JPH11351166A - スクロール型圧縮機 - Google Patents
スクロール型圧縮機Info
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- JPH11351166A JPH11351166A JP10165342A JP16534298A JPH11351166A JP H11351166 A JPH11351166 A JP H11351166A JP 10165342 A JP10165342 A JP 10165342A JP 16534298 A JP16534298 A JP 16534298A JP H11351166 A JPH11351166 A JP H11351166A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04C18/02—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
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Abstract
ことなく、渦巻部の破損を防止する。 【解決手段】 中心部側及び外周部側に逃がし部Rを形
成し、中間部は両渦巻部122、132が確実に接触す
るように構成する。このとき、中心部側の範囲を32
(X−1)で決定される巻角Y以下の範囲とし、中間部
の範囲を380°とする。但し、Xは渦巻部122、1
32の巻数である。これにより、中心部側の作動室P内
の圧力が過度に上昇することを防止できるので、効率
(能力)が低下することを防止しつつ、両渦巻部12
2、132の破損を防止することができる。
Description
機に関するものである。
可動スクロールの渦巻部及び固定スクロールの渦巻部と
が接触することによって形成される作動室の体積を、可
動スクロールの旋回とともに縮小させることにより流体
を圧縮するものである。しかし、渦巻部を形成する際の
加工誤差や、圧縮反力及び熱膨張等による渦巻部の変形
により、両スクロールの渦巻部の接触状態が不十分にな
り、作動室内の流体が隣合う低圧側の作動室に漏れてし
まうという問題を有していた。
特開昭58−13184号公報に記載の発明では、渦巻
部の巻き始めから約360°以下の範囲で、両渦巻部が
必ず接触し得るように渦巻部の設計寸法を選定し、一
方、渦巻部の巻き始めから約360°以降の渦巻部に
は、両渦巻部が接触することを防止する逃がし部を設け
ている。
載のごとく、渦巻部の中心部側の範囲にて両渦巻部を積
極的に接触させると、体積が縮小している中心部側の作
動室で潤滑油を圧縮してしまう、いわゆる液圧縮が発生
し易くなることに加え、中心側の作動室ほど圧縮反力が
大きいので、作動室内の圧力が過度に上昇して渦巻部が
破損してしまうおそれが高い。
縮機の効率(能力)を損なうことなく、渦巻部の破損を
防止することを目的とする。
成するために、以下に述べる技術的手段を用いる。請求
項1〜3に記載の発明では、中心部側及び外周部側に、
両渦巻部(122、132)が互いに接触することを防
止する逃がし部(R)を形成し、中間部は両渦巻部(1
22、132)が接触するように構成したことを特徴と
する。
外周部側に逃がし部(R)を形成してもスクロール型圧
縮機の効率は大きく低下しない。一方、中心部側に逃が
し部(R)を形成すれば、中心部側の作動室(P)内の
圧力が過度に上昇して両渦巻部(122、132)が破
損してしまうことを防止できる。
ール型圧縮機では、効率(能力)が低下することを防止
しつつ、両渦巻部(122、132)の破損を防止する
ことができる。なお、中間部の範囲は、請求項2に記載
のごとく、380°±20°とすることが望ましい。
巻角(Y)が上記数式1で示される巻角(Y)以下の範
囲に中心部側の逃がし部(R)を形成することが望まし
い。因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実
施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であ
る。
ロール型圧縮機(以下、圧縮機)を車両用冷凍サイクル
に適用したものであって、図1は本実施形態に係る圧縮
