JP4151996B2 - Scroll compressor - Google Patents

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直治 小長
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的にスクロール型圧縮機に係り、特に燃料電池用の空気圧縮機として使用するのに適したスクロール型圧縮機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、特開昭60−30493号公報に記載されているように、流体圧縮機の一種であるスクロール型圧縮機において、固定スクロールと可動スクロールの間に形成される作動室から圧縮された冷媒のような流体が低圧側へ洩れるのを防止するために、各スクロールの渦巻状の歯の先端面の溝の中に出没可能にチップシールを設けると共に、チップシールをスプリングのような付勢手段によって相手方の摺動面に押しつける構成が、以前からカーエアコン用のスクロール型圧縮機等において行われている。一般にチップシールが設けられたスクロール型圧縮機においては、チップシールの摺動による摩擦力やチップシールの摩耗を軽減するために、チップシールと相手方との摺動面に対して冷凍機油のような潤滑油を供給することが必要になる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えばスクロール型圧縮機を使用している燃料電池のシステムのように、圧縮機から吐出される圧縮空気中に潤滑油が混入するのを避ける必要があるという理由から、チップシールに潤滑油を供給することができない場合がある。このように潤滑油を供給することができない場合のスクロール型圧縮機のチップシールにおいては、チップシールに加える押しつけ力と摺動速度との積として表されるチップシールの使用限界値が低くなる。従って、スクロール型圧縮機の体積効率を向上させようとしてチップシールの押しつけ力を増加させると、高回転域におけるチップシールの摩耗による耐久性の低下が問題になる。それと反対にチップシールの押しつけ力を減少させると、高回転域における耐久性は向上するものの、主として低回転域においてスクロール型圧縮機の体積効率が低下するという別の問題が生じる。
【0004】
本発明は、従来技術における前述のような同時に解決することが難しい問題に対処して、チップシールを設けたスクロール型圧縮機において、チップシールに潤滑油を全く供給しないか、或いは潤滑油の供給量を少量に抑えた運転条件で、高回転域における十分な耐久性を保持しながら、運転範囲の全域にわたって高い体積効率を得ることができるような、改良されたスクロール型圧縮機を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載のスクロール型圧縮機においては、可動スクロールと固定スクロールのうちの少なくとも一方の渦巻状の歯の端面上に形成された溝にチップシールが嵌入されており、溝とチップシールとの間に背圧室が形成されていて、その背圧室には、クランクシャフトの回転数が上がるのに応じて背圧室の圧力を下げ、回転数が下がるのに応じて背圧室の圧力を上げることにより制御する手段によって、変化する制御圧力が供給されている。従って、クランクシャフトの回転数が増大する高回転域においては背圧室の圧力が低下して、チップシールを相手方のスクロールの壁面に押しつける力が減少するように設定することが可能になるので、高回転域においてはチップシールの摩擦力とそれによって発生する摩耗が共に減少して、チップシールの耐久性が向上するだけでなく、チップシールに作用する摩擦力や摩耗があまり問題にならない低回転域においては、チップシールを相手方のスクロールの壁面に押しつける力が自動的に増大するので、チップシールのシール能力が向上して高い体積効率が得られる。
【0006】
より具体的に、背圧室の圧力を、クランクシャフトの回転数が上がるのに応じて背圧室の圧力を下げ、回転数が下がるのに応じて背圧室の圧力を上げることにより制御する手段としては、圧縮された吐出圧の空気がある吐出室とチップシールの背圧室とを結ぶ流路に設けられて、吐出圧と遠心力の作用によって流路を開閉する手段を使用することができる。この手段は、具体的に、クランクシャフトの回転数の変化に応じて遠心力の大きさが変化する位置に設けられた弁を使用する。この場合は、弁に作用する遠心力とバネ及び吐出圧による力の釣合によって弁を開閉させるので、クランクシャフトの回転数の変化に応じて弁手段に作用する遠心力の大きさが変化し、それによって弁手段の開度が変化して、吐出圧が一定であっても背圧室に供給される制御圧力の大きさが変化する。その結果、前述のようにチップシールの摩擦力の大きさを運転状態に即して変化させることができる。
【0008】
このようにして、いずれの場合であっても、吐出圧及びクランクシャフトの回転数の変化に応じてチップシールの背圧室の圧力を自動的に調整して、摩擦力や摩耗が最も少なく、且つ十分なシール性によって高い体積効率が得られるように調整することが可能になる。
【0009】
【発明の実施の形態】
図1に示す本発明の第1の実施形態としてのスクロール型圧縮機において、クランクシャフト4は軸受7,14を介して回転自在にリアハウジング2側に支持されている。バランサ11およびバランサ12はクランクシャフト4と共に回転するようにシャフト4に支持される。クランクシャフト4の中心線に対して平行に所定量だけ偏心している軸線を中心とするクランク部15には、可動スクロール3が軸受け6を介して回転自在に組み付けられている。可動スクロール3の端板3aの両側には渦巻状の歯(スクロール歯)3b,3cが形成されている。また、リアハウジング2とクランクシャフト4の間にはシャフトシール13が配置されて、圧縮された空気の漏洩を防止している。可動スクロール3は、クランクシャフト4が回転するとクランク部15を公転中心として、クランクシャフト4の中心線とクランク部15の中心線の距離を半径とした円軌跡を描く公転運動を行う。この時に可動スクロール3は、後に説明する自転防止機構によってフロントハウジング1に対する自転運動を規制される。即ち、可動スクロール3は自転運動を伴わないシャフト4中心の公転運動のみを行うように構成されている。
