JPH1182331A - スクロール圧縮機 - Google Patents
スクロール圧縮機Info
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Abstract
ら大能力の広い範囲にわたって効率よく運転することが
できるようにすることを目的とする。 【解決手段】 固定スクロール20および旋回スクロー
ル30の基本羽根21a、31aどうしは低速駆動域に
て規定の圧縮比を満足する渦巻き長さを有し、これら各
基本羽根21a、31aの少なくとも一方にその巻き終
わり位置からさらに延ばした渦巻き状の延長羽根21
b、31bを設け、この延長羽根21b、31bの内壁
およびこれと対向する羽根21、31の外壁との少なく
とも一方に羽根21、31の厚みが薄くなる方向に変位
させて、相互間隔を大きくすることにより、上記の目的
を達成する。
Description
使用されるスクロール圧縮機に関するものである。
部がレシプロ式のもの、ロータリー式のもの、スクロー
ル式のものがある。中でもスクロール圧縮機は高効率、
低騒音、低振動という特徴を活かして広く実用化されて
きた。
渦巻き状の羽根が鏡板上に立ち上がった固定スクロール
と、前記とほぼ同じ渦巻き状の羽根が鏡板上に立ち上が
った旋回スクロールとを噛み合わせて、双方間に複数の
圧縮室を形成している。旋回スクロールを自転させずに
固定スクロールに対して円軌道運動させるとき、圧縮室
は鏡板の外周側の開放部で冷媒を吸入した後、鏡板の中
心部側に移動しながら閉じるとともに次第に容積を小さ
くして冷媒を圧縮し最終的に吐出する。
ますます望まれる中、冷凍空調の圧縮比は通常1.8〜
2.7程度に設定されるのを、効率上から低圧縮比側で
設計される傾向になっている。
吐出冷媒量の増大を図り、吸入冷媒が圧縮熱により加熱
されて体積効率が低下するのを防止する技術を開示して
いる。このものは、図13に示すように、固定スクロー
ルaの羽根a1の巻き終わり端部の内側壁面a1aを、
旋回スクロールbの羽根b1の巻き終わり端部近くに延
長するとともに、固定スクロールaの羽根a1の巻き終
わり端部に対向する旋回スクロールbの羽根b1の対向
部から巻き終わり部における外側壁面b1aを、巻き終
わり端部に向かって連続点に内側面に向かって変位させ
る一方、固定スクロールaの延長部における内側壁面a
1aを、旋回スクロールbの巻き終わり部における外側
壁面b1aの円軌道運動に伴う包絡線で形成している。
1の延長された部分の内側壁面a1aと、旋回スクロー
ルbの外側壁面b1aとの間に外側作動空間cが余分に
形成されて、その分だけ圧縮室dの吸入空間が増大する
ので、冷媒の吐出量を増大させられる。また、冷媒は吸
入口eから直接圧縮室dに吸入されて圧縮熱が伝わって
いる壁面と接触せず、加熱されないので、熱膨張により
体積効率が低下することはない。
の多様化は、スクロール圧縮機もインバータ制御などに
よって速度可変に運転することも必要となっている。可
変速運転によれば、同一のスクロール圧縮機で見掛け上
は大容量での大能力運転から小容量での小能力運転まで
幅広い運転状態が得られる。
合、高速運転によっても図3に示すように体積効率の大
幅な向上は見られず、効率の向上は望めない。図13に
示す従来のものでも、前記包絡線部分が全て圧縮室とし
て作用し、冷媒の吐出量は増大するが、図4の(c)に
示すように運転速度にかかわらず圧縮に必要な動力が増
加し、効率を大きく向上することはできない。また、特
に省エネルギー効果の高い小能力運転時には、さらに運
転速度を低下させる必要が生じ、冷媒漏れの増大によっ
て効率が著しく低下する。
大能力の広い範囲にわたって効率よく運転することがで
きるスクロール圧縮機を提供することを主たる目的とす
るものである。
ール圧縮機は、渦巻き状の基本羽根が鏡板上に立ち上が
った固定スクロールと、前記とほぼ同じ渦巻き状の基本
羽根が鏡板上に立ち上がった旋回スクロールとを噛み合
