JP2018076791A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】摩耗粉を発生せずバイパス弁の信頼性が高い高効率なスクロール圧縮を提供する。
【解決手段】本発明のスクロール圧縮機１は、旋回・固定スクロール６、５、圧縮室１０、吸込室１０ａ、電動機４、バイパス機構部を収容する密閉容器２を備え、バイパス機構部は、固定スクロール５に形成され、圧縮・吸込室１０、１０ａを連通可能なバイパスポート５ｂと、バイパスポート５ｂ内に配置され、固定スクロール５から遠ざかるように付勢され、圧縮・吸込室１０、１０ａ間を開閉可能なバイパス弁１１と、圧縮室１０と圧力切替装置１８とを圧力的に隔離するシール部材１１ｂとを有し、バイパス弁１１は、固定スクロール５の歯底面５ｓよりも突出する形状を有し、全負荷運転時、旋回スクロール６に押し付けられて圧縮室１０と吸込室１０ａとの間を閉塞し、旋回スクロール６に当接する先端部１１ａは、旋回スクロール６と同等以上の耐摩耗性を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、スクロール圧縮機に関する。

冷凍用や空調用などの冷凍サイクルに使用される冷媒圧縮機、あるいは、空気やその他のガスを圧縮するガス圧縮機のひとつに、スクロール圧縮機がある。また、幅広い負荷範囲に対して高効率を実現するため、容量制御機構を備える圧縮機が知られている。例えば、インバータを用いて圧縮機のモータ電流の周波数を可変とし、回転速度を電気的に制御することにより圧縮機の容量制御を行う方法はよく用いられる容量制御手法のひとつである。

しかしながら、回転速度が極端に低下すると圧縮室での冷媒漏れの増加やモータ効率の低下などにより、大幅に圧縮機効率が低下する。また、回転速度の極低速域では、油の粘性により軸受の油膜が保持できなくなり、軸受要素が直接接触して焼き付き等が生じるおそれがある。これらを防ぐため、実用上の回転速度には下限値が存在し、容量制御範囲にも下限がある。
そこで、容量制御範囲を回転速度制御の下限よりさらに拡大するため、機構的に冷媒の一部をバイパス循環させて圧縮する、冷媒量を制御する手法も複数考案されている。

例えば、特許文献１には、「互いに噛み合う渦巻き状のラップを鏡板上に備えた第１スクロール部材と第２スクロール部材の少なくとも一方が偏心回転運動をするとともに、両鏡板の内面の間でラップ同士が噛み合って圧縮室が形成された圧縮機構をケーシング 内に備え、第１スクロール部材の鏡板に形成されて上記圧縮室に連通する開口と、該開口を開閉するピストンとを有する運転容量制御機構を備えたスクロール圧縮機であって、上記ピストンは、上記開口を閉鎖する状態で、先端面が上記第１スクロール部材の鏡板の内面よりも突出する寸法公差に基づいて形成され、上記ピストンは、上記開口を閉鎖する状態で上記第１スクロール部材の鏡板の内面よりも突出する部分を先端部としたときに、少なくともその先端部がラップよりも耐摩耗性の低い材料により形成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。」が開示されている（請求項１参照）。

特開２００７−１５４７６２号公報

ところで、特許文献１のように、冷媒を圧縮する全負荷運転（通常運転）と、圧縮室内の冷媒の一部を圧縮せず吸込側へとバイパスさせ、圧縮開始時の容積を縮小することで容量を低減する部分負荷運転（調整運転）とを切り替える手法においては、バイパス弁（ピストン）と旋回スクロール（可動側ラップ）との隙間を極力小さくして全負荷運転時の冷媒の漏れを抑制することが求められる。

特許文献１では、バイパス弁の先端部を旋回スクロールよりも耐摩耗性の低い材料で形成することにより、一定時間運転させるとバイパス弁の先端面が摩耗して固定スクロール歯底面と同一面上に位置するようになると記載されている。しかしながら、この方法ではバイパス弁の摩耗粉が発生する。この摩耗粉が固定・旋回スクロールラップ間や軸受間等に噛み込まれることによって、これらを損傷し、もしくは背圧制御弁を詰まらせる等によって、圧縮機の性能が低下し、信頼性が大きく損なわれるおそれがある。

