DE112021005986T5

DE112021005986T5 - Scrollkompressor

Info

Publication number: DE112021005986T5
Application number: DE112021005986.6T
Authority: DE
Inventors: Atsuo Teshima; Taizo Sato; Hiroki Mashiyama
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2021-01-22
Filing date: 2021-12-17
Publication date: 2023-08-31
Also published as: CN116710653A; WO2022158198A1; JP2022112750A; US20240060494A1

Abstract

Zur Verringerung einer Flächenspannung, die auf eine Spitze eines Wicklungsendabschnitts einer Spiralwand einer umlaufenden Spirale in einem Scrollkompressor wirkt. In einem Scrollkompressor 10 sind zwischen einer gegenüberliegenden Oberfläche 237, die als ein Druckaufnahmeteil dient, und einer umlaufenden Bodenplatte 521 einer umlaufenden Spirale 52 eine Druckplatte 81 und ein Druckblech 82 vorgesehen, die elastisch verformt werden können. Ein erstes Dichtungselement 83 dichtet zwischen der umlaufenden Bodenplatte 521 und dem Druckblech 82 ab und ein zweites Dichtungselement 84, dessen Durchmesser größer ist als der des ersten Dichtungselements 83, dichtet die gegenüberliegende Oberfläche 237 einer zweiten Trennwand 232 und das Druckblech 81 ab. Eine Gegendruckkammer H5 ist durch die Druckplatte 81, das Druckblech 82, das erste Dichtungselement 83 und das zweite Dichtungselement 84 von einem Ansaugdruckbereich (Raum H6) abgetrennt. Ein kreisförmiger konkaver Abschnitt 816 ist an einer Oberfläche der Druckplatte 81 auf der Seite des Druckblechs 82 ausgebildet.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scrollkompressor.
STAND DER TECHNIK
Ein Scrollkompressor beinhaltet eine feststehende Spirale und eine umlaufende Spirale, die so angeordnet sind, dass die Spiralwände der feststehenden und der umlaufenden Spirale ineinandergreifen. In dem Scrollkompressor ändert sich das Volumen einer zwischen den Spiralwänden ausgebildeten Kompressionskammer, wenn die umlaufende Spirale in Bezug auf die feststehende Spirale umläuft (kreist), und dadurch wird ein in die Kompressionskammer aufgenommenes Fluid verdichtet. Ein Beispiel für diese Art von Scrollkompressor ist im Patentdokument 1 offenbart.
5 ist eine Querschnittsansicht, die ein Beispiel für einen Scroll-Kompressor zeigt, der im Patentdokument 1 offenbart ist. Bei dem in Patentdokument 1 offenbarten Scrollkompressor ist auf einer Rückseitenseite einer Bodenplatte (Spiegelplatte) 31 einer umlaufenden Spirale (bewegliche Spirale) 22 eine Gegendruckkammer 39 ausgebildet, die eine Gegendrucklast bewirkt, die die umlaufende Spirale 22 gegen die feststehende Spirale 21 drückt. Die Gegendruckkammer 39 ist von einem Ansaugabschnitt 37, der ein Ansaugdruckbereich ist, durch eine ringförmige Druckplatte 38, die zwischen einem Rahmenabschnitt 7B eines Kompressionsmechanismusgehäuses 7 und der umlaufenden Spirale 22 (das heißt, der Rückseitenseite der umlaufenden Spirale 22) vorgesehen ist, ein ringförmiges erstes Dichtungselement 41, das an der Rückseite der Bodenplatte 31 der umlaufenden Spirale 22 befestigt ist und an einer Oberfläche der Druckplatte 38 anliegt, und ein ringförmiges zweites Dichtungselement 42, das an dem Rahmenabschnitt 7B auf der Seite der Druckplatte 38 befestigt ist, an der anderen Oberfläche der Druckplatte 38 anliegt und einen Durchmesser aufweist, der größer als der des ersten Dichtungselements 41 ist, abgetrennt.
REFERENZDOKUMENTLISTE
PATENTSCHRIFT
Patentdokument 1: JP 2020-153295 A
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
DURCH DIE ERFINDUNG ZU LÖSENDES PROBLEM
Bei dem im Patentdokument 1 offenbarten Scrollkompressor wirkt auf die umlaufende Spirale 22 aufgrund einer Zentrifugalkraft, die durch die Umlaufbewegung (Umkreisungsbewegung) der umlaufenden Spirale 22 erzeugt wird, ein Drehmoment, das die umlaufende Spirale 22 zum Kippen bringt. Darüber hinaus wirkt bei dem in Patentdokument 1 offenbarten Scrollkompressor, wie in 6 schraffiert dargestellt, die Gegendrucklast, die die umlaufende Spirale 22 gegen die feststehende Spirale 21 drückt, auf einen Abschnitt radial innerhalb des zweiten Dichtungselements 42 und radial außerhalb des ersten Dichtungselements 41 auf der anderen Oberfläche der Druckplatte 38, wenn die Druckplatte 38 von der axialen Richtung einer Antriebswelle (Drehwelle) 14 aus betrachtet wird. Das heißt, die Gegendrucklast wirkt vorspannend auf die umlaufende Spirale 22. Somit wirkt auf die umlaufende Spirale 22 sowohl ein Drehmoment aufgrund der vorgespannten Gegendrucklast als auch das Drehmoment aufgrund der Zentrifugalkraft.
Beim Kippen der umlaufenden Spirale 22 kontaktiert eine Spitze einer Spiralwand (Wicklung) 31 der umlaufenden Spirale 22 nur teilweise die Bodenplatte (Spiegelplatte) 23 der feststehenden Spirale 21 und eine Spiralwand (Wicklung) 24 der feststehenden Spirale 21 kontaktiert nur teilweise die Bodenplatte (Spiegelplatte) 31 der umlaufenden Spirale 22. Eine Kontaktkraft konzentriert sich insbesondere auf die Spitze des Wicklungsendabschnitts der Spiralwand 31 der umlaufenden Spirale 22, und der Wicklungsendabschnitt der Spiralwand 31 der umlaufenden Spirale 22 ist so ausgebildet, dass er in der Spiralwand (Wicklung) am dünnsten ist. Wenn die umlaufende Spirale 22 kippt, wirkt daher eine hohe Flächenpressung auf die Spitze des Wicklungsendabschnitts der Spiralwand der umlaufenden Spirale 22.
In den letzten Jahren gab es Forderungen nach einer Erhöhung der Effizienz und einer Reduzierung von Größe und Gewicht von Scrollkompressoren. Wenn die Effizienz eines Scrollkompressors erhöht und die Größe und das Gewicht des Scrollkompressors reduziert werden, erhöht sich der Flächendruck, der auf eine Spitze eines Wicklungsendabschnitts einer Spiralwand einer umlaufenden Spirale wirkt, aufgrund des Kippens der umlaufenden Spirale. Infolgedessen kann es zu einem Verschleiß oder einer Beschädigung der Spitze des Wicklungsendabschnitts der Wicklung der umlaufenden Spirale kommen.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Scrollkompressor bereitzustellen, der in der Lage ist, den Flächendruck zu reduzieren, der auf eine Spitze eines Wicklungsendabschnitts einer Spiralwand einer umlaufenden Spirale wirkt, wodurch ein Verschleiß und eine Beschädigung der Spitze des Wicklungsendabschnitts der Spiralwand der umlaufenden Spirale unterdrückt werden.
