JPH02150669A - スクロール圧縮機を備えた空気調和機 - 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〕 本発明はインバータにて駆動する可変速のスクロール圧
縮機における高速運転時の入力増大および機械摺！ｉｌ
ｌ損失低減機傳に関する。

〔従来の技術〕

従来の装置は、特開昭５９−１１０８９２号に記載のよ
うに、旋回スクロールの跳板外周部の流体とくに人力増
となる油を間欠的に鏡板に設けた排出通路より差圧を利
用して排出除去していた。

また、特開昭５７−７．６２９１号に記載の装置は、背
圧室と低圧吸入系を連通し、背圧制御によ一８＝ る背圧の異常上昇を防止していた。

更に、特開昭６０−１２８９９２号には、吐出圧力と中
間圧力の差圧が減少すると、背圧室と吸入室を連通ずる
升を有する構造が開示されている〔発明が解決しよりと
する課題〕 上記従来技術は、運転周波数５０出、６０出を前提とし
たものであり、１５０〜１３０Ｈ２のような高速運転時
の油排出効果については配慮がされておらず、上記＾速
運転状態においては、油流入量に対し、油排出量が小さ
くなり、背圧室内の油充満による入力増大が生じ全断熱
効率が急激に低下するという問題があった。

高速運転において充分な油の排出をすると、低速運転に
おいて、油の排出が過大となり、背圧室の圧力が低下す
るため、旋回スクロールが固定スクロールから離れる問
題が生じる。

本課題を解決するためには、油の排出量を運転速度に応
じて変化させることにより解決される。

本発明の目的は、畠速において油排出を増加する機能を
有する圧縮機を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために、背圧室内の油を排出する通
路を設け、この通路を高速運転時に開くことにより、高
速運転時の油排出量を増加することができる。

連通路の開閉はステップ状の開閉でも良いが、可変絞り
により、速度変化に応じて開度な変えることもできる。

〔作用〕

背圧室と吸入側を開閉弁を介して接続した通路は、イン
バータによる可変速の運転を実施する場合、とくに１５
０〜１３０出という高速運転時に弁を開き、連通される
。それによって、背圧室と吸入口は連通ずるため、背圧
室に充満される油を排出除去するようになるので、油が
みこみによる急激な入力増加を防止することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。

密閉形スクロール圧縮機の構造は、相対的に旋回運動を
行う旋回スクロール部材１と固定スクロール部材２、ク
ランク軸８、フレーム４からなるスクロール形圧縮機構
と、これを駆動するモータ５、これらを収納する密閉容
器６からなる。

旋回スクロール部材ｌは、台板ｌａ上に９す巻き状のラ
ップ１ｂを有し、背面には自転を防止するための自転防
止機構７とり２／り軸のクランク部８ａが挿入される旋
回軸受８を有する。

また固定スクロール部材２には吸入口２Ｃと吐出口２ｄ
が設けられている。

固定スクロール部材と旋回スクロール部材は互いにラッ
プを内側に向けて組会わされる。フレーム４には旋回ス
クロール部材の鏡板ｌｃが旋回運動を行うことができる
スペースを有する切欠き４ａが設けられ、この切欠きに
旋回スクロール部材の鏡板を収納して、フレーム傷と固
定スクロール部材が締結され、旋回スクロール部材を微
小すきまをもって挾持する。

旋回スクロール部材の背面はフレームにより背圧室９が
形成される。背圧室は旋回スクロールの鏡板に設けた均
圧穴１０により、旋回スクロールと固定スクロールのラ
ップと跳板で形成される圧縮室とに連通されている。

フレームには、さらにクランク軸を支承する軸受４ｂと
、モータを支承する脚柱４ｄが設けられている。り２／
り軸８内には給油穴８ｂが設けられており、密閉容器下
部の油を旋回軸受８、軸受４ｂおよび軸受４Ｃへ供給す
る。

モータの回転によりクランク軸と自転防止機構の働きで
、相対的に旋回運動を行い、両スクロールのラップと鏡
板で形成される空間が中心に移動するにしたがってその
容積を減少する。その結果、吸入口から吸入したガスを
圧縮し、吐出口より吐出する。吐出口より吐出されたガ
スは密閉容器内を経て、吐出管１１ｊり吐出される。

スクロールが圧縮作用を行うと両スクロールヲ離そうと
する力が作用する。スクロールが離れるのを防止するた
め、旋回スクロールの背面の背圧室の圧力は、吸入圧力
より高く、吐出圧力より低＝７− い中間の圧力に設定され、旋回スクロールを固定スクロ
ールに押しつける。なお、軸受への給油は容器内の油溜
りの高圧（吐出圧力）と背圧室内の中間圧力の差圧によ
り供給される。

