JP7154773B2 - scroll fluid machine - Google Patents
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Description
本発明は、スクロール流体機械に関するものである。 The present invention relates to a scroll fluid machine.
一般に、端板上に渦巻状の壁体が設けられた固定スクロール部材と旋回スクロール部材とを噛み合わせ、公転旋回運動を行わせて流体を圧縮又は膨張するスクロール流体機械が知られている。スクロール流体機械のうちスクロール圧縮機は、例えば空気調和機などに適用される冷凍サイクルを循環する冷媒を圧縮する装置である。 A scroll fluid machine is generally known in which a fixed scroll member having a spiral wall provided on an end plate and an orbiting scroll member are engaged with each other to perform a revolution orbital motion to compress or expand a fluid. Among scroll fluid machines, a scroll compressor is a device that compresses refrigerant circulating in a refrigeration cycle applied to, for example, an air conditioner.
また、冷凍サイクルとして、ヒートポンプの能力向上やCOP(coefficient of performance)向上のため、冷媒を2段に分けて圧縮する2段圧縮冷凍サイクルが用いられる場合がある。2段圧縮冷凍サイクルは、エコノマイザ(気液分離器)が二つの膨張弁の間に設けられ、中間圧を有する冷媒をエコノマイザから圧縮過程の途中へ導入する。この冷凍サイクルは、ガスインジェクションサイクル、又は、エコノマイザーサイクルとも呼ばれる。 As a refrigerating cycle, a two-stage compression refrigerating cycle in which the refrigerant is divided into two stages and compressed is sometimes used in order to improve the capacity of the heat pump and the COP (coefficient of performance). In the two-stage compression refrigeration cycle, an economizer (gas-liquid separator) is provided between two expansion valves, and intermediate pressure refrigerant is introduced from the economizer during the compression process. This refrigeration cycle is also called a gas injection cycle or an economizer cycle.
上述した2段圧縮冷凍サイクルを実現するためには、圧縮機の構造として、以下の3通りのいずれかが必要とされる。(1)高段圧縮部と低段圧縮部を1台の圧縮機の内部に収容する二段圧縮機において、低段圧縮部の吐出側と高段圧縮部の吸入側の間に中間圧の冷媒を導入する。(2)圧縮部を一つのみ備える単段圧縮機を2台直列に接続し、低段圧縮機の吐出側と高段圧縮機の吸入側の間に中間圧の冷媒を導入する。(3)圧縮部を一つのみ備える単段圧縮機において、圧縮部の圧縮工程途中に中間圧の冷媒を導入する。 In order to realize the two-stage compression refrigeration cycle described above, one of the following three types of compressor structure is required. (1) In a two-stage compressor in which a high-stage compression section and a low-stage compression section are housed inside one compressor, an intermediate pressure is applied between the discharge side of the low-stage compression section and the suction side of the high-stage compression section. Introduce refrigerant. (2) Two single-stage compressors having only one compression section are connected in series, and intermediate-pressure refrigerant is introduced between the discharge side of the low-stage compressor and the suction side of the high-stage compressor. (3) In a single-stage compressor having only one compression section, an intermediate-pressure refrigerant is introduced during the compression process of the compression section.
上記(1)の場合、高段圧縮部と低段圧縮部を内部に収容する二段圧縮機が必要であるため、圧縮機単体の構造が複雑になる。上記(2)の場合、圧縮機が2台必要であるため、冷凍サイクルを構成するシステムが複雑になり、システムの大型化を招く。上記(3)の場合、圧縮部において中間圧の冷媒が導入されている間も圧縮室内の容積が減少し、冷媒の圧縮が進行する。そのため、圧縮室内の冷媒の圧力が高まり、導入前の冷媒の圧力との差が低下して、十分な量の冷媒を導入できない場合がある。この場合、ヒートポンプの能力向上やCOPの向上を十分に図ることができない。 In the case of (1) above, a two-stage compressor that accommodates the high-stage compression section and the low-stage compression section inside is required, so the structure of the single compressor becomes complicated. In the case of (2) above, since two compressors are required, the system constituting the refrigeration cycle becomes complicated, resulting in an increase in size of the system. In the case of (3) above, the volume in the compression chamber decreases even while the intermediate-pressure refrigerant is being introduced into the compression section, and the compression of the refrigerant progresses. As a result, the pressure of the refrigerant in the compression chamber increases, and the pressure difference between the refrigerant and the pressure before introduction decreases, and a sufficient amount of refrigerant may not be introduced. In this case, it is not possible to sufficiently improve the capacity of the heat pump and the COP.
上述した特許文献1では、スクロール圧縮機の壁体の上縁に壁体段付き部が形成され、壁体には、壁体段付き部よりも渦巻き方向の中心側に高さが高い高部位、外周端側に高さが低い低部位が形成される。また、壁体が立設される端板の一側面に端板段付き部が形成され、一側面には端板段付き部よりも渦巻き方向の中心側に面が低い低面部、外周端側で面が高い高面部が形成される。端板段付き部は、壁体段付き部に対向する位置に形成される。また、低面部における端板段付き部の近傍領域に、圧縮室内の流体圧力よりも高圧の流体を圧縮室内に供給する流体供給部(インジェクションポート)が設けられている。
In
特許文献1の構成では、渦巻き方向の中心側に移動する圧縮室が壁体段付き部及び端板段付き部を通過する際に、圧縮室の容積減少率を緩やかにする、又は、容積を増加させることができる。また、流体供給部が低面部における端板段付き部の近傍領域に設けられている。
In the configuration of
上記(3)のように、圧縮部を一つのみ備える単段圧縮機において、圧縮部の圧縮工程途中に中間圧の冷媒を導入する場合、低段側の圧縮工程が進み、圧縮室内の圧力が中間圧を超えてしまうおそれがある。この場合、流体供給部を介して所定量の流体を圧縮室内へ供給することができない。 As in (3) above, in a single-stage compressor having only one compression section, when intermediate-pressure refrigerant is introduced during the compression process of the compression section, the compression process on the low-stage side proceeds, and the pressure in the compression chamber may exceed the intermediate pressure. In this case, a predetermined amount of fluid cannot be supplied into the compression chamber via the fluid supply portion.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、圧縮工程途中又は膨張行程途中に中間圧の流体を確実に導入することが可能なスクロール流体機械を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a scroll fluid machine capable of reliably introducing intermediate-pressure fluid during a compression stroke or during an expansion stroke. .
上記課題を解決するために、本発明のスクロール流体機械は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明に係るスクロール流体機械は、第1端板上に渦巻状の第1壁体が設けられた第1スクロール部材と、前記第1端板に向かい合うように配置された第2端板上に渦巻状の第2壁体が設けられ、該第2壁体が前記第1壁体と噛み合って密閉空間を形成するように相対的に公転旋回運動を行う第2スクロール部材とを備え、前記第1端板又は前記第2端板には、前記公転旋回運動に伴う前記密閉空間の移動方向において前記流体供給部よりも前において、前記密閉空間内で圧縮され所定以上の圧力を有する流体を前記密閉空間の外部へ排出する第1流体排出部が設けられることを特徴とする。
In order to solve the above problems, the scroll fluid machine of the present invention employs the following means.
That is, a scroll fluid machine according to the present invention includes a first scroll member having a spiral first wall provided on a first end plate, and a second end plate arranged to face the first end plate. a second scroll member provided with a spiral-shaped second wall on the top, and performing relative orbital movement so that the second wall engages with the first wall to form an enclosed space; In the first end plate or the second end plate, a fluid having a pressure equal to or higher than a predetermined value and compressed in the sealed space is provided in front of the fluid supply unit in the movement direction of the sealed space accompanying the revolution orbital motion. to the outside of the sealed space.
この構成によれば、第1スクロール部材と第2スクロール部材が相対的に公転旋回運動を行い、第2壁体が第1壁体と噛み合うことによって密閉空間が形成される。第1端板又は第2端板に流体供給部が設けられ、流体供給部は、密閉空間内の流体圧力よりも高圧の流体を圧縮機室内に供給する。また、第1端板又は第2端板には、第1流体排出部が、公転旋回運動に伴う密閉空間の移動方向において流体供給部よりも前に設けられ、第1流体排出部は、密閉空間内で圧縮され所定以上の圧力を有する流体を密閉空間の外部へ排出する。これにより、流体供給部よりも前において、密閉空間が、所定以上の圧力、例えば、流体供給部を介して供給される高圧の流体よりも高い圧力となることを防止でき、流体供給部を介して所定量の流体を密閉空間内へ供給することができる。 According to this configuration, the first scroll member and the second scroll member perform a relative revolving motion, and the second wall meshes with the first wall to form a sealed space. A fluid supply portion is provided on the first end plate or the second end plate, and the fluid supply portion supplies fluid having a higher pressure than the fluid pressure in the sealed space into the compressor chamber. In addition, the first end plate or the second end plate is provided with a first fluid discharge portion in front of the fluid supply portion in the direction of movement of the closed space accompanying the revolving motion, and the first fluid discharge portion is provided in the sealed space. The fluid that has been compressed in the space and has a predetermined pressure or more is discharged to the outside of the sealed space. As a result, it is possible to prevent the sealed space from reaching a pressure higher than a predetermined pressure, for example, a pressure higher than the high-pressure fluid supplied via the fluid supply section, before the fluid supply section. A predetermined amount of fluid can be supplied into the enclosed space by using the
上記発明において、前記第1流体排出部の出口は、前記流体供給部の出口と同一の空間に開口して形成されてもよい。 In the above invention, the outlet of the first fluid discharge part may be formed to open in the same space as the outlet of the fluid supply part.
