WO2005059366A1 - スクロール流体機械 - Google Patents

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WO2005059366A1
WO2005059366A1 PCT/JP2004/017726 JP2004017726W WO2005059366A1 WO 2005059366 A1 WO2005059366 A1 WO 2005059366A1 JP 2004017726 W JP2004017726 W JP 2004017726W WO 2005059366 A1 WO2005059366 A1 WO 2005059366A1
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WO
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wrap
scroll
polymer actuator
deformable member
gap amount
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PCT/JP2004/017726
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English (en)
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WO2005059366A9 (ja
Inventor
Masanori Masuda
Hirofumi Higashi
Katsumi Sakitani
Original Assignee
Daikin Industries, Ltd.
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/24—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves
    • F04C28/26—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves using bypass channels
    • F04C28/265—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves using bypass channels being obtained by displacing a lateral sealing face
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    • F04C18/0207—Rotary-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 both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/0246—Details concerning the involute wraps or their base, e.g. geometry
    • F04C18/0269—Details concerning the involute wraps
    • F04C18/0284—Details of the wrap tips
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C18/084—Toothed wheels
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    • F04C27/005—Axial sealings for working fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2251/00—Material properties
    • F05C2251/08—Shape memory

Definitions

  • the present invention relates to a scroll fluid machine, and particularly relates to a measure for controlling a capacity.
  • scroll compressors are provided in air conditioners and the like! Since the scroll type compressor has a fixed compression ratio, a power adjusting circuit such as an inverter is provided to control the number of revolutions and control the capacity.
  • Patent Document 1 JP-A-10-9161
  • the present invention has been made in view of the above point, and an object of the present invention is to make it possible to adjust a capacity in a plurality of stages and at the same time to prevent a decrease in efficiency.
  • a deformable member (40) whose shape is changed by an external input, such as a polymer actuator, is provided.
  • the first invention comprises a first scroll (21) in which a spiral wrap (24) is provided on a mirror plate (23), and a spiral scroll on a mirror plate (23). And a second scroll (22) provided with a second wrap (24). Further, an adjusting means (4a) for adjusting a gap amount between the wrap (24) of the one scroll and the end plate (23) of the other scroll is provided.
  • the adjusting means (4a) includes a deformable member (40) whose shape is changed by an external input.
  • the deformable member (40) is provided at a tip end of the wrap (24).
  • the deformable member (40) changes its shape in the height direction of the wrap (24) to adjust the gap amount.
  • the deformable member (40) is provided at a tip end of the wrap (24) along a length direction of the wrap (24).
  • the shape length of the deformable member (40) along the length direction of the wrap (24) changes to adjust the gap amount.
  • a plurality of the deformable members (40) are provided along a length direction of the wrap (24).
  • the deformable member (40) adjusts the gap amount so that the capacitance changes.
  • the deformable member (40) adjusts the gap amount so that the discharge start angle changes.
  • the working chamber formed between the first scroll (21) and the second scroll (22) is provided.
  • a discharge valve is provided at the discharge port (2b) from which the fluid is discharged from (2a).
  • the wrap (24) is formed so that the volume of the working chamber (2a) at the end of discharge is substantially zero.
  • the deformable member (40) is provided at an end of the force S wrap (24).
  • the deformable member (40) also serves as a seal member between the end plate (23) and the wrap (24).
  • the deformable member (40) is provided in the concave portion (25) at the tip of the wrap (24).
  • the recess (25) is formed so that the thickness of the recess (25) and the inner peripheral surface of the wrap (24) and the thickness of the recess (25) and the outer peripheral surface of the wrap (24) are different.
  • the first scroll (21) is configured as a fixed scroll
  • the second scroll ( 22 ) is configured as a movable scroll.
  • the deformable member (40) is provided only on the first scroll (21).
  • the deformable member (40) is formed of a polymer actuator.
  • the gap amount between the end plate (23) and the wrap (24) increases.
  • the amount of fluid flowing from the working chamber (2a) to the low pressure side increases, and the capacity decreases.
  • the gap amount is adjusted by changing the shape of the deformable member (40) in the height direction of the force S wrap (24).
  • the gap is adjusted by changing the shape of the deformable member (40) along the length direction of the wrap (24).
  • the plurality of deformation members (40) along the length of the wrap (24) are deformed in the length direction. Then, the gap between the plurality of deformable members (40) is adjusted, and the gap between the end plate (23) and the wrap (24) is adjusted.
  • the capacitance mainly changes due to the deformation of the deformable member (40).
  • the discharge start angle changes due to the deformation of the deformable member (40).
  • the volume of the working chamber (2a) at the end of the discharge is substantially equal to the closed volume, so that a decrease in the compression ratio is suppressed.
  • the deformable member (40) also serves as a seal member between the end plate (23) and the wrap (24), the number of parts is reduced.
  • the thickness of the concave portion (25) and the inner peripheral surface of the wrap (24) and the thickness of the concave portion (25) and the outer peripheral surface of the wrap (24) are different.
  • the strength of the wrap (24) and the amount of fluid leakage are suppressed.
  • the deformable member (40) is constituted by the polymer actuator (40), the gap amount is surely adjusted.
  • the deformable member (40) is provided at the tip of the wrap (24) to
  • the capacity can be controlled by adjusting the amount of the gap between 24) and the end plate (23). In particular, since the gap amount can be adjusted over a wide range, the capacity can be easily controlled in multiple stages.
  • the control can be performed reliably.
  • the deforming member (40) at the winding start end of the wrap (24) can adjust the discharge start angle by increasing the amount of the gap, so that the compression ratio can be reduced. It can be controlled.
  • the wrap (24) is formed such that the volume of the compression chamber, which is the working chamber (2a) at the end of discharge, is substantially zero.
  • the compression ratio will be reduced as it is.
  • the compression ratio is suppressed by increasing the high pressure, which is the discharge pressure.
  • the deformable member (40) also serves as a seal member between the end plate (23) and the wrap (24), the number of parts can be reduced.
  • the deformable member (40) is provided so as to be deviated inward. 5
  • the thickness of the inner wall (2c) between the concave portion (25) and the inner peripheral surface of the wrap (24) is It can be smaller than the thickness.
  • the inside of the wrap (24) is in a higher pressure state than the outside, so that the outer wall (2d) is thick and can maintain a predetermined strength. Furthermore, leakage in the tangential direction where the inner wall (2c) is thin can be reduced.
  • the deformable member (40) is provided only in the fixed scroll (21), the power supply structure and the like can be simplified.
  • the deformable member (40) is composed of the polymer actuator (40), the gap amount can be surely adjusted.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a scroll compressor according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part showing a compression operation of the first embodiment.
  • FIG. 3 is a perspective view of a fixed scroll and a movable scroll according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is an enlarged longitudinal sectional view of a main part showing a polymer actuator of Embodiment 1.
  • FIG. 5 is a configuration diagram of a main part showing a configuration of a polymer actuator of Embodiment 1.
  • FIG. 6 is an enlarged longitudinal sectional view of a main part showing a polymer actuator according to a second embodiment.
  • FIG. 7 is an enlarged longitudinal sectional view of a main part showing a polymer actuator of Embodiment 3.
  • FIG. 8 is an enlarged longitudinal sectional view of a main part showing a polymer actuator of Embodiment 4.
  • FIG. 9 is a configuration diagram of a main part showing a configuration of a polymer actuator according to a fifth embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of a main part showing a compression operation according to a sixth embodiment.
  • the scroll fluid machine includes a scroll compressor (10).