本発明は上記実状に鑑み創案されたものであり、摩耗粉を発生させることがなく、バイパス弁の信頼性が高い高効率なスクロール圧縮機の提供を目的とする。

前記課題を解決するため、第１の本発明のスクロール圧縮機は、旋回ラップを有する旋回スクロールと、固定ラップを有する固定スクロールと、前記旋回スクロールと前記固定スクロールにより形成される閉じた空間であり、作動流体を圧縮する圧縮室と、前記旋回スクロールと前記固定スクロールにより形成される開いた空間であり、圧縮される作動流体が吸い込まれる吸込室と、前記旋回スクロールを駆動する電動機と、前記圧縮室と前記吸込室を連通するバイパス機構部と、前記旋回スクロール、前記固定スクロール、前記圧縮室、前記吸込室、前記電動機、および前記バイパス機構部を収容する密閉容器とを備え、前記バイパス機構部は、前記固定スクロールに形成され、前記圧縮室と前記吸込室とを連通可能なバイパスポートと、前記バイパスポート内に配置され、弾性部材により前記旋回スクロールから遠ざかるように付勢され、前記圧縮室と前記吸込室との間を開閉可能なバイパス弁と、前記圧縮室と前記圧力切替装置とを圧力的に隔離するシール部材とを有し、前記バイパス弁は高圧とこれより低い圧力の低圧の作動流体を選択して供給する圧力切替装置によって駆動され、前記バイパス弁は、前記固定スクロールの歯底面よりも突出可能な形状を有するとともに、全負荷運転に際して前記高圧の圧力の前記作動流体により前記旋回スクロールに押し付けられて前記圧縮室と前記吸込室との間を閉塞し、前記バイパス弁における前記旋回スクロールに当接する先端部は、前記旋回スクロールと同等以上の耐摩耗性を有している。

第２の本発明のスクロール圧縮機は、旋回ラップを有する旋回スクロールと、固定ラップを有する固定スクロールと、前記旋回スクロールと前記固定スクロールにより形成される閉じた空間であり、作動流体を圧縮する圧縮室と、前記旋回スクロールと前記固定スクロールにより形成される開いた空間であり、圧縮される作動流体が吸い込まれる吸込室と、前記旋回スクロールを駆動する電動機と、前記圧縮室と前記吸込室を連通するバイパス機構部と、前記旋回スクロール、前記固定スクロール、前記圧縮室、前記吸込室、前記電動機、および前記バイパス機構部を収容する密閉容器と、を備え、前記バイパス機構部は、前記固定スクロールに形成され、前記圧縮室と前記吸込室とを連通可能なバイパスポートと、前記バイパスポート内に配置され、弾性部材により前記旋回スクロールから遠ざかるように付勢され、前記圧縮室と前記吸込室との間を開閉可能なバイパス弁と、前記圧縮室と前記バイパスポートの外部とを圧力的に隔離するシール部材とを有し、前記バイパス弁は、前記固定スクロールの歯底面よりも突出可能な形状を有するとともに、全負荷運転に際して前記旋回スクロールに押し付けられて前記圧縮室と前記吸込室との間を閉塞し、前記バイパス弁における前記旋回スクロールに当接する先端部は、前記旋回スクロールと同等以上の耐摩耗性を有している。

本発明によれば、摩耗粉を発生させることなく、バイパス弁の信頼性が高い動作が可能なスクロール圧縮機を提供できる。

第１実施形態に係る圧縮機の縦断面図。 （ａ）は第１実施形態に係る圧縮機１の圧縮機構部を拡大した縦断面図（図１のＩ部拡大図）、（ｂ）は（ａ）のII部拡大図、（ｃ）はバイパス弁が旋回スクロールに当接し、全負荷運転を行っている状態を示す（ａ）のII部拡大図。 第１実施形態に係る圧縮機において、部分負荷運転時の圧縮室の冷媒流れを示し、圧縮室の横断面を下方から上方に見た図。 第１実施形態に係る圧縮機において、部分負荷運転時に圧縮室の冷媒が圧縮を開始するときの状態を示し、圧縮室の横断面を下方から上方を見た図。 第２実施形態に係る圧縮機の縦断面図。 第３実施形態に係る圧縮機の縦断面図。 変形例１のバイパス弁周りを示す縦断面図。 変形例２のバイパス弁周りを示す縦断面図。 変形例３のバイパス弁周りを示す縦断面図。

以下、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
≪第１実施形態≫
図１は、第１実施形態に係る圧縮機１の縦断面図である。
図２（ａ）は、図１の圧縮機１の圧縮機構部３を拡大した縦断面図、すなわち図１のＩ部拡大図であり、図２（ｂ）は、（ａ）のII部拡大図であり、図２（ｃ）はバイパス弁１１が旋回スクロール６に当接し、全負荷運転を行っている状態を示す（ａ）のII部拡大図である。

第１実施形態に係る圧縮機１は、スクロール圧縮機である。
圧縮機１は、吸込ポート５ａから供給されるガス冷媒（作動流体）を圧縮機構部３で圧縮する全負荷運転と、圧縮室１０のガス冷媒の一部を圧縮せず吸込側へバイパスさせてガス冷媒（以下、冷媒と称す）を圧縮する部分負荷運転とを切り替えることにより容量制御を行う。

圧縮機１は、冷媒を圧縮する圧縮機構部３と、圧縮機構部３の駆動源の電動機４と、圧縮機構部３、電動機４を収納する密閉容器２と、制御部（１８、１９）とを備える。
圧縮機構部３は、渦巻状のラップ５ｃを下部に立設した固定スクロール５および渦巻状のラップ６ａを上部に立設した旋回スクロール６を有している。旋回スクロール６は、固定スクロール５の下方に配置される。

