JPH0211882A - 可変容量型スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は空調機等の冷房装置に使用されるスクロール型
圧縮機に関し、特に冷媒循環容量をリニアに可変し、ま
た圧縮室内に発生ずる異常高圧を防止する可変容量型ス
クロール圧縮機に関するものである。

従来の技術 冷房装置等に使用される圧縮機は、−亘設定温度に達し
た後はその能力は小さくて良い。すなわち圧縮機の容量
（排気量）は少なくて良い。従来のスクロール圧縮機に
おける容量可変の方式は圧縮比をバイパスで変化させる
方式が知られている。

以下図面の参照しながら、上述した従来の可変容量型ス
クロール圧縮機の一例について説明する。第７図、第８
図において、スクロール型圧縮機の動作原理及び基本構
成を説明する。第７図は圧縮部の平面断面図で、吸入口
１から吸入された流体は旋回スクロール部材２と固定ス
クロール部材３て閉塞されて成る圧縮室４の外周側の圧
縮機４ａに密閉され、旋回スクロール部材２の旋回運動
（矢印Ａ）によって、圧縮室４ａは次第にその容積を減
少しつつ中央部に移動し、流体の圧力を高めて固定スク
ロール部材３の中央の吐出口５から吐出される。第８図
は、その全体構造を示す図である。鏡板２ａに直立する
渦巻体２ｂで形成される旋回スクロール部材２と、旋回
スクロール部材２と実質的に同一形状の鏡板３ａならび
に渦巻体３ｂから成る固定スクロール部材３を互いに向
かい合せて噛み合わせ、固定スクロール部材３と締結し
たフレーム６に固定スクロール部材３の渦巻中心に一致
して設けた軸受部７にて回転自在に支持された主軸８の
軸心に対して偏心量ｅで旋回スクロール部材２が旋回運
動をする。旋回スフ０一ル部材２とフレーム６との間に
は、自転阻止機構９を設け、又主軸８は電動機１０て駆
動される。これら圧縮機構部は密閉容器であるシェル１
１に封着され、吸入口１に連通された吸入管１２から吸
入された流体は圧縮室４で圧縮され吐出口５からシェル
１１内に充満後、吐出管１３から外部の冷凍ザイクルへ
と循環する。

第９図は、従来のバイパス方式の可変容量型スクロール
圧縮機の縦断面図であり、その構成を説明する。固定ス
クロールの鏡板３ａには、圧縮室４の吸入圧力の室に通
ずる低圧バイパス孔１４と、圧縮途中の中間圧力の室に
通ずる中圧バイパス孔１５と、それらを連通ずる通路１
６に開閉弁１７（第９図では電磁開閉弁を示す）を設け
て成る。圧縮機の能力を１００％必要とする場合には、
開閉弁１７を閉して通路１６を速断し、通常の圧縮比を
得る。一方能力を減少させる場合には、開閉弁１７を開
いて中圧バイパス孔１５と低圧バイパス孔１４を連通さ
せ、圧縮途中の流体を吸入側に戻して、圧縮比を減少さ
せる。

発明が解決しようとする課題 上記バイパス方式で圧縮比を変化さぜるスクロール圧縮
機は、能力をリニアに制御することが困難であり、かつ
、圧縮途中のガスを角度吸入側に戻すため吐出ガス温度
が上昇するとともに、圧縮機の駆動トルクが増加すると
いう問題点がある。

本発明は、冷房能力の変化を圧縮機の圧縮室の容積をリ
ニアに可変することでその目的を達成し、吐出ガス温度
の上昇を防ぎ、駆動トルクも能力に対応するスクロール
型圧縮機を提供するものである。更に液圧縮等の異常高
圧の発生に対しては、その高圧ガスを低圧側に逃がすこ
とで過圧縮防止を行うスクロール型圧縮機を提供するこ
とである。

課題を解決するための手段 本発明は、固定スクロール部材の固定渦巻体にて形成さ
れた固定渦巻溝に固定鏡板と平行に昇降可能に嵌合した
昇降板と、前記固定スクロール部材と向かい合わせて噛
み合わせた旋回スクロール部材の旋回渦巻体で形成され
た旋回渦巻溝に旋回鏡板と平行に昇降可能に嵌合し、か
つ主軸の偏心部と回転可能に挿合する軸受ボスと自転阻
止機構を有する旋回板とを備え、前記旋回渦巻体の先端
が昇降板に又前記固定渦巻体の先端が旋回板に当接して
成り、前記旋回スクロール部材の背面と前記フレームと
で閉塞された中圧室と、前記昇降板を冷凍→ノイク几の
熱負荷に応して昇降させる制御機構を有した構成とした
ものである。制御機構としては昇降板と固定スクロール
部材の間の調圧室の圧力を制御する開閉弁機構、又は昇
降板を直接昇降される駆動ネジ機構がある。

