WO2001042658A1 - Compresseur du type a volutes - Google Patents

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WO2001042658A1
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scroll
fluid
discharge
chamber
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Yoshitaka Shibamoto
Mikio Kajiwara
Hiroshi Kitaura
Suguru Ishiguro
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Daikin Industries, Ltd.
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    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C28/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2600/00Control issues
    • F25B2600/02Compressor control
    • F25B2600/026Compressor control by controlling unloaders

Definitions

  • the present invention relates to a scroll-type compressor, and more particularly to a scroll-type compressor capable of improving the sealing performance between a fixed scroll and a movable scroll and suppressing internal leakage.
  • the fixed scroll 102 also has a cover 1 2 covering the upper side of the discharge port 123.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a scroll compressor capable of obtaining a sufficient pressing force against a separating force and reducing an internal leak.
  • a second back pressure chamber is further provided on the back surface of the scroll in which the first back pressure chamber is provided, to which the fluid having the discharge pressure is reduced and led.
  • the scroll compressor 1 will be described in more detail.
  • the upper part of the casing 22 of the scroll compressor has a movable scroll 4 and a fixed scroll.
  • Crawl 2 is supported.
  • the end plate 4 of the movable scroll 4 is provided with movable scroll teeth 4a.
  • Fixed scroll teeth 2a are projected from the end plate 2b of the fixed scroll 2.
  • the compression chamber 16 is formed by the combination of the movable scroll teeth 4a and the fixed scroll teeth 2a.
  • the separation force is the product of the pressure acting on each compression chamber and the area on which the pressure acts. Is calculated as the sum of That is, the pressure in the compression chamber formed by the orbiting scroll 4 and the fixed scroll 2 is P c, the area of the end plate 4 b on which the pressure acts (projected area in the driving axis direction) is Sc, and the suction pressure P Assuming that the area of the head plate 4 b on which s acts is S s 2 , the separation force F th is given by the following equation.
  • the discharge pressure Pd acts in a region inside the seal ring 8
  • the suction pressure Ps acts in a region outside the seal ring 8.
  • a pressing force acts on the head 4b based on these forces. In the case of a low operating pressure ratio, the discharge pressure decreases, so that the pressing force is lower than in the case of a standard operating pressure ratio.
  • FIG. 5 in the present scroll type compressor, refrigerant gas and the like at an intermediate pressure P mb, which is reduced in discharge pressure Pd, is led to second back pressure chamber 15.
  • a passage 42 for guiding the refrigerant gas in the second back pressure chamber 15 to the suction pressure chamber 16b or a compression chamber having a pressure close to the suction pressure on the outermost periphery of the scroll is formed.
  • the unloader mechanism 11 does not operate to the extent that the scroll teeth 2a, 4a and the facing head plates 4b, 2b do not largely separate from each other under the operating condition of the low operating pressure ratio. It is desirable to select one with such a small elastic force.