わせて、双方間に複数の圧縮室を形成し、旋回スクロー
ルを自転させずに固定スクロールに対して速度可変に円
軌道運動させるようにするとともに、前記基本羽根どう
しは低速運転にて規定の圧縮比を満足する渦巻き長さを
有し、これら各基本羽根の少なくとも一方にその巻き終
わり位置からその渦巻き形状に沿ってさらに延ばした延
長羽根を設け、この延長羽根の内壁およびこれと対向す
る他の羽根の外壁との少なくとも一方に羽根の厚みが薄
くなる方向に変位させた変位面を形成したことを特徴と
するものである。
び旋回スクロールの各基本羽根は、低速運転時に規定の
圧縮比が得られるように設計され、これら基本羽根の少
なくとも一方に設けられる延長羽根は渦巻き状でありな
がら、これと対向する他の羽根との少なくとも一方に羽
根の厚みが薄くなるように変位された渦巻き面によっ
て、大きな羽根間隔で外部に開放されていて低速運転時
は吸入冷媒を逃がしやすく圧縮室への閉じ込み機能を発
揮しないので、冷媒の過給はない。従って、前記基本羽
根部分だけが有効に働いて、設計通りの閉じ込み容積に
よる運転が高効率に達成される。一方、運転速度が増大
するにつれて前記延長羽根部のこれが対向する他の羽根
部分との間での冷媒の閉じ込み性が高まっていき、圧縮
行程は低速運転時に対する高速度合に応じた過給がなさ
れて実際の冷媒吐出量が増加していく上、互いの渦巻き
面どうしが対向した延長羽根により拡大した圧縮領域を
経過すると、前記低速運転時の基本羽根により設計閉じ
込み容積で圧縮されるのとほぼ同等の変化を行うため、
圧縮動力の増加が小さく、低速運転から高速運転までの
広い範囲にわたって高い効率が得られる。しかも、どの
運転速度域でもそれに見合った高効率な運転が安定して
達成される。
準よりは小さく設計して、その分だけ基準運転速度より
も高速運転するこにより、冷媒の漏れ損失を低減でき高
効率が実現できる。また、高速運転時には、延長羽根に
より大能力、高効率が実現できる。従って、小能力から
大能力の広い範囲で高効率が実現する。
巻き状の基本羽根が鏡板上に立ち上がった固定スクロー
ルと、前記とほぼ同じ渦巻き状の基本羽根が鏡板上に立
ち上がった旋回スクロールとを噛み合わせて、双方間に
複数の圧縮室を形成し、旋回スクロールを自転させずに
固定スクロールに対して速度可変に円軌道運動させるよ
うにするとともに、前記基本羽根どうしが形成する一対
の圧縮室の吸入閉じ込み容積の一方を他方よりも小さく
し、この容積の小さな圧縮室を形成する基本羽根にその
巻き終わり位置からその渦巻き形状に沿ってさらに延ば
した延長羽根を設け、この延長羽根の内壁およびこれと
対向する他の羽根の外壁との少なくとも一方に羽根の厚
みが薄くなる方向に変位させた変位面としたことを特徴
とするものである。
クロールで形成される一対の吸入閉じ込み部の容積の一
方を他方よりも小さくするには、固定スクロールおよび
旋回スクロールの基本羽根の巻き終わり点の角度を小さ
く設定すればよく、これにより、延長羽根による請求項
1の発明と同様の作用効果を得ながら、前記容積を小さ
くした分だけスクロール圧縮機の外径を小さくすること
ができる。
に、相対向する一対の圧縮室にそれぞれ吐出バイパスポ
ートを設け、この吐出バイパスポートの位置をそれぞれ
基本羽根の巻き終わり端から旋回スクロールの羽根曲線
に沿ったほぼ同じ角度となるようにすると、吐出バイパ
スポートの位置がそれぞれ基本羽根の巻き終わり端から
ほぼ同一角度となり、請求項1、2の発明のような構成
において延長羽根の有無による圧縮状態の違いがあって
も、一対の圧縮室の圧力がほぼ同一になる点でバイパス
機能が働いて冷媒を吐出させるので、不要な過圧縮損失
を低減することができる。
求項1〜3の発明のいずれか1つにおいて、さらに、延
長羽根の巻き終わり部の近傍に吸入ポートを設けてあ
る。
のいずれか1つに加え、さらに、一対の吸入閉じ込み部
のうち、一方が直接冷媒吸入口に通じ、閉じ込み状態に