【0010】
フロントハウジング1とリアハウジング2の半径方向の内壁面には、固定スクロールを構成する渦巻状の歯1a及び2aが軸方向に突出するように形成されている。フロントハウジング1に形成される渦巻状の歯1aと、可動スクロール3に形成される渦巻状の歯3bは、中心をずらせると共に位相を180°ずらせて相互に噛み合うことによって、それらの間に複数個の作動室群16を構成する。また、同様に、リアハウジング2に形成される渦巻状の歯2aと可動スクロール3に形成される渦巻状の歯3cとの間にも複数個の作動室群17が構成される。一体化されたフロントハウジング1及びリアハウジング2の外周部には吸入室43が形成されると共に、中心部には吐出室44が形成され、それぞれ所定の位相において外周部及び中心部に近い作動室16,17と連通し得る。
【0011】
次に自転防止機構の構成について説明する。フロントハウジング1に保持された軸受け8,9によって、クランクシャフト4のクランク部15と同量だけ偏心した補助クランク部5aを有する補助クランクシャフト5の回転軸部5bが回転自在に支持されている。補助クランクシャフト5はクランクシャフト4の周囲に複数本配置されており、それぞれの補助クランク部5aは軸受け10を介して可動スクロール3を回転自在に支持している。
なお、本発明のスクロール型圧縮機に使用される自転防止機構としては、上記のような機能が達成されるものであれば他の形式のものを用いてもよい。
【0012】
次に本発明において特徴とする構成に対応する構造部分について説明する。バランサ11内に穿孔して形成される圧力室24の内部には、シャフト4の回転軸部4aに対して半径方向に伸縮可能なバネ22が設置されている。バネ22は、シャフト4の回転に伴う遠心力を受けるように回転軸部4aから半径方向に離れた位置に配設された弁21を、弁止め板23に向って押圧している。弁21は、弁止め板23に形成された流路32と圧力室24との連通、遮断を制御する。圧力室24は流路25により圧力室28と連通している。また、可動スクロール3に設置された軸シール26,27により、圧力室28への吐出空気の侵入を防止する。圧力室28は可動スクロール3内に配置された流路29を通じてスクロール歯3b,3cの歯先端面に渦巻状に設けられた溝30に連通している。溝30には溝と同じ形状のチップシール31が嵌入されて、それらの間に背圧室を形成しており、チップシール31は溝30内の背圧室の圧力によってハウジング1,2の端面にそれぞれ押圧される。また、チップシール31の押しつけ力を補うために、例えば渦巻状に形成された板バネ33を溝30の底面とチップシール31との間に配置している。
【0013】
上記実施形態の構成において、まず一般的なスクロール型圧縮機としての作動を説明する。例えば、リアハウジング2に直結されたステータ18と、その中でクランクシャフト4と共に回転可能に支持されたロータ19と、クランクシャフト4の端部を軸受け14を介して支持するエンドキャップ42とからなり、三相交流の電力によって駆動される電動機部20によりシャフト4が回転力を受ける結果、可動スクロール3は自転防止機構の作用により自転を規制されながら公転運動を行う。可動スクロール3の公転運動により吸入室43から作動室16,17内に吸入された空気は、作動室がスクロールの中心に向って移動するのにつれて、徐々に圧縮されて吐出室44に吐出され、更に吐出口45を通して排出される。
【0014】
次に、本発明の特徴に対応する部分の作用について説明する。弁21にはクランクシャフト4の回転軸部4aに対して図3(1)に示す様に、半径方向にバネ22による押しつけ力Fsと、シャフトの回転数に応じた遠心力Frと、流路32内の圧力、すなわち吐出室44内にある圧縮された空気の吐出圧Pdと、圧力室24内の圧力Pとの差圧に比例した力(Pd−P)・S(但しSは弁21と弁止め板23との接触面積)が、それぞれ働いている。そして図3(2)に示す様に、
(Pd−P)・S>Fr+Fs
の時は、弁21は弁止め板23から離れて、流路32と圧力室24が連通し、圧力室24内の圧力Pは上昇する。
【0015】
圧力Pが上昇して、
(Pd−P)・S<Fr+Fs
となった時に、図3(1)に示す様に弁21が弁止め板23に押し付けられ、流路32と圧力室24との間は遮断される。つまり圧力室24内の圧力Pは、
P=Pd−(Fr+Fs)/S
となるように制御され、回転数が上がるに従って遠心力Frが増加し、圧力Pは徐々に小さくなる。
【0016】
圧力室24内において制御された圧力Pは、連通穴(流路)25と、圧力室28と、連通穴(流路)29とを通じて、可動スクロール3のスクロール歯3b,3cの歯先端面に形成された溝30即ち背圧室内に導かれ、バネ33の押しつけ力と背圧の合力により、図4に示す様に、チップシール31をハウジングの壁面に向って押圧する。
【0017】
上記のような制御を行った場合に、溝30内の背圧室においてチップシール31に作用する押しつけ圧力の、クランクシャフト4の回転数に対する変化の一例を図5に従来例と対比して示す。従来は図5の破線によって示すように、バネ等により一定圧力でチップシール31を押圧しており、最高使用回転数においてチップシールの限界PV値を越えないように、チップシール押しつけ圧力の値を設定していたため、低回転におけるチップシールの押しつけ圧力を有効に設定することができなかった。これに対して本発明では遠心力を利用して弁21を作動させることにより、シャフト4の回転数が上昇するに従ってチップシール押しつけ圧力が小さくなるように制御するので、高回転においてチップシール31の信頼性を損なうことがなく、また、低回転においてチップシール31の隙間からの漏れを低減することが可能になる。
【0018】
図6に本発明の第2の実施形態を示す。第1の実施形態では圧力室24内の制御された圧力が流路25、圧力室28と、流路29を通じて溝30内の背圧室に導かれ、それによって可動スクロール3に嵌入されているチップシール31がハウジング1及び2の壁面に押圧される構成とした。これに対して、第2の実施形態では、圧力室24内の制御された圧力は、バランサ11内に設けられた流路34を通じて圧力室37に導かれる。圧力室37は、ハウジング2に設置された軸シール35,36により吐出空気の進入及び漏洩を防止されている。そして圧力室37は、流路38を通じハウジング1,2のスクロール歯1a及び2aの歯先端面に形成された溝39に連通している。