  • the heat load is small in the refrigerating air conditioner, and it is preferable that the discharge amount of the scroll compressor is small from the viewpoint of power consumption reduction.
  • inverter control is performed. By reducing the number of rotations of the motor 24 and operating the unloading mechanism 11, an appropriate discharge amount can be obtained, and highly efficient compression with less overcompression can be achieved.

Description

明細書 スクロール型圧縮機 技術分野
本発明はスクロール型圧縮機に関し、 特に固定スクロールと可動スクロールと のシール性を高め、 内部リークの抑制されるスクロール型圧縮機に関するもので ある。 背景技術
従来のスクロール型圧縮機の一例として、 特開平 6— 3 3 0 8 6 4号公報に記 載されたスクロール型圧縮機について説明する。
図 8を参照して、 スクロール型圧縮機のケーシング 1 0 1内の上部には、 可動 スクロール 1 0 3と固定スクロール 1 0 2とが支持されている。 可動スクロール 1 0 3の鏡板 1 3 1には可動スクロール歯 1 3 2が突設されている。 固定スクロ ール 1 0 2の鏡板 1 2 1には固定スクロール歯 1 2 2が突設されている。 可動ス クロール歯 1 3 2と固定スクロール歯 1 2 2とが嚙合うことで圧縮室が形成され る。
固定スクロール 1 0 2の外周部分には、 吸入管 1 0 7から送られた冷媒ガスを、 圧縮室へ取込むための吸入口 1 8 0が設けられている。 固定スクロール 1 0 2の 中央付近には、 圧縮されて高圧となった冷媒ガスを吐出するための吐出口 1 2 3 が形成されている。
ケーシング 1 0 1内の下部には、 モータ 1 0 4が設けられている。 そのモータ 1 0 4から延びる駆動軸 1 4 1が可動スクロール 1 0 3の下方に固定された軸受 ハウジング 1 0 5に軸受支持されている。 可動スクロール 1 0 3の鏡板 1 3 1に 設けられたボス部 1 3 3が駆動軸 1 4 1の上端部分に挿嵌されている。
軸受ハウジング 1 0 5と可動スクロール 1 0 3との間には背圧室 1 0 9が形成 されている。 この背圧室 1 0 9には、 高圧 (吐出圧力) が作用している。 可動ス クロール 1 0 3と軸受ハウジング 1 0 5との間には、 シーノレリング 1 7 0が設け られている。
このシールリング 1 7 0は、 高圧の背圧室 1 0 9と、 可動スクロール 1 0 3と 固定スクロール 1 0 2とが配置されている低圧 (吸入圧力) の空間とをシールし ている。 このため、 シールリング 1 7 0より内側の可動スクロール 1 0 3の鏡板 1 3 1の背面には吐出圧力が作用し、 シールリング 1 7 0より外側の背面には吸 入圧力が作用することになる。
固定スクロール 1 0 2の鏡板 1 2 1には、 過圧縮を防止するために圧縮途中の 圧縮室の冷媒ガスを吐出室 1 0 1 Aへ逃がすためのリリーフポート 1 1 0とリリ —フ弁 1 1 1とが設けられている。
また、 固定スクロール 1 0 2には、 吐出口 1 2 3の上部側を覆うカバー体 1 2
4が固定ボルトにより取付けられている。 カバー体 1 2 4はケーシング 1 0 1内 上部側に固定された支持板 1 0 6に連結されている。 支持板 1 0 6には吐出口 1 2 3に連通する連通孔 1 6 1が設けられている。
連通孔 1 6 1が開口しているケ一シング 1 0 1の吐出室 1 0 1 Aと、 軸受ハウ ジング 1 0 5より下方の空間 1 0 1 Bと力 連絡路 1 0 1 Cで連通されている。 その空間 1 0 1 Bには、 高圧の冷媒ガスをケーシング 1 0 1の外へ送出すための 吐出管 1 0 8が開口している。
次に上述したスクロール型圧縮機の動作について説明する。
モータ 1 0 4の回転に伴い、 可動スクロール 1 0 3が固定スクロール 1 0 2に対 して公転駆動し、 可動スクロール歯 1 3 2と固定スクロール歯 1 2 2とによって 形成される圧縮室が、 外周部から中心部に向かって渦巻き状に収縮しながら移動 する。
この動作により、 吸入管 1 0 7から吸入口 1 8 0を経て圧縮室に送込まれた低 圧の冷媒ガスが圧縮されて高圧の冷媒ガスになる。 高圧の冷媒ガスは、 吐出口 1 2 3から吐出する。 吐出口 1 2 3から吐出した冷媒ガスは、 連通孔 1 6 1、 吐出 室 1 0 1 Aおよび連絡路 1 0 1 Cを経て空間 1 0 1 Bに流れ込む。 空間 1 0 1 B に流れ込んだ冷媒ガスは、 吐出管 1 0 8よりケーシング 1 0 1の外へ送出される。 次に、 この動作における可動スクロール 1 0 3の鏡板 1 3 1に作用する圧力に ついて説明する。 鏡板 1 3 1には、 一方から圧縮室内の流体の圧力が作用し、 他 方から背面圧力が作用する。 図 9は鏡板 1 3 1の位置に対する圧縮室内の圧力分 布と背面の圧力分布を模式的に示したものである。
上述したように、 圧縮室は外周部から中心部に向かって渦巻き状に収縮しなが ら移動する。 このため、 吸入行程中の最外周の圧縮室から圧縮途中の圧縮室を経 て、 吐出行程中の圧縮室に至るにしたがい、 圧縮室の圧力が上昇する。
したがって、 吸入行程中の圧縮室の圧力が最も低く吸入圧力 P sとなり、 吐出 行程中の圧力が最も高く吐出圧力 P dとなる。 圧縮途中の圧縮室の圧力は、 吸入 圧力 P sと吐出圧力 P dとの間の圧力 P mとなる。
これにより、 可動スクロール 1 0 3の鏡板 1 3 1には、 上記圧力に基づいて可 動スクロールと固定スクロールとを引離そうとする力 (離反力) が作用すること になる。
—方、 鏡板 1 3 1には、 上述したように、 鏡板 1 3 1の背面のシ一ルリング 1 7 0より内側の領域では吐出圧力 P dが作用し、 外側の領域では吸入圧力 P sが 作用している。
これにより、 可動スクロール 1 0 3の鏡板 1 3 1には上記圧力に基づいて、 離 反力とは反対の向きに、 可動スクロール 1 0 3を固定スクロール 1 0 2の側に押 付けようとする力 (押付力) が作用することになる。
標準的な運転圧力比でスクロール型圧縮機が運転される場合には、 図 9に示す ような圧力分布となる。 したがって、 この場合では、 離反力に比べて十分な押付 力が得られて、 可動スクロール 1 0 3が固定スクロール 1 0 2から離反すること が防止される。 そして、 各スクロール歯 1 2 2、 1 3 2がそれぞれ鏡板 1 2 1、 1 3 1に密着することで、 内部リークを抑制することができる。
なお、 運転圧力比とは、 スクロール型圧縮機に蒸発器および凝縮器を含めた冷 凍サイクルにより決まる圧力比であり、 具体的には、 凝縮圧力で決定される吐出 圧力 P dを蒸発圧力で決定される吸入圧力 P sで除した値である。
標準的な運転圧力比とは、 この値が各スクロール歯 1 2 2、 1 3 2により決ま る設計圧力比と同レベルである状態をレ、い、 具体的には、 この値が約 2〜5の範 囲にある状態をいう。
上述したように、 スクロール型圧縮機が標準的な運転圧力比で運転される場合 には、 離反力に比べて十分な押付力が得られて、 内部リークを抑制することがで さる。
しかしながら、 運転圧力比の値が約 2以下であるような低運転圧力比で運転さ れる場合には、 以下に示すような問題があった。 このような運転圧力比は、 設計 圧力比よりも小さくなる場合であり、 具体的には、 吸入圧力 P sが吐出圧力 P d に比べて相対的に高くなる場合や、 吐出圧力 P dが吸入圧力 P sに比べて相対的 に低くなる場合である。 したがって、 この場合には、 吐出圧力が下がるために圧 縮途中の圧縮室の圧力が吐出圧力よりも高くなることがある。