機100の軸方向断面図である。図1中、111はフロ
ントハウジングであり、112はフロントハウジングに
対して固定されて、後述する可動スクロール130が旋
回可動する空間を構成するシェルである。そして、シェ
ル112に一体形成された固定側端板121には、渦巻
状の渦巻部122が一体形成されており、この渦巻部1
22及び固定側端板121により固定スクロール120
が構成されている。
渦巻部122と噛み合う渦巻状の渦巻部132が一体形
成された可動側端板であり、この可動側端板131及び
渦巻部132によりフロントハウジング111(固定ス
クロール120)に対して旋回可動する可動スクロール
130が構成されている。140は、車両用走行エンジ
ン等の外部駆動源(図示せず)から駆動力を得て可動ス
クロール130を旋回駆動するシャフトであり、この可
動スクロール130は、シャフト140の可動スクロー
ル130側端部のうち、その回転中心から偏心した部位
に形成された偏心部(クランク部)141に軸受142
を介して連結されている。
軸受142との間には、可動スクール130を偏心部1
41に対して微少に変位可能とするブッシング143が
配設されている。そして、ブッシング143を介して可
動スクロール130が圧縮反力により微少に変位するこ
とによって、両渦巻部122、132の接触面圧が高め
らる、いわゆる従動クランク機構が構成されている。
可動スクロール130が旋回する際に、可動スクロール
130が偏心部141周りに回転(自転)することを防
止する自転防止機構であり、この自転防止機構150
は、可動側端板131及びフロントハウジング111に
圧入されたピン151及び両ピン151が挿入されたリ
ング152から構成されている。このため、シャフト1
40が回転すると、可動スクロール130はシャフト1
40の回転と共に自転せずに、シャフト140周りを旋
回(公転)する。
2に示すように、複数箇所にて接触して流体(本実施形
態では冷媒)が閉じ込めらる作動室(圧縮室)Pを形成
しており、この作動室Pの体積が可動スクロール130
の旋回とともに縮小することにより流体が圧縮される。
なお、以下、両渦巻部122、132が接触する部位を
接触部Sn、Rn(中心から順にn=1、2…)と呼
ぶ。また、両渦巻部122、132の最外周側部位とシ
ェル112とによって形成される空間は、圧縮機100
の吸入口(図示せず)に連通する吸入室S(図1参照)
を形成している。
2、132のうち、両渦巻部122、132の中心部側
及び外周部側に相当する部位に、両渦巻部122、13
2が接触することを防止する逃がし部123a、123
b、133a、133bが形成されている。一方、両渦
巻部122、132のうち中心部側と外周部側との間の
中間部は、両渦巻部122、132が確実に接触して接
触部Sn、Rnを形成するように各部の寸法が設定され
ている。なお、中心部、中間部、及び外周部の詳細につ
いては、後述する。
2のO〜A及びO〜Bの範囲にて渦巻部122の厚みを
薄くしたものであり、同様に、逃がし部123bはC〜
E、D〜Fの範囲にて渦巻部122の厚みを薄くしたも
のである。また、逃がし部133aは、渦巻部132の
O〜A及びO〜Bの範囲にて渦巻部132の厚みを薄く
したものであり、同様に、逃がし部133bはC〜E、
D〜Fの範囲にて渦巻部132の厚みを薄くしたもので
ある。なお、以下、逃がし部123a、123b、13
3a、133bを総称するときは、逃がし部Rと表記す
る。
れた流体を吐出する吐出ポートであり、この吐出ポート
Pdは、吐出ポートPdから吐出される流体の脈動を平
滑化する吐出室113に連通している。そして、吐出室
113は、固定側端板121(シェル112)及びリア
ハウジング114から構成されている。また、124は
吐出室113から作動室Pに流体が逆流することを防止
するリード弁状の吐出弁であり、125は吐出弁124
の最大開度を規制するストッパ(弁止板)である。14
4はシャフト140を回転可能に支持する軸受であり、
145は流体が圧縮機100外に洩れることを防止する
リップシールである。
について述べる。 1.中心部 中心部とは、下記数式2で示される渦巻部の巻角Y以下
(図3参照)の範囲をいう。
に、逃がし部Rを廃止したときに、渦巻部122、13