【0019】
第2実施形態の構成においては第1の実施形態と同様に、制御された圧力室24内の圧力がハウジング1,2に形成された固定スクロールの渦巻状の歯1a,2aの歯先端面に設けられる溝39(背圧室)に導かれ、溝39に嵌入されたチップシールを可動スクロール3の端面3aに押しつけて、第1の実施形態の場合と同様の効果を得ることができる。なお、第1実施形態と第2実施形態を組み合わせて、可動スクロールと固定スクロールの双方の渦巻形の歯の先端面に、チップシールを押圧する背圧室を設けてもよいことは言うまでもない。
【0020】
図7に本発明の第3の実施形態を示す。第1の実施形態では弁21の受ける遠心力を利用して溝30に導かれる圧力を制御する構成とした。これに対して、第3の実施形態では図8に示す様に、可動スクロール3のボス部3d内に扇状に溝41を形成し、シャフト4の回転位置によって流路40に対して連通または遮断される構成としている。溝41は、流路29を通じて、可動スクロール3の渦巻状の歯3b,3cの端面に形成された溝30に連通している。
【0021】
次に、上記のような構成を有する第3実施形態の作用について説明する。溝41内の圧力は流路40との連通時間によって制御される。流路40に導かれた吐出圧が溝41に伝わるとき、流路40内の空気の慣性および粘性により図9に示す様に、溝41内の圧力上昇には時間遅れが伴う。従って、流路40と溝41の連通時間が長い低回転時には、流路40内の吐出圧力は十分に伝達されて溝41内の圧力が高くなるが、回転数が上昇して行くにつれて、溝41と流路40との連通時間が徐々に短くなるので、伝達される圧力は低くなって行く。溝41に伝達された圧力は流路39を通じて溝30に伝達され、回転数の増大に従ってチップシール31の押し付け圧力が徐々に低下するため、第1の実施形態の場合と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態の全体構成を示す縦断面図である。
【図2】弁の構成を示すための図1におけるA−A断面図である。
【図3】(1)及び(2)は、第1実施形態の異なる作動状態を示すA−A断面における一部拡大断面図である。
【図4】チップシール部の拡大断面図である。
【図5】第1実施形態の効果を説明する線図である。
【図6】第2実施形態の全体構成を示す縦断面図である。
【図7】第3実施形態の全体構成を示す縦断面図である。
【図8】(1)及び(2)は、第3実施形態の異なる作動状態を示す図7のB−B断面における一部拡大断面図である。
【図9】第3実施形態における溝内の圧力変化を示す線図である。
【符号の説明】
1,2…ハウジング
1a,2a…渦巻状の歯(固定スクロール)
3…可動スクロール
3a…端板
3b,3c…渦巻状の歯
4…クランクシャフト
11,12…バランサ
15…クランク部
16,17…作動室群
20…電動機部
21…弁
22…バネ
23…弁止め板
24,28…圧力室
30…溝(背圧室)
31…チップシール
33…板ばね
37…圧力室
39…溝(背圧室)
41…扇状の溝
43…吸入室
44…吐出室
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention generally relates to a scroll compressor, and more particularly to a scroll compressor suitable for use as an air compressor for a fuel cell.
[0002]
[Prior art]
For example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-30493, in a scroll type compressor that is a kind of fluid compressor, refrigerant compressed from a working chamber formed between a fixed scroll and a movable scroll is used. In order to prevent such fluid from leaking to the low pressure side, a tip seal is provided so as to be able to protrude and retract in the groove on the tip of the spiral tooth of each scroll, and the tip seal is urged by a biasing means such as a spring. The structure of pressing against the sliding surface of the other party has been performed in a scroll compressor for a car air conditioner. Generally, in a scroll type compressor provided with a tip seal, in order to reduce the frictional force caused by the sliding of the tip seal and the wear of the tip seal, the sliding surface between the tip seal and the other party is refrigerating oil. It is necessary to supply lubricating oil.