密閉容器２は、縦型の中央の円筒状のケース２ａに、上部の蓋チャンバ２ｂと下部の底チャンバ２ｃが上下に溶接されて構成されている。
密閉容器２内の上部には圧縮機構部３が配置され、下部にはクランク軸９を介して電動機４が配置されている。そして、密閉容器２の底部には、潤滑油１６が貯留されている。潤滑油１６は、クランク軸９の給油通路９ｃを介して、機構部に供給される（詳細は後記）。

上部の蓋チャンバ２ｂには、圧縮対象の冷媒を吸込む吸込パイプ２ｄが設けられている。密閉容器２の内部は圧縮機構部３で圧縮された冷媒が吐出される吐出圧室２ｆを構成する。中央のケース２ａ側面には、圧縮された冷媒を吐出する吐出パイプ２ｅが設けられている

＜圧縮機構部３＞
圧縮機構部３は、上部の固定スクロール５と、その下部の旋回スクロール６と、旋回スクロール６を下方から支持するフレーム７とを備えて構成されている。
固定スクロール５は、図２（ａ）に示すように、本体を成す台板５ｄの鏡板面５ｆ側に渦巻状のラップ５ｃが下方に向けて形成されている。
旋回スクロール６は、固定スクロール５と同様、本体を成す台板６ｂ上に渦巻状のラップ６ａが上方に向けて形成されている。

フレーム７は、ボルト８で固定スクロール５に一体化されており、旋回スクロール６を下方から摺動自在に支持している。
固定スクロール５の渦巻状のラップ５ｃと旋回スクロール６の渦巻状のラップ６ａとが噛み合うことにより、冷媒を圧縮する圧縮室１０が形成される。

図１に示すように、固定スクロール５には、吸込パイプ２ｄと接続する吸込ポート５ａが形成されている。吸込ポート５ａは、圧縮対象の冷媒の吸込み口であり、吸込パイプ２ｄと同軸に設けられている。
一方、固定スクロール５の台板５ｄの略中央には、圧縮室１０と固定スクロール５の反ラップ側（上方側）とを連通する吐出口５ｅが設けられている。吐出口５ｅは、圧縮機構部３で圧縮された冷媒の吐出口である。

＜バイパスポート５ｂ＞
図２（ａ）に示すように、固定スクロール５の台板５ｄに、圧縮室１０から固定スクロール５の反ラップ側（上方側）へ貫通するようにバイパスポート５ｂが設けられている。バイパスポート５ｂは、容量制御で使用されるポートであり、全負荷運転時には全閉され、部分負荷運転時には開放される。すなわち、全負荷運転時には、圧力室１０と吸込室１０ａとの間が閉塞され（図２（ｃ）参照）、部分負荷運転時には、圧力室１０と吸込室１０ａとが連通される（図２（ｂ）参照）。

これにより、圧縮される冷媒の量を調整し、圧縮機１の出力制御を行っている。
バイパスポート５ｂは、例えば同軸で直径が異なる２つの円筒溝が連通して形成されている。バイパスポート５ｂは、図２（ｂ）に示すように、上部の反ラップ側円筒溝５ｂ１の直径の方が、下部のラップ６ｃ側円筒溝５ｂ２の直径よりも大きくなるように設けられる。

バイパスポート５ｂの下部のラップ側円筒溝５ｂ２の直径ｔ１は、旋回スクロール６のラップ６ａの厚さ寸法ｔ２よりも大きければよい。つまり、旋回スクロール６のラップ６ａを跨いでラップ側円筒溝５ｂ２の開口が存在すればよい。

＜バイパス弁１１＞
バイパス弁１１は、バイパスポート５ｂに嵌入するように、同軸で直径が異なる２つの円筒を接続した形状を有している。図２（ａ）に示すように、バイパス弁１１は、直径が上部より小さい下部の円筒部であるポート挿入部１１ａが固定スクロール５のラップ５ｃ側（下方側）を向くようにバイパスポート５ｂに嵌入されている。

ポート挿入部１１ａは、旋回スクロール６と同等あるいはそれ以上の耐摩耗性を有する材質で形成されている。また、ポート挿入部１１ａは、バイパスポート５ｂのラップ側円筒溝５ｂ２の深さｓ１（図２（ｂ）参照）よりも長い寸法ｓ２を有する点を特徴とする。ポート挿入部１１ａで旋回スクロール６の上面を押圧し、確実に圧力室１０と吸込室１０ａとの間を遮断して閉塞するためである。換言すれば、バイパス弁１１のポート挿入部１１ａが固定スクロール５の歯底面５ｓ（図２（ａ）参照）よりも下方に突出し、旋回スクロール６に当接する際の移動代が充分あるように構成されている。

