JP5717863B2 - Horizontal scroll compressor - Google Patents
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Description
本発明は、たとえば空気調和装置、冷凍装置等を構成する冷凍サイクルの一要素として搭載され、冷媒を圧縮する横形スクロール圧縮機に関するものである。 The present invention relates to a horizontal scroll compressor that is mounted as one element of a refrigeration cycle that constitutes, for example, an air conditioner, a refrigeration apparatus, etc., and compresses a refrigerant.
従来から、横形スクロール圧縮機が存在している。そのようなものとして、固定スクロール台板部に、圧縮室の前記吐出口に連通する以前の部分から圧縮流体の一部をバイパス可能なバイパス孔と、このバイパス孔を開閉させる弁と、このバイパス孔から前記流体を前記部分より低圧部分へ排出する排出孔で構成される容量制御機構と、台板中央部に設けられた吐出口を開閉させるフロート弁と、備えた横形スクロール圧縮機が開示されている(たとえば、特許文献1参照)。 Conventionally, there is a horizontal scroll compressor. As such, in the fixed scroll base plate portion, a bypass hole capable of bypassing a part of the compressed fluid from a portion before communicating with the discharge port of the compression chamber, a valve for opening and closing the bypass hole, and the bypass Disclosed is a horizontal scroll compressor including a capacity control mechanism including a discharge hole that discharges the fluid from a hole to a lower pressure part than the part, a float valve that opens and closes a discharge port provided in the center part of the base plate. (For example, refer to Patent Document 1).
特許文献1に記載されているような横形スクロール圧縮機では、低外気状態で暖房運転を行う場合、圧縮室の温度が高くなるため、歯先接触防止として、渦巻に液冷媒を入れ込むインジェクション機構を設けることが一般的である。また、従来の横形スクロール膨張機では、高圧縮比運転では圧力差増によりフロート弁の上下運動が激しくなるため、弁リフトが一定で、一端が支持され上下運動が安定しているリード弁を設けることが一般的である。しかしながら、固定スクロール背面側にすべての仕様を構成するためには、従来の横形スクロール圧縮機では内部スペースが確保できず、すべての仕様を構成できないという問題点があった。
In the horizontal scroll compressor as described in
特に、横形スクロール圧縮機を電車等の車両に搭載する場合、大きさの制約が更に上乗せさせることになるので、従来の横形スクロール圧縮機では内部スペースの確保が更に困難なものになっていた。 In particular, when the horizontal scroll compressor is mounted on a vehicle such as a train, a size restriction is further added. Therefore, it is more difficult to secure an internal space in the conventional horizontal scroll compressor.
本発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、リード弁と、容量制御機構と、インジェクション機構と、を大型化することなく搭載した横形スクロール圧縮機を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a horizontal scroll compressor equipped with a reed valve, a capacity control mechanism, and an injection mechanism without increasing the size. It is aimed.
本発明に係る横形スクロール圧縮機は、油貯めが形成される密閉容器と、前記密閉容器内に配置され、渦巻体を備えた揺動スクロールとともに流体圧縮機構の一部を構成する渦巻体を備えた固定スクロールと、前記固定スクロールの背面に配置され、該固定スクロールの吐出口を開閉するリード弁と、前記固定スクロールの背面側に配置され、前記リード弁とともに前記固定スクロールを覆う弁カバーと、前記固定スクロールに形成された複数の容量制御ポートを介して圧縮途中の冷媒を低圧側に導く容量制御機構と、前記固定スクロールに形成された1つのインジェクションポートを介し、前記揺動スクロールの渦巻体と前記固定スクロールの渦巻体とによって形成される複数の圧縮室のうちの1つに液冷媒を注入するインジェクション機構と、を備え、前記弁カバーには、前記固定スクロールの吐出口と連通する第1貫通孔、前記固定スクロールに形成された複数の容量制御ポートと連通する第2貫通孔、及び、前記固定スクロールに形成されたインジェクションポートに連通する第3貫通孔が形成され、前記容量制御機構は、前記第2貫通孔を介して前記固定スクロールに形成された前記容量制御ポートに接続され、前記インジェクション機構は、前記第3貫通孔を介して前記固定スクロールに形成された前記インジェクションポートに接続されており、前記固定スクロールの前記吐出口の縁に、前記弁カバーに形成されている第1貫通孔に嵌るように前記弁カバー側に向かって突出させた突起部を設けたものである。 A horizontal scroll compressor according to the present invention includes a sealed container in which an oil reservoir is formed, and a spiral body that is disposed in the sealed container and forms a part of a fluid compression mechanism together with an orbiting scroll including a spiral body. A fixed scroll, a reed valve disposed on the back surface of the fixed scroll and opening and closing a discharge port of the fixed scroll, a valve cover disposed on the back surface side of the fixed scroll and covering the fixed scroll together with the reed valve, A capacity control mechanism that guides refrigerant in the middle of compression to a low pressure side through a plurality of capacity control ports formed in the fixed scroll, and a spiral body of the orbiting scroll through one injection port formed in the fixed scroll And an injection machine for injecting liquid refrigerant into one of a plurality of compression chambers formed by the spiral body of the fixed scroll The valve cover includes a first through hole communicating with the discharge port of the fixed scroll, a second through hole communicating with a plurality of capacity control ports formed in the fixed scroll, and the fixed scroll. A third through hole communicating with the injection port formed in the first through hole is formed, and the capacity control mechanism is connected to the capacity control port formed in the fixed scroll through the second through hole, and the injection mechanism is the third is connected to the injection port formed in the front Symbol fixed scroll through the through-hole, the edge of the discharge port of the fixed scroll, the first through-hole formed in the valve cover Protrusions that protrude toward the valve cover are provided so as to fit .
