JP4410393B2

JP4410393B2 - Scroll compressor

Info

Publication number: JP4410393B2
Application number: JP2000190070A
Authority: JP
Inventors: 隆英伊藤; 浩山崎
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-06-23
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2020-06-23
Also published as: JP2002005054A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気調和装置や冷凍装置等に具備されるスクロール圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スクロール圧縮機は、固定スクロールと旋回スクロールとを渦巻き状の壁体どうしを組み合わせて配置し、固定スクロールに対し旋回スクロールを公転旋回運動させることで壁体間に形成される圧縮室の容積を漸次減少させて該圧縮室内の流体の圧縮を行うものである。
【０００３】
スクロール圧縮機の設計上の圧縮比は、圧縮室の最小容積（壁体どうしのかみ合いが外れて圧縮室が消滅する直前の容積）に対する、圧縮室の最大容積（壁体どうしがかみ合って圧縮室が形成された時点の容積）の比であり、次式（１）で表される。
Ｖi＝｛Ａ(θsuc)・Ｌ｝／｛Ａ(θtop)・Ｌ｝＝Ａ(θsuc)／Ａ(θtop) … （１）
（１）式において、Ａ(θ)は旋回スクロールの旋回角θに応じて容積を変化させる圧縮室の旋回面に平行な断面積を表す関数、θsucは圧縮室が最大容積となるときの旋回スクロールの旋回角、θtopは圧縮室が最小容積となるときの旋回スクロールの旋回角、Ｌは壁体どうしのラップ（重なり）長である。
【０００４】
従来、スクロール圧縮機の圧縮比Ｖiの向上を図るには、両スクロールの壁体の巻き数を増やして最大容積時の圧縮室の断面積Ａ(θ)を大きくする手法が採られてきた。しかしながら、壁体の巻き数を増やす従来の手法ではスクロールの外形が拡大して圧縮機自体が大型化するため、大きさの制限が厳しい自動車用等の空気調和装置には採用し難いという問題点があった。
【０００５】
上記の問題点を解決すべく、特公昭６０−１７９５６号には、固定スクロール、旋回スクロールともに壁体の渦巻き状の上縁を中心側が低く外周端側が高い段付き形状とし、さらにこの上縁の段付き形状に対応して、両スクロールともに端板の側面を中心側が高く外周端側が低い段付き形状としたスクロール圧縮機が提案されている。
【０００６】
上記スクロール圧縮機において、最大容積時の圧縮室のラップ長をＬｌ、最小容積時の圧縮室のラップ長をＬｓとすると、設計上の圧縮比Ｖi’は次式（２）で表される。
Ｖi’＝｛Ａ(θsuc)・Ｌｌ｝／｛Ａ(θtop)・Ｌｓ｝ … （２）
（２）式においては、最大容積時の圧縮室のラップ長Ｌｌが最小容積時の圧縮室のラップ長Ｌｓよりも大きく、Ｌｌ／Ｌｓ＞１となるから、壁体の巻き数を増やさなくても、設計上の圧縮比を向上させることが可能である。
また、特開平４−３１１６９３号には、スクロールに段付き形状を採用し、外周側の漏れを低減する目的で、外周部ラップ先端にチップシールを備えた構造が開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようにスクロールに段付き形状を採用したものに限らず、従来一般のスクロール圧縮機においては、吐出容量を可変に制御する技術が採用されることがある。これは、例えば空気調和装置において、定常な運転を行う間は起動運転時等と比べてさほど多くの冷媒搬送量を必要としないためである。
【０００８】
容量制御には、吸入した流体の一部を高圧側から低圧側に逃がして吐出容量を少なくする技術が採用されるのが一般的である。しかしながら、一旦は高圧に圧縮した流体の一部を高圧側から低圧側に逃がすとすれば、駆動源の動力損を生むことになり効率的でない。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、スクロールに段付き形状を採用したスクロール圧縮機において、駆動源の動力損を生むことなく容量制御を可能にしてスクロール圧縮機の性能を向上させることを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、次のような構成のスクロール圧縮機を採用する。
すなわち、請求項１記載のスクロール圧縮機は、端板の一側面に立設された渦巻き状の壁体を有し、定位置に固定された固定スクロールと、端板の一側面に立設された渦巻き状の壁体を有し、前記各壁体どうしをかみ合わせて自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持された旋回スクロールとを備え、前記各壁体の上縁は、複数の部位に分割されかつ該部位の高さが渦方向の中心側で低く外周端側で高くなる段付き形状とされ、同じく前記各端板の一側面は、前記各部位に対応し、その高さが渦方向の中心側で高く外周端側で低くなる複数の部位を有する段付き形状とされたスクロール圧縮機において、前記固定スクロールまたは前記旋回スクロールのいずれか一方の前記一側面のうち前記外周端側に位置する前記部位に配置されて前記旋回スクロールの旋回軸方向に移動自在な板体と、該板体を必要に応じて前記固定スクロールまたは前記旋回スクロールのいずれか他方の前記壁体の上縁に押圧する押圧手段とを備え、該押圧手段は、前記一方のスクロールの前記一側面のうち前記中心側に位置する前記部位をひとつの壁面として形成される圧縮室であって吐出されるまでの圧縮室内の圧力を、前記外周端側に位置する前記部位と前記板体との間に導入する導入路を備えることを特徴とする。
【００１１】
このスクロール圧縮機において、容量制御を行う場合は押圧手段を作動させずに板体を旋回軸方向に移動自在とする。これにより、固定スクロールと旋回スクロールとからなるスクロール圧縮機構では、外周端側に位置して壁体が高い部分で両スクロールの壁体間に圧縮室を画成しようとしても、板体が圧を受けて動いてしまって流体の漏れを生じ、圧縮室は実際には圧縮を行わないまま中心側に向け進行してしまう。そして、中心側に位置して壁体が低い部分に至り壁体が高い部分を過ぎると、ようやく漏れのない圧縮室が画成されて圧縮が行われるようになる。これにより、圧縮が行われるようになってから吐出されるまでの圧縮室の容積変化が小さくなり、吐出容量が低減される。しかも、中心側に位置して壁体が低い部分に至るまでは圧縮室が画成されないから、流体を圧縮するための動力がかからない。
【００１２】
容量制御を行わない場合は押圧手段を作動させて板体を固定スクロールまたは旋回スクロールのいずれか他方の壁体の上縁に押圧する。これにより、外周端側に位置して壁体が高い部分でも、板体が圧縮室の一部をなして気密性を確保するので、外周端側から中心側に至るまで、漏れのない圧縮室が画成されて圧縮が行われる。この際、渦方向の中心側に位置して高圧となる圧縮室であって吐出されるまでの圧縮室内の圧力を、外周端側に位置する部位と板体との間に導入することにより、板体が、中心側より低圧となる圧縮室内の圧力に抗して押圧され、圧縮室の気密性が確保される。
【００１３】
請求項２記載のスクロール圧縮機は、請求項１記載のスクロール圧縮機において、前記板体が、前記一方のスクロールを旋回軸方向視すると、前記外周端側に位置する前記部位と略一致する形状となっていることを特徴とする。
【００１４】
このスクロール圧縮機においては、板体を、外周端側に位置する部位と略一致する形状とすることにより、容量制御を行わない場合に、外周端側に位置して壁体が高い部分に形成される圧縮室の気密性が確保される。しかも、他に駆動源を設けることなく板体を押圧することが可能である。
【００１５】
請求項３記載のスクロール圧縮機は、請求項１または２記載のスクロール圧縮機において、前記板体を前記外周端側に位置する前記部位に引き寄せる方向に付勢する付勢手段を備えることを特徴とする。
【００１６】
このスクロール圧縮機においては、付勢手段を設けて板体を外周端側に位置する部位に引き寄せることにより、容量制御を行うべく押圧手段による板体の押圧が解除された場合には、板体と相対する壁体との間に隙間が生まれる。これにより、外周端側では積極的に流体の漏れが生じて余計な圧の高まりが防止される。
【００１７】