又、本発明はスクロール部材の渦巻体と鏡板で形成され
る渦巻溝の深さを渦巻の中心部に近づくほど深くなるよ
うに鏡板に傾斜を設け、渦巻状の昇降板及び旋回板が前
記圧縮室内に異常高圧が生した時のみ、渦巻中心部が太
き（鏡板方向にたわむ構成にしたものである。

作　　　用 本発明によると、ト記した構成によって昇降板は固定渦
巻溝の中を固定渦巻体の壁に沿って昇降し、また旋回ス
クロール部材は、その旋回渦巻体が旋回板の渦巻状スリ
ットに係合して、かつ昇降板に旋回渦巻体の先端を接し
て成り、昇降板の昇降に伴ってそれに平行に移動する。

旋回スクロール部材の背面にフレームとで閉塞された中
圧室の圧力と、前記固定スクロール部材の固定鏡板と固
定渦巻体及び昇降板に閉塞された調圧室の圧力の差によ
って、昇降板とそれに当接した旋回スクロール部材が同
時に昇降し、昇降板と前記旋回板に挟まれた圧縮室の容
積を可変する。中圧室はシェル内の吐出ガス（高圧）を
前記主軸内を貫通する給油孔から旋回板の軸受部の軸受
隙間を介して減圧されて流入するガス圧が旋回板周辺の
隙間から前記圧縮室の吸入圧力側−＼漏洩することによ
って、吸入圧力と吐出圧力のほぼ中間の圧力を推持する
。一方、調圧室の圧力は、吸入側の低圧と吐出側の高圧
を前記開閉弁機構により外部冷凍サイクルの熱負荷に応
じた圧力に調圧する。また、昇降板をガス圧を用いず、
回転駆動源とネジによって機械的に昇降させることも可
能となる。

さらに、渦巻状のスリットを有する昇降板及び旋回板を
通常の圧縮比状態では変形ぜす、異常な高圧が発生（例
えば、圧縮室内に液冷媒が油入し液圧縮状態で通常の数
倍もの高圧が発生）した場合にそれを逃がす方向に変形
する強度を有するようにし、一方、昇降板及び旋回板の
背面に対応する渦巻溝を中心部に近づく程深くして、昇
降板及び旋回板の変形を可能する。

実　　施　　例 以下本発明の−・実施例の可変容量型スクロール圧縮機
について、図面を参照しながら説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における可変容量型スク
ロール圧縮機の断面図を示すものである。

固定鏡板２０ａに直立した固定渦巻体２０ｂと固定鏡板
２０ａと固定渦巻体２０ｂで囲まれた固定渦巻溝２０ｃ
で形成される固定スクロール部材２０と、固定渦巻溝２
０ｃに固定鏡板２０ａと平行にかつ固定渦巻体２０ｂと
わずかな隙間をもって摺動可能な渦巻スリット２１を有
し、中央に吐出孔２２とガイドボス２３を持つ昇降板２
４と、固定鏡板２０ａの中央部のガイド穴２５とガイド
ボス２３はシールリング２７を介して摺動可能に構成す
る。また旋回鏡板２８ａに実質的に固定渦巻体２０ｃ七
同−形状の旋回渦巻体２８ｂを形成し、旋回鏡板２８ａ
と旋回渦巻体２８ｂに囲まれた旋回渦巻溝２８ｃで形成
される旋回スクロール部材２８と、旋回渦巻体２８ｂに
対応しわずかな隙間をもって係合する渦巻スリット２１
を有し、中央部に軸受ボス２９を持つ旋回板３０と、軸
受ボス２９の外周面は旋回鏡板２８ａの中央部のガイド
穴３１とシールリング３２を介して摺動可能に構成する
。固定スクロール部材２０と締結されたフレーム３３に
は固定渦巻体’２０　ｂの渦巻中心に一致して軸受部３
４を設け、軸受部３４に回転可能に主軸３５が挿入され
電動機３６によって回転駆動される。主軸３５の偏心部
３７は旋回板３０の軸受ボス２９と回転自在に嵌合し、
主軸３５の回転により旋回板３０を旋回駆動させる。旋
回板３０とフレーム３３との間には旋回駆動時の旋同板
３０の自転を阻止する自転阻止機構３８を設ける。、更
にフレーム３３と旋回スクロール部材２８の背面に閉塞
された中圧室３９には中間圧力のガスが、一方、昇降板
２４と固定スクロール部材２０て閉塞された調圧室４０
には吸入管４１からの吸入流体（低圧）と吐出管４２か
らの吐出流体く高圧）を開閉弁機（ｍ　４３によって制
御された調圧ガスが連通される。これら圧縮機構部は密
閉容器４／Ｉに封入され容器内は吐出圧て充満される。

