JP2000291573A

JP2000291573A - スクロール圧縮機

Info

Publication number: JP2000291573A
Application number: JP11098029A
Authority: JP
Inventors: Hiroki Tagami; 浩樹田上; Taisei Kobayakawa; 大成小早川; Masahiro Tsubokawa; 正浩坪川; Hideto Oka; 秀人岡; Sadayuki Yamada; 定幸山田; Hiromasa Ashitani; 博正芦谷
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-04-05
Filing date: 1999-04-05
Publication date: 2000-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】容積の違う一対の圧縮室での過圧縮に適正に
対応できるようにする。【解決手段】一対の圧縮室３、４の一方と他方との容
積が異なり、容積の違いに応じてバイパスポート５、６
を通じた各圧縮室３、４からの早期吐出経路１１、１２
の通路断面積を、バイパスポート５、６の数によって、
あるいは圧縮室３、４が所定の圧力以上となったときに
バイパスポート５、６を開くリード弁のリフト量によっ
て、異なって設定することにより、上記の目的を達成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は業務用および家庭用
の主として冷凍空調に使用されるスクロール圧縮機に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】冷凍空調用の電動圧縮機としては、スク
ロール式の圧縮機が高効率、低騒音、低振動という特徴
を活かして実用化されてきた。スクロール圧縮機は図６
に示すように、固定スクロールｃと円軌道運動される旋
回スクロールｄとの間に一対の圧縮室ａ１、ａ２が形成
される。冷暖房運転時に各圧縮室ａ１、ａ２の冷媒が所
定の圧力以上の過圧縮な状態になることが個々にある。
設定モードでの効率のよい適正運転のために過圧縮は、
一対の圧縮室ａ１、ａ２に所定位置で開口するバイパス
ポートｂ１、ｂ２を通じた過圧縮冷媒の早期吐出、つま
り最終圧縮位置近くでの吐出を図ることで解消するよう
にされる。

【０００３】バイパスポートｂ１、ｂ２のそれぞれは、
圧縮室ａ１、ａ２が図７に示す（ａ）〜（ｄ）、（ａ）
のように旋回スクロールｄの旋回角度を増すのにつれて
外周部から中心部に移動しながら容積を縮小していく圧
縮動作の進行に伴い、それら圧縮室ａ１、ａ２のうちの
対応するものだけに開口して働く必要がある。従って、
その大きさは旋回スクロールｄの羽根ｄ１の厚みより小
さいことが要求される。そこで従来、過圧縮状態の冷媒
を瞬時に吐出するために必要な通路断面積は、バイパス
ポートｂ１、ｂ２を図６に示すように複数ずつ設けるこ
とによって条件を満たすようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、運転モード
の多様化は、スクロール圧縮機もインバータ制御などに
よって速度可変に運転してその時々に最適な運転状態が
得られるようにすることや、ガスインジェクションも運
転モードによっては遮断したり、遮断を解除したりする
ことが必要になってきている。

【０００５】これに対応して本出願人は、固定スクロー
ルと速度可変な旋回スクロールとの間に閉じ込み終了時
の密閉容積が違う一対の圧縮室を形成したスクロール圧
縮機を先に提案している。容積の大きな圧縮室は例え
ば、ガスインジェクション遮断状態での低負荷運転時の
性能を確保しながら、低いインジェクション圧にて高負
荷運転となる暖房時等に高いガスインジェクション性能
が得られるようにするのに役立つ。

【０００６】しかし、過圧縮状態に対応するのに、従来
のように一対の圧縮室の双方に同じ条件のバイパスポー
トを設けるのでは対応し切れないことが判明した。

【０００７】本発明の目的は、容積の違う一対の圧縮室
での過圧縮に適正に対応できるスクロール圧縮機を提供
することになる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のスクロール圧縮機は、固定スクロールと円
軌道運動される旋回スクロールとの間に形成する一対の
圧縮室が所定の圧力以上のときに開くバイパスポートを
通じて圧縮流体の早期吐出を図るのに、一対の圧縮室の
一方と他方との容積が異なり、容積の違いに応じてバイ
パスポートを通じた各圧縮室からの早期吐出経路の通路
断面積を設定したことを主たる特徴とし、通路断面積は
通常、容積の大きい圧縮室に対して容積の小さい圧縮室
よりも大きく設定する。通路断面積はバイパスポートの
数によって設定してもよいし、圧縮室が所定の圧力以上
となったときにバイパスポートを開くバイパス弁のリフ
ト量によって設定することもできる。

