JP2000064971A - スクロ―ル圧縮機およびその形成方法 - Google Patents
スクロ―ル圧縮機およびその形成方法Info
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Abstract
2,44から圧縮室に流入する冷媒の質量流量を均衡さ
せる。 【解決手段】 冷媒供給源から2つの圧縮室へ冷媒を供
給するための2つの注入ポート42,44は、不等に形
成され、あるいは、それぞれの圧縮室において、吸入か
らのそれぞれの密閉点に対して、異なる角位置に配置さ
れる。このようにすることによって、2つの注入ポート
42,44を通過する流体の質量流量は調整され、それ
ぞれの圧縮チャンバーへの流体の質量流量がほぼ均衡さ
れる。この結果、それぞれの圧縮室内の圧力が均等であ
る状態が維持され、2つの圧縮室が合流するときの混合
損失が減少する。
Description
に利用される注入ポートの寸法および位置の最適化に関
する。
いて、広く利用されてきている。スクロール圧縮機は、
一般的に、旋回スクロール部材および非旋回スクロール
部材から構成されている。両方のスクロール部材は、ら
せん形状のラップを有しており、これは、スクロール部
材のそれぞれの基板から延びている。旋回スクロール部
材および非旋回スクロール部材のらせん形状のラップは
嵌合されており、これによって圧縮室が画定されてい
る。通常、少なくとも2つの圧縮室が、同時に、冷媒を
圧縮しながら吐出ポートに向かって移動する。
圧縮機において冷媒システム全体の効率を増加させる一
つの機構はエコノマイザーサイクルである。エコノマイ
ザーサイクルによって、吸入口の下流側の位置において
補充的な流体がスクロール圧縮機の圧縮室に注入され、
熱力学的な利得が得られる。
は単独に、アンローダーバルブをスクロール圧縮機の設
計に組み込むことも可能であり、これによって冷媒がよ
り圧縮された位置からあまり圧縮されていない位置まで
選択的にバイパスさせることができる。
ダーバルブにおいては、2つの圧縮室のそれぞれへの注
入ポートを有している。従って、周知のスクロール圧縮
機は、一般的に、エコノマイザーサイクルやアンローダ
ーバルブを利用しているバイパス操作手段と連通する一
対の注入ポートを備えてきた。
を通して形成される。これらの断面積および深さは等し
く、かつそれぞれの圧縮室において、吸入からのそれぞ
れの密閉点に対して、等しい角位置に配置される。
用することによって、非効率性ならびに懸念が生じる。
例として、それぞれの注入ポートへの接続ラインの形状
が異なるために、これらのラインにおける圧力降下が不
等となる。
回スクロールラップに、いわゆるハイブリッド形状を利
用した場合に、注入ポートへの流体の流れが不等とな
る。以前は、両方のスクロールラップの厚さは、その全
体においてほぼ均一であった。最近は、両方のスクロー
ルラップが最適化され、それぞれのスクロールラップに
沿って厚さが変化するようになっている。従って、旋回
スクロールラップにおいて、一方の注入ポートに接する
部分の厚さは、他方の注入ポートに接する部分の厚さと
大きく異なる。このような厚さの違いによって、それぞ
れの注入ポートが旋回スクロールラップによって覆われ
ない状態にある時間の長さが不等となる。
例においては、2つの注入ポートは不等に形成され、あ
るいは、それぞれの圧縮室において、吸入からのそれぞ
れの密閉点に対して、異なる角位置に配置され、これに
よって所望の設計の特性が得られる。一つの例として、
2つの注入ポートは、幅、深さ、長さを含めて断面積が
異なる。このようにすることによって、スクロールの設
計者は、2つの注入ポートを通過する流体の流れを調整
し、それぞれの圧縮チャンバーへの流体の流れを最適化
することが可能である。
は、望ましくは、それぞれの圧縮チャンバーへの流体の
質量流量がほぼ均衡するように調整される。但し、ある
種の用途においては、設計者の要求によって、流体の流
れが不均衡な場合もあり得る。それぞれの圧縮室への冷
媒の注入量を均衡させることにより、それぞれの圧縮室
内の圧力が均等である状態が維持される。従って、従来
技術においては2つの圧縮室が合流した場合には混合損
失が生じたが、このような損失は減少する。さらに、圧
縮室内の圧力が不均等なことによって起こる振動や音が
減少する。
者は、注入ポートの最適な寸法(幅、長さおよび深さ)
と、最適な位置と、を決定する。このようにして、2つ
の注入ポートの設計が選択され、これによって所望の特
性が得られる。寸法、位置等は、経験に基づいて、ある
いは分析的に、決定することができる。本発明の特徴
は、注入ポートを、異なる寸法に加工し、あるいは異な
る位置に配置することである。
ロール圧縮機のポンプ部品20が示されている。このポ
