JP2974011B1 - 容量制御型スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 フルロード運転時における過圧縮損失を低減
する。 【解決手段】 容量制御型スクロール圧縮機における第
１スクロール３１の渦巻き内であって、アンロード時に
任意の流体作動室内の圧力が運転高圧Ｈpに至るときの
渦巻き容積圧縮比Ｖr_HPと同じ渦巻き容積圧縮比になる
位置に、第１流体作動室Ａあるいは第２流体作動室Ｂと
吐出ドーム３８内とを連通させるリリーフ弁４９を設け
ている。したがって、特にフルロード時における低圧縮
比運転の際に、運転高圧Ｈpを超える過圧縮になるとリ
リーフ弁４９が開き、当該流体作動室内の高圧ガスが吐
出ドーム３８側に逃がされる。すなわち、フルロード運
転時における過圧縮運転を防止して、圧縮入力の増大や
第１,第２スクロール３１,３２の破損等を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、容量制御型スク
ロール圧縮機の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、渦巻き内にバイパス穴を設けて部
分負荷運転を可能にしたスクロール圧縮機として、図８
および図９(図８のＸ−Ｘ矢視断面図)に示すようなもの
がある(特開平９−１７０５７３号公報)。このスクロー
ル圧縮機は、第１スクロール１の渦巻巻終を第２スクロ
ール２の渦巻巻終よりも伸開角でπ(rad)だけ長くした
非対称渦巻き型のスクロール圧縮機である。そして、第
１スクロール１の内面と第２スクロール２の外面とで形
成される第１流体作動室Ａと第１スクロール１の外面と
第２スクロール２の内面とで形成される第２流体作動室
Ｂとが、単一の低圧ポート３に対して交互に開閉するよ
うになっており、第１スクロール１に対する第２スクロ
ール２の最外方側接触点Ｅから略１巻き分だけ内方に巻
き戻した点Ｊに、第１流体作動室Ａと第２流体作動室Ｂ
とに共通の共通バイパス穴４を設けている。

【０００３】そして、上記第１スクロール１には、共通
バイパス穴４に連通する弁穴５を設け、この弁穴５の側
方部には低圧ポート３に連通するバイパス通路６を設け
ている。弁穴５には、共通バイパス穴４を開閉する段付
き円柱形のバイパス弁７を摺動自在に内装している。ま
た、バイパス弁７の段部にはコイルスプリング８を係止
させており、バイパス弁７の上部は蓋部材９で密閉され
て吐出ドーム１０と仕切られて操作圧室１１を形成して
いる。尚、操作圧室１１には、電磁弁１２によって低圧
ライン１３と高圧ライン１４とに選択的に連通される操
作圧ライン１５を継手管１６を介して接続している。１
７は高圧ライン１４と低圧ライン１３との短絡を防止す
るキャピラリチューブであり、１８はケーシングであ
り、１９は高圧ポートである。

【０００４】上述のように、上記共通バイパス穴４は、
第１スクロール１に対する第２スクロール２の最外方側
接触点Ｅから略１巻き分だけ内方に巻き戻した点Ｊに設
けられている。したがって、電磁弁１２を閉鎖してバイ
パス弁７の操作圧室１１に高圧ガスを供給し、バイパス
弁７を閉鎖した場合には吐出容量は全容量(１００％)と
なる(以下、この状態をフルロードと言う)。一方、上記
電磁弁１２を開放してバイパス弁７の操作圧室１１に低
圧ガスを供給してバイパス弁７を開放した場合には、共
通バイパス穴４の位置が圧縮開始点となるために吐出容
量は全容量の約６０％になる(以下、この状態をアンロ
ードと言う)。こうして、スクロール圧縮機の吐出容量
が１００％(フルロード)と６０％(アンロード)とに切り
換えられるのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の容量制御型スクロール圧縮機には、以下のような問
題がある。すなわち、上記容量制御型スクロール圧縮機
においては、上述のようにフルロードとアンドードとに
切り換えられるのであるが、その場合には圧縮開始点が
変わるのであるから最大渦巻き圧縮容積比Ｖrも変わる
ことになる。そのために、アンロード時の高圧縮比運転
の際には、逆流損失が増大して大きな性能低下や吐出ガ
スの温度上昇が発生する。一方、フルロード時の低圧縮
比運転の際には、過圧縮損失が増大して大きな性能低下
や第１,第２スクロール１,２の渦巻部に掛る荷重が増大
して第１,第２スクロール１,２の破損の要因になる。

【０００６】以下、上述のことを更に詳細に説明する。
スクロール圧縮機運転時において、運転高圧Ｈpが環境
温度によって大きく変化するために、上述したような種
種の問題が生ずるのである。尚、上記運転高圧Ｈpとは
高圧側(例えば、吐出ドーム１０内)の圧力であり、運転
低圧Ｌpとは低圧側(例えば、低圧ポート３内)の圧力で
ある。