MITTEL ZUR LÖSUNG DES PROBLEMS
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Scrollkompressor bereitgestellt. Der Scrollkompressor beinhaltet eine Antriebswelle; eine feststehende Spirale mit einer feststehenden Bodenplatte und einer feststehenden Spiralwand, die sich auf der feststehenden Bodenplatte erhebt; und eine umlaufende Spirale mit einer umlaufenden Bodenplatte und einer umlaufenden Spiralwand, die sich auf der umlaufenden Bodenplatte erhebt und mit der feststehenden Spiralwand ineinandergreift. Der Scrollkompressor ist so konfiguriert, dass sich das Volumen einer zwischen der feststehenden Spirale und der umlaufenden Spirale ausgebildeten Kompressionskammer ändert und ein in die Kompressionskammer aufgenommenes Fluid dadurch verdichtet wird, wenn die umlaufende Spirale in Bezug auf die feststehende Spirale zusammen mit einer Drehung der Antriebswelle umläuft. Der Scrollkompressor beinhaltet ein ringförmiges Plattenelement, das auf einer Rückseitenseite der umlaufenden Bodenplatte der umlaufenden Spirale vorgesehen ist und einen Durchmesser aufweist, der größer ist als ein Durchmesser der umlaufenden Spirale; ein ringförmiges Blechelement, das zwischen der Rückseite der umlaufenden Bodenplatte der umlaufenden Spirale und dem Plattenelement vorgesehen ist, einen Durchmesser aufweist, der im Wesentlichen gleich dem Durchmesser des Plattenelements ist, und in der Lage ist, elastisch verformt zu werden; ein ringförmiges erstes Dichtungselement, das an einem Umfangsrand der Rückseite der umlaufenden Bodenplatte der umlaufenden Spirale angebracht ist und dessen Spitze das Blechelement gleitend kontaktiert; ein Druckaufnahmeteil, das über das Blechelement und das Plattenelement eine Drucklast aufnimmt, die aufgrund einer Kompressionsreaktionskraft auf die umlaufende Spirale wirkt; ein ringförmiges zweites Dichtungselement, das so ausgebildet ist, dass es einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser des ersten Dichtungselements, das an einer Oberfläche des Plattenelements auf der Seite des Druckaufnahmeteils oder dem Druckaufnahmeteil angebracht ist, und dessen Spitze die andere aus der Oberfläche des Plattenelements auf der Seite des Druckaufnahmeteils und dem Druckaufnahmeteil kontaktiert; und eine Gegendruckkammer, die von einem Ansaugdruckbereich durch das Plattenelement, das Blechelement, das erste Dichtungselement und das zweite Dichtungselement abgetrennt ist und eine Gegendrucklast, die die umlaufende Spirale gegen die feststehende Spirale drückt, auf das Plattenelement und die umlaufende Spirale ausübt. Ein kreisförmiger konkaver Abschnitt ist auf einer Oberfläche des Plattenelements auf der Seite des Blechelements ausgebildet.
EFFEKTE DER ERFINDUNG
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ermöglicht es, einen Scrollkompressor bereitzustellen, der in der Lage ist, den Flächendruck zu reduzieren, der auf eine Spitze eines Wicklungsendabschnitts einer Spiralwand einer umlaufenden Spirale wirkt, wodurch ein Verschleiß und eine Beschädigung der Spitze des Wicklungsendabschnitts der Spiralwand der umlaufenden Spirale unterdrückt werden.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht, die eine schematische Konfiguration eines Scrollkompressors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteils von 1.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Druckplatte und ein Druckblech zeigt.
4 ist eine Querschnittsansicht der Druckplatte.
5 ist eine Zeichnung (Querschnittsansicht), die ein Beispiel für einen herkömmlichen Scrollkompressor zeigt.
6 ist eine Zeichnung zur Erläuterung einer Gegendrucklast in einem herkömmlichen Scrollkompressor.

AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 ist eine Querschnittsansicht, die eine schematische Konfiguration eines Scrollkompressors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein Scrollkompressor 10 gemäß einer Ausführungsform wird beispielsweise in einen Kältemittelkreislauf einer Fahrzeugklimaanlage eingebaut und ist dazu konfiguriert, ein gasförmiges Niederdruck-Kältemittel (Fluid) zu verdichten, das aus dem Kältemittelkreislauf aufgenommen wird, und das resultierende gasförmige Hochdruck-Kältemittel zurück in den Kältemittelkreislauf zu leiten. In 1 entspricht die linke Seite der Vorderseite des Scrollkompressors 10, die rechte Seite entspricht der Rückseite des Scrollkompressors 10, die obere Seite entspricht der Oberseite des Scrollkompressors 10, und die untere Seite entspricht der Unterseite des Scrollkompressors 10.
Der Scrollkompressor 10 beinhaltet ein Gehäuse 20, eine Antriebswelle 30, einen Elektromotor 40, der die Antriebswelle 30 in Rotation versetzt, eine Scrolleinheit 50, die über die Antriebswelle 30 angetrieben wird und ein gasförmiges (Niederdruck- )Kältemittel verdichtet, und einen Inverter 60, der den Elektromotor 40 antreibt und steuert. Die Antriebswelle 30, der Elektromotor 40, die Scrolleinheit 50 und der Inverter 60 sind in dem Gehäuse 20 untergebracht. Die Scrolleinheit 50 beinhaltet eine feststehende Spirale 51 und eine umlaufende Spirale 52, die in Bezug auf die feststehende Spirale 51 umläuft.
Das Gehäuse 20 umfasst ein vorderes Gehäuse 21, ein Abdeckelement 22, ein mittleres Gehäuse 23 und ein hinteres Gehäuse 24. Diese Komponenten sind beispielsweise mit mindestens einem Befestigungselement (nicht dargestellt) aneinander befestigt, um das Gehäuse 20 des Scrollkompressors 10 auszubilden.
Das vordere Gehäuse 21 umfasst eine zylindrisch geformte erste Umfangswand 211, die sich in einer Vorne-Hinten-Richtung erstreckt, und eine erste Trennwand 212, die das Innere der ersten Umfangswand 211 in vordere und hintere Räume unterteilt. Die vordere Stirnfläche der ersten Umfangswand 211 bildet die vordere Stirnfläche des vorderen Gehäuses 21 aus, und die hintere Stirnfläche der ersten Umfangswand 211 bildet die hintere Stirnfläche des vorderen Gehäuses 21 aus. Das Innere der ersten Umfangswand 211 (das heißt, der Innenraum des vorderen Gehäuses 21) ist durch die erste Trennwand 212 in einen vorderseitigen Inverteraufnahmeraum zur Aufnahme des Inverters 60 und einen rückseitigen Motoraufnahmeraum zur Aufnahme des Elektromotors 40 unterteilt. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform sind der Elektromotor 40 und der Inverter 60 in dem vorderen Gehäuse 21 untergebracht.
Die erste Trennwand 212 weist einen Stützabschnitt 213 auf, der den vorderen Endabschnitt der Antriebswelle 30 stützt. Der Stützabschnitt 213 ist so ausgebildet, dass er in einer zylindrischen Form in den Motoraufnahmeraum von der rückseitigen Oberfläche der ersten Trennwand 212 aus vorsteht. Der Stützabschnitt 213 ist dazu konfiguriert, den vorderen Endabschnitt der Antriebswelle 30 über ein im Inneren des Stützabschnitts 213 angebrachtes erstes Lager 214 drehbar zu lagern.
Das Abdeckelement 22 ist mit der vorderen Stirnfläche des vorderen Gehäuses 21 verbunden, wodurch der Inverteraufnahmeraum verschlossen wird (oder ein Inverteraufnahmeraum ausgebildet wird). Die vordere Stirnfläche des mittleren Gehäuses 23 ist mit der hinteren Stirnfläche des vorderen Gehäuses 21 verbunden. Zwischen dem vorderen Gehäuse 21 und dem Abdeckelement 22 sowie zwischen dem vorderen Gehäuse 21 und dem mittleren Gehäuse 23 können nach Bedarf Dichtungselemente vorgesehen werden.
Das mittlere Gehäuse 23 umfasst eine zylindrisch geformte zweite Umfangswand 231, die sich in der Vorne-Hinten-Richtung erstreckt, und eine zweite Trennwand 232, die das Innere der zweiten Umfangswand 231 in vordere und hintere Räume unterteilt. Die vordere Stirnfläche der zweiten Umfangswand 231 bildet die vordere Stirnfläche des mittleren Gehäuses 23 aus, und die hintere Stirnfläche der zweiten Umfangswand 231 bildet die hintere Stirnfläche des mittleren Gehäuses 23 aus. Das Innere der zweiten Umfangswand 231 (das heißt, der Innenraum des mittleren Gehäuses 23) wird durch die zweite Trennwand 232 in den vorderseitigen Verbindungsraum, der mit dem Motoraufnahmeraum des vorderen Gehäuses 21 verbunden ist, und den rückseitigen Scrollaufnahmeraum, der die Scrolleinheit 50 aufnimmt, unterteilt. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform ist die Scrolleinheit 50 in dem mittleren Gehäuse 23 untergebracht.
