JP2011038480A - Scroll fluid machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はスクロール型流体機械に関する。 The present invention relates to a scroll type fluid machine.
この種のスクロール型流体機械はスクロールユニットを備え、スクロールユニットは、各基板の各基面にそれぞれ渦巻き状のラップが対向して立設された固定及び可動スクロールからなり、固定スクロールの軸心周りに可動スクロールが公転旋回運動されて固定及び可動スクロールの各ラップ間に流体機械の作動流体としての冷媒の作動室を形成する。この流体機械を膨張機として使用する場合には、固定スクロールの基板の中央部に吸入孔が貫通して形成され、吸入孔にスクロールユニット外の冷媒回路から冷媒の作動室としての膨張室に冷媒を吸入させる。 This type of scroll type fluid machine includes a scroll unit, and the scroll unit is composed of fixed and movable scrolls each having a spiral wrap opposed to each base surface of each substrate. Then, the movable scroll is revolved to form a working chamber for refrigerant as a working fluid of the fluid machine between the laps of the fixed and movable scrolls. When this fluid machine is used as an expander, a suction hole is formed through the central portion of the fixed scroll substrate, and a refrigerant is supplied from the refrigerant circuit outside the scroll unit to the expansion chamber as a refrigerant working chamber. Inhale.
そして、特許文献1には、冷媒の膨張開始時における作動室間のアンバランスを是正して効率の良い膨張作動をスクロールユニットに行なわせるために、旋回スクロール(可動スクロール)の歯部(ラップ)の中央先端部に凹部を形成し、導入口(吸入孔)が第1作動室に開口しているときには、第2作動室と導入口とを凹部が連通させ、第1作動室と導入口とが遮断されたときには、同一のタイミングで凹部が第2作動室から遮断される技術が開示されている。
And in
しかしながら、上記従来技術の場合には、可動スクロールのラップの中央先端部に凹部が形成されるため、当該ラップは強度が低下し、可動スクロールの公転旋回運動に伴い破損するおそれがある。 However, in the case of the above-described prior art, since the concave portion is formed at the center front end portion of the movable scroll wrap, the strength of the wrap is lowered, and there is a possibility that the movable scroll is damaged due to the revolving orbiting motion.
また、上記従来技術の場合には、可動スクロールの公転旋回運動に伴い、吸入孔の少なくとも一部が当該ラップの中央先端部により閉塞されるため、スクロールユニットへの取り込み冷媒量が減少し、スクロールユニットにおける冷媒の膨張効率が低下するとの問題があり、スクロールユニットにおける冷媒の作動効率の向上には依然として課題が残されている。 Further, in the case of the above prior art, at least a part of the suction hole is closed by the central tip of the wrap as the movable scroll revolves, so that the amount of refrigerant taken into the scroll unit is reduced and the scroll is reduced. There exists a problem that the expansion efficiency of the refrigerant | coolant in a unit falls, and the subject remains in the improvement of the operating efficiency of the refrigerant | coolant in a scroll unit.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、スクロールユニットの信頼性を確保しつつ、その性能を向上することができるスクロール型流体機械を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a scroll type fluid machine that can improve the performance of the scroll unit while ensuring the reliability of the scroll unit.
上記の目的を達成するべく、請求項1記載のスクロール型流体機械は、各基板の各基面にそれぞれ渦巻き状のラップが対向して立設された固定及び可動スクロールからなり、固定スクロールの軸心周りに可動スクロールが公転旋回運動されて固定及び可動スクロールの各ラップ間に作動流体の作動室を形成するスクロールユニットと、固定スクロールの基板の中央部を貫通して形成され、作動室とスクロールユニット外とを連通させる連通孔と、固定スクロールのラップの中央先端部の外壁と可動スクロールのラップの中央先端部の内壁とで区画される第1作動室と、固定スクロールのラップの中央先端部の内壁と可動スクロールのラップの中央先端部の外壁とで区画される第2作動室と、可動スクロールの公転旋回運動に伴い、連通孔の少なくとも一部が可動スクロールのラップの中央先端部に閉塞されるときに、第1及び第2作動室と連通孔とを連通させ、固定及び可動スクロールのラップの中央先端部同士が当接されるときに、第1及び第2作動室と連通孔との連通を遮断させる連通路とを備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the scroll type fluid machine according to
また、請求項2記載の発明では、請求項1において、連通路は、固定スクロールの基面に連通孔に至る範囲で凹設される連通溝であり、連通溝は、可動スクロールの公転旋回運動に伴い、連通孔の少なくとも一部が可動スクロールのラップの中央先端部に閉塞されるときに、連通溝の少なくとも一部が第1及び第2作動室に開口され、固定及び可動スクロールのラップの中央先端部同士が当接されるときに、連通溝の全部が可動スクロールのラップによって隠覆される範囲に形成されることを特徴としている。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the communication path is a communication groove that is recessed in the base surface of the fixed scroll to reach the communication hole, and the communication groove is a revolving orbiting motion of the movable scroll. Accordingly, when at least a part of the communication hole is blocked by the central tip of the movable scroll wrap, at least a part of the communication groove is opened to the first and second working chambers, and the fixed and movable scroll wraps are opened. When the central tip portions are brought into contact with each other, the entire communication groove is formed in a range covered by the wrap of the movable scroll.
