WO2018092622A1 - スクロール圧縮機 - Google Patents

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WO2018092622A1
WO2018092622A1 PCT/JP2017/039892 JP2017039892W WO2018092622A1 WO 2018092622 A1 WO2018092622 A1 WO 2018092622A1 JP 2017039892 W JP2017039892 W JP 2017039892W WO 2018092622 A1 WO2018092622 A1 WO 2018092622A1
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scroll
groove
tooth tip
suction
bypass
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PCT/JP2017/039892
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遼太 飯島
田村　和巳
Original Assignee
日立ジョンソンコントロールズ空調株式会社
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    • F04C29/0085—Prime movers

Definitions

  • the present invention relates to a scroll compressor.
  • a scroll compressor as one of refrigerant compressors used in refrigeration cycles such as refrigeration and air conditioning, or gas compressors that compress air and other gases.
  • a compressor having a capacity control mechanism is known in order to achieve high efficiency over a wide load range.
  • a method of controlling the compressor capacity by making the frequency of the motor current of the compressor variable by using an inverter and electrically controlling the rotational speed is one of commonly used capacity control techniques.
  • Patent Document 1 states that “at least one of the first scroll member and the second scroll member provided with a spiral wrap meshing with each other on the end plate performs an eccentric rotational motion, and between the inner surfaces of both end plates.
  • An operating capacity control mechanism including an opening formed in the end plate of the first scroll member and communicating with the compression chamber, and a piston that opens and closes the opening.
  • a scroll compressor provided, wherein the piston is formed on the basis of a dimensional tolerance that protrudes from an inner surface of an end plate of the first scroll member in a state in which the opening is closed. When the portion protruding from the inner surface of the end plate of the first scroll member with the opening closed is used as the tip portion, at least the tip portion should wrap.
  • Scroll compressor characterized in that it is formed by wear-resistant material having low. "It is also disclosed (see claim 1).
  • the bypass valve when the capacity is controlled, the bypass valve (piston) is opened, the compression chamber communicates with the suction side through the bypass port of the opening, the refrigerant is bypassed without being compressed, and the compression start is delayed by delaying the start of compression.
  • the second scroll wrap in the section where the second scroll lap contacts the first scroll wrap at the position of the bypass port, the second scroll wrap is at the end of the opening before compression starts. It is located in and no longer communicates with the suction side. Meanwhile, the refrigerant in the compression chamber is compressed.
  • FIG. 13 shows the relationship between the rotation angle of the conventional second scroll and the pressure in the pressure chamber formed by the first scroll member and the second scroll member.
  • the present invention has been devised in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a scroll compressor that suppresses loss and is highly efficient in a wide operation range.
  • a scroll compressor is a closed space formed by a turning scroll having a turning wrap, a fixed scroll having a fixed wrap, and the turning scroll and the fixed scroll.
  • a compression chamber for compressing the working fluid an open space formed by the orbiting scroll and the fixed scroll; a suction chamber into which the working fluid to be compressed is sucked; an electric motor for driving the orbiting scroll;
  • a bypass mechanism that communicates or blocks the compression chamber and the suction chamber, and a sealed container that houses the orbiting scroll, the fixed scroll, the compression chamber, the suction chamber, the electric motor, and the bypass mechanism.
  • the bypass mechanism is formed in the fixed scroll and is a bypass capable of communicating the compression chamber and the suction chamber.
  • a bypass valve that can open and close the bypass port, and the swirl wrap is provided with a groove that communicates the bypass port and a suction pressure space when the bypass port is open. Yes.
  • the longitudinal cross-sectional view of the compressor which concerns on Embodiment 1 of this invention The longitudinal cross-sectional view which expanded the compression mechanism part of the compressor of FIG.
  • the figure which looked at the compression chamber and suction chamber which show the positional relationship of a compression chamber, a bypass port, and a tooth tip groove from the upper direction from the downward direction.
  • the figure which looked at the compression chamber and suction chamber which show the positional relationship of a compression chamber, a bypass port, and a tooth tip groove from the upper direction from the downward direction.