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, for example, as in a fuel cell system using a scroll compressor, it is necessary to avoid the lubricant from entering the compressed air discharged from the compressor. May not be able to supply. In this way, in the tip seal of the scroll compressor when the lubricating oil cannot be supplied, the use limit value of the tip seal expressed as the product of the pressing force applied to the tip seal and the sliding speed becomes low. Therefore, if the pressing force of the tip seal is increased in order to improve the volumetric efficiency of the scroll compressor, there is a problem that durability is deteriorated due to wear of the tip seal in a high rotation range. On the other hand, if the pressing force of the chip seal is reduced, the durability in the high rotation range is improved, but another problem arises that the volumetric efficiency of the scroll compressor is reduced mainly in the low rotation range.
[0004]
The present invention addresses the above-mentioned problems that are difficult to solve at the same time in the prior art, and in a scroll compressor provided with a tip seal, does not supply any lubricant to the tip seal, or supplies the lubricant. To provide an improved scroll compressor capable of obtaining high volumetric efficiency over the entire operating range while maintaining sufficient durability in a high rotation range under operating conditions with a small amount. It is an object.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In the scroll compressor according to claim 1, a chip seal is fitted in a groove formed on an end surface of at least one of the movable scroll and the fixed scroll. and back pressure chamber is formed between, on its back pressure chamber, reducing the pressure in the back pressure chamber in response to the rotational speed of the crank shaft is increased, the back pressure chamber in response to the rotational speed decreases A varying control pressure is supplied by means of controlling by increasing the pressure. Therefore, in the high rotation range where the rotation speed of the crankshaft increases, the pressure of the back pressure chamber decreases, and it is possible to set so that the force pressing the tip seal against the wall surface of the other scroll is reduced. In the high rotation range, the frictional force of the tip seal and the resulting wear are both reduced, and not only the durability of the tip seal is improved, but also the low rotation at which the frictional force and wear acting on the tip seal are not a problem. In the region, since the force for pressing the tip seal against the wall surface of the other scroll automatically increases, the sealing ability of the tip seal is improved and high volumetric efficiency is obtained.