至らない状態の他方は延長羽根により形成される高速運
転時に実質的な圧縮領域となる部分に直接通じるので、
吸入過程における冷媒が、圧縮熱が伝達されている羽根
壁面に接して加熱されるようなことがなく、冷媒の熱膨
張により体積効率が低下するのを防止することができ
る。
求項1〜4の発明のいずれか1つにおいて、さらに、前
記変位面は延長羽根の巻き終わり端に向かう長手方向に
羽根の厚みが徐々に薄くなるように渦巻き形状に対しス
ロープを持って形成されている。
のいずれか1つに加え、さらに、冷媒吐出量の増大、お
よび延長羽根が運転速度の高速度合が増すのに比例した
冷媒吐出量の増大が可能となりさらに高効率化が図れ
る。変位面は請求項6の発明のように、延長羽根の長手
方向に滑らかに連続するように形成されても、請求項7
の発明のように、延長羽根の巻き終わり端に向かう長手
方向に一か所以上の立ち下がり段差を持って形成されて
もよく、途中に段差のあるほど連続加工する渦巻き面が
短くなるので製作しやすい。また、延長羽根が形成する
冷媒吸入域を広げやすい。請求項8の発明のように、延
長羽根の長手方向の長さを、羽根曲線に沿った角度で4
5°〜360°の範囲に設定するとともに、変位面の変
位量は羽根の厚さの3〜20%に設定するのが好適であ
る。変位値で見ると比較的小型のスクロール圧縮機で一
般的な3mmに対し0.5mm〜0.3mm程度とする
のが好適である。
求項1〜8の発明のいずれか1つにおいて、さらに、延
長羽根を持った固定スクロールおよび旋回スクロールの
少なくとも一方の羽根の立ち上がり端面に設けたチップ
シールの終了位置を、延長羽根の終了位置近傍、あるい
は、これに対向する他の羽根の終了位置近傍としてあ
る。
のいずれか1つに加え、さらに、チップシールが延長羽
根の巻き終わり近傍まで位置していることにより、高速
運転度合に合わせて延長羽根が有効に働くときの羽根先
端からの冷媒漏れを有効に低減でき、高効率化が図れ
る。
請求項1〜9の発明のいずれか1つにおいて、さらに、
固定スクロールの鏡板の延長羽根が設けられている部分
の面に複数個の給油ポートを設け、この給油ポートの通
路面積が、前記延長羽根の開始側で圧縮室に臨む方を、
他方よりも大きくなるようにしてある。
のいずれか1つに加え、さらに、高速運転度合に合わせ
て延長羽根が有効に働いて高圧縮率となる延長羽根の開
始側ほど、給油量が多く油のシール効果が高まることに
よって冷媒の逃げを防止し過給の効果を増すので、さら
なる高効率化が図れる。
態について幾つかの実施例とともに図1〜12を参照し
ながら説明する。
調用の横向き設置型のスクロール圧縮機の場合の一例
で、図1に全体の構成を示しているように、密閉容器1
の内部の一端側に冷媒を吸入して圧縮し吐出する圧縮機
構2が設けられている。この圧縮機構2を駆動する電動
機3の固定子4が密閉容器1の中央部に位置して密閉容
器1の側周壁の内面に固定され、電動機3の前記固定子
4に対応する回転子5には前記圧縮機構2の駆動軸であ
るクランク軸6が結合され、これの回転軸がほぼ水平に
なるように配されている。クランク軸6はこれの圧縮機
構2側の一端部に有する主軸8を、圧縮機構2にねじ止
めなどして固定された主軸受部材10によって支承さ
れ、主軸8とは反対側の他端部を、密閉容器1の他端側
に位置して密閉容器1の側周壁内面に溶接固定された副
軸受部材11によって支承されている。
と、副軸受部材11のクランク軸6の他端部を支承する
部分とには軸受9、12が設けられている。これら軸受
9、軸受12は、クランク軸6の回転を支えるが、この
回転運動によって圧縮機構2が冷媒を圧縮する際に前記
クランク軸6に発生する力をも支持する。
の下部が潤滑油溜7、上部が冷媒の密閉容器1外への吐
出室121となっており、副軸受部材11の潤滑油溜7
に面する側に前記クランク軸6の他端部で駆動される潤
滑油ポンプ17を設けてある。潤滑油ポンプ17は前記
