Scroll compressor |
|||||||
申请号 | JP2006356170 | 申请日 | 2006-12-28 | 公开(公告)号 | JP2008163895A | 公开(公告)日 | 2008-07-17 |
申请人 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd; 三菱重工業株式会社; | 发明人 | SATO SO; TATEISHI TAICHI; KIMATA HISAYUKI; MIYAMOTO YOSHIAKI; TAKASU HIROSATO; | ||||
摘要 | PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scroll compressor capable of three dimensional compression achieved in high performance by optimizing a tip clearance during operation while taking thermal expansion and pressure deformation into account and improved in compression efficiency by reducing a compression leak. SOLUTION: In the scroll compressor capable of three dimensional compression including steps 13e on a bottom surface and tip surfaces 13c, 13d of a scroll lap 13b, keeping a lap height at the outer circumference side of the scroll lap 13b higher than a lap height at the inner circumference side, and compressing in the lap height direction and the circumference direction of the scroll lap 13b, the height of the scroll lap 13b at the inner circumference side of the step 13e is gradually reduced toward the center side of the scroll lap 13b continuously or stepwise, and the tip clearance Δi of the scroll lap at the inner circumference side of the step 13 is gradually increased toward the center side of the scroll lap 13b. COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT |
||||||
权利要求 | 固定端板の一面に固定渦巻き状ラップが立設される固定スクロール部材と、旋回端板の一面に旋回渦巻き状ラップが立設され、前記固定スクロール部材に対して自転を阻止されつつ公転旋回駆動可能に組み合わされる旋回スクロール部材と、を備え、 前記固定スクロール部材および前記旋回スクロール部材は、各々の前記渦巻き状ラップの先端面とボトム面とにそれぞれ段部を有し、前記渦巻き状ラップの外周側におけるラップ高さが内周側ラップ高さよりも高くされ、 前記渦巻き状ラップの周方向およびラップ高さ方向に圧縮ができる三次元圧縮が可能な構成とされたスクロール圧縮機において、 少なくとも前記段部よりも内周側の前記渦巻き状ラップの高さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次低くされ、少なくとも前記段部よりも内周側において、該渦巻き状ラップのチップ隙間が、該渦巻き状ラップの中心側に向って漸次大きくされることを特徴とするスクロール圧縮機。 固定端板の一面に固定渦巻き状ラップが立設される固定スクロール部材と、旋回端板の一面に旋回渦巻き状ラップが立設され、前記固定スクロール部材に対して自転を阻止されつつ公転旋回駆動可能に組み合わされる旋回スクロール部材と、を備え、 前記固定スクロール部材および前記旋回スクロール部材は、各々の前記渦巻き状ラップの先端面とボトム面とにそれぞれ段部を有し、前記渦巻き状ラップの外周側におけるラップ高さが内周側のラップ高さよりも高くされ、 前記渦巻き状ラップの周方向およびラップ高さ方向に圧縮ができる三次元圧縮が可能な構成とされたスクロール圧縮機において、 前記段部よりも外周側の前記渦巻き状ラップの高さおよび内周側の前記渦巻き状ラップの高さが、該渦巻き状ラップの中心側に向ってそれぞれ段階的または連続的に漸次低くされ、各々の前記渦巻き状ラップのチップ隙間が該渦巻き状ラップの外周側から中心側に向ってそれぞれ漸次大きくされることを特徴とするスクロール圧縮機。 前記段部よりも外周側の前記渦巻き状ラップの最大チップ隙間Δoと、前記段部よりも内周側の前記渦巻き状ラップの最小チップ隙間Δiとの関係が、Δo≦Δiとされ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圧縮機。 前記段部よりも外周側の前記渦巻き状ラップの高さが該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次低くされるときの勾配Εoと、前記段部よりも内周側の前記渦巻き状ラップの高さが該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次低くされるときの勾配Εiとの関係が、Εo<Εiとされることを特徴とする請求項2または3に記載のスクロール圧縮機。 前記段部よりも内周側の前記渦巻き状ラップの高さが該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次低くされるときの勾配が、該渦巻き状ラップの中心側に向って漸次大きくされることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のスクロール圧縮機。 