  • the figure which looked at the compression chamber and suction chamber which show the positional relationship of a compression chamber, a bypass port, and a tooth tip groove from the upper direction from the downward direction.
  • the figure which looked at the compression chamber and suction chamber which show the positional relationship of a compression chamber, a bypass port, and a tooth tip groove from the upper direction from the downward direction.
  • the compressor which concerns on Embodiment 5 WHEREIN The figure which took the cross section of the fixed scroll and the turning scroll, and looked upwards from the downward direction.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a compressor 1 according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is an enlarged longitudinal sectional view of the compression mechanism section 3 of the compressor 1 of FIG.
  • the compressor 1 is a scroll compressor.
  • the compressor 1 performs capacity control by switching between full load operation in which the gas refrigerant (working fluid) supplied from the suction port 5a is compressed by the compression mechanism unit 3 and partial load operation in which a part of the gas refrigerant is compressed. Do. In the partial load operation, a part of the gas refrigerant is bypassed to the suction side, and the remaining gas refrigerant is compressed in the compression chamber 10.
  • the compressor 1 includes a compression mechanism unit 3 that compresses a gas refrigerant (hereinafter referred to as a refrigerant), an electric motor 4 that is a driving source of the compression mechanism unit 3, and a sealed container 2 that houses the compression mechanism unit 3, the electric motor 4, and the like. And control units (18, 19).
  • FIG. 3 is a view of the fixed scroll 5 of the compressor 1 according to the first embodiment as viewed from below to above.
  • FIG. 4 is a view of the orbiting scroll 6 of the compressor 1 according to the first embodiment as viewed from above to below.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line II of FIG.
  • the compression mechanism unit 3 includes a fixed scroll 5 in which a spiral wrap 5c is erected on the lower side and a turning scroll 6 in which a spiral wrap 6a is erected on the upper side.
  • the orbiting scroll 6 is disposed below the fixed scroll 5.
  • the hermetic container 2 is constructed by vertically welding an upper lid chamber 2b and a lower bottom chamber 2c to a vertical central cylindrical case 2a.
  • a compression mechanism unit 3 is disposed in the upper part of the sealed container 2, and an electric motor 4 is disposed in the lower part through a crankshaft 9.
  • a lubricating oil 16 is stored at the bottom of the sealed container 2. The lubricating oil 16 is supplied to the mechanism portion via the oil supply passage 9c of the crankshaft 9.
  • the upper lid chamber 2b is provided with a suction pipe 2d for sucking in the refrigerant to be compressed.
  • the fixed scroll 5 is formed with a suction port 5a connected to the suction pipe 2d.
  • the suction port 5a is a suction port for the refrigerant to be compressed, and is provided coaxially with the suction pipe 2d.
  • a discharge port 5e that communicates between the compression chamber 10 and the non-wrapping side (upper side) of the fixed scroll 5 is provided at the approximate center of the base plate 5d of the fixed scroll 5.
  • the discharge port 5 e is a discharge port for the refrigerant compressed by the compression mechanism unit 3.
  • the inside of the hermetic container 2 constitutes a discharge pressure chamber 2f into which the refrigerant compressed by the compression mechanism unit 3 is discharged.
  • a discharge pipe 2e that discharges the compressed refrigerant is provided on the side surface of the central case 2a.
  • the compression mechanism unit 3 includes an upper fixed scroll 5, a lower orbiting scroll 6, and a frame 7 that supports the orbiting scroll 6 from below.
  • the fixed scroll 5 is formed with a spiral wrap 5c facing downward on the end plate surface 5f side of the base plate 5d constituting the main body.
  • the orbiting scroll 6 has a spiral wrap 6 a formed upward on a base plate 6 b constituting the main body.
  • the frame 7 is integrated with the fixed scroll 5 by bolts 8 and supports the orbiting scroll 6 slidably from below.
  • a compression chamber 10 for compressing the refrigerant is formed.
  • the compression chamber 10 is a sealed space sealed by the fixed scroll 5 and the orbiting scroll 6.
  • a suction chamber 10a (see FIG. 7A) is formed.
