JP2007100713A - スクロール流体機械 - Google Patents

Abstract

【課題】巻終り端部から巻始め端部に向けて厚みが増大する１対の渦巻体を有するスクロール流体機械において過圧縮現象の発生を抑制する。
【解決手段】第１と第２の渦巻体１，２間に形成される複数の圧縮室のうち最も内側に位置する１対の圧縮室のうちの一方である第１の圧縮室４からの冷媒吐出タイミングを第２の圧縮室５からの冷媒吐出タイミングに対し早める冷媒吐出タイミング先行手段を設ける。この冷媒吐出タイミング先行手段は、第１の渦巻体１の延長部１ｃと、吐出ポート３の先行開放部３ａを含む。
【選択図】図１

Description

この発明は、スクロール圧縮機、スクロール膨張機などのスクロール流体機械に関するものである。

図２には、特開昭６０−２５２１０２号に開示されたスクロール流体機械における第１と第２の渦巻体１，２が示されている。図２において第１の渦巻体１が固定スクロール側の渦巻体であり、第２の渦巻体２が可動スクロール側の渦巻体である。

図２に示すように、第１と第２の渦巻体１，２の巻始め端部近傍に、圧縮後の冷媒を吐出するための吐出ポート３が設けられる。そして、吐出ポート３近傍に位置する第１の渦巻体１の厚みｔ４が、第１の渦巻体１の巻終り端部における厚みｔ５よりも大きくなるように設定される。第２の渦巻体２においても同様の形状が採用される。

このように吐出ポート３近傍における第１と第２の渦巻体１，２の巻始め端部の厚みｔ４を大きくすることにより、第１と第２の渦巻体１，２の巻始め端部近傍の強度を高めることができるばかりでなく、中心部における冷媒の漏れをも抑制することができる。

しかしながら、渦巻体の中心部における厚みを大きくすることにより、次に説明するような問題があった。その問題について図３を用いて説明する。図３は、第１と第２の渦巻体１，２により形成される圧縮室の圧力と容積との関係を示し、図３において、Ｐ１，Ｐ１′は冷媒吐出時の圧縮室内の圧力を示し、Ｐ２は冷媒吸入時の圧縮室内の圧力を示し、Ｖ１は冷媒吸入時の圧縮室の容積を示し、Ｖ２は冷媒吐出時の圧縮室の容積を示す。

上述のように第１と第２の渦巻体１，２の巻始め端部の厚みｔ４を大きくすることにより、第１と第２の渦巻体１，２を拡大しない限り吐出ポート３の開口面積が小さくなる。そのため、吐出ポート３からの冷媒の吐出抵抗が増大し、たとえば図３に示すように吐出時の圧縮室内の圧力がＰ１からＰ１′へと必要以上に上昇する、いわゆる過圧縮現象が生じることとなる。その結果、図３に示すように余分な仕事Ｗが必要となり、損失が増大するという問題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものである。この発明の目的は、巻終り端部から巻始め端部に向けて厚みが増大する１対の渦巻体を有するスクロール流体機械において過圧縮現象の発生を抑制することにある。

この発明に係るスクロール流体機械は、巻終り端部から巻始め端部に向かって厚みが大きくなる第１と第２の渦巻体と、該第１と第２の渦巻体間に形成され最も内側に位置する第１と第２の圧縮室と、該第１と第２の圧縮室から順次圧縮後の冷媒を吐出する吐出ポートとを有するものである。そして、スクロール流体機械は、第１の圧縮室からの冷媒吐出タイミングを第２の圧縮室のそれに対し早める冷媒吐出タイミング先行手段を備えている。

上記のように冷媒吐出タイミング先行手段を備えることにより、第１の圧縮室からの冷媒吐出タイミングを第２の圧縮室のそれに対し早めることができる。それにより、従来よりも冷媒の吐出抵抗を低減でき、過圧縮状態の発生を抑制できる。

本発明のスクロール流体機械では、第１の渦巻体は、その巻終り端部を第２の渦巻体の巻終り端部近傍にまで延長する延長部を有し、吐出ポートは、第１の圧縮室を先行して開放する先行開放部を有する。そして、冷媒吐出タイミング先行手段は、延長部と先行開放部とを含む。