少なくとも前記段部よりも内周側の前記渦巻き状ラップには、その先端面に設けられたチップシール溝にチップシール部材が嵌装され、該チップシール部材が嵌装される位置の外周端側近傍に、前記チップ隙間を段階的に変化させる段差の1つが設けられることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のスクロール圧縮機。 前記段差の高さが、前記チップ隙間を段階的に変化させる他の段差の高さよりも高くされることを特徴とする請求項6に記載のスクロール圧縮機。 固定端板の一面に固定渦巻き状ラップが立設される固定スクロール部材と、旋回端板の一面に旋回渦巻き状ラップが立設され、前記固定スクロール部材に対して自転を阻止されつつ公転旋回駆動可能に組み合わされる旋回スクロール部材と、を備え、 前記固定スクロール部材および前記旋回スクロール部材は、各々の前記渦巻き状ラップの先端面とボトム面とにそれぞれ段部を有し、前記渦巻き状ラップの外周側におけるラップ高さが内周側のラップ高さよりも高くされ、 前記各渦巻き状ラップには、それぞれその先端面に設けられたチップシール溝にチップシール部材が嵌装され、 前記渦巻き状ラップの周方向およびラップ高さ方向に圧縮ができる三次元圧縮が可能な構成とされたスクロール圧縮機において、 前記段部よりも外周側の前記渦巻き状ラップに嵌装された外周側チップシール部材の頂面とラップ先端面間の段差εoと、前記段部よりも内周側の前記渦巻き状ラップに嵌装された内周側チップシール部材の頂面とラップ先端面間の段差εiとの関係が、εo<εiとされることを特徴とするスクロール圧縮機。 前記段部よりも内周側の前記渦巻き状ラップに設けられる内周側チップシール溝の深さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次深くされ、 前記段差εiが、該渦巻き状ラップの外周側から中心側に向って漸次大きくされることを特徴とする請求項8に記載のスクロール圧縮機。 前記段部よりも外周側の前記渦巻き状ラップに設けられる外周側チップシール溝の深さおよび前記段部よりも内周側の前記渦巻き状ラップに設けられる内周側チップシール溝の深さが、各々の前記渦巻き状ラップの中心側に向ってそれぞれ段階的または連続的に漸次深くされ、 前記段差εoおよびεiが、各々の前記渦巻き状ラップの外周側から中心側に向ってそれぞれ漸次大きくされることを特徴とする請求項8に記載のスクロール圧縮機。 前記内周側チップシール溝の深さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次深くされることに対応して、前記段部よりも内周側の渦巻き状ラップの高さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次低くされ、 前記内周側チップシール溝の深さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次深くされるときの勾配Εgと、前記渦巻き状ラップの高さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次低くされるときの勾配Εrとの関係が、Εg>Εrとされることを特徴とする請求項9または10に記載のスクロール圧縮機。 前記内周側および前記外周側チップシール溝の深さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次深くされることに対応して、前記内周側および前記外周側の前記渦巻き状ラップの高さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次低くされ、 前記内周側および前記外周側チップシール溝の深さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次深くされるときの勾配Εgと、前記内周側および前記外周側の前記渦巻き状ラップの高さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次低くされるときの勾配Εrとの関係が、それぞれΕg>Εrとされることを特徴とする請求項9または10に記載のスクロール圧縮機。 前記段部よりも外周側の前記渦巻き状ラップに設けられる外周側チップシール溝の深さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次深くされ、 前記段差εoが、該渦巻き状ラップの外周側から内周側に向って漸次大きくされるとともに、 前記段部よりも内周側の前記渦巻き状ラップに設けられるチップシール溝の深さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次深くされることに対応して、前記段部よりも内周側の前記渦巻き状ラップの高さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次低くされ、 前記内周側チップシール溝の深さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次深くされるときの勾配Εgと、前記渦巻き状ラップの高さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次低くされるときの勾配Εrとの関係が、Εg>Εrとされることを特徴とする請求項8に記載のスクロール圧縮機。 |
||||||