  • the scroll compressor (10) includes a compression mechanism (20), an electric motor (30), and a drive shaft (11).
  • the scroll compressor (10) is provided in a refrigerant circuit such as an air conditioner and compresses refrigerant gas.
  • the electric motor (30) is connected to a compression mechanism (20) via a drive shaft (11).
  • the compression mechanism (20) and the electric motor (30) are housed in a cylindrical casing (12) in a sealed state.
  • the scroll type compressor (10) is a vertical type, in which a compression mechanism (20) is arranged above the inside of a casing (12), and a lower bearing (13) is arranged below the inside of the casing (12).
  • the electric motor (30) is arranged between the compression mechanism (20) and the lower bearing (13)! /
  • the casing (12) is provided with a refrigerant suction pipe (14) between the compression mechanism (20) and the electric motor (30).
  • a compressed refrigerant discharge pipe (15) is provided on the head of the casing (12) and above the compression mechanism (20).
  • the compression mechanism (20) has a fixed scroll (21) as a first scroll, a movable scroll (22) as a second scroll, and a bearing member (16). .
  • the fixed scroll (21) and the movable scroll (22) are respectively provided with a head plate (23) and the movable scroll (22).
  • the fixed scroll (21) and the movable scroll (22) are arranged so that their respective wraps (24) are engaged with each other.
  • the compression chamber (2a) which is the working chamber, is defined by the wrap (24) and the end plate (23).
  • a discharge port (2b) through which the refrigerant compressed in the compression chamber (2a) is discharged is formed at the center of the fixed scroll (21).
  • the wrap (24) of the fixed scroll (21) and the wrap (24) of the orbiting scroll (22) are formed to have the same circumferential length.
  • the fixed scroll (21) is fixed to the bearing member (16), and the orbiting scroll (22) is placed on the bearing member (16) via an Oldham ring. Further, an eccentric part (la) formed at the shaft end of the drive shaft (11) is connected to a back surface of the movable scroll (22).
  • the tip of the wrap (24) of the fixed scroll (21) and the movable scroll (22) has adjusting means (1 ⁇ 2) for adjusting the gap amount. ) Is provided.
  • the adjusting means (4a) includes a gap between the wrap (24) of the fixed scroll (21) and the end plate (23) of the movable scroll (22) and the movable scroll ( Polymer actuator (22) that adjusts the gap between the wrap (24) of 22) and the end plate (23) of the fixed scroll (21)
  • the polymer actuator (40) constitutes a deformable member (40) whose shape is changed by an external input such as a voltage.
  • the polymer actuator (40) is composed of a conductive polymer actuator made of a conductive polymer element.
  • the polymer actuator (40) made of the conductive polymer element has the property of expanding and contracting when voltage is applied.
  • the polymer actuator (40) is, for example, a polymer material (41) such as “polyaniline” and an electrolytic solution (42), which are arranged in contact with each other, and the polymer material (40).
  • An electrode (43) is provided outside of (41), and an electrode (44) is provided outside of the electrolytic solution (42).
  • the outside of the electrodes (43, 44) is covered with a protective film by a resin film or the like.
  • Each of the electrodes (43, 44) is connected to a DC power supply (46) via a switching switch (45).
  • the above-mentioned polymer actuator (40) is operated by operating the switching switch (45) for each electrode ( 8
  • the “anion” in the electrolytic solution (42) is changed to the polymer material (
  • the polymer material (41) swells and is elongated and deformed as a result.
  • the electrode (43) is set to the “cathode” and the electrode (44) is set to the “anode”
  • the “anion” taken in the polymer material (41) is converted into the electrolyte solution.
  • the polymer material (41) is released into (42) and contracts.
  • the polymer actuator (40) retains the property of maintaining the stretched or contracted state before the stop of the voltage application even after the voltage application is stopped after the polymer actuator (40) is extended or contracted by the voltage application. That is, it is sufficient to apply a voltage to the polymer actuator (40) only when expanding or contracting.
  • the properties described above are significantly different from, for example, a shape memory alloy that requires heating to maintain its restored shape even after the shape is restored.
  • the polymer actuator (40) is housed in a concave portion (25) formed at the tip of the wrap (24).
  • the recess (25) is formed from the winding start end to the winding end end of the wrap (24).
  • the polymer actuator (40) is housed in the recess (25), and the lower part is fixed to the wrap (24) by a pin (47).
  • a plurality of winding start end forces of the wrap (24) are provided over the winding end end, and the polymer actuator (40) projects upward from the concave portion (25).
  • the polymer actuator (40) is provided such that the upper surface thereof is in contact with the facing end plate (23), and also serves as a seal member between the end plate (23) and the wrap (24).
  • the polymer actuator (40) changes its shape in the height direction of the wrap (24), and changes the gap amount with the end plate (23). In other words, when the polymer actuator (40) increases the gap amount, a part of the refrigerant in the compression chamber (2a) flows to the low pressure side inside the casing (12), and the capacity of the compression mechanism (20) decreases. I do. On the other hand, when the polymer actuator (40) reduces the gap amount, the amount of refrigerant flowing from the compression chamber (2a) to the low pressure side inside the casing (12) decreases, and the compression mechanism (20) The capacity increases. In particular, the polymer actuator (40) 9 By linearly increasing or decreasing the gap amount, the capacity of the compression mechanism (20) changes linearly.
  • the capacity of the polymer actuator (40) is controlled by adjusting the amount of the refrigerant flowing to the low-pressure side.
  • the winding start side polymer actuator (40) provided at the winding start end of the wrap (24) adjusts the gap amount so that the discharge start angle changes.
  • the winding end of the wrap (24) determines the angle at which the compression chamber (2a) communicates with the discharge port (2b)
  • the winding-side high-molecular actuator (40) increases the gap amount.
  • the discharge start angle changes.
  • the shape changing portion in the length direction of the wrap (24) the discharge start angle changes linearly.
  • the winding end-side polymer actuator (40) provided at the winding end of the wrap (24) adjusts the gap amount so that the so-called confined volume changes.
  • the winding-end-side polymer actuator (40) increases the gap amount to close the winding end.
  • the filling volume changes.
  • the confined volume changes linearly by adjusting the portion where the shape changes in the length direction of the wrap (24).
  • the concave portion (25) is biased inward from the center of the wrap (24). That is, the thickness of the inner wall (2c) between the concave portion (25) and the inner peripheral surface of the wrap (24) is different from the outer peripheral surface of the concave portion (25) and the wrap (24). It is formed so as to be smaller than the thickness of the outer wall (2d). Since the inside of the wrap (24) is in a higher pressure state than the outside, the outer wall (2d) is made thick to maintain a predetermined strength. Furthermore, the inner wall (2c) is made thin to reduce tangential leakage.
  • the electrode supply means of the polymer actuator (40) of the fixed scroll (21) is composed of wiring or the like embedded in the end plate (23) or the like, and is connected to the polymer actuator (40) via the wiring or the like. Power.
  • the electrode supply means of the polymer actuator (40) of the movable scroll (22) is Ten
  • a non-contact power supply method including a primary coil and a secondary coil is applied, or a sliding electrode is applied. By applying this electrode supply means, disconnection can be prevented.
  • the refrigerant is compressed as the volume of the compression chamber (2a) changes, becomes high pressure, and has a discharge port (2b) formed substantially at the center of the fixed scroll (21). Discharged inside.
  • the discharged refrigerant is sent out from the discharge pipe (15) to the refrigerant circuit, and after performing each process of condensation, expansion, and evaporation in the refrigerant circuit, the suction pipe (14) force is again sucked in and compressed.
