WO2008075415A1 - スクロール圧縮機 - Google Patents

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WO2008075415A1
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scroll
mesh gap
mesh
wall body
scroll compressor
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PCT/JP2006/325341
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Inventor
Hajime Sato
Susumu Matsuda
Hisao Mizuno
Yougo Takasu
Taichi Tateishi
Original Assignee
Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02—Rotary-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
    • F04C18/0207—Rotary-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
    • F04C18/0215—Rotary-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 where only one member is moving
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C18/02—Rotary-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
    • F04C18/0207—Rotary-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
    • F04C18/0246—Details concerning the involute wraps or their base, e.g. geometry
    • F04C18/0269—Details concerning the involute wraps
    • F04C18/0276—Different wall heights
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C23/00—Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C23/008—Hermetic pumps

Definitions

  • the present invention relates to a scroll compressor that is applied to an air conditioner, a refrigeration apparatus, and the like.
  • a scroll compressor is a compression chamber formed between wall bodies by arranging a fixed scroll and a orbiting scroll in combination with spiral wall bodies and causing the orbiting scroll to make a revolving orbiting motion relative to the fixed scroll.
  • the volume of the fluid is gradually reduced to compress the fluid in the compression chamber.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2003-35285
  • step mesh gap As such a minute gap serving as a compressed gas leakage passage, there is a gap called a “step mesh gap” provided in a step portion of a scroll compressor adopting a stepped shape.
  • This step mesh gap is a gap formed between the side surfaces of the step bottom side and the tip side of the stepped shape step portion (between the connecting edge and the connecting wall surface).
  • the two step mesh gaps are set to the same value when the operation is stopped.
  • the step mesh gap described above becomes smaller as one of the two step mesh gaps becomes closer due to the inclination of the orbiting scroll. Are separated to form a large gap.
  • the step mesh gap in the operating state of the scroll compressor is optimized, and the amount of compressed gas leaking to the high pressure side force and the low pressure side through the step mesh gap during operation is further improved. Is required.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a scroll compressor that optimizes a step mesh gap in an operating state to improve compression efficiency.
  • the present invention employs the following means in order to solve the above problems.
  • a scroll compressor includes a fixed scroll having a spiral wall standing on one side of an end plate, and a spiral wall standing on one side of the end plate, A rotating scroll supported so as to be capable of revolving orbiting while preventing rotation by interlacing the walls, and at least one end plate of the fixed scroll and the orbiting scroll on the one side surface, A step portion is formed so that its height is higher along the vortex of the wall body and lower at the center side and lower at the outer end side, and the upper edge of the other scroll body of the fixed scroll and the orbiting scroll is provided.
  • the scroll compressor which corresponds to the step portion of the end plate, is divided into a plurality of portions, and the height of the portion is low on the center side of the vortex and high on the outer end side.
  • a first step mesh gap setting value (Hf) generated between the stepped side surfaces of the fixed scroll tooth bottom and the orbiting scroll tooth tip, and the orbiting scroll tooth bottom and the fixed scroll tooth tip.
  • a second step mesh gap setting value (Ho) generated between the side surfaces of the step portion, and a step mesh gap setting value that approaches each other when the orbiting scroll is inclined by receiving gas pressure during operation. It is characterized in that it is set larger than the other one that is separated from each other.
  • the first step mesh clearance setting value (Hf) generated between the step portion side surfaces of the fixed scroll tooth bottom and the orbiting scroll tooth tip, and the orbiting scroll tooth With respect to the set dimension of the second step mesh clearance setting value (Ho) generated between the step side surfaces of the bottom and the tooth tip of the fixed scroll, the orbiting scrolls approach each other by being inclined by receiving gas pressure during operation. ! Since the setting value of one step mesh gap is set to be larger than the other, the swivel scroll is tilted due to the gas pressure during operation. In this state, it is possible to set the approaching step gap and the separation step gap to a substantially minimum optimum value, so that the amount of leakage from the step mesh gap can be reduced. .
  • step mesh gap amount (h) it is preferable to set the step mesh gap amount (h) to gradually decrease from the start of squeezing to the end of squeezing, so that the differential pressure increases. Since the step mesh gap amount (h) is reduced, the amount of leakage from the step mesh gap during the compression process can be reduced.
  • the cross-sectional shape of the tooth bottom and the tooth tip meshed at the step portion increases the contact area from the start of the meshing to the end of the meshing.
  • the step mesh gap formed between the side surfaces of the tooth bottom side and the tooth tip side in the stepped step portion is optimized in the operation state, and in the compression process during operation. Gap Since the amount of compressed gas leaking from the step mesh gap can be reduced, a significant effect of improving the compression efficiency of the scroll compressor can be obtained.
  • the gap is set smaller in the latter half of the compression process where the differential pressure is larger, and the asymmetric cross-sectional shape is adopted to increase the contact area between the connection wall and the connection edge in the second half of the compression process where the differential pressure is larger.
  • the compression efficiency of the scroll compressor having a stepped portion having a stepped shape can be further improved.
  • FIG. 1A is a plan view showing a state in which a fixed scroll and a turning scroll are in contact with each other as an embodiment of a scroll compressor according to the present invention.
  • FIG. 1B is an enlarged view showing the vicinity of the stepped portion 42 in FIG. 1A.
  • FIG. 1C is an enlarged view showing the vicinity of the stepped portion 43 in FIG. 1A.
  • ⁇ 2A As a scroll compressor according to an embodiment of the present invention, FIG.
