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JP3369977B2 - Air cycle type cooling device and scroll fluid machine - Google Patents

Air cycle type cooling device and scroll fluid machine

Info

Publication number
JP3369977B2
JP3369977B2 JP26537998A JP26537998A JP3369977B2 JP 3369977 B2 JP3369977 B2 JP 3369977B2 JP 26537998 A JP26537998 A JP 26537998A JP 26537998 A JP26537998 A JP 26537998A JP 3369977 B2 JP3369977 B2 JP 3369977B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scroll
expansion
air
compression
cooling device
Prior art date
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Application number
JP26537998A
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Japanese (ja)
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Inventor
汎信 大嶋
裕之 松森
崇之 遠藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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Publication of JP2000097507A publication Critical patent/JP2000097507A/en
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、空気を作動媒体
として用いる空気サイクル式冷却装置及びそれに好適な
スクロール流体機械に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air cycle type cooling device using air as a working medium and a scroll fluid machine suitable for the cooling device.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来よりこの種空気サイクル式冷却装置
は、例えば特開平5−223376号公報に空気サイク
ル式空気調和機として示されるように、圧縮機と膨張機
及び冷却器などから構成され、被冷却空間から吸引した
空気を前記圧縮機にて圧縮した後、冷却器にて冷却し、
低温高圧となった空気を次ぎに膨張機にて膨張させて更
に低温化し、被冷却空間に吹き出すことによって冷却作
用を発揮させていた。
2. Description of the Related Art Conventionally, this kind of air cycle type cooling device is composed of a compressor, an expander, a cooler, etc., as shown as an air cycle type air conditioner in JP-A-5-223376. After the air sucked from the cooled space is compressed by the compressor, it is cooled by the cooler,
The low-temperature high-pressure air was then expanded by an expander to further lower the temperature and blown into the space to be cooled to exert the cooling effect.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】係る構成によれば、従
来のフロンなどの冷媒を用いた空気調和機の如く環境破
壊の問題を解消することができるが、圧縮機において圧
縮された空気が膨張機内部で膨張する際、圧縮機におけ
る圧縮の体積効率と同様に、膨張機における膨張の体積
効率が存在し、それを考慮せずに圧縮機と膨張機を組み
合わせると、膨張機の吸入前圧力(Pes)は圧縮機の
吐出圧力(Pd)と略同等となることから、膨張機側か
らの吸引作用によって圧縮機の吐出圧力が得られなくな
る。
According to this structure, the problem of environmental destruction can be solved as in the conventional air conditioner using a refrigerant such as CFC, but the air compressed in the compressor expands. When expanding inside the machine, there is a volumetric efficiency of expansion in the expander, similar to the volumetric efficiency of compression in the compressor.If the compressor and expander are combined without considering it, the pre-suction pressure of the expander Since (Pes) is substantially equal to the discharge pressure (Pd) of the compressor, the discharge pressure of the compressor cannot be obtained due to the suction action from the expander side.

【0004】また、圧縮機単体に着目すると、その吐出
圧力と吸入圧力との圧力比を適正に選択しなければ、圧
縮仕事を消費するあまりに、入力増をもたらし、入力に
対する出力の比COP(成績係数)が低下してしまう問
題もあった。
Focusing on the compressor alone, unless the pressure ratio between the discharge pressure and the suction pressure is properly selected, the compression work is consumed too much to increase the input, and the ratio of the output to the input COP (performance). There was also a problem that the coefficient) decreased.

【0005】本発明は、係る従来の技術的課題を解決す
るために成されたものであり、空気サイクル式冷却装置
の冷却効果の向上を図ると共に、それに好適なスクロー
ル流体機械を提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional technical problems, and aims to improve the cooling effect of an air cycle type cooling device and to provide a scroll fluid machine suitable for it. To aim.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】即ち、請求項1の発明の
空気サイクル式冷却装置は、空気を作動媒体とし、圧縮
手段と、膨張手段と、圧縮空気を冷却する冷却器とを備
えたものであって、圧縮手段の排除容積VCと、膨張手
段の排除容積VEの比VC/VEを1.5以上1.7以
下としたものである。
That is, an air cycle type cooling device according to the invention of claim 1 comprises air as a working medium, compression means, expansion means, and a cooler for cooling the compressed air. The ratio VC / VE of the excluded volume VC of the compression means and the excluded volume VE of the expansion means is 1.5 or more and 1.7 or less.

【0007】請求項1の発明によれば、空気サイクル式
冷却装置の圧縮手段の排除容積VCと、膨張手段の排除
容積VEの排除容積比VC/VEを1.5以上1.7以
下としたので、圧縮手段の吐出圧力を確保して、膨張手
段において効率的な空気の断熱膨張を実現し、冷却効果
の改善を図ることができるようになる。
According to the first aspect of the invention, the excluded volume ratio VC / VE of the excluded volume VC of the compression means and the excluded volume VE of the expansion means of the air cycle cooling device is set to be 1.5 or more and 1.7 or less. Therefore, it is possible to secure the discharge pressure of the compression means, realize the efficient adiabatic expansion of air in the expansion means, and improve the cooling effect.

【0008】請求項2の発明の空気サイクル式冷却装置
は、上記において圧縮手段の吐出圧力Pdと吸入圧力P
sの圧力比Pd/Psを1.6以上1.7以下としたも
のである。
In the air cycle type cooling device of the invention of claim 2, in the above, the discharge pressure Pd and the suction pressure Pd of the compression means.
The pressure ratio Pd / Ps of s is 1.6 or more and 1.7 or less.

【0009】図5は圧縮手段の上記圧力比Pd/Psと
COPの関係を示している。この図からも明らかな如く
圧力比を大きくして行くと、COPが急速に低下するこ
とが分かる。請求項2の発明によれば、圧縮手段の吐出
圧力Pdと吸入圧力Psの比Pd/Psを1.6以上
1.7以下としたので、圧力を上昇させ過ぎずにCOP
を高く維持することができるものである。
FIG. 5 shows the relationship between the pressure ratio Pd / Ps of the compression means and COP. As is clear from this figure, it can be seen that the COP decreases rapidly as the pressure ratio is increased. According to the invention of claim 2, the ratio Pd / Ps of the discharge pressure Pd of the compression means and the suction pressure Ps is set to 1.6 or more and 1.7 or less, so that the COP is not increased too much.
Can be kept high.

【0010】請求項3の発明のスクロール流体機械は、
圧縮要素と膨張要素、及び、電動要素とを備え、圧縮要
素及び膨張要素はそれぞれ、鏡板とこの鏡板に立設され
た渦巻き状のラップとを有してハウジングに固定された
固定スクロールと、鏡板とこの鏡板に立設されて固定ス
クロールのラップと互いにかみ合う渦巻き状のラップと
ピン部とを有する揺動スクロールにより構成され、電動
要素は回転軸を有し、この回転軸の両端に形成された駆
動部は、それぞれ圧縮要素と膨張要素の揺動スクロール
のピン部に挿入されると共に、圧縮要素の排除容積VC
と、膨張要素の排除容積VEの排除容積比VC/VEは
1.5以上1.7以下とされているものである。
A scroll fluid machine according to a third aspect of the invention is
A fixed scroll having a compression element, an expansion element, and an electric element, each of which has a mirror plate and a spiral wrap standing on the mirror plate, and a fixed scroll fixed to the housing; And an oscillating scroll having a wrap of a fixed scroll and a spiral wrap that meshes with each other and a pin portion, and the electric element has a rotary shaft, and is formed at both ends of the rotary shaft. The drive parts are inserted into the pins of the orbiting scroll of the compression element and the expansion element, respectively, and the displacement volume VC of the compression element is inserted.
And the excluded volume ratio VC / VE of the excluded volume VE of the expansion element is set to be 1.5 or more and 1.7 or less.