Die zweite Trennwand 232 weist einen hohlen Vorsprungabschnitt 233 auf, der in Richtung des vorderen Gehäuses 21 (Motoraufnahmeraum) vorsteht. Der hohle Vorsprungabschnitt 233 ist radial in der Mitte der zweiten Trennwand 232 vorgesehen, um dem Stützabschnitt 213 gegenüberzustehen, der an der ersten Trennwand 212 des vorderen Gehäuses 21 vorgesehen ist. An der Spitze des hohlen Vorsprungs 233 ist eine Welleneinführungsöffnung 234 ausgebildet, so dass die Innenseite und die Außenseite des hohlen Vorsprungabschnitts 233 miteinander in Verbindung stehen. Die Antriebswelle 30 wird in die Welleneinführungsöffnung 234 eingeführt und läuft durch diese hindurch. Ein zweites Lager 235, das den hinteren Endabschnitt der Antriebswelle 30 drehbar lagert, ist in den hohlen Vorsprungabschnitt 233 eingesetzt. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform erstreckt sich die Antriebswelle 30 in dem Gehäuse 20 in der Vorne-Hinten-Richtung und wird durch das erste Lager 214, das auf der Seite des vorderen Gehäuses 21 vorgesehen ist, und das zweite Lager 235, das auf der Seite des mittleren Gehäuses 23 vorgesehen ist, drehbar gelagert.
Die vordere Stirnfläche des hinteren Gehäuses 24 ist mit der hinteren Stirnfläche des mittleren Gehäuses 23 verbunden. In der vorliegenden Ausführungsform ist an der hinteren Stirnfläche des mittleren Gehäuses 23, das heißt, an der hinteren Stirnfläche der zweiten Umfangswand 231, eine Aussparung 236 ausgebildet, in der ein äußerer Rand (Umfangsrand) einer feststehenden Bodenplatte 511 (später beschrieben) der feststehenden Spirale 51, die die Scrolleinheit 50 bildet, angeordnet ist. Der äußere Rand (Umfangsrand) der feststehenden Bodenplatte 511 befindet sich in der Aussparung 236 und ist zwischen dem mittleren Gehäuse 23 und dem hinteren Gehäuse 24 eingeklemmt. Die feststehende Spirale 51 wird dadurch fixiert, und eine rückseitige Öffnung der zweiten Umfangswand 231 wird durch die feststehende Bodenplatte 511 der feststehenden Spirale 51 verschlossen. Zwischen dem mittleren Gehäuse 23 und dem hinteren Gehäuse 24 kann bei Bedarf ein Dichtungselement vorgesehen werden.
Das hintere Gehäuse 24 hat eine mit einem Boden versehene zylindrische Form und beinhaltet eine zylindrisch geformte dritte Umfangswand 241, die sich in der Vorne-Hinten-Richtung erstreckt, und eine Bodenwand 242, die die rückseitige Öffnung der dritten Umfangswand 241 verschließt. Die vordere Stirnfläche der dritten Umfangswand 241, die die vordere Stirnfläche des hinteren Gehäuses 24 ausbildet, ist mit der hinteren Stirnfläche der zweiten Umfangswand 231 verbunden, die die hintere Stirnfläche des mittleren Gehäuses 23 ausbildet. Eine frontseitige Öffnung der dritten Umfangswand 241 wird dabei durch die feststehende Bodenplatte 511 der feststehenden Spirale 51 geschlossen.
Der Elektromotor 40 ist beispielsweise durch einen Dreiphasen-Wechselstrommotor realisiert und beinhaltet eine Statorkerneinheit 41 und einen Rotor 42.
Die Statorkerneinheit 41 ist an einer inneren Umfangsfläche der ersten Umfangswand 211 des vorderen Gehäuses 21 befestigt. Der Inverter 60 wandelt einen Gleichstrom, beispielsweise von einer Bordbatterie (nicht dargestellt), in einen Wechselstrom um und liefert diesen Wechselstrom an die Statorkerneinheit 41.
Der Rotor 42 ist radial innerhalb der Statorkerneinheit 41 mit einem vorbestimmten Spalt dazwischen angeordnet. In den Rotor 42 ist ein Permanentmagnet eingebettet. Der Rotor 42 ist zylinderförmig ausgebildet und weist einen hohlen Abschnitt auf, in den die Antriebswelle 30 eingesetzt wird. Der Rotor 42 ist an der Antriebswelle 30 befestigt, wobei die Antriebswelle 30 in den hohlen Abschnitt eingesetzt ist. Das heißt, der Rotor 42 ist mit der Antriebswelle 30 integriert und dreht sich zusammen mit der Antriebswelle 30.
Wenn der Inverter 60 den Elektromotor 40 mit Strom versorgt und ein Magnetfeld in der Statorkerneinheit 41 erzeugt wird, wird der Rotor 42 durch eine auf den Permanentmagneten des Rotors 42 ausgeübte Rotationskraft gedreht, und als Ergebnis dreht sich die Antriebswelle 30 (oder wird zur Drehung angetrieben).
Wie oben beschrieben, beinhaltet die Scrolleinheit 50 die feststehende Spirale 51 und die umlaufende Spirale 52, die in Bezug auf die feststehende Spirale 51 umläuft.
Die feststehende Spirale 51 weist eine scheibenförmige feststehende Bodenplatte 511 und eine feststehende Spiralwand 512 auf, die sich auf einer Oberfläche der feststehenden Bodenplatte 511 erhebt. Die feststehende Spiralwand 512 erstreckt sich spiralförmig (entlang einer Evolventenkurve) auf der einen Oberfläche der feststehenden Bodenplatte 511 von einem radial inneren Endabschnitt (Wicklungsstartabschnitt) zu einem radial äußeren Endabschnitt (Wicklungsendabschnitt). Die feststehende Spirale 51 ist in einem solchen Zustand fixiert, dass die eine Oberfläche der feststehenden Bodenplatte 511 (die Oberfläche, auf der sich die feststehende Spiralwand 512 erhebt) nach vorne weist und der äußere Rand der feststehenden Bodenplatte 511 in der Aussparung 236 platziert ist und zwischen dem mittleren Gehäuse 23 und dem hinteren Gehäuse 24 eingeklemmt ist.
Die umlaufende Spirale 52 umfasst eine scheibenförmige umlaufende Bodenplatte 521, eine umlaufende Spiralwand 522, die sich auf einer Oberfläche der umlaufenden Bodenplatte 521 erhebt, und einen zylindrischen Abschnitt 523, der so ausgebildet ist, dass er auf der anderen Oberfläche der umlaufenden Bodenplatte 521 hervorsteht. Die umlaufende Spiralwand 522 erstreckt sich spiralförmig (entlang einer Evolventenkurve) auf der einen Oberfläche der umlaufenden Bodenplatte 521 von einem radial inneren Endabschnitt (Wicklungsstartabschnitt) zu einem radial äußeren Endabschnitt (Wicklungsendabschnitt). Die umlaufende Spirale 52 ist so angeordnet, dass die umlaufende Spiralwand 522 in die feststehende Spiralwand 512 der feststehenden Spirale 51 eingreift. Das heißt, die umlaufende Spirale 52 ist zwischen der zweiten Trennwand 232 des mittleren Gehäuses 23 und der feststehenden Spirale 51 so angeordnet, dass die eine Oberfläche der umlaufenden Bodenplatte 521 (die Oberfläche, auf der sich die feststehende Spiralwand 522 erhebt) nach hinten weist. Nachfolgend wird die andere Oberfläche der umlaufenden Bodenplatte 521 (die Oberfläche, auf der der zylindrische Abschnitt 523 ausgebildet ist) als eine Rückseite der umlaufenden Bodenplatte 521 bezeichnet.
Die umlaufende Spirale 52 wird durch eine Antriebskraft angetrieben, die über die Antriebswelle 30 und einen Kurbelmechanismus 70 übertragen wird. Die angetriebene umlaufende Spirale 52 ist dazu konfiguriert, in Bezug auf die feststehende Spirale 51 zu kreisen, während sie an einer Rotation gehindert wird. Das heißt, der Kurbelmechanismus 70 ist so konfiguriert, dass er die Antriebswelle 30 mit der umlaufenden Spirale 52 koppelt und die Drehbewegung der Antriebswelle 30 in die Umlaufbewegung der umlaufenden Spirale 52 umwandelt.
Die Scrolleinheit 50 ist dazu konfiguriert, das gasförmige Niederdruck-Kältemittel anzusaugen und zu verdichten, indem die umlaufende Spirale 52 in Bezug auf die feststehende Spirale 51 umläuft.
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Hauptteils von 1.
Gemäß 2 umfasst der Kurbelmechanismus 70 einen Exzenterstift 71, der am hinteren Endabschnitt der Antriebswelle 30 vorgesehen ist, und eine Exzenterbuchse 72, die an dem Exzenterstift 71 befestigt ist.