  • FIG. 2B is an enlarged view showing the vicinity of the stepped portion 42 in FIG. 2A.
  • FIG. 2C is an enlarged view showing the vicinity of the stepped portion 43 in FIG. 2A.
  • FIG. 3 A partial cross-sectional view showing a configuration example of a scroll compressor according to the present invention.
  • FIG. 4A is a perspective view showing a configuration example of a scroll compressor according to the present invention with a fixed scroll turned upside down.
  • FIG. 4B is a perspective view showing a configuration example of a turning scroll in the scroll compressor according to the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a state where a compression chamber is formed by combining a fixed scroll and a turning scroll to start compression.
  • the compression operation is shown stepwise from the start of squeezing shown in (a) to the end of compression shown in (e). It is a partially enlarged view.
  • Fig. 3 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the scroll compressor, in which 1 is a sealed housing, 2 is a discharge cover that separates the housing 1 into a high-pressure chamber HR and a low-pressure chamber LR, and 5 is a Frame, 6 is a suction pipe, 7 is a discharge pipe, 8 is a motor, 9 is a rotating shaft, and 10 is a rotation prevention mechanism.
  • Reference numeral 12 is a fixed scroll, and 13 is a orbiting scroll that meshes with the fixed scroll 12.
  • the fixed scroll 12 has a configuration in which a spiral wall body 12 b is erected on one side surface of the end plate 12 a.
  • the orbiting scroll 13 has a configuration in which a spiral wall body 13b is erected on one side surface of the end plate 13a, like the fixed scroll 12, and the wall body 13b is particularly fixed. It has substantially the same shape as the 12-side wall body 12b.
  • the orbiting scroll 13 is assembled with the wall bodies 12b and 13b in a state of being eccentric with respect to the fixed scroll 12 by the revolution orbit radius and shifted in phase by 180 degrees.
  • the orbiting scroll 13 performs a revolving orbiting motion with respect to the fixed scroll 12 by the action of the eccentric pin 9a provided at the upper end of the rotating shaft 9 driven by the motor 8 and the rotation preventing mechanism 10. It has become.
  • the fixed scroll 12 is fixed to the housing 1, and a compressed fluid discharge port 11 is provided at the center of the back surface of the end plate 12a.
  • the end plate 12a of the fixed scroll 12 has a step formed on one side where the wall body 12b is erected so as to be higher at the center side along the vortex direction of the wall body 12b and lower at the outer end side. Part 42 is provided.
  • the end plate 13a on the side of the orbiting scroll 13 is placed on one side where the wall body 13b is erected, and has a high end on the center side along the vortex direction of the wall body 13b.
  • a step portion 43 is formed so as to be lowered at the end side.
  • the step portions 42 and 43 are respectively ⁇ (rad) from the outer end (suction side) to the inner end (discharge side) of the wall bodies 12b and 13b with reference to the spiral centers of the wall body 12b and the wall body 13b, respectively. ) It is installed at the advanced position.
  • the bottom surface of the end plate 12a is formed with the stepped portion 42, the bottom of the bottom provided from the center, the depth of the bottom provided from the bottom 12f and the outer end, and the bottom 12g Divided into two parts. Between adjacent bottom surfaces 12f and 12g, there is a stepped portion 42, and there is a connecting wall surface 12h that connects the bottom surfaces 12f and 12g and stands vertically.
  • the bottom surface of the end plate 13a is also formed with the stepped portion 43, so that the bottom of the bottom provided from the center is shallow, and the bottom provided from the bottom 13f and the outer end is provided.
  • the depth of! It is divided into two parts, the bottom 13g.
  • a stepped portion 43 is formed between the adjacent bottom surfaces 13f and 13g, and there is a connecting wall surface 13h that stands vertically by connecting the bottom surfaces 13f and 13g.
  • the wall 12b on the fixed scroll 12 side corresponds to the stepped portion 43 of the orbiting scroll 13.
  • the spiral upper edge is divided into two parts, and the outer end is low at the center of the vortex. It has a high stepped shape on the side.
  • the wall 13b on the orbiting scroll 13 side corresponds to the stepped portion 42 of the fixed scroll 12, the spiral upper edge is divided into two parts, and the outer end is low at the center of the vortex.
  • the side is high and has a stepped shape.
  • the upper edge of the wall body 12b is divided into two parts, a lower upper edge 12c provided near the center and a higher upper edge 12d provided near the outer end, adjacent to each other. Between the upper edges 12c and 12d, there is a connecting edge 12e that connects the two and is perpendicular to the turning surface.
  • the upper edge of the wall 13b is also divided into two parts, a lower upper edge 13c provided near the center and a higher upper edge 13d provided near the outer end, similarly to the wall 12b described above. Between the adjacent upper edges 13c and 13d, there is a connecting edge 13e perpendicular to the swivel plane.
  • the connecting edge 12e When the directional force of the orbiting scroll 13 is viewed on the wall body 12b, the connecting edge 12e has a semicircular shape that is smoothly continuous with both the inner and outer side surfaces of the wall body 12b and has a diameter equal to the wall thickness of the wall body 12b. Similarly to the connection edge 12e, the connection edge 13e has a semicircular shape that smoothly continues to both the inner and outer side surfaces of the wall body 13b and has a diameter equal to the wall thickness of the wall body 13b.
  • the connecting wall surface 12h is used to turn the orbiting scroll when the end plate 12a is viewed from the turning axis direction.
  • an arc that matches the envelope drawn by the connecting edge 13e is formed, and the connecting wall surface 13h has an arc that matches the envelope drawn by the connecting edge 12e in the same manner as the connecting wall surface 12h.