このような低運転圧力比の場合における鏡板 1 3 1の位置に対する圧縮室内の 圧力分布と背面の圧力分布について説明する。 図 1 0に示すように、 吸入行程中 の圧縮室の圧力が最も低く吸入圧力 P sであり、 圧縮途中の圧縮室の圧力が最も 高く圧力 P mとなる。 吐出行程中の圧縮室の圧力は、 吸入圧力 P sと圧力 P mと の間の吐出圧力 P dとなる。 鏡板 1 3 1には、 これらの圧力に基づいて離反力が 作用することになる。
一方、 鏡板 1 3 1には、 背圧力としてシールリング 1 7 0より内側の領域では 吐出圧力 P dが作用し、 外側の領域では吸入圧力 P sが作用している。 鏡板 1 3 1には、 これらの圧力に基づいて押付力が作用することになる。
離反力と押付力とを比べると、 吐出圧力 P dが圧縮途中の圧力 P mよりも低く なるため、 離反力に対して押付力が十分ではなくなる。 このため、 各スクロール 歯 1 2 2、 1 3 2がそれぞれ鏡板 1 2 1、 1 3 1に良好に密着しなくなり、 高圧 側の圧縮室から低圧側の圧縮室に向かって内部リークが発生することがあった。 また、 上記スクロール型圧縮機の場合では、 圧縮途中の圧縮室において、 所定 の圧力以上になった場合 (過圧縮) に、 リリーフ弁 1 1 1を開いて、 その圧縮室 の冷媒ガスをリリーフポ一ト 1 1 0を経て吐出室 1 0 1 Aへ流すことができる。 これにより、 圧縮途中の圧縮室の圧力は、 吐出圧力 P d程度にまで下がることに なる。
ところが、 リリーフポート 1 1 0に通じている圧縮室の後 (外側) に続く圧縮 室の圧力は、 吸入圧力 P sよりも高い状態にある。 このため、 リリーフポート 1 1 0に通じている圧縮室の圧力が、 吐出圧力 P d程度にまで下がったとはいえ、 離反力に対して押付力が十分ではなく、 内部リークが発生することがあった。 発明の開示
本発明は、 上記問題点を解決するためになされたものであり、 離反力に対して 十分な押付力が得られ、 内部リークの低減されるスクロール型圧縮機を提供する ことを目的とする。
本発明に係るスクロール型圧縮機の第 1のものは、 固定スクロールおよび可動 スクロールと、 吸入口と、 吐出口と、 アンローダ部と、 制御手段と、 第 1背圧室 とを備えている。 固定スクロールおよび可動スクロ一ルは圧縮室を形成している。 吸入口は圧縮室に流体を送込んでいる。 吐出口は圧縮室にて圧縮された流体を吐 出する。 アンローダ部は、 圧縮途中の圧縮室内の流体を吸入口の側へ導く。 制御 手段はアンローダ部を動作させる。 第 1背圧室は固定スクロールぉよび可動スク ロールのいずれか一方のスクロールの背面に設けられ、 吐出口より吐出した吐出 圧力を有する流体が導かれる。 制御手段は、 吸入圧力および吐出圧力を検知、 算 出または予測し、 検知、 算出または予測された吸入圧力および吐出圧力に基づい て、 固定スクロールと可動スクロールとを引離そうとする離反力と、 一方のスク ロールを他方のスクロールに押付けようとする押付力とを比較し、 そして、 押付 力が離反力に対して不足した時または不足しそうな時にアンローダ部を動作させ て、 圧縮途中の圧縮室内の流体を吸入口の側へ開放する。
このスクロール型圧縮機によれば、 たとえば低運転圧力比にて運転される場合 に過圧縮現象が発生するなどして離反力が押付力以上になろうとする場合には、 制御部でこれを検知してアンローダ部を動作させることにより、 圧縮途中の圧縮 室の流体が吸入口の側へ導かれる。 これにより、 押付力が下がっても離反力が下 がることで相対的には十分な押付力が得られて圧縮室の内部リークを抑制するこ とができる。 また、 過圧縮現象も緩和することができる。
好ましくは、 スクロール型圧縮機の制御手段では、 吐出圧力および吸入圧力は、 ケーシングの外において、 吐出した流体を送り出す吐出管と流体を受入れる吸入 管との間に接続される蒸発器および凝縮器をそれぞれ流れる流体の温度から算出 される。 この場合には、 蒸発器を流れる流体の温度から得られる蒸発温度と、 凝縮器を 流れる流体の温度から得られる凝縮温度とから、 それぞれ蒸発圧力と凝縮圧力と がー意的に求められる。 その蒸発圧力および凝縮圧力は、 それぞれ吸入圧力およ び吐出圧力に略等しい。 これにより、 蒸発器を流れる流体の温度と凝縮器を流れ る流体の温度とを測定することで、 容易に吸入圧力と吐出圧力とを求めることが できる。
また好ましくは、 スクロール型圧縮機のアンローダ部は、 圧縮途中の圧縮室と 吸入口の側の領域とを連通する第 1通路の途中に設けられ、 吐出圧力の流体また は吸入圧力の流体により第 1通路の開閉動作を行うための第 1開閉部を有し、 吸 入圧力の流体が第 1開閉部に導かれることにより、 第 1開閉部が開かれ、 吐出圧 力の流体が第 1開閉部に導かれることにより、 第 1開閉部が閉じられる。
この場合には、 第 1開閉部の開閉動作を、 流体の圧力を利用し吐出圧力の流体 と吸入圧力の流体とを切替えることによって容易に行うことができる。
さらに好ましくは、 第 1背圧室が設けられているスクロールの背面に、 吐出圧 力の流体が減圧されて導かれる第 2背圧室をさらに備えている。
この場合には、 吐出圧力の流体が減圧されることで、 第 2背圧室内の圧力は吐 出圧力と吸入圧力との間の圧力になる。 これにより、 第 2背圧室内の圧力が吸入 圧力である場合と比べて、 さらに十分な押付力が得られて、 内部リークの発生を 効果的に抑制することができる。 また、 第 1背圧室および第 2背圧室の圧力をす ベて吐出圧力とする場合よりも、 通常の運転圧力比にて運転される場合の押付力 は小さくなるため、 一方のスクロールを他方のスクロールに押付け過ぎることも ない。
また好ましくは、 第 1背圧室と第 2背圧室とをシールするシール部材を備え、 吐出圧力の流体は、 第 1背圧室からシール部材近傍の隙間を介して第 2背圧室へ 流れ込むことで減圧される。
この場合には、 複雑な機構を必要とせずに流体を容易に減圧することができる。 さらに好ましくは、 可動スクロールを駆動するための電動機は可変速型電動機 である。
この場合には、 電動機の回転数を上げることで、 たとえばデフロス ト運転を短 時間で終了させることができる。
また好ましくは、 圧縮途中の圧縮室内の流体を吐出口の側の領域へ直接導くた めのリリーフポートと、 リリーフポートの途中または出口に設けられ、 圧縮途中 の圧縮室内の圧力が吐出口側の圧力よりも高くなつた場合に、 リリーフポートを 開放するリリーフ弁とを有している。
この場合には、 アンローダ部を動作させても非常に運転圧力比が小さい場合に は、 過圧縮現象が発生することがあり、 この場合に過圧縮を起こしている圧縮室 の流体が吐出口の側の領域に開放されて、 過圧縮現象をより緩和することができ る。
本発明に係るスクロール型圧縮機の第 2のものは、 固定スクロールおよび可動 スクロールと、 吸入口と、 吐出口と、 アンローダ部と、 第 1背圧室とを備えてい る。 固定スクロールおよび可動スクロールは圧縮室を形成している。 吸入口は圧 縮室に流体を吸込んでいる。 吐出口は圧縮室にて圧縮された流体を吐出する。 ァ ンローダ部は、 圧縮途中の圧縮室内の流体を吸入口の側へ導く。 第 1背圧室は、 固定スクロールおよび可動スクロールのいずれか一方のスクロールの背面に設け られ、 吐出口より吐出した吐出圧力を有する流体が導かれる。 アンローダ部は、 ピストン部の一方の側に吐出圧力を作用させ、 他方側に吸入圧力および弾性力を 作用させることで開閉が行われる開閉部を含み、 吐出圧力が吸入圧力および弾性 力よりも小さくなった場合に、 圧縮室の流体が吸入口の側に導かれる。
このスクロール型圧縮機によれば、 低運転圧力比にて運転される場合に吐出圧 力が下がって過圧縮現象が発生するなどして、 吐出圧力が吸入圧力および弾性力 よりも小さくなった場合に開閉部が自動的に開いてアンローダ部が動作すること で、 圧縮途中の圧縮室の流体が吸入口の側へ導かれる。 これにより、 押付力が下 がっても離反力が下がることで相対的には十分な押付力が得られて圧縮室の内部 リークを抑制することができる。 また、 過圧縮現象も緩和することができる。 好ましくは、 第 1背圧室が設けられたスクロールの背面に、 吐出圧力の流体が 減圧されて導かれる第 2背圧室をさらに備えている。 .
