JPH09100787A - 液体注入機構を備えたスクロール式圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクロール翼が形成する圧縮用封鎖空間中に
液状冷媒を注入して作業流体を冷却するスクロール式圧
縮機において、圧縮機の停止時に液体注入を自動的に断
つ一方、冷却効果の高い中心側封鎖空間中への液体注入
を可能とする。 【解決手段】 圧縮用封鎖空間中に液状冷媒を注入する
ための注入ポート１４０に対し凝縮器出口から液状冷媒
を導く注入通路を備えた液体注入機構１１０において、
注入通路中に圧力応動型のバルブ１１４を設けた。同バ
ルブに対し吐出圧力の圧縮流体を導き、吐出圧力と液状
冷媒圧力との差によりバルブの開閉制御を得る。吐出圧
力と吸入圧力との差により開閉制御されるバルブ、及び
吐出圧力と中間圧力との差により開閉制御されるバルブ
も、記載している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はスクロール式機
械、特に内部のバルブによって制御される液体注入機構
を組込んである密閉型のスクロール式圧縮機に関するも
のである。

【０００２】

【発明の背景】冷却・冷凍系統及び空気調和系統は一般
に圧縮機、凝縮器、膨張弁又はその均等物、及び蒸発器
を備えている。これらの構成要素は順次、連続した流路
を形成するように接続される。系統を通して作業流体が
流され、この作業流体は液相と蒸気ないし気相間で状態
変化する。

【０００３】冷却・冷凍系統では様々な型式の圧縮機が
用いられており、それには往復動式圧縮機、スクリュー
圧縮機、及び回転圧縮機等が含まれる。回転圧縮機には
ベーン式圧縮機及びスクロール式圧縮機が含まれる。ス
クロール式圧縮機は、それぞれが端板と螺旋翼を有する
２個のスクロール部材を用いて構成される。両スクロー
ル部材の螺旋翼は、互いに嵌め合わされるようにして対
向配置される。両スクロール部材は互いに相対旋回運動
可能に係合するように、支持される。旋回運動の間に両
螺旋翼は一連の封鎖空間を形成し、各封鎖空間は、比較
的低い吸入圧力の放射方向外側の位置から比較的高い圧
力の中心位置へと移動するにつれて順次容積を減少して
行く。圧縮されたガスは中心位置で封鎖空間から、両ス
クロール部材のうちの１個のスクロール部材の端板に形
成してある吐出通路を通して流出する。

【０００４】いくつかの不利な条件のうちの何れかの条
件下ではスクロール式圧縮機の吐出ガスが過度に熱くな
り得、このような過熱は圧縮機の効率と耐久性に対し不
利な影響を与える。圧縮ガスを冷却する１つの従来方法
は、液状冷媒を凝縮器から注入通路を通し圧縮機中に直
接注入する方法である。液状冷媒は圧縮機の吸入ガス領
域中に注入してもよいし、また両スクロール部材により
形成された中間の封鎖空間中に注入してもよい。この種
の様々な方法は米国特許Ｎｏ．５，０７６，０６７、米
国特許Ｎｏ．４，９７４，４２７、米国特許Ｎｏ．５，
３２９，７８８、及び１９９４年５月３日付けの「液体
注入機構を備えたスクロール式圧縮機」と題する米国特
許出願Ｎｏ．０８／２３７，４４９に記載されている。
これらの特許及び特許出願はすべて本願出願人のもので
あり、ここに引用してその記載を加入する。最適の運転
効率を得るため及び吐出ガスの効果的な冷却を得るため
には液体注入ポートをできるだけ中心側に、吐出通路に
極力近接させて配置するのが望ましい。しかし不運にも
注入ポートの中心側配置は、凝縮器の出口での液体供給
圧力によって制約される。すなわち凝縮器出口での同圧
力は吐出圧力付近の値のものであるが、なお圧縮機の吸
入圧力と吐出圧力との間にある。吐出ポート付近の封鎖
空間内のガス圧力が旋回運動サイクルの間ずっと凝縮器
出口での液体供給圧力よりも高かったとすれば、液状冷
媒は液体注入通路から圧縮機内の封鎖空間中に流れ得な
いことになる。

【０００５】したがって中心或いは最も内側の封鎖空間
内の圧力を旋回運動サイクル中の少なくも一部の期間
に、液体供給圧力よりも低い圧力にまで低下させるか、
又は上述の空間圧力からする制約を避けるように吐出領
域から十分に隔てた位置で液体を注入するのが、望まし
いことになる。最も内側の封鎖空間内の圧力を低下させ
れば、圧縮冷媒が最も熱く冷却が最も効果的に行われる
こととなる吐出ポート付近に配置した注入ポートから液
体を注入できることになる。中心部の最も内側の封鎖空
間内の圧力を低下させる１つの方法は、各サイクル中に
１回開閉する動的な一方向バルブを、吐出通路中で使用
することである。しかしそのような一方向バルブは騒音
を発生し得ると共に、信頼性に問題があり、またガス流
れ損失からして圧縮機の効率を低める。さらに一方向バ
ルブは余分の構成要素となって余分のコストを要求し、
組立てコストも高める。