Der Exzenterstift 71 erstreckt sich von der hinteren Stirnfläche der Antriebswelle 30 in axialer Richtung der Antriebswelle 30. Der Exzenterstift 71 ist in Bezug auf die Antriebswelle 30 exzentrisch. Das heißt, eine Mittellinie CL1 des Exzenterstifts 71 ist gegenüber einer Mittellinie CL0 der Antriebswelle 30 versetzt.
Die Exzenterbuchse 72 ist drehbar mit dem Exzenterstift 71 verbunden und ist über ein Lager 73 drehbar in den zylindrischen Abschnitt 523 der umlaufenden Spirale 52 eingesetzt. Insbesondere ist die Exzenterbuchse 72 zylindrisch ausgebildet. Außerdem ist in der Exzenterbuchse 72 eine Stifteinsatzöffnung 72a ausgebildet, in die der Exzenterstift 71 drehbar eingesetzt wird. Die Stifteinsatzöffnung 72a ist an einer Position exzentrisch zu einer Mittellinie CL2 der Exzenterbuchse 72 ausgebildet und läuft in der axialen Richtung durch die Exzenterbuchse 72. Der Exzenterstift 71 wird in die Stifteinsatzöffnung 72a eingesetzt und die Exzenterbuchse 72 wird dadurch drehbar mit dem Exzenterstift 71 verbunden. Die Mittellinie der Stifteinsatzöffnung 72a entspricht somit der Mittellinie CL1 des Exzenterstiftes 71. Darüber hinaus wird eine äußere Umfangsfläche 72b der Exzenterbuchse 72 durch das Lager 73 gelagert, das an der Innenseite des zylindrischen Abschnitts 523 der umlaufenden Spirale 52 angebracht ist, und die Exzenterbuchse 72 wird dadurch über das Lager 73 drehbar in den zylindrischen Abschnitt 523 der umlaufenden Spirale 52 eingesetzt.
Ein Buchsenausgleicher 721, der integral mit der Exzenterbuchse 72 rotiert oder schwingt, ist in der Nähe des vorderen Endes der Exzenterbuchse 72 (das heißt, in der Nähe des Endes, das näher an der Antriebswelle 30 liegt) befestigt, und ein Wellenausgleicher 31, der integral mit der Antriebswelle 30 rotiert, ist an der äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle 30 in der Nähe des hinteren Endes der Antriebswelle 30 (das heißt, in der Nähe des Endes, das näher an dem Exzenterstift 71 liegt) befestigt.
Der Buchsenausgleicher 721 wirkt der Zentrifugalkraft entgegen, die durch die Umlaufbewegung der umlaufenden Spirale 52 erzeugt wird, und hält im Wesentlichen die geeignete Anpresskraft der umlaufenden Spiralwand 522 gegen die feststehende Spiralwand 512 aufrecht. Der Buchsenausgleicher 721 und der Wellenausgleicher 31 sind für den Ausgleich aller beweglichen Komponenten einschließlich der Antriebswelle 30 und der an der Antriebswelle 30 befestigten oder gekoppelten Komponenten vorgesehen, indem sie mit den am Rotor 42 angebrachten Rotorausgleichern 421, 422 (siehe 1) zusammenwirken.
Die zweite Trennwand 232 des mittleren Gehäuses 23 weist eine ringförmige gegenüberliegende Oberfläche 237 auf, die radial außerhalb des hohlen Vorsprungabschnitts 233 positioniert ist und der Rückseite der umlaufenden Bodenplatte 521 der umlaufenden Spirale 52 mit einem Zwischenraum dazwischen gegenüberliegt. Eine Druckplatte (Plattenelement) 81 und ein Druckblech (Blechelement) 82 sind in dieser Reihenfolge von der gegenüberliegenden Oberfläche 237 zwischen der gegenüberliegenden Oberfläche 237 der zweiten Trennwand 232 und der (Rückseite der) umlaufenden Bodenplatte 521 vorgesehen. Mit anderen Worten ist die Druckplatte 81 auf der Rückseitenseite der umlaufenden Bodenplatte 521 vorgesehen und das Druckblech 82 ist zwischen der Druckplatte 81 und der (Rückseite der) umlaufenden Bodenplatte 521 vorgesehen.
Die Druckplatte 81 und das Druckblech 82 sind jeweils ringförmig ausgebildet und radial außerhalb des zylindrischen Abschnitts 523 angeordnet, der auf der Rückseite der umlaufenden Bodenplatte 521 ausgebildet ist. Insbesondere hat die Druckplatte 81 einen größeren Außendurchmesser als die umlaufende Bodenplatte 521 und weist einen größeren Innendurchmesser auf als der Außendurchmesser des zylindrischen Abschnitts 523. Das Druckblech 82 ist so ausgebildet, dass sein Innen- und Außendurchmesser im Wesentlichen gleich dem der Druckplatte 81 ist (das heißt, es hat einen Durchmesser, der im Wesentlichen dem der Druckplatte 81 entspricht). Die Druckplatte 81 hat eine relativ hohe Steifigkeit und ist im Wesentlichen so ausgebildet, dass sie sich nicht verbiegt. Das Druckblech 82 hingegen ist aus einer dünnen Metallplatte, die elastisch ist, hergestellt und kann in der axialen Richtung der Antriebswelle 30 elastisch verformt werden.
Zwischen der Rückseite der umlaufenden Bodenplatte 521 der umlaufenden Spirale 52 und dem Druckblech 82 ist ein ringförmiges erstes Dichtungselement 83 vorgesehen. Das erste Dichtungselement 83 ist beispielsweise aus gleitfähigem Kunstharz hergestellt. Das erste Dichtungselement 83 ist an einer Umfangskante der Rückseite der umlaufenden Bodenplatte 521 der umlaufenden Spirale 52 befestigt, so dass die Spitze des ersten Dichtungselements 83 mit der Oberfläche des Druckblechs 82 der Seite der umlaufenden Spirale 52 in Kontakt kommt. Insbesondere wird bei der vorliegenden Ausführungsform das erste Dichtungselement 83 in eine ringförmige Aussparung eingesetzt, die an dem Umfangsrand der Rückseite der umlaufenden Bodenplatte 521 der umlaufenden Spirale 52 ausgebildet ist, so dass das Dichtungselement 83 teilweise über die Rückseite der umlaufenden Bodenplatte 521 der umlaufenden Spirale 52 vorsteht. Die Spitze des vorstehenden Abschnitts kontaktiert gleitend die Oberfläche des Druckblechs 82 auf der Seite der umlaufenden Spirale 52. Während der Umlaufbewegung der umlaufenden Spirale 52 dichtet das erste Dichtungselement 83 zwischen der Rückseite der umlaufenden Bodenplatte 521 der umlaufenden Spirale 52 und dem Druckblech 82 ab, während es auf der Oberfläche des Druckblechs 82 auf der Seite der umlaufenden Spirale 52 gleitet.
Ein ringförmiges zweites Dichtungselement 84 ist zwischen der gegenüberliegenden Oberfläche 237 der zweiten Trennwand 232 und der Druckplatte 81 vorgesehen. Das zweite Dichtungselement 84 besteht beispielsweise aus synthetischem Gummi und ist elastisch. Das zweite Dichtungselement 84 ist so ausgebildet, dass sein Durchmesser größer ist als der des ersten Dichtungselements 83. Als zweites Dichtungselement 84 kann beispielsweise ein O-Ring verwendet werden, ohne dass dies darauf beschränkt wäre. Das zweite Dichtungselement 84 ist entweder an der gegenüberliegenden Oberfläche 237 der zweiten Trennwand 232 oder an der Oberfläche der Druckplatte 81 auf der Seite der gegenüberliegenden Oberfläche 237 angebracht. Die Spitze des zweiten Dichtungselements 84 kontaktiert die jeweils andere und dichtet zwischen der gegenüberliegenden Oberfläche 237 der zweiten Trennwand 232 und der Druckplatte 81 ab. Konkret wird bei der vorliegenden Ausführungsform das zweite Dichtungselement 84 in eine ringförmige Aussparung eingesetzt, die an der gegenüberliegenden Oberfläche 237 der zweiten Trennwand 232 ausgebildet ist, so dass das zweite Dichtungselement 84 teilweise von der gegenüberliegenden Oberfläche 237 der zweiten Trennwand 232 vorsteht. Die Spitze des vorstehenden Abschnitts kontaktiert den Umfangsrandabschnitt der Oberfläche der Druckplatte 81 auf der Seite der gegenüberliegenden Oberfläche 237.
