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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scrollkompressor, der durch Umlaufenlassen einer beweglichen Spirale in Bezug auf eine stationäre Spirale ein Arbeitsfluid in einer zwischen den Windungen der beiden Spiralen gebildeten Druckkammer verdichtet.
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STAND DER TECHNIK
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Üblicherweise sind solche Scrollkompressoren derart ausgestaltet, dass sie einen Kompressionsmechanismus mit einer stationären Spirale mit spiralförmigen Windungen an der Oberfläche einer Endplatte und einer beweglichen Spirale mit spiralförmigen Windungen an der Oberfläche einer Endplatte umfassen, und dass durch Gegenüberlage der Spiralwindungen eine Kompressionskammer zwischen den Windungen gebildet wird, und dass, indem man die bewegliche Spirale durch einen Motor in Bezug auf die stationäre Spirale umlaufen lässt, ein Arbeitsfluid (Kältemittel) in der Druckkammer verdichtet wird.
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Dabei ist an der Rückseitenfläche der Endplatte der beweglichen Spirale eine Gegendruckkammer gebildet, um die bewegliche Spirale entgegen der Kompressionsgegenkraft aus der Kompressionskammer zur stationären Spirale zu drücken. Üblicherweise wird durch Bilden eines Gegendruckkanals, der die Abgabeseite (Abgaberaum) des Kompressionsmechanismus und die Gegendruckkammer miteinander verbindet, und Anordnen eines Durchlasses (Druckreduzierungsabschnitt) in dem Gegendruckkanal der mittels des Durchlasses regulierte Abgabedruck der Gegendruckkammer zugeführt, wodurch eine Gegendrucklast (ein Gegendruck) auf die bewegliche Spirale ausgeübt wird, die die Kompressionsgegenkraft überwindet (siehe beispielsweise Patentdokument 1 und Patentdokument 2).
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In Patentdokument 1 ist zwischen der Gegendruckkammer und einem Gehäuse (Ansaugdruckbereich) ein Druckregulierungsventil (Entlastungsventil) bereitgestellt, das bei einem Anstieg des Drucks der Gegendruckkammer (Gegendruck) auf einen Höchstwert geöffnet wird, sodass der Gegendruck nicht weiter ansteigt. Dieser Höchstwert ist auf einen Wert eingestellt, bei dem der Gegendruck für eine Betriebsumgebung im Kühlbetrieb einer Klimatisierungsvorrichtung geeignet ist, in welcher der Scrollkompressor benutzt wird.
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In Patentdokument 2 ist an der Endplatte der beweglichen Spirale ein Verbindungsloch zur Drucksteuerung gebildet. Durch Bilden dieses Verbindungslochs wird vom Gegendruckkanal in die Gegendruckkammer strömendes Öl an die Druckkammer zurückgeleitet, und beispielsweise in einem Betriebszustand mit niedrigem Ansaugdruck ist eine derartige Regulierung möglich, dass der Druck in der Gegendruckkammer (Gegendruck) nicht übermäßig ansteigt. Das Verbindungsloch ist derart eingestellt, dass der Gegendruck für eine Betriebsumgebung im Heizbetrieb geeignet ist.
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LISTE DER REFERENZDOKUMENTE
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PATENTDOKUMENTE
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- Patentdokument 1: Ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 2017-166366
- Patentdokument 2: Japanische Patentauslegeschrift Nr. 5859480
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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AUFGABEN DER ERFINDUNG
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4 zeigt eine Konfigurationsansicht eines Systems, bei dem wie in Patentdokument 1 zwischen der Gegendruckkammer und dem Ansaugdruckbereich ein Druckregulierungsventil bereitgestellt ist, und 6 zeigt eine Konfigurationsansicht eines Systems, bei dem wie in Patentdokument 2 an der Endplatte der beweglichen Spirale ein Verbindungsloch zur Drucksteuerung gebildet ist. In den Ansichten steht Ps für den Ansaugdruck, Pc für den Druck der Druckkammer, Pd für den Abgabedruck und Pb für den Druck der Gegendruckkammer, also den Gegendruck. In 4 ist zudem mit PCV das genannte Druckregulierungsventil bezeichnet.