【０００６】従来技術に従ったいくつかの液体注入機構
は、冷却サイクルが停止されたときに圧縮機への液状冷
媒の流れを選択的に遮断するための電磁弁を利用してい
る。電磁弁を設ける目的は圧縮機稼働中の液体注入を可
能としつつ、圧縮機停止期間中に凝縮器から封鎖空間へ
冷媒が流れるのを阻止して、圧縮機起動時の液状冷媒の
スラッジングに起因する重大な損傷の原因となり得る圧
縮機のフラッジングを無くすためである。しかし圧縮機
に電力が供給されたときに開放されるように配線されて
いる電磁弁は、或る条件下で問題を生じさせる。圧縮機
が過熱されたときは内部の温度センサーがモータへの電
力供給を断つ。このとき電磁弁はなお電力供給を受け、
圧縮機はもはや作動していないのに液状冷媒が圧縮機内
の封鎖空間に注入される。封鎖空間中に液状冷媒が豊富
に存在することからして、圧縮機の再起動がフラッジン
グ状態での起動となる。かかる事態を防止する電気的な
手段を講じることは可能である。例えば電磁弁をモータ
巻線と直列に接続すると、上記の事態に対する保護が得
られる。別の手段としてはモータ巻線の電流を感知し
て、電流がない状態が感知されると弁を閉じる方法があ
る。

【０００７】この発明は圧縮機の起動中における如何な
る問題も解消するのみならず、注入ポートを吐出通路に
極力近接させて配置可能とする低コストの液体注入機構
を備えた圧縮機、特にスクロール式圧縮機を提供しよう
とするものである。

【０００８】

【発明の要約】この発明は作業流体を圧縮するための圧
縮機において、容積を変更する圧縮用の封鎖空間に対し
選択的に冷却用の液体、好ましくは冷却・冷凍系統の凝
縮器を出る液状作業流体の一部、を供給するための液体
注入機構に係り、液体注入機構を制御するために、内部
のパイロットバルブを利用する。このバルブは吐出圧力
に応動して作動し、吐出圧力が特定の最小値よりも高い
時期にのみ液体注入を行わせる。

【０００９】この発明の他の特徴と長所は、添付図面を
参照して行う以下の説明から明瞭に理解できる。

【００１０】

【実施例】図１にはこの発明に従った独特の液体注入機
構を組込んである冷凍用の密閉型スクロール式圧縮機
を、全体を符号１０で指して示してある。このスクロー
ル式圧縮機１０はほぼ円筒状の密閉外殻１２を備え、外
殻１２の上端にはキャップ１４を、下端には一体形成さ
れた複数の据付け脚（図示せず）を有する基台部１６
を、それぞれ溶着してある。キャップ１４には、内部に
通例の吐出弁（図示せず）を有していてもよい冷媒吐出
管接手１８を設けてある。外殻１２に取付けられている
他の主な構成要素としてはキャップ１４と同一の点で外
殻１２に外周端を溶着してある横向きの仕切り壁２０、
入口管接手２２、外殻１２に対し適当な方法で取付けら
れている主軸受箱２４、及び放射方向の外向きに張出す
複数の脚部のそれぞれを外殻１２に対し適当な方法で取
付けられている下部軸受箱２６がある。横断面形状がほ
ぼ正方形状であるが角部を円弧状に面取りしてあるモー
タ固定子２８を、外殻１２中に圧力ばめして設けてあ
る。この固定子２８の面取り角部間の平坦面は該固定子
２８と外殻１２間に、外殻１２内の頂部から底部への潤
滑油の流れを促進する通路を付与する。

【００１１】上端に偏心したクランクピン３２を有する
駆動軸ないしクランク軸３０を、下部軸受箱２６中の軸
受３４に回転可能に支承させてある。クランク軸３０は
その下端部中に比較的大径の同心の穴３８を有し、この
穴３８は、放射方向の外向きに傾斜させてクランク軸３
０上端にまでかけて穿設されているより小径の穴４０に
対し連通させてある。穴３８内には攪拌器４２を配設し
てある。外殻１２内の下部には潤滑油を満たしてあり、
穴３８，４０は、クランク軸３０内で潤滑油を汲上げ最
終的には潤滑を必要とする圧縮機の種々の部分の全てに
潤滑油を供給するポンプとして働く。

【００１２】クランク軸３０は上記固定子２８、該固定
子２８を貫通している巻線４４、クランク軸３０上に圧
力ばめされていると共に上下の釣合い重り４８，５０を
有する回転子４６を備えた電動モータによって、駆動さ
れる。通常の型式のモータ保護器５２を、モータ巻線４
４に近接位置させて設けてあり、このモータ保護器５２
は、モータが通常の温度範囲を越えると該モータを遮断
し電力供給を断つように働く。

【００１３】主軸受箱２４の上面には平坦な環状スラス
ト受け面５４を形成してあり、このスラスト受け面５４
上に旋回スクロール部材５６が配置されている。旋回ス
クロール部材５６は端板５８を備え、この端板５８はそ
の上面に通常の螺旋翼６０を、また下面に平坦な環状ス
ラスト受け面６２を、それぞれ有する。スクロール部材
５６の下面から平軸受６６を内部に有する円筒状のハブ
６４を下方向きに突出させてあり、このハブ６４中に、
穴７０を有する駆動ブッシュ６８を回転可能に配設し
て、穴７０にクランクピン３２を嵌合してある。クラン
クピン３２は穴７０の内周面の一部に形成してある平坦
面と係合する平坦面（以上、図示せず）を外面上に有
し、これによって本願出願人の米国特許Ｎｏ．４，８７
７，３８２に示されているような放射方向で融通性を有
する駆動機構が提供されており、ここに同特許を引用し
てその記載を加入する。