3 ist eine perspektivische Ansicht, die die Druckplatte 81 und das Druckblech 82 zeigt. 4 ist eine Querschnittsansicht der Druckplatte 81 und des Druckblechs 82.
Wie in den 2 bis 4 dargestellt, umfasst die Druckplatte 81 zwei Positionierstifte 812, die jeweils aus ihrer Oberfläche 811 auf der Seite der gegenüberliegenden Oberfläche 237 herausragen, und sechs Rotationsverhinderungsstifte 814, die aus ihrer Oberfläche 813 auf der Seite der umlaufenden Spirale 52 herausragen. Das Druckblech 82 weist sechs Einführungsöffnungen 821 auf, die jeweils zu einem der sechs Rotationsverhinderungsstifte 814 korrespondieren.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die beiden Positionierstifte 812 jeweils in eines von zwei ersten pressgepassten Öffnungen, die an der Druckplatte 81 an gegenüberliegenden Seiten eines hohlen Abschnitts 815 ausgebildet sind, pressgepasst und befestigt, so dass jeder der beiden Positionierstifte 812 teilweise aus der Oberfläche 811 der Druckplatte 81 auf der Seite der gegenüberliegenden Oberfläche 237 vorsteht.
Darüber hinaus werden die beiden Positionierstifte 812 jeweils in jede von zwei entsprechenden Positionieröffnungen 238, die an der gegenüberliegenden Oberfläche 237 der zweiten Trennwand 232 ausgebildet sind (vorzugsweise ist eine zu einer kreisförmigen Öffnung und die andere zu einer länglichen Öffnung ausgebildet), so eingesetzt, dass sie in der axialen Richtung beweglich sind.
Die beiden Positionierstifte 812 werden jeweils in die entsprechende der beiden an der gegenüberliegenden Oberfläche 237 der zweiten Trennwand 232 ausgebildeten Positionieröffnungen 238 eingesetzt, und die Druckplatte 81 wird dadurch an der gegenüberliegenden Oberfläche 237 der zweiten Trennwand 232 so befestigt, dass sie in der axialen Richtung der Antriebswelle 30 beweglich ist, während sie so positioniert wird, dass sie nicht rotiert.
Die Druckplatte 81 weist an ihrer Oberfläche 813 auf der Seite der umlaufenden Spirale 52 einen kreisförmigen konkaven Abschnitt 816 auf, der konzentrisch mit der Druckplatte 81 ist. Mit anderen Worten besteht in der vorliegenden Ausführungsform die Oberfläche 813 der Druckplatte 81 auf der Seite der umlaufenden Spirale 52 aus einer ersten ringförmigen Fläche 813a, die aus einer Bodenfläche des kreisförmigen konkaven Abschnitts 816 besteht, und einer zweiten ringförmigen Fläche 813b, die eine Stufe höher als die erste ringförmige Fläche 813a und radial außerhalb des kreisförmigen konkaven Abschnitts 816 angeordnet ist. Von der axialen Richtung der Antriebswelle 30 aus gesehen ist der kreisförmige konkave Abschnitt 816 so ausgebildet, dass er sich innerhalb eines Bereichs befindet, in dem während der Umlaufbewegung der umlaufenden Spirale 52 das erste Dichtungselement 83 auf der Oberfläche des Druckblechs 82 auf der Seite der umlaufenden Spirale 52 gleitet, das heißt, innerhalb (eines Umrisses) eines Gleitbereichs, in dem das erste Dichtungselement 83 in Bezug auf das Druckblech 82 zusammen mit der Umlaufbewegung der umlaufenden Spirale 52 gleitet. Auch in der vorliegenden Ausführungsform ist der kreisförmige konkave Abschnitt 816 so ausgebildet, dass er einen Durchmesser aufweist, der kleiner ist als der Außendurchmesser des ersten Dichtungselements 83. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Der kreisförmige konkave Abschnitt 816 kann so ausgebildet sein, dass er einen Durchmesser aufweist, der im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser des ersten Dichtungselements 83 ist.
Die sechs Rotationsverhinderungsstifte 814 sind jeweils in eine entsprechende von sechs zweiten Presspassungsöffnungen pressgepasst, die am Umfang in regelmäßigen Abständen ausgebildet sind, so dass jeder der Rotationsverhinderungsstifte 814 teilweise von der Oberfläche 813 der Druckplatte 81 auf der Seite der umlaufenden Spirale 52 vorsteht. Insbesondere sind in der vorliegenden Ausführungsform die sechs zweiten Presspassungsöffnungen in regelmäßigen Abständen am Umfang der ersten ringförmigen Fläche 813a ausgebildet, die aus der Bodenfläche des kreisförmigen konkaven Abschnitts 816 besteht. Die sechs Rotationsverhinderungsstifte 814 sind jeweils in die entsprechend eine der sechs auf der ersten ringförmigen Oberfläche 813a ausgebildeten Presspassungsöffnungen pressgepasst, so dass sie relativ zur zweiten ringförmigen Oberfläche 813b vorstehen.
Die sechs Rotationsverhinderungsstifte 814 werden jeweils in die entsprechende der sechs auf dem Druckblech 82 ausgebildeten Einführungsöffnungen 821 eingesetzt, um durch das Druckblech 82 hindurchzulaufen, und sind jeweils lose in die entsprechende der sechs kreisförmigen Öffnungen 524 eingepasst (in den 1 und 2 ist nur eine von ihnen dargestellt), die in regelmäßigen Abständen um den zylindrischen Abschnitt 523 auf der Rückseite der umlaufenden Bodenplatte 521 der umlaufenden Spirale 52 herum ausgebildet sind.
Die sechs Rotationsverhinderungsstifte 814 werden jeweils in die entsprechende der sechs Einführungsöffnungen 821 des Druckblechs 82 eingeführt, wodurch das Druckblech 82 an der Oberfläche 813 (zweite ringförmige Oberfläche 813b) auf der Seite der umlaufenden Spirale 52 befestigt wird, während es an einer relativen Drehung in Bezug auf die Druckplatte 81 gehindert wird. Dabei wird durch einen Innenraum des kreisförmigen konkaven Abschnitts 816, das heißt, durch eine Stufe zwischen der zweiten ringförmigen Oberfläche 813b und der ersten ringförmigen Oberfläche 813a, zwischen der Druckplatte 81 und dem Druckblech 82 ein Zulässigkeitsraum ausgebildet, der es zulässt, dass der innere Umfangsabschnitt des Druckblechs 82 elastisch verformt wird. Darüber hinaus sind die sechs Rotationsverhinderungsstifte 814 jeweils lose in die entsprechende der sechs kreisförmigen Öffnungen 524 eingepasst, die auf der Rückseite der umlaufenden Spirale 521 ausgebildet sind, wodurch die Rotation der umlaufenden Spirale 52 verhindert wird. Hier sind mindestens drei Rotationsverhinderungsstifte 814 (und kreisförmige Öffnungen 524) erforderlich, und die Anzahl der Rotationsverhinderungsstifte 811 (und kreisförmigen Öffnungen 524) kann nach Bedarf eingestellt werden.
Zurückkommend auf 1, beinhaltet der Scrollkompressor 10 eine Einlasskammer H1, in die ein gasförmiges Niederdruck-Kältemittel einströmt, eine Kompressionskammer H2, in der das gasförmige Niederdruck-Kältemittel verdichtet wird, eine Abführungskammer H3, in die das in der Kompressionskammer H2 verdichtete gasförmige Kältemittel abgeführt wird, eine Gas-Flüssigkeits-Abscheidekammer H4, in der Schmiermittel von dem in der Kompressionskammer H2 verdichteten gasförmigen Kältemittel abgeschieden wird, und eine Gegendruckkammer H5, die auf der Rückseitenseite der umlaufenden Bodenplatte 521 der umlaufenden Spirale 52 ausgebildet ist.