本発明に係る横形スクロール圧縮機によれば、大型化を招くことなく、リード弁、容量制御機構、及び、インジェクション機構を備えることができる。よって、本発明に係る横形スクロール圧縮機によれば、限られたスペースであっても搭載することができ、高圧縮比運転の実現ができる。 The horizontal scroll compressor according to the present invention can be provided with a reed valve, a capacity control mechanism, and an injection mechanism without increasing the size. Therefore, the horizontal scroll compressor according to the present invention can be installed even in a limited space, and a high compression ratio operation can be realized.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る横形スクロール圧縮機(以下、圧縮機100と称する)の構成例を示す縦断面図である。図2は、図1中に示した流体圧縮機構20の一部を分解した状態の概略を示す分解斜視図である。図3は、図1中に示した弁カバー4部分を拡大して示した概略拡大図である。図1〜図3に基づいて、圧縮機100の構成及び動作について説明する。なお、図1を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、横形スクロール圧縮機とは、主軸の軸方向を横向き(鉛直方向に対し所定の角度で傾斜させた向き)に配置した圧縮機のことである。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a configuration example of a horizontal scroll compressor (hereinafter referred to as a compressor 100) according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view schematically showing a state in which a part of the
この圧縮機100は、たとえば冷蔵庫や冷凍庫等の冷凍装置、自動販売機、空気調和装置、給湯器等の冷凍サイクル装置を構成する冷凍サイクルの一要素として搭載され、冷媒を圧縮するために用いられるものである。この圧縮機100は、冷凍サイクルを循環する冷媒等の作動流体を吸入し、圧縮して高温高圧の状態として吐出させるものである。また、圧縮機100は、リード弁10と、容量制御機構50と、インジェクション機構60と、が大型化することなく密閉容器1内に構成されている。
The
なお、図1では、主軸7の一端側(流体圧縮機構20側)が他端側(油貯め13側)よりも上に位置するように傾斜させて配置した状態の横形スクロール圧縮機を例に示している。ただし、主軸7を鉛直方向に対して90°に傾斜させ、横形スクロール圧縮機を水平配置してもよい。
In FIG. 1, a horizontal scroll compressor in a state where the
[圧縮機100の構成]
圧縮機100は、密閉容器1と、流体圧縮機構20と、モーター30と、第1フレーム8と、オルダムリング9と、主軸7と、を主たる要素として構成されている。密閉容器1は、圧力容器となっており、圧縮機100の外郭を構成している。流体圧縮機構20及びモーター30は、密閉容器1内に収納されている。図1に示すように、流体圧縮機構20が密閉容器1の吐出側に、モーター30が密閉容器1の油貯め13側に配置されている。[Configuration of Compressor 100]
The
第1フレーム8は、密閉容器1の内周面に固着され、揺動スクロール3を回転自在に軸方向に支持するとともに、モーター30で発生した駆動力を流体圧縮機構20に伝達する主軸7を回転自在に径方向に支持するものである。オルダムリング9は、揺動スクロール3の自転を防ぐものである。主軸7は、モーター30で発生した駆動力を流体圧縮機構20に伝達するものである。
The first frame 8 is fixed to the inner peripheral surface of the
なお、密閉容器1の底部は、潤滑油を貯留する油貯め13となっている。また、密閉容器1には、作動流体を吸入するための吸入側配管103と、作動流体を吐出するための吐出側配管104とが連接されている。
In addition, the bottom part of the
流体圧縮機構20は、吸入側配管103から吸入した冷媒ガス等の作動流体を圧縮して密閉容器1内の吐出空間105に排出する機能を有している。この吐出空間105に排出された作動流体は、吐出側配管104から圧縮機100の外部に吐出されるようになっている。モーター30は、流体圧縮機構20で作動流体を圧縮するために、流体圧縮機構20を構成する揺動スクロール3を駆動する機能を果たすようになっている。つまり、モーター30は、主軸7を介して揺動スクロール3を駆動することによって、流体圧縮機構20で作動流体を圧縮させるようになっている。
The
流体圧縮機構20には、固定スクロール2と、揺動スクロール3と、が組み合わされて配置されている。固定スクロール2は吐出側に、揺動スクロール3は油貯め13側に配置されるようになっている。固定スクロール2には、一方の面に立設された渦巻状突起である渦巻体2cが形成されている。また、揺動スクロール3にも、一方の面に立設された渦巻状突起である渦巻体3aが形成されている。そして、揺動スクロール3及び固定スクロール2は、渦巻体3aと渦巻体2cとが互いに噛み合わせられ、密閉容器1内に設置されている。渦巻体3aと渦巻体2cとの間には、相対的に容積が変化する圧縮室108が形成される。
In the
固定スクロール2は、第2フレーム40に図示省略のボルト等によって固定されている。固定スクロール2の台板部の中央部には、圧縮され、高圧となった作動流体を吐出する吐出口2aが形成されている。そして、圧縮され、高圧となった作動流体は、固定スクロール2の吐出側(紙面右側)に設けられている吐出空間105に排出されるようになっている。また、固定スクロール2の台板部の背面(吐出空間105側の面)には、弁座2bが設けられ、リード弁10が取り付けられる。
The
さらに、固定スクロール2の背面側の吐出口2aの周縁(弁座2bとの連通部分は開放)には、弁カバー4側に向かって突出させた突起部2dが形成されている。この突起部2dが、弁カバー4の貫通孔4aに嵌ることで、固定スクロール2と弁カバー4とを容易に位置合わせできる。すなわち、突起部2dは、弁カバー4の組み立て時におけるガイドとして機能する。よって、固定スクロール2、パッキン5、弁カバー4の組立性を向上するだけでなく、組立精度も向上することができる。なお、弁カバー4の貫通孔4aの周辺には、突起部2dが嵌るような凹部を形成しておくとよい。また、突起部2dの一部又は凹部の一部に、係止部又は係止受部を形成しておくと、位置決めがより確実に実行できる。
Further, a
また、固定スクロール2には、容量制御ポート51及びインジェクションポート61が貫通形成されている。さらに、固定スクロール2の台板は、圧縮機100の小型化を実現するために極力薄くしてある。なお、インジェクションポート61の形成位置については図6及び図7を用いて後段で詳細に説明する。