【００１４】螺旋翼６０は、非旋回スクロール部材７４
の一部分を形成している非旋回螺旋翼７２と噛合わせて
ある。非旋回スクロール部材７４は主軸受箱２４に、該
スクロール部材７４の制限された軸線方向移動を可能と
する任意の方法で支持されている。該支持方法は本発明
にとって重要ではないが、図例では図３に示すように非
旋回スクロール部材７４が周方向で間隔をあけた複数個
の支持ボス７６を有し、各支持ボス７６は平坦な上面７
８と軸線方向の穴８０を有する。穴８０内にはスリーブ
８２を摺動可能に配置してあり、該スリーブ８２はボル
ト８４により主軸受箱２４に止め付けられている。ボル
ト８４は平坦な下面８６を有する大径頭部を有し、下面
８６は支持ボス７６の上面７８に対し係合して非旋回ス
クロール部材７４の上方向き移動（旋回スクロール部材
５６からの分離移動）を制限する。非旋回スクロール部
材７４の反対方向への移動は、螺旋翼７２の下端面が旋
回スクロール部材５６の平坦な上面（端板上面）に対し
係合することで制限される。

【００１５】非旋回スクロール部材７４は中心に配置の
吐出ディフューザ８８を有し、このディフューザ８８は
仕切り壁２０中の開口９０を介し、キャップ１４と仕切
り壁２０とにより区画形成された吐出消音室９２と連通
している。非旋回スクロール部材７４はその上面に、互
いに同心配置の内周壁及び外周壁を有する環状凹溝９４
を有し、この環状凹溝９４内には環状の浮動シール組立
体９６を密封的に、かつ軸線方向での相対移動可能に配
設してある。浮動シール組立体９６は凹溝９４の底部を
隔離して該底部を、通路９８により中間流体圧力源に対
し連通できることとする。したがって非旋回スクロール
部材７４は該スクロール部材７４の中心部に作用する吐
出圧力に基づく力と凹溝９４の底部に作用する中間圧力
に基づく力とによって、旋回スクロール部材５６に向け
て軸線方向で移動付勢される。この軸線方向の移動付
勢、及び非旋回スクロール部材７４の制限された軸線方
向での移動可能な支持は、本願出願人の前述米国特許Ｎ
ｏ．４，８７７，３８２に詳細に記載されており、ここ
に同特許を引用してその記載を加入する。

【００１６】両スクロール部材５６，７４間の相対回転
はリング１００を備える通常のオルダム接手によって阻
止され、リング１００は、非旋回スクロール部材７４中
の直径方向で対向する溝穴１０４内に摺動可能に嵌合さ
れた第１の対のキー１０２と旋回スクロール部材５６中
の直径方向で対向する溝穴（図示せず）内に摺動可能に
嵌合された第２の対のキー（図示せず）とを、有する。

【００１７】圧縮機１０は、外殻１２内に入る吸入ガス
の一部がモータを冷却するように働く「側部低圧（ｌｏ
ｗ ｓｉｄｅ）」型式のものであるのが好ましい。戻り
吸入ガスの適切な流れがある限り、モータは所期の温度
限界内に留められる。しかし同流れが中断すると、冷却
が中止されることによってモータ保護器５２が開放し圧
縮機１０が停止されるように、図られている。

【００１８】以上に説明して来たスクロール式圧縮機の
構造は既に公知であるか、或いは本願出願人の係属中の
特許出願の主題とされているものである。この発明の原
理とするところを具体化したものは、全体を符号１１０
で指してある独特の液体注入機構である。

【００１９】図示の好ましい実施例に係る液体注入機構
１１０は、吐出ディフューザ８８と組合わされた液体注
入通路１１２を含む独特の構造を与える。吐出ディフュ
ーザ８８は、順次的な封鎖空間内の流体圧力を減らす長
所を与える。この圧力減少により積極的な液体注入が吐
出ディフューザ８８により近接した位置で、或いは中心
位置で、つまり旋回運動サイクルのより後期に、各サイ
クルの間に閉鎖する動的吐出弁或いは注入される液状冷
媒の流れを変更するポンプその他の機器を用いる必要な
しに、行われ得ることとなる。したがって液状冷媒は、
作業流体が最も熱く液状冷媒が作業流体をより有効に冷
却することとなる吐出通路に近接した位置に注入され
る。液体注入機構１１０はまた図２−５に示すように独
特の内部バルブ１１４を含み、このバルブ１１４は圧縮
機１０中の種々の圧力に応動して、液状冷媒の供給路を
選択的に開閉するように働く。従来技術に従った液体注
入機構は、冷却・冷凍サイクルが停止されたときに液状
冷媒源を選択的に遮断するため電磁弁を利用していた。
電磁弁は冷却・冷凍サイクルが停止されたときには良好
に働くが、モータ保護器５２によるモータの遮断によっ
て圧縮機１０の運転が中断されたときには開放状態に留
まり、液状冷媒が封鎖空間中へ流入するままとする。こ
のためモータ保護器５２のリセット時に圧縮機１０は、
電磁弁が開放状態に留まっていることからしてフラッジ
ング状態で起動する。内部バルブ１１４はこの問題を、
吐出圧力と凝縮器出口での冷媒圧力、つまり凝縮器を通
しの冷媒流れの直接の指標であり圧縮機１０作動の指標
となる圧力、との間の圧力差に応じて動作することによ
り、解消する。

