JPH0550599B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、スクロール流体機械に係り、さらに
詳しくは、作動中の過圧縮を抑えるに好適なスク
ロール流体機械に関する。

［従来の技術］ 従来のスクロール流体機械の一例は、特開昭50
−32512号公報に示されており、この構成を第６
図および第７図により説明する。

旋回スクロール１は鏡板部１ａと、この鏡板部
１ａに直立しているラツプ部１ｂとからなる。ラ
ツプ部１ｂはインボリユートまたはインボリユー
トに近い曲線に成形されており、一様な厚さｔと
一様な高さｈをもつている。鏡板部１ａとラツプ
部１ｂとは通常一体のものである。固定スクロー
ル２は旋回スクロール１と全く同じ構成である
が、鏡板部２ａの外周部に流入側となる吸入室を
備え、鏡板部２ａの中心に流出側となる吐出ポー
ト３を備えている。

旋回スクロール１と固定スクロール２とは各ラ
ツプ１ｂ，２ｂの巻き終り端１b′と２b′とが約
180℃ずらした状態で合わされている。

固定スクロール２に対して旋回スクロール１を
固定スクロール２の心Ofを中心にして反時計方
向に公転させる。

公転中は、旋回スクロール１を、旋回スクロー
ル１の心Omを中心に公転と同一角度時計方向に
自転させて、見かけ上、旋回スクロール１が自転
しないようにする。このように旋回スクロール１
を公転させることによつて、密閉状態の作動空間
４，５を縮小していき、ガスを圧縮して流吐出口
３から吐出する。

［発明が解決しようとする課題］ このようなスクロール流体機械を圧縮機として
用いた場合に両スクロールによつて形成される作
動空間が旋回運動に伴ない吸入を完了後、中心に
向かつて移動し固定スクロールの中心部に設けた
流出口に通ずる間、各作動空間の圧力は、その吐
出圧力にかかわらず、常に吸入圧力と作動空間の
容積変化により一定の圧力履歴をたどる。即ち、
吸入完了時の作動空間の容積をV_s、圧縮過程の
作動空間の容積をV_i、吸入圧力をP_sとし、圧縮過
程をポリトロープ変化とすると圧縮過程の圧力P_i
は、 P_i＝P_s（V_s／V_i）ⁿ ……(1) 但し、ｎ：ポリトロープ指数で表わされる。

一方、スクロール流体機械を圧縮機械として冷
凍サイクルに使用した場合に、その冷凍サイクル
の使用条件により、圧縮機の吐出圧力が理想的な
圧縮過程における吐出圧力より変化するが、例え
ば冷凍サイクルの使用条件により、圧縮機の吐出
口を絞る必要があるときには、その吐出圧力が高
くなり、この場合には理想的な圧縮過程のＰ−Ｖ
曲線より異なる経路をたどり圧縮不足の状態を呈
する。また、起動時などの吸入圧力と吐出圧力と
の差が無い場合にはその吐出圧が低くなり、この
場合にも理想的な圧縮過程のＰ−Ｖ曲線より異な
る経路をたどり過圧縮の状態を呈する。この結
果、過圧縮のための損失仕事が発生し、効率が低
下するという問題があつた。

本発明は上述の事柄にもとづいてなされたもの
で、特に、上記した過圧縮の状態に伴う損失動力
を低減するとともに、過圧縮防止運転に際して旋
回スクロールに作用する圧力にアンバランスの生
ずることのない効率の良いスクロール流体機械を
提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の上記目的は、スクロール流体機械にお
ける対をなす作動密閉空間が流出側へ流体を吐出
させる一対の最小密閉空間になる手前、つまり流
出口に通ずる以前の一対の作動密閉空間と流出口
側とを連通する少なくとも一対の通路を設け、こ
の通路のそれぞれに、該通路を開閉する過圧縮防
止用の弁を設けることにより達成される。