この場合には、 吐出圧力の流体が減圧されることで、 第 2背圧室内の圧力は吐 出圧力と吸入圧力との間の圧力になる。 これにより、 第 2背圧室内の圧力が吸入 圧力である場合と比べて、 さらに十分な押付力が得られて、 内部リークの発生を 効果的に抑制することができる。 また、 第 1背圧室および第 2背圧室の圧力をす ベて吐出圧力とする場合よりも、 通常の運転圧力比にて運転される場合の押付力 は小さくなるため、 一方のスクロールを他方のスクロールに押付け過ぎることも ない。
また好ましくは、 第 1背圧室と第 2背圧室とをシールするシール部材を備え、 吐出圧力の流体は、 第 1背圧室からシール部材近傍の隙間を介して第 2背圧室へ 流れ込むことで減圧される。
この場合には、 複雑な機構を必要とせずに流体を容易に減圧することができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明の実施の形態 1に係るスクロール型圧縮機を含む冷凍サイクル の構成を示す図である。
図 2は、 同実施の形態において、 図 1に示すスクロール型圧縮機の部分縦断面 図である。
図 3は、 同実施の形態において、 制御部のフローチャートを示す図である。 図 4は、 同実施の形態において、 可動スクロールの位置に対する圧縮室圧力と 背圧力の分布を示す図である。
図 5は、 本発明の実施の形態 2に係るスクロール型圧縮機の部分縦断面図であ る。
図 6は、 同実施の形態において、 可動スクロールの位置に対する圧縮室圧力と 背圧力の分布を示す図である。
図 7は、 本発明の実施の形態 3に係るスクロール型圧縮機の部分縦断面図であ る。
図 8は、 従来のスクロール型圧縮機の部分縦断面図である。
図 9は、 従来のスクロール型圧縮機において、 可動スクロールの位置に対する 圧縮室圧力と背圧力の分布を示す図である。
図 1 0は、 従来のスクロール型圧縮機において、 問題点を説明するための可動 スクロールの位置に対する圧縮室圧力と背圧力の分布を示す図である。 発明を実施するための最良の形態
実施の形態 1
本発明の実施の形態 1に係るスクロール型圧縮機について説明する。 まず、 ス クロール型圧縮機を含めた冷凍サイクルの構成について説明する。 図 1を参照し て、 一般に冷凍サイクルは、 スクロール型圧縮機 1、 凝縮器 3 5、 膨張弁 3 4お よび蒸発器 3 3の 4つの主要な機器によって構成されている。
凝縮器 3 5の一端側がスク口ール型圧縮機の吐出管 2 1に接続され、 他端側が 膨張弁 3 4を介して蒸発器 3 3の一端側に接続されている。 蒸発器 3 3の他端側 は吸入管 2 0に接続されている。 スクロール型圧縮機 1では、 吸入管 2 0より吸 入した低圧の冷媒ガスをスク口ール圧縮部にて圧縮し、 高圧となった冷媒ガスを 吐出管 2 1より送出す。
そのスクロール型圧縮機 1には、 圧縮途中の冷媒ガスを吸入口の側へ導くため のアンローダ機構 1 1が設けられている。 そのアンローダ機構 1 1を動作させる ための制御部 3 1が設けられている。 蒸発器 3 3および凝縮器 3 5には、 蒸発器 3 3または凝縮器 3 5をそれぞれ流れる流体 (冷媒) の温度を測定するための温 度センサ 3 7 a、 3 7 bがそれぞれ取付けられている。 そして、 これらの温度セ ンサ 3 7 a、 3 7 bは制御部 3 1に接続されている。
吐出管 2 1と吸入管 2 0との間にはバイパス 3 0が設けられ、 そのバイパス 3 0の途中から分岐させた配管がアンローダ機構 1 1に接続されている。
その分岐点と吸入管 2 0との間には、 高圧の冷媒ガスをアンローダ機構 1 1に 送込むための電磁弁 3 2が設けられている。 電磁弁 3 2には、 これを開閉するた めに制御部 3 1からの信号が入力される。 電磁弁 3 2が閉じていると吐出管 2 1 内の吐出圧力が、 アンローダ機構 1 1のピストンのスクロールが配置されている 側とは反対側の部分に作用する。 電磁弁 3 2が開くとアンローダ機構 1 1のビス トンのその部分には、 吸入圧力が作用する。 また、 バイパス 3 0の吐出管 2 1と 分岐点との間には、 減圧キヤビラリ 3 6が設けられている。
次にスクロール型圧縮機 1についてさらに詳しく説明する。 図 2を参照して、 スクロール型圧縮機のケ一シング 2 2内の上部には、 可動スクロール 4と固定ス クロール 2とが支持されている。 可動スクロール 4の鏡板 4 には可動スクロー ル歯 4 aが突設されている。 固定スクロール 2の鏡板 2 bには固定スクロール歯 2 aが突設されている。 可動スクロール歯 4 aと固定スクロール歯 2 aとが嚙合 うことで圧縮室 1 6が形成される。
固定スクロール 2の外周部分には、 吸入管 2 0から送られた冷媒ガスを、 圧縮 室 1 6へ送込むための吸入口 1 3が設けられている。 可動スクロール 4の中央付 近には、 圧縮されて高圧となった冷媒ガスを吐出するための吐出口 9が設けられ ている。
ケ一シング 2 2内のモータ 2 4から延びる駆動軸 5の上端側が、 架構 6に軸受 支持されている。 駆動軸 5の偏心軸部 5 bが、 可動スクロール 4の鏡板 4 bに設 けられたボス部 4 cに固定された軸受ピンメタル 5 1内面に回転可能に挿入され たスライドプシュ 5 2の内孔に挿嵌されている。
駆動軸 5には、 吐出口 9から吐出する冷媒ガスを導くための吐出ガス通路 5 a と吐出ガス出口 (図示せず) とが形成されている。 ケーシング 2 2内に流れ出た 高圧の冷媒ガスを、 ケーシング 2 2の外へ送出すための吐出管 2 1が設けられて いる。
架構 6と可動スクロール 4との間には第 1背圧室 1 4、 第 2背圧室 1 5が形成 されている。 第 1背圧室 1 4はクランク室 7であり、 ボス部 4および偏心軸部 5 bが収容されている。 第 2背圧室は、 第 1背圧室の外周に形成されている。 第 1 背圧室と第 2背圧室とは、 シールリング 8によってシールされている。 第 1背圧 室 1 4には、 高圧 (吐出圧力) が作用している。 第 2背圧室には、 連通孔 1 0を 介して吸入圧力の冷媒ガスが流れ込み、 吸入圧力が作用している。
したがって、 シ一ルリング 8より内側の可動スクロール 4の鏡板 4 bの背面に は吐出圧力が作用し、 シールリング 8より外側の背面には吸入圧力が作用するこ とになる。
固定スクロール 2の鏡板 2 bには、 圧縮途中の圧縮室 1 6 aの冷媒ガスを吸入 口 1 3の側へ導くためのアンローダ機構 1 1が設けられている。 鏡板 2 bには、 ドーム 2 2 a内の空間を介してその圧縮室 1 6 aと吸入口 1 3の側とを結ぶため の通路 1 2 a、 1 2 bが設けられている。 通路 1 2 aの途中にはシリンダ 1 1 a が形成され、 ピストン 1 1 bが装着されている。 そのピストン 1 1 bの一方側に はばね 1 1 cが配置され、 ピストン 1 1 bの他方側には、 バイパス 3 0から分岐 した配管が接続されている。
次に上述したスク口ール型圧縮機の動作について説明する。
