JP3584781B2 - スクロール圧縮機及び冷凍装置 - Google Patents
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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクロール圧縮機及び冷凍装置に係わり、作動ガスとして冷凍空調用等の冷媒やヘリウムガスを用いるスクロール圧縮機及び冷凍装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の冷凍装置を構成するスクロール圧縮機では、密閉容器内に圧縮機部と電動機部とをフレームに支承する回転軸を介して連接して収納すると共に、前記圧縮機部は、鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロールと旋回スクロールとをラップを互いに内側にしてかみ合せ、旋回スクロールを回転軸に連接する偏心機構に係合して自転することなく固定スクロールに対し旋回運動させ、両スクロールにて形成される圧縮室を中心に移動させて固定スクロールの外周吸込み口からガスを吸込んで中央吐出口より圧縮ガスを密閉容器内に吐出し、旋回スクロール背面とフレームとにより背圧室を形成し、この背圧室内の圧力を吸入側圧力と吐出側圧力との中間圧力になるように背圧室と圧縮室とを連通する中間圧孔を旋回スクロールに設け、密閉容器内の吐出側圧力と背圧室内の中間圧力との圧力差により回転軸に設けた給油孔から軸受部を介して背圧室に給油する給油機構を形成し、圧縮室と密閉容器内の吐出側とを連通するリリーフ孔を設けると共に、圧縮室と密閉容器内の吐出側との圧力差により前記リリーフ孔を開閉するリリーフ弁を設け、低圧力比運転時にリリーフ弁を開いて過圧縮を防止するスクロール圧縮機がある。これに関連するものとしては、例えば特開昭６２ー１９７６８４号公報に記載されているものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来のスクロール圧縮機は、電動機部を回転数制御するものではなく、低圧力比運転状態の低い回転領域、例えば２０Ｈｚ（回転数で１１００ｒｐｍ位）で運転すると、背圧室の中間圧力が大きく上昇し、スクロール間の軸方向押しつけ力が増大して摺動損失が増大すると共に、密閉容器内の吐出圧力と背圧室の中間圧力との圧力差が低下して軸受部への給油量が減少し、十分な給油ができなくなる点に対する配慮については何等開示されていない。
【０００４】
また、リリーフ孔は旋回スクロールのラップの厚さより小さく設定されているので、低圧力比運転状態での圧縮行程の最終行程である吐出過程の初期においては、十分な吐出流路が確保されないため、その圧損の増加による過圧縮損失による圧縮動力が増加するものであった。
【０００５】
さらには、冷凍装置に用いるスクロール圧縮機において、液インジェクションを行う場合に、低圧力比運転時の低い回転領域で、背圧室の中間圧力がさらに上昇し、軸受部への給油量が減少して十分な給油ができなくなる点に対する配慮については何等開示されていない。
【０００６】
本発明は、低圧力比運転時の低い回転領域で、摺動損失を低減することができ、性能向上を図ることができると共に、背圧室への給油量を確保することができ、信頼性の高いスクロール圧縮機及び冷凍装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の第１の特徴は、密閉容器内に圧縮機部と電動機部とを収納すると共に、前記圧縮機部は、鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロールと旋回スクロールとをラップを互いに内側にしてかみ合せ、前記旋回スクロールを自転することなく固定スクロールに対し旋回運動させ、前記両スクロールにて形成される圧縮室を中心に移動させて外周部からガスを吸込んで中央部より圧縮ガスを吐出し、前記旋回スクロールまたは固定スクロール背面を押圧するための背圧室を形成し、この背圧室内の圧力を前記吸入側圧力と吐出側圧力との中間圧力になるように前記背圧室と前記圧縮室とを連通する中間圧孔を前記旋回スクロールまたは固定スクロールに設け、前記密閉容器内の吐出側圧力と前記背圧室内の中間圧力との圧力差により前記背圧室に給油する給油機構を形成し、前記電動機部は回転数制御し、前記圧縮室と前記密閉容器内の吐出側とを連通するリリーフ孔を設けると共に、前記圧縮室と前記密閉容器内の吐出側との圧力差により前記リリーフ孔を開閉するリリーフ弁を設け、前記リリーフ孔と前記中間圧孔とを間欠的に連通する位置に設けたことにある。
【０００８】
本発明の第２の特徴は、密閉容器内に圧縮機部と電動機部とをフレームに支承する回転軸を介して連接して収納すると共に、前記圧縮機部は、鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロールと旋回スクロールとをラップを互いに内側にしてかみ合せ、前記旋回スクロールを回転軸に連接する偏心機構に係合して自転することなく固定スクロールに対し旋回運動させ、前記両スクロールにて形成される圧縮室を中心に移動させて前記固定スクロールの外周吸込み口からガスを吸込んで中央吐出口より圧縮ガスを密閉容器内に吐出し、前記旋回スクロール背面と前記フレームとにより背圧室を形成し、この背圧室内の圧力を前記吸入側圧力と吐出側圧力との中間圧力になるように前記背圧室と前記圧縮室とを連通する中間圧孔を前記旋回スクロールに設け、前記密閉容器内の吐出側圧力と前記背圧室内の中間圧力との圧力差により前記回転軸に設けた給油孔から軸受部を介して前記背圧室に給油する給油機構を形成し、前記電動機部はインバータにより回転数制御し、前記圧縮室と前記密閉容器内の吐出側とを連通するリリーフ孔を前記固定スクロールの鏡板のラップ側壁近傍に設けると共に、前記圧縮室と前記密閉容器内の吐出側との圧力差により前記リリーフ孔を開閉するリリーフ弁を設け、前記リリーフ孔と前記中間圧孔とを間欠的に連通するように設けたことにある。
【０００９】
好ましくは、前記中間圧孔はラップ巻き終わり部から１巻き以内に形成し、前記リリーフ孔は前記固定スクロールの巻き始め部から１巻き以内に形成し、前記リリーフ孔は前記中間圧孔側にずらして前記中間圧孔に間欠的に連通するように設け、前記電動機部は、前記インバータにより３０Ｈｚ未満の低い運転周波数範囲を有する構成にしたことにある。
【００１０】
そして、好ましくは、前記リリーフ孔を円形状で且つその直径を旋回スクロールのラップ厚さより若干大きくしたことにある。
【００１１】