第２図は、昇降板２４の形状を表す斜視図、第３図は旋
回板３０て、第４図の旋回スフ［１−ル部材２８のカイ
ト穴３１に係合される。

以」二のように構成された可変容量型スクロール圧縮機
について、以下第１図ないし第４図を用いてその動作を
説明する。まず第１図は中央断面図で、昇降板２４は固
定スクロール部材２０の固定渦巻溝２０ｃに沿って固定
鏡板２０ａと平行に移動可能に嵌合し、固定渦巻溝２０
ｃの底部には固定スクロール部材２０と昇降板２４に閉
塞される調圧室４０が形成される。また旋回スクロール
部材２８は、その旋回渦巻体２８ｂを旋回板３０の渦巻
スリブＩ・２１に摺動可能に係合し、かつこの旋回渦巻
体２８ｂの先端は昇降板２４に当接しており、旋回板３
０の旋回運動に伴って旋回運動をし、固定渦巻２０ｂ、
旋回渦巻体２８ｂ、昇降板２４及び旋回板３０によって
閉塞された圧縮室４の中の流体を圧縮する。吸入口１か
ら圧縮室４に吸入された流体は旋回スクロール部材２８
の旋回運動により圧縮されて昇降板２４中夫の吐出口２
２から密閉容器４４内に吐出され吐出管４２から外部冷
凍サイクルへ流出する。旋回スクロール部材２８とフレ
ーム３３で閉塞された中圧室３９へは、密閉容器４４内
の高圧流体が主軸３５内の給油孔４５を通り、旋回板３
０の軸受ボス２９と主軸３５の軸受隙間の絞り効果によ
り減圧され、又、吸入流体の洩れ込みにより、吸入圧力
と吐出圧力のほぼ中間の圧力に設定する。一方昇降板２
４の背面の調圧室４０は、吸入管４１からの低圧流体と
吐出管４２からの高圧流体を開閉バルブ４３ａ、４３ｂ
とそれを制御する制御器４３ｃから成る開閉弁機構４３
に、よって任意の圧力に調圧する。すなわち、外部冷凍
サイクルで多量の冷媒ガスが必要となった時には、開閉
弁機構４３の作動により調圧室４０内の圧力を吸入圧力
とし圧縮室４及び中圧室３９との圧力差により昇降板２
４は固定鏡板２０ａの方へ移動し、圧縮室４の容積か増
加し、冷媒ガスの吐出量を増加する。一方少量の冷媒ガ
ス量が必要な時には調圧室４０の圧力を高圧にし、昇降
板２４を旋回板３０側へ移動させ、圧縮室４の容積を減
少させる。以上のように本実施例によれば、固定スクロ
ール部材２０の固定渦巻溝２０ｃに固定鏡板２０ａと平
行して昇降する昇降板２４と、この昇降板２４の背面側
の固定渦巻溝２０　ｃ内を調圧室４０として、この調圧
室４０に低圧ガスと高圧ガスを混合して任意の圧力に調
整する開閉弁機構４−３と、主軸３５に回転自在に係合
する軸受ボス２９と平板部に渦巻スリット２１を有する
旋回板３０と、渦巻スリット２１に旋回渦巻体２８ｂを
摺動可能に係合し、昇降板２４と旋回渦巻体２８ｂを当
接して旋回板３Ｏと共に旋回運動を行い、旋回鏡板２８
ａの背面とフレーム３３との間に中圧室３９を構成する
旋回スクロール部材２８とで成り、中圧室３つの圧力と
調圧室４０の圧力の差圧を開閉弁機構４３により任意に
変えることにより昇降板２４と旋回板３０との間隔を変
化させ、圧縮室４の容積をリニアに可変することを可能
にし、外部冷凍サイクルの熱負荷条件に応じた冷媒循環
量を得ることができる。