モータ 2 4の回転に伴い、 可動スクロール 4が固定スクロール 2に対して公転駆 動し、 可動スクロール歯 4 aと固定スクロール齒 2 aとによって形成される圧縮 室 1 6が、 外周部から中心部に向かって渦卷き状に収縮しながら移動する。
これにより、 吸入管 2 0から吸入口 1 3を経て圧縮室 1 6に送込まれた低圧の 冷媒ガスが圧縮されて高圧の冷媒ガスになる。 高圧の冷媒ガスは、 吐出口 8から 吐出する。 吐出口 8から吐出した冷媒ガスは、 駆動軸 5に設けられた吐出ガス通 路 5 aを通り、 吐出ガス出口 (図示せず) からケーシング 2 2内に流れ込む。 ケ一シング 2 2内に流れ込んだ冷媒ガスは、 吐出管 2 1よりケ一シング 1 0 1 の外へ送出される。 スクロール型圧縮機では、 このような一連の圧縮動作が行わ れる。
次に、 この一連の圧縮動作における制御部 3 1の処理について、 図 3に示すフ ローチャートに基づいて詳しく説明する。 制御部 3 1では、 ステップ S 1におい て、 吸入圧力と吐出圧力の検出、 算出または予測が行われる。 これには、 まず蒸 発器 3 3に設けられた温度センサ 3 7 aによって得られる蒸発温度 T eのデータ から蒸発圧力 P eが求められる。 また、 凝縮器 3 5に設けられた温度センサ 3 7 bによって得られる凝縮温度 T cから凝縮圧力 P cが求められる。 吸入圧力 P s は蒸発圧力 P eにほぼ等しい。 吐出圧力 P dはほぼ凝縮圧力 P cにほぼ等しい。 このようにして、 吸入圧力 P sと吐出圧力 P dとが求められる。
次に、 求められた吸入圧力 P sと吐出圧力 P dに基づいて、 ステップ S 2にお いて押付力と離反力が算出される。 第 1背圧室 1 4により、 吐出圧力 P dが作用 する鏡板 4 bの面積 (駆動軸方向の投影面積) を S dとし、 第 2背圧室 1 5によ り、 吸入圧力 P sが作用する鏡板 4 bの面積を S s ェとすると、 押付力 F b pは、 次の式で与えられる。
F b p = P d - S d + P s - S s 1
一方、 離反力は、 各圧縮室に作用する圧力と、 その圧力が作用する面積との積 の総和として求められる。 すなわち、 可動スクロール 4と固定スクロール 2とで 形成される圧縮室内の圧力を P cとし、 その圧力が作用する鏡板 4 bの面積 (駆 動軸方向の投影面積) を S cとし、 吸入圧力 P sが作用する鏡板 4 bの面積を S s 2とすると、 離反力 F t hは、 次の式で与えられる。
F t h =∑P c - S c + P s - S s 2
なお、 圧縮室内の圧力 P cは、 概ね次の式で与えられる。
P c = (V s /V c ) k · P s
ここで、 V cは圧力が吸入圧力 P cになっている圧縮室の体積であり、 V sは 吸入完了時点 (圧縮開始時点) の圧縮室の体積である。 この体積 V c、 V sは、 スクロール歯の形状により幾何学的に決定される。 また、 kは比熱比である。 このようにして、 吸入圧力 P sと吐出圧力 P dとに基づいて、 押付力 F b pと離 反力 F t hとが求められる。
次に、 ステップ S 3において離反力が押付力以上であるか否かが判断される。 離反力が押付力よりも小さいと判断される場合にはステップ S 4に進み、 電磁弁 3 2に対してこれを閉じる信号が送られる。
—方、 ステップ S 3において、 離反力が押付力以上であると判断される場合に はステップ S 5に進み、 電磁弁 3 2に対してこれを開ける信号が送られる。 制御部 3 1では、 このような処理が適当な周期をもって繰り返し行われる。 スクロール型圧縮機の圧縮動作において、 標準的な運転圧力比にて運転される 場合には、 従来の技術の項において説明したように離反力に対して押付力が十分 に大きレ、。 このため、 制御部 3 1ではステップ 3からステップ 4に進み、 電磁弁 3 2は閉じられる力、 あるいは閉じられた状態が維持される。
この場合には、 ピストン 1 1 bには背圧として吐出圧力 P dが作用するためピ ストン 1 1 bは下方に押付けられてアンローダ機構 1 1は動作しない。 そして、 離反力に対して押付力が十分に大きいことで、 各スクロール歯 2 a、 4 aと鏡板 2 b、 4 bとの密着性が確保され、 内部リークの発生が抑制される。
次に、 スクロール型圧縮機が、 低運転圧力比にて運転される場合には、 過圧縮 現象が発生して離反力が押付力以上になってアンローダ機構 1 1が動作する。 こ の場合について詳しく説明する。 低運転圧力比とは、 前述したように、 運転圧力比が設計圧力比よりも小さい状 態で運転される場合であり、 その値が約 3以下であるような状態である。 この場 合には、 吐出圧力 P dが下がるために、 圧縮途中の圧縮室の圧力が最も高くなつ て、 過圧縮現象が発生することがある。 特に、 その値が 2以下であるような運転 状態では、 過圧縮現象が非常に顕著になる。
このときの、 可動スクロール 4の鏡板 4 bに作用する力の分布について説明す る。 まず、 鏡板 4 bの背面側においては、 シールリング 8よりも内側の領域では、 吐出圧力 P dが作用し、 外側の領域では吸入圧力 P sが作用している。 鏡板 4 b にはこれらの力に基づいて押付力が作用する。 そして、 低運転圧力比の場合には 吐出圧力が下がるため、 標準的な運転圧力比の場合よりも押付力が低下する。
—方、 鏡板 4 bには、 吸入行程中の吸入圧力 P s、 圧縮途中の圧力 P mおよび 吐出行程中の吐出圧力 P dに基づいて離反力が作用する。 吐出圧力 P dが圧縮途 中の圧力 P mよりも下がるため、 離反力に対して押付力が十分ではなくなる。 このとき、 離反力が押付力以上になろうとすると、 制御部 3 1から電磁弁 3 2 に対してこれを開にする信号が送られる。 電磁弁 3 2が開くと、 ピストン l i b には背圧として吸入圧力 P sが作用する。 そして、 ピストン 1 1 bはばね 1 1 c の弾性力により上昇して、 圧縮途中の圧縮室 1 6 aと吸入口 1 3側とが通路 1 2 aおよびドーム 2 2 a内空間を通じて繋がることになる。
これにより、 鏡板 4 bの位置に対する圧縮室内の圧力分布は、 図 4に示すよう に、 圧縮途中の圧縮室 1 6 a内の圧力が吸入圧力 P s程度にまで下がって、 離反 力が下がる。
—方、 アンローダ機構 1 1が動作する前後において鏡板の位置に対する背面の 圧力分布には変化がない。 このため、 押付力が低下しても、 離反力が下がること で相対的には十分な押付力が得られ、 各スクロール歯 2 a、 4 aが対向する鏡板 2 b、 4 bに良好に密着して内部リークの発生を抑制することができる。
また、 アンローダ機構 1 1の動作により、 圧縮の開始が遅れ各スクロール歯 2 a、 4 aで決まる設計圧力比も小さくなるため、 過圧縮が低減してスクロール型 圧縮機の運転効率を向上することができる。
なお、 制御部 3 1では、 吸入圧力 P sおよび吐出圧力 P dを求めるために、 蒸 発温度 T eおよび凝縮温度 T cを求めたが、 この他に、 スクロール型圧縮機内や 冷凍サイクル内の所定の位置に適当な圧力センサを設置することで、 吸入圧力 P sと吐出圧力 P dを直接検出してもよい。