【０００７】Ａ 標準機 先ず、上記最大渦巻き圧縮容積比Ｖrが２.５に固定され
た標準のスクロール圧縮機(以下、単に標準機と言う)の
場合について考える。(１)高圧縮比運転(例えば、Ｈp＝
３０kg/cmＧ,Ｌp＝５kg/cmＧとする)の場合ここで、上
記第１スクロール１と第２スクロール２とによる圧縮で
得られる最大圧力Ｐ(例えば、高圧ポート１９内圧力)
は、式(１)で算出される。 Ｐ＝Ｖr^κ×Ｌp …(１) ここで、Ｖr：最大渦巻き圧縮容積比 κ：ポリトロープ指数 Ｌp：運転低圧

【０００８】したがって、例えば、上記運転高圧Ｈpが
３０kg/cmＧと高く、且つ、運転低圧Ｌpが５kg/cmＧで
あって、運転圧縮比Ｐr(＝(Ｈp＋１.０３)/(Ｌp＋１.０
３)＝５.１)が高い高圧縮比運転の場合の上記最大圧力
Ｐは次のように算出される。但し、ポリトロープ指数κ
は１.２であるとする。 Ｐ＝２.５^1.2×(５＋１.０３)−１.０３＝１７.１(kg/c
mＧ) その結果、第１,第２スクロール１,２による最大圧力Ｐ
と運転高圧Ｈpとの圧力差(より端的に言うならば高圧ポ
ート１９と吐出ドーム１０との圧力差)ΔＰは ΔＰ＝Ｐ−ＨＰ＝１７.１−３０＝−１２.９ となり、１２.９(kg/cmＧ)分だけ吐出ドーム１０側から
高圧ポート１９側へ逆流が起こる。

【０００９】(２)低圧縮比運転(例えば、Ｈp＝１０kg/c
mＧ,Ｌp＝７kg/cmＧとする)の場合また、例えば上記運
転高圧Ｈpが１０kg/cmＧと低く、且つ、運転低圧Ｌpが
７kg/cmＧと高く、圧縮比Ｐr(＝１.３７)が低い低圧縮
比運転の場合の上記最大圧力Ｐは次のように算出され
る。 Ｐ＝２.５^1.2×(７＋１.０３)−１.０３＝２３.１(kg/c
mＧ) その結果、第１,第２スクロール１,２による最大圧力Ｐ
と運転高圧Ｈpとの圧力差ΔＰは ΔＰ＝Ｐ−ＨＰ＝２３.１−１０＝１３.１ となり、１３.１(kg/cmＧ)分だけ過圧縮となる。

【００１０】Ｂ 容量制御機 次に、容量制御型スクロール圧縮機(以下、単に容量制
御機と言う)であって、上記フルロード時の最大渦巻き
圧縮容積比Ｖrが３.０であり、上記アンロード時の最大
渦巻き圧縮容積比Ｖrが２.０である場合について考え
る。 (ａ)フルロード時(Ｖr＝３.０) (１)高圧縮比運転の場合 上記最大圧力Ｐは次のように算出される。 Ｐ＝３.０^1.2×(５＋１.０３)−１.０３＝２１.５(kg/c
mＧ) したがって、上記最大圧力Ｐと運転高圧Ｈpとの圧力差
ΔＰは ΔＰ＝Ｐ−ＨＰ＝２１.５−３０＝−８.５ となり、８.５(kg/cmＧ)分だけ逆流が起こる。

【００１１】(２)低圧縮比運転の場合 上記最大圧力Ｐは次のように算出される。 Ｐ＝３.０^1.2×(７＋１.０３)−１.０３＝２９.０(kg/c
mＧ) したがって、上記最大圧力Ｐと運転高圧Ｈpとの圧力差
ΔＰは ΔＰ＝Ｐ−ＨＰ＝２９.０−１０＝１９.０ となり、１９.０(kg/cmＧ)分だけ過圧縮となる。

【００１２】(ｂ)アンロード時(Ｖr＝２.０) (１)高圧縮比運転の場合 上記最大圧力Ｐは次のように算出される。 Ｐ＝２.０^1.2×(５＋１.０３)−１.０３＝１２.８(kg/c
mＧ) したがって、上記最大圧力Ｐと運転高圧Ｈpとの圧力差
ΔＰは ΔＰ＝Ｐ−ＨＰ＝１２.８−３０＝−１７.２ となり、１７.２(kg/cmＧ)分だけ逆流が起こる。