[0006]
More specifically, the pressure in the back pressure chamber, reducing the pressure in the back pressure chamber in response to the rotational speed of the crank shaft is increased, the control by increasing the pressure in the back pressure chamber in response to the rotational speed decreases As a means for performing this, a means for opening and closing the flow path by the action of the discharge pressure and the centrifugal force, which is provided in the flow path connecting the discharge chamber having the compressed discharge pressure air and the back pressure chamber of the chip seal, is used. be able to. Specifically, this means uses a valve provided at a position where the magnitude of the centrifugal force changes according to the change in the rotational speed of the crankshaft. In this case, since the valve is opened and closed by a balance between the centrifugal force acting on the valve and the force generated by the spring and the discharge pressure, the magnitude of the centrifugal force acting on the valve means changes according to the change in the rotation speed of the crankshaft. As a result, the opening of the valve means changes, and the magnitude of the control pressure supplied to the back pressure chamber changes even if the discharge pressure is constant. As a result, as described above, the magnitude of the frictional force of the chip seal can be changed according to the operating state.
[0008]
In this way, in any case, the pressure of the back pressure chamber of the tip seal is automatically adjusted according to the change in the discharge pressure and the rotation speed of the crankshaft, and the frictional force and the wear are the least, And it becomes possible to adjust so as to obtain a high volumetric efficiency with sufficient sealing performance.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the scroll compressor according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1, the crankshaft 4 is rotatably supported on the rear housing 2 side through bearings 7 and 14. The balancer 11 and the balancer 12 are supported by the shaft 4 so as to rotate together with the crankshaft 4. The movable scroll 3 is rotatably mounted via a bearing 6 on a crank portion 15 centering on an axis that is eccentric by a predetermined amount parallel to the center line of the crankshaft 4. On both sides of the end plate 3a of the movable scroll 3, spiral teeth (scroll teeth) 3b and 3c are formed. A shaft seal 13 is disposed between the rear housing 2 and the crankshaft 4 to prevent leakage of compressed air. When the crankshaft 4 rotates, the movable scroll 3 performs a revolving motion that draws a circular locus with the radius of the distance between the centerline of the crankshaft 4 and the centerline of the crank portion 15 with the crank portion 15 as the center of revolution. At this time, the movable scroll 3 is restricted from rotating with respect to the front housing 1 by a rotation prevention mechanism described later. That is, the movable scroll 3 is configured so as to perform only the revolving motion around the shaft 4 without the rotational motion.
[0010]
On the radially inner wall surfaces of the front housing 1 and the rear housing 2, spiral teeth 1a and 2a constituting a fixed scroll are formed so as to protrude in the axial direction. The spiral teeth 1a formed on the front housing 1 and the spiral teeth 3b formed on the movable scroll 3 are engaged with each other by shifting the center and the phase by 180 °, thereby allowing a plurality of teeth. A group of working chambers 16 is formed. Similarly, a plurality of working chamber groups 17 are also formed between the spiral teeth 2 a formed on the rear housing 2 and the spiral teeth 3 c formed on the movable scroll 3. A suction chamber 43 is formed in the outer peripheral portion of the integrated front housing 1 and rear housing 2, and a discharge chamber 44 is formed in the central portion. The working chamber is close to the outer peripheral portion and the central portion in a predetermined phase, respectively. 16 and 17 can be communicated.
[0011]
Next, the configuration of the rotation prevention mechanism will be described. By the bearings 8 and 9 held by the front housing 1, the rotating shaft portion 5b of the auxiliary crankshaft 5 having the auxiliary crank portion 5a that is eccentric by the same amount as the crank portion 15 of the crankshaft 4 is rotatably supported. A plurality of auxiliary crankshafts 5 are arranged around the crankshaft 4, and each auxiliary crank portion 5 a supports the movable scroll 3 via a bearing 10 so as to be rotatable.
