WO2023181173A1 - スクロール圧縮機 - Google Patents

スクロール圧縮機 Download PDF

Info

Publication number
WO2023181173A1
WO2023181173A1 PCT/JP2022/013518 JP2022013518W WO2023181173A1 WO 2023181173 A1 WO2023181173 A1 WO 2023181173A1 JP 2022013518 W JP2022013518 W JP 2022013518W WO 2023181173 A1 WO2023181173 A1 WO 2023181173A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
scroll
groove
seal
spiral body
scroll compressor
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/013518
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
兼吾 篠田
修平 小山
浩平 達脇
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to PCT/JP2022/013518 priority Critical patent/WO2023181173A1/ja
Publication of WO2023181173A1 publication Critical patent/WO2023181173A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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

Definitions

  • This technology relates to scroll compressors.
  • it relates to a seal member in a compression mechanism section.
  • a scroll compressor has been proposed that includes a fixed scroll and an oscillating scroll disposed opposite to the fixed scroll, and compresses refrigerant or the like (see, for example, Patent Document 1).
  • a scroll compressor compresses refrigerant in a compression chamber, which is a compression space surrounded by a spiral body provided in each of the fixed scroll and the orbiting scroll, by causing an oscillating scroll to revolve around a fixed scroll.
  • the scroll compressor described in Patent Document 1 has a first compression chamber and a second compression chamber.
  • the refrigerant is compressed in the first compression chamber formed by the inner surface of the volute of the fixed scroll and the outer surface of the volute of the oscillating scroll.
  • the refrigerant is compressed in the second compression chamber formed by the outer surface of the volute of the fixed scroll and the inner surface of the volute of the oscillating scroll.
  • the oscillating scroll and the fixed scroll have a spiral body at the tip portion of each spiral projection, and between the end surface of the spiral projection and the surface of each base plate facing thereto. It has a concave groove along. Then, a chip seal, which is a sealing member that maintains the sealing properties of the compression chamber, is attached to the groove via the gap.
  • the width of the chip seal disposed in the groove is slightly smaller than that of the groove, and the width of the chip seal is slightly smaller than that of the groove, and the width of the chip seal is slightly smaller than that of the groove, and the width of the chip seal is slightly smaller than that of the groove. provided in between.
  • the center line of the spiral groove shape and the center line of the tip seal shape in the width direction of the spiral body form the same involute curve. Therefore, under operating conditions where the pressure difference between the discharge pressure and the suction pressure is small, the pressure difference between adjacent compression chambers becomes small, and the force with which the tip seal is pressed against the groove side surface becomes weak. Therefore, it is no longer possible to obtain a sufficient airtight effect, and there is a possibility that refrigerant leakage loss will increase.
  • the scroll compressor according to the present disclosure includes a shell, a fixed scroll and an oscillating scroll arranged in the shell, a base plate provided on each of the fixed scroll and the oscillating scroll, A spiral body is provided on each base plate and is engaged with each other to form a plurality of compression chambers, and a spiral body is installed by being inserted into a groove provided along the spiral direction at the tip of the spiral body of the oscillating scroll. , comprising a sealing member that comes into sliding contact with the base plate of the fixed scroll, and the sealing member is installed at a position where the center line of the seal shape in the width direction of the spiral body is closer to the outer surface of the spiral body than the center line of the groove shape in the groove. It is something that will be done.
  • the compression space is moved from the compression space on the high pressure side to the compression space on the low pressure side. It is possible to provide a scroll compressor that can suppress refrigerant leakage to.
  • FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a scroll compressor according to Embodiment 1.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the scroll compressor according to Embodiment 1 taken along the dashed-dotted line X in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between a seal member and a groove included in the spiral body of the scroll compressor according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a refrigerant compression process by the scroll compressor according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a seal member in a scroll compressor according to a second embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a seal member in a scroll compressor according to a third embodiment.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the shape of a seal member according to Embodiment 4; 7 is a diagram showing another example of the shape of the seal member according to Embodiment 4.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the tooth height of the spiral body according to Embodiment 4. It is a figure showing the example of composition of the refrigeration cycle device concerning Embodiment 5.
  • FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view of a scroll compressor according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the scroll compressor according to the first embodiment taken along the dashed-dotted line X in FIG.
  • the compressor shown in FIG. 1 is a so-called vertical scroll compressor that is used with the central axis of a crankshaft 7, which will be described later, being substantially perpendicular to the ground.
  • the upper side is referred to as one end side U
  • the lower side (ground side) is referred to as the other end side L.
  • the scroll compressor includes a shell 1, a main frame 2, a compression mechanism section 3, a seal member 4, a drive mechanism section 5, a subframe 6, a crankshaft 7, a bush 8, a power supply section 9, It is equipped with
  • the shell 1 is a cylindrical casing made of a conductive member such as metal and closed at both ends, and includes a main shell 11, a lower shell 12, and an upper shell 13.
  • the main shell 11 has a cylindrical shape and includes a suction pipe 111 on its side wall.
  • the suction pipe 111 is a pipe that introduces the refrigerant into the shell 1, and communicates with the inside of the main shell 11.
  • the lower shell 12 is a substantially hemispherical bottom body, and a portion of its side wall is connected to the lower end of the main shell 11 by welding or the like, and closes an opening on the lower side of the main shell 11. At least a portion of the inside of the lower shell 12 is used as an oil reservoir for storing lubricating oil.
  • the upper shell 13 is a substantially hemispherical lid body, and a part of its side wall is connected to the upper end of the main shell 11 by welding or the like, and closes the upper opening of the main shell 11.
  • the upper shell 13 includes a discharge pipe 131 at the top.
  • the discharge pipe 131 is a pipe that discharges the refrigerant to the outside of the shell 1, and communicates with the internal space of the main shell 11.
  • the shell 1 is supported by a fixing base 14 having a plurality of screw holes, and the scroll compressor can be fixed to other members such as the casing of the outdoor unit by screwing screws into these screw holes. has been done.
  • the main frame 2 is a hollow metal support member having an opening at one end U, and is disposed inside the shell 1.
  • the main frame 2 includes a main body portion 21, a main bearing portion 22, and an oil return pipe 23.
  • the main body part 21 is firmly supported on the inner peripheral surface of one end side U of the main shell 11 by shrink fitting, welding, etc., and a housing space 211 is formed inside thereof.
  • the accommodation space 211 is open at one end U, and has a step-like shape in which the space narrows stepwise toward the other end L.
  • a part of the surface of the stepped portion facing one end side U constitutes a ring-shaped thrust surface 212.
  • a ring-shaped thrust plate 213 made of a steel plate-based material is arranged on the thrust surface 212 .
  • the thrust plate 213 functions as a thrust bearing.
  • the main body part 21 has a refrigerant passage that spatially communicates the inside and outside of the main frame 2 in a part of the outer peripheral side of the thrust surface 212 and in the inner wall surface of the main frame 2 that is continuous with that part.
  • the main bearing part 22 is formed continuously on the other end side L of the main body part 21, and has a shaft through hole 221 formed therein.
  • the shaft through hole 221 passes through the main bearing portion 22 in the vertical direction, and one end side U communicates with the accommodation space 211 .
  • the oil return pipe 23 is a pipe for returning the lubricating oil accumulated in the accommodation space 211 to the oil reservoir of the lower shell 12.
  • the lubricating oil is, for example, refrigeration oil containing ester-based synthetic oil.
  • the lubricating oil is stored in the oil reservoir of the lower shell 12, and reduces wear between mechanically contacting parts, controls temperature of sliding parts, and improves sealing performance.
  • As the lubricating oil an oil having excellent lubricating properties, electrical insulation, stability, refrigerant solubility, low-temperature fluidity, etc., and a suitable viscosity is suitable.
  • the compression mechanism section 3 is a compression mechanism that compresses refrigerant.
  • the compression mechanism section 3 is a scroll compression mechanism including a fixed scroll 31 and an oscillating scroll 32.
  • the fixed scroll 31 is made of metal such as aluminum or cast iron, and includes a first base plate 311 and a first spiral body 312.
  • the first base plate 311 has a disk shape, its outer end is placed in contact with the main body 21, and is fixed to the main frame 2 with screws or the like.
  • the first spiral body 312 protrudes substantially perpendicularly from the surface of the other end side L of the first base plate 311 to form a substantially vertical spiral wall, and its tip 3121 faces the other end side L. It is provided.
  • a concave groove 3122 is formed along the spiral direction at approximately the center in the width direction of the tip 3121 of the first spiral body 312 . Note that the "tip" is a portion of the spiral body of the scroll that faces the base plate of the other scroll.
  • the swinging scroll 32 is made of metal such as aluminum or cast iron, and includes a second base plate 321, a second spiral body 322, and a cylindrical portion 323.
  • the second base plate 321 has a disk shape and is supported (supported) by the main frame 2.
  • the second spiral body 322 protrudes from one end surface 3211 of one end side U of the second base plate 321 to form a substantially vertical spiral wall, and the tip 3221 is provided so as to face the one end side U.
  • a concave groove 3222 is formed along the spiral direction at approximately the center in the width direction of the tip 3221 of the second spiral body 322 .
  • the groove 3222 is formed at the tip 3221 of the second spiral body 322 excluding a part at the start and end of the winding.
  • the groove 3122 of the fixed scroll 31 is also similar to the groove 3122.
  • the cylindrical portion 323 is a cylindrical boss formed to protrude from the approximate center of the other end surface 3212 of the second base plate 321 toward the other end side L.
  • the fixed scroll 31 and the swinging scroll 32 are not distinguished, they are referred to as scrolls.
  • the first base plate 311 and the second base plate 321 are not distinguished from each other, they are referred to as the base plate.
  • the first spiral body 312 and the second spiral body 322 are not distinguished, they are referred to as a spiral body.
  • the grooves 3122 and 3222 are not to be distinguished, they are referred to as grooves.
  • An Oldham ring 33 is provided closer to the center of the main frame 2 than the thrust surface 212.
  • the Oldham ring 33 has a pair of keys formed on the other end L and a pair of keys on the one end U, and these keys are formed in a pair of key grooves formed in the main frame 2 and in the swinging scroll 32. Each is housed in a pair of keyways. Thereby, the Oldham ring 33 prevents the swinging scroll 32 from rotating when the swinging scroll 32 revolves around the revolution due to the rotation of the crankshaft 7 .
  • the compression chamber 34 is formed by combining the first spiral body 312 of the fixed scroll 31 and the second spiral body 322 of the swinging scroll 32 so as to mesh with each other.
  • the compression chamber 34 is composed of a plurality of compression spaces whose volume decreases from the outer side to the inner side in the radial direction, and the refrigerant is taken in from the spiral body located at the outer end, and as the oscillating scroll 32 revolves, the refrigerant is gradually compressed into
  • the compression chamber 34 communicates with a discharge port 313 formed through the center of the first base plate 311 of the fixed scroll 31, and the compressed refrigerant is discharged from the discharge port 313.
  • a discharge valve 35 that opens and closes the discharge port 313 in a predetermined manner to prevent the backflow of refrigerant
  • a muffler 36 that has an exhaust hole 361 and covers the discharge port 313 and the discharge valve 35. and are fixed with screws, etc.
  • the refrigerant is composed of, for example, a halogenated hydrocarbon having a carbon double bond, a halogenated hydrocarbon having no carbon double bond, a hydrocarbon, or a mixture thereof.
  • Halogenated hydrocarbons having carbon double bonds are HFO refrigerants with an ozone depletion potential of 0, and fluorocarbon-based low GWP refrigerants, such as HFO1234yf, HFO1234ze, HFO1243zf, which have the chemical formula C 3 H 2 F 4 .
  • An example is tetrafluoropropene.
  • halogenated hydrocarbons having no carbon double bond include refrigerants in which R32 (difluoromethane), R41, and the like represented by CH 2 F 2 are mixed.
  • hydrocarbons examples include natural refrigerants such as propane and propylene.
  • the mixture is exemplified by a mixed refrigerant in which R32, R41, etc. are mixed with HFO1234yf, HFO1234ze, HFO1243zf, etc.
