JP4410392B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和装置や冷凍装置等に具備されるスクロール圧縮機に関する。
【0002】
【従来の技術】
スクロール圧縮機は、固定スクロールと旋回スクロールとを渦巻き状の壁体どうしを組み合わせて配置し、固定スクロールに対し旋回スクロールを公転旋回運動させることで壁体間に形成される圧縮室の容積を漸次減少させて該圧縮室内の流体の圧縮を行うものである。
【0003】
スクロール圧縮機の設計上の圧縮比は、圧縮室の最小容積(壁体どうしのかみ合いが外れて圧縮室が消滅する直前の容積)に対する、圧縮室の最大容積(壁体どうしがかみ合って圧縮室が形成された時点の容積)の比であり、次式(I)で表される。
Vi={A(θsuc)・L}/{A(θtop)・L}=A(θsuc)/A(θtop) … (I)
(I)式において、A(θ)は旋回スクロールの旋回角θに応じて容積を変化させる圧縮室の旋回面に平行な断面積を表す関数、θsucは圧縮室が最大容積となるときの旋回スクロールの旋回角、θtopは圧縮室が最小容積となるときの旋回スクロールの旋回角、Lは壁体どうしのラップ(重なり)長である。
【0004】
従来、スクロール圧縮機の圧縮比Viの向上を図るには、両スクロールの壁体の巻き数を増やして最大容積時の圧縮室の断面積A(θ)を大きくする手法が採られてきた。しかしながら、壁体の巻き数を増やす従来の手法ではスクロールの外形が拡大して圧縮機自体が大型化するため、大きさの制限が厳しい自動車用等の空気調和装置には採用し難いという問題点があった。
【0005】
上記の問題点を解決すべく、特公昭60-17956号には、以下に示す技術が提案されている。
図10(a)に示したものは固定スクロール50であり、端板50aと、端板50aの一側面に立設された渦巻き状の壁体50bとを備えている。また、(b)に示したものは旋回スクロール51である。旋回スクロール51も、固定スクロール50と同様に端板51aと、端板51aの一側面に立設された渦巻き状の壁体51bとを備えている。
【0006】
固定スクロール50および旋回スクロール51の端板50a、51aの側面に、壁体50b、51bの渦巻の外終端からπ(rad)に位置して、中心部側が高く外終端側が低い段差部52,52が形成されている。さらに、この端板50a、51aの段差部52、52に対応して、両スクロール50,51が備える壁体50b,51bの渦巻き状の上縁に中心部側が低く外終端側が高い段差部53、53が形成されている。
【0007】
上記のようなスクロール圧縮機において、固定スクロール50と旋回スクロール51のそれぞれの壁体50b、51bをかみ合わせ、最大容積の圧縮室Pが形成された状態が図11(a)であり、圧縮室Pについて、渦巻方向に沿った断面図が図11(b)である。
図11(b)からわかるように、段差部52よりも外終端側におけるラップ長L1は内側のラップ長Lsより長く形成されている。このため、ラップ長が一様である場合と比較すると、段差部52より外側のラップ長が長い分だけ圧縮室Pの最大容積が大きくなることがわかる。したがって、壁体の巻き数を増やさなくても、設計上の圧縮比を向上させることが可能である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般にスクロール圧縮機においては、スクロールの中央部ほど圧縮室Pが高圧となるため、外周部に比べて温度が高くなる。このため、中央部ほど壁体の熱膨張量が大きくなり、固定スクロール50と旋回スクロール51との噛み合わせに狂いが生じて、漏れの増加や信頼性の低下を招くといった問題があった
