JPS6187988A - スクロ−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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、・起動時の負荷を軽減する容量制御機構を備
えた注油式あるいは液冷媒注入式スクロール圧縮機に関
するものである。

〔発明の背景〕

王権過程にある圧縮室に油と注入する注油式スクロール
圧縮機Ｕｊ　９曲１１８５６−８５０８’ｌＫて開示さ
れているが、この公知例は、スクロール圧縮機のガ都に
設けられた油分離器にて捕集した油を、油冷却器を経て
圧縮室に注入している。また、比較的大量の油をＥＥ縮
室に注入して作動ガスの冷却をはかっている。

し゛か゛るに、スクロール圧縮機の停止時には、高圧の
吐出圧力と、低圧の吸入圧力とがバランスし、このバラ
ンス圧力は定常運転時の吸入圧力に対して約２〜８倍と
高くなる。このバランス圧力から起動すると、スクロー
ル圧縮機の起動トルクは増大し、圧縮機に連設された電
動機はトルク不足となり、また軸受部に作用する荷重が
過大となる等の問題点を有する。特に注油式スクロール
圧縮機においては、圧縮室内に油が残存する状態から起
動した３１３合は、非圧縮性の油が圧縮されるため圧縮
室の内部圧力が異常に上昇し、圧縮室を形成するスクロ
ールラップが破損する恐れがある等の問題点を有する。

〔発明の目的〕

本発明は上記に鑑みて発明されたもので、起動時の起動
トルクの軽減と、液圧縮を防止する機構を備えたスクロ
ール圧縮機を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため本発明は、作動ガスの冷却のた
めに油注入機構または液冷媒注入機構を固定スクロール
の鏡板に備えたスクロール圧縮機において、上記注入機
構を油注入用または液冷媒注入用配管と吸入室とに切換
え連通する三方弁機構を設け、起動初期には上記注入機
構の開口する圧縮室と吸入室を連通し、起動時のガス圧
トルクの軽減と液圧縮を防ぎ、また吐出圧力が適宜昇圧
すれは、圧縮室と注入用配管とを連通し、圧縮室に油ま
たは液冷媒を注入し作動ガスの冷却を行なうことを特徴
とする。

〔発明の実施例〕

以下本発明の一実施例を図面にもとすき説明する。

第１図は密閉形のスクロール圧縮機の断面図及びこの圧
縮機を用いた冷凍装置の冷媒回路を示す。密閉容器１内
には、スクロール圧縮機部２を上部に、電動機部８を下
部に連設した成励田縮機が収納されており、子線機部２
は固定スクロール部材５と旋回スクロール部材６を互に
噛み合せて圧縮室（密閉見間）１９が形成される。固定
スクロール部材５は、円板状の鏡板５ａと、これに直立
しインポリウド曲線あるいはこれに近似の曲線に形成さ
れたラップ５ｂとからなり、その中心部に吐出口１０、
外周部に吸入ロアを備えている。旋回スクロール部材６
は、円板状の鏡板６ａと、これに直立し固定スクロール
のラップと同一形状に形成されたラップ６ｂと、鏡板の
反ラツプ面に形成されたポス６Ｃとからなっている。フ
レーム１１は、中央部に軸受部全形成し、この軸受部に
回転軸１４が支承され、回転軸先端の偏心軸１４Ｌは、
上記ポス６Ｃに旋回運動が可能なように挿入されている
。またフレーム１１には固定スクロール部材５が複数本
のボルト（図示せず）によって固定され、旋回スクロー
ル部材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Ｗ＃１２によってフレーム１１に支承され、
旋回スクロール部材６Ｖｉ固定スクロール部材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。

回転軸１４には、下部に電動機軸１４１）を一体に連設
し電動機部３を直結している。固定スクロール部材５の
吸入ロアには、密閉容器１を貫通して垂直方向の吸入管
１７が接続され、吐出口１０が開口している吐出室１ａ
は、通路１８ａ、１８ｂを介して下部室１ｂと連通し、
更に密閉容器１を貫通する吐出管１９に連通している。