  • the sealing member 4 is made of hard plastic, for example, and is provided at the tips of the spiral bodies of the pair of scrolls, so that when the oscillating scroll 32 revolves around the fixed scroll 31, at least a portion of the sealing member 4 is connected to the other scroll. Sliding action suppresses refrigerant leakage. That is, the sealing member 4 is provided so as to be located between the tip 3121 of the first spiral body 312 of the fixed scroll 31 and the second base plate 321 of the swinging scroll 32, as shown in FIG. Further, the sealing member 4 is provided so as to be located between the tip 3221 of the second spiral body 322 of the swinging scroll 32 and the first base plate 311 of the fixed scroll 31.
  • the sealing member 4 between the tip 3121 of the first spiral body 312 of the fixed scroll 31 and the second base plate 321 of the swinging scroll 32 serves as the fixed scroll tip seal 41. Further, the sealing member 4 between the tip 3221 of the second spiral body 322 of the swinging scroll 32 and the first base plate 311 of the fixed scroll 31 serves as the chip seal 42 for the swinging scroll.
  • the fixed scroll tip seal 41 and the swinging scroll tip seal 42 are not distinguished, they will be described as a tip seal or a seal member 4. Further, the sealing member 4 is inserted into the groove 3122 and the groove 3222 provided along the spiral body, and is provided in the same manner as the groove 3122 and the groove 3222.
  • the drive mechanism section 5 is provided on the other end side L of the main frame 2 and the compression mechanism section 3 inside the shell 1.
  • the drive mechanism section 5 includes a stator 51 and a rotor 52.
  • the stator 51 is a ring-shaped stator formed by winding a winding wire around an iron core made of, for example, a plurality of laminated electromagnetic steel plates with an insulating layer interposed therebetween.
  • the outer peripheral surface of the stator 51 is firmly supported inside the main shell 11 by shrink fitting or the like.
  • the rotor 52 is a cylindrical rotor that has a permanent magnet built into an iron core made of a plurality of laminated electromagnetic steel plates, and has a through hole in the center that penetrates in the vertical direction. ing.
  • the subframe 6 is a metal support member, and is provided inside the shell 1 at the other end L of the drive mechanism section 5.
  • the subframe 6 is firmly supported on the inner peripheral surface of the other end L of the main shell 11 by shrink fitting, welding, or the like.
  • the subframe 6 includes a sub-bearing portion 61 and an oil pump 62.
  • the sub-bearing part 61 is a ball bearing provided above the central part of the sub-frame 6, and has a hole vertically penetrating in the center.
  • the oil pump 62 is provided below the center of the subframe 6 and is arranged so that at least a portion thereof is immersed in the lubricating oil stored in the oil reservoir of the shell 1.
  • the crankshaft 7 is a long metal rod-shaped member, and is provided inside the shell 1.
  • the crankshaft 7 includes a main shaft portion 71, an eccentric shaft portion 72, and an oil passage 73.
  • the main shaft portion 71 has its outer surface press-fitted into the through hole of the rotor 52 and is fixed, and is arranged so that its center axis coincides with the center axis of the main shell 11 .
  • the eccentric shaft portion 72 is provided on one end side U of the main shaft portion 71 so that its central axis is eccentric with respect to the central axis of the main shaft portion 71 .
  • the oil passage 73 is provided vertically penetrating inside the main shaft portion 71 and the eccentric shaft portion 72.
  • crankshaft 7 an eccentric shaft portion 72 at one end U is inserted and fixed into the cylinder of the cylindrical portion 323, and the other end L is inserted and fixed into the sub-bearing portion 61 of the subframe 6.
  • the crankshaft 7 is arranged such that the main shaft portion 71 is located within the main bearing portion 22 of the main frame 2, and the outer surface of the rotor 52 is arranged inside the stator 51 with a predetermined gap maintained between the inner surface of the stator 51 and the outer surface of the rotor 52. be done.
  • the bush 8 is a member that connects the swinging scroll 32 and the crankshaft 7.
  • the bush 8 is composed of two parts, and includes a slider 81 and a balance weight 82.
  • the slider 81 is a cylindrical member made of metal such as iron, and is fitted into each of the eccentric shaft portion 72 and the cylindrical portion 323.
  • the balance weight 82 is a donut-shaped member made of metal such as iron, and is a part of the accommodation space 211 formed by the main frame 2, the second base plate 321, and the cylindrical part 323, a so-called in-frame oil reservoir. It has a weight part arranged in a space where .
  • the power supply section 9 is a power supply member that supplies power to the scroll compressor, and is formed on the outer peripheral surface of the main shell 11 of the shell 1.
  • the power feeding section 9 includes a cover 91, a power feeding terminal 92, and wiring 93.
  • the cover 91 is a cover member with a bottomed opening.
  • the power supply terminals 92 are made of a metal member, and one is provided inside the cover 91 and the other is provided inside the shell 1.
  • One end of the wiring 93 is connected to the power supply terminal 92 and the other end is connected to the stator 51.
  • the state of the vicinity of the seal member 4 will be explained in detail with reference to FIG. 2.
  • the vicinity of the tip 3221 of the second spiral body 322 of the swinging scroll 32 will be mainly described.
  • the scroll compressor according to the first embodiment employs a similar structure on the fixed scroll 31 side.
  • the second base plate 321 of the swinging scroll 32 slides on the fixed scroll tip seal 41, which is the seal member 4. Further, as shown in FIG. 2, the second spiral body 322 of the orbiting scroll 32 has a groove 3222 at the tip 3221.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the grooves of the spiral body of the scroll compressor according to Embodiment 1 and the seal member.
  • the winding direction of the spiral in the spiral body is expressed by the expansion and opening angle.
  • the expansion/opening angle is the angle at which the involute is expanded/opened based on the base circle, and is sometimes referred to as the wrap angle.
  • the stretch angle is the angle created between the base circle and the thread when the thread is unwound around the center of the base circle.
  • the base circle is the circle that serves as the standard for the involute.
  • the spiral shape is the expansion line of a circle, which is the locus drawn by the tip of the thread when the thread wound around the base circle is tensioned and unwound.
  • the radius of the base circle (base circle radius) is a1, the expansion/opening angle is ⁇ 1, the set rotation angle is ⁇ 1, and the amount of eccentricity of the swinging scroll tip seal 42 is ⁇ 1.
  • the set rotation angle is an index of the involute's inclination phase "swirl inclination.”
  • the eccentricity ⁇ is an offset amount on the base circle with respect to the base line that is the center of the groove.
  • the groove shape center line 3223 is shown by a two-dot chain line in FIG.
  • the seal shape center line 421 of the tip seal 42 for the oscillating scroll is expressed by an involute curve ⁇ ( ⁇ 1+ ⁇ 1)cos( ⁇ 1 ⁇ 1) ⁇ .
  • the seal shape center line 421 is indicated by a dashed line in FIG.
  • the starting point angle of the seal shape center line 421 on the base circle a1 is shifted by + ⁇ 1 with respect to the starting point angle of the groove shape center line 3223. Therefore, the seal shape center line 421 of the rocking scroll chip seal 42 is on the outer side of the groove shape center line 3223 of the rocking scroll 32 by an amount of eccentricity ⁇ 1 of the rocking scroll chip seal 42.
  • An oscillating scroll chip seal 42 is installed at a position closer to the tip. Therefore, the gap between the groove 3222 of the swinging scroll 32 and the swinging scroll chip seal 42 can be formed small in advance.
  • the first base plate 311 of the fixed scroll 31 slides on the swing scroll tip seal 42, which is the seal member 4. Further, as described above, the first spiral body 312 of the fixed scroll 31 has a groove 3122 at the tip 3121.
  • the base circle radius is a2
  • the expansion/opening angle is ⁇ 2
  • the set rotation angle is ⁇ 2
  • the eccentricity of the fixed scroll tip seal 41 is ⁇ 2.
  • the groove shape center line 3123 of the groove 3122 of the fixed scroll 31 shown in FIG. ⁇ 2cos( ⁇ 2 ⁇ 2) ⁇ .
  • the groove shape center line 3123 is shown by a two-dot chain line in FIG.
  • the seal shape center line 411 of the fixed scroll chip seal 41 is expressed by an involute curve ( ⁇ 2+ ⁇ 2)cos( ⁇ 2 ⁇ 2) ⁇ .
  • the seal shape center line 411 is indicated by a chain line in FIG. 3 .
  • the seal shape center line 411 of the fixed scroll chip seal 41 is closer to the outer surface, which is on the outside by the eccentric amount ⁇ 2 of the fixed scroll chip seal 41 with respect to the groove shape center line 3123 of the groove 3122 of the fixed scroll 31.
  • a1 a2
  • ⁇ 1 ⁇ 2
  • ⁇ 1 ⁇ 2
  • ⁇ 1 ⁇ 2 or they may be different.
  • the fixed scroll chip seal 41 does not need to be installed near the outer surface of the groove 3122 over the entire area, but at least in part (particularly on the center side of the first spiral body 312 and the second spiral body 322 where the difference between high and low pressures is large). It is sufficient if the structure is such that it is installed closer to the outer surface.
  • the low-pressure side gap S1 formed on the low-pressure side is different from the high-pressure side gap S1 formed on the high-pressure side. It becomes smaller than the gap S2. Therefore, even if the scroll compressor is not being driven, the condition S1 ⁇ S2 is maintained.
  • the eccentricity ⁇ 1 of the swinging scroll tip seal 42 and the eccentricity ⁇ 2 of the fixed scroll tip seal 41 satisfy 0 ⁇ 1 ⁇ S1+S2 and 0 ⁇ 2 ⁇ S1+S2, respectively.
  • the tip seal 42 for the oscillating scroll oscillates even under conditions where the differential pressure between the discharge pressure and the suction pressure is small. It is possible to secure the force of pressing against the side surface of the groove 3222 of the scroll 32. Therefore, a sufficient airtight effect can be obtained and refrigerant leakage loss can be reduced. Further, the same effect can be obtained in the fixed scroll chip seal 41 as well.
  • the compression chamber 34 that is the third compression chamber located at the center of the spiral is larger than the compression chamber 34 that is the first compression chamber located on the outside of the spiral. The differential pressure of the refrigerant before and after compression increases.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a refrigerant compression process by the scroll compressor according to the first embodiment.
  • the operation of the scroll compressor will be explained.
  • the power supply terminal 92 of the power supply section 9 When the power supply terminal 92 of the power supply section 9 is energized, torque is generated in the stator 51 and the rotor 52, and the crankshaft 7 rotates accordingly.
  • the rotation of the crankshaft 7 is transmitted to the swing scroll 32 via the eccentric shaft portion 72 and the bush 8.
  • the swinging scroll 32 to which the rotational driving force has been transmitted is restrained from rotating by the Oldham ring 33 and eccentrically revolves with respect to the fixed scroll 31 . At this time, the other surface of the swing scroll 32 slides on the thrust plate 213.
  • the refrigerant sucked into the shell 1 from the suction pipe 111 reaches the accommodation space 211 through the suction port of the main frame 2, and the refrigerant flows between the fixed scroll 31 and the swinging scroll 32. It is taken into the compression chamber 34 formed by. More specifically, as shown in FIG. 4, the refrigerant is first taken into the first compression chamber 341. The refrigerant moves from the outer periphery toward the center with the eccentric revolution movement of the oscillating scroll 32, and the refrigerant moves toward the center from the outer periphery to the second compression chamber 342, which has a smaller volume than the first compression chamber 341, and the second compression chamber 342, which has a volume smaller than that of the second compression chamber 342.
  • the volume is reduced and compressed in the small third compression chamber 343.
  • the refrigerant compressed in the third compression chamber 343 located at the center of the scroll is discharged from the discharge port 313 of the fixed scroll 31 against the discharge valve 35, and is discharged from the shell 1 through the exhaust hole 361 of the muffler 36. It is discharged from the discharge pipe 131 to the outside.
  • the structure is basically such that refrigerant leakage loss due to leakage of the high-pressure refrigerant compressed in the compression chamber 34 to the compression space on the low-pressure side does not occur.
  • FIG. 1 shows that in reality, as shown in FIG.
  • the refrigerant leaks from the first route R1 where the refrigerant leaks diametrically outward from the high pressure space and the second route R2 where the refrigerant leaks from the high pressure space in the tangential direction of the spiral body. It may leak.
  • the gap created between the base plate of the scroll and the seal member 4 is the cause of refrigerant leakage.
  • the tip seal 42 for an oscillating scroll in the first embodiment is installed at a position where the seal shape center line 421 is outside the groove shape center line 3223 of the oscillating scroll 32 by an amount of eccentricity ⁇ 1. Further, in the fixed scroll chip seal 41 in the first embodiment, the seal shape center line 411 is formed outward by an eccentric amount ⁇ 2 with respect to the groove shape center line 3123 of the fixed scroll 31. As a result, in the scroll compressor according to the first embodiment, the seal member 4 is configured such that the low-pressure side gap S1 is smaller than the high-pressure side gap S2.
  • the seal member 4 is installed at a position where the shape center line is outside by the eccentric amount ⁇ with respect to the groove shape center line in the groove of the spiral body.
  • the low pressure side gap S1 can be configured to be narrow. For this reason, it is possible to ensure the force with which the seal member 4 is pressed against the groove side surface, a sufficient airtight effect can be obtained, and refrigerant leakage loss can be reduced.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a seal member in a scroll compressor according to a second embodiment.