  • winding end side polymer actuator (40) increases the gap amount.
  • the confined volume is reduced. As a result, the compression ratio decreases.
  • the polymer actuator (40) is attached to the tip of the wrap (24).
  • the capacity of the compression mechanism (20) can be controlled only by deforming the polymer actuator (40), the deformation power is small and the efficiency can be improved.
  • the polymer actuator (40) adjusts the gap amount so as to change the capacity, the control can be performed reliably.
  • winding start side polymer actuator (40) increases the gap amount to increase the gap amount.
  • the discharge start angle is advanced.
  • the compression ratio decreases, and the compression ratio can be controlled.
  • the polymer actuator (40) is provided so as to be deviated inward, the thickness of the inner wall (2c) between the recess (25) and the inner peripheral surface of the wrap (24) is increased. Can be smaller than the thickness of the outer wall (2d) between the recess (25) and the outer peripheral surface of the wrap (24). As a result, the inner side of the wrap (24) is in a higher pressure state than the outer side, so that the outer wall (2d) can maintain a predetermined strength to be thick. Furthermore, leakage in the tangential direction where the inner wall (2c) is thin can be reduced.
  • the polymer actuator (40) also serves as a sealing member between the end plate (23) and the wrap (24), the number of parts can be reduced.
  • the length of the polymer actuator (40) in the circumferential direction is changed, instead of only the polymer actuator (40) being deformed in the height direction. 12
  • the plurality of polymer actuators (40) are wrapped (24) as shown by arrows in FIG.
  • the polymer actuator (40) is configured with a plurality of components, but may be configured with one polymer actuator (40).
  • the wrap (24) may be constituted by an integral polymer actuator (40) from the winding start end force to the winding end end.
  • the gap amount on either the winding start end side or the winding end end side of the wrap (24) increases.
  • the central portion of the polymer actuator (40) is fixed, the gap amount at both the winding start end and the winding end of the wrap (24) is adjusted, and the capacity of the compression mechanism (20) is adjusted. Is controlled.
  • a part of the wrap (24) is constituted by the polymer actuator (40) instead of the embodiment 1 in which only the entire wrap (24) is constituted by the polymer actuator (40). It is designed to do so.
  • a sealing member (50) is provided above the polymer actuator (40). Then, the sealing member (50) comes into contact with the end plate (23).
  • the wrap (24) is formed by the polymer actuator (40) over the entire upper and lower sides. It may be formed to form.
  • the winding end end of 24) is formed over the entire upper and lower sides. Then, as shown by the arrow in FIG. 8, the winding end end side polymer actuator (40) is deformed in the height direction to adjust the gap amount.
  • Embodiment 4 instead of Embodiment 4 in which the polymer actuator (40) is deformed in the height direction, the polymer actuator (40) is curved. Is also good.
  • the polymer actuator (40) is formed of an ion-conducting actuator.
  • the polymer actuator (40) of the ion conduction actuator has a property of being bent and deformed by applying a voltage.
  • the polymer actuator (40) is configured by attaching electrodes (43, 44) to both sides of a hydrous polymer electrolyte (48).
  • the electrodes (43, 44) are provided with a protective coating on the outside with a resin film or the like. 14
  • a DC power supply (46) is connected to the electrodes (43, 44) via a switching switch (45).
  • the polymer actuator (40) bends by appropriately changing the polarities of the electrodes (43, 44) by operating the switching switch (45).
  • the present embodiment is different from the first embodiment in that the length of the wrap (24) of the fixed scroll (21) and the length of the wrap (24) of the orbiting scroll (22) are equal to each other. It may be configured as follows.
  • the wrap (24) of the orbiting scroll (22) is formed substantially 180 degrees longer than the wrap (24) of the fixed scroll (21).
  • two types of compression chambers (2a) having different volumes are formed.
  • a polymer actuator (40) is provided at the tip of the wrap (24) or the like.
  • the present invention may have the following configuration in the first embodiment.
  • the present invention may be applied to an expander and the like in addition to the scroll compressor (10) of other forms.
  • any scroll fluid machine provided with a polymer actuator (40) so as to control the volume of the working chamber (2a) may be used.
  • one fixed scroll (21) and one movable scroll (22) are provided.
  • the present invention provides a plurality of fixed scrolls (21) and a plurality of fixed scrolls (21).
  • the movable scroll (22) may be provided.
  • a wrap (24) may be provided on both sides of the end plate (23) of the orbiting scroll (22), and two fixed scrolls (21) may be provided to match the wrap (24). ! / ,.
  • the polymer actuator (40) was constituted by an ion-conducting actuator or a conductive polymer actuator comprising a conductive polymer element.
  • the actuator (40) may be any of these.
  • the deformable member is constituted by the polymer actuator (40).
  • the present invention may be any actuator that deforms by an external input such as a voltage.
  • the polymer actuator (40) is provided from the winding start end to the winding end of the wrap (24). As shown, the polymer actuator (40) may be provided only at the winding start end or the winding end end of the wrap (24). In short, a polymer actuator (40) may be provided so that the capacity can be controlled.
  • the polymer actuator (40) is provided on both the fixed scroll (21) and the movable scroll (22).
  • the polymer actuator (40) is fixed. It may be provided only in the scroll (21).
  • the deformation member (40) is provided only on the fixed scroll (21), and the gap between the wrap (24) of the fixed scroll (21) and the end plate (23) of the movable scroll (22) may be adjusted. Good. In this case, the power supply structure and the like can be simplified.
  • the discharge port (2b) is always opened, but a discharge valve may be provided.
  • the wrap (24) may be formed so that the volume of the compression chamber (2a), which is the working chamber at the end of the discharge, becomes substantially zero. In other words, for example, if the confined volume of the compression chamber (2a) is reduced, the compression ratio will decrease as it is.