  • the wall body 12b of the fixed scroll 12 is provided with tip seals 14a, 14b divided into two at the upper edges 12c, 12d in the vicinity of the connecting edge 12e.
  • the wall body 13b of the orbiting scroll 13 is provided with tip seals 15a and 15b divided into two near the connection edge 13e on the upper edges 13c and 13d.
  • These tip seals are gas fluids that are compressed by sealing the tip seal gap formed between the upper edge (tooth tip) and the bottom surface (tooth bottom) between the orbiting scroll 12 and the fixed scroll 13. To minimize leakage.
  • the tip seal 15b provided on the lower upper edge 13c is in contact with the shallow bottom surface 12f and the tip seal 15a provided on the upper upper edge 13d is deep in the bottom. It will come into contact with the bottom 12g.
  • the tip seal 14a provided on the lower upper edge 12c contacts the shallow bottom surface 13f
  • the tip seal 14b provided on the upper upper edge 12d contacts the deep bottom surface 13g.
  • the compression chamber C is formed between the scrolls 12 and 13 by being partitioned into the end plates 12a and 13a and the wall bodies 12b and 13b facing each other.
  • FIG. 4A the fixed scroll 12 is illustrated upside down in order to show the stepped shape of the fixed scroll 12.
  • FIG. 5 shows a state in which the fixed scroll 12 and the orbiting scroll 13 are combined to form the compression chamber C, and compression is started.
  • this compression start state the outer end of the wall body 12b contacts the outer surface of the wall body 13b, and the outer end of the wall body 13b contacts the outer surface of the wall body 12b, so that the end plates 12a, 13a and the wall body 12b , 13b is filled with a fluid to be compressed, and two compression chambers C having the maximum volume are formed at positions facing each other across the center of the scroll compression mechanism.
  • the connecting edge 12e and the connecting wall surface 13h, and the connecting edge 13e and the connecting wall surface 12h are separated immediately by the turning operation of the orbiting scroll 12 that is in sliding contact.
  • the step mesh clearance setting values Ho and Hf (see FIGS. IB and 1C) at the two step portions 42 and 43 are not present. It is set as follows when the load is stopped. Note that the step mesh gap is formed between the connecting edges 12e and 13e which are the side surfaces of the tooth tip side step portion and the connecting wall surfaces 12h and 13h which are the side surfaces of the tooth bottom side step portion in the stepped portions 42 and 43. A gap formed between It is.
  • the first step portion generated between the connecting wall surface of the fixed scroll 12 (tooth bottom side step wall surface) 12 h and the step portion side surface of the orbiting scroll 13 connecting edge (tooth tip side step portion wall surface).
  • Mesh gap set value hereinafter referred to as “fixed side set value”) Hf, connecting wall of rotating scroll 13 (step bottom wall surface) 13h and connecting edge of fixed scroll 12 (tooth side) at step 43
  • Step wall surface) 2nd step mesh clearance setting value between the step side and 12e hereinafter referred to as “turning side setting value”.
  • the turning scroll 13 receives a gas pressure and slightly tilts in the right direction (clockwise direction) in the drawing.
  • the fixed side set value Hf and the orbiting side set value Ho set in the stopped state shown in FIG. 1A are the fixed side step mesh gap Hf and the orbiting side, respectively, as the orbiting scroll 13 is inclined. It changes to a step mesh gap Ho '.
  • One fixed-side step mesh gap is narrower than the fixed-side set value Hf set in the stopped state because the connecting edge 13 e approaches the connecting wall surface 12 h due to the inclination of the orbiting scroll 13.
  • the swivel step mesh gap He is fixed at the fixed side setting Ho set in the stopped state because the connecting edge 12e is separated from the connecting wall surface 13h by the inclination of the orbiting scroll 13.
  • the step mesh gap in the operating state in which the orbiting scroll 13 is tilted is smaller than the stationary step mesh gap on the step portion 42 side than when stopped, and after the separation on the step portion 43 side. Since the swivel side step mesh gap Ho ′ is also smaller than before, the swivel side and the fixed side can be optimized to reduce the opening area as a whole. Therefore, in the compression process of the scroll compressor, the amount of gas leaking from the high pressure side to the low pressure side through the opening area of the step mesh gap is reduced, improving the compression efficiency of the scroll compressor adopting the stepped shape Can be made. [0023] In the step portions 42 and 43 of the scroll compressor described above, the fixed side set value Hf and the turning side set value Ho
  • the step mesh mesh gap h is set to gradually decrease from the start of the meshing to the end of the meshing.
  • the cross-sectional shapes of the connecting wall surfaces (tooth bottoms) 12h and 13h and the connecting edges (tooth tips) 12e and 13e that are held together by the step portions 42 and 43 are both substantially semicircular.
  • the amount of compressed gas leakage is very large even if the stepped mesh gap h is relatively large.
  • the amount of leakage increases if the step mesh amount h is constant.
  • the step mesh gap amount h gradually increases. Therefore, the amount of compressed gas leakage is also limited and can be reduced. As a result, the amount of compressed gas leakage in the entire compression process can be reduced, so that the compression efficiency of the scroll compressor adopting the stepped shape can be improved.
  • Fig. 7 shows a modification of Fig. 6 described above.
  • the connecting wall surfaces (tooth bottoms) 12h ', 13 and the connecting edge (tooth tip) are held together by the step portions 42 ⁇ , 43'.