说明书全文 | 本発明は、スクロール部材における渦巻き状ラップの外周側ラップ高さを内周側ラップ高さよりも高くし、渦巻き状ラップの周方向およびラップ高さ方向に圧縮ができる三次元圧縮が可能なスクロール圧縮機に関するものである。 近年、スクロール圧縮機において、固定端板の一面に固定渦巻き状ラップが立設される固定スクロール部材と、旋回端板の一面に旋回渦巻き状ラップが立設され、固定スクロール部材に対して自転を阻止されつつ公転旋回駆動可能に組み合わされる旋回スクロール部材と、を備え、固定スクロール部材および旋回スクロール部材に、各々の渦巻き状ラップの先端面とボトム面とにそれぞれ段部を設け、渦巻き状ラップの外周側におけるラップ高さを内周側のラップ高さよりも高くし、渦巻き状ラップの周方向およびラップ高さ方向に圧縮ができる三次元圧縮が可能な構成とされたスクロール圧縮機が開発されている。 このようなスクロール圧縮機において、圧縮時のガス漏れに影響を与え、圧縮効率を左右する渦巻き状ラップの先端面とボトム面間のチップ隙間(チップクリアランス)の設定に関し、一対のスクロール部材の熱膨張量の大きさを考慮の上、渦巻き状ラップの段部よりも内周側のチップ隙間を、段部よりも外周側のチップ隙間よりも大きくしたものが提案されている(特許文献1,2参照) 上記のように、段部の外周側と内周側とでチップ隙間の大きさを変え、内周側のチップ隙間を大きくすることによって、熱膨張を考慮して運転時のチップ隙間を、ある程度最適化することは可能である。 これによって、圧縮時のガス漏れを低減し、圧縮効率の向上を図ることができる。 本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、熱膨張および圧力変形を考慮して運転時のチップ隙間を最適化し、圧縮漏れを低減して圧縮効率を向上させ、高性能化を実現することができる三次元圧縮が可能なスクロール圧縮機を提供することを目的とする。 上記課題を解決するために、本発明のスクロール圧縮機は、以下の手段を採用する。 渦巻き状ラップの先端面とボトム面とにそれぞれ段部を設け、渦巻き状ラップにおける外周側の高さを高くすることにより、渦巻き状ラップの周方向およびラップ高さ方向に三次元圧縮を可能としたスクロール圧縮機では、渦巻き状ラップの熱膨張は、温度に略比例して段部よりも内周側の渦巻き状ラップの中心側ほど大きくなる。 また、端板の圧力変形量は、段部よりも内周側の端板厚さが厚く、撓み難くなることから変形量は必ずしも圧力に比例して大きくならず比較的小さい。 本発明では、これに対応させ、内周側渦巻き状ラップの高さをその中心側に向って段階的または連続的に漸次低くし、チップ隙間を渦巻き状ラップの中心側に向って漸次大きくしている。 このため、高圧領域における高温域での連続的な温度勾配に対応して、内周側渦巻き状ラップの渦巻き方向における運転時のチップ隙間を最適化し、そのチップ隙間を小さくすることができる。 従って、高圧領域でのチップ隙間からのガス漏れを低減し、効果的に圧縮効率を向上させ、三次元圧縮が可能なスクロール圧縮機の高性能化を図ることができる。 さらに、本発明にかかるスクロール圧縮機は、固定端板の一面に固定渦巻き状ラップが立設される固定スクロール部材と、旋回端板の一面に旋回渦巻き状ラップが立設され、前記固定スクロール部材に対して自転を阻止されつつ公転旋回駆動可能に組み合わされる旋回スクロール部材と、を備え、前記固定スクロール部材および前記旋回スクロール部材は、各々の前記渦巻き状ラップの先端面とボトム面とにそれぞれ段部を有し、前記渦巻き状ラップの外周側におけるラップ高さが内周側のラップ高さよりも高くされ、前記渦巻き状ラップの周方向およびラップ高さ方向に圧縮ができる三次元圧縮が可能な構成とされたスクロール圧縮機において、前記段部よりも外周側の前記渦巻き状ラップの高さおよび内周側の前記渦巻き状ラップの高さが、該渦巻き状ラップの中心側に向ってそれぞれ段階的または連続的に漸次低くされ、各々の前記渦巻き状ラップのチップ隙間が該渦巻き状ラップの外周側から中心側に向ってそれぞれ漸次大きくされることを特徴とする。 渦巻き状ラップの先端面とボトム面とにそれぞれ段部を設け、渦巻き状ラップにおける外周側の高さを高くすることにより、渦巻き状ラップの周方向およびラップ高さ方向に三次元圧縮を可能としたスクロール圧縮機では、渦巻き状ラップの熱膨張は、温度に略比例して段部よりも内周側の渦巻き状ラップの中心側ほど大きくなる。 また、端板の圧力変形量は、段部よりも内周側の端板厚さが厚く、撓み難くなることから変形量は必ずしも圧力に比例して大きくならず比較的小さい。 本発明では、これに対応させ、外周側および内周側渦巻き状ラップの高さをその中心側に向って段階的または連続的に漸次低くし、チップ隙間を渦巻き状ラップの外周側から中心側に向って漸次大きくしている。 このため、吸入から吐出までの連続的な温度勾配に対応して、外周側および内周側渦巻き状ラップの渦巻き方向における運転時のチップ隙間を全範囲に亘り最適化し、そのチップ隙間を小さくすることができる。 従って、吸入から吐出までの全領域においてチップ隙間からのガス漏れを低減し、圧縮効率を向上させ、三次元圧縮が可能なスクロール圧縮機の高性能化を図ることができる。 さらに、本発明のスクロール圧縮機は、上述のいずれかのスクロール圧縮機において、前記段部よりも外周側の前記渦巻き状ラップの最大チップ隙間Δoと、前記段部よりも内周側の前記渦巻き状ラップの最小チップ隙間Δiとの関係が、Δo≦Δiとされることを特徴とする。 本発明によれば、吸入から吐出までの連続的な温度勾配に対応させるべく、外周側渦巻き状ラップの最大チップ隙間Δoと、内周側渦巻き状ラップの最小チップ隙間Δiとの関係を、Δo≦Δiとしているため、渦巻き状ラップの最外周から最内周までのチップ隙間を段階的または連続的に漸次大きくすることができる。 従って、渦巻き状ラップの最外周から最内周までの全範囲に亘って運転時のチップ隙間を最適化し、そのチップ隙間を全体的に小さくすることができる。 さらに、本発明のスクロール圧縮機は、上述のいずれかのスクロール圧縮機において、前記段部よりも外周側の前記渦巻き状ラップの高さが該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次低くされるときの勾配Εoと、前記段部よりも内周側の前記渦巻き状ラップの高さが該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次低くされるときの勾配Εiとの関係が、Εo<Εiとされることを特徴とする。 本発明によれば、吸入から吐出までの連続的な温度勾配に対応させるべく、外周側渦巻き状ラップの高さを段階的または連続的に漸次低くするときの勾配Εoと、内周側渦巻き状ラップの高さを段階的または連続的に漸次低くするときの勾配Εiとの関係を、Εo<Εiとしているため、渦巻き状ラップの最外周から最内周までのチップ隙間を段階的または連続的に、かつ、内周側の渦巻き状ラップほど大きな勾配で漸次大きくすることができる。 従って、渦巻き状ラップの最外周から最内周までの全範囲に亘って運転時のチップ隙間を最適化し、そのチップ隙間を全体的に小さくすることができる。 