この構成によれば、第1流体排出部から排出された流体は、流体供給部の出口と同一の空間に導かれ、流体供給部から供給される流体と共に再び密閉空間内へ供給される。 According to this configuration, the fluid discharged from the first fluid discharge part is guided to the same space as the outlet of the fluid supply part, and is supplied again into the sealed space together with the fluid supplied from the fluid supply part.
上記発明において、前記第1端板又は前記第2端板には、前記公転旋回運動に伴う前記密閉空間の移動方向において前記流体供給部よりも後において、前記密閉空間内で圧縮され所定以上の圧力を有する流体を前記密閉空間の外部へ排出する第2流体排出部が設けられてもよい。 In the above invention, the first end plate or the second end plate is provided with a fluid that is compressed in the sealed space and has a predetermined or more pressure after the fluid supply section in the movement direction of the sealed space accompanying the revolution orbital motion. A second fluid discharge part may be provided for discharging a fluid having pressure to the outside of the sealed space.
この構成によれば、第1端板又は第2端板には、第2流体排出部が、公転旋回運動に伴う密閉空間の移動方向において流体供給部よりも後に設けられ、第2流体排出部は、密閉空間内で圧縮され所定以上の圧力を有する流体を密閉空間の外部へ排出する。これにより、流体供給部よりも後において、密閉空間が、所定以上の圧力、例えば、吐出ポートを介して排出される流体が所定以上に高い圧力となることを未然に防止できる。 According to this configuration, the second fluid discharge portion is provided in the first end plate or the second end plate after the fluid supply portion in the moving direction of the closed space accompanying the revolution movement. discharges the fluid that has been compressed in the closed space and has a predetermined pressure or more to the outside of the closed space. As a result, it is possible to prevent the sealed space from reaching a predetermined pressure or higher, for example, the pressure of the fluid discharged through the discharge port, which is higher than a predetermined pressure, after the fluid supply section.
上記発明において、前記第2流体排出部の出口は、前記密閉空間の最下流に設けられた吐出口と同一の空間に開口して形成されてもよい。 In the above invention, the outlet of the second fluid discharge part may be formed to open in the same space as the discharge port provided at the most downstream side of the closed space.
この構成によれば、第2流体排出部から排出された流体は、密閉空間の最下流に設けられた吐出口と同一の空間に導かれ、吐出口から吐出された流体と共に外部へ排出される。 According to this configuration, the fluid discharged from the second fluid discharge portion is guided to the same space as the discharge port provided at the most downstream side of the closed space, and is discharged to the outside together with the fluid discharged from the discharge port. .
上記発明において、前記密閉空間の密閉が開始された後、前記密閉空間の容積変化が緩やか又は略一定となる第1領域と、前記第1領域の前に前記密閉空間の容積が減少する第2領域とが設定され、前記流体供給部が前記第1領域に設けられ、前記第1流体排出部が前記第2領域に設けられてもよい。 In the above invention, after the sealing of the sealed space is started, a first region in which the volume change of the sealed space is gradual or substantially constant, and a second region in which the volume of the sealed space decreases before the first region. The fluid supply section may be provided in the first area, and the first fluid discharge section may be provided in the second area.
この構成によれば、公転旋回運動によって、密閉空間の密閉が開始された後、密閉空間の容積変化が緩やか又は略一定となる第1領域が設定されている。また、密閉空間の容積が減少する第2領域が第1領域の前において設定されることによって、第1領域の前の第2領域において、流体が内周側に向かうにしたがい、密閉空間内の圧力が上昇する。圧力が上昇した流体は、第1領域では、内周側に向かうにしたがい、密閉空間内の圧力が略一定に維持される。
第1流体排出部が第2領域に設けられることによって、流体供給部よりも前の第2領域において、密閉空間が、流体供給部を介して供給される高圧の流体よりも高い圧力となることを防止でき、第1領域では、流体供給部を介して所定量の流体を密閉空間内へ供給することができる。
According to this configuration, the first region is set in which the change in the volume of the sealed space becomes gradual or substantially constant after the sealed space is started to be sealed by the orbital movement. In addition, by setting the second region in front of the first region where the volume of the sealed space decreases, the flow of the fluid in the sealed space increases toward the inner circumference in the second region before the first region. pressure rises. In the first region, the pressure in the sealed space is kept substantially constant as the fluid whose pressure rises moves toward the inner peripheral side.
By providing the first fluid discharge part in the second area, the sealed space in the second area in front of the fluid supply part has a higher pressure than the high-pressure fluid supplied via the fluid supply part. can be prevented, and in the first region, a predetermined amount of fluid can be supplied into the sealed space via the fluid supply portion.
上記発明において、前記第1領域の後に前記密閉空間の容積が減少する第3領域が設定され、前記第2流体排出部が前記第3領域に設けられてもよい。 In the above invention, a third area in which the volume of the sealed space decreases may be set after the first area, and the second fluid discharge section may be provided in the third area.
この構成によれば、密閉空間の容積が減少する第3領域が第1領域の後において設定されることによって、第1領域の後の第3領域において、流体が内周側に向かうにしたがい、密閉空間内の圧力が再び上昇する。
第2流体排出部が第3領域に設けられることによって、流体供給部よりも後の第3領域において、吐出口を介して排出される流体が所定以上に高い圧力となることを未然に防止できる。
According to this configuration, the third region in which the volume of the closed space decreases is set after the first region. The pressure in the enclosed space rises again.
By providing the second fluid discharge part in the third region, it is possible to prevent the fluid discharged through the discharge port from becoming a pressure higher than a predetermined value in the third region after the fluid supply part. .
上記発明において、前記第1壁体及び前記第2壁体の少なくとも一方は、渦巻方向の外周側から内周側に向かって該壁体の高さが連続的に増加する第1壁体傾斜部を有し、前記第1端板及び前記第2端板の少なくとも一方は、前記第1壁体傾斜部の歯先に対向する歯底面が該第1壁体傾斜部の傾斜に応じて傾斜する第1端板傾斜部を有し、前記第1壁体傾斜部及び前記第1端板傾斜部の位置及び形状によって、前記第1領域の少なくとも一部が設定されてもよい。 In the above invention, at least one of the first wall and the second wall is a first wall inclined portion in which the height of the wall continuously increases from the outer peripheral side to the inner peripheral side in the spiral direction. At least one of the first end plate and the second end plate has a tooth bottom surface facing the tip of the first wall inclined portion inclined according to the inclination of the first wall inclined portion A first end plate slanted portion may be provided, and at least a portion of the first region may be set by the positions and shapes of the first wall body slanted portion and the first end plate slanted portion.
この構成によれば、第1壁体傾斜部における壁体の高さが渦巻方向の外周側から内周側に向かって連続的に増加し、第1端板傾斜部において、第1壁体傾斜部の歯先に対向する歯底面が第1壁体傾斜部の傾斜に応じて傾斜する。これにより、公転旋回運動時、壁体の渦巻形状に応じて密閉空間の幅が減少すると共に、密閉空間の高さ、すなわち、端板間の対向面間距離が増加する。したがって、第1壁体傾斜部及び第1端板傾斜部の位置及び形状によって、密閉空間の容積変化が緩やか又は略一定となる第1領域の少なくとも一部が設定される。外周側から吸い込まれた流体が内周側に向かうにしたがい、第1領域では、密閉空間内の圧力が略一定に維持される。 According to this configuration, the height of the wall in the first inclined wall portion continuously increases from the outer peripheral side toward the inner peripheral side in the spiral direction, and the first wall inclined portion increases in the first end plate inclined portion. The tooth bottom surface facing the tooth tip of the portion is inclined according to the inclination of the first wall inclined portion. As a result, the width of the sealed space is reduced and the height of the sealed space, that is, the distance between the facing surfaces of the end plates is increased in accordance with the spiral shape of the wall during the revolution. Therefore, at least a part of the first region in which the change in volume of the sealed space is gradual or substantially constant is set by the positions and shapes of the first wall sloping portion and the first end plate sloping portion. As the fluid sucked from the outer peripheral side moves toward the inner peripheral side, the pressure in the closed space is maintained substantially constant in the first region.
