JP6926635B2 - Scroll compressor - Google Patents
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Description
本発明は、外側圧縮部での中間圧冷媒吐出時における内側圧縮室と外側圧縮室との連通による再膨張損失を抑えることができるスクロール圧縮機に関する。 The present invention relates to a scroll compressor capable of suppressing re-expansion loss due to communication between the inner compression chamber and the outer compression chamber when discharging an intermediate pressure refrigerant in the outer compression portion.
従来から、1つのスクロール圧縮機内に2段の圧縮機構を設けたものがある。例えば、特許文献1には、固定スクロールの圧縮室を2段に区分するランド部を設け、このランド部によって区分された外周側の低段の圧縮機構と内周側の高段の圧縮機構とを形成し、低段の圧縮機構によって圧縮された空気を高段の圧縮機構に導入する2段圧縮のスクロール圧縮機が記載されている。 Conventionally, there is one in which a two-stage compression mechanism is provided in one scroll compressor. For example, in Patent Document 1, a land portion for dividing a fixed scroll compression chamber into two stages is provided, and a low-stage compression mechanism on the outer peripheral side and a high-stage compression mechanism on the inner peripheral side are divided by the land portion. A two-stage compression scroll compressor is described in which the air compressed by the low-stage compression mechanism is introduced into the high-stage compression mechanism.
ところで、固定スクロール板状渦巻歯と旋回スクロール板状渦巻歯を互いに噛み合わせて圧縮室を形成し、前記旋回スクロール板状渦巻歯を公転運動させることによって前記圧縮室の冷媒を圧縮するスクロール圧縮機であり、前記固定スクロール板状渦巻歯の中心側の巻始めと外側の巻終わりとの間で前記圧縮室を外側圧縮部と内側圧縮部とに分割する分割壁を設け、前記旋回スクロール板状渦巻歯が前記公転運動に伴って前記分割壁に干渉しないように分断されたスクロール圧縮機では、前記分割壁によって分割された低圧側の前記外側圧縮部に設けられ、低圧冷媒吸込口から吸い込まれた冷媒を中間圧まで圧縮して吐出する中間圧冷媒吐出ポートが設けられる。 By the way, a scroll compressor that compresses the refrigerant in the compression chamber by engaging the fixed scroll plate-shaped spiral teeth and the swivel scroll plate-shaped spiral teeth with each other to form a compression chamber and causing the swirling scroll plate-shaped spiral teeth to revolve. A split wall for dividing the compression chamber into an outer compression portion and an inner compression portion is provided between the winding start on the center side and the outer winding end of the fixed scroll plate-shaped spiral tooth, and the swivel scroll plate shape is provided. In a scroll compressor in which the spiral teeth are divided so as not to interfere with the dividing wall due to the revolving motion, the scroll compressor is provided in the outer compression portion on the low pressure side divided by the dividing wall and is sucked from the low pressure refrigerant suction port. An intermediate pressure refrigerant discharge port is provided to compress and discharge the compressed refrigerant to an intermediate pressure.
外側圧縮部では、旋回スクロール板状渦巻歯の内側に内側圧縮室と旋回スクロール板状渦巻歯の外側に外側圧縮室とが形成されている。上述した中間圧冷媒吐出ポートは、内側圧縮室からの圧縮冷媒と外側圧縮室からの圧縮冷媒とを吐出するが、内側圧縮室から圧縮冷媒を中間圧冷媒吐出ポートに吐出している際、中間圧冷媒吐出ポートの開口を介して内側圧縮室が外側圧縮室に連通して冷媒漏れが発生し、再膨張損失が生じていた。 In the outer compression portion, an inner compression chamber is formed inside the swirl scroll plate-shaped spiral tooth, and an outer compression chamber is formed outside the swirl scroll plate-shaped spiral tooth. The above-mentioned intermediate pressure refrigerant discharge port discharges the compressed refrigerant from the inner compression chamber and the compressed refrigerant from the outer compression chamber, but when the compressed refrigerant is discharged from the inner compression chamber to the intermediate pressure refrigerant discharge port, it is intermediate. The inner compression chamber communicates with the outer compression chamber through the opening of the pressure refrigerant discharge port, causing a refrigerant leak and causing a re-expansion loss.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、外側圧縮部での中間圧冷媒吐出時における内側圧縮室と外側圧縮室との連通による再膨張損失を抑えることができるスクロール圧縮機を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and provides a scroll compressor capable of suppressing re-expansion loss due to communication between the inner compression chamber and the outer compression chamber at the time of discharging the intermediate pressure refrigerant in the outer compression portion. The purpose is to do.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるスクロール圧縮機は、固定スクロールと旋回スクロールの各板状渦巻歯を互いに噛み合わせて圧縮室を形成し、前記旋回スクロールの前記板状渦巻歯を前記固定スクロールの圧縮室側の面に摺動させながら公転運動させることによって前記圧縮室の冷媒を圧縮するスクロール圧縮機であり、前記固定スクロールの板状渦巻歯の中心側の巻始めと外側の巻終わりとの間で前記圧縮室を低圧から中間圧まで圧縮する外側圧縮部と中間圧から高圧まで圧縮する内側圧縮部とに分割したスクロール圧縮機において、低圧冷媒吸込口から吸い込まれた冷媒を中間圧まで圧縮して吐出する中間圧冷媒吐出ポートの開口を前記固定スクロールの圧縮室側の面における巻始め側に設け、前記開口は、前記固定スクロールの圧縮室側の面の幅方向中心線よりも内側に重心を有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the scroll compressor according to the present invention meshes the plate-shaped spiral teeth of the fixed scroll and the swivel scroll with each other to form a compression chamber, and the swivel scroll A scroll compressor that compresses the refrigerant in the compression chamber by revolving while sliding the plate-shaped spiral teeth on the surface of the fixed scroll on the compression chamber side, and is located on the center side of the plate-shaped spiral teeth of the fixed scroll. In a scroll compressor that divides the compression chamber into an outer compression section that compresses the compression chamber from low pressure to intermediate pressure and an inner compression section that compresses from intermediate pressure to high pressure between the start of winding and the end of outer winding, from the low pressure refrigerant suction port. An opening of an intermediate pressure refrigerant discharge port that compresses and discharges the sucked refrigerant to an intermediate pressure is provided on the winding start side of the surface of the fixed scroll on the compression chamber side, and the opening is a surface of the fixed scroll on the compression chamber side. It is characterized by having a center of gravity inside the center line in the width direction of.