潤滑油溜7に吸込口17aが開口し、吐出口17bがク
ランク軸6の他端部から主軸8の部分まで縦通するよう
に形成された潤滑孔6aに通じ、圧縮機構2の軸受け部
を含む摺動部を潤滑する。
巻き状の羽根21が鏡板22上に立ち上がった固定スク
ロール20と、前記とほぼ同じ渦巻き状の羽根31が鏡
板32上に立ち上がった旋回スクロール30とを噛み合
わせて、双方間に複数の圧縮室41を形成し、旋回スク
ロール30を自転させずに固定スクロール20に対して
速度可変に円軌道運動させるようにしてある。この可変
速駆動のために前記電動機3はインバータ制御されるも
のであり、低速運転から高速運転まで広い範囲で駆動で
きる。
運動させる自転防止旋回駆動機構42は、主軸8に設け
た偏心孔8a内に、旋回スクロール30の背部に設けた
旋回軸30aを軸受44を介して回転自在なように嵌め
合わせて構成し、主軸8が回転すると自転防止機構であ
るオルダムリング43により旋回スクロール30は円軌
道運動する。
とにより、図2の(a)〜(d)に示すようなクランク
0°(360°)、90°、180°、270°の各旋
回状態を順次繰り返し、相互間に形成する圧縮室41は
図2の(b)に示す鏡板22、32の外周側の開放位置
から、図2の(c)を経て図2の(d)に示す閉じ込み
位置に至る間の旋回で冷媒を図1に示す吸入ポート40
を通じて点ハッチングで示すように吸入し、その後図2
の(a)に戻る旋回過程で冷媒を点ハッチングのように
十分に閉じ込め、次の図2の(b)、(c)、(d)、
(a)の旋回によって横線ハッチングのように圧縮室4
1の容積が順次に小さくなることによって冷媒を次第に
圧縮していく。さらに図2の(b)から(c)、(d)
と旋回する過程で圧縮室41が吐出ポート45に通じ始
めるとともに縦線ハッチングで示すように圧縮室41の
容積をさらに小さくしながら、圧縮した冷媒を図1、図
2に示す吐出ポート45を通じ吐出する。吐出される冷
媒は吐出室121から吐出パイプ46を通じて密閉容器
1外に接続された冷凍サイクルに供された後、吸入パイ
プ47を通じて密閉容器1内に戻され、以降同じ動作を
繰り返す。
のものに限定されず、縦置きタイプのものなど種々な姿
勢で用いられるものでもよいし、固定スクロール20と
旋回スクロール30とを噛み合わせて圧縮室41を形成
し、低速運転から高速運転まで可変速に駆動されるもの
であれば、その支持構造や駆動構造、駆動の制御方式な
どは種々に選択されてよい。
転から高速運転まで速度可変に運転されるものであるこ
とに対応して、前記羽根21、31の基本羽根21a、
31aどうしは低速駆動域にて規定の圧縮比を満足する
渦巻き長さを有し、これら各基本羽根21a、31aの
双方にその巻き終わり位置からその渦巻き形状に沿って
さらに延ばした図2に斜線を施して示した渦巻き状の延
長羽根21b、31bを設け、この延長羽根21b、3
1bの内壁に羽根の厚みが薄くなる方向に変位させた変
位面21b1、31b1を設けてある。
回スクロール30の各基本羽根21a、31aは、低速
運転時に規定の閉じ込み容積が得られるように設計さ
れ、これら基本羽根21a、31aの双方に設けられる
延長羽根21b、31bは渦巻き状でありながら羽根の
厚みを薄くなるように変位された渦巻き状の変位面21
b1、31b1によって、大きな羽根間隔にて外部に開
放されていて、低速運転時は図2の(c)、(d)、
(a)の順の変化速度が遅いことにより吸入冷媒を逃が
しやすく圧縮室41への閉じ込み機能を発揮しないの
で、冷媒の過給はない。従って、前記基本羽根21a、
31aだけが有効に働いて、設計通りの閉じ込み容積に
よる運転が高効率に達成される。
長羽根21b、31b部のこれが対向する他の羽根部分
との間での冷媒の閉じ込み性が高まっていき、圧縮行程
は低速運転時に対する高速度合に応じた過給がなされて
見掛け上の冷媒吐出量が増加していく上、互いの渦巻き
面どうしが対向した延長羽根21b、31bにより拡大