また、 上記制御部 3 1では、 離反力と押付力の比較によりアンローダ機構 1 1 を動作させたが、 さらに、 固定スクロールに対して可動スクロールが傾こうとす るモーメントを考慮して、 アンローダ機構 1 1を動作させてもよレ、。 このことに ついて説明する。
上述したスクロール型圧縮機の場合、 可動スクロール 4の鏡板 4 bの一方側に 可動スクロール歯 4 aが形成され、 他方側にボス部 4 cが形成されている。 そし て、 可動スクロール 4を公転駆動する部分が、 可動スクロール歯 4 aに作用する 冷媒ガスの圧力荷重や可動スクロール 4の重心に作用する遠心力の作用する点か ら離れている。 このため、 可動スクロール 4には固定スクロール 2に対して可動 スクロール 4を傾けるようなモーメントが発生する。
通常、 可動スクロール 4に作用する押付力は、 圧縮室内の圧力に基づいた離反 力に対抗できるだけでなく、 このモーメントに十分対抗できるように幾分大きめ に設定されるが、 押付力がこのモ一メントに対抗することができない場合にアン ローダ機構 1 1を動作させるように制御してもよい。 すなわち、 可動スクロール 4が固定スクロール 2に対して傾きはじめる前にアンローダ機構 1 1を動作させ る。
これにより、 圧縮途中の圧縮室の圧力が吸入圧力 P s程度にまで下がるため、 このモ一メントが小さくなり、 可動スクロール 4が固定スクロール 2に対して傾 くことが防止される。 その結果、 可動スクロール 4が固定スクロール 2に対して 傾くことに伴う内部リークを防止することができる。
また、 冷凍サイクルにおける蒸発温度 T eや凝縮温度 T cが時間的に変化して いく状態を検知して、 押付力が不足する運転状態がこれから起こりそうになった 状態で、 アンローダ機構 1 1を動作させてもよし、。
さらに、 上述したスクロール型圧縮機では、 デフロス ト運転の場合のように吸 入圧力 P sと吐出圧力 P dがともに低い場合には制御部 3 1にてアンローダ機構 1 1を動作させて吐出する流量を低下させないように、 低い吐出圧力でもアン口 一ド機構 1 1のばね 1 1 cの弾性力に打ち勝って、 ピス トン 1 l bを押し下げら れるように、 ばね 1 1 cの弾性力を比較的小さいものに設定しておくことが望ま しい。 アンローダ機構 1 1を動作させないことで、 デフロス ト運転が長時間に及 ぶのを防止することができる。
実施の形態 2
本発明に実施の形態 2に係るスクロール型圧縮機について説明する。 図 5を参 照して、 本スクロール型圧縮機では、 特に第 2背圧室 1 5には吐出圧力 P dを減 圧した中間圧力 P m bの冷媒ガス等が導かれる。 固定スクロール 2には、 吸入圧 力室 1 6 bまたはスクロール最外周の吸入圧力に近い圧力の圧縮室へ第 2背圧室 1 5の冷媒ガスを導くための通路 4 2が形成されている。
通路 4 2の途中にはシリンダ 4 0が形成され、 ビストン 4 1が装着されている。 そのビス トン 4 1の一方側には、 ばね 4 3が配置され、 吸入圧力 P sとばね 4 3 の弾性力が作用している。 ピストン 4 1の他方側には、 ビストン背圧として第 2 背圧室 1 5の圧力が作用している。
その第 2背圧室 1 5には、 第 1背圧室 1 4内の高圧の冷媒ガスがシールリング
8近傍の隙間から減圧されて流れ込む。 また、 冷媒ガスの他に、 ボス部 4 c等へ 供給されたほぼ吐出圧力を有する潤滑油も流れ込む。 なお、 このスクロール型圧 縮機には、 図 1に示された制御部等が接続されている。
これ以外の構成については、 実施の形態 1において説明した図 1および図 2に 示すスクロール型圧縮機と同様なので、 同一部材には同一符号を付しその説明を 省略する。
次にこのスクロール型圧縮機の一連の圧縮動作は、 実施の形態 1において説明 したスクロール型圧縮機の圧縮動作と同様である。 その圧縮動作においては、 制 御部 3 1により図 3に示すフローチャートにしたがって所定の処理が行われる。 ここで、 スクロール型圧縮機が標準的な運転圧力比にて運転される場合には、 実施の形態 1において説明したように、 離反力に対して押付力が十分に大きいた め、 アンローダ機構 1 1は動作しない。 そして、 離反力に対して押付力が十分に 大きいことで、 各スクロール歯 2 a、 4 aと鏡板 2 b、 4 bとの密着性が確保さ れ、 内部リークの発生が抑制される。 次に、 スクロール型圧縮機が低運転圧力比にて運転される場合には、 アンロー ダ機構 1 1が動作する。 この場合について詳しく説明する。
本スクロール型圧縮機の場合では、 特に第 1背圧室 1 4内の高圧の冷媒ガスが、 シールリング 8近傍の隙間から減圧されて第 2背圧室に流入する。 冷媒ガスの流 入により、 第 2背圧室内の圧力が上昇する。
そして、 第 2背圧室内の圧力が、 ばね 4 3の弾性力とビストン 4 1に作用する 吸入圧力 P sとの和よりも大きくなると、 ビス トン 4 1が上昇して第 1背圧室 1 5と吸入圧力室 1 6 bまたはスクロール最外周の吸入圧力に近い圧力の圧縮室と が通路 4 2を介して繋がることになる。 そして、 第 2背圧室 1 5内の冷媒ガスが 吸入圧力室 1 6 bへ流れ込む。
冷媒ガスが吸入圧力室 1 6 bに流れ込むことで第 2背圧室内の圧力が下がり、 ピストン 4 1が下降して通路 4 2が閉じられる。 そして、 第 2背圧室 1 5には、 シールリング 8の隙間を介して冷媒ガスが流れ込む。 以下同様の動作が繰り返さ れることで、 第 2背圧室の圧力は、 吐出圧力 P dと吸入圧力 P sとの間の中間圧 力 P m bに維持される。
スクロール型圧縮機が低運転圧力比で運転される場合には、 アンローダ機構 1
1が動作して、 圧縮室 1 6 a内の冷媒ガスが吸入口 1 3の側へ導かれる。 これに より、 鏡板 4 bには、 図 6に示すように、 吸入行程中の吸入圧力 P sおよび吐出 行程中の吐出圧力 P dに基づいて離反力が作用する。
一方の鏡板 4 bの背面には、 第 1背圧室内の吐出圧力 P dと第 2背圧室内の中 間圧力 P m bに基づいて押付力が作用する。 離反力は実施の形態 1におけるスク ロール型圧縮機の場合と実質的に同じである。 ところが、 押付力は第 2背圧室 1 5内の圧力が吐出圧力 P dと吸入圧力 P sとの間の中間圧力 P m bである。
このため、 対応する圧力が吸入圧力 P sである実施の形態 1の場合のスクロ一 ル型圧縮機と比べると、 押付力がより強くなり、 各スクロール歯 2 a、 4 aが対 向する鏡板 2 b、 4 bにさらに良好に密着して、 内部リークの発生を効果的に抑 制することができる。
なお、 このスクロール型圧縮機では、 第 2背圧室 1 5内の圧力をばね 4 3のば ね定数を選択することで適当な圧力に調整するとともに、 第 1背圧室 1 4および 第 2背圧室の受圧面積を調整することにより、 特に、 高運転圧力比の場合に、 押 付力が離反力に比べて過大になって、 圧縮効率が低下したり、 各スクロール歯 2 a、 4 aが対向する鏡板 2 b、 4 bに焼付くなどの不都合を防止することができ る。