ンプ部品20は、ラップ24を有する非旋回スクロール
22を備えている。図示されているように、ラップ24
は、ほぼ中心点から始まり、ほぼらせん形状に沿って外
側方向に延びる。さらに、旋回スクロールラップ30
は、非旋回スクロールラップ部24に嵌まっており、こ
れによって室29および室31のような複数の圧縮室が
画定されている。
33および注入ポート32は、圧縮室31および圧縮室
29と、それぞれ選択的に連通している。
ポート32と連通している。通路34は、通路38を介
して注入ポート33と連通している。通路38は、大
抵、曲げられており、吐出ポートと干渉しないようにな
っている。このため、その通路38は仮想線によって示
されている。概略的に示されたように、通路34は、エ
コノマイザーサイクル(X)と、あるいはアンローダー
バルブ(Y)と、あるいはこの両方と、連通することが
可能である。
3へ流体を流すためには、注入ポート32へ流体を流す
場合よりも著しく長い距離を通過させなければならな
い。従って、2つの注入ポート32,33への通路にお
ける圧力降下は全く異なる。このことは、2つの注入ポ
ート32,33への流体の質量流量に影響し得る。
に、旋回スクロールラップ30および非旋回スクロール
ラップ24の厚さは、これらの長さに沿って変化する。
このような、いわゆる“ハイブリッドラップ”は、スク
ロール圧縮機の技術において、最近開発されたものであ
る。上記旋回スクロールラップ30は注入ポート32お
よび注入ポート33の上を移動し、これによってそれぞ
れの注入ポート32,33が選択的に開かれ、圧縮室3
1および圧縮室29への流体の流入が可能となる。しか
し、図1(B)の仮想線によって示されているように、
注入ポート33の領域における旋回スクロールラップ3
0の厚さd1は、注入ポート32の領域における旋回ス
クロールラップ30の厚さd2と異なるため、従来技術
における単一寸法の注入ポート32,33を利用する場
合は、これらの開口時間はそれぞれ異なってしまう。こ
の結果として、また、2つの注入ポート32,33への
質量流量が不均等となる。
2は、通常、それぞれの圧縮室で吸入からのそれぞれの
密閉点に対して、ほぼ等しい角位置に配置され、かつ同
一の断面積となるように形成されてきた。このように、
等しい寸法に加工され、かつ等しい位置に配置された、
従来技術における注入ポート32,33を利用する場
合、圧縮室31および圧縮室29に流入する質量流量は
不等となる。
の問題を対処する。図3の実施例における注入ポート4
2および注入ポート44は、断面積が異なり、かつ圧縮
室31および圧縮室29とそれぞれ対応している。この
点を示すために、相対的な寸法は強調されていることを
理解すべきである。図示されているように、注入ポート
44は注入ポート42より小さい。注入ポート44の開
口時間は注入ポート42の開口時間より長く、これを補
うために、注入ポート42は注入ポート44より大きな
寸法を有する必要がある。位置d2における旋回スクロ
ールラップ30の厚さは、位置d1における旋回スクロ
ールラップ30の厚さよりも小さいため、注入ポート4
4は、注入ポート42よりも長時間開口した状態とな
る。これは、旋回スクロールラップ30および非旋回ス
クロールラップ24の適切な寸法、あるいは圧縮室31
と比べた圧縮室29における他の条件に対し好ましいも
のとなる。さらに、供給“配管”(図2参照)のために
最も流れにくくなっている注入ポート33においては、
この断面積をより大きく形成することによって、この注
入ポート33まで導いているライン38における付加的
な抵抗を補うことが可能である。
4は、非旋回スクロールラップ24へのアンダーカット
50を備えてもよい。この切り込みは、実際は非常に薄
いものであっても、これによって圧縮室29,31に流
体が流入する際に、流入部分の断面積がより大きくな
る。切り込みがない場合は、注入ポート44の有効面積
が著しく小さくなるとともに、注入ポート44の幅がd
2における旋回スクロールラップ30の厚さにまで縮小
される。一般的に、注入ポート44の幅はこの位置にお
ける旋回スクロールラップ30の厚さよりも大きく形成
することができず、このように形成しない場合は、圧縮
室間のスクロールラップ30の先端を通って、高圧部か
ら低圧部へのリークが生じる。注入ポート44を非旋回
スクロールラップ24まで切り込むことによって、この
ような問題は避けられる。
注入ポート42および注入ポート44の最適な寸法、深
さ、幅を決定することができる。さらに、固定された非
旋回スクロールラップ24に沿ったこの注入ポート4
2,44の最適な角位置を決定することができる。この
ように、2つの注入ポート42,44を設計する際に、
寸法および位置を不等にすることが可能である。
