JP6874795B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents
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Description
第2通路の、第3通路との境界における断面積を、Sa、
第3通路の、最も通路面積が小さい箇所における断面積を、Sb、
第2隙間の断面積を、Sc、
としたときに、以下の式1が満たされる。
式1:S1<Sa+Sb+Sc
スクロール圧縮機10は、冷媒を循環させる冷凍サイクルを備える冷凍装置において、冷媒の圧縮を行う機器である。スクロール圧縮機10は、例えば、空気調和装置の室外機に搭載され、空気調和装置の冷媒回路の一部を構成する。スクロール圧縮機10は、冷媒を吸入し、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。冷媒は、例えばHFC冷媒のR32である。なお、R32は冷媒の種類の例示に過ぎず、スクロール圧縮機10の圧縮対象である冷媒は、R32以外でもよい。
(2−1)ケーシング
スクロール圧縮機10は、縦長の円筒状のケーシング11を有する(図1参照)。
モータ60は、後述する圧縮機構12の可動スクロール30を駆動する。モータ60は、環状のステータ61と、ロータ62とを有する(図1参照)。
クランク軸70は、ケーシング11の内部を上下方向に延びている。クランク軸70は、モータ60のロータ62と、後述する圧縮機構12の可動スクロール30とを連結する。クランク軸70は、モータ60の駆動力を可動スクロール30に伝達する。
圧縮機構12は、主に、固定スクロール20と、可動スクロール30と、オルダム継手と、を有する。可動スクロール30と固定スクロール20とは、組み合わされて第1圧縮室A及び第2圧縮室Bを形成する(図4B、図4Eなどを参照)。
固定スクロール20は、図2A〜図2G及び図6A〜図6Bに示すように、円板状の固定側平板21と、固定側ラップ22と有する。
可動スクロール30は、図3A〜図3G及び図6A〜図6Bなどに示すように、可動側平板31と、可動側ラップ32と、可動側平板31の裏面(下面)から下方に延びるボス部33と、を主に有する。可動側ラップ32の歯先(上端)と固定側平板21の表面21aとの間には、チップシールが設けられてもよい。
組み合わせた状態の固定スクロール20及び可動スクロール30を、図4A及び図4Bに示す。図4Aは、両ラップ22,32が噛み合った状態の固定スクロール20及び可動スクロール30の正面図である。図4Bは、図4Aの高さ位置IV−Bにおける、固定スクロール20と可動スクロール30とによって形成される圧縮室A,B及び冷媒導入通路(第1通路41,第2通路42)の、あるタイミングにおける状態、を示す図である。なお、図4A〜図4Eや図5A〜図5Cでは、固定スクロール20と可動スクロール30との区別を理解しやすいように、固定スクロール20は実線で示し、可動スクロール30は2点鎖線で示している。また、図4Aや図5A〜図5Cでは、圧縮室A,Bへ流れ込むガス冷媒の流れを、理解を容易にするために太字の矢印で示している。
固定スクロール20には、上述の第1通路41が形成されている。第1通路41は、外部から吸入されたガス冷媒を第1圧縮室A及び第2圧縮室Bに導くための、冷媒の流路である。第1通路41は、固定スクロール20に可動スクロール30が組み合わされても、流路面積は殆ど変わらず、多くのガス冷媒を可動側ラップ32の巻き終わり部32eの周囲の空間に導く。言い換えると、可動側ラップ32の巻き終わり部32eの周囲の空間には、第1通路41によって殆ど抵抗を受けることなく、低圧空間LPSから冷媒が流れ込む。
一方、可動スクロール30には、第2通路42が形成されている。第2通路42は、外部から低圧空間LPSに吸入されたガス冷媒を、第1圧縮室Aに導くための流路である。この第2通路42は、図4Bや図5Bに示すように、可動スクロール30と固定スクロール20が組み合わされた状態において、固定スクロール20の壁部23の内面23aの内側で且つ可動スクロール30の可動側平板31の切り欠き部分の外面の外側のエリアである。言い換えると、固定スクロール20の壁部23の内面23aの内側で且つ可動スクロール30の可動側平板31の切り欠き部分の外面の外側のエリアの面積が、第2通路42の面積である。仮に、可動スクロール30の可動側平板31を切り欠かなければ、第2通路42は存在しなくなる。ここでは、可動スクロール30の可動側平板31を切り欠いて、仮想円VCよりも内側に第2通路42となる空間を可動側平板31に形成したので、可動スクロール30及び固定スクロール20を組み合わせた状態において第2通路42が出現している。