そのため、ポート挿入部１１ａは、旋回スクロール６と接触しない場合には、固定スクロール５の歯底面５ｓ（図２（ａ）参照）よりも下方に突出可能である。バイパス弁１１のポート挿入部１１ａが旋回スクロール６と同等あるいはそれ以上の耐摩耗性を有する材質で形成されることで、バイパス弁１１のポート挿入部１１ａの下面が旋回スクロール６のラップ６ａの上面に当接することにより摩耗することを抑制できる。

固定スクロール５の反ラップ側の上方には、平板状のリテーナ２０が取り付けられる。リテーナ２０にバイパス弁１１が当接することでバイパス弁１１が固定スクロール５の外に飛び出すことを抑制している。
図２（ｂ）に示すように、バイパス弁１１の側面にはリング状のゴム製等のシール部材１１ｂが取り付けられている。バイパス弁１１のシール部材１１ｂがバイパスポート５ｂの反ラップ側円筒溝５ｂ１に当接して弾性変形することで、バイパス弁１１とバイパスポート５ｂとの間を密閉している。

＜シール部材１１ｂ＞
シール部材１１ｂは、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、バイパス弁１１が上下動してもバイパスポート５ｂの反ラップ側円筒溝５ｂ１から外れない位置に設ける。例えば、図２（ｃ）に示すように、全負荷運転時に、バイパス弁１１が旋回スクロール６を押圧している際にもバイパス弁１１がバイパスポート５ｂの反ラップ側円筒溝５ｂ１から外れない。
また、図２（ｂ）に示すように、部分負荷運転時に、バイパス弁１１が旋回スクロール６から離膈している際にもバイパス弁１１がバイパスポート５ｂの反ラップ側円筒溝５ｂ１から外れない。

シール部材１１ｂによって、バイパスポート５ｂ内部の空間は２つに分離され、圧縮室１０と連通する空間と、圧縮室１０と連通しない方の空間として制御圧力空間１１ｄ（図２（ａ）参照）が形成される。

＜バネ１１ｃ＞
また、バイパスポート５ｂ内には、バイパス弁１１と接するようにバネ１１ｃが設けられている。バネ１１ｃは、バイパス弁１１を旋回スクロール６から遠ざかるように付勢し、バイパス弁１１を、上方のリテーナ２０に押し付けている。
これにより、バイパス弁１１が上下動しても、バイパス弁１１とバイパスポート５ｂとの間より、圧縮室１０の冷媒が漏出することを防ぐことができる。

＜圧力切替装置１８＞
図１に示す圧力切替装置１８は、密閉容器２の外部に設置され、制御パイプ１７を介して制御圧力空間１１ｄと連通している。また、圧力切替装置１８は、圧縮後の冷媒吐出用の吐出パイプ２ｅに接続される高圧側流路１８ａと、圧縮前の冷媒の吸込パイプ２ｄに接続される低圧側流路１８ｂとを備えている。

これにより、圧力切替装置１８は、低圧の吸込圧力及び高圧の吐出圧力の冷媒を内部に取り込むことができ、これら２段階の圧力の冷媒を選択的に制御パイプ１７に導入する。もしくは、圧力切替装置１８は減圧機構を備え、前記２段階の圧力のうち少なくとも一方は、減圧機構によって生成された吸込圧力と吐出圧力との間の圧力となるように構成されていてもよい。

制御パイプ１７に導入する圧力を吸込圧力と吐出圧力との間の圧力とすることで、より適切な圧力をバイパス弁１１に加え、バイパス弁１１が吸込圧力により旋回スクロール６から離脱することがなく、圧縮機１の損失を抑制し、効率を上げることができる。
制御パイプ１７に導入する冷媒圧力は、圧力制御装置１９からの信号により圧力切替装置１８で任意のタイミングで切替えられ、制御される。

＜各構成要素＞
密閉容器２内の中央部には、電動機４で旋回スクロール６を旋回させるためのクランク軸９が鉛直方向に延設されている。
図１に示すように、密閉容器２に固定されるフレーム７は、クランク軸９を回転自在に支持する主軸受７ａを備えている。旋回スクロール６の下部には、クランク軸９の偏心部９ｂが連結される旋回軸受６ｃを備えている。

旋回スクロール６の下方側の反ラップ６ａ側とフレーム７との間には背圧室１４が形成されている。背圧室１４の背圧は、旋回スクロール６を下方から固定スクロール５に当接させるためである。
背圧室１４の内部には、オルダムリング１３が配置されている。オルダムリング１３は、旋回スクロール６を自転させることなく、クランク軸９の偏心部９ｂの偏心回転を受けて公転運動をさせる働きをする。

オルダムリング１３は旋回スクロール６の反ラップ６ａ側（下方側）に形成された溝（図示せず）と、フレーム７の中央上部に形成された溝（図示せず）とに装着されている。
図２（ａ）に示すように、固定スクロール５には、背圧室１４と圧縮室１０とを連通する給油孔５ｇ、５ｈが形成されている。給油孔５ｇ、５ｈの途中には背圧制御弁１２が設けられている。