  • Sectional shape of 12e 'and 13e' Force at the start of meshing Asymmetrical shape with a radius of curvature changed so that the contact area increases until the end of meshing.
  • connection wall (tooth bottom) 12 and 13 and the connection edge (tooth tip) 12e 'and 13 change from line contact to surface contact as the compression process progresses and the differential pressure increases, and the contact area gradually increases. Since the cross-sectional shape has such an asymmetric radius of curvature, sufficient sealing performance can be obtained with a large contact area in the latter half of the compression process with a large differential pressure. For this reason, since the amount of leakage from the step mesh gap can be reduced even in the latter half of the compression process with a large differential pressure, the compression efficiency of the scroll compressor adopting the stepped shape can be improved. .
  • the step mesh gap formed between the side surfaces of the tooth bottom side and the tooth tip side in the stepped steps 42 and 43 is in the operating state.
  • the amount of compressed gas leaking from the gap step mesh gap during the compression process during operation can be reduced. Therefore, the remarkable effect that the compression efficiency of the scroll compressor having a stepped step portion is improved is obtained.
  • the step mesh gap is set to be smaller in the latter half of the compression process where the differential pressure is large, a remarkable effect of improving the compression efficiency of the scroll compressor having the stepped stepped portion can be obtained.
  • an asymmetric cross-sectional shape that increases the contact area between the connecting wall surface and the connecting edge in a state where the differential pressure is large is adopted to increase the sealing performance in the latter half of the compression process. A remarkable effect is obtained in that the compression efficiency of the scroll compressor having a stepped portion is improved.

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Abstract

　運転状態における段差メッシュ隙間を最適化して圧縮効率を向上させたスクロール圧縮機を提供する。段付形状のスクロール圧縮機において、固定スクロール１２の連結壁面１２ｈと旋回スクロール１３の連結縁１３ｅとの段部側面間に生じる段部メッシュ隙間設定値（Ｈf ）と、旋回スクロール１３の連結壁面１３ｈと固定スクロール１２の連結縁１２ｅとの段部側面間に生じる段部メッシュ隙間設定値（Ｈo ）とを有し、旋回スクロール１３が運転時にガス圧を受けて傾斜することで互いに接近する段部メッシュ隙間設定値（図示の例ではＨf ）を互いに離間する他方（図示の例ではＨo ）より大きく設定した。

Description

明 細 書
スクロール圧縮機
技術分野
[0001] 本発明は、空気調和装置や冷凍装置等に適用されるスクロール圧縮機に関する。
背景技術
[0002] スクロール圧縮機は、固定スクロールと旋回スクロールとを渦巻き状の壁体どうしを 組み合わせて配置し、固定スクロールに対し旋回スクロールを公転旋回運動させるこ とで壁体間に形成される圧縮室の容積を漸次減少させて該圧縮室内の流体の圧縮 を行うものである。このようなスクロール圧縮機においては、圧縮機自体を大型化する ことなく圧縮比を高めて圧縮能力の向上が可能となるため、スクロール部材に段付形 状を採用したものが実用化されている。（たとえば、特許文献 1参照）
