(57)【要約】【課題】十分な吐出口面積を保つ高効率な圧縮機を低コストで提供することを課題とする。【解決手段】本発明のスクロール圧縮機は、固定スクロールの鏡板に形成されて圧縮室にて圧縮された冷媒を吐出圧力空間に吐出する吐出口、を有する圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動する電動機部と、電動機部の回転力を圧縮機構部に伝達するクランク軸と、を備え、吐出口は、円形状に形成された主吐出口と、円形状に形成されて一部が主吐出口と重なるとともに旋回スクロールのラップの外壁の巻き始め角に対応する点が固定スクロールのラップの内壁から離間する際に旋回スクロールのラップをまたいで吐出圧力となった圧縮室に連通する先行開口部と、主吐出口及び先行開口部が収まるように固定スクロールの鏡板の反ラップ面に形成された円形状の面取り部と、を有する。【選択図】図３
2014145324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器と、
前記密閉容器内に、
鏡板上に立設する渦巻状のラップを有する旋回スクロール、
鏡板上に立設する渦巻状のラップを有し、前記旋回スクロールとで圧縮室を形成する固定スクロール、及び、
前記固定スクロールの前記鏡板に形成されて、前記圧縮室にて圧縮された冷媒を吐出圧力空間に吐出する吐出口、
を有する圧縮機構部と、
前記圧縮機構部を駆動する電動機部と、
前記電動機部の回転力を前記圧縮機構部に伝達するクランク軸と、
を備え、
前記吐出口は、
円形状に形成された主吐出口と、
円形状に形成されて一部が前記主吐出口と重なるとともに、前記旋回スクロールのラップの外壁の巻き始め角に対応する点が前記固定スクロールのラップの内壁から離間する際に前記旋回スクロールのラップをまたいで吐出圧力となった前記圧縮室に連通する先行開口部と、
前記主吐出口及び先行開口部が収まるように前記固定スクロールの鏡板の反ラップ面に形成された円形状の面取り部と、
を有する空気調和機。
【請求項２】
請求項１において、前記面取り部が前記主吐出口に対して偏心して形成されたスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスクロール圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクロール圧縮機は、鏡板上に渦巻状のラップを立設した固定スクロールと旋回スクロールを互いに噛み合わせて圧縮室を形成する。この旋回スクロールが固定スクロールに対して旋回運動することで圧縮室の容積が渦巻きの中心に向かうに従って減少し、冷媒ガスの吸込、圧縮、吐出を行う。圧縮された冷媒ガスは、圧縮室を形成している両ラップが離間することによって、両ラップの側面隙間を通って固定スクロール中央部に設けられた吐出口から密閉容器内へ吐き出される。
【０００３】
このとき、ラップ側面隙間が狭いために冷媒ガスの吐出流量が絞られてしまい、その間にも圧縮室容積が減少し続けることで圧縮室の圧力は吐出圧力以上に高くなり、過圧縮損失が発生し、圧縮機の性能悪化の要因となる。
【０００４】
特許文献1では、過圧縮損失を低減するために両ラップ側面が離間するのとほぼ同時に、吐出口が旋回スクロールのラップをまたぎ、吐出圧力となった圧縮室の冷媒ガスがラップ側面隙間を経ずに、直接吐出口から吐き出される流路構成とすることで過圧縮損失の発生を防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2010-265756号公報
【特許文献２】特許第3106721号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では両ラップ側面が離間するのとほぼ同時に吐出口が旋回スクロールのラップをまたぎ、吐出圧力となった圧縮室の冷媒ガスがラップ側面隙間を経ずに、直接吐出口から吐き出される流路構成とすることで、吐出口の位置、大きさが制限されてしまう。固定スクロールに設ける吐出口は固定スクロールのラップ部の強度確保のため、特に応力が集中するラップの先端部にかからないように設置しなければならないためである。したがって、限られたスペースの中でこのような構成を実現するためには少なからず吐出口の縮小化が必要となり、吐出口の大きさが小さくなることで、吐出口の面積が不十分となり、冷媒ガスの吐出抵抗となってしまう。