請求項４記載のスクロール圧縮機は、請求項１、２または３記載のスクロール圧縮機において、前記板体の移動範囲を規制するストッパを備えることを特徴とする。
【００１８】
このスクロール圧縮機においては、ストッパを設けて板体の移動範囲を規制することにより、板体が相対する壁体に過剰に押圧されるのが阻止されるので、板体の変形や壁体との過剰な摩擦による熱の発生が抑えられる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明に係るスクロール圧縮機の実施形態を図１ないし図９に示して説明する。
図１は本発明に係るスクロール圧縮機の全体構成を示す断面図である。図において符号１１はハウジングを示しており、このハウジング１１は、カップ状に形成されたハウジング本体１１ａと、ハウジング本体１１ａの開口端側に固定された蓋板１１ｂとで構成されている。
【００２０】
ハウジング１１の内部には、固定スクロール１２および旋回スクロール１３からなるスクロール圧縮機構が配設されている。固定スクロール１２は、端板１２ａの一側面に渦巻き状の壁体１２ｂを立設された構成となっている。旋回スクロール１３は、固定スクロール１２と同様に端板１３ａの一側面に渦巻き状の壁体１３ｂを立設された構成となっており、特に壁体１３ｂは、固定スクロール１２側の壁体１２ｂと同一形状をなしている。また、壁体１２ｂ，１３ｂの上縁には、後述する圧縮室Ｃの気密性を高めるためのチップシール２７，２８が配設されている（これらチップシール２７，２８については後述する）。
【００２１】
固定スクロール１２は、ボルト１４によってハウジング本体１１ａに締結されている。旋回スクロール１３は、固定スクロール１２に対して相互に公転旋回半径だけ偏心しかつ１８０゜だけ位相をずらした状態で、壁体１２ｂ，１３ｂどうしをかみ合わせて組み付けられており、蓋板１１ｂと端板１３ａとの間に設けられた自転阻止機構１５によって自転を阻止されつつ公転旋回運動可能に支持されている。
【００２２】
蓋板１１ｂには、クランク１６ａを備える回転軸１６が貫通され、ベアリング１７ａ，１７ｂを介して蓋板１１ｂに回転自在に支持されている。
【００２３】
旋回スクロール１３側の端板１３ａの他端面の中央には、ボス１８が突設されている。ボス１８には、クランク１６ａの偏心部１６ｂが軸受１９およびドライブブッシュ２０を介して回動自在に収容されており、旋回スクロール１３は回転軸１６を回転させることによって公転旋回運動するようになっている。回転軸１６には、旋回スクロール１３に与えられたアンバランス量を打ち消すバランスウェイト２１が取り付けられている。
【００２４】
また、ハウジング１１の内部には、固定スクロール１２の周囲に吸入室２２が形成され、さらにハウジング本体１１ａの内底面と端板１２ａの他側面とに区画されて吐出キャビティ２３が形成されている。
【００２５】
ハウジング本体１１ａには、吸入室２２に向けて低圧の流体を導く吸入ポート２４が設けられ、固定スクロール１２側の端板１２ａの中央には、容積を漸次減少させながら中心に移動してきた圧縮室Ｃから吐出キャビティ２３に向けて高圧の流体を導く吐出ポート２５が設けられている。端板１２ａの他側面中央には、所定の大きさ以上の圧力が作用した場合にのみ吐出ポート２５を開く吐出弁２６が設けられている。
【００２６】
図２は固定スクロール１２、旋回スクロール１３それぞれの斜視図である。
固定スクロール１２側の壁体１２ｂは、その渦巻き状の上縁が２つの部位に分割され、かつ渦の中心側で低く外周端側で高い段付き形状となっている。旋回スクロール１３側の壁体１３ｂも、壁体１２ｂと同様に渦巻き状の上縁が２つの部位に分割され、かつ渦方向の中心側で低く外周端側で高い段付き形状となっている。
【００２７】
また、固定スクロール１２側の端板１２ａは、壁体１３ｂの上縁の各部位に対応し、一側面の高さが渦の中心で高く外周端で低くなる２つの部位を有する段付き形状となっている。旋回スクロール１３側の端板１３ａも、端板１２ａと同様に一側面の高さが渦方向の中心で高く外周端で低くなる２つの部位を有する段付き形状となっている。
【００２８】
壁体１２ｂの上縁は、中心寄りに設けられた低位の上縁１２ｃと外周端寄りに設けられた高位の上縁１２ｄの２つの部位に分けられ、隣り合う上縁１２ｃ，１２ｄ間には、両者を繋いで旋回面に垂直な連結縁１２ｅが存在している。壁体１３ｂの上縁も、壁体１２ｂと同様に中心寄りに設けられた低位の上縁１３ｃと外周端寄りに設けられた高位の上縁１３ｄの２つの部位に分けられ、隣り合う上縁１３ｃ，１３ｄ間には、両者を繋いで旋回面に垂直な連結縁１３ｅとが存在している。
【００２９】
また、端板１２ａの底面は、中心寄りに設けられた底の浅い底面１２ｆと外周端寄りに設けられた底の深い底面１２ｇの２つの部位に分けられ、隣り合う底面１２ｆ，１２ｇ間には、両者を繋いで垂直に切り立つ連結壁面１２ｈが存在している。端板１３ａの底面も、端板１２ａと同様に中心寄りに設けられた底の浅い底面１３ｆと外周端寄りに設けられた底の深い底面１３ｇの２つの部位に分けられ、隣り合う底面１３ｆ，１３ｇ間には、両者を繋いで垂直に切り立つ連結壁面１３ｈとが存在している。
【００３０】
連結縁１２ｅは、壁体１２ｂを旋回スクロール１３の方向から見ると壁体１２ｂの内外両側面に滑らかに連続し壁体１２ｂの肉厚に等しい直径を有する半円形をなしており、連結縁１３ｅも、連結縁１２ｅと同様に壁体１３ｂの内外両側面に滑らかに連続し壁体１３ｂの肉厚に等しい直径を有する半円形をなしている。
【００３１】
また、連結壁面１２ｈは、端板１２ａを旋回軸方向から見ると旋回スクロールの旋回に伴って連結縁１３ｅが描く包絡線に一致する円弧をなしており、連結壁面１３ｈも、連結壁面１２ｈと同様に連結縁１２ｅが描く包絡線に一致する円弧をなしている。
【００３２】
壁体１２ｂにおいて上縁１２ｄと連結縁１２ｅとが突き合う部分には、図３に示すようにリブ１２ｉが設けられている。リブ１２ｉは、応力集中を避けるため上縁１２ｄと連結縁１２ｅとに滑らかに連続する凹曲面をなして壁体１２ｂと一体に形成されている。壁体１３ｂにおいて上縁１３ｄ，１３ｅが突き合う部分にも、同様の理由で同形状のリブ１３ｉが設けられている。
【００３３】
端板１２ａにおいて底面１２ｇと連結壁面１２ｈとが突き合う部分にも、肉盛りしたようにリブ１２ｊが設けられている。リブ１２ｊは、応力集中を避けるため底面１２ｇと連結壁面１２ｈとに滑らかに連続する凹曲面をなして壁体１２ｂと一体に形成されている。端板１３ａにおいて底面１３ｇと連結壁面１３ｈとが突き合う部分にも、同様の理由で同形状のリブ１３ｊが設けられている。
【００３４】
壁体１２ｂにおいて上縁１２ｃ，１２ｅが突き合う部分、および壁体１３ｂにおいて上縁１３ｃ，１３ｅが突き合う部分は、組み付け時にリブ１３ｊ，１２ｊとの干渉を避けるためにそれぞれ面取りされている。
【００３５】
さらに、壁体１２ｂの上縁１２ｃ，１２ｄにはチップシール２７ｃ，２７ｄが、連結縁１２ｅにはチップシール（シール部材）２７ｅがそれぞれ配設されている。壁部１３の各上縁１３ｃにはチップシール２８ｃが、連結縁１３ｅにはチップシール（シール部材）２８ｅがそれぞれ配設されている。
【００３６】
チップシール２７ｃ，２７ｄは渦巻き状をなし、上縁１２ｃに渦方向に沿って形成された溝１２ｋ，１２ｌに嵌合されており、圧縮機の運転時には溝１２ｋ，１２ｌに導入される高圧の流体により背圧を受け、底面１３ｆ，１３ｇに押し当てられてシールとしての機能を発揮する。
【００３７】
チップシール２８ｃも渦巻き状をなし、上縁１３ｃに渦方向に沿って形成された溝１３ｋに嵌合されており、圧縮機の運転時には溝１３ｋに導入される高圧の流体により背圧を受け、底面１２ｆに押し当てられてシールとしての機能を発揮する。
【００３８】
チップシール２７ｅは棒状をなし、連結縁１２ｅに沿って形成された溝１２ｍに嵌合されるとともに溝１２ｍからの離脱を防止する構造を採用されており、圧縮機の運転時には後述するように図示しない付勢手段によって連結壁面１３ｈに押し当てられてシールとしての機能を発揮する。チップシール２８ｅも、チップシール２７ｅと同様に連結縁１３ｅに沿って形成された溝１３ｍに嵌合されるとともに溝１３ｍからの離脱を防止する構造を採用されており、圧縮機の運転時には図示しない付勢手段によって連結壁面１２ｈに押し当てられてシールとしての機能を発揮する。
【００３９】
固定スクロール１２に旋回スクロール１３を組み付けると、低位の上縁１２ｃが底の浅い底面１３ｆに当接し、高位の上縁１２ｄが底の深い底面１３ｇに当接する。同時に、低位の上縁１３ｃが底の浅い底面１２ｆに当接するが、高位の上縁１３ｄは底の深い底面１２ｇには当接しない。これは、底面１２ｇが端板１３ａから上縁１３ｅまでの高さよりも深くなるように形成されているためで、これによって底面１２ｇと上縁１３ｅとの間には空間２９が設けられ、この空間２９には底面１２ｇに沿って板体３０が配設されることになる（図１参照）。