特許文献 1：特開 2003 - 35285号公報
発明の開示
[0003] ところで、上述したスクロール部材の段付部においては、旋回スクロールの旋回動 作を許容するため、固定スクロール側と旋回スクロール側との間に微小な隙間が形 成されている。従って、圧縮過程の進行により圧縮室の容積が漸次減少すると、高圧 側から低圧側へ微小な隙間を通って圧縮ガスの漏出が生じることとなるので、段付部 に形成される微小な隙間はスクロール圧縮機の圧縮効率を低下させる要因となって いた。
このような圧縮ガスの漏出流路となる微小隙間として、段付形状を採用したスクロー ル圧縮機の段差部に設けられて 、る「段差メッシュ隙間」と呼ばれる隙間がある。この 段差メッシュ隙間は、段付形状の段差部において歯底側と歯先側との段部側面間（ 連結縁と連結壁面との間）に形成される隙間のことであり、スクロール圧縮機に 2箇所 ある段差メッシュ隙間は運転停止状態で同じ値となるように設定されている。
[0004] しかし、上述した段差メッシュ隙間は、スクロール圧縮機を運転して旋回スクロール が圧縮動作を開始すると、旋回スクロールの傾斜により 2箇所ある段差メッシュ隙間 の一方は接近して小さくなるものの、他方は離間して大きな隙間となる。このような背 景から、スクロール圧縮機の運転状態における段差メッシュ隙間を最適化し、運転時 に段差メッシュ隙間を通って高圧側力 低圧側へ漏出する圧縮ガスの漏れ量を低減 することで、より一層の効率向上が求められる。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、運転 状態における段差メッシュ隙間を最適化して圧縮効率を向上させたスクロール圧縮 機を提供することにある。
[0005] 本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係るスクロール圧縮機は、端板の一側面に立設された渦巻き状の壁体を 有する固定スクロールと、端板の一側面に立設された渦巻き状の壁体を有し、前記 各壁体どうしを嚙み合わせて自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持された 旋回スクロールとを備え、前記固定スクロールと旋回スクロールの少なくともいずれか 一方の端板には、前記一側面に、その高さが壁体の渦に沿ってその中心部側で高く 外終端側で低くなるよう形成された段差部が設けられ、前記固定スクロールと旋回ス クロールのいずれか他方の壁体の上縁は、前記端板の段差部に対応し、複数の部 位に分割されかつ該部位の高さが渦の中心部側で低く外終端側で高くなる段付形 状とされたスクロール圧縮機において、
前記固定スクロールの歯底と前記旋回スクロールの歯先との段部側面間に生じる 第 1の段部メッシュ隙間設定値 (Hf )と、前記旋回スクロールの歯底と前記固定スクロ 一ルの歯先との段部側面間に生じる第 2の段部メッシュ隙間設定値 (Ho )とを有し、 前記旋回スクロールが運転時にガス圧を受けて傾斜することで互いに接近する段部 メッシュ隙間設定値を互いに離間する他方より大きく設定したことを特徴とするもので ある。
[0006] 本発明のスクロール圧縮機によれば、固定スクロールの歯底と旋回スクロールの歯 先との段部側面間に生じる第 1の段部メッシュ隙間設定値 (Hf )と、旋回スクロールの 歯底と固定スクロールの歯先との段部側面間に生じる第 2の段部メッシュ隙間設定値 (Ho )との設定寸法について、旋回スクロールが運転時にガス圧を受けて傾斜する ことで互いに接近する!、ずれか一方の段部メッシュ隙間の設定値を互いに離間する 他方より大きく設定したので、運転時にガス圧を受けて旋回スクロールが傾斜した状 態となれば、接近する側の段差メッシュ隙間及び離間する側の段差メッシュ隙間を略 最小の最適値に設定することが可能となるので、段差メッシュ隙間からの漏れ量を低 減することができる。
[0007] 請求項 1に記載のスクロール圧縮機において、前記第 1及び第 2の段部メッシュ隙 間設定値 (Hf , Ho )は、嚙み合い開始時に形成される段部メッシュ隙間量 (hs )より も嚙み合い終了時に形成される段部メッシュ隙間量 (he )を小さく（hs
>he )設定し、嚙み合い開始から嚙み合い終了に至るまで段部メッシュ隙間量 (h) が徐々に減少するように設定することが好ましぐこれにより、差圧が大きくなるにつれ て段部メッシュ隙間量 (h)が減少するようにしたので、圧縮過程における段差メッシュ 隙間からの漏れ量を低減することができる。
[0008] 請求項 1または 2記載のスクロール圧縮機において、前記段差部で嚙み合う歯底及 び歯先の断面形状が、嚙み合い開始時から嚙み合い終了時まで接触面積が増すよ うに曲率半径を変化させた非対称形状であることが好ましぐこれにより、差圧の大き い状態で接触面積が大きくしてシール性能を増すので、圧縮過程における段差メッ シュ隙間からの漏れ量を低減することができる。
[0009] 上述した本発明によれば、段付形状の段差部において歯底側と歯先側との側面間 に形成される段差メッシュ隙間が運転状態で最適化され、運転時の圧縮過程で隙間 段差メッシュ隙間から漏れる圧縮ガス量を低減することができるので、スクロール圧縮 機の圧縮効率が向上するという顕著な効果が得られる。
さらに、差圧が大きい圧縮過程後半ほど段差メッシュ隙間を小さく設定することや、 差圧が大きい圧縮過程後半ほど連結壁面と連結縁との接触面積を大きくする非対称 の断面形状を採用してシール性能を増すことによって、段付形状の段付部を有する スクロール圧縮機の圧縮効率をより一層向上させることができる。
図面の簡単な説明
[0010] [図 1A]本発明に係るスクロール圧縮機の一実施形態として、停止時における固定ス クロールと旋回スクロールとの嚙み合い状態を示す平面図である。
[図 1B]図 1 Aの段付部 42付近を示す拡大図である。