【０００９】このように、一対の圧縮室につきその容積
の大きさの違いに応じた通路断面積を持ったバイパスポ
ートなどによる早期吐出経路を通じて過圧縮流体の早期
吐出を図ると、各圧縮室での過圧縮流体の早期吐出が圧
縮室の大きさの違いに係わらずほぼ均等に過不足なく達
成され、効率が向上し運転状態がより安定する。

【００１０】このような各圧縮室での過圧縮防止の均等
化のためには、一対の圧縮室のバイパスポートが、ほぼ
同じ圧力以上のときに開くようにするのがよくより効率
が向上するし、一対の圧縮室のバイパスポートが、対応
する圧縮室にほぼ同時に開口するようにすると、一対の
圧縮室双方で同じような過圧縮状態が生じているときに
ほぼ同時に働くので、騒音の発生回数が半減することに
なる。

【００１１】本発明のそれ以上の目的および特徴は、以
下の説明と図面の記載から明らかになる。本発明のそれ
ぞれの特徴は単独で、あるいは必要に応じた種々な組み
合わせで複合して用いることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の代表的な実施の形
態についてその実施例とともに図１〜図５を参照しなが
ら説明し、本発明の理解に供する。

【００１３】本実施の形態は冷凍空調用の横向き設置型
で密閉型のスクロール圧縮機とした場合の一例である。
従って取り扱う流体は冷媒であり、以下これを採用して
説明する。しかし、本発明はこれに限られることはな
く、冷凍空調以外の用途に用いられる場合も含むし、設
置の向きや密閉かどうかは自由に選択できる。

【００１４】本実施の形態は図１、図４に示すように、
固定スクロール１と円軌道運動される旋回スクロール２
との間に形成する一対の圧縮室３、４が所定の圧力以上
のときに開くバイパスポート５、６を通じて圧縮流体の
早期吐出を図るようにしている。図１に示す実施例では
固定スクロール１の羽根１ａが２周と３／４の長さで設
けられているのに対し、旋回スクロール２の羽根２ａが
２周と１／４の長さで設けられ、それらの間に形成され
る一方の圧縮室３は他方の圧縮室４より閉じ込み終了時
の容積が大きくなっている。これにより、容積の大きな
圧縮室３は例えば、上記したようにガスインジェクショ
ン遮断状態での低負荷運転時の性能を確保しながら、低
いインジェクション圧にて高負荷運転となる暖房時等に
高いガスインジェクション性能が得られるようにするの
に貢献することができる。

【００１５】このように、本実施の形態では一対の圧縮
室３、４の一方と他方との容積が異なり、容積の違いに
応じてバイパスポート５、６を通じた各圧縮室３、４か
らの図１、図２、図５に示す早期吐出経路１１、１２の
通路断面積を設定する。具体的には、通路断面積は通
常、容積の大きい圧縮室３に対して容積の小さい圧縮室
４よりも大きく設定する。

【００１６】通路断面積は早期吐出経路１１、１２の大
半部分をなすバイパスポート５、６の数によって設定す
ることができ、図１、図２に示す実施例では羽根２ａの
厚みよりも小さくした、同じ通路断面積を持ったバイパ
スポート５、６を、容積の大きな圧縮室３については３
つのバイパスポート５を設け、容積の小さな圧縮室４に
ついては２つのバイパスポート６を設け、圧縮室３での
早期吐出経路１１の通路断面積が圧縮室４での早期吐出
経路１２の通路断面積よりも大きくなるようにしてい
る。しかし、バイパスポート５、６双方の通路断面積が
違ってもよいし、バイパスポート５どうし、あるいはバ
イパスポート６どうしの通路断面積もそれぞれ同一であ
る必要はない。複数のバイパスポート５の総通路断面積
が、複数のバイパスポート６の総通路断面積よりも所定
の割合だけ大きくなればよい。この割合は圧縮室３の圧
縮室４に対する容積の大きさの割合による。

【００１７】図２、図３に示すように各バイパスポート
５、６は固定スクロール１の背面に設けられたばね板よ
りなるバイパス弁としてのリード弁１３、１４によって
常閉され、圧縮室３、４が所定の圧力以上になったとき
に開いて前記過圧縮冷媒の早期吐出を行うようにしてあ
る。各リード弁１３、１４はその背部の図３に示すよう
なストッパ１５とともに図５に示すようにボルト１６に
よって固定スクロール１に固定され、リード弁１３、１
４が図５に仮想線で示すように開くときのリフト量Ｌが
規制されるようになっている。