Further, the fixed
弁座2bに設置されるリード弁10は、弁押さえ11によって荷重が加えられている。つまり、リード弁10は、圧縮冷媒から所定値以上の圧力が伝達されると駆動し、吐出口2aを開放する。また、リード弁10は、固定スクロール2の背面側に設置される弁カバー4によってカバーされている。弁押さえ11によって、リード弁11の疲労破壊の低減を図っている。
A load is applied to the
固定スクロール2の背面側には、吐出口2aより出た高圧流体を低圧空間に漏れないように吐出側配管104に供給するための弁カバー4が設けられる。弁カバー4の中央部には、固定スクロール2の吐出口2aと連通する貫通孔4aが形成されている。また、弁カバー4には、固定スクロール2に形成されている容量制御ポート51と連通する貫通孔4c及びインジェクションポート61に連通する貫通孔4dが形成されている。さらに、弁カバー4の背面(吐出側面)には、弁座4bが形成されている。この弁座4bには、圧縮した冷媒を吸入側に導く容量制御機構50が設けられる。容量制御機構50の吐出圧を導く配管(容量制御配管52)は、密閉容器1にロウ付けされている。
On the back side of the fixed
容量制御機構50は、固定スクロール2に形成されている複数個の容量制御ポート51と、弁やバネが設けられ、弁カバー4の弁座4bに取り付けられる容量制御機構本体55と、複数の容量制御機構本体55を連結するバイパス管53と、バイパス管53の配管途中に接続される容量制御配管52と、弁カバー4に形成されている貫通孔4cと、で構成されている。この容量制御機構50は、容量制御機構本体55に設けられている弁によって、流体排出口(弁カバー4に形成された貫通孔4c)を開閉することで、容量制御運転を調整する機能を有している。なお、容量制御ポート51は、少なくとも2つあればよい。この容量制御ポート51は、圧縮機100の運転範囲で位置及び個数が決定される。
The
容量制御機構50は、圧縮途中の冷媒を吸入側にバイパスさせることで容量制御運転を実行する。具体的には、全負荷運転時には、容量制御機構50は、高圧冷媒を容量制御機構本体55に設けられている弁に背圧として加え、固定スクロール2に押圧して複数の容量制御ポート51との間を遮断し、圧縮室108内に流入した冷媒の全部を圧縮ポート2aに導き、低圧側には戻らないようにする。一方、軽負荷運転時には、容量制御機構50は、高圧冷媒を容量制御機構本体55に設けられている弁に加わらないようにして、圧縮室108から弁をバネ等で押し上げ、圧縮室108内に流入した冷媒の一部を複数の容量制御ポート51を介して低圧側にリークするようにし、負荷に対応した能力になるようにする。
The
さらに、インジェクションポート61と連通する弁カバー4の貫通孔4dにインジェクション管62が取り付けられ、インジェクションポート61とともに圧縮室108に液冷媒を流入するインジェクション機構60を構成する。なお、インジェクション管62は、密閉容器1にロウ付けされている。
Further, an
インジェクション機構60は、固定スクロール2に形成されているインジェクションポート61と、弁カバー4に形成されている貫通孔4dに取り付けられるインジェクション管62と、弁カバー4に形成されている貫通孔4dと、で構成されている。このインジェクション機構60は、流体圧縮機構20に形成される圧縮室108に、液冷媒をインジェクション(注入)する機能を有している。そして、インジェクション機構60は、圧縮室108内の冷媒の容量(密度)を増やし、かつ流体圧縮機構20を冷却するようになっている。
The
固定スクロール2と弁カバー4との間にはパッキン5が設けられ、固定スクロール2の吐出口2aと弁カバー4との間をシールするようにしている。このパッキン5にも、固定スクロール2に形成されている容量制御ポート51に連通する貫通孔5b及びインジェクションポート61に連通する貫通孔5cが形成されている。また、パッキン5には、固定スクロール2の弁座2bに対応した位置に貫通孔5aが貫通形成されている。
A
揺動スクロール3は、固定スクロール2に対して自転運動することなく公転旋回運動を行なうようになっている。また、揺動スクロール3の渦巻体3a形成面とは反対側の面(以下、スラスト面119と称する)の略中心部には、中実円筒形状の揺動スクロールボス部118が形成されている。この揺動スクロールボス部118は、後述する主軸7の一端(流体圧縮機構20側の端部)に設けられた偏心穴7aに嵌入(係合)される。なお、揺動スクロール3は、スラスト面119のスラスト軸受部を介して摺動自在になっている。
The
第1フレーム8は、第2フレーム40に圧入、固着され、揺動スクロール3を回転自在に支持するものである。また、第1フレーム8の中心部には、主軸7を貫通させるため貫通孔が形成されている。この貫通孔が、主軸7の流体圧縮機構20側の部分を回転自在に軸支する主軸受として機能している。また、第1フレーム8に、揺動スクロール3のスラスト面119側から軸方向モーター30側に貫通する排油孔を形成しておくとよい。さらに、第1フレーム8には、オルダムリング9を収納する収納空間が形成されている。なお、主軸7の偏心穴7aの揺動スクロールボス部118が収納される空間が揺動軸受3bとなっている。
The first frame 8 is press-fitted and fixed to the
オルダムリング9は、たとえば揺動スクロール3と第1フレーム8との間に配設され、揺動スクロール3の自転運動を阻止するとともに、公転運動を可能とする機能を果たすようになっている。つまり、オルダムリング9は、揺動スクロール3の自転防止機構として機能するのである。オルダムリング9の一方の面には爪部が形成され、揺動スクロール3の一方の面及び第1フレーム8の一方の面にはオルダムリング9の爪部を収容する収納空間が形成され、オルダムリング9の爪部が収納空間に収容され、爪部がその収納空間で摺動されることで、揺動スクロール3の自転運動を阻止するとともに、公転運動を可能としている。
The
モーター30は、密閉容器1に収容され、固着支持されたステーター30aと、ステーター30aと組み合わされることでトルクを発生するローター30bと、で概略構成されている。ステーター30aは、積層鉄心(図示省略)に複数相の巻線(図示省略)を装着して構成されている。ローター30bは、ステーター30aの内壁面と所定の空隙をもって保持されており、ステーター30aへの通電が開始することにより回転駆動し、主軸7を回転させる。なお、図1には図示していないが、電動機を構成するステーター30aの流体圧縮機構20側には配線が施されている。
The
主軸7は、ローター30bに固着支持され、一端(偏心穴7a)が揺動スクロールボス部118に結合されている。主軸7は、ローター30bの回転に伴って回転し、揺動スクロール3を旋回させる。この主軸7の一端には、揺動スクロールボス部118と回転自在に嵌合する偏心穴7aが形成されている。また、主軸7の内部には、軸方向に貫通している給油通路7bが形成されている。この給油通路7bは、油貯め13に貯留してある潤滑油の流路となるものである。油貯め13に溜まっている潤滑油は、主軸7の回転に伴ってオイルポンプ等が駆動することで吸い上げられ、給油通路7bを流れて流体圧縮機構20の各摺動部分(主軸受や揺動軸受3b、スラスト軸受部等)に供給されるようになっている。
The