【0009】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、熱膨張時でもスクロールを確実に噛み合わせることができ、圧縮効率の向上と高い信頼性を確保したスクロール圧縮機を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載のスクロール圧縮機は、端板の一側面に立設された渦巻き状の壁体を有する固定スクロールと、端板の一側面に立設された渦巻き状の壁体を有し、前記各壁体どうしをかみ合わせて自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持された旋回スクロールとを備え、前記固定スクロールと旋回スクロールの少なくともいずれか一方の端板には、前記一側面に、その高さが壁体の渦に沿ってその中心部側で高く外終端側で低くなるよう形成された段差部が設けられ、前記固定スクロールと旋回スクロールのいずれか他方の壁体の上縁は、前記端板の段差部に対応し、複数の部位に分割されかつ該部位の高さが渦の中心部側で低く外終端側で高くなる段付き形状とされたスクロール圧縮機において、前記段差部に対して中心部側の前記壁体の高さと外終端側の前記壁体の高さはそれぞれ略一定とされ、前記他方の壁体の上縁と前記一方の端板との間には隙間が設けられ、室温状態における前記隙間の壁体高さ方向における寸法は、室温状態からスクロール圧縮機運転状態とした場合における前記他方の壁体の高さ方向膨張量より高く形成され、前記段差部に対して中心部側の隙間の高さと外終端側の隙間の高さは、前記壁体の高さおよびスクロール圧縮機運転状態における温度に基づいてそれぞれ定められ、室温状態において、前記段差部よりも渦に沿って中心部側に形成された前記隙間の高さは、前記段差部よりも外終端側に形成された前記隙間の高さよりも小さいことを特徴とする。
【0011】
圧縮機を駆動させると、スクロールの中心部ほど高温になり、壁体の熱膨張量が大きくなる。このスクロール圧縮機においては、壁体の熱膨張量よりも高い高さを有する隙間が形成されているので、壁体が膨張しても壁体上縁が対向する端板に衝突しない。なお、この隙間は、壁体の熱膨張時、壁体と端板とが接触しない程度に十分に小さくなること(例えば10μm〜50μm程度)が望ましい。また、段差部よりも渦に沿って外終端側は壁体の高さが高く形成されている。壁体が高いと、熱膨張による高さ方向の変位が大きくなる。また、上記のように渦巻き中心部では高温のため熱膨張量が大きい。したがって、段差部に対して中心部側と外終端側の隙間の高さは、温度および壁体の高さ条件を考慮して定める。
【0012】
本発明の参考例としてのスクロール圧縮機は、請求項1に記載のスクロール圧縮機において、室温状態において、前記段差部よりも渦に沿って中心部側に形成された前記隙間の高さは、前記段差部よりも外終端側に形成された前記隙間の高さより高いことを特徴とする。
請求項2に記載のスクロール圧縮機は、請求項1に記載のスクロール圧縮機において、スクロール圧縮機運転状態において、前記段差部よりも渦に沿って中心部側に形成された前記隙間の高さは、前記段差部よりも外終端側に形成された前記隙間の高さと略等しいことを特徴とする。
請求項3に記載のスクロール圧縮機は、請求項1または請求項2に記載のスクロール圧縮機において、スクロール圧縮機運転状態において、前記段差部に対して中心部側の隙間の高さと外終端側の隙間の高さは、ともに10μmから50μmであることを特徴とする。
【0013】
このスクロール圧縮機においては、スクロールの中心部では高温のために壁体の熱膨張量が大きくなる。そのため、段差部よりも中心部側の隙間を高くすることで、前記中心部側において壁体と端板とが衝突することが防止される。そして、段差部より中心部側と外終端側のいずれにおいても、熱膨張後の隙間高さを適切に形成させることができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明の一実施形態として示した背圧型のスクロール圧縮機の構成を示している。図中の符号1は密閉状態のハウジング、2はハウジング1内を高圧室HRと低圧室LRとに分離するディスチャージカバー、5はフレーム、6は吸入管、7は吐出管、8はモータ、9は回転シャフト、10は自転阻止機構である。
そして、符号12は固定スクロール、13は固定スクロール12に噛み合う旋回スクロールである。図2に示すように、固定スクロール12は端板12aの一側面に渦巻き状の壁体12bが立設された構成となっている。旋回スクロール13は、固定スクロール12と同様に端板13aの一側面に渦巻き状の壁体13bが立設された構成となっており、特に壁体13bは固定スクロール12側の壁体12bと実質的に同一形状をなしている。旋回スクロール13は固定スクロール12に対して相互に公転旋回半径だけ偏心しかつ180゜だけ位相をずらした状態で、壁体12b,13bどうしをかみ合わせて組み付けられている。