さらに、壁体の高さが連続的に増加するようになっており、従来の壁体及び歯底に段部が設けられた段付きスクロール流体機械に比べて、流体漏れを少なくすることができる。 Furthermore, the height of the wall body increases continuously, so that fluid leakage can be reduced compared to conventional stepped scroll fluid machines in which steps are provided on the wall body and tooth bottom. .
第1壁体傾斜部及び第1端板傾斜部の傾斜は、滑らかに接続された傾斜に限定されるものではなく、小さな段差が階段状に接続されており、第1壁体傾斜部を全体としてみれば連続的に傾斜しているものも含まれる。第1壁体傾斜部及び第1端板傾斜部は、第1スクロール部材及び第2スクロール部材の両側に設けてもよいし、いずれか一方に設けてもよい。一方の壁体に第1壁体傾斜部を設け、他方の端板に第1端板傾斜部を設けた場合には、他方の壁体と一方の端板は平坦としてもよいし、従来の段付き形状と組み合わせた形状としてもよい。 The slopes of the first wall sloped portion and the first end plate sloped portion are not limited to smoothly connected slopes, and small steps are connected in a step-like manner so that the entire first wall sloped portion , it also includes those that are continuously inclined. The first wall inclined portion and the first end plate inclined portion may be provided on both sides of the first scroll member and the second scroll member, or may be provided on either one of them. When one wall is provided with the first wall sloped portion and the other end plate is provided with the first end plate sloped portion, the other wall and the one end plate may be flat, or a conventional A shape combined with a stepped shape may also be used.
上記発明において、前記第1壁体及び前記第2壁体の少なくとも一方は、渦巻方向の外周側から内周側に向かって該壁体の高さが連続的に減少する第2壁体傾斜部を有し、前記第1壁体及び前記第2壁体の少なくとも一方は、前記第1壁体傾斜部の歯先に対向する歯底面が該第2壁体傾斜部の傾斜に応じて傾斜する第2端板傾斜部を有し、前記第2壁体傾斜部及び前記第2端板傾斜部の位置及び形状によって、前記第2領域及び前記第3領域のそれぞれの少なくとも一部が設定されてもよい。 In the above invention, at least one of the first wall and the second wall is a second wall inclined portion in which the height of the wall continuously decreases from the outer circumference to the inner circumference in the spiral direction. At least one of the first wall body and the second wall body has a tooth bottom surface facing the tip of the first wall body slanted part that is slanted according to the slant of the second wall body slanted part A second end plate sloped portion is provided, and at least a portion of each of the second region and the third region is set by the positions and shapes of the second wall body sloped portion and the second end plate sloped portion. good too.
この構成によれば、第2壁体傾斜部における壁体の高さが外周側から内周側に向かって減少し、第2端板傾斜部において、第2壁体傾斜部の歯先に対向する歯底面が第2壁体傾斜部の傾斜に応じて傾斜する。したがって、第2壁体傾斜部及び第2端板傾斜部の位置及び形状によって、密閉空間の容積が減少する第2領域及び第3領域のそれぞれの少なくとも一部が設定される。これにより、外周側から吸い込まれた流体は内周側に向かうにしたがい、壁体の渦巻形状に応じた密閉空間の幅の減少によって圧縮されるだけでなく、密閉空間の高さ、すなわち、端板間の対向面間距離の減少によって更に圧縮されることになる。これにより、三次元圧縮が可能となり、小型化を実現することができる。 According to this configuration, the height of the wall in the second wall sloped portion decreases from the outer peripheral side to the inner peripheral side, and the second end plate sloped portion faces the tip of the second wall sloped portion. The bottom surface of the tooth is inclined according to the inclination of the second wall inclined portion. Therefore, at least a part of each of the second region and the third region where the volume of the closed space is reduced is set by the positions and shapes of the second wall body sloping portion and the second end plate sloping portion. As a result, the fluid sucked in from the outer peripheral side is not only compressed as it moves toward the inner peripheral side due to the reduction in the width of the closed space according to the spiral shape of the wall, but also the height of the closed space, that is, the edge of the closed space. Further compression results from a decrease in the face-to-face distance between the plates. As a result, three-dimensional compression becomes possible, and miniaturization can be achieved.
本発明によれば、流体供給部よりも前において、密閉空間が、所定以上の圧力となることを防止できため、圧縮工程途中又は膨張工程途中に中間圧の冷媒を確実に導入でき、さらに、密閉空間内の圧力上昇を抑制できる。スクロール流体機械が圧縮機として適用される場合、圧縮機効率の向上を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to prevent the sealed space from reaching a predetermined pressure or higher before the fluid supply section, so that intermediate-pressure refrigerant can be reliably introduced during the compression process or the expansion process. A pressure rise in the closed space can be suppressed. When the scroll fluid machine is applied as a compressor, it is possible to improve compressor efficiency.
以下に、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。
冷凍サイクル10は、図1に示すように、冷媒(流体)を圧縮するスクロール圧縮機1と、圧縮された冷媒の熱を外部に放熱する凝縮器2と、凝縮器2から流出した冷媒を減圧する高圧側に設けられる第1膨張弁3と、減圧された冷媒を液冷媒とガス冷媒とに分離するエコノマイザ(気液分離器)4と、液冷媒を更に減圧する低圧側に設けられる第2膨張弁5と、減圧された冷媒に熱を吸収させる蒸発器6と、エコノマイザ4からガス冷媒をスクロール圧縮機1に導くインジェクション流路7などを備える。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, embodiment which concerns on this invention is described with reference to drawings.
As shown in FIG. 1, the
スクロール圧縮機1は、密閉型圧縮機であり、図2に示すように、内部に密閉空間を有するハウジング11と、ハウジング11内に配置され、密閉空間内に取り込まれた冷媒を圧縮するスクロール圧縮機構12と、スクロール圧縮機構12に回転力を伝達する回転軸と、回転軸を介してスクロール圧縮機構12の旋回スクロール19を公転旋回運動させる電動モータを主たる要素として構成されている。
The
ハウジング11は、底部が下部カバーによって密閉され、下部カバーの上部には、上下方向に長い円筒状の中間カバー13を備えている。中間カバー13の上部には、ディスチャージカバー14及び上部カバー15が設けられて、ハウジング11が密閉されており、このディスチャージカバー14と上部カバー15間に、圧縮された高圧のガスが吐出される吐出チャンバー16が形成されている。
The bottom of the
ハウジング11内には、スクロール圧縮機構12が組み込まれるとともに、その下方にステータとロータとからなる電動モータが設置されている。電動モータは、ステータがハウジング11に固定設置されることによって組み込まれ、ロータには、回転軸が固定されている。
A
スクロール圧縮機構12は、ハウジング11に対して固定設置されている固定スクロール18と、摺動自在に支持され、固定スクロール18と噛み合わされることにより圧縮室20を形成する旋回スクロール19などを備える。