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Abstract

　　鏡板（23）に渦巻状のラップ（24）が設けられた固定スクロール（21）及び可動スクロール（22）を備えている。ラップ（24）の先端の凹部には、ラップ（24）と鏡板（23）との間隙量を調整する高分子アクチュエータ（40）が設けられている。高分子アクチュエータ（40）は、ラップ（24）の高さ方向に形状が変化して間隙量を調整する。高分子アクチュエータ（40）は、鏡板（23）とラップ（24）との間のシール部材を兼用している。一方、凹部は、凹部とラップ（24）の内周面との厚さ及び凹部とラップ（24）の外周面との厚さが異なるように形成されている。

Description

国際調査報告 国際出願番号 PCT J P 2004ZO 17726
A. 発明の属する分野の分類 （国際特許分類 （I PC) )
IntCl.7 F04C18/02
B. 一調査を行った分^
調査を行った最小限資料 （国際特許分類 （I PC) )
IntCl.7 F04C18/02 最小限資料以外の資料で調査を行った分野に含まれるもの
日本国実用新案公報 1922— 1996年
3本国公開実用新案公報 1971— 2005年
日本国実用新案登録公報 1996— 2005年
日本国登録実用新案公報 1994— 2005年
国際調査で使用した電子データベース （データベースの名称、 調査に使用した用語)
C. 関連すると認められる文献
Figure imgf000003_0001
Γ c欄の続きにも文献が列挙されている。 リーに関する別紙を参照。
* 引用文献のカテゴリー の日の後に公表された文献
「AJ 特に関連のある文献ではなく、 一般的技術水準を示す 「T」 国際出願日又は俊先日後に公表された文献であって もの 出願と矛盾するものではなく、 発明の原理又は理論
「EJ 国際出願日前の出願または特許であるが、 国際出願曰 の理解のために引用するもの
以後に公表されたもの 「X」 特に関連のある文献であって、 当該文献のみで発明 「L」優先権主張に疑義を提起する文献又は他の文献の発行 の新規性又は進歩性がないと考えられるもの
日若しくは他の特別な理由を確立するために引用す 「YJ 特に関連のある文献であって、 当該文献と他の 1以 る文献 （理由を付す） 上の文献との、 当業者にとって自明である組合せに Γθ」 口頭による開示、 使用、 展示等に言及する文献 よって進歩性がないと考えられるもの
「PJ 国際出願日前で、 力 俊先権の主張の基礎となる出願 「&」 同一パテントファミリー文献
Figure imgf000003_0002
様式 PCT/I SAZ210 (第 2ぺ一ジ） （2004年 1月） 1
明 細 書
スクロール流体機械
技術分野
[0001] 本発明は、スクロール流体機械に関し、特に、容量制御対策に係るものである。
背景技術
[0002] 従来、空気調和装置などには、スクロール型圧縮機が設けられて!/、る。このスクロ ール型圧縮機は、圧縮比が固定されているので、インバータなどの電力調整回路を 設けて回転数を制御し、容量を制御している。
[0003] しかし、上記電力調整回路を設けると、この電力調整回路に相当のコストがかかる という問題があった。また、上記電力調整回路では、消費電力が大きく、また、インパ ータなどの電力損失によって効率が低下するという問題があった。
[0004] そこで、特許文献 1に開示されて 、るように、固定スクロールにバイパス通路を形 成し、圧縮流体をバイパス通路から低圧室に戻すようにして！/、るものがある。
特許文献 1 :特開平 10— 9161号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] し力 ながら、従来の特許文献 1に開示されているスクロール型圧縮機では、ビス トンバルブ機構を用いているので、容量を 2段階に調整するに過ぎず、制御範 fflが 狭いという問題があった。また、上記ピストンバルブ機構を作動させるための動力を要 し、効率が低下するという問題があった。
[0006] 本発明は、斯カ 点に鑑みてなされたものであり、容量を複数段階に調整できる ようにすると同時に、効率の低下を防止することを目的とするものである。
課題を解決するための手段
[0007] 〈発明の概要〉
本発明は、高分子ァクチユエータなど、外部入力によって形状が変化する変形部 材 (40)を設けるようにしたものである。
[0008] 〈解決手段〉 2
具体的に、図 3に示すように、第 1の発明は、鏡板 (23)に渦卷状のラップ (24)が 設けられた第 1のスクロール (21)と、鏡板 (23)に渦巻状のラップ (24)が設けられた第 2のスクロール (22)とを少なくとも備えたスクロール流体機械を対象としている。そして 、上記一方のスクロールのラップ (24)と他方のスクロールの鏡板 (23)との間隙量を調 整する調整手段 (4a)が設けられている。加えて、該調整手段 (4a)は、外部入力によ つて形状が変化する変形部材 (40)を備えて 、る。
[0009] また、第 2の発明は、上記第 1の発明において、上記変形部材 (40)カラップ (24) の先端に設けられている。そして、上記変形部材 (40)は、ラップ (24)の高さ方向に形 状が変化して間隙量を調整する。
[0010] また、第 3の発明は、上記第 1の発明において、上記変形部材 (40)がラップ (24) の先端に該ラップ (24)の長さ方向に沿って設けられている。そして、上記変形部材（ 40)は、ラップ (24)の長さ方向に沿った形状長さが変化して間隙量を調整する。
[0011] また、第 4の発明は、上記第 3の発明において、上記変形部材 (40)がラップ (24) の長さ方向に沿って複数設けられている。
[0012] また、第 5の発明は、上記第 1の発明において、上記変形部材 (40)は、容量が変 化するように間隙量を調整する。
[0013] また、第 6の発明は、上記第 1の発明において、上記変形部材 (40)は、吐出開始 角度が変化するように間隙量を調整する。
[0014] また、第 7の発明は、上記第 1一 6の何れかの発明において、上記第 1のスクロ一 ル (21)と第 2のスクロール (22)との間に形成される作動室 (2a)から流体が吐出する 吐出口（2b)に吐出弁が設けられている。そして、上記ラップ (24)は、吐出終了時に おける作動室 (2a)の容積が実質的にゼロ容積となるように形成されて V、る。
[0015] また、第 8の発明は、上記第 1の発明において、上記変形部材 (40)力 Sラップ (24) の先端に設けられている。そして、上記変形部材 (40)が鏡板 (23)とラップ (24)との間 のシール部材を兼用して!/、る。
[0016] また、第 9の発明は、上記第 1の発明において、上記変形部材 (40)がラップ (24) の先端の凹部 (25)に設けられている。そして、上記凹部（25)は、該凹部（25)とラップ (24)の内周面との厚さ及び上記凹部（25)とラップ (24)の外周面との厚さが異なるよう 3
に形成されている。
[0017] また、第 10の発明は、上記第 1の発明において、上記第 1のスクロール (21)が固 定スクロールに構成され、第 2のスクロール (22)が可動スクロールに構成されて 、る。 更に、上記変形部材 (40)が第 1のスクロール (21)にのみ設けられている。
[0018] また、第 11の発明は、上記第 1の発明において、上記変形部材 (40)が高分子ァ クチユエータで構成されて、る。
[0019] 〈作用〉
すなわち、上記第 1の発明では、変形部材 (40)の形状を最大の状態から、小さく すると、鏡板 (23)とラップ (24)との間隙量が增大する。この結果、作動室 (2a)から低 圧側に流れる流体量が多くなり、容量が低下する。