このような背圧型のスクロール型流体機械では、固定スクロール12がボルト等によりフレーム5に完全に固定されておらず、規制された範囲内において可動である。
【0015】
この場合、旋回スクロール13は、モータ4で駆動される回転シャフト9の上端に設けられて旋回運動する偏心ピン9a及び自転阻止機構10の作用により、固定スクロール12に対して公転旋回運動を行うようになっている。
一方、固定スクロール12は、ハウジング1に固定されたフレーム5に対して支持バネ11を介して浮上自在に支持され、端板3aの背面中央には圧縮された流体の吐出ポート15が設けられている。また、吐出ポート15の周囲には、固定スクロール12の端板12aの背面より突出する円筒フランジ16が設けられ、該円筒フランジ16はディスチャージカバー2側の円筒フランジ17に嵌合している。これらの円筒フランジ16,17が嵌合する部分には、高圧室HRと低圧室LRとを分離し、固定スクロール12の背面に高い圧力(背圧)をかけて押し下げる必要があるため、シール部材18によるシール構造が採用されている。このシール部材15は、U字形の断面形状を有している。この場合の高圧室HRは、固定スクロール12の背面に高圧の吐出圧力を作用させる背圧室としても機能している。
【0016】
固定スクロール12の端板12aには、壁体12bが立設された一側面に、壁体12bの渦方向に沿って中心部側で高く外終端側で低くなるよう形成された段差部42を備えている。
旋回スクロール13側の端板13aも端板12aと同様に、壁体13bが立設された一側面に、壁体13bの渦方向に沿って中心部側で高く外終端側で低くなるよう形成された段差部43を備えている。
各段差部42,43は、それぞれ壁体12b、壁体13bの渦巻中心を基準として、各壁体12b、13bの外終端からπ(rad)進んだ位置に設けられている。
【0017】
端板12aの底面は、段差部42が形成されていることにより、中心部よりに設けられた底の浅い底面12fと外終端よりに設けられた底の深い底面12gの2つの部位に分けられている。隣り合う底面12f,12g間には、段差部42を構成し、前記底面12f,12gを繋いで垂直に切り立つ連結壁面12hが存在している。端板13aの底面も端板12aと同様に、段差部43が形成されていることにより、中心部よりに設けられた底の浅い底面13fと外終端よりに設けられた底の深い底面13gの2つの部位に分けられている。隣り合う底面13f,13g間には、段差部43を構成し、前記底面13f,13gを繋いで垂直に切り立つ連結壁面13hが存在している。
【0018】
また、固定スクロール12側の壁体12bは、旋回スクロール13の段差部43に対応し、その渦巻き状の上縁が2つの部位に分割され、かつ渦の中心部側で低く外終端側で高い段付き形状となっている。旋回スクロール13側の壁体13bも壁体12bと同様に、固定スクロール12の段差部42に対応し、渦巻き状の上縁が2つの部位に分割され、かつ渦の中心部側で低く外終端側で高い段付き形状となっている。
【0019】
具体的には、壁体12bの上縁は、中心部寄りに設けられた低位の上縁12cと外終端寄りに設けられた高位の上縁12dの2つの部位に分けられ、隣り合う上縁12c,12d間には、両者を繋いで旋回面に垂直な連結縁12eが存在している。壁体13bの上縁も壁体12bと同様に、中心部寄りに設けられた低位の上縁13cと外終端寄りに設けられた高位の上縁13dの2つの部位に分けられ、隣り合う上縁13c,13d間には、両者を繋いで旋回面に垂直な連結縁13eとが存在している。
【0020】
連結縁12eは、壁体12bを旋回スクロール13の方向から見ると壁体12bの内外両側面に滑らかに連続し壁体12bの肉厚に等しい直径を有する半円形をなしており、連結縁13eも連結縁12eと同様に、壁体13bの内外両側面に滑らかに連続し壁体13bの肉厚に等しい直径を有する半円形をなしている。
【0021】
また、連結壁面12hは、端板12aを旋回軸方向から見ると旋回スクロールの旋回に伴って連結縁13eが描く包絡線に一致する円弧をなしており、連結壁面13hも連結壁面12hと同様に、連結縁12eが描く包絡線に一致する円弧をなしている。