In addition, as a rotation prevention mechanism used for the scroll type compressor of this invention, you may use the thing of another form, if the above functions are achieved.
[0012]
Next, the structural part corresponding to the characteristic feature of the present invention will be described. A spring 22 that can expand and contract in the radial direction with respect to the rotating shaft portion 4 a of the shaft 4 is installed inside the pressure chamber 24 formed by drilling in the balancer 11. The spring 22 presses the valve 21 disposed at a position away from the rotary shaft portion 4 a in the radial direction so as to receive a centrifugal force accompanying the rotation of the shaft 4 toward the valve stop plate 23. The valve 21 controls communication and blocking between the flow path 32 formed in the valve stop plate 23 and the pressure chamber 24. The pressure chamber 24 communicates with the pressure chamber 28 by a flow path 25. In addition, the shaft seals 26 and 27 installed on the movable scroll 3 prevent the discharge air from entering the pressure chamber 28. The pressure chamber 28 communicates with a groove 30 provided in a spiral shape on the tooth tip surfaces of the scroll teeth 3 b and 3 c through a flow path 29 disposed in the movable scroll 3. A chip seal 31 having the same shape as that of the groove is inserted into the groove 30 to form a back pressure chamber therebetween. The chip seal 31 is an end face of the housings 1 and 2 by the pressure of the back pressure chamber in the groove 30. Respectively. In order to supplement the pressing force of the chip seal 31, for example, a spiral spring plate 33 is disposed between the bottom surface of the groove 30 and the chip seal 31.
[0013]
In the configuration of the above embodiment, the operation as a general scroll compressor will be described first. For example, it comprises a stator 18 directly connected to the rear housing 2, a rotor 19 that is rotatably supported with the crankshaft 4 therein, and an end cap 42 that supports the end of the crankshaft 4 via a bearing 14. As a result of the shaft 4 receiving the rotational force by the motor unit 20 driven by the three-phase AC power, the movable scroll 3 performs a revolving motion while its rotation is restricted by the action of the rotation prevention mechanism. The air sucked into the working chambers 16 and 17 from the suction chamber 43 by the revolving motion of the movable scroll 3 is gradually compressed and discharged into the discharge chamber 44 as the working chamber moves toward the center of the scroll. Further, it is discharged through the discharge port 45.
[0014]
Next, the operation of the portion corresponding to the feature of the present invention will be described. As shown in FIG. 3A, the valve 21 has a pressing force Fs by the spring 22 in the radial direction against the rotating shaft portion 4a of the crankshaft 4, a centrifugal force Fr corresponding to the number of rotations of the shaft, and a flow path. A force (Pd−P) · S (where S is the valve 21) proportional to the pressure difference between the pressure in the pressure chamber 32, that is, the pressure Pd of the compressed air in the discharge chamber 44 and the pressure P in the pressure chamber 24. And the contact area between the valve stop plate 23 and the valve stop plate 23 are working. And as shown in Fig. 3 (2),
(Pd−P) · S> Fr + Fs
In this case, the valve 21 is separated from the valve stop plate 23, the flow path 32 and the pressure chamber 24 communicate with each other, and the pressure P in the pressure chamber 24 increases.
[0015]
The pressure P increases,
(Pd−P) · S <Fr + Fs
Then, as shown in FIG. 3A, the valve 21 is pressed against the valve stop plate 23, and the flow path 32 and the pressure chamber 24 are blocked. That is, the pressure P in the pressure chamber 24 is
P = Pd− (Fr + Fs) / S
The centrifugal force Fr increases as the rotational speed increases, and the pressure P gradually decreases.
[0016]
The pressure P controlled in the pressure chamber 24 passes through the communication hole (flow path) 25, the pressure chamber 28, and the communication hole (flow path) 29 to the tooth tip surfaces of the scroll teeth 3 b and 3 c of the movable scroll 3. As shown in FIG. 4, the chip seal 31 is pressed toward the wall surface of the housing by the resultant groove 30, that is, the back pressure chamber, and the resultant force of the pressing force of the spring 33 and the back pressure.