The
ハウジング11の側面には、冷媒を吸入する吸入口(図示せず。)が、密閉空間に連通するように形成されており、上部カバー15の頭頂側には、吐出チャンバー16と連通し、圧縮された冷媒ガスを吐出する吐出口15aが形成されている。
A suction port (not shown) for sucking the refrigerant is formed on the side surface of the
スクロール圧縮機構12は、吸入配管及び吸入口を介してハウジング11内に吸い込まれた冷媒ガスを、ハウジング11内部に対して開口されている外周側の吸入口21から圧縮室20内に吸い込み、圧縮する。圧縮された冷媒ガスは、固定スクロール18の中心部に設けられている吐出ポート22及びディスチャージカバー14に設けられている吐出口23を介して吐出チャンバー16内に吐出され、更に、上部カバー15に設けられ、吐出チャンバー16と連通している吐出管24を介して圧縮機の外部へと送出されるようになっている。
The
また、ディスチャージカバー14には、外部からスクロール圧縮機構12の圧縮室20の内部へ中間圧の冷媒を導入するインジェクション管25が上部カバー15を貫通して設けられる。インジェクション管25及びインジェクションポート(流体供給部)26を介して冷媒が圧縮室20へ供給される。
Further, the
リード弁27は、薄板状部材であって、吐出ポート22の出口部に設けられ、吐出ポート22を開閉する。リード弁27は、冷媒の流れを一方向のみに規定する。リード弁27が設けられることによって、冷媒は、圧縮室20から吐出チャンバー16側に流れる。
The
固定スクロール18は、図2に示されているように、略円板形状の端板(第1端板)18aと、端板18aの一側面上に立設された渦巻状の壁体(第1壁体)18bとを備えている。旋回スクロール19は、図2に示されているように、略円板形状の端板(第2端板)19aと、端板19aの一側面上に立設された渦巻状の壁体(第2壁体)19bとを備えている。各壁体18b,19bの渦巻形状は、例えば、インボリュート曲線やアルキメデス曲線を用いて定義されている。
As shown in FIG. 2, the fixed
固定スクロール18と旋回スクロール19は、その中心O1,O2を旋回半径ρだけ離し、壁体18b,19bの位相を180°ずらして噛み合わされ、両スクロール18,19の壁体18b、19bの歯先と歯底間に常温で僅かな高さ方向のクリアランス(チップクリアランス)を有するように組み付けられている。これにより、両スクロール18,19間に、その端板18a,19aと壁体18b、19bとにより囲まれて形成される複数対の圧縮室20がスクロール中心に対して対称に形成される。旋回スクロール19は、図示しないオルダムリング等の自転防止機構によって固定スクロール18の周りを公転旋回運動する。
The fixed
図2に示すように、向かい合う両端板18a,19a間の対向面間距離Lが、渦巻状の壁体18b,19bの外周側から内周側に向かって、連続的に減少又は増加するように、壁体18b,19bにおける歯先の傾斜や端板18a,19aにおける歯底面の傾斜が設定されている。
As shown in FIG. 2, the distance L between the
図3,図5及び図6に示すように、固定スクロール18の壁体18bには、外周側から内周側に向かって、壁体平坦部18b1、第2壁体傾斜部18b2、壁体平坦部18b3、第1壁体傾斜部18b4、壁体平坦部18b5、第2壁体傾斜部18b6、壁体平坦部18b7が順に設けられている。また、図3,図4及び図6に示すように、固定スクロール18の歯底面には、外周側から内周側に向けて、端板平坦部18a1、第2端板傾斜部18a2、端板平坦部18a3、第1端板傾斜部18a4、端板平坦部18a5、第2端板傾斜部18a6、端板平坦部18a7の順に設けられている。
As shown in FIGS. 3, 5, and 6, the
図7,図9及び図10に示すように、旋回スクロール19の壁体19bには、外周側から内周側に向かって、壁体平坦部19b1、第2壁体傾斜部19b2、壁体平坦部19b3、第1壁体傾斜部19b4、壁体平坦部19b5、第2壁体傾斜部19b6、壁体平坦部19b7が順に設けられている。また、図7,図8及び図10に示すように、旋回スクロール19の歯底面には、外周側から内周側に向けて、端板平坦部19a1、第2端板傾斜部19a2、端板平坦部19a3、第1端板傾斜部19a4、端板平坦部19a5、第2端板傾斜部19a6、端板平坦部19a7の順に設けられている。
As shown in FIGS. 7, 9 and 10, the
旋回スクロール19の壁体19bに設けられた壁体平坦部19b1,19b3,19b5,19b7は、それぞれ、外周側から内周側に向かって、高さが一定である。すなわち、旋回スクロール19の中心O2(図2参照)を通る軸線方向の寸法が一定とされている。なお、以下、壁体や歯底の高さは、中心O1,O2を通る軸線方向の寸法を意味する。
The wall flat portions 19b1, 19b3, 19b5, and 19b7 provided on the
図10に示されているように、旋回スクロール19の壁体19bの最外周側と最内周側には、それぞれ、高さが一定とされた壁体平坦部19b1,19b7が設けられている。これら壁体平坦部19b1,19b7は、図8に示すように、旋回スクロール19の中心O2(図2参照)まわりに180°(例えば180°以上360°以下、好ましくは210°以下)の領域にわたって設けられている。
As shown in FIG. 10, flat wall portions 19b1 and 19b7 having a constant height are provided on the outermost and innermost peripheral sides of the
旋回スクロール19の端板19aの歯底についても同様に、高さが一定とされた端板平坦部19a1,19a7が設けられている。これら端板平坦部19a1,19a7についても、旋回スクロール19の中心O2まわりに180°(例えば180°以上360°以下、好ましくは210°以下)の領域にわたって設けられている。
The bottom of the
図4に示すように、固定スクロール18についても、旋回スクロール19と同様に、壁体平坦部18b1,18b7及び端板平坦部18a1,18a7が設けられている。壁体平坦部18b1,18b7及び端板平坦部18a1,18a7についても、固定スクロール18の中心O1まわりに180°(例えば180°以上360°以下、好ましくは210°以下)の領域にわたって設けられている。
As shown in FIG. 4, the fixed
図10に示すように、旋回スクロール19の壁体19bに設けられた第1壁体傾斜部19b4は、外周側から内周側に向かって高さが連続的に増加する。図6に示すように、この第1壁体傾斜部19b4の歯先が対向する固定スクロール18の端板18a上の歯底面には、第1壁体傾斜部19b4の傾斜に応じて傾斜する第1端板傾斜部18a4が設けられている。同様に、図6に示すように、固定スクロール18の壁体18bに設けられた第1壁体傾斜部18b4も、外周側から内周側に向かって連続的に増加し、図10に示すように、この第1壁体傾斜部18b4の歯先に対向する旋回スクロール19の端板19a上の歯底面には、第1壁体傾斜部18b4の傾斜に応じて傾斜する第1端板傾斜部19a4が設けられている。第1壁体傾斜部18b4,19b4及び第1端板傾斜部18a4,19a4の渦巻方向の長さは、中心O1,O2回りに20°以上、好ましくは180°以上に相当する長さとされている。
As shown in FIG. 10, the first wall inclined portion 19b4 provided on the
これにより、旋回スクロール19の公転旋回運動時、壁体18b,19bの渦巻形状に応じて圧縮室20の幅が減少すると共に、圧縮室20の高さ、すなわち、端板18a,19a間の対向面間距離が増加する。したがって、第1壁体傾斜部18b4,19b4及び第1端板傾斜部18a4,19a4の渦巻方向の位置及び形状(例えば傾斜角度や渦巻方向の長さ)によって、圧縮室20の容積変化が緩やか又は略一定となる第1領域の少なくとも一部が設定される。外周側の吸入口21から吸い込まれた流体が内周側に向かうにしたがい、第1領域では、圧縮室20内の圧力が略一定に維持される。
As a result, when the orbiting
なお、第1領域は、渦巻方向にわたって、1つの第1壁体傾斜部18b4,19b4又は第1端板傾斜部18a4,19a4のみが設けられることによって設定されてもよいし、複数の第1壁体傾斜部18b4,19b4又は第1端板傾斜部18a4,19a4が直列に配置されることによって設定されてもよい。複数の第1壁体傾斜部18b4,19b4又は第1端板傾斜部18a4,19a4が直列に配置される場合は、それぞれの傾斜角度を異ならせたり、間に壁体平坦部又は端板平坦部を設けたりすることによって実現される。 In addition, the first region may be set by providing only one first wall sloped portion 18b4, 19b4 or first end plate sloped portion 18a4, 19a4 over the spiral direction, or may be set by providing a plurality of first walls. It may be set by arranging the body inclined portions 18b4, 19b4 or the first end plate inclined portions 18a4, 19a4 in series. When a plurality of first wall slanted portions 18b4, 19b4 or first end plate slanted portions 18a4, 19a4 are arranged in series, the respective slant angles may be different, or the wall flat portion or end plate flat portion may be arranged between them. It is realized by providing
固定スクロール18の端板18aには、圧縮室20内の流体圧力よりも高圧の冷媒を圧縮室20内に供給するインジェクションポート26が設けられる。旋回スクロール19が公転旋回運動をして、旋回スクロール19の壁体19bの歯先が、インジェクションポート26上へ移動して両者が重なると、圧縮室20とインジェクションポート26の連通が閉じられる。反対に、旋回スクロール19の壁体19bの歯先が、インジェクションポート26上から移動してインジェクションポート26が開口すると、圧縮室20とインジェクションポート26とが連通する。インジェクションポート26は、上述した圧縮室20の容積変化が緩やか又は略一定となる第1領域に設けられる。これにより、圧縮室20内の圧力変化が緩やか又は略一定の過程において、インジェクションポート26から供給される冷媒との圧力差を所定以上に維持したまま、冷媒を圧縮室20へ供給できる。第1領域では、中間圧冷媒のインジェクション工程が行われる。
The