更に、請求項3記載の発明では、請求項2において、連通溝は、連通孔の少なくとも一部が可動スクロールのラップの中央先端部に閉塞されるときに、第1作動室と第2作動室とを連通させることを特徴としている。
Further, in the invention according to claim 3, in
更にまた、請求項4記載の発明では、請求項2において、連通溝は、連通孔の少なくとも一部が可動スクロールのラップの中央先端部に閉塞されるときに、第1作動室と連通孔とを連通させる第1連通溝と、第2作動室と連通孔とを連通させる第2連通溝とからなることを特徴としている。
Furthermore, in the invention according to
また、請求項5記載の発明では、請求項2において、連通溝は、連通孔の少なくとも一部が可動スクロールのラップの中央先端部に閉塞されるときに、第1及び第2作動室に対するそれぞれの連通溝の開口面積が略同一になる範囲に形成されることを特徴としている。 According to a fifth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, when the communication groove is at least partially closed by the central tip of the movable scroll wrap, It is characterized in that the open areas of the communication grooves are formed in a range that is substantially the same.
更に、請求項6記載の発明では、請求項3乃至5の何れかにおいて、スクロールユニットは対称スクロール構造をなすことを特徴としている。
更にまた、請求項7記載の発明では、請求項2において、連通溝は、可動スクロールのラップの中央先端部の幅よりは小さい溝幅を有することを特徴としている。
Furthermore, in the invention described in claim 6, in any one of claims 3 to 5, the scroll unit has a symmetric scroll structure.
Furthermore, the invention described in claim 7 is characterized in that, in
また、請求項8記載の発明では、請求項1において、作動室を膨張室とした膨張機であることを特徴としている。
The invention according to
請求項1記載の本発明のスクロール型流体機械によれば、連通路を有することにより、可動スクロールの公転旋回運動に伴い、連通孔の少なくとも一部が可動スクロールのラップの中央先端部により閉塞されても、第1及び第2作動室と連通孔との間の作動流体の流路を拡大することができるため、作動室とスクロールユニット外との間で流通する作動流体量の減少を防止することができる。 According to the scroll type fluid machine of the first aspect of the present invention, since the communication passage is provided, at least a part of the communication hole is closed by the central tip of the movable scroll wrap as the movable scroll revolves. However, since the flow path of the working fluid between the first and second working chambers and the communication hole can be enlarged, a decrease in the amount of working fluid flowing between the working chamber and the outside of the scroll unit is prevented. be able to.
また、可動スクロールの公転旋回運動に伴い、固定及び可動スクロールのラップの中央先端部同士が当接されても、第1及び第2作動室と連通孔との連通を遮断させることができ、連通孔が開口する中央部に第1及び第2作動室とは完全に遮断された作動室を形成することができる。従って、当該作動室からの作動流体の漏洩を防止しつつ、作動室とスクロールユニット外との間で流通する作動流体量の減少を防止することができるため、スクロールユニットにおける作動流体の作動効率の低下を防止することができ、スクロールユニットの信頼性を確保しつつ、その性能を向上することができる。 Further, even if the center tip portions of the fixed and movable scroll laps come into contact with each other along with the revolving orbiting motion of the movable scroll, the communication between the first and second working chambers and the communication hole can be blocked. A working chamber that is completely blocked from the first and second working chambers can be formed in the central portion where the hole is opened. Therefore, it is possible to prevent a decrease in the amount of working fluid flowing between the working chamber and the outside of the scroll unit while preventing leakage of the working fluid from the working chamber. A drop can be prevented, and the performance of the scroll unit can be improved while ensuring the reliability of the scroll unit.
また、請求項2記載の発明によれば、具体的には、連通路は、固定スクロールの基面に連通孔に至る範囲で凹設される連通溝であり、連通溝は、可動スクロールの公転旋回運動に伴い、連通孔の少なくとも一部が可動スクロールのラップの中央先端部に閉塞されるときに、連通溝の少なくとも一部が第1及び第2作動室に開口され、固定及び可動スクロールのラップの中央先端部同士が当接されるときに、連通溝の全部が可動スクロールのラップによって隠覆される範囲に形成される。これにより、可動スクロールのラップに加工を施すことによってスクロールユニットの耐久性が損なわれることなく固定スクロールに溝を設けるだけの簡易な構成で、スクロールユニットの信頼性を確保しつつ、その性能を向上することができる。 According to the second aspect of the invention, specifically, the communication path is a communication groove that is recessed in the base surface of the fixed scroll to reach the communication hole, and the communication groove is the revolution of the movable scroll. When at least a part of the communication hole is closed by the central tip of the movable scroll wrap with the turning motion, at least a part of the communication groove is opened in the first and second working chambers, and the fixed and movable scroll When the central front ends of the wraps are brought into contact with each other, the entire communication groove is formed in a range covered by the wrap of the movable scroll. As a result, the performance of the scroll unit is improved while the reliability of the scroll unit is ensured with a simple configuration that does not impair the durability of the scroll unit by processing the lap of the movable scroll, without losing the durability of the scroll unit. can do.
更に、請求項3記載の発明によれば、連通溝は、連通孔の少なくとも一部が可動スクロールのラップの中央先端部に閉塞されるときに、第1作動室と第2作動室とを連通させる。これにより、連通孔の少なくとも一部が可動スクロールのラップの中央先端部に閉塞されるときに、第1作動室と第2作動室とを均圧にすることができるため、作動室とスクロールユニット外との間において作動流体を更に円滑に流通させることができ、スクロールユニットにおける作動流体の作動効率を更に向上することができる。 According to a third aspect of the present invention, the communication groove communicates between the first working chamber and the second working chamber when at least a part of the communication hole is closed by the central tip of the wrap of the movable scroll. Let Accordingly, when at least a part of the communication hole is blocked by the central front end of the wrap of the movable scroll, the first working chamber and the second working chamber can be equalized. The working fluid can be circulated more smoothly between the outside and the working efficiency of the working fluid in the scroll unit can be further improved.