した圧縮領域を経過すると、前記低速運転時の基本羽根
21a、31aによる前記設計閉じ込み容積で圧縮され
るのとほぼ同等の変化を行うため、圧縮動力の増加が小
さく、低速運転から高速運転までの広い範囲にわたって
高い効率が得られる。
延長羽根の長手方向の長さを、円軌道運動の中心まわり
の角度で45°〜360°の範囲に設定するとともに、
変位面21b1、31b1の変位量は羽根の厚さの3〜
20%程度が好適であり、変位値で見ると、比較的小型
のスクロール圧縮機で一般的な3mmに対し0.5mm
〜0.3mm程度に設定するのが好適である。
運転から高速運転に至る間の体積効率の変化と、低速運
転時と高速運転時との圧力−圧縮室容積の関係の違いに
つき、本実施の形態1のような改良しない従来通りの構
造の圧縮機を比較例として示せば、図3、図4の(a)
(b)に示す通りであり、(a)で示す本実施の形態1
の方が、(b)で示す従来例よりも高速運転時に閉じ込
み容積が増大し効率が向上している。
a、31aが形成する圧縮室41を基準よりは小さく設
計して、その分だけ基準運転速度よりも高速運転するこ
とにより、漏れ損失を低減でき高効率が実現できる。ま
た、高速運転時には、延長羽根により大能力、高効率が
実現できる。従って、小能力から大能力の広い範囲でさ
らなる高効率が実現する。
ル20および旋回スクロール30の双方の基本羽根21
a、31aに延長羽根21b、31bを設けたが、どち
らか一方でも有効である。また、変位面21b1、31
b1も延長羽根21b、31bの側に必ずしも設ける必
要はなく、これと対向する羽根の面に設けてもよい。
て、図5に示すように、前記変位面21b1、31b1
は延長羽根21b、31bの巻き終わり端に向かう長手
方向に羽根の厚みが徐々に薄くなるように渦巻き形状に
対しスロープを持って形成することができる。これによ
り、冷媒吐出量の増大、および延長羽根21b、31b
が運転速度の高速度が増すのに比例した冷媒吐出量の増
大が可能となりさらに高効率化が図れる。
1、31b1は図6に示すように、延長羽根21b、3
1bの巻き終わり端に向かう長手方向に一か所以上の立
ち下がり段差51を持って形成されてもよく、途中に段
差51があるほど連続加工する渦巻き面が短くなるので
製作しやすい利点がある。また、延長羽根21b、31
bが形成する冷媒吸入域を広げやすい。
示してあり、前記基本羽根21a、31aどうしが形成
する一対の圧縮室41a、41bのうちの、図7の
(b)に示す一方の圧縮室41aの吸入閉じ込み容積
が、図7の(a)に示す他方の圧縮室41bの吸入閉じ
込み容積よりも小さくし、この容積の小さな圧縮室41
aを形成する、本実施の形態2の羽根21の基本羽根2
1aにその巻き終わり位置からその渦巻き形状に沿って
さらに延ばした図7の(a)〜(d)に斜線を施して示
した渦巻き状の延長羽根21bを設け、この延長羽根2
1bの内壁およびこれと対向する他の羽根31の外壁と
の少なくとも一方、本実施の形態2では延長羽根21b
に羽根の厚みが薄くなる方向に変位させた変位面21b
1を設けた点で実施の形態1の場合と異なる。
回スクロール30で形成される一対の吸入閉じ込み部の
容積の一方を他方よりも小さくするには、固定スクロー
ル20および旋回スクロール30の基本羽根21a、3
1aの巻き終わり部の角度を小さく設定すればよく、こ
れにより、旋回スクロール30が旋回駆動されて円軌道
運動し、図7に示す(a)から(d)の旋回状態を繰り
返す。図7の(a)で吸入閉じ込み容積の大きな圧縮室
41bの圧縮が開始しており、図7の(b)で吸入閉じ
込み容積の小さな圧縮室41aの圧縮が開始している。
そして、点ハッチング、横線ハッチング、および縦線ハ
ッチングによって、圧縮室41aでの冷媒の圧縮状態を
実施の形態1の場合同様に示してある。これにより、圧
縮室41aの部分で延長羽根21bによる実施の形態1
と同様の作用効果を得ながら、前記容積を小さくした分