旋回スクロール19の壁体19bに設けられた第2壁体傾斜部19b2,19b6は、外周側から内周側に向かって高さが連続的に減少する。この第2壁体傾斜部19b2,19b6の歯先が対向する固定スクロール18の端板18a上の歯底面には、第2壁体傾斜部19b2,19b6の傾斜に応じて傾斜する第2端板傾斜部18a2,18a6が設けられている。同様に、固定スクロール18の壁体18bに設けられた第2壁体傾斜部18b2,18b6も、外周側から内周側に向かって連続的に減少し、この第2壁体傾斜部18b2,18b6の歯先に対向する旋回スクロール19の端板19a上の歯底面には、第2壁体傾斜部18b2,18b6の傾斜に応じて傾斜する第2端板傾斜部19a2,19a6が設けられている。
The second wall inclined portions 19b2 and 19b6 provided on the
これにより、旋回スクロール19の公転旋回運動時、壁体18b,19bの渦巻形状に応じて圧縮室20の幅が減少すると共に、圧縮室20の高さ、すなわち、端板18a,19a間の対向面間距離が減少する。したがって、第2壁体傾斜部18b2,18b6,19b2,19b6及び第2端板傾斜部18a2,18a6,19a2,19a6の渦巻方向の位置及び形状(例えば傾斜角度や渦巻方向の長さ)によって、圧縮室20の容積が減少する第2領域及び第3領域のそれぞれの少なくとも一部が設定される。外周側の吸入口21から吸い込まれた冷媒は内周側に向かうにしたがい、壁体18b,19bの渦巻形状に応じた圧縮室20の幅の減少によって圧縮されるだけでなく、圧縮室20の高さ、すなわち、端板18a,19a間の対向面間距離の減少によって更に圧縮されることになる。これにより、三次元圧縮が可能となり、小型化を実現することができる。
As a result, when the orbiting
圧縮室20の容積が減少する第2領域は、旋回スクロール19の公転旋回運動に伴う圧縮室20の移動方向において第1領域の前に設定され、第3領域は、圧縮室20の移動方向において第1領域の後に設定される。第2領域は、外周側にて壁体18b,19b同士が噛み合って圧縮室20を形成して締め切った後から、第1領域が開始するまでの領域である。第3領域は、第1領域が終了した後から、圧縮された冷媒の吐出ポート22からの吐出が終了するまでの領域である。
The second region in which the volume of the
圧縮室20の容積が減少する第2領域が第1領域の前において設定されることによって、第1領域の前の第2領域において、冷媒が内周側に向かうにしたがい、圧縮室20内の圧力が上昇する。圧力が上昇した冷媒は、第1領域では、内周側に向かうが、圧縮室20内の圧力が略一定に維持される。そして、圧縮室20の容積が減少する第3領域が第1領域の後において設定されることによって、第1領域の後の第3領域において、冷媒が内周側に向かうにしたがい、圧縮室20内の圧力が再び上昇する。第2領域では、低段圧縮工程が行われ、第3領域では、高段圧縮工程が行われる。第1領域における圧縮室20の緩やかな容積変化又は略一定である容積変化とは、第2領域又は第3領域における圧縮室20の容積変化と比較して緩やか又は略一定であることをいう。
By setting the second region in which the volume of the
以上より、エコノマイザ4からインジェクション流路7及びインジェクションポート26を介してスクロール圧縮機構12の圧縮過程の途中へ冷媒を導入する2段圧縮冷凍サイクルが実現される。また、圧縮室20の容積が減少する第2領域と第3領域の間に、圧縮室20の容積変化が緩やか又は略一定となる第1領域が設けられ、スクロール圧縮機構12を一つのみ備える単段のスクロール圧縮機1において、エコノマイザ4からスクロール圧縮機構12の圧縮工程途中に中間圧の冷媒を導入できる。
As described above, a two-stage compression refrigeration cycle is realized in which the refrigerant is introduced from the economizer 4 through the
なお、本実施形態でいう第1壁体傾斜部18b4,19b4、第1端板傾斜部18a4,19a4、第2壁体傾斜部18b2,18b6,19b2,19b6及び第2端板傾斜部18a2,18a6,19a2,19a6における連続的という意味は、滑らかに接続された傾斜に限定されるものではなく、機械加工又は積層造形(AM)などによる製作時に不可避的に生じるような小さな段差が階段状に接続されており、傾斜部を全体としてみれば連続的に傾斜しているものも含まれる。ただし、いわゆる段付きスクロールのような大きな段差は含まれない。 In this embodiment, the first wall slanted portions 18b4, 19b4, the first end plate slanted portions 18a4, 19a4, the second wall slanted portions 18b2, 18b6, 19b2, 19b6, and the second end plate slanted portions 18a2, 18a6 , 19a2, 19a6 is not limited to smoothly connected slopes, but to small stepped connections such as are unavoidable during fabrication, such as by machining or additive manufacturing (AM). The inclined portion as a whole includes those that are continuously inclined. However, large steps such as so-called stepped scrolling are not included.
第1壁体傾斜部18b4,19b4、第1端板傾斜部18a4,19a4、第2壁体傾斜部18b2,18b6,19b2,19b6及び第2端板傾斜部18a2,18a6,19a2,19a6には、コーティングが施されてもよい。コーティングとしては、例えば、リン酸マンガン処理やニッケルリンめっき等が挙げられる。 In the first wall inclined portions 18b4, 19b4, the first end plate inclined portions 18a4, 19a4, the second wall inclined portions 18b2, 18b6, 19b2, 19b6 and the second end plate inclined portions 18a2, 18a6, 19a2, 19a6, A coating may be applied. Examples of coating include manganese phosphate treatment and nickel phosphor plating.
図6及び図10に示すように、第1壁体傾斜部18b4,19b4よりも外周側に配置される第2壁体傾斜部18b2,19b2の外周側端部18b8,19b8における歯先高さは、第1壁体傾斜部18b4,19b4の内周側端部18b9,19b9における歯先高さと同一であるとよい。これにより、第1壁体傾斜部18b4,19b4及び第2壁体傾斜部18b2,19b2を間に挟んで、一方の端部18b8,19b8と他方の端部18b9,19b9で測定を行うことができ、固定スクロール18又は旋回スクロール19の寸法測定を好適に行うことができる。
As shown in FIGS. 6 and 10, the tip height at the outer peripheral side ends 18b8, 19b8 of the second wall sloped portions 18b2, 19b2 arranged on the outer peripheral side of the first wall sloped portions 18b4, 19b4 is , and the tip height of the inner peripheral side end portions 18b9, 19b9 of the first wall body inclined portions 18b4, 19b4. As a result, the measurement can be performed at one end 18b8, 19b8 and the other end 18b9, 19b9 with the first wall body slanted parts 18b4, 19b4 and the second wall body slanted parts 18b2, 19b2 interposed therebetween. , the fixed
端板18a,19aについても、図6及び図10に示すように、第1端板傾斜部18a4,19a4よりも外周側に配置される第2端板傾斜部18a2,19a2の外周側端部18a8,19a8における歯底面高さは、第1端板傾斜部18a4,19a4の内周側端部18a9,19a9における歯底面高さと同一であるとよい。これにより、第1端板傾斜部18a4,19a4及び第2端板傾斜部18a2,19a2を間に挟んで、一方の端部18a8,19a8と他方の端部18a9,19a9で測定を行うことで、固定スクロール18又は旋回スクロール19の寸法測定を好適に行うことができる。
As for the
固定スクロール18の壁体18bの歯先には、チップシールが設けられる。チップシールは樹脂製とされており、対向する旋回スクロール19の端板19aの歯底に接触して流体をシールする。チップシールは、壁体18bの歯先に周方向にわたって形成されたチップシール溝18d内に収容されている。なお、旋回スクロール19の壁体19bの歯先に対しても同様に、チップシール溝19dが形成され、チップシール溝19d内にチップシールが設けられる。
A tip seal is provided on the tip of the
両スクロール18,19が相対的に公転旋回運動を行うと、旋回直径(旋回半径ρ×2)分だけ歯先と歯底の位置が相対的にずれる。この歯先と歯底の位置ずれに起因して、傾斜部では、歯先と歯底との間のチップクリアランスが変化する。例えば、図11(a)ではチップクリアランスTが小さく、図11(b)ではチップクリアランスTが大きいことを示している。チップシール28は、このチップクリアランスTが旋回運動によって変化しても、背面から圧縮流体によって端板19aの歯底側に押圧されるので、追従してシールできるようになっている。
When both scrolls 18 and 19 perform relative revolution orbital motion, the positions of the tip and bottom of the tooth are relatively displaced by the orbital diameter (orbital radius ρ×2). Due to the positional deviation between the tip and the root, the tip clearance between the tip and the bottom changes in the inclined portion. For example, FIG. 11(a) shows that the tip clearance T is small, and FIG. 11(b) shows that the tip clearance T is large. The
図2~図5及び図13に示すように、固定スクロール18の端板18aには、第1バイパスポート31及び第2バイパスポート32が設けられる。
As shown in FIGS. 2 to 5 and 13, the
