JP4693984B2

JP4693984B2 - Scroll fluid machinery

Info

Publication number: JP4693984B2
Application number: JP2000392025A
Authority: JP
Inventors: 慎栗田; 功早瀬; 豪土屋; 隆夫水野; 睦憲松永; 優太田原
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Appliances Inc
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Appliances Inc
Priority date: 2000-12-25
Filing date: 2000-12-25
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2020-12-25
Also published as: JP2002195174A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷媒、空気、及びその他の流体を内部に吸い込むスクロール流体機械に係り、特に、概略運動を規制された固定スクロールと、電動機等によって駆動される旋回スクロールと、該固定スクロールもしくは該旋回スクロールの背面に流体圧を作用させるため流体を充満させる背圧室とを備えたスクロール流体機械における、高いエネルギー効率の実現ならびに静穏化の実現に好適な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術としては、特開平２−１３０２８４号公報において知られている。この従来技術は、概略運動を規制された固定スクロールと，自転を阻止された状態で該固定スクロールに対して旋回運動する旋回スクロールと、該旋回スクロールラップと反対側の面に背圧室とを備え、上記固定スクロールと上記旋回スクロールによって形成される密閉空間側に一端が開口する開口部と、他端が背圧室側に開口する開口部を具備する連絡穴が旋回スクロールの端板に設けられたスクロール流体機械において、連絡穴の背圧室側開口部を旋回スクロール端板の摺動面に設けるとともに、連絡穴の背圧室への開口部に相当する固定スクロールの摺動面に連絡穴を間欠的に背圧室へ連通する通路手段を設け、旋回スクロールの旋回運動にしたがい、連絡穴開口部を開閉し、密閉空間と背圧室とを間欠的に連通させ、広い回転速度範囲において、連絡穴を介しての作動流体の流出入にともなう動力損失の低減を図るものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術では、固定スクロールと旋回スクロールによって形成される密閉空間側に一端が開口する開口部と、他端が背圧室側に開口する開口部を具備する連絡穴の数に関しては、２つ以上でもよく、逆に１つでも良いと記載されている。実際には、この連絡穴の数によって、メリット、デメリットがある。
【０００４】
連絡穴を複数個設けた場合、連絡穴を介しての作動流体の流出入に伴う動力損失が増加し、性能が低下することになる。また、連絡穴の背圧室への開口部に相当する固定スクロール摺動面に連絡穴を間欠的に背圧室へ連通する通路手段を複数個設けた場合、固定スクロール外径が大型化するといった不具合が生じる。
【０００５】
連絡穴は、背圧生成を目的とした重要な構成要素であるが、その目的を実現するためには、連絡穴を１つ備えれば十分である。連絡穴が１つの場合には、複数ある場合と比較すると、連通穴を介しての作動流体の流出入に伴う動力損失が低減し、さらに、固定スクロール外径の大型化を防止することができる。
【０００６】
しかし、連絡穴が１つの場合には、次の問題が生じる。
【０００７】
スクロール流体機械では、固定スクロールと旋回スクロールにより２つの密閉空間が形成される。ここで、旋回スクロールラップの外側に形成される密閉空間を外線側圧縮室、内側に形成される密閉空間を内線側圧縮室と呼ぶことにする。
【０００８】
ところで、連絡穴の密閉空間側の開口部が内線側圧縮室のみに１つ存在する場合を例に説明する。内線ならびに外線側圧縮室内に吸い込まれた作動流体は、旋回スクロールの旋回運動により密閉空間容積を減じられ、中心方向に向かい圧縮されていく。吸い込み完了時の内線側と外線側圧縮室の最大容積が設計上同一である場合、両圧縮室は同じ比率で容積を減じられるため、内外線圧縮室内の圧力はほぼ同一レベルを維持しながら高くなっていく。ここで、圧縮過程の途中、連絡穴が開口し、背圧室と内線側圧縮室が連通すると、内線側圧縮室には背圧室から高温、高圧の作動流体が流入する。さらに同時に圧縮室容積が減じられるため、外線側圧縮室より高圧となる。該連絡穴が閉口すると、背圧室からの作動流体の流入は無くなるのだが、内線側圧縮室は、外線側圧縮室より高い圧力を維持しながら圧縮過程を進行してゆく。その結果、内線側圧縮室は外線側圧縮室より早く吐出圧力に達する。内線側圧縮室と外線側圧縮室を同じタイミングで吐出ポートに連通させる場合、内線側圧縮室は吐出圧力より高くなり、内外線側圧縮室内の圧力のアンバランスが大きくなる。このアンバランスによって、旋回スクロールの変動が大きくなり、内線側圧縮室から該連絡穴を介しての吸込室への作動流体の漏洩が増加し、性能低下を引き起こすことになる。さらに、高圧の内線側圧縮室から、より低圧の外線側圧縮室へと作動流体が漏洩し、性能低下を引き起こすことになる。
【０００９】
本発明の目的は、上記課題を解決すべく、連絡穴を一つにした場合でも、一対の圧縮室の圧力バランスを改善して旋回スクロールの挙動の安定化を図るとともに、背圧室側開口部から吸込室へならびに一対の圧縮室間での作動流体の漏洩を低減できるようにしたスクロール流体機械を提供することにある。
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明は、端板と該端板に立設する渦巻状の旋回スクロールラップを有し、該旋回スクロールラップの立設する方向である軸線方向に垂直な面内を自転せずに旋回運動する旋回スクロールと、端板と該端板に立設する渦巻状の固定スクロールラップを有し、少なくとも前記軸線方向に垂直な面内方向における運動が概略規制される固定スクロールと、前記旋回スクロールもしくは前記固定スクロールの背面に流体圧を作用させるため流体を充満させる背圧室とを備え、概略閉塞し、容積が縮小可能な複数の密閉空間を前記旋回スクロールと前記固定スクロールにより形成するスクロール流体機械において、前記複数の密閉空間の何れかにつながる第１の開口部と前記背圧室につながる第２の開口部とを備えた１つの流路を、前記旋回スクロールもしくは前記固定スクロールに設け、密閉空間の容積比を、吸い込み動作完了時の容積Ｖｓ／吐出開始直前の容積Ｖｄで定義したとき、前記流路の密閉空間側の第１の開口部がつながる方の密閉空間の容積比を、前記第１の開口部がつながらない方の密閉空間の容積比より小さくして構成したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明は、上記スクロール流体機械において、一対の密閉空間の内旋回スクロールラップの外側に形成される密閉空間につながる（開口する）開口部と背圧室につながる（開口する）開口部とを備えた流路を、旋回スクロールもしくは固定スクロールに設け、旋回スクロールラップの外線巻き始め角度を固定スクロールラップの外線巻き始め角度より大きく構成したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明は、上記スクロール流体機械において、一対の密閉空間の内旋回スクロールラップの内側に形成される密閉空間につながる開口部と背圧室につながる開口部とを備えた流路を、旋回スクロールもしくは固定スクロールに設け、固定スクロールラップの外線巻き始め角度を旋回スクロールラップの外線巻き始め角度より大きく構成したことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明は、上記スクロール流体機械において、一対の密閉空間の内旋回スクロールラップの外側に形成される密閉空間につながる開口部と背圧室につながる開口部とを備えた流路を、旋回スクロールもしくは固定スクロールに設け、前記固定スクロールラップの外線と前記旋回スクロールラップの内線とが該固定スクロールラップの外線巻き始め部での接触に至るまでに、固定スクロールラップの内線と旋回スクロールラップの外線の接触部から固定スクロールラップの内線側を少なくとも一部切り欠いて構成したことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明は、上記スクロール流体機械において、一対の密閉空間の内旋回スクロールラップの内側に形成される密閉空間につながる開口部と背圧室につながる開口部とを備えた流路を、旋回スクロールもしくは固定スクロールに設け、固定スクロールラップの内線と旋回スクロールラップの外線とが該旋回スクロールラップの外線巻き始め部での接触に至るまでに、前記固定スクロールラップの外線と前記旋回スクロールラップの内線の接触部から前記旋回スクロールラップの内線側を少なくとも一部切り欠いて構成したことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明は、上記スクロール流体機械において、一対の密閉空間の内旋回スクロールラップの外側に形成される密閉空間につながる開口部と背圧室につながる開口部とを備えた流路を、旋回スクロールもしくは固定スクロールに設け、固定スクロールラップの外線と旋回スクロールラップの内線とが前記固定スクロールラップの外線巻き始め部での接触に至る前に、前記旋回スクロールラップの外側に形成される密閉空間に開口する位置に吐出ポート、もしくは、吐出ポートを設けないスクロールの中央部に段差部を設けて構成したことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明は、上記スクロール流体機械において、一対の密閉空間の内旋回スクロールラップの内側に形成される密閉空間につながる開口部と背圧室につながる開口部とを備えた流路を、旋回スクロールもしくは固定スクロールに設け、固定スクロールラップの内線と旋回スクロールラップの外線とが前記旋回スクロールラップの外線巻き始め部での接触に至る前に、前記旋回スクロールラップの内側に形成される密閉空間に開口する位置に吐出ポート、もしくは、吐出ポートを設けないスクロールの中央部に段差部を設けて構成したことを特徴とする。
【００１７】
また、本発明は、上記スクロール流体機械において、一対の密閉空間のいずれかにつながる開口部と背圧室につながる開口部とを備えた流路を、旋回スクロールもしくは固定スクロールに設け、前記流路の密閉空間側の開口部が存在する密閉空間と吐出空間とを間欠的に連通させる手段を前記固定スクロールの中央部付近に設けたことを特徴とする。
【００１８】
以上説明したように、前記構成によれば、一対の圧縮室の圧力バランスを改善して旋回スクロールの挙動の安定化を図るとともに、背圧室側開口部から吸込室へならびに一対の圧縮室間での作動流体の漏洩を低減することが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に係るスクロール流体機械の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２０】