本発明の第３の特徴は、密閉容器内に圧縮機部と電動機部とをフレームに支承する回転軸を介して連接して収納すると共に、前記圧縮機部は、鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロールと旋回スクロールとをラップを互いに内側にしてかみ合せ、前記旋回スクロールを回転軸に連接する偏心機構に係合して自転することなく固定スクロールに対し旋回運動させ、前記両スクロールにて形成される圧縮室を中心に移動させて前記固定スクロールの外周吸込み口からガスを吸込んで中央吐出口より圧縮ガスを吐出し、前記旋回スクロール背面と前記フレームとにより背圧室を形成し、この背圧室内の圧力を前記吸入側圧力と吐出側圧力との中間圧力になるように前記背圧室と前記圧縮室とを連通する中間圧孔を前記旋回スクロールに設け、前記密閉容器内の吐出側圧力と前記背圧室内の中間圧力との圧力差により前記回転軸に設けた給油孔から軸受部を介して前記背圧室に給油する給油機構を形成し、前記電動機部はインバータにより回転数制御し、圧縮ガス冷却するための液インジェクション手段を前記固定スクロールに備え、前記圧縮室と前記密閉容器内の吐出側とを連通するリリーフ孔を前記液インジェクション手段の液インジェクション用細孔よりラップ巻き始め部側に設けると共に、前記圧縮室と前記密閉容器内の吐出側との圧力差により前記リリーフ孔を開閉するリリーフ弁を設け、前記リリーフ孔と前記中間圧孔及び前記液インジェクション用細孔とを間欠的に連通する位置に設けたことにある。
【００１２】
本発明の第４の特徴は、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を配管にて連通して冷凍サイクルを形成し、前記凝縮器の出口側から前記圧縮機の液インジェクション手段に液冷媒をバイパスする回路を有し、前記圧縮機部は密閉容器内に圧縮機部と電動機部とを収納すると共に、前記圧縮機部は、鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロールと旋回スクロールとをラップを互いに内側にしてかみ合せ、前記旋回スクロールを自転することなく固定スクロールに対し旋回運動させ、前記両スクロールにて形成される圧縮室を中心に移動させて前記固定スクロールの外周部からガスを吸込んで中央部より圧縮ガスを吐出し、前記旋回スクロールまたは固定スクロール背面と前記フレームとにより背圧室を形成し、この背圧室内の圧力を前記吸入側圧力と吐出側圧力との中間圧力になるように前記背圧室と前記圧縮室とを連通する中間圧孔を前記旋回スクロールまたは固定スクロールに設け、前記密閉容器内の吐出側圧力と前記背圧室内の中間圧力との圧力差により前記背圧室に給油する給油機構を形成し、前記電動機部は回転数制御し、圧縮ガス冷却するための液インジェクション手段を前記固定スクロールに備え、前記圧縮室と前記密閉容器内の吐出側とを連通するリリーフ孔を前記液インジェクション手段の液インジェクション用細孔よりラップ巻き始め部側に設けると共に、前記圧縮室と前記密閉容器内の吐出側との圧力差により前記リリーフ孔を開閉するリリーフ弁を設け、前記リリーフ孔と前記中間圧孔及び前記液インジェクション用細孔とを間欠的に連通する位置に設けたことにある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のスクロール圧縮機及び冷凍装置の一実施例を図１から図１０を用いて説明する。
【００１４】
まず、本発明のスクロール圧縮機の全体構成及び冷凍装置の冷凍サイクルを主に図１を用いて説明する。
【００１５】
図１に示す横型スクロール圧縮機は、密閉容器１内に左右が開口した内側ケーシング１３０を有する二重筒状に構成されている。内側ケーシング１３０は、密閉容器１に溶接された仕切板１４０と内側ケーシング１３０に溶接された仕切板１４２とをボルト１４３にて締結することにより密閉容器１に固定されている。内側ケーシング１３０には、その軸方向右側にスクロール圧縮機部２が装着され、その反対の左側に電動機部３が装着され、これらは密閉容器１内に収納されることになる。そして、密閉容器１内は、内側ケーシング１３０、仕切り板１４０、１４２及びフレーム７により、吐出室１ａと電動機室１ｂ、１ｃとに区画されている。密閉容器１内全体は、圧縮機部２の吸込み側を除いて、圧縮機部２の吐出側に連通して高圧側を形成する。
【００１６】
圧縮機部２は固定スクロール５と旋回スクロール６を互に噛合わせて圧縮室（密閉空間）８を形成する。固定スクロール５は、円板状の鏡板５ａと、これに直立し、インボリュート曲線あるいはこれに近似な曲線と円弧曲線にて形成されたラップ５ｂとからなり、その中心部に吐出口１０、外周部に吸入口１６、中間部に液インジェクション手段８０及びリリーフ弁手段１００を備えている。旋回スクロール６は、円板状の鏡板６ａと、これに直立し、固定スクロール５のラップ５ｂと同一形状に形成されたラップ６ｂと、鏡板５ａの反ラップ面に形成されたボス部６ｃとからなっている。フレーム７は、中央部に軸受部を形成し、この軸受部に回転軸１４が支承されている。回転軸先端の偏心軸１４ａは、上記ボス部６ｃに旋回運動が可能なように挿入されている。また、固定スクロール５はフレーム７に複数本のボルト８８によって固定されている。旋回スクロール６は、オルダムリングおよびオルダムキーよりなるオルダム機構３８によってフレーム７に支承され、固定スクロール５に対して自転しないで旋回運動をするように形成されている。電動機部３は、インバータにより回転数が制御されるように駆動され、そのロ−タ部３ｂが回転軸１４に一体に結合されている。固定スクロール５の吸入口１６には密閉容器１を貫通して水平方向の吸入管１７が接続されている。吐出口１０が開口している吐出室１ａは内側ケーシング１３０に形成した通路１８を介して電動機室１ｂ、１ｃと連通している。この電動機室１ｂは密閉容器１を貫通する吐出管２０に連通している。また、電動機室１ｂと１ｃは、電動機ステータ３ａと密閉溶器１との間の隙間２５、および電動機ステータ３ａと電動機ロータ３ｂとの隙間を介して連通している。
【００１７】
なお、吸入管１７と固定スクロール５との間には高圧部と低圧部とをシールするＯリング５３が設けられている。また、吸入管１７内には、逆止弁手段１３が設けられている。該逆止弁１３は圧縮機停止時の回転軸１４の逆転を防止することと、密閉容器１内の潤滑油が低圧側に流出するのを防止するものである。
【００１８】
また、旋回スクロール６の鏡板６ａの背面には、固定スクロール５及びフレーム７で囲まれた空間よりなる背圧室３６が形成されている。この背圧室３６には、図４、図５に示すように旋回スクロール６の鏡板６ａに穿設した細孔で形成される中間圧孔６ｅ、６ｆ及び返油路６ｇ、６ｊを介し、吸入圧力と吐出側圧力との中間圧力が導入され、旋回スクロール６を固定スクロール５に押付ける軸方向の付与力が与えられる。潤滑油２２は、密閉容器１の底部に溜められており、密閉容器１内の高圧圧力と背圧室３６の中間圧力との差圧により、油吸上管２７から吸い上げられた後、回転軸１４内の中心孔内を流れ、旋回軸受３２、補助軸受３９及び主軸受４０へ給油される。各軸受部３２、４０へ給油された油は、前記背圧室３６に至り、旋回スクロール６の中間圧孔６ｅ，６ｆを経て、スクロールラップ５ｂ、６ｂ間の圧縮室８へ注入されて圧縮ガスと混合され、吐出ガスと共に吐出室１ａへ吐出される。