【００４０】
板体３０は、均一な厚さに形成されて十分な剛性を備えて旋回軸方向から見ると底面１２ｇにほぼ一致する形状をなしており、渦をまく壁体１２ｂ間にはめ込まれ、旋回軸方向に移動自在となっている（ただしその移動可能な範囲は、旋回スクロール１３を組み合わせることで底面１２ｇと壁体１３ｂの間に限定される）。
【００４１】
固定スクロール１２と旋回スクロール１３とを組み合わせたスクロール圧縮機構には、板体３０を壁体１３ｂの上縁１３ｄに押圧する押圧手段３１が設けられている。押圧手段３１は、図４に示すように、底面１２ｆをひとつの壁面として渦方向の中心側に画成される圧縮室内の流体を空間２９における板体３０の背面側に導入する導入路３２を備えている。導入路３２の一部は、固定スクロール１２の端板１２ａを穿って形成されている。
【００４２】
導入路３２には、路内の流体を外部に逃がす排出管３３が接続されており、導入路３２と排出管３３との接続部分には、必要に応じて導入路３２を開閉するとともに導入路３２を閉じたときに空間２９側の流体を外部に逃がす三方弁（開閉弁）３４が設けられている。三方弁３４は、圧縮機の運転状態を制御する制御部３７に制御され、容量制御を行わない場合は導入路３２を開くとともに排出管３３を閉じ、容量制御を行う場合には導入路３２を閉じるとともに排出管３３を開く、といった作動をする。
【００４３】
板体３０と底面１２ｇとの間には、板体３０を底面１２ｇに引き寄せる方向に付勢するバネ体（付勢手段）３５が設けられている。バネ体３５には、耐食性に富む材質のものが使用されている。バネ体３５は、容量制御を行わない場合は空間２９に導入される流体の圧力に屈して伸張し、板体３０を壁体１３ｂの上縁１３ｄに押し当てることを許容するが、容量制御を行う場合には板体３０を底面１２ｇに引き寄せて上縁１３ｄとの間に積極的に隙間を形成する。
【００４４】
板体３０には、旋回軸方向の移動範囲を規制するストッパ３６が設けられている。ストッパ３６はボルト部３６ａの基端に膨出部３６ｂが設けられたもので、板体３０に厚さ方向に形成された貫通孔３０ａにボルト部３６ａを通し、さらにこのボルト部３６ａを固定スクロール１２の端板１２ａに形成したネジ穴３７に螺着されている。なお、板体３０の貫通孔３０ａには、膨出部３６ｂの張り出し分を吸収して板体３０が壁体１３ｂの上縁１３ｄに当接させるように、段付き形状が採用されている。
【００４５】
容量制御を行わない場合、板体３０が押圧手段３１の作動により壁体１３ｂの上縁１３ｄに押し当てられてシールとして機能するため、両スクロール間には向かい合う端板１２ａ，１３ａと壁体１２ｂ，１３ｂとに区画されて圧縮室Ｃが画成される（図５〜図８参照）。
【００４６】
圧縮室Ｃは旋回スクロール１３の公転旋回運動に伴い外周端から中心に向けて移動するが、連結縁１２ｅは、壁体１２ｂ，１３ｂの当接点が連結縁１２ｅよりも外周端寄りに存在する間は壁体１２を挟んで隣接する圧縮室Ｃ（一方は密閉状態にない）間で流体の漏れが生じないように連結壁面１３ｈに摺接し、壁体１２ｂ，１３ｂの当接点が連結縁１２ｅよりも外周端寄りに存在しない間は壁体１２を挟んで隣接する圧縮室Ｃ（共に密閉状態にある）間で均圧を図るべく連結壁面１３ｈには摺接しないようになっている。
【００４７】
連結縁１３ｅも同様に、壁体１２ｂ，１３ｂの当接点が連結縁１３ｅよりも外周端寄りに存在する間は壁体１３を挟んで隣接する圧縮室Ｃ（一方は密閉状態にない）間で流体の漏れが生じないように連結壁面１２ｈに摺接し、壁体１２ｂ，１３ｂの当接点が連結縁１３ｅよりも外周端寄りに存在しない間は壁体１３を挟んで隣接する圧縮室Ｃ（共に密閉状態にある）間で均圧を図るべく連結壁面１２ｈには摺接しないようになっている。なお、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、および連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈの摺接は、旋回スクロール１３が１／２回転する間で同期して起こる。
【００４８】
容量制御を行う場合、板体３０はバネ体３５の作動により底面１２ｇに引き寄せられてシールとしての機能を失うため、壁体１２ｂ，１３ｂの外周端から連結壁面１２ｈ，１３ｈに至るまでは気密性を備える圧縮室Ｃは画成されず、連結壁面１２ｈ，１３ｈを過ぎた時点で初めて気密性を備える圧縮室Ｃが画成される。
【００４９】
上記のように構成されたスクロール圧縮機について、容量制御を行わない場合の流体圧縮の過程を図５ないし図８に示して順に説明する。
【００５０】
図５に示す状態では、壁体１２ｂの外周端が壁体１３ｂの外側面に当接するとともに、壁体１３ｂの外周端が壁体１２ｂの外側面に当接し、端板１２ａ，１３ａ、壁体１２ｂ，１３ｂ間に流体が封入され、スクロール圧縮機構の中心を挟んで正対した位置に、最大容積の圧縮室Ｃが２つ画成される。この時点では、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈは摺接しているが、直後に解消される。
【００５１】
図５の状態から旋回スクロール１３がπ／２だけ旋回し図６に示す状態に至る過程では、圧縮室Ｃが密閉状態を保ちながら中心に向けて進行し、漸次容積を減少させて流体を圧縮し、圧縮室Ｃに先行する圧縮室Ｃ₀も密閉状態を保ちながら中心に向けて進行し、漸次容積を減少させて引き続き流体を圧縮する。この過程では、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈそれぞれの摺接が解消されており、壁体１３を挟んで隣接する２つの圧縮室Ｃが連通状態となって均圧される。
【００５２】
図６の状態から旋回スクロール１３がπ／２だけ旋回し図７に示す状態に至る過程では、圧縮室Ｃが密閉状態を保ちながら中心に向けて進行し、漸次容積を減少させてさらに流体を圧縮し、圧縮室Ｃに先行する圧縮室Ｃ₀も密閉状態を保ちながら中心に向けて進行し、漸次容積を減少させて引き続き流体を圧縮する。この過程でも、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈそれぞれの摺接は解消されており、隣接する２つの圧縮室Ｃ間の均圧は継続される。
【００５３】
図７に示す状態では、外周端に近い壁体１２ｂの内側面とその内方に位置する壁体１３ｂの外側面との間には後に圧縮室となる空間ｃが画成され、同じく外周端に近い壁体１３ｂの内側面とその内方に位置する壁体１２ｂの外側面との間にも後に圧縮室となる空間ｃが画成され、空間ｃには吸入室２２から低圧の流体が流入する。この時点で、連結縁１２ｅは連結壁面１３ｈに、連結縁１３ｅは連結壁面１２ｈにそれぞれに摺接を開始し、空間ｃに先行する圧縮室Ｃの密閉状態を保つようになる。
【００５４】
図７の状態から旋回スクロール１３がπ／２だけ旋回し図８に示す状態に至る過程では、空間ｃが大きさを拡大しながらスクロール圧縮機構の中心に向けて進行し、空間ｃに先行する圧縮室Ｃも密閉状態を保ちながら中心に向けて進行し、漸次容積を減少させて流体を圧縮する。この過程では、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈそれぞれの摺接が継続されており、空間ｃとの間を封止して圧縮室Ｃの密閉状態が保たれる。
【００５５】
図８の状態から旋回スクロール１３がさらにπ／２だけ旋回し再び図５に示す状態に至る過程では、空間ｃがさらに大きさを拡大しながらスクロール圧縮機構の中心に向けて進行し、空間ｃに先行する圧縮室Ｃも密閉状態を保ちながら中心に向けて進行し、漸次容積を減少させて流体を圧縮し、最終的に最小容積となる。この過程でも、連結縁１２ｅと連結壁面１３ｈ、連結縁１３ｅと連結壁面１２ｈそれぞれの摺接は継続されており、空間ｃとの間を封止して圧縮室Ｃの密閉状態が保たれる。
【００５６】
最大容積から最小容積（吐出弁２６開放時の容積）に至る圧縮室Ｃの大きさの変遷は、図５における圧縮室Ｃ→図６における圧縮室Ｃ→図７における圧縮室Ｃ→図８における圧縮室Ｃと見なせる。ここで、それぞれの状態における圧縮室を展開した形状を図９に示す。
【００５７】
最大容積となる（ａ）の状態では、圧縮室は旋回軸方向の幅が途中で狭くなる異形の短冊状をなし、その幅はスクロール圧縮機構の外周端側では底面１２ｇから上縁１２ｄまでの壁体１２ｂの高さ（もしくは底面１３ｇから上縁１３ｄまでの壁体１３ｂの高さ）にほぼ等しいラップ長Ｌｌとなり、中心側では底面１２ｆから上縁１２ｃまでの高さ（もしくは底面１３ｆから上縁１３ｃまでの壁体１３ｂの高さ）にほぼ等しいラップ長Ｌｓ（＜Ｌｌ）となる。