まず、本発明に係るスクロール流体機械の構成について図１を用いて説明する。スクロール流体機械の構成は、主に圧縮部と駆動部とに分類することができる。圧縮部の基本要素は、固定スクロール２と旋回スクロール３とフレーム７であり、フレーム７は密閉容器１に固定されている。
【００２１】
固定スクロール２と旋回スクロール３をそれぞれ図２、図３に示す。
【００２２】
固定スクロール２の基本部分は、図２に示すように、鏡板２ｂと、該鏡板２ｂに立設されたラップ２ａと、隣接したラップ間に鏡板の面として形成されるラップ歯底２ｃと、上記ラップのラップ歯先２ｄと、上記鏡板２ｂの中心に対して僅か偏心した位置に穿設された吐出ポート２ｅと、旋回スクロール３の旋回運動によって旋回スクロール３に設けた流路３ｅの背圧室側開口部３ｆを背圧室８につなげる切り欠き部２ｆとで構成される。
【００２３】
一方、旋回スクロール３の基本部分は、図３に示すように、鏡板３ｂと、該鏡板３ｂに立設されるラップ３ａと、隣接したラップ間に鏡板の面として形成されるラップ歯底３ｃと、上記ラップのラップ歯先３ｄと、上記鏡板３ｂ内の背圧室側開口部３ｆと圧縮室側開口部３ｇとの間に形成された流路３ｅとで構成される。従って、背圧室側開口部３ｆは、旋回スクロール３の旋回運動に従って背圧室８につながる切り欠き部２ｆとその周囲の部分とで開閉されることになる。同時に、圧縮室側開口部３ｇは、固定スクロールラップ２ａの外線と旋回スクロールラップ３ａの内線とによって形成される内線側圧縮室１００ａにつながるスクロール流体機械と、固定スクロールラップ２ａの内線と旋回スクロールラップ３ａの外線とによって形成される外線側圧縮室１００ｂにつながるスクロール流体機械とが考えられる。
【００２４】
なお、上記背圧室側開口部３ｆと圧縮室側開口部３ｇとの間に形成された流路３ｅを、旋回スクロール３の鏡板部３ｂに形成するのではなく、固定スクロール２の鏡板部２ｂに形成してもよい。この場合、背圧室側開口部３ｆを開閉する切り欠きを旋回スクロールラップ３ａの外周に形成すればよい。
【００２５】
まず、本発明に係る、流路３ｅを旋回スクロール３の鏡面部３ｂに形成し、圧縮室側開口部３ｇを、固定スクロールラップ２ａの外線と旋回スクロールラップ３ａの内線とによって形成される内線側圧縮室１００ａにつなげたスクロール流体機械の第１の実施の形態について説明する。
【００２６】
図４には、固定スクロール２ならびに旋回スクロール３を噛み合わせた状態を示す。この図は、噛み合いによって形成された密閉空間の中央部の拡大であり、実際は本図に示す以外に密閉空間とシール部が存在する。図４において、噛み合いによって形成される一対の圧縮室１００のうち、旋回スクロールラップ３ａの内側の圧縮室を内線側圧縮室１００ａ、外側の圧縮室を外線側圧縮室１００ｂと呼ぶ。
【００２７】
本発明の第１の実施の形態は、流路３ｅの密閉空間側開口部（圧縮室側開口部）３ｇを旋回スクロールラップ３ａの内側に形成される密閉空間１００ａにつなげたスクロール流体機械の場合で、固定スクロールラップ２ａの外線の巻き始め角度を、旋回スクロールラップ３ａの外線の巻き始め角度より大きく構成する。
【００２８】
固定スクロールラップ２ａならびに旋回スクロールラップ３ａを、ともに、インボリュート曲線と円弧によって構成した場合には、固定スクロールラップ２ａの外線の巻き始め角度は、固定スクロールラップ２ａの外線側インボリュート曲線の巻き始め角度となり、旋回スクロールラップ３ａの外線の巻き始め角度は、旋回スクロールラップ３ａの外線側インボリュート曲線の巻き始め角度となる。ここで、固定スクロールラップ２ａならびに旋回スクロールラップ３ａは、特にインボリュート曲線と円弧の組み合わせでなくても、代数螺旋と円弧の組み合わせでも良い。この場合においても、流路３ｅの密閉空間側開口部３ｇを旋回スクロールラップ３ａの内側に形成される密閉空間１００ａにつなげたスクロール流体機械の場合では、固定スクロールラップ２ａの外線の巻き始め角度を、旋回スクロールラップ３ａの外線の巻き始め角度より大きく構成すればよい。
【００２９】
即ち、本発明の第１の実施の形態は、図４および図５に示すように、固定スクロールラップ２ａの外線の巻き始め角度を、旋回スクロールラップ３ａの外線の巻き始め角度より大きく構成し、旋回スクロールラップ３ａ内線側と固定スクロールラップ２ａ外線側の接触部のうち、吐出ポート２ｅに最も近接した接触部１１０が、固定スクロールラップ２ａ内線側と旋回スクロールラップ３ａ外線側の接触部１１１より早く消滅するように構成すれば良い。
【００３０】
なお、第１の実施の形態においては、吸い込み動作完了時における各圧縮室１００ａ、１００ｂの容積Ｖｓは設計上同一である。また、図示していないが、旋回スクロール２に設けられている圧縮室開口部３ｇを、内線側圧縮室１００ａ側につなげている場合は、吐出ポート２ｅに最も近接した接触部１１０を、固定スクロールラップ２ａの内線側と旋回スクロールラップ３ａの外線側の接触部１１１より早く消滅させることにより、内線側圧縮室１１０ａにおける吐出開始直前の容積Ｖｄが増大し、内線側圧縮室１１０ａの容積比（吸い込み動作完了時の容積Ｖｓ／吐出開始直前の容積Ｖｄ）を、外線側圧縮室１１０ｂの容積比（吸い込み動作完了時の容積Ｖｓ／吐出開始直前の容積Ｖｄ）よりも小さく構成することが可能となる。当然、内線側圧縮室１１０ａにおける吸い込み動作完了時の容積Ｖｓを小さく設計できれば、内線側圧縮室１１０ａの容積比を、外線側圧縮室１１０ｂの容積比よりも小さく構成することが可能となる。
【００３１】
次に、駆動部について説明する。旋回スクロール３を旋回駆動する駆動部の基本要素は、フレーム７と、電動機であるステータ１１、ロータ１２と、クランク軸１３と旋回スクロール３の自転防止機構の主要部品であるオルダムリング９と、クランク軸１３を上記フレーム７に回転自在に係合するクランク軸の支持部材１８と、旋回スクロール３とクランク軸１３の偏芯ピン部１３ａとをクランク軸方向であるスラスト方向に移動可能にかつ回転自在に係合する旋回スクロールの支持部材１７とである。オルダムリング９は、旋回スクロール３と共にフレーム７と固定スクロール２により構成された背圧室８内に配設される。上記オルダムリング９に形成され、直交する２組のキー部分の１組がフレーム７に構成したキー溝を滑動し、残りの１組が旋回スクロールラップ３ａの反対側に構成したキー溝を滑動する。
【００３２】
また、給油系としては、密閉容器１の下部に留めた潤滑油１０を、クランク軸１３に固定した給油パイプ１４とクランク軸１３内に設けた給油穴を経由させて、圧縮部や各支持部１７、１８へと供給する。
【００３３】
次に、第１の実施の形態の動作を説明する。ロータ１２がステータ１１が発生する回転磁界により回転力を与えられことにより、ロータ１２に固定されたクランク軸１３は、ロータ１２の回転にともない回転動作を行う。旋回スクロール３が、スラスト方向に移動可能に、かつ回転自在にクランク軸の偏芯ピン部１３ａと係合しているため、クランク軸１３の回転運動は、オルダムリング９などの自転防止機構により旋回スクロール３の旋回運動へと変換される。この旋回運動に従って吸込口１９から吸込室内に流入した作動流体は、内線側圧縮室１００ａと外線側圧縮室１００ｂ内にほぼ同じ容積Ｖｓで吸い込まれる。吸い込み動作完了後、旋回スクロール３の旋回運動に従って、内線側圧縮室１００ａならびに外線側圧縮室１００ｂの容積は減じられ、圧縮過程に移行することになる。
【００３４】
本第１の実施の形態のスクロール流体機械では、固定スクロール２の鏡板面２ｂの外周２ｇと切り欠き部２ｆの窪んだ部分は、背圧室８の一部となっている。そのため、旋回スクロール３の旋回運動によって、旋回スクロール３に設けられた背圧室側開口部３ｆが、固定スクロール２に設けられた切り欠き部２ｆ近辺を旋回運動すると、背圧室８と圧縮室１００ａとが間欠的に流路３ｅを介して連通することになる。すなわち、背圧室側開口部３ｆが固定スクロール２の切り欠き部２ｆにある時には背圧室８と圧縮室１００ａは連通し、鏡板部２ｂにある時には連通しないことになる。
【００３５】
圧縮過程が開始されてから背圧室８と内線側圧縮室１００ａとが連通する直前までは、内線側圧縮室１００ａ内と外線側圧縮室１００ｂ内は、ほぼ同一の圧力レベルになっている。これは、内線側圧縮室１００ａと外線側圧縮室１００ｂの吸い込み動作完了時の容積Ｖｓが設計上同一で、同じ容積曲線で圧縮していくことによる。
【００３６】
ところで、背圧室８と内線側圧縮室１００ａの連通直後は、背圧室８内の方が高圧になっているため、背圧室８から流路３ｅを介して高温高圧の作動流体が内線側圧縮室１００ａに流入することになる。そして、その流入と同時に圧縮室容積は減じられていくため、内線側圧縮室１００ａ内は、外線側圧縮室１００ｂより高圧となる。さらに圧縮過程が進行すると、背圧室側開口部３ｆが閉ざされ、背圧室８と内線側圧縮室１００ａとは連通しなくなるが、内線側圧縮室１００ａ内は外線側圧縮室１００ｂより高い圧力レベルを維持したまま、圧縮動作が行われてゆく。したがって、内線側圧縮室１００ａは外線側圧縮室１００ｂより早く吐出圧力に達することになる。
【００３７】
図４に示す内線側圧縮室１００ａの吐出直前の固定スクロール２と旋回スクロール３の噛み合い状態では、内線側圧縮室１００ａは吐出圧力に達しているが、外線側圧縮室１００ｂはまだ達していない。この時、内線側圧縮室１００ａにおいては、固定スクロールラップ２ａの外線曲線巻き始め部と旋回スクロールラップ３ａの内線側とが接触し、この接触部１１０で吐出ポート２ｅに対してシールしている状態にある。他方、外線側圧縮室１００ｂにおいては、旋回スクロールラップ３ａの外線巻き始め部より大きい部分で固定スクロールラップ２ａの内線側と接触し、この接触部１１１でシールされている状態にある。
【００３８】
次に、図５に示す吐出開始直後の状態になると、旋回スクロールラップ３ａの外線巻き始め角度が、固定スクロールラップ２ａの外線巻き始め角度よりも大きくなっているため、図４における固定スクロールラップ２ａの外線曲線巻き始め部と旋回スクロールラップ３ａ内線側との接触部１１０が消滅し、内線側圧縮室１００ａが外線側圧縮室１００ｂより先に吐出ポート２ｅに連通することになる。
【００３９】
さらに、吐出過程が進んむと図６に示す状態になる。即ち、外線側圧縮室１００ｂにおいても吐出圧力に達したところで、固定スクロールラップ２ａ内線側と旋回スクロールラップ３ａの外線側巻き始めとの接触部１１１が消滅し、吐出ポート２ｅに連通することになる。
【００４０】
次に、第１の実施の形態の作用ならびに効果について説明する。仮に、背圧室８と圧縮室１００とを連通する流路３ｅの圧縮室側開口部３ｇが存在する内線側圧縮室１００ａと、圧縮室側開口部３ｇが存在しない外線側圧縮室１００ｂとを同時に吐出ポートに連通させようとする場合、吐出ポートに連通する直前の内線側圧縮室１００ａ内圧力は、吐出圧力より高くなり、圧縮動力が無駄になってしまう。また、内線側圧縮室１００ａと外線側圧縮室１００ｂの圧力差が大きくなることから旋回スクロール３がアンバランスな状態で旋回運動することになる。それによって、背圧室８と圧縮室１００とを連通する流路３ｅの背圧室側開口部３ｆから吸込室へ作動流体が漏洩し、性能低下を引き起こすことになる。
【００４１】