クランク軸８の給油穴８ｂから旋回軸受８、軸受４ｂに
供給された油は、圧力の低い背圧室へ流れる。背圧室へ
流れた油は、旋回スクロールの鏡板に設けた均圧穴から
圧縮室へ排出されるが、軸受への給油量が排出能力をこ
えると、背圧室内に油が充満し、バランスウェイトによ
るかくはん損失を生じる。さらには、フレームの切欠４
ａに油が入ると、旋回スクロールの鏡板外周部により油
を圧縮することになり、入力増加をもたらす。

このため、フレーム切欠部と背圧室の連絡路を設けて油
の排出を促進するとともに、旋回スクロールの鏡板外周
部とジップの低圧側と圧縮室とを連通ずる油排出孔ｌｄ
を設け、両スクロールの旋回運動中、背圧室から圧縮室
へ排出している。

しかしながら、近年インバータを用いた可変速形のスク
ロール圧縮機、と＜ＶＣｌ　５０〜１３０出といった高
速運転を行う場合、上記、油排出通路（通常１．５〜２
φの孔径）を用いた油排出では不十分であることが確認
され、入力の上昇により、圧縮機性能とくに全断熱効率
の顕著な低下があった。また背圧室内の油充満による過
大なスジスト力の発生により、摺動部の損傷も見られた
。

これは、油排出通路孔径や均圧穴径を犬きくすれば油排
出効果はあるが、逆に８０〜４０出といった低速運転に
おいて油の排出が過大となり、背圧室の圧力が低下する
ため旋回スクロールが固定スクロールから離れて、圧縮
機性能を確保できないという新たな問題を生じ、８０〜
１３０　Ｈｚといったワイドレンジな可変速スクロール
圧縮機には不適切であることが判明した。

第２図に行程容積の異なる８種類の圧縮機の運転周波数
と入力との関係を示した。

図のごとく入力は周波数を上げると徐々に増加していく
が、一定周波数になると急激に立上がり、また圧縮機の
行程容積によって上記立上り周波数は異なる。行程容積
が大きい程、高周波数側にシフトすることになる。

これは旋回スクロールの油排出孔を通り差圧により圧縮
室へ排出できる油量が、速度の影響を受は有効に圧縮室
へ排出できず、背圧室に充満するために発生する現象で
バランスウェイトの油かくはんロスや旋回スクロールの
固定スクロールへの過大な押し付は力に起因する。

行程容積のちがいによりシフトする立上り周波Ｈｚ　／
ａａ／　ｒｅｖのときに、油排出孔からの排出とクラン
ク軸の差圧給油の量的アンバランスがおこり、背圧室内
への油の充満により入力が急激に立上ることになる。

本発明はかかる問題点を解決するものであり、背圧室を
形成しているフレーム４と連通し、密閉容器６を貫通し
て外部に油排出管１３を突設し、この油排出管を背圧室
からの油排出量コントロールの通路として利用する。

第８図には、本発明の可変速スクロール圧縮機を用いた
空調装置の冷媒回路を示した。冷媒回路は四方切換弁１
６、室内熱交換器１７、膨張弁１３、室外熱交換器１９
、スクロール圧縮［１４により構成され、圧縮機は交流
電源２２からインバータ２１を介して前記電動機で駆動
される。

四方切換弁１６を冷房側に切換えることにより、冷房運
転時は圧縮機１４−四方切換弁１６−室外熱交換器１９
−膨張弁１３−室内熱交換器１７−四方切換弁１６−圧
縮機の順に冷媒が循環する回路が形成される。また四方
切換弁を暖房側に切換えることにより冷媒循環経路は運
転される。

インバータの駆動周波数は室内の冷房負荷あるいは暖房
負荷に応じで制御され、室内温度が設定温度に近づいた
場合には低速で運転するようインバータの周波数を下げ
るよう制御される。一方、暖房立上りや、ヒートアップ
運転、除霜時の冷風防止運転等の高速運転必要時にはイ
ンバータの周波数を上げるよう制御される。

また、第４図には本発明の運転シーケンス例を示したが
、運転スタート後、インバータ内蔵のマィコンにて（周
波数ン／行程容積を演算し、演算値が４５０〜５００　
Ｈｚ　／ｎ／ｒｅｖ以上に；＆ルトを磁弁を開とする運
転制御が行われる。

この制御により背圧室に充満した油を効率的に吸入側に
排出することが可能となる。また、行程容積に応じた入
力立上り周波数をあらかじめ設定するシーケンスでも良
い。

次に、他の実施例として第５図のごとく、電磁弁２８を
絞り機構２４の組合せや、絞り機構が可変できる。流量
制御弁（図示せずンでも同等な効果がえられる。

第６図は横形のスクロール圧縮機を示し、この実施例は
油排出管１３ａを下向に突出し、背圧室９の油が抜けや
すく形成されている。

以上のごとく、本発明は、可変速のスクロール圧縮機に
おいて、とくに高速運転時、背圧室に充満する油を効果
的に排出することができ、性能低下を防止するとともに
、スクロール部材や自転防止機構部等、摺動部へのスラ
スト力増大にょるカジリ、焼付き等の損傷も防止でき信
頼性向上効果も大きい。