  • FIG. 5 is an enlarged view of the two-dot chain line Y in FIG.
  • the scroll compressor according to the second embodiment as shown in FIGS. 1 to 4, parts having the same configuration as the scroll compressor described in the first embodiment are given the same reference numerals.
  • the vicinity of the tip 3221 of the second spiral body 322 of the swinging scroll 32 will be described as an example.
  • a similar structure can be adopted on the fixed scroll 31 side. It is more desirable that the fixed scroll 31 and the swinging scroll 32 adopt the same structure.
  • the tip seal 42 for the swinging scroll is formed so that the thickness t1 in the vertical direction is larger than the groove depth w1 of the groove 3222 in the swinging scroll 32. Therefore, the thickness t1 of the swinging scroll chip seal 42 is greater than the groove depth w1 of the groove 3222.
  • the tip seal 42 for the oscillating scroll and the sliding surface 3111 of the fixed scroll 31 are always in contact with each other, the tip seal 42 for the oscillating scroll will be significantly worn. Therefore, the thickness t1 of the swinging scroll chip seal 42 is reduced. When the thickness t1 becomes smaller, the leakage area of the refrigerant in the compression chamber 34 becomes larger, and the refrigerant leakage loss becomes larger. Therefore, in the scroll compressor of the first embodiment, the first surface 422 of the oscillating scroll chip seal 42 that slides on the sliding surface 3111 of the first base plate 311 and the first surface 422 of the first base plate 311 of the fixed scroll 31 are A certain amount of clearance C1 is provided between the sliding surface 3111 and the sliding surface 3111.
  • the thickness t1 of the swinging scroll chip seal 42 is configured to be larger than the groove depth w1 in the groove 3222 of the swinging scroll 32.
  • the gap C1 formed between the sliding surface 3111 on the first base plate 311 of the fixed scroll 31 and the first surface 422 of the swinging scroll chip seal 42 can be reduced. Therefore, refrigerant leakage from the second route R2 from the high-pressure side compression chamber 34 to the low-pressure side compression chamber 34 can be suppressed, and refrigerant leakage loss can be reduced.
  • the tip seal 42 for the oscillating scroll has been described here, the same effect can be obtained by using the same configuration for the tip seal 41 for the fixed scroll.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a seal member in a scroll compressor according to Embodiment 3.
  • FIG. 6 is an enlarged view of the two-dot chain line Y in FIG.
  • the scroll compressor according to Embodiment 3 as shown in FIGS. 1 to 5, parts having the same configuration as the scroll compressors in Embodiment 1 and Embodiment 2 are given the same reference numerals.
  • the vicinity of the tip 3221 of the second spiral body 322 of the swinging scroll 32 will be described below as an example.
  • a similar structure can be adopted on the fixed scroll 31 side. It is more desirable that the fixed scroll 31 and the swinging scroll 32 adopt the same structure.
  • Embodiment 3 describes an inner chamfered portion 424 having a chamfered shape in which a part of the inner side of the lower end surface 423 on the high-pressure side is chamfered in the tip seal 42 for an oscillating scroll.
  • the lower end surface 423 on the high pressure side of the swinging scroll chip seal 42 is chamfered to form an inner chamfered portion 424 that is an inclined surface inclined with respect to the lower end surface 423. Since the swinging scroll chip seal 42 has the inner chamfered portion 424, the surface area of the swinging scroll chip seal 42 facing the compression space on the high pressure side can be increased. For this reason, the area on which pressure is applied in the tip seal 42 for the swinging scroll becomes large, and the force that presses the tip seal 42 for the swing scroll becomes large.
  • the chamfer dimension t2 in the width direction and the chamfer dimension t3 in the thickness direction of the chamfered portion of the inner chamfered portion 424 satisfy the relationship t2 ⁇ t3, so that the swinging scroll chip The force that pushes the seal 42 upward can be increased. Therefore, the angle ⁇ at the inner chamfer 424 is 45 degrees or less.
  • the inner chamfered portion 424 has a structure in which an extension line 424A extending along the chamfered inclined surface intersects with the inner surface of the groove 3222. There is.
  • the chamfer dimension t2 of the inner chamfered portion 424 is set to 1/2 of the tip seal width.
  • the tip seal 42 for an oscillating scroll is manufactured using a mold. When removing the swinging scroll chip seal 42 from the mold, the lower end surface of the chip seal is pushed out with a pin.
  • the chamfer dimension t2 of the inner chamfered portion 424 is made larger than 1/2 of the chip seal width, it becomes difficult to take out the chip from the mold. Moreover, when the chamfer dimension t2 of the inner chamfered portion 424 is larger than 1/2 of the chip seal width, the refrigerant leakage area also becomes large. For these reasons, it is preferable that the chamfer dimension t2 of the inner chamfered portion 424 is 1/2 or less of the chip seal width.
  • the scroll compressor according to the third embodiment has an outer chamfer 425 formed on the lower end surface on the low pressure side, which is the opposite side to the lower end surface 423.
  • the tip seal 42 for the orbiting scroll has the seal shape center line 421 on the outside by an eccentric amount ⁇ 1 with respect to the groove shape center line 3223 in the groove 3222 of the orbiting scroll 32. It will be installed like this.
  • the swinging scroll chip seal 42 can be easily installed in the groove 3222.
  • the force of the differential pressure acts in a direction in which the tip seal 42 for the swinging scroll moves away from the side surface of the groove 3222 of the swinging scroll 32.
  • the length of the chamfered portion of the outer chamfered portion 425 is shorter than the length of the inner chamfered portion 424.
  • dimensions t4 and t5 at the chamfered portion of the outer chamfered portion 425 preferably satisfy the relationship t5 ⁇ t4 and are larger than the angle ⁇ at the inner chamfered portion 424.
  • the inner chamfer 424 is provided on the lower end surface 423 on the high pressure side of the tip seal 42 for the oscillating scroll. Therefore, a force acts on the swing scroll tip seal 42 in the direction R4. Therefore, a force acts on the swinging scroll chip seal 42 in the direction of pressing the swinging scroll chip seal 42 against the side surface of the groove 3222 of the swinging scroll 32 and in the direction of lifting the swinging scroll chip seal 42 upward. It becomes easier. Therefore, the gap C1 between the sliding surface 3111 on the first base plate 311 of the fixed scroll 31 and the first surface 422 of the swinging scroll chip seal 42 and the groove 3222 of the swinging scroll 32 and the swinging scroll chip seal 42 can be narrowed.
  • Embodiment 4 The positional relationship between the seal member 4 and the groove that the spiral body of the scroll compressor has in the tip portion described in the first embodiment can be variously modified without impairing the effects of the disclosure.
  • the center line of the seal shape of the seal member 4 is changed from the center line of the groove shape of the groove in the spiral body.
  • the scroll compressor may be one in which the centerline of the groove shape of the groove in the spiral body is changed with respect to the centerline of the shape of the seal member 4. For example, assume that the base circle radius is a1, the expansion/opening angle is ⁇ 1, the set rotation angle is ⁇ 1, and the amount of eccentricity in the groove of the spiral body is ⁇ 3.
  • the groove shape center line when the groove shape center line of the groove is changed is the involute curve ⁇ 1) ⁇ ( ⁇ 1 ⁇ 3)cos( ⁇ 1 ⁇ 1) ⁇ .
  • the seal shape center line of the seal member 4 is represented by X1 and Y1.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of the shape of the seal member according to the fourth embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram showing another example of the shape of the seal member according to the fourth embodiment. 7 and 8 are enlarged views of the portion of the scroll compressor indicated by the two-dot chain line Y shown in FIG.
  • the tip seal 42 for an oscillating scroll according to the fourth embodiment can be configured to have a concave portion 426 in which a curved shape (curved surface) is formed on the high-pressure side side surface.
  • the tip seal 42 for an oscillating scroll according to the fourth embodiment can have a convex portion 427 formed with a curved shape (curved surface) on the high-pressure side surface. .
  • the shape of the lower end surface 423 portion of the spiral body may be a shape having an R (curved surface).
  • the sealing member 4 does not need to have the concave portion 426 and the convex portion 427 over the entire area, but at least in part (particularly on the center side of the first spiral body 312 and the second spiral body 322 where the difference between high and low pressures is large) It may also have these shapes.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of the tooth height of the spiral body according to the fourth embodiment.
  • the material of the oscillating scroll 32 may be made of two types, aluminum or cast iron.
  • the spiral body When the spiral body is used at high temperatures for a long period of time, it undergoes permanent growth and dimensional changes, such as thermal growth of several tens of ⁇ m in tooth height, for example. In particular, the winding start portion of the spiral body becomes hot. Therefore, as shown in FIG. 9, the spiral body is designed so that the tooth height becomes smaller from the end of the spiral to the beginning of the spiral, regardless of the material. Therefore, the gap between the tooth tips between the spiral bodies increases from the end of winding to the beginning of winding.
  • the groove depth w1 at the tip of the spiral body is basically the same depth at the beginning and end of the spiral. Therefore, in order to make the gap C1 between the sliding surfaces of the opposing base plates constant at any part of the spiral, the thickness t1 of the sealing member 4 in the vertical direction is It is better to construct the winding start part higher than the winding end part.
  • the thickness t1 of the seal member 4 at the beginning of the spiral is larger than at the end of the spiral, the gap between the seal member 4 and the sliding surface of the base plate can be narrowed. Therefore, refrigerant leakage through the second route R2 can be suppressed, and refrigerant leakage loss can be reduced.
  • the tip seal 42 for the oscillating scroll and the tip seal 41 for the fixed scroll have the same shape.
  • the application of the seal member 4 to both the fixed scroll 31 and the swinging scroll 32 has been explained.
  • the fixed scroll chip seal 41 makes the compression chamber 34 airtight also due to the action of gravity. Therefore, here, it is desirable that at least the tip seal 42 for the swinging scroll has the shape described in the embodiment.
  • scroll compressors of the first to third embodiments described above are vertical scroll compressors
  • the present invention is not limited to this.
  • similar effects can be obtained even when applied to a horizontal scroll compressor.
  • scroll compressors of the first to third embodiments described above are low-pressure shell type scroll compressors
  • the present invention is not limited to this.
  • similar effects can be obtained even when applied to a high-pressure shell type scroll compressor.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of a refrigeration cycle device according to Embodiment 5.
  • FIG. 10 shows an air conditioner as a refrigeration cycle device.
  • an outdoor unit 1000 and an indoor unit 2000 are connected via gas refrigerant piping 3000 and liquid refrigerant piping 4000 to form a refrigerant circuit that circulates refrigerant.
  • Outdoor unit 1000 has the scroll compressor described in Embodiments 1 to 4 as compressor 1001.
  • the outdoor unit 1000 includes a four-way valve 1002, an outdoor heat exchanger 1003, an expansion valve 1004, and an outdoor blower 1005.
  • the indoor unit 2000 includes an indoor heat exchanger 2001 and an indoor blower 2002.
  • the compressor 1001 compresses and discharges the sucked refrigerant.
  • the compressor 1001 may be one in which the operating frequency can be arbitrarily changed using, for example, an inverter circuit.
  • the four-way valve 1002 is a valve that switches the flow of refrigerant depending on whether it is in a cooling operation or a heating operation.
  • the outdoor heat exchanger 1003 exchanges heat between the refrigerant and air (outdoor air).
  • the outdoor heat exchanger 1003 functions as an evaporator during heating operation, and evaporates and vaporizes the refrigerant.
  • the outdoor heat exchanger 1003 functions as a condenser during cooling operation, and condenses and liquefies the refrigerant.
  • the outdoor blower 1005 sends outdoor air to the outdoor heat exchanger 1003 to promote heat exchange between the outdoor air and the refrigerant.
  • the expansion valve 1004 such as a throttle device, which serves as a pressure reducing device, reduces the pressure of the refrigerant and expands it.
  • the indoor heat exchanger 2001 exchanges heat between air to be conditioned and a refrigerant, for example.
  • the indoor heat exchanger 2001 functions as a condenser during heating operation, and condenses and liquefies the refrigerant.
  • the indoor heat exchanger 2001 functions as an evaporator during cooling operation, and evaporates and vaporizes the refrigerant.
  • the indoor blower 2002 sends air to be conditioned to the indoor heat exchanger 2001 and promotes heat exchange between the air and the refrigerant.
  • the refrigeration cycle device of Embodiment 5 has the scroll compressor described in Embodiments 1 to 4 as compressor 1001. Therefore, according to the refrigeration cycle device of the fourth embodiment, it is possible to obtain a refrigeration cycle device that suppresses refrigerant leakage, reduces refrigerant leakage loss, and operates efficiently as a whole.
  • the scroll compressor was described as compressing the refrigerant, but the present invention is not limited to this. It can be a compressor that compresses other fluids, such as air.
  • a refrigeration cycle device was described using an air conditioner as an example, but the present invention can also be used in, for example, a refrigeration device, a water heater, etc.