上記本発明の第１の実施の形態では、背圧室８と圧縮室とを連通する流路３ｅの圧縮室側開口部３ｇが存在する内線側圧縮室１００ａの方が、外線側圧縮室１００ｂより先に吐出圧力に到達するため、その時点で吐出させる。一方、外線側圧縮室１００ｂも吐出圧力に達した時点で吐出させている。従って、本発明の第１の実施の形態によれば、無駄な圧縮動力が低減するばかりでなく、内線側圧縮室１００ａと外線側圧縮室１００ｂ内の圧力のアンバランスが改善され、本構造特有の背圧室側開口部３ｆから吸込室への作動流体の漏洩を低減でき、性能向上を実現することができる。また、同じ容積における内線側圧縮室１００ａと外線側圧縮室１００ｂの圧力差が小さくなるので、両圧縮室の間での作動流体の漏洩を低減でき、性能を向上させることが可能となる。
【００４２】
次に、流路３ｅを旋回スクロール３の鏡面部３ｂに形成し、圧縮室側開口部３ｇを、固定スクロールラップ２ａの内線と旋回スクロールラップ３ａの外線とによって形成される外線側圧縮室１００ｂにつなげたスクロール流体機械の第２の実施の形態について説明する。本第２の実施の形態において、第１の実施の形態と相違する点は、まず、圧縮室側開口部３ｇが外線側圧縮室１００ｂにつなげられている関係で、旋回スクロールラップ３ａの外線の巻き始め角度を、固定スクロールラップ２ａの外線の巻き始め角度より大きく構成する必要がある。このように、圧縮室開口部３ｇを、外線側圧縮室１００ｂ側につなげている場合は、吐出ポート２ｅに最も近接した接触部１１１を、旋回スクロールラップ３ａの内線側と固定スクロールラップ２ａの内線側の接触部１１０より早く消滅させることにより、外線側圧縮室１１０ｂにおける吐出開始直前の容積Ｖｄが増大し、外線側圧縮室１１０ｂの容積比（吸い込み動作完了時の容積Ｖｓ／吐出開始直前の容積Ｖｄ）を、内線側圧縮室１１０ａの容積比（吸い込み動作完了時の容積Ｖｓ／吐出開始直前の容積Ｖｄ）よりも小さく構成することが可能となる。当然、外線側圧縮室１１０ｂにおける吸い込み動作完了時の容積Ｖｓを小さく設計できれば、外線側圧縮室１１０ｂの容積比を、内線側圧縮室１１０ａの容積比よりも小さく構成することが可能となる。
【００４３】
そして、第２の実施の形態における動作は、次に説明するように行われる。まず、旋回スクロール３の旋回運動に従って吸込口１９から吸込室内に流入した作動流体は、内線側圧縮室１００ａと外線側圧縮室１００ｂ内にほぼ同じ容積Ｖｓで吸い込まれる。吸い込み動作完了後、旋回スクロール３の旋回運動に従って、内線側圧縮室１００ａならびに外線側圧縮室１００ｂの容積は減じられ、圧縮過程に移行することになる。
【００４４】
ところで、圧縮過程が開始されてから背圧室８と外線側圧縮室１００ｂとが連通する直前までは、内線側圧縮室１００ａ内と外線側圧縮室１００ｂ内は、ほぼ同一の圧力レベルになっている。これは、内線側圧縮室１００ａと外線側圧縮室１００ｂの吸い込み動作完了時の容積Ｖｓが設計上同一で、同じ容積曲線で圧縮していくことによる。
【００４５】
なお、圧縮室１００ｂは、背圧室側開口部３ｆが固定スクロール２の切り欠き部２ｆにある時には背圧室８と連通し、鏡板部２ｂにある時には連通しないことになる。
【００４６】
そして、背圧室８と外線側圧縮室１００ｂの連通直後は、背圧室８内の方が高圧になっているため、背圧室８から流路３ｅを介して高温高圧の作動流体が外線側圧縮室１００ｂに流入することになる。そして、その流入と同時に圧縮室容積は減じられていくため、外線側圧縮室１００ｂ内は、内線側圧縮室１００ａより高圧となる。さらに圧縮過程が進行すると、背圧室側開口部３ｆが閉ざされ、背圧室８と外線側圧縮室１００ｂとは連通しなくなるが、外線側圧縮室１００ｂ内は内線側圧縮室１００ａより高い圧力レベルを維持したまま、圧縮動作が行われてゆく。したがって、外線側圧縮室１００ｂは内線側圧縮室１００ａより早く吐出圧力に達することになる。
【００４７】
次に、図５に示す吐出開始直後の状態になると、固定スクロールラップ２ａの外線巻き始め角度が、旋回スクロールラップ３ａの外線巻き始め角度よりも大きくなっているため、旋回スクロールラップ３ａの外線曲線巻き始め部と固定スクロールラップ２ａ内線側との接触部１１１が消滅し、外線側圧縮室１００ｂが内線側圧縮室１００ａより先に吐出ポート２ｅに連通することになる。
【００４８】
さらに、吐出過程が進んむと図６に示す状態になると、内線側圧縮室１００ａにおいても吐出圧力に達したところで、旋回スクロールラップ３ａの内線側と固定スクロールラップ２ａの外線側巻き始めとの接触部１１０が消滅し、吐出ポート２ｅに連通することになる。
【００４９】
以上説明したように、本発明の第２の実施の形態では、背圧室８と圧縮室とを連通する流路３ｅの圧縮室側開口部３ｇが存在する外線側圧縮室１００ｂの方が、内線側圧縮室１００ａより先に吐出圧力に到達するため、その時点で吐出させる。一方、内線側圧縮室１００ａも吐出圧力に達した時点で吐出させている。従って、本発明の第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、無駄な圧縮動力が低減するばかりでなく、外線側圧縮室１００ｂと内線側圧縮室１００ａ内の圧力のアンバランスが改善され、本構造特有の背圧室側開口部３ｆから吸込室への作動流体の漏洩を低減でき、性能向上を実現することができる。また、同じ容積における外線側圧縮室１００ｂと内線側圧縮室１００ａの圧力差が小さくなるので、両圧縮室の間での作動流体の漏洩を低減でき、性能を向上させることが可能となる。
【００５０】
次に、本発明に係る第３の実施の形態について説明する。まず、構成について図７を用いて説明する。この第３の実施の形態の基本構成は、第１の実施の形態と同様であり、異なる部分のみを説明する。第３の実施の形態では、旋回スクロールラップ３ａの内線側に切り欠き部１１２を設けて構成する。固定スクロールラップ２ａの外線巻き始め（例えばインボリュート曲線巻き始め）１１３が接触する旋回スクロールラップ３ａの切り欠き開始部１１５から内線側接触部１１４よりも外側に切り欠き部１１２を設ける。ただし、この切り欠き部１１２は、内線側圧縮室内１００ａが吐出圧力に達するまでは吐出ポート２ｅに連通しないよう設ける。切り欠く際は、スクロールラップ歯高さ方向についてスクロールラップ全体を切り欠いた形状としても良いし、スクロールラップ高さ方向の一部を切り欠く形状としても良い。切り欠き形状は、任意で良いが、加工性から考えて円弧とするのが簡単である。
【００５１】
次に、第３の実施の形態の作用と効果を説明する。内線側圧縮室１００ａが吐出圧力に達し、吐出ポート２ｅに連通直前の状態を図７に示す。この状態では、固定スクロールラップ２ａの内線と旋回スクロールラップ３ａの外線は、旋回スクロールラップ外線の巻き始め部で接触していない。しかし、固定スクロールラップ２ａの外線と旋回スクロールラップ３ａの内線は、切り欠き開始部１１５で接触している状態である。次に、内線側圧縮室１００ａが吐出ポート２ｅに連通後の状態を図８に示す。第３の実施の形態では、旋回スクロールラップ３ａの内線側に切り欠き部１１２を設けているため、早く吐出圧力に達した内線側圧縮室１００ａのみ吐出ポート２ｅに連通させることができる。さらに進行すると、外線側圧縮室１００ｂも吐出圧力に到達する。この時、固定スクロールラップ２ａの内線と旋回スクロールラップ３ａの外線とは、旋回スクロールラップ３ａの外線巻き始め（例えばインボリュート曲線巻き始め）で接触している。次の瞬間、その接触部が消滅し、外線側圧縮室１００ｂも吐出ポート２ｅに連通する。したがって、第３の実施の形態においても第１の実施の形態と同様な効果が得られる。
【００５２】
次に、本発明に係る第４の実施の形態について説明する。この第４の実施の形態の基本構成は、第２の実施の形態と同様であり、異なる部分のみを説明する。第４の実施の形態では、固定スクロールラップ２ａの内線側に、第３の実施の形態と同様な切り欠き部を設けて構成する。旋回スクロールラップ３ａの外線巻き始めが接触する固定スクロールラップ２ａの切り欠き開始部から内線側接触部よりも外側に切り欠き部を設ける。ただし、この切り欠き部は、外線側圧縮室内１００ｂが吐出圧力に達するまでは吐出ポート２ｅに連通しないよう設ける。
【００５３】
第４の実施の形態によれば、外線側圧縮室１００ｂが吐出圧力に達し、吐出ポート２ｅに連通直前の状態では、固定スクロールラップ２ａの外線と旋回スクロールラップ３ａの内線とは、固定スクロールラップ外線の巻き始め部で接触していない。しかし、固定スクロールラップ２ａの内線と旋回スクロールラップ３ａの外線とは、切り欠き開始部で接触している状態である。次に、固定スクロールラップ２ａの内線側に切り欠き部を設けているため、早く吐出圧力に達した外線側圧縮室１００ｂのみ吐出ポート２ｅに連通させることができる。さらに進行すると、内線側圧縮室１００ａも吐出圧力に到達する。この時、旋回スクロールラップ３ａの内線と固定スクロールラップ２ａの外線とは、旋回スクロールラップ３ａの外線巻き始めで接触している。次の瞬間、その接触部が消滅し、内線側圧縮室１００ａも吐出ポート２ｅに連通する。したがって、第４の実施の形態においても第１〜第３の実施の形態と同様な効果が得られる。
【００５４】
次に、本発明に係る第５の実施の形態について説明する。まず、構成について図９を用いて説明する。第５の実施の形態の基本構成は、第３の実施の形態と同様であり、異なる部分のみを説明する。第５の実施の形態では、切り欠き部１１２を設けず、旋回スクロール３の中央部を彫り込んで段差部１２０を設けるか、もしくは、旋回スクロール３の中央部に段差部１２０と同形状の吐出空間と直接連通する吐出ポートを設けて構成する。ただし、いづれの場合においても、内線側圧縮室１００ａが吐出圧力に達した時点で吐出ポート２ｅに連通するよう設ける。彫り込みの形状は、図９においては３種の円弧で構成しているが、任意で良い。加工性を考慮すると円または複数の円弧の組み合わせが簡単と思われる。段差の深さは任意の高さで良いが、浅いと効果が十分に発揮できない可能性があり、深すぎると旋回スクロールの強度が低下し、信頼性が問題になることもある。
【００５５】
次に、第５の実施の形態の作用と効果を説明する。内線側圧縮室１００ａが吐出圧力に達した直後に、旋回スクロール３の中央部に設けた段差部１１５が旋回運動に伴い内線側圧縮室１００ａへ移動する。その状態を図１０に示す。内線側圧縮室内１００ａは、この段差部１２０を介して吐出ポート２ｅに連通できる。また、さらに進行すると外線側圧縮室１００ｂも吐出圧力に達し、固定スクロールラップ２ａの内線と旋回スクロールラップ３ａの外線巻き始めとの接触部が消滅し、外線側圧縮室１００ｂも吐出ポート２ｅに連通する。以上説明した第５の実施の形態においても、第１〜第４の実施の形態と同様な効果が得られる。
【００５６】
次に、本発明に係る第６の実施の形態について説明する。第６の実施の形態の基本構成は、第４の実施の形態と同様であり、異なる部分のみを説明する。第６の実施の形態では、固定スクロール２の中央部を彫り込んで段差部を設けるか、もしくは、固定スクロール２の中央部に段差部と同形状の吐出空間と直接連通する吐出ポートを設けて構成する。ただし、いづれの場合においても、外線側圧縮室１００ｂが吐出圧力に達した時点で、吐出ポート２ｅに連通するように設けて構成する。上記構成により、第６の実施の形態では、外線側圧縮室１００ｂが吐出圧力に達した直後に、固定スクロール２の中央部に設けた段差部が旋回運動に伴い外線側圧縮室１００ｂへと移動して、外線側圧縮室内１００ｂが、この段差部を介して吐出ポート２ｅに連通させることができる。また、さらに進行すると内線側圧縮室１００ａも吐出圧力に達し、旋回スクロールラップ３ａの内線と固定スクロールラップ２ａの外線巻き始めとの接触部が消滅し、内線側圧縮室１００ａも吐出ポート２ｅに連通する。以上説明した第６の実施の形態においても、第１〜第５の実施の形態と同様な効果が得られる。