旋回スクロール部材６の背面とフレーム１１で囲まれた
見間１５（以下背圧室と称す）には、上記両スクロール
部材で形成される圧縮室内のガス圧にょるスラスト方向
のガス力（旋回スクロール部材６を下方に押し下げよう
とする離反力）に対抗するための吸入圧力（低圧側圧力
）と吐出圧力（高子側圧力）の中間の圧力が作用する。

この中間圧力の設　　　定は、旋回スクロール６の箋板
６ａに細孔１６を穿ち、この細孔１６を介して圧縮過程
にある中間圧力の（Ｅ帰室のガスを背圧室１５に導ひき
、旋回スクロール６の背面にガス力を作用させている。

上記構造のスクロール圧縮機は、電動機３を直結した回
転軸１４の回転により、偏心軸１４ａが偏心回転するこ
とにより、ポス６Ｃを介し旋回スクロール部材６は旋回
運動をする。この旋回運動により、圧縮室９は次第に中
心に移動して容積が減少する。ガスは、吸入管１７がら
吸入ロアを経て吸入室８に入り、上記のように圧縮され
て吐出口ｌＯから吐出室１ａへ吐出され、通路１８ａ。

１８ｂを通って下部室１４に流入し、次いで吐出ｉ１９
から吐出される。

しかして、本拠施例には、固定スクロール部材の鏡板Ｓ
ａＫ曲インジェクシ１ンポ−）２５ａ。

２５　ｂ　、ｄｆ設けられ、こ（７）ポー）２５ａ、２
５ｂＫはａｄ骨２４　ａ、　　２４　ｂが接続され、先
端で配管２３に桑むされ密閉容器１を貫通して機外に導
びかれている。

１９２図に示すように、ガスインジェクタ１ンポート２
５ａは、固定スクロール６と旋回スクロール５と旋回ス
クロール６の６点２０ａＩが通湯した直後あるいは更に
吐出孔に近い部分の圧縮室ｇａｇｅ等に開口し、接点２
Ｑａ２が通過するまでの約１回転の間開通している。油
インジェクシ１ンボー）２５１）も同様に接点２Ｑｂｓ
が通過してから接点２０ｂ２が通過するまでの約１回転
の間圧帰室９１）Ｋ開通する。吐出管１９１１を油分離
器８０に接続され、ガス出口側は配管８０ａにて凝縮器
８１に接続されている。研縮器３１の出口側は配管８１
ａｉ接続し、膨張弁８２ｆ：介在して配管８１ｂにて蒸
発器３８に接続されている。蒸発器８８の出口側は吸入
配管１７に接続されている。また、上記油分離器３０に
は油配管４０ａが接続され、油冷却器４１を介在し、配
管４０１）にて三方弁４２にｆｔｒＪｔｆｃされている
。三方７ｆ４２の他方の流路は配・ａ４３を介し吸入配
管１７に接続され、更に他方の流路には前述の油インジ
ェクシｑン用の配管２８が接αされている。図中実線矢
印は冷媒の流れ方向、破線矢印は油の流れ方向を示す前
述の吐出管１９を流出した吐出冷媒ガスは、油分離器３
０にてガス中の油分が分離される。冷媒ガスは配’＃８
０ａを姓て凝縮器３１に至り、同部で放熱して凝傘し、
液冷媒は、配管３１ａを経て膨張弁８２に流入し、同部
で減圧され、配管８１ｂを経て蒸発器３８に流入する。

該蒸発器３８にて冷却作用を行ない冷媒自身は吸熱して
蒸発し、次いで吸入配管１７を経て圧縮機に吸入される
一方、油分離器８０にて分離された油は配管４０ａにて
油冷却器４１に流入し、同部で冷却され、配管４０１）
を経て三方弁４２に至る。

次に、上記三方弁４２の構造について第８図を参照して
説明する。

三方弁４２の弁筒４２１Ｌの一側には、上述の配管４０
１）が接続され、他側には配管４８が接続され、更に中
間部には注入配管２８が接続されて−る。この弁筒４２
ａ内には、弁体４２１）がスプリング４２０と共に設け
られ、スプリング４２０の押圧力により弁体４２１）は
配管４０１）の開口端側に押圧されている。４２Ｃ１は
弁体４２１）の外周に設けたシールリングを示す。