すなわち、本発明のスクロール流体機械は、鏡
板部と、これに直立しているうず巻き状のラツプ
部とを有する固定スクロールおよび旋回スクロー
ルがラツプ同士でかみ合い、両スクロール間に複
雑の対をなす作動密閉空間が形成されており、旋
回スクロールが固定スクロールに対して見かけ上
自転しないように旋回することにより、上記対を
なす作動密度空間が流入側より流体を取り入れて
締切つた直後の一対の最大密閉空間から流出側へ
流体を吐出させる直前の一対の最小密閉空間まで
容積を変化させて流体の圧縮を行ない、該圧縮流
体を上記流出側へ吐出させるスクロール流体機械
において、上記一対の最小密閉空間になる手前位
置で形成される一対の作動密閉空間のそれぞれを
上記流出側と連通するとともに、前記固定スクロ
ールの鏡板部中心に関しほぼ対称的に位置し、か
つ、旋回運動中に前記旋回スクロールのラツプ幅
によつて上記一対の作動密閉空間にのぞむ開口部
が塞がれる少なくとも一対の通路を固定スクロー
ル側に設け、該一対の通路のそれぞれに同時的に
開閉する過圧縮防止用の開閉弁を設けたことを特
徴とするものである。

［作用］ 最小密閉空間となる一対の作動密閉空間の圧力
が流出側圧力よりも高い場合には作動密閉空間が
最小密閉空間となる手前の位置で、すなわち通常
における流出口に連通する以前に、固定スクロー
ルの鏡板部中心に関しほぼ対称的に位置する少な
くとも一対の通路に各設けられた過圧縮防止用の
開閉弁を同時に開くことにより、流体を流出口側
に送り出し、作動空間内の圧力が異常に上昇する
ことを防止し、しかも、このような過圧縮防止運
転に際し旋回スクロールに作用する圧力にアンバ
ランスを生じることがなく、旋回スクロールの円
滑な旋回運動を可能とする。これにより、過圧縮
による損失動力が低減し、効率を向上させること
ができる。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図によ
り説明する。

第１図および第２図は本発明の一実施例を示す
ものである。両図において、従来の同一または相
当するものには、第６図および第７図で用いた符
号と同一符号を付し、説明は省略する。

固定スクロール２の鏡板部２ａに、溝形式の通
路８および９を設け、これら通路８，９にそれぞ
れ過圧縮防止用開閉弁としてのプランジヤ１０を
嵌め込んである。通路８と通路９とはスクロール
２の心Ofに関して対称に配置されている。鏡板
部２ａとプランジヤ１０との間には、Ｏリング１
１が介在されており、鏡板部２ａとプランジヤ１
０間からのガス漏洩を防いでいる。この対の通路
８と通路９とは体積比を変化させるためのもので
ある。

通路８は、作動空間４内のガスを、流出口３に
本来の時期より早く、吐出させるもので、固定ス
クロール２のラツプ２ｂを横切りラツプ部２ｂの
内側と外側にはみ出している。但し、空間４以外
と流出口側が連通しないように、固定スクロール
２のラツプ２ｂの外側にはみ出している通路の長
さは、ラツプの厚さより小さくなつている。

通路９は、作業空間５内のガス吐出ポート３の
本来の時期より早く吐出させるもので、固定スク
ロール２の内周面付近から内側に向かつて延びて
おり、長さl₉は旋回スクロール１のラツプ部１ｂ
の内周面より常にはみ出す程度の長さである。

次にこの実施例の動作について説明する。

プランジヤ１０で通路８，９を密閉した状態
で、旋回スクロール１を旋回させたときは、従来
（第６図および第７図の場合）と同様の動作とな
る。

通路８，９に嵌め込んだプランジヤ１０を引く
と、密閉された空間４は通路８、密閉された空間
５は通路９を介して流出口３と連絡される。連絡
される状態になるのは、旋回スクロール１のラツ
プ部２ｂと固定スクロール２のラツプ部２ｂとの
内側の接触線１４，１５が通路８，９の設置位置
に達したときである。この位置は、密閉された空
間４，５が流出口３と連絡する時期すなわち最小
密閉空間となる時期より早い。従つて、密閉され
た作動空間４，５の容積は、本来の流出口３より
流体を吐出する吐出開始時期の場合より大きくな
る。即ち、作動空間内の体積比が小さくなり、流
出時の作動空間４，５内の圧力を小さくすること
ができる。

さらに、上述した作動空間内の過圧縮を防止し
得る作用を第４図および第５図を用いて説明す
る。

スクロール流体機械が圧縮動作を行う場合にそ
の圧力と容積とは前述した(1)式で表わされる。

そして、作動空間の最小溶液（吐出容量）を
V_D1とすると、第４図に示すように吐出圧力が
P_D1の場合（V_s／V_D1が設計体積比、即ちP_D1／P_s
＝（V_s／V_D1）ⁿの場合）は作動空間の容積はV_D1とな るので、動力損失は生じない。ところが、吐出圧
力がP_D2と低い場合は、作動空間の圧力ａ→ｂ→
ｃ→ｆ→P_D2と変化するので、ｂ、ｃ、ｆが囲ま
れた面積が動力損失となる。