さらに、本発明のスクロール圧縮機は、上述のいずれかのスクロール圧縮機において、前記段部よりも内周側の前記渦巻き状ラップの高さが該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次低くされるときの勾配が、該渦巻き状ラップの中心側に向って漸次大きくされることを特徴とする。 本発明によれば、吸入から吐出までの連続的な温度勾配に対応させるべく、内周側渦巻き状ラップの高さを段階的または連続的に漸次低くするときの勾配を、渦巻き状ラップの中心側に向って漸次大きくしているため、渦巻き状ラップの最外周から最内周までのチップ隙間を段階的または連続的に、かつ、内周側渦巻き状ラップの中心側ほど大きな勾配で漸次大きくすることができる。 従って、渦巻き状ラップの最外周から最内周までの全範囲に亘って運転時のチップ隙間を最適化し、そのチップ隙間を全体的に小さくすることができる。 さらに、本発明のスクロール圧縮機は、上述のいずれかのスクロール圧縮機において、少なくとも前記段部よりも内周側の前記渦巻き状ラップには、その先端面に設けられたチップシール溝にチップシール部材が嵌装され、該チップシール部材が嵌装される位置の外周端側近傍に、前記チップ隙間を段階的に変化させる段差の1つが設けられることを特徴とする。 本発明によれば、外周側渦巻き状ラップと内周側渦巻き状ラップ間の段部によりチップシール部材に切れ目部分が生じ、これによりチップ隙間が大きくなるチップシール部材の外周端側近傍位置に、チップ隙間を変化させる段差の1つを設けているため、該段差により、段部よりも内周側の渦巻き状ラップの外周端部位におけるチップ隙間を低減することができる。 従って、当該部位におけるガス漏れを低減し、圧縮効率を向上させることができる。 さらに、本発明のスクロール圧縮機は、上記のスクロール圧縮機において、前記段差の高さが、前記チップ隙間を段階的に変化させる他の段差の高さよりも高くされることを特徴とする。 本発明によれば、内周側渦巻き状ラップの外周端部位に設ける段差の高さを、他の段差の高さよりも高くしているため、チップシール部材の切れ目部分のチップ隙間をより効果的に低減することができる。 従って、当該部位におけるガス漏れを更に低減し、圧縮効率を向上させることができる。 さらに、本発明にかかるスクロール圧縮機は、固定端板の一面に固定渦巻き状ラップが立設される固定スクロール部材と、旋回端板の一面に旋回渦巻き状ラップが立設され、前記固定スクロール部材に対して自転を阻止されつつ公転旋回駆動可能に組み合わされる旋回スクロール部材と、を備え、前記固定スクロール部材および前記旋回スクロール部材は、各々の前記渦巻き状ラップの先端面とボトム面とにそれぞれ段部を有し、前記渦巻き状ラップの外周側におけるラップ高さが内周側のラップ高さよりも高くされ、前記各渦巻き状ラップには、それぞれその先端面に設けられたチップシール溝にチップシール部材が嵌装され、前記渦巻き状ラップの周方向およびラップ高さ方向に圧縮ができる三次元圧縮が可能な構成とされたスクロール圧縮機において、前記段部よりも外周側の前記渦巻き状ラップに嵌装された外周側チップシール部材の頂面とラップ先端面間の段差ε1と、前記段部よりも内周側の前記渦巻き状ラップに嵌装された内周側チップシール部材の頂面とラップ先端面間の段差ε2との関係が、ε1<ε2とされることを特徴とする。 渦巻き状ラップの先端面とボトム面とにそれぞれ段部を設け、渦巻き状ラップにおける外周側の高さを高くすることにより、渦巻き状ラップの周方向およびラップ高さ方向に三次元圧縮を可能としたスクロール圧縮機では、渦巻き状ラップの熱膨張は、温度に略比例して段部よりも内周側の渦巻き状ラップの中心側ほど大きくなる。 また、端板の圧力変形量は、段部よりも内周側の端板厚さが厚く、撓み難くなることから変形量は必ずしも圧力に比例して大きくならず比較的小さい。 同様に、渦巻き状ラップの先端面に嵌装されるチップシール部材も熱膨張し、このチップシール部材は、一般に樹脂製であることから、金属製の渦巻き状ラップよりも線膨張係数が大きい。 本発明では、これらに対応させ、外周側チップシール部材の頂面とラップ先端面間の段差ε1と、内周側チップシール部材の頂面とラップ先端面間の段差ε2との関係を、ε1<ε2としているため、チップシール部材の熱膨張によって定まる外周側渦巻き状ラップおよび内周側渦巻き状ラップの運転時のチップ隙間をそれぞれ最適化し、そのチップ隙間を全体的に小さくすることができる。 従って、チップ隙間からのガス漏れを低減し、圧縮効率を向上させ、三次元圧縮が可能なスクロール圧縮機の高性能化を図ることができる。 さらに、本発明のスクロール圧縮機は、上記のスクロール圧縮機において、前記段部よりも内周側の前記渦巻き状ラップに設けられる内周側チップシール溝の深さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次深くされ、前記段差ε2が、該渦巻き状ラップの外周側から中心側に向って漸次大きくされることを特徴とする。 本発明によれば、段部よりも内周側の渦巻き状ラップに嵌装されるチップシール部材の中心側ほど熱膨張が大きくなることに対応させ、内周側チップシール溝の深さを巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次深くし、段差ε2を内周側渦巻き状ラップの外周側から中心側に向って漸次大きくしている。 このため、高圧領域における高温域での連続的な温度勾配に対応させて、チップシール部材の熱膨張によって定まる内周側渦巻き状ラップの渦巻き方向における運転時のチップ隙間を最適化し、そのチップ隙間を小さくすることができる。 従って、高圧領域でのチップ隙間からのガス漏れを低減し、効果的に圧縮効率を向上させることができる。 さらに、本発明のスクロール圧縮機は、上記のスクロール圧縮機において、前記段部よりも外周側の前記渦巻き状ラップに設けられる外周側チップシール溝の深さおよび前記段部よりも内周側の前記渦巻き状ラップに設けられる内周側チップシール溝の深さが、各々の前記渦巻き状ラップの中心側に向ってそれぞれ段階的または連続的に漸次深くされ、前記段差ε1およびε2が、各々の前記渦巻き状ラップの外周側から中心側に向ってそれぞれ漸次大きくされることを特徴とする。 