【００１８】以上のように、一対の圧縮室３、４につき
その容積の大きさの違いに応じた通路断面積を持ったバ
イパスポート５、６を通じて過圧縮流体の早期吐出を図
ると、各圧縮室３、４での過圧縮冷媒の早期吐出が圧縮
室３、４の大きさの違いにかかわらずほぼ均等に過不足
なく達成され、効率が向上し運転状態がより安定する。

【００１９】図１に示す実施例ではこのような各圧縮室
３、４での過圧縮防止の均等化のために、一対の圧縮室
３、４のバイパスポート５、６を、ほぼ同じ圧力以上の
ときに開くようにリード弁１３、１４のばね力を設定し
てあり、これによって効率が向上する。また、一対の圧
縮室３、４のバイパスポート５、６は図４の（ａ）から
（ｄ）、（ａ）に示すように旋回スクロール２の旋回角
が増すのに伴い対応する圧縮室３、４にほぼ同時に通
じ、ほぼ同時に閉じるようにしてある。これにより、一
対の圧縮室３、４双方で同じような過圧縮状態が生じて
いるときにリード弁１３、１４がほぼ同時に働くので、
騒音の発生回数が半減することになる。

【００２０】なお、リード弁１３、１４が図５に仮想線
で示すように開くときの冷媒通路も過圧縮冷媒の早期吐
出経路１１、１２を形成する。従って、バイパスポート
５、６により早期吐出経路１１、１２の通路断面積を違
わせるのに代わって、あるいはそれと協働して、早期吐
出経路１１、１２の通路断面積を違わせるためにリード
弁１３、１４のリフト量Ｌを違わせて対応することもで
きる。

【００２１】図５に示す実施例のスクロール圧縮機は、
固定スクロール１と旋回スクロール２とで構成するスク
ロール式の圧縮機構２０が旋回スクロール２を旋回駆動
する電動機２１とともに密閉容器２２内に設けられ、メ
ンテナンスフリーなスクロール圧縮機をなしている。電
動機２１は固定子２１ａが密閉容器２２内に焼き嵌めな
どして固定され、回転子２１ｂに直結したクランク軸２
３の主軸２３ａに有する偏心した軸や孔である偏心部２
３ｂによって、これと嵌まり合う旋回スクロール２の受
動部２ｂを介して旋回スクロール２を固定スクロール１
に対して円軌道運動させ、圧縮室３、４が外周部にある
ときに固定スクロール１の外周部にある吸入口２４を通
じて冷媒を吸入しながらそれを異なった容積で閉じ込
み、圧縮室３、４が中心部に移動するのにつれて容積が
縮小することによって閉じ込んだ冷媒を圧縮し固定スク
ロール１のほぼ中央位置にある吐出口２５に吐出する。
この吐出口２５にもリード弁２６が設けられ、前記スト
ッパ１５によって開き位置が規制されるようにしてあ
る。

【００２２】リード弁１３、１４、２６は図２に示すよ
うに１枚のばね板２７で一体に形成してあり、ストッパ
１５も１つの金属板に各リード弁１３、１４、２６のた
めのストッパ部１５ａ〜１５ｃを形成してある。しか
し、適宜に分割形成されてもよいし、リード弁１３、１
４、２６も他の形式の開閉弁で代替することもできる。
この場合、弁が開くリフト量によって過剰冷媒の早期吐
出経路１１、１２の通路断面積を設定する要素に利用す
るときは、それが可能な形式のものを採用することにな
る。

【００２３】クランク軸２３はその主軸２３ａとこれと
反対側の副軸２３ｃが、密閉容器２２内に焼き嵌めなど
して密着状態に取り付けられ、溶接などして固定された
主軸受部材３１および副軸受部材３２に軸受３３、３４
によって軸受され、主軸受部材３１に固定スクロール１
をボルト３５によって固定し、主軸受部材３１と旋回ス
クロール２との間に旋回スクロール２が旋回駆動される
ときの自転を防止して円軌道運動するように規制する自
転防止機構としての一例のオルダムリング１３７を働か
せるとともに、固定スクロール１と主軸受部材３１との
間に旋回スクロール２を挟み込み、旋回スクロール２の
背部に形成した背圧室３７に導いた背圧によって旋回ス
クロール２を固定スクロール１の側に押圧して、圧縮し
た冷媒の圧力によって旋回スクロール２が固定スクロー
ル１から押し離されないようにして、前記冷媒の吸入、
圧縮、吐出の動作が確実に行われるようにする。