上記のように第１の渦巻体が延長部を有することにより、たとえば第１の圧縮室を第２の圧縮室よりも先に所望の圧力にまで上昇させることができる。ここで、吐出ポートが先行開放部を有することにより、所望の圧力にまで達した第１の圧縮室を早めに開放して冷媒を吐出することができる。その結果、第１の圧縮室からの冷媒吐出タイミングを第２の圧縮室からの冷媒吐出タイミングに対し早めることができ、冷媒の吐出抵抗を低減することができる。

先行開放部は、好ましくは、第１の圧縮室側に吐出ポートを拡張することにより形成される。第１の渦巻体の巻終り端部の厚みは、好ましくは、第２の渦巻体の巻終り端部の厚みよりも小さい。延長部の厚みは、好ましくは、第１の渦巻体の巻終り端部に向かうにつれて徐々に小さくなる。

本発明に係るスクロール流体機械は、好ましくは、冷媒を吸入するための１つの吸入ポートを備える。また、本発明に係るスクロール流体機械は、可動スクロールと固定スクロールとを備え、第１の渦巻体は、固定スクロール側に設けられ、第２の渦巻体は、可動スクロール側に設けられる。

第２の渦巻体の巻始め端部近傍の厚みは、好ましくは、第１の渦巻体の巻始め端部近傍の厚みよりも大きく、先行開放部は、好ましくは、第２の渦巻体の巻始め端部近傍により一時的に閉塞可能な形状を有する。例えば、図１に示すように、第１の圧縮室（４）からの冷媒吐出直前の状態において、先行開放部（３ａ）は、第２の渦巻体（２）の巻始め端部（２ａ）近傍により一時的に閉塞される。

以下、図１を用いて、この発明の１つの実施の形態について説明する。図１は、この発明の１つの実施の形態における第１と第２の渦巻体を示す平面図である。

図１を参照して、本発明に係るスクロール流体機械は、第１の渦巻体１を有する固定スクロールと、第２の渦巻体２を有する可動スクロールとを備える。第１と第２の渦巻体１，２間には、最も内側に位置する第１と第２の圧縮室４，５をはじめとする複数の圧縮室が形成される。

第１の渦巻体１は、巻始め端部１ａと、巻終り端部１ｂと、延長部１ｃとを備える。そして、巻始め端部１ａの厚みｔ１が巻終り端部１ｂの厚みｔ２よりも大きくなるように設定される。より詳しくは、巻終り端部１ｂから巻始め端部１ａに向かって徐々に厚みが大きくなるように第１の渦巻体１の形状が選定される。延長部１ｃは、巻終り端部１ｂを図１に示すように約１８０°延長することにより形成される。このような延長部１ｃを有することにより、第１の圧縮室４を第２の圧縮室５よりも早期に所望の圧力にまで上昇させることができる。

第２の渦巻体２も、巻始め端部２ａと巻終り端部２ｂとを有し、巻終り端部２ｂから巻始め端部２ａに向かって厚みが増大する。そして、巻終り端部２ｂは巻終り端部１ｂ近傍に位置し、巻終り端部１ｂの厚みｔ２が巻終り端部２ｂの厚みｔ３よりも小さくなる。それは、第１の渦巻体１が延長部１ｃを有しかつ延長部１ｃにおいても巻終り端部１ｂに向かって徐々に厚みが小さくなることに起因する。

巻始め端部１ａ，２ａ近傍に位置する固定スクロールには、圧縮後の冷媒を吐出するための吐出ポート３が設けられる。この吐出ポート３は、第１の圧縮室４を先行して開放するための先行開放部３ａを有する。なお、図1において、説明の便宜上、吐出ポート３と先行開放部３ａとの境界を想像線で示す。

第１の圧縮室４は、第１の渦巻体１の内周と第２の渦巻体２の外周とで形成される圧縮室であり、第１の渦巻体１が延長部１ｃを有することから第２の圧縮室５よりも早期に所望の圧力にまで上昇する。ここで、吐出ポート３に先行開放部３ａを設けることにより、第２の圧縮室５よりも先に所望の圧力にまで上昇した第１の圧縮室４を先行して開放することができる。それにより、結果として第２の圧縮室５からの冷媒吐出タイミングが第１の圧縮室４のそれに対し遅れ、冷媒の吐出抵抗を従来よりも低減することができる。その結果、過圧縮状態の発生を効果的に抑制でき、スクロール流体機械の損失を低減することができる。