第2フレーム40は、主軸7の他端側の部分を支持するために密閉容器1に固着されている。この第2フレーム40は、密閉容器1の内周面に固着され、中心部に主軸7を回転自在に軸支するため貫通孔(副軸受)が形成されている。
The
吸入側配管103は、圧縮機100に連接され、流体圧縮機構20とモーター30の間から、密閉容器1内へ作動流体を吸入させるものである。この吸入側配管103は、密閉容器1内の低圧空間に開口するようになっている。 吐出側配管104は、圧縮機100に連接され、流体圧縮機構20で圧縮された作動流体を吐出するようになっている。この吐出側配管104は、密閉容器1内の高圧となる吐出空間105に開口するようになっている。
The
[固定スクロール2、リード弁10、弁カバー4、容量制御機構50、インジェクション機構60について]
図2に基づいて、固定スクロール2、リード弁10、弁カバー4、容量制御機構50、インジェクション機構60のそれぞれの構成について詳細に説明する。図2(a)が固定スクロール2を揺動スクロール3側から見た状態を、図2(b)が固定スクロール2、リード弁10、弁カバー4、容量制御機構50、インジェクション機構60を分解した状態を、それぞれ示している。なお、図2(b)には、弁押さえ11及びパッキン5を併せて図示している。[Regarding the fixed
Based on FIG. 2, each structure of the fixed
固定スクロール2には、上述したように吐出口2aが貫通形成されている。また、固定スクロール2の背面には、弁座2bが形成されている。この弁座2bは、固定スクロール2の背面側の一部に凹部を形成することで構成している。また、弁座2bは、吐出口2aと連通している。固定スクロール2の背面側の吐出口2aの周縁には、弁カバー4側に向かって突出させた突起部2dが形成されている。さらに、固定スクロール2には、容量制御ポート51及びインジェクションポート61が貫通形成されている。
As described above, the
リード弁10は、圧縮比の高い運転で使用することができ、疲労破壊しないように信頼性を向上することができる。このリード弁10は、上述したように、固定スクロール2に形成されている弁座2bに取り付けられる。弁座2bに取り付けられたリード弁10は、弁押さえ11によって荷重がかけられている。
The
弁カバー4は、上述したように、固定スクロール2の背面側に設けられ、固定スクロール2に形成されている弁座2bに取り付けられたリード弁10とともに固定スクロール2を覆うようになっている。弁カバー4には、貫通孔4aが貫通形成されている。この貫通孔4aは、密閉容器1内の高圧空間104に開放している。弁カバー4が固定スクロール2に取り付けられると、弁カバー4の貫通孔4aが固定スクロール2の吐出口2aと連通することになる。よって、弁カバー4は、固定スクロール2に取り付けられることで、固定スクロール2の吐出口2aより出た高圧流体を低圧空間に漏れないように吐出側配管104に導くようになっている。
As described above, the
また、上述したように、弁カバー4には、固定スクロール2に形成されている容量制御ポート51と連通する貫通孔4c及びインジェクションポート61に連通する貫通孔4dが貫通形成されている。つまり、弁カバー4が固定スクロール2に取り付けられると、貫通孔4aが吐出口2aと連通するだけでなく、貫通孔4cが容量制御ポート51、貫通孔4dがインジェクションポート61とそれぞれ連通するようになっている。なお、弁カバーの貫通孔4cの周縁には、容量制御機構本体55が取り付けられる凹状の弁座4bが形成されている。また、弁カバー4の貫通孔4aの周縁には、吐出空間105に向かって突出させた突起部4eが形成されている。
Further, as described above, the
容量制御機構50は、固定スクロール2に形成されている複数個の容量制御ポート51と、弁カバー4に形成されている貫通孔4cを介して固定スクロール2に形成されている複数個の容量制御ポート51に連通する容量制御機構本体55と、容量制御機構本体55同士を接続するバイパス管53と、バイパス管53の配管途中に接続される容量制御配管52と、容量制御ポート51と容量制御機構本体55とを連通させる貫通孔4cと、によって構成されることになる。
The
インジェクション機構60は、固定スクロール2に形成されているインクジェットポート61と、弁カバー4に形成されている貫通孔4dを介して固定スクロール2に形成されているインジェクションポート61に連通するインジェクション管62と、インジェクションポート61とインジェクション管62とを連通させる貫通孔4dと、によって構成されることになる。
The
図3に基づいて、固定スクロール2、リード弁10、弁カバー4、容量制御機構50、インジェクション機構60を組み立てた状態について詳細に説明する。なお、図3では、固定スクロール2の一部、リード弁10、弁カバー4、容量制御機構50の一部、及び、インジェクション機構60の一部を範囲Xに示している。
Based on FIG. 3, the state which assembled the fixed
固定スクロール2に形成されている弁座2bにリード弁10が取り付けられる。リード弁10は、上述したように圧縮比の高い運転で使用することができるものであるが、圧縮比の高い運転を実現するためには、固定スクロール2の台板を厚くする必要がある。しかしながら、固定スクロール2の台板を厚くすると、圧縮機100の大型化を招くことになってしまう。
A
そこで、圧縮機100では、固定スクロール2の背面側に弁カバー4を設けるようにしている。弁カバー4は、上述したように、固定スクロール2の背面側に設けられ、固定スクロール2に形成されている弁座2bに取り付けられたリード弁10とともに固定スクロール2を覆うようになっている。つまり、弁カバー4は、固定スクロール2の強度を補強するという機能を有するとともに、容量制御機構50を構成している容量制御機構本体55の設置位置を確保するという機能を有している。したがって、弁カバー4を設けることによって、固定スクロール2と容量制御機構50及びインジェクション機構60との間に介在し、固定スクロール2の台板を薄く、容量制御機構50の固定に別部品を要求しないことが可能となる。
Therefore, in the
[圧縮機100の動作]
ここで、圧縮機100の動作について簡単に説明する。
ローター30bは、ステーター30aが発生する回転磁界からの回転力を受けて回転する。それに伴って、ローター30bに固定された主軸7が回転駆動する。揺動スクロール3は、主軸7の偏心穴7aに係合されており、揺動スクロール3の自転回転運動がオルダムリング9の自転防止機構によって公転旋回運動に変換される。この主軸7の回転駆動によって、密閉容器1内の作動流体が固定スクロール2の渦巻体2cと揺動スクロール3の渦巻体3aとにより形成される圧縮室108内へ流れ、吸入過程が開始する。[Operation of Compressor 100]
Here, the operation of the
The
圧縮室108内に作動流体が吸入されると、偏心させられた揺動スクロール3の公転旋回運動で、圧縮室108の容積を減少させる圧縮過程へと移行する。つまり、流体圧縮機構20では、揺動スクロール3が公転旋回運動すると、作動流体が吸入口となる揺動スクロール3の渦巻体3a及び固定スクロール2の渦巻体2cの最外周開口部から取り込まれて、揺動スクロール3の回転とともに徐々に圧縮されながら中心部に向かうようになっている。なお、冷凍サイクルを循環してきた低圧状態の冷媒は、吸入側配管103から密閉容器1内に流入するようになっている。