【0011】請求項4の発明のスクロール流体機械は、
上記において圧縮要素と膨張要素を構成するスクロール
のラップの高さにより、排除容積比VC/VEを構成し
たものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a scroll fluid machine comprising:
In the above description, the excluded volume ratio VC / VE is constituted by the height of the scroll wrap which constitutes the compression element and the expansion element.

【0012】請求項5の発明のスクロール流体機械は、
請求項3又は請求項4において圧縮要素の吐出圧力Pd
と吸入圧力Psの比Pd/Psを1.6以上1.7以下
としたものである。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a scroll fluid machine comprising:
In Claim 3 or Claim 4, the discharge pressure Pd of the compression element
The ratio Pd / Ps between the suction pressure Ps and the suction pressure Ps is 1.6 or more and 1.7 or less.

【0013】請求項3〜請求項5の発明によれば、圧縮
要素にて空気サイクル式冷却装置の圧縮手段を構成し、
膨張要素にて同冷却装置の膨張手段を構成することによ
り、前記種々の作用効果を享受することができるように
なり、請求項1及び請求項2の空気サイクル式冷却装置
に極めて好適なスクロール流体機械となる。
According to the inventions of claims 3 to 5, the compression element constitutes the compression means of the air-cycle cooling device,
By configuring the expansion means of the cooling device with the expansion element, it becomes possible to enjoy the various effects described above, and a scroll fluid that is extremely suitable for the air-cycle cooling device according to claim 1 or 2. Become a machine.

【0014】特に、一台のスクロール流体機械が備える
圧縮要素及び膨張要素にて圧縮手段と膨張手段を構成で
きるので、部品点数と構成の簡素化による生産性の向上
とコストの低減を図ることができるようになる。また、
空気の膨張を利用することにより、膨張要素にて電動要
素の駆動力の回収を行うことができるようになり、著し
い効率の改善を図ることが可能となる。
Particularly, since the compression means and the expansion means can be constituted by the compression element and the expansion element included in one scroll fluid machine, it is possible to improve the productivity and reduce the cost by simplifying the number of parts and the structure. become able to. Also,
By utilizing the expansion of air, the expansion element can recover the driving force of the electric element, and it is possible to significantly improve the efficiency.

【0015】また、請求項4の発明によれば、圧縮要素
と膨張要素を構成するスクロールのラップの高さにより
排除容積比VC/VEを構成するようにしたので、圧縮
要素と膨張要素の他のパラメータを共通化することがで
きるようになり、設計・製造に係る一層のコスト削減を
図れるものである。
Further, according to the invention of claim 4, the excluded volume ratio VC / VE is constituted by the height of the scroll wrap constituting the compression element and the expansion element. The parameters can be made common, and the cost for designing and manufacturing can be further reduced.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、図面に基づき本発明の実施
の形態を詳述する。図1は本発明を適用した空気サイク
ル式冷却装置1の構成図を示している。冷却装置1は、
例えばプレハブ冷凍・冷蔵庫の庫内や低温槽の槽内(以
下、被冷却空間2と称する)を冷却するものであり、本
発明に係る無給油式のスクロール流体機械3と、冷却器
としての空気−水熱交換器4と、空気−空気熱交換器6
及び除湿器7などから構成されている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration diagram of an air cycle cooling device 1 to which the present invention is applied. The cooling device 1 is
For example, it cools the inside of a prefabricated freezer / refrigerator or the inside of a low-temperature tank (hereinafter referred to as a cooled space 2), and includes an oil-free scroll fluid machine 3 according to the present invention and air as a cooler. -Water heat exchanger 4 and air-air heat exchanger 6
And a dehumidifier 7 and the like.

【0017】前記スクロール流体機械3は圧縮要素(圧
縮手段)8と、膨張要素(膨張手段)9及び電動要素1
1から構成されており、これらの詳細構造に関しては後
述する。前記被冷却空間2内に形成された吸込口12に
はエア配管13が接続され、このエア配管13は前記熱
交換器6内を通過した後、前記圧縮要素8の吸入口8S
に接続されている。
The scroll fluid machine 3 includes a compression element (compression means) 8, an expansion element (expansion means) 9 and an electric element 1.
1 and the detailed structure thereof will be described later. An air pipe 13 is connected to the suction port 12 formed in the cooled space 2, and the air pipe 13 passes through the heat exchanger 6 and then the suction port 8S of the compression element 8.
It is connected to the.

【0018】また、圧縮要素8の吐出口8Dにはエア配
管14が接続され、このエア配管14は熱交換器4内を
通過した後、更に熱交換器6内を通過し、膨張要素9の
吸入口9Sに接続されている。この膨張要素9の吐出口
9Dにはエア配管16が接続され、除湿器7を介して被
冷却空間2に設けられた吹出口17に接続されている。
An air pipe 14 is connected to the discharge port 8D of the compression element 8, and the air pipe 14 passes through the heat exchanger 4 and then through the heat exchanger 6 to expand the expansion element 9. It is connected to the suction port 9S. An air pipe 16 is connected to a discharge port 9D of the expansion element 9, and is connected to a blowout port 17 provided in the cooled space 2 via a dehumidifier 7.

【0019】係る冷却装置1においては、電動要素11
により駆動される圧縮要素8によって吸込口12から被
冷却空間2内の空気が吸引され、エア配管13を通過す
る過程で熱交換器6を経た後、圧縮要素8に吸入口8S
より吸入されて圧縮される。圧縮された高温高圧の空気
は吐出口8Dからエア配管14に入り、熱交換器4を経
た後、熱交換器6を通過し、膨張要素9の吸入口9Sに
吸入される。
In the cooling device 1 as described above, the electric element 11
The air in the cooled space 2 is sucked from the suction port 12 by the compression element 8 driven by, and passes through the heat exchanger 6 in the process of passing through the air pipe 13.
More inhaled and compressed. The compressed high-temperature and high-pressure air enters the air pipe 14 through the discharge port 8D, passes through the heat exchanger 4, passes through the heat exchanger 6, and is sucked into the suction port 9S of the expansion element 9.

【0020】前記熱交換器4には水配管18が設けら
れ、エア配管14内に吐出された高温高圧の空気は熱交
換器4を通過する過程で水配管18内を流れる冷却水と
熱交換して冷却される。また、熱交換器6内を通過する
過程でもエア配管13内を流れる吸入空気と熱交換して
更に冷却される。
The heat exchanger 4 is provided with a water pipe 18, and the high-temperature and high-pressure air discharged into the air pipe 14 exchanges heat with the cooling water flowing through the water pipe 18 while passing through the heat exchanger 4. And then cooled. Further, even in the process of passing through the inside of the heat exchanger 6, it is exchanged with the intake air flowing through the air pipe 13 to be further cooled.