【００５８】
（ｂ）の状態では、圧縮室は（ａ）の状態と同じく幅が途中で狭くなる異形の短冊状をなすが、（ａ）の状態と比較して旋回方向の長さが短くなるとともに、ラップ長Ｌｌの部分が短く、ラップ長Ｌｓの部分が長くなる。
【００５９】
（ｃ）の状態では、圧縮室は中心側に移動することで旋回方向の長さがさらに短くなる。しかもラップ長Ｌｌの部分が消滅してしまい、幅が均一（ラップ長Ｌｓ）な短冊状となる。
【００６０】
最小容積となる（ｄ）の状態では、圧縮室は（ｃ）の状態と同じく幅が均一な短冊状をなすが、（ｃ）の状態と比較して旋回方向の長さが短くなる。この後は吐出弁２６が開放して流体が吐出される。
【００６１】
上記スクロール圧縮機においては、圧縮室の容積変化が、従来のように旋回面に平行な断面積の減少のみによって引き起こされるのではなく、図７に示したように旋回軸方向の幅の減少と断面積の減少とによって相乗的に引き起こされる。
【００６２】
したがって、壁体１２ｂ，１３ｂを段付き形状とし、スクロール圧縮機構の外周端寄りと中心寄りとで壁体１２ｂ，１３ｂのラップ長を変化させ、圧縮室Ｃの最大容積を大きくしたり最小容積を小さくしたりすることで、壁体どうしのラップ長が一定である従来のスクロール圧縮機に比べて圧縮比を向上させることができる。
【００６３】
また、上記スクロール圧縮機において、容量制御を行う場合は、板体３０がシールとしての機能を果たさないことから、連結壁面１２ｈ，１３ｈよりも外周端側では気密性を備える圧力室が画成されず、先行する圧縮室Ｃ₀がこの時点で初めて気密性を備えて画成される。したがって、圧縮が行われるようになってから吐出されるまでの圧縮室Ｃの容積変化が小さくなり、吐出容量が低減される。しかも、圧縮室Ｃが連結壁面１２ｈ，１３ｈを過ぎるまでは流体を圧縮するための動力がかからないと見なせるので、容量制御を行う場合において圧縮機を駆動するための動力が小さくすることができ、従来は無駄に消費していた動力損をなくして運転効率を高めることができる。
【００６４】
また、容量制御を行わない場合は、連続壁面１２ｈ，１３ｈよりも中心側に画成されて高圧となる圧縮室Ｃ内の圧力を導入路３２を通じて空間２９に導入することにより、板体３０が、バネ体３５の付勢力、ならびに連続壁面１２ｈ，１３ｈよりも外周端側に画成されて低圧となる圧縮室Ｃ内の圧力に抗して押圧され、圧縮室Ｃの気密性が確保されるので、圧縮効率を高めて圧縮機の性能を向上させることができる。しかも、他に駆動源を設けることなく板体を押圧することが可能である。
【００６５】
さらに、バネ体３５を設けて板体３０を底面１２ｇに引き寄せることにより、容量制御を行うべく押圧手段３１による板体３０の押圧が解除された場合には、板体３０と相対する壁体１３ｂとの間に隙間が生まれ、外周端側では積極的に流体の漏れが生じて余計な圧の高まりが防止されるので、無駄な動力の消費をなくして運転効率を高めることができる。
【００６６】
加えて、ストッパ３６を設けて板体３０の移動範囲を規制することにより、板体３０が壁体１３ｂに過剰に押圧されるのが阻止され、板体３０の変形や壁体１３ｂとの過剰な摩擦による熱の発生が抑えられるので、圧縮機の安定した運転が可能になる。
【００６７】
なお、本実施形態においては固定スクロール１２側に板体３０を配設したが、旋回スクロール１３側に板体３０を配設した構成としてもよい。また、本実施形態においては板体３０の移動範囲を規制するストッパ３６を設けたが、板体３０は底面１２ｇと壁体１３ｂの上縁１３ｄとによって移動範囲を規制されているので、ストッパは必ずしも設けなくてよい。
【００６８】
本実施形態においては連結縁１２ｅ，１３ｅが旋回スクロール１３の旋回面に垂直に形成され、これに対応して連結壁面１２ｈ，１３ｈも旋回面に垂直に形成されているが、連結縁１２ｅ，１３ｅ、連結壁面１２ｈ，１３ｈは互いの対応関係を守っていれば旋回面に垂直である必要はなく、例えば旋回面に対して傾斜するように形成しても構わない。
【００６９】
本実施形態においては固定スクロール１２、旋回スクロール１３とともに１つの段差を有する段付き形状を採用したが、本発明に係るスクロール圧縮機は段差を複数有するものについても実施可能である。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る請求項１記載のスクロール圧縮機によれば、容量制御を行う場合、押圧手段を作動させずに板体を旋回軸方向に移動自在とすることにより、固定スクロールと旋回スクロールとからなるスクロール圧縮機構では、外周端側に位置して壁体が高い部分では両スクロールの壁体間に圧縮室は画成されず、中心側に位置して壁体が低い部分に至り、連結壁面を過ぎて初めて圧縮室が画成されるので、圧縮が行われるようになってから吐出されるまでの圧縮室の容積変化が小さくなり、吐出容量が低減される。しかも、圧縮室が連結壁面を過ぎるまでは流体を圧縮するための動力がかからない。つまり、容量制御を行う場合において圧縮機を駆動するための動力を小さくすることができ、従来は無駄に消費していた動力損をなくして運転効率を高めることができる。また、容量制御を行わない場合、渦方向の中心側に位置して高圧となる圧縮室であって吐出されるまでの圧縮室内の圧力を、外周端側に位置する部位と板体との間に導入することにより、板体が、中心側より低圧となる圧縮室内の圧力に抗して押圧され、圧縮室の気密性が確保されるので、圧縮効率を高めて圧縮機の性能を向上させることができる。
【００７１】
請求項２記載のスクロール圧縮機によれば、板体を、外周端側に位置する部位と略一致する形状とすることにより、容量制御を行わない場合に、外周端側に位置して壁体が高い部分に画成される圧縮室の気密性が確保されるので、圧縮効率を高めて圧縮機の性能を向上させることができる。しかも、他に駆動源を設けることなく板体を押圧することが可能である。
【００７２】
請求項３記載のスクロール圧縮機によれば、付勢手段を設けて板体を外周端側に位置する部位に引き寄せることにより、容量制御を行うべく押圧手段による板体の押圧が解除された場合には、板体と相対する壁体との間に隙間が生まれ、流体の漏れを生じ易くなり、外周端側では積極的に流体の漏れが生じて余計な圧の高まりが防止されるので、無駄な動力の消費をなくして圧縮機の運転効率を高めることができる。
【００７３】
請求項４記載のスクロール圧縮機によれば、ストッパを設けて板体の移動範囲を規制することにより、板体が相対する壁体に過剰に押圧されるのが阻止され、板体の変形や壁体との過剰な摩擦による熱の発生が抑えられるので、圧縮機の安定した運転が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスクロール圧縮機の実施形態を示す側断面図である。
【図２】固定スクロール、旋回スクロールそれぞれの斜視図である。
【図３】上縁と連結縁との間に設けられるリブ、および底面と連結壁面との間に設けられるリブを示す側断面図である。
【図４】固定スクロールと板体、ならびに押圧手段を示す側断面図である。
【図５】スクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を示す状態説明図である。
【図６】同じく、スクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を示す状態説明図である。
【図７】同じく、スクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を示す状態説明図である。
【図８】同じく、スクロール圧縮機の駆動時における流体圧縮の過程を示す状態説明図である。
【図９】最大容積から最小容積に至る圧縮室の大きさの変遷を示す状態説明図である。
【符号の説明】
１２固定スクロール
１２ａ端板
１２ｂ壁体
１２ｃ，１２ｄ上縁
１２ｅ連結縁
１２ｆ底面
１２ｈ連結壁面
１３旋回スクロール
１３ａ端板
１３ｂ壁体
１３ｃ，１３ｄ上縁
１３ｅ連結縁
１３ｆ底面
１３ｈ連結壁面
２９空間
３０板体
３１押圧手段
３２導入路
３３排出管
３４三方弁（開閉弁）
３５バネ体（付勢手段）
３６ストッパ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a scroll compressor provided in an air conditioner, a refrigeration apparatus, or the like.