本発明によれば、外周側および内周側の渦巻き状ラップに嵌装される外周側および内周側チップシール部材の熱膨張が外周側から内周側の中心側に向って漸次大きくなることに対応させ、外周側チップシール溝および内周側チップシール溝の深さを渦巻き状ラップの中心側に向ってそれぞれ段階的または連続的に漸次深くし、段差ε1およびε2を渦巻き状ラップの外周側から中心側に向ってそれぞれ漸次大きくしている。 このため、吸入から吐出までの連続的な温度勾配に対応させて、チップシール部材の熱膨張により定まる外周側および内周側渦巻き状ラップの渦巻き方向における運転時のチップ隙間を全範囲に亘り最適化し、そのチップ隙間を小さくすることができる。 従って、吸入から吐出までの全領域においてチップ隙間からのガス漏れを低減し、圧縮効率を向上させることができる。 さらに、本発明のスクロール圧縮機は、上述のいずれかのスクロール圧縮機において、前記内周側チップシール溝の深さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次深くされることに対応して、前記段部よりも内周側の渦巻き状ラップの高さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次低くされ、前記内周側チップシール溝の深さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次深くされるときの勾配Εgと、前記渦巻き状ラップの高さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次低くされるときの勾配Εrとの関係が、Εg>Εrとされることを特徴とする。 本発明によれば、内周側の渦巻き状ラップに嵌装される内周側チップシール部材の熱膨張が中心側に向って漸次大きくなることに対応させ、内周側チップシール溝の深さを、中心側に向って段階的または連続的に漸次深くすることに対応して、渦巻き状ラップの高さを中心側に向って段階的または連続的に漸次低くし、内周側チップシール溝の深さを中心側に向って段階的または連続的に漸次深くするときの勾配Εgと、渦巻き状ラップの高さを中心側に向って段階的または連続的に漸次低くするときの勾配Εrとの関係を、Εg>Εrとしている。 このため、高圧高温領域での連続的な温度勾配に対応させて、チップシール部材の熱膨張により定まる外周側および内周側渦巻き状ラップの渦巻き方向における運転時のチップ隙間を全範囲に亘って最適化し、そのチップ隙間を小さくすることができる。 従って、高圧領域においてチップ隙間からのガス漏れを低減し、圧縮効率を向上させることができる。 さらに、本発明のスクロール圧縮機は、上述のいずれかのスクロール圧縮機において、前記内周側および前記外周側チップシール溝の深さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次深くされることに対応して、前記内周側および前記外周側の前記渦巻き状ラップの高さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次低くされ、前記内周側および前記外周側チップシール溝の深さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次深くされるときの勾配Εgと、前記内周側および前記外周側の前記渦巻き状ラップの高さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次低くされるときの勾配Εrとの関係が、それぞれΕg>Εrとされることを特徴とする。 本発明によれば、外周側および内周側の渦巻き状ラップに嵌装された外周側および内周側チップシール部材の熱膨張が外周側から内周側の中心側に向って漸次大きくなることに対応させ、内周側および外周側チップシール溝の深さを、中心側に向って段階的または連続的に漸次深くすることに対応して、渦巻き状ラップの高さを中心側に向って段階的または連続的に漸次低くし、内周側および外周側チップシール溝の深さを中心側に向って段階的または連続的に漸次深くするときの勾配Εgと、渦巻き状ラップの高さを中心側に向って段階的または連続的に漸次低くするときの勾配Εrとの関係を、それぞれΕg>Εrとしている。 このため、吸入から吐出までの連続的な温度勾配に対応させて、チップシール部材の熱膨張により定まる外周側および内周側渦巻き状ラップの渦巻き方向における運転時のチップ隙間を全範囲に亘って最適化し、そのチップ隙間を小さくすることができる。 従って、吸入から吐出までの全領域においてチップ隙間からのガス漏れを低減し、圧縮効率を向上させることができる。 さらに、本発明のスクロール圧縮機は、上記のスクロール圧縮機において、前記段部よりも外周側の前記渦巻き状ラップに設けられる外周側チップシール溝の深さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次深くされ、前記段差εoが、該渦巻き状ラップの外周側から内周側に向って漸次大きくされるとともに、前記段部よりも内周側の前記渦巻き状ラップに設けられるチップシール溝の深さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次深くされることに対応して、前記段部よりも内周側の前記渦巻き状ラップの高さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次低くされ、前記内周側チップシール溝の深さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次深くされるときの勾配Εgと、前記渦巻き状ラップの高さが、該渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次低くされるときの勾配Εrとの関係が、Εg>Εrとされることを特徴とする。 本発明によれば、段部よりも外周側チップシール溝の深さを、渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次深くし、段差εoを渦巻き状ラップの外周側から内周側に向って漸次大きくするとともに、段部よりも内周側のチップシール溝の深さを、渦巻き状ラップの中心側に向って段階的または連続的に漸次深くすることに対応して、渦巻き状ラップの高さを中心側に向って段階的または連続的に漸次低くし、内周側チップシール溝の深さを中心側に向って段階的または連続的に漸次深くするときの勾配Εgと、渦巻き状ラップの高さを中心側に向って段階的または連続的に漸次低くするときの勾配Εrとの関係を、Εg>Εrとしている。 