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Die vertikale Achse eines in 5 gezeigten Kurvendiagramms stellt eine Differenz (Pba - Pbn) zwischen dem tatsächlichen Gegendruck Pba und dem benötigten Gegendruck Pbn in dem System aus 4 dar, während die horizontale Achse den Abgabedruck Pd darstellt, wobei L1 ein Schwellenwert ist, und wenn (Pba - Pbn) auf oder über diesem liegt, so herrscht übermäßiger Gegendruck. Die vertikale Achse eines in 7 gezeigten Kurvendiagramms stellt eine Differenz (Pba - Pbn) zwischen dem tatsächlichen Gegendruck Pba und dem benötigten Gegendruck Pbn in dem System aus 6 dar, während die horizontale Achse den Abgabedruck Pd darstellt, wobei L1 ebenfalls ein Schwellenwert ist, und wenn (Pba - Pbn) auf oder über diesem liegt, so herrscht übermäßiger Gegendruck.
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Bei dem System aus 4, welches das Druckregulierungsventil verwendet, hängt der Gegendruck Pb vom Ansaugdruck Ps ab. In einem Betriebszustand, in dem der Ansaugdruck Ps verhältnismäßig hoch ist, sind auch der Druck Pc der Kompressionskammer, der Abgabedruck Pd und der Gegendruck Pb insgesamt hoch, weshalb, wie in 5 durch L4 angegeben, die Differenz (Pba - Pbn) unter dem Schwellenwert L1 für übermäßigen Gegendruck liegt.
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In einem Betriebszustand während des Heizbetriebs hingegen, in dem der Ansaugdruck Ps verhältnismäßig niedrig ist, sind auch der Druck Pc der Kompressionskammer, der Abgabedruck Pd und der Gegendruck Pb insgesamt niedrig, während das Druckregulierungsventil lediglich bei dem oben erörterten Höchstwert des Gegendrucks Pb im Kühlbetrieb arbeitet, weshalb, wie in 5 durch L5 angegeben, die Differenz (Pba - Pbn) über dem Schwellenwert L1 für übermäßigen Gegendruck liegt und die bewegliche Spirale übermäßig gegen die stationäre Spirale gedrückt wird und der Energieverbrauch zunimmt.
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Bei dem System aus 6, welches das Verbindungsloch zur Drucksteuerung verwendet, ist die Position des Verbindungslochs in Anpassung an einen Betriebszustand mit verhältnismäßig niedrigem Ansaugdruck Ps während des Heizbetriebs ausgelegt, weshalb in einem Betriebszustand mit verhältnismäßig niedrigem Ansaugdruck Ps das Verbindungsloch wirksam ist und den Gegendruck Pb steuert, sodass, wie in 7 durch L6 angegeben, die Differenz (Pba - Pbn) unter dem Schwellenwert L1 für übermäßigen Druck liegt.
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Insbesondere bei Verwendung von Kohlendioxid als Kältemittel (Arbeitsfluid) ist jedoch die Differenz des Drucks Pc der Kompressionskammer auf der Ansaugseite (Außenseite) und der Abgabeseite (Innenseite) des Kompressionsmechanismus hoch, weshalb in einem Betriebszustand mit verhältnismäßig hohem Ansaugdruck Ps der über den Durchlass zugeführte Gegendruck Pb weiter ansteigt, sodass, wie in 7 durch L7 angegeben, die Differenz (Pba - Pbn) über dem Schwellenwert L1 für übermäßigen Gegendruck liegt, die bewegliche Spirale übermäßig gegen die stationäre Spirale gedrückt wird und der Energieverbrauch zunimmt.
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Die vorliegende Erfindung wurde zum Lösen dieser technischen Probleme des Stands der Technik getätigt, und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen Scrollkompressor bereitzustellen, mit dem innerhalb eines breiten Ansaugdruckbereichs das Problem eines übermäßigen Gegendrucks behoben werden kann.
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LÖSUNG DER AUFGABEN
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Um die genannte Aufgabe zu erfüllen, umfasst ein Scrollkompressor der vorliegenden Erfindung einen Kompressionsmechanismus mit einer stationären Spirale und einer beweglichen Spirale, die gebildet sind, indem spiralförmige Windungen an jeweiligen Oberflächen von jeweiligen Endplatten einander gegenüberliegen, und verdichtet durch Umlaufenlassen der beweglichen Spirale in Bezug auf die stationäre Spirale in einer zwischen den Windungen der beiden Spiralen gebildeten Kompressionskammer ein Arbeitsfluid. Er ist gekennzeichnet durch eine an der Rückseitenfläche der Endplatte der beweglichen Spirale gebildete Gegendruckkammer, einen Gegendruckkanal, der die Abgabeseite des Kompressionsmechanismus und die Gegendruckkammer miteinander in Verbindung setzt, einen am Gegendruckkanal bereitgestellten Druckminderungsabschnitt, ein Verbindungsloch zur Drucksteuerung, das in der Endplatte der beweglichen Spirale gebildet ist und die Gegendruckkammer und die Kompressionskammer miteinander in Verbindung setzt, und ein Druckregulierungsventil, das zwischen der Gegendruckkammer und einem Ansaugdruckbereich bereitgestellt ist.
