 摺動面、322、322C、322E 第2渦巻体、3221、3221C 先端、3222 溝、3223 接続部、3224 根元、3225 表面、3226 突出部、3227 傾斜面、323 筒状部、33 オルダムリング、34 圧縮室、341 第1圧縮室、342 第2圧縮室、343 第3圧縮室、35 吐出弁、36 マフラー、361 排気孔、4、4A、4B、4C、4D、4E シール部材、41、41C 固定部、42、42A、42B、42C、42D、42E 本体部、421 第1の面、422、422B、422D、422E 第2の面、423 第3の面、5 駆動機構部、51 ステータ、52 ロータ、6 サブフレーム、61 副軸受部、62 オイルポンプ、7 クランクシャフト、71 主軸部、72 偏心軸部、73 通油路、8 ブッシュ、81 スライダ、82 バランスウエイト、9 給電部、91 カバー、92 給電端子、93 配線、C1、C1C、C2、C3、C4、C4A、C4B 隙間、R1 第1ルート、R2 第2ルート、U 一端側、L 他端側。
Claims (8)
- 台板と、前記台板から突出して形成された渦巻体と、を有するスクロールが一対組み合わされて圧縮室を形成する圧縮機構部と、
一方の前記スクロールの前記渦巻体の先端に設けられ、他方の前記スクロールと少なくとも一部が摺動するシール部材と、を備え、
前記シール部材は、前記渦巻体に固定される固定部と、前記固定部と接続され、前記先端に対向する他方の前記スクロールの前記台板の摺動面と摺動する本体部と、を有し、
前記スクロールには、前記台板の前記摺動面と前記渦巻体の側面とを接続する接続部が形成されており、
前記本体部には、他方の前記スクロールの前記台板の前記摺動面と摺動する第1の面が形成されているとともに、前記接続部の表面の形状に沿った第2の面が形成されているスクロール圧縮機。 - 前記接続部は、前記渦巻体の根元に形成され、かつ前記先端に向かって肉厚が小さく形成されている請求項1に記載のスクロール圧縮機。
- 前記スクロールの前記接続部の前記表面は、前記台板の前記摺動面に対して傾斜している傾斜面であり、
前記シール部材の前記第2の面は、前記第1の面に対して傾斜している傾斜面である請求項2に記載のスクロール圧縮機。 - 前記シール部材の前記本体部には、前記スクロールの前記渦巻体の前記側面に沿う第3の面が形成されている請求項1~請求項3の何れかに記載のスクロール圧縮機。
- 前記シール部材の前記第2の面は、前記第1の面の両側に一対形成され、前記第3の面は、前記第2の面の両側に一対形成されている請求項4に記載のスクロール圧縮機。
- 前記シール部材の前記本体部の幅W1は、前記渦巻体の前記先端の幅W2より大きく形成されている請求項1~請求項5の何れかに記載のスクロール圧縮機。
- 一対の前記スクロールの前記渦巻体の前記先端には、前記本体部から突出して形成された前記シール部材の前記固定部が噛み合う凹凸が形成されており、
前記渦巻体の前記凹凸と前記固定部との間には、前記固定部の幅方向に隙間が形成されている請求項6に記載のスクロール圧縮機。 - 前記シール部材の前記本体部の幅W1、前記渦巻体の前記先端の幅W2、および前記隙間の間隔Sは、0.9≦(W1-W2)/S≦1.0を満足する請求項7に記載のスクロール圧縮機。
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WO2018150525A1 true WO2018150525A1 (ja) | 2018-08-23 |
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Citations (2)
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JP2011247183A (ja) * | 2010-05-27 | 2011-12-08 | Sanden Corp | スクロール型流体機械 |
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2017
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