第1バイパスポート31は、公転旋回運動に伴う圧縮室20の移動方向においてインジェクションポート26よりも前に設けられ、第1バイパスポート31は、圧縮室20内で圧縮され所定以上の圧力を有する冷媒を圧縮室20の外部へ排出する。第1バイパスポート31は第2領域に設けられている。これにより、インジェクションポート26よりも前の第2領域において、圧縮室20が、所定以上の圧力、例えば、インジェクションポート26を介して供給される高圧の冷媒よりも高い圧力となることを防止でき、第1領域では、インジェクションポート26を介して所定量の冷媒を圧縮室20内へ供給することができる。
The
第1バイパスポート31の出口は、インジェクションポート26の出口と同一の空間に開口して形成される。これにより、第1バイパスポート31から排出された冷媒は、インジェクションポート26の出口と同一の空間に導かれ、インジェクションポート26から供給される冷媒と共に再び圧縮室20内へ供給される。
The outlet of the
第2バイパスポート32が、公転旋回運動に伴う圧縮室20の移動方向においてインジェクションポート26よりも後に設けられ、第2バイパスポート32は、圧縮室20内で圧縮され所定以上の圧力を有する冷媒を圧縮室20の外部へ排出する。これにより、インジェクションポート26よりも後の第3領域において、圧縮室20が、所定以上の圧力、例えば、吐出ポート22を介して排出される冷媒が所定以上に高い圧力となることを未然に防止できる。
The
第2バイパスポート32の出口は、圧縮室20の最下流に設けられた吐出ポート22と同一の空間に開口して形成される。これにより、第2バイパスポート32から排出された冷媒は、圧縮室20の最下流に設けられた吐出ポート22と同一の空間に導かれ、吐出ポート22から吐出された冷媒と共に外部へ排出される。
The outlet of the
上述したスクロール圧縮機1は、以下のように動作する。
図示しない電動モータ等の駆動源によって、旋回スクロール19が固定スクロール18回りに公転旋回運動を行う。これにより、各スクロール18,19の外周側から流体を吸い込み、各壁体18b,19b及び各端板18a,19aによって囲まれた圧縮室20に冷媒を取り込む。
The
The orbiting
まず、外周側にて壁体18b,19b同士が噛み合って圧縮室20を形成して締め切った後に、第2領域において、圧縮室20内の冷媒は外周側から内周側に移動するにしたがい圧縮され、図12に示すように、圧縮室20内の圧力が上昇する。圧縮された冷媒は、第1領域へ移動し、第1領域では、冷媒は内周側に向かう。そして、インジェクション管25及びインジェクションポート(流体供給部)26を介して、エコノマイザ4から中間圧の冷媒が圧縮室20へ供給される。第1領域では、図12に示すように、圧縮室20内の圧力変化が緩やか又は略一定であり、エコノマイザ4から供給される冷媒との圧力差を所定以上に維持したまま、流体を圧縮室20へ供給できる。
First, after the
その後、冷媒は第3領域へ移動し、第3領域において、冷媒が内周側に向かうにしたがい圧縮され、図12に示すように、圧縮室20内の圧力が再び上昇する。圧縮された冷媒は、最終的に固定スクロール18に形成された吐出ポート22から吐出される。
After that, the refrigerant moves to the third region, and in the third region, the refrigerant is compressed toward the inner circumference, and the pressure in the
以上の通り、本実施形態のスクロール圧縮機1によれば、以下の作用効果を奏する。
第1バイパスポート31が、公転旋回運動に伴う圧縮室20の移動方向においてインジェクションポート26よりも前に設けられていることにより、インジェクションポート26よりも前の第2領域において、圧縮室20が、所定以上の圧力となることを防止できる例えば、インジェクションポート26を介して供給される高圧の冷媒よりも高い圧力となることを防止できる場合、第1領域では、インジェクションポート26を介して所定量の冷媒を圧縮室20内へ供給することができる。
As described above, according to the
Since the
第1バイパスポート31の出口が、インジェクションポート26の出口と同一の空間に開口して形成される場合、第1バイパスポート31から排出された冷媒は、インジェクションポート26の出口と同一の空間に導かれる。その結果、冷媒は、インジェクションポート26から供給される冷媒と共に再び圧縮室20内へ供給される。
When the outlet of the
第2バイパスポート32が、公転旋回運動に伴う圧縮室20の移動方向においてインジェクションポート26よりも後に設けられていることにより、第2バイパスポート32は、圧縮室20内で圧縮され所定以上の圧力を有する冷媒を圧縮室20の外部へ排出する。その結果、インジェクションポート26よりも後の第3領域において、圧縮室20が、所定以上の圧力、例えば、吐出ポート22を介して排出される冷媒が所定以上に高い圧力となることを未然に防止できる。
Since the
第2バイパスポート32の出口が、圧縮室20の最下流に設けられた吐出ポート22と同一の空間に開口して形成される場合、第2バイパスポート32から排出された冷媒は、圧縮室20の最下流に設けられた吐出ポート22と同一の空間に導かれる。その結果、冷媒は、吐出ポート22から吐出された冷媒と共に外部へ排出される。
When the outlet of the
端板18a,19a間の対向面間距離が壁体18b,19bの外周側から内周側に向かって連続的に減少する傾斜を設けることとしたので、三次元圧縮が可能となり、小型化を実現することができる。
Since the distance between the facing surfaces of the
端板18a,19a間の対向面間距離が壁体18b,19bの外周側から内周側に向かって連続的に増加する傾斜を設けることとしたので、圧縮室20の密閉が開始された後、圧縮室20の容積変化が緩やか又は略一定となる第1領域が設定される。第1領域にインジェクションポート26が設けられることから、圧縮室20内の圧力変化が緩やかな又は略一定の過程において、供給される冷媒との圧力差を所定以上に維持したまま、冷媒を圧縮室20へ確実に供給できる。
Since the distance between the facing surfaces between the
端板18a,19a間の対向面間距離が壁体18b,19bの外周側から内周側に向かって連続的に減少する傾斜を設けることとしたので、三次元圧縮が可能となり、小型化を実現することができる。
Since the distance between the facing surfaces of the
さらに、傾斜部が連続的に増加又は減少するようになっており、従来の壁体及び歯底に段部が設けられた段付きスクロール流体機械に比べて、流体漏れを少なくすることができる。 Furthermore, the inclined portion is continuously increased or decreased, and fluid leakage can be reduced compared to the conventional stepped scroll fluid machine in which the wall and tooth bottom are provided with steps.
各壁体18b,19bの歯先にチップシール28を設けることとしたので、旋回運動に応じて傾斜部における歯先と歯底との間のチップクリアランスT(図11参照)が変化しても、チップシールを追従させることができ、流体漏れを抑制することができる。
Since the tip seals 28 are provided on the tips of the
壁体18b,19b及び/又は端板18a,19aにコーティングを施すこととした。これにより、加工精度を出すのが難しい傾斜部の加工バラツキをコーティングの膜厚で補うことができ、流体漏れをさらに抑制することができる。
The
壁体18b,19b及び端板18a,19aの最外周部及び最内周部に壁体平坦部18b1,18b7,19b1,19b7及び端板平坦部18a1,18a7,19a1,19a7を設けることとした。これにより、壁体の歯先が傾斜していると計測点の設定が難しく計測精度を上げることが困難となることを回避して、形状測定を精度良く行うことができる。そして、スクロール形状の寸法管理やチップクリアランス管理が容易になる。
Wall flat portions 18b1, 18b7, 19b1, 19b7 and end plate flat portions 18a1, 18a7, 19a1, 19a7 are provided on the outermost and innermost peripheral portions of the
壁体平坦部18b1,18b7,19b1,19b7及び端板平坦部18a1,18a7,19a1,19a7を180°の領域にわたって設けることで、スクロール18,19の中心01,02を挟んだ両側の平坦部で測定を行うことができる。これにより固定スクロール18又は旋回スクロール19の形状寸法を好適に行うことができる。
また、平坦部の範囲が180°を大きく超えてしまうと、傾斜部の領域が減少し傾斜部の傾きφが大きくなってしまう。傾きφが大きくなると公転旋回運動時の旋回直径に起因するチップクリアランスTの変化量が大きくなり流体漏れが大きくなるおそれがある。したがって、壁体平坦部18b1,18b7,19b1,19b7及び端板平坦部18a1,18a7,19a1,19a7は180°の領域とされている。ただし、この180°は厳密なものではなく、流体漏れが大きくならない範囲で180°を多少(例えば30°程度)超えた角度は許容される。
By providing the wall flat portions 18b1, 18b7, 19b1, 19b7 and the end plate flat portions 18a1, 18a7, 19a1, 19a7 over a region of 180°, the flat portions on both sides of the
Further, if the range of the flat portion greatly exceeds 180°, the area of the inclined portion is reduced and the inclination φ of the inclined portion becomes large. If the inclination φ becomes large, the amount of change in the tip clearance T due to the turning diameter during the revolution movement becomes large, and there is a possibility that the fluid leakage becomes large. Therefore, the wall flat portions 18b1, 18b7, 19b1, 19b7 and the end plate flat portions 18a1, 18a7, 19a1, 19a7 are defined as 180° areas. However, this 180° is not a strict angle, and an angle slightly exceeding 180° (for example, about 30°) is allowed within a range in which fluid leakage does not increase.