なお、本例の固定スクロール12の壁体12b及び旋回スクロール13の壁体13bの上縁には、チップシールが設けられておらず、壁体12b、13bの端面が端板12a、13aに押圧されることにより後述の圧縮室Cの密閉が行われる。
【0022】
図3に示すように、壁体12bにおいて上縁12cと連結縁12eとが突き合う部分には、肉盛りしたようにリブ12iが設けられている。リブ12iは、応力集中を避けるため上縁12cと連結縁12eとを滑らかに連続する凹曲面をなして壁体12bと一体に形成されている。壁体13bにおいて上縁13c,連結縁13eが突き合う部分にも、同様の理由で同形状のリブ13iが設けられている。
【0023】
端板12aにおいて底面12gと連結壁面12hとが突き合う部分にも、肉盛りしたようにリブ12jが設けられている。リブ12jは、応力集中を避けるため底面12gと連結壁面12hとに滑らかに連続する凹曲面をなして壁体12bと一体に形成されている。端板13aにおいて底面13gと連結壁面13hとが突き合う部分にも、同様の理由で同形状のリブ13jが設けられている。
【0024】
壁体12bにおいて上縁12dと連結縁12eとが突き合う部分、および壁体13bにおいて上縁13dと連結縁13eとが突き合う部分は、組み付け時にリブ13j,12jとの干渉を避けるためにそれぞれ面取りされている。
【0025】
固定スクロール12に旋回スクロール13を組み付けると、低位の上縁13cが底の浅い底面12fに当接し、高位の上縁13dが底の深い底面12gに当接する。同時に、低位の上縁12cが底の浅い底面13fに当接し、高位の上縁12dが底の深い底面13gに当接する。これにより、両スクロール間には向かい合う端板12a,13aと壁体12b,13bとに区画されて圧縮室Cが形成される。
【0026】
固定スクロール12に旋回スクロール13を組み付けた状態について、圧縮室Cの長さ方向に沿った断面図を図4(a)に示した。図4(a)は、室温状態において固定スクロール12に旋回スクロール13を組み付けたときの固定スクロール12の端板12aと旋回スクロール13の壁体13bとの噛み合わせ状態を示した図である。
図のように、底面12fと上縁13cとの間には、高さδ2の隙間21が形成され、底面12gと上縁13dとの間には、高さδ1の隙間22が形成されている。これら隙間21,22の高さは、δ2>δ1となるように設定されている。
【0027】
図4(b)に示したものは、本例のスクロール圧縮機を運転させて固定スクロール12及び旋回スクロール13が熱膨張した状態である。図のように、底面12fと上縁13cとの間の隙間21の高さはδ2’となり、底面12gと上縁13dとの間の隙間22の高さはδ1’となる。これらδ1’およびδ2’の値は、10μm〜50μm程度である。
なお、図示は省略するが、旋回スクロール13の端板13aと固定スクロール12の壁体12bとの噛み合わせも上記と同様に構成されている。すなわち、底面13fと上縁12cとの間には高さδ2の隙間が形成され、底面13gと上縁12dとの間には、高さδ1(<δ2)の隙間が形成されている。
【0028】
圧縮室Cは旋回スクロール13の公転旋回運動に伴い外終端から中心部に向けて移動するが、連結縁12eは、壁体12b,13bの当接点が連結縁12eよりも外終端寄りに存在する間は壁体12を挟んで隣接する圧縮室C(一方は密閉状態にない)間で流体の漏れが生じないように連結壁面13hに摺接し、壁体12b,13bの当接点が連結縁12eよりも外終端寄りに存在しない間は壁体12を挟んで隣接する圧縮室C(共に密閉状態にある)間で均圧を図るべく連結壁面13hには摺接しないようになっている。
【0029】
連結縁13eも同様に、壁体12b,13bの当接点が連結縁13eよりも外終端寄りに存在する間は壁体13を挟んで隣接する圧縮室C(一方は密閉状態にない)間で流体の漏れが生じないように連結壁面12hに摺接し、壁体12b,13bの当接点が連結縁13eよりも外終端寄りに存在しない間は壁体13を挟んで隣接する圧縮室C(共に密閉状態にある)間で均圧を図るべく連結壁面12hには摺接しないようになっている。なお、連結縁12eと連結壁面13h、および連結縁13eと連結壁面12hの摺接は、旋回スクロール13が1/2回転する間で同期して起こる。
【0030】