このスクロール型圧縮機でも、 可動スクロールの傾きに関するモーメントゃデ フロスト運転などを考慮してアンローダ機構 1 1を制御することで、 実施の形態 1において説明した効果と同様の効果を得ることができる。
実施の形態 3
本実施の形態では、 自動的にアンロード機構を動作させることのできるスクロ ール型圧縮機について説明する。
図 7を参照して、 アンローダ機構 1 1は固定スクロール 2の鏡板 2 bに設けら れている。 鏡板 2 bには、 ド一ム 2 2 a内の空間を介して圧縮室 1 6 aと吸入口 側とを結ぶための通路 1 2 dが設けられている。 通路 1 2 dの途中にはシリンダ 1 1 aが形成され、 ピストン 1 1 bが装着されている。
そのピストン 1 1 bの一方側にはばね 1 1 cが配置され、 吸入圧力 P sとばね
1 1 cによる弾性力が作用している。 ピストン 1 1 bの他方側は、 吐出行程中の 圧縮室と連通され、 ピス トン背圧として概ね吐出圧力 P dが作用している。 固定 スクロール 2には、 第 2背圧室 1 5と吸入口側とを連通する連通路が設けられて いる。 これ以外の構成については、 実施の形態 1において説明したスクロール型 圧縮機と同様なので、 同一部材には同一符号を付しその説明を省略する。
このスクロール型圧縮機の一連の圧縮動作も、 実施の形態 1において説明した スクロ一ル型圧縮機の圧縮動作と同様である。
このスクロール型圧縮機が標準的な運転圧力比にて運転される場合には、 吐出 圧力 P dが比較的大きいために、 吐出圧力 P dと吸入圧力 P sとの差圧に基づい てピストン 1 1 bの受圧面に作用する力が、 ばね 1 1 cに基づく弾性力よりも大 きい。
したがって、 この場合には、 ピストン 1 1 bは紙面に向かって左の端に位置し て、 アンローダ機構 1 1は動作しない。 このため、 圧縮室 1 6 aは密閉された状 態であり、 圧縮室 1 6 aの圧力は圧縮途中の中間圧力 P mになる。 そして、 離反力に対して押付力が十分に大きいことで、 各スクロール歯 2 a、 4 aと鏡板 2 b、 4 bとの密着性が確保され、 内部リークの発生が抑制される。 次に、 スクロール型圧縮機が低運転圧力比にて運転される場合には、 アン口一 ダ機構 1 1が自動的に動作する。 この場合について詳しく説明する。
低運転圧力比の運転状況では、 吐出圧力 P dが下がるために、 圧縮途中の圧縮 室の圧力が最も高くなって、 過圧縮現象が発生することがある。
吐出圧力 P dが圧縮途中の圧力 P mよりも下がることで、 吐出圧力 P dと吸入 圧力 P sとの差圧に基づいてピストン 1 1 bの受圧面に作用する力が、 ばね 1 1 cに基づく弾性力よりも小さくなれば、 ピス トン 1 1 bは紙面に向かって右の方 向に自動的に変位してアンローダ機構 1 1が動作する。 これにより、 圧縮室 1 6 aと吸入口 1 3の側とが繋がり、 圧縮室 1 6 aの圧力はほぼ吸入圧力 P sになる。 したがって、 この場合の可動スクロール 4の鏡板 4 bに作用する圧縮室の圧力 分布は、 図 3に示す分布と実質的に同じになる。
一方、 鏡板 4 bに作用する背面室の圧力分布においては、 実施の形態 1におい て説明したように、 シールリング 8よりも内側の領域では、 吐出圧力 P dが作用 し、 外側の領域では吸入圧力 P sが作用している。 鏡板 4 bにはこれらの力に基 づいて押付力が作用する。 この押付力は、 アンローダ機構 1 1が動作する前後に おいて変化がない。
このように圧縮室 1 6 a内の圧力 P mが吸入圧力 P s程度にまで下がることで、 離反力も下がる。 また、 圧縮室 1 6 a内の圧力が下がることで、 過圧縮現象も緩 和される。
したがって、 押付力が低下しても離反力が下がることで相対的には十分な押付 力が得られて、 各スクロール歯 2 a、 4 aが対向する鏡板 2 b、 4 bに良好に密 着して内部リークの発生を抑制することができる。
ところで、 このアンローダ機構 1 1におけるばね 1 1 cとしては、 弾性力が比 較的小さいものが望ましい。 このことについて説明する。
たとえば、 デフロスト運転の場合のように、 吐出圧力 P dおよび吸入圧力 P s がともに低レ、場合に、 ばねの弾性力がこれらの圧力に基づく力に比較して大きい 場合には、 ばねの弾性力が支配的になる。 この場合には、 運転圧力比がたとえ大きくてもばねの弾性力によって自動的に ピストン 1 1 cが紙面に向かって右端に移動して、 アンローダ機構 1 1が動作し てしまう。
そうすると、 デフロス ト運転に長時間を要することになる。 また、 この場合に、 インバータ制御により高速運転を行おうとすると、 デフロス ト運転では吐出量も 少ないため、 モータを非常に高速回転させる必要があり、 モータの信頼性、 騒音 および振動が問題になる。
そこで、 ばね 1 1 cとしては、 低運転圧力比の運転状況下で各スクロール歯 2 a、 4 aと対向する鏡板 4 b、 2 bとが大きく離反しない程度まで、 アンローダ 機構 1 1が動作しないような小さい弾性力を有しているものを選択するのが望ま しい。
このようなばね 1 1 cを設けることで、 デフロスト運転時にも、 アンローダ機 構 1 1が動作することはなく、 デフロス ト運転を短時間で終えることができる。 また、 実施の形態 2において説明したスクロール型圧縮機のように、 第 2背圧 室 1 5に、 シールリング 8近傍の隙間を介して第 1背圧室 1 4内の流体を減圧し て導くとともに、 第 2背圧室 1 5内の圧力を吸入圧力 P sと吐出圧力 P dとの間 の圧力に保持するための所定の機構を設けてもよい。
この場合にも、 第 2背圧室 1 5に対応する背圧が大きくなることで押付力がよ り強くなり、 各スクロール歯 2 a、 4 aが対向する鏡板 2 b、 4 bにさらに良好 に密着して、 内部リークの発生を効果的に抑制することができる。
なお、 上記各実施の形態においては、 可動スクロールを固定スクロールの側に 押付ける場合について説明したが、 固定スクロールを可動スクロールの側に押付 けるような構成に対しても、 上述した制御部ゃァンローダ機構等を設けることに よって、 内部リークを抑制することができる。
また、 上述した各スクロール型圧縮機において、 従来のスクロール型圧縮機の ように、 圧縮途中の圧縮室の冷媒ガスを吐出口の側へ開放するリリーフポートと リリーフ弁 (いずれも図示せず) を設けてもよい。
リリーフポートおよびリリーフ弁により過圧縮が抑制されるとともに、 アン口 ーダ機構 1 1により、 通路 1 2 a、 1 2 dに通じている圧縮室の後 (外側) に続 く圧縮室の圧力が吸入圧力程度にまで下がることで、 離反力に対して十分な押付 力が得られて、 従来のスクロール型圧縮機の場合よりも確実に内部リークの発生 を抑制することができる。
また、 アンローダ機構 1 1を動作させても非常に運転圧力比が小さい場合には、 過圧縮現象が発生することがあり、 この場合に過圧縮を起こしている圧縮室の冷 媒ガスが吐出口 1 3の側の領域に開放されて、 過圧縮現象をより緩和することが できる。