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Ein Scrollkompressor einer Erfindung von Anspruch 2 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei der obenstehenden Erfindung das Druckregulierungsventil für den Fall, dass der Druck der Gegendruckkammer auf einen festgelegten Höchstwert ansteigt, die Gegendruckkammer und den Ansaugdruckbereich miteinander verbindet.
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Ein Scrollkompressor einer Erfindung von Anspruch 3 ist dadurch gekennzeichnet, dass bei den obenstehenden Erfindungen der Scrollkompressor Kohlendioxid als Arbeitsfluid benutzt.
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WIRKUNGEN DER ERFINDUNG
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Da der Scrollkompressor gemäß der vorliegenden Erfindung einen Kompressionsmechanismus mit einer stationären Spirale und einer beweglichen Spirale umfasst, die gebildet sind, indem spiralförmige Windungen an jeweiligen Oberflächen von jeweiligen Endplatten einander gegenüberliegen, und durch Umlaufenlassen der beweglichen Spirale in Bezug auf die stationäre Spirale in einer zwischen den Windungen der beiden Spiralen gebildeten Kompressionskammer ein Arbeitsfluid verdichtet und mit der an der Rückseitenfläche der Endplatte der beweglichen Spirale gebildeten Gegendruckkammer, dem Gegendruckkanal, der die Abgabeseite des Kompressionsmechanismus und die Gegendruckkammer miteinander in Verbindung setzt, dem am Gegendruckkanal bereitgestellten Druckminderungsabschnitt, dem Verbindungsloch zur Drucksteuerung, das in der Endplatte der beweglichen Spirale gebildet ist und die Gegendruckkammer und die Kompressionskammer miteinander in Verbindung setzt, und dem Druckregulierungsventil versehen ist, das zwischen der Gegendruckkammer und dem Ansaugdruckbereich bereitgestellt ist, kann mittels des Verbindungslochs der Druck der Gegendruckkammer stets angemessen gesteuert werden, und zugleich können für den Fall, dass sich ein Betriebszustand mit hohem Ansaugdruck ergibt und der Druck der Gegendruckkammer auf den Höchstwert ansteigt, mittels des Druckregulierungsventils die Gegendruckkammer und der Ansaugdruckbereich miteinander in Verbindung gesetzt werden.
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Dadurch kann bei einem Übergang von einem Betriebszustand mit niedrigem Ansaugdruck in einen Betriebszustand mit hohem Ansaugdruck das Problem des Einwirkens eines übermäßigen Gegendrucks (Drucks der Gegendruckkammer) auf die bewegliche Spirale behoben und somit eine Erweiterung des Betriebsbereichs erzielt werden. Dies ist insbesondere dann äußerst wirkungsvoll, wenn als Arbeitsfluid Kohlendioxid benutzt wird.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1 eine Schnittansicht eines Scrollkompressors einer Ausführungsform, auf den die vorliegenden Erfindung angewandt wurde;
- 2 eine Systemkonfigurationsansicht des Scrollkompressors aus 1;
- 3 eine Ansicht, die die Beziehung zwischen der Differenz zwischen dem tatsächlichen Gegendruck und dem benötigten Gegendruck, dem Abgabedruck und dem Ansaugdruck im Falle des Scrollkompressors aus 1 veranschaulicht;
- 4 eine Systemkonfigurationsansicht des Scrollkompressors mit Druckregulierungsventil;
- 5 eine Ansicht, die die Beziehung zwischen der Differenz zwischen dem tatsächlichen Gegendruck und dem benötigten Gegendruck, dem Abgabedruck und dem Ansaugdruck im Falle des Scrollkompressors aus 4 veranschaulicht;
- 6 eine Systemkonfigurationsansicht des Scrollkompressors, bei dem ein Drucksteuerungsloch in der beweglichen Spirale bereitgestellt ist; und
- 7 eine Ansicht, die die Beziehung zwischen der Differenz zwischen dem tatsächlichen Gegendruck und dem benötigten Gegendruck, dem Abgabedruck und dem Ansaugdruck im Falle des Scrollkompressors aus 6 veranschaulicht.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend wird auf Grundlage der beiliegenden Figuren eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben. 1 zeigt eine Schnittansicht eines Scrollkompressors 1 eines Ausführungsbeispiels, auf den die vorliegende Erfindung angewandt wurde. Der Scrollkompressor 1 des Ausführungsbeispiels wird beispielsweise in einem Kältemittelkreislauf einer Fahrzeugklimaanlage benutzt und saugt als Arbeitsfluid der Fahrzeugklimaanlage Kohlendioxidkältemittel an, verdichtet es und gibt es aus, und ist ein so genannter Scrollkompressor mit einstückig gebildetem Wechselrichter, der einen Elektromotor 2, einen Wechselrichter 3 zum Antreiben des Elektromotors 2 und einen durch den Elektromotor 2 angetriebenen Kompressionsmechanismus 4 beinhaltet. Wenn Kohlendioxid als Kältemittel benutzt wird, herrscht auf der Hochdruckseite des Kältemittelkreislaufs ein überkritischer Zustand.