Die Einlasskammer H1 wird durch die erste Umfangswand 211 des vorderen Gehäuses 21, die erste Trennwand 212 des vorderen Gehäuses 21, die zweite Umfangswand 231 des mittleren Gehäuses 23 und die zweite Trennwand 232 des mittleren Gehäuses 23 umschlossen und ausgebildet. Das heißt, in der vorliegenden Ausführungsform wird die Einlasskammer H1 durch den Motoraufnahmeraum des vorderen Gehäuses 21 und den Verbindungsraum des mittleren Gehäuses 23 ausgebildet. Die erste Umfangswand 211 weist eine Einlassöffnung P1 auf. Die Einlassöffnung P1 ist beispielsweise über eine Verbindungsleitung (nicht dargestellt) mit dem Kältemittelkreislauf (der Niederdruckseite) verbunden. So strömt ein Niederdruck-Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf über die Einlassöffnung P1 in die Einlasskammer H1. Darüber hinaus beinhaltet das mittlere Gehäuse 23 einen Kältemittelkanal L1 zum Leiten des gasförmigen Niederdruck-Kältemittels in der Einlasskammer H1 in einen Raum H6 radial außerhalb der Scrolleinheit 50.
Die Kompressionskammer H2 ist zwischen der feststehenden Spirale 51 und der umlaufenden Spirale 52 ausgebildet. Insbesondere kontaktiert in der Scrolleinheit 50, wenn die umlaufende Spirale 52 in Bezug auf die feststehende Spirale 51 umläuft, die umlaufende Spiralwand 522 die feststehende Spiralwand 512, und ein halbmondförmiger geschlossener Raum wird an der radial äußeren Seite durch die feststehende Bodenplatte 511, die feststehende Spiralwand 512, die umlaufende Bodenplatte 521 und die umlaufende Spiralwand 522 ausgebildet. Der ausgebildete halbmondförmige geschlossene Raum bewegt sich radial nach innen, und das Volumen des halbmondförmigen geschlossenen Raums nimmt allmählich ab. Der halbmondförmige geschlossene Raum, der zwischen der feststehenden Spirale 51 und der umlaufenden Spirale 52 ausgebildet ist, bildet die Kompressionskammer H2. Die Scrolleinheit 50 ist so konfiguriert, dass das gasförmige Niederdruck-Kältemittel aus dem Raum H6 angesaugt und verdichtet wird, wenn der halbmondförmige geschlossene Raum (das heißt, die Kompressionskammer H2) ausgebildet wird.
Die Abführungskammer H3 wird von der dritten Umfangswand 241 des hinteren Gehäuses 24, der Bodenwand 242 des hinteren Gehäuses 24 und der feststehenden Bodenplatte 511 der feststehenden Spirale 51 umschlossen und ausgebildet. Das heißt, die Innenseite der dritten Umfangswand 241 des hinteren Gehäuses 24 bildet die Abführungskammer H3. Eine Abführungsöffnung L2 ist radial in der Mitte der feststehenden Bodenplatte 511 der feststehenden Spirale 51 ausgebildet, so dass die in die innerste Position bewegte Kompressionskammer H2 mit der Abführungskammer H3 in Verbindung steht. Bei dieser Konfiguration wird das in der Kompressionskammer H2 der Scrolleinheit 50 verdichtete gasförmige Kältemittel über die Abführungsöffnung L2 in die Abführungskammer H3 abgeführt. Ein Sperrventil (Reed-Ventil) 95 ist für die Abführungsöffnung L2 vorgesehen, um den Fluss des gasförmigen Kältemittels von der Kompressionskammer H2 zur Abführungskammer H3 zu ermöglichen und den Fluss des gasförmigen Kältemittels von der Abführungskammer H3 zur Kompressionskammer H2 zu verhindern.
Die Gas-Flüssigkeits-Abscheidekammer H4 ist in dem hinteren Gehäuse 24 vorgesehen. Insbesondere ist die Gas-Flüssigkeits-Abscheidekammer H4 in der vorliegenden Ausführungsform als zylindrischer Raum ausgebildet, der sich von der äußeren Umfangsfläche nach innen entlang der Bodenwand 242 des hinteren Gehäuses 24 nach unten erstreckt. Die Abführungskammer H3 steht mit der Gas-Flüssigkeits-Abscheidekammer H4 über eine Verbindungsöffnung L3 in Verbindung. In der Gas-Flüssigkeits-Abscheidekammer H4 ist ein Ölabscheider 100 angeordnet, der ein in dem gasförmigen Kältemittel enthaltenes Schmiermittel abscheidet. Obwohl in der vorliegenden Ausführungsform ein Zentrifugalölabscheider verwendet wird, kann auch jede andere Art von Ölabscheider verwendet werden. Eine Abführungsöffnung P2 ist oberhalb des Ölabscheiders 100 in der Gas-Flüssigkeits-Abscheidekammer H4 vorgesehen. Die Abführungsöffnung P2 ist beispielsweise über eine Verbindungsleitung (nicht dargestellt) mit dem Kältemittelkreislauf (der Hochdruckseite) verbunden.
Die Gegendruckkammer H5 ist zwischen der umlaufenden Bodenplatte 521 der umlaufenden Spirale 52 und der zweiten Trennwand 232 des mittleren Gehäuses 23 ausgebildet. Bei der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Gegendruckkammer H5 den Innenraum des hohlen Vorsprungabschnitts 233 der zweiten Trennwand 232. Die Gegendruckkammer H5 ist von dem Raum H6, der als Druckbereich der Einlasskammer H1 (Saugdruckbereich) dient und radial außerhalb der Scrolleinheit 50 liegt, durch die Druckplatte 81, das Druckblech 82, das erste Dichtelement 83 und das zweite Dichtelement 84 getrennt.
Im mittleren Gehäuse 23 und im hinteren Gehäuse 24 ist ein Schmiermittelkanal L4 ausgebildet, um die Abführungskammer H3 und die Gegendruckkammer H 5 zu verbinden und um die Gas-Flüssigkeits-Abscheidekammer H4 und die Gegendruckkammer H5 zu verbinden. Auf halber Strecke des Schmiermittelkanals L4 befindet sich eine Blende (ein verengter Abschnitt) OL. Die Gegendruckkammer H5 steht mit der Einlasskammer H1 über einen kleinen Spalt zwischen der inneren Umfangsfläche der Welleneinführungsöffnung 234 und der äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle 30 in Verbindung. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Es kann eine Konfiguration angenommen werden, bei der der Spalt zwischen der inneren Umfangsfläche der Welleneinführungsöffnung 234 und der äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle 30 abgedichtet ist und die Gegendruckkammer H5 mit der Einlasskammer H1 über einen Druckablasspfad verbunden ist, in dessen Mitte eine Öffnung oder ein Gegendrucksteuerungsventil vorgesehen ist.
Nachfolgend wird der Betrieb des Scrollkompressors 10 beschrieben.
Wenn der Inverter 60 den Elektromotor 40 mit Strom versorgt, dreht der Elektromotor 40 die Antriebswelle 30, die Drehung der Antriebswelle 30 wird über den Kurbelmechanismus 70 auf die umlaufende Spirale 52 übertragen, und die umlaufende Spirale 52 läuft in Bezug auf die feststehende Spirale 51 um. Dadurch strömt ein gasförmiges Niederdruck-Kältemittel aus dem Kältemittelkreislauf über die Einlassöffnung P1 in die Einlasskammer H1, durchläuft den Kältemittelkanal L1 und erreicht den Raum H6. Nach der Einleitung in den Raum H6 wird das gasförmige Niederdruck-Kältemittel in die zwischen der feststehenden Spirale 51 und der umlaufenden Spirale 52 gebildete Kompressionskammer H2 gesaugt und verdichtet. Das in der Kompressionskammer H2 verdichtete gasförmige Kältemittel (gasförmiges Hochdruck-Kältemittel) wird über die Abführungsöffnung L2 (und das Sperrventil 95) in die Abführungskammer H3 abgeführt und strömt dann über die Verbindungsöffnung L3 in die Gas-Flüssigkeits-Abscheidekammer H4. Das im gasförmigen Kältemittel enthaltene Schmiermittel, das in die Gas-Flüssigkeits-Abscheidekammer H4 geströmt ist, wird durch den Ölabscheider 100 abgeschieden. Nachdem das Schmiermittel durch den Ölabscheider 100 abgeschieden wurde, wird das gasförmige Kältemittel über die Abführungsöffnung P2 in den Kältemittelkreislauf abgeführt. Das vom Ölabscheider 100 aus dem gasförmigen Kältemittel abgeschiedene Schmiermittel sammelt sich hingegen am Boden der Gas-Flüssigkeits-Abscheidekammer H4. Auch ein Teil des Schmiermittels, das in dem in die Abführungskammer H3 abgeführten gasförmigen Kältemittel enthalten ist, sammelt sich am Boden der Abführungskammer H3.