【００５７】
次に、本発明に係る第７の実施の形態について説明する。第７の実施の形態の構成を図１１に示す。この第７の実施の形態の基本構成は、第３の実施の形態と同様であるが、切り欠き部１１２を設けず、吐出ポート２ｅに連通していない最も吐出ポート２ｅに近い内線側圧縮室１００ａと連通するように固定スクロール２もしくは旋回スクロール３に差圧で開閉する弁を設けて構成する。弁は、特に差圧で開閉するものでなくても、電気的に開閉を行うものでも構わない。図１１には弁の取り付け位置１２５を示している。特に取り付ける弁の個数に制限はないが、個数を多くすると、加工工数ならびにコストが増える。次に第７の実施の形態の作用と効果について説明する。内線側圧縮室１００ａが吐出圧力に達し、吐出圧力より若干高くなったところで、吐出空間との差圧で弁が開き、吐出が開始される。さらに進行すると、外線側圧縮室１００ｂも吐出圧力に達し、旋回スクロールラップ３ａの外線巻き始めと固定スクロールラップ２ａの内線との接触部１１１が消滅し、吐出ポート２ｅに連通する。第７の実施の形態でも第１〜第６の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００５８】
次に、本発明に係る第８の実施の形態について説明する。この第８の実施の形態の基本構成は、第４の実施の形態と同様であるが、吐出ポート２ｅに連通していない最も吐出ポート２ｅに近い外線側圧縮室１００ｂと連通するように固定スクロール２もしくは旋回スクロール３に差圧で開閉する弁を設けて構成する。弁は、第７の実施の形態と同様に、特に差圧で開閉するものでなくても、電気的に開閉を行うものでも構わない。このように、第８の実施の形態によれば、外線側圧縮室１００ｂが吐出圧力に達し、吐出圧力より若干高くなったところで、吐出空間との差圧で弁が開き、吐出が開始される。さらに進行すると、内線側圧縮室１００ａも吐出圧力に達し、固定スクロールラップ２ａの外線巻き始めと旋回スクロールラップ３ａの内線との接触部１１０が消滅し、吐出ポート２ｅに連通する。第８の実施の形態でも第１〜第７の実施の形態と同様な効果を得ることがで次に、本発明に係る第９の実施の形態について説明する。第９の実施の形態の構成は、第１〜第８の実施の形態のすべてを、もしくは複数を組み合わせたもので構成する。これにより、第９の実施の形態でも、第１〜第８の実施の形態と同じ効果が得られる。
【００５９】
なお、第１、第３、第５、第７の実施の形態は、背圧室側開口部３ｆを介して背圧室８につながる流路３ｅの圧縮室側開口部３ｇを内線側圧縮室１００ａにつなげたスクロール流体機械の場合を示し、第２、第４、第６、第８の実施の形態は、背圧室側開口部３ｆを介して背圧室８につながる流路３ｅの圧縮室側開口部３ｇを外線側圧縮室１００ｂにつなげたスクロール流体機械の場合を示す。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によれば、固定スクロールもしくは旋回スクロールの背面に流体圧を作用させるための流体を充満させる背圧室と両スクロールにより形成される密閉空間とが連通する流路を少なくとも１つ備えたスクロール流体機械において、無駄な圧縮動力を低減することができ、さらに一対の圧縮室内の圧力バランスを改善し、内部漏洩を低減することができ、その結果、高いエネルギー効率を発揮可能なスクロール流体機械を実現することができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスクロール流体機械の一実施の形態を示す全体構成断面図である。
【図２】本発明に係る第１、第３、第５、第７、第９の実施の形態に使用される固定スクロールを示す平面図である。
【図３】本発明に係る第１、第３、第５、第７、第９の実施の形態に使用される旋回スクロールを示す平面図である。
【図４】本発明に係る第１の実施の形態である固定スクロールと旋回スクロールとを組合せた際の動作の第１段階を示す構成図である。
【図５】図４の動作の第２段階を示す構成図である。
【図６】図４の動作の第３段階を示す構成図である。
【図７】本発明に係る第３の実施の形態である固定スクロールと旋回スクロールとを組合せた際の動作の第１段階を示す構成図である。
【図８】図７の動作の第２段階を示す構成図である。
【図９】本発明に係る第５の実施の形態である固定スクロールと旋回スクロールとを組合せた際の動作の第１段階を示す構成図である。
【図１０】図９の動作の第２段階を示す構成図である。
【図１１】本発明に係る第７の実施の形態である固定スクロールと旋回スクロールとを組合せた際の構成図である。
【符号の説明】
１・・・密閉容器、２・・・固定スクロール、２ａ・・・固定スクロールラップ、２ｂ・・・鏡板（鏡面部）、２ｅ・・・吐出ポート、２ｆ・・・切り欠き部、３・・・旋回スクロール、３ａ・・・旋回スクロールラップ、３ｂ・・・鏡板（鏡面部）、３ｅ・・・流路、３ｆ・・・背圧室側開口部、３ｇ・・・圧縮室側開口部、７・・・フレーム、８・・・背圧室、９・・・オルダムリング、１０・・・潤滑油、１１・・・ステータ、１２・・・ロータ、１３・・・クランク軸、１４・・・給油パイプ、１００・・・圧縮室、１００ａ・・・内線側圧縮室、１００ｂ・・・外線側圧縮室、１１１・・・接触部、１１２・・・切り欠き部、１１３・・・インボリュート曲線巻き始め、１１４・・・内線側接触部、１１５・・・切り欠き開始部、１２０・・・段差部、１２５・・・弁取り付け位置。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a scroll fluid machine that sucks refrigerant, air, and other fluids therein, and in particular, a fixed scroll whose general motion is restricted, a turning scroll driven by an electric motor, the fixed scroll or the turning scroll. The present invention relates to a technique suitable for realizing high energy efficiency and quieting in a scroll fluid machine including a back pressure chamber that is filled with fluid to cause fluid pressure to act on the back surface of the scroll.
[0002]
[Prior art]
The prior art is known in Japanese Patent Laid-Open No. 2-130284. In this prior art, a fixed scroll whose movement is generally restricted, a turning scroll that turns with respect to the fixed scroll while being prevented from rotating, and a back pressure chamber on a surface opposite to the turning scroll wrap. The end plate of the orbiting scroll is provided with a communication hole having an opening having one end opened on the sealed space formed by the fixed scroll and the orbiting scroll and an opening having the other end opened on the back pressure chamber side. In this scroll fluid machine, the back pressure chamber side opening of the communication hole is provided on the sliding surface of the orbiting scroll end plate, and the fixed scroll sliding surface corresponding to the opening of the communication hole to the back pressure chamber is connected. A passage means is provided for intermittently communicating the hole with the back pressure chamber. According to the turning motion of the orbiting scroll, the opening of the communication hole is opened and closed, and the sealed space and the back pressure chamber are intermittently communicated with each other to provide a wide rotational speed range. In is intended to reduce the power loss due to inflow and outflow of the working fluid through the contact hole.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the above prior art, regarding the number of communication holes provided with an opening having one end opened on the sealed space side formed by the fixed scroll and the orbiting scroll and an opening having the other end opened on the back pressure chamber side, there are two. It may be as described above, and conversely, it is described that one is acceptable. Actually, there are advantages and disadvantages depending on the number of communication holes.