When the working fluid is sucked into the
そして、圧縮室108で圧縮された作動流体は、吐出過程に移行する。つまり、作動流体は、固定スクロール2の吐出口2aを通過し、リード弁10及び弁カバー4を介して、吐出空間105を経由して吐出側配管104から、密閉容器1の外部に排出される。圧縮機100の吐出側配管104から吐出された冷媒は、高温高圧の状態となって、まず冷凍サイクルを構成する凝縮器に流入するようになっており、その後冷凍サイクルを構成する各機器を循環して、再度圧縮機100に吸入される。それから、ステーター30aへの通電を停止すると圧縮機100は停止する。
Then, the working fluid compressed in the
油貯め13に溜まっている潤滑油は、モーター30が駆動することにより主軸7が回転し、それに伴い図示省略のオイルポンプが駆動し、吸い上げられ、給油通路7bを流れて流体圧縮機構20に給油される。各軸受を潤滑した潤滑油は、第1フレーム8に形成されているオルダムリング9の収納空間に流入する。この収納空間には排油孔が形成されているので、収納空間に流入した潤滑油は、この排油孔により排油される。
The lubricating oil accumulated in the
弁カバー4に設けられた容量制御機構50を駆動させずに、最大能力で圧縮機100を運転する場合、容量制御配管52に吐出圧を導くことによって、容量制御機構50の構成部品の1つである弁(図示省略)を押し下げ、容量制御機構50の流体排出口を閉じる。こうすることによって、容量制御機構50の流体排出口を閉鎖し、容量制御機構50を構成しているバイパス管53に冷媒を流さず、流体圧縮機構20で圧縮された冷媒は、圧縮機1の外部に排出されることになる。
When the
また、容量制御機構50を駆動させ、圧縮機100の容量制御を行って運転する場合、容量制御配管52に吸入圧を導き、容量制御機構50の構成部品の1つであるばねで弁を押し上げ、流体排出口を開放し、バイパス管53を連通し、圧縮室108内の冷媒の一部を固定スクロール2の外に排出し、圧縮室108内の容量を制御する。
Further, when the
さらに、インジェクション機構60を用いて運転する場合は、圧縮室108内より高い圧力の液冷媒(凝縮後、減圧前の状態の冷媒)をインジェクション管62に導き、圧縮室108に流入させ、圧縮室108内の冷媒の容量を増やし、かつ圧縮室108内を冷却する。こうすることによって、流体圧縮機構20により圧縮された高圧縮な冷媒は、吐出口2aを通り、リード弁10を介した後、弁カバー4、吐出側配管104を通り、圧縮機100の外部に排出される。
Further, when the
[従来技術との対比]
図4は、圧縮機100の定常運転範囲を説明するためのグラフである。従来、車両の暖房運転としては、ヒーター暖房方式が多く採用されていた。つまり、スクロール圧縮機が冷房運転専用に使用されるようになっていた。よって、暖房運転を考慮する必要がなく、インジェクション機構を積極的に設ける必要がなかった。また、圧縮比の高い運転にはならないので、リード弁を使用する必要がなく、簡易な構成の弁(たとえば、丸弁等)で対応することができた。ところが、近年の環境問題に対する観点から、車両に搭載されるスクロール圧縮機にも暖房運転を実行させたいという要請が強くなってきている。[Contrast with conventional technology]
FIG. 4 is a graph for explaining the steady operation range of the
ただし、従来から使用しているスクロール圧縮機に暖房運転を実行させようとすると、暖房運転領域での能力不足が顕著に現れ(図4参照)、また圧縮比の高い運転となるため簡易な構成の弁の疲労破壊が多く発生してしまった。そこで、圧縮機100では、暖房運転領域での能力不足を補うためにインジェクション機構60を設け、圧縮比の高い運転に耐えられるリード弁10を採用することにした。これらに加え、圧縮機100では、容量制御機構50も採用している。
However, if the conventional scroll compressor is allowed to perform the heating operation, the shortage of capacity in the heating operation region will be noticeable (see FIG. 4), and the operation will be high because the operation will be high in the compression ratio. A lot of valve fatigue failure occurred. Therefore, in the
従来のスクロール圧縮機において、圧縮比の高い運転においては吐出弁が頻繁に駆動することになる。リード弁は、圧縮比の高い運転で使用することができ、疲労破壊しないように信頼性を向上することができる。リード弁は、通常、図1に示すような形状に構成されている。これにより、固定スクロールの背面(吐出側面)にリード弁の設置スペースが必要になる。また、リード弁を使用するためには、固定スクロールの他にリード弁を覆う別部品が別途必要になる。また、この別部品には、固定スクロールの吐出口と連通する貫通孔を形成しなければならないが、固定スクロールをボルトで固定する際に固定スクロールの吐出口と別部品の貫通孔との中心がずれてしまう可能性がある。 In a conventional scroll compressor, the discharge valve is frequently driven in an operation with a high compression ratio. The reed valve can be used in an operation with a high compression ratio, and the reliability can be improved so as not to cause fatigue failure. The reed valve is usually configured in a shape as shown in FIG. This requires a reed valve installation space on the back (discharge side) of the fixed scroll. Further, in order to use the reed valve, a separate part for covering the reed valve is required in addition to the fixed scroll. Also, this separate part must be formed with a through hole communicating with the fixed scroll discharge port, but when the fixed scroll is fixed with a bolt, the center of the fixed scroll discharge port and the through hole of the separate part is centered. There is a possibility of shifting.