図4Bや図5Aに示すように、第1圧縮室Aの入口A1と、固定スクロール20に形成されている第1通路41との間には、第3通路43が形成される。第3通路43は、外部から低圧空間LPSに吸入されたガス冷媒を第1圧縮室Aに導くための流路である。第3通路43は、図4B、図5A、図6B等に示すように、固定側平板21の表面21a、可動側平板31の表面31a、圧縮室を構成しない可動側ラップ32の外周面32a、及び、固定スクロール20の壁部23の内面23a、によって囲まれている。第3通路43は、下流部43bと上流部43aとを含む。下流部43bは、第1圧縮室Aの入口A1に近い。上流部43aは、固定スクロール20に形成されている第1通路41に近い。第1通路41を通ったガス冷媒は、第3通路43の上流部43a及び下流部43bを経由して、第1圧縮室Aに流れる。第2通路42を通ったガス冷媒は、第3通路43の下流部43bを経由して、第1圧縮室Aに流れる。
第2通路42の、第3通路43との境界における断面積を、Sa、
第3通路43の、最も通路面積が小さい箇所P3(図5Bを参照)における断面積を、Sb、
第2隙間G2の断面積を、Sc、
としたときに、以下の式1が満たされている。
式1:S1<Sa+Sb+Sc
回転軸RAの方向に沿って見たときに、第1通路41と第2通路42とは離れている。図4Bに示すように、第1通路41は、固定側ラップ22の巻き終わり部22eよりも、可動側ラップ32の巻き終わり部32eに近い。
スクロール圧縮機10の動作について説明する。
(4−1)
スクロール圧縮機10は、対称ラップ構造のスクロール圧縮機であって、固定スクロール20と、可動スクロール30と、クランク軸70と、を備える。固定スクロール20は、固定側平板21と、渦巻状の固定側ラップ22と、を有する。固定側ラップ22は、固定側平板21の表面21aから下向きに延びる。可動スクロール30は、可動側平板31と、渦巻状の可動側ラップ32と、を有する。可動側ラップ32は、可動側平板31の表面31aから上向きに延びる。クランク軸70は、回転軸RAを中心として回転し、可動スクロール30を駆動する。第1圧縮室Aは、固定側平板21の表面21a、可動側平板31の表面31a、固定側ラップ22の内周面22b、及び、可動側ラップ32の外周面32aによって、形成される。第2圧縮室Bは、固定側平板21の表面21a、可動側平板31の表面31a、固定側ラップ22の外周面22a、及び、可動側ラップ32の内周面32bによって、形成される。固定スクロール20には、第1通路41が形成されている。第1通路41は、外部から吸入されたガス冷媒を第1圧縮室A及び第2圧縮室Bに導くための、冷媒の流路である。可動スクロール30には、第2通路42が形成されている。第2通路42は、外部から吸入されたガス冷媒を第1圧縮室Aに導くための、冷媒の流路である。第1圧縮室Aには、第1通路41を通ったガス冷媒と、第2通路42を通ったガス冷媒と、が流れる。第2圧縮室Bには、第1通路41を通ったガス冷媒、が流れる。
スクロール圧縮機10では、回転軸RAの方向に沿って見たときに、可動スクロール30に形成されている第2通路42が、図4Bや図5Bに示すように、可動側ラップ32の巻き終わり部32eよりも、固定側ラップ22の巻き終わり部22eに近い。
回転軸RAの方向に沿って見たときに、スクロール圧縮機10の可動スクロール30の可動側平板31の外縁31bは、図3Aに示すように、概ね仮想円VCに沿っている。仮想円VCは、可動側平板31の外縁31bの50%以上が沿う、仮想の平面視における円である。そして、回転軸RAの方向に沿って見たときに、可動スクロール30に形成されている第2通路42は、仮想円VCの内側(可動側ラップ32の中心32c側)に位置している。このため、スクロール圧縮機10では、第2通路42が、ケーシング11の円筒部材11bから離れる。これにより、ケーシング11の円筒部材11bの内面に沿って下向きに流れる冷凍機油が、第2通路42に流れ込むガス冷媒によって巻き上げられる現象が抑制されている。
固定スクロール20に形成されている第1通路41は、図2Aや図2Gに示すように、固定側平板21に形成された穴(開口)である。したがって、鋳造や機械加工において、固定スクロール20に容易に第1通路41を形成することができている。