[0004]
When a plurality of communication holes are provided, the power loss associated with the inflow / outflow of the working fluid through the communication holes increases, and the performance deteriorates. Further, when a plurality of passage means for intermittently communicating the communication hole to the back pressure chamber are provided on the fixed scroll sliding surface corresponding to the opening portion of the communication hole to the back pressure chamber, the outer diameter of the fixed scroll is increased. Such a problem occurs.
[0005]
Although the communication hole is an important component for the purpose of generating back pressure, it is sufficient to provide one communication hole in order to achieve the purpose. When there is a single communication hole, power loss associated with the inflow / outflow of the working fluid through the communication hole is reduced as compared with the case where there are a plurality of communication holes, and an increase in the outer diameter of the fixed scroll can be prevented. .
[0006]
However, when there is one communication hole, the following problem occurs.
[0007]
In the scroll fluid machine, two sealed spaces are formed by the fixed scroll and the orbiting scroll. Here, the sealed space formed outside the orbiting scroll wrap is referred to as an outer line side compression chamber, and the sealed space formed inside is referred to as an inner line side compression chamber.
[0008]
By the way, the case where there is one opening on the sealed space side of the communication hole only in the extension side compression chamber will be described as an example. The working fluid sucked into the inner line and outer line side compression chambers is compressed toward the center by reducing the sealed space volume by the orbiting motion of the orbiting scroll. When the maximum volume of the inner line side and outer line side compression chambers at the completion of suction is the same in design, both compression chambers can be reduced in volume at the same ratio, so the pressure in the inner and outer line compression chambers remains high while maintaining almost the same level. It will become. Here, when the communication hole opens during the compression process and the back pressure chamber and the extension side compression chamber communicate with each other, high temperature and high pressure working fluid flows from the back pressure chamber into the extension side compression chamber. Furthermore, since the compression chamber volume is reduced at the same time, the pressure becomes higher than that of the outer line side compression chamber. When the communication hole is closed, the working fluid does not flow from the back pressure chamber, but the inner compression chamber advances the compression process while maintaining a higher pressure than the outer compression chamber. As a result, the inner compression chamber reaches the discharge pressure earlier than the outer compression chamber. When the extension-side compression chamber and the outer-line-side compression chamber communicate with the discharge port at the same timing, the extension-side compression chamber becomes higher than the discharge pressure, and the pressure imbalance in the inner-outer-line compression chamber becomes larger. Due to this imbalance, fluctuations in the orbiting scroll increase, and the leakage of the working fluid from the extension-side compression chamber to the suction chamber via the communication hole increases, leading to performance degradation. Furthermore, the working fluid leaks from the high-pressure inner line side compression chamber to the lower pressure outer line side compression chamber, causing a decrease in performance.
[0009]
The object of the present invention is to solve the above-mentioned problem, even when the number of communication holes is one, to improve the pressure balance of the pair of compression chambers to stabilize the behavior of the orbiting scroll and to open the back pressure chamber side It is an object of the present invention to provide a scroll fluid machine that can reduce leakage of working fluid from a section to a suction chamber and between a pair of compression chambers.
[0010]
In order to achieve the above object, the present invention provides an end plate and a spiral shape standing on the end plate. Turning Having a scroll wrap, Turning An orbiting scroll that orbits without rotating in a plane perpendicular to the axial direction, which is the direction in which the scroll wrap is erected, and an end plate and a spiral shape that erects on the end plate Fixed A fixed scroll having a scroll wrap, in which movement in an in-plane direction perpendicular to at least the axial direction is substantially restricted, and a back pressure chamber that is filled with fluid to apply fluid pressure to the back of the orbiting scroll or the fixed scroll A scroll fluid machine that forms a plurality of sealed spaces that are substantially closed and can be reduced in volume by the orbiting scroll and the fixed scroll, and a first opening connected to any one of the plurality of sealed spaces; One flow path provided with a second opening connected to the back pressure chamber is provided in the orbiting scroll or the fixed scroll, When the volume ratio of the sealed space is defined by the volume Vs at the completion of the suction operation / the volume Vd immediately before the start of discharge, The volume ratio of the sealed space to which the first opening on the sealed space side of the flow path is connected is connected by the first opening. Way It is characterized by being configured to be smaller than the volume ratio of the enclosed space.
[0011]
In the scroll fluid machine according to the present invention, an opening connected to (opens) the sealed space formed on the outer side of the orbiting scroll wrap of the pair of sealed spaces, and an opening connected to (opens) the back pressure chamber. The orbiting scroll or the fixed scroll is provided with a flow path, and the outer winding start angle of the orbiting scroll wrap is configured to be larger than the outer winding start angle of the fixed scroll wrap.
[0012]
Further, the present invention provides the above scroll fluid machine in which a flow path including an opening connected to the sealed space formed inside the inner scroll wrap of the pair of sealed spaces and an opening connected to the back pressure chamber is swirled. It is provided on a scroll or a fixed scroll, and the outer winding start angle of the fixed scroll wrap is configured to be larger than the outer winding start angle of the orbiting scroll wrap.
[0013]
Further, the present invention provides the above scroll fluid machine, in which a flow path having an opening connected to the sealed space formed on the outside of the inner scroll wrap of the pair of sealed spaces and an opening connected to the back pressure chamber is swirled. An inner line of the fixed scroll wrap and an outer line of the orbiting scroll wrap until the outer line of the fixed scroll wrap and the inner line of the orbiting scroll wrap come into contact at the outer winding start portion of the fixed scroll wrap. It is characterized in that the inner side of the fixed scroll wrap is cut out at least partially from the contact portion.
[0014]
Further, the present invention provides the above scroll fluid machine in which a flow path including an opening connected to the sealed space formed inside the inner scroll wrap of the pair of sealed spaces and an opening connected to the back pressure chamber is swirled. An external line of the fixed scroll wrap and an internal line of the orbiting scroll wrap until the internal line of the fixed scroll wrap and the external line of the orbiting scroll wrap come into contact at the outer winding start portion of the orbiting scroll wrap. The inner line side of the orbiting scroll wrap is cut out at least partially from the contact portion.
[0015]
Further, the present invention provides the above scroll fluid machine, in which a flow path having an opening connected to the sealed space formed on the outside of the inner scroll wrap of the pair of sealed spaces and an opening connected to the back pressure chamber is swirled. Provided in a scroll or fixed scroll, in a sealed space formed outside the orbiting scroll wrap before the outer line of the fixed scroll wrap and the inner line of the orbiting scroll wrap reach the contact at the outer winding start portion of the fixed scroll wrap. It is characterized in that a step portion is provided at the center of the scroll where no discharge port is provided or the discharge port is provided.
[0016]
Further, the present invention provides the above scroll fluid machine in which a flow path including an opening connected to the sealed space formed inside the inner scroll wrap of the pair of sealed spaces and an opening connected to the back pressure chamber is swirled. A scroll or fixed scroll is provided in a sealed space formed on the inner side of the orbiting scroll wrap before the inner line of the fixed scroll wrap and the outer line of the orbiting scroll wrap come into contact with the outer winding start portion of the orbiting scroll wrap. It is characterized in that a step portion is provided at the center of the scroll where no discharge port is provided or the discharge port is provided.
[0017]
In the scroll fluid machine according to the present invention, a flow path including an opening connected to one of a pair of sealed spaces and an opening connected to a back pressure chamber is provided in the orbiting scroll or the fixed scroll. A means for intermittently communicating the sealed space where the opening on the sealed space side exists and the discharge space is provided near the center of the fixed scroll.
[0018]
As described above, according to the above configuration, the pressure balance of the pair of compression chambers is improved to stabilize the behavior of the orbiting scroll, and the back pressure chamber side opening to the suction chamber and between the pair of compression chambers It is possible to reduce the leakage of the working fluid at
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a scroll fluid machine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[0020]
First, the configuration of the scroll fluid machine according to the present invention will be described with reference to FIG. The configuration of the scroll fluid machine can be mainly classified into a compression unit and a drive unit. The basic elements of the compression unit are the fixed scroll 2, the orbiting scroll 3, and the frame 7, and the frame 7 is fixed to the sealed container 1.
[0021]
The fixed scroll 2 and the orbiting scroll 3 are shown in FIGS. 2 and 3, respectively.
[0022]
As shown in FIG. 2, the basic part of the fixed scroll 2 includes an end plate 2b, a wrap 2a erected on the end plate 2b, a lap tooth bottom 2c formed as a surface of the end plate between adjacent wraps, and the above A wrap tooth tip 2d of the wrap, a discharge port 2e formed at a position slightly decentered with respect to the center of the end plate 2b, and a back pressure chamber of the flow path 3e provided in the orbiting scroll 3 by the orbiting movement of the orbiting scroll 3 It is constituted by a notch 2 f that connects the side opening 3 f to the back pressure chamber 8.
[0023]
On the other hand, as shown in FIG. 3, the basic part of the orbiting scroll 3 includes an end plate 3b, a wrap 3a erected on the end plate 3b, and a lap tooth bottom 3c formed as a surface of the end plate between adjacent wraps. The wrap tooth tip 3d of the wrap and a flow path 3e formed between the back pressure chamber side opening 3f and the compression chamber side opening 3g in the end plate 3b. Therefore, the back pressure chamber side opening 3 f is opened and closed by the notch 2 f connected to the back pressure chamber 8 and the surrounding portion thereof according to the turning motion of the orbiting scroll 3. At the same time, the compression chamber side opening 3g includes the scroll fluid machine connected to the extension side compression chamber 100a formed by the outer line of the fixed scroll wrap 2a and the inner line of the orbiting scroll wrap 3a, the inner line of the fixed scroll wrap 2a and the orbiting scroll wrap. A scroll fluid machine connected to the outer line side compression chamber 100b formed by the outer line 3a can be considered.
[0024]
The flow path 3e formed between the back pressure chamber side opening 3f and the compression chamber side opening 3g is not formed in the end plate portion 3b of the orbiting scroll 3, but the end plate portion 2b of the fixed scroll 2. You may form in. In this case, a notch for opening and closing the back pressure chamber side opening 3f may be formed on the outer periphery of the orbiting scroll wrap 3a.
[0025]
First, the flow path 3e according to the present invention is formed in the mirror surface portion 3b of the orbiting scroll 3, and the compression chamber side opening 3g is formed on the inner line side formed by the outer line of the fixed scroll wrap 2a and the inner line of the orbiting scroll wrap 3a. A first embodiment of a scroll fluid machine connected to the compression chamber 100a will be described.