[図 1C]図 1 Aの段付部 43付近を示す拡大図である。 圆 2A]本発明に係るスクロール圧縮機の一実施形態として、運転時における固定ス クロールと旋回スクロールとの嚙み合い状態を示す平面図である。
[図 2B]図 2Aの段付部 42付近を示す拡大図である。
[図 2C]図 2Aの段付部 43付近を示す拡大図である。
圆 3]本発明に係るスクロール圧縮機の構成例を示す部分断面図である。
[図 4A]本発明に係るスクロール圧縮機について、固定スクロールを上下逆向きにし て構成例を示す斜視図である。
[図 4B]本発明に係るスクロール圧縮機にっ 、て、旋回スクロールの構成例を示す斜 視図である。
[図 5]固定スクロールと旋回スクロールとが組み合わされて圧縮室を形成し、圧縮を開 始する状態を示す断面図である。
圆 6]本発明に係る段付部について、 (a)に示す嚙み合い開始の状態力も圧縮を開 始して (e)に示す圧縮終了の状態まで、圧縮動作を段階的に示す部分拡大図であ る。
圆 7]本発明に係る段付部の変形例について、 (a)に示す嚙み合い開始の状態から 圧縮を開始して (e)に示す圧縮終了の状態まで、圧縮動作を段階的に示す部分拡 大図である。
符号の説明
1 ハウジング
2 デイスチャージカバー
11 吐出ポート
12 固定スクロール
12a, 13a 端板
12b, 13b 壁体
12c, 12d, 13c, 13d 上縁（歯先)
12e, 13e 連結縁 (歯先）
12f, 12g, 13f, 13g 底面（歯底)
12h, 13h 連結壁面（歯底） 13 旋回スクローノレ
42, 43 段差部
C 圧縮室
Hf , Ho 段部メッシュ隙間設定値
h, hs , he 段差メッシュ隙間量
発明を実施するための最良の形態
[0012] 以下、本発明に係るスクロール圧縮機の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図 3はスクロール圧縮機の構成例を示す断面図であり、図中の符号 1は密閉状態 のハウジング、 2はハウジング 1内を高圧室 HRと低圧室 LRとに分離するデイスチヤ一 ジカバー、 5はフレーム、 6は吸入管、 7は吐出管、 8はモータ、 9は回転シャフト、 10 は自転阻止機構である。そして、符号 12は固定スクロール、 13は固定スクロール 12 に嚙み合う旋回スクロールである。
[0013] 固定スクロール 12は、図 4Aに示すように、端板 12aの一側面に渦巻き状の壁体 12 bが立設された構成となっている。旋回スクロール 13は、図 4Bに示すように、固定ス クロール 12と同様に端板 13aの一側面に渦巻き状の壁体 13bが立設された構成とな つており、特に壁体 13bは固定スクロール 12側の壁体 12bと実質的に同一形状をな している。旋回スクロール 13は固定スクロール 12に対して相互に公転旋回半径だけ 偏心しかつ 180度だけ位相をずらした状態で、壁体 12b, 13bどうしを嚙み合わせて 組み付けられている。
この場合、旋回スクロール 13は、モータ 8で駆動される回転シャフト 9の上端に設け られて旋回運動する偏心ピン 9a及び自転阻止機構 10の作用により、固定スクロール 12に対して公転旋回運動を行うようになっている。一方、固定スクロール 12は、ハウ ジング 1に固定されており、端板 12aの背面中央には圧縮された流体の吐出ポート 1 1が設けられている。
[0014] 固定スクロール 12の端板 12aには、壁体 12bが立設された一側面に、壁体 12bの 渦方向に沿って中心部側で高く外終端側で低くなるよう形成された段差部 42を備え ている。旋回スクロール 13側の端板 13aも固定スクロール 12の端板 12aと同様に、 壁体 13bが立設された一側面に、壁体 13bの渦方向に沿って中心部側で高く外終 端側で低くなるよう形成された段差部 43を備えている。各段差部 42, 43は、それぞ れ壁体 12b、壁体 13bの渦巻中心を基準として、たとえば各壁体 12b、 13bの外終端 (吸入側)から内終端 (吐出側)へ π (rad)進んだ位置に設けられて ヽる。
[0015] 端板 12aの底面は、段差部 42が形成されていることにより、中心部よりに設けられ た底の浅 、底面 12fと外終端よりに設けられた底の深 、底面 12gとの 2つの部位に分 けられている。隣り合う底面 12f, 12g間には、段差部 42を構成し、前記底面 12f, 1 2gを繋いで垂直に切り立つ連結壁面 12hが存在している。
端板 13aの底面も上述した端板 12aと同様に、段差部 43が形成されていることによ り、中心部よりに設けられた底の浅 、底面 13fと外終端よりに設けられた底の深！、底 面 13gとの 2つの部位に分けられている。隣り合う底面 13f, 13g間には、段差部 43 を構成し、前記底面 13f, 13gを繋いで垂直に切り立つ連結壁面 13hが存在している
[0016] また、固定スクロール 12側の壁体 12bは、旋回スクロール 13の段差部 43に対応し 、その渦巻き状の上縁が 2つの部位に分割され、かつ渦の中心部側で低く外終端側 で高い段付形状となっている。旋回スクロール 13側の壁体 13bも壁体 12bと同様に、 固定スクロール 12の段差部 42に対応し、渦巻き状の上縁が 2つの部位に分割され、 かつ渦の中心部側で低く外終端側で高 、段付形状となって 、る。
具体的には、壁体 12bの上縁は、中心部寄りに設けられた低位の上縁 12cと外終 端寄りに設けられた高位の上縁 12dとの 2つの部位に分けられ、隣り合う上縁 12c, 1 2d間には、両者を繋いで旋回面に垂直な連結縁 12eが存在している。壁体 13bの 上縁も上述した壁体 12bと同様に、中心部寄りに設けられた低位の上縁 13cと外終 端寄りに設けられた高位の上縁 13dとの 2つの部位に分けられ、隣り合う上縁 13c, 1 3d間には、両者を繋!、で旋回面に垂直な連結縁 13eが存在して 、る。