〔発明の効果〕

本発明によ７Ｌば、インバータによる可変速のスクロー
ル圧縮機において、とくに高速運転時、背圧室に充満す
る油を有効に排出することができるため、機械魚失を楓
減し性能低下防止、信頼性向上の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の縦断面図、第２図は、３種
類の行程容積の異なるスクロール圧縮機の入力と周波数
の関係を示した線図、第８図は本＠明の圧縮機を備えた
窒ｍ＊の冷媒回路図、第４図は本発明のシーケンス図、
第５図は本発明の圧：ｍ機を備えた空調機の冷媒回路の
他の実施例の冷媒回路図、Ｍ６図は更に他の実施例を示
し、横型スクロール圧縮機の縦断面図である。 ■・・・旋回スクロール　　２・・・固定スクロール８
・・・クランク軸　　舎・・・フレーム　　５−・モー
タ６・・・密閉容器　　７・・・自転防止機構　　９・
・・背圧室　　１０・・・均圧孔　　１３・・・油排出
管　　１４・・・圧縮機 ２０・・・吸入管 ２１・・・インバー タ ２３・・・電磁弁 ２４・・・絞り機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、鏡板と該鏡板から直立したうず巻状ラップよりなる
   固定スクロールおよび旋回スクロールを、互いにラップ
   を内側にしてかみ合わせ、固定スクロールの鏡板中心に
   は吐出孔を有し、旋回スクロールの鏡板に細孔を設け、
   圧縮途中の圧力を旋回スクロールの背面に押付け力とし
   て背圧を付与し、かつ固定スクロールに対し、旋回スク
   ロールを自転なしに旋回運動させ、両スクロールの鏡板
   およびラップで形成される圧縮室で圧縮された冷媒ガス
   を上記吐出孔から吐出させるようにしたスクロール圧縮
   機を備え、かつ上記スクロール圧縮機の駆動回転速度を
   空調負荷に応じて変化させるよう制御する空調機におい
   て、背圧室からの油排出量コントロール手段を設けたこ
   とを特徴とするスクロール圧縮機を備えた空気調和機。 ２、油排出量コントロール手段が、高速運転でで連続ま
   たはステップ状に油排出量を増加することを特徴とする
   請求項１記載のスクロール圧縮機を備えた空気調和機。 ３、油排出量コントロール手段が、背圧室と吸入室また
   は吸入配管を連通する通路とこの通路を、高速運転で開
   、低速運転で閉とする開閉弁からなる請求項２記載のス
   クロール圧縮機を備えた空気調和機。 ４、油排出量コントロール手段が、背圧室と吸入室また
   は吸入配管を連通する通路と、この通路を高速運転で開
   く弁および、高速で開く可変絞り機構よりなる請求項２
   記載のスクロール圧縮機を備えた空気調和機。 ５、弁の開閉がインバータからの出力周波数による請求
   項３記載のスクロール圧縮機を備えた空気調和機。 ６、弁の開閉がインバータの出力周波数、吐出圧力、吸
   入圧力による請求項３記載のスクロール圧縮機を備えた
   空気調和機。 ７、弁の開閉がインバータの出力周波数と圧縮機の行程
   容積できまり、（出力周波数）＾２／行程容積できまる
   定数が、４５０〜５００Ｈｚ＾２／ｃｍ＾３／ｒｅｖで
   ある請求項８記載のスクロール圧縮機を備えた空気調和
   機。 ８、弁の開閉および可変絞りの開閉がインバータの出力
   周波数による請求項４記載のスクロール圧縮機を備えた
   空気調和機。 ９、弁の開閉および絞り変化がインバータの出力周波数
   、吐出圧力、吸入圧力による請求項４記載のスクロール
   圧縮機を備えた空気調和機。 １０、弁の開閉および絞り変化がインバータの出力周波
   数と圧縮機の行程容積できまり、（出力周波数）＾２／
   行程容積できまる定数が４５０〜５００Ｈｚ＾２／ｃｍ
   ＾３／ｒｅｖである請求項４記載のスクロール圧縮機を
   備えた空気調和機。 １１、油排出機構が、旋回スクロールの台板外周部と低
   圧圧縮室とを連通する通路と、背圧室と吸入室または吸
   入配管を連通する通路およびこの通路を開閉する弁から
   なる請求項１記載のスクロール圧縮機を備えた空気調和
   機。 １２、背圧室と吸入室または吸入側を連通する通路が旋
   回スクロールの台板に設けられた連通路より下方にある
   請求項１１記載のスクロール圧縮機を備えた空気調和機
   。 １３、旋回スクロールの台板に設けられた連通路および
   背圧室と吸入側を連通する通路が下方に配設された横形
   スクロール圧縮機を備えた空気調和機。