[0026]
FIG. 4 shows a state in which the fixed scroll 2 and the orbiting scroll 3 are engaged. This figure is an enlargement of the central portion of the sealed space formed by meshing, and actually there is a sealed space and a seal portion other than those shown in this figure. In FIG. 4, of the pair of compression chambers 100 formed by meshing, the compression chamber inside the orbiting scroll wrap 3a is referred to as an inner compression chamber 100a, and the outer compression chamber is referred to as an outer compression chamber 100b.
[0027]
The first embodiment of the present invention is a scroll fluid machine in which the sealed space side opening (compression chamber side opening) 3g of the flow path 3e is connected to the sealed space 100a formed inside the orbiting scroll wrap 3a. Thus, the outer winding start angle of the fixed scroll wrap 2a is configured to be larger than the outer winding start angle of the orbiting scroll wrap 3a.
[0028]
When both the fixed scroll wrap 2a and the orbiting scroll wrap 3a are configured by an involute curve and an arc, the winding start angle of the outer line of the fixed scroll wrap 2a is the winding start angle of the outer scroll side involute curve of the fixed scroll wrap 2a. The winding start angle of the outer line of the orbiting scroll wrap 3a is the winding start angle of the outer line side involute curve of the orbiting scroll wrap 3a. Here, the fixed scroll wrap 2a and the orbiting scroll wrap 3a may not be a combination of an involute curve and an arc, but may be a combination of an algebraic spiral and an arc. Even in this case, in the case of the scroll fluid machine in which the sealed space side opening 3g of the flow path 3e is connected to the sealed space 100a formed inside the orbiting scroll wrap 3a, the winding start angle of the outer line of the fixed scroll wrap 2a is set. What is necessary is just to comprise larger than the winding start angle of the outer line of the turning scroll wrap 3a.
[0029]
That is, as shown in FIGS. 4 and 5, the first embodiment of the present invention is configured such that the outer winding start angle of the fixed scroll wrap 2a is larger than the outer winding start angle of the orbiting scroll wrap 3a. Of the contact parts on the inner side of the orbiting scroll wrap 3a and the outer line side of the fixed scroll wrap 2a, the contact part 110 closest to the discharge port 2e is earlier than the contact part 111 on the inner side of the fixed scroll wrap 2a and outer side of the orbiting scroll wrap 3a. What is necessary is just to comprise so that it may lose | disappear.
[0030]
In the first embodiment, the volumes Vs of the compression chambers 100a and 100b at the completion of the suction operation are the same in design. Although not shown, when the compression chamber opening 3g provided in the orbiting scroll 2 is connected to the extension side compression chamber 100a side, the contact portion 110 closest to the discharge port 2e is fixed to the fixed scroll. By disappearing earlier than the contact portion 111 on the inner line side of the wrap 2a and the outer line side of the orbiting scroll lap 3a, the volume Vd immediately before the start of discharge in the inner line side compression chamber 110a increases, and the volume ratio (suction) of the inner line side compression chamber 110a increases. The volume Vs at the completion of the operation / the volume Vd immediately before the start of discharge can be configured to be smaller than the volume ratio of the outer-line compression chamber 110b (the volume Vs at the completion of the suction operation / the volume Vd immediately before the start of discharge). . Naturally, if the volume Vs at the completion of the suction operation in the extension-side compression chamber 110a can be designed to be small, the volume ratio of the extension-side compression chamber 110a can be made smaller than the volume ratio of the outer-line side compression chamber 110b.
[0031]
Next, the drive unit will be described. The basic elements of the drive unit that orbits the orbiting scroll 3 are the frame 7, the stator 11 that is an electric motor, the rotor 12, the crankshaft 13 and the Oldham ring 9 that is a main part of the rotation preventing mechanism of the orbiting scroll 3, and the crank. The crankshaft support member 18 that rotatably engages the shaft 13 with the frame 7, and the orbiting scroll 3 and the eccentric pin portion 13a of the crankshaft 13 are movable and rotatable in the thrust direction that is the crankshaft direction. And a support member 17 of the orbiting scroll that engages with. The Oldham ring 9 is disposed in a back pressure chamber 8 formed by the frame 7 and the fixed scroll 2 together with the orbiting scroll 3. One set of two orthogonal key portions formed on the Oldham ring 9 slides on the key groove formed on the frame 7, and the other set slides on the key groove formed on the opposite side of the orbiting scroll wrap 3a. .
[0032]
Further, as the oil supply system, the lubricating oil 10 retained at the lower portion of the sealed container 1 is passed through an oil supply pipe 14 fixed to the crankshaft 13 and an oil supply hole provided in the crankshaft 13, and the compression portion and each support portion. 17 and 18 are supplied.
[0033]
Next, the operation of the first embodiment will be described. When the rotor 12 is given a rotational force by the rotating magnetic field generated by the stator 11, the crankshaft 13 fixed to the rotor 12 performs a rotating operation as the rotor 12 rotates. Since the orbiting scroll 3 is engaged with the eccentric pin portion 13a of the crankshaft so as to be movable in the thrust direction and to be rotatable, the rotating motion of the crankshaft 13 is swung by a rotation prevention mechanism such as the Oldham ring 9 or the like. It is converted into a turning motion of the scroll 3. The working fluid that has flowed into the suction chamber from the suction port 19 in accordance with this swirling motion is sucked into the extension-side compression chamber 100a and the outer-line compression chamber 100b with substantially the same volume Vs. After the suction operation is completed, the volumes of the inner compression chamber 100a and the outer compression chamber 100b are reduced according to the orbiting motion of the orbiting scroll 3, and the process proceeds to the compression process.
[0034]
In the scroll fluid machine of the first embodiment, the outer periphery 2g of the end plate surface 2b of the fixed scroll 2 and the recessed portion of the notch 2f are part of the back pressure chamber 8. Therefore, when the back pressure chamber side opening 3f provided in the orbiting scroll 3 orbits around the notch 2f provided in the fixed scroll 2 by the orbiting motion of the orbiting scroll 3, the back pressure chamber 8 and the compression chamber 100a intermittently communicates with the flow path 3e. That is, the back pressure chamber 8 and the compression chamber 100a communicate with each other when the back pressure chamber side opening 3f is in the cutout portion 2f of the fixed scroll 2, and do not communicate when the back pressure chamber side opening 3f is in the end plate portion 2b.
[0035]
From the start of the compression process to just before the back pressure chamber 8 and the inner compression chamber 100a communicate with each other, the inner compression chamber 100a and the outer compression chamber 100b have substantially the same pressure level. This is because the volume Vs at the time of completion of the suction operation of the inner line side compression chamber 100a and the outer line side compression chamber 100b is the same in design and is compressed by the same volume curve.
[0036]
By the way, immediately after the communication between the back pressure chamber 8 and the extension side compression chamber 100a, the pressure in the back pressure chamber 8 is higher than the pressure in the back pressure chamber 8, so that high temperature and high pressure working fluid flows from the back pressure chamber 8 through the flow path 3e. It will flow into the side compression chamber 100a. Since the compression chamber volume is reduced simultaneously with the inflow, the inner line side compression chamber 100a has a higher pressure than the outer line side compression chamber 100b. When the compression process further proceeds, the back pressure chamber side opening 3f is closed, and the back pressure chamber 8 and the extension line side compression chamber 100a are not communicated with each other, but the inside line side compression chamber 100a has a higher pressure than the outside line side compression chamber 100b. The compression operation is performed while maintaining the level. Accordingly, the inner line side compression chamber 100a reaches the discharge pressure earlier than the outer line side compression chamber 100b.
[0037]
In the meshed state of the fixed scroll 2 and the orbiting scroll 3 immediately before discharge of the extension line side compression chamber 100a shown in FIG. 4, the extension line side compression chamber 100a has reached the discharge pressure, but the outer line side compression chamber 100b has not yet reached. At this time, in the extension-side compression chamber 100a, the outer curve curving start portion of the fixed scroll wrap 2a and the inner scroll side of the orbiting scroll wrap 3a are in contact with each other, and the contact portion 110 seals the discharge port 2e. It is in. On the other hand, in the outer line side compression chamber 100b, a part larger than the outer line winding start part of the orbiting scroll wrap 3a is in contact with the inner line side of the fixed scroll wrap 2a and is sealed by the contact part 111.
[0038]
Next, when the state immediately after the start of discharge shown in FIG. 5 is reached, the outer winding start angle of the orbiting scroll wrap 3a is larger than the outer winding start angle of the fixed scroll wrap 2a, so that the fixed scroll wrap 2a in FIG. The contact portion 110 between the outer curve winding start portion and the inner scroll side of the orbiting scroll wrap 3a disappears, and the inner compression chamber 100a communicates with the discharge port 2e before the outer compression chamber 100b.
[0039]
Further, as the discharge process proceeds, the state shown in FIG. 6 is reached. That is, when the discharge pressure is reached also in the outer line side compression chamber 100b, the contact portion 111 between the inner line side of the fixed scroll wrap 2a and the outer line side winding start of the orbiting scroll wrap 3a disappears and communicates with the discharge port 2e. .
[0040]
Next, the operation and effect of the first embodiment will be described. Temporarily, the extension side compression chamber 100a in which the compression chamber side opening 3g of the flow path 3e which connects the back pressure chamber 8 and the compression chamber 100 exists, and the outside line side compression chamber 100b in which the compression chamber side opening 3g does not exist are provided. When attempting to communicate with the discharge port at the same time, the internal pressure of the extension side compression chamber 100a immediately before communicating with the discharge port becomes higher than the discharge pressure, and the compression power is wasted. Further, since the pressure difference between the inner line side compression chamber 100a and the outer line side compression chamber 100b becomes large, the orbiting scroll 3 performs the orbiting motion in an unbalanced state. As a result, the working fluid leaks from the back pressure chamber side opening 3f of the flow path 3e that communicates the back pressure chamber 8 and the compression chamber 100 to the suction chamber, causing a decrease in performance.
[0041]
In the first embodiment of the present invention described above, the extension line side compression chamber 100a in which the compression chamber side opening 3g of the flow path 3e communicating the back pressure chamber 8 and the compression chamber exists is located on the outside line side compression chamber 100b. Since the discharge pressure is reached earlier, discharge is performed at that time. On the other hand, the outer side compression chamber 100b is also discharged when the discharge pressure is reached. Therefore, according to the first embodiment of the present invention, not only the wasteful compression power is reduced, but also the pressure imbalance between the inner line side compression chamber 100a and the outer line side compression chamber 100b is improved. The leakage of the working fluid from the back pressure chamber side opening 3f to the suction chamber can be reduced, and the performance can be improved. In addition, since the pressure difference between the inner line side compression chamber 100a and the outer line side compression chamber 100b in the same volume is reduced, leakage of the working fluid between the both compression chambers can be reduced, and the performance can be improved.