更にまた、請求項4記載の発明によれば、連通溝は、連通孔の少なくとも一部が可動スクロールのラップの中央先端部に閉塞されるときに、第1作動室と連通孔とを連通させる第1連通溝と、第2作動室と連通孔とを連通させる第2連通溝とからなる。これにより、連通溝の形状の自由度が増すため、可動スクロールの公転旋回運動に伴い、固定及び可動スクロールのラップの中央先端部同士が当接され、連通孔が開口する中央部に第1及び第2作動室とは完全に遮断された作動室が形成される直前まで、第1及び第2連通溝をそれぞれ第1及び第2作動室に開口される範囲に形成することが可能となる。従って、作動室とスクロールユニット外との間において作動流体を更に円滑に流通させることができ、スクロールユニットにおける作動流体の作動効率を更に向上することができる。
Furthermore, according to the invention described in
また、請求項5記載の発明によれば、連通溝は、連通孔の少なくとも一部が可動スクロールのラップの中央先端部に閉塞されるときに、第1及び第2作動室に対するそれぞれの連通溝の開口面積が略同一になる範囲に形成される。これにより、連通孔の少なくとも一部が可動スクロールのラップの中央先端部に閉塞されるときに、第1作動室と第2作動室とに略同一量の作動流体を流通させることができるため、作動室とスクロールユニット外との間において作動流体を更に円滑に流通させることができ、スクロールユニットにおける作動流体の作動効率を更に向上することができる。 According to the fifth aspect of the present invention, the communication groove is connected to the first and second working chambers when at least a part of the communication hole is closed by the central tip of the wrap of the movable scroll. Are formed in a range where the opening areas are substantially the same. Thereby, when at least a part of the communication hole is blocked by the central tip of the movable scroll wrap, substantially the same amount of working fluid can be circulated in the first working chamber and the second working chamber. The working fluid can be circulated more smoothly between the working chamber and the outside of the scroll unit, and the working efficiency of the working fluid in the scroll unit can be further improved.
更に、請求項6記載の発明によれば、スクロールユニットは対称スクロール構造をなすことにより、作動室とスクロールユニット外との間において作動流体を円滑に流通させることができることから、スクロールユニットの作動開始時における作動室間のアンバランスが是正され、固定スクロールに対する可動スクロールのばたつきを確実に防止することができる。従って、より一層確実に、スクロールユニットの信頼性を確保しつつ、その性能を向上することができる。 Furthermore, according to the sixth aspect of the invention, since the scroll unit has a symmetrical scroll structure, the working fluid can smoothly flow between the working chamber and the outside of the scroll unit. The imbalance between the working chambers at the time is corrected, and flapping of the movable scroll with respect to the fixed scroll can be surely prevented. Therefore, it is possible to improve the performance of the scroll unit while ensuring the reliability of the scroll unit.
更にまた、請求項7記載の発明によれば、連通溝は、可動スクロールのラップの中央先端部の幅よりは小さい溝幅を有することにより、可動スクロールの公転旋回運動に伴い、当該ラップの中央先端部が連通溝に引っ掛かることが防止され、より一層確実に、スクロールユニットの信頼性を確保しつつ、その性能を向上することができる。 Further, according to the seventh aspect of the present invention, the communication groove has a groove width smaller than the width of the center tip portion of the movable scroll wrap, so that the center of the movable wrap is rotated along with the orbital revolving motion. The tip portion is prevented from being caught in the communication groove, and the performance of the scroll unit can be improved more reliably while ensuring the reliability of the scroll unit.
また、請求項8記載の発明によれば、具体的には、スクロール型流体機械は作動室を膨張室とした膨張機であることにより、スクロールユニットにおける作動流体の膨張効率を向上することができる。 According to the eighth aspect of the invention, specifically, the scroll type fluid machine is an expander having the working chamber as an expansion chamber, so that the expansion efficiency of the working fluid in the scroll unit can be improved. .
図1はスクロール型流体機械1の縦断面図を示している。流体機械1は、例えば、縦置き型の圧縮機一体型膨張機であり、超臨界となる二酸化炭素冷媒が循環するヒートポンプ等の図示しない冷凍サイクルに介挿され、当該冷凍サイクルは図示しない冷凍空調機やヒートポンプ式給湯機等に組み込まれている。この冷凍サイクルは、後述の膨張機4により冷媒の膨張エネルギーを動力に変換して圧縮機2を駆動している。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a scroll
流体機械1は、ハウジング6を備え、ハウジング6には、流体機械1を駆動する駆動軸8がその長手方向を鉛直方向に配して延設されている。
駆動軸8は、上側軸部8aと下側軸部8bとが連結されて構成され、上側軸部8aの上端には、駆動軸8の軸心から偏心される上側偏心軸部10aが一体に形成され、上側偏心軸部10aには、軸受部12を介して圧縮側スクロールユニット(スクロールユニット)14が連結されている。