【0021】これによって、熱交換器6を出た空気は低
温高圧となった状態で膨張要素9に入る。膨張要素9内
で低温高圧の空気は膨張し、この圧力低下で膨張要素9
の吐出口9Dからエア配管16に出た空気は更に低温と
なる。そして、除湿器7を経て除湿された後、吹出口1
7より被冷却空間2に吹き出される。以上のような直接
空気を媒体とした圧縮−冷却−膨張のサイクルを繰り返
すことにより、被冷却空間2内は冷凍温度まで冷却可能
とされている。
As a result, the air exiting the heat exchanger 6 enters the expansion element 9 in a state of low temperature and high pressure. The low-temperature high-pressure air expands in the expansion element 9, and this decrease in pressure causes expansion element 9 to expand.
The air discharged from the discharge port 9D to the air pipe 16 has a lower temperature. Then, after being dehumidified through the dehumidifier 7, the air outlet 1
It is blown out into the cooled space 2 from 7. By repeating the above-described compression-cooling-expansion cycle using direct air as a medium, the inside of the cooled space 2 can be cooled to the freezing temperature.

【0022】次ぎに、図2に示す断面図を用いて本発明
のスクロール流体機械3の構造を説明する。スクロール
流体機械3の前記圧縮要素8は、中央に軸受21を有す
る主ハウジング22と、この主ハウジング22にボルト
にて固定された内側ハウジング23と、この内側ハウジ
ング23内にボルトにて固定された第1の固定スクロー
ル24と、前記内側ハウジング23にボルトにて固定さ
れた外側ハウジング26と、この外側ハウジング26内
にボルトにて固定された第2の固定スクロール27と、
両固定スクロール24及び27間に配設された揺動スク
ロール28とで構成されている。
Next, the structure of the scroll fluid machine 3 of the present invention will be described with reference to the sectional view shown in FIG. The compression element 8 of the scroll fluid machine 3 has a main housing 22 having a bearing 21 in the center, an inner housing 23 fixed to the main housing 22 with bolts, and a bolt fixed inside the inner housing 23. A first fixed scroll 24, an outer housing 26 fixed to the inner housing 23 by a bolt, and a second fixed scroll 27 fixed in the outer housing 26 by a bolt,
It is composed of an orbiting scroll 28 arranged between the fixed scrolls 24 and 27.

【0023】前記主ハウジング22と内側ハウジング2
3間にはOリング29が介設されてシールされている。
また、内側ハウジング23の側面には前記吸入口8Sが
形成されると共に、外側ハウジング26の中央部には前
記吐出口8Dが形成されている。
The main housing 22 and the inner housing 2
An O-ring 29 is interposed between the three and is sealed.
The suction port 8S is formed on the side surface of the inner housing 23, and the discharge port 8D is formed at the center of the outer housing 26.

【0024】前記両固定スクロール24及び27は図3
に示す如く円板状の鏡板31、32と、この鏡板31、
32の一方の面に立設された二条の渦巻き状ラップ3
3、34、及び、36、37とで構成されている。そし
て、両固定スクロール24、27はラップ33、34と
ラップ36、37とが所定の間隔(後述する揺動スクロ
ール28の鏡板38の厚さに略相当)を存して対向する
ように配置されている。尚、各ラップ33、34、3
6、37の先端にはチップシール48が取り付けられて
いる。
Both fixed scrolls 24 and 27 are shown in FIG.
And the disk-shaped end plates 31, 32 as shown in FIG.
Two spiral wraps 3 provided upright on one surface 32
3, 34, and 36, 37. The fixed scrolls 24 and 27 are arranged such that the wraps 33 and 34 and the wraps 36 and 37 face each other with a predetermined gap (approximately equivalent to the thickness of the end plate 38 of the orbiting scroll 28 described later). ing. In addition, each wrap 33, 34, 3
Tip seals 48 are attached to the tips of the reference numerals 6 and 37.

【0025】一方、前記揺動スクロール28は円板状の
鏡板38と、この鏡板38の両面に立設された二条の渦
巻き状ラップ41、42、及び、43、44と、鏡板3
8の一方の面の中央に突出されたピン部46と、外方に
四カ所突出して形成された腕部47・・・とで構成され
ている。尚、各ラップ41、42、43、44の先端部
にもチップシール48が取り付けられている。
On the other hand, the orbiting scroll 28 has a disk-shaped end plate 38, two spiral wraps 41, 42 and 43, 44 standing on both sides of the end plate 38, and the end plate 3.
8 is composed of a pin portion 46 projecting in the center of one surface of 8 and arm portions 47 ... A tip seal 48 is attached to the tip of each wrap 41, 42, 43, 44.

【0026】この揺動スクロール28はラップ41、4
2の突出方向を固定スクロール24方向とし、ラップ4
3、44の突出方向を固定スクロール27方向にしてい
る。そして、固定スクロール24と揺動スクロール28
とはラップ33及び34とラップ41及び42が相互に
向かい合ってかみ合うようにして内部に複数の圧縮空間
(圧力室)49を形成し、固定スクロール27と揺動ス
クロール28とはラップ36及び37とラップ43及び
44が相互に向かい合ってかみ合うようにして内部に複
数の圧縮空間49を形成するようにしている。
The orbiting scroll 28 includes wraps 41, 4
The protruding direction of 2 is the fixed scroll 24 direction, and the wrap 4
The fixed scroll 27 is directed in the protruding direction of 3, 44. Then, the fixed scroll 24 and the orbiting scroll 28
Means that the wraps 33 and 34 and the wraps 41 and 42 face each other and engage with each other to form a plurality of compression spaces (pressure chambers) 49 therein, and the fixed scroll 27 and the orbiting scroll 28 form the wraps 36 and 37. The wraps 43 and 44 face each other and engage with each other to form a plurality of compression spaces 49 therein.

【0027】主ハウジング22の内側ハウジング23と
反対側の面にはボルトにてケース51の一端のフランジ
55がOリング50を介して取り付けられており、電動
要素11はこのケース51内に収納されている。この電
動要素11はケース51内に固定された固定子52と、
この固定子52の内側に配置された回転子53と、この
回転子53の中央に挿着された回転軸54とで構成され
ている。
On the surface of the main housing 22 opposite to the inner housing 23, a flange 55 at one end of the case 51 is attached with a bolt through an O-ring 50, and the electric element 11 is housed in the case 51. ing. The electric element 11 includes a stator 52 fixed in a case 51,
The rotor 53 is arranged inside the stator 52, and the rotating shaft 54 is inserted in the center of the rotor 53.

【0028】軸受21には回転軸54の一端側の段部5
6に嵌合されるボールベアリング(アンギュラ玉軸受)
57が取り付けられている。このボールベアリング57
の揺動スクロール28側には軸シール58が取り付けら
れている。この軸シール58はテフロンなどから構成さ
れた弾性部材で、環状を呈しており、回転軸54の周面
に密着する。これによって、揺動スクロール28側とと
ケース51側とは軸シール58を境に隔絶されるかたち
となる。
The bearing 21 has a step portion 5 on one end side of the rotary shaft 54.
Ball bearing fitted to 6 (angular ball bearing)
57 is attached. This ball bearing 57
A shaft seal 58 is attached to the orbiting scroll 28 side. The shaft seal 58 is an elastic member made of Teflon or the like, has an annular shape, and is in close contact with the peripheral surface of the rotary shaft 54. As a result, the orbiting scroll 28 side and the case 51 side are separated from each other with the shaft seal 58 as a boundary.