【００１９】
なお、油面計１７０は、密閉容器１の側面下部に取付けられ、潤滑油２２の油面を外部から監視できる。
【００２０】
凝縮器２００、膨張弁３００及び蒸発器４００は、吐出管２０と吸入管１７との間に配管を介してこの順に接続され、冷凍サイクルを構成する。減圧器５００は、開閉弁６００及び配管を介して凝縮器２００の出口側と液インジェクション手段との間に接続されている。
【００２１】
上記構成において、電動機ロータ３ｂに直結した回転軸１４が回転して偏心軸１４ａが偏心回転すると、旋回軸受３２を介して旋回スクロール６は旋回運動を行う。この旋回運動により、圧縮室８は次第に中心に移動して容積が減少する。作動ガスは吸入管１７から吸入口１６を経て吸入室５ｆへ入ると共に、軸受を潤滑した油が旋回スクロール６の外周部隙間等から吸入室５ｆへ流入して前記作動ガスに混入する。軸受を経由した油を含んだ作動ガスは前記圧縮室８で圧縮されて、吐出口１０から吐出室１ａへ吐出される。さらに通路１８を通って電動機室１ｃへ流入し、さらに電動機室１ｂに至り、これらの空間でガス中に混合した油が分離され、油分の少ない作動ガスが吐出管２０を通って外部に導かれる。なお、図１中の実線の矢印は作動ガスの流れを、破線の矢印は油の流れをそれぞれ示している。
【００２２】
次に、上記固定スクロール及び旋回スクロールの具体的構成を主に図２から図８を用いて説明する。
【００２３】
図２から図５に示す固定スクロール５は、リリーフ孔１０１、１０２及び液インジェクション孔８１を備えている。リリーフ孔１０１、１０２は、圧縮室８と吐出室１ａとを連通するように鏡板５ａのラップ５ｂの側壁近傍に一対で設けている。液インジェクション孔８１は、鏡板５ａのラップ５ｂ間の中央に設けている。該液インジェクション孔８１とリリーフ孔１０１とは間欠的に連通する位置に設けられている。また、リリーフ孔１０１は液インジェクション孔８１よりラップ゜巻き始め側に設けている。リリーフ孔１０１、１０２は、リリーフ弁１００の作動、機能を十分働かせるために、固定スクロールラップ巻き始め部５ｙから１巻き（２π 、π；円周率）以内の位置にあり、吐出口１０と間欠的に連通した位置に設けている。
【００２４】
ここで、図２に示すリリーフ孔１０１及び液インジェクション孔８１の位置について、スクロールラップ巻き角度（例えば、インボリュート伸開角度）で表現すると、リリーフ孔１０１の位置λｐ１＝５．５ｒａｄ、インジェクション孔８１の位置λｅ＝６．０ｒａｄ、ラップ巻き始め５ｙの位置λｓ＝１．０ｒａｄである。リリーフ孔１０１、１０２と吐出口１０とが間欠的に連通した位置関係にあるためには、λｓ＋２π≧λｐ１の関係が必要である。
【００２５】
図３から図５に示すリリーフ弁手段１００は、圧縮室８と吐出室１ａの圧力差によりリリーフ孔１０１、１０２を開閉するように設けられている。リーフ弁手段１００は、リリーフ孔１０１，１０２、薄い板状のリリーフ弁１０３、１０４及びリリーフ弁１０３、１０４を支えるリテーナ１００ａからなる。リリーフ孔１０１、１０２は、円形状とし、その直径ｄ０を対向する旋回スクロール６のラップ６ｂの厚さｔｓより若干大きく、例えばｄ０／ｔｓ＝１．０８前後に形成している。このように形成することにより、リリーフするガス流量が従来のものより増大し、過圧縮低減の効果と、背圧室の圧力低下の効果がより一層発揮できる。なお、固定スクロール５のリリーフ弁手段１００が取付けられる面には、シート面５ｓが形成され、このシート面５ｓ内にリリーフ孔１０１、１０２及びネジ部１０５ａを設けている。リリーフ弁１０３、１０４及びリテーナ１００ａは、このシート面５ｓに対応してボルト１０５で固定されている。
【００２６】
図６及び図７に示すように、旋回スクロール６は、中間圧孔６ｅ、６ｆ及び返油路６ｊ、６ｇを備えている。旋回スクロール６の鏡板６ａに貫通して設けた中間圧孔６ｅは、ラップ巻き終わり部６１、６２から１巻き以内の位置にある。返油路は、鏡板外周部の空間に開口する放射状横孔６ｊと圧縮室８に開口する縦孔６ｇとで形成され、鏡板外周部の空間の油圧縮を防止して動力低減を図るものである。
【００２７】
ここで、中間圧孔６ｅ、６ｆの位置について、スクロールラップ巻き角度（例えば、インボリュート伸開角度）で表現すると、中間圧孔６ｅ、６ｆの位置λｂ１＝１０．０ｒａｄ、ラップ巻き終わり部６１、６２の位置λ２ ＝１６．０ｒａｄである。
【００２８】
図８に、リリーフ孔１０１と中間圧孔６ｆ及び液インジェクション孔８１とが圧縮室８を介して連通している状態を示す。
【００２９】
リリーフ孔１０１、１０２の位置λｐ１と中間圧孔６ｅ、６ｆの位置λｂ１との関係は、λｐ１＋２π≧λｂ１としている。この関係が、リリーフ孔１０１、１０２と中間圧孔６ｅ、６ｆとが間欠的に連通する位置関係であり、中間圧孔６ｅ，６ｆがリリーフ孔１０１、１０２に対して１巻き以内の位置にあることを意味する。中間圧孔６ｅ、６ｆの位置が、このように低圧側にあってもリリーフ弁手段１００により、内部圧力によるガス力が軽減されて、必要押しつけ力がちいさくなるので、旋回スクロール６が離脱して不安定な挙動をすることはない。
【００３０】
次に、かかる本発明のスクロール圧縮機の背圧室３６における中間圧力の低減の作用について図９及び図１０を用いて説明する。
【００３１】
上述したリリーフ孔１０１、１０２と中間圧孔６ｅ、６ｆとを間欠的に連通する位置関係に設けること、具体的にはλｐ１＋２π≧λｂ１の位置関係にすることにより、低圧力比運転時におけるリリーフ弁手段１００のガスリリーフ作用（バイパス機能）が背圧室３６の中間圧力Ｐｂの圧力低下作用をもたらし、従来の構成のものを低い回転数で運転した場合の中間圧力Ｐｂ′より低くすることができる。即ち、Ｐｂ＞Ｐｂ′の関係となる。この圧力低下は、図９に示すように、運転周波数が低くなるほど大きくなる。即ち、この従来及び本発明における中間圧力Ｐｂ、Ｐｂ′は、電動機部３の運転周波数（換言すれば、圧縮機部２の回転数）が低くなるほど上昇するが、従来における中間圧力Ｐｂ′は、特に低い運転周波数、例えば２０Ｈｚ（回転数で１１００ｒｐｍ位）の運転時では吐出圧力Ｐｄと極めて近い状態まで上昇するのに対し、本発明における中間圧力Ｐｂは、内部漏れにともなう上昇度合いが従来より極めて小さくなり、本発明における軸受給油差圧ΔＰｊを前述の従来の軸受給油差圧ΔＰｊ′より大きくすることができる。従って、低圧力比運転時の低い回転領域で背圧室への給油量を確保することができ、これにより軸受油量を確保できて軸受け部の油膜切れを防ぐことができ、スクロール圧縮機の信頼性が大きく改善できる。また、低い回転領域における背圧室３６の圧力上昇を低く抑えることができるので、両スクロール５、６間の軸方向押しつけ力が低減されて、摺動損失が軽減でき、低圧力比運転時の特に低い回転領域における圧縮機の性能向上を図ることができる。液インジェクション時においてはこの性能向上がさらに大きくなるので、液インジェクションを備えた冷凍用スクロール圧縮機の場合に性能向上が著しい。