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Der Scrollkompressor 1 des Ausführungsbeispiels weist ein Hauptgehäuse 6, in dem der Elektromotor 2 und der Wechselrichter 3 aufgenommen sind, ein Kompressionsmechanismusgehäuse 7, in dem der Kompressionsmechanismus 4 aufgenommen ist, eine Wechselrichterabdeckung 8 und eine Kompressionsmechanismusabdeckung 9 auf. Das Hauptgehäuse 6, das Kompressionsmechanismusgehäuse 7, die Wechselrichterabdeckung 8 und die Kompressionsmechanismusabdeckung 9 sind jeweils aus Metall (im Ausführungsbeispiel aus Aluminium) hergestellt, und indem sie einstückig verbunden sind, wird ein Gehäuse 11 des Scrollkompressors 1 ausgebildet.
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Das Hauptgehäuse 6 ist durch einen rohrförmigen Umfangswandabschnitt 6A und einen Trennwandabschnitt 6B ausgebildet. Der Trennwandabschnitt 6B ist eine Trennwand, die das Innere des Hauptgehäuses 6 in einen Motoraufnahmeabschnitt 12, der den Elektromotor 2 aufnimmt, und einen Wechselrichteraufnahmeabschnitt 13 trennt, der den Wechselrichter 3 aufnimmt. Eine Endfläche des Wechselrichteraufnahmeabschnitts 13 ist geöffnet, und wenn der Wechselrichter 3 durch diese Öffnung aufgenommen wurde, wird sie durch die Wechselrichterabdeckung 8 verschlossen.
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Auch am Motoraufnahmeabschnitt 12 ist eine andere Endfläche geöffnet, und diese Öffnung wird nach dem Aufnehmen des Elektromotors 2 durch das Kompressionsmechanismusgehäuse 7 verschlossen. Am Trennwandabschnitt 6B springt ein Trägerabschnitt 16 vor, um einen Endabschnitt einer Drehwelle 14 des Elektromotors 2 (Endabschnitt auf der zum Kompressionsmechanismus 4 entgegengesetzten Seite) zu tragen.
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Das Kompressionsmechanismusgehäuse 7 ist auf der zum Hauptgehäuse 6 entgegengesetzten Seite geöffnet, und diese Öffnung wird nach dem Aufnehmen des Kompressionsmechanismus 4 durch die Kompressionsmechanismusabdeckung 9 verschlossen. Das Kompressionsmechanismusgehäuse 7 ist aus einem rohrförmigen Umfangswandabschnitt 7A und einem Rahmenabschnitt 7B auf dessen einer Endseite (Seite des Hauptgehäuses 6) ausgebildet, und in einem durch den Umfangswandabschnitt 7A und den Rahmenabschnitt 7B abgeteilten Raum ist der Kompressionsmechanismus 4 aufgenommen. Der Rahmenabschnitt 7B bildet eine Trennwand zum Abteilen des Hauptgehäuses 6 und des Kompressionsmechanismusgehäuses 7.