[0020] 逆に、容量が低下した状態から、変形部材 (40)の形状を大きくすると、鏡板 (23) とラップ (24)との間隙量が低下する。この結果、作動室 (2a)から低圧側に流れる流休 量が少なくなり、容量が増大する。
[0021] 上記第 2の発明では、上記変形部材 (40)力 Sラップ (24)の高さ方向に形状を変化 させて間隙量を調整する。
[0022] 上記第 3の発明では、上記変形部材 (40)がラップ (24)の長さ方向に沿った形状 長さを変化させて間隙量を調整する。
[0023] 上記第 4の発明では、ラップ (24)の長さ方向に沿った複数の変形部材 (40)が長 さ方向に変形する。そして、この複数の変形部材 (40)の隙間が調整されて鏡板 (23) とラップ (24)との間隙量が調整される。
[0024] 上記第 5の発明では、上記変形部材 (40)の変形によって主として容量が変化す る。
[0025] 上記第 6の発明では、上記変形部材 (40)の変形によって吐出開始角度が変化す る。
[0026] 上記第 7の発明では、上記吐出終了時における作動室 (2a)の容積が実質的にゼ 口容積となるので、圧縮比の低下が抑制される。
[0027] 上記第 8の発明では、上記変形部材 (40)が鏡板 (23)とラップ (24)との間のシー ル部材を兼用するので、部品点数が削減される。 4
[0028] 上記第 9の発明では、凹部 (25)とラップ (24)の内周面との厚さ及び凹部 (25)とラ ップ (24)の外周面との厚さが異なるので、ラップ (24)の強度及び流体の漏れ量が抑 制される。
[0029] 上記第 10の発明では、変形部材 (40)が固定スクロール (21)にのみ設けられてい るので、電力供給などが容易に行われる。
[0030] 上記第 11の発明では、変形部材 (40)を高分子ァクチユエータ (40)で構成して 、 るので、間隙量の調整が確実に行われる。
発明の効果
[0031] したがって、本発明によれば、ラップ (24)の先端に変形部材 (40)を設けてラップ（
24)と鏡板 (23)との間の間隙量を調整するようにしたために、容量を制御することがで きる。特に、上記間隙量を広範囲に調整することができるので、容量を多段階に容易 に制御することができる。
[0032] また、上記変形部材 (40)を変形させるのみで容量を制御することができるので、 変形動力が小さぐ効率の向上を図ることができる。
[0033] また、第 4の発明によれば、複数の変形部材 (40)を設けて 、るので、容量の制御 等を正確に行うことができる。
[0034] また、第 5の発明によれば、変形部材 (40)が容量を変化させるように間隙量を調 整するので、制御を確実に行うことができる。
[0035] また、第 6の発明によれば、ラップ (24)の巻き始め端の変形部材 (40)が間隙量を 大きくすることにより、吐出開始角度を調整することができるので、圧縮比を制御する ことができる。
[0036] また、第 7の発明によれば、吐出終了時における作動室 (2a)である圧縮室の容積 が実質的にゼロ容積となるようにラップ (24)を形成しているので、例えば、圧縮室の 閉じ込み容積を小さくすると、そのままでは圧縮比が低下することになるが、吐出圧 力である高圧圧力を高くすることにより、圧縮比の低下を抑制する。
[0037] また、第 8の発明によれば、上記変形部材 (40)が鏡板 (23)とラップ (24)との間の シール部材を兼用するので、部品点数を削減することができる。
[0038] また、第 9の発明によれば、上記変形部材 (40)を内側に偏って設けるようにしてい 5 るので、凹部 (25)とラップ (24)の内周面との内側壁 (2c)の厚さが上記凹部 (25)とラッ プ (24)の外周面との外側壁 (2d)の厚さより小さくすることができる。この結果、上記ラ ップ (24)の内側は外側よりも高圧状態であるので、外側壁 (2d)を厚く、所定の強度を 保持することができる。更に、内側壁 (2c)が薄ぐ接線方向の漏れを少なくすることが できる。
[0039] また、第 10の発明によれば、変形部材 (40)を固定スクロール (21)にのみ設けて いるので、電力供給構造などの簡素化を図ることができる。
[0040] また、第 11の発明によれば、変形部材 (40)を高分子ァクチユエ一タ (40)で構成 しているので、間隙量の調整を確実に行うことができる。
図面の簡単な説明
[0041] [図 1]図 1は、実施形態 1のスクロール型圧縮機の縦断面図である。
[図 2]図 2は、実施形態 1の圧縮動作を示す要部の横断面図である。
[図 3]図 3は、実施形態 1の固定スクロール及び可動スクロールの斜視図である。
[図 4]図 4は、実施形態 1の高分子ァクチユエ一タを示す要部の拡大縦断面図である
[図 5]図 5は、実施形態 1の高分子ァクチユエータの構成を示す要部の構成図である
[図 6]図 6は、実施形態 2の高分子ァクチユエータを示す要部の拡大縦断面図である
[図 7]図 7は、実施形態 3の高分子ァクチユエータを示す要部の拡大縦断面図である
[図 8]図 8は、実施形態 4の高分子ァクチユエータを示す要部の拡大縦断面図である
[図 9]図 9は、実施形態 5の高分子ァクチユエータの構成を示す要部の構成図である
[図 10]図 10は、実施形態 6の圧縮動作を示す要部の横断面図である。
符号の説明
[0042] 10 スクロール型圧縮機 6
20 圧縮機構
21 固定スクロ一ノレ
22 可動スクロール
23 鏡板
24 ラップ
2a 圧縮室
2b 吐出口
40 高分子ァクチユエータ
4a afif整キ段
50 シール部材
発明を実施するための最良の形態
[0043] 以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
[0044] 〈発明の実施形態 1〉
図 1及ぴ図 2に示すように、本実施形態のスクロール流体機械は、スクロール型圧 縮機 (10)で構成されて ヽる。該スクロール型圧縮機 (10)は、圧縮機構 (20)と電動機 (30)と駆動軸（11)とを備えている。そして、上記スクロール型圧縮機（10)は、空気調 和装置などの冷媒回路に設けられ、冷媒ガスを圧縮する。
[0045] 上記電動機 (30)は、駆動軸（11)を介して圧縮機構 (20)に接続されている。上記 圧縮機構 (20)及び電動機 (30)は、円筒状のケ一シング（12)に密閉状態で収納され ている。上記スクロール型圧縮機（10)は、縦型であって、ケーシング（12)の内部上 方に圧縮機構 (20)が配置され、ケーシング (12)の内部下方に下部軸受（13)が配置 され、圧縮機構 (20)と下部軸受（13)の間に電動機 (30)が配置されて！/、る。
[0046] 上記ケーシング (12)には、圧縮機構 (20)と電動機 (30)との間に、冷媒の吸入管（ 14)が設けられている。また、上記ケーシング (12)の頭部であって、圧縮機構 (20)の 上方には、圧縮冷媒の吐出管（15)が設けられてレ、る。
[0047] 上記圧縮機構 (20)は、第 1のスクロールである固定スクロール (21)と第 2のスクロ ールである可動スクロール (22)と軸受け部材（16)とを有してレ、る。
[0048] 上記固定スクロール (21)及び可動スクロール (22)には、それぞれ鏡板 (23)と該 鏡板 (23)に形成された渦巻状のラップ (24)とを備えている。そして、上記固定スクロ —ル (21)と可動スクロール (22)は、それぞれのラップ (24)が嚙み合うように配置され ている。このように両スクロール (21, 22)のラップ (24)を嚙み合わせることで、作動室 である圧縮室 (2a)がラップ (24)と鏡板 (23)とによって区画されて形成される。固定ス クロール (21)の中心部には、圧縮室 (2a)で圧縮された冷媒が吐出する吐出口（2b) が形成されている。尚、上記固定スクロール (21)のラップ (24)と可動スクロール (22) のラップ (24)とは、周方向の長さが同じ長さに形成されている。