【0029】61は電動要素11の回転力を揺動スクロ
ール28に伝える駆動部で、回転軸54の一端に形成さ
れて、その軸心に対して偏心している。この駆動部61
は、揺動スクロール28のピン部46内に挿入されて揺
動スクロール28を公転させるものである。
Reference numeral 61 denotes a drive section for transmitting the rotational force of the electric element 11 to the orbiting scroll 28, which is formed at one end of the rotary shaft 54 and is eccentric with respect to the axis thereof. This drive unit 61
Is inserted into the pin portion 46 of the orbiting scroll 28 to revolve the orbiting scroll 28.

【0030】駆動部61とピン部46間にはニードルベ
アリング62及びニードルベアリングシール63が取り
付けられている。このニードルベアリング62にはグリ
スが封入されており、ニードルベアリングシール63は
このグリスの飛散を防止するものである。また、64は
回転軸54にネジ止めされたバランスウエイトであり、
65はターミナルである。
A needle bearing 62 and a needle bearing seal 63 are attached between the drive portion 61 and the pin portion 46. Grease is enclosed in the needle bearing 62, and the needle bearing seal 63 prevents the grease from scattering. Further, 64 is a balance weight screwed to the rotary shaft 54,
65 is a terminal.

【0031】内側ハウジング23に形成された前記吸入
口8Sは固定スクロール24、27及び揺動スクロール
28の外側の圧縮空間49に連通している。また、外側
ハウジング26に形成された前記吐出口8Dは中央の圧
縮空間49に連通している。更に、66は前記揺動スク
ロール28を前記固定スクロール24、27に対して自
転しないように円軌道上を公転させる偏心シャフトであ
る。
The suction port 8S formed in the inner housing 23 communicates with the compression space 49 outside the fixed scrolls 24, 27 and the orbiting scroll 28. The discharge port 8D formed in the outer housing 26 communicates with the central compression space 49. Further, 66 is an eccentric shaft that revolves the orbiting scroll 28 on a circular orbit so as not to rotate with respect to the fixed scrolls 24 and 27.

【0032】この場合、偏心シャフト66は外側ハウジ
ング26に四カ所設けられており、一端は外側ハウジン
グ26にボールベアリング67を介して固定され、他端
は揺動スクロール28の各腕部47・・・にボールベア
リング68を介してそれぞれ固定されている。尚、69
は偏心シャフト66の取付部分を隠蔽するカバーであ
る。
In this case, the eccentric shaft 66 is provided at four locations on the outer housing 26, one end of which is fixed to the outer housing 26 through ball bearings 67, and the other end of which is the arms 47 of the orbiting scroll 28. Are fixed via ball bearings 68. 69
Is a cover for covering the mounting portion of the eccentric shaft 66.

【0033】前記主ハウジング22内にはオイル通路7
1が形成されており、このオイル通路71の一端は主ハ
ウジング22上面の供給孔72にて外部に連通し、他端
はボールベアリング57に達している。そして、供給孔
72から供給されたオイルはオイル通路71を経てボー
ルベアリング57に供給され、潤滑した後、ケース51
の主ハウジング22近傍の底面に形成された流出孔73
から外部に排出される。このときに電動要素11などの
各機器の発する熱も外部に持ち出される。尚、このオイ
ルは軸シール58によって揺動スクロール28側への侵
入を阻止される。
An oil passage 7 is provided in the main housing 22.
1 is formed, one end of this oil passage 71 communicates with the outside through a supply hole 72 on the upper surface of the main housing 22, and the other end reaches the ball bearing 57. Then, the oil supplied from the supply hole 72 is supplied to the ball bearing 57 via the oil passage 71 and lubricated, and then the case 51
Outflow hole 73 formed in the bottom surface of the main housing 22 near
Is discharged from the outside. At this time, heat generated by each device such as the electric element 11 is also taken out. This oil is blocked by the shaft seal 58 from entering the orbiting scroll 28 side.

【0034】一方、スクロール流体機械3の前記膨張要
素9は、中央に軸受74を有し、ケース51の他端のフ
ランジ75にOリング76を介してボルトにて固定され
た主ハウジング77と、この主ハウジング77にボルト
にて固定された内側ハウジング78と、この内側ハウジ
ング78内にボルトにて固定された第1の固定スクロー
ル79と、前記内側ハウジング78にボルトにて固定さ
れた外側ハウジング81と、この外側ハウジング81内
にボルトにて固定された第2の固定スクロール82と、
両固定スクロール79及び82間に配設された揺動スク
ロール83とで構成されている。
On the other hand, the expansion element 9 of the scroll fluid machine 3 has a bearing 74 in the center, and a main housing 77 fixed to the flange 75 at the other end of the case 51 with an O-ring 76 by a bolt. An inner housing 78 bolted to the main housing 77, a first fixed scroll 79 bolted to the inner housing 78, and an outer housing 81 bolted to the inner housing 78. And a second fixed scroll 82 fixed in the outer housing 81 with bolts,
It is composed of an orbiting scroll 83 arranged between the fixed scrolls 79 and 82.

【0035】前記主ハウジング77と内側ハウジング7
8間にはOリング84が介設されてシールされている。
また、内側ハウジング78の側面には前記吐出口9Dが
形成されると共に、外側ハウジング81の中央部には前
記吸入口9Sが形成されている。
Main housing 77 and inner housing 7
An O-ring 84 is interposed between the eight and sealed.
The discharge port 9D is formed on the side surface of the inner housing 78, and the suction port 9S is formed at the center of the outer housing 81.

【0036】各固定スクロール79、82及び揺動スク
ロール83の構造は後に詳述する如くラップ寸法が縮小
されているものの、前記圧縮要素8の固定スクロール2
4、27及び揺動スクロール28と基本的に同様であ
る。即ち、前記両固定スクロール79及び82も図3に
示す如く円板状の鏡板86、87と、この鏡板86、8
7の一方の面に立設された二条の渦巻き状ラップ88、
89、及び、91、92とで構成されている。そして、
両固定スクロール79、82はラップ88、89とラッ
プ91、92とが所定の間隔(揺動スクロール83の鏡
板93の厚さに略相当)を存して対向するように配置さ
れている。尚、各ラップ88、89、91、92の先端
にもチップシール48が取り付けられている。
Although the fixed scrolls 79 and 82 and the orbiting scroll 83 have a structure in which the wrap size is reduced as described later, the fixed scroll 2 of the compression element 8 is described.
4, 27 and the orbiting scroll 28 are basically the same. That is, both the fixed scrolls 79 and 82 are also disk-shaped end plates 86 and 87, as shown in FIG.
7, two spiral wraps 88 erected on one surface of 7,
It is composed of 89, 91, and 92. And
The fixed scrolls 79 and 82 are arranged so that the wraps 88 and 89 and the wraps 91 and 92 are opposed to each other with a predetermined gap (approximately equivalent to the thickness of the end plate 93 of the orbiting scroll 83). A tip seal 48 is also attached to the tip of each wrap 88, 89, 91, 92.