【００３２】
なお、低圧力比運転時の低い運転周波数における圧縮室８の圧力および背圧室３６の中間圧力は、図１０に示す通りである。図１０から明らかなように、本発明における圧縮室８の圧力Ｐ８は、リリーフ弁手段１００の動作範囲Δλｐと中間圧孔６ｅ、６ｆの圧縮室８に連通する範囲Δλｂとが重なるために、実線で示すように変化する。これに対し、従来の構成を備えたものにおいて低い運転周波数で運転した場合の圧力Ｐ８′及び従来の構成に液インジェクション手段を加えたものにおいて低い運転周波数で運転した場合の圧力Ｐ８″は、リリーフ弁手段の動作範囲Δλｐ′と中間圧孔の圧縮室に連通する範囲Δλｂとが重ならないために、点線及び一点鎖線で示すように吐出圧力Ｐｄより高くなる部分を有する。これによって本発明における中間圧力Ｐｂは、前記従来の中間圧力Ｐｂ′、Ｐｂ″より低くなる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、低圧力比運転時の低い回転領域で、摺動損失を低減することができ、性能向上を図ることができると共に、背圧室への給油量を確保することができ、信頼性の高いスクロール圧縮機及び冷凍装置を得ることができる。
【００３４】
また、低圧力比運転時での圧縮行程の最終行程である吐出過程の初期において、リリーフ孔より吐出するガス流量を増大することができ、これにより過圧縮低減の効果と背圧室の圧力低下の効果ををより一層発揮することができる。
【００３５】
さらには、低圧力比運転時の低い回転領域で、液インジェクションが動作しても、背圧室の中間圧力を十分に低くすることができ、密閉容器内の吐出側圧力と背圧室の中間圧力との圧力差を十分に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるスクロール圧縮機の縦断面部分を含む冷凍装置の一例を示す冷媒回路図である。
【図２】図１のスクロール圧縮機に用いられる固定スクロールの底面図である。
【図３】図１のスクロール圧縮機に用いられる固定スクロールの部分縦断面図である。
【図４】図１のスクロール圧縮機に用いられる固定スクロールの平面図である。
【図５】図１のスクロール圧縮機の密閉容器の側壁を省略した状態の右側面図である。
【図６】図１のスクロール圧縮機に用いられる旋回スクロールの平面図である。
【図７】図１のスクロール圧縮機に用いられる旋回スクロールの縦断面図である。
【図８】図１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かみ合わせ状態を示す横断面図である。
【図９】本発明及び従来のスクロール圧縮機における運転周波数に対する圧力特性図である。
【図１０】本発明及び従来のスクロール圧縮機におけるスクロール巻き角度に対する圧力特性図である。
【符号の説明】
１…密閉容器、１ａ…吐出室、１ｂ、１ｃ…電動機室、２…圧縮機部、３…電動機部、５…固定スクロール、５ａ…鏡板、５ｂ…ラップ、５ｆ…吸入室、５ｓ…シート面、６…旋回スクロール、６ａ…鏡板、６ｂ…ラップ、６ｃ…ボス部、６ｅ、６ｆ…中間圧孔、７…フレーム、１４…回転軸、１４ａ…偏心軸、８…圧縮室、１０…吐出口、１３…逆止弁、１６…吸入口、１７…吸入管、２０…吐出管、２２…潤滑油、３２…旋回軸受、３８…オルダム機構、３６…背圧室、４０…主軸受、８０…液液インジェクション手段、８１…液インジェクション孔、１００…リリーフ弁手段、１０１、１０２…リリーフ孔。
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクロール圧縮機及び冷凍装置に係わり、作動ガスとして冷凍空調用等の冷媒やヘリウムガスを用いるスクロール圧縮機及び冷凍装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の冷凍装置を構成するスクロール圧縮機では、密閉容器内に圧縮機部と電動機部とをフレームに支承する回転軸を介して連接して収納すると共に、前記圧縮機部は、鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロールと旋回スクロールとをラップを互いに内側にしてかみ合せ、旋回スクロールを回転軸に連接する偏心機構に係合して自転することなく固定スクロールに対し旋回運動させ、両スクロールにて形成される圧縮室を中心に移動させて固定スクロールの外周吸込み口からガスを吸込んで中央吐出口より圧縮ガスを密閉容器内に吐出し、旋回スクロール背面とフレームとにより背圧室を形成し、この背圧室内の圧力を吸入側圧力と吐出側圧力との中間圧力になるように背圧室と圧縮室とを連通する中間圧孔を旋回スクロールに設け、密閉容器内の吐出側圧力と背圧室内の中間圧力との圧力差により回転軸に設けた給油孔から軸受部を介して背圧室に給油する給油機構を形成し、圧縮室と密閉容器内の吐出側とを連通するリリーフ孔を設けると共に、圧縮室と密閉容器内の吐出側との圧力差により前記リリーフ孔を開閉するリリーフ弁を設け、低圧力比運転時にリリーフ弁を開いて過圧縮を防止するスクロール圧縮機がある。これに関連するものとしては、例えば特開昭６２ー１９７６８４号公報に記載されているものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来のスクロール圧縮機は、電動機部を回転数制御するものではなく、低圧力比運転状態の低い回転領域、例えば２０Ｈｚ（回転数で１１００ｒｐｍ位）で運転すると、背圧室の中間圧力が大きく上昇し、スクロール間の軸方向押しつけ力が増大して摺動損失が増大すると共に、密閉容器内の吐出圧力と背圧室の中間圧力との圧力差が低下して軸受部への給油量が減少し、十分な給油ができなくなる点に対する配慮については何等開示されていない。
【０００４】
また、リリーフ孔は旋回スクロールのラップの厚さより小さく設定されているので、低圧力比運転状態での圧縮行程の最終行程である吐出過程の初期においては、十分な吐出流路が確保されないため、その圧損の増加による過圧縮損失による圧縮動力が増加するものであった。
【０００５】
さらには、冷凍装置に用いるスクロール圧縮機において、液インジェクションを行う場合に、低圧力比運転時の低い回転領域で、背圧室の中間圧力がさらに上昇し、軸受部への給油量が減少して十分な給油ができなくなる点に対する配慮については何等開示されていない。
【０００６】