さらに、 スクロール型圧縮機を駆動する電動機を可変速型電動機 (インバータ 制御) とし、 アンロード機構を動作させずに、 デフロスト運転時に電動機の回転 数を上げて、 スクロール型圧縮機の吐出量を増加させることで、 より短時間で終 了させることができる。
また、 一般的に運転圧力比が低いときには、 冷凍空調機では熱負荷も小さく、 スクロール型圧縮機の吐出量が少ないほうが消費電力低減の観点から好ましく、 本スクロール型圧縮機では、 インバ一タ制御によりモータ 2 4の回転数を低くし、 しかも、 アンロード機構 1 1を動作させることにより、 適正な吐出量が得られて 過圧縮が少ない効率の高い圧縮が可能になる。
さらに、 各実施の形態では、 アンローダ機構は圧縮途中の圧縮室 1 6 aと吸入 圧力室または吸入口側の領域とを連絡する通路に設けたと説明してきたが、 この 通路は、 スクロールの最外周で形成される圧縮が開始する状態の部屋から、 ある 程度圧縮が進行した状態の部屋までを連絡するように設けられるのが、 予圧縮損 失を最小限に抑えるうえで望ましい。
以上のようにこの発明の実施の形態について説明を行なったが、 今回開示され た実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべ きである。 本発明の範囲は上記した説明ではなく、 特許請求の範囲によって示さ れ、 特許請求の範囲と均等の意味およびすベての変更が含まれることが意図され る。 産業上の利用可能性
この発明は、 スクロール型圧縮機の内部リークを低減する構造に有効に適用さ れ得る。

Claims

請求の範囲
1. 圧縮室 (1 6、 1 6 a) を形成するための固定スクロール (2) および可動 スクロ一ノレ (4 ) と、
前記圧縮室 (1 6、 1 6 a) に流体を吸込むための吸入口 (1 3) と、 前記圧縮室 (1 6、 1 6 a ) にて圧縮された流体を吐出するための吐出口 (9) と、
圧縮途中の圧縮室 (1 6 a) 内の流体を、 前記吸入口 (1 3) の側へ導くため のアンローダ部 (1 1 ) と、
前記アンローダ部 (1 1) を動作させうる制御手段 (3 1) と、
前記固定スクロール (2) および前記可動スクロール (4) のいずれか一方の スクロールの背面に設けられ、 前記吐出口 (9) より吐出した吐出圧力を有する 流体が導かれる第 1背圧室 ( 1 4 ) と
を備え、
前記制御手段 (3 1) は、
前記吸入圧力および前記吐出圧力を検知、 算出または予測し、
検知、 算出または予測された前記吸入圧力および前記吐出圧力に基づいて、 固 定スクロール (2) と可動スクロール (4) とを引離そうとする離反力と、 一方 のスクロールを他方のスクロールに押付けようとする押付力とを比較し、 前記押付力が前記離反力に対して不足した時または不足しそうな時に、 前記ァ ンローダ部 (1 1) を動作させて、 圧縮途中の前記圧縮室 (1 6 a) 内の流体を 前記吸入口 ( 1 3 ) の側へ開放する、 スクロール型圧縮機。
2. 請求項 1に従属するスクロール型圧縮機であって、 前記制御手段 (3 1) で は、 前記吐出圧力および前吸入圧力は、 前記ケ一シング (22) の外において、 吐出した流体を送り出す吐出管 (2 1) と流体を受入れる吸入管 (20) との間 に接続される蒸発器 (3 3) および凝縮器 (3 5) をそれぞれ流れる流体の温度 力 ら算出または予測される。
3. 請求項 1に従属するスクロール型圧縮機であって、
前記アンローダ部 (1 1 ) は、 圧縮途中の前記圧縮室 (1 6 a) と前記吸入口 (1 3) の側の領域とを連通す る第 1通路 (1 2 a、 1 2 b) の途中に設けられ、 前記吐出圧力の流体または前 記吸入圧力の流体により前記第 1通路 (1 2 a) の開閉動作を行うための第 1開 閉部 (1 1) を有し、
前記吸入圧力の流体が前記第 1開閉部 (1 1) に導かれることにより、 前記第 1開閉部 (1 1 ) が開かれ、
前記吐出圧力の流体が前記第 1開閉部 (1 1) に導かれることにより、 前記第 1開閉部 (1 1 ) が閉じられる。
4. 請求項 1に従属するスクロール型圧縮機であって、 前記いずれか一方のスク ロールの背面に、 前記吐出圧力の流体が減圧されて導かれる第 2背圧室 (1 5) をさらに備えている。
5. 請求項 4に従属するスクロール型圧縮機であって、 前記第 1背圧室 (1 4) と前記第 2背圧室 (1 5) とをシールするシール部材 (8) を備え、
前記吐出圧力の流体は、 前記第 1背圧室 (1 4) から前記シール部材 (8) 近 傍の隙間を介して前記第 2背圧室 (1 5) へ流れ込むことで減圧される。
6. 請求項 1に従属するスクロール型圧縮機であって、 前記可動スクロール (4) を駆動するための電動機 (24) は可変速型電動機 (24) である。
7. 請求項 1に従属するスクロール型圧縮機であって、
圧縮途中の前記圧縮室内の流体を前記吐出口 (9) の側の領域へ直接導くため のリ リーフポートと、
前記リリーフポートの途中または出口に設けられ、 圧縮途中の前記圧縮室内の 圧力が前記吐出口 (9) 側の圧力よりも高くなつた場合に、 前記リリーフポート を開放するリリーフ弁と
を有する。
8. 圧縮室 (1 6、 1 6 a) を形成するための固定スクロール (2) および可動 スクロ一ノレ (4) と、
前記圧縮室 (1 6、 1 6 a) に流体を吸込むための吸入口 (1 3) と、 前記圧縮室 (1 6、 1 6 a ) にて圧縮された流体を吐出するための吐出口 (9) と、 圧縮途中の圧縮室 (1 6 a) 内の流体を、 前記吸入口 (1 3) の側へ導くため のアンローダ部 (1 1 ) と、
前記固定スクロール (2) および前記可動スクロール (4) のいずれか一方の スクロールの背面に設けられ、 前記吐出口 (9) より吐出した吐出圧力を有する 流体が導かれる第 1背圧室 ( 1 4 ) と
を備え、
前記アンローダ部 (1 1) は、
ピストン部 (l i b) の一方の側に吐出圧力を作用させ、 他方側に吸入圧力お よび弾性力を作用させることで開閉が行われる開閉部 (1 1) を含み、
吐出圧力が吸入圧力および弾性力よりも小さくなつた場合に、 前記開閉部 (1 1) が開かれて前記圧縮室 (1 6 a) の流体が前記吸入口 (1 3) の側へ開放さ れる、 スクロール型圧縮機。
9. 請求項 8に従属するスクロール型圧縮機であって、 前記いずれか一方のスク ロールの背面に、 前記吐出圧力の流体が減圧されて導かれる第 2背圧室をさらに 備えている。
1 0. 請求項 9に従属するスクロール型圧縮機であって、 前記第 1背圧室 (1 4) と前記第 2背圧室 (1 5) とをシールするシール部材 (8) を備え、 前記吐出圧力の流体は、 前記第 1背圧室 (1 4) から前記シール部材 (8) 近 傍の隙間を介して前記第 2背圧室 (1 5) へ流れ込むことで減圧される。
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