【0037】一方、前記揺動スクロール83も図3に示
すように円板状の鏡板93と、この鏡板93の両面に立
設された二条の渦巻き状ラップ94、96、及び、9
7、98と、鏡板93の一方の面の中央に突出されたピ
ン部99と、外方に四カ所突出して形成された腕部10
1・・・とで構成されている。尚、各ラップ94、9
6、97、98の先端部にもチップシール48が取り付
けられている。
On the other hand, as shown in FIG. 3, the orbiting scroll 83 also has a disk-shaped end plate 93, and two spiral wraps 94, 96, and 9 erected on both sides of the end plate 93.
7, 98, a pin portion 99 protruding in the center of one surface of the end plate 93, and an arm portion 10 formed by protruding four places outward.
It consists of 1 ... In addition, each lap 94, 9
Tip seals 48 are also attached to the tips of 6, 97 and 98.

【0038】この揺動スクロール83はラップ94、9
6の突出方向を固定スクロール79方向とし、ラップ9
7、98の突出方向を固定スクロール82方向にしてい
る。そして、固定スクロール79と揺動スクロール83
とはラップ88及び89とラップ94及び96が相互に
向かい合ってかみ合うようにして内部に複数の膨張空間
(圧力室)102を形成し、固定スクロール82と揺動
スクロール83とはラップ91及び92とラップ97及
び98が相互に向かい合ってかみ合うようにして内部に
複数の膨張空間102を形成するようにしている。
The orbiting scroll 83 has wraps 94, 9
The protruding direction of 6 is the fixed scroll 79 direction, and the wrap 9
The protruding direction of 7, 98 is the fixed scroll 82 direction. Then, the fixed scroll 79 and the orbiting scroll 83
Means that the wraps 88 and 89 and the wraps 94 and 96 face each other and engage with each other to form a plurality of expansion spaces (pressure chambers) 102 therein, and the fixed scroll 82 and the orbiting scroll 83 form the wraps 91 and 92. The wraps 97 and 98 are intermeshing with each other to form a plurality of inflation spaces 102 therein.

【0039】軸受74には回転軸54の他端側に嵌合さ
れるボールベアリング(アンギュラ玉軸受)104が取
り付けられている。このボールベアリング104の揺動
スクロール83側には軸シール106が取り付けられて
いる。この軸シール106はテフロンなどから構成され
た弾性部材で、環状を呈しており、回転軸54の周面に
密着する。これによって、揺動スクロール83側とケー
ス51側とは軸シール106を境に隔絶されるかたちと
なる。
A ball bearing (angular ball bearing) 104 fitted to the other end of the rotary shaft 54 is attached to the bearing 74. A shaft seal 106 is attached to the orbiting scroll 83 side of the ball bearing 104. The shaft seal 106 is an elastic member made of Teflon or the like, has an annular shape, and is in close contact with the peripheral surface of the rotating shaft 54. As a result, the orbiting scroll 83 side and the case 51 side are separated from each other with the shaft seal 106 as a boundary.

【0040】107は電動要素11と揺動スクロール8
3とを連結する駆動部で、回転軸54の他端に形成され
て、その軸心に対して駆動部61と同位相で偏心してい
る。この駆動部107は、揺動スクロール83のピン部
99内に挿入されて揺動スクロール83を公転力を回転
軸54に伝達し、或いは、回転軸54の回転を揺動スク
ロール83に伝達するものである。
Reference numeral 107 denotes an electric element 11 and an orbiting scroll 8.
A drive unit that connects the drive shaft 3 and the drive unit 61. The drive unit 107 is inserted into the pin portion 99 of the orbiting scroll 83 to transmit the revolution force of the orbiting scroll 83 to the rotating shaft 54, or to transmit the rotation of the rotating shaft 54 to the orbiting scroll 83. Is.

【0041】駆動部107とピン部99間にはニードル
ベアリング111及びニードルベアリングシール112
が取り付けられている。このニードルベアリング111
にはグリスが封入されており、ニードルベアリングシー
ル112はこのグリスの飛散を防止するものである。ま
た、113は回転軸54にネジ止めされたバランスウエ
イトである。
A needle bearing 111 and a needle bearing seal 112 are provided between the driving portion 107 and the pin portion 99.
Is attached. This needle bearing 111
Is filled with grease, and the needle bearing seal 112 prevents the grease from scattering. Further, 113 is a balance weight screwed to the rotary shaft 54.

【0042】内側ハウジング78に形成された前記吐出
口9Dは固定スクロール79、82及び揺動スクロール
83の外側の膨張空間102に連通している。また、外
側ハウジング81に形成された前記吸入口9Sは中央の
膨張空間102に連通している。更に、114は前記揺
動スクロール83を前記固定スクロール79、82に対
して自転しないように円軌道上を公転させる偏心シャフ
トである。
The discharge port 9D formed in the inner housing 78 communicates with the expansion space 102 outside the fixed scrolls 79 and 82 and the orbiting scroll 83. The suction port 9S formed in the outer housing 81 communicates with the central expansion space 102. Further, 114 is an eccentric shaft that revolves the orbiting scroll 83 on a circular orbit so as not to rotate with respect to the fixed scrolls 79 and 82.

【0043】この場合、偏心シャフト114は外側ハウ
ジング81に四カ所設けられており、一端は外側ハウジ
ング81にボールベアリング116を介して固定され、
他端は揺動スクロール83の各腕部101・・・にボー
ルベアリング117を介してそれぞれ固定されている。
尚、118は偏心シャフト114の取付部分を隠蔽する
カバーである。
In this case, the eccentric shaft 114 is provided at four locations on the outer housing 81, one end of which is fixed to the outer housing 81 via ball bearings 116.
The other ends are fixed to the respective arm portions 101 ... Of the orbiting scroll 83 via ball bearings 117.
Reference numeral 118 is a cover that conceals the mounting portion of the eccentric shaft 114.

【0044】前記主ハウジング77内にはオイル通路1
19が形成されており、このオイル通路119の一端は
主ハウジング77上面の供給孔121にて外部に連通
し、他端はボールベアリング104に達している。そし
て、供給孔121から供給されたオイルはオイル通路1
19を経てボールベアリング104に供給され、潤滑し
た後、ケース51の主ハウジング77近傍の底面に形成
された流出孔122から外部に排出される。このときに
電動要素11などの各機器の発する熱も外部に持ち出さ
れる。尚、このオイルは軸シール106によって揺動ス
クロール83側への侵入を阻止される。
The oil passage 1 is provided in the main housing 77.
19 is formed, one end of this oil passage 119 communicates with the outside through a supply hole 121 on the upper surface of the main housing 77, and the other end reaches the ball bearing 104. The oil supplied from the supply hole 121 is supplied to the oil passage 1
After being supplied to the ball bearing 104 via 19 and lubricated, the ball bearing 104 is discharged to the outside from an outflow hole 122 formed in the bottom surface of the case 51 near the main housing 77. At this time, heat generated by each device such as the electric element 11 is also taken out. The oil is prevented from entering the orbiting scroll 83 by the shaft seal 106.