  • the suction chamber 10a is formed by the fixed scroll 5 and the orbiting scroll 6, and is a communication space that communicates with the suction port 5a.
  • a bypass port 5 b is provided in the base plate 5 d of the fixed scroll 5 so as to penetrate from the compression chamber 10 to the opposite wrap side (upper side) of the fixed scroll 5.
  • the bypass port 5b is a port used for capacity control, and is fully closed during full load operation and opened during partial load operation. That is, during full load operation, the bypass valve 11 is closed by eliminating the gap g1 of the bypass port 5b between the pressure chamber 10 and the suction chamber 10a, and during partial load operation, the pressure chamber 10 and the suction chamber 10a Are communicated via the gap g1 of the bypass port 5b (see FIG. 2).
  • the bypass port 5b is formed, for example, by connecting two cylindrical grooves that are coaxial and have different diameters. As shown in FIG. 2, the bypass port 5b is provided such that the diameter of the upper anti-wrap side cylindrical groove 5b1 is larger than the diameter of the lower wrap 6c side cylindrical groove 5b2.
  • the diameter of the wrap-side cylindrical groove 5b2 below the bypass port 5b only needs to be larger than the thickness dimension t2 of the wrap 6a of the orbiting scroll 6. That is, the opening of the lap side cylindrical groove 5b2 only needs to exist across the wrap 6a of the orbiting scroll 6.
  • the orbiting scroll 6 is partially provided with a concave tooth tip groove 6d in the center of the tooth tip of the spiral wrap 6a facing the fixed scroll 5 along the spiral shape of the wrap 6a. ing.
  • the tooth tip groove 6d is a groove having a width dimension t1 which is narrower than the thickness dimension t2 of the wrap 6a, and one end thereof is formed on the winding start side of the wrap 6a and is in a position where it can communicate with the bypass port 5b. (See FIGS. 7A to 7D).
  • FIG. 6 shows a sectional view of the fixed scroll 5 and the orbiting scroll 6 when the section is taken perpendicularly to the center line of the tooth tip groove 6d.
  • the other end of the tooth tip groove 6d is the winding end side 6a1 of the wrap 6a and is in a position communicating with the inclined groove 5j provided in the fixed scroll 5.
  • the inclined groove 5j is formed to have an inclination directed outward from the tooth tip surface 5t of the fixed scroll 5 to the suction port 5a.
  • the inclined groove 5j communicates the tooth tip groove 6d with the suction port 5a.
  • the tooth tip groove 6d is formed so as to always communicate the bypass port 5b and the suction side.
  • the refrigerant that has flowed into the tooth tip groove 6d can flow to the suction port 5a.
  • 6 shows the tooth tip groove 6d having a rectangular cross section, the shape of the cross section is not necessarily rectangular.
  • the tooth tip groove 6d having a U-shaped cross section may be used, the tooth tip groove 6d having a V-shaped cross section may be used, and the shape of the tooth tip groove 6d is not limited as long as it is a concave groove.
  • the inclined groove 5j may have any shape as long as it is a groove that allows the tooth tip groove 6d and the suction port 5a to communicate with each other.
  • the bypass valve 11 has a shape in which two cylindrical columns having different diameters are connected so as to be fitted into the bypass port 5b. As shown in FIG. 2, the bypass valve 11 is fitted into the bypass port 5 b so that the port insertion portion 11 a which is a lower cylindrical portion having a smaller diameter than the upper portion faces the wrap 5 c side (downward side) of the fixed scroll 5. Yes.
  • a flat plate-like retainer 20 is mounted above the fixed scroll 5 on the side opposite to the wrap 5c.
  • the bypass valve 11 is prevented from jumping out of the fixed scroll 5 by the contact of the bypass valve 11 with the retainer 20.
  • the bypass valve 11 does not come off the anti-wrap side cylindrical groove 5 b 1 of the bypass port 5 b even when the bypass valve 11 presses the orbiting scroll 6. Further, during partial load operation, even when the bypass valve 11 is separated from the orbiting scroll 6, the bypass valve 11 does not come off from the non-wrap side cylindrical groove 5b1 of the bypass port 5b.