スクロール圧縮機10では、第1圧縮室Aの入口A1は、固定側ラップ22の巻き終わり部22eと可動側ラップ32の外周面32aとの間の隙間(第1隙間G1)である。この第1隙間G1は、可動スクロール30の旋回によって、その面積が増減する。第1圧縮室Aの入口A1と、固定スクロール20に形成されている第1通路41との間には、第3通路43が形成される。第3通路43は、外部から吸入されたガス冷媒を第1圧縮室Aに導くための、ガス冷媒の流路である。第3通路43は、図4Bや図5Aに示すように、固定側平板21の表面21a、可動側平板31の表面31a、圧縮室を構成しない可動側ラップ32の外周面32a、及び、固定スクロール20の壁部23の内面23a、によって囲まれている。第3通路43は、下流部43bと上流部43aとを含む。下流部43bは、第1圧縮室Aの入口A1に近い。上流部43aは、固定スクロール20に形成されている第1通路41に近い。第1通路41を通ったガス冷媒は、第3通路43の上流部43a及び下流部43bを経由して、第1圧縮室Aに流れる。第2通路42を通ったガス冷媒は、第3通路43の下流部43bを経由して、第1圧縮室Aに流れる。
スクロール圧縮機10では、図6Bに示すように、可動側平板31と、固定スクロール20の壁部23の端面23bとは、対向している。そして、可動側平板31と、固定スクロール20の壁部23の端面23bとの間には、回転軸RAの方向に隙間(第2隙間G2)が存在する。この第2隙間G2は、第1通路41及び第2通路42を介さずに、ガス冷媒を第3通路43に導く。
第2通路42の、第3通路43との境界における断面積を、Sa、
第3通路43の、最も通路面積が小さい箇所P3(図5Bを参照)における断面積を、Sb、
第2隙間G2の断面積を、Sc、
としたときに、以下の式1が満たされている。
式1:S1<Sa+Sb+Sc
スクロール圧縮機10では、回転軸RAの方向に沿って見たときに、第1通路41と第2通路42とは離れている。第1通路41は、固定側ラップ22の巻き終わり部22eよりも、可動側ラップ32の巻き終わり部32eに近い。
(5−1)
上記実施形態では、固定スクロール20に形成されている第1通路41は、図2Aや図2Gに示すように、穴である。しかし、穴ではなく、切り欠きによって第1通路41を形成してもよい。
以上、スクロール圧縮機の実施形態を説明したが、特許請求の範囲に記載された本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。
20 固定スクロール
21 固定側平板
21a 固定側平板の表面
22 固定側ラップ
22a 固定側ラップの外周面
22b 固定側ラップの内周面
22c 固定側ラップの中心
22d 固定側ラップの巻き始め部
22e 固定側ラップの巻き終わり部
23 壁部
30 可動スクロール
31 可動側平板
31a 可動側平板の表面
31b 可動側平板の外縁
32 可動側ラップ
32a 可動側ラップの外周面
32b 可動側ラップの内周面
32c 可動側ラップの中心
32d 可動側ラップの巻き始め部
32e 可動側ラップの巻き終わり部
41 第1通路
42 第2通路
43 第3通路
43a 第3通路の上流部
43b 第3通路の下流部
70 クランク軸
A 第1圧縮室
A1 第1圧縮室の入口
B 第2圧縮室
G1 第1隙間
G2 第2隙間
RA 回転軸
VC 仮想円
Claims (7)
- 固定側平板(21)と、前記固定側平板の表面(21a)から延びる渦巻状の固定側ラップ(22)と、を有する固定スクロール(20)と、
可動側平板(31)と、前記可動側平板の表面(31a)から延びる渦巻状の可動側ラップ(32)と、を有する可動スクロール(30)と、
回転軸(RA)を中心として回転し、前記可動スクロールを駆動するクランク軸(70)と、
前記クランク軸(70)を回転させるモータ(60)と、
内部空間の底部に、冷凍機油が溜められた油溜め部(15)が形成されており、前記固定スクロール、前記可動スクロール、前記クランク軸、及び、前記モータを収容し、前記モータを収容する空間が外部から低圧のガス冷媒を吸入する低圧空間(LPS)となっている、ケーシング(11)と、
を備えた、対称ラップ構造の全密閉型のスクロール圧縮機(10)であって、
前記固定側平板の表面、前記可動側平板の表面、前記固定側ラップの内周面(22b)、及び、前記可動側ラップの外周面(32a)によって、第1圧縮室(A)が形成され、
前記固定側平板の表面、前記可動側平板の表面、前記固定側ラップの外周面(22a)、及び、前記可動側ラップの内周面(32b)によって、第2圧縮室(B)が形成され、
前記固定スクロール及び前記可動スクロールは、前記ケーシング(11)の内部空間の上部に配置されており、