傾斜部の傾きφを、渦巻状の壁体18b,19bが延在する周方向に対して一定となるようにした。これにより、公転旋回運動時の旋回直径に起因するチップクリアランスTを傾斜部の各位置において同等とすることができ、流体漏れを抑制することができる。
The inclination φ of the inclined portion is made constant with respect to the circumferential direction in which the
本実施形態では、第1壁体傾斜部18b4,19b4、第1端板傾斜部18a4,19a4、第2壁体傾斜部18b2,18b6,19b2,19b6及び第2端板傾斜部18a2,18a6,19a2,19a6を両スクロール18,19に設けることとしたが、いずれか一方に設けてもよい。
具体的には、一方の壁体(例えば旋回スクロール19の壁体19b)に第1壁体傾斜部19b4及び第2壁体傾斜部19b2,19b6を設け、他方の端板(例えば固定スクロール18の端板18a)に第1端板傾斜部19a4及び第2端板傾斜部19a2,19a6を設けた場合には、他方の壁体18bと一方の端板19aは平坦とする。
また、従来の段付き形状と組み合わせた形状、すなわち、固定スクロール18の端板18aに第1端板傾斜部18a4及び第2端板傾斜部18a2,18a6を設ける一方で、旋回スクロール19の端板19aに段部が設けられた形状と組み合わせてもよい。
In the present embodiment, first wall sloped portions 18b4, 19b4, first end plate sloped portions 18a4, 19a4, second wall sloped portions 18b2, 18b6, 19b2, 19b6, and second end plate sloped portions 18a2, 18a6, 19a2 , 19a6 are provided on both
Specifically, one wall (for example, the
In addition, a shape combined with a conventional stepped shape, that is, the
本実施形態では、壁体平坦部18b1,18b7,19b1,19b7及び端板平坦部18a1,18a7,19a1,19a7を設けることとしたが、内周側及び/又は外周側の平坦部を省略して第2壁体傾斜部18b2,19b2を壁体18b,19bの全体に延長して設けるようにしてもよい。
In this embodiment, the wall flat portions 18b1, 18b7, 19b1, 19b7 and the end plate flat portions 18a1, 18a7, 19a1, 19a7 are provided, but the flat portions on the inner peripheral side and/or the outer peripheral side are omitted. The second wall inclined portions 18b2, 19b2 may be provided extending over the
本実施形態では、第1領域、第2領域、及び、第3領域が設定される場合について説明したが、本発明はこの例に限定されない。インジェクションポート(流体供給部)が設置される圧縮機構であれば、同様に、インジェクションポートの前後に第1バイパスポート(第1流体排出部)又は第2バイパスポート(第2流体排出部)を設けることができる。また、第1領域の設定についても、第1壁体傾斜部、第1端板傾斜部、第2壁体傾斜部及び第2端板傾斜部を形成する例に限定されず、段付きスクロール部材のように段差部によって、圧縮室の容積変化が緩やか又は略一定となる第1領域が設定されてもよい。 Although the case where the first area, the second area, and the third area are set has been described in this embodiment, the present invention is not limited to this example. If the compression mechanism is provided with an injection port (fluid supply section), similarly, a first bypass port (first fluid discharge section) or a second bypass port (second fluid discharge section) is provided before and after the injection port. be able to. Also, the setting of the first region is not limited to the example of forming the first wall sloped portion, the first end plate sloped portion, the second wall sloped portion, and the second end plate sloped portion. A first region in which the change in volume of the compression chamber is gradual or substantially constant may be set by the stepped portion as in .
本実施形態では、スクロール圧縮機として説明したが、膨張機として用いるスクロール膨張機に対しても本発明を適用することができる。 Although the scroll compressor has been described in this embodiment, the present invention can also be applied to a scroll expander used as an expander.
1 :スクロール圧縮機
2 :凝縮器
3 :第1膨張弁
4 :エコノマイザ
5 :第2膨張弁
6 :蒸発器
7 :インジェクション流路
10 :冷凍サイクル
11 :ハウジング
12 :スクロール圧縮機構
13 :中間カバー
14 :ディスチャージカバー
15 :上部カバー
15a :吐出口
16 :吐出チャンバー
18 :固定スクロール
18a :端板
18a1 :端板平坦部
18a2 :第2端板傾斜部
18a3 :端板平坦部
18a4 :第1端板傾斜部
18a5 :端板平坦部
18a6 :第2端板傾斜部
18a7 :端板平坦部
18a8 :外周側端部
18a9 :内周側端部
18b :壁体
18b1 :壁体平坦部
18b2 :第2壁体傾斜部
18b3 :壁体平坦部
18b4 :第1壁体傾斜部
18b5 :壁体平坦部
18b6 :第2壁体傾斜部
18b7 :壁体平坦部
18b8 :外周側端部
18b9 :内周側端部
18d :チップシール溝
19 :旋回スクロール
19a :端板
19a1 :端板平坦部
19a2 :第2端板傾斜部
19a3 :端板平坦部
19a4 :第1端板傾斜部
19a5 :端板平坦部
19a6 :第2端板傾斜部
19a7 :端板平坦部
19a8 :外周側端部
19a9 :内周側端部
19b :壁体
19b1 :壁体平坦部
19b2 :第2壁体傾斜部
19b3 :壁体平坦部
19b4 :第1壁体傾斜部
19b5 :壁体平坦部
19b6 :第2壁体傾斜部
19b7 :壁体平坦部
19b8 :外周側端部
19b9 :内周側端部
20 :圧縮室
21 :吸入口
22 :吐出ポート
23 :吐出口
24 :吐出管
25 :インジェクション管
26 :インジェクションポート
27 :リード弁
28 :チップシール
31 :第1バイパスポート
32 :第2バイパスポート
Reference Signs List 1: scroll compressor 2: condenser 3: first expansion valve 4: economizer 5: second expansion valve 6: evaporator 7: injection passage 10: refrigerating cycle 11: housing 12: scroll compression mechanism 13: intermediate cover 14 : Discharge cover 15 : Upper cover 15a : Discharge port 16 : Discharge chamber 18 : Fixed scroll 18a : End plate 18a1 : End plate flat portion 18a2 : Second end plate inclined portion 18a3 : End plate flat portion 18a4 : First end plate inclined portion Portion 18a5: flat end plate portion 18a6: second inclined end plate portion 18a7: flat end plate portion 18a8: outer peripheral side end portion 18a9: inner peripheral side end portion 18b: wall 18b1: wall flat portion 18b2: second wall Inclined portion 18b3 : Flat wall portion 18b4 : First inclined wall portion 18b5 : Flat wall portion 18b6 : Second inclined wall portion 18b7 : Flat wall portion 18b8 : Outer edge 18b9 : Inner edge 18d : Tip seal groove 19 : Orbiting scroll 19a : End plate 19a1 : End plate flat portion 19a2 : Second end plate inclined portion 19a3 : End plate flat portion 19a4 : First end plate inclined portion 19a5 : End plate flat portion 19a6 : Second End plate inclined portion 19a7 : End plate flat portion 19a8 : Outer peripheral side end portion 19a9 : Inner peripheral side end portion 19b : Wall 19b1 : Wall flat portion 19b2 : Second wall inclined portion 19b3 : Wall flat portion 19b4 : Second 1 wall inclined portion 19b5: wall flat portion 19b6: second wall inclined portion 19b7: wall flat portion 19b8: outer peripheral side end portion 19b9: inner peripheral side end portion 20: compression chamber 21: suction port 22: discharge port 23: Discharge port 24: Discharge pipe 25: Injection pipe 26: Injection port 27: Reed valve 28: Chip seal 31: First bypass port 32: Second bypass port
Claims (10)
前記第1端板に向かい合うように配置された第2端板上に渦巻状の第2壁体が設けられ、該第2壁体が前記第1壁体と噛み合って密閉空間を形成するように相対的に公転旋回運動を行う第2スクロール部材と、
を備え、
前記第1端板又は前記第2端板に、前記密閉空間内の流体圧力よりも高圧の流体を前記密閉空間内に供給する流体供給部が設けられ、
前記第1端板又は前記第2端板には、前記公転旋回運動に伴う前記密閉空間の移動方向において前記流体供給部よりも前において、前記密閉空間内で圧縮され所定以上の圧力を有する流体の圧力が前記流体供給部から供給される高圧の流体の圧力よりも低くなるように前記密閉空間内の流体を前記密閉空間の外部へ排出する第1流体排出部が設けられ、
前記第1壁体及び前記第2壁体の少なくとも一方は、渦巻方向の外周側から内周側に向かって該壁体の高さが連続的に減少する第2壁体傾斜部を有し、
前記第1壁体及び前記第2壁体の少なくとも一方は、前記第2壁体傾斜部の歯先に対向する歯底面が該第2壁体傾斜部の傾斜に応じて傾斜する第2端板傾斜部を有し、
前記第1流体排出部は、前記第2端板傾斜部に設けられていることを特徴とするスクロール流体機械。 a first scroll member having a spiral first wall on a first end plate;
A spiral second wall is provided on a second end plate arranged to face the first end plate, and the second wall meshes with the first wall to form a closed space. a second scroll member that relatively performs a revolving motion;
with
The first end plate or the second end plate is provided with a fluid supply unit that supplies a fluid having a higher pressure than the fluid pressure in the sealed space into the sealed space,
In the first end plate or the second end plate, a fluid having a pressure equal to or higher than a predetermined value and compressed in the sealed space is provided in front of the fluid supply unit in the movement direction of the sealed space accompanying the revolution orbital motion. a first fluid discharge section for discharging the fluid in the sealed space to the outside of the sealed space so that the pressure of the fluid is lower than the pressure of the high-pressure fluid supplied from the fluid supply section ;
At least one of the first wall and the second wall has a second wall inclined portion in which the height of the wall continuously decreases from the outer circumference to the inner circumference in the spiral direction,
At least one of the first wall and the second wall is a second end plate in which a tooth bottom surface facing the tip of the second wall inclined portion is inclined according to the inclination of the second wall inclined portion. having an inclined portion,
A scroll fluid machine , wherein the first fluid discharge portion is provided at the second end plate inclined portion .