不等にすることによって、本発明は、質量流量をほぼ均
衡することができる。示された実施例は、単に、一つの
用途であることを認識されるべきである。構成が異なる
場合には、通路の構成やスクロールラップの形状等を変
えることが可能である。
示す図。(B)はこの圧縮機の非旋回スクロール部材を
示す図。
ール部材を示す断面図。
Claims (12)
- 【請求項1】 スクロール圧縮機の形成方法であって、
前記方法は、 (1)基部を有するほぼらせん形状のラップを備えた旋
回スクロールと、基部およびこの基部から延びるととも
にほぼらせん形状であるラップを有する非旋回スクロー
ルと、を形成するステップを有し、前記旋回スクロール
のラップと前記非旋回スクロールのラップとは、嵌まり
合って少なくとも2つの圧縮室を画定するように設計さ
れており、さらに (2)前記2つの圧縮室の注入ポートをそれぞれ画定
し、かつそれぞれの前記注入ポートに冷媒供給源を選択
的に連通させるステップを有し、それぞれの注入ポート
は、吸入口と吐出口との中間の点に配置されるととも
に、有効寸法および位置のうち少なくとも一方につい
て、互いに不等となるように設計されており、これによ
って冷媒が前記2つの圧縮室へ所望の相対質量流量で注
入されるようになっていることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 前記2つの注入ポートは、寸法と位置と
の両方について異なっていることを特徴とする請求項1
記載の方法。 - 【請求項3】 前記2つの注入ポートは、前記2つの圧
縮室への冷媒の質量流量がほぼ均衡されるように設計さ
れていることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 前記旋回スクロールラップおよび前記非
旋回スクロールラップは、これらの長さ方向に厚さが不
均一となっていることを特徴とする請求項1記載の方
法。 - 【請求項5】 スクロール圧縮機であって、前記圧縮機
は、 基部と、前記基部から延びるとともに長さ方向に厚さが
不均一となっているラップと、を備える旋回スクロール
部材と、 基部と、前記基部から延びるとともに長さ方向に厚さが
不均一となっているラップと、を備える非旋回スクロー
ル部材と、を備えており、 前記旋回スクロールラップと前記非旋回スクロールラッ
プが嵌合されることによって複数の圧縮室が画定されて
おり、さらに、 吸入ポートおよび吐出ポートを備えており、 前記非旋回スクロールは、通路を介して冷媒供給源と連
通しており、前記通路は、前記非旋回スクロールの前記
基部内を通って、前記吸入ポートと前記吐出ポートの中
間位置における少なくとも2つの注入ポートまで延びて
おり、前記2つの注入ポートは、少なくとも2つの圧縮
室と連通しているとともに、寸法および位置のうち少な
くとも一方について不等となっていることを特徴とする
スクロール圧縮機。 - 【請求項6】 前記少なくとも2つの注入ポートは、寸
法および位置の両方について異なっていることを特徴と
する請求項5記載のスクロール圧縮機。 - 【請求項7】 前記注入ポートは、エコノマイザーサイ
クルと連通していることを特徴とする請求項5記載のス
クロール圧縮機。 - 【請求項8】 前記注入ポートは、バイパスポートとし
て利用されており、かつアンローダーバルブと連通して
いることを特徴とする請求項5記載のスクロール圧縮
機。 - 【請求項9】 一つの流体供給手段によって、全ての前
記注入ポートに流体が供給されており、一つあるいは複
数の連通通路によって、それぞれの前記注入ポートに流
体が連通されており、前記一つあるいは複数の連通通路
は、前記少なくとも2つの注入ポートの一つについて寸
法が異なっていて、前記少なくとも2つの注入ポート間
の圧力降下が不等となっており、この不等な圧力降下に
よる影響に対処するように、前記注入ポートが設計され
ていることを特徴とする請求項5記載のスクロール圧縮
機。 - 【請求項10】 前記少なくとも2つの注入ポートの開
口時間は異なっており、この開口時間の違いと、これに
起因するそれぞれの圧縮室に流入する冷媒の質量流量の
違いと、による影響に対処するように、前記注入ポート
が設計されていることを特徴とする請求項5記載のスク
ロール圧縮機。 - 【請求項11】 前記注入ポートの一つは、前記非旋回
スクロールラップまで延びたアンダーカット部分を有し
ていることを特徴とする請求項5記載のスクロール圧縮
機。 - 【請求項12】 前記注入ポートは、それぞれの圧縮室
において、吸入からの密閉点から測定された異なる角位
置に配置されていることを特徴とする請求項5記載のス
クロール圧縮機。
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