【０００７】
一方、特許文献2では吐出口の大きさを保ったまま、吐出口に先行開口部を設けることで過圧縮損失を低減している。しかし、非円形の先行開口部を設けることは吐出口の形状が複雑化し、加工時間が増加するため製造コストが上がってしまう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のスクロール圧縮機は、密閉容器と、密閉容器内に、鏡板上に立設する渦巻状のラップを有する旋回スクロール、鏡板上に立設する渦巻状のラップを有し旋回スクロールとで圧縮室を形成する固定スクロール、及び、固定スクロールの鏡板に形成されて圧縮室にて圧縮された冷媒を吐出圧力空間に吐出する吐出口、を有する圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動する電動機部と、電動機部の回転力を圧縮機構部に伝達するクランク軸と、を備え、吐出口は、円形状に形成された主吐出口と、円形状に形成されて一部が主吐出口と重なるとともに旋回スクロールのラップの外壁の巻き始め角に対応する点が固定スクロールのラップの内壁から離間する際に旋回スクロールのラップをまたいで吐出圧力となった圧縮室に連通する先行開口部と、主吐出口及び先行開口部が収まるように固定スクロールの鏡板の反ラップ面に形成された円形状の面取り部と、を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、固定スクロールと旋回スクロールのラップが離間する際に先行開口部が吐出圧力となった圧縮室に開口することで冷媒ガスの流路面積が拡大され、ラップ側面隙間の吐出流路が狭いために生じていた過圧縮損失を防ぐと同時に、ラップ側面隙間が十分に大きくなった後にも十分な吐出口面積を保つことができる高効率な圧縮機を、低コストで提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第1実施例のスクロール圧縮機の縦断面図。
【図２】図1のA-A断面図である。
【図３】図2(b)の中央部の拡大図である。
【図４】第1実施例の固定スクロールの鏡板を反ラップ面より見た図。
【図５】第2実施例の固定スクロールの鏡板を反ラップ面より見た図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本実施例のスクロール圧縮機は、密閉容器と、密閉容器内に、鏡板上に立設する渦巻状のラップを有する旋回スクロール、鏡板上に立設する渦巻状のラップを有し旋回スクロールとで圧縮室を形成する固定スクロール、及び、固定スクロールの鏡板に形成されて圧縮室にて圧縮された冷媒を吐出圧力空間に吐出する吐出口、を有する圧縮機構部と、圧縮機構部を駆動する電動機部と、電動機部の回転力を圧縮機構部に伝達するクランク軸と、を備え、吐出口は、円形状に形成された主吐出口と、円形状に形成されて一部が主吐出口と重なるとともに旋回スクロールのラップの外壁の巻き始め角に対応する点が固定スクロールのラップの内壁から離間する際に旋回スクロールのラップをまたいで吐出圧力となった圧縮室に連通する先行開口部と、主吐出口及び先行開口部が収まるように固定スクロールの鏡板の反ラップ面に形成された円形状の面取り部と、を有する。固定スクロールと旋回スクロールのラップが離間する際に先行開口部が吐出圧力となった圧縮室に開口することで冷媒ガスの流路面積が拡大され、ラップ側面隙間の吐出流路が狭いために生じていた過圧縮損失を防ぐと同時に、ラップ側面隙間が十分に大きくなった後にも十分な吐出口面積を保つことができる高効率な圧縮機を、低コストで提供することができる。
【００１２】
以下、本発明の第１の実施例について図を用いて説明する。本実施例のスクロール圧縮機を図1〜図4を用いて説明する。
【００１３】