【００１３】(２)低圧縮比運転の場合 上記最大圧力Ｐは次のように算出される。 Ｐ＝２.０^1.2×(７＋１.０３)−１.０３＝１７.４(kg/c
mＧ) したがって、上記最大圧力Ｐと運転高圧Ｈpとの圧力差
ΔＰは ΔＰ＝Ｐ−ＨＰ＝１７.４−１０＝７.４ となり、７.４(kg/cmＧ)分だけ過圧縮となる。

【００１４】図１０は、上記標準機(Ｖr＝２.５)と容量
制御機(フルロードＶr＝３.０,アンロードＶr＝２.０)
とにおいて、上述のようにして算出された種々の運転圧
縮比Ｐrでの上記圧力差ΔＰを示す。図中、運転範囲の
最右側は高圧縮比側であり、最左側は低圧縮比側であ
る。また、ΔＰ＞０の領域は渦巻き吐出部で過圧縮が生
ずる領域であり、ΔＰ＜０の領域は渦巻き吐出部で吐出
ドーム１０から渦巻き内にガスが逆流する領域である。
図１０から分かるように、上記容量制御機の場合にはフ
ルロード時とアンロード時で最大渦巻き圧縮容積比Ｖr
が３.０と２.０とに大きく変わるために、アンロード時
には高圧縮比運転において、Ｙで示すように逆流損失が
大きくなり過ぎて問題が生ずる。そこで、通常、容量制
御機では、図８に示すように、高圧ポート１９に吐出弁
２０を設けて、吐出ドーム１０側から高圧ポート１９側
への逆流を防止するようになっている。尚、２１は弁ば
ねであり、２２は弁押えである。

【００１５】これに対して、上記フルロード時には低圧
縮比運転において、Ｚで示すように過圧縮損失が大きく
なり過ぎるために、上述したように大きな性能低下を来
したり、第１,第２スクロール１,２の破損の危険性が生
ずるという問題がある。

【００１６】そこで、この発明の目的は、フルロード運
転時における過圧縮損失を低減できる容量型スクロール
圧縮機を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明は、圧縮室内の所定位置に形成
されて流体作動室内の圧縮ガスを吸い込みポートに返す
バイパス通路を有する容量制御型スクロール圧縮機にお
いて、上記流体作動室内の圧力が吐出側よりも高くなる
と開放して,当該流体作動室内のガスを吐出側に逃がす
リリーフ弁を備えたことを特徴としている。

【００１８】上記構成によれば、ある流体作動室がリリ
ーフ弁に連通している場合に、上記流体作動室内の圧力
が吐出側圧力よりも高くなると、上記リリーフ弁が開放
して当該流体作動室内のガスが吐出側に逃がされる。し
たがって、過圧縮運転が防止される。

【００１９】また、請求項２に係る発明は、請求項１に
係る発明の容量制御型スクロール圧縮機において、上記
圧縮室を形成する第１スクロールと第２スクロールと
は、一方のスクロールの渦巻巻終を他方のスクロールの
渦巻巻終よりも伸開角で１８０度だけ長くした非対称の
渦巻き形状を呈することを特徴としている。

【００２０】上記構成によれば、第１スクロールの内面
と第２スクロールの外面とで形成される第１流体作動室
と、第１スクロールの外面と第２スクロールの内面とで
形成される第２流体作動室とが、同じリリーフ弁の位置
に交互に掛ることになる。したがって、唯１つのリリー
フ弁によって各流体作動室内のガスが吐出側に逃がされ
る。

【００２１】また、請求項３に係る発明は、請求項１に
係る発明の容量制御型スクロール圧縮機において、吐出
弁を有し、上記吐出弁とリリーフ弁とを同一種類の弁で
共通化したことを特長としている。

【００２２】上記構成によれば、同一種類の弁で吐出制
御とリリーフ制御を行うことができる。したがって、上
記吐出弁およびリリーフ弁の部品の共通化が図られ、誤
組防止やコストダウンにつながる。

【００２３】また、請求項４に係る発明は、請求項１に
係る発明の容量制御型スクロール圧縮機において、上記
吐出弁の弁押えと上記リリーフ弁の弁押えとを、一つの
弁押えで兼用したことを特長としている。

【００２４】上記構成によれば、一つの弁押えで吐出弁
とリリーフ弁とが開閉される。したがって、上記吐出弁
およびリリーフ弁の構成が簡単になってコストダウンが
図られる。

【００２５】また、請求項５に係る発明は、請求項１に
係る発明の容量型スクロール圧縮機において、上記リリ
ーフ弁は、下記の式を満たすような位置に設けられてい
ることを特徴としている。 Ｖs₂/Ｖre＝Ｖs₁/Ｖd ここで、Ｖre：上記開閉手段が閉鎖時における上記リリ
ーフ弁が開くときの上記流体作動室の容積 Ｖs₂：上記開閉手段が閉鎖時における上記流体作動室の
圧縮開始容積 Ｖd：上記開閉手段が開放時における上記流体作動室の
吐出開始容積 Ｖs₁：上記開閉手段が開放時における上記流体作動室の
圧縮開始容積