上記のように構成されたスクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を図5ないし図8に示して順に説明する。
【0031】
図5に示す状態では、壁体12bの外終端が壁体13bの外側面に当接するとともに、壁体13bの外終端が壁体12bの外側面に当接し、端板12a,13a、壁体12b,13b間に流体が封入され、スクロール圧縮機構の中心を挟んで正対した位置に、最大容積の圧縮室Cが2つ形成される。この時点では、連結縁12eと連結壁面13h、連結縁13eと連結壁面12hは摺接しているが、直後に離間する。
【0032】
図5の状態から旋回スクロール13がπ/2だけ旋回し図6に示す状態に至る過程では、圧縮室Cが密閉状態を保ちながら中心部に向けて進行し、漸次容積を減少させて流体を圧縮し、圧縮室Cに先行する圧縮室C0も密閉状態を保ちながら中心部に向けて進行し、漸次容積を減少させて引き続き流体を圧縮する。この過程において、連結縁12eと連結壁面13h、連結縁13eと連結壁面12hそれぞれの摺接が解消され、隣接する二つの圧縮室Cが均圧される。
【0033】
図6の状態から旋回スクロール13がπ/2だけ旋回し図7に示す状態に至る過程では、圧縮室Cが密閉状態を保ちながら中心部に向けて進行し、漸次容積を減少させてさらに流体を圧縮し、圧縮室C0も密閉状態を保ちながら中心部に向けて進行し、漸次容積を減少させて引き続き流体を圧縮する。この過程においては連結縁12eは連結壁面13hに、連結縁13eは連結壁面12hにそれぞれに摺接を開始する。
【0034】
図7に示す状態では、外終端に近い壁体12bの内側面とその内方に位置する壁体13bの外側面との間には後に圧縮室となる開放空間C1が形成され、同じく外終端に近い壁体13bの内側面とその内方に位置する壁体12bの外側面との間にも後に圧縮室となる開放空間C1が形成され、開放空間C1には低圧室LRから低圧の流体が流入する。
【0035】
図7の状態から旋回スクロール13がπ/2だけ旋回し図8に示す状態に至る過程では、開放空間C1が大きさを拡大しながらスクロール圧縮機構の中心部に向けて進行し、開放空間C1に先行する圧縮室Cも中心部に向けて進行し、漸次容積を減少させて流体を圧縮する。
【0036】
図8の状態から旋回スクロール13がさらにπ/2だけ旋回し再び図5に示す状態に至る過程では、空間C1がさらに大きさを拡大しながらスクロール圧縮機構の中心部に向けて進行し、空間C1に先行する圧縮室Cも密閉状態を保ちながら中心部に向けて進行し、漸次容積を減少させて流体を圧縮する。そして、図5の状態に至ると、図8に示す圧縮室Cが図5に示す圧縮室C0に相当し、図8に示す空間C1が図5に示す圧縮室Cに相当することとなる。
その後圧縮を続けることにより、圧縮室Cは最小容積となり、流体は圧縮室Cから吐出される。
【0037】
吐出した流体は、高圧室HRに導入される。そして固定スクロール12が高圧の背圧を受けて旋回スクロール13側に押し付けられ、また、シール部材15においては、高圧の流体がU字部の内側に導入されることにより差圧で拡幅され、シール面が円筒フランジ16,17の垂直面に向けて押圧されることにより高圧室HRと低圧室LRのシールが行われる。
【0038】
次に、圧縮室Cの形状変化について説明する。
最大容積から最小容積に至る圧縮室Cの大きさの変遷は、図5における圧縮室C→図7における圧縮室C→図5における圧縮室C0→図8における圧縮室C0と見なせる。ここで、それぞれの状態における圧縮室を展開した形状を図9に示す。
【0039】
最大容積となる(a)の状態では、圧縮室は旋回軸方向の幅が途中で狭くなる異形の短冊状をなす。その幅は、スクロール圧縮機構の外終端側では底面12gから上縁12dまでの壁体12bの高さ(もしくは底面13gから上縁13dまでの壁体13bの高さ)にほぼ等しいラップ長Llとなり、中心部側では底面12fから上縁12dまでの高さ(もしくは底面13fから上縁13dまでの壁体13bの高さ)にほぼ等しいラップ長Ls(<Ll)となる。
【0040】
(b)の状態においても、圧縮室は旋回軸方向の幅が途中で狭くなる異形の短冊状をなす。その幅は、スクロール圧縮機構の外終端側ではラップ長Lsとなり、中心部側では底面12fから上縁12cまでの高さ(もしくは底面13fから上縁13cまでの壁体13bの高さ)にほぼ等しいラップ長Lss(<Ls)となる。