Abstract

スクロール圧縮機は、シェルと、シェル内に配置された固定スクロールおよび揺動スクロールと、固定スクロールおよび揺動スクロールのそれぞれに設けられる台板と、それぞれの台板上に設けられ、相互に噛み合わされて複数の圧縮室を形成する渦巻体と、揺動スクロールの渦巻体の先端部に渦巻方向に沿って設けられた溝に挿入されて設置され、固定スクロールの台板と摺接するシール部材とを備え、シール部材は、渦巻体の幅方向におけるシール形状中心線が溝における溝形状中心線よりも、渦巻体の外側面寄りとなる位置に設置されるものである。

Description

スクロール圧縮機
 この技術は、スクロール圧縮機に関するものである。特に、圧縮機構部におけるシール部材に関するものである。
 従来、固定スクロールと当該固定スクロールに対向配置される揺動スクロールとを備え、冷媒などを圧縮するスクロール圧縮機が提案されている(たとえば、特許文献1参照)。スクロール圧縮機は、固定スクロールに対して揺動スクロールを公転運動させることで、固定スクロールと揺動スクロールとがそれぞれ備える渦巻体で囲まれる圧縮空間である圧縮室において、冷媒を圧縮する。
 特許文献1に記載のスクロール圧縮機は、第1圧縮室および第2圧縮室を有する。揺動スクロールが揺動することで、固定スクロールの渦巻体の内側面および揺動スクロールの渦巻体の外側面により形成される第1圧縮室で冷媒が圧縮される。また、揺動スクロールが揺動することで、固定スクロールの渦巻体の外側面および揺動スクロールの渦巻体の内側面により形成される第2圧縮室で冷媒が圧縮される。
 ここで、特許文献1に記載のスクロール圧縮機では、揺動スクロールおよび固定スクロールは、各渦巻突起の先端部分に、渦巻突起の端面とこれに対向する各台板の面と間に、渦巻体に沿った凹溝を有する。そして、空隙を介して、圧縮室のシール性を維持するシール部材であるチップシールが、凹溝に装着される。
 特許文献1に記載のスクロール圧縮機などの場合、凹溝内に配置されたチップシールの幅は、凹溝よりわずかに小さく形成されており、渦巻突起とこれに対向する固定スクロールの台板部間に設けられる。
特開昭63-134894号公報
 特許文献1に記載のスクロール圧縮機は、渦巻体の幅方向における渦巻溝形状の中心線とチップシール形状の中心線とが、同インボリュート曲線となっている。このため、吐出圧力と吸入圧力との差圧が小さい運転条件においては、隣合う圧縮室間の差圧が小さくなり、チップシールが溝側面に押し付けられる力が弱くなる。したがって、充分な気密効果を得ることができなくなり、冷媒漏れ損失が増大してしまう可能性があった。
 そこで、上記のような課題を解決し、圧縮室の気密効果を向上させて冷媒漏れを抑制し、性能低下の抑制および性能向上をはかることができるスクロール圧縮機を得ることを目的とする。
 上記の目的を達成するために、この開示に係るスクロール圧縮機は、シェルと、シェル内に配置された固定スクロールおよび揺動スクロールと、固定スクロールおよび揺動スクロールのそれぞれに設けられる台板と、それぞれの台板上に設けられ、相互に噛み合わされて複数の圧縮室を形成する渦巻体と、揺動スクロールの渦巻体の先端部に渦巻方向に沿って設けられた溝に挿入されて設置され、固定スクロールの台板と摺接するシール部材とを備え、シール部材は、渦巻体の幅方向におけるシール形状中心線が溝における溝形状中心線よりも、渦巻体の外側面寄りとなる位置に設置されるものである。
 本開示によれば、揺動スクロールの渦巻体の先端部に設置されたシール部材と、固定スクロールの渦巻体の根元付近の隙間を減少させることで、高圧側の圧縮空間から低圧側の圧縮空間への冷媒漏れを抑制可能なスクロール圧縮機を提供することができる。
実施の形態1に係るスクロール圧縮機の縦概略断面図である。 実施の形態1に係るスクロール圧縮機の図1における一点鎖線Xの拡大図である。 実施の形態1に係るスクロール圧縮機の渦巻体が有する溝とシール部材との関係を説明する図である。 実施の形態1に係るスクロール圧縮機による冷媒の圧縮工程を説明する図である。 実施の形態2に係るスクロール圧縮機におけるシール部材について説明する図である。 実施の形態3に係るスクロール圧縮機におけるシール部材について説明する図である。 実施の形態4に係るシール部材の形状における一例を示す図である。 実施の形態4に係るシール部材の形状における別の一例を示す図である。 実施の形態4に係る渦巻体の歯高の一例を示す図である。 実施の形態5に係る冷凍サイクル装置の構成例を表す図である。
 以下、実施の形態に係るスクロール圧縮機について図面などを参照しながら説明する。以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。特に構成要素の組み合わせは、各実施の形態における組み合わせのみに限定するものではなく、他の実施の形態に記載した構成要素を別の実施の形態に適用することができる。また、以下の説明において、図1における上方を「上側」とし、下方を「下側」として説明する。さらに、圧力および温度の高低については、特に絶対的な値との関係で高低が定まっているものではなく、装置などにおける状態および動作などにおいて相対的に定まるものとする。また、添字で区別などしている複数の同種の機器などについて、特に区別したり、特定したりする必要がない場合には、添字などを省略して記載する場合がある。
実施の形態1.
 以下、実施の形態1について説明する。図1は、実施の形態1に係るスクロール圧縮機の縦概略断面図である。また、図2は、実施の形態1に係るスクロール圧縮機の図1における一点鎖線Xの拡大図である。ここで、図1の圧縮機は、後述するクランクシャフト7の中心軸が地面に対して略垂直の状態で使用される、いわゆる縦型のスクロール圧縮機である。以下においては、上側を一端側U、下側(地面側)を他端側Lと方向づけて説明する。
 スクロール圧縮機は、シェル1と、メインフレーム2と、圧縮機構部3と、シール部材4と、駆動機構部5と、サブフレーム6と、クランクシャフト7と、ブッシュ8と、給電部9と、を備えている。
 シェル1は、金属などの導電性部材からなる両端が閉塞された筒状の筐体であり、メインシェル11と、ロアシェル12と、アッパーシェル13と、を備えている。メインシェル11は、円筒状を呈し、その側壁に吸入管111を備えている。吸入管111は、冷媒をシェル1内に導入する管であり、メインシェル11内と連通している。ロアシェル12は、略半球状の底体であり、その側壁の一部がメインシェル11の下端部に溶接などにより接続され、メインシェル11の下側の開口を閉塞している。ロアシェル12は、その内側の少なくとも一部が潤滑油を貯留する油溜めとして使用される。アッパーシェル13は、略半球状の蓋体であり、その側壁の一部がメインシェル11の上端部に溶接などにより接続され、メインシェル11の上側の開口を閉塞している。アッパーシェル13は、上部に吐出管131を備えている。吐出管131は、冷媒をシェル1外に排出する管であり、メインシェル11の内部空間と連通している。なお、シェル1は、複数のネジ穴を備える固定台14によって支持されており、それらのネジ穴にネジをねじ込むことによりスクロール圧縮機を室外機の筐体などの他の部材に固定可能に構成されている。
 メインフレーム2は、一端側Uに開口を有する中空な金属製の支持部材であり、シェル1の内部に配置されている。メインフレーム2は、本体部21と、主軸受部22と、返油管23と、を備えている。本体部21は、焼き嵌め、溶接などによってメインシェル11の一端側Uの内周面に固着支持されており、その内側には収容空間211が形成されている。収容空間211は、一端側Uが開口しているとともに、内部が他端側Lに向かって空間が段階的に狭くなる段差状になっている。一端側Uを向いている段差部分の一部の面は、リング状のスラスト面212を構成している。スラスト面212には、鋼板系材料からなるリング状のスラストプレート213が配置されている。よって、実施の形態1では、スラストプレート213がスラスト軸受として機能する。本体部21には、スラスト面212の外周側の一部、およびその部分に連続するメインフレーム2の内壁面に、メインフレーム2の内外を空間的に連通させる冷媒通路を有している。
 主軸受部22は、本体部21の他端側Lに連続して形成され、その内部には軸通し孔221が形成されている。軸通し孔221は、主軸受部22の上下方向に貫通し、一端側Uが収容空間211と連通している。返油管23は、収容空間211に溜まった潤滑油をロアシェル12の油溜めに戻すための管である。
 潤滑油は、たとえば、エステル系合成油を含む冷凍機油である。潤滑油は、ロアシェル12の油溜めに貯留され、機械的に接触するパーツ同士の摩耗低減、摺動部の温度調節、シール性を改善する。潤滑油としては、潤滑特性、電気絶縁性、安定性、冷媒溶解性、低温流動性などに優れるとともに、適度な粘度の油が好適である。
 圧縮機構部3は、冷媒を圧縮する圧縮機構である。実施の形態1では、圧縮機構部3は、固定スクロール31と、揺動スクロール32と、を備えたスクロール圧縮機構である。固定スクロール31は、アルミニウムや鋳鉄などの金属からなり、第1台板311と、第1渦巻体312と、を備えている。第1台板311は、円盤状を呈し、その外端部が本体部21と接触して配置され、ネジなどによりメインフレーム2に固定されている。第1渦巻体312は、第1台板311の他端側Lの面から略垂直に突出して略垂直な渦巻状の壁を形成しており、その先端3121は他端側Lを向くように設けられている。第1渦巻体312の先端3121の幅方向の略中央には、渦巻方向に沿って、凹形状となる溝3122が形成されている。なお、「先端」は、スクロールの渦巻体において、他方のスクロールの台板と対向する部分である。
 揺動スクロール32は、アルミニウムや鋳鉄などの金属からなり、第2台板321と、第2渦巻体322と、筒状部323と、を備えている。第2台板321は、円盤状を呈し、メインフレーム2に支持(支承)されている。第2渦巻体322は、第2台板321の一端側Uの一端面3211から突出して略垂直に渦巻状の壁を形成しており、その先端3221は一端側Uを向くように設けられている。第2渦巻体322の先端3221の幅方向の略中央には、渦巻方向に沿って、凹形状となる溝3222が形成されている。溝3222は、巻き始めと巻き終わりの一部を除く第2渦巻体322の先端3221に形成されている。固定スクロール31の溝3122も溝3122と同様である。筒状部323は、第2台板321の他端面3212の略中央から他端側Lに突出して形成された円筒状のボスである。ここで、固定スクロール31と揺動スクロール32とを区別しないときは、スクロールとする。また、第1台板311と第2台板321とを区別しないときは、台板とする。さらに、第1渦巻体312と第2渦巻体322とを区別しないときは、渦巻体とする。そして、溝3122と溝3222とを区別しないときは、溝とする。
 メインフレーム2のスラスト面212よりも中心側には、オルダムリング33が設けられている。オルダムリング33は、他端側Lに一対、一端側Uに一対、キーが形成されており、それらのキーは、メインフレーム2に形成された一対のキー溝、揺動スクロール32に形成された一対のキー溝にそれぞれ収容される。これにより、オルダムリング33は、クランクシャフト7の回転により揺動スクロール32が公転旋回する際に、揺動スクロール32が自転することを防止する。