本発明は、低圧力比運転時の低い回転領域で、摺動損失を低減することができ、性能向上を図ることができると共に、背圧室への給油量を確保することができ、信頼性の高いスクロール圧縮機及び冷凍装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の第１の特徴は、密閉容器内に圧縮機部と電動機部とを収納すると共に、前記圧縮機部は、鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロールと旋回スクロールとをラップを互いに内側にしてかみ合せ、前記旋回スクロールを自転することなく固定スクロールに対し旋回運動させ、前記両スクロールにて形成される圧縮室を中心に移動させて外周部からガスを吸込んで中央部より圧縮ガスを吐出し、前記旋回スクロールまたは固定スクロール背面を押圧するための背圧室を形成し、この背圧室内の圧力を前記吸入側圧力と吐出側圧力との中間圧力になるように前記背圧室と前記圧縮室とを連通する中間圧孔を前記旋回スクロールまたは固定スクロールに設け、前記密閉容器内の吐出側圧力と前記背圧室内の中間圧力との圧力差により前記背圧室に給油する給油機構を形成し、前記電動機部は回転数制御し、前記圧縮室と前記密閉容器内の吐出側とを連通するリリーフ孔を設けると共に、前記圧縮室と前記密閉容器内の吐出側との圧力差により前記リリーフ孔を開閉するリリーフ弁を設け、前記リリーフ孔と前記中間圧孔とを間欠的に連通する位置に設けたことにある。
【０００８】
本発明の第２の特徴は、密閉容器内に圧縮機部と電動機部とをフレームに支承する回転軸を介して連接して収納すると共に、前記圧縮機部は、鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロールと旋回スクロールとをラップを互いに内側にしてかみ合せ、前記旋回スクロールを回転軸に連接する偏心機構に係合して自転することなく固定スクロールに対し旋回運動させ、前記両スクロールにて形成される圧縮室を中心に移動させて前記固定スクロールの外周吸込み口からガスを吸込んで中央吐出口より圧縮ガスを密閉容器内に吐出し、前記旋回スクロール背面と前記フレームとにより背圧室を形成し、この背圧室内の圧力を前記吸入側圧力と吐出側圧力との中間圧力になるように前記背圧室と前記圧縮室とを連通する中間圧孔を前記旋回スクロールに設け、前記密閉容器内の吐出側圧力と前記背圧室内の中間圧力との圧力差により前記回転軸に設けた給油孔から軸受部を介して前記背圧室に給油する給油機構を形成し、前記電動機部はインバータにより回転数制御し、前記圧縮室と前記密閉容器内の吐出側とを連通するリリーフ孔を前記固定スクロールの鏡板のラップ側壁近傍に設けると共に、前記圧縮室と前記密閉容器内の吐出側との圧力差により前記リリーフ孔を開閉するリリーフ弁を設け、前記リリーフ孔と前記中間圧孔とを間欠的に連通するように設けたことにある。
【０００９】
好ましくは、前記中間圧孔はラップ巻き終わり部から１巻き以内に形成し、前記リリーフ孔は前記固定スクロールの巻き始め部から１巻き以内に形成し、前記リリーフ孔は前記中間圧孔側にずらして前記中間圧孔に間欠的に連通するように設け、前記電動機部は、前記インバータにより３０Ｈｚ未満の低い運転周波数範囲を有する構成にしたことにある。
【００１０】
そして、好ましくは、前記リリーフ孔を円形状で且つその直径を旋回スクロールのラップ厚さより若干大きくしたことにある。
【００１１】
本発明の第３の特徴は、密閉容器内に圧縮機部と電動機部とをフレームに支承する回転軸を介して連接して収納すると共に、前記圧縮機部は、鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロールと旋回スクロールとをラップを互いに内側にしてかみ合せ、前記旋回スクロールを回転軸に連接する偏心機構に係合して自転することなく固定スクロールに対し旋回運動させ、前記両スクロールにて形成される圧縮室を中心に移動させて前記固定スクロールの外周吸込み口からガスを吸込んで中央吐出口より圧縮ガスを吐出し、前記旋回スクロール背面と前記フレームとにより背圧室を形成し、この背圧室内の圧力を前記吸入側圧力と吐出側圧力との中間圧力になるように前記背圧室と前記圧縮室とを連通する中間圧孔を前記旋回スクロールに設け、前記密閉容器内の吐出側圧力と前記背圧室内の中間圧力との圧力差により前記回転軸に設けた給油孔から軸受部を介して前記背圧室に給油する給油機構を形成し、前記電動機部はインバータにより回転数制御し、圧縮ガス冷却するための液インジェクション手段を前記固定スクロールに備え、前記圧縮室と前記密閉容器内の吐出側とを連通するリリーフ孔を前記液インジェクション手段の液インジェクション用細孔よりラップ巻き始め部側に設けると共に、前記圧縮室と前記密閉容器内の吐出側との圧力差により前記リリーフ孔を開閉するリリーフ弁を設け、前記リリーフ孔と前記中間圧孔及び前記液インジェクション用細孔とを間欠的に連通する位置に設けたことにある。
【００１２】
本発明の第４の特徴は、圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を配管にて連通して冷凍サイクルを形成し、前記凝縮器の出口側から前記圧縮機の液インジェクション手段に液冷媒をバイパスする回路を有し、前記圧縮機部は密閉容器内に圧縮機部と電動機部とを収納すると共に、前記圧縮機部は、鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロールと旋回スクロールとをラップを互いに内側にしてかみ合せ、前記旋回スクロールを自転することなく固定スクロールに対し旋回運動させ、前記両スクロールにて形成される圧縮室を中心に移動させて前記固定スクロールの外周部からガスを吸込んで中央部より圧縮ガスを吐出し、前記旋回スクロールまたは固定スクロール背面と前記フレームとにより背圧室を形成し、この背圧室内の圧力を前記吸入側圧力と吐出側圧力との中間圧力になるように前記背圧室と前記圧縮室とを連通する中間圧孔を前記旋回スクロールまたは固定スクロールに設け、前記密閉容器内の吐出側圧力と前記背圧室内の中間圧力との圧力差により前記背圧室に給油する給油機構を形成し、前記電動機部は回転数制御し、圧縮ガス冷却するための液インジェクション手段を前記固定スクロールに備え、前記圧縮室と前記密閉容器内の吐出側とを連通するリリーフ孔を前記液インジェクション手段の液インジェクション用細孔よりラップ巻き始め部側に設けると共に、前記圧縮室と前記密閉容器内の吐出側との圧力差により前記リリーフ孔を開閉するリリーフ弁を設け、前記リリーフ孔と前記中間圧孔及び前記液インジェクション用細孔とを間欠的に連通する位置に設けたことにある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のスクロール圧縮機及び冷凍装置の一実施例を図１から図１０を用いて説明する。
【００１４】
まず、本発明のスクロール圧縮機の全体構成及び冷凍装置の冷凍サイクルを主に図１を用いて説明する。
【００１５】