また、本発明にかかるスクロール圧縮機は、上記の発明において、前記開口は、旋回スクロール板状渦巻歯のうち、前記外側圧縮部の巻始め側先端部分が前記巻始め側で前記幅方向中心線に位置した時、前記旋回スクロール板状渦巻歯に覆われる部分を含めて内側に配置されることを特徴とする。 Further, in the scroll compressor according to the present invention, in the above invention, the opening is the center line in the width direction in which the tip portion of the outer compression portion on the winding start side of the swirl scroll plate-shaped spiral teeth is on the winding start side. When it is located at, it is characterized in that it is arranged inside including the portion covered with the swirl scroll plate-shaped spiral tooth.
また、本発明にかかるスクロール圧縮機は、上記の発明において、前記開口は、前記幅方向中心線よりも内側に配置されることを特徴とする。 Further, the scroll compressor according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the opening is arranged inside the center line in the width direction.
また、本発明にかかるスクロール圧縮機は、上記の発明において、前記中間圧冷媒吐出ポートの開口形状は長穴形状であることを特徴とする。 Further, the scroll compressor according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the opening shape of the intermediate pressure refrigerant discharge port is an elongated hole shape.
また、本発明にかかるスクロール圧縮機は、上記の発明において、前記外部圧縮部内において、前記固定スクロールと前記旋回スクロールの外周側インボリュート曲線とが巻始めの端部同士で外れる位置を0度とした場合、前記旋回スクロールが180度旋回した位置において、前記固定スクロールの内周側インボリュート曲線よりも内側に、隣接する内側圧縮部とは連通しない凹部を有し、前記旋回スクロールの内周側インボリュート曲線よりも内側に、凸部を有し、前記凹部と凸部は、0度から180度よりも大きな回転位置まで接することを特徴とする。 Further, in the scroll compressor according to the present invention, in the above invention, the position where the fixed scroll and the involute curve on the outer peripheral side of the swivel scroll are separated from each other at the winding start ends is set to 0 degree in the external compression unit. In this case, at the position where the swivel scroll is swiveled 180 degrees, the involute curve on the inner peripheral side of the swivel scroll has a recess inside the involute curve on the inner peripheral side of the fixed scroll and does not communicate with the adjacent inner compression portion. It is characterized in that it has a convex portion on the inner side, and the concave portion and the convex portion are in contact with each other from 0 degrees to a rotation position larger than 180 degrees.
また、本発明にかかるスクロール圧縮機は、上記の発明において、前記凹部および前記凸部は曲率が連続して変化し、前記凸部の曲率は前記凹部の曲率よりも小さいことを特徴とする。 Further, the scroll compressor according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the curvature of the concave portion and the convex portion continuously changes, and the curvature of the convex portion is smaller than the curvature of the concave portion.
また、本発明にかかるスクロール圧縮機は、上記の発明において、前記開口は前記固定スクロールの隔壁に沿って設けられたことを特徴とする。 Further, the scroll compressor according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the opening is provided along the partition wall of the fixed scroll.
また、本発明にかかるスクロール圧縮機は、上記の発明において、前記中間圧冷媒吐出ポートの開口角部は、吐出側に向けて徐々に狭くなるテーパが形成されていることを特徴とする。 Further, the scroll compressor according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the opening angle portion of the intermediate pressure refrigerant discharge port is formed with a taper that gradually narrows toward the discharge side.
また、本発明にかかるスクロール圧縮機は、上記の発明において、前記テーパは、湾曲形状であることを特徴とする。 Further, the scroll compressor according to the present invention is characterized in that, in the above invention, the taper has a curved shape.