  • the pressure switching device 18 shown in FIG. 1 is installed outside the sealed container 2 and communicates with the control pressure space 11 d via the control pipe 17. Further, the pressure switching device 18 includes a high-pressure side passage 18a connected to the discharge pipe 2e for discharging the compressed refrigerant, and a low-pressure side passage 18b connected to the refrigerant suction pipe 2d before compression. Yes.
  • the pressure switching device 18 can take in the refrigerant having the low suction pressure and the high discharge pressure, and selectively introduces the refrigerant having the two-stage pressure into the control pipe 17.
  • the refrigerant pressure introduced into the control pipe 17 is switched and controlled by the pressure switching device 18 at an arbitrary timing based on a signal from the pressure control device 19.
  • a crankshaft 9 for turning the orbiting scroll 6 by the electric motor 4 extends in the vertical direction at the center of the sealed container 2.
  • the frame 7 fixed to the sealed container 2 includes a main bearing 7 a that rotatably supports the crankshaft 9.
  • an orbiting bearing 6 c At the lower part of the orbiting scroll 6, there is provided an orbiting bearing 6 c to which the eccentric part 9 b of the crankshaft 9 is connected.
  • a back pressure chamber 14 is formed between the anti-wrap 6 a side on the lower side of the orbiting scroll 6 and the frame 7.
  • the back pressure in the back pressure chamber 14 is for bringing the orbiting scroll 6 into contact with the fixed scroll 5 from below.
  • An Oldham ring 13 is disposed inside the back pressure chamber 14. The Oldham ring 13 functions to revolve by receiving the eccentric rotation of the eccentric portion 9 b of the crankshaft 9 without rotating the orbiting scroll 6.
  • the Oldham ring 13 is mounted in a groove (not shown) formed on the side of the orbiting scroll 6 opposite to the wrap 6a (lower side) and a groove (not shown) formed in the upper center of the frame 7. .
  • the fixed scroll 5 is formed with oil supply holes 5 g and 5 h that allow the back pressure chamber 14 and the compression chamber 10 to communicate with each other.
  • a back pressure control valve 12 is provided in the middle of the oil supply holes 5g and 5h.
  • the electric motor 4 includes a stator 4a and a rotor 4b.
  • the stator 4a is fixed to the sealed container 2 by press-fitting and welding.
  • a crankshaft 9 is fixed to the rotor 4b and is rotatably supported in the stator 4a.
  • the crankshaft 9 includes a main shaft 9 a and an eccentric portion 9 b, and is supported by an upper main bearing 7 a provided in the frame 7 and a lower lower bearing 15 provided in the sealed container 2.
  • the eccentric portion 9 b is formed integrally with the main shaft 9 a of the crankshaft 9 so as to be eccentric, and is fitted to the orbiting bearing 6 c provided at the lower portion of the orbiting scroll 6. Thereby, the turning scroll 6 is rotatable with respect to the eccentric part 9b.
  • the crankshaft 9 is rotationally driven by the electric motor 4. Then, the eccentric portion 9b of the crankshaft 9 is eccentrically rotated with respect to the main shaft 9a, and the orbiting scroll 6 is orbitally moved. Further, the crankshaft 9 is provided with an oil supply passage 9 c that guides the lubricating oil 16 to the main bearing 7 a of the frame 7, the lower bearing 15, and the orbiting bearing 6 c of the orbiting scroll 6.
  • the lubricating oil 16 supplied from the oil supply passage 9c (see FIG. 1) to the orbiting bearing 6c passes through the back pressure chamber 14 and the oil supply holes 5h and 5g, and the wrap 5c of the fixed scroll 5 and the orbiting scroll 6 forming the compression chamber 10. Supplied to the wrap 6a.
  • the compressor 1 closes the bypass valve 11 so as to compress the refrigerant sucked from the suction port 5a, and opens the bypass valve 11 so that a part of the refrigerant in the compression chamber 10 is removed.