【００２４】圧縮機構２０からの吐出冷媒は固定スクロ
ール１の背面に設けたマフラー３８内に吐出し、密閉容
器２２内に直接吐出するときに生じる振動や騒音を防止
した上で、マフラー３８内から密閉容器２２内の電動機
２１の部分に通してそれを冷却し、その後密閉容器２２
外への吐出管４１を通じて冷凍サイクルに供給する。冷
凍サイクルから戻ってきた使用後の冷媒は、密閉容器２
２の吸入管４２を通じて吸入口２４へと吸入し、再度圧
縮する。

【００２５】密閉容器２２の下部はオイル４３を貯留す
るオイル溜４４としてある。オイル溜４４のオイル４３
はクランク軸２３によって駆動されるオイルポンプ４５
により吸入管４６を通じて吸い上げた後、クランク軸２
３内を縦通しているオイル供給通路２３ｂに高圧にして
吐出し、圧縮機構２０の各摺動部に供給するようにして
ある。オイル供給通路２３ｂの一部は前記背圧室３７に
絞り４７を介して通じ、絞り４７の絞り作用による安定
したオイル圧を前記背圧として働くようにしている。ま
た、背圧室３７から吸入口２４のある吸入室４８に固定
スクロール１内を経て通じる連絡路４９の途中に、背圧
が一定圧以上のときに開いて吸入室４８に逃がす背圧制
御弁機構５１が設けられ、運転状態によって背圧に変動
が生じるのを防止している。

【００２６】

【発明の効果】本発明のスクロール圧縮機によれば、上
記の説明で明らかなように、一対の圧縮室での過圧縮流
体の早期吐出が圧縮室の大きさの違いにかかわらずほぼ
均等に過不足なく達成され、効率が向上し運転状態がよ
り安定する。また、一対の圧縮室のバイパスポートが、
同じ圧力以上のときに開くことより効率が向上するし、
対応する圧縮室に同時に通じることにより、騒音の発生
回数が半減することになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る１つの実施例のスク
ロール圧縮機における固定スクロールと旋回スクロール
との間に圧縮室を形成した状態を示す圧縮機構の内部構
造図である。

【図２】図１の圧縮機構のバイパスポートおよびそれを
開閉するリード弁を示す固定スクロールの背面図であ
る。

【図３】図１のリード弁のストッパを示す平面図であ
る。

【図４】図１の圧縮機構の１サイクル分の圧縮動作状態
を示し、その（ａ）は旋回スクロールの旋回角が０度、
および３６０度のとき、その（ｂ）は９０度のとき、そ
の（ｃ）は１８０度のとき、その（ｄ）は２７０度のと
きを示している。

【図５】図１のスクロール圧縮機の全体構成を示す断面
図である。

【図６】従来のスクロール圧縮機における固定スクロー
ルと旋回スクロールとの間に圧縮室を形成した状態を示
す圧縮機構の内部構造図である。

【図７】図６の圧縮機構の１サイクル分の圧縮動作状態
を示し、その（ａ）は旋回スクロールの旋回角が０度、
および３６０度のとき、その（ｂ）は９０度のとき、そ
の（ｃ）は１８０度のとき、その（ｄ）は２７０度のと
きを示している。

【符号の説明】

１固定スクロール２旋回スクロール１ａ、２ａ羽根３、４圧縮室５、６バイパスポート１１、１２早期吐出経路１３、１４リード弁１５ストッパＬリフト量

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坪川正浩大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者岡秀人大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者山田定幸大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者芦谷博正大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内Ｆターム(参考） 3H039 AA02 AA04 AA12 BB02 BB17 BB21 BB28 CC02 CC03 CC27 CC29 CC30 CC40

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定スクロールと円軌道運動される旋回
スクロールとの間に形成する一対の圧縮室が所定の圧力
以上のときに開くバイパスポートを通じて過圧縮流体の
早期吐出を図るようにしたスクロール圧縮機であって、一対の圧縮室の一方と他方との閉じ込みの容積が異な
り、容積の違いに応じてバイパスポートを通じた各圧縮
室からの早期吐出経路の通路断面積を設定したことを特
徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】通路断面積は、バイパスポートの数によ
って設定した請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】通路断面積は、圧縮室が所定の圧力以上
となったときにバイパスポートを開くバイパス弁のリフ
ト量によって設定した請求項１に記載のスクロール圧縮
機。
【請求項４】一対の圧縮室のバイパスポートは、ほぼ
同じ圧力以上のときに開く請求項１〜３のいずれか一項
に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】一対の圧縮室のバイパスポートは、対応
する圧縮室にほぼ同時に開口する請求項１〜４のいずれ
か一項に記載のスクロール圧縮機。