図１に示す横型スクロール圧縮機は、密閉容器１内に左右が開口した内側ケーシング１３０を有する二重筒状に構成されている。内側ケーシング１３０は、密閉容器１に溶接された仕切板１４０と内側ケーシング１３０に溶接された仕切板１４２とをボルト１４３にて締結することにより密閉容器１に固定されている。内側ケーシング１３０には、その軸方向右側にスクロール圧縮機部２が装着され、その反対の左側に電動機部３が装着され、これらは密閉容器１内に収納されることになる。そして、密閉容器１内は、内側ケーシング１３０、仕切り板１４０、１４２及びフレーム７により、吐出室１ａと電動機室１ｂ、１ｃとに区画されている。密閉容器１内全体は、圧縮機部２の吸込み側を除いて、圧縮機部２の吐出側に連通して高圧側を形成する。
【００１６】
圧縮機部２は固定スクロール５と旋回スクロール６を互に噛合わせて圧縮室（密閉空間）８を形成する。固定スクロール５は、円板状の鏡板５ａと、これに直立し、インボリュート曲線あるいはこれに近似な曲線と円弧曲線にて形成されたラップ５ｂとからなり、その中心部に吐出口１０、外周部に吸入口１６、中間部に液インジェクション手段８０及びリリーフ弁手段１００を備えている。旋回スクロール６は、円板状の鏡板６ａと、これに直立し、固定スクロール５のラップ５ｂと同一形状に形成されたラップ６ｂと、鏡板５ａの反ラップ面に形成されたボス部６ｃとからなっている。フレーム７は、中央部に軸受部を形成し、この軸受部に回転軸１４が支承されている。回転軸先端の偏心軸１４ａは、上記ボス部６ｃに旋回運動が可能なように挿入されている。また、固定スクロール５はフレーム７に複数本のボルト８８によって固定されている。旋回スクロール６は、オルダムリングおよびオルダムキーよりなるオルダム機構３８によってフレーム７に支承され、固定スクロール５に対して自転しないで旋回運動をするように形成されている。電動機部３は、インバータにより回転数が制御されるように駆動され、そのロ−タ部３ｂが回転軸１４に一体に結合されている。固定スクロール５の吸入口１６には密閉容器１を貫通して水平方向の吸入管１７が接続されている。吐出口１０が開口している吐出室１ａは内側ケーシング１３０に形成した通路１８を介して電動機室１ｂ、１ｃと連通している。この電動機室１ｂは密閉容器１を貫通する吐出管２０に連通している。また、電動機室１ｂと１ｃは、電動機ステータ３ａと密閉溶器１との間の隙間２５、および電動機ステータ３ａと電動機ロータ３ｂとの隙間を介して連通している。
【００１７】
なお、吸入管１７と固定スクロール５との間には高圧部と低圧部とをシールするＯリング５３が設けられている。また、吸入管１７内には、逆止弁手段１３が設けられている。該逆止弁１３は圧縮機停止時の回転軸１４の逆転を防止することと、密閉容器１内の潤滑油が低圧側に流出するのを防止するものである。
【００１８】
また、旋回スクロール６の鏡板６ａの背面には、固定スクロール５及びフレーム７で囲まれた空間よりなる背圧室３６が形成されている。この背圧室３６には、図４、図５に示すように旋回スクロール６の鏡板６ａに穿設した細孔で形成される中間圧孔６ｅ、６ｆ及び返油路６ｇ、６ｊを介し、吸入圧力と吐出側圧力との中間圧力が導入され、旋回スクロール６を固定スクロール５に押付ける軸方向の付与力が与えられる。潤滑油２２は、密閉容器１の底部に溜められており、密閉容器１内の高圧圧力と背圧室３６の中間圧力との差圧により、油吸上管２７から吸い上げられた後、回転軸１４内の中心孔内を流れ、旋回軸受３２、補助軸受３９及び主軸受４０へ給油される。各軸受部３２、４０へ給油された油は、前記背圧室３６に至り、旋回スクロール６の中間圧孔６ｅ，６ｆを経て、スクロールラップ５ｂ、６ｂ間の圧縮室８へ注入されて圧縮ガスと混合され、吐出ガスと共に吐出室１ａへ吐出される。
【００１９】
なお、油面計１７０は、密閉容器１の側面下部に取付けられ、潤滑油２２の油面を外部から監視できる。
【００２０】
凝縮器２００、膨張弁３００及び蒸発器４００は、吐出管２０と吸入管１７との間に配管を介してこの順に接続され、冷凍サイクルを構成する。減圧器５００は、開閉弁６００及び配管を介して凝縮器２００の出口側と液インジェクション手段との間に接続されている。
【００２１】
上記構成において、電動機ロータ３ｂに直結した回転軸１４が回転して偏心軸１４ａが偏心回転すると、旋回軸受３２を介して旋回スクロール６は旋回運動を行う。この旋回運動により、圧縮室８は次第に中心に移動して容積が減少する。作動ガスは吸入管１７から吸入口１６を経て吸入室５ｆへ入ると共に、軸受を潤滑した油が旋回スクロール６の外周部隙間等から吸入室５ｆへ流入して前記作動ガスに混入する。軸受を経由した油を含んだ作動ガスは前記圧縮室８で圧縮されて、吐出口１０から吐出室１ａへ吐出される。さらに通路１８を通って電動機室１ｃへ流入し、さらに電動機室１ｂに至り、これらの空間でガス中に混合した油が分離され、油分の少ない作動ガスが吐出管２０を通って外部に導かれる。なお、図１中の実線の矢印は作動ガスの流れを、破線の矢印は油の流れをそれぞれ示している。
【００２２】
次に、上記固定スクロール及び旋回スクロールの具体的構成を主に図２から図８を用いて説明する。
【００２３】
図２から図５に示す固定スクロール５は、リリーフ孔１０１、１０２及び液インジェクション孔８１を備えている。リリーフ孔１０１、１０２は、圧縮室８と吐出室１ａとを連通するように鏡板５ａのラップ５ｂの側壁近傍に一対で設けている。液インジェクション孔８１は、鏡板５ａのラップ５ｂ間の中央に設けている。該液インジェクション孔８１とリリーフ孔１０１とは間欠的に連通する位置に設けられている。また、リリーフ孔１０１は液インジェクション孔８１よりラップ゜巻き始め側に設けている。リリーフ孔１０１、１０２は、リリーフ弁１００の作動、機能を十分働かせるために、固定スクロールラップ巻き始め部５ｙから１巻き（２π 、π；円周率）以内の位置にあり、吐出口１０と間欠的に連通した位置に設けている。
【００２４】
ここで、図２に示すリリーフ孔１０１及び液インジェクション孔８１の位置について、スクロールラップ巻き角度（例えば、インボリュート伸開角度）で表現すると、リリーフ孔１０１の位置λｐ１＝５．５ｒａｄ、インジェクション孔８１の位置λｅ＝６．０ｒａｄ、ラップ巻き始め５ｙの位置λｓ＝１．０ｒａｄである。リリーフ孔１０１、１０２と吐出口１０とが間欠的に連通した位置関係にあるためには、λｓ＋２π≧λｐ１の関係が必要である。
【００２５】
図３から図５に示すリリーフ弁手段１００は、圧縮室８と吐出室１ａの圧力差によりリリーフ孔１０１、１０２を開閉するように設けられている。リーフ弁手段１００は、リリーフ孔１０１，１０２、薄い板状のリリーフ弁１０３、１０４及びリリーフ弁１０３、１０４を支えるリテーナ１００ａからなる。リリーフ孔１０１、１０２は、円形状とし、その直径ｄ０を対向する旋回スクロール６のラップ６ｂの厚さｔｓより若干大きく、例えばｄ０／ｔｓ＝１．０８前後に形成している。このように形成することにより、リリーフするガス流量が従来のものより増大し、過圧縮低減の効果と、背圧室の圧力低下の効果がより一層発揮できる。なお、固定スクロール５のリリーフ弁手段１００が取付けられる面には、シート面５ｓが形成され、このシート面５ｓ内にリリーフ孔１０１、１０２及びネジ部１０５ａを設けている。リリーフ弁１０３、１０４及びリテーナ１００ａは、このシート面５ｓに対応してボルト１０５で固定されている。