なお、上述の実施の形態では、第１の圧縮室４からの冷媒吐出タイミングを早める冷媒吐出タイミング先行手段の一例として延長部１ｃおよび先行開放部３ａを設ける場合について説明したが、それ以外の手法で第１の圧縮室４の冷媒吐出タイミングを早めてもよい。

また、延長部１ｃの厚みを巻終り端部２ｂの厚みｔ３よりも小さく設定できるので、第１の渦巻体１の中央部において余裕をもって吐出ポート３を形成できる。それにより、吐出ポート３の開口面積を増大させることができ、吐出抵抗をさらに低減できる。

さらに、延長部１ｃを設けることにより、冷媒吸入のための吸入ポート（図示せず）を１箇所に集約でき、吸入圧損および吸入過熱を低減できる。

この発明に係るスクロール流体機械によれば、過圧縮状態の発生を効果的に抑制できるので、過圧縮に起因する損失を低減できる。

この発明の１つの実施の形態におけるスクロール流体機械の第１と第２の渦巻体を示す平面図である。 従来のスクロール流体機械における第１と第２の渦巻体を示す平面図である。 圧縮室内の圧力と容積との関係を示す図である。

符号の説明

１ 第１の渦巻体、２ 第２の渦巻体、３ 吐出ポート、４ 第１の圧縮室、５ 第２の圧縮室。

Claims (7)

1. 巻終り端部（１ｂ，２ｂ）から巻始め端部（１ａ，２ａ）に向かって厚みが大きくなる第１と第２の渦巻体（１，２）と、該第１と第２の渦巻体（１，２）間に形成され最も内側に位置する第１と第２の圧縮室（４，５）と、該第１と第２の圧縮室（４，５）から順次圧縮後の冷媒を吐出する吐出ポート（３）とを有するスクロール流体機械であって、
   前記第１の渦巻体（１）に設けられ、その巻終り端部（１ｂ）を前記第２の渦巻体（２）の巻終り端部（２ｂ）近傍にまで延長する延長部（１ｃ）と、
   前記吐出ポート（３）に設けられ、前記第１の圧縮室（４）からの冷媒吐出タイミングを前記第２の圧縮室（５）からの冷媒吐出タイミングに対し早めることで前記第１の圧縮室（４）を先行して開放する先行開放部（３ａ）とを備えた、スクロール流体機械。
2. 前記先行開放部（３ａ）は、前記第１の渦巻体（１）の巻始め端部（１ａ）から離れる方向に前記吐出ポート（３）を拡張することにより形成される、請求項１に記載のスクロール流体機械。
3. 前記第１の渦巻体（１）の巻終り端部（１ｂ）の厚み（ｔ２）は、前記第２の渦巻体（２）の巻終り端部（２ｂ）の厚み（ｔ３）よりも小さい、請求項１に記載のスクロール流体機械。
4. 前記延長部（１ｃ）の厚みは、前記第１の渦巻体（１）の巻終り端部（１ｂ）に向かうにつれて徐々に小さくなる、請求項１に記載のスクロール流体機械。
5. 冷媒を吸入するための１つの吸入ポートを備える、請求項１に記載のスクロール流体機械。
6. 前記スクロール流体機械は、可動スクロールと固定スクロールとを備え、
   前記第１の渦巻体（１）は、前記固定スクロール側に設けられ、
   前記第２の渦巻体（２）は、前記可動スクロール側に設けられる、請求項１に記載のスクロール流体機械。
7. 巻終り端部（１ｂ，２ｂ）から巻始め端部（１ａ，２ａ）に向かって厚みが大きくなる第１と第２の渦巻体（１，２）と、該第１と第２の渦巻体（１，２）間に形成され最も内側に位置する第１と第２の圧縮室（４，５）と、該第１と第２の圧縮室（４，５）から順次圧縮後の冷媒を吐出する吐出ポート（３）とを有するスクロール流体機械であって、
   前記第１の渦巻体（１）に設けられ、その巻終り端部（１ｂ）を前記第２の渦巻体（２）の巻終り端部（２ｂ）近傍にまで延長する延長部（１ｃ）と、
   前記吐出ポート（３）に設けられ、前記第１の圧縮室（４）からの冷媒吐出タイミングを前記第２の圧縮室（５）からの冷媒吐出タイミングに対し早めることで前記第１の圧縮室（４）を先行して開放する先行開放部（３ａ）とを備え、
   前記先行開放部（３ａ）は、前記第１の圧縮室（４）側に前記吐出ポート（３）を拡張することにより形成される、スクロール流体機械。

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