The
The
一方、下側軸部8bの下端には、駆動軸4の軸心から偏心される下側偏心軸部10bが一体に形成され、下側偏心軸部10bには軸受部16を介して膨張側スクロールユニット(スクロールユニット)18が連結されている。このように、ハウジング6には、上から順に、共通の駆動軸8が連結された圧縮機2、膨張機4が鉛直方向に収容されている。
On the other hand, a lower
ハウジング6は、流体機械1の円筒胴部をなすセンターシェル20と、流体機械1の上部を覆うキャップ状のトップシェル22と、流体機械1の下部を覆うキャップ状のボトムシェル24とから構成されている。センターシェル20の内側には、上側軸部8aを軸受部26を介して回転自在に支持する上側フレーム28と、下側軸部8bを軸受部30を介して回転自在に支持する下側フレーム32とが固定されている。下側軸部8bには、バランスウェイト34が支持、固定され、バランスウェイト34はセンターシェル20の内側の上側フレーム28と下側フレーム32との間の空間36において駆動軸8の回転に伴い回転される。
The housing 6 includes a
ハウジング6は、上記シェル20,22,24によって密閉され、その内部に上記外部回路から取り込んだ流体機械1の作動流体としての冷媒の圧力が作用している。
詳しくは、ボトムシェル24には、外部回路から取り込んだ冷媒を吸入する吸入管38が接続され、ボトムシェル24の内側には吸入室40が形成されており、吸入管38は吸入室40に開口されている。
The housing 6 is sealed by the
Specifically, the
膨張機4は、可動スクロール42及び固定スクロール44から構成され、各スクロール42,44のそれぞれの基板42a,44aの基面42b,44bには、所定のインボリュート曲線からなる渦巻き状のラップ46,48が対向して立設されている。
可動スクロール42は、下側フレーム32の台座部に自転することなく公転旋回運動可能に支持され、基面42bと反対側の背面42cにボス部50が突設され、ボス部50には下側偏心軸部10bが連結されている。
The
The
固定スクロール44は、センターシェル20の内側に固定され、固定スクロール44の基板44aの中央部には吸入孔(連通孔)52が貫通して形成され、吸入孔52は吸入室40に開口されている。固定スクロール44の外周内部には冷媒の吐出室54が形成され、吐出室54には、膨張側スクロールユニット18を経た冷媒をハウジング6の外部へ吐出する吐出管56が接続されている。
The fixed
上述した膨張機4によれば、図1中にて実線矢印で示されるように、吸入管38から吸入された冷媒は、吸入室40、吸入孔52を経て膨張側スクロールユニット18に取り込まれ、可動及び固定スクロール42,44が互いに協働することによって各スクロール42,44の各ラップ46,48間に形成された膨張室にて膨張される。膨張室は、各スクロール42,44の外周側に向けて移動しながらその容積が増大され、これに伴い可動スクロール42が固定スクロール44の軸心周りに公転旋回運動される。
According to the
駆動軸8は、可動スクロール42の公転旋回運動に伴って回転駆動され、可動スクロール42の公転旋回運動、ひいては駆動軸8の駆動力発生に供した冷媒は吐出室54を経て吐出管56を介しハウジング6外の外部回路へ送出される。
The
一方、圧縮機2は、可動スクロール58及び固定スクロール60から構成され、各スクロール58,60のそれぞれの基板58a,60aの基面58b,60bには、所定のインボリュート曲線からなる渦巻き状のラップ62,64が対向して立設されている。
On the other hand, the
可動スクロール58は、上側フレーム28の台座部に自転することなく公転旋回運動可能に支持され、基面58bと反対側の背面58cにボス部66が突設され、ボス部66には上側偏心軸部10aが連結されている。
トップシェル22には、圧縮側スクロールユニット14を経た冷媒をハウジング6の外部へ吐出する吐出管68が接続され、吐出管68はトップシェル22の内側に形成された吐出室70に開口されている。
The
Connected to the
固定スクロール60は、センターシェル20の内側に固定され、固定スクロール60の基板60aの中央部には吐出室70に開口した吐出孔(連通孔)72が貫通して形成され、固定スクロール60の外周内部には吸入室74が形成され、吸入室74には吸入管76が接続されている。
The fixed
上述した圧縮機2によれば、図1中にて実線矢印で示されるように、吸入管76から吸入された冷媒は、吸入室74を経て圧縮側スクロールユニット14に取り込まれ、可動及び固定スクロール58,60が互いに協働することによって各スクロール58,60のラップ62,64間に形成された圧縮室にて圧縮される。圧縮室は、ボス部66を介する駆動軸8の回転によって可動スクロール58が固定スクロール60の軸心周りに公転旋回運動することにより、各スクロール58,60の中央部に向けて移動しながらその容積が減少される。そして、圧縮室の容積の減少に伴い高圧にされた冷媒は、吐出孔72、吐出室70を経て吐出管68を介しハウジング6外の外部回路へ送出される。
According to the
このように、流体機械1では、冷媒の圧力によって駆動側の膨張側スクロールユニット18が駆動され、この動力によって被駆動側の圧縮側スクロールユニット14が駆動される。
一方、空間36には、膨張側及び圧縮側スクロールユニット18,14を潤滑するための潤滑油が貯留される潤滑油室78が形成されている。
Thus, in the
On the other hand, the
詳しくは、上側軸部8a内には、その上端に開口する油路80が駆動軸8の軸線方向に沿って穿設され、下側軸部8b内には、その下端に開口する油路82が駆動軸8の軸線方向に沿って油路80と連通するように穿設されている。各油路80,82は駆動軸8の径方向に沿って穿孔された図示しない給油孔によって潤滑油室78に連通されている。
Specifically, an
潤滑油室78に貯留される潤滑油は、図1中にて点線矢印で示されるように、給油孔から油路80,82を経て駆動軸8の上端及び下端から吐出され、軸受部12,16を潤滑した後に、軸受部26,30を潤滑する一方、上側フレーム28と可動スクロール58の背面58cとの間、及び下側フレーム32と可動スクロール42の背面42cとの間にそれぞれ形成された潤滑油の背圧室84,86で各スクロールユニット14,18の摺動部を潤滑する。また、各背圧室84,86の圧力によって各可動スクロール42,58がそれぞれ各固定スクロール44,60に対して押圧付勢され、これより各固定スクロール44,60に対する各可動スクロール42,58の円滑な公転旋回運動が可能となる。
The lubricating oil stored in the lubricating
また、上側フレーム28には、背圧室84から空間36にかけて油路88が穿設され、下側フレーム32には、空間36から背圧室86にかけて油路90が穿設されている。各油路88,90の空間36側の開口には導油管92が接続され、導油管92は空間36において潤滑油室78とは気密に配設されている。油路90の中途には背圧室86の背圧調整機構94が設けられ、油路90は背圧室86の過剰な高圧を導圧管92内に解放する圧力開放路としても使用される。
The
このように、膨張側スクロールユニット18側の潤滑や背圧室86の形成に供した潤滑油は、図1中にて点線矢印で示されるように、導油管92を介して背圧室84に供給され、背圧室84の形成に寄与する。背圧室84の形成に寄与した潤滑油は、背圧室84と吸入室74とを連通する図示しない圧力調整機構を通じて吸入室74に供給され、圧縮側スクロールユニット14を潤滑した後に、冷媒とともに吐出孔72、吐出室70を経て吐出管68を介しハウジング6外の外部回路へ送出される。