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Am Rahmenabschnitt 7B ist ein Durchgangsloch 17 zum Hindurchführen des anderen Endabschnitts der Drehwelle 14 des Elektromotors 2 (Endabschnitt auf der Seite des Kompressionsmechanismus 4) bereitgestellt, und auf die Seite des Kompressionsmechanismus 4 mit diesem Durchgangsloch 17 ist als Lagerelement zum Tragen des anderen Endabschnitts der Drehwelle 14 ein vorderes Lager 18 aufgesetzt. 19 bezeichnet dabei ein Dichtungselement, das am Teil mit dem Durchgangsloch 17 eine Abdichtung zwischen der Außenumfangsfläche der Drehwelle 14 und dem Inneren des Kompressionsmechanismusgehäuses 7 herstellt.
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Der Elektromotor 2 ist durch einen mit Spulen 35 bewickelten Stator 25 und einen Rotor 30 ausgebildet. Wenn beispielsweise Gleichstrom von einer Fahrzeugbatterie (nicht gezeigt) durch den Wechselrichter 3 in Drehstrom umgewandelt wird und die Spulen 35 des Elektromotors 2 mit Strom versorgt werden, wird der Rotor 30 drehend angetrieben.
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Im Hauptgehäuse 6 ist eine nicht dargestellte Ansaugöffnung gebildet, und durch die Ansaugöffnung angesaugtes Kältemittel strömt durch das Innere des Hauptgehäuses 6 und wird dann durch einen nachstehend beschriebenen Ansaugabschnitt 37 auf der Außenseite des Kompressionsmechanismus 4 im Inneren des Kompressionsmechanismusgehäuses 7 angesaugt. Somit wird der Elektromotor 2 durch angesaugtes Kältemittel gekühlt. Die Ausgestaltung ist derart, dass das durch den Kompressionsmechanismus 4 verdichtete Kältemittel aus einem nachstehend beschriebenen, als Abgabeseite des Kompressionsmechanismus 4 dienenden Abgaberaum 27 über eine nicht dargestellte Abgabeöffnung, die in der Kompressionsmechanismusabdeckung 9 gebildet ist, abgegeben wird.
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Der Kompressionsmechanismus 4 ist durch eine stationäre Spirale 21 und eine bewegliche Spirale 22 ausgebildet. Die stationäre Spirale 21 weist in einstückiger Weise eine rundscheibenförmige Endplatte 23 und eine von der Oberfläche (einen Fläche) der Endplatte 23 aufragende spiralförmige Windung 24 auf, die durch eine involutenförmige oder annähernd so geformte Kurve gebildet ist, und die Oberfläche der Endplatte 23, an der die Windung 24 aufragt, ist als Seite des Rahmenabschnitts 7B am Kompressionsmechanismusgehäuse 7 fixiert. In der Mitte der Endplatte 23 der stationären Spirale 21 ist ein Abgabeloch 26 gebildet, und das Abgabeloch 26 steht mit dem Abgaberaum 27 in der Kompressionsmechanismusabdeckung 9 in Verbindung. 28 bezeichnet ein Abgabeventil, das an einer Öffnung auf der Rückseitenfläche (anderen Fläche) der Endplatte 23 am Abgabeloch 26 vorgesehen ist.
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Die bewegliche Spirale 22 ist eine Spirale, die in Bezug auf die stationäre Spirale 21 umläuft, und weist in einstückiger Weise eine rundscheibenförmige Endplatte 31, eine von der Oberfläche (einen Fläche) der Endplatte 31 aufragende spiralförmige Windung 32, die durch eine involutenförmige oder annähernd so geformte Kurve gebildet ist, und einen von der Rückseitenfläche (anderen Fläche) der Endplatte 31 in der Mitte vorspringenden Ansatzabschnitt 33 auf. Bei der beweglichen Spirale 22 liegt die Windung 32 der Windung 24 der stationären Spirale 21 gegenüber, wobei die Vorsprungrichtung der Windung 32 die Seite mit der stationären Spirale 21 ist, und sie sind ineinander eingreifend angeordnet, und zwischen den Windungen 24, 32 ist eine Kompressionskammer 34 gebildet.
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Das heißt, die Windung 32 der beweglichen Spirale 22 liegt der Windung 24 der stationären Spirale 21 gegenüber, und sie stehen derart miteinander in Eingriff, dass das Vorderende der Windung 32 mit der Oberfläche der Endplatte 23 in Kontakt steht und das Vorderende der Windung 24 mit der Oberfläche der Endplatte 31 in Kontakt steht. Am anderen Endabschnitt der Drehwelle 14, also am Endabschnitt auf der Seite der beweglichen Spirale 22, ist ein säulenförmiger Antriebsvorsprung 48 bereitgestellt, der an einer von der Achsmitte der Drehwelle 14 versetzten Position vorspringt. An diesem Antriebsvorsprung 48 ist eine ebenfalls säulenförmige Exzenterbuchse 36 angebracht und ist am anderen Endabschnitt der Drehwelle 14 von der Achsmitte der Drehwelle 14 versetzt bereitgestellt.