本発明によれば、低圧冷媒吸込口から吸い込まれた冷媒を中間圧まで圧縮して吐出する中間圧冷媒吐出ポートの開口を固定スクロールの圧縮室側の面における巻始め側に設け、前記開口が、前記固定スクロールの圧縮室側の面の幅方向中心線よりも内側に重心を有するように配置し、外側圧縮部での中間圧冷媒吐出時における内側圧縮室と外側圧縮室との連通を防止しているので、再膨張損失を抑えることができる。 According to the present invention, an opening of an intermediate pressure refrigerant discharge port for compressing and discharging the refrigerant sucked from the low pressure refrigerant suction port to an intermediate pressure is provided on the winding start side of the surface of the fixed scroll on the compression chamber side, and the opening is provided. , The fixed scroll is arranged so as to have a center of gravity inside the center line in the width direction of the surface on the compression chamber side to prevent communication between the inner compression chamber and the outer compression chamber when the intermediate pressure refrigerant is discharged at the outer compression portion. Therefore, the re-expansion loss can be suppressed.
以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(適用システムの概要)
図1は、本発明の実施の形態であるスクロール圧縮機2が適用される熱サイクルシステム1の概要構成を示す回路図である。また、図2は、図1に示した熱サイクルシステム1のP−H線図である。また、スクロール圧縮機2は、2段圧縮機である。さらに、熱サイクルシステム1の熱サイクルは、2段圧縮2段膨張サイクルである。
(Overview of applicable system)
FIG. 1 is a circuit diagram showing an outline configuration of a thermodynamic cycle system 1 to which the
スクロール圧縮機2の高段側圧縮室は、冷媒循環量GHの高圧冷媒RHを生成して凝縮器3に導入する(図2の点P2から点P3)。高圧冷媒RHは、凝縮器3によって放熱凝縮され、さらに、過冷却器4によって過冷却される(図2の点P3から点P4)。その後、高圧冷媒RHは、高段膨張弁5で減圧膨張されて(図2の点P4から点P5)中間圧冷媒RMとなって気液分離器6に導入される。中間圧冷媒RMのうちの蒸気である気体状態の中間圧冷媒RM1は、スクロール圧縮機2の高段側圧縮室に導入される(図2の点P2)。一方、中間圧冷媒RMのうちの液体状態の中間圧冷媒RM2は、低段膨張弁7で減圧膨張されて(図2の点P6から点P7)低圧冷媒RLとなって蒸発器8に導入される。蒸発器8は、低圧冷媒RLを蒸発させて(図2の点P7から点P1)、スクロール圧縮機2の低段側圧縮室に導入される(図2の点P1)。
The high-stage compression chamber of the
その後、スクロール圧縮機2の低段側圧縮室は、導入された低圧冷媒RLを中間圧冷媒RM3まで圧縮する。スクロール圧縮機2の高段側圧縮室は、中間圧冷媒RM1,RM3を高圧冷媒RHまで圧縮する。したがって、スクロール圧縮機2の低段側圧縮室には、気液分離器6によって分離された液体状態の冷媒循環量GLが導入される。一方、スクロール圧縮機2の高段側圧縮室には、気液分離器6によって分離された気体状態の冷媒循環量GMと、低段側圧縮室から導入される冷媒循環量GLとが加算された冷媒循環量GHが導入される。すなわち、高段側圧縮室に導入される冷媒循環量は、低段側圧縮室に導入される冷媒循環量よりも大きい。
After that, the low-stage compression chamber of the
(スクロール圧縮機)
図3は、スクロール圧縮機2の構造を示す断面図である。また、図4は、図3に示したA−A線断面図である。さらに、図5は、図3に示した固定スクロール11と旋回スクロール12の断面図である。また、図6は、図4に示した固定スクロール11を斜め下からみた斜視図である。さらに、図7は、図4に示した旋回スクロール12を斜め上からみた斜視図である。
(Scroll compressor)
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the