【００２６】上記構成によれば、上記開閉手段が閉鎖し
ているフルロード時も上記開閉手段が開放しているアン
ロード時も同じ渦巻き容積圧縮比Ｖrで運転される。こ
うして、運転範囲の拡大が図られる。

【００２７】また、請求項６に係る発明は、請求項１に
係る発明の容量制御型スクロール圧縮機において、上記
バイパス通路を開閉する開閉手段はパイロット圧で開閉
するようになっており、上記流体作動室は,上記バイパ
ス通路またはリリーフ弁通路の何れかに常時連通してい
ることを特徴としている。

【００２８】上記構成によれば、上記バイパス通路の開
閉手段はパイロット圧で開閉するようになっており、上
記流体作動室は上記バイパス通路またはリリーフ弁の何
れかに常時連通しているために、上記流体作動室内で液
圧縮が起きた場合には、当該流体作動室内の圧力が上記
開閉手段を開閉するパイロット圧またはリリーフ弁の上
側の吐出ドーム圧を大きく上回り、何れかの弁が開にな
って液が吸入側あるいは吐出側に逃がされる。こうし
て、液圧縮が確実に防止される。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、この発明を図示の実施の形
態により詳細に説明する。図１は、本実施の形態の容量
型スクロール圧縮機における部分断面図である。また、
図２は、図１のＣ−Ｃ矢視断面図である。

【００３０】図１および図２において、第１スクロール
３１,第２スクロール３２,低圧ポート３３,共通バイパ
ス穴３４,バイパス通路３５,バイパス弁３６,蓋部材３
７,吐出ドーム３８,低圧ライン３９,高圧ライン４０,継
手管４１,ケーシング４２,高圧ポート４３,吐出弁４４,
弁ばね４５および弁押え４６は、図８に示す従来の容量
型スクロール圧縮機における第１スクロール１,第２ス
クロール２,低圧ポート３,共通バイパス穴４,バイパス
通路６,バイパス弁７,蓋部材９,吐出ドーム１０,低圧ラ
イン１３,高圧ライン１４,継手管１６,ケーシング１８,
高圧ポート１９,吐出弁２０,弁ばね２１および弁押え２
２と同様の構成を有して、同様に動作する。尚、４１a
は継手管４１の連結管である。尚、上記バイパス弁３６
の開閉制御は、図８に示す従来の容量型スクロール圧縮
機の場合と同様に、パイロット圧によって行うものとす
る。

【００３１】本実施の形態においては、上記第１スクロ
ール３１における渦巻き内に、第１流体作動室Ａまたは
第２流体作動室Ｂと吐出ドーム３８内とを選択的に連通
させる共通のリリーフ弁４９を設けることによって、過
圧縮状態になった第１,第２流体作動室Ａ,Ｂ内の高圧ガ
スを吐出ドーム３８側に逃がすようにしている。ここ
で、リリーフ弁４９はリード弁で構成されており、第１
スクロール３１の鏡板４８の高圧側の表面に一端がボル
ト５１で取り付けられた弁板５０の他端側で、鏡板４８
に穿たれた通路４７を閉鎖する構造を有している。ここ
で、リード弁４９は、吐出弁４４が開放する圧力で開放
する構造に形成しておけば、渦巻き内の圧力が吐出ドー
ム３８内の圧力よりも異常に上昇することがない。

【００３２】図３は、上記構成を有する容量制御型スク
ロール圧縮機における低圧縮比運転時の任意の流体作動
室に関する容積Ｖ−圧力Ｐの関係を示す。ここで、実線
で示したサイクルａ→ｃ→ｅ→ｆ→ａは、フルロード時
のサイクルである。また、一点鎖線で示したサイクルｂ
→ｄ→ｅ→ｆ→ｂは、上記アンロード時のサイクルであ
る。尚、Ｖsは圧縮開始容積であり、Ｖdは吐出開始容積
である。

【００３３】上記アンロード時のサイクルにおいて、上
記流体作動室の容積Ｖが圧縮開始容積Ｖs₁に至ると当該
流体作動室が共通バイパス穴３４を閉鎖し始めて圧縮が
開始される(ｂ)。そして、第２スクロール３２の回転に
伴って当該流体作動室の容積Ｖが小さくなり、当該流体
作動室内の圧力Ｐが増大する。そして、圧力Ｐが運転高
圧Ｈpに至ると高圧ポート４３の圧力(＝Ｐ)が吐出弁４
４の閉鎖力を上回って吐出弁４４が開放し、当該流体作
動室内の高圧ガスが吐出弁４４を介して高圧ドーム３８
内に吐出される(ｄ)。この時点での当該流体作動室の容
積Ｖが吐出開始容積Ｖdである。以後は、当該流体作動
室の容積Ｖが減少しても圧力Ｐが運転高圧Ｈpに保たれ
る。