 これら固定スクロール31の第1渦巻体312と、揺動スクロール32の第2渦巻体322と、を互いに噛み合わせるように組み合わせることで圧縮室34が形成される。圧縮室34は、半径方向外側から内側へ向かうに従って容積が小さくなる複数の圧縮空間で構成され、冷媒を外端に位置する渦巻体から取り入れて揺動スクロール32が公転旋回することにより冷媒が徐々に圧縮される。圧縮室34は、固定スクロール31の第1台板311の中央部に貫通して形成された吐出ポート313と連通しており、圧縮された冷媒は、この吐出ポート313から排出される。固定スクロール31の一端側Uの面には、吐出ポート313を所定に開閉し、冷媒の逆流を防止する吐出弁35と、排気孔361を有し、吐出ポート313および吐出弁35を覆うマフラー36と、がネジなどによって固定されている。
 冷媒は、たとえば、組成中に、炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素、炭素の二重結合を有しないハロゲン化炭化水素、炭化水素、または、それらを含む混合物からなる。炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素は、オゾン層破壊係数が0であるHFO冷媒、フロン系低GWP冷媒であり、化学式がCで表されるHFO1234yf、HFO1234ze、HFO1243zfなどのテトラフルオロプロペンが例示される。炭素の二重結合を有しないハロゲン化炭化水素は、CHで表されるR32(ジフルオロメタン)、R41などが混合された冷媒が例示される。炭化水素は、自然冷媒であるプロパンやプロピレンなどが例示される。混合物は、HFO1234yf、HFO1234ze、HFO1243zfなどに、R32、R41などを混合した混合冷媒が例示される。
 シール部材4は、たとえば硬質プラスチックで構成され、一対のスクロールの渦巻体の先端に設けられており、固定スクロール31に対して揺動スクロール32が公転運動中に、他方のスクロールと少なくとも一部が摺動することで、冷媒の漏れを抑制する。すなわち、シール部材4は、図2に示すように、固定スクロール31の第1渦巻体312の先端3121と揺動スクロール32の第2台板321との間に位置するように設けられている。また、シール部材4は、揺動スクロール32の第2渦巻体322の先端3221と固定スクロール31の第1台板311との間に位置するように設けられている。ここで、図2に示すように、固定スクロール31の第1渦巻体312の先端3121と揺動スクロール32の第2台板321の間のシール部材4が固定スクロール用チップシール41となる。また、揺動スクロール32の第2渦巻体322の先端3221と固定スクロール31の第1台板311の間のシール部材4が揺動スクロール用チップシール42となる。固定スクロール用チップシール41と揺動スクロール用チップシール42とを区別しない場合は、チップシールまたはシール部材4として説明する。また、シール部材4は、渦巻体に沿って設けられた溝3122および溝3222に挿入され、溝3122および溝3222と同じように設けられる。
 駆動機構部5は、シェル1内部のメインフレーム2や圧縮機構部3の他端側Lに設けられている。駆動機構部5はステータ51と、ロータ52と、を備えている。ステータ51は、たとえば電磁鋼板を複数積層してなる鉄心に、絶縁層を介して巻線を巻回してなる固定子で、リング状に形成されている。ステータ51は、その外周面が焼き嵌めなどによりメインシェル11内部に固着支持されている。ロータ52は、電磁鋼板を複数積層してなる鉄心の内部に永久磁石を内蔵するとともに、中央に上下方向に貫通する貫通穴を有する円筒状の回転子であり、ステータ51の内部空間に配置されている。
 サブフレーム6は、金属製の支持部材であり、シェル1内部の内部に駆動機構部5の他端側Lに設けられている。サブフレーム6は、焼き嵌め、または溶接などによってメインシェル11の他端側Lの内周面に固着支持されている。サブフレーム6は、副軸受部61と、オイルポンプ62と、を備えている。副軸受部61は、サブフレーム6の中央部上側に設けられたボールベアリングであり、中央に上下方向に貫通する孔を有している。オイルポンプ62は、サブフレーム6の中央部下側に設けられており、シェル1の油溜めに貯留された潤滑油に少なくとも一部が浸漬するように配置されている。
 クランクシャフト7は、長尺な金属製の棒状部材であり、シェル1の内部に設けられている。クランクシャフト7は、主軸部71と、偏心軸部72と、通油路73と、を備えている。主軸部71は、その外表面がロータ52の貫通穴に圧入されて固定されており、その中心軸がメインシェル11の中心軸と一致するように配置されている。偏心軸部72は、その中心軸が主軸部71の中心軸に対して偏心するように主軸部71の一端側Uに設けられている。通油路73は、主軸部71および偏心軸部72の内部に上下に貫通して設けられている。このクランクシャフト7は、一端側Uの偏心軸部72が筒状部323の筒内に挿入固定され、他端側Lがサブフレーム6の副軸受部61に挿入固定される。これにより、クランクシャフト7は、主軸部71がメインフレーム2の主軸受部22内に位置し、かつロータ52の外表面がステータ51の内表面と所定の隙間を保ってステータ51の内部に配置される。
 ブッシュ8は、揺動スクロール32とクランクシャフト7を接続する部材である。ブッシュ8は、実施の形態1では2パーツで構成され、スライダ81と、バランスウエイト82と、を備える。スライダ81は、たとえば鉄などの金属からなる筒状の部材であり、偏心軸部72および筒状部323のそれぞれに嵌入されている。バランスウエイト82は、たとえば鉄などの金属からなるドーナツ状の部材であり、メインフレーム2と第2台板321と筒状部323とで形成される収容空間211の一部、いわゆるフレーム内油溜りとなる空間に配置されるウエイト部を有している。
 給電部9は、スクロール圧縮機に給電する給電部材であり、シェル1のメインシェル11の外周面に形成されている。給電部9は、カバー91と、給電端子92と、配線93と、を備えている。カバー91は、有底開口のカバー部材である。給電端子92は、金属部材からなり、一方がカバー91の内部に設けられ、他方がシェル1の内部に設けられている。配線93は、一方が給電端子92と接続され、他方がステータ51と接続されている。
 次に、シール部材4付近の状態について、図2を参照して詳しく説明する。ここで、実施の形態1において、以降は、揺動スクロール32の第2渦巻体322の先端3221付近を主として説明する。ここで、揺動スクロール32または固定スクロール31のいずれか一方とすることができるが、固定スクロール31および揺動スクロール32が同じような構造を採用していることが望ましい。このため、実施の形態1に係るスクロール圧縮機は、固定スクロール31側でも同様の構造を採用するものとする。
 図2に示すように、揺動スクロール32の第2台板321は、シール部材4である固定スクロール用チップシール41と摺動する。また、図2のように、揺動スクロール32の第2渦巻体322は、先端3221に溝3222を有する。
 図3は、実施の形態1に係るスクロール圧縮機の渦巻体が有する溝とシール部材との関係を説明する図である。ここで、渦巻体における渦巻の巻き方向を伸開角で表す。伸開角は、基礎円を基準としてインボリュートを伸開した角度であり、巻き角といわれることもある。伸開角は、基礎円の中心のまわりで、糸をほどいたときの基礎円と糸との間でできる角度である。基礎円は、インボリュートの基準となる円である。実施の形態1における渦巻体は、基礎円に巻かれた糸を張りつつ、ほどいていったときの糸の先端が描く軌跡である円の伸開線が渦巻の形状となる。
 基礎円の半径(基礎円半径)をa1、伸開角をφ1、設定回転角をβ1および揺動スクロール用チップシール42の偏心量をγ1とする。ここで、設定回転角は、インボリュートの傾斜位相「渦巻の傾き」の指標である。また、偏心量γは、溝中心となる基礎線に対する基礎円上におけるオフセット量である。このとき、揺動スクロール32の溝3222における溝形状中心線3223は、インボリュート曲線X1=a1{cos(φ1-β1)+φ1sin(φ1-β1)}およびY1=a1{sin(φ1-β1)-φ1cos(φ1-β1)}で表される。溝形状中心線3223は、図3において二点鎖線で示すものである。また揺動スクロール用チップシール42のシール形状中心線421は、インボリュート曲線X2=a1{cos(φ1-β1)+(φ1+γ1)sin(φ1-β1)}およびY2=a1{sin(φ1-β1)-(φ1+γ1)cos(φ1-β1)}で表される。シール形状中心線421は、図3において一点鎖線で示すものである。つまり、基礎円a1上におけるシール形状中心線421の始点角が、溝形状中心線3223の始点角に対して+γ1分だけズレた位置となる。このため、揺動スクロール用チップシール42のシール形状中心線421が、揺動スクロール32の溝形状中心線3223に対して、揺動スクロール用チップシール42の偏心量γ1分だけ外側となる外側面寄りとなる位置に、揺動スクロール用チップシール42が設置される。このため、揺動スクロール32の溝3222と揺動スクロール用チップシール42との間における隙間をあらかじめ小さく形成しておくことができる。
 同様に、図2に示すように、固定スクロール31の第1台板311は、シール部材4である揺動スクロール用チップシール42と摺動する。また、前述したように、固定スクロール31の第1渦巻体312は、先端3121に溝3122を有する。
 そして、基礎円半径をa2、伸開角をφ2、設定回転角をβ2、固定スクロール用チップシール41の偏心量をγ2とする。このとき、図3に示す固定スクロール31の溝3122における溝形状中心線3123は、インボリュート曲線X3=a2{cos(φ2-β2)+φ2sin(φ2-β2)}およびY3=a2{sin(φ2-β2)-φ2cos(φ2-β2)}で表される。溝形状中心線3123は、図3において二点鎖線で示すものである。また固定スクロール用チップシール41のシール形状中心線411は、インボリュート曲線X4=a2{cos(φ2-β2)+(φ2+γ2)sin(φ2-β2)}およびY4=a2{sin(φ2-β2)-(φ2+γ2)cos(φ2-β2)}で表される。シール形状中心線411は、図3において一点鎖線で示すものである。したがって、固定スクロール用チップシール41のシール形状中心線411が、固定スクロール31の溝3122における溝形状中心線3123に対して、固定スクロール用チップシール41の偏心量γ2分だけ外側となる外側面寄りに位置する。ここで、a1=a2、φ1=φ2、β1=β2およびγ1=γ2であってもよいし、異なってもよい。また、固定スクロール用チップシール41は、全域において溝3122の外側面寄りに設置する必要はなく、少なくとも一部(特に、高低圧差が大きい第1渦巻体312および第2渦巻体322の中心側)で外側面寄りに設置される構造になっていればよい。
 図3に示すように、揺動スクロール32では、揺動スクロール32の溝3222と揺動スクロール用チップシール42とによりできる隙間において、低圧側にできる低圧側隙間S1は、高圧側にできる高圧側隙間S2よりも小さくなる。したがって、スクロール圧縮機が駆動していなくても、S1<S2の状態となる。固定スクロール31についても同様である。ここで、揺動スクロール用チップシール42の偏心量γ1および固定スクロール用チップシール41の偏心量γ2は、それぞれ、0<γ1≦S1+S2、0<γ2≦S1+S2とする。