[0017] 連結縁 12eは、壁体 12bを旋回スクロール 13の方向力 見ると壁体 12bの内外両 側面に滑らかに連続し壁体 12bの肉厚に等しい直径を有する半円形をなしており、 連結縁 13eも連結縁 12eと同様に、壁体 13bの内外両側面に滑らかに連続し壁体 1 3bの肉厚に等しい直径を有する半円形をなしている。
また、連結壁面 12hは、端板 12aを旋回軸方向から見ると旋回スクロールの旋回に 伴って連結縁 13eが描く包絡線に一致する円弧をなしており、連結壁面 13hも連結 壁面 12hと同様に、連結縁 12eが描く包絡線に一致する円弧をなしている。
[0018] 固定スクロール 12の壁体 12bには、上縁 12c, 12dに連結縁 12eの近傍で二つに 分断されたチップシール 14a, 14bが設けられている。同様に、旋回スクロール 13の 壁体 13bには、上縁 13c, 13dに連結縁 13eの近傍で二つに分断されたチップシー ル 15a, 15bが設けられている。これらのチップシールは、旋回スクロール 12と固定ス クロール 13との間において、上縁 (歯先）と底面 (歯底）との間に形成されるチップシ ール隙間をシールして圧縮したガス流体の漏れを最小限に抑えるものである。
すなわち、固定スクロール 12に旋回スクロール 13を組み付けると、低位の上縁 13c に設けたチップシール 15bが底の浅 、底面 12fに当接し、高位の上縁 13dに設けた チップシール 15aが底の深い底面 12gに当接することとなる。同時に、低位の上縁 1 2cに設けたチップシール 14aが底の浅い底面 13fに当接し、高位の上縁 12dに設け たチップシール 14bが底の深い底面 13gに当接することとなる。この結果、両スクロー ル 12, 13間には、互いに向かい合う端板 12a, 13aと壁体 12b, 13bとに区画されて 圧縮室 Cが形成される。なお、図 4Aにおいては、固定スクロール 12の段付形状を示 すため、固定スクロール 12の上下を逆にして図示されている。
[0019] 図 5は、固定スクロール 12と旋回スクロール 13とが組み合わされて圧縮室 Cを形成 し、圧縮を開始する状態を示している。この圧縮開始状態では、壁体 12bの外終端 が壁体 13bの外側面に当接するとともに、壁体 13bの外終端が壁体 12bの外側面に 当接し、端板 12a, 13a、壁体 12b, 13b間に圧縮する流体が封入され、スクロール 圧縮機構の中心を挟んで正対した位置に、最大容積の圧縮室 Cが二つ形成される。 この時点では、連結縁 12eと連結壁面 13h、連結縁 13eと連結壁面 12hは摺接して いる力 旋回スクロール 12の旋回動作により直後に離間する。
[0020] また、上述した固定スクロール 12及び旋回スクロール 13を組み合わせた状態にお いて、 2箇所の段差部 42, 43における段部メッシュ隙間設定値 Ho , Hf (図 IB, 1C 参照）は、無負荷の運転停止状態で下記のように設定されている。なお、段部メッシ ュ隙間は、段付形状の段差部 42, 43において、歯先側段部側面である連結縁 12e , 13eと、歯底側段部側面である連結壁面 12h, 13hとの間に形成される隙間のこと である。
すなわち、段差部 42において固定スクロール 12の連結壁面 (歯底側段部壁面） 12 hと旋回スクロール 13の連結縁 (歯先側段部壁面）との段部側面間に生じる第 1の段 部メッシュ隙間設定値 (以下、「固定側設定値」と呼ぶ) Hfと、段差部 43において旋 回スクロール 13の連結壁面 (歯底側段部壁面） 13hと固定スクロール 12の連結縁（ 歯先側段部壁面） 12eとの段部側面間に生じる第 2の段部メッシュ隙間設定値 (以下 、「旋回側設定値」と呼ぶ) Ho
とを比較した場合、運転時にガス圧を受けて旋回スクロール 13が傾斜することで互 ヽ に接近する側となる固定側設定値 Hfが、互いに離間する旋回側設定値 Hoよりも大 きくなるように（Hf>Ho)設定されて!、る。
[0021] 上述したスクロール圧縮機の運転を開始すると、図 2A〜2Cに示すように、旋回ス クロール 13はガス圧を受けて紙面右方向（時計回り方向）へ若干傾斜する。このため 、図 1A〜： LCに示した停止状態で設定された固定側設定値 Hf及び旋回側設定値 Hoは、旋回スクロール 13が傾斜したことにより、それぞれ固定側段部メッシュ隙間 Hf 及び旋回側段部メッシュ隙間 Ho' に変化する。
一方の固定側段部メッシュ隙間 は、旋回スクロール 13の傾斜により連結縁 13 eが連結壁面 12hに接近するので、停止状態で設定された固定側設定値 Hf より狭くなる。反対に、旋回側段部メッシュ隙間 He は、旋回スクロール 13の傾斜に より連結縁 12eが連結壁面 13hから離間するので、停止状態で設定された固定側設 定値 Ho
より広くなる。
[0022] このため、旋回スクロール 13が傾斜する運転状態の段差メッシュ隙間は、段差部 4 2側の固定側段差メッシュ隙間 は停止時より小さくなり、かつ、段差部 43側にお ける離間後の旋回側段差メッシュ隙間 Ho' も従来より小さくなるので、旋回側及び 固定側が最適化されて全体としての開口面積を減少させることができる。従って、スク ロール圧縮機の圧縮過程において、段差メッシュ隙間の開口面積を通って高圧側か ら低圧側へ漏出するガス量が低減するので、段付形状を採用したスクロール圧縮機 の圧縮効率を向上させることができる。 [0023] また、上述したスクロール圧縮機の段差部 42, 43において、固定側設定値 Hf及 び旋回側設定値 Ho
は、たとえば図 6に示すように、固定スクロール 12と旋回スクロール 13との嚙み合い 開始時に形成される段部メッシュ隙間量 hsよりも嚙み合い終了時に形成される段部メ ッシュ隙間量 heを小さく（hs
>he )設定し、嚙み合い開始から嚙み合い終了に至るまで段部メッシュ隙間量 hが 徐々に減少するように設定されている。