容量制御機構は、通常、圧縮室内に存在する冷媒の容量をバイパス調整することで、スクロール圧縮機の能力を低下させる役目を果たす。よって、スクロール圧縮機を一定速に制御した場合であっても、スクロール圧縮機の性能を変化させることが可能になっている。通常、容量制御機構は固定スクロールに設置されるが、リード弁を使用する場合、固定スクロールの背面にはリード弁を覆う別部品が設置されることになる。そのため、リード弁及び容量制御機構を固定スクロールに設置する場合、容量制御機構を設置するための新たな部品が別途さらに必要になってしまう。よって、その分、密閉容器を大型化する必要が生じてしまう。 The capacity control mechanism usually serves to reduce the capacity of the scroll compressor by bypassing the capacity of the refrigerant existing in the compression chamber. Therefore, even when the scroll compressor is controlled at a constant speed, the performance of the scroll compressor can be changed. Normally, the capacity control mechanism is installed on the fixed scroll, but when a reed valve is used, another part that covers the reed valve is installed on the back of the fixed scroll. Therefore, when installing the reed valve and the capacity control mechanism on the fixed scroll, new parts for installing the capacity control mechanism are additionally required. Therefore, it is necessary to increase the size of the sealed container.
インジェクション機構は、通常、液冷媒を圧縮途中の圧縮室にインジェクション(注入)することで冷媒量を増やしスクロール圧縮機の能力(特に暖房能力)を確保するとともに、吐出冷媒の温度を低下させる役目を果たす。よって、スクロール圧縮機の運転範囲を拡大することが可能になっている。ただし、インジェクションした冷媒が吸入空間にバイパスしないように常に圧縮室にインジェクションポートが開口している必要がある。 The injection mechanism normally serves to increase the amount of refrigerant by injecting (injecting) liquid refrigerant into the compression chamber in the middle of compression, to ensure the scroll compressor capacity (particularly heating capacity), and to lower the temperature of the discharged refrigerant. Fulfill. Therefore, the operating range of the scroll compressor can be expanded. However, the injection port must always be opened in the compression chamber so that the injected refrigerant does not bypass the suction space.
このようなことを考慮した上でリード弁、容量制御機構、及び、インジェクション機構の全部を1つの密閉容器に搭載しようとした場合、別部品の設置スペース確保のために密閉容器が大型化してしまうことになる。加えて、容量制御機構の設置スペースが必要になるだけでなく、容量制御機構と別部品との関係も考慮する必要があり、やはり密閉容器の大型化に繋がってしまうことになる。同時に、インジェクションポートを圧縮室に常に開口させるために、インジェクションポートの位置決定を高精度で行なう必要がある。なお、組立精度の向上、コストの低下、信頼性向上を確保するという課題も当然にある。 In consideration of such a situation, if all of the reed valve, the capacity control mechanism, and the injection mechanism are to be mounted in one sealed container, the sealed container will be enlarged in order to secure installation space for other parts. It will be. In addition, not only the installation space for the capacity control mechanism is required, but also the relationship between the capacity control mechanism and another part needs to be considered, which also leads to an increase in the size of the sealed container. At the same time, in order to always open the injection port to the compression chamber, it is necessary to determine the position of the injection port with high accuracy. Of course, there are also issues of ensuring improved assembly accuracy, lower costs, and improved reliability.