図１に示すように、電動機４は、固定子４ａおよび回転子４ｂを備えている。固定子４aは密閉容器２に圧入および溶接などにより固定されている。回転子４ｂにはクランク軸９が固定され、固定子４a内で回転可能に支持されている。
クランク軸９は、主軸９ａと偏心部９ｂとを備えており、フレーム７に設けた上部の主軸受７ａと、密閉容器２内に設けられる下部の下軸受１５とで支持されている。偏心部９ｂはクランク軸９の主軸９ａに対して偏心して一体に形成されており、旋回スクロール６の下部に設けた旋回軸受６ｃに嵌合されている。これにより、旋回スクロール６は、偏心部９ｂに対して回動自在となっている。

クランク軸９は電動機４によって回転駆動される。すると、クランク軸９の偏心部９ｂは主軸９ａに対して偏心回転運動し、旋回スクロール６が旋回運動される。また、クランク軸９は、フレーム７の主軸受７ａ、下軸受１５、および旋回スクロール６の旋回軸受６ｃへ潤滑油１６を導く給油通路９ｃが、中央部に設けられている。給油通路９ｃ（図１参照）から旋回軸受６ｃへ供給された潤滑油１６は、背圧室１４、給油孔５ｈ、５ｇを経て、圧縮室１０を形成する固定スクロール５のラップ５ｃ、旋回スクロール６のラップ６ａに供給される。

圧縮機１は、バイパス弁１１を閉弁することにより、吸込ポート５ａから吸込んだ冷媒を圧縮する通常の全負荷運転と、バイパス弁１１を開弁することにより圧縮室１０の冷媒の一部を圧縮せずにバイパスポート５ｂを通じて吸込側へと循環させ、冷媒の他部を圧縮する部分負荷運転とを切り替えることにより容量制御を行う。

＜全負荷運転＞
バイパス弁１１を閉弁して圧縮運転を行う全負荷運転の動作について説明する。
圧力切替装置１８から制御圧力空間１１ｄに、高圧側流路１８ａを介して高圧の冷媒が供給されてバイパス弁１１が閉じる。つまり、バイパス弁１１のポート挿入部１１ａが旋回スクロール６のラップ６ａに当接し（図２（ｃ）参照）、圧力室１０と吸込室１０ａとの間を閉塞し、遮断する。
この場合、スクロール圧縮機１は全負荷運転を行う。

電動機４で駆動されるクランク軸９の偏心部９ｂを介して旋回スクロール６が旋回運動すると、冷媒は、図１に示すように、吸込パイプ２ｄから固定スクロール５の吸込ポート５ａを経て、旋回スクロール６および固定スクロール５により形成される吸込室１０ａ（図３参照）へと導入される。ここで、吸込室１０ａはやがて閉じた空間となって圧縮室１０を形成し、冷媒ガスは、旋回スクロール６と固定スクロール５の中心方向に移動するに従い圧縮室１０の容積が縮小することで圧縮される。なお、圧縮室１０は、前記したように、固定スクロール５の渦巻状のラップ５ｃと旋回スクロール６の渦巻状のラップ６ａとが噛み合うことにより、形成される。

図２（ｂ）に示すように、バイパス弁１１のポート挿入部１１ａがバイパスポート５ｂのラップ側円筒溝５ｂ２よりも長いことから、ポート挿入部１１ａはバイパスポート５ｂのラップ側円筒溝５ｂ２を完全に閉塞するとともに、さらに旋回スクロール６のラップ６ａの上面と接触する。このとき、制御圧力空間１１ｄ（図２（ａ）参照）の冷媒の圧力がバイパス弁１１に加える荷重は、比較的荷重（バネ力）の小さいバネ１１ｃを除いて、つまりバネ力を差し引いて、全て旋回スクロール６との接触面、つまりラップ６ａの上面で支えられる。これにより、バイパス弁１１のポート挿入部１１ａと、旋回スクロール６のラップ６ａとの間にはシール圧力が発生し、その隙間にはシール圧力に応じた微小な油膜が形成される。従って、バイパスポート５ｂにおける冷媒漏れが十分に少なくなり、高効率な全負荷運転を実現できる。

なお、特に予め実験等を行うことにより、シール圧力が最適となるように制御圧力空間１１ｄの圧力を適正化すれば、バイパス弁１１のポート挿入部１１ａと、旋回スクロール６のラップ６ａとの摩擦損失をより抑制しつつ、冷媒漏れの少ない運転を実現できる。
その後、圧縮室１０内の冷媒は、固定スクロール５の台板５ｄの略中央に設けられた吐出口５ｅ（図１参照）から密閉容器２内の吐出圧室２ｆへ吐出され、吐出パイプ２ｅから外部へ流出される。