この動力損失によるスクロール流体機械の全断
熱効率ηは第５図に示すようにP_D1／P_sが設計点
のとき最大となり、特にP_D1／P_sが小さいとき
（吐出圧力が低いとき）、全断熱効率ηは著しく低
下し、流体の過圧縮による動力損失が大きいこと
が分る。

本発明は、P_D1／P_sが設計点に対して、小さく
なつた場合に適用でき、すなわちP_D1が小さく損
失が大きい場合について以下に説明する。

まず、吐出圧力が設計点のときには、プランジ
ヤ１０で通路８，９を閉じることにより、作動空
間の圧力は第４図においてａ→ｂ→ｃ→P_D1と変
化する。次に、吐出圧力が設計点より低くなつた
ときは、プランジヤ１０によつて、密閉された作
動空間４を通路８を通して流出口側に連通させ、
また作動空間５を通路９を通して、流出口側に連
通させる。このときの作動空間の容積は第４図に
おいてV_D2に相当する。従つて、体積比が小さく
なることから、密閉された作動空間の容積は、設
計点よりも早く流出口側に連通するので、その圧
力は第４図においてａ→ｂ→ｃ→ｆ→P_D2となり、
ｂ、ｃ、ｆで囲まれる面積の動力損失を回避する
ことができる。その結果、全断熱効率ηを第５図
の一点鎖線で示すように向上させることができ
る。

第３図はこの発明の他の実施例を示すものであ
る。この実施例は、固定スクロール２の鏡板２ａ
とラツプ部にわたつて通路８，９を設けたもので
ある。その他の構成および動作は前述した実施例
と同一であるので、省略する。

以上述べた如く、本発明の実施例によれば、作
動空間内の圧力が吐出側の圧力よりも高い場合
に、最小密閉空間となる手前の位置で過圧縮防止
用の開閉弁を開いてこの作動空間の圧縮流体を流
出口側へ送り出し、作動空間の圧力を流出口側の
圧力より上昇することを防止し、動力損失を低減
させることができる。また、起動時の起動トルク
も低減させることができる。

なお、以上に説明した実施例においては通路８
および９について、固定スクロール２の鏡板部２
ａに設けた溝形式のものとし、過圧縮防止用の開
閉弁はプランジヤ形式のものとしているが、本発
明の実施にあたつては、上記の如き溝形式の通路
およびプランジヤに限定されるものではない。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、作動空間内の流
体の過圧縮を防止でき、かつ、旋回スクロールの
円滑な旋回運動が可能となるので、消費電力が小
さくなり、高い性能効率を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例の正面断面図、
第２図は第１図の−断面図、第３図ａ，ｂは
この発明の他の実施例の断面図で第４図は作動空
間の容積と圧力関係を示す図、第５図はスクロー
ル圧縮機の全断熱効率を示す図、第６図は従来の
スクロール圧縮機の正面断面図、第７図は、第６
図−断面図である。 １……旋回スクロール、２……固定スクロー
ル、１ａ，２ａ……鏡板部、３……吐出ポート、
４，５……空間、８，９……通路、１０……プラ
ンジヤ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 鏡板部と、これに直立しているうず巻き状の
   ラツプ部とを有する固定スクロールおよび旋回ス
   クロールがラツプ同士でかみ合い、両スクロール
   間に複雑の対をなす作動密閉空間が形成されてお
   り、旋回スクロールが固定スクロールに対して見
   かけ上自転１ないように旋回することにより、上
   記対をなす作動密閉空間が流入側より流体を取り
   入れて締切つた直後の一対の最大密閉空間から流
   出側へ流体を吐出させる直前の一対の最小密閉空
   間まで容積を変化させて流体の圧縮を行ない、該
   圧縮流体を上記流出側へ吐出させるスクロール流
   体機械において、 上記一対の最小密度空間になる手前位置で形成
   される一対の作動密閉空間のそれぞれを上記流出
   側と連通するとともに、前記固定スクロールの鏡
   板部中心に関しほぼ対称的に位置し、かつ、旋回
   運動中に前記旋回スクロールのラツプ幅によつて
   上記一対の作動密閉空間にのぞむ開口部が塞がれ
   る少なくとも一対の通路を固定スクロール側に設
   け、該一対の通路のそれぞれに同時的に開閉する
   過圧縮防止用の開閉弁を設けたことを特徴とする
   スクロール流体機械。