2の最外周部の接触部S3、R3が形成された時(流体
が作動室Pに吸入され、その作動室Pが閉じた時)か
ら、シャフト140が回転して接触部S3、R3によっ
て形成された作動室P(以下、この作動室Pを作動室P
1と呼ぶ。)の体積が、(a)→(b)→(c)→
(d)→(a)→(b)→(c)→(d)→(a)→
(b)→(c)に示すように縮小して行き、作動室P1
内の流体が吐出されて両渦巻部122、132の最内周
部が接触した時までのシャフト140の回転角度θ(可
動スクロール130の旋回角度)を360°で割った値
である。因みに、図4に示す例では、シャフト140の
回転角度は900°となるので、渦巻部122、132
の巻き数は2.50回巻きである。
た場合において、両渦巻部122、132の最内周部が
接触した時のシャフト140の回転角度θ(可動スクロ
ール130の旋回角度)を起点(0°)として、シャフ
ト140(可動スクロール130)を所定角度だけ逆回
転させたときに、最内周部の接触部S1(R1)が起点
から渦巻部に沿って外周部側に移動する移動量をシャフ
ト140の回転角度(可動スクロール130の旋回角
度)で表示したものをいう。
範囲とは、中心部側の逃がし部123a、133aを廃
止したときに、両渦巻部122、132の最内周部が接
触した時からシャフト140を50°だけ逆回転させた
時に、最内周部の接触部S1(R1)が起点から渦巻部
に沿って移動した移動範囲を示すこととなる。 2.中間部 中間部とは、中心部側の上限の巻角Y(以下、この巻角
Yを第1巻角Y1と呼ぶ。)から380°±20°だけ
進んだ巻角Y(以下、この巻角Yを第2巻角Y2と呼
ぶ。)までの範囲を言い、本実施形態では、中間部の範
囲は380°である。
の範囲を言う。なお、ここで言う外周側先端とは、逃が
し部Rを廃止した場合において、両渦巻部122、13
2が接触する範囲での外周側先端である。因みに、本実
施形態では、両スクロール120、130の巻き数は共
に2.50回巻きとし、a=32としているので、第1
巻角Y1は48°であり、第2巻角Y2は428°であ
る。したがって、本実施形態では、中心部側の範囲は、
起点から48°までの範囲であり、中間部は48°から
428°までの範囲であり、外周部は428°から90
0°までの範囲である。
形態では、中心部側に逃がし部123a、133aを形
成し、中間部は両渦巻部122、132が確実に接触す
るようにしているので、中心部側に在る作動室P(以
下、この作動室を作動室P1と呼ぶ。)から漏れた冷媒
(流体)は、中間部に在る作動室P(以下、この作動室
を作動室P2と呼ぶ。)より外周部側にある作動室P
(以下、この作動室を作動室P3と呼ぶ。)には漏れな
い。
量流量は、中心部側の逃がし部123a、133aの有
無にかかわらず、大きな差がない。また、作動室P1か
ら漏れた冷媒は、作動室P2の圧力を上昇させて圧縮機
100の機械仕事(圧縮仕事)を上昇させることになる
が、作動室P1の容積が比較的小さいために作動室P2
の圧力上昇は小さく、圧縮機100の機械仕事は、中心
部側の逃がし部123a、133aの有無にかかわら
ず、大きな差がない。
a、133aを形成しても、圧縮機100の効率は大き
く低下しない。なお、ここで言う圧縮機100の効率と
は、圧縮機100から吐出される質量流量Qと、その質
量流量を得るに必要とする圧縮機100の機械仕事(圧
縮仕事)Wとの比(=Q/W)であり、冷凍サイクルの
成績係数(COP)に略比例する値である。
3aを形成しているので、作動室P1内の圧力が過度に
上昇して渦巻部122、132が破損してしまうことを
防止できる。また、外周部側にも逃がし部123b、1
33bが形成されているので、作動室P3から漏れた冷
媒は吸入室S側に流れて圧縮機100から吐出されない
ものの、作動室P3と吸入室Sとの間の圧力差が比較的
小さいため、その漏れ量は小さく、圧縮機100から吐
出される質量流量は、外周部側の逃がし部123b、1
33bの有無にかかわらず、大きな差がない。
b、133bを形成しても、圧縮機100の効率は大き
く低下しない。さらに、中間部で両渦巻き部122、1
32が確実に接触しているので、作動室間の圧力差が比
較的大きくなる作動室P2と作動室P3との間での漏れ