このため、比較的小さい外周側の温度勾配および比較的大きい内周側の温度勾配に対応されて、渦巻き状ラップの外周側および内周側における運転時のチップ隙間を、それぞれの温度勾配に対応させて最適化することができ、運転時のチップ隙間を可及的に小さくすることができる。 本発明によると、吸入から吐出までの連続的な温度勾配に対応して、渦巻き状ラップの渦巻き方向における運転時のチップ隙間を最適化し、そのチップ隙間を小さくすることができる。 これによって、チップ隙間からのガス漏れを低減し、圧縮効率を向上させて高性能化を実現することができる。 以下に、本発明にかかる実施形態について、図面を参照して説明する。 圧縮機構3は、低圧室LR内において密閉ハウジング1に固定設置されるフレーム5上に設置される。 この圧縮機構3は、フレーム5および下部フレーム4に、図示省略の軸受を介して支持されるクランク軸9により電動モータ8と連結され、電動モータ8の回転によって駆動される。 固定スクロール部材12は、図2(a)に示すように、端板12aの一側面に渦巻き状ラップ12bが立設された構成となっている。 旋回スクロール部材13は、図2(b)に示すように、固定スクロール部材12と同様、端板13aの一側面に渦巻き状ラップ13bが立設された構成となっており、特に渦巻き状ラップ13bは、固定スクロール部材12側の渦巻き状ラップ12bと実質的に同一形状をなしている。 旋回スクロール部材13は、固定スクロール部材12に対して相互に公転旋回半径だけ偏心され、かつ180度だけ位相をずらした状態で、渦巻き状ラップ12b,13b同士を噛み合わせて組み付けられる。 固定スクロール部材12の端板12aには、渦巻き状ラップ12bが立設された一側面に、渦巻き状ラップ12bの渦巻き方向に沿って内周側で高く、外周側で低くなるよう形成された段部12hが設けられる。 また、旋回スクロール部材13側の端板13aにも、固定スクロール部材12の端板12aと同様、渦巻き状ラップ13bが立設された一側面に、渦巻き状ラップ13bの渦巻き方向に沿って内周側で高く、外周側で低くなるよう形成された段部13hが設けられる。 各段部12h,13hは、それぞれ渦巻き状ラップ12b、13bの渦巻き中心を基準として、例えば、各渦巻き状ラップ12b、13bの外周端(吸入側)から内周側(吐出側)に向け、π(rad)進んだ位置に設けられる。 端板12aのボトム面(歯底面)は、段部12hが設けられることにより、内周側に形成される底の浅いボトム面12fと外周側に形成される底の深いボトム面12gとの2つの部位に分けられる。 この隣り合うボトム面12f,12g間には、段部12hを構成する垂直な連結面が存在されることとなる。 また、固定スクロール部材12側の渦巻き状ラップ12bは、旋回スクロール部材13の段部13hに対応し、その渦巻き状ラップ12bの先端面(チップ面)が2つの部位に分割され、かつ渦巻き方向の内周側で低く、外周側で高くなる段部12eが設けられる。 旋回スクロール部材13側の渦巻き状ラップ13bも、渦巻き状ラップ12bと同様、固定スクロール部材12の段部12hに対応し、渦巻き状ラップ13bの先端面(チップ面)が2つの部位に分割され、かつ渦巻き方向の内周側で低く、外周側で高くなる段部13eが設けられる。 段部12eを構成する連結面は、渦巻き状ラップ12bを旋回スクロール部材13の方向から見て、渦巻き状ラップ12bの内外両側面に滑らかに連続し、渦巻き状ラップ12bの肉厚に等しい直径を有する半円形をなしており、段部13eを構成する連結面も、段部12eを構成する連結面と同様、渦巻き状ラップ13bの内外両側面に滑らかに連続し、渦巻き状ラップ13bの肉厚に等しい直径を有する半円形をなしている。 また、固定スクロール部材12の渦巻き状ラップ12bには、その先端面12c,12dに、段部12eの近傍で2つに分割される内周側および外周側のチップシール部材14a,14bが設けられている。 同様に、旋回スクロール部材13の渦巻き状ラップ13bにも、先端面13c,13dに、段部13eの近傍で2つに分割される外周側および内周側のチップシール部材15a,15bが設けられている。 上記チップシール部材14a,14b、15a,15bは、旋回スクロール部材12と固定スクロール部材13との間において、その渦巻き状ラップ12b,13bの先端面(チップ面)12c,12dおよび13c,13dと、ボトム面(歯底面)12f,12gおよび13f,13bとの間に形成されるチップ隙間をシールして、該チップ隙間からの圧縮ガスの漏れを最小限に抑えるものである。 すなわち、固定スクロール部材12に旋回スクロール部材13を組み付けると、低位の先端面13cに設置したチップシール部材15aが底の浅いボトム面12fに当接し、高位の先端面13dに設けたチップシール部材15bが底の深いボトム面12gに当接することとなる。 同様に、低位の先端面12cに設けたチップシール部材14aが底の浅いボトム面13fに当接し、高位の先端面12dに設けたチップシール部材14bが底の深いボトム面13gに当接することとなる。 この結果、両スクロール部材12,13間には、互いに向かい合う端板12a,13aと渦巻き状ラップ12b,13bとにより限界される圧縮室Cが形成される。 なお、図2では、固定スクロール部材12の段部形状を示すため、固定スクロール部材12の上下を逆にして図示している。 図3には、固定スクロール部材12と旋回スクロール部材13とが組み合わされて圧縮室Cを形成し、この圧縮室Cが吸入締め切りされ、圧縮を開始する状態が示されている。 この圧縮開始状態では、渦巻き状ラップ12bの外周端が渦巻き状ラップ13bの外側面に当接するとともに、渦巻き状ラップ13bの外周端が渦巻き状ラップ12bの外側面に当接し、端板12a,13a、渦巻き状ラップ12b,13b間に圧縮するガスが封入され、圧縮機構3の中心を挟んで対称位置に、最大容積の圧縮室Cが2つ形成される。 この時点では、段部12eと段部13h、段部13eと段部12hの連結面は互いに摺接しているが、旋回スクロール部材12の旋回動作により直後に離間する。 