[0049] 上記固定スクロール (21)は、上記軸受け部材（16)に固定され、可動スクロール（ 22)は、オルダムリングを介して軸受け部材 (16)に載置されている。また、上記可動ス クロール (22)の背面には、上記駆動軸（11)の軸端に形成された偏心部（la)が連結 されている。
[0050] 一方、図 3に示すように、本発明の特徴として固定スクロール（21)及ぴ可動スクロ ール (22)のラップ (24)の先端には、間隙量を調整する調整手段 (½)が設けられて いる。
[0051] 上記調整手段 (4a)は、図 3及び図 4に示すように、固定スクロール (21)のラップ（ 24)と可動スクロール (22)の鏡板 (23)との間隙量及び可動スクロール (22)のラップ（ 24)と固定スクロール (21)の鏡板 (23)との間隙量を調整する高分子ァクチユエータ（
40)を備えている。要するに、上記高分子ァクチユエータ (40)は、電圧などの外部入 力によって形状が変化する変形部材 (40)を構成してレ、る。
[0052] 上記高分子ァクチユエータ (40)は、図 5に示すように、導電性高分子素子よるなる 導電性高分子ァクチユエータで構成されてレ、る。
[0053] 上記導電性高分子素子よるなる高分子ァクチユエータ (40)は、電圧印加によって 伸縮変形する性状を有する。上記高分子ァクチユエータ (40)は、例えば、「ポリアニリ ン」等の高分子材 (41)と電解液 (42)とが接触して配置されると共に、上記高分子材（
41)の外側に電極 (43)が設けられ、上記電解液 (42)の外側に電極 (44)が設けられ ている。尚、上記電極 (43， 44)の外側は、樹脂膜等によって保護被覆が施されてい る。上記各電極 (43， 44)は、切換スィッチ (45)を介して直流電源 (46)が接続されて いる。上記高分子ァクチユエータ（40)は、切換スィッチ（45)の操作によって各電極（ 8
43, 44)の極性を適宜変更し、図 3に矢符で示すように、伸縮変形する。
[0054] 具体的には、上記電極 (43)を「陽極」に、上記電極 (44)を「陰極」に設定すると、 上記電解液 (42)内の「陰イオン」が上記高分子材 (41)に取り込まれ、該高分子材（ 41)が膨潤となり、結果的に伸長変形する。逆に、上記電極 (43)を「陰極」に、上記電 極 (44)を「陽極」に設定すると、上記高分子材 (41)に取り込まれてレ、た「陰イオン」が 上記電解液 (42)内へ放出され、上記高分子材 (41)が縮小するものである。このよう に電圧印加の極性を変更することによって、上記高分子ァクチユエ一タ (40)は、伸長 又は縮小する。
[0055] 上記高分子ァクチユエータ (40)は、電圧印加によってこれを伸長又は縮小させた 後、電圧印加を停止させても、電圧印加停止前の伸長又は縮小状態をそのまま維持 する性状を保持する。すなわち、上記高分子ァクチユエ一タ (40)は、伸長又は縮小 させるときにのみ電圧を印加すればよい。上記の性状は、例えば、形状記憶合金の ように形状復元後もその復元形状を維持するためには加熱を継続させる必要がある ものと、大きく異なる。
[0056] 上記高分子ァクチユエータ (40)は、図 4に示すように、ラップ (24)の先端に形成さ れた凹部 (25)に収納されている。上記凹部 (25)は、ラップ (24)の卷き始め端部から 卷き終わり端部に亘つて形成されている。そして、上記高分子ァクチユエータ (40)は 、凹部 (25)に収納されると共に、下部がピン (47)によってラップ (24)に固定されてい る。上記高分子ァクチユエータ (40)は、ラップ (24)の卷き始め端部力も卷き終わり端 部に亘つて複数設けられ、凹部 (25)より上方に突出している。そして、上記高分子ァ クチユエータ (40)は、上面が対向する鏡板 (23)に接するように設けられ、鏡板 (23)と ラップ (24)との間のシール部材を兼用している。
[0057] 上記高分子ァクチユエータ (40)は、ラップ (24)の高さ方向に形状が変化し、鏡板 (23)との間隙量を変化させる。つまり、上記高分子ァクチユエータ (40)が間隙量を大 きくすると、圧縮室 (2a)の冷媒の一部がケーシング（12)の内部の低圧側に流れ、圧 縮機構 (20)の容量が低下する。一方、上記高分子ァクチユエ一タ (40)が間隙量を小 さくすると、圧縮室 (2a)からケ一シング（ 12)の内部の低圧側に流れる冷媒量が少なく なり、圧縮機構 (20)の容量が増大する。特に、上記高分子ァクチユエータ (40)が間 9 隙量を直線的に増減することにより、圧縮機構 (20)の容量が直線的に変化すること になる。
[0058] このように、上記高分子ァクチユエータ (40)は、低圧側に流れる冷媒量を調整し て容量を制御することになる。
[0059] また、上記ラップ (24)の卷き始め端部に設けられた巻き始め側高分子ァクチユエ —タ (40)は、吐出開始角度が変化するように間隙量を調整する。つまり、ラップ (24) の卷き始め端部は、圧縮室 (2a)が吐出口（2b)に連通する角度を定めることから、卷 き始め側高分子ァクチユエータ (40)が間隙量を大きくすることにより、吐出開始角度 が変化する。特に、巻き始め側高分子ァクチユエータ (40)において、形状変化する 部分をラップ (24)の長さ方向に調整することにより、吐出開始角度が直線的に変ィ匕 する。
[0060] また、上記ラップ (24)の巻き終わり端に設けられた巻き終わり側高分子ァクチユエ ータ (40)は、いわゆる閉じ込み容積が変化するように間隙量を調整する。つまり、ラッ プ (24)の卷き終わり端部は、圧縮室 (2a)が形成される位置を定めることから、巻き終 わり側高分子ァクチユエータ (40)が間隙量を大きくすることにより、閉じ込み容積が 変化する。特に、巻き終わり側高分子ァクチユエータ (40)において、形状変化する部 分をラップ (24)の長さ方向に調整することにより、閉じ込み容積が直線的に変化する
[0061] 一方、上記凹部 (25)は、ラップ (24)の中心より内側に偏って位置している。つまり 、上記凹部 (25)は、該凹部 (25)とラップ (24)の内周面との間の内側壁 (2c)の厚さが 上記凹部 (25)とラップ (24)の外周面との間の外側壁（2d)の厚さより小さくなるように 形成されている。上記ラップ (24)の内側は外側よりも高圧状態であるので、外側壁（ 2d)を厚くして所定の強度を保持するようにしている。更に、内側壁 (2c)を薄くして接 線方向の漏れを少なくするようにしている。
[0062] 尚、上記固定スクロール (21)の高分子ァクチユエータ (40)の電極供給手段は、 鏡板 (23)等に埋め込まれた配線等より構成され、高分子ァクチユエータ (40)に配線 等を介して電力供給される。
[0063] 一方、上記可動スクロ一ル (22)の高分子ァクチユエ一タ (40)の電極供給手段は 10
、図示しないが、例えば、 1次コイルと 2次コイルとを備えた非接触式の電力供給方式 を適用するか、またはすベり電極が適用される。この電極供給手段を適用することに より、断線を防止することができる。
[0064] 一運転動作一
次に、この密閉型圧縮機 (10)の運転動作にっレ、て説明する。
[0065] 電動機 (30)を駆動すると、駆動軸（11)を介して可動スクロール (22)が自転するこ となく固定スクロール (21)に対して公転運動を行う。これにより、吸入管（14)から流れ 込んだ冷媒が、圧縮機構 (20)の圧縮室 (2a)に吸入される。吸入された冷媒は、可動 スクロール (22)の公転に伴い、図 2に示すように、圧縮室 (2a)の容積が中心部に向 カゝつて収縮して圧縮される。