前記流体供給部が前記第1領域に設けられ、
前記第1流体排出部が前記第2領域に設けられることを特徴とする請求項3又は4に記載のスクロール流体機械。 After the sealing of the sealed space is started, a first region in which the volume change of the sealed space is moderate or substantially constant and a second region in which the volume of the sealed space decreases before the first region are set. is,
the fluid supply unit is provided in the first region,
5. The scroll fluid machine according to claim 3, wherein the first fluid discharge portion is provided in the second area.
前記第2流体排出部が前記第3領域に設けられることを特徴とする請求項5に記載のスクロール流体機械。 A third region is set after the first region in which the volume of the sealed space decreases,
6. The scroll fluid machine according to claim 5, wherein said second fluid discharge portion is provided in said third area.
前記第1端板及び前記第2端板の少なくとも一方は、前記第1壁体傾斜部の歯先に対向する歯底面が該第1壁体傾斜部の傾斜に応じて傾斜する第1端板傾斜部を有し、
前記第1壁体傾斜部及び前記第1端板傾斜部の位置及び形状によって、前記第1領域の少なくとも一部が設定されていることを特徴とする請求項5又は6に記載のスクロール流体機械。 at least one of the first wall and the second wall has a first wall inclined portion in which the height of the wall continuously increases from the outer circumference to the inner circumference in the spiral direction;
At least one of the first end plate and the second end plate is a first end plate in which a tooth bottom surface facing the tip of the first wall inclined portion is inclined according to the inclination of the first wall inclined portion. having an inclined portion,
7. The scroll fluid machine according to claim 5 , wherein at least part of said first region is defined by the positions and shapes of said first wall inclined portion and said first end plate inclined portion. .
前記第1端板に向かい合うように配置された第2端板上に渦巻状の第2壁体が設けられ、該第2壁体が前記第1壁体と噛み合って密閉空間を形成するように相対的に公転旋回運動を行う第2スクロール部材と、A spiral second wall is provided on a second end plate arranged to face the first end plate, and the second wall meshes with the first wall to form a closed space. a second scroll member that relatively performs a revolving motion;
を備え、with
前記第1端板又は前記第2端板に、前記密閉空間内の流体圧力よりも高圧の流体を前記密閉空間内に供給する流体供給部が設けられ、The first end plate or the second end plate is provided with a fluid supply unit that supplies a fluid having a higher pressure than the fluid pressure in the sealed space into the sealed space,
前記第1端板又は前記第2端板には、前記公転旋回運動に伴う前記密閉空間の移動方向において前記流体供給部よりも前において、前記密閉空間内で圧縮され所定以上の圧力を有する流体の圧力が前記流体供給部から供給される高圧の流体の圧力よりも低くなるように前記密閉空間内の流体を前記密閉空間の外部へ排出する第1流体排出部が設けられ、In the first end plate or the second end plate, a fluid having a pressure equal to or higher than a predetermined value and compressed in the sealed space is provided in front of the fluid supply unit in the movement direction of the sealed space accompanying the revolution orbital motion. a first fluid discharge section for discharging the fluid in the sealed space to the outside of the sealed space so that the pressure of the fluid is lower than the pressure of the high-pressure fluid supplied from the fluid supply section;
前記第1流体排出部の出口は、前記流体供給部の出口と同一の空間に開口して形成されていることを特徴とするスクロール流体機械。A scroll fluid machine, wherein the outlet of the first fluid discharge section is formed to open in the same space as the outlet of the fluid supply section.
前記第1端板に向かい合うように配置された第2端板上に渦巻状の第2壁体が設けられ、該第2壁体が前記第1壁体と噛み合って密閉空間を形成するように相対的に公転旋回運動を行う第2スクロール部材と、A spiral second wall is provided on a second end plate arranged to face the first end plate, and the second wall meshes with the first wall to form a closed space. a second scroll member that relatively performs a revolving motion;
を備え、with
前記第1端板又は前記第2端板に、前記密閉空間内の流体圧力よりも高圧の流体を前記密閉空間内に供給する流体供給部が設けられ、The first end plate or the second end plate is provided with a fluid supply unit that supplies a fluid having a higher pressure than the fluid pressure in the sealed space into the sealed space,
前記第1端板又は前記第2端板には、前記公転旋回運動に伴う前記密閉空間の移動方向において前記流体供給部よりも前において、前記密閉空間内で圧縮され所定以上の圧力を有する流体の圧力が前記流体供給部から供給される高圧の流体の圧力よりも低くなるように前記密閉空間内の流体を前記密閉空間の外部へ排出する第1流体排出部が設けられ、In the first end plate or the second end plate, a fluid having a pressure equal to or higher than a predetermined value and compressed in the sealed space is provided in front of the fluid supply unit in the movement direction of the sealed space accompanying the revolution orbital motion. a first fluid discharge section for discharging the fluid in the sealed space to the outside of the sealed space so that the pressure of the fluid is lower than the pressure of the high-pressure fluid supplied from the fluid supply section;
前記第1端板又は前記第2端板には、前記公転旋回運動に伴う前記密閉空間の移動方向において前記流体供給部よりも後において、前記密閉空間内で圧縮され所定以上の圧力を有する流体を前記密閉空間の外部へ排出する第2流体排出部が設けられ、In the first end plate or the second end plate, a fluid having a pressure equal to or higher than a predetermined value and compressed in the sealed space after the fluid supply unit in the moving direction of the sealed space accompanying the revolution orbital motion. is provided to the outside of the sealed space,
前記密閉空間の密閉が開始された後、前記密閉空間の容積変化が緩やか又は略一定となる第1領域と、前記第1領域の前に前記密閉空間の容積が減少する第2領域とが設定され、After the sealing of the sealed space is started, a first region in which the volume change of the sealed space is moderate or substantially constant and a second region in which the volume of the sealed space decreases before the first region are set. is,
前記流体供給部が前記第1領域に設けられ、the fluid supply unit is provided in the first region,
前記第1流体排出部が前記第2領域に設けられ、the first fluid discharge part is provided in the second region,
前記第1領域の後に前記密閉空間の容積が減少する第3領域が設定され、A third region is set after the first region in which the volume of the sealed space decreases,
前記第2流体排出部が前記第3領域に設けられ、the second fluid discharge part is provided in the third region,
前記第1壁体及び前記第2壁体の少なくとも一方は、渦巻方向の外周側から内周側に向かって該壁体の高さが連続的に減少する第2壁体傾斜部を有し、At least one of the first wall and the second wall has a second wall inclined portion in which the height of the wall continuously decreases from the outer circumference to the inner circumference in the spiral direction,
前記第1壁体及び前記第2壁体の少なくとも一方は、前記第2壁体傾斜部の歯先に対向する歯底面が該第2壁体傾斜部の傾斜に応じて傾斜する第2端板傾斜部を有し、At least one of the first wall and the second wall is a second end plate in which a tooth bottom surface facing the tip of the second wall inclined portion is inclined according to the inclination of the second wall inclined portion. having an inclined portion,
前記第2壁体傾斜部及び前記第2端板傾斜部の位置及び形状によって、前記第2領域及び前記第3領域のそれぞれの少なくとも一部が設定されていることを特徴とするスクロール流体機械。A scroll fluid machine, wherein at least a part of each of said second area and said third area is set according to the positions and shapes of said second wall inclined portion and said second end plate inclined portion.
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