【００２６】
図６及び図７に示すように、旋回スクロール６は、中間圧孔６ｅ、６ｆ及び返油路６ｊ、６ｇを備えている。旋回スクロール６の鏡板６ａに貫通して設けた中間圧孔６ｅは、ラップ巻き終わり部６１、６２から１巻き以内の位置にある。返油路は、鏡板外周部の空間に開口する放射状横孔６ｊと圧縮室８に開口する縦孔６ｇとで形成され、鏡板外周部の空間の油圧縮を防止して動力低減を図るものである。
【００２７】
ここで、中間圧孔６ｅ、６ｆの位置について、スクロールラップ巻き角度（例えば、インボリュート伸開角度）で表現すると、中間圧孔６ｅ、６ｆの位置λｂ１＝１０．０ｒａｄ、ラップ巻き終わり部６１、６２の位置λ２ ＝１６．０ｒａｄである。
【００２８】
図８に、リリーフ孔１０１と中間圧孔６ｆ及び液インジェクション孔８１とが圧縮室８を介して連通している状態を示す。
【００２９】
リリーフ孔１０１、１０２の位置λｐ１と中間圧孔６ｅ、６ｆの位置λｂ１との関係は、λｐ１＋２π≧λｂ１としている。この関係が、リリーフ孔１０１、１０２と中間圧孔６ｅ、６ｆとが間欠的に連通する位置関係であり、中間圧孔６ｅ，６ｆがリリーフ孔１０１、１０２に対して１巻き以内の位置にあることを意味する。中間圧孔６ｅ、６ｆの位置が、このように低圧側にあってもリリーフ弁手段１００により、内部圧力によるガス力が軽減されて、必要押しつけ力がちいさくなるので、旋回スクロール６が離脱して不安定な挙動をすることはない。
【００３０】
次に、かかる本発明のスクロール圧縮機の背圧室３６における中間圧力の低減の作用について図９及び図１０を用いて説明する。
【００３１】
上述したリリーフ孔１０１、１０２と中間圧孔６ｅ、６ｆとを間欠的に連通する位置関係に設けること、具体的にはλｐ１＋２π≧λｂ１の位置関係にすることにより、低圧力比運転時におけるリリーフ弁手段１００のガスリリーフ作用（バイパス機能）が背圧室３６の中間圧力Ｐｂの圧力低下作用をもたらし、従来の構成のものを低い回転数で運転した場合の中間圧力Ｐｂ′より低くすることができる。即ち、Ｐｂ＞Ｐｂ′の関係となる。この圧力低下は、図９に示すように、運転周波数が低くなるほど大きくなる。即ち、この従来及び本発明における中間圧力Ｐｂ、Ｐｂ′は、電動機部３の運転周波数（換言すれば、圧縮機部２の回転数）が低くなるほど上昇するが、従来における中間圧力Ｐｂ′は、特に低い運転周波数、例えば２０Ｈｚ（回転数で１１００ｒｐｍ位）の運転時では吐出圧力Ｐｄと極めて近い状態まで上昇するのに対し、本発明における中間圧力Ｐｂは、内部漏れにともなう上昇度合いが従来より極めて小さくなり、本発明における軸受給油差圧ΔＰｊを前述の従来の軸受給油差圧ΔＰｊ′より大きくすることができる。従って、低圧力比運転時の低い回転領域で背圧室への給油量を確保することができ、これにより軸受油量を確保できて軸受け部の油膜切れを防ぐことができ、スクロール圧縮機の信頼性が大きく改善できる。また、低い回転領域における背圧室３６の圧力上昇を低く抑えることができるので、両スクロール５、６間の軸方向押しつけ力が低減されて、摺動損失が軽減でき、低圧力比運転時の特に低い回転領域における圧縮機の性能向上を図ることができる。液インジェクション時においてはこの性能向上がさらに大きくなるので、液インジェクションを備えた冷凍用スクロール圧縮機の場合に性能向上が著しい。
【００３２】
なお、低圧力比運転時の低い運転周波数における圧縮室８の圧力および背圧室３６の中間圧力は、図１０に示す通りである。図１０から明らかなように、本発明における圧縮室８の圧力Ｐ８は、リリーフ弁手段１００の動作範囲Δλｐと中間圧孔６ｅ、６ｆの圧縮室８に連通する範囲Δλｂとが重なるために、実線で示すように変化する。これに対し、従来の構成を備えたものにおいて低い運転周波数で運転した場合の圧力Ｐ８′及び従来の構成に液インジェクション手段を加えたものにおいて低い運転周波数で運転した場合の圧力Ｐ８″は、リリーフ弁手段の動作範囲Δλｐ′と中間圧孔の圧縮室に連通する範囲Δλｂとが重ならないために、点線及び一点鎖線で示すように吐出圧力Ｐｄより高くなる部分を有する。これによって本発明における中間圧力Ｐｂは、前記従来の中間圧力Ｐｂ′、Ｐｂ″より低くなる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、低圧力比運転時の低い回転領域で、摺動損失を低減することができ、性能向上を図ることができると共に、背圧室への給油量を確保することができ、信頼性の高いスクロール圧縮機及び冷凍装置を得ることができる。
【００３４】
また、低圧力比運転時での圧縮行程の最終行程である吐出過程の初期において、リリーフ孔より吐出するガス流量を増大することができ、これにより過圧縮低減の効果と背圧室の圧力低下の効果ををより一層発揮することができる。
【００３５】
さらには、低圧力比運転時の低い回転領域で、液インジェクションが動作しても、背圧室の中間圧力を十分に低くすることができ、密閉容器内の吐出側圧力と背圧室の中間圧力との圧力差を十分に確保できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるスクロール圧縮機の縦断面部分を含む冷凍装置の一例を示す冷媒回路図である。
【図２】図１のスクロール圧縮機に用いられる固定スクロールの底面図である。
【図３】図１のスクロール圧縮機に用いられる固定スクロールの部分縦断面図である。
【図４】図１のスクロール圧縮機に用いられる固定スクロールの平面図である。
【図５】図１のスクロール圧縮機の密閉容器の側壁を省略した状態の右側面図である。
【図６】図１のスクロール圧縮機に用いられる旋回スクロールの平面図である。
【図７】図１のスクロール圧縮機に用いられる旋回スクロールの縦断面図である。
【図８】図１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かみ合わせ状態を示す横断面図である。
【図９】本発明及び従来のスクロール圧縮機における運転周波数に対する圧力特性図である。
【図１０】本発明及び従来のスクロール圧縮機におけるスクロール巻き角度に対する圧力特性図である。
【符号の説明】