  • the capacity control is performed by switching to the partial load operation in which the refrigerant is circulated to the suction side through the bypass port 5b without being compressed and the other part of the refrigerant is compressed.
  • FIGS. 7A to 7D are views of the compression chamber 10 and the suction chamber 10a showing the positional relationship among the compression chamber 10, the bypass port 5b, and the tooth tip groove 6d as viewed from above from below in the compressor 1 according to the first embodiment. It is.
  • the rotational angle of the orbiting scroll 6 advances in the order of FIGS. 7A, 7B, 7C, and 7D.
  • the scroll compressor 1 performs full load operation.
  • the bypass valve 11 By closing the bypass valve 11, the compression chamber 10 and the suction chamber 10 a are blocked at the bypass port 5.
  • the refrigerant scrolls from the intake pipe 2d through the suction port 5a of the fixed scroll 5 as shown in FIG. 6 and a fixed scroll 5 are introduced into a suction chamber 10a (see FIG. 7A).
  • the suction chamber 10a eventually becomes a closed space to form the compression chamber 10 (see FIG. 7B).
  • the refrigerant is compressed by reducing the volume of the compression chamber 10 as it moves toward the center of the orbiting scroll 6 and the fixed scroll 5 (see FIGS. 7C and 7D).
  • the compression chamber 10 is formed by meshing the spiral wrap 5c of the fixed scroll 5 and the spiral wrap 6a of the orbiting scroll 6.
  • the port insertion portion 11a of the bypass valve 11 completely closes the wrap side cylindrical groove 5b2 of the bypass port 5b and further contacts the upper surface 6u1 (see FIG. 6) of the wrap 6a of the orbiting scroll 6.
  • the tooth tip groove 6d is provided in the tooth tip of the wrap 6a.
  • one end of the tooth tip groove 6d is located opposite to the lower side of the bypass port 5b.
  • the end surface 11a1 is always in contact with the tooth tip surface around the tooth tip groove 6d (the upper surface 6u1 of the tooth tip of the wrap 6a), whereby the space between the compression chamber 10 and the tooth tip groove 6d is closed. Thereby, the flow of the refrigerant between the compression chamber 10 and the tooth tip groove 6d is blocked.
  • the port insertion portion 11a of the bypass valve 11 comes into contact with the wrap 6a of the orbiting scroll 6 from above, the communication between the compression chamber 10 and the suction chamber 10a is also blocked. Therefore, the refrigerant in the compression chamber 10 is compressed immediately after the completion of suction. Thereafter, the refrigerant compressed in the compression chamber 10 is discharged from the discharge port 5e (see FIG. 1) provided at the approximate center of the base plate 5d of the fixed scroll 5 to the discharge pressure chamber 2f. Then, the refrigerant discharged into the discharge pressure chamber 2f flows out through the discharge pipe 2e (see FIG. 1). As described above, at the time of full load operation, high-efficiency operation similar to that of the compressor 1 without the capacity control mechanism can be realized.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view of the compressor 1 according to the first embodiment when the cross section of the fixed scroll 5 and the orbiting scroll 6 is taken perpendicularly to the center line of the tooth tip groove 6d during partial load operation.
  • the suction chamber 10a is completely surrounded by the wrap 5c of the fixed scroll 5 and 6a of the orbiting scroll 6, and the compression chamber 10 is formed.
  • the refrigerant is compressed by reducing the volume of the compression chamber 10.
  • the bypass port 5b is open at this time, it is ideal that the compression chamber 10 communicates with the suction line 10c on the outer line side, and the refrigerant in the compression chamber 10 is bypassed to the suction side without being compressed. Is.
  • the wrap 6a of the orbiting scroll 6 contacts the fixed scroll 5 on the bypass port 5b, and the bypass port 5b does not communicate directly with the suction chamber 10c. In this case, the loss due to the overcompression shown in FIG. 13 occurs.
  • the tooth tip groove 6 d is provided in the tooth tip of the wrap 6 a of the orbiting scroll 6.
