JPS59119080A - スクロ−ル圧縮機 - Google Patents

スクロ−ル圧縮機

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JPS59119080A
JPS59119080A JP57226075A JP22607582A JPS59119080A JP S59119080 A JPS59119080 A JP S59119080A JP 57226075 A JP57226075 A JP 57226075A JP 22607582 A JP22607582 A JP 22607582A JP S59119080 A JPS59119080 A JP S59119080A
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JP
Japan
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discharge
scroll
valve
tooth
pressure
Prior art date
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Pending
Application number
JP57226075A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazutaka Suefuji
和孝 末藤
Kenji Tojo
健司 東條
Taketoshi Mochizuki
望月 武利
Naoshi Uchikawa
内川 直志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS59119080A publication Critical patent/JPS59119080A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/10Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber
    • F04C28/16Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber using lift valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F04C18/0207Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/0246Details concerning the involute wraps or their base, e.g. geometry
    • F04C18/0253Details concerning the base
    • F04C18/0261Details of the ports, e.g. location, number, geometry

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 不発明は空調機、冷凍機および冷凍装置用のスクロール
圧縮機に関し、特に広い圧力比範囲で効率よい運転を可
能にしたスクロール圧縮機に関するものである。
〔従来技術〕
従来のスクロール圧縮機を第1図乃至第3図により説明
する。
密閉容器1内に、圧縮機部2と電動機部3が収納されて
おシ、圧縮機部2は固定スクロール5と旋回スクロール
6により圧縮室9が形成され、旋回スクロール6が電動
機3に直結されたクランクQI14により、自転するこ
となく旋回運動され、圧縮室9は次第に中心へ移動して
容積が減少する。
ガスは吸入管7から吸入室8へ入り、圧縮さ扛て吐出ポ
ート10から密閉容器1内へ吐出され、吐出カス通wr
11を通って吐出管12から外へ吐出される。
このようなスクロール圧縮機において、圧縮室9a 、
9bが旋回運動に伴ない吸入を完了して最大密閉容積V
sを形成後、圧縮室は次第に中心へ移動しなから容積が
減少し、19C,+9dで示される最小密閉容積Vi 
を形成するまでの間は、冷凍サイクルの運転状態で決ま
る吐出圧力と無関係に、吸入圧力Psと圧縮室容積Vc
及びポIJ )ロープ指数nとから圧縮室圧力pcが次
の様に決まる。
S  n PC=PS(■「) そして中心部の吐出ポート10に連通ずる直前の最小密
閉容積■iが形成された時の圧力Piも次のように決す
る。
8  n Pl=PS(−VT) この後圧縮室が吐出ポート10に連通ずると圧力は吐出
圧力Pdになる。。
PdがPiに一致している時は圧力は第4図の圧力容積
線図において1→2→3の線をたどシ圧縮動力損失は生
じないが、PdがPiよシ低いと圧力は1→2→2′→
