スクロール圧縮機のバイパス漏れに関する基礎研究 EJ09A019 加川謙良 1. はじめに近年，低振動・低騒音・高効率という特徴を持ったスクロール圧縮機が空調用圧縮機として数多く利用されている．スクロール圧縮機では焼き付き防止のため，固定スクロールと旋回スクロールの間に微小な隙間が設けられている．本研究室では過去に軸方向隙間からの半径方向漏れと半径方向隙間からの接線方向漏れについて研究が行われていた．その結果，半径方向隙間からの接線方向漏れと比べて軸方向隙間からの半径方向漏れが多い事が分かっている．その対策として軸方向隙間からの半径方向漏れを軽減するため，ラップ面に窪みを設けチップシールをはめ込んでいる圧縮機がある．これにより，半径方向漏れを軽減する事が出来たが，依然として図 1(a)の赤色で示すような隙間が出来る．その結果，図 1.(b)の矢印で示している方向に継続的に冷媒が漏れだすという事が考えられる．本研究ではこの漏れをバイパス漏れと呼んでいる．このバイパス漏れもこれまでのめにメタノールを使用した．またメタノールは透明で見えにくいためメチレンブルーを使い青色に着色を行いメタノールの流れを確認しやすくした．実験装置の簡略図を図 3 に示す．高圧側にはメタノールの入ったタンクを接続し，低圧側には排気用のタンクを接続した．そして真空ポンプを使い低圧側の空気を吸い出すことでメタノールを漏れ通路に流した．実験装置高圧側メタノール図 3. 実験装置の簡略図旋回スクロール 3．実験結果図 4 にメタノールが漏れ通路を流れている様子を示す．中央の青い部分が漏れ通路に流れているメタノール，下側の赤銅色部分がテストピースの上面に塗り付けた液体ガスケット，上側にはチップシールの役割を果たすプレートが漏れ通路に被さるように装着されている．メタノールは高圧側の図 4.(a)の赤矢印で示すようにメタノールが高圧側から低圧側へラップ面に沿って流れている事がわかる．また，実験後の装置を観察すると図 4.(b)に示すように漏れ通路にメタノールが付着していた．この事からチップシールの下にメタノールが潜り込こみ漏れ通路を流れたという事が分かる． a r 旋回スクロール固定スクロール 0 (a)断面図排気用タンク真空ポンプ固定スクロール Tip Seal Plate チップシール低圧側 (b)平面図図 1. バイパス漏れ簡略図研究同様に圧縮機の効率に直接影響を与える事が考えられる．現段階の圧縮機の最適設計シミュレーションでは，バイパス漏れを考慮して解析を行っているが，その結果をより信頼性の高いものにするため実験的研究を行う必要がある．そこで本研究では，スクロール圧縮機のバイパス漏れ隙間を模擬した実験装置を製作し，冷媒が想定通り流れているかを可視化して確かめた．漏れ通路低圧側高圧側テストピース 2. 実験装置および実験方法今回の実験では図 2.(a)，(b)に示すようなスクロール圧縮機のバイパス漏れ隙間を模擬した実験装置を製作し実験を行った．高圧気室漏れ通路低圧気室実験装置を構成する 3 枚のプレートの内の中央の部分に当たる．漏れ通路部は隙大気解放弁間ゲージを使いテストピース 10µm に設定した．漏れ通路以 (a). 図面外からの流体の漏れを防ぐためにねじ穴部分とテストピースが接する面に液体ガスケット塗り付けた．漏れ通路に流す流体は実験装置の錆 (b). 実物を防止するた図 2. 試験隙間モデル (a). バイパス漏れ風景 (b). 漏れ通路図 4. 実験結果 4．終わりにスクロール圧縮機のバイパス漏れ隙間を模擬した実験装置を製作し，可視化する事によって実際に冷媒が流れる通路を把握する事ができた．今後は冷媒 R410-a を使い圧力降下特性，管摩擦係数等を調べ，シュミレーションと比較し，バイパス漏れの特性を調べいく必要がある． 5