＜部分負荷運転＞
次に、バイパス弁１１を開弁して圧縮運転を行う部分負荷運転における動作について、図３、図４を用いて説明する。図３は、第１実施形態に係る圧縮機１において、部分負荷運転時の圧縮室１０の冷媒流れを示し、圧縮室１０の横断面を下方から上方に見た図である。また、図４は、第１実施形態に係る圧縮機１において、部分負荷運転時に圧縮室１０の冷媒が圧縮を開始するときの状態を示し、圧縮室１０の横断面を下方から上方を見た図である。

図１に示す低圧側流路１８ｂと圧力切替装置１８を介して制御圧力空間１１ｄが吸込圧力の空間と連通すると、制御圧力空間１１ｄ（図２（ａ）参照）の圧力はバイパスポート５ｂと連通する圧縮室１０の圧力と同等以下となり、バイパス弁１１には弁を閉じる向きのガス荷重は作用しなくなる。

さらに、バネ１１ｃによりバイパス弁１１に反ラップ側の上方の向きの荷重（バネ力）が作用することによって、バイパス弁１１はリテーナ２０に当接するまで押し上げられ、バイパス弁１１は旋回スクロール６から離膈する。これにより、圧力室１０と吸込室１０ａとが連通し、バイパスポート５ｂは開放される。
この場合、スクロール圧縮機１は以下で述べる部分負荷運転を行う。

電動機４で駆動されるクランク軸９の偏心部９ｂを介して、旋回スクロール６が旋回運動すると、冷媒は、図１に示す吸込パイプ２ｄ、吸込ポート５ａを経て、圧縮室１０へと導入される。ここで、冷媒は、圧縮室１０の容積が縮小することで圧縮されようとする。

しかしながら、図３に示すように、バイパスポート５ｂが開放されている（圧力室１０と吸込室１０ａとが連通している）場合、すなわちバイパス弁１１が上方に位置してバイパス弁１１の下に空間ｇ１が生じていて、この空間ｇ１によって圧縮室１０がバイパスポート５ｂと連通している間は、バイパスポート５ｂを介してまだ吸込行程にある吸込室１０ａへと圧縮室１０内の冷媒が流出し（図３の矢印α１）、圧縮室１０の容積の縮小に従って、圧縮室１０内の冷媒は圧縮されないまま容積が縮小する。

さらに、クランク軸９が回転して、図４に示すように、旋回スクロール６のラップ６ａがバイパスポート５ｂを閉塞して圧縮室１０がバイパスポート５ｂと完全に連通しなくなると、圧縮室１０は閉じた空間となって冷媒の圧縮を開始する。冷媒の圧縮後は全負荷運転時と同様に吐出口５ｅより圧縮冷媒が吐出圧室２ｆ（図１参照）へと吐出され、吐出パイプ２ｅから外部へと流出していく。

圧縮を開始するときの圧縮室１０の容積は、全負荷運転での圧縮開始時の圧縮室１０の容積よりも小さくなることから、部分負荷運転では吐出される圧縮冷媒の流量が減少し、回転速度を変えずにより低負荷での運転を行うことができる。なお、図３、４では旋回スクロール６の内線側圧縮室１０ｎにおける動作を説明したが、外線側圧縮室１０ｇでも全く同様のことが成り立つ。

バイパスポート５ｂを固定スクロール５のラップ５ｃに沿って別の位置に設けることにより、部分負荷運転において圧縮室１０が圧縮を開始するときの容積を変更することができるため、バイパスポート５ｂの位置を適正化することによって、より適切な部分負荷で圧縮機１を運転させることができる。

上記構成によれば、圧縮室１０とバイパスポート５ｂの外部とを圧力的に隔離するシール部材１１ｂとを有し、バイパス弁１１は、固定スクロール５の歯底面５ｓよりも突出可能な形状を有するとともに、全負荷運転に際して高圧の圧力の冷媒により旋回スクロール６に押し付けられて圧縮室１０と吸込室１０ａとの間を閉塞し、バイパス弁１１における旋回スクロール６に当接する先端部のポート挿入部１１ａは、旋回スクロール６と同等以上の耐摩耗性を有する。
従って、バイパス弁１１に摩耗粉を発生させることなく、圧縮室１０と吸込室１０ａとの間を閉塞できる。

また、図３に示すように、バイパスポート５ｂは、給油孔５ｇと圧縮室１０を介して連通する位置に設けることがより望ましい。このとき、バイパスポート５ｂには、給油孔５ｇから圧縮室１０を介して油がより供給されやすくなり、全負荷運転時には、バイパス弁１１のポート挿入部１１ａの先端部と旋回スクロール６のラップ６ａとの間の油膜がより形成され易くなる。従って、より信頼性の高いスクロール圧縮機を実現できる。
以上により、機構的容量制御の状態に合わせて適切な回転速度を用いることにより、広い運転範囲において高効率なスクロール圧縮機が提供できる。