3′の線をたどシ(過圧縮)、図のAのハツチングで示
す面積に相当する圧縮動力損失が生じる。逆にpdがP
i より高いと圧力は1→2→2“→3“の線をたどシ
(不足圧縮)、図OBのハツチングで示す面積に相当す
る圧縮動力損失が生じる。このように従来のスクロール
圧縮機は設計圧力比Pi / Ps以外の圧力比で運転
すると効率が低下するという欠点を持っていた。
一方空調機は冷房時、暖房時共室内外の温度ゐ変化によ
って吸入圧力や吐出圧力が変動し、圧力比も変化する。
又特に−唐詩に高温風を得るように設計された高温ヒー
トポンプ空調機の場合は、冷房時の圧力比Pd/Psが
3〜3.5であるのに対して、暖房時の圧力比は5,5
〜6と広い圧力比範囲で運転される。このように広い圧
力比範囲の狭求される空調機に従来のスクロール圧縮機
を使用すると年間を通じたエネルギ効率比(8EFl:
R)は最適圧力比運転時のエネルギ効率比(HER)に
比べてかな9低下するという問題があった。
この問題を解決する対策として、固定スクロールの中央
部に設けられた吐出孔に通じる以前の圧縮空間と吐出室
あるいは吐出配管とを通じる通路(排出口)を設け、こ
の通路にリード弁やボール弁あるいは円すい弁のような
逆止弁を設け、圧縮室内のガス圧が吐出圧力よシ高くな
った時のみ圧縮室から吐出室あるいは吐出配管にガスが
逃がされ、前述の過圧縮を防止するものが提案されてい
る。
しかしながら上記方式では、等容積となる1対の圧縮室
の、圧力が対称な位置に対をなす排出口を設けており、
1個の排出口の入口径はスクロールラップの歯幅以上に
は犬さくできず、小さい通路面積しかとることができな
い。従って1対の排出口では圧損が大きく、十分な排出
効果が期待できない。この問題を解決するためには排出
口を多数段ければよいが加工工数及び部品点数が増え、
コスト高にな9、信頼性も低下する等の問題点を有する
〔発明の目的〕 本発明は上記問題点に鑑みて発明されたもので、スクロ
ール圧縮機を設計圧力比より低い圧力比で運転する時に
起る過圧縮を簡単な構造で能率よ、 く防止し、且つ設
計圧力比運転時の圧縮機性能は損なうことなく運転し得
ることを目的とする。
〔発明の概要〕
上記目的を達成するため、本発明は、固定スクロールの
中心部にある本来の吐出ポート以外に、インボリュート
の巻き始め角をλ1とすると、λ工くλ≦λ8+πとな
る巻き角λの範囲のラップ外側a歯溝部に、は!歯溝幅
に近い直径のもう一つの第2吐出ポートを設け、該第2
吐出ボートには閉じた時に端面が歯溝面とはy同一面と
なるような、テーパ状のシート面を持つディスク弁を設
ける。
例えばλ=λ、十πの位置に該吐出ポートを設けた場合
、中心部の吐出ポートに通じる以前の対称な二つの圧縮
室がクランク角πの回転期間中前記弁を設けた吐出ポー
トに連通ずる。この間に該圧縮室の圧力が吐出圧力を越
えると、前記弁が開き、ガスは吐出室へ吐出されるから
過圧縮は生じない。設計圧力比で運転される時は、前記
弁は開かずしかもその端面は歯溝面となるから、何ら性
能を損うことな〈従来のスクロール圧縮機と同様の運転
ができる。
この方法によれば設計圧力比よシ低い圧力比まで圧縮動
力損失のない効率の良い運転ができ、高温ヒートポンプ
のように暖房時と冷房時の圧力比が大きく異なる場合で
も年間を通じたエネルギ効率(SEER)の良い運転が
できる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を第5図乃至第8図に基すき説
明する。
第5図、第6図は本実施例の圧縮機部の断面図を示して
いる。固定スクロールの中心部には吐出ポート10がア
シ、ラップのインボリュート巻き始め角をλ1とすると
、巻き角λ、十πの位置のラップ外側の歯溝部にはもう
一つの第2吐出ボート20が設けである。第2吐出ボー
ト20には、第7図、第8図に詳細を示すようにディス
ク弁21が挿入されている。第2吐出ボート20とディ
スク弁21は閉じた時にテーバ状のシート面でシールさ
れ、この時ディスク弁21の圧縮室側端面は歯溝面とは
ソ同−面になるような形状になっている。ディスク弁の
背面にはガイドビン21aがあり、ガイドを兼ねたスト
ッパ22にかみ合されている。ディスク弁21とストッ
パ220間にはばね23を介在し、適当な力で該弁を下
に押し下げている。吐出ポート10を吐出ポート20の
出口は切欠き30を介し連通している。
上記構造のスクロール圧縮機を設計圧力比で運転する時
は、圧縮室9c l 9dの圧力は常に吐出圧力よシ低
いか等しいので、ディスク弁21は閉じたままの状態を
持続し、ディスク弁の端面は歯溝と変わシないから、圧
縮機は従来のスクロール圧縮機と伺ら変わらない運転と
なる。
この圧縮機を設計圧力比よシ小さい圧力比で運転する場
合は、圧縮室9e、9dの圧力は、吐出ポート10に連