 このため、実施の形態1においては、低圧側隙間S1をあらかじめ小さくしておくことで、吐出圧力と吸入圧力との差圧が小さい条件であっても、揺動スクロール用チップシール42が揺動スクロール32の溝3222における側面に押し付けられる力を確保することができる。したがって、充分な気密効果を得ることができ、冷媒漏れ損失を低減することができる。また、固定スクロール用チップシール41においても同様の効果が得られる。ここで、第1渦巻体312および第2渦巻体322において、渦巻中心に位置する第3圧縮室となる圧縮室34の方が、渦巻外側に位置する第1圧縮室となる圧縮室34よりも圧縮前後における冷媒の差圧が大きくなる。基本的には、第1渦巻体312および第2渦巻体322の圧縮室34となる部分にシール部材4を設ける必要があるが、特に、差圧の大きい渦巻中心側となる第1渦巻体312および第2渦巻体322の巻き始めの部分を重点的に気密する必要がある。
 図4は、実施の形態1に係るスクロール圧縮機による冷媒の圧縮工程を説明する図である。次に、スクロール圧縮機の動作について説明する。給電部9の給電端子92に通電すると、ステータ51とロータ52とにトルクが発生し、これに伴ってクランクシャフト7が回転する。クランクシャフト7の回転は、偏心軸部72およびブッシュ8を介して揺動スクロール32に伝えられる。回転駆動力が伝達された揺動スクロール32は、オルダムリング33により自転を抑制され、固定スクロール31に対して偏心公転運動する。その際、揺動スクロール32の他方の面が、スラストプレート213と摺動する。
 揺動スクロール32の揺動運動に伴い、吸入管111からシェル1の内部に吸入された冷媒は、メインフレーム2の吸入ポートを通って収容空間211に到達し、固定スクロール31と揺動スクロール32とで形成される圧縮室34に取り込まれる。より具体的に説明すると、冷媒は、図4に示すように、まずは第1圧縮室341に取り込まれる。そして、冷媒は、揺動スクロール32の偏心公転運動に伴い、外周部から中心方向に移動し、第1圧縮室341よりも体積が小さい第2圧縮室342、第2圧縮室342よりも体積が小さい第3圧縮室343と、体積を減じられて圧縮される。そして、スクロールの最も中央に位置する第3圧縮室343で圧縮された冷媒は、固定スクロール31の吐出ポート313から吐出弁35に逆らって吐出し、マフラー36の排気孔361を介してシェル1の吐出管131から外部に排出される。
 冷媒の圧縮工程においては、揺動スクロール32の偏心公転運転時、揺動スクロール32は自身の遠心力により、ブッシュ8と共に径方向に移動し、第2渦巻体322と第1渦巻体312の側壁面同士が密接する。このため、圧縮室34で圧縮された高圧冷媒が低圧側の圧縮空間へ漏れることによる冷媒漏れ損失は基本的に発生しない構造になっている。しかしながら、実際には図4に示すように、高圧空間から直径方向の外側に冷媒が漏れる第1ルートR1と、高圧空間から渦巻体の接線方向に冷媒が漏れる第2ルートR2と、から冷媒が漏れることがある。第1ルートR1、第2ルートR2ともに、スクロールの台板とシール部材4との間に生じる隙間が冷媒の漏れの原因である。
 実施の形態1における揺動スクロール用チップシール42は、シール形状中心線421が揺動スクロール32の溝形状中心線3223に対して、偏心量γ1分、外側となる位置に設置される。また、実施の形態1における固定スクロール用チップシール41は、シール形状中心線411が固定スクロール31の溝形状中心線3123に対して偏心量γ2分、外側に形成される。これにより、実施の形態1におけるスクロール圧縮機は、低圧側隙間S1が高圧側隙間S2よりも小さくなるようにシール部材4を構成している。このため、吐出圧力と吸入圧力との差圧が小さい場合でも、揺動スクロール用チップシール42が溝3222の側面に押し付けられる力および固定スクロール用チップシール41が溝3122の側面に押し付けられる力を確保することができる。したがって、第1ルートR1からの冷媒漏れを抑制することができ、圧縮ロスとなる冷媒漏れ損失を小さくすることができる。
 以上のように、実施の形態1のスクロール圧縮機においては、シール部材4は、渦巻体の溝における溝形状中心線に対して、形状中心線が偏心量γ分、外側となる位置に設置され、低圧側隙間S1を狭く構成することができる。このため、シール部材4が溝側面に押し付けられる力を確保することができ、充分な気密効果を得ることができ、冷媒漏れ損失を低減することができる。
実施の形態2.
 図5は、実施の形態2に係るスクロール圧縮機におけるシール部材について説明する図である。図5は、図2における二点鎖線Yの拡大図である。実施の形態2に係るスクロール圧縮機において、図1~図4に示すように、実施の形態1で説明したスクロール圧縮機と同一の構成を有する部位などには、同一の符号を付す。また、実施の形態2において、以降は、揺動スクロール32の第2渦巻体322の先端3221付近を例として説明をする。ただし、これに限定しない。たとえば、固定スクロール31側でも同様の構造を採用することができる。固定スクロール31および揺動スクロール32が同じ構造を採用していることが、より望ましい。
 実施の形態2に係るスクロール圧縮機においては、揺動スクロール用チップシール42は、上下方向における厚さt1が揺動スクロール32における溝3222の溝深さw1より大きく形成されている。したがって、揺動スクロール用チップシール42の厚さt1>溝3222の溝深さw1となる。溝深さw1よりも揺動スクロール用チップシール42の厚さt1が大きくなることで、固定スクロール31の第1台板311における底面となる摺動面3111と揺動スクロール用チップシール42との間が狭まる。
 図5に示すように、揺動スクロール用チップシール42の厚さt1を大きくしたことで、固定スクロール31の第1台板311における摺動面3111と揺動スクロール用チップシール42の第1の面422との間にできる隙間C1が小さくなる。このため、高圧側の圧縮室34から低圧側の圧縮室34への冷媒漏れを抑制することができる。
 たとえば、揺動スクロール用チップシール42と固定スクロール31の摺動面3111とが常に接していると、揺動スクロール用チップシール42は、大きく摩耗する。このため、揺動スクロール用チップシール42は、厚さt1が小さくなる。厚さt1が小さくなると、圧縮室34における冷媒の漏れ面積が大きくなり、冷媒漏れ損失が大きくなる。そこで、実施の形態1のスクロール圧縮機は、第1台板311の摺動面3111と摺動する揺動スクロール用チップシール42における第1の面422と固定スクロール31の第1台板311における摺動面3111との間に、ある程度の隙間C1を持たせる。
 ここで、揺動スクロール32の偏心公転運転時において、シール部材4である揺動スクロール用チップシール42には、第2渦巻体322の中心方向に力が作用する。このため、揺動スクロール用チップシール42と第2渦巻体322の根元の間の隙間C1が広がりやすく、図4に示す第2ルートR2からの冷媒漏れは抑制しにくい。特に、第2渦巻体322の根元の形状にばらつきがある場合は、揺動スクロール用チップシール42との間隔も安定せず、予期せぬ隙間が生じる場合がある。
 そこで、実施の形態2では、揺動スクロール用チップシール42の厚さt1は、揺動スクロール32の溝3222における溝深さw1より大きくなるように構成した。これにより、固定スクロール31の第1台板311における摺動面3111と揺動スクロール用チップシール42の第1の面422との間にできる隙間C1を小さくすることができる。このため、高圧側の圧縮室34から低圧側の圧縮室34に向かう第2ルートR2からの冷媒漏れを抑制し、冷媒漏れ損失を少なくすることができる。ここでは、揺動スクロール用チップシール42について説明したが、固定スクロール用チップシール41についても同様の構成とすることで、同様の効果を得ることができる。
実施の形態3.
 図6は、実施の形態3に係るスクロール圧縮機におけるシール部材について説明する図である。図6は、図2における二点鎖線Yの拡大図である。実施の形態3に係るスクロール圧縮機において、図1~図5に示すように、実施の形態1および実施の形態2におけるスクロール圧縮機と同一の構成を有する部位などには、同一の符号を付す。また、実施の形態3において、以降は、揺動スクロール32の第2渦巻体322の先端3221付近を例として説明をする。ただし、これに限定しない。たとえば、固定スクロール31側でも同様の構造を採用することができる。固定スクロール31および揺動スクロール32が同じ構造を採用していることが、より望ましい。
 図6に示すように、実施の形態3は、揺動スクロール用チップシール42において、高圧側の下端面423において内側の一部を面取りした面取り形状の内側面取り部424について説明するものである。
 実施の形態3におけるスクロール圧縮機は、揺動スクロール用チップシール42の高圧側の下端面423を面取りして、下端面423に対して傾斜した傾斜面となる内側面取り部424を形成する。揺動スクロール用チップシール42が内側面取り部424を有することで、高圧側の圧縮空間に面する揺動スクロール用チップシール42の表面積を大きくすることができる。このため、揺動スクロール用チップシール42において圧力がかかる面積が大きくなり、揺動スクロール用チップシール42を押し付ける力が大きくなる。
 図6に示すように、高圧側の下端面423に内側面取り部424を有することで、揺動スクロール用チップシール42には、冷媒を圧縮することによる力はR4の方向に作用する。このため、揺動スクロール用チップシール42を揺動スクロール32の溝3222の側面に押し付ける方向に力が作用しやすくなる。そして、揺動スクロール32の溝3222と揺動スクロール用チップシール42とによりできる隙間C2は比較的狭くなりやすくなる。したがって、第1ルートR1である高圧側の圧縮空間から低圧側の圧縮空間への冷媒漏れを抑制することができる。
 また、図6に示すように、内側面取り部424にR4の方向に力が作用することで、揺動スクロール用チップシール42を上側に持ち上げる方向にも力が作用しやすくなる。このため、固定スクロール31の第1台板311における摺動面3111と揺動スクロール用チップシール42の第1の面422との間にできる隙間C1が比較的小さくなりやすくなる。したがって、第1ルートR1である高圧側の圧縮空間から低圧側の圧縮空間への冷媒漏れを抑制することができる。
 ここで、図6に示すように、内側面取り部424の面取り部分における幅方向の面取り寸法t2および厚さ方向の面取り寸法t3は、t2≧t3となる関係を満たすことで、揺動スクロール用チップシール42を上側に押す力を大きくすることができる。このため、内側面取り部424における角度θは45度以下である。また、図6に示すように、内側面取り部424は、面取りされて形成された傾斜面に沿って延ばしていった延長線424Aが、溝3222の内側面と交差する関係にある構造となっている。このため、揺動スクロール用チップシール42を上側に持ち上げる方向に力が作用しやすくなり、揺動スクロール用チップシール42と固定スクロール31の第1台板311との摺動性を向上させることができる。ここで、実施の形態3の揺動スクロール用チップシール42においては、内側面取り部424の面取り寸法t2は、チップシール幅の1/2としている。たとえば、揺動スクロール用チップシール42は、金型を使用して製造している。揺動スクロール用チップシール42を金型から取り外す際、チップシールの下端面をピンで押し出す。内側面取り部424の面取り寸法t2をチップシール幅の1/2より大きくすると、型から取り出しづらくなる。また、内側面取り部424の面取り寸法t2がチップシール幅の1/2より大きいと、冷媒漏れ面積も大きくなる。これらのことから、内側面取り部424の面取り寸法t2は、チップシール幅の1/2以下の方がいい。