In this way, the lubricating oil used for the expansion
図2、4及び5は、第1実施形態に係る膨張側スクロールユニット18の中央部を可動スクロール42側からみた平面図である。これら各図には、固定スクロール44のラップ48の中央先端部98の外壁98aと可動スクロール42のラップ46の中央先端部96の内壁96bとで区画された第1膨張室(第1作動室)100と、固定スクロール44のラップ48の中央先端部98の内壁98bと可動スクロール42のラップ46の中央先端部96の外壁96aとで区画された第2膨張室(第2作動室)102とが示されている。
2, 4 and 5 are plan views of the central portion of the expansion
図2は、可動スクロール42の公転旋回運動に伴い、吸入孔52が開口する位置に第1及び第2作動室100,102とは完全に遮断された中央膨張室(作動室)104が形成される直前の状態を示している。
固定スクロール44の基面44bには、吸入孔52に至る範囲に1つの連続した連通溝(連通路)106が凹設されている。
In FIG. 2, a central expansion chamber (working chamber) 104 that is completely cut off from the first and second working
On the
詳しくは、図3(a)の固定スクロール44のみの中央部を示した平面図を参照すると、連通溝106の外縁は一部が内壁98bに沿い、連通溝106の外縁を吸入孔52を跨ぐようにして図3(a)中にて一点鎖線で示される仮想線108とつなげたときの連通溝106全体の平面形状が吸入孔52の少なくとも一部を含む略S字形をなしている。
Specifically, referring to the plan view showing only the center portion of the fixed
また、図3(b)の図3(a)のA−A断面を矢印方向からみた断面図にも示されるように、吸入孔52の開口縁には環状の段部52aが形成されており、連通溝106の溝底面106aは、基面44bから段部52aに至る範囲に形成され、連通溝106は段部52aを経て吸入孔52に連通される。
In addition, as shown in the cross-sectional view of the AA cross section in FIG. 3A viewed from the direction of the arrow in FIG. 3B, an
連通溝106がこのような形状及び範囲に形成されることにより、中央膨張室104が形成される冷媒取り込み終了直前であって、吸入孔52の少なくとも一部が可動スクロール42のラップ46の中央先端部96に閉塞されるときに、連通溝106の少なくとも一部が第1及び第2膨張室100,102に開口され、図2中にて実線で示されるように、連通溝106によって中央先端部96,98同士の隙間G1,G2よりも大きな冷媒経路が形成され、この冷媒経路を介して吸入孔52から第1及び第2膨張室100,102に冷媒が流入される。
By forming the
また、このときには、第1膨張室100と第2膨張室102とは連通溝106を介して連通されており、第1及び第2膨張室100,102間の冷媒の流通も行われる。
更に、このときには、連通溝106は、第1及び第2膨張室100,102に対するそれぞれの連通溝106の開口面積が略同一になるように、その形状及び範囲が予め設定されている。
At this time, the
Further, at this time, the shape and range of the
図4は、図2の状態から可動スクロール42の公転旋回が更に進み、中央膨張室104が形成され冷媒取り込みが終了した状態を示している。この図から明らかなように、連通溝106は、中央膨張室104が形成されるときであって、固定及び可動スクロール44,42のラップ48,46の中央先端部98,96同士が当接されるときに、連通溝106の全部が可動スクロール42のラップ46によって隠覆される範囲に亘って形成されている。
FIG. 4 shows a state in which the revolving turning of the
図5は、図4の状態から可動スクロール42の公転旋回が更に進み、中央膨張室104が形成された後の状態を示している。この図から明らかなように、連通溝106は、中央膨張室104の形成前、形成時のみならず、中央膨張室104の形成後においても可動スクロール42の公転旋回運動や第1及び第2膨張室100,102を含む各膨張室の形成に支障のない範囲に亘って形成されている。具体的には、連通溝106は、その溝幅が可動スクロール42のラップ46の中央先端部96の幅よりは小さくなる範囲に亘って形成される。
FIG. 5 shows a state after the revolution of the
以上のように、本実施形態では、連通溝106を有することにより、可動スクロール42の公転旋回運動に伴い吸入孔52の少なくとも一部が可動スクロール42のラップ46の中央先端部96により閉塞される中央膨張室104の形成直前時、すなわち冷媒取り込み終了直前時であっても、第1及び第2膨張室100,102と吸入孔52との間の冷媒流路を拡大することができるため、膨張室と膨張側スクロールユニット18外との間で流通する冷媒量、すなわち膨張側スクロールユニット18への冷媒取り込み量の減少を防止することができる。
As described above, in the present embodiment, by having the
また、可動スクロール42の公転旋回運動に伴い、固定及び可動スクロール44,42のラップ48,46の中央先端部98,96同士が当接されても、第1及び第2膨張室100,102と吸入孔52との連通を遮断させることができ、吸入孔52が開口する中央部に第1及び第2膨張室100,102とは完全に遮断された中央膨張室104を形成することができる。従って、当該中央膨張室104からの冷媒の漏洩を防止しつつ、膨張側スクロールユニット18への冷媒取り込み量の減少を防止することができるため、膨張側スクロールユニット18における冷媒の膨張効率の低下を防止することができ、膨張側スクロールユニット18の信頼性を確保しつつ、その性能を向上することができる。
In addition, even if the
更に、連通溝106は、固定スクロール44の基面44bに吸入孔52に至る範囲で凹設されるため、可動スクロール42のラップ46に加工を施すことによって膨張側スクロールユニット18の耐久性が損なわれることなく固定スクロール44に溝を設けるだけの簡易な構成で、膨張側スクロールユニット18の信頼性を確保しつつ、その性能を向上することができる。
Further, since the
更にまた、連通溝106は、中央膨張室104の形成直前時、すなわち冷媒取り込み終了直前時に、第1膨張室100と第2膨張室102とを連通させることにより、第1膨張室100と第2膨張室102とを均圧にすることができるため、膨張側スクロールユニット18への冷媒取り込みを更に円滑に行うことができ、膨張側スクロールユニット18における冷媒の膨張効率を更に向上することができる。
Furthermore, the
また、連通溝106は、中央膨張室104の形成直前時、すなわち冷媒取り込み終了直前時に、第1及び第2膨張室100,102に対するそれぞれの連通溝106の開口面積が略同一になる範囲に形成される。これにより、中央膨張室104の形成直前時、すなわち冷媒取り込み終了直前時に、第1膨張室100と第2膨張室102とに略同一量の冷媒を取り込むことができるため、膨張側スクロールユニット18への冷媒取り込みを更に円滑に行うことができ、膨張側スクロールユニット18における冷媒の膨張効率を更に向上することができる。
The