【００２０】この発明に従った新規な液体注入機構１１
０は、図１１に模式的に図示されている。図１１はスク
ロール式圧縮機１０、凝縮器１１６、膨張弁１１８及び
蒸発器１２０を有する冷却サイクルを図解している。上
記要素１０，１１６，１１８，１２０は、作業流体冷媒
が循環して流れる連続したループを形成するように直列
接続されている。スクロール式圧縮機１０は気体状の冷
媒を圧縮し、凝縮器１１６は気体状の冷媒を液相へと凝
縮する。液相の冷媒の一部が次に、液体注入機構１１０
によりスクロール式圧縮機１０中に注入される。液体注
入機構１１０は凝縮器１１６の出口１２４から延びる管
部材１２２によって形成された注入路を含み、該注入路
はフィルタ１２６を経てスクロール部材５６，７４によ
り形成された封鎖空間中に至る。図２に示すように液状
冷媒は管部材１２２から、外殻１２の内外にまたがる接
続器１２８中へと流入する。接続器１２８は、バルブ１
１４を装着してある取付板１３０に接続されている。バ
ルブ１１４から延出する第２の管部材１３２を設け、こ
の管部材１３２を、ガスケット（図示せず）を備え複数
本のボルト１３６により非旋回スクロール部材７４へと
固定してある他の取付板１３４に対し接続してある。取
付板１３４は第２の管部材１３２を、非旋回スクロール
部材７４の端板中に形成した液体注入通路１１２に対し
接続する。液体注入通路１２２は、非旋回スクロール部
材７４の端板内面に形成された液体注入ポート１４０へ
と連ねてある。またバルブ１１４と取付板１３４間を接
続する第３の管部材１４２を設けてある。取付板１３４
は該第３の管部材１４２を、非旋回スクロール部材７４
の端板中に形成した吐出圧力流体通路１４４に対し接続
する。したがってバルブ１１４は液状冷媒の流路中に挿
入されていると共に、吐出圧力の流体源を設けてあるも
のとなっている。管部材１３２，１４２は非旋回スクロ
ール部材７４の軸線方向での移動を許容するように、銅
管のような可撓性素材から形成するのが好ましい。非旋
回スクロール部材７４の軸線方向移動量は比較的小さ
く、したがって管部材１３２，１４２のためのより複雑
な可撓性接手は必要としない。

【００２１】積極的な液体注入を促すため凝縮器出口１
２４での液状冷媒の圧力は少なくとも旋回運動サイクル
の一部の間、液体注入ポート１４０に対し連通する封鎖
空間内の気体状冷媒の圧力よりも大であるべきである。
このような能動的な圧力差によって液体注入機構１１０
が、圧力を変更するとか流れに影響を与える液体ポンプ
その他の機器の援けなしに液体を注入することが可能と
なる。ディフューザ８８は旋回運動サイクルの後期に、
同後期に至るまで気体状冷媒の圧力を減少させることか
らして、積極的な液体注入を促進する。

【００２２】非旋回スクロール部材７４上での注入ポー
ト１４０の配置は、極めて重要である。封鎖空間内の作
業流体を熱力学的により有効に冷却するためには注入ポ
ート１４０を、非旋回スクロール部材７４の螺旋翼７２
の内壁面に沿いできるだけ中心側に配置すべきである。
しかし注入ポート１４０が螺旋翼７２内であまりに中心
側に配置されると、封鎖空間内の圧力が各旋回運動サイ
クルにおいて過度に長期間、高過ぎることになろう。こ
のため注入ポート１４０をあまりに中心側に配置すれば
作業流体を有効に冷却する上で液体注入量が不足するこ
ととなるか、逆流さえ生じる結果となろう。これに対し
注入ポート１４０を、放射方向でのあまりに外側の位置
に配置すれば、封鎖空間内に過剰量の液状冷媒が注入さ
れることになろう。注入ポート１４０を放射方向であま
りに外側に配置した場合にはまた、スクロール式圧縮機
１０の動作にアンバランスが生じるであろう。

【００２３】したがって注入ポート１４０は非旋回スク
ロール部材７４の端板上で、十分な量の液状冷媒注入を
可能とするように極力中心側に配置するのが好ましい。
できるだけ中心側に配置された注入ポート１４０を備え
た液体注入機構１１０は圧縮機１０の作動に伴い、１サ
イクルの旋回運動中に２つの分離した封鎖空間内に液状
冷媒を注入し得る。液体注入機構１１０は旋回運動サイ
クル中の一時期に第１の封鎖空間内に液体を、該第１の
封鎖空間が吐出ディフューザ８８へと開口したときに注
入し、旋回運動サイクル中の別の時期に第２の封鎖空間
内に液体を、該第２の封鎖空間が吐出ディフューザ８８
から遮断されたときに注入する。注入ポート１４０は勿
論、旋回運動サイクル中の一部の期間に旋回スクロール
部材５６の螺旋翼６０により遮蔽される。