 また、実施の形態3に係るスクロール圧縮機は、図6に示すように、下端面423とは反対側となる低圧側の下端面に外側面取り部425を形成している。実施の形態1において説明したように、揺動スクロール用チップシール42は、揺動スクロール32の溝3222における溝形状中心線3223に対して、偏心量γ1分、シール形状中心線421が外側となるように設置される。揺動スクロール用チップシール42に外側面取り部425を形成することで、揺動スクロール用チップシール42を溝3222に設置しやすくなる。ここで、揺動スクロール用チップシール42が揺動スクロール32の溝3222の側面から離れる方向に差圧の力が作用する。このため、図6に示すように、揺動スクロール用チップシール42の断面において、外側面取り部425において面取りされた部分の長さは、内側面取り部424における長さよりも短いことが望ましい。ここで、図6に示すように、外側面取り部425の面取り部分における寸法t4および寸法t5は、t5≧t4となる関係を満たし、内側面取り部424における角度θよりも大きい角度であることが望ましい。また、揺動スクロール用チップシール42を溝3222に設置することが困難でない場合には、外側面取り部425を有する必要はない。
 以上のように、実施の形態3に係るスクロール圧縮機によれば、揺動スクロール用チップシール42の高圧側の下端面423に内側面取り部424を有する。したがって、揺動スクロール用チップシール42には、R4の方向に力が作用する。このため、揺動スクロール用チップシール42には、揺動スクロール用チップシール42を揺動スクロール32の溝3222の側面に押し付ける方向および揺動スクロール用チップシール42を上側に持ち上げる方向力が作用しやすくなる。このため、固定スクロール31の第1台板311における摺動面3111と揺動スクロール用チップシール42の第1の面422との隙間C1および揺動スクロール32の溝3222と揺動スクロール用チップシール42との隙間C2を狭くすることができる。したがって、第1ルートR1による冷媒漏れを抑制でき、冷媒漏れ損失を小さくすることができる。ここでは、揺動スクロール用チップシール42について説明したが、固定スクロール用チップシール41に適用した場合でも同様の効果が得られる。
実施の形態4.
 上述した実施の形態1において説明したスクロール圧縮機の渦巻体が先端部分に有する溝とシール部材4との位置関係については、開示における効果を損なわない範囲で様々に変形が可能である。たとえば、実施の形態1におけるスクロール圧縮機は、渦巻体における溝の溝形状中心線に対してシール部材4のシール形状中心線を変更したものであった。ただし、これに限定するものではない。スクロール圧縮機は、シール部材4の形状中心線に対して渦巻体における溝の溝形状中心線を変更するものであってもよい。たとえば、基礎円半径をa1、伸開角をφ1、設定回転角をβ1および渦巻体の溝における偏心量をγ3とする。溝の溝形状中心線を変更したときの溝形状中心線は、インボリュート曲線X5=a1{cos(φ1-β1)+(φ1-γ3)sin(φ1-β1)}およびY5=a1{sin(φ1-β1)-(φ1-γ3)cos(φ1-β1)}で表される。このとき、シール部材4のシール形状中心線は、X1およびY1で表される。
 図7は、実施の形態4に係るシール部材の形状における一例を示す図である。また、図8は、実施の形態4に係るシール部材の形状における別の一例を示す図である。図7および図8は、スクロール圧縮機における図2に示す二点鎖線Yの部分を拡大した図である。図7に示すように、実施の形態4における揺動スクロール用チップシール42は、高圧側側面に、Rを有する形状(曲面)が形成された凹部426を有する構成にすることができる。また、図8に示すように、実施の形態4における揺動スクロール用チップシール42は、高圧側側面に、Rを有する形状(曲面)が形成された凸部427を有する構成にすることができる。さらに、渦巻体の下端面423部分における形状が、Rを有する形状(曲面)であってもよい。ここで、シール部材4は、全域において凹部426および凸部427を有する構成とする必要はなく、少なくとも一部(特に、高低圧差が大きい第1渦巻体312および第2渦巻体322の中心側)でこれらの形状を有するものであってもよい。
 図9は、実施の形態4に係る渦巻体の歯高の一例を示す図である。上述した実施の形態1~実施の形態3では、特に説明しなかったが、揺動スクロール32の材質は、アルミニウムまたは鋳鉄の2種類で構成される場合がある。渦巻体は、長期間高温下で使用すると、たとえば、歯高が数十μm熱成長するなど永久成長をし、寸法変化が起こる。特に、渦巻体の巻き始め部分は、高温になる。そこで、図9に示すように、渦巻体は、材質に限らず、渦巻の巻き終わりから巻き始めにかけて歯高の寸法が小さくなるように設計される。したがって、渦巻体間における歯先の隙間は、渦巻の巻き終わりから巻き始めにかけて大きくなる。特に、アルミニウムの渦巻体は、鋳鉄の渦巻体よりも熱成長量が大きくなるため、巻き始めの歯高が鋳鉄の渦巻よりも小さく設計され、歯先接触が起こらないようにしている。このため、アルミニウムの渦巻体の中心部は、歯先隙間が大きくなり、冷媒漏れ損失が大きくなる。
 また、渦巻体の歯高に対して、渦巻体の先端部における溝深さw1は、基本的には、渦巻の巻き始めおよび巻き終わりにおいて同じ深さである。そこで、対向する台板における摺動面との間の隙間C1が、渦巻のどの箇所でも一定になるようにするため、シール部材4の上下方向における厚さt1は、中心側に位置する渦巻の巻き始め部分の方が巻き終わり部分よりも高く構成する方がよい。渦巻の巻き始め部分におけるシール部材4の厚さt1を巻き終わり部分より大きく構成することで、シール部材4と台板の摺動面との隙間を狭めることができる。したがって、第2ルートR2による冷媒漏れを抑制でき、冷媒漏れ損失を小さくすることができる。
 ここでは、揺動スクロール用チップシール42と固定スクロール用チップシール41は同形状として。固定スクロール31および揺動スクロール32の両方にシール部材4を適用する説明を行った。ここで、固定スクロール用チップシール41は、揺動スクロール用チップシール42と異なり、重力が働くことによっても圧縮室34は気密される。このため、ここでは、少なくとも揺動スクロール用チップシール42において、実施の形態において説明した形状とすることが望ましい。
 また、上述した実施の形態1~実施の形態3のスクロール圧縮機は、縦型のスクロール圧縮機について説明したが、これに限定するものではない。たとえば、横型のスクロール圧縮機に適用しても、同様の効果を得ることができる。
 さらに、上述した実施の形態1~実施の形態3のスクロール圧縮機は、低圧シェル方式のスクロール圧縮機について説明したが、これに限定するものではない。たとえば、高圧シェル方式のスクロール圧縮機に適用しても、同様の効果を得ることができる。
実施の形態5.
 図10は、実施の形態5に係る冷凍サイクル装置の構成例を表す図である。ここで、図10は、冷凍サイクル装置として空気調和装置を示している。図10の空気調和装置は、室外機1000と室内機2000とをガス冷媒配管3000、液冷媒配管4000により配管接続し、冷媒を循環させる冷媒回路を構成する。室外機1000は、実施の形態1~実施の形態4において説明したスクロール圧縮機を、圧縮機1001として有する。また、室外機1000は、四方弁1002、室外熱交換器1003、膨張弁1004および室外送風機1005を有する。また、室内機2000は、室内熱交換器2001および室内送風機2002を有する。
 圧縮機1001は、吸入した冷媒を圧縮して吐出する。ここで、特に限定するものではないが、圧縮機1001は、たとえば、インバータ回路などにより、運転周波数を任意に変化できるものでもよい。四方弁1002は、冷房運転時と暖房運転時とによって冷媒の流れを切り換える弁である。
 室外熱交換器1003は、冷媒と空気(室外の空気)との熱交換を行う。たとえば、室外熱交換器1003は、暖房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させ、気化させる。また、室外熱交換器1003は、冷房運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。また、室外送風機1005は、室外熱交換器1003に室外の空気を送り込み、室外の空気と冷媒との熱交換を促す。
 減圧装置となる絞り装置などの膨張弁1004は冷媒を減圧して膨張させるものである。たとえば、膨張弁1004が電子式膨張弁などである場合には、膨張弁1004は、制御装置(図示せず)などの指示に基づいて開度調整を行う。室内熱交換器2001は、たとえば空調対象となる空気と冷媒との熱交換を行う。室内熱交換器2001は、暖房運転時においては凝縮器として機能し、冷媒を凝縮して液化させる。また、室内熱交換器2001は、冷房運転時においては蒸発器として機能し、冷媒を蒸発させ、気化させる。室内送風機2002は、空調対象となる空気を室内熱交換器2001に送り込み、その空気と冷媒との熱交換を促す。
 以上のように、実施の形態5の冷凍サイクル装置は、実施の形態1~実施の形態4で説明したスクロール圧縮機を圧縮機1001として有する。このため、実施の形態4の冷凍サイクル装置によれば、冷媒漏れを抑え、冷媒漏れ損失が少なく、装置全体として効率のよい運転を行う冷凍サイクル装置を得ることができる。
 上述した実施の形態1~実施の形態5においては、スクロール圧縮機が冷媒を圧縮するものとして説明したが、これに限定するものではない。空気など、他の流体を圧縮する圧縮機とすることができる。
 上述の実施の形態5では空気調和装置を例にした冷凍サイクル装置について説明したが、たとえば、冷凍装置、給湯装置などにも用いることができる。
 1 シェル、11 メインシェル、111 吸入管、12 ロアシェル、13 アッパーシェル、131 吐出管、14 固定台、2 メインフレーム、21 本体部、211 収容空間、212 スラスト面、213 スラストプレート、22 主軸受部、221 軸通し孔、23 返油管、3 圧縮機構部、31 固定スクロール、311 第1台板、3111 摺動面、312 第1渦巻体、3121 先端、3122 溝、3123 溝形状中心線、313 吐出ポート、32 揺動スクロール、321 第2台板、3212 他端面、第2台板、322 第2渦巻体、3221 先端、3222 溝、3223 溝形状中心線、323 筒状部、33 オルダムリング、34 圧縮室、341 第1圧縮室、342 第2圧縮室、343 第3圧縮室、35 吐出弁、36 マフラー、361 排気孔、4 シール部材、41 固定スクロール用チップシール、411 シール形状中心線、42 揺動スクロール用チップシール、421 シール形状中心線、422 第1の面、423 下端面、424 内側面取り部、424A 延長線、425 外側面取り部、426 凹部、427 凸部、5 駆動機構部、51 ステータ、52 ロータ、6 サブフレーム、61 副軸受部、62 オイルポンプ、7 クランクシャフト、71 主軸部、72 偏心軸部、73 通油路、8 ブッシュ、81 スライダ、82 バランスウエイト、9 給電部、91 カバー、92 給電端子、93 配線、1000 室外機、1001 圧縮機、1002 四方弁、1003 室外熱交換器、1004 膨張弁、1005 室外送風機、2000 室内機、2001 室内熱交換器、2002 室内送風機、3000 ガス冷媒配管、4000 液冷媒配管。