図1は本実施例のスクロール圧縮機の縦断面図である。密閉容器1内に圧縮機構部及び電動機部が収納される。圧縮機構部は、圧縮室を形成する固定スクロール2、旋回スクロール3、及び、旋回スクロール3の自転防止手段であるオルダムリング4から構成される。固定スクロール2及び旋回スクロール3は、それぞれの鏡板上に渦巻状のラップを有し、これら固定スクロール2及び旋回スクロール3のラップが噛み合わされることにより、圧縮室が形成される。フレーム5は、その外周部で密閉容器1に固定されるとともに、クランク軸7を支持する主要軸受5aを備える。クランク軸7の偏心部7aと反対側の軸端部は副軸受9で支えられる。フレーム5と旋回スクロール3のラップの反対側の面により、吸込室の圧力より高い圧力に設定される背圧室6が形成される。固定スクロール2はフレーム5にボルト8により締結される。クランク軸の偏心部7aには旋回スクロールボス部の旋回軸受3aがはめ合わされ、電動機部からの回転動力を旋回スクロール3へ伝達する。電動機部は回転子10と固定子11から構成される。固定子11は焼嵌めなどにより密閉容器1に固定されており、回転子10はクランク軸7に圧入などにより固定される。
【００１４】
次に、スクロール圧縮機における冷媒の流れについて説明する。本実施例の圧縮機は、密閉容器1内部が吐出圧力空間となる高圧チャンバ方式である。圧縮機電動機部を回転させてクランク軸7が回転することにより、旋回スクロール3が固定スクロール2に対して旋回運動する。これにより、吸込パイプ12より吸い込まれた冷媒は、圧縮機構部の吸込室13へ流入し、固定スクロール2のラップと旋回スクロール3のラップが噛み合わされて形成される圧縮室14に閉じ込まれて圧縮され、固定スクロール2の鏡板部に設けられた吐出口15から密閉容器1内の吐出圧力空間16に吐出され、吐出パイプ17を通り圧縮機外部へ吐出される。
【００１５】
図2は図1の圧縮機のA-A断面であり、固定スクロール2のラップ2wに対し、旋回スクロール3のラップ3wが(a)〜(d)の順番に位相を90°ずつ進めた状態を示す。旋回スクロール3のラップ外壁3oと固定スクロール2のラップ内壁2iに囲まれて形成される圧縮室を旋回外線側圧縮室21とし、旋回スクロールのラップ内壁3iと固定スクロールのラップ外壁2oに囲まれて形成される圧縮室を旋回内線側圧縮室22とする。
【００１６】
図2(a)の旋回外線側圧縮室21aは冷媒ガスの吸込みを完了した状態であり、その後、図2(b)〜(d)に示すように位相が進むにつれて旋回外線側圧縮室21aの面積は21b,21c,21d, 21a-2,21b-2,21c-2と縮小して、図2(b)に示す旋回スクロールのラップ外壁の巻き始め角に対応する点23が固定スクロールのラップ内壁2iから離れることで、吐出口15と連通する。
【００１７】
図3は図2(b)の中央部を拡大した図であり、旋回スクロール3のラップ外壁3oの巻き始め角に対応する点23が固定スクロール2のラップ内壁2iから離間した後、位相を約20°進めた状態である。
【００１８】
本実施例では固定スクロール2の鏡板部に設けた吐出口15を2つの円を重ねた形状とする。本実施例においては、吐出口15の2つの円の一方であり、旋回スクロール3のラップ外壁3oの巻き始め角に対応する点23が固定スクロール2のラップ内壁2iから離間すると旋回スクロール3のラップ3wをまたいで圧縮室に開口する円15aを先行開口部とする。他方の円を主要吐出口15bとする。
【００１９】
旋回スクロール3のラップ3wと固定スクロール2のラップ2wの離間により、圧縮室21b-2の冷媒ガスはラップ側面隙間より吐出口15に流れ出す。従来のスクロール圧縮機ではラップ側面隙間が狭いために冷媒ガスの吐出流量が絞られてしまい、そのような状態のもと圧縮室21b-2の面積がさらに縮小し、圧縮室21b-2の冷媒ガス圧力が吐出圧力以上に上昇することで過圧縮損失を引き起こしていた。本実施例のスクロール圧縮機では、先行開口部15aを設けたことにより、冷媒ガスはラップ側面隙間から吐出されるとほぼ同時に先行開口部15aから主要吐出口15bを介して密閉容器1内へ吐出される。位相が進み、図2(c)の状態になると、主要吐出口15bが圧縮室21c-2に直接開口するため、圧縮室21c-2内に残った冷媒ガスは直接主要吐出口15bに流れ込み、密閉容器1内へ吐出される。
【００２０】