【００３４】一方、上記フルロード時のサイクルにおい
て、上記流体作動室の容積Ｖが圧縮開始容積Ｖs₂に至る
と圧縮が開始される(ａ)。そして、第２スクロール３２
の回転に伴って圧力Ｐが増大し、やがて運転高圧Ｈpに
至る(ｃ)。ここで、従来の容量制御機の場合には、リリ
ーフ弁が無いために、更に第２スクロール３２が回転し
続けると、破線で示すように圧力Ｐは運転高圧Ｈpを超
えて増大し、過圧縮状態となる。そして、当該流体作動
室が高圧ポート４３に掛かると吐出弁４４が圧力Ｐに負
けて徐々に開き始めて圧力Ｐが低下し始める。そして、
容積Ｖが吐出開始容積Ｖdに至ると、完全に吐出弁４４
が開放して圧力Ｐは運転高圧Ｈpに落ち着く。

【００３５】ところが、本実施の形態においては、上記
リリーフ弁４９が設けられているために、当該流体作動
室内の圧力Ｐが運転高圧Ｈpを超えるとリリーフ弁４９
が開き、当該流体作動室内の高圧ガスが吐出ドーム３８
側に逃がされる。その結果、圧力Ｐは運転高圧Ｈpに保
たれることになり、過圧縮損失による圧縮機入力の増大
や第１,第２スクロール３１,３２の破損等を防止できる
のである。

【００３６】ところで、上記リリーフ弁４９を設ける位
置は次のようにして設定される。すなわち、リリーフ弁
４９は当該流体作動室内の圧力Ｐが運転高圧Ｈpに至っ
た時に開けばよいのであるから、上記フルロード時のサ
イクルにおいて、上記アンロード時に圧力Ｐが運転高圧
Ｈpに至るときの渦巻き容積圧縮比Ｖr_HP＝Ｖs₁/Ｖdと同
じ渦巻き容積圧縮比になるときにリリーフ弁４９を開け
ばよいことになる。つまり、上記リリーフ弁４９が開く
ときの当該流体作動室の容積をＶreとすれば、式(２)が
成立する位置にリリーフ弁４９を設ければ良いのであ
る。 Ｖs₂/Ｖre＝Ｖs₁/Ｖd …(２)

【００３７】上述したように、本実施の形態において
は、容量制御型スクロール圧縮機における第１スクロー
ル３１の渦巻き内であって、上記アンロード時に圧力Ｐ
が運転高圧Ｈpに至るときの渦巻き容積圧縮比Ｖr_HPと同
じ渦巻き容積圧縮比になる(つまり、式(２)が成立する)
位置に、第１流体作動室Ａあるいは第２流体作動室Ｂと
吐出ドーム３８内とを連通させるリリーフ弁４９を設け
ている。したがって、特に上記フルロード時における低
圧縮比運転の際に、運転高圧Ｈpを超える過圧縮になる
とリリーフ弁４９が開き、流体作動室内の高圧ガスが高
圧ドーム側に逃がされる。すなわち、本実施の形態によ
れば、過圧縮運転が防止されて、圧縮機入力の増大や第
１,第２スクロール３１,３２の破損等を防止できるので
ある。

【００３８】さらに、上記リリーフ弁４９を式(２)が成
立する位置に設けることによって、フルロード時もアン
ロード時も狙った渦巻き容積圧縮比Ｖrでの運転が可能
となり、性能アップや運転範囲の拡大につながる。

【００３９】図４は、図１に示した容量制御形スクロー
ル圧縮機の変形例を示す断面図であり、図１のＣ−Ｃ矢
視断面図に相当する。ケーシング６１,第１スクロール
６２およびバイパス弁６３は、図１に示す容量制御形ス
クロール圧縮機におけるケーシング４２,第１スクロー
ル３１およびバイパス弁３６と同じ構成を有して、同様
に動作する。

【００４０】本例においては、上記吐出弁６４用の弁押
えとリリーフ弁６５用の弁押えとを１枚の弁押え６６で
兼用するのである。尚、弁押え６６は、２本のボルト６
７,６８で第１スクロール６２に取り付けている。

【００４１】このように、吐出弁６４用の弁押えとリリ
ーフ弁６５用の弁押えとを１枚の弁押え６６で兼用する
ことによって、組み立て工数を削減して、誤組み立ての
防止やコストダウンを図ることができる。