Claims (10)

  1.  シェルと、
     前記シェル内に配置された固定スクロールおよび揺動スクロールと、
     前記固定スクロールおよび前記揺動スクロールのそれぞれに設けられる台板と、
     それぞれの前記台板上に設けられ、相互に噛み合わされて複数の圧縮室を形成する渦巻体と、
     前記揺動スクロールの前記渦巻体の先端部に渦巻方向に沿って設けられた溝に挿入されて設置され、前記固定スクロールの前記台板と摺接するシール部材とを備え、
     前記シール部材は、前記渦巻体の幅方向におけるシール形状中心線が前記溝における溝形状中心線よりも、前記渦巻体の外側面寄りとなる位置に設置されるスクロール圧縮機。
  2.  基礎円半径をa、伸開角をφ、設定回転角をβおよび前記シール部材の偏心量をγとすると、前記偏心量γは0より大きく前記シール部材と前記溝との間に生じる隙間の総和未満であり、
     前記溝形状中心線は、X1=a{cos(φ-β)+φsin(φ-β)}およびY1=a{sin(φ-β)-φcos(φ-β)}のインボリュート曲線で表され、
     前記シール形状中心線は、X2=a{cos(φ-β)+(φ+γ)sin(φ-β)}およびY2=a{sin(φ-β)-(φ+γ)cos(φ-β)}のインボリュート曲線で表される請求項1に記載のスクロール圧縮機。
  3.  前記圧縮室の壁となる側における前記シール部材の側面は、曲面となる凹部を有する請求項1または請求項2に記載のスクロール圧縮機。
  4.  前記圧縮室の壁となる側における前記シール部材の側面は、曲面となる凸部を有する請求項1または請求項2に記載のスクロール圧縮機。
  5.  前記シール部材の下端面の部分は、内側において面取りが行われた内側面取り部を有する請求項1~請求項4のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
  6.  前記内側面取り部は、前記シール部材における幅の1/2以下の面取り寸法で面取りされた形状である請求項5に記載のスクロール圧縮機。
  7.  前記内側面取り部は、前記シール部材の幅方向における面取り寸法t2と厚さ方向における面取り寸法t3とがt2≧t3となる関係を満たす形状である請求項5または請求項6に記載のスクロール圧縮機。
  8.  前記内側面取り部は、面取りによる傾斜面に沿って延びる延長線が前記溝の内側面と交差する関係を満たす請求項5~請求項7のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
  9.  前記シール部材の前記下端面の部分において、前記内側面取り部とは反対側に、面取りが行われた外側面取り部を有する請求項5~請求項8のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
  10.  前記固定スクロールは、前記渦巻体の先端部に渦巻方向に沿った溝を有し、
     前記シール部材は、前記固定スクロールが有する前記溝にも挿入されて設置される請求項1~請求項9のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
PCT/JP2022/013518 2022-03-23 2022-03-23 スクロール圧縮機 WO2023181173A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2022/013518 WO2023181173A1 (ja) 2022-03-23 2022-03-23 スクロール圧縮機

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2022/013518 WO2023181173A1 (ja) 2022-03-23 2022-03-23 スクロール圧縮機

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023181173A1 true WO2023181173A1 (ja) 2023-09-28

Family

ID=88100233

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/013518 WO2023181173A1 (ja) 2022-03-23 2022-03-23 スクロール圧縮機

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023181173A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07119669A (ja) * 1993-10-20 1995-05-09 Tokico Ltd スクロール式流体機械
JPH0911020A (ja) * 1995-04-26 1997-01-14 Nippondenso Co Ltd 曲線シール溝の加工方法
JP2002089467A (ja) * 2000-09-07 2002-03-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd スクロール型流体機械
JP2005061349A (ja) * 2003-08-18 2005-03-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd スクロール圧縮機
WO2016199246A1 (ja) * 2015-06-10 2016-12-15 三菱電機株式会社 スクロール圧縮機

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07119669A (ja) * 1993-10-20 1995-05-09 Tokico Ltd スクロール式流体機械
JPH0911020A (ja) * 1995-04-26 1997-01-14 Nippondenso Co Ltd 曲線シール溝の加工方法
JP2002089467A (ja) * 2000-09-07 2002-03-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd スクロール型流体機械
JP2005061349A (ja) * 2003-08-18 2005-03-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd スクロール圧縮機
WO2016199246A1 (ja) * 2015-06-10 2016-12-15 三菱電機株式会社 スクロール圧縮機

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4875484B2 (ja) 多段圧縮機
JP3490950B2 (ja) 2シリンダ型2段圧縮式ロータリーコンプレッサ
JPWO2018078787A1 (ja) スクロール圧縮機、冷凍サイクル装置およびシェル
JP6678811B2 (ja) スクロール圧縮機および冷凍サイクル装置
WO2019087227A1 (ja) スクロール圧縮機
JP3924817B2 (ja) 容積形流体機械
JP7118177B2 (ja) スクロール圧縮機
WO2023181173A1 (ja) スクロール圧縮機
WO2021084607A1 (ja) スクロール圧縮機および冷凍サイクル装置
JP7433697B2 (ja) スクロール圧縮機及び当該スクロール圧縮機を使用した冷凍サイクル装置
JP6195466B2 (ja) スクロール圧縮機
JP2017172346A (ja) スクロール圧縮機、及び、空気調和機
JP7191246B2 (ja) スクロール圧縮機および冷凍サイクル装置
WO2023188422A1 (ja) 圧縮機およびアッパーシェル
WO2018150525A1 (ja) スクロール圧縮機
JP7350101B2 (ja) スクロール圧縮機
WO2023152799A1 (ja) 圧縮機及び該圧縮機を備えた冷凍サイクル装置
JP7345550B2 (ja) スクロール圧縮機
JP7459306B2 (ja) スクロール圧縮機の製造方法およびスクロール圧縮機
JP7313570B2 (ja) スクロール圧縮機
WO2022244238A1 (ja) スクロール圧縮機
JP5181463B2 (ja) 流体機械
WO2022249274A1 (ja) 圧縮機
WO2023100304A1 (ja) スクロール圧縮機
WO2021014641A1 (ja) スクロール圧縮機

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22933317

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1