本実施例では、固定スクロール2と旋回スクロール3のラップ2w、3wが離間すると先行開口部15aが吐出圧力となった圧縮室に開口することで、ラップ側面隙間の吐出流路が狭いために生じていた過圧縮損失を防ぐと同時に、吐出口15を2つの円を重ねる形状としたことで、主要吐出口15bが圧縮室21c-2に直接開口した後も冷媒ガスの十分な吐出流路を確保し、吐出抵抗を低減しており、旋回外線側圧縮室21において、冷媒ガスの全吐出行程で圧縮機の性能悪化を防止することができる。
【００２１】
図4に本実施例の固定スクロール2を反ラップ面より見た図を示す。主要吐出口15bを中心に（主要吐出口15bと同軸に）面取り24を設けており、主要吐出口15b及び先行開口部15aは面取り24内に収まるように配置される。面取り24は吐出口15の孔あけ加工時に生じるバリを取り除くために形成される。本実施例のように吐出口15を2つの円を重ねた形状とする場合、先行開口部15a及び主要吐出口15bのそれぞれに面取りを設けることも可能だが加工工数が増加する。従って、本実施例では加工工数の低減を目的に1つの面取り24内に先行開口部15a及び主要吐出口15bを収める構成とする。
【００２２】
スクロール圧縮機はラップの形状によって、吸込行程終了時の最大密閉空間容積と旋回スクロールのラップと固定スクロールのラップの離間により圧縮室が吐出口に開口する直前の最小密閉空間容積である最終圧縮室容積とが決められる。最大密閉空間容積と最小密閉空間容積の比から冷媒ガスの圧縮比が一意に求められる。圧縮比はスクロール圧縮機の使用用途や運転条件に合わせて最適な値に設計される。
【００２３】
吐出口は冷媒ガスの流れを阻害しないよう十分な大きさを有することが望ましいが、吐出口の設計には一般的に以下２つの制約があり、大きさや設置位置が制限される。１つは、旋回スクロールのラップと固定スクロールのラップの離間前に吐出口が圧縮室に開口することで、圧縮比が変わってしまわないようにすることである。もう１つは、固定スクロールのラップ強度を確保するため、吐出口が固定スクロールのラップ先端部にかからない位置に配置することである。本実施例では吐出口を2つの円を重ねる形状としたことで、冷媒ガスの十分な流路を確保するとともに吐出口の設計制約を満たしている。また、吐出口の面積拡大や先行開口部を設けることを目的に、吐出口形状を楕円やラップの曲線に沿った非円形の形状とすることも可能だが、ドリル等の工具で容易に加工できる円形がもっとも加工性が良い。バリを取り除くために必要な加工である面取りについても、1つの面取り24内に主要吐出口15bと先行開口部15aを収め、加工工数を低減しており、加工性にも配慮した構成となっている。
【００２４】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。図5は本実施例のスクロール圧縮機の固定スクロール2を反ラップ面より見た図である。吐出口15周りの面取り24は主要吐出口15bの中心に対して偏心して円形に設けられる。面取り24の中心を偏心させることによって、固定スクロール2の鏡板に主要吐出口15bに近接して過圧縮防止用リリース弁穴(図示せず)などの機構や他の部品が設けられている場合にも、面取りがそれらの機構や部品に干渉することを防ぎつつ、1つの面取り内に先行開口部を収めることができる。本構成においても第1実施例のスクロール圧縮機と同様に、ラップ側面隙間の吐出流路が狭いために生じていた過圧縮損失を防ぐと同時に、加工工数を低減することができる。
【符号の説明】
【００２５】
1…密閉容器、2…固定スクロール、2w…固定スクロールラップ、3…旋回スクロール、3a…旋回スクロール軸受、3w…旋回スクロールラップ、4…オルダムリング、5…フレーム、5a…主要軸受、6…背圧室、7…クランク軸、7a…クランク軸偏心部、8…ボルト、9…副軸受、10…回転子、11…固定子、12…吸込パイプ、13…吸込室、14…圧縮室、15…吐出口、15a…先行開口部、15b…主要吐出口、16…吐出圧力空間、17…吐出パイプ、21…旋回外線側圧縮室、22…旋回内線側圧縮室、23…旋回スクロールのラップ外壁の巻き始め角に対応する点、24…面取り
【図１】
2014145324.tif 000003
【図２】
2014145324.tif 000004
【図３】
2014145324.tif 000005
【図４】
2014145324.tif 000006
【図５】
2014145324.tif 000007