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Die Exzenterbuchse 36 ist dabei an einer von der Achsmitte der Exzenterbuchse 36 versetzten Position am Antriebsvorsprung 48 angebracht, und die Exzenterbuchse 36 ist auf den Ansatzabschnitt 33 der beweglichen Spirale 22 aufgesetzt. Die bewegliche Spirale 22 ist derart ausgestaltet, dass sie keine Eigendrehung vollzieht, wenn die Drehwelle 14 zusammen mit dem Rotor 30 des Elektromotors 2 gedreht wird, und vollzieht stattdessen eine Umlaufbewegung um die stationäre Spirale 21. 49 bezeichnet einen Ballast, der in Bezug auf das vordere Lager 18 auf der Seite der beweglichen Spirale 22 an der Außenumfangsfläche der Drehwelle 14 angebracht ist.
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Da die bewegliche Spirale 22 in Bezug auf die stationäre Spirale 21 exzentrisch umläuft, bewegen sich die Exzenterrichtung und die Kontaktposition der Windungen 24, 32 unter Drehung, und die Kompressionskammer 34 mit dem vom oben beschriebenen Ansaugabschnitt 37 auf der Außenseite angesaugten Kältemittel wird im Zuge der Bewegung nach innen nach und nach kleiner. Dadurch wird das Kältemittel verdichtet und schließlich aus dem mittigen Abgabeloch 26 über das Abgabeventil 28 an den Abgaberaum 27 abgelassen.
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In 1 bezeichnet 38 eine ringförmige Druckplatte. Die Druckplatte 38 teilt die auf der Rückseite der Endplatte 31 der beweglichen Spirale 22 gebildete Gegendruckkammer 39 und den als Ansaugdruckbereich auf der Außenseite des Kompressionsmechanismus 4 im Kompressionsmechanismusgehäuse 7 gebildeten Ansaugabschnitt 37 ab und ist auf der Außenseite des Ansatzabschnitts 33 und zwischen dem Rahmenabschnitt 7B und der beweglichen Spirale 22 angeordnet. 41 bezeichnet ein Dichtungselement, das an der Rückseitenfläche der Endplatte 31 der beweglichen Spirale 22 angebracht ist und an der Druckplatte 38 anliegt, und die Gegendruckkammer 39 und der Ansaugabschnitt 37 sind durch das Dichtungselement 41 und die Druckplatte 38 abgeteilt.
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42 bezeichnet ein Dichtungselement, das an der Fläche auf der Seite des Rahmenabschnitts 7B mit der Druckplatte 38 angebracht ist und am Außenumfangsabschnitt der Druckplatte 38 anliegt und eine Abdichtung zwischen dem Rahmenabschnitt 7B und der Druckplatte 38 herstellt.
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In 1 bezeichnet 43 einen Gegendruckkanal, der von der Kompressionsmechanismusabdeckung 9 bis zum Kompressionsmechanismusgehäuse 7 verlaufend gebildet ist, wobei im Gegendruckkanal 43 als Druckminderungsabschnitt ein Durchlass 44 angebracht ist. Der Gegendruckkanal 43 setzt den Abgaberaum 27 in der Kompressionsmechanismusabdeckung 9 (Abgabeseite des Kompressionsmechanismus 4) und die Gegendruckkammer 39 miteinander in Verbindung, wodurch sich eine Ausgestaltung ergibt, bei der, wie in 1 durch den Pfeil gezeigt ist, der Gegendruckkammer 39 vor allem Öl zugeführt wird, das durch den Durchlass 44 auf Abgabedruck reguliert wurde.
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Durch diesen Druck (Gegendruck) in der Gegendruckkammer 39 wird eine die bewegliche Spirale 22 an die stationäre Spirale 21 andrückende Gegendrucklast erzeugt. Die Gegendrucklast drückt die bewegliche Spirale 22 entgegen der Kompressionsgegenkraft aus der Kompressionskammer 34 des Kompressionsmechanismus 4 an die stationäre Spirale 21 an, sodass der Kontakt zwischen den Windungen 24, 32 und den Endplatten 31, 23 aufrechterhalten wird und das Kältemittel in der Kompressionskammer 34 verdichtet werden kann.