【００２４】この発明に係る新規な液体注入機構１１０
は、スクロール式機械の吐出流れと稼働効率を改善する
吐出ディフューザ８８と共に使用するのが好ましい。吐
出ディフューザ８８は、従来の直線状の吐出通路よりも
効率のよい加圧冷媒ガスの流路を与えることが判明して
いる。ディフューザ８８は図１に破線で示すように、集
束入口側部分と発散出口側部分とを入口ポート１４６と
出口ポート１４８間に有するものであるのが好ましい。
理想的なディフューザでは最も単純な形状として吐出流
れ方向に沿い流路断面積が、集束入口側部分では漸次減
少し発散出口側部分では漸次増大すべきである。ディフ
ューザ８８はまた滑らかな入口、出口、及び入口と出口
間のスロート部分をもつように形成すべきである。ディ
フューザ８８の出口ポート１４８は、仕切り壁２０中の
開口９０を介して吐出消音室９２と連通している。

【００２５】ディフューザ８８の形状如何に拘わらず、
該ディフューザ８８の横断面形状は円形であるのが好ま
しい。また発散出口側部分の開先角度は該部分の長さに
依存して５−２０度の範囲にあるのが好ましく、約７−
１５度であるのが理想的である。ディフューザ８８の長
さは出口ポート１４８の直径に関連してできるだけ短く
し、出口開口をできるだけ大きくし摩擦損失を極力減ら
して流出時に失われる気体の運動エネルギーを減らすよ
うにする。

【００２６】吐出ディフューザ８８は最も内側の封鎖空
間内の圧力を、吐出流れ方向に沿い流路断面積が一定で
ある通常の吐出通路を圧縮機に設けた場合におけるより
も減少させる。ディフューザ８８は吐出流れ方向での圧
力損失を最小限としつつ圧縮機の効率と信頼性を、特に
比較的高い圧力比で増加させる。

【００２７】ディフューザ８８はまた、両螺旋翼６０，
７２間に形成された封鎖空間のうち中心に位置する封鎖
空間内へと流体が吐出消音室９２から逆流することを、
逆流方向では流れがチョーキングを生じ易いこととし
て、制限する。このため中心の封鎖空間内の作業流体
は、各旋回運動サイクル中に圧力変動を増大する。

【００２８】したがって吐出消音室９２内の作業流体は
最も内側の封鎖空間内へと逆流しがたく、吐出消音室９
２と該封鎖空間との間での圧力の均一化は生じがたい。
最も内側の封鎖空間内の圧力は吐出ディフューザ８８が
ない場合よりも減らされ、旋回運動サイクルの後期に凝
縮器１１６の出口１２４での供給圧力よりも低くなる。
それによる能動的な圧力勾配からして注入ポート１４０
を通しての積極的な液体注入が生じる。この圧力減少は
螺旋翼６０が吐出ディフューザ８８を横切った直後、或
いは両螺旋翼の翼先が分離した直後に生じ得る。同圧力
減少からして注入ポート１４０を、適切な液体注入性能
を維持しつつより中心側の位置に配置できる。換言する
と液体注入を、ディフューザ８８及び圧力減少がない場
合よりもより中心側の位置で、かつ旋回運動サイクルの
より後の時期に行える。したがって液体注入機構１１０
は旋回運動サイクル中に、最も内側の封鎖空間が吐出デ
ィフューザ８８に対し開口するか連通した時期に液体を
注入可能である。このように圧力減少によって液体注入
機構が旋回運動サイクルの吐出部分中に、つまり吐出デ
ィフューザ８８を通して作業流体が吐出されつつある時
期に、液体を注入できることになる。

【００２９】実際に本発明は圧力減少を生じさせるため
に吐出ディフューザ８８にバルブを設けることを必要と
せず、吐出ディフューザ８８は各旋回運動サイクルの間
ずっと吐出消音室９２と連通している。ここに連通と
は、流体が流れ得る径路が存在する状態を指す。換言す
ると吐出ディフューザ８８は運動サイクルの何れの時期
にも、吐出消音室９２に対し物理的に遮蔽されていな
い。類似して連通遮断状態とは、流体が流れ得る径路が
存在しないか流体流れが物理的に遮断されている状態を
指す。

【００３０】前述したように液体注入機構１１０は、冷
却系統の運転が停止されたときに液状冷媒の流れを選択
的に遮断するための電磁弁を含むこともできる。しかし
本発明に従った液体注入機構１１０は電磁弁の代わり
に、圧縮機１０の吐出圧力の存在に呼応して液状冷媒の
流れを選択的に遮断する内部バルブ１１４を備える。

【００３１】図４，５に示すように内部バルブ１１４
は、ハウジング１５０とピストン１５２を備えている。
ハウジング１５０は前記取付板１３０に、その間にガス
ケット１５６を介在させ複数本のボルト１５４を用いて
固定されている。ハウジング１５０は内部のチャンバ１
５８を区画形成しており、チャンバ１５８は液状冷媒入
口１６０、液状冷媒出口１６２及び吐出流体入口１６４
を有する。液状冷媒入口１６０は、図２に示す前記取付
板１３０及び接続器１２８を介して前記管部材１２２に
接続されている。液状冷媒出口１６２は前記管部材１３
２に接続され、吐出流体入口１６４は前記管部材１４２
に接続されている。チャンバ１５８内でハウジング１５
０に弁座１６６を固定してある。