[0066] 上記冷媒は、圧縮室 (2a)の容積変化に伴って圧縮され、高圧になって上記固定 スクロール (21)のほぼ中央に形成されたの吐出口（2b)力 ケーシング（12)の内部に 吐出される。吐出された冷媒は、吐出管（15)から冷媒回路へ送り出され、冷媒回路 において凝縮、膨張、蒸発の各行程を行った後、再度吸入管（14)力も吸入されて圧 縮される。
[0067] 上記冷媒の圧縮時において、全高分子ァクチユエ一タ (40)の高さを最大高さに すると、圧縮容量が最大となる。この容量最大の状態から、高分子ァクチユエータ (40 )の高さを小さくすると、鏡板 (23)との間隙量が増大する。この結果、圧縮室 (2a)から ケーシング（12)の内部の低圧側に流れる冷媒量が多くなり、圧縮機構 (20)の容量が 低下する。
[0068] 逆に、圧縮容量が低下した状態から、高分子ァクチユエータ (40)の高さを大きく すると、鏡板 (23)との間隙量が低下する。この結果、圧縮室 (2a)力 ケーシング（12) の内部の低圧側に流れる冷媒量が少なくなり、圧縮機構 (20)の容量が増大する。
[0069] また、上記高分子ァクチユエータ (40)が間隙量を直線的に增減すると、圧縮機構 (20)の容量が直線的に変化する。
[0070] また、上記卷き始め側高分子ァクチユエータ (40)が間隙量を大きくすることにより 、吐出開始角度が進むことになる。この結果、圧縮比が低下する。
[0071] また、上記巻き終わり側高分子ァクチユエータ (40)が間隙量を大きくすることによ 11
り、閉じ込み容積が小さくなる。この結果、圧縮比が低下する。
[0072] —実施形態 1の効果一
したがって、本実施形態によれば、ラップ (24)の先端に高分子ァクチユエータ (40
)を設けてラップ (24)と鏡板 (23)との間の間隙量を調整するようにしたために、圧縮 機構 (20)の容量を制御することができる。特に、上記間隙量を広範囲に調整すること ができるので、圧縮機構 (20)の容量を多段階に容易に制御することができる。
[0073] また、上記高分子ァクチユエータ (40)を変形させるのみで圧縮機構 (20)の容量を 制御することができるので、変形動力が小さく、効率の向上を図ることができる。
[0074] 特に、上記高分子ァクチユエータ (40)が容量を変化させるように間隙量を調整す るので、制御を確実に行うことができる。
[0075] また、上記巻き始め側高分子ァクチユエータ (40)が間隙量を大きくすることにより
、吐出開始角度が進むことになる。この結果、圧縮比が低下し、圧縮比を制御するこ とができる。
[0076] また、上記巻き終わり側高分子ァクチユエータ (40)が間隙量を大きくすることによ り、閉じ込み容積が小さくなる。この結果、圧縮比が低下し、圧縮比を制御することが できる。
[0077] また、上記高分子ァクチユエ一タ (40)を内側に偏って設けるようにしているので、 凹部（25)とラップ (24)の内周面との間の内側壁 (2c)の厚さが上記凹部 (25)とラップ ( 24)の外周面との間の外側壁 (2d)の厚さより小さくすることができる。この結果、上記 ラップ (24)の内側は外側よりも高圧状態であるので、外側壁 (2d)を厚ぐ所定の強度 を保持することができる。更に、内側壁 (2c)が薄ぐ接線方向の漏れを少なくすること ができる。
[0078] また、上記高分子ァクチユエ一タ (40)が鏡板 (23)とラップ (24)との間のシール部 材を兼用するので、部品点数を削減することができる。
[0079] 〈発明の実施形態 2〉
次に、本発明の実施形態 2を図 6に基づいて詳細に説明する。
[0080] 本実施形態は、実施形態 1が高分子ァクチユエ一タ (40)を高さ方向に変形させる ようにしたのみ代えて、周方向の長さを変形させるようにしたものである。 12
[0081] つまり、複数の高分子ァクチユエータ (40)は、図 6に矢符で示すように、ラップ (24
)の長さ方向に変形するように構成されて!ヽる。
[0082] この結果、上記冷媒の圧縮時にお V、て、全高分子ァクチユエータ (40)の長さを最 大長さにすると、各高分子ァクチユエータ (40)の間の間隙が最小となり、圧縮容量が 最大となる。この容量最大の状態から、高分子ァクチユエータ (40)の長さを小さくする と、各高分子ァクチユエータ (40)の間の間隙が大きくなり、鏡板 (23)との間隙量が増 大する。この結果、圧縮室 (2a)力 ケ一シング (12)の内部の低圧側に流れる冷媒量 が多くなり、圧縮機構 (20)の容量が低下する。
[0083] 逆に、圧縮容量が低下した状態から、高分子ァクチユエータ (40)の長さを大きく すると、鏡板 (23)との間隙量が低下する。この結果、圧縮室 (2a)力 ケーシング (12) の内部の低圧側に流れる冷媒量が少なくなり、圧縮機構 (20)の容量が増大する。
[0084] また、上記高分子ァクチユエータ (40)が長さを直線的に増減すると、圧縮機構 ( 20)の容量が直線的に変化する。
[0085] また、上記卷き始め側高分子ァクチユエータ (40)の長さを短くすると、間隙量が大 きくなり、吐出開始角度が進むことになる。この結果、圧縮比が低下する。
[0086] また、上記卷き終わり側高分子ァクチユエータ (40)の長さを短くすると、間隙量が 大きくなり、閉じ込み容積が小さくなる。この結果、圧縮比が低下する。
[0087] 特に、上記複数の高分子ァクチユエータ (40)を設けてレ、るので、容量の制御等を 正確に行うことができる。その他の構成、作用及び効果は、実施形態 1と同様である。
[0088] 尚、本実施形態 2において、高分子ァクチユエータ (40)は複数で構成するように したが、 1つの高分子ァクチユエータ (40)で構成するようにしたものよい。つまり、ラッ プ (24)の卷き始め端力 ^卷き終わり端まで一体の高分子ァクチユエータ (40)で構成 するようにしてもよい。この結果、高分子ァクチユエータ (40)の長さを短くすると、ラッ プ (24)の卷き始め端側及ぴ卷き終わり端側の何れかの間隙量が多くなる。また、上 記高分子ァクチユエ一タ (40)の中央部分を固定すると、ラップ (24)の卷き始め端側 及び巻き終わり端側の双方の間隙量が調整され、圧縮機構 (20)の容量が制御され る。
[0089] 〈発明の実施形態 3〉 13 次に、本発明の実施形態 3を図 7に基づいて詳細に説明する。
[0090] 本実施形態は、実施形態 1がラップ (24)全体を高分子ァクチユエータ (40)で構成 するようにしたのみ代えて、ラップ (24)の一部を高分子ァクチユエータ (40)で構成す るようにしたものである。
[0091] つまり、上記高分子ァクチユエータ（40)の上部にシール部材 (50)が設けられてい る。そして、該シール部材 (50)が鏡板 (23)に接する。
[0092] この結果、ラップ (24)と鏡板 (23)との間のシーノレを確実に行うことができる共に、 高分子ァクチユエータ (40)の損傷等を確実に防止することができる。
[0093] その他の構成、作用及び効果は、実施形態 1と同様である。
[0094] 〈発明の実施形態 4〉
次に、本発明の実施形態 4を図 8に基づいて詳細に説明する。
[0095] 本実施形態は、実施形態 1が高分子ァクチユエータ (40)がシール部材を兼用す るようにしたのに代えて、ラップ (24)を上下全体に亘つて高分子ァクチユエータ (40) で形成するよう〖こしてもよい。
[0096] 例えば、図 8に示すように、卷き終わり端側高分子ァクチユエ一タ (40)は、ラップ（
24)の巻き終わり端部を上下全体に亘つて構成している。そして、図 8に矢符で示す ように、上記巻き終わり端側高分子ァクチユエータ (40)が高さ方向に変形し、間隙量 を調整する。
[0097] その他の構成、作用及び効果は、実施形態 1と同様である。
[0098] 〈発明の実施形態 5〉
次に、本発明の実施形態 4を図 9に基づいて詳細に説明する。