固定スクロール11および旋回スクロール12は、低段側圧縮室として機能する後述する外側圧縮部40と高段側圧縮室として機能する後述する内側圧縮部41とを形成して2段圧縮を行う。図3に示すように、固定スクロール11および旋回スクロール12は、筐体10a,10bによって形成された筐体10内に設けられる。2段圧縮は、旋回スクロール12が固定スクロール11に対して回転方向ALで公転運動することによって行われる。クランクシャフト13は、図示しない回転駆動源からの回転力を旋回スクロール12に伝達する。スラスト軸受14は、旋回スクロール12の回転に対してスラスト方向に軸支する。筐体10内には、中間圧室16と高圧室17とが形成される。なお、クランクシャフト13には、旋回スクロール12の公転運動に対する回転バランスをとるためのバランスウェイト15が設けられている。
The fixed
低圧冷媒吸込配管L1は、低圧冷媒RLを外側圧縮部40に導入する配管である。中間圧冷媒吸込配管L2は、中間圧冷媒RM1を中間圧室16に導入する配管である。高圧冷媒吐出配管L3は、内側圧縮部41から吐出弁18及び高圧室17を介して吐出された高圧冷媒RHを筐体10外に吐出する配管である。
The low-pressure refrigerant suction pipe L1 is a pipe that introduces the low-pressure refrigerant RL into the
(2段圧縮機構)
図4〜図7に示すように、固定スクロール11は、台板11a上に立設した固定スクロール板状渦巻歯11bを有する。旋回スクロール12は、台板12a上に立設した旋回スクロール板状渦巻歯12bを有する。固定スクロール11と旋回スクロール12とは、固定スクロール板状渦巻歯11bの先端と旋回スクロール板状渦巻歯12bの先端とを互いに噛み合わせて、外側圧縮部40と内側圧縮部41とを形成する。そして、外側圧縮部40および内側圧縮部41内で、旋回スクロール12の外側および内側に圧縮室を形成し、旋回スクロール12に公転運動させることによって圧縮室の容積を減少して圧縮室を中心側に移動させ圧縮室の冷媒を圧縮する。
(Two-stage compression mechanism)
As shown in FIGS. 4 to 7, the fixed
図4に示すように、固定スクロール板状渦巻歯11bの中心側の巻始め位置PAと外側の巻終わり位置PBとの間で圧縮室を分割するように隣接する固定スクロール板状渦巻歯11b間を連接した分割壁20が設けられる。さらに、旋回スクロール板状渦巻歯12bは分割壁20に対応する位置で旋回スクロール12の公転運動に伴って分割壁20に干渉しないように分断された分断領域E(図7参照)が形成される。この分割壁20によって外側圧縮部40と内側圧縮部41とが形成される。また、図5〜図7に示すように、この分断領域Eの形成によって旋回スクロール板状渦巻歯12bは、外側圧縮部40内で公転運動する旋回スクロール板状渦巻歯32と内側圧縮部41内で公転運動する旋回スクロール板状渦巻歯33とを有することになる。また、固定スクロール板状渦巻歯11bは、分割壁20によって外側圧縮部40を形成する固定スクロール板状渦巻歯30と内側圧縮部41を形成する固定スクロール板状渦巻歯31とを有することになる。なお、中間圧冷媒吐出ポート23の開口は、外側圧縮部40内で旋回スクロール板状渦巻歯32の先端の凸部32a側(図7参照)が摺動する固定スクロール側摺動面S23(図6参照)の分割壁20側に設けられる。
As shown in FIG. 4, between the fixed scroll plate-shaped
外側圧縮部40における旋回スクロール板状渦巻歯32の外側の巻終わり位置には、低圧冷媒吸込口21が形成され、低圧冷媒吸込配管L1に接続される。また、外側圧縮部40における旋回スクロール板状渦巻歯32の巻始め位置には、外側圧縮部40において圧縮された中間圧冷媒RM3を中間圧室16に吐出する中間圧冷媒吐出ポート23が形成される。さらに、内側圧縮部41における旋回スクロール板状渦巻歯33の外側の巻終わり位置には、中間圧室16に通じて中間圧冷媒RM1,RM3を吸い込む中間圧冷媒吸込口22が形成される。また、内側圧縮部41における旋回スクロール板状渦巻歯33の内側の巻始め位置、すなわち中心には、高圧冷媒ポート24が形成される。高圧冷媒ポート24は、吐出弁18を介して高圧室17に連通し、高圧冷媒吐出配管L3を介して、内側圧縮部41で圧縮された高圧冷媒RHを外部に吐出する。
A low-pressure
ここで、内側圧縮部41に吸い込まれる冷媒循環量は、外側圧縮部40に吸い込まれる冷媒循環量よりも多いため、図5に示すように、内側圧縮部41を形成する固定スクロール板状渦巻歯31および旋回スクロール板状渦巻歯33の高さh2を、外側圧縮部40を形成する固定スクロール板状渦巻歯30および旋回スクロール板状渦巻歯32の高さh1よりも高くしている。高さh1,h2を調整することによって、内側圧縮部41の圧縮容積を外側圧縮部40の圧縮容積よりも大きくすることができる。これによって、高段の圧縮機構に高段の膨張弁で膨張された中間圧の冷媒が導入され、高段の圧縮機構に導入される冷媒循環量が低段に導入される冷媒循環量より大きくなっても、簡単な構成で装置の小型化を実現できる。
Here, since the amount of refrigerant circulation sucked into the
なお、図5に示すように、固定スクロール板状渦巻歯11bの先端側および旋回スクロール板状渦巻歯12bの先端側には、それぞれチップシール51,52が設けられ、上述した外側圧縮部40および内側圧縮部41による圧縮時に、固定スクロール板状渦巻歯11bの外側と内側との間の冷媒漏れ、および旋回スクロール板状渦巻歯12bの外側と内側との間の冷媒漏れを防止している。
As shown in FIG. 5, tip seals 51 and 52 are provided on the tip side of the fixed scroll plate-shaped