だけスクロール圧縮機の外径を小さくすることができ
る。
での長さによって、低速運転時に規定の閉じ込み容積を
得るように設計しておけば、実施の形態1における変速
運転による場合と同じ作用効果も併せ得られる。
の(a)、(b)に示すように、実施の形態2に示すよ
うな一対の圧縮室41a、41bにそれぞれ吐出バイパ
スポート61、62を設け、この吐出バイパスポート6
1、62の位置をそれぞれ基本羽根21a、31aの巻
き終わり端から羽根曲線に沿って、ほぼ同じ角度となる
ようにしてある。
2の位置がそれぞれ基本羽根21a、31aの巻き終わ
り端からほぼ同一角度となり、延長羽根の有無などによ
って一対の圧縮室41a、41bの圧縮状態に図9に示
すような時期的、値的な差などがあっても、双方の圧力
がほぼ同一になる点でバイパス機能が働いて冷媒を吐出
させるので、不要な過圧縮損失を低減することができ
る。このようなことは、本実施の形態3のバイパスポー
ト61、62を実施の形態1に適用しても同様の効果が
得られる。
0の(a)、(b)に2つの実施例を示すように、延長
羽根21bの巻き終わり部の近傍に吸入ポート40を設
けてある。なお、図10の(a)は固定スクロール20
の延長羽根21bの実質的に延長羽根である21bに変
位面31b1を設け、図10の(b)は固定スクロール
20の延長羽根21bのE点以降に設ける変位面21b
1を、延長羽根21bと対向する旋回スクロール30の
羽根31の外壁に設けた実施例を示している。
込み部のうち、一方の閉じ込み部41cすなわち延長羽
根21bで閉じ込まれる方は、高速運転時に実質的な圧
縮領域となる部分41dが吸入ポート40にほぼ直接的
に通じるので、吸入過程における冷媒が、圧縮熱が伝達
されている羽根壁面に接して加熱されることがなく、冷
媒の熱膨張による体積効率の低下を防止することができ
る。
1に示すように、実施の形態4で示したのと同様な固定
スクロール20の鏡板22の延長羽根21bが設けられ
る部分の面に複数個の給油ポート71、72を設け、こ
の給油ポート71、72の通路面積が、前記延長羽根2
1bの開始側で圧縮室41eに臨む方が、他方に比し大
きくなるようにしてある。
による圧縮室41e側への給油量が多く油のシール効果
が高まることにより冷媒の逃げを防止し過給の効果を増
すので、さらなる高効率化が図れる。
2に示すように、固定スクロール20および旋回スクロ
ール30の羽根21、31の少なくとも一方、本実施の
形態6では旋回スクロール30の羽根31の立ち上がり
端にチップシール81を設け、このチップシール81の
終了位置をその延長羽根31bの終了位置近傍、あるい
は、これに対向する延長羽根21bの終了位置近傍とし
てある。
21b、31bの巻き終わり近傍まで位置していること
により、高速運転度に合わせて延長羽根21b、31b
が有効に働くときの冷媒の横方向漏れを少なくし、高効
率化が図れる。本実施の形態6のシール構造と実施の形
態5の給油口構造とを併用して、冷媒漏れのさらなる防
止による高効率化を図ることもできる。
れば、固定スクロールおよび旋回スクロールの基本羽根
の少なくとも一方に設けられる延長羽根は渦巻き状であ
りながら、低速運転時は吸入冷媒を逃がしやすく圧縮室
への閉じ込み機能を発揮しないので、冷媒の過給はな
く、基本羽根部分だけが有効に働いて、設計通りの閉じ
込みによる運転が高効率に達成される。一方、運転速度
が増大するにつれて前記延長羽根部のこれが対向する他
の羽根部分との間での冷媒の閉じ込み性が高まってい
き、圧縮行程は低速運転時に対する高速度合に応じた過
給がなされて実際の冷媒吐出量が増加していく上、互い
の渦巻き面どうしが対向した延長羽根により拡大した圧
縮領域を経過すると、前記低速運転時の基本羽根により
設計閉じ込み容積で圧縮されるのとほぼ同等の変化を行
うため、圧縮動力の増加が小さく、低速運転から高速運
転までの広い範囲にわたって高い効率が得られる。しか
も、どの運転速度域でもそれに見合った高効率な運転が