次に、本発明の第２の実施例について、第５図の本発明
の第２の実施例の主要部中央断面図を用いて説明する。

第１実施例では調圧室４０の圧力を開閉弁機構４３によ
って制御して昇降板２４を作動させていたが、第２の実
施例においては、昇降板２４のガイドボス２３に設けた
従動ネジ５１に噛み合う駆動ネジ５２を正逆に回転駆動
可能な回転駆動源５３を設け、昇降板２４を機械的に移
動せしめる点である。固定渦巻溝２８ｃの底面に昇降板
２４で閉塞させる背面室５４と圧縮室外周部の吸入室５
５とは連通穴５６によって低圧に均ルされる。なお、回
転駆動源５３及び従動ネジ５１．駆動ネジ５２は圧縮室
４内のガス圧力に充分耐えて駆動できる駆動力を有する
。以上のように第２の実施例においても、第１の実施例
と同様に冷凍サイクルの熱負荷に応して回転駆動源５３
を駆動し昇降板２４を移動させて圧縮室４の容積をリニ
アに可変することができる。、 次に本発明の第３の実施例について第６図を用いで説明
する。同図において、吐出口２２とカイトボス２３を有
する。昇降板２４が固定スクロール部材２０の中央に穿
設したカイト穴２５にシールリング２７を介して配設さ
れ、一方渦巻スリット２１に旋回渦巻体２８ｂを摺動可
能に挿入し軸受ボス２９を主軸３５の偏心軸３７に係合
し、フレーム３３との間に係設した自転阻止機構３８に
よって主軸３５の回転に伴い旋回連動を行う旋回板３０
と、主軸３５を回転駆動する電動機３６主軸３５を回転
支持する軸受３４、偏心軸３７の軸な部に差圧により給
油する給油孔４５、昇降板２４の背面の調圧室４０に吸
入管４１の吸入ガス圧と吐出管４２の吐出ガス圧を混合
して任意の圧力を供給する開閉弁機構４３、圧縮室４に
吸入管４１から吸入ガスを流入する吸入口１は第１図の
構成と同様である。第１図の構成と異なるのは、固定鏡
板２０ａに直立して固定渦巻体２０ｂで形成される固定
渦巻溝２０Ｃの深さを渦巻中心に近づ（はど深くした底
面２０ｄを有する固定スクロール部材２０と、旋回鏡板
２８ａに直立して旋回渦巻体２８ｂて形成される旋回渦
巻溝２８ｃの深さを渦巻中心に近づ（程深（した底面２
８ｄを有する旋回スクロール部材２８とを設け、昇降板
２４及び旋回板３０の強度を、通常の吐出圧力条件下で
は変形ぜす、圧縮室４に液冷媒が流入した隙などに発生
する異常高圧力Ｐ　ｈ時には、渦巻状の昇降板２４及び
旋回板３０が各々固定鏡板２０ａ及び旋回鏡板２８ａの
方向にたわみδを生しる強度に設定したことである。以
上のように、昇降板２４及び旋回板３０に渦巻スリット
２１を設けることで異常高圧力Ｐｈ発生時のたわみδの
追従性を増し、たわみδによってできる渦巻体２０ｂ、
２８ｂと昇降板２４および旋回板３０との隙間の増加で
異常高圧力ｐｈを低圧側に逃し、固定スクロール部材２
０及び旋回スクロール部材２８等の圧縮室４を構成する
部材の破損や変形を防止することができる。又、圧縮室
４容積最大時、すなわち、昇降板２４及び旋回板３０が
各々固定鏡板２０ａ及び旋回鏡板２８ａに最接近してい
る状態においても圧縮室４の吐出圧力に近い中心部では
、渦巻溝２０ｃ、２８　ｃの深さが中心部で深いためた
わみδが可能であり、過圧縮を防止することができる。

なお、実施例では渦巻溝２０ｃ及び２８ｃの深さを中心
部はと深くするようにしたが、昇降板２４及び旋回板３
０の反圧縮室側の面を中心部くボス部）に近づくほと板
厚が薄（なるようにテーパ状としても良い。

発明の効果 以上のように本発明によれば、固定スクロール部材の固
定渦巻溝に固定鏡板と平行して昇降する昇降板と、昇降
板の背面の固定渦巻溝を調圧室としてこの調圧室に低圧
ガスと高圧ガスを混合して任意の圧力に調整する開閉弁
機構と、主軸に回転自在に係合する軸受ボスと平板面に
渦巻スリットを有する旋回板と、渦巻スリットに旋回渦
巻体を摺動可能に係合し、昇降板と旋回渦巻体を当接し
て旋回板と共に旋回運動を行い、旋回鏡板の背面とフレ
ームとの間に中圧室を構成する旋回スクロール部材を備
えた構成において、中圧室の圧力と調圧室の差圧を開閉
弁機構により任意に変化させることにより、昇降板と旋
回板との間隔を変化させ、圧縮室の容積をリニアに可変
することができ、冷凍サイクルの熱負荷に応じた能力を
、電動機の回転数を制御することな（大きな変化率で可
変することができる。