[0099] 本実施形態は、実施形態 4が高分子ァクチユエ一タ (40)が高さ方向に変形する するようにしたのに代えて、高分子ァクチユエ一タ (40)が湾曲するようにしてもよい。
[0100] つまり、上記高分子ァクチユエータ (40)は、イオン伝導ァクチユエータで構成され ている。このイオン伝導ァクチユエ一タの高分子ァクチユエータ（40)は、電圧印加に よって撓曲変形する性状を備えている。図 9 (A)に示すように、上記高分子ァクチュ ェ一タ (40)は、含水高分子電解質 (48)の両面にそれぞれ電極 (43, 44)を取り付け て構成される。尚、上記電極 (43, 44)は、外側を樹脂膜等によって保護被覆が施さ 14
れている。上記両電極 (43, 44)とは、切換スィッチ (45)を介して直流電源 (46)が接 続されている。上記高分子ァクチユエータ (40)は、切換スィッチ (45)の操作によって 電極 (43, 44)の極性を適宜変更することにより、橈曲変形する。
[0101] 具体的には、図 9 (B)に示すように、上記電極 (43)を「陽極」に、上記電極 (44)を 「陰極」に設定すると、含水高分子電解質 (48)内の「陽イオン」が水を伴って「陰極」 側へ移動し、含水量が「陰極」側に偏在し、「陰極」側と「陽極」側との間に膨潤差が 生じて上記高分子ァクチユエータ (40)が「陰極」側、即ち、上記電極 (44)側へ凸に撓 曲変形する。逆に、図 9 (C)に示すように、上記電極 (43)を「陰極」に、上記電極 (44) を「陽極」に設定すると、含水高分子電解質 (48)内の「陽イオン」が水を伴って「陰極 」側へ移動し、上記高分子ァクチユエータ (40)力 S「陰極」側、即ち、上記電極 (43)側 へ凸に撓曲変形する。このように電圧印加の極性を変更することで上記高分子ァク チュエータ (40)が撓曲変形する。
[0102] したがって、例えば、図 8に示す卷き終わり端側高分子ァクチユエータ (40)が湾 曲することによって、いわゆる閉じ込み容積が変化し、容量が制御される。
[0103] その他の構成、作用及ぴ効果は、実施形態 4と同様である。
[0104] 〈発明の実施形態 6〉
次に、本発明の実施形態 6を図 10に基づいて詳細に説明する。
[0105] 本実施形態は、実施形態 1が固定スクロール (21)のラップ (24)と可動スクロール（ 22)のラップ (24)の長さを等しく構成したのに代えて、レ、わゆる非対称に構成するよう にしてもよい。
[0106] つまり、可動スクロール (22)のラップ（24)を固定スクロール (21)のラップ（24)より ほぼ 180度長く形成する。この結果、容積が異なる 2種類の圧縮室 (2a)が構成される ことになる。この実施形態においても、ラップ (24)の先端等に高分子ァクチユエ一タ（ 40)が設けられている。
[0107] その他の構成、作用及び効果は、実施形態 1と同様である。
[0108] 〈その他の実施形態〉
本発明は、上記実施形態 1について、以下のような構成としてもよい。
[0109] (a)上記各実施形態は、スクロール型圧縮機 (10)について説明したが、本発明は 15
、その他の形態のスクロール型圧縮機 (10)の他、膨張機などに適用してもよい。要す るに、作動室 (2a)の容積を制御するように高分子ァクチユエータ (40)を設けたスクロ ール流体機械であればよい。
[0110] (b)上記各実施形態は、 1つの固定スクロール (21)と 1つの可動スクロール (22)と を設けたものについて説明したが、本発明は、複数の固定スクロール (21)と複数の 可動スクロール (22)とを設けたものであってもよい。例えば、可動スクロール (22)の 鏡板 (23)の両面にラップ (24)を設け、このラップ (24)に嚙み合うように 2つの固定ス クロール (21)を設けたものであってもよ!/、。
[0111] (c)上記各実施形態は、高分子ァクチユエ一タ (40)をイオン伝導ァクチユエ一タ 又は導電性高分子素子よるなる導電性高分子ァクチユエータで構成したが、本発明 は、高分子ァクチユエ一タ (40)をこれら何れであってもよ 、ことは勿論である。
[0112] (d)上記各実施形態は、変形部材を高分子ァクチユエータ (40)で構成したが、本 発明は、電圧などの外部入力によって変形するァクチユエータであればょ 、。
[0113] (e)上記各実施形態は、高分子ァクチユエータ (40)をラップ (24)の卷き始め端か ら卷き終わり端まで設けるようにしたが、本発明は、例えば、図 8に示すように、高分 子ァクチユエータ (40)をラップ (24)の卷き始め端のみや巻き終わり端のみなどに設 けるようにしてもよい。要するに、容量が制御し得るように高分子ァクチユエータ (40) を設ければよい。
[0114] (f)上記各実施形態は、高分子ァクチユエータ (40)を固定スクロール (21)と可動 スクロール (22)との双方に設けるようにしたが、上記高分子ァクチユエータ (40)を固 定スクロール (21)にのみ設けるようにしてもよい。要するに、変形部材 (40)を固定スク ロール (21)のみに設け、固定スクロール (21)のラップ (24)と可動スクロール (22)の鏡 板 (23)との間隙を調整するようにしてもよい。この場合、電力供給構造等の容易化を 図ることがでさる。
[0115] (g)上記各実施形態は、吐出口（2b)には、常時開放するようにしたが、吐出弁を 設けるようにしていもよい。そして、上記吐出終了時における作動室である圧縮室 (2a )の容積が実質的にゼロ容積となるようにラップ (24)を形成するようにしてもょレ、。つま り、例えば、圧縮室 (2a)の閉じ込み容積を小さくすると、そのままでは圧縮比が低下

Claims

16 することになるが、吐出圧力である高圧圧力を高くすることにより、圧縮比の低下を抑 制する。 産業上の利用可能性 以上説明したように、本発明は、容積を制御するスクロール流体機械について有 用である。 17 請求の範囲
[1] 鏡板 (23)に渦巻状のラップ (24)が設けられた第 1のスクロール (21)と、鏡板 (23) に渦卷状のラップ (24)が設けられた第 2のスクロール (22)とを少なくとも備えたスクロ 一ノレ流体機械であって、
上記一方のスクロール (21， 22)のラップ (24)と他方のスクロール (22， 21)の鏡板（ 23)との間隙量を調整する調整手段 (4a)が設けられ、
該調整手段 (4a)は、外部入力によって形状が変化する変形部材 (40)を備えてレヽ ることを特徴とするスクロール流娜械。
[2] 請求項 1において、
上記変形部材 (40)は、ラップ (24)の先端に設けられ、ラップ (24)の高さ方向に形 状が変化して間隙量を調整することを特徴とするスクロール流体機械。
[3] 請求項 1において、
上記変形部材 (40)は、ラップ (24)の先端に該ラップ (24)の長さ方向に沿って設 けられ、
上記変形部材 (40)は、ラップ (24)の長さ方向に沿った形状長さが変化して間隙 量を調整することを特徴とするスクロール流体機械。
[4] 請求項 3において、
上記変形部材 (40)は、ラップ (24)の長さ方向に沿って複数設けられてレ、ることを 特徴とするスクロール流体機械。
[5] 請求項 1において、
上記変形部材 (40)は、容量が変化するように間隙量を調整することを特徴とする スクロール流体機械。
[6] 請求項 1において、
上記変形部材 (40)は、吐出開始角度が変化するように間隙量を調整することを 特徴とするスクロール流 «械。
[7] 請求項 1において、
上記第 1のスクロール (21)と第 2のスクロ一ル (22)との間に形成される作動室（2a) から流体が吐出する吐出口（2b)に吐出弁が設けられる一方、
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