次に、上記三方弁４２の圧縮機起動時及び起動初期の短
時間の間の三方弁の作動について説明するＯ 圧縮機の起動直後は、吐出圧力（ｐ（１）は、停止中の
バランス圧力とや−等しいこと、及び圧縮室９内の圧力
はバランス圧力しりも内部圧縮の作用を受けて高くなる
ため、図示のように、弁体４２ｂは油分離器側の油配管
４０１）側に移動する。

この動作によって、圧縮室９内の作動ガスと油粒９０！
Ｌ１９０１）、９００等は、ポート２５から逆流して配
管２８と三方弁４２を介して配管４８に流れ低圧吸入ラ
イン側へ容易に移動する。この様に非圧縮性流体である
油を容易に低圧側に逃がすことができ、油圧縮を未然に
防止することができる。また、冷媒ガスを低圧側にバイ
パスするので、圧縮機の仕事量を減らすことができ、起
動；キのガス田トルクを軽減することができる。起動初
期においては、電動機８を含めて圧縮機全体が低温であ
るため圧縮機を冷却するための油注入を行う８賛がない
。

次第に圧縮機の運転が進行し、吐出圧力が吸入圧力に対
して成る一定値以上になった場合は、この吐出圧力は配
管４０　ｂ　、・ノ・ら弁体４２１）に作用し、スプリ
ング４２ｃの押圧力に打勝って弁体４２ｂを左方に移動
し、第４図に示すようにブＦ体４２ｂにて配′管４８側
の開口端を閉鎖し、配管４０ｂと配管２８は弁室を介し
連通し、Ｆｆ縮帰室に油注入作用が行われる。

部ち、起動後しばらくすると、吐出圧力ｐａは徐々に高
くなり、それとともに・圧側の油田力Ｐｏ１ｌも畠くな
る。従って、油圧力ｐｏｉｌでもって弁体４２ｂは押さ
れ低圧側に移動し、油配管４０’Ｊま三方弁４２金介し
て油注入用細孔２５と連なった油注入用配管２３と連通
ずることになる。これにて・［Ｉ′１常の油注入作用を
行なうことができる。

Ｐｌは圧縮室９の内部圧力であり、（Ｆｏｉｌ−Ｐｌ）
の差田でもって、冷却油を注入する。

第５図は、三方弁４２′の弁体４２ｂ゛にシーリングを
設けない実施例を示す。弁体４２ｂ′の長さｌｌＩ及び
直隙間Ｃ１を適宜設定することにより、高圧油の一部を
常時低圧側の管路４８に積極的に洩れさに せ・吸入”′冥Ａ宜１１０油を混入させ・′り°−゛’
Ｅ　＠　’ｒ３の吸入行程時での吸入ガスの冷却作用を
行ない圧縮機の体積効率の向上をはかるものである第６
図は、他の実施例を示し、前記実施例が注入用油を、油
分離器８０にて分離した油を油配管４ｏａ、４Ｑｂを介
し三方弁４２に導いて使用したものに対し、第６図の実
施例は、密閉容器１底部の高上油溜４６に油配管４７ａ
を接続し、油冷却器４７を介在した油配管４７１）を前
述の油配管４０１）に集雪した構造を付加した実施例で
ある。

このスクロール王縮機は、密閉容器１内が高圧の雰囲気
にある方式であるため、密閉容器１自身が油分離器とし
ての機能を備え、容器底部には油溜４６が形成される。

従って上記油配管４７ａ１４７１）の構造を付加するこ
とにより、注入に要する油量を充分に注入配管２８．２
５ａ、２５１）に送給することが出来、確実に油注入作
用を行なうことが出来る。その他の部分は第１図の実施
例と同様であるから同符号を付しその説明を省略する。