ところで、容量制御機構をスイッチング素子などを用いて電気的に制御する場合、スクロール圧縮機が設置される箇所周辺の電気機器に影響を与えてしまうことがある。スクロール圧縮機を電車等の車両に搭載する場合を想定すると、スクロール圧縮機が要素機器の1つとして作用する冷凍サイクル装置以外にも多数搭載されている精密機械に影響を与え、車両全体の信頼性が低下してしまうことになりかねない。この点からも、容量制御機構を機械的に制御したいという要請がある。しかしながら、容量制御機構を機械的に制御しようとすると、上述した点に加えて更なるスクロール圧縮機の大型化を招く結果になる。そうなると、車両用としては適用することができないということになってしまう。そこで、圧縮機100では、上記のような問題点を考慮して、以下のような構成を採用している。
By the way, when the capacity control mechanism is electrically controlled using a switching element or the like, it may affect the electrical equipment around the location where the scroll compressor is installed. Assuming that the scroll compressor is mounted on a vehicle such as a train, it affects the precision machines that are mounted in addition to the refrigeration cycle device in which the scroll compressor acts as one of the component devices, and the reliability of the entire vehicle It can lead to a loss of sex. Also from this point, there is a demand to mechanically control the capacity control mechanism. However, if the capacity control mechanism is controlled mechanically, in addition to the above-described points, the scroll compressor is further increased in size. In that case, it cannot be applied for vehicles. Therefore, the
[圧縮機100の具体的な構成]
(1)圧縮機100は、リード弁10、容量制御機構50、及び、インジェクション機構60を1つの密閉容器1に搭載した。
(2)容量制御機構50は、上述したように弁カバー4に設置した。
(3)弁カバー4は、固定スクロール2の背面に形成されている突起部2dによって固定スクロール2に容易に位置決めされる。
(4)2つの圧縮室108のそれぞれにインジェクションできる位置に1つだけインジェクションポート61を設けた。[Specific Configuration of Compressor 100]
(1) In the
(2) The
(3) The
(4) Only one
(5)インジェクションポート61は、渦巻体2cの巻き終わりより360°以内(なるべく低圧側)であって、容量制御配管52及びリード弁10と干渉しない位置に形成。
(6)インジェクションポート61の径は、渦巻体2cの歯厚よりも短いものとする(圧縮室108を連結しないようにし、冷媒の漏れ損失の低減を図っている)。
(7)固定スクロール2の台板を極力薄くした。そして、リード弁10を固定するためのボルト穴2eの位置は渦巻体2cの最外周よりも外側(低圧との差圧が小さい位置)にした(漏れ損失の低減)。(5) The
(6) The diameter of the
(7) The base plate of the fixed
(圧縮機100に使用する冷媒及び冷凍機油)
圧縮機100に使用する冷媒の種類は、特に限定するものではなく、たとえば二酸化炭素や炭化水素、ヘリウムなどの自然冷媒、HFC410AやHFC407C、HFC404Aなどの塩素を含まない代替冷媒、若しくは既存の製品に使用されているR22やR134aなどのフロン系冷媒のいずれを使用してもよい。また、圧縮機100に使用する冷凍機油の種類も、特に限定するものではなく、たとえばMEL32R(冷凍機用)等を使用するとよい。(Refrigerant and refrigeration oil used in the compressor 100)
The type of refrigerant used in the
(インジェクションポート61の形成位置)
圧縮機100は、インジェクション機構60により暖房領域での能力確保を実現している。圧縮機100にインジェクションされる冷媒は、凝縮後、減圧前の状態、つまり高圧の液状である。(Formation position of injection port 61)
The
図5は、固定スクロール2の背面側の構成の一部を示した概略斜視図である。図5に示すように、弁カバー4の背面側には、容量制御機構本体55、容量制御配管52、バイパス管53、インジェクション管62が設置されている。インジェクション管62は、上述したようにインジェクションポート61に接続される。容量制御機構本体55は、弁カバー4の弁座4bに取り付けられる。バイパス管53は、容量制御機構本体55を接続する。容量制御配管52は、バイパス管53の途中に接続されている。よって、弁カバー4の背面側の限られたスペースのなか、インジェクション管62がそのまま密閉容器1の上部に延設できるような位置にインジェクションポート61を形成している。
FIG. 5 is a schematic perspective view showing a part of the configuration of the back side of the fixed
詳しくは、インジェクションポート61は、インジェクション管62が容量制御配管52(バイパス管53を含む)、リード弁10、及び、図示省略の端子箱(密閉容器1の上部外側に設置されている)に干渉せず、そのまま密閉容器1の上部に延設できるような位置に形成されている。なお、弁カバー4の背面側のスペースは複雑になっているため、インジェクションポート61を2つ形成することは構造的に困難である。そこで、圧縮機100では、インジェクションポート61を1つだけ形成するようにしている。
Specifically, in the
図6及び図7は、インジェクションポート61の形成位置を説明するための説明図である。図8は、インジェクションポート61の径を説明するための説明図である。図6〜図8に基づいて、インジェクションポート61について説明する。
6 and 7 are explanatory diagrams for explaining the formation position of the
上述したように、圧縮機100にインジェクションされる冷媒は、高圧状態である。そのため、図6に示すように、インジェクションポート61を圧縮開始に近い低圧側(図6に示す範囲A又は範囲B)に設置することで、冷媒をインジェクションしやすくなる。また、インジェクションポート61を、1ポート形状で、渦巻体2c、渦巻体3aの組み合わせによってできる2つの圧縮室108のそれぞれにインジェクションできる位置に形成している。こうすることで、図7に示すように、2つの圧縮室108のそれぞれにインジェクションされていることがわかる。
As described above, the refrigerant injected into the
また、インジェクションポート61は、渦巻体2cの巻き終わりより360°以内に形成されている。渦巻体2cの巻き終わりより360°以内とは、冷媒の入口側から中心に向かって形成される渦巻流路の入口側から360°進んだ位置の範囲内ということである。このような位置にインジェクションポート61を形成することにより、圧縮途中の早い段階でインジェクションを行なうことができることになる。つまり、図7に示すように、揺動スクロール3が360°回転したとしても、インジェクションポート61は、吸入側に近い方の圧縮室10に連通することになり、圧縮途中の早い段階でインジェクションを行なうことができる。
The
上述したように、インジェクションポート61の径は、渦巻体2cの歯厚よりも短いものとしている。こうすることによって、インジェクションポート61を介して圧縮した冷媒が低圧側の圧縮室108に漏れることがない。したがって、冷媒の漏れ損失の低減を効率的に図ることができる。反対に、インジェクションポートの径を渦巻体2cの歯厚よりも長いものとすると、図8に示すように2つの圧縮室108をインジェクションポートが連通してしまうことになってしまう。
As described above, the diameter of the
[その他の構成]