≪第２実施形態≫
図５は、第２実施形態に係る圧縮機２１の縦断面図である。
第２実施形態に係る圧縮機２１は、第１実施形態と比較し、圧力切替装置１９に接続される高圧側流路１８ａが、第１実施形態で接続される吐出パイプ２ｅから背圧室１４へと変更されている点に特徴がある。

これにより、圧力切替装置１９内に減圧装置などの特別な機構を備えることなく、吐出圧力と吸込圧力との間の圧力として背圧を圧力切替装置１９から制御圧力空間１１ｄへと供給することが可能となる。したがって、より簡易な構造でバイパス弁１１を旋回スクロール６に押し付ける力を低減することができる。そのため、摩擦損失がより少なく、高効率な運転を実現できる。

≪第３実施形態≫
図６は、第３実施形態に係る圧縮機３１の縦断面図である。
第３実施形態に係る圧縮機３１は、第１実施形態に係る圧縮機１と比較して、制御パイプ１７に絞り部１７ａを設けた点が特徴である。

これにより、圧力制御装置１９からの信号によって圧力切替装置１８が制御パイプ１７に供給する冷媒の圧力を切り替えるとき、絞り部１７ａによって冷媒の流れが絞られる。従って、制御圧力空間１１ｄの圧力変化は遅くなり、特にバイパス弁１１を閉じるときにも制御圧力空間１１ｄの圧力の上昇が緩やかとなる。そして、バイパス弁１１が旋回スクロール６と衝突（当接）するときの速さをより低速にすることができる。

そのため、バイパス弁１１の衝突力により旋回スクロール６が固定スクロール５から離脱することが抑制され、より安定的に容量制御の切り替えを行うことが可能となる。
なお、図６の二点鎖線に示すように、絞り部１７ａを制御パイプ１７に設けることなく、高圧側流路１８ａに絞り部１７ｓを設けても同様の効果を得ることができる。

＜変形例＞
図７は、変形例１のバイパス弁４１周りを示す縦断面図である。
変形例１のバイパス弁４１（図１のバイパス弁１１に対応）は、ゴム等のリング状のシール部材４１ｂをバイパスポート５ｂの反ラップ側円筒溝５ｂ１に設けたものである。このように、シール部材４１ｂは、固定スクロール５側に設けてもよい。
シール部材４１ｂは、バイパス弁４１が上下しても、バイパス弁４１との接触が外れない位置に設ける。

これにより、バイパス弁４１が上下動した際に反ラップ側円筒溝５ｂ１のシール部材４１ｂがバイパス弁４１の外周面に密着する。そのため、バイパス弁４１が上下動した際にも、圧力室１０内の冷媒が、バイパスポート５ｂとバイパス弁４１との間より漏出することを防ぐことができる。

図８は、変形例２のバイパス弁５１周りを示す縦断面図である。
変形例２のバイパス弁５１（図１のバイパス弁１１に対応）は、ゴム等のリング状のシール部材５１ｂを、バイパス弁５１のポート挿入部５１ａに設けたものである。このように、シール部材はバイパス弁５１のポート挿入部５１ａに設けてもよい
シール部材５１ｂは、バイパス弁５１が上下しても、固定スクロール５のラップ側円筒溝５ｂ２から外れない位置に設ける。

これにより、バイパス弁５１が上下動した際にポート挿入部５１ａのシール部材５１ｂがバイパスポート５ｂのラップ側円筒溝５ｂ２に密着する。そのため、バイパス弁５１が上下動した際にも、圧力室１０内の冷媒が、バイパスポート５ｂとバイパス弁５１との間から漏出することを防ぐことができる。

図９は、変形例３のバイパス弁６１周りを示す縦断面図である。
変形例３のバイパス弁６１（図１のバイパス弁１１に対応）は、ゴム等のリング状のシール部材６１ｂをバイパスポート５ｂのラップ側円筒溝５ｂ２に設けたものである。すなわち、シール部材６１ｂは固定スクロール５側のラップ側円筒溝５ｂ２に設け、ポート挿入部６１ａで シールするように設けてもよい 。
シール部材６１ｂは、バイパス弁６１が上下しても、バイパス弁６１のポート挿入部６１ａから外れない位置に設ける。

これにより、ラップ側円筒溝５ｂ２のシール部材６１ｂがバイパス弁６１のポート挿入部６１ａに密着する。そのため、バイパス弁６１が上下動した際にも、バイパスポート５ｂとバイパス弁６１との間から圧力室１０内の冷媒が漏出することを防ぐことができる。

以上、第１実施形態等で様々な構成を説明したが、上記構成を適宜選択して組み合わせて構成してもよい。
また、前記第１実施形態等で説明した様々な構成は、本発明の一例を示したものであり、特許請求の範囲内で様々な変形形態、具体的形態が可能である。