この場合、段差部 42, 43で嚙み合っている連結壁面 (歯底） 12h, 13h及び連結 縁 (歯先） 12e, 13eの断面形状は、いずれも略半円形断面とされる。
[0024] 図 6では、（a)に示す嚙み合い開始の状態力も圧縮が始まり、旋回スクロール 13の 連結縁 13eが圧縮過程の進行とともに (b)〜 (d)の順に移動して (e)で圧縮が完了す る。このような圧縮過程において、圧縮室 Cは旋回スクロール 13の壁体 13bにより高 圧側 PHと低圧側 PLとに分割される。
しかし、高圧側 PHと低圧側 PLとの差圧が小さい圧縮開始初期においては、段部メ ッシュ隙間量 hが比較的大きくても圧縮したガスの漏れ量はそれほど多くな 、。そして 、圧縮過程が進行し、高圧側 PHと低圧側 PLとの差圧が大きくなるにつれて、段差メ ッシュ量 hが一定であれば漏れ量は増加するのである力 段差メッシュ隙間量 hは徐 々に小さくなるように設定されているので、圧縮したガスの漏れ量も制限されて少なく てすむ。この結果、圧縮過程全体としての圧縮ガス漏れ量を低減することができるの で、段付形状を採用したスクロール圧縮機の圧縮効率を向上させることができる。
[0025] また、図 7は、上述した図 6の変形例を示すものであり、段差部 42^ , 43' で嚙み 合う連結壁面 (歯底） 12h' , 13 及び連結縁 (歯先） 12e' , 13e' の断面形状 力 嚙み合い開始時力 嚙み合い終了時まで接触面積が増すように曲率半径を変 化させた非対称形状とされる。
図 7では、（a)に示す嚙み合い開始の状態力 圧縮が始まり、旋回スクロール 13の 連結縁 13e' が圧縮過程の進行とともに (b)〜 (d)の順に移動して (e)で圧縮が完了 する。このような圧縮過程において、圧縮室 Cは旋回スクロール 13の壁体 13bにより 高圧側 PHと低圧側 PLとに分割される。 [0026] この変形例では、曲率半径を非対称形状としたので、高圧側 PHと低圧側 LHとの 差圧が大きい状態では連結壁面と連結縁との接触面積を大きくしてシール性能を増 すことができる。
具体的に説明すると、嚙み合い開始の状態では線接触にして接触面積を小さくし ても、差圧が小さいので漏れ量は多くない。しかし、連結壁面 (歯底） 12 , 13 及び連結縁 (歯先） 12e' , 13 は、圧縮過程が進んで差圧が大きくなるにつれて 線接触から面接触に変化し、接触面積が徐々に増すような非対称の曲率半径の断 面形状としたので、差圧の大きい圧縮過程後半では大きな接触面積により十分なシ ール性能を得ることができる。このため、差圧の大きい圧縮過程の後半でも段差メッ シュ隙間からの漏れ量を低減することができるようになるので、段付形状を採用したス クロール圧縮機の圧縮効率を向上させることができる。
[0027] このように、本発明のスクロール圧縮機によれば、段付形状の段差部 42, 43にお いて歯底側と歯先側との側面間に形成される段差メッシュ隙間が運転状態で小さく なるよう最適化され、この結果、運転時の圧縮過程で隙間段差メッシュ隙間から漏れ る圧縮ガス量を低減することができる。従って、段付形状の段差部を有するスクロー ル圧縮機の圧縮効率が向上するという顕著な効果が得られる。
また、段差メッシュ隙間は、差圧が大きい圧縮過程後半ほど小さく設定したので、こ れによっても段付形状の段差部を有するスクロール圧縮機の圧縮効率が向上すると いう顕著な効果が得られる。さらに、差圧が大きい状態で連結壁面と連結縁との接触 面積を大きくする非対称の断面形状を採用し、圧縮過程後半ほどシール性能を増す ようにしたので、これによつても段付形状の段差部を有するスクロール圧縮機の圧縮 効率が向上するという顕著な効果が得られる。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなぐ本発明の要旨を逸 脱しな 、範囲内にお 、て適宜変更することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 端板の一側面に立設された渦巻き状の壁体を有する固定スクロールと、端板の一 側面に立設された渦巻き状の壁体を有し、前記各壁体どうしを嚙み合わせて自転を 阻止されつつ公転旋回運動可能に支持された旋回スクロールとを備え、前記固定ス クロールと旋回スクロールの少なくともいずれか一方の端板には、前記一側面に、そ の高さが壁体の渦に沿ってその中心部側で高く外終端側で低くなるよう形成された 段差部が設けられ、前記固定スクロールと旋回スクロールの 、ずれか他方の壁体の 上縁は、前記端板の段差部に対応し、複数の部位に分割されかつ該部位の高さが 渦の中心部側で低く外終端側で高くなる段付形状とされたスクロール圧縮機にお!ヽ て、
前記固定スクロールの歯底と前記旋回スクロールの歯先との段部側面間に生じる 第 1の段部メッシュ隙間設定値 (Hf )と、前記旋回スクロールの歯底と前記固定スクロ 一ルの歯先との段部側面間に生じる第 2の段部メッシュ隙間設定値 (Ho )とを有し、 前記旋回スクロールが運転時にガス圧を受けて傾斜することで互いに接近する段部 メッシュ隙間設定値を互いに離間する他方より大きく設定したことを特徴とするスクロ —ル圧縮機 0
[2] 請求項 1に記載のスクロール圧縮機において、前記第 1及び第 2の段部メッシュ隙 間設定値 (Hf , Ho )は、嚙み合い開始時に形成される段部メッシュ隙間量 (hs )より も嚙み合い終了時に形成される段部メッシュ隙間量 (he )を小さく（hs
>he )設定し、嚙み合い開始から嚙み合い終了に至るまで段部メッシュ隙間量 (h) が徐々に減少するように設定したことを特徴とするスクロール圧縮機。
[3] 請求項 1または 2記載のスクロール圧縮機にぉ 、て、
前記段差部で嚙み合う歯底及び歯先の断面形状が、嚙み合!、開始時から嚙み合 い終了時まで接触面積が増すように曲率半径を変化させた非対称形状であることを 特徴とするスクロール圧縮機。
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