安定して達成される。
準よりは小さく設計して、その分だけ基準運転速度より
も高速運転することにより、冷媒の漏れ損失を低減でき
高効率が実現できる。また、高速運転時には、延長羽根
により大能力、高効率が実現できる。従って、小能力か
ら大能力の広い範囲で高効率が実現する。
ば、固定スクロールおよび旋回スクロールで形成される
一対の吸入閉じ込み部の容積の一方を他方よりも小さく
するのに、固定スクロールおよび旋回スクロールの基本
羽根の巻き終わり点の角度を小さく設定し、これによ
り、延長羽根による請求項1の発明と同様の作用効果を
得ながら、前記容積を小さくした分だけスクロール圧縮
機の外径を小さくすることができる。
ば、請求項1、2の発明のような構成において延長羽根
の有無による圧縮状態の違いがあっても、一対の圧縮室
の圧力がほぼ同一になる点でバイパス機能が働いて冷媒
を吐出させるので、不要な過圧縮損失を低減することが
できる。
ば、請求項1〜3の発明のいずれか1つに加え、さら
に、一対の吸入閉じ込み部のうち、一方が直接冷媒吸入
口に通じ、閉じ込み状態に至らない状態の他方は延長羽
根により形成される高速運転時に実質的な圧縮領域とな
る部分に直接通じるので、吸入過程における冷媒が、圧
縮熱が伝達されている羽根壁面に接して加熱されるよう
なことがなく、冷媒の熱膨張により体積効率が低下する
のを防止することができる。
ば、請求項1〜4の発明のいずれか1つに加え、さら
に、冷媒吐出量の増大、および延長羽根が運転速度の高
速度合が増すのに比例した冷媒吐出量の増大が可能とな
りさらに高効率化が図れる。変位面は請求項6の発明の
ように、延長羽根の長手方向に滑らかに連続するように
形成されても、請求項7の発明のように、延長羽根の巻
き終わり端に向かう長手方向に一か所以上の立ち下がり
段差を持って形成されてもよく、途中に段差のあるほど
連続加工する渦巻き面が短くなるので製作しやすい。ま
た、延長羽根が形成する冷媒吸入域を広げやすい。請求
項8の発明のように、延長羽根の長手方向の長さを、羽
根曲線に沿った角度で45°〜360°の範囲に設定す
るとともに、変位面の変位量は羽根の厚さの3〜20%
に設定するのが好適である。変位値で見ると、比較的小
型のスクロール圧縮機で一般的な羽根厚さ3mmに対し
0.5mm〜0.3mm程度とするのが好適である。
ば、請求項1〜8の発明のいずれか1つに加え、さら
に、チップシールが延長羽根の巻き終わり近傍まで位置
していることにより、高速運転度合に合わせて延長羽根
が有効に働くときの羽根先端からの冷媒漏れを有効に低
減でき、高効率化が図れる。
れば、請求項1〜9の発明のいずれか1つに加え、さら
に、延長羽根側の閉じ込み部による圧縮室への給油量が
多く油のシール効果が高まることにより冷媒の逃げを防
止し過給の効果を増すので、さらなる高効率化が図れ
る。
の全体の縦断面図である。
(a)は旋回スクロールが0°(360°)の旋回状
態、その(b)は90度の旋回状態、その(c)は18
0°の旋回状態、その(d)は270°の旋回状態であ
る。
効率の差を比較して示したグラフである。
13の従来例との、低速運転および高速運転での容積変
化と圧力変化とを比較して示したグラフであり、その
(a)は本実施の形態1の場合、その(b)は改良前の
場合、その(c)は従来例の場合を示している。
部の図である。
部の図である。
す説明図で、その(a)は旋回スクロールが0°(36
0°)の旋回状態、その(b)は90度の旋回状態、そ
の(c)は180°の旋回状態、その(d)は270°
の旋回状態である。
す要部の図で、その(a)は固定スクロールの内壁で囲
まれる圧縮室の圧縮開始点の位置、その(b)は旋回ス
クロールの内壁で囲まれる圧縮室の圧縮開始点の位置を
示している。
の圧力変化とバイパス機構の動作開始位置を示すグラフ
である。
示す要部の図で、その(a)は固定スクロールの延長羽
根に内壁に変位面を設けた実施例の場合、その(b)は