【００４２】図５は、第２実施の形態における容量制御
型スクロール圧縮機の横断面図である。上記第１実施の
形態においては、第１スクロール３１の渦巻巻終を第２
スクロール３２の渦巻巻終よりも伸開角でπ(rad)だけ
長くして、第１スクロール３１に対する第２スクロール
３２の最外方側接触点Ｅを上記渦巻巻終とした、所謂非
対称渦巻き型のスクロール圧縮機を例に説明している
(図９参照)。しかしながら、この発明はこれに限定され
るものではなく、対称な一対のスクロールの渦巻巻終を
互いに伸開角でπ(rad)だけずらした所謂対称渦巻き型
のスクロール圧縮機の場合にも適用できる。

【００４３】本実施の形態は、この対称渦巻き型のスク
ロール圧縮機に関するものである。本対称渦巻き型のス
クロール圧縮機の場合には、第１スクロール７１の内面
と第２スクロールの外面とで形成される第１流体作動室
と第１スクロール７１の外面と第２スクロールの内面と
で形成される第２流体作動室とは同一位置に形成されず
に互いに対向して形成される。そのために、圧縮機の吐
出容量を変えるための上記バイパス弁は、上記第１流体
作動室用の第１バイパス弁７２と上記第２流体作動室用
の第２バイパス弁７３とを互いに対向した位置に設ける
必要がある。

【００４４】また、上述したように、上記第１流体作動
室と第２流体作動室とは同一位置に形成されずに互いに
対向して形成されるのであるから、上記アンロード時に
圧力Ｐが運転高圧Ｈpに至るときの渦巻き容積圧縮比Ｖr
_HPと同じ渦巻き容積圧縮比になる位置は、上記第１流体
作動室と第２流体作動室とで互いに対向した位置にな
る。そこで、本容量制御型スクロール圧縮機では、図５
に示すように、上記夫々の位置に第１リリーフ弁７４と
第２リリーフ弁７５との２つのリリーフ弁を設けるので
ある。尚、上記第１リリーフ弁７４と第２リリーフ弁７
５との構造は、第１実施の形態の場合と同様にリード弁
である。

【００４５】上述のように、本実施の形態においては、
対称渦巻き型の容量制御型スクロール圧縮機において、
上記アンロード時に圧力Ｐが運転高圧Ｈpに至るときの
渦巻き容積圧縮比Ｖr_HPと同じ渦巻き容積圧縮比になる
２つの位置に、第１リリーフ弁７４と第２リリーフ弁７
５との２つのリリーフ弁を設けている。したがって、上
記フルロード時における低圧縮比運転の際に、運転高圧
Ｈpを超える過圧縮になると第１リリーフ弁７４あるい
は第２リリーフ弁７５が開いて、上記第１,第２流体作
動室内の高圧ガスを吐出ドーム側に逃がして過圧縮運転
を防止できる。その際に、第１スクロール７１と第２ス
クロールとを同じ形状に形成することによってスクロー
ルの製造工数を低減し、コストダウンを図ることができ
る。

【００４６】図６は、図５に示す容量制御形スクロール
圧縮機の変形例を示す横断面図である。本例において
は、図４に示す容量制御形スクロール圧縮機の場合と同
様に、吐出弁８４用の弁押えと第１リリーフ弁８５用の
弁押えと第２リリーフ弁８６用の弁押えを１枚の弁押え
８７で兼用するのである。尚、弁押え８７は、３本のボ
ルト８８,８９,９０で第１スクロール８１に取り付けて
いる。

【００４７】このように、上記吐出弁８４用の弁押えと
第１リリーフ弁８５用の弁押えと第２リリーフ弁８６用
の弁押えを１枚の弁押え８７で兼用することによって、
組み立て工数を削減して、誤組み立ての防止やコストダ
ウンを図ることができる。

【００４８】ところで、上述のようなリリーフ弁４９,
６５,７４,７５,８５,８６を設けることによって、上記
フルロード時における低圧縮比運転の際に過圧縮運転に
なることを防止できるのであるが、上記過圧縮は液圧縮
の場合でも起こる。そこで、以下の実施の形態において
は、上記液圧縮をも防止できる構造を有する容量制御型
スクロール圧縮機に関する。

【００４９】図７は、本実施の形態における容量制御型
スクロール圧縮機の任意の流体作動室に関するバイパス
弁およびリリーフ弁の動作期間を示す図である。但し、
横軸は第２スクロールの回転角θであり、縦軸は当該流
体作動室の容積Ｖである。ここで、回転角θは、第２ス
クロールの最外方側接触点Ｅが第１スクロールに接触し
て当該流体作動室が形成された時点(閉じ切り角)を
「０」としている。