更に、連通溝106は、可動スクロール42のラップ46の中央先端部96の幅よりは小さい溝幅を有することにより、可動スクロール42の公転旋回運動に伴い、当該ラップ46の中央先端部96が連通溝106に引っ掛かることが防止され、より一層確実に、膨張側スクロールユニット18の信頼性を確保しつつ、その性能を向上することができる。
Further, the
次に、図6〜8は、第2実施形態に係る膨張側スクロールユニット18の中央部を可動スクロール42側からみた平面図である。なお、上記第1実施形態と同様の箇所については同じ符号を付してその説明を省略する。
Next, FIGS. 6-8 is the top view which looked at the center part of the expansion
図6は、可動スクロール42の公転旋回運動に伴い、中央膨張室104の形成直前、すなわち冷媒取り込み終了直前の状態を示している。この図から明らかなように、本実施形態の連通溝は、第1膨張室100と吸入孔52とを連通させる第1連通溝(連通路、連通溝)110と、第2膨張室102と吸入孔52とを連通させる第2連通溝(連通路、連通溝)112とから構成されている。
FIG. 6 shows a state immediately before the formation of the
詳しくは、第1連通溝110は、可動スクロール42の公転旋回軌跡にほぼ沿った曲線をなす範囲に吸入孔52から長溝状に第1膨張室100側に向けて延設されている。一方、第2連通溝112は、可動スクロール42の公転旋回軌跡内において略直線をなす範囲に吸入孔52から長溝状に第2膨張室102側に向けて延設されている。
Specifically, the
第1及び第2連通溝110,112がこのような形状及び範囲に形成されることにより、中央膨張室104が形成される直前、すなわち冷媒取り込み終了直前であって、吸入孔52の少なくとも一部が可動スクロール42のラップ46の中央先端部96に閉塞されるときに、第1連通溝110は第1膨張室100に連通され、第2連通溝112は第2膨張室102に連通され、第1膨張室100と第2膨張室102とは僅かな隙間を介して連通される。
By forming the first and
また、このときには、第1及び第2連通溝110,112は、第1膨張室100に対する第1連通溝110の開口面積と、第2膨張室102に対する第2連通溝112の開口面積とが略同一になるように開口される。
At this time, the first and
図7は、図6の状態から可動スクロール42の公転旋回が更に進み、中央膨張室104の形成時、すなわち冷媒取り込み完了時の状態を示している。この図から明らかなように、第1及び第2連通溝110,112は、固定及び可動スクロール44,42のラップ48,46の中央先端部98,96同士が当接されて中央膨張室104が形成されるときに、第1及び第2連通溝110,112の全部が可動スクロール42のラップ96によって隠覆される範囲に亘って形成されている。
FIG. 7 shows a state in which the
図8は、図7の状態から可動スクロール42の公転旋回が更に進み、中央膨張室104の形成後の状態を示している。この図から明らかなように、第1及び第2連通溝110,112は、中央膨張室104の形成前、形成時のみならず、中央膨張室104の形成後においても可動スクロール42の公転旋回運動や膨張室の形成に支障のない範囲に亘って形成されている。具体的には、第1及び第2連通溝110,112は、これらの各溝幅が可動スクロール42のラップ46の中央先端部96の幅よりは小さくなる範囲に亘って形成される。
FIG. 8 shows a state after the revolution of the
以上のように、本実施形態においても上記第1実施形態と同様に、中央膨張室104からの冷媒の漏洩を防止しつつ、膨張側スクロールユニット18への冷媒取り込み量の減少を防止することができるため、膨張側スクロールユニット18における冷媒の膨張効率の低下を防止することができ、膨張側スクロールユニット18の信頼性を確保しつつ、その性能を向上することができる。
As described above, also in the present embodiment, similarly to the first embodiment, it is possible to prevent the refrigerant from being taken into the expansion
特に本実施形態の場合には、連通溝を第1及び第2連通溝110,112から構成することにより、連通溝の形状の自由度が増すため、連通溝を中央膨張室104の形成直前、すなわち冷媒取り込み終了直前の瞬間までそれぞれ第1及び第2作動室に開口される範囲に形成することが可能となる。
Particularly in the case of this embodiment, since the degree of freedom of the shape of the communication groove is increased by configuring the communication groove from the first and
具体的には、図9には、本発明の第2実施形態の変形例に係る膨張側スクロールユニット18の中央部を中央膨張室104の形成時に可動スクロール42側からみた平面図が示されている。この図から明らかなように、第1連通溝110の第1膨張室100側の末端部110aを固定スクロール44の中央先端部98の外壁98aに向けて漸近させ、一方、第2連通溝112の第2膨張室102側の末端部112aを固定スクロール44の中央先端部98の内壁98bに向けて漸近させて形成する。これにより、第1実施形態の場合に比して、中央膨張室104の形成直前の瞬間まで、第1連通溝110を第1膨張室100に開口させ続けるとともに、第2連通溝112を第2膨張室102に開口させ続けることが可能である。従って、膨張側スクロールユニット18への冷媒取り込みを更に円滑に行うことができ、膨張側スクロールユニット18における冷媒の膨張効率を更に向上することができる。
Specifically, FIG. 9 shows a plan view of the central portion of the expansion-
以上で本発明の実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上記各実施形態では、固定スクロール44の基面44bに連通溝を形成しているが、これに限らず、例えば基板42a内に連通路を穿設しても良く、この場合にも上記と同様に膨張側スクロールユニット18における冷媒の膨張効率を向上することができる。
Although the description of the embodiment of the present invention has been completed above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in each of the above embodiments, the communication groove is formed in the
また、上記各実施形態における各連通溝の形状は、これらの形状に限定されるものではなく、例えば連通溝の外縁を多角線で形成しても良い。 In addition, the shape of each communication groove in each of the above embodiments is not limited to these shapes. For example, the outer edge of the communication groove may be formed by a polygonal line.