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In der Drehwelle 14 ist ein in Axialrichtung verlaufender Ölkanal 46 gebildet, und in diesem Ölkanal 46 ist ein auf der Seite des Trägerabschnitts 16 angeordnetes Druckregulierungsventil (Entlastungsventil) 47 bereitgestellt. Der Ölkanal 46 setzt die Gegendruckkammer 39 und das Innere des Hauptgehäuses 6 (Ansaugdruckbereich) miteinander in Verbindung, und aus dem Gegendruckkanal 43 in die Gegendruckkammer 39 strömendes Öl strömt durch den Ölkanal 46 ins Innere des Hauptgehäuses 6. Das Druckregulierungsventil 47 ist zwischen der Gegendruckkammer 39 und dem Hauptgehäuse 6 (Ansaugdruckbereich) bereitgestellt und wirkt derart, dass es sich bei einem Anstieg des Drucks in der Gegendruckkammer 39 (Gegendruck) auf einen festgelegten Höchstwert öffnet, damit der Gegendruck nicht weiter ansteigt. Dieser Höchstwert ist derart eingestellt, dass ein Betrieb innerhalb eines Betriebsbereichs des Kühlbetriebs einer Fahrzeugklimaanlage möglich ist.
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Außerdem ist in der Endplatte 31 der beweglichen Spirale 22 ein Verbindungsloch 51 ausgenommen. Dieses Verbindungsloch 51 ist ein Drucksteuerungsloch, das die Gegendruckkammer 39 auf der Rückseite der Endplatte 31 der beweglichen Spirale 22 und die Kompressionskammer 34 auf der Vorderseite der Endplatte 31 miteinander in Verbindung setzt. Das Verbindungsloch 51 wirkt derart, dass in einem Betriebszustand mit verhältnismäßig niedrigem Ansaugdruck Druck aus der Gegendruckkammer 39 (Gegendruck) in die Kompressionskammer 34 entweicht, sodass kein übermäßiger Gegendruck vorliegt. Auch das Öl in der Gegendruckkammer 39 wird dabei an die Kompressionskammer 34 zurück geleitet. Dies ist besonders wirksam, wenn wie im Ausführungsbeispiel der Druck im Abgaberaum 27 des Gegendruckkanals 43 unter Reduzierung am Durchlass 44 an die Gegendruckkammer 39 angelegt wird. Die Position des Verbindungslochs 51 ist derart festgelegt, dass unter Bedingungen des Heizbetriebs einer Fahrzeugklimaanlage ein angemessener Gegendruck ausgeübt wird.
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Als Nächstes wird unter Bezugnahme auf 2 und 3 die Funktion des Druckregulierungsventils 47 und des Verbindungslochs 51 des Scrollkompressors 1 aus 1 beschrieben. 2 ist eine Systemkonfigurationsansicht des Scrollkompressors 1 aus 1, und in dieser Ansicht steht Ps für den Ansaugdruck am Ansaugabschnitt 37 (im Hauptgehäuse 6), Pc für den Druck der Kompressionskammer 34, Pd für den Abgabedruck des Abgaberaums 27 und Pb für den Druck der Gegendruckkammer 39, also den Gegendruck. PCV in 2 bezeichnet das Druckregulierungsventil 47 und 51 das oben erörterte Verbindungsloch.
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Die vertikale Achse eines in 3 gezeigten Kurvendiagramms stellt eine Differenz (Pba - Pbn) zwischen dem tatsächlichen Gegendruck Pba und dem benötigten Gegendruck Pbn in dem System aus 2 dar, während die horizontale Achse den Abgabedruck Pd darstellt, wobei L1 ebenso wie oben erörtert ein Schwellenwert ist, und wenn (Pba - Pbn) auf oder über diesem liegt, so herrscht übermäßiger Gegendruck.
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Im Falle des Scrollkompressors 1 aus 1 ist die Position des Verbindungslochs 51 an den Betriebszustand mit verhältnismäßig niedrigem Ansaugdruck Ps des Heizbetriebs angepasst. Im Betriebszustand mit verhältnismäßig niedrigem Ansaugdruck Ps ist daher das Verbindungsloch 51 wirksam und steuert den Gegendruck Pb, sodass, wie in 3 durch L2 angegeben, die Differenz (Pba - Pbn) in einem Bereich, der sich ausreichend weit unterhalb des Schwellenwerts L1 für übermäßigen Gegendruck befindet, gesteuert wird.