[0002]
[Prior art]
In a scroll compressor, a fixed scroll and an orbiting scroll are arranged in combination with spiral walls, and the volume of the compression chamber formed between the walls is gradually increased by orbiting the orbiting scroll relative to the fixed scroll. The fluid in the compression chamber is compressed by decreasing.
[0003]
The compression ratio of the design of the scroll compressor is the maximum volume of the compression chamber (the volume immediately before the compression chamber disappears due to the disengagement of the walls and the compression chamber disappears). The volume at the time when is formed), and is expressed by the following equation (1).
Vi = {A (θsuc) · L} / {A (θtop) · L} = A (θsuc) / A (θtop) (1)
In equation (1), A (θ) is a function representing a cross-sectional area parallel to the orbiting surface of the compression chamber that changes the volume according to the orbiting angle θ of the orbiting scroll, and θsuc is orbital when the compression chamber has the maximum volume. The turning angle of the scroll, θtop is the turning angle of the turning scroll when the compression chamber becomes the minimum volume, and L is the wrap (overlap) length of the wall bodies.
[0004]
Conventionally, in order to improve the compression ratio Vi of the scroll compressor, a technique has been adopted in which the number of turns of the wall of both scrolls is increased to increase the cross-sectional area A (θ) of the compression chamber at the maximum capacity. However, the conventional method of increasing the number of turns of the wall body enlarges the outer shape of the scroll and increases the size of the compressor itself, so that it is difficult to employ it in an air conditioner for automobiles and the like that is severely limited in size. was there.
[0005]
In order to solve the above-mentioned problems, Japanese Patent Publication No. 60-17756 discloses that both the fixed scroll and the orbiting scroll have a stepped shape with a lower center side and a higher outer peripheral end side with a spiral upper edge of the wall body. Corresponding to the stepped shape, a scroll compressor has been proposed in which both side scrolls have a stepped shape with the side surface of the end plate being higher on the center side and lower on the outer peripheral end side.
[0006]
In the scroll compressor, when the wrap length of the compression chamber at the maximum volume is Ll and the wrap length of the compression chamber at the minimum volume is Ls, the designed compression ratio Vi ′ is expressed by the following equation (2).
Vi ′ = {A (θsuc) · Ll} / {A (θtop) · Ls} (2)
In the equation (2), since the wrap length Ll of the compression chamber at the maximum volume is larger than the wrap length Ls of the compression chamber at the minimum volume and Ll / Ls> 1, it is necessary to increase the number of turns of the wall body. However, it is possible to improve the design compression ratio.
Japanese Patent Laid-Open No. 4-311693 discloses a structure in which a stepped shape is adopted for the scroll and a tip seal is provided at the outer peripheral wrap tip for the purpose of reducing leakage on the outer peripheral side.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, it is not restricted to what employ | adopted the stepped shape for the scroll as mentioned above, In the conventional general scroll compressor, the technique which variably controls discharge capacity may be employ | adopted. This is because, for example, in an air conditioner, a much larger amount of refrigerant is not required during steady operation than when starting operation.
[0008]
For volume control, a technique is generally adopted in which part of the sucked fluid is released from the high pressure side to the low pressure side to reduce the discharge volume. However, once a part of the fluid compressed to a high pressure is allowed to escape from the high pressure side to the low pressure side, a power loss of the drive source is generated, which is not efficient.
[0009]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a scroll compressor adopting a stepped shape for the scroll, the capacity of the scroll compressor can be controlled without causing power loss of the drive source, and the performance of the scroll compressor can be improved. The purpose is to improve.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
As means for solving the above problems, a scroll compressor having the following configuration is employed.
That is, the scroll compressor according to claim 1 has a spiral wall body standing on one side surface of the end plate, and is fixed on a fixed scroll in a fixed position and on one side surface of the end plate. A rotating scroll supported by the revolving orbiting motion while preventing rotation by engaging the wall bodies, and the upper edge of each wall body is provided at a plurality of sites. It is divided and has a stepped shape in which the height of the portion is low on the center side in the vortex direction and high on the outer peripheral end side. Similarly, one side surface of each end plate corresponds to each portion, and the height is vortex. In a scroll compressor having a stepped shape having a plurality of portions that are higher at the center side in the direction and lower at the outer peripheral end side, on the outer peripheral end side of the one side surface of either the fixed scroll or the orbiting scroll Arranged in the position of the position A plate that is movable in the direction of the turning axis of the scroll, and a pressing means that presses the plate against the upper edge of the other wall of the fixed scroll or the turning scroll as required. The means is formed by using the portion located on the center side of the one side surface of the one scroll as one wall surface. Until it is discharged in the compression chamber An introduction path for introducing the pressure in the compression chamber between the portion located on the outer peripheral end side and the plate body is provided.
[0011]
In this scroll compressor, when capacity control is performed, the plate body is movable in the direction of the turning axis without operating the pressing means. As a result, in the scroll compression mechanism composed of the fixed scroll and the orbiting scroll, even if an attempt is made to define a compression chamber between the walls of both scrolls at the portion where the wall body is located on the outer peripheral end side, the plate body pressurizes. In response, the fluid moves and leaks, and the compression chamber actually advances toward the center without being compressed. Then, when the wall is located at the center side and reaches the low wall part and passes through the high wall part, a compression chamber with no leakage is finally defined and compression is performed. As a result, the volume change of the compression chamber from when compression is performed to when it is discharged is reduced, and the discharge capacity is reduced. In addition, since the compression chamber is not defined until the wall is located at the center and reaches a low part, no power is required to compress the fluid.
[0012]
When the capacity control is not performed, the pressing means is operated to press the plate body against the upper edge of the other wall body of the fixed scroll or the orbiting scroll. Thereby, even if the wall body is located at the outer peripheral end side and the wall body is high, the plate body forms a part of the compression chamber to ensure airtightness, so that there is no leakage chamber from the outer peripheral end side to the center side. Is defined and compressed. At this time, it is located at the center side of the vortex direction and becomes high pressure Until it is discharged in the compression chamber By introducing the pressure in the compression chamber between the portion located on the outer peripheral end side and the plate body, the plate body is pressed against the pressure in the compression chamber that is lower than the center side, and the compression chamber is hermetically sealed. Sex is secured.
[0013]
The scroll compressor according to claim 2 is the scroll compressor according to claim 1, wherein the plate body substantially coincides with the portion located on the outer peripheral end side when the one scroll is viewed in the turning axis direction. It is characterized by becoming.
[0014]
In this scroll compressor, the plate body is shaped so as to be substantially coincident with the portion located on the outer peripheral end side, so that when the capacity control is not performed, the wall body is formed on the high portion located on the outer peripheral end side. The airtightness of the compression chamber is ensured. Moreover, it is possible to press the plate without providing another drive source.
[0015]
Claim 3 The scroll compressor described is claimed 1 or 2 The scroll compressor according to claim 1, further comprising an urging unit that urges the plate body in a direction to draw the plate body toward the portion located on the outer peripheral end side.
[0016]
In this scroll compressor, when the pressing of the pressing member by the pressing unit is released to perform the capacity control by providing the urging means and pulling the plate to the portion located on the outer peripheral end side, the plate A gap is created between the wall and the opposite wall. As a result, fluid leakage actively occurs on the outer peripheral end side, thereby preventing an excessive increase in pressure.
[0017]
Claim 4 The scroll compressor described is claimed 1, 2 or 3 The scroll compressor described above is characterized by including a stopper that regulates a moving range of the plate.
[0018]
In this scroll compressor, by restricting the range of movement of the plate by providing a stopper, it is possible to prevent the plate from being excessively pressed against the opposing wall, so the deformation of the plate and the wall Heat generation due to excessive friction is suppressed.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a scroll compressor according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall configuration of a scroll compressor according to the present invention. In the figure, reference numeral 11 denotes a housing. The housing 11 includes a housing body 11a formed in a cup shape and a lid plate 11b fixed to the opening end side of the housing body 11a.
[0020]
A scroll compression mechanism including a fixed scroll 12 and a turning scroll 13 is disposed inside the housing 11. The fixed scroll 12 has a configuration in which a spiral wall body 12b is erected on one side surface of the end plate 12a. As with the fixed scroll 12, the orbiting scroll 13 has a configuration in which a spiral wall body 13b is erected on one side surface of the end plate 13a. In particular, the wall body 13b includes a wall body 12b on the fixed scroll 12 side. It has the same shape. Further, tip seals 27 and 28 are provided on the upper edges of the wall bodies 12b and 13b to enhance the airtightness of the compression chamber C described later (the tip seals 27 and 28 will be described later).