前記固定スクロールには、前記低圧空間(LPS)のガス冷媒を前記第1圧縮室及び前記第2圧縮室に導くための第1通路(41)が形成され、
前記可動スクロールには、前記低圧空間(LPS)のガス冷媒を前記第1圧縮室に導くための第2通路(42)が形成され、
前記第1圧縮室には、前記第1通路を通ったガス冷媒と、前記第2通路を通ったガス冷媒と、が流れ、
前記第2圧縮室には、前記第1通路を通ったガス冷媒、が流れる、
スクロール圧縮機(10)。 - 前記固定側ラップ及び前記可動側ラップは、前記回転軸(RA)の方向に延び、
前記固定側ラップの内周面(22b)は、前記固定側ラップの中心(22c)に近い前記固定側ラップの巻き始め部(22d)から、前記固定側ラップの中心から遠い前記固定側ラップの巻き終わり部(22e)まで、連続しており、
前記可動側ラップの外周面(32a)は、前記可動側ラップの中心(32c)に近い前記可動側ラップの巻き始め部(32d)から、前記可動側ラップの中心から遠い前記可動側ラップの巻き終わり部(32e)まで、連続しており、
前記回転軸(RA)の方向に沿って見たときに、前記可動スクロールに形成されている前記第2通路(42)は、前記可動側ラップの前記巻き終わり部(32e)よりも、前記固定側ラップの前記巻き終わり部(22e)に近い、
請求項1に記載のスクロール圧縮機。 - 前記固定側ラップ及び前記可動側ラップは、前記回転軸(RA)の方向に延び、
前記回転軸(RA)の方向に沿って見たときに、前記可動側平板の外縁(31b)の50%以上は、仮想円(VC)に沿っており、
前記回転軸(RA)の方向に沿って見たときに、前記可動スクロールに形成されている前記第2通路(42)は、前記仮想円(VC)の内側に位置する、
請求項1又は2に記載のスクロール圧縮機。 - 前記固定スクロールに形成されている前記第1通路(41)は、穴または切り欠きである、
請求項1から3のいずれかに記載のスクロール圧縮機。 - 前記第1圧縮室(A)の入口(A1)は、前記固定側ラップの巻き終わり部(22e)と、前記可動側ラップの外周面(32a)との間の第1隙間(G1)であり、
前記第1隙間は、前記可動スクロールの旋回によって、その面積が増減し、
前記固定スクロールは、圧縮室を構成しない壁部(23)、をさらに有し、
前記第1圧縮室(A)の前記入口(A1)と、前記固定スクロールに形成されている前記第1通路(41)との間には、外部から吸入されたガス冷媒を前記第1圧縮室(A)に導くための第3通路(43)が形成され、
前記第3通路(43)は、前記固定側平板の表面、前記可動側平板の表面、圧縮室を構成しない前記可動側ラップの外周面(32a)、及び、前記固定スクロールの前記壁部(23)の内面(23a)によって囲まれる通路であり、
前記第3通路(43)は、前記第1圧縮室(A)の前記入口(A1)に近い下流部(43b)と、前記固定スクロールに形成されている前記第1通路(41)に近い上流部(43a)と、を含み、
前記第1通路(41)を通ったガス冷媒は、前記第3通路(43)の前記上流部(43a)及び前記下流部(43b)を経由して、前記第1圧縮室(A)に流れ、
前記第2通路(42)を通ったガス冷媒は、前記第3通路(43)の前記下流部(43b)を経由して、前記第1圧縮室(A)に流れる、
請求項2に記載のスクロール圧縮機。 - 前記可動側平板(31)と、前記固定スクロールの前記壁部(23)の端面(23b)とは、対向しており、
前記可動側平板(31)と、前記固定スクロールの前記壁部(23)の端面(23b)との間には、前記回転軸(RA)の方向に、第2隙間(G2)が存在し、
前記第2隙間(G2)は、前記第1通路(41)及び前記第2通路(42)を介さずに、ガス冷媒を前記第3通路(43)に導き、
前記第1隙間(G1)の断面積を、S1、
前記第2通路(42)の、前記第3通路(43)との境界における断面積を、Sa、
前記第3通路(43)の、最も通路面積が小さい箇所(P3)における断面積を、Sb、
前記第2隙間(G2)の断面積を、Sc、
としたときに、以下の式1が満たされる、請求項5に記載のスクロール圧縮機。
式1:S1<Sa+Sb+Sc
- 前記回転軸(RA)の方向に沿って見たときに、前記第1通路(41)と前記第2通路(42)とは離れており、前記第1通路(41)は、前記固定側ラップの前記巻き終わり部(22e)よりも、前記可動側ラップの前記巻き終わり部(32e)に近い、
請求項2に記載のスクロール圧縮機。
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