[0017]
FIG. 5 shows an example of a change in the pressing pressure acting on the tip seal 31 in the back pressure chamber in the groove 30 with respect to the number of rotations of the crankshaft 4 in the case where the control as described above is performed. . Conventionally, as shown by the broken line in FIG. 5, the tip seal 31 is pressed at a constant pressure by a spring or the like, and the tip seal pressing pressure value is set so as not to exceed the limit PV value of the tip seal at the maximum operating rotational speed. Since it was set, the pressure for pressing the tip seal at low rotation could not be set effectively. In contrast, in the present invention, the valve 21 is operated using centrifugal force so that the tip seal pressing pressure is reduced as the rotational speed of the shaft 4 increases. Reliability is not impaired, and leakage from the gap of the tip seal 31 can be reduced at low rotation.
[0018]
FIG. 6 shows a second embodiment of the present invention. In the first embodiment, the controlled pressure in the pressure chamber 24 is guided to the back pressure chamber in the groove 30 through the flow path 25, the pressure chamber 28, and the flow path 29, thereby being inserted into the movable scroll 3. The chip seal 31 is configured to be pressed against the wall surfaces of the housings 1 and 2. On the other hand, in the second embodiment, the controlled pressure in the pressure chamber 24 is guided to the pressure chamber 37 through the flow path 34 provided in the balancer 11. The pressure chamber 37 is prevented from entering and leaking discharge air by shaft seals 35 and 36 installed in the housing 2. The pressure chamber 37 communicates with a groove 39 formed in the tooth tip surfaces of the scroll teeth 1a and 2a of the housings 1 and 2 through the flow path 38.
[0019]
In the configuration of the second embodiment, similarly to the first embodiment, the pressure in the controlled pressure chamber 24 is applied to the tooth tip surfaces of the spiral scroll teeth 1a and 2a of the fixed scroll formed in the housings 1 and 2. The same effect as in the case of the first embodiment can be obtained by pressing the tip seal that is guided to the groove 39 (back pressure chamber) provided and fitted in the groove 39 against the end surface 3a of the movable scroll 3. Needless to say, by combining the first embodiment and the second embodiment, a back pressure chamber for pressing the tip seal may be provided on the distal end surfaces of the spiral teeth of both the movable scroll and the fixed scroll.
[0020]
FIG. 7 shows a third embodiment of the present invention. In 1st Embodiment, it was set as the structure which controls the pressure guide | induced to the groove | channel 30 using the centrifugal force which the valve 21 receives. On the other hand, in the third embodiment, as shown in FIG. 8, a fan-like groove 41 is formed in the boss portion 3 d of the movable scroll 3, and the channel 40 is communicated with or blocked by the rotational position of the shaft 4. It is assumed to be configured. The groove 41 communicates with the groove 30 formed on the end surfaces of the spiral teeth 3 b and 3 c of the movable scroll 3 through the flow path 29.
[0021]
Next, the operation of the third embodiment having the above configuration will be described. The pressure in the groove 41 is controlled by the communication time with the flow path 40. When the discharge pressure guided to the flow path 40 is transmitted to the groove 41, the pressure rise in the groove 41 is accompanied by a time delay as shown in FIG. 9 due to the inertia and viscosity of the air in the flow path 40. Therefore, during low rotation with a long communication time between the flow path 40 and the groove 41, the discharge pressure in the flow path 40 is sufficiently transmitted to increase the pressure in the groove 41, but as the rotational speed increases, the groove Since the communication time between the channel 41 and the flow path 40 is gradually shortened, the transmitted pressure becomes lower. The pressure transmitted to the groove 41 is transmitted to the groove 30 through the flow path 39, and the pressing pressure of the tip seal 31 gradually decreases as the number of rotations increases. Therefore, the same effect as in the first embodiment can be obtained. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an overall configuration of a first embodiment.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1 for illustrating the configuration of the valve.
FIGS. 3A and 3B are partially enlarged cross-sectional views taken along line AA showing different operating states of the first embodiment. FIGS.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a tip seal part.
FIG. 5 is a diagram for explaining the effect of the first embodiment;
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing an overall configuration of a second embodiment.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view showing an overall configuration of a third embodiment.
FIGS. 8A and 8B are partially enlarged cross-sectional views taken along line BB in FIG. 7 showing different operating states of the third embodiment.
FIG. 9 is a diagram showing a pressure change in a groove in the third embodiment.