【００３２】ピストン１５２はチャンバ１５８の内壁面
に摺接し、吐出流体入口１６４を液状冷媒出口１６２に
対し密封するためのシール１６８を備えている。ピスト
ン１５２はチャンバ１５８内の上部から弁座１６６を通
してチャンバ１５８内の下部へと延びており、その下端
には弁座１６６に対し係合するシール部材１７０を取付
けてある。弁座１６６とピストン１５２間にコイルばね
１７２を、図４でみてピストン１５２を上向きに移動付
勢しシール部材１７０を弁座１６６に対し係合させるよ
うに、配設してある。図４に示すバルブ１１４の通常の
閉鎖位置では、入口１６０と出口１６２間の液状冷媒流
れが遮断される。圧縮機１０が作動しておらず吐出流体
入口１６４での圧縮機吐出圧力と液状冷媒入口１６０で
の凝縮器出口流体圧力との間に圧力差がない状態でバル
ブ１１４は、図４に示す通常の閉鎖位置にある。

【００３３】圧縮機１０が作動し始めると吐出圧力の流
体が吐出流体入口１６４に、管部材１４２と吐出圧力流
体通路１４４（図２）を介して供給される。この吐出圧
力の流体はピストン１５２に対し、図５に示すように該
ピストン１５２を下向きに移動させシール部材１７０を
弁座１６６から引き離すように作用し、これによりバル
ブ１１４が開放されて入口１６０から出口１６２への液
状冷媒流れが可能となる。ピストン１５２の軸線方向移
動を制限するためにストッパピン１７４を、チャンバ１
５８を横切る向きで該チャンバ１５８内を貫通させてあ
る。図５に示すバルブ１１４の開放位置で液状冷媒は、
図１１に示す凝縮器出口１２４から管部材１２２及びフ
ィルタ１２６を経て接続器１２８（図２）内に流入す
る。この液状冷媒は接続器１２８から取付板１３０内と
バルブ１１４内を介し、また管部材１３２と液体注入通
路１１２を介し、そして最終的には注入ポート１４０を
介して、スクロール翼６０，７２により形成された封鎖
空間中へと流れる。この液状冷媒流れは、圧縮機１０が
停止し吐出流体入口１６４に対し吐出加圧流体がもはや
供給されなくなってコイルばね１７２がバルブ１１４を
再び閉鎖するまで、継続する。このように液状冷媒の流
れは、圧縮機１０内における吐出圧力と液状冷媒の圧力
との間の圧力差によって選択的に制御される。

【００３４】図６−１０はこの発明に従った液体注入機
構の他の実施例を示しており、液体注入機構の全体は符
号２１０で指してある。液体注入機構２１０は液体注入
機構１１０と、内部バルブ１１４が一体的なバルブ２１
４に置換されている点を除いて、類似している。

【００３５】バルブ２１４はピストン２５２を備え、こ
のピストン２５２は、非旋回スクロール部材７４内に直
接配置してある内部チャンバ２５８に摺動可能に支承さ
れている。チャンバ２５８は液状冷媒入口２６０、液状
冷媒出口２６２及び吐出流体入口２６４を有する。液状
冷媒入口２６０は凝縮器出口１２４及び管部材１２２に
対し、取付板２３０と取付板２３４間にまたがる管部材
２３２を介し接続してある。取付板２３０は接続器１２
８に対し接続され、取付板２３４は複数本のボルト１３
６を用いて非旋回スクロール部材７４に固定されてい
る。取付板２３４は管部材２３２を、非旋回スクロール
部材７４の端板中に形成した液体注入通路１１２に対し
連通させる。液体注入通路１１２は非旋回スクロール部
材７４の端板内面に形成された液体注入ポート１４０へ
と連らなり、液体注入ポート１４０は液体注入機構１１
０について前述した通りに作用する。管部材２３２も非
旋回スクロール部材７４の軸線方向移動を許容するよう
に、可撓性素材から形成するのが好ましい。

【００３６】内部チャンバ２５８は非旋回スクロール部
材７４の端板内で、注入通路１１２と交差して上記した
入口２６０及び出口２６２を形成している。チャンバ２
５８はまた、吐出ディフューザ８８と連通する吐出流体
通路２４４と交差して上記入口２６４を形成している。
通路２４４におけるディフューザ８８反対側の端は、プ
ラグ２８０を用いて閉塞してある。したがってバルブ２
１４も液状冷媒の流路中に挿入されていると共に、吐出
圧力の流体源を設けてあるものとされている。

【００３７】ピストン２５２はチャンバ２５８に摺動可
能に嵌合され、チャンバ２５８内に挿入した上で該チャ
ンバ２５８の開放端にプラグ２８２を装着して抜け出し
不能に拘束するものとされている。図９の図例ではプラ
グ２８２にベント孔２８４を、ピストン２５２の自由な
移動を可能とするために形成してある。このベント孔２
８４は圧縮機の吸入圧力領域に開口させてあり、ピスト
ン２５２の背面には吸入圧力が加わる。このように吸入
圧力を作用させることでピストン２５２の動きが圧縮機
の稼働の指標となる、吐出圧力と吸入圧力間の圧力差に
呼応したものとなる。図８の図例ではピストン２５２の
背面に中間圧力を、前記のもの同様の浮動シール組立体
９６（図１）を内装させた環状凹溝９４とチャンバ２５
８間を連動させるベント孔２８４′を介して、作用させ
ている。したがって図８の場合にはピストン２５２の動
きが、吐出圧力と中間圧力との間の圧力差によって制御
される。図８の実施例は液状冷媒の注入と圧力比との間
のより密接した関係を与え、過度の温度に対する保護に
係る制御をより精密に達成する。図８及び図９の何れの
図例でもピストン２５２はコイルばね２７２によって、
プラグ２８２から遠去かる向きに移動付勢されている。
ピストン２５２は入口２６０及び出口２６２を入口２６
４に対し密封する第１のシール２６８、及び入口２６０
及び出口２６２を圧縮機１０の吸入領域（図８の場合に
は中間圧力領域）に対し密封する第２のシール２８８を
備える。