【００５０】図７において、範囲αは、当該流体作動室
が上記バイパス弁に掛っている範囲である。ここで、範
囲αの開始角度θ_α1は、上記閉じ切り角θ＝０に近い
角度に設定されている。また、範囲βは、当該流体作動
室が上記リリーフ弁に掛っている範囲である。ここで、
範囲βの開始角度θ_β1は範囲αの終了角度θ_α2とオー
バーラップするように設定されている。また、範囲γ
は、当該流体作動室が上記吐出弁に掛っている範囲であ
る。ここで、範囲γの開始角度θ_γ1は範囲βの終了角
度θ_β2とオーバーラップするように設定されている。
その場合、上記閉じ切り角θ＝０から当該流体作動室が
上記吐出弁に掛かり始める角度θ＝θ_γ1までで表され
る圧縮角が４π以下になるようにしている。

【００５１】上述のように、本実施の形態においては、
上記範囲αの開始角度θ_α1を閉じ切り角θ＝０に近い
角度に設定すると共に、上記圧縮角を４π以下にしてい
る。そして、当該流体作動室が上記バイパス弁に掛る範
囲αと、上記リリーフ弁に掛る範囲βと、上記吐出弁に
掛る範囲γとの開始角度と終了角度とをオーバーラップ
させている。したがって、当該流体作動室は、上記バイ
パス弁とリリーフ弁との少なくとも一つと常時連通して
いることになり、どの状態で液圧縮が発生しても液を上
記バイパス弁,リリーフ弁および吐出弁の何れかから上
記低圧側あるいは吐出ドーム側に逃がすことができる。
したがって、本実施の形態によれば、液圧縮による異常
昇圧を確実に防止できる。

【００５２】尚、図４および図６においては、吐出弁６
４,８４用の弁押えとリリーフ弁６５,８５,８６用の弁
押えとを１枚の弁板６６,８７で兼用している。しかし
ながら、この発明はこれに限定されるものではなく、上
記吐出弁６４,８４とリリーフ弁６５,８５,８６とを同
一種類の弁で共通化を図っても差し支えない。

【００５３】

【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１に係
る発明の容量制御型スクロール圧縮機は、第１スクロー
ルと第２スクロールとで形成される流体作動室内のガス
圧が吐出側圧力よりも高くなると開放して、当該流体作
動室内のガスを吐出側に逃がすリリーフ弁を設けたの
で、過圧縮運転を防止できる。したがって、特に上記フ
ルロード時の過圧縮損失を低減でき、上記過圧縮損失に
よる圧縮機入力の増大や第１,第２スクロールの破損等
を防止できる。

【００５４】また、請求項２に係る発明の容量制御型ス
クロール圧縮機は、上記圧縮室を形成する第１スクロー
ルと第２スクロールとは、一方のスクロールの渦巻巻終
を他方のスクロールの渦巻巻終よりも伸開角で１８０度
だけ長くした非対称の渦巻き形状を呈するようにしたの
で、第１スクロールの内面と第２スクロールの外面とで
形成される第１流体作動室と、第１スクロールの外面と
第２スクロールの内面とで形成される第２流体作動室と
は、同じリリーフ弁の位置に交互に掛る。したがって、
上記リリーフ弁は１つだけ設ければよく、上記第１スク
ロールの剛性の低下や加工組み立て性の低下を防止でき
る。さらに、部品点数を少なくしてコストダウンを図る
ことができる。

【００５５】また、請求項３に係る発明の容量制御型ス
クロール圧縮機は、吐出弁とリリーフ弁とを同一種類の
弁で共通化したので、部品の共通化を図ることができ、
誤組の防止,組み立て工数の削減およびコストダウンを
図ることができる。

【００５６】また、請求項４に係る発明の容量制御型ス
クロール圧縮機は、上記吐出弁の弁押えと上記リリーフ
弁の押えとを１つの弁押えで兼用したので、１つの弁押
えで吐出弁とリリーフ弁を固定できる。したがって、上
記吐出弁およびリリーフ弁の構成を簡単にして、組み立
て工数を削減し、誤組を防止し、コストダウンを図るこ
とができる。

【００５７】また、請求項５に係る発明の容量型スクロ
ール圧縮機における上記リリーフ弁は、下記の式を満た
すような位置に設けられているので、上記フルロード時
の場合も上記アンロード時の場合も同じ渦巻き容積圧縮
比Ｖrで運転できる。したがって、性能向上につなが
り、運転範囲の拡大を図ることができる。 Ｖs₂/Ｖre＝Ｖs₁/Ｖd ここで、Ｖre：上記フルロード時における上記リリーフ
弁が開くときの上記流体作動室の容積 Ｖs₂：上記フルロード時における上記流体作動室の圧縮
開始容積 Ｖd：上記アンロード時における上記流体作動室の吐出
開始容積 Ｖs₁：上記アンロード時における上記流体作動室の圧縮
開始容積