また、上記固定スクロール部材12および旋回スクロール部材13を組み合わせた状態において、段部12hと段部13eの外周側および内周側には、図4に示すように、熱影響を受ける前の室温下で、以下に説明のチップ隙間が構成される。 なお、以下では段部12hと段部13eの構成を説明するが、段部13hと段部12eについても同様の構成が採用される。 また、チップ隙間は、数10μm程度のレベルであるが、図示の都合上、誇張して示されている。 図4に示すように、固定スクロール部材12の底の深いボトム面12gと、旋回スクロール部材13の渦巻き状ラップ13bの先端面13dとの間には、最大でΔoのチップ隙間が形成され、このチップ隙間は、渦巻き状ラップ13bの先端面13dの外周側(図示左側)に行く程漸次小さくされる。 つまり、渦巻き状ラップ13bの先端面13dの高さ(ラップ高さ)は、外周側(図示左側)から内周側(図示右側)に向って一定の段差δoで段階的に漸次低くされる。 これによって、チップ隙間は、外周側(図示左側)から内周側(図示右側)に向って段階的に漸次大きくされる。 同様に、固定スクロール部材12の底の浅いボトム面12fと、旋回スクロール部材13の渦巻き状ラップ13bの先端面13cとの間には、最小でΔiのチップ隙間が形成され、このチップ隙間は、渦巻き状ラップ13bの先端面13cの内周側に行く程漸次大きくされる。 つまり、渦巻き状ラップ13bの先端面13cの高さ(ラップ高さ)は、外周側(図示左側)から内周側(図示右側)に向って一定の段差δiで段階的に漸次低くされる。 これによって、チップ隙間は、外周側(図示左側)から内周側(図示右側)に向って段階的に漸次大きくされる。 以上に説明の本実施形態によれば、以下の作用効果を奏する。 一方、冷媒ガスは、吸入圧から吐出圧まで圧縮される間に、圧力がほぼ比例的に上昇され、その反力が端板12a,13aにかかる。 この圧縮反力により、一般的なスクロール圧縮機では、ほぼ比例的に圧力が高くなる端板12a,13aの中央部ほど撓みが大きくなり、外周側ほど漸次撓みが小さくなる。 しかるに、上記スクロール圧縮機Sでは、段部12h,13hよりも内周側において、端板12a,13aの厚さが厚くされるため、端板中央部での圧力変形量(撓み量)は差ほど大きくならず、圧縮運転時における熱膨張および圧力変形がチップ隙間に与える影響は、ほぼ熱膨張による影響が支配的になると考えられる。 本実施形態では、固定スクロール部材12の底の深いボトム面12gと、旋回スクロール部材13の渦巻き状ラップ先端面13dとの間のチップ隙間は、外周側から内周側に向って段階的に漸次大きくされ、また、固定スクロール部材12の底の浅いボトム面12fと、旋回スクロール部材13の渦巻き状ラップ先端面13cとのチップ隙間は、外周側から内周側に向って段階的に漸次大きくされているため、上記した吸入から吐出までの連続的な温度勾配に対応して、渦巻き状ラップ12b,13bの先端面12c,12dおよび13c,13dの渦巻き方向における運転時のチップ隙間を全範囲に亘り最適化し、そのチップ隙間を全体として可及的に小さくすることができる。 また、ボトム面12gと先端面13d間の最大チップ隙間Δoと、ボトム面12fと先端面13c間の最小チップ隙間Δiとの関係を、Δo≦Δiとしているため、渦巻き状ラップ12b,13bの最外周から最内周までのチップ隙間を段階的に漸次大きくすることができる。 これによって、渦巻き状ラップ12b,13bの最外周から最内周までの全範囲に亘って運転時のチップ隙間を最適化し、そのチップ隙間を可及的に小さくすることができる。 なお、上記では、ボトム面12gと先端面13d間のチップ隙間およびボトム面12fと先端面13c間のチップ隙間を、それぞれ外周側から内周側に向って段階的に漸次大きくしているが、ボトム面12gと先端面13d間のチップ隙間を、一定のチップ隙間Δoとし、ボトム面12fと先端面13c間のチップ隙間Δiのみを、外周側から内周側に向って段階的に漸次大きくするようにしてもよい。 このように、段部12hと13eおよび段部12eと13hよりも内周側おいてのみ、チップ隙間を段階的に変化させることにより、高圧高温域での連続的な温度勾配に対応して、渦巻き状ラップ12b,13bの段部よりも内周側の渦巻き方向における運転時のチップ隙間を最適化し、そのチップ隙間を小さくすることができる。 これにより、高圧領域でのチップ隙間Δiからのガス漏れを低減し、効果的に圧縮効率を向上させ、三次元圧縮が可能なスクロール圧縮機Sを高性能化することができる。 [第2実施形態] 上記のように、外周側の先端面12d,13dの段差δoよりも、内周側の先端面12c,13cの段差δi1を大きく(δo<δi1)することによって、外周側の先端面12d,13dの高さを中心側に向って段階的に漸次低くするときの勾配(Εo)と、内周側の先端面12c,13cの高さを中心側に向って段階的に漸次低くするときの勾配(Εi)との関係を、Εo<Εiとすることができる。 [第3実施形態] 上記したように、内周側の先端面12c,13cの段差δi2,δi3,δiNを中心側に向って漸次大きく(δi2<δi3<δiN)することにより、内周側の先端面12c,13c高さを中心側に向って段階的に漸次低くするときの勾配(Εi)を中心側に向って漸次大きくすることができる。 [第4実施形態] このように、内周側先端面12c,13cのチップシール部材14a,15aが嵌装される位置の外周端側近傍に、1つの段差δi5を設けることにより、当該部位におけるチップ隙間Δiを低減することができる。 特に、段差δi5を他の段差δi6,δiNの高さよりも高くしているため、チップシール部材14a,15aの切れ目部分のチップ隙間をより効果的に低減することができる。 従って、当該部位におけるガス漏れを低減し、圧縮効率を向上させることができる。 [第5実施形態] 上記のチップシール部材14a,14b,15a,15bは、上記した通り樹脂製であり、金属製の渦巻き状ラップ12b,13bよりも線膨張係数が大きい。 本実施形態においては、これに対応させて、外周側チップシール部材14b,15bの頂面とラップ先端面12d,13d間の段差εoと、内周側チップシール部材14a,15aの頂面とラップ先端面12c,13c間の段差εiとの関係を、εo<εiとしている。 