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Wenn sich ein Betriebszustand mit verhältnismäßig hohem Ansaugdruck Ps wie beispielsweise im Kühlbetrieb ergibt, ist aufgrund der Benutzung von Kohlendioxid als Kältemittel die Differenz des Drucks Pc der Kompressionskammer 34 auf der Ansaugseite (Außenseite) und der Abgabeseite (Innenseite) des Kompressionsmechanismus 4 hoch. Daher erhöht sich auch der über den Durchlass 44 zugeführte Gegendruck Pb, doch wenn der Gegendruck Pb bis auf den Höchstwert ansteigt, öffnet sich das Druckregulierungsventil 47, sodass der Gegendruck Pb nicht weiter ansteigt. Auch in einem Betriebszustand mit verhältnismäßig hohem Ansaugdruck Ps steigt daher, wie in 3 durch L3 angegeben, die Differenz (Pba - Pbn) nicht über den Schwellenwert L1 für übermäßigen Gegendruck.
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Da in der vorliegenden Erfindung wie oben ausführlich beschrieben bei dem Scrollkompressor 1, bei dem der Durchlass 44 im Gegendruckkanal 43 bereitgestellt ist, der die Gegendruckkammer 39, die auf der Rückseitenfläche der Endplatte 31 der beweglichen Spirale 22 gebildet ist, und den Abgaberaum 27 miteinander in Verbindung setzt, und der Gegendruckkammer 39 einer Druckregulierung unterzogener Abgabedruck zugeführt wird, in der Endplatte 31 der beweglichen Spirale 22 das Verbindungsloch 51 zur Drucksteuerung gebildet ist, das die Gegendruckkammer 39 und die Kompressionskammer 34 miteinander in Verbindung setzt, und zwischen der Gegendruckkammer 39 (Gegendruck) und dem Inneren des Hauptgehäuses 6 (Ansaugdruckbereich) das Druckregulierungsventil 47 bereitgestellt ist, kann mittels des Verbindungslochs 51 der Druck der Gegendruckkammer 39 stets angemessen gesteuert werden, und zugleich können für den Fall, dass sich ein Betriebszustand mit hohem Ansaugdruck ergibt und der Druck der Gegendruckkammer 39 auf den Höchstwert ansteigt, mittels des Druckregulierungsventils 47 die Gegendruckkammer 39 und das Innere des Hauptgehäuses 6 (Ansaugdruckbereich) miteinander in Verbindung gesetzt werden.
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Dadurch kann bei einem Übergang von einem Betriebszustand mit niedrigem Ansaugdruck in einen Betriebszustand mit hohem Ansaugdruck das Problem des Einwirkens eines übermäßigen Gegendrucks (Druck der Gegendruckkammer) auf die bewegliche Spirale 22 behoben und somit eine Erweiterung des Betriebsbereichs erzielt werden. Dies ist insbesondere dann äußerst wirkungsvoll, wenn wie im Ausführungsbeispiel als Kältemittel (Arbeitsfluid) Kohlendioxid benutzt wird.
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Im Ausführungsbeispiel wird die vorliegende Erfindung auf einen Scrollkompressor angewandt, der in einem Kältemittelkreislauf einer Fahrzeugklimaanlage benutzt wird, doch liegt keine Beschränkung darauf vor, und die vorliegende Erfindung ist für Scrollkompressoren wirksam, die in Kältemittelkreisläufen verschiedener Kühlvorrichtungen benutzt werden. Auch wird die vorliegende Erfindung im Ausführungsbeispiel auf einen so genannten Scrollkompressor mit einstückig gebildetem Wechselrichter angewandt, doch liegt keine Beschränkung darauf vor, und sie kann auch auf einen Scrollkompressor ohne einstückigen Wechselrichter angewandt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Scrollkompressor
- 4
- Kompressionsmechanismus
- 6
- Hauptgehäuse
- 7
- Kompressionsmechanismusgehäuse
- 9
- Kompressionsmechanismusabdeckung
- 11
- Gehäuse
- 14
- Drehwelle
- 21
- stationäre Spirale
- 22
- bewegliche Spirale
- 23, 31
- Endplatte
- 24, 32
- Windung
- 27
- Abgaberaum (Abgabeseite)
- 34
- Kompressionskammer
- 39
- Gegendruckkammer
- 43
- Gegendruckkanal
- 44
- Durchlass (Druckminderungsabschnitt)
- 46
- Ölkanal
- 47
- Druckregulierungsventil
- 51
- Verbindungsloch
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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