また、固定スクロール部材の固定渦巻溝の深さ及び旋回
スクロール部材の旋回渦巻溝の深さを中心部に近づくほ
ど深くし、かつ、固定渦巻溝に挿入した昇降板及び旋回
渦巻溝に係挿した旋回板を渦巻スリットを利用して圧縮
室内に異常高圧が生じた場合に昇降板は固定鏡板側へ、
又旋回板は旋回鏡板側へたわむ強度に設定することによ
って、例えば圧縮室内に液冷媒が流入してそれを圧縮す
ることにより異常高圧が生じた場合においても昇降板及
び旋回板が反圧縮室側にたわむことで低圧側に洩れ圧縮
室内圧力は減圧する。従って異常高圧による渦巻体の破
損や締結部のズレなどを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における可変容量型スク
ロール圧縮機の縦断面図、第２図は同要部の斜視図、第
３図は同要部の斜視図、第４図は同要部の斜視図、第５
図は第２の実施例におりる主要部の縦断面図、第６図は
第３の実施例における可変容量型スクロール圧縮機の縦
断面図、第７図はスクロール圧縮機の原理を示す圧縮室
の平面図、第８図は従来のスクロール圧縮機の縦断面図
、第９図は可変容量型スクロール圧縮機の従来例の主要
部縦断面図である。 ２０・・・・・・固定スクロール部材、２４・・・・・
・昇降板、２８・・・・・・旋回スクロール部材、３０
・・・・・・旋回板、３９・・・・・・中圧室、４０・
・・・・・調圧室、４３・・・・・・開閉弁機構。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　固定鏡板とこれに直立した固定渦巻体を有し、
   フレームに固定された固定スクロール部材と、旋回鏡板
   と、これに直立した旋回渦巻体とを、前記フレーム内に
   貫挿された主軸の回転により円軌道上を旋回運動する旋
   回スクロール部材と、前記固定スクロール部材と旋回ス
   クロール部材の両渦巻体を角度をずらし向かい合わせて
   噛み合わせ、両スクロール部材にて閉塞された圧縮室を
   形成し、旋回スクロール部材を自転を阻止して旋回運動
   させることにより、吸入口から吸入したガスを前記圧縮
   室で圧力を高め、前記固定スクロール部材の中央部に設
   けた吐出口から密閉容器内に吐出するスクロール圧縮機
   であって、前記固定スクロール部材の固定鏡板と固定渦
   巻体で形成された固定渦巻溝内に固定鏡板と平行に昇降
   可能に嵌合した昇降板と、前記旋回スクロール部材の旋
   回渦巻体と旋回鏡板で形成された旋回渦巻溝に旋回鏡板
   と平行に摺動可能に嵌合し、かつ前記主軸の偏心部と回
   転可能に挿合する軸受けボスと前記フレームとの間に自
   転阻止機構を設けた旋回板とを備え、前記旋回渦巻体の
   先端が昇降板に、又前記固定渦巻体の先端が旋回板に当
   接して成り、前記旋回スクロール部材の背面と前記フレ
   ームとで閉塞された中圧室と、前記昇降板と固定鏡板及
   び固定渦巻体とで閉塞された調圧室と、調圧室に吸入ガ
   スと吐出ガスの導入量を調整して圧力を制御する開閉弁
   機構とを有してなる可変容量型スクロール圧縮機。
2. （２）　調圧室と開閉弁機構に代えて、昇降板の昇降作
   動を正逆転可能な回転駆動源と駆動ネジと該昇降板に設
   け該駆動ネジと係合して行うことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の可変容量型スクロール圧縮機。
3. （３）　渦巻体と鏡板で形成される渦巻溝の深さを渦巻
   の中心部に近づくほど深くなるように鏡板に傾斜を設け
   、渦巻スリットを有する昇降板及び旋回板が各々固定鏡
   板及び旋回鏡板に近接した状態においても圧縮室内の異
   常高圧発生時に渦巻中心部にたわみを生じ、各々当接し
   た渦巻体との間に隙間を得ることを特徴とした特許請求
   の範囲第１項又は第２項記載の可変容量型スクロール圧
   縮機。