【００３８】ピストン２５２は、バルブ２１４が閉鎖さ
れる図９の第１の位置とバルブ２１４が開放される図１
０の第２の位置との間で移動可能である。ピストン２５
２は普通、ばね２７２による該ピストン２５２のプラグ
２８２反対方向への移動付勢によって図９の閉鎖位置に
ある。この位置ではピストン２５２のランド部が入口２
６０と出口２６２間に位置し、該入口２６０と出口２６
２間が遮断される。

【００３９】圧縮機１０が作動し始めると吐出圧力の流
体が吐出流体入口２６４に供給される。ピストン２５２
の両端には種々の加圧流体が作用する。ピストン２５２
の動きは、該ピストン２５２の各端に作用する流体圧力
とコイルばね２７２のばね荷重とによって制御されるこ
とになる。入口２６４を通して供給される吐出圧力がピ
ストン２５２の反対側の端に作用している加圧流体とば
ね２７２の荷重に打克つと、ピストン２５２は図１０に
示す位置に移動する。この位置ではピストン２５２外周
面の環状溝２９０が入口２６０と出口２６２に整列位置
し、バルブ２１４が開放される。環状溝２９０は、液状
冷媒が入口２６０から出口２６２へと流れるのを可能と
する。ピストン２５２がプラグ２８２に対し当接するこ
とで、入口２６０と出口２６２に対する環状溝２９０の
整列状態が維持される。図１０の開放位置で液状冷媒
は、図１１に示す凝縮器出口１２４から管部材１２２及
びフィルタ１２６を経て接続器１２８内に流入する。こ
の液状冷媒は接続器１２８から取付板２３０内とバルブ
２１４内を介し、また管部材２３２と液体注入通路１１
２を介し、そして最終的には注入ポート１４０を介し
て、スクロール翼６０，７２により形成された封鎖空間
中へと流れる。この液状冷媒流れは、圧縮機１０が停止
し吐出流体入口２６４に対し吐出加圧流体がもはや供給
されなくなるまで、継続する。このように液状冷媒の流
れは、圧縮機１０の作動により生ぜしめられる加圧冷媒
によって選択的に制御される。１実施例では液状冷媒の
流れが、高吐出温度を生じさせる状態の指標となる、圧
縮機の圧力比によって制御される。

【００４０】この発明の好ましい実施例について詳細に
説明して来たが、この発明が、特許請求の範囲を適正に
解釈した範囲内で実施例の構造に変形或いは修正を加え
て実施可能であることは、言うまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に従った独特の液体注入機構を組込ん
であるスクロール式圧縮機を示す一部欠裁縦断面図で、
縦断面は図２の１−１線に沿う。

【図２】図１の２−２線に沿った横断面図である。

【図３】図１に示したスクロール式圧縮機の非旋回スク
ロール部材を示す側面図である。

【図４】この発明に従った独特の内部パイロットバルブ
を、バルブ閉鎖状態で示す縦断面図である。

【図５】図４に示したバルブを、バルブ開放状態で示す
縦断面図である。

【図６】図２に類似の横断面図で、この発明に従った独
特の内部パイロットバルブの別の実施例を示している。

【図７】図６に示したスクロール式圧縮機の非旋回スク
ロール部材を示す側面図である。

【図８】図６の８−８線に沿った断面図で、内部パイロ
ットバルブを閉鎖位置で示している。

【図９】図６の一部分の一部横断拡大図で、内部パイロ
ットバルブを閉鎖位置で示している。

【図１０】図６の一部分の一部横断拡大図で、内部パイ
ロットバルブを開放位置で示している。

【図１１】この発明に従った液体注入機構を組込んであ
る冷却系統の模式図である。

【符号の説明】

１０ 圧縮機 １２ 外殻 ３０ クランク軸 ５６ 旋回スクロール部材 ６０ 螺旋翼 ７２ 螺旋翼 ７４ 非旋回スクロール部材 ８８ 吐出ディフューザ ９４ 環状凹溝 ９８ 通路 １１０，２１０ 液体注入機構 １１２ 液体注入通路 １１４，２１４ バルブ １１６ 凝縮器 １１８ 膨張弁 １２０ 蒸発器 １２２ 管部材 １２４ 凝縮器出口 １２８ 接続器 １３２，２３２ 管部材 １４０ 液体注入ポート １４２ 管部材 １４４，２４４ 吐出圧力流体通路 １５０ ハウジング １５２，２５２ ピストン １５８，２５８ チャンバ １６０，２６０ 液状冷媒入口 １６２，２６２ 液状冷媒出口 １６４，２６４ 吐出流体入口 １６６ 弁座 １７０ シール部材 １７２，２７２ コイルばね ２８４，２８４′ ベント孔 ２９０ 環状溝