【００５８】また、請求項６に係る発明の容量制御型ス
クロール圧縮機における上記バイパス通路の開閉手段は
パイロット圧で開閉するようになっており、上記流体作
動室は上記バイパス通路またはリリーフ弁通路の何れか
に常時連通するようにしたので、上記流体作動室内で液
圧縮が起きた場合には上記開閉手段およびリリーフ弁の
何れかから液を吸入側あるいは吐出側に逃がすことがで
きる。したがって、この発明によれば液圧縮を確実に防
止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の容量型スクロール圧縮機における部
分縦断面図である。

【図２】図１におけるＣ−Ｃ矢視断面図である。

【図３】図１に示す容量制御型スクロール圧縮機におけ
る低圧縮比運転時の任意の流体作動室に関する容積Ｖ−
圧力Ｐの関係を示す図である。

【図４】吐出弁用の弁板とリリーフ弁用の弁板とを兼用
した容量制御型スクロール圧縮機の横断面図である。

【図５】この発明の対称渦巻き型の容量制御型スクロー
ル圧縮機における横断面図である。

【図６】吐出弁用の弁板と第１,第２リリーフ弁用の弁
板とを兼用した対称渦巻き型の容量制御型スクロール圧
縮機における横断面図である。

【図７】図１および図４〜図６に示す容量制御型スクロ
ール圧縮機における任意の流体作動室に関するバイパス
弁およびリリーフ弁の動作期間を示す図である。

【図８】従来の容量制御型スクロール圧縮機の部分縦断
面図である。

【図９】図８のＸ−Ｘ矢視断面図である。

【図１０】標準機と容量制御機とにおける種々の運転圧
縮比Ｐrでの圧縮圧力Ｐと運転高圧Ｈpとの圧力差ΔＰを
示す図である。

【符号の説明】

３１,６２,７１,８１…第１スクロール、３２…第２ス
クロール、 ３３…低圧ポート、３６,６
３,７２,７３,８２,８３…バイパス弁、３９…低圧ライ
ン、 ４０…高圧ライン、４１…継手
管、 ４３…高圧ポート、４４,
６４,８４…吐出弁、 ４７…通路 ４９,６５,７４,７５,８５,８６…リリーフ弁、５０,６
６,８７…弁押え。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F04C 18/02 311 F04C 29/10 311 F04C 29/10 331

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧縮室内の所定位置に形成されて流体作
   動室(Ａ)内の圧縮ガスを吸い込みポート(３３)に返すバ
   イパス通路(３５)と、上記バイパス通路(３５)を開閉す
   る開閉手段(３６)を有する容量制御型スクロール圧縮機
   において、 上記流体作動室(Ａ)内の圧力が吐出側よりも高くなると
   開放して、当該流体作動室(Ａ)内のガスを吐出側(３８)
   に逃がすリリーフ弁(４９)を備えたことを特徴とする容
   量制御型スクロール圧縮機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の容量制御型スクロール
   圧縮機において、 上記圧縮室を形成する第１スクロール(３１)と第２スク
   ロール(３２)とは、一方のスクロールの渦巻巻終を他方
   のスクロールの渦巻巻終よりも伸開角で１８０度だけ長
   くした非対称の渦巻き形状を呈することを特徴とする容
   量制御型スクロール圧縮機。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の容量制御型スクロール
   圧縮機において、 吐出弁を有し、 上記吐出弁とリリーフ弁とを同一種類の弁で共通化した
   ことを特長とする容量制御型スクロール圧縮機。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の容量制御型スクロール
   圧縮機において、 上記吐出弁(６４,８４)の弁押えと上記リリーフ弁(６
   ５,８５,８６)の弁押えとを１つの弁押え(６６,８７)で
   兼用したことを特長とする容量制御型スクロール圧縮
   機。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の容量型スクロール圧縮
   機において、 上記リリーフ(４９)弁は、下記の式を満たすような位置
   に設けられていることを特徴とする容量制御型スクロー
   ル圧縮機。 Ｖs₂/Ｖre＝Ｖs₁/Ｖd ここで、Ｖre：上記開閉手段(３６)が閉鎖時における上
   記リリーフ弁(４９)が開く時の上記流体作動室(Ａ)の容
   積 Ｖs₂：上記開閉手段(３６)が閉鎖時における上記流体作
   動室(Ａ)の圧縮開始容積 Ｖd：上記開閉手段(３６)が開放時における上記流体作
   動室(Ａ)の吐出開始容積 Ｖs₁：上記開閉手段(３６)が開放時における上記流体作
   動室(Ａ)の圧縮開始容積
6. 【請求項６】 請求項１に記載の容量制御型スクロール
   圧縮機において、 上記バイパス通路(３５)を開閉する開閉手段(３６)は、
   パイロット圧で開閉するようになっており、 上記流体作動室(Ａ)は、上記バイパス通路(３５)または
   リリーフ弁通路(４７)の何れかに常時連通していること
   を特徴とする容量制御型スクロール圧縮機。