このため、チップシール部材14a,14b,15a,15bの熱膨張によって定まる段部12e,13eよりも外周側および内周側の渦巻き状ラップ12b,13bの運転時のチップ隙間、すなわち、チップシール部材14a,14b,15a,15bの頂面と相手方スクロール部材12,13のボトム面12f,12g,13f,13gとの間のチップ隙間をそれぞれ最適化し、そのチップ隙間を全体的に小さくすることができる。 [第6実施形態] 内周側チップシール部材14a,15aの熱膨張は、渦巻き方向の中心側ほど大きくなる。 これに対応させて、上記のように、段部12e,13eよりも内周側の内周側チップシール部材14a,15aの頂面とラップ先端面12c,13c間の段差εiを、渦巻き状ラップ12b,13bの中心側に向って漸次大きくすることにより、高圧領域における高温域での連続的な温度勾配に対応して、チップシール部材14a,15aの熱膨張によって定まる段部12e,13eよりも内周側の渦巻き状ラップ12b,13bの渦巻き方向における運転時のチップ隙間、すなわち、チップシール部材14a,15aの頂面と相手方スクロール部材12,13のボトム面12f,13f間のチップ隙間を最適化し、そのチップ隙間を小さくすることができる。 なお、上記では、段部12e,13eよりも内周側のチップシール溝14c,15cの深さを、渦巻き状ラップ12b,13bの中心側に向って一定の段差εi1で段階的に漸次深くする実施形態について説明したが、段部12e,13eよりも外周側のチップシール溝14d,15dについても上記と同様に、その深さを、内周側に向って一定の段差εo1(図示省略)で段階的に漸次深くし、外周側チップシール部材14b,15bの頂面とラップ先端面12d,13d間の段差εo(図示省略)を、渦巻き状ラップ12b,13bの中心側に向って漸次大きくしてもよい。 上記によって、外周側チップシール部材14b,15bおよび内周側チップシール部材14a,15aにおける段差εoおよびεiを渦巻き状ラップの外周側から中心側に向ってそれぞれ漸次大きくすることができる。 このため、吸入から吐出までの連続的な温度勾配に対応させて、チップシール部材14a,14b,15a,15bの熱膨張により定まる外周側および内周側渦巻き状ラップ12b,13bの渦巻き方向における運転時のチップ隙間、すなわち、チップシール部材14a,14b,15a,15bの頂面と相手方スクロール部材12,13のボトム面12f,12g,13f,13gとの間のチップ隙間を全範囲に亘って最適化し、そのチップ隙間を小さくすることができる。 [第7実施形態] 図10には、渦巻き状ラップ12b,13bの段部12e,13eよりも内周側のチップシール溝14c,15cの深さを、渦巻き状ラップ12b,13bの中心側に向って一定の段差εi1で段階的に漸次深くするとともに、渦巻き状ラップ12b,13bの先端面12c,13cの高さ(ラップ高さ)を中心側に向って一定の段差δiで段階的に低くし、内周側チップシール部材14a,15aの頂面とラップ先端面12c,13c間の段差εiを、渦巻き状ラップ12b,13bの中心側に向って段階的にεi2<εi3<εiNと漸次大きくしたものが示されている。 つまり、先端面12c,13cの段差δiに対して、チップシール溝14c,15cの段差εi1を大きく(δi<εi1)し、先端面12c,13cの高さを段階的に低くときの勾配(Εr)よりも、チップシール溝14c,15cの深さを段階的に深くするときの勾配(Εg)を大きく(Εr<Εg)することにより、内周側チップシール部材14a,15aの頂面とラップ先端面12c,13c間の段差εiを、中心側に向って段階的に大きく(εi2<εi3<εiN)している。 これによって、高圧領域における高温域での連続的な温度勾配に対応して、チップシール部材14a,15aの熱膨張によって定まる段部12e,13eよりも内周側の渦巻き状ラップ12b,13bの渦巻き方向における運転時のチップ隙間、すなわち、チップシール部材14a,15aの頂面と相手方スクロール部材12,13のボトム面12f,13f間のチップ隙間を最適化し、そのチップ隙間を小さくすることができる。 なお、上記では、段部12e,13eよりも内周側のチップシール溝14c,15cの深さと、渦巻き状ラップ12b,13bの先端面12c,13cの高さと、を段階的に変化させる実施形態について説明したが、段部12e,13eよりも外周側のチップシール溝14d,15dおよび渦巻き状ラップ12b,13bの先端面12d,13dについても上記と同様に、その深さおよび高さを段階的に変化させ、内周側に向って外周側チップシール部材14b,15bの頂面とラップ先端面12d,13dとの間の段差εo(図示省略)を、渦巻き状ラップ12b,13bの内周側に向って段階的に大きく漸次大きくしてもよい。 これによって、吸入から吐出までの連続的な温度勾配に対応させて、チップシール部材14a,14b,15a,15bの熱膨張により定まる外周側および内周側渦巻き状ラップ12b,13bの渦巻き方向における運転時のチップ隙間、すなわち、チップシール部材14a,14b,15a,15bの頂面と相手方スクロール部材12,13のボトム面12f,12g,13f,13gとの間のチップ隙間を全範囲に亘って最適化し、そのチップ隙間を小さくすることができる。 [第8実施形態] 上記の構成により、比較的小さい外周側の温度勾配および比較的大きい内周側の温度勾配に対応されて、渦巻き状ラップの段部12e,13eよりも外周側および内周側における運転時のチップ隙間を、それぞれの温度勾配に対応させて最適化することができ、運転時のチップ隙間を可及的に小さくすることができる。 なお、上記した各実施形態では、各渦巻き状ラップ12b,13bの先端面12c,12d,13c,13dの高さ、およびチップシール溝14c,14d,15c,15dの深さを、それぞれ段階的に変化させているが、テーパー状に連続的に変化させるようにしてもよい。 S スクロール圧縮機12 固定スクロール部材12a 端板12b 渦巻き状ラップ12c,12d 先端面12e,12h 段部12f,12g ボトム面13 旋回スクロール部材13a 段板13b 渦巻き状ラップ13c,13d 先端面13e,13h 段部13f,13g ボトム面14a,14b,15a,15b チップシール部材14c,14d,15c,15d チップシール溝Δo,Δi チップ隙間δo,δi,δi1,δi2,δi3,δi5,δi6,δiN 段差εo,εi,εi1,εi2,εi3,εiN 段差 |