図中実線矢印は冷媒の流れ方向、破線矢印は油の流れ方
向を示す。

第７図は更に他の実施例を示し、三方弁５１が固定スク
ロール５の鏡板５ａに設けられている実施例である。こ
の実施例の密閉形スクロール圧縮機は、吸入配管系が軸
方向に立設されている。即ち、殴入配管１７′の接続口
１７ａと吸入ロアに連設された軸方向の吸入路と５１と
を軸方向の吸入管継手５２にて接続し、吸入路５１には
逆止弁５３が配設されている。この逆止弁５８はスプリ
ング５４にて吸入管継手５２の端面側に押圧され、圧縮
機の停止時には、スプリング５４の押圧力にて逆止弁５
８が吸入管継手５２の端部を閉塞し逆流を阻止する。ま
た、同定スクロール５の鏡板５ａ部に三方弁５５を埋設
している。この三方弁は、鏡板５ａ・ζ弁室５６を形設
し、この弁室５６を配管５７で覆い、油注入配管２８を
接続して弁室に開口し、他側は油注入用細孔２５１にν
１通し、側部は吸入バイパス孔５８を介し牧人室８に接
続し、弁％　５６　Ｖ（は弁体５９を内装し、この弁体
５９はスプリング６０を油注入用配・管側に配置し、弁
体５９は油注入用細孔２５ａ側に付勢されている。図中
４１は油冷却器を示す。その他の部分は第１図の実施例
と同様であり、その説明を省略する０ 次に第８図にもとすきスクロール圧縮機の起動直後及び
起動初期の短時間における三方弁５５の動作例を説明す
る。このような時期においては、高王油槽側（上流側）
の油圧力Ｐ０１１よりも両スクロールの内部圧縮の作用
を受けて圧縮室９内の内部圧力Ｐ１が高くなるため、弁
体５９は上方に移動する。従って、圧縮室９は細孔２５
ｆＬ、弁室５６、バイパス孔５８を介して吸入室８と連
通ずる。圧縮室９内の油量９Ｑａや作動ガスは容易に油
注入用細孔２５Ｌを逆流してバイパス孔５８を通って吸
入室へ流入することができる。また、吸入室８に至った
油量９０ａや作動ガスはや＼昇圧を受けているため、吸
入室８内が昇圧し、逆上弁部のスプリング５４等を上方
へ移動させる。このため逆止弁５８Ｖｉ吸入管継手５２
の端部を閉塞し、吸入ガスの吸込み作用を一時減らす。

このように、吸込ガス量の低減によって、更にガス圧ト
ルクを低く抑えることができる。第８図は、第７図に示
した三方弁５５のスプリング６０を除外した三方弁の構
造を示しており、この場合、弁体５９の上端面で油注入
用配管２８の下端の開口端を閉塞し高圧油槽側とを隔絶
するものである。

第９図は、定常運転時での三方弁の動作例を示す。この
場合、上流側の油圧力Ｆｏｉｌと圧縮室９内の内部圧力
Ｐ１の差出でもって、三方弁の弁体５６は下方に移動す
る。図に示すように、油注入作用をスムースに行わせる
ため、弁体５６と係、↑する弁室５６に、軸方向の側溝
６１と弁体５６の下端面に切欠き６２を設ける。該切欠
き部６２は油注入用細孔２５＆と常時連通するように設
ける。なお、第９図においては、弁体外径と弁室との隙
間を比較的大きくし、通常運動時においても適宜油を吸
入バイパス孔５８を介して低圧側にもらしている。本実
施例では上記したように、起動時のガス圧トルクの軽減
化及び油圧縮を防止するものであるから該三方弁まわり
の寸法精度はかなり緩やかに設計しても問題ない。

第１θ図は他の実施例を示し、前記実施例δ三方弁のか
わりに、電磁弁７１．７２を２岡、油配管４０１）と配
管４Ｂに設けた実施例である。起動瞬時においては、電
磁弁７１は閉の状態であり電磁弁７２は開の状態となる
。他方、起動後吐出圧力がある一定値に達すると、ある
いは規定の経過時間後には、電磁弁７１は開の状態であ
り電磁弁７２は閉の状態とし、通常の油注入運転がなさ
れる。その他の部分は第１図の実＃ｉ！例と同様である
からその説明を省略する。