その変位面を対向する固定スクロールの外壁に設けた実
施例の場合を示している。
る。
示す図である。
Claims (10)
- 【請求項1】 渦巻き状の基本羽根が鏡板上に立ち上が
った固定スクロールと、前記とほぼ同じ渦巻き状の基本
羽根が鏡板上に立ち上がった旋回スクロールとを噛み合
わせて、双方間に複数の圧縮室を形成し、旋回スクロー
ルを自転させずに固定スクロールに対して速度可変に円
軌道運動させるようにするとともに、前記基本羽根どう
しは低速運転にて規定の圧縮比を満足する渦巻き長さを
有し、これら各基本羽根の少なくとも一方にその巻き終
わり位置からその渦巻き形状に沿ってさらに延ばした延
長羽根を設け、この延長羽根の内壁およびこれと対向す
る他の羽根の外壁との少なくとも一方に羽根の厚みが薄
くなる方向に変位させた変位面を設けたことを特徴とす
るスクロール圧縮機。 - 【請求項2】 渦巻き状の基本羽根が鏡板上に立ち上が
った固定スクロールと、前記とほぼ同じ渦巻き状の基本
羽根が鏡板上に立ち上がった旋回スクロールとを噛み合
わせて、双方間に複数の圧縮室を形成し、旋回スクロー
ルを自転させずに固定スクロールに対して速度可変に円
軌道運動させるようにするとともに、前記基本羽根どう
しが形成する一対の圧縮室の吸入閉じ込み容積の一方を
他方よりも小さくし、この容積の小さな圧縮室を形成す
る基本羽根にその巻き終わり位置からその渦巻き形状に
沿ってさらに延ばした延長羽根を設け、この延長羽根の
内壁およびこれと対向する他の羽根の外壁との少なくと
も一方に羽根の厚みが薄くなる方向に変位させた変位面
を設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。 - 【請求項3】 前記吸入閉じ込み容積の異なる一対の圧
縮室にそれぞれ吐出バイパスポートを設け、この吐出バ
イパスポートの位置をそれぞれ基本羽根の巻き終わり端
から旋回スクロールの羽根曲線に沿ったほぼ同じ角度と
なるようにした請求項1、2のいずれか一項に記載のス
クロール圧縮機。 - 【請求項4】 延長羽根の巻き終わり部の近傍に吸入ポ
ートを設けた請求項1〜3のいずれか一項に記載のスク
ロール圧縮機。 - 【請求項5】 前記変位面は延長羽根の巻き終わり端に
向かう長手方向に羽根の厚みが徐々に薄くなるように渦
巻き形状に対しスロープを持って形成されている請求項
1〜4のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。 - 【請求項6】 変位面は延長羽根の長手方向に滑らかに
連続するように形成されている請求項1〜5のいずれか
一項に記載のスクロール圧縮機。 - 【請求項7】 変位面は延長羽根の巻き終わり端に向か
う長手方向に一か所以上の立ち下がり段差を持って形成
されている請求項1〜5のいずれか一項に記載のスクロ
ール圧縮機。 - 【請求項8】 延長羽根の長手方向の長さを、羽根曲線
に沿った角度で45°〜360°の範囲に設定するとと
もに、変位面の変位量は羽根の厚さの3〜20%に設定
する請求項1〜6のいずれか一項に記載のスクロール圧
縮機。 - 【請求項9】 延長羽根を持った固定スクロールおよび
旋回スクロールの少なくとも一方の羽根の立ち上がり端
面に設けたチップシールの終了位置を、延長羽根の終了
位置近傍、あるいは、これに対向する他の羽根の終了位
置近傍とした請求項1〜8のいずれか一項に記載のスク
ロール圧縮機。 - 【請求項10】 固定スクロールの鏡板の延長羽根が設
けられている部分の面に複数個の給油ポートを設け、こ
の給油ポートの通路面積が、前記延長羽根の開始側で圧
縮室に臨む方を、他方よりも大きくなるようにした請求
項1〜9のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
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