(中間圧冷媒吐出ポートの開口形状及び配置位置)
ところで、図8に示すように、中間圧冷媒吐出ポート123の開口形状が円形で幅方向(半径方向)に広がっていると、内側圧縮室60−2内の圧縮冷媒を中間圧冷媒吐出ポート123から吐出している際、内側圧縮室60−2は外側圧縮室61−1と連通してしまい、内側圧縮室60−2内の冷媒が矢印A1で示すように外側圧縮室61−1に漏れ、一度圧縮した冷媒が膨張して再膨張損失が生じることになる。
(Opening shape and placement position of intermediate pressure refrigerant discharge port)
By the way, as shown in FIG. 8, when the opening shape of the intermediate pressure
そこで、本実施の形態では、図9に示すように、中間圧冷媒吐出ポート23の開口の重心位置Gが、外側圧縮部40の固定スクロール側摺動面S23の幅方向中心線C1よりも内側に配置され、かつ、開口が幅方向中心線C1よりも内側に配置されている。なお、中間圧冷媒吐出ポート23の開口形状は、周方向に延びる長穴形状としている。このような中間圧冷媒吐出ポート23の開口形状及び配置位置とすることによって、内側圧縮室60−2の圧縮冷媒の吐出時に、外側圧縮室61−1と連通しにくくなり、再膨張損失が低減される。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 9, the center of gravity position G of the opening of the intermediate pressure
図10〜図14は、図9に示した中間圧冷媒吐出ポート23を介した具体的な圧縮冷媒の吐出工程を示している。図10に示すように、旋回スクロール板状渦巻歯32の巻始め位置P11は、回転方向ALで示すように公転する。図10の状態では、内側圧縮室60−2の圧縮冷媒が圧縮されつつ、中間圧冷媒吐出ポート23から吐出される。
10 to 14 show a specific compression refrigerant discharge process via the intermediate pressure
さらに公転すると、図11に示すように、内側圧縮室60−2の圧縮冷媒の吐出が終了に近づく。これまでの間で、中間圧冷媒吐出ポート23の開口は、外側圧縮室61−1に連通しておらず、内側圧縮室60−2の圧縮冷媒の吐出を、再膨張損失なく行うことができる。
When it revolves further, as shown in FIG. 11, the discharge of the compressed refrigerant in the inner compression chamber 60-2 approaches the end. Until now, the opening of the intermediate pressure
さらに、公転すると、図12に示すように、内側圧縮室60−2の圧縮冷媒の吐出が終了するとともに、中間圧冷媒吐出ポート23の開口は、外側圧縮室61−1に連通する。そして、図13に示す状態に至るまで外側圧縮室61−1の圧縮冷媒は、中間圧冷媒吐出ポート23から吐出される。
Further, when it revolves, as shown in FIG. 12, the discharge of the compressed refrigerant in the inner compression chamber 60-2 is completed, and the opening of the intermediate pressure
さらに公転すると、外側圧縮室61−1の圧縮冷媒の吐出と、次の内側圧縮室60−1の圧縮冷媒の吐出とが同時に行われるが、図14に示す状態になると、次の内側圧縮室60−1の圧縮冷媒の吐出のみが行われ、さらに公転して図10の状態に戻る。 Further revolving, the discharge of the compressed refrigerant in the outer compression chamber 61-1 and the discharge of the next compressed refrigerant in the inner compression chamber 60-1 are performed at the same time, but when the state shown in FIG. 14 is reached, the next inner compression chamber is discharged. Only the compressed refrigerant of 60-1 is discharged, and the compressed refrigerant is further revolved to return to the state of FIG.
したがって、内側圧縮室60−2の圧縮冷媒の吐出時には、外側圧縮室61−1とほぼ連通しないため、再膨張損失を大幅に減少させることができる。 Therefore, when the compressed refrigerant in the inner compression chamber 60-2 is discharged, it hardly communicates with the outer compression chamber 61-1, so that the re-expansion loss can be significantly reduced.