  • the tooth tip groove 6d is in a position communicating with an inclined groove 5j having an inclination communicating with the suction port 5a (see FIGS. 7A to 7D), and the bypass port 5b and the suction side are always connected. Communicate. Therefore, even at the moment of FIG. 7B, the refrigerant in the compression chamber 10 is bypassed to the suction side through the bypass port 5b and the tooth tip groove 6d. Therefore, the refrigerant in the compression chamber 10 can be prevented from being compressed due to the presence of the tooth tip groove 6d, the inclined groove 5j, and the suction port 5a.
  • FIG. 8 is a sectional view taken perpendicularly to the center line of the tooth tip groove 6d.
  • the compression chamber 10 is not shown in FIG. 8, the bypass port 5b and the compression chamber 10 are in communication.
  • An arrow ⁇ 1 in FIG. 8 indicates the flow of the refrigerant.
  • the bypass valve 11 is lifted and separated from the upper surface 6u1 of the orbiting scroll 6, so that the refrigerant inside the compression chamber 10 passes through the gap g1 formed in the bypass port 5b, It is discharged to the suction side through the suction port 5a through the tooth tip groove 6d and the inclined groove 5j of the wrap 6a of the orbiting scroll 6.
  • the bypass port 5b starts to communicate with the suction chamber 10c.
  • the refrigerant in the compression chamber 10 bypasses the bypass port 5b to the suction chamber 10c, and bypasses the bypass port 5b to the suction side suction port 5a via the tooth tip groove 6d (arrow in FIG. 8). It flows out of the two flow paths with ⁇ 1).
  • the compression chamber 10 does not communicate with the bypass port 5b. Then, the compression chamber 10 becomes a space closed by the wrap 5c of the fixed scroll 5 and the wrap 6a of the orbiting scroll 6, and starts to compress the refrigerant. Thereafter, as in the full load operation, the compressed refrigerant is discharged from the discharge port 5e to the discharge pressure chamber 2f and flows out from the discharge pipe 2e to the outside.
  • the volume of the compression chamber 10 when starting the compression shown in FIG. 7C is smaller than the volume of the compression chamber 10 when starting the compression in the full load operation (see FIG. 7B). . Therefore, in the partial load operation, the flow rate of the compressed refrigerant that is discharged is reduced, and operation at a lower load can be performed without changing the rotation speed.
  • 7A to 7D the full load operation and the partial load operation in the inner compression side compression chamber 10 inside the wrap 6a of the orbiting scroll 6 have been described. However, even in the outer compression side compression chamber 10 outside the wrap 6a. The same is true.
  • by using an appropriate rotation speed in accordance with the state of the mechanical capacity control it is possible to provide the highly efficient compressor 1 in a wide operation range without causing a loss due to overcompression.
  • FIG. 9 is a view in which the cross section of the fixed scroll 5 and the orbiting scroll 26 is taken perpendicularly to the center line of the tooth tip groove 26d in the compressor 1 according to the second embodiment.
  • the compressor 1 according to the second embodiment is characterized in that an inclined portion 26f is provided on the wrap winding end side 26a1 of the tooth tip groove 26d of the orbiting scroll 26. .
  • the inclined portion 26 f is formed to face the inclined groove 5 j of the fixed scroll 5.
  • the inclined groove 5j has an upwardly directed inclination connected to the suction port 5a from the tooth tip surface 5t of the fixed scroll 5, and penetrates the tooth tip groove 26d and the suction port 5a.
  • the inclined portion 26f is formed to have an inclination that continues from the end of the bottom surface 26d1 of the tooth groove 26d to the upper surface 26u of the orbiting scroll 26.
  • the inclination of the inclined portion 26f is formed to be inclined outward and upward from the bottom surface 26d1 in a direction along the inclination of the inclined groove 5j of the fixed scroll 5.
  • the tooth groove 26d of the orbiting scroll 26 does not communicate with any other space at the time of full load operation. It is assumed that the lubricating oil 16 flows in from the gap and is stored in the tooth tip groove 26d. In this case, as shown in FIG. 8, when the corner of the bottom of the tooth tip groove 6 d on the winding end 6 a 1 side of the wrap 6 a of the orbiting scroll 2 is a right angle that bends upward