１ 圧縮機（スクロール圧縮機）
２ 密閉容器
４ 電動機
５ 固定スクロール
５ｂ バイパスポート
５ｂ２ ラップ側円筒溝（バイパスポートのラップ側円筒溝）
５ｃ 固定ラップ
５ｇ，５ｈ 給油孔
５ｓ 歯底面
６ 旋回スクロール
６ａ 旋回ラップ
１０ 圧縮室
１０ａ 吸込室
１１ バイパス弁
１１ａ ポート挿入部（先端部）
１１ｂ シール部材
１１ｃ バネ（弾性部材）
１４ 背圧室
１７ 制御パイプ（バイパスポートの外部）
１７ａ 絞り部
１７ｓ 絞り部
１８ 圧力切替装置
１８ａ 高圧側流路
１８ｂ 低圧側流路
ｔ１ ラップ側円筒溝の直径（バイパスポートの旋回スクロール側の円筒溝の直径）
ｔ２ 旋回スクロールのラップの厚さ寸法（旋回スクロールラップの厚さ寸法）

Claims (8)

1. 旋回ラップを有する旋回スクロールと、
   固定ラップを有する固定スクロールと、
   前記旋回スクロールと前記固定スクロールにより形成される閉じた空間であり、作動流体を圧縮する圧縮室と、
   前記旋回スクロールと前記固定スクロールにより形成される開いた空間であり、圧縮される作動流体が吸い込まれる吸込室と、
   前記旋回スクロールを駆動する電動機と、
   前記圧縮室と前記吸込室を連通するバイパス機構部と、
   前記旋回スクロール、前記固定スクロール、前記圧縮室、前記吸込室、前記電動機、および前記バイパス機構部を収容する密閉容器と
   を備え、
   前記バイパス機構部は、
   前記固定スクロールに形成され、前記圧縮室と前記吸込室とを連通可能なバイパスポートと、
   前記バイパスポートに配置され、弾性部材により前記旋回スクロールから遠ざかるように付勢され、前記圧縮室と前記吸込室との間を開閉可能なバイパス弁と、
   前記圧縮室と圧力切替装置とを圧力的に隔離するシール部材とを有し、
   前記バイパス弁は高圧とこれより低い圧力の低圧の作動流体を選択して供給する圧力切替装置によって駆動され、
   前記バイパス弁は、
   前記固定スクロールの歯底面よりも突出可能な形状を有するとともに、全負荷運転に際して前記高圧の圧力の前記作動流体により前記旋回スクロールに押し付けられて前記圧縮室と前記吸込室との間を閉塞し、
   前記バイパス弁における前記旋回スクロールに当接する先端部は、前記旋回スクロールと同等以上の耐摩耗性を有する
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 前記圧力切替装置が供給する前記高圧の前記作動流体は、吸込圧力よりも高く吐出圧力よりも低い
   ことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記圧力切替装置は、前記旋回スクロールの前記旋回ラップの反対側に形成される背圧室と連通し、前記背圧室から供給される作動流体を前記バイパス弁に供給する
   ことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記バイパスポートは、前記圧縮室に油を供給する給油孔と、前記圧縮室を介して連通する位置に設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
5. 前記圧力切替装置と前記バイパス弁とを連通する制御パイプには、絞り部が備えられている
   ことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
6. 前記圧力切替装置へ前記高圧の前記作動流体を供給する高圧側流路には、絞り部が備えられている
   ことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
7. 前記バイパスポートの前記旋回スクロール側の円筒溝の直径は、前記旋回スクロールラップの厚さ寸法よりも大きい
   ことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
8. 旋回ラップを有する旋回スクロールと、
   固定ラップを有する固定スクロールと、
   前記旋回スクロールと前記固定スクロールにより形成される閉じた空間であり、作動流体を圧縮する圧縮室と、
   前記旋回スクロールと前記固定スクロールにより形成される開いた空間であり、圧縮される作動流体が吸い込まれる吸込室と、
   前記旋回スクロールを駆動する電動機と、
   前記圧縮室と前記吸込室を連通するバイパス機構部と、
   前記旋回スクロール、前記固定スクロール、前記圧縮室、前記吸込室、前記電動機、および前記バイパス機構部を収容する密閉容器と、
   を備え、
   前記バイパス機構部は、
   前記固定スクロールに形成され、前記圧縮室と前記吸込室とを連通可能なバイパスポートと、
   前記バイパスポートに配置され、弾性部材により前記旋回スクロールから遠ざかるように付勢され、前記圧縮室と前記吸込室との間を開閉可能なバイパス弁と、
   前記圧縮室と前記バイパスポートの外部とを圧力的に隔離するシール部材とを有し、
   前記バイパス弁は、
   前記固定スクロールの歯底面よりも突出可能な形状を有するとともに、全負荷運転に際して前記旋回スクロールに押し付けられて前記圧縮室と前記吸込室との間を閉塞し、
   前記バイパス弁における前記旋回スクロールに当接する先端部は、前記旋回スクロールと同等以上の耐摩耗性を有する
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。