上記各実施例は注油式スクロール圧縮機について説明し
てきたが、本発明は冷凍・仝調用王縮機等に用いられて
いる液冷媒注入方式における冷凍サイクルにも適用でき
る。第１１図はこの実施例を示し、圧縮機の冷却のため
、圧縮過程の圧縮室９に、液冷媒注入用細孔１２５を介
して液冷媒を注入する液注入用管路１４０ｔ−冷凍装置
の凝縮器８１の出口管路から分岐している。なお、１４
１は副膨張弁である。固定スクロール５の鏡板部５ａに
は、前記実施例と同様の三方弁５５を組み込んでいる。

また該三方弁５５と吸入室８とを連通ずるため吸入バイ
パス孔１５８を鏡板部５ａに設ける。これにて起動初期
における液冷媒による過圧縮を防止するとともに、起動
トルクを軽減する０なお、図中の実線矢印は冷媒ガスの
流れ方向を、一点岐線矢印法液冷媒の流れ方向を示す〇
上記実施例のように本発明は油注入式スクロール圧縮機
あるいは液冷媒注入式スクロール圧縮機に適用される。

例えば、冷凍、窒調用スクロール圧縮機、空気用スクロ
ール圧縮機、及び超真仝装置のクライオポンプ装置に用
いられるヘリウム用スクロール圧縮機等にも適用できる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば次の効果を奏するこ
とができる。

（１）　起動時のガス圧トルクの軽減と油圧縮（液玉Ｑ
）を未然に防止することができる。

（２）　吸入室あるいは吸入ラインにも適宜油を注入す
ることにより、作動ガスの冷却作用が働き、圧縮機の容
積効率が向上する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例を示し、第１図は本発明の一実施例
を示す。油注入式の密閉形スクロール圧縮機の縦断面図
と冷凍サイクルを示す。第２図は第１図のスクロール部
材の噛合い状態を示す横断面図、第８図は第１図の実施
例の三方弁機構の詳細を示す縦断面図、第４図は三方弁
機構の作動を説明する縦断面図、第５−図は他の実施例
を示す注油式密閉形スクロール圧縮機の縦断面図と冷凍
サイクル図、第７図は更に他の実施例を示す注油式密閉
形スクロール圧縮機の縦断面図、第８図は第７図の三方
弁機構の詳細を示す縦断面図、第９図は三方弁機構の作
動を説明する縦断面図を示す。 第１０図は更に他の実施例を示す注油式密閉形スクロー
ル部材機の縦断面図と冷凍サイクル図、第１１図は更に
他の実施例を示し、冷媒液注入機構を備えた密閉形〜り
・−一圧縮様の縦断面図五冷凍サイクル図である。 ５・・・固定スクロール部材　６・・・旋回スクロール
部材　８・・・吸入室　９・・・密閉室（圧縮室）　１
０・・・吐出０２８・・・油注入用配管　２５・・・油
注入用細孔　４２・・・三方弁機構　３０・・・油分離
器　４ｏ・・・油配管　１４０・・・液注入用配管 り８図 第９目

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．円板状鏡板に渦巻伏のラップを直立する固定スクロ
   ール部材及び旋回スクロール部材を、ラップを互いに内
   側にして噛合せ、旋回スクロール部材を回転軸に連設す
   る偏心機構に係合し、旋回スクロール部材を自転するこ
   となく、固定スクロール部材に対し旋回運動させ、固定
   スクロール部材には中心部に開口する吐出口と、外周部
   に開口する吸入口を設け、吸入口よりガスを吸入し、両
   スクロール部材にて形成される密閉空間を中心に移動さ
   せ容積を減少してガスを圧縮し、吐出口より圧縮ガスを
   吐出する装置で、作動ガス冷却用に油注入機構または液
   冷媒注入機構を固定スクロールの鏡板部に備えたスクロ
   ール圧縮機において、上記注入機構を油注入用または液
   冷媒注入用配管と吸入室とに切換え連通する三方弁機構
   を設け、起動初期には上記注入機構の開口する圧縮室と
   吸入室を連通して、吐出圧力が適宜昇圧すれば上記圧縮
   室と上記注入用配管とを連通することを特徴とするスク
   ロール圧縮機。
2. ２．三方弁機構に、注入機構と吸入室とを常時わずかに
   連通する機構が設けられている特許請求の範囲第１項記
   載のスクロール圧縮機。