を確実に防止することができる。このため、漏れによる
作動室P3の圧力上昇、すなわち圧縮機100の機械仕
事の上昇を防止することができるので、圧縮機100の
効率(能力)が低下することを防止できる。
縮機100では、効率(能力)が低下することを防止し
つつ、両渦巻部122、132の破損を防止することが
できる。ところで、図5は、巻き数Xをパラメータとし
て、逃がし部123a、133aが設けられた中心部側
の範囲(起点から第1巻角Y1までの範囲)と、冷凍サ
イクルの成績係数(COP)との関係を数値シミュレー
ションにより求めたグラフである。そして、図5におい
て巻き数XとCOPが最大となる中心部側の範囲(第1
巻角Y1)をプロットしたのが、図3の黒塗り四角であ
り、このプロットされた点を一次関数で近似したのが数
式2である。
当たっては、両渦巻部122、132の巻き数Xを互い
に等しくするとともに、両渦巻部122、132の高さ
h(図1参照)、圧縮機の吸入容積、及び逃がし部Rの
逃がし量(逃がし部Rにおける両渦巻部122、132
の最小隙間)が一定となるように、両渦巻部122、1
32を相似的に変化させて各部の寸法を決定した。因み
に、圧縮機の吸入容積とは、作動室Pの最大容積であ
る。
実施形態に係る圧縮機100は、冷凍サイクルの成績係
数を高く維持しながら、両渦巻部122、132の破損
を防止することができる。ところで、上述の実施形態で
は、数式2の定数aは32であったが、本発明はこれに
限定されるものではなく、0以上64以下(0≦a≦6
4)であれば、よい。
a≦56とすることが望ましく、16≦a≦48とすれ
ば更に望ましいとの結論を得ている。また、巻き数Xに
ついては、3.0巻以下が望ましいとの結論も得てい
る。また、上述の実施形態では、両渦巻部122、13
2に逃がし部Rを形成したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、少なくとも一方の渦巻部に逃がし部R
が形成されていればよい。
P2、P3が存在する場合(例えば、図2に示す場合)
について説明したが、両渦巻き部122、132の巻き
数や、シャフト140の回転角度θによっては作動室P
3が存在しない場合もある。また、逃がし部R及び両渦
巻部122、132の形状は、図2に示すような形状に
限定されるものではなく、その他の形状であってもよ
い。
ある。
示す断面図である。
フである。
断面図である。
フである。
動スクロール、132…渦巻部、R…逃がし部。
Claims (3)
- 【請求項1】 流体を吸入圧縮するスクロール型圧縮機
であって、 ハウジング(111、112、114)と、 前記ハウジング(111、112、114)に対して固
定され、渦巻き状の渦巻部(122)を有する固定スク
ロール(120)と、 前記固定スクロール(120)の渦巻部(122)に接
触して流体を圧縮する作動室(P)を形成する渦巻部
(132)を有するとともに、前記ハウジング(11
1、112、114)に対して旋回する可動スクロール
(130)とを備え、 前記両渦巻部(122、132)のうち少なくとも一方
側には、前記両渦巻部(122、132)が互いに接触
することを防止する逃がし部(R)が形成され、 前記逃がし部(R)は、前記逃がし部(R)が形成され
た渦巻部の中心部側、及び外周部側に相当する部位に形
成されており、 さらに、前記両渦巻部(122、132)のうち前記中
心部側と前記外周部側との間の中間部においては、両渦
巻部(122、132)が接触するように構成されてい
ることを特徴とするスクロール型圧縮機。 - 【請求項2】 前記両渦巻部(122、132)が接触
する前記中間部の範囲は、380°±20°であること
を特徴とする請求項1に記載のスクロール型圧縮機。 - 【請求項3】 前記中心部側の前記逃がし部(R)は、
前記逃がし部(R)が形成された渦巻部の巻角(Y)
が、下記数式1で示される巻角(Y)以下の範囲に形成
されていることを特徴とする請求項1または2に記載の
スクロール型圧縮機。 【数1】Y=a(X−1) Y:巻角 X:渦巻部の巻き数 但し、0≦a≦64
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