【0045】また、主ハウジング77の内側ハウジング
78側の面には真空断熱パネル123が埋設され、内側
ハウジング78に面接触している。この真空断熱パネル
123は所定の容器内に断熱材を封入して真空引きした
ものであるが、この真空断熱バルブ123部分の主ハウ
ジング77の凹所を真空引きして真空室としたものでも
良いものである。
A vacuum heat insulating panel 123 is embedded in the surface of the main housing 77 on the inner housing 78 side and is in surface contact with the inner housing 78. The vacuum heat insulating panel 123 is made by enclosing a heat insulating material in a predetermined container and evacuating it. However, the recess of the main housing 77 in the vacuum heat insulating valve 123 may be evacuated to form a vacuum chamber. It is a thing.

【0046】ここで、前記圧縮要素8の吐出圧力Pdと
吸入圧力Psの圧力比Pd/Psは1.6以上1.7以
下に設定されている。また、前記圧縮要素8の排除容積
VCと、膨張要素9の排除容積VEの排除容積比VC/
VEは1.5以上1.7以下に設定されている。
Here, the pressure ratio Pd / Ps between the discharge pressure Pd of the compression element 8 and the suction pressure Ps is set to 1.6 or more and 1.7 or less. Further, the excluded volume ratio VC of the excluded volume VC of the compression element 8 and the excluded volume VE of the expansion element 9 is VC /
VE is set to 1.5 or more and 1.7 or less.

【0047】そして、係る排除容積比VC/VEを構成
するに際して、図4に示す如く圧縮要素8の各ラップ3
3、34、36、37、41、42、43及び44の高
さをHとした場合、スクロールの巻数・基礎円半径など
のパラメータはそのままで、膨張要素9の各ラップ8
8、89、91、92、94、96、97及び98の高
さhを、h<Hとする。
When constructing the excluded volume ratio VC / VE, each wrap 3 of the compression element 8 is formed as shown in FIG.
When the heights of 3, 34, 36, 37, 41, 42, 43, and 44 are H, parameters such as the number of turns of the scroll and the radius of the base circle are unchanged, and the wraps 8 of the expansion element 9 are retained.
The height h of 8, 89, 91, 92, 94, 96, 97 and 98 is set to h <H.

【0048】これにより、圧縮要素8と膨張要素9の他
のパラメータを共通化することができるようになり、ス
クロールの設計・製造に係るコスト削減を図れるように
なる。
As a result, the other parameters of the compression element 8 and the expansion element 9 can be made common, and the cost for designing and manufacturing the scroll can be reduced.

【0049】このように構成されたスクロール流体機械
3において、電動要素11を回転させると、その回転力
が回転軸54を介して圧縮要素8の揺動スクロール28
に伝えられる。すなわち、揺動スクロール28はこのス
クロールのピン部46に挿入された回転軸54の駆動部
61で駆動され、偏心シャフト66によって固定スクロ
ール24、27に対して自転しないように円軌道上を公
転させられる。
In the scroll fluid machine 3 configured as described above, when the electric element 11 is rotated, the rotational force of the electric element 11 is transmitted through the rotary shaft 54 to the orbiting scroll 28 of the compression element 8.
Be transmitted to. That is, the orbiting scroll 28 is driven by the drive portion 61 of the rotating shaft 54 inserted into the pin portion 46 of the scroll, and revolves on the circular orbit by the eccentric shaft 66 so as not to rotate with respect to the fixed scrolls 24 and 27. To be

【0050】そして、固定スクロール24及び27と揺
動スクロール28とはこれらのスクロールで形成された
両面の圧縮空間49、49を外方から内方へ向かって次
第に縮小させ、吸入口8Sから流入した空気を圧縮す
る。この圧縮された空気は外側ハウジング26の吐出口
8Dから吐出される。
Then, the fixed scrolls 24 and 27 and the orbiting scroll 28 gradually reduce the compression spaces 49, 49 formed on these scrolls from the outside to the inside, and flowed in from the suction port 8S. Compress the air. The compressed air is discharged from the discharge port 8D of the outer housing 26.

【0051】このとき、揺動スクロール28の両面に圧
縮空間49、49が形成されることにより、揺動スクロ
ール28には両面からスラスト力が加わることになる。
これにより、片面にのみラップが形成されたものに比較
して、揺動スクロール28に加わるスラスト力は殆ど相
殺され、ピン部46に加わる力のみに抑えられることに
なる。従って、揺動スクロール28の転覆モーメントは
極力低減され、スラスト軸受や背圧室なども廃止するこ
とができるようになる。
At this time, since the compression spaces 49, 49 are formed on both sides of the orbiting scroll 28, thrust force is applied to the orbiting scroll 28 from both sides.
As a result, the thrust force applied to the orbiting scroll 28 is almost offset as compared with the case where the wrap is formed only on one surface, and the force applied to the pin portion 46 is suppressed. Therefore, the overturning moment of the orbiting scroll 28 is reduced as much as possible, and the thrust bearing and the back pressure chamber can be eliminated.

【0052】また、固定スクロール24、27及び揺動
スクロール28には二条のラップ33、34、36、3
7、41、42、43、44が形成されているので、空
気の吸入位置は4カ所(一条の場合には一カ所)とな
り、一回転において従来一回の吸気行程であったもの
が、90度毎に吸気を行うようになる。更に、一条の場
合に比して揺動スクロール28の揺動半径を縮小するこ
とが可能となる。これにより、揺動スクロール28を含
む重量物の偏心量を小さく抑え、遠心力を抑制しなが
ら、取り扱い空気流量を増加させることができるように
なり、バランスウエイト64、113などの小型化と、
トルク変動の小さい滑らかな運転を実現することができ
るようになる。
Further, the fixed scrolls 24, 27 and the orbiting scroll 28 are provided with two wraps 33, 34, 36, 3, 3.
Since 7, 41, 42, 43, and 44 are formed, there are four air intake positions (one position in the case of one article), and one intake stroke per rotation is 90 Inspired every time. Furthermore, it becomes possible to reduce the swing radius of the swing scroll 28 as compared with the case of one line. As a result, the eccentric amount of the heavy object including the orbiting scroll 28 can be suppressed to be small, the centrifugal force can be suppressed, and the handling air flow rate can be increased, and the balance weights 64, 113 and the like can be downsized.
It becomes possible to realize smooth operation with little torque fluctuation.

【0053】また、軸シール58によって圧縮空間49
へのオイルなどの侵入が阻止されることにより、圧力流
体(空気)の清浄度が保持されるようになり、圧力流体
の異物除去などの必要が無くなって、流体を直接利用す
ることが可能となる。
Further, the compression space 49 is provided by the shaft seal 58.
By preventing the invasion of oil etc. into the fluid, the cleanliness of the pressure fluid (air) is maintained, and it is not necessary to remove foreign matter from the pressure fluid, and the fluid can be used directly. Become.

【0054】特に、前記圧力比Pd/Psと圧縮要素8
のCOP(成績係数)の関係は前述の図5となるが、前
述の如く本発明では圧力比Pd/Psを1.6以上1.
7以下に設定しているので、この図からも明らかな如く
圧力を上昇させ過ぎずにCOPを高く維持することがで
きるようになる。
In particular, the pressure ratio Pd / Ps and the compression element 8
The COP (coefficient of performance) of FIG. 5 is as described above, but as described above, in the present invention, the pressure ratio Pd / Ps is 1.6 or more and 1.
Since it is set to 7 or less, the COP can be kept high without raising the pressure too much as is clear from this figure.