Während des Betriebs des Scrollkompressors 10 wirkt auf die umlaufende Spirale 52 aufgrund einer Kompressionsreaktionskraft eine Drucklast in einer Richtung der Trennung der umlaufenden Spirale 52 von der feststehenden Spirale 51. Die auf die umlaufende Spirale 52 wirkende Drucklast wird über das Druckblech 82 und die Druckplatte 81 auf die gegenüberliegende Oberfläche 237 der zweiten Trennwand 232 übertragen. Mit anderen Worten ist die gegenüberliegende Oberfläche 237 der zweiten Trennwand 232 so konfiguriert, dass sie über das Druckblech 82 und die Druckplatte 81 die auf die umlaufende Spirale 52 wirkende Drucklast aufgrund der Kompressionsreaktionskraft aufnimmt. Somit dient in der vorliegenden Ausführungsform die gegenüberliegende Oberfläche 237 der zweiten Trennwand 232 als ein „Druckaufnahmeteil“ der vorliegenden Erfindung.
Die Gegendruckkammer H5 steht mit der Abführungskammer H3 und der Gas-Flüssigkeits-Abscheidekammer H4 über den Schmiermittelkanal L4 in Verbindung und steht mit der Einlasskammer H1 über den kleinen Spalt zwischen der inneren Umfangsfläche der Welleneinführungsöffnung 234 und der äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle 30 in Verbindung. Auf diese Weise wird das Schmiermittel (und ein Teil des gasförmigen Kältemittels), das sich am Boden der Abführungskammer H3 und/oder am Boden der Gas-Flüssigkeits-Abscheidekammer H4 angesammelt hat, über den Schmiermittelkanal L4 der Gegendruckkammer H5 zugeführt, während es durch die Blende OL dekomprimiert wird. Außerdem steht die Gegendruckkammer H5 über den kleinen Spalt mit der Einlasskammer H1 in Verbindung, so dass das Schmiermittel (und/oder das gasförmige Kältemittel), das aus der Gegendruckkammer H5 in die Einlasskammer H1 strömt, begrenzt wird. Dadurch wird der Druck in der Gegendruckkammer H5 auf einem mittleren Druck Pm zwischen einem Druck Ps in der Einlasskammer H1 und einem Druck Pd in der Abführungskammer H3 (das heißt, einem Druck in der Gas-Flüssigkeits-Abscheidekammer H4) gehalten. Aufgrund dieses mittleren Drucks (Gegendrucks) Pm wirkt die Gegendrucklast in der Richtung, in der die umlaufende Spirale 52 gegen die feststehende Spirale 51 gedrückt wird, auf die Druckplatte 81 und die umlaufende Spirale 52. Das heißt, die Gegendruckkammer H5 übt die Gegendrucklast in Richtung des Andrückens der umlaufenden Spirale 52 gegen die feststehende Spirale 51 auf die Druckplatte 81 und die umlaufende Spirale 52 aus.
Die umlaufende Spirale 52 wird durch die Gegendrucklast, die hauptsächlich auf die Druckplatte 81 und die umlaufende Spirale 52 wirkt, gedrückt und wird gegen die Kompressionsreaktionskraft gegen die feststehende Spirale 51 gedrückt. Dadurch können Kontakte zwischen der feststehenden Spiralwand 512 und der umlaufenden Bodenplatte 521 sowie zwischen der umlaufenden Spiralwand 521 und der feststehenden Bodenplatte 511 aufrechterhalten werden, wodurch die Verringerung der Effizienz der Verdichtung des gasförmigen Kältemittels in der Kompressionskammer H2 verhindert wird.
Wie vorstehend beschrieben, sind bei dem Scrollkompressor 10 gemäß der Ausführungsform die ringförmige Druckplatte 81 und das ringförmige Druckblech 82 auf der Rückseitenseite der umlaufenden Bodenplatte 521 der umlaufenden Spirale 52 vorgesehen, genauer gesagt, zwischen der gegenüberliegenden Oberfläche (Druckaufnahmeteil) 237 der zweiten Trennwand 232 und der umlaufenden Bodenplatte 521 der umlaufenden Spirale 52. Die Druckplatte 81 ist so ausgebildet, dass ihr Durchmesser größer als der der umlaufenden Bodenplatte 521 ist. Das Druckblech 82 befindet sich zwischen der umlaufenden Bodenplatte 512 und der Druckplatte 82, ist mit einem Durchmesser ausgebildet, der im Wesentlichen gleich dem der Druckplatte 82 ist, und kann in der axialen Richtung der Antriebswelle 30 elastisch verformt werden. Das ringförmige erste Dichtungselement 83, das am Umfangsrand der Rückseite der umlaufenden Bodenplatte 521 befestigt ist und eine Gleitfähigkeit aufweist, dichtet zwischen der umlaufenden Bodenplatte 521 und dem Druckblech 82 ab. Das zweite Dichtungselement 84, das an der gegenüberliegenden Oberfläche (Druckaufnahmeteil) 234 befestigt ist, dichtet zwischen der gegenüberliegenden Oberfläche (Druckaufnahmeteil) 234 der zweiten Trennwand 232 und der Druckplatte 81 ab. Das zweite Dichtungselement 84 ist elastisch und so ausgebildet, dass sein Durchmesser größer ist als der des ersten Dichtungselements 83. Die Gegendruckkammer H5 ist von dem Raum H6 (Saugdruckbereich) in der Nähe eines äußeren Endabschnitts der Scrolleinheit 50 durch die Druckplatte 81, das Druckblech 82, das erste Dichtungselement 83 und das zweite Dichtungselement 84 abgetrennt. Der kreisförmige konkave Abschnitt 816 ist auf der Oberfläche der Druckplatte 81 auf der Seite des Druckblechs 82 ausgebildet. Von der axialen Richtung der Antriebswelle 30 aus gesehen, ist der kreisförmige konkave Abschnitt 816 von dem Gleitbereich (dem Umriss), in dem das erste Dichtungselement 83 in Bezug auf das Druckblech 82 zusammen mit der Umlaufbewegung der umlaufenden Spirale 52 gleitet, nach innen positioniert.
Der Scrollkompressor 10 gemäß der Ausführungsform bietet Effekte wie nachfolgend beschrieben.
Der kreisförmige konkave Abschnitt 816 ist auf der Oberfläche der Druckplatte 81 auf der Seite des Druckblechs 82 ausgebildet. Aufgrund des (inneren Raums des) kreisförmigen konkaven Abschnitts 816 wird zwischen der Druckplatte 81 und dem Druckblech 82 ein Zulässigkeitsraum ausgebildet, um eine elastische Verformung des Druckblechs 82 zuzulassen. Dementsprechend wird das Druckblech 81 in dem kreisförmigen konkaven Abschnitt 816 elastisch verformt, selbst wenn die umlaufende Spirale 52 in einem gekippten Zustand gegen die feststehende Spirale 52 gedrückt wird. Dadurch kann verhindert werden, dass die umlaufende Spiralwand 521 der umlaufenden Spirale 52 die feststehende Bodenplatte 511 der feststehenden Spirale 51 mit übermäßiger Anpresskraft kontaktiert. Infolgedessen kann die Flächenpressung, die auf die Spitze des Wicklungsendabschnitts der umlaufenden Spiralwand 522 der umlaufenden Spirale 52 einwirkt, reduziert werden, und dadurch können ein Verschleiß und eine Beschädigung der Spitze des Wicklungsendabschnitts der umlaufenden Spiralwand 522 der umlaufenden Spirale 52 verhindert werden.
Außerdem ist die Druckplatte 81 an der gegenüberliegenden Oberfläche (Druckaufnahmeteil) 237 der zweiten Trennwand 232 so angebracht, dass sie in der axialen Richtung der Antriebswelle 30 bewegbar ist, und das zweite Dichtungselement 84 dichtet zwischen der gegenüberliegenden Oberfläche (Druckaufnahmeteil) 237 und der Druckplatte 81 ab. Das heißt, das zweite Dichtungselement 84 wird gepresst, um sich zwischen der Druckplatte 81 und der gegenüberliegenden Oberfläche 237 der zweiten Trennwand 232 elastisch zu verformen, und kann dadurch durch seine elastische Rückstellkraft die Druckplatte 81 in Richtung des Pressens der umlaufenden Spirale 52 gegen die feststehende Spirale 51 drücken. Dementsprechend kann der Kontakt zwischen der umlaufenden Spiralwand 521 und der feststehenden Bodenplatte 511 aufrechterhalten werden, während die umlaufende Spiralwand 521 daran gehindert wird, die feststehende Bodenplatte 511 mit übermäßiger Kontaktkraft zu kontaktieren. Auch hierdurch kann die Flächenpressung, die auf die Spitze des Wicklungsendabschnitts der umlaufenden Spiralwand 522 der umlaufenden Spirale 52 einwirkt, verringert werden, wodurch ein Verschleiß und eine Beschädigung der Spitze des Wicklungsendabschnitts der umlaufenden Spiralwand 522 der umlaufenden Spirale 52 verhindert werden kann.