更に、上記各実施形態では、膨張側スクロールユニット18のスクロール構造について言及していないが、膨張側スクロールユニット18を対称スクロール構造とした場合には、膨張側スクロールユニット18への冷媒取り込みを円滑に行うことができることから、膨張側スクロールユニット18の作動開始時における膨張室間のアンバランスが是正され、固定スクロール44に対する可動スクロール42のばたつきを確実に防止することができる。従って、より一層確実に、膨張側スクロールユニット18の信頼性を確保しつつ、その性能を向上することができる。
Further, in each of the above embodiments, the scroll structure of the expansion
更にまた、上記各実施形態では、連通溝を膨張側スクロールユニット18の固定スクロール44の基面44bに形成しているが、これに限らず、圧縮側スクロールユニット14の固定スクロール60の基面60bに形成しても良く、この場合には、中央圧縮室からの冷媒の漏洩を防止しつつ、圧縮側スクロールユニット14からの冷媒吐出量の減少を防止することができるため、圧縮側スクロールユニット14における冷媒の圧縮効率の低下を防止することができ、圧縮側スクロールユニット14の信頼性を確保しつつ、その性能を向上することができる。
Furthermore, in each of the embodiments described above, the communication groove is formed on the
最後に、上記各実施形態では、圧縮機一体型膨張機に本発明を適用した場合について説明しているが、これに限らず、本発明は、単一のスクロールユニットを有する膨張機や圧縮機など、スクロールユニットを備えたあらゆる流体機械に適用可能であることは勿論である。 Finally, in each of the above-described embodiments, the case where the present invention is applied to a compressor-integrated expander has been described. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. Needless to say, the present invention is applicable to any fluid machine including a scroll unit.
1 スクロール型流体機械
4 膨張機
14 圧縮側スクロールユニット(スクロールユニット)
18 膨張側スクロールユニット(スクロールユニット)
42 膨張側スクロールユニットの可動スクロール(可動スクロール)
42a 膨張側スクロールユニットの可動スクロールの基板(基板)
42b 膨張側スクロールユニットの可動スクロールの基板の基面(基面)
44 膨張側スクロールユニットの固定スクロール(固定スクロール)
44a 膨張側スクロールユニットの固定スクロールの基板(基板)
44b 膨張側スクロールユニットの固定スクロールの基板の基面(基面)
46 膨張側スクロールユニットの可動スクロールのラップ(ラップ)
48 膨張側スクロールユニットの固定スクロールのラップ(ラップ)
52 吸入孔(連通孔)
58 圧縮側スクロールユニットの可動スクロール(可動スクロール)
58a 圧縮側スクロールユニットの可動スクロールの基板(基板)
58b 圧縮側スクロールユニットの可動スクロールの基板の基面(基面)
60 圧縮側スクロールユニットの固定スクロール(固定スクロール)
60a 圧縮側スクロールユニットの固定スクロールの基板(基板)
60b 圧縮側スクロールユニットの固定スクロールの基板の基面(基面)
62 圧縮側スクロールユニットの可動スクロールのラップ(ラップ)
64 圧縮側スクロールユニットの固定スクロールのラップ(ラップ)
72 吐出孔(連通孔)
96 膨張側スクロールユニットの可動スクロールのラップの中央先端部(中央先端部)
96a 膨張側スクロールユニットの可動スクロールのラップの中央先端部の外壁(外壁)
96b 膨張側スクロールユニットの可動スクロールのラップの中央先端部の内壁(内壁)
98 膨張側スクロールユニットの固定スクロールのラップの中央先端部(中央先端部)
98a 膨張側スクロールユニットの固定スクロールのラップの中央先端部の外壁(外壁)
98b 膨張側スクロールユニットの固定スクロールのラップの中央先端部の内壁(内壁)
100 第1膨張室(第1作動室)
102 第2膨張室(第2作動室)
104 中央膨張室(作動室)
106 連通溝(連通路)
110 第1連通溝(連通路、連通溝)
112 第2連通溝(連通路、連通溝)
DESCRIPTION OF
18 Expansion side scroll unit (scroll unit)
42 Movable scroll (movable scroll) of expansion side scroll unit
42a Movable scroll substrate (substrate) of expansion side scroll unit
42b Base surface (base surface) of movable scroll substrate of expansion side scroll unit
44 Fixed scroll of expansion side scroll unit (fixed scroll)
44a Fixed scroll substrate of expansion side scroll unit (substrate)
44b Base surface (base surface) of fixed scroll substrate of expansion side scroll unit
46 Wrap of movable scroll of expansion side scroll unit (wrap)
48 Wrap of fixed scroll of expansion side scroll unit (wrap)
52 Suction hole (communication hole)
58 Movable scroll (movable scroll) of compression side scroll unit
58a Movable scroll substrate (substrate) of compression side scroll unit
58b Base surface (base surface) of movable scroll substrate of compression side scroll unit
60 Fixed scroll (fixed scroll) of compression side scroll unit
60a Fixed scroll substrate of compression side scroll unit (substrate)
60b Base surface (base surface) of fixed scroll substrate of compression side scroll unit
62 Scroll of movable scroll of compression side scroll unit (wrap)
64 Compression scroll unit fixed scroll wrap (wrap)
72 Discharge hole (communication hole)
96 Central tip (central tip) of the movable scroll wrap of the expansion side scroll unit
96a The outer wall (outer wall) of the center tip of the movable scroll wrap of the expansion side scroll unit