[0021]
The fixed scroll 12 is fastened to the housing main body 11 a by a bolt 14. The orbiting scroll 13 is assembled with the wall plates 12b and 13b meshed with each other while being eccentric with respect to the fixed scroll 12 by the revolving orbiting radius and shifted in phase by 180 °. The rotation prevention mechanism 15 provided between 13a and 13a is supported so as to be capable of revolving while being prevented from rotating.
[0022]
A rotating shaft 16 having a crank 16a passes through the lid plate 11b, and is rotatably supported by the lid plate 11b via bearings 17a and 17b.
[0023]
A boss 18 projects from the center of the other end surface of the end plate 13a on the orbiting scroll 13 side. An eccentric portion 16b of the crank 16a is rotatably accommodated in the boss 18 via a bearing 19 and a drive bush 20, and the orbiting scroll 13 rotates and revolves by rotating the rotating shaft 16. Yes. A balance weight 21 that cancels the unbalance amount given to the orbiting scroll 13 is attached to the rotary shaft 16.
[0024]
In the housing 11, a suction chamber 22 is formed around the fixed scroll 12, and a discharge cavity 23 is formed by being partitioned into an inner bottom surface of the housing body 11a and the other side surface of the end plate 12a.
[0025]
The housing body 11a is provided with a suction port 24 that guides a low-pressure fluid toward the suction chamber 22, and a compression chamber that has moved to the center while gradually reducing the volume at the center of the end plate 12a on the fixed scroll 12 side. A discharge port 25 for guiding a high-pressure fluid from C toward the discharge cavity 23 is provided. At the center of the other side surface of the end plate 12a, a discharge valve 26 that opens the discharge port 25 only when a pressure of a predetermined magnitude or larger is provided.
[0026]
FIG. 2 is a perspective view of each of the fixed scroll 12 and the orbiting scroll 13.
The wall 12b on the fixed scroll 12 side has a spiral upper edge divided into two parts, and has a stepped shape that is low on the center side of the vortex and high on the outer peripheral end side. Similarly to the wall body 12b, the wall body 13b on the orbiting scroll 13 side has a spiral upper edge divided into two parts, and has a stepped shape that is low on the center side in the vortex direction and high on the outer peripheral end side.
[0027]
Further, the end plate 12a on the fixed scroll 12 side corresponds to each part of the upper edge of the wall body 13b, and has a stepped shape having two parts where the height of one side surface is high at the center of the vortex and low at the outer peripheral end. It has become. Similarly to the end plate 12a, the end plate 13a on the orbiting scroll 13 side also has a stepped shape having two portions where the height of one side surface is high at the center in the vortex direction and low at the outer peripheral end.
[0028]
The upper edge of the wall 12b is divided into two parts, a lower upper edge 12c provided near the center and a higher upper edge 12d provided near the outer peripheral end, and between the adjacent upper edges 12c and 12d. There is a connecting edge 12e that connects the two and is perpendicular to the turning surface. Similarly to the wall 12b, the upper edge of the wall 13b is also divided into two parts, a lower upper edge 13c provided near the center and a higher upper edge 13d provided near the outer peripheral edge. Between 13c and 13d, there is a connecting edge 13e that connects the two and is perpendicular to the turning surface.
[0029]
Further, the bottom surface of the end plate 12a is divided into two parts, a shallow bottom surface 12f provided near the center and a deep bottom surface 12g provided near the outer peripheral edge, and between the adjacent bottom surfaces 12f and 12g. There is a connecting wall surface 12h that connects the two and stands vertically. Similarly to the end plate 12a, the bottom surface of the end plate 13a is also divided into two parts: a shallow bottom surface 13f provided near the center and a deep bottom surface 13g provided near the outer peripheral end. Between 13g, there exists a connecting wall surface 13h that connects the two and stands vertically.
[0030]
When the wall 12b is viewed from the direction of the orbiting scroll 13, the connecting edge 12e has a semicircular shape that is smoothly continuous with both the inner and outer side surfaces of the wall 12b and has a diameter equal to the wall thickness of the wall 12b. Similarly to the connecting edge 12e, it also has a semicircular shape that smoothly continues to both the inner and outer side surfaces of the wall 13b and has a diameter equal to the wall thickness of the wall 13b.
[0031]
The connecting wall surface 12h has an arc that matches the envelope drawn by the connecting edge 13e as the orbiting scroll turns when the end plate 12a is viewed from the turning axis direction. The connecting wall surface 13h is the same as the connecting wall surface 12h. Is formed into an arc that matches the envelope drawn by the connecting edge 12e.
[0032]
A rib 12i is provided at a portion of the wall 12b where the upper edge 12d and the connecting edge 12e meet as shown in FIG. In order to avoid stress concentration, the rib 12i is formed integrally with the wall 12b so as to form a concave curved surface that is smoothly continuous with the upper edge 12d and the connecting edge 12e. The rib 13i of the same shape is also provided in the wall 13b at the portion where the upper edges 13d and 13e abut for the same reason.
[0033]
A rib 12j is also provided on the end plate 12a so that the bottom surface 12g and the connecting wall surface 12h face each other. In order to avoid stress concentration, the rib 12j is formed integrally with the wall 12b so as to form a concave curved surface that is smoothly continuous with the bottom surface 12g and the connecting wall surface 12h. A rib 13j having the same shape is also provided on the end plate 13a at a portion where the bottom surface 13g and the connecting wall surface 13h face each other for the same reason.
[0034]
A portion where the upper edges 12c, 12e abut on the wall body 12b and a portion where the upper edges 13c, 13e abut on the wall body 13b are chamfered to avoid interference with the ribs 13j, 12j during assembly.
[0035]
Further, chip seals 27c and 27d are disposed on the upper edges 12c and 12d of the wall body 12b, and a chip seal (seal member) 27e is disposed on the connecting edge 12e. A tip seal 28c is disposed on each upper edge 13c of the wall portion 13, and a tip seal (seal member) 28e is disposed on the connecting edge 13e.
[0036]
The tip seals 27c and 27d have a spiral shape and are fitted in grooves 12k and 12l formed along the vortex direction on the upper edge 12c. When the compressor is operated, a high-pressure fluid introduced into the grooves 12k and 12l. The back pressure is received by and pressed against the bottom surfaces 13f and 13g to exert a function as a seal.
[0037]
The tip seal 28c also has a spiral shape and is fitted in a groove 13k formed in the upper edge 13c along the vortex direction, and receives back pressure by a high-pressure fluid introduced into the groove 13k during operation of the compressor. It is pressed against the bottom surface 12f and exhibits a function as a seal.
[0038]
The tip seal 27e has a rod-like shape and is adapted to be fitted into a groove 12m formed along the connecting edge 12e and to prevent detachment from the groove 12m. It is pressed against the connecting wall surface 13h by the urging means that does not, and exhibits a function as a seal. Similarly to the tip seal 27e, the tip seal 28e is fitted in a groove 13m formed along the connecting edge 13e and is prevented from being detached from the groove 13m, and is not shown when the compressor is in operation. It is pressed against the connecting wall surface 12h by the urging means and exhibits a function as a seal.
[0039]
When the orbiting scroll 13 is assembled to the fixed scroll 12, the lower upper edge 12c contacts the shallow bottom surface 13f, and the higher upper edge 12d contacts the deep bottom surface 13g. At the same time, the lower upper edge 13c contacts the shallow bottom surface 12f, but the higher upper edge 13d does not contact the deep bottom surface 12g. This is because the bottom surface 12g is formed to be deeper than the height from the end plate 13a to the upper edge 13e, whereby a space 29 is provided between the bottom surface 12g and the upper edge 13e. 29 is provided with a plate 30 along the bottom surface 12g (see FIG. 1).
[0040]
The plate body 30 is formed to have a uniform thickness, has sufficient rigidity, and has a shape that substantially matches the bottom surface 12g when viewed from the direction of the swivel axis. The plate body 30 is fitted between the wall bodies 12b that vortex, It is movable in the direction (however, the movable range is limited between the bottom surface 12g and the wall body 13b by combining the orbiting scroll 13).
[0041]
The scroll compression mechanism that combines the fixed scroll 12 and the orbiting scroll 13 is provided with a pressing means 31 that presses the plate 30 against the upper edge 13d of the wall 13b. As shown in FIG. 4, the pressing means 31 has an introduction path 32 for introducing the fluid in the compression chamber defined on the center side in the vortex direction with the bottom surface 12 f as one wall surface to the back side of the plate body 30 in the space 29. I have. A part of the introduction path 32 is formed by piercing the end plate 12 a of the fixed scroll 12.
[0042]
A discharge pipe 33 that allows fluid in the path to escape to the outside is connected to the introduction path 32, and the introduction path 32 is opened and closed as necessary at the connection portion between the introduction path 32 and the discharge pipe 33. A three-way valve (open / close valve) 34 is provided to allow the fluid on the space 29 side to escape to the outside when 32 is closed. The three-way valve 34 is controlled by a control unit 37 that controls the operating state of the compressor. When the capacity control is not performed, the introduction path 32 is opened and the discharge pipe 33 is closed. When the capacity control is performed, the introduction path 32 is opened. The operation of closing and opening the discharge pipe 33 is performed.