【0055】このようにして圧縮要素8から吐出された
高温・高圧の空気は、前述の如く熱交換器4及び6で冷
却された後、低温・高圧となって膨張要素9の吸入口9
Sに至る。このとき、膨張要素9の吸入圧力をPes、
吐出圧力をPedとすると、Pesは略Pdとなる。ま
た、電動要素11の回転力は回転軸54を介して膨張要
素9の揺動スクロール83に伝えられており、揺動スク
ロール83はこのスクロールのピン部111に挿入され
た回転軸54の駆動部107で駆動され、偏心シャフト
114によって固定スクロール79、82に対して自転
しないように円軌道上を公転させられている。
The high-temperature, high-pressure air discharged from the compression element 8 in this manner is cooled by the heat exchangers 4 and 6 as described above, and then becomes low-temperature, high-pressure air, and the suction port 9 of the expansion element 9 is cooled.
To S. At this time, the suction pressure of the expansion element 9 is Pes,
When the discharge pressure is Ped, Pes is approximately Pd. Further, the rotational force of the electric element 11 is transmitted to the oscillating scroll 83 of the expansion element 9 via the rotating shaft 54, and the oscillating scroll 83 is a drive unit of the rotating shaft 54 inserted into the pin portion 111 of this scroll. It is driven by 107 and is revolved on a circular orbit by the eccentric shaft 114 so as not to rotate with respect to the fixed scrolls 79 and 82.

【0056】そして、固定スクロール79及び82と揺
動スクロール83とはこれらのスクロールで形成された
両面の膨張空間102、102を内方から外方へ向かっ
て次第に拡張させ、吸入口9Sから流入した空気を膨張
させる。この膨張した温度低下した空気は内側ハウジン
グ78の吐出口9Dから吐出される。
The fixed scrolls 79 and 82 and the orbiting scroll 83 gradually expand the expansion spaces 102, 102 formed by these scrolls from the inside to the outside, and flowed in from the suction port 9S. Inflate the air. The expanded air having the lowered temperature is discharged from the discharge port 9D of the inner housing 78.

【0057】このとき、揺動スクロール83も両面に膨
張空間102、102が形成されることにより、前述と
同様にスラスト力が相殺されるようになる。また、固定
スクロール79、82及び揺動スクロール83にも二条
のラップ88、89、91、92、94、96、97、
98が形成されているので、前述同様に揺動スクロール
83の揺動半径が縮小されることになる。また、軸シー
ル106によって膨張空間102へのオイルなどの侵入
も同様に阻止される。
At this time, the orbiting scroll 83 also has the expansion spaces 102, 102 formed on both sides thereof, so that the thrust forces are canceled in the same manner as described above. In addition, the fixed scrolls 79 and 82 and the orbiting scroll 83 also have two wraps 88, 89, 91, 92, 94, 96, 97,
Since 98 is formed, the swing radius of the swing scroll 83 is reduced as described above. Further, the shaft seal 106 also prevents oil and the like from entering the expansion space 102.

【0058】また、膨張空間102、102内における
圧力流体(空気)の膨張により発生する力は、回転軸5
4に伝達されて電動要素11の回転を補填することにな
る。即ち、空気の膨張を利用することにより、膨張要素
9にて電動要素11の駆動力の回収を行うことができる
ようになり、効率が改善される。
The force generated by the expansion of the pressure fluid (air) in the expansion spaces 102, 102 is
4 and the rotation of the electric element 11 is compensated. That is, by utilizing the expansion of air, the expansion element 9 can recover the driving force of the electric element 11, and the efficiency is improved.

【0059】更に、主ハウジング77には内側ハウジン
グ78と接触する面に真空断熱パネル123が取り付け
られているので、両者間の熱伝達は僅かに残った面接触
部分からのみとなる。これにより、電動要素11側から
膨張要素9に伝達される熱を最小限とし、膨張要素9に
おける低温発生に与える悪影響を最小限に抑制して低温
発生効率を更に向上させることができるようになる。
Further, since the vacuum heat insulating panel 123 is attached to the surface of the main housing 77 which is in contact with the inner housing 78, the heat transfer between the two is only from the slightly remaining surface contact portion. As a result, the heat transferred from the electric element 11 side to the expansion element 9 can be minimized, the adverse effect on the low temperature generation in the expansion element 9 can be minimized, and the low temperature generation efficiency can be further improved. .

【0060】特に、前述の如く圧縮要素8の排除容積V
Cと、膨張要素9の排除容積VEの排除容積比VC/V
Eを1.5以上1.7以下に設定しているので、圧縮要
素8の吐出圧力Pdを確保して、膨張要素9において効
率的な空気の断熱膨張を実現できるようになる。
In particular, the displacement volume V of the compression element 8 is as described above.
C and the excluded volume ratio VC / V of the excluded volume VE of the expansion element 9
Since E is set to 1.5 or more and 1.7 or less, it is possible to secure the discharge pressure Pd of the compression element 8 and realize efficient adiabatic expansion of air in the expansion element 9.

【0061】尚、膨張要素9から吐出された低温空気は
前述の如く被冷却空間2に供給されて冷却作用を発揮す
るものである。
The low temperature air discharged from the expansion element 9 is supplied to the cooled space 2 as described above, and exerts a cooling effect.

【0062】[0062]

【発明の効果】以上詳述した如く請求項1の発明によれ
ば、空気サイクル式冷却装置の圧縮手段の排除容積VC
と、膨張手段の排除容積VEの排除容積比VC/VEを
1.5以上1.7以下としたので、圧縮手段の吐出圧力
を確保して、膨張手段において効率的な空気の断熱膨張
を実現し、冷却効果の改善を図ることができるようにな
る。
As described above in detail, according to the first aspect of the invention, the excluded volume VC of the compression means of the air cycle cooling device is set.
Since the excluded volume ratio VC / VE of the excluded volume VE of the expansion means is set to 1.5 or more and 1.7 or less, the discharge pressure of the compression means is secured, and efficient adiabatic expansion of air is realized in the expansion means. However, the cooling effect can be improved.

【0063】また、請求項2の発明によれば、圧縮手段
の吐出圧力Pdと吸入圧力Psの比Pd/Psを1.6
以上1.7以下としたので、圧力を上昇させ過ぎずにC
OPを高く維持することができるものである。
According to the second aspect of the invention, the ratio Pd / Ps of the discharge pressure Pd and the suction pressure Ps of the compression means is 1.6.
Since the above is 1.7 or less, C does not increase too much.
The OP can be kept high.

【0064】更に、請求項3〜請求項5の発明によれ
ば、圧縮要素にて空気サイクル式冷却装置の圧縮手段を
構成し、膨張要素にて同冷却装置の膨張手段を構成する
ことにより、前記種々の作用効果を享受することができ
るようになり、請求項1及び請求項2の空気サイクル式
冷却装置に極めて好適なスクロール流体機械となる。
Further, according to the inventions of claims 3 to 5, the compression element constitutes the compression means of the air-cycle cooling device, and the expansion element constitutes the expansion means of the cooling device. It becomes possible to enjoy the various effects described above, and the scroll fluid machine is extremely suitable for the air cycle cooling device according to the first and second aspects.