[0042]
Next, the flow path 3e is formed in the mirror surface portion 3b of the orbiting scroll 3, and the compression chamber side opening 3g is formed in the outer line side compression chamber 100b formed by the inner line of the fixed scroll wrap 2a and the outer line of the orbiting scroll wrap 3a. A second embodiment of the connected scroll fluid machine will be described. In the second embodiment, the difference from the first embodiment is that the compression chamber side opening 3g is connected to the outer line side compression chamber 100b. It is necessary to configure the winding start angle to be larger than the winding start angle of the outer line of the fixed scroll wrap 2a. Thus, when the compression chamber opening 3g is connected to the outer line side compression chamber 100b side, the contact portion 111 closest to the discharge port 2e is connected to the inner line side of the orbiting scroll wrap 3a and the inner line of the fixed scroll wrap 2a. The volume Vd immediately before the start of discharge in the outer line side compression chamber 110b increases by disappearing earlier than the contact portion 110 on the side, and the volume ratio of the outer line side compression chamber 110b (volume Vs at the completion of the suction operation / volume immediately before the start of discharge). Vd) can be configured to be smaller than the volume ratio of the extension side compression chamber 110a (volume Vs when the suction operation is completed / volume Vd immediately before the start of discharge). Naturally, if the volume Vs at the completion of the suction operation in the outer line side compression chamber 110b can be designed to be small, the volume ratio of the outer line side compression chamber 110b can be configured to be smaller than the volume ratio of the inner line side compression chamber 110a.
[0043]
The operation in the second embodiment is performed as described below. First, the working fluid that has flowed into the suction chamber from the suction port 19 in accordance with the orbiting motion of the orbiting scroll 3 is sucked into the inner compression chamber 100a and the outer compression chamber 100b with substantially the same volume Vs. After the suction operation is completed, the volumes of the inner compression chamber 100a and the outer compression chamber 100b are reduced according to the orbiting motion of the orbiting scroll 3, and the process proceeds to the compression process.
[0044]
By the way, from the start of the compression process to just before the back pressure chamber 8 and the outer line side compression chamber 100b communicate with each other, the inner line side compression chamber 100a and the outer line side compression chamber 100b have substantially the same pressure level. Yes. This is because the volume Vs at the time of completion of the suction operation of the inner line side compression chamber 100a and the outer line side compression chamber 100b is the same in design and is compressed by the same volume curve.
[0045]
The compression chamber 100b communicates with the back pressure chamber 8 when the back pressure chamber side opening 3f is in the notch 2f of the fixed scroll 2, and does not communicate when it is in the end plate portion 2b.
[0046]
Immediately after the communication between the back pressure chamber 8 and the outer line side compression chamber 100b, the pressure in the back pressure chamber 8 is higher than that in the outer pressure side compression chamber 100b. It will flow into the side compression chamber 100b. And since the compression chamber volume is reduced simultaneously with the inflow, the inside of the outer line side compression chamber 100b becomes higher than the inner line side compression chamber 100a. When the compression process further proceeds, the back pressure chamber side opening 3f is closed and the back pressure chamber 8 and the outer line side compression chamber 100b are not communicated with each other, but the pressure inside the outer line side compression chamber 100b is higher than that of the inner line side compression chamber 100a. The compression operation is performed while maintaining the level. Therefore, the outer side compression chamber 100b reaches the discharge pressure earlier than the inner side compression chamber 100a.
[0047]
Next, in the state immediately after the start of discharge shown in FIG. 5, the outer winding start angle of the fixed scroll wrap 2a is larger than the outer winding start angle of the orbiting scroll wrap 3a. The contact portion 111 between the winding start portion and the inner side of the fixed scroll wrap 2a disappears, and the outer line side compression chamber 100b communicates with the discharge port 2e before the inner line side compression chamber 100a.
[0048]
Further, when the discharge process progresses, the state shown in FIG. 6 is reached. When the discharge pressure is reached also in the inner compression chamber 100a, the contact portion between the inner line side of the orbiting scroll wrap 3a and the outer line side winding start of the fixed scroll wrap 2a. 110 disappears and communicates with the discharge port 2e.
[0049]
As described above, in the second embodiment of the present invention, the outer line side compression chamber 100b in which the compression chamber side opening 3g of the flow path 3e that communicates the back pressure chamber 8 and the compression chamber exists, Since the discharge pressure is reached before the extension side compression chamber 100a, the discharge is performed at that time. On the other hand, the extension side compression chamber 100a is also discharged when the discharge pressure is reached. Therefore, according to the second embodiment of the present invention, as in the first embodiment, not only the wasteful compression power is reduced, but also the pressure in the outer line side compression chamber 100b and the inner line side compression chamber 100a. The imbalance is improved, the leakage of the working fluid from the back pressure chamber side opening 3f unique to this structure to the suction chamber can be reduced, and the performance can be improved. Moreover, since the pressure difference between the outer line side compression chamber 100b and the inner line side compression chamber 100a in the same volume is reduced, the leakage of the working fluid between the both compression chambers can be reduced, and the performance can be improved.
[0050]
Next, a third embodiment according to the present invention will be described. First, the configuration will be described with reference to FIG. The basic configuration of the third embodiment is the same as that of the first embodiment, and only different parts will be described. In the third embodiment, a cutout portion 112 is provided on the inner line side of the orbiting scroll wrap 3a. A notch portion 112 is provided on the outer side of the inner line side contact portion 114 from the notch start portion 115 of the orbiting scroll wrap 3a with which the outer winding start (for example, the involute curve winding start) 113 of the fixed scroll wrap 2a comes into contact. However, the notch 112 is provided so as not to communicate with the discharge port 2e until the extension-side compression chamber 100a reaches the discharge pressure. When notched, the entire scroll wrap may be cut out in the scroll wrap tooth height direction, or a part of the scroll wrap height direction may be cut out. The notch shape may be arbitrary, but it is easy to form an arc considering the workability.
[0051]
Next, the operation and effect of the third embodiment will be described. FIG. 7 shows a state immediately before the extension side compression chamber 100a reaches the discharge pressure and communicates with the discharge port 2e. In this state, the inner line of the fixed scroll wrap 2a and the outer line of the orbiting scroll wrap 3a are not in contact with each other at the winding start portion of the orbiting scroll wrap outer line. However, the outer line of the fixed scroll wrap 2 a and the inner line of the orbiting scroll wrap 3 a are in contact with each other at the notch start portion 115. Next, FIG. 8 shows a state after the extension side compression chamber 100a communicates with the discharge port 2e. In the third embodiment, since the cutout portion 112 is provided on the inner line side of the orbiting scroll wrap 3a, only the inner line side compression chamber 100a that has reached the discharge pressure quickly can communicate with the discharge port 2e. As it further proceeds, the outer line side compression chamber 100b reaches the discharge pressure. At this time, the inner line of the fixed scroll wrap 2a and the outer line of the orbiting scroll wrap 3a are in contact with each other at the start of the outer line winding of the orbiting scroll wrap 3a (for example, the beginning of the involute curve winding). At the next moment, the contact portion disappears, and the outer compression chamber 100b communicates with the discharge port 2e. Therefore, the same effect as that of the first embodiment can be obtained in the third embodiment.
[0052]
Next, a fourth embodiment according to the present invention will be described. The basic configuration of the fourth embodiment is the same as that of the second embodiment, and only different parts will be described. In the fourth embodiment, a notch portion similar to that of the third embodiment is provided on the inner line side of the fixed scroll wrap 2a. A notch portion is provided on the outer side of the inner line side contact portion from the notch start portion of the fixed scroll wrap 2a that contacts the beginning of the outer winding of the orbiting scroll wrap 3a. However, the notch is provided so as not to communicate with the discharge port 2e until the outer line side compression chamber 100b reaches the discharge pressure.
[0053]
According to the fourth embodiment, the outer line of the fixed scroll wrap 2a and the inner line of the orbiting scroll wrap 3a are fixed to the fixed scroll wrap when the outer compression chamber 100b reaches the discharge pressure and immediately before communicating with the discharge port 2e. There is no contact at the winding start of the outside line. However, the inner line of the fixed scroll wrap 2a and the outer line of the orbiting scroll wrap 3a are in contact with each other at the notch start portion. Next, since the notch is provided on the inner line side of the fixed scroll wrap 2a, only the outer line side compression chamber 100b that has reached the discharge pressure quickly can be communicated with the discharge port 2e. As it further proceeds, the extension side compression chamber 100a also reaches the discharge pressure. At this time, the inner line of the orbiting scroll wrap 3a and the outer line of the fixed scroll wrap 2a are in contact with each other at the beginning of the outer line winding of the orbiting scroll wrap 3a. At the next moment, the contact portion disappears and the extension side compression chamber 100a communicates with the discharge port 2e. Therefore, the same effects as those of the first to third embodiments can be obtained in the fourth embodiment.
[0054]
Next, a fifth embodiment according to the present invention will be described. First, the configuration will be described with reference to FIG. The basic configuration of the fifth embodiment is the same as that of the third embodiment, and only different parts will be described. In the fifth embodiment, the cutout portion 112 is not provided, and the central portion of the orbiting scroll 3 is engraved to provide the stepped portion 120, or the discharge space having the same shape as the stepped portion 120 is provided in the central portion of the orbiting scroll 3. A discharge port that directly communicates with the discharge port is provided. However, in any case, it is provided to communicate with the discharge port 2e when the extension side compression chamber 100a reaches the discharge pressure. The engraving shape is composed of three types of arcs in FIG. 9, but may be arbitrary. Considering workability, it seems that the combination of circles or multiple arcs is easy. The depth of the step may be an arbitrary height, but if it is shallow, the effect may not be sufficiently exhibited. If it is too deep, the strength of the orbiting scroll is lowered, and reliability may be a problem.
[0055]
Next, functions and effects of the fifth embodiment will be described. Immediately after the extension-side compression chamber 100a reaches the discharge pressure, the stepped portion 115 provided at the central portion of the orbiting scroll 3 moves to the extension-side compression chamber 100a along with the orbiting motion. The state is shown in FIG. The extension side compression chamber 100a can communicate with the discharge port 2e through the step 120. Further, the outer side compression chamber 100b reaches the discharge pressure as it further advances, the contact portion between the inner line of the fixed scroll wrap 2a and the start of the outer line winding of the orbiting scroll wrap 3a disappears, and the outer line side compression chamber 100b communicates with the discharge port 2e. To do. In the fifth embodiment described above, the same effects as those in the first to fourth embodiments can be obtained.