[0043]
Between the plate body 30 and the bottom surface 12g, a spring body (biasing means) 35 that urges the plate body 30 in a direction to draw the plate body 30 toward the bottom surface 12g is provided. The spring body 35 is made of a material having high corrosion resistance. When the volume control is not performed, the spring body 35 is bent and stretched by the pressure of the fluid introduced into the space 29, and allows the plate body 30 to be pressed against the upper edge 13d of the wall body 13b. When performing, the plate body 30 is pulled toward the bottom surface 12g to positively form a gap with the upper edge 13d.
[0044]
The plate body 30 is provided with a stopper 36 that restricts the movement range in the direction of the pivot axis. The stopper 36 is provided with a bulging portion 36b at the base end of the bolt portion 36a. The bolt portion 36a is passed through a through hole 30a formed in the plate body 30 in the thickness direction, and the bolt portion 36a is fixedly scrolled. 12 is screwed into a screw hole 37 formed in the end plate 12a. Note that the through-hole 30a of the plate 30 has a stepped shape so that the protruding portion of the bulging portion 36b is absorbed and the plate 30 is brought into contact with the upper edge 13d of the wall 13b.
[0045]
When the capacity control is not performed, the plate body 30 is pressed against the upper edge 13d of the wall body 13b by the operation of the pressing means 31 and functions as a seal, so that the end plates 12a and 13a and the wall body 12b facing each other between the scrolls. , 13b and the compression chamber C is defined (see FIGS. 5 to 8).
[0046]
The compression chamber C moves from the outer peripheral end toward the center in accordance with the revolving orbiting motion of the orbiting scroll 13. However, the connecting edge 12e has a contact point between the wall bodies 12b and 13b closer to the outer peripheral end than the connecting edge 12e. Is in sliding contact with the connecting wall surface 13h so that fluid does not leak between adjacent compression chambers C (one is not sealed) across the wall body 12, and the contact points of the wall bodies 12b and 13b are from the connecting edge 12e. As long as it does not exist near the outer peripheral end, it is not slidably contacted with the connecting wall surface 13h so as to equalize pressure between the adjacent compression chambers C (both in a sealed state) with the wall 12 interposed therebetween.
[0047]
Similarly, the connecting edge 13e is between the adjacent compression chambers C (one of which is not sealed) with the wall 13 interposed therebetween while the contact point of the walls 12b, 13b is closer to the outer peripheral end than the connecting edge 13e. In order to prevent fluid leakage, the compression chamber C is slidably contacted with the connecting wall surface 12h, and the adjacent compression chambers C (both of which are sandwiched between the wall members 13) while the contact points of the wall members 12b and 13b do not exist closer to the outer peripheral end than the connecting edge 13e The connecting wall surface 12h is not slidably contacted in order to achieve a uniform pressure between them (in a sealed state). Note that the sliding contact between the connecting edge 12e and the connecting wall surface 13h and between the connecting edge 13e and the connecting wall surface 12h occurs synchronously while the orbiting scroll 13 rotates 1/2.
[0048]
When the capacity control is performed, the plate body 30 is attracted to the bottom surface 12g by the operation of the spring body 35 and loses its function as a seal. Therefore, the airtightness extends from the outer peripheral ends of the wall bodies 12b and 13b to the connecting wall surfaces 12h and 13h. The compression chamber C provided with is not defined, and the compression chamber C having airtightness is defined only after the connecting wall surfaces 12h and 13h.
[0049]
With respect to the scroll compressor configured as described above, the process of fluid compression when capacity control is not performed will be described in order with reference to FIGS.
[0050]
In the state shown in FIG. 5, the outer peripheral end of the wall body 12b contacts the outer surface of the wall body 13b, and the outer peripheral end of the wall body 13b contacts the outer surface of the wall body 12b. The fluid is sealed between 12b and 13b, and two compression chambers C having the maximum volume are defined at positions facing each other across the center of the scroll compression mechanism. At this time, the connecting edge 12e and the connecting wall surface 13h, and the connecting edge 13e and the connecting wall surface 12h are in sliding contact with each other, but are eliminated immediately thereafter.
[0051]
In the process from the state of FIG. 5 to the state shown in FIG. 6 in which the orbiting scroll 13 is revolved by π / 2, the compression chamber C advances toward the center while maintaining a sealed state, gradually compressing the fluid by reducing the volume. And the compression chamber C preceding the compression chamber C ₀ Also, it proceeds toward the center while maintaining a sealed state, gradually reducing the volume, and subsequently compressing the fluid. In this process, the sliding contact between the connecting edge 12e and the connecting wall surface 13h, and the connecting edge 13e and the connecting wall surface 12h is eliminated, and the two compression chambers C adjacent to each other with the wall body 13 in between are in communication with each other. Is done.
[0052]
In the process from the state shown in FIG. 6 to the state shown in FIG. 7 in which the orbiting scroll 13 is turned by π / 2, the compression chamber C advances toward the center while maintaining a sealed state, gradually reducing the volume and further supplying fluid. Compression chamber C compresses and precedes compression chamber C ₀ Also, it proceeds toward the center while maintaining a sealed state, gradually reducing the volume, and subsequently compressing the fluid. Even in this process, the sliding contact between the connecting edge 12e and the connecting wall surface 13h and between the connecting edge 13e and the connecting wall surface 12h is eliminated, and the pressure equalization between the two adjacent compression chambers C is continued.
[0053]
In the state shown in FIG. 7, a space c, which will later become a compression chamber, is defined between the inner side surface of the wall body 12b close to the outer peripheral end and the outer side surface of the wall body 13b positioned inward thereof. A space c, which will later become a compression chamber, is also defined between the inner side surface of the wall body 13b close to the outer wall surface and the outer side surface of the wall body 12b positioned inward of the wall body 13b. Inflow. At this time, the connecting edge 12e starts sliding contact with the connecting wall surface 13h, and the connecting edge 13e starts sliding contact with the connecting wall surface 12h, respectively, so that the compression chamber C preceding the space c is kept sealed.
[0054]
In the process from the state shown in FIG. 7 to the state shown in FIG. 8 in which the orbiting scroll 13 is turned by π / 2, the space c advances toward the center of the scroll compression mechanism while expanding in size, and precedes the space c. The compression chamber C also advances toward the center while maintaining a sealed state, and gradually reduces the volume to compress the fluid. In this process, the sliding contact between the connecting edge 12e and the connecting wall surface 13h, and the connecting edge 13e and the connecting wall surface 12h is continued, and the space c is sealed and the compression chamber C is kept sealed.
[0055]
In the process in which the orbiting scroll 13 is further rotated by π / 2 from the state of FIG. 8 to reach the state shown in FIG. 5 again, the space c further advances in size toward the center of the scroll compression mechanism. The compression chamber C that precedes also advances toward the center while maintaining a sealed state, gradually reduces the volume, compresses the fluid, and finally becomes the minimum volume. Even in this process, the sliding contact between the connecting edge 12e and the connecting wall surface 13h, and the connecting edge 13e and the connecting wall surface 12h is continued, and the space c is sealed and the compression chamber C is kept sealed.
[0056]
The transition of the size of the compression chamber C from the maximum volume to the minimum volume (volume when the discharge valve 26 is opened) is as follows: compression chamber C in FIG. 5 → compression chamber C in FIG. 6 → compression chamber C in FIG. It can be regarded as the compression chamber C. Here, the shape which expanded the compression chamber in each state is shown in FIG.
[0057]
In the state of (a) where the maximum volume is reached, the compression chamber has an irregular strip shape whose width in the orbiting axis direction becomes narrower in the middle, and the width is from the bottom surface 12g to the upper edge 12d on the outer peripheral end side of the scroll compression mechanism. The wrap length Ll is substantially equal to the height of the wall 12b (or the height of the wall 13b from the bottom surface 13g to the upper edge 13d), and the height from the bottom surface 12f to the upper edge 12c (or the upper surface from the bottom surface 13f on the center side). The wrap length Ls (<Ll) is approximately equal to the height of the wall 13b up to the edge 13c.
[0058]
In the state of (b), the compression chamber has an irregular strip shape whose width is narrowed in the same way as in the state of (a), but the length in the swirling direction is shorter than in the state of (a), The portion of the wrap length Ll is short and the portion of the wrap length Ls is long.
[0059]
In the state of (c), the compression chamber is moved to the center side, so that the length in the turning direction is further shortened. In addition, the portion of the wrap length L1 disappears, and a strip shape with a uniform width (wrap length Ls) is formed.
[0060]
In the state (d), which is the minimum volume, the compression chamber has a strip shape with a uniform width as in the state (c), but the length in the turning direction is shorter than that in the state (c). Thereafter, the discharge valve 26 is opened and fluid is discharged.