[Explanation of symbols]
1, 2 ... Housing 1a, 2a ... Spiral teeth (fixed scroll)
3 ... movable scroll 3a ... end plates 3b, 3c ... spiral teeth 4 ... crankshafts 11, 12 ... balancer 15 ... crank parts 16, 17 ... working chamber group 20 ... motor part 21 ... valve 22 ... spring 23 ... valve stop Plates 24, 28 ... pressure chamber 30 ... groove (back pressure chamber)
31 ... Tip seal 33 ... Leaf spring 37 ... Pressure chamber 39 ... Groove (back pressure chamber)
41 ... Fan-shaped groove 43 ... Suction chamber 44 ... Discharge chamber

Claims (1)

吸入室と吐出室を形成するハウジングと、前記ハウジングの内壁面上に形成された渦巻状の歯からなる固定スクロールと、可動の端板上に形成された渦巻状の歯からなり、前記固定スクロールに対して中心及び位相をずらして噛み合うように組み込まれた可動スクロールと、噛み合った前記固定スクロールと前記可動スクロールとの間に形成される複数の作動室と、前記ハウジングに回転自在に支持されると共に、軸心に対して所定量偏心したクランク部を備えていて、それによって前記可動スクロールに公転運動を与えるクランクシャフトと、前記可動スクロールの公転のみを許容すると共に自転を阻止する自転防止機構と、前記可動スクロール及び前記固定スクロールのうちの少なくとも一方の渦巻状の歯の端面上に形成された溝に嵌入されたチップシールと、前記チップシールと前記渦巻状の歯の端面上に形成された溝によって形成される背圧室と、前記背圧室の圧力を、前記クランクシャフトの回転数が上がるのに応じて背圧室の圧力を下げ、回転数が下がるのに応じて背圧室の圧力を上げることにより制御する手段を有しており、
前記背圧室の圧力を、前記クランクシャフトの回転数が上がるのに応じて背圧室の圧力を下げ、回転数が下がるのに応じて背圧室の圧力を上げることにより制御する手段として、前記吐出室と前記背圧室とを結ぶ流路の開閉を吐出圧及び遠心力により制御する手段を有し、また前記吐出室と前記背圧室とを結ぶ流路の開閉を吐出圧及び遠心力により制御する手段として、前記クランクシャフトの回転数に応じた大きさの遠心力を受ける位置に配設され、遠心力とバネ及び吐出空気の押圧力の力の釣合により開閉する弁を有することを特徴とするスクロール型圧縮機。
A housing forming a suction chamber and a discharge chamber, a fixed scroll made of spiral teeth formed on an inner wall surface of the housing, and a spiral tooth formed on a movable end plate, the fixed scroll A movable scroll incorporated so as to engage with each other while shifting its center and phase with respect to each other, a plurality of working chambers formed between the fixed scroll and the movable scroll engaged with each other, and rotatably supported by the housing And a crankshaft that includes a crank portion that is eccentric by a predetermined amount with respect to the shaft center, thereby imparting a revolving motion to the movable scroll, and a rotation prevention mechanism that allows only the revolving of the movable scroll and prevents rotation. And fitted into a groove formed on the end surface of the spiral tooth of at least one of the movable scroll and the fixed scroll. A tip seal that is, the a back pressure chamber formed by said tip seal and formed on said end face of the spiral tooth, the pressure of the back pressure chamber, the rotational speed of the front Symbol crankshaft up The pressure of the back pressure chamber is lowered according to the pressure, and the control is performed by increasing the pressure of the back pressure chamber according to the decrease in the rotational speed.
The pressure of the back pressure chamber, before Symbol lowering the pressure in the back pressure chamber in response to the rotational speed of the crankshaft increases, as a means of controlling by increasing the pressure in the back pressure chamber in response to the rotational speed decreases And means for controlling the opening and closing of the flow path connecting the discharge chamber and the back pressure chamber by discharge pressure and centrifugal force, and the opening and closing of the flow path connecting the discharge chamber and the back pressure chamber is controlled by the discharge pressure and As a means for controlling by the centrifugal force, a valve that is disposed at a position to receive a centrifugal force having a magnitude corresponding to the rotational speed of the crankshaft and opens and closes by balancing the centrifugal force and the force of the spring and the pressing force of the discharge air A scroll type compressor characterized by having.
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