96b Inner wall (inner wall) at the center tip of the movable scroll wrap of the expansion side scroll unit
98 Center tip (center tip) of fixed scroll wrap of expansion side scroll unit
98a Outer wall (outer wall) at the center tip of the fixed scroll wrap of the expansion side scroll unit
98b Inner wall (inner wall) at the center tip of the fixed scroll wrap of the expansion side scroll unit
100 first expansion chamber (first working chamber)
102 Second expansion chamber (second working chamber)
104 Central expansion chamber (working chamber)
106 Communication groove (communication passage)
110 First communication groove (communication path, communication groove)
112 Second communication groove (communication path, communication groove)
Claims (8)
前記固定スクロールの前記基板の中央部を貫通して形成され、前記作動室と前記スクロールユニット外とを連通させる連通孔と、
前記固定スクロールの前記ラップの中央先端部の外壁と前記可動スクロールの前記ラップの中央先端部の内壁とで区画される第1作動室と、
前記固定スクロールの前記ラップの前記中央先端部の内壁と前記可動スクロールの前記ラップの前記中央先端部の外壁とで区画される第2作動室と、
前記可動スクロールの公転旋回運動に伴い、前記連通孔の少なくとも一部が前記可動スクロールの前記ラップの前記中央先端部に閉塞されるときに、前記第1及び前記第2作動室と前記連通孔とを連通させ、前記固定及び前記可動スクロールの前記ラップの前記中央先端部同士が当接されるときに、前記第1及び前記第2作動室と前記連通孔との連通を遮断させる連通路と
を備えることを特徴とするスクロール型流体機械。 Each of the bases of each substrate is composed of fixed and movable scrolls each having a spiral wrap facing each other, and the movable scroll is revolved around the axis of the fixed scrolls to make the fixed and movable scrolls. A scroll unit that forms a working chamber for the working fluid between the laps,
A communication hole formed through the central portion of the substrate of the fixed scroll and communicating the working chamber and the outside of the scroll unit;
A first working chamber defined by an outer wall of a central tip portion of the wrap of the fixed scroll and an inner wall of a central tip portion of the wrap of the movable scroll;
A second working chamber defined by an inner wall of the central tip of the wrap of the fixed scroll and an outer wall of the central tip of the wrap of the movable scroll;
When at least a part of the communication hole is closed by the central front end portion of the wrap of the movable scroll in accordance with the revolving orbiting motion of the movable scroll, the first and second working chambers, the communication hole, A communication path that blocks communication between the first and second working chambers and the communication hole when the central tip portions of the wraps of the fixed and movable scrolls are in contact with each other. A scroll type fluid machine comprising:
前記連通溝は、前記可動スクロールの公転旋回運動に伴い、前記連通孔の少なくとも一部が前記可動スクロールの前記ラップの前記中央先端部に閉塞されるときに、前記連通溝の少なくとも一部が前記第1及び前記第2作動室に開口され、前記固定及び前記可動スクロールの前記ラップの前記中央先端部同士が当接されるときに、前記連通溝の全部が前記可動スクロールの前記ラップによって隠覆される範囲に形成されることを特徴とする請求項1に記載のスクロール型流体機械。 The communication path is a communication groove that is recessed in a range reaching the communication hole on the base surface of the fixed scroll,
The communication groove is configured such that when at least a part of the communication hole is closed by the central tip of the wrap of the movable scroll in accordance with a revolving orbiting motion of the movable scroll, at least a part of the communication groove is When the central front ends of the fixed and movable scroll laps are in contact with each other, the communication grooves are all covered with the movable scroll by the wraps. The scroll type fluid machine according to claim 1, wherein the scroll type fluid machine is formed within a range.
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