【0065】特に、一台のスクロール流体機械が備える
圧縮要素及び膨張要素にて圧縮手段と膨張手段を構成で
きるので、部品点数と構成の簡素化による生産性の向上
とコストの低減を図ることができるようになる。また、
空気の膨張を利用することにより、膨張要素にて電動要
素の駆動力の回収を行うことができるようになり、著し
い効率の改善を図ることが可能となる。
In particular, since the compression means and the expansion means can be constituted by the compression element and the expansion element included in one scroll fluid machine, the productivity and the cost can be reduced by simplifying the number of parts and the configuration. become able to. Also,
By utilizing the expansion of air, the expansion element can recover the driving force of the electric element, and it is possible to significantly improve the efficiency.

【0066】また、請求項4の発明によれば、圧縮要素
と膨張要素を構成するスクロールのラップの高さにより
排除容積比VC/VEを構成するようにしたので、圧縮
要素と膨張要素の他のパラメータを共通化することがで
きるようになり、設計・製造に係る一層のコスト削減を
図れるものである。
Further, according to the invention of claim 4, the excluded volume ratio VC / VE is constituted by the height of the scroll wrap constituting the compression element and the expansion element. The parameters can be made common, and the cost for designing and manufacturing can be further reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明を適用した空気サイクル式冷却装置の構
成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of an air cycle cooling device to which the present invention is applied.

【図2】本発明を適用したスクロール流体機械の断面図
である。
FIG. 2 is a sectional view of a scroll fluid machine to which the present invention is applied.

【図3】図2のスクロール流体機械の圧縮要素及び膨張
要素を構成する固定スクロール及び揺動スクロールの分
解斜視図である。
FIG. 3 is an exploded perspective view of a fixed scroll and an orbiting scroll that constitute a compression element and an expansion element of the scroll fluid machine of FIG.

【図4】本発明のスクロール流体機械の圧縮要素と膨張
要素の各スクロールの寸法関係を比較する図である。
FIG. 4 is a diagram comparing the dimensional relationship of each scroll of the compression element and the expansion element of the scroll fluid machine of the present invention.

【図5】圧縮要素の圧力比Pd/PsとCOP(成績係
数)の関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between a pressure ratio Pd / Ps of a compression element and COP (coefficient of performance).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 空気サイクル式冷却装置 2 被冷却空間 3 スクロール流体機械 4 水−空気熱交換器 6 空気−空気熱交換器 8 圧縮要素 9 膨張要素 11 電動要素 24、27、79、82 固定スクロール 28、83 揺動スクロール 33、34、36、37、41、42、43、44、8
8、89、91、92、94、96、97、98 ラッ
プ 46、99 ピン部 54 回転軸 61、107 駆動部 58、106 軸シール
1 Air Cycle Cooling Device 2 Cooled Space 3 Scroll Fluid Machine 4 Water-Air Heat Exchanger 6 Air-Air Heat Exchanger 8 Compression Element 9 Expansion Element 11 Electric Element 24, 27, 79, 82 Fixed Scroll 28, 83 Swing Dynamic scroll 33, 34, 36, 37, 41, 42, 43, 44, 8
8, 89, 91, 92, 94, 96, 97, 98 Wrap 46, 99 Pin portion 54 Rotating shaft 61, 107 Drive portion 58, 106 Shaft seal

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平8−285399(JP,A) 特開 平3−59355(JP,A) 特表 平10−508937(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 9/00 301 F25B 9/00 F25B 9/06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-8-285399 (JP, A) JP-A-3-59355 (JP, A) JP-A-10-508937 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) F25B 9/00 301 F25B 9/00 F25B 9/06

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 空気を作動媒体とし、圧縮手段と、膨張
手段と、圧縮空気を冷却する冷却器とを備えた空気サイ
クル式冷却装置において、 前記圧縮手段の排除容積VCと、前記膨張手段の排除容
積VEの排除容積比VC/VEを1.5以上1.7以下
としたことを特徴とする空気サイクル式冷却装置。
1. An air cycle cooling device comprising air as a working medium, a compression means, an expansion means, and a cooler for cooling the compressed air, wherein an exclusion volume VC of the compression means and an expansion volume of the expansion means. An air cycle cooling device, wherein an excluded volume ratio VC / VE of an excluded volume VE is set to be 1.5 or more and 1.7 or less.
【請求項2】 圧縮手段の吐出圧力Pdと吸入圧力Ps
の圧力比Pd/Psを1.6以上1.7以下としたこと
を特徴とする請求項1の空気サイクル式冷却装置。
2. A discharge pressure Pd and a suction pressure Ps of the compression means.
The air cycle type cooling device according to claim 1, wherein the pressure ratio Pd / Ps of 1.6 is set to 1.6 or more and 1.7 or less.
【請求項3】 圧縮要素と膨張要素、及び、電動要素と
を備え、前記圧縮要素及び膨張要素はそれぞれ、鏡板と
この鏡板に立設された渦巻き状のラップとを有してハウ
ジングに固定された固定スクロールと、鏡板とこの鏡板
に立設されて前記固定スクロールのラップと互いにかみ
合う渦巻き状のラップとピン部とを有する揺動スクロー
ルにより構成され、前記電動要素は回転軸を有し、この
回転軸の両端に形成された駆動部は、それぞれ前記圧縮
要素と膨張要素の揺動スクロールのピン部に挿入される
と共に、前記圧縮要素の排除容積VCと、前記膨張要素
の排除容積VEの排除容積比VC/VEは1.5以上
1.7以下とされていることを特徴とするスクロール流
体機械。
3. A compression element, an expansion element, and an electric element are provided, and each of the compression element and the expansion element has an end plate and a spiral wrap standing on the end plate, and is fixed to a housing. A fixed scroll, an end plate and an orbiting scroll having a spiral wrap standing on the end plate and meshing with the wrap of the fixed scroll, and a pin portion, and the electric element has a rotating shaft, The drive portions formed at both ends of the rotary shaft are inserted into the pin portions of the orbiting scroll of the compression element and the expansion element, respectively, and the exclusion volume VC of the compression element and the exclusion volume VE of the expansion element are removed. A scroll fluid machine having a volume ratio VC / VE of 1.5 or more and 1.7 or less.
【請求項4】 前記圧縮要素と膨張要素を構成するスク
ロールのラップの高さにより、前記排除容積比VC/V
Eを構成したことを特徴とする請求項3のスクロール流
体機械。
4. The excluded volume ratio VC / V is determined by the height of the wrap of the scroll which constitutes the compression element and the expansion element.
The scroll fluid machine according to claim 3, wherein E is configured.
【請求項5】 圧縮要素の吐出圧力Pdと吸入圧力Ps
の圧力比Pd/Psは1.6以上1.7以下とされてい
ることを特徴とする請求項3又は請求項4のスクロール
流体機械。
5. A discharge pressure Pd and a suction pressure Ps of the compression element.
5. The scroll fluid machine according to claim 3, wherein the pressure ratio Pd / Ps is 1.6 or more and 1.7 or less.
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