図15(a),(b)は、図8に示した従来の中間圧冷媒吐出ポート123とした場合の内側圧縮室及び外側圧縮室のPV線図を示し、図15(c),(d)は、図9に示した本実施の形態による中間圧冷媒吐出ポート23とした場合の内側圧縮室及び外側圧縮室のPV線図である。なお、破線は理想圧縮時のPV線図を示している。図15(c)に示すように、図9に示した中間圧冷媒吐出ポート23とすることによって、図15(a)で生じた損失領域S1が、非常に小さい損失領域S2となり、さらには、図15(d)に示すように、図15(b)で生じた損失領域S11の損失もなくなっている。
15 (a) and 15 (b) show PV diagrams of the inner compression chamber and the outer compression chamber when the conventional intermediate pressure
なお、図16に示すように、中間圧冷媒吐出ポート23aの開口の重心位置Gaが幅方向中心線C1より内側にあればよく、開口領域が幅方向中心線C1を跨いでいてもよい。また、中間圧冷媒吐出ポート23aを複数の小ポートとして設けた場合は、全体としての重心位置Gaが幅方向中心線C1より内側にあればよく、一部の小ポートが幅方向中心線C1より外側にあってもよい。
As shown in FIG. 16, the center of gravity position Ga of the opening of the intermediate pressure
また、図17に示すように、中間圧冷媒吐出ポート23bの開口は、旋回スクロール板状渦巻歯32のうち、外側圧縮部40側で分断された分割壁20側先端部分P23が分割壁20側で幅方向中心線C1に位置した時、旋回スクロール板状渦巻歯32の覆われる部分を含めて内側に配置することが好ましい。この場合も中間圧冷媒吐出ポート23bの開口の重心位置Gbは、幅方向中心線C1より内側になる。
Further, as shown in FIG. 17, the opening of the intermediate pressure
(中間圧冷媒吐出ポートの開口角部形状)
ところで、図18に示すように、中間圧冷媒吐出ポート23の開口角部断面が直角形状であると、中間圧冷媒吐出ポート23に向かって流れる冷媒の慣性力により、中間圧冷媒吐出ポート23の開口部内側周縁に剥離領域E1が生じ、中間圧冷媒吐出ポート23の有効断面積が減少してしまう。この結果、中間圧冷媒吐出ポート23の流体抵抗による過圧縮損失が生じるため、開口径を大きくすることが考えられるが、中間圧冷媒吐出ポート23内に残存する高圧冷媒量が多くなるため、圧力の低い圧縮途中の圧縮室に冷媒が漏れ、再膨張損失が増大する。
(Opening angle shape of intermediate pressure refrigerant discharge port)
By the way, as shown in FIG. 18, when the opening angle cross section of the intermediate pressure
そこで、本実施の形態では、図9に示した中間圧冷媒吐出ポート23のB−B線断面図である図19に示すように、中間圧冷媒吐出ポート23の開口角部を、吐出側に向けて徐々に狭くなる湾曲形状のテーパ80を形成している。換言すれば、開口角部を滑らかな形状にしている。これによって、冷媒流れの剥離領域E1の生成を抑制でき、小径の中間圧冷媒吐出ポート23であっても、有効断面積を確保することができる。この結果、中間圧冷媒吐出ポート23の流体抵抗による過圧縮損失を抑制しながら、中間圧冷媒吐出ポート23内に残存する高圧冷媒量の低減が可能になり、圧縮室連通時の再膨張損失を低減することができる。すなわち、スクロール圧縮機2の小型化と高効率化との両立が可能となる。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 19 which is a cross-sectional view taken along the line BB of the intermediate pressure
図20(a)は、図18に示した開口角部断面を直角形状にした場合の圧縮室のPV線図であり、図20(b)は、図19に示した開口角部にテーパ80を形成した場合の圧縮室のPV線図を示している。図20(b)に示すように、開口角部にテーパ80を形成すると、損失領域S21は小さな損失領域S22となり、再膨張損失が低減できることがわかる。
FIG. 20A is a PV diagram of the compression chamber when the cross section of the opening angle portion shown in FIG. 18 is formed into a right-angled shape, and FIG. 20B is a
なお、図21に示すように、開口角部に、線状テーパ81を形成してもよい。さらには、図22に示すように、開口角部に、楕円テーパ82を形成してもよい。この場合、楕円の長軸LAが中間圧冷媒吐出ポート23内の冷媒流れ方向となるようにしている。なお、開口角部は、その他、放物線テーパ、指数関数テーパなども適用できる。
As shown in FIG. 21, a
(変形例:外側圧縮室61と内側圧縮室60との連通遅延機構)