【0041】
さらに圧縮が進むと、(c)に示すように圧縮室はその幅が均一のラップ長Lssとなる。
そして(d)に示すようにその長さが最小となることにより、圧縮室は最小容積となる。
【0042】
以上説明したように、本例のスクロール圧縮機においては、室温状態において、底面12fと上縁13cとの間には、高さδ2の隙間21が形成され、底面12gと上縁13dとの間には、高さδ1の隙間22が形成され、さらに、これら隙間21,22の高さは、δ2>δ1となるように設定されている。そして、本例のスクロール圧縮機を運転させると、スクロールの中心部ほど高温になり、壁体12b,13bの熱膨張量が大きくなる。ここで、上記のようにδ2>δ1となっているから、中央部と外周部との膨張量の相違が相殺され、膨張後においては隙間21、22の高さδ1’、δ2’がともに適切な値となり、効率のよい圧縮を行うことができる。
また、隙間21、22の高さは、あらかじめ壁体12b,13bが熱膨張してもそれぞれ端板13a、12aに接触しないように構成されているため、スクロール圧縮機の運転時に壁体12b,13bと端板13a、12aとが接触して旋回スクロール13の公転旋回運動に支障をきたすことはない。
【0043】
また、上記スクロール圧縮機においては、圧縮室の容積変化が、従来のように旋回面に平行な断面積の減少のみによって引き起こされるのではなく、図9に示したように旋回軸方向の幅の減少と断面積の減少とによって相乗的に引き起こされる。
したがって、壁体12b,13bを段付き形状とし、スクロール圧縮機構の外終端寄りと中心部寄りとで壁体12b,13bのラップ長を変化させ、圧縮室Cの最大容積を大きくしたり最小容積を小さくしたりすることで、壁体どうしのラップ長が一定である従来のスクロール圧縮機に比べて圧縮比を向上させることができる。
また、背圧を高圧室HRに導入することで、固定スクロール12を旋回スクロール13に押しつける。このため、チップシールを用いずとも圧縮室Cのシールを行うことができる。
【0044】
なお、上記では、壁体12b,13bは中央部側での膨張量が大きいため、隙間21,22の高さは、δ2>δ1となるように設定した。
一般に、壁体12b,13bが高いと、膨張による高さ方向の変位が大きくなる。つまり、中心部側の壁体12b,13bは外終端側の壁体12b,13bと比べて高さ寸法が小さいことから、同じ温度であれば中心側の方が熱膨張による変位が小さい。したがって、段差部の中心部側と外終端側の隙間21,22の高さは、これらの条件を考慮して定めることができる。すなわち、壁体12b、13bが段付き形状であるため、段に対して中央部側と外終端側で壁体の高さを異ならせることができるため、中心部側と外終端側の各壁体12b,13bの高さに応じ、各隙間21,22の高さを同じに形成してもよいし、中心部側の隙間21の高さが隙間22より小さくてもよい。
【0045】
さらにまた、上記実施形態においては連結縁12e,13eが旋回スクロール13の旋回面に垂直に形成され、これに対応して連結壁面12h,13hも旋回面に垂直に形成されているが、連結縁12e,13e、連結壁面12h,13hは互いの対応関係を守っていれば旋回面に垂直である必要はなく、例えば旋回面に対して傾斜するように形成しても構わない。
また、連結縁12e,13eは半円形をなしている必要はなく、いかなる形状であってもよい。この場合、連結縁12e,13eが描く包絡線は円弧とはならないので、連結壁面12h、13hも円弧にはならなくなる。
さらにまた、段差部42,43の形成箇所もそれぞれ1箇所でなくてもよく、それぞれ複数箇所に設けられていてよい。
【0046】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のスクロール圧縮機においては、以下の効果を有する。
請求項1に記載の発明においては、室温状態において、壁体の上縁と前記一方の端板との間には隙間が設けられ、室温状態における前記隙間の壁体高さ方向における寸法は、室温状態からスクロール圧縮機運転状態にした場合における前記他方の壁体の高さ方向膨張量より高く形成されている。このため、スクロール圧縮機を運転させて壁体が熱膨張しても、壁体の上縁は対向する端板に衝突しない。したがって旋回スクロールの公転旋回運動を妨げることがなく、圧縮効率の向上を実現することができる。