圧縮機100は横形であるので、圧縮機100を設置した際に吸入側配管103が密閉容器1の上側に位置するようにしている。加えて、圧縮機100を設置した際に固定スクロール2の吸入口も上側に位置するようにしている。これにより、液冷媒による液圧縮対策が実現できる。すなわち、液冷媒が圧縮室108内に入り、液圧縮することで起こる疲労破壊を抑制することができる。[Other configurations]
Since the
以上のように、圧縮機100によれば、弁カバー4を設けたことで固定スクロール2を薄くすることができ、容量制御機構50と、インジェクション機構60と、リード弁10と、を設けたとしても密閉容器1の大型化を招くことがない。また、圧縮機100によれば、弁カバー4を設けたことで高圧縮比運転での圧力差による弁破壊を抑制できる。さらに、圧縮機100によれば、インジェクション機構60を設けたことで、低外気状態での暖房運転を可能にすることができる。すなわち、圧縮機100によれば、密閉容器1の大型化を招かず、容量制御機構50、インジェクション機構60、リード弁10のそれぞれの機能を十分に発揮することが可能になっている。
As described above, according to the
圧縮機100によれば、車両等のような搭載スペースに限りがあるような場所に設置する場合に特に有効である。すなわち、圧縮機100によれば、小型化を実現しつつ、高圧縮比運転を可能にしているので、車両等に搭載されたとしても所望の冷房能力及び暖房能力を供給することが可能になる。
The
1 密閉容器、2 固定スクロール、2a 吐出口、2b 弁座、2c 渦巻体、2d 突起部、2e ボルト穴、3 揺動スクロール、3a 渦巻体、3b 揺動軸受、4 弁カバー、4a 貫通孔(第1貫通孔)、4b 弁座、4c 貫通孔(第2貫通孔)、4d 貫通孔(第3貫通孔)、4e 突起部、5 パッキン、5a 貫通孔、5b 貫通孔、5c 貫通孔、7 主軸、7a 偏心穴、7b 給油通路、8 第1フレーム、9 オルダムリング、10 リード弁、11 弁押さえ、13 油貯め、20 流体圧縮機構、30 モーター、30a ステーター、30b ローター、40 第2フレーム、50 容量制御機構、51 容量制御ポート、52 容量制御配管、53 バイパス管、55 容量制御機構本体、60 インジェクション機構、61 インジェクションポート、62 インジェクション管、100 圧縮機、103 吸入側配管、104 吐出側配管、105 吐出空間、108 圧縮室、118 揺動スクロールボス部、119 スラスト面。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記密閉容器内に配置され、渦巻体を備えた揺動スクロールとともに流体圧縮機構の一部を構成する渦巻体を備えた固定スクロールと、
前記固定スクロールの背面に配置され、該固定スクロールの吐出口を開閉するリード弁と、
前記固定スクロールの背面側に配置され、前記リード弁とともに前記固定スクロールを覆う弁カバーと、
前記固定スクロールに形成された複数の容量制御ポートを介して圧縮途中の冷媒を低圧側に導く容量制御機構と、
前記固定スクロールに形成された1つのインジェクションポートを介し、前記揺動スクロールの渦巻体と前記固定スクロールの渦巻体とによって形成される複数の圧縮室のうちの1つに液冷媒を注入するインジェクション機構と、
を備え、
前記弁カバーには、
前記固定スクロールの吐出口と連通する第1貫通孔、前記固定スクロールに形成された複数の容量制御ポートと連通する第2貫通孔、及び、前記固定スクロールに形成されたインジェクションポートに連通する第3貫通孔が形成され、
前記容量制御機構は、
前記第2貫通孔を介して前記固定スクロールに形成された前記容量制御ポートに接続され、
前記インジェクション機構は、
前記第3貫通孔を介して前記固定スクロールに形成された前記インジェクションポートに接続されており、
前記固定スクロールの前記吐出口の縁に、前記弁カバーに形成されている第1貫通孔に嵌るように前記弁カバー側に向かって突出させた突起部を設けた
横形スクロール圧縮機。 An airtight container in which an oil sump is formed;
A fixed scroll provided with a spiral body that is disposed in the sealed container and forms a part of a fluid compression mechanism together with a swing scroll provided with a spiral body;
A reed valve that is disposed on the back of the fixed scroll and opens and closes a discharge port of the fixed scroll;
A valve cover that is disposed on the back side of the fixed scroll and covers the fixed scroll together with the reed valve;
A capacity control mechanism that guides refrigerant in the middle of compression to a low pressure side through a plurality of capacity control ports formed in the fixed scroll;
An injection mechanism for injecting liquid refrigerant into one of a plurality of compression chambers formed by the spiral body of the orbiting scroll and the spiral body of the fixed scroll through one injection port formed in the fixed scroll. When,
With
The valve cover includes
A first through hole communicating with the discharge port of the fixed scroll, a second through hole communicating with a plurality of capacity control ports formed in the fixed scroll, and a third communicating with an injection port formed in the fixed scroll. A through hole is formed,
The capacity control mechanism is
Connected to the capacity control port formed in the fixed scroll through the second through-hole,
The injection mechanism is
Is connected to the injection port formed in the front Symbol fixed scroll through the third through hole,
The horizontal scroll compressor which provided the projection part made to protrude toward the said valve cover side so that it might fit in the 1st through-hole formed in the said valve cover at the edge of the said discharge port of the said fixed scroll .
冷媒の入口側から中心に向かって形成される渦巻流路の入口側から360°進んだ位置の範囲内に形成されている
請求項1に記載の横形スクロール圧縮機。 The injection port is
It is formed within the range of a position advanced 360 ° from the inlet side of the spiral flow path formed from the refrigerant inlet side toward the center.
The horizontal scroll compressor according to claim 1 .
前記揺動スクロールの渦巻体の歯厚よりも短くしている
請求項1又は2に記載の横形スクロール圧縮機。 The diameter of the injection port is
It is shorter than the tooth thickness of the spiral body of the orbiting scroll.
The horizontal scroll compressor according to claim 1 or 2 .
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