上述した実施の形態では、外側圧縮部40の外側圧縮室61内で、固定スクロール板状渦巻歯11bの内周側インボリュート曲線LL21と旋回スクロール板状渦巻歯32の外周側インボリュート曲線LL22とが巻始め側の端部同士で外れる位置の旋回角を0度とした場合、旋回スクロール板状渦巻歯32の巻始め側先端が0度から180度旋回するまで、分割壁20の端面LL3上を摺動するが、旋回スクロール板状渦巻歯32が180度旋回した位置で、内側圧縮室60における、固定スクロール板状渦巻歯11bの外周側インボリュート曲線LL11と旋回スクロール板状渦巻歯32の内周側インボリュート曲線LL12とが巻始め側の端部同士で外れる。したがって、旋回スクロール板状渦巻歯32が180度旋回した以降では、外側圧縮室61から内側圧縮室60に冷媒が逆流し、再膨張損失が生じる。
(Modification example: Communication delay mechanism between the
In the above-described embodiment, the inner peripheral side involute curve LL21 of the fixed scroll plate-shaped
そこで、この変形例では、図23に示すように、旋回スクロール板状渦巻歯32が180度旋回した位置において、固定スクロール板状渦巻歯11bの外周側インボリュート曲線L11よりも内側に設けられ、かつ、外側圧縮部40に隣接する内側圧縮部41とは連通しない凹部32bを形成するともに、旋回スクロール板状渦巻歯32の内周側インボリュート曲線LL12よりも内側に設けた凸部32aが形成される。そして、凹部32bと凸部32aは、旋回角0度から180度よりも大きな回転位置まで接するようにしている。この結果、旋回スクロール板状渦巻歯32が旋回角180度を超えても外側圧縮室61と内側圧縮室60とが連通しない旋回領域をもたせるようにしている。すなわち、外側圧縮室61と内側圧縮室60との連通を遅延させ、冷媒逆流による再膨張損失を低減するようにしている。
Therefore, in this modification, as shown in FIG. 23, at the position where the swirl scroll plate-shaped
凹部32bおよび凸部32aは曲率が連続して変化し、凸部32aの曲率は凹部32bの曲率よりも小さい。これによって、旋回角0度から旋回角180度を超える旋回角まで、旋回スクロール板状渦巻歯32の巻始め側が固定スクロール11の壁面に接する。この結果、旋回角0度から旋回角180度を超える旋回角まで、外側圧縮室61と内側圧縮室60とは連通しないことになる。この凹部32bおよび凸部32aの旋回に伴う各曲率変化は、旋回角0度から旋回角180度を超える旋回角まで、旋回スクロール板状渦巻歯32の旋回に伴って、旋回スクロール板状渦巻歯32の巻始め側が固定スクロール11の壁面に1点で接するように、設定することができる。
The curvatures of the
なお、中間圧冷媒吐出ポート23cは、凹部32aの壁面に沿った弧状の開口である。
The intermediate pressure
また、インボリュート曲線について説明すると、固定スクロール11および旋回スクロール12の各内壁及び各外壁は、インボリュート曲線LIを形成している。インボリュート曲線LIは、その法線が常に一定の円(基礎円C)に接する平面曲線である。図24に示すように、インボリュート曲線LIの伸開角をθ(rad)、基礎円Cの半径をRとすると、インボリュート曲線LI上の位置PB(θ)={PBx(θ),PBy(θ)}は、次式で表せる。
PBx(θ)=R{cosθ+θsinθ}
PBy(θ)=R{sinθ−θcosθ}
Further, the involute curve will be described. Each inner wall and each outer wall of the fixed
PBx (θ) = R {cosθ + θsinθ}
PBy (θ) = R {sinθ-θcosθ}
ここで、図25は、この変形例と従来の構成とによる外側圧縮室61と内側圧縮室60との連通遅延を比較した説明図である。図25(a)は、この変形例における、旋回角0度、80度、140度、180度、220度、250度のときの外側圧縮部40内の旋回スクロール板状渦巻歯32の位置を示す図である。また、図25(b)は、従来における、旋回角0度、80度、140度、180度、220度、250度のときの外側圧縮部40内の旋回スクロール板状渦巻歯132の位置を示す図である。
Here, FIG. 25 is an explanatory diagram comparing the communication delay between the
図25に示すように、旋回角0度から180度まで、いずれも外側圧縮室61と内側圧縮室60とは連通していない。本変形例では、図25(a)に示すように、旋回角220度まで外側圧縮室61と内側圧縮室60とは連通していない。これに対し、従来のものは、図25(b)に示すように、旋回角180度を過ぎると、外側圧縮室61と内側圧縮室60とが連通してしまう。このように、本変形例では、外側圧縮室61と内側圧縮室60とが連通する旋回角を遅延することができる。
As shown in FIG. 25, the
この結果、図26に示すように、本変形例による損失領域S22´は、従来の損失領域S21よりも小さくなることはもちろん、上述した実施の形態による損失領域S22よりも小さくすることができる。 As a result, as shown in FIG. 26, the loss region S22'according to the present modification can be made smaller than the conventional loss region S21 as well as the loss region S22 according to the above-described embodiment.