【0047】
また、請求項2に記載の発明によれば、スクロールの中心部ほど高温となるために壁体の熱膨張量が大きくなるが、中心部側の隙間の高さが大きく形成されているため、前記中心部側において壁体と端板とが衝突することが防止されるとともに、段差部より中心部側と外終端側のいずれにおいても、熱膨張後の隙間高さを適切に形成させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態として示したスクロール圧縮機の全体構成を示す断面図である。
【図2】 同スクロール圧縮機に用いられる固定スクロール及び旋回スクロールの斜視図である。
【図3】 同固定スクロールまたは旋回スクロールの渦に沿った断面図である。
【図4】 同固定スクロールと旋回スクロールとの噛み合わせ状態を示す圧縮室の長さ方向に沿った断面図であり、(a)は室温状態、(b)は運転時を示す。
【図5】 同スクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を示す図である。
【図6】 同スクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を示す図である。
【図7】 同スクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を示す図である。
【図8】 同スクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を示す図である。
【図9】 同スクロール圧縮機の圧縮室を展開した形状を示す図である。
【図10】 従来のスクロール圧縮機に用いられる固定スクロール及び旋回スクロールの斜視図である。
【図11】 従来のスクロール圧縮機において、最大容積時の圧縮室を示す図である。
【符号の説明】
12 固定スクロール
12a 端板
12b 壁体
13 旋回スクロール
13a 端板
13b 壁体
21 隙間
22 隙間
42 段差部
43 段差部
Claims (3)
- 端板の一側面に立設された渦巻き状の壁体を有する固定スクロールと、
端板の一側面に立設された渦巻き状の壁体を有し、前記各壁体どうしをかみ合わせて自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持された旋回スクロールとを備え、
前記固定スクロールと旋回スクロールの少なくともいずれか一方の端板には、前記一側面に、その高さが壁体の渦に沿ってその中心部側で高く外終端側で低くなるよう形成された段差部が設けられ、
前記固定スクロールと旋回スクロールのいずれか他方の壁体の上縁は、前記端板の段差部に対応し、複数の部位に分割されかつ該部位の高さが渦の中心部側で低く外終端側で高くなる段付き形状とされたスクロール圧縮機において、
前記段差部に対して中心部側の前記壁体の高さと外終端側の前記壁体の高さはそれぞれ略一定とされ、
前記他方の壁体の上縁と前記一方の端板との間には隙間が設けられ、室温状態における前記隙間の壁体高さ方向における寸法は、室温状態からスクロール圧縮機運転状態とした場合における前記他方の壁体の高さ方向膨張量より高く形成され、
前記段差部に対して中心部側の隙間の高さと外終端側の隙間の高さは、前記壁体の高さおよびスクロール圧縮機運転状態における温度に基づいてそれぞれ定められ、
室温状態において、前記段差部よりも渦に沿って中心部側に形成された前記隙間の高さは、前記段差部よりも外終端側に形成された前記隙間の高さよりも小さいことを特徴とするスクロール圧縮機。 - 請求項1に記載のスクロール圧縮機において、
スクロール圧縮機運転状態において、前記段差部よりも渦に沿って中心部側に形成された前記隙間の高さは、前記段差部よりも外終端側に形成された前記隙間の高さと略等しいことを特徴とするスクロール圧縮機。 - 請求項1または請求項2に記載のスクロール圧縮機において、
スクロール圧縮機運転状態において、前記段差部に対して中心部側の隙間の高さと外終端側の隙間の高さは、ともに10μmから50μmであることを特徴とするスクロール圧縮機。
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