Darüber hinaus weist die Druckplatte 81 zwei Positionierstifte 812 auf, die jeweils von der Oberfläche 811 auf der Seite der gegenüberliegenden Oberfläche (Druckaufnahmeteil) 237 vorstehen. Die beiden Positionierstifte 812 sind jeweils so konfiguriert, dass sie in die entsprechende eine der beiden an der gegenüberliegenden Oberfläche 237 ausgebildeten Positionieröffnungen 238 eingesetzt werden können, um in der axialen Richtung der Antriebswelle 30 beweglich zu sein, wodurch die Druckplatte 81 in Bezug auf die gegenüberliegende Oberfläche (Druckaufnahmeteil) 237 so positioniert wird, dass die Druckplatte 81 an einer Rotation gehindert wird. Dies ermöglicht es, die Druckplatte 81 in der axialen Richtung der Antriebswelle 30 zu bewegen und leicht an der gegenüberliegenden Oberfläche (Druckaufnahmeteil) 237 zu montieren.
Darüber hinaus weist die Druckplatte 81 eine Vielzahl von (sechs) Rotationsverhinderungsstiften 814 auf, die jeweils von der Oberfläche 813 auf der Seite der umlaufenden Spirale 52 vorstehen. Die mehreren Rotationsverhinderungsstifte 814 sind jeweils so konfiguriert, dass sie durch das Druckblech 82 hindurchlaufen und lose in die entsprechende eine der kreisförmigen Öffnungen 524 passen, die auf der Rückseite der umlaufenden Bodenplatte 521 der umlaufenden Spirale 52 ausgebildet sind, um eine Rotation der umlaufenden Spirale 52 zu verhindern. Dementsprechend kann eine Positionsabweichung und Rotation des Druckblechs 82 sowie eine Rotation der umlaufenden Spirale 52 verhindert werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist vorstehend beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt, und natürlich kann die Ausführungsform basierend auf der technischen Idee der vorliegenden Erfindung weiter modifiziert und verändert werden.
Bezugszeichenliste

10: Scrollkompressor
30: Antriebswelle
50: Scrolleinheit
51: feststehende Spirale
52: umlaufende Spirale
81: Druckplatte (Plattenelement)
82: Druckblech (Blechelement)
83: erstes Dichtungselement
84: zweites Dichtungselement
237: gegenüberliegender Oberfläche (Druckaufnahmeteil)
511: feststehende Bodenplatte
512: feststehende Spiralwand
521: umlaufende Bodenplatte
522: umlaufende Spiralwand
812: Positionierstift
814: Rotationsverhinderungsstift
816: kreisförmiger konkaver Abschnitt
H2: Kompressionskammer
H5: Gegendruckkammer

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2020153295 A [0004]

Claims

Ein Scrollkompressor, umfassend: eine Antriebswelle, eine feststehende Spirale, die eine feststehende Bodenplatte und eine feststehende Spiralwand, die sich auf der feststehenden Bodenplatte erhebt, umfasst, und eine umlaufende Spirale, die eine umlaufende Bodenplatte und eine umlaufende Spiralwand, die sich auf der umlaufenden Bodenplatte erhebt und mit der feststehenden Spiralwand ineinandergreift, umfasst, wobei der Scrollkompressor so konfiguriert ist, dass sich ein Volumen einer Kompressionskammer, die zwischen der feststehenden Spirale und der umlaufenden Spirale ausgebildet ist, verändert und ein in die Kompressionskammer aufgenommenes Fluid dadurch verdichtet wird, wenn die umlaufende Spirale in Bezug auf die feststehende Spirale zusammen mit einer Drehung der Antriebswelle umläuft, wobei der Scrollkompressor ferner umfasst ein ringförmiges Plattenelement, das auf einer Rückseitenseite der umlaufenden Bodenplatte der umlaufenden Spirale vorgesehen ist und einen Durchmesser aufweist, der größer als ein Durchmesser der umlaufenden Spirale ist, ein ringförmiges Blechelement, das zwischen der Rückseite der umlaufenden Bodenplatte der umlaufenden Spirale und dem Plattenelement vorgesehen ist, dessen Durchmesser im Wesentlichen gleich dem Durchmesser des Plattenelements ist und das elastisch verformt werden kann, ein ringförmiges erstes Dichtungselement, das an einem Umfangsrand der Rückseite der umlaufenden Bodenplatte der umlaufenden Spirale angebracht ist und dessen Spitze das Blechelement gleitend kontaktiert, ein Druckaufnahmeteil, das über das Blechelement und das Plattenelement eine Drucklast aufnimmt, die aufgrund einer Kompressionsreaktionskraft auf die umlaufende Spirale wirkt, ein ringförmiges zweites Dichtungselement, das so ausgebildet ist, dass es einen Durchmesser aufweist, der größer ist als der Durchmesser des ersten Dichtungselements, das an einer Oberfläche des Plattenelements auf der Seite des Druckaufnahmeteils oder an dem Druckaufnahmeteil angebracht ist, und dessen Spitze die andere aus der Oberfläche des Plattenelements auf der Seite des Druckaufnahmeteils oder dem Druckaufnahmeteil kontaktiert, und eine Gegendruckkammer, die durch das Plattenelement, das Blechelement, das erste Dichtungselement und das zweite Dichtungselement von einem Ansaugdruckbereich abgetrennt ist, und eine Gegendrucklast, die die umlaufende Spirale gegen die feststehende Spirale drückt, auf das Plattenelement und die umlaufende Spirale ausübt, und wobei ein kreisförmiger konkaver Abschnitt auf einer Oberfläche des Plattenelements auf der Seite des Blechelements ausgebildet ist.
Der Scrollkompressor nach Anspruch 1, wobei der kreisförmige konkave Abschnitt, von einer axialen Richtung der Antriebswelle aus gesehen, so ausgebildet ist, dass er sich innerhalb eines Gleitbereichs befindet, in dem das erste Dichtungselement in Bezug auf das Blechelement zusammen mit einer Umlaufbewegung der umlaufenden Spirale gleitet.
Der Scrollkompressor nach Anspruch 1 oder 2, wobei der kreisförmige konkave Abschnitt so ausgebildet ist, dass er einen Durchmesser aufweist, der im Wesentlichen gleich oder kleiner als ein äußerer Durchmesser des ersten Dichtungselements ist.
Der Scrollkompressor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Plattenelement so vorgesehen ist, dass es in der axialen Richtung der Antriebswelle bewegbar ist, und wobei das zweite Dichtungselement elastisch ist und gepresst wird, um zwischen dem Plattenelement und dem Druckaufnahmeteil elastisch verformt zu werden.
Der Scrollkompressor nach Anspruch 4, wobei das Plattenelement zwei Positionierstifte aufweist, die jeweils von einer Oberfläche des Plattenelements auf der Seite des Druckaufnahmeteils vorstehen, und wobei die beiden Positionierstifte jeweils so konfiguriert sind, dass sie in ein entsprechendes von zwei an dem Druckaufnahmeteil ausgebildeten Positionieröffnungen eingeführt werden können, so dass sie in der axialen Richtung der Antriebswelle bewegbar sind, wodurch das Plattenelement in Bezug auf das Druckaufnahmeteil so positioniert wird, dass das Plattenelement an einer Rotation gehindert wird.
Der Scrollkompressor nach Anspruch 4 oder 5, wobei das Plattenelement mehrere Rotationsverhinderungsstifte aufweist, die jeweils von einer Oberfläche des Plattenelements auf der Seite der umlaufenden Spirale vorstehen, und wobei die mehreren Rotationsverhinderungsstifte jeweils so konfiguriert sind, dass sie sich durch das Plattenelement hindurch erstrecken und lose in eine entsprechende von kreisförmigen Öffnungen eingepasst werden, die auf der Rückfläche der umlaufenden Bodenplatte der umlaufenden Spirale ausgebildet sind, um eine Rotation der umlaufenden Spirale zu verhindern.