[0061]
In the scroll compressor, the change in the volume of the compression chamber is not caused only by the reduction in the cross-sectional area parallel to the turning surface as in the prior art, but the reduction in the width in the turning axis direction as shown in FIG. Caused by the reduction in cross-sectional area.
[0062]
Therefore, the wall bodies 12b and 13b are stepped, and the wrap length of the wall bodies 12b and 13b is changed between the outer peripheral end and the center of the scroll compression mechanism, so that the maximum volume of the compression chamber C is increased or the minimum volume is reduced. By reducing the size, the compression ratio can be improved as compared with the conventional scroll compressor in which the wrap length between the wall bodies is constant.
[0063]
In the scroll compressor, when capacity control is performed, since the plate 30 does not function as a seal, a pressure chamber having airtightness is defined on the outer peripheral end side of the connection wall surfaces 12h and 13h. The preceding compression chamber C ₀ Is defined for the first time at this point with airtightness. Therefore, the volume change of the compression chamber C from when compression is performed to when it is discharged is reduced, and the discharge capacity is reduced. In addition, since it can be considered that power for compressing the fluid is not applied until the compression chamber C passes the connecting wall surfaces 12h and 13h, the power for driving the compressor can be reduced when performing capacity control. Can eliminate the power loss that was wasted and increase the driving efficiency.
[0064]
Further, when capacity control is not performed, the plate body 30 is formed by introducing the pressure in the compression chamber C, which is defined at the center side of the continuous wall surfaces 12h and 13h and becomes high pressure, into the space 29 through the introduction path 32. Further, the urging force of the spring body 35 and the pressure in the compression chamber C, which is defined on the outer peripheral end side than the continuous wall surfaces 12h and 13h and becomes a low pressure, are pressed against each other, and the airtightness of the compression chamber C is secured. Therefore, the compression efficiency can be increased and the performance of the compressor can be improved. Moreover, it is possible to press the plate without providing another drive source.
[0065]
Further, by providing the spring body 35 and pulling the plate body 30 to the bottom surface 12g, when the pressing of the plate body 30 by the pressing means 31 is released to perform capacity control, the wall body 13b facing the plate body 30 is released. A gap is created between the two and the fluid, and fluid leakage actively occurs on the outer peripheral end side to prevent an excessive increase in pressure, so that unnecessary power consumption can be eliminated and the operation efficiency can be improved.
[0066]
In addition, by providing the stopper 36 and restricting the movement range of the plate 30, the plate 30 is prevented from being excessively pressed against the wall 13 b, and the plate 30 is deformed or excessive with the wall 13 b. Since generation of heat due to friction is suppressed, the compressor can be operated stably.
[0067]
In the present embodiment, the plate body 30 is disposed on the fixed scroll 12 side. However, the plate body 30 may be disposed on the orbiting scroll 13 side. In the present embodiment, the stopper 36 for restricting the movement range of the plate body 30 is provided. However, since the plate body 30 is restricted in the movement range by the bottom surface 12g and the upper edge 13d of the wall body 13b, It is not always necessary to provide it.
[0068]
In the present embodiment, the connecting edges 12e and 13e are formed perpendicular to the orbiting surface of the orbiting scroll 13, and the corresponding connecting wall surfaces 12h and 13h are also formed perpendicular to the orbiting surface. The connecting wall surfaces 12h and 13h do not have to be perpendicular to the turning surface as long as the corresponding relationship is maintained. For example, the connecting wall surfaces 12h and 13h may be formed to be inclined with respect to the turning surface.
[0069]
In the present embodiment, a stepped shape having one step is employed together with the fixed scroll 12 and the orbiting scroll 13, but the scroll compressor according to the present invention can also be implemented for those having a plurality of steps.
[0070]
【The invention's effect】
As described above, according to the scroll compressor according to claim 1 of the present invention, when the capacity control is performed, the plate body can be moved in the direction of the turning axis without operating the pressing means, thereby being fixed. In the scroll compression mechanism composed of scroll and orbiting scroll, the compression chamber is not defined between the walls of the scrolls at the portion where the wall is located at the outer peripheral end, and the wall is low at the center. Since the compression chamber is defined only after reaching the portion and past the connecting wall surface, the change in the volume of the compression chamber from when the compression is performed to when the compression chamber is discharged is reduced, and the discharge capacity is reduced. Moreover, power for compressing the fluid is not applied until the compression chamber passes the connecting wall surface. That is, when performing capacity control, the power for driving the compressor can be reduced, and the power loss that has conventionally been wasted can be eliminated, and the operating efficiency can be increased. Also, when capacity control is not performed, it is located at the center side in the vortex direction and becomes high pressure Until it is discharged in the compression chamber By introducing the pressure in the compression chamber between the portion located on the outer peripheral end side and the plate body, the plate body is pressed against the pressure in the compression chamber that is lower than the center side, and the compression chamber is hermetically sealed. Therefore, the compression efficiency can be improved and the performance of the compressor can be improved.
[0071]
According to the scroll compressor according to claim 2, when the capacity control is not performed by making the plate body substantially coincident with the portion located on the outer peripheral end side, the wall body is located on the outer peripheral end side. Since the airtightness of the compression chamber defined in the high portion is ensured, the compression efficiency can be improved and the performance of the compressor can be improved. Moreover, it is possible to press the plate without providing another drive source.
[0072]
Claim 3 According to the scroll compressor described, when the pressing of the plate by the pressing unit is released to perform the capacity control by providing the biasing means and pulling the plate to the portion located on the outer peripheral end side, A gap is created between the plate body and the opposing wall body, which tends to cause fluid leakage. On the outer peripheral end side, fluid leakage positively prevents an excessive increase in pressure, so useless power It is possible to increase the operating efficiency of the compressor by eliminating the consumption of the compressor.
[0073]
Claim 4 According to the scroll compressor described above, by providing a stopper to restrict the movement range of the plate body, the plate body is prevented from being excessively pressed against the opposing wall body, and the deformation of the plate body and the wall body Since the generation of heat due to excessive friction is suppressed, the compressor can be operated stably.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view showing an embodiment of a scroll compressor according to the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of each of a fixed scroll and a turning scroll.
FIG. 3 is a side sectional view showing a rib provided between an upper edge and a connection edge, and a rib provided between a bottom surface and a connection wall surface.
FIG. 4 is a side sectional view showing a fixed scroll, a plate body, and pressing means.
FIG. 5 is a state explanatory diagram showing a process of fluid compression when the scroll compressor is driven.
FIG. 6 is a state explanatory view similarly showing a process of fluid compression when the scroll compressor is driven.
FIG. 7 is also a state explanatory view showing a process of fluid compression when the scroll compressor is driven.
FIG. 8 is also a state explanatory view showing a process of fluid compression when the scroll compressor is driven.
FIG. 9 is a state explanatory diagram showing a change in the size of the compression chamber from the maximum volume to the minimum volume.
[Explanation of symbols]
12 Fixed scroll
12a end plate
12b wall
12c, 12d Upper edge
12e connecting edge
12f Bottom
12h Connecting wall
13 Orbiting scroll
13a end plate
13b wall
13c, 13d Upper edge
13e connecting edge
13f bottom
13h Connecting wall
29 space
30 plates
31 Pressing means
32 Introduction route
33 Discharge pipe
34 Three-way valve (open / close valve)
35 Spring body (biasing means)
36 Stopper

Claims

A fixed scroll having a spiral wall standing on one side of the end plate and fixed in place;
A swirl-like wall body provided upright on one side surface of the end plate, and a revolving scroll supported so as to be capable of revolving orbiting while engaging each wall body and preventing rotation,
The upper edge of each wall body is divided into a plurality of parts, and has a stepped shape in which the height of the part is low on the center side in the vortex direction and high on the outer peripheral end side,
Similarly, one side surface of each end plate corresponds to each part, in a scroll compressor having a stepped shape having a plurality of parts whose height is high at the center side in the vortex direction and low at the outer peripheral end side,
A plate body that is disposed in the portion located on the outer peripheral end side of the one side surface of either the fixed scroll or the orbiting scroll and is movable in the orbiting axis direction of the orbiting scroll;
Pressing means for pressing the plate body against the upper edge of the other wall body of the fixed scroll or the orbiting scroll as required,
The pressing means is a compression chamber formed using the portion located on the center side of the one side surface of the one scroll as one wall surface, and the pressure in the compression chamber until the discharge is performed , A scroll compressor comprising an introduction path introduced between the portion located on the side and the plate.

2. The scroll compressor according to claim 1, wherein the plate body has a shape substantially coincident with the portion located on the outer peripheral end side when the one scroll is viewed in the turning axis direction.

3. The scroll compressor according to claim 1, further comprising an urging unit that urges the plate body in a direction to draw the plate body toward the part located on the outer peripheral end side.

The scroll compressor according to claim 1, 2 or 3, further comprising a stopper for regulating a moving range of the plate.