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作業流体を圧縮するための圧縮機であっ
   て、 容積を変更する少なくとも１個の流体圧縮用封鎖空間、
   及びこの封鎖空間に対し選択的に冷却用の液体を供給す
   るための液体注入機構であって、加圧流体に応動して作
   動するバルブを含む液体注入機構、を備えた圧縮機。
2. 【請求項２】 前記加圧流体が前記作業流体である請求
   項１の圧縮機。
3. 【請求項３】 密閉外殻を備えていて、前記バルブを、
   該密閉外殻内に配置してある請求項１の圧縮機。
4. 【請求項４】 前記バルブを、圧縮機の一構成要素内に
   配置してある請求項１の圧縮機。
5. 【請求項５】 前記封鎖空間に供給する前記液体が、前
   記作業流体である請求項１の圧縮機。
6. 【請求項６】 圧縮機が前記作業流体を吸入圧力から吐
   出圧力まで圧縮するものであり、前記バルブが、該吸入
   圧力と吐出圧力間の圧力差に応動して作動するものであ
   る請求項１の圧縮機。
7. 【請求項７】 圧縮機が前記作業流体を吸入圧力から吐
   出圧力まで圧縮するものであり、前記バルブが、該両圧
   力間の中間圧力と吐出圧力との差に応動して作動するも
   のである請求項１の圧縮機。
8. 【請求項８】 冷却系統であって、 作業流体を圧縮するための圧縮機であって、容積を変更
   する少なくとも１個の流体圧縮用封鎖空間を形成する圧
   縮機、 凝縮器、 蒸発器、 これらの圧縮機、凝縮器及び蒸発器を、閉ループを形成
   するように直列接続する管路、 上記した凝縮器と蒸発器間で上記管路に対し接続された
   冷却用液体注入管路であって、圧縮機の上記封鎖空間中
   に開口する出口を有する液体注入管路、及びこの液体注
   入管路を通しての流体流れを制御するために該液体注入
   管路中に配置してあるバルブであって、加圧流体に応動
   して作動するバルブ、を備えた冷却系統。
9. 【請求項９】 前記加圧流体が前記作業流体である請求
   項８の冷却系統。
10. 【請求項１０】 前記圧縮機が密閉外殻を備えていて、
    前記バルブを、該密閉外殻内に配置してある請求項８の
    冷却系統。
11. 【請求項１１】 前記バルブを、前記圧縮機の一構成要
    素内に配置してある請求項８の冷却系統。
12. 【請求項１２】 前記圧縮機が前記作業流体を吸入圧力
    から吐出圧力まで圧縮するものであり、前記バルブが、
    該吸入圧力と吐出圧力間の圧力差に応動して作動するも
    のである請求項８の冷却系統。
13. 【請求項１３】 前記圧縮機が前記作業流体を吸入圧力
    から吐出圧力まで圧縮するものであり、前記バルブが、
    該両圧力間の中間圧力と吐出圧力との差に応動して作動
    するものである請求項８の冷却系統。
14. 【請求項１４】 作業流体を処理するためのスクロール
    式圧縮機であって、 互いに噛合わされた螺旋翼を有する第１及び第２のスク
    ロール部材、 これらのスクロール部材間に周期的な相対旋回運動を生
    じさせ、上記螺旋翼間に、上記作業流体が吸入圧力にあ
    る放射方向外側位置から上記作業流体がより高い中心圧
    力にある放射方向内側の中心位置へと順次移動せしめら
    れる複数個の封鎖空間を形成させる駆動機構、 上記した複数個の封鎖空間のうちの少なくとも１個の封
    鎖空間中に液体を注入して上記作業流体の温度を低下さ
    せるための液体注入回路であって、液体供給源から上記
    した第１及び第２のスクロール部材のうちの１個のスク
    ロール部材中に形成してある注入ポートへと導かれた注
    入通路を含む液体注入回路、及び上記注入通路中に配置
    され該注入通路を通しての液体流れを制御するバルブで
    あって、加圧流体に応動して作動するバルブ、を備えた
    スクロール式圧縮機。
15. 【請求項１５】 前記加圧流体が前記作業流体である請
    求項１４のスクロール式圧縮機。
16. 【請求項１６】 前記液体が前記作業流体である請求項
    １４のスクロール式圧縮機。
17. 【請求項１７】 密閉外殻を備えていて、前記バルブ
    を、該密閉外殻内に配置してある請求項１４のスクロー
    ル式圧縮機。
18. 【請求項１８】 前記バルブが、前記中心圧力に応動し
    て作動するものである請求項１７のスクロール式圧縮
    機。
19. 【請求項１９】 前記バルブを、前記した第１及び第２
    のスクロール部材のうちの１個のスクロール部材中に配
    置してある請求項１４のスクロール式圧縮機。
20. 【請求項２０】 前記バルブが、前記中心圧力に応動し
    て作動するものである請求項１９のスクロール式圧縮
    機。
21. 【請求項２１】 前記圧縮機が前記作業流体を吸入圧力
    から前記中心圧力まで圧縮するものであり、前記バルブ
    が吸入圧力と中心圧力間の圧力差に応動して作動するも
    のである請求項１４のスクロール式圧縮機。
22. 【請求項２２】 前記圧縮機が前記作業流体を吸入圧力
    から前記中心圧力まで圧縮するものであり、前記バルブ
    が該両圧力間の中間圧力と中心圧力との差に応動して作
    動するものである請求項１４のスクロール式圧縮機。