通ずる以前に吐出圧力を越える。
しかしこの時すでに第2吐出ボート20に連通している
と、圧縮室と吐出室の差圧で弁が開かれ、ガスは1比出
室へ吐出される。従って過圧縮は生じない。圧縮室9c
 、9dが吐出ポート10に連通すると、ここからガス
は吐出さt1圧縮室内と吐出室の差圧はなくなるDでデ
ィスク弁21ははね23の力で閉じる。
第2吐出ボート20は、−力の圧縮室9Cに対しては、
中心の吐出ポート10に連通ずる前1回転〃・ら連通す
るまで、もう1つの圧縮室9dに対しては中心の吐出ポ
ート10に連通する前1回転から連通するまで、もう一
つの圧縮室9dに対しでは中心の吐出ポート10に連通
ずる前−回転から連通後T凹板の間、それぞれ連通する
。すなわち、本実施例の吐出前7回転中に生じようとす
る過圧縮に対しては完全に防止でき、本来の吐出前1回
転中に生じようとする過圧縮でも一つの圧縮室に対して
は吐出前十回転から防止するのでかな9の効果がある。
本構造ではこのように対称な二つの圧縮室9c、9dに
対し、第2吐出ポート2oが連通する時期は半回転のず
れ金主じているが、何ら害を及ばずものではなく、広い
ポート面積を確保でき、吐出圧損が小さいので過圧縮防
止効果が大きい、また設計圧力比運転時にはボート部に
クリアランスを生じないので、再膨張による損失がない
など、実用面で大きな利点を備えている。
−例としてラップの巻数約4で設計圧力比5のスクロー
ル圧縮機に上記構造を採用すると、圧力比3〜5で過圧
縮が無く、圧力比2〜3で過圧縮が低減した運転ができ
る。すなわち圧力比2〜5という広い範囲で圧縮動力損
失が無いが、従来iシ低減した効率のよい運転ができる
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、スクロール圧縮
機を設計圧力比より低い圧力比まで広い圧力比範囲で効
率より運転できるので、例えば圧力比3〜6のような範
囲が要求される高温ヒートボ/プ空調機に使用した時に
も暖房、冷房ともに尚効率運転ができ、年間を通じたエ
ネルギ効率比(BEER)の良い空調機を実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のスクロール圧縮機の縦断面図、第2図は
第1図の圧縮機部分の拡大縦ffT面図、第3図は第2
図の固定スクロールと旋回スクロールの歯の横WT面を
下から見た断面図、第4図は便来のスクロール圧縮機の
作動を示す圧力容積線図である。85図は本発明の一実
施例を示す圧縮機部分の縦@面図、第6図は第5図の固
定スクロールと旋回スクロールの歯の横断面を下から見
た断面図、第7図は第5図のディスク弁部分の拡大断面
図、第8図は第7図の平面図でおる。 2・・・圧縮部  5・・・固定スクロール  6・・
・旋回スクロ”   9 + 9 a+ 9 b+ 9
 c + 9 d”・圧縮室  10・・・吐出ポート
  2o・・・第2吐出ポート  21・・・ディスク
弁  22・・・ストッパ23・・・ばね

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、跳板に渦巻状のラップを直立してなる固定スクロー
    ル部材および旋回スクロール部材を備え、一対のスクロ
    ール部材を互にラップを内側にして噛合せ、固定スクロ
    ール部材に対し旋回スクロール部材を自転しないように
    旋回運動させ気体を圧縮する装置において、固定スクロ
    ール鏡板中央の吐出ボートを、インポリウドラップの巻
    始め角をλ1とすると、λ1くλ≦λ1+πとなる巻き
    角λの範囲のラップ外側の歯溝部分に吐出弁を備えた第
    2吐出ボートを設けたことを特徴とするスクロール圧縮
    機。 2、第2吐出ボートは歯溝幅より小さく、ラップの歯幅
    より大きい直径の円形状の入口と、これに続くテーパ状
    のシート面を有する特許請求の範囲第1項記載のスクロ
    ール圧縮機。 3、吐出弁はテーパ状の7一ト面を有する円形状の弁で
    、閉じた時の圧縮室側の面は歯溝面とt1ソ同一平面上
    に形成されている特許請求の範囲第1項記載のスクロー
    ル圧縮機。 4、吐出弁が閉じた時の圧縮室側の面と旋回スクロール
    の歯の端面とのギャップは、この間に介在する油膜が切
    れない程度の微小ギャップである特許請求の範囲第3項
    記載のスクロール圧縮機。 5、吐出弁が背面に押圧ばねを配設している特許請求の
    範囲第1項記載のスクロール圧縮機。 6、 中央の吐出ボートと第2吐出ボートが出口側にて
    互に連通している特許請求の範囲第1項記載のスクロー
    ル圧縮機。
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