[0056]
Next, a sixth embodiment according to the present invention will be described. The basic configuration of the sixth embodiment is the same as that of the fourth embodiment, and only different parts will be described. In the sixth embodiment, the central portion of the fixed scroll 2 is engraved to provide a stepped portion, or the central portion of the fixed scroll 2 is provided with a discharge port that directly communicates with a discharge space having the same shape as the stepped portion. To do. However, in any case, it is provided so as to communicate with the discharge port 2e when the outer line side compression chamber 100b reaches the discharge pressure. With the above configuration, in the sixth embodiment, immediately after the outer line side compression chamber 100b reaches the discharge pressure, the stepped portion provided in the central portion of the fixed scroll 2 moves to the outer line side compression chamber 100b along with the turning motion. Thus, the outer line side compression chamber 100b can be communicated with the discharge port 2e through this stepped portion. Further, when further progressed, the inner compression chamber 100a reaches the discharge pressure, the contact portion between the inner line of the orbiting scroll wrap 3a and the start of outer winding of the fixed scroll wrap 2a disappears, and the inner compression chamber 100a communicates with the discharge port 2e. To do. In the sixth embodiment described above, the same effects as those in the first to fifth embodiments can be obtained.
[0057]
Next, a seventh embodiment according to the present invention will be described. FIG. 11 shows the configuration of the seventh embodiment. The basic configuration of the seventh embodiment is the same as that of the third embodiment, but the notch portion 112 is not provided and the extension side compression chamber closest to the discharge port 2e that is not in communication with the discharge port 2e. The fixed scroll 2 or the orbiting scroll 3 is provided with a valve that opens and closes with a differential pressure so as to communicate with 100a. The valve may not be opened / closed by a differential pressure, but may be opened / closed electrically. FIG. 11 shows the valve attachment position 125. There is no particular limitation on the number of valves to be mounted, but if the number is increased, the number of processing steps and costs increase. Next, the operation and effect of the seventh embodiment will be described. When the extension side compression chamber 100a reaches the discharge pressure and becomes slightly higher than the discharge pressure, the valve is opened by the differential pressure with respect to the discharge space, and discharge is started. When further progressing, the outer line side compression chamber 100b reaches the discharge pressure, the contact portion 111 between the outer line winding start of the orbiting scroll wrap 3a and the inner line of the fixed scroll wrap 2a disappears and communicates with the discharge port 2e. In the seventh embodiment, the same effect as in the first to sixth embodiments can be obtained.
[0058]
Next, an eighth embodiment according to the present invention will be described. The basic configuration of the eighth embodiment is the same as that of the fourth embodiment, but the fixed scroll so as to communicate with the outer line side compression chamber 100b closest to the discharge port 2e that is not in communication with the discharge port 2e. 2 or the orbiting scroll 3 is provided with a valve that opens and closes by differential pressure. Similarly to the seventh embodiment, the valve may not be opened / closed by a differential pressure but may be opened / closed electrically. As described above, according to the eighth embodiment, when the outer compression chamber 100b reaches the discharge pressure and becomes slightly higher than the discharge pressure, the valve is opened by the differential pressure with respect to the discharge space, and the discharge is started. . As it further proceeds, the inner compression chamber 100a reaches the discharge pressure, and the contact portion 110 between the outer winding start of the fixed scroll wrap 2a and the inner line of the orbiting scroll wrap 3a disappears and communicates with the discharge port 2e. In the eighth embodiment, the same effect as in the first to seventh embodiments can be obtained. Next, a ninth embodiment according to the present invention will be described. The configuration of the ninth embodiment includes all of the first to eighth embodiments or a combination of a plurality. Thereby, also in 9th Embodiment, the same effect as 1st-8th Embodiment is acquired.
[0059]
In the first, third, fifth, and seventh embodiments, the compression chamber side opening 3g of the flow path 3e connected to the back pressure chamber 8 through the back pressure chamber side opening 3f is connected to the extension side compression chamber. The scroll fluid machine connected to 100a is shown, and the second, fourth, sixth, and eighth embodiments show compression of the flow path 3e connected to the back pressure chamber 8 through the back pressure chamber side opening 3f. A case of a scroll fluid machine in which the chamber side opening 3g is connected to the outer line side compression chamber 100b is shown.
[0060]
【The invention's effect】
According to the present invention, a scroll provided with at least one flow path communicating with a back pressure chamber for filling a fluid for applying fluid pressure to the back surface of the fixed scroll or the orbiting scroll and a sealed space formed by both scrolls. In a fluid machine, it is possible to reduce unnecessary compression power, further improve the pressure balance in a pair of compression chambers, reduce internal leakage, and as a result, a scroll fluid machine that can exhibit high energy efficiency. There is an effect that can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration cross-sectional view showing an embodiment of a scroll fluid machine according to the present invention.
FIG. 2 is a plan view showing a fixed scroll used in the first, third, fifth, seventh and ninth embodiments according to the present invention.
FIG. 3 is a plan view showing a orbiting scroll used in the first, third, fifth, seventh, and ninth embodiments according to the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram showing a first stage of an operation when the fixed scroll and the orbiting scroll according to the first embodiment of the present invention are combined.
5 is a configuration diagram showing a second stage of the operation of FIG. 4; FIG.
6 is a configuration diagram showing a third stage of the operation of FIG. 4; FIG.
FIG. 7 is a configuration diagram showing a first stage of an operation when a fixed scroll and a turning scroll according to a third embodiment of the present invention are combined.
8 is a configuration diagram showing a second stage of the operation of FIG. 7. FIG.
FIG. 9 is a configuration diagram showing a first stage of an operation when a fixed scroll and a turning scroll according to a fifth embodiment of the present invention are combined.
10 is a configuration diagram showing a second stage of the operation of FIG. 9. FIG.
FIG. 11 is a configuration diagram when a fixed scroll and a turning scroll according to a seventh embodiment of the present invention are combined.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Airtight container, 2 ... Fixed scroll, 2a ... Fixed scroll wrap, 2b ... End plate (mirror surface part), 2e ... Discharge port, 2f ... Notch part, 3 ... -Orbiting scroll, 3a ... Orbiting scroll wrap, 3b ... End plate (mirror surface part), 3e ... Flow path, 3f ... Back pressure chamber side opening, 3g ... Compression chamber side opening, 7 ... Frame, 8 ... Back pressure chamber, 9 ... Oldham ring, 10 ... Lubricating oil, 11 ... Stator, 12 ... Rotor, 13 ... Crankshaft, 14 ... Oil supply pipe, 100 ... compression chamber, 100a ... inner side compression chamber, 100b ... outer line side compression chamber, 111 ... contact portion, 112 ... notch, 113 ... involute curve Winding start, 114 ... extension side contact part, 115 ... notch start part, 20 ... stepped portion, 125 ... valve mounting position.

Claims

It has a spiral orbiting scroll wrap erected on the end plate and said end plate, and orbiting scroll to orbiting motion without rotating the plane perpendicular to the axis direction which is erected in the orbiting scroll wrap, A fixed scroll having an end plate and a spiral fixed scroll wrap standing on the end plate, the movement of which is substantially restricted at least in an in-plane direction perpendicular to the axial direction, and the back of the orbiting scroll or the fixed scroll A scroll fluid machine that includes a back pressure chamber that is filled with fluid to cause fluid pressure to act on it, and that is substantially closed and has a plurality of sealed spaces that can be reduced in volume by the orbiting scroll and the fixed scroll.
A single flow path having a first opening connected to any of the plurality of sealed spaces and a second opening connected to the back pressure chamber is provided in the orbiting scroll or the fixed scroll,
When the volume ratio of the sealed space is defined as the volume Vs at the completion of the suction operation / the volume Vd immediately before the start of discharge, the volume ratio of the sealed space to which the first opening on the sealed space side of the flow path is connected, scroll fluid machine, characterized by being configured to be smaller than the volume ratio of the first enclosed space openings lead such good way.

The first opening of the one flow path is configured to connect to a sealed space formed outside the orbiting scroll wrap, and the outer winding start angle of the orbiting scroll wrap is set to the outer winding of the fixed scroll wrap. The scroll fluid machine according to claim 1, wherein the scroll fluid machine is configured to be larger than a starting angle.

The first opening of the one channel is configured to be connected to a sealed space formed inside the orbiting scroll wrap, and the outer winding start angle of the fixed scroll wrap is set to the outer winding of the orbiting scroll wrap. The scroll fluid machine according to claim 1, wherein the scroll fluid machine is configured to be larger than a starting angle.

The first opening of the one channel is configured to be connected to a sealed space formed outside the orbiting scroll wrap, and an outer line of the fixed scroll wrap and an inner line of the orbiting scroll wrap are fixed. Before reaching the contact at the outer winding start portion of the scroll wrap, at least a part of the inner side of the fixed scroll wrap is cut away from the inner contact of the fixed scroll wrap and the outer contact of the orbiting scroll wrap. The scroll fluid machine according to claim 1.

The first opening of the one flow path is configured to be connected to a sealed space formed inside the orbiting scroll wrap, and an inner line of the fixed scroll wrap and an outer line of the orbiting scroll wrap are the orbiting. Before reaching the contact at the outer winding start portion of the scroll wrap, the inner scroll side of the orbiting scroll wrap is cut out at least partially from the contact portion between the outer line of the fixed scroll wrap and the inner line of the orbiting scroll wrap. The scroll fluid machine according to claim 1.

The first opening of the one flow path is configured to connect to a sealed space formed outside the orbiting scroll wrap, and an outer line of the fixed scroll wrap and an inner line of the orbiting scroll wrap are fixed. Before reaching the contact at the outer winding start portion of the scroll wrap, a stepped portion is provided at the center of the scroll where no discharge port or no discharge port is provided at a position opening in a sealed space formed outside the orbiting scroll wrap. The scroll fluid machine according to claim 1, wherein the scroll fluid machine is provided.

The first opening of the one flow path is configured to be connected to a sealed space formed inside the orbiting scroll wrap, and an inner line of the fixed scroll wrap and an outer line of the orbiting scroll wrap are the orbiting. Before reaching the contact at the outer winding start portion of the scroll wrap, a step portion is provided at the center of the scroll where no discharge port or a discharge port is provided at a position opening in a sealed space formed inside the orbiting scroll wrap. The scroll fluid machine according to claim 1, wherein the scroll fluid machine is provided.

Claim 1, characterized in that a means for intermittently communicated between the closed space and the discharge space where the first opening of the closed space side of the one flow channel is present near the center of the fixed scroll The scroll fluid machine as described.