すなわち、この変形例では、上述した実施の形態による中間圧冷媒吐出ポート23の開口形状及び配置位置に加えて、外側圧縮室61と内側圧縮室60との連通遅延機構を設けているので、さらに再膨張損失を低減することができる。
That is, in this modification, in addition to the opening shape and arrangement position of the intermediate pressure
1 熱サイクルシステム
2 スクロール圧縮機
3 凝縮器
4 過冷却器
5 高段膨張弁
6 気液分離器
7 低段膨張弁
8 蒸発器
10,10a,10b 筐体
11 固定スクロール
11a,12a 台板
11b,30,31 固定スクロール板状渦巻歯
12 旋回スクロール
12b,32,33,132 旋回スクロール板状渦巻歯
13 クランクシャフト
14 スラスト軸受
15 バランスウェイト
16 中間圧室
17 高圧室
18 吐出弁
20 分割壁
21 低圧冷媒吸込口
22 中間圧冷媒吸込口
23,23a,23b,23c,123 中間圧冷媒吐出ポート
24 高圧冷媒ポート
32a 凸部
32b 凹部
40 外側圧縮部
41 内側圧縮部
51,52 チップシール
60 内側圧縮室
61 外側圧縮室
80 テーパ
81 線状テーパ
82 楕円テーパ
A1 矢印
AL 回転方向
C1 幅方向中心線
E 分断領域
E1 剥離領域
G,Ga,Gb 重心位置
GH 冷媒循環量
GL 冷媒循環量
GM 冷媒循環量
L1 低圧冷媒吸込配管
L2 中間圧冷媒吸込配管
L3 高圧冷媒吐出配管
LA 長軸
LL11,LL12 内周側インボリュート曲線
LL21,LL22 外周側インボリュート曲線
LL3 端面
P1〜P7 点
P11 位置
PA,PB 位置
RH 高圧冷媒
RL 低圧冷媒
RM,RM1〜RM3 中間圧冷媒
S1,S2,S11,S21,S22,S22´ 損失領域
S23 固定スクロール側摺動面
1 Thermal cycle system 2 Scroll compressor 3 Condenser 4 Refrigerant 5 High-stage expansion valve 6 Gas-liquid separator 7 Low-stage expansion valve 8 Evaporator 10, 10a, 10b Housing 11 Fixed scroll 11a, 12a Base plate 11b, 30, 31 Fixed scroll plate-shaped spiral tooth 12 Swivel scroll 12b, 32, 33, 132 Swivel scroll plate-shaped spiral tooth 13 Crank shaft 14 Thrust bearing 15 Balance weight 16 Intermediate pressure chamber 17 High pressure chamber 18 Discharge valve 20 Divided wall 21 Low pressure refrigerant Suction port 22 Intermediate pressure refrigerant suction port 23, 23a, 23b, 23c, 123 Intermediate pressure refrigerant discharge port 24 High pressure refrigerant port 32a Convex 32b Recess 40 Outer compression 41 Inner compression 51, 52 Chip seal 60 Inner compression chamber 61 Outside Compression chamber 80 Tapered 81 Linear taper 82 Elliptical taper A1 Arrow AL Rotation direction C1 Width direction Center line E Division area E1 Detachment area G, Ga, Gb Center of gravity position GH Refrigerant circulation amount GL Refrigerant circulation amount GM Refrigerant circulation amount L1 Low pressure refrigerant suction Pipe L2 Intermediate pressure refrigerant suction pipe L3 High pressure refrigerant discharge pipe LA Long axis LL11, LL12 Inner circumference side involute curve LL21, LL22 Outer circumference side involut curve LL3 End face P1 to P7 Point P11 Position PA, PB Position RH High pressure refrigerant RL Low pressure refrigerant RM, RM1 to RM3 Intermediate pressure refrigerant S1, S2, S11, S21, S22, S22'Loss region S23 Fixed scroll side sliding surface
Claims (8)
低圧冷媒吸込口から吸い込まれた冷媒を中間圧まで圧縮して吐出する中間圧冷媒吐出ポートの開口を前記固定スクロールの圧縮室側の面における巻始め側に設け、前記開口は、前記固定スクロールの圧縮室側の面の幅方向中心線よりも内側に重心を有し、
前記外側圧縮部内において、前記固定スクロールと前記旋回スクロールの外周側インボリュート曲線とが巻始めの端部同士で外れる位置を0度とした場合、前記旋回スクロールが180度旋回した位置において、前記固定スクロールの内周側インボリュート曲線よりも内側に、隣接する内側圧縮部とは連通しない凹部を有し、前記旋回スクロールの内周側インボリュート曲線よりも内側に、凸部を有し、
前記凹部と凸部は、0度から180度よりも大きな回転位置まで接することを特徴とするスクロール圧縮機。 The plate-shaped spiral teeth of the fixed scroll and the swivel scroll are meshed with each other to form a compression chamber, and the plate-shaped spiral teeth of the swivel scroll are revolved while sliding on the surface of the fixed scroll on the compression chamber side. A scroll compressor that compresses the refrigerant in the compression chamber by means of a scroll compressor that compresses the compression chamber from low pressure to intermediate pressure between the center-side winding start and the outer winding end of the plate-shaped spiral teeth of the fixed scroll. In a scroll compressor divided into a compression part and an inner compression part that compresses from intermediate pressure to high pressure
An opening of an intermediate pressure refrigerant discharge port that compresses and discharges the refrigerant sucked from the low pressure refrigerant suction port to an intermediate pressure is provided on the winding start side of the surface of the fixed scroll on the compression chamber side, and the opening is of the fixed scroll. have a center of gravity to the inside than the widthwise center line of the surface of the compression chamber side,
When the position where the fixed scroll and the involute curve on the outer peripheral side of the turning scroll are separated from each other at the winding start ends in the outer compression portion is set to 0 degrees, the fixed scroll is at the position where the turning scroll is turned 180 degrees. It has a concave portion inside the involute curve on the inner peripheral side of the scroll and does not communicate with the adjacent inner compression portion, and has a convex portion inside the involute curve on the inner peripheral side of the swivel scroll.
A scroll compressor characterized in that the concave portion and the convex portion are in contact with each other from 0 degree to a rotation position larger than 180 degrees.
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