１…密閉容器、１ａ…吐出室、１ｂ、１ｃ…電動機室、２…圧縮機部、３…電動機部、５…固定スクロール、５ａ…鏡板、５ｂ…ラップ、５ｆ…吸入室、５ｓ…シート面、６…旋回スクロール、６ａ…鏡板、６ｂ…ラップ、６ｃ…ボス部、６ｅ、６ｆ…中間圧孔、７…フレーム、１４…回転軸、１４ａ…偏心軸、８…圧縮室、１０…吐出口、１３…逆止弁、１６…吸入口、１７…吸入管、２０…吐出管、２２…潤滑油、３２…旋回軸受、３８…オルダム機構、３６…背圧室、４０…主軸受、８０…液液インジェクション手段、８１…液インジェクション孔、１００…リリーフ弁手段、１０１、１０２…リリーフ孔。
Claims (6)
- 密閉容器内に圧縮機部と電動機部とを収納すると共に、前記圧縮機部は、鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロールと旋回スクロールとをラップを互いに内側にしてかみ合せ、前記旋回スクロールを自転することなく固定スクロールに対し旋回運動させ、前記両スクロールにて形成される圧縮室を中心に移動させて外周部からガスを吸込んで中央部より圧縮ガスを吐出し、前記旋回スクロールまたは固定スクロール背面を押圧するための背圧室を形成し、この背圧室内の圧力を前記吸入側圧力と吐出側圧力との中間圧力になるように前記背圧室と前記圧縮室とを連通する中間圧孔を前記旋回スクロールまたは固定スクロールに設け、前記密閉容器内の吐出側圧力と前記背圧室内の中間圧力との圧力差により前記背圧室に給油する給油機構を形成し、前記電動機部は回転数制御し、前記圧縮室と前記密閉容器内の吐出側とを連通するリリーフ孔を設けると共に、前記圧縮室と前記密閉容器内の吐出側との圧力差により前記リリーフ孔を開閉するリリーフ弁を設け、前記リリーフ孔と前記中間圧孔とを間欠的に連通する位置に設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。
- 密閉容器内に圧縮機部と電動機部とをフレームに支承する回転軸を介して連接して収納すると共に、前記圧縮機部は、鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロールと旋回スクロールとをラップを互いに内側にしてかみ合せ、前記旋回スクロールを回転軸に連接する偏心機構に係合して自転することなく固定スクロールに対し旋回運動させ、前記両スクロールにて形成される圧縮室を中心に移動させて前記固定スクロールの外周吸込み口からガスを吸込んで中央吐出口より圧縮ガスを密閉容器内に吐出し、前記旋回スクロール背面と前記フレームとにより背圧室を形成し、この背圧室内の圧力を前記吸入側圧力と吐出側圧力との中間圧力になるように前記背圧室と前記圧縮室とを連通する中間圧孔を前記旋回スクロールに設け、前記密閉容器内の吐出側圧力と前記背圧室内の中間圧力との圧力差により前記回転軸に設けた給油孔から軸受部を介して前記背圧室に給油する給油機構を形成し、前記電動機部はインバータにより回転数制御し、前記圧縮室と前記密閉容器内の吐出側とを連通するリリーフ孔を前記固定スクロールの鏡板のラップ側壁近傍に設けると共に、前記圧縮室と前記密閉容器内の吐出側との圧力差により前記リリーフ孔を開閉するリリーフ弁を設け、前記リリーフ孔と前記中間圧孔とを間欠的に連通するように設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。
- 前記中間圧孔はラップ巻き終わり部から１巻き以内に形成し、前記リリーフ孔は前記固定スクロールの巻き始め部から１巻き以内に形成し、前記リリーフ孔は前記中間圧孔側にずらして前記中間圧孔に間欠的に連通するように設け、前記電動機部は、前記インバータにより３０Ｈｚ未満の低い運転周波数範囲を有することを特徴とする請求項２に記載のスクロール圧縮機。
- 前記リリーフ孔を円形状で且つその直径を旋回スクロールのラップ厚さより若干大きくしたことを特徴とする請求項２または３に記載のスクロール圧縮機。
- 密閉容器内に圧縮機部と電動機部とをフレームに支承する回転軸を介して連接して収納すると共に、前記圧縮機部は、鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロールと旋回スクロールとをラップを互いに内側にしてかみ合せ、前記旋回スクロールを回転軸に連接する偏心機構に係合して自転することなく固定スクロールに対し旋回運動させ、前記両スクロールにて形成される圧縮室を中心に移動させて前記固定スクロールの外周吸込み口からガスを吸込んで中央吐出口より圧縮ガスを吐出し、前記旋回スクロール背面と前記フレームとにより背圧室を形成し、この背圧室内の圧力を前記吸入側圧力と吐出側圧力との中間圧力になるように前記背圧室と前記圧縮室とを連通する中間圧孔を前記旋回スクロールに設け、前記密閉容器内の吐出側圧力と前記背圧室内の中間圧力との圧力差により前記回転軸に設けた給油孔から軸受部を介して前記背圧室に給油する給油機構を形成し、前記電動機部はインバータにより回転数制御し、圧縮ガス冷却するための液インジェクション手段を前記固定スクロールに備え、前記圧縮室と前記密閉容器内の吐出側とを連通するリリーフ孔を前記液インジェクション手段の液インジェクション用細孔よりラップ巻き始め部側に設けると共に、前記圧縮室と前記密閉容器内の吐出側との圧力差により前記リリーフ孔を開閉するリリーフ弁を設け、前記リリーフ孔と前記中間圧孔及び前記液インジェクション用細孔とを間欠的に連通する位置に設けたことを特徴とするスクロール圧縮機。
- 圧縮機、凝縮器、膨張弁及び蒸発器を配管にて連通して冷凍サイクルを形成し、前記凝縮器の出口側から前記圧縮機の液インジェクション手段に液冷媒をバイパスする回路を有し、前記圧縮機部は密閉容器内に圧縮機部と電動機部とを収納すると共に、前記圧縮機部は、鏡板に渦巻状のラップを直立する固定スクロールと旋回スクロールとをラップを互いに内側にしてかみ合せ、前記旋回スクロールを自転することなく固定スクロールに対し旋回運動させ、前記両スクロールにて形成される圧縮室を中心に移動させて前記固定スクロールの外周部からガスを吸込んで中央部より圧縮ガスを吐出し、前記旋回スクロールまたは固定スクロール背面と前記フレームとにより背圧室を形成し、この背圧室内の圧力を前記吸入側圧力と吐出側圧力との中間圧力になるように前記背圧室と前記圧縮室とを連通する中間圧孔を前記旋回スクロールまたは固定スクロールに設け、前記密閉容器内の吐出側圧力と前記背圧室内の中間圧力との圧力差により前記背圧室に給油する給油機構を形成し、前記電動機部は回転数制御し、圧縮ガス冷却するための液インジェクション手段を前記固定スクロールに備え、前記圧縮室と前記密閉容器内の吐出側とを連通するリリーフ孔を前記液インジェクション手段の液インジェクション用細孔よりラップ巻き始め部側に設けると共に、前記圧縮室と前記密閉容器内の吐出側との圧力差により前記リリーフ孔を開閉するリリーフ弁を設け、前記リリーフ孔と前記中間圧孔及び前記液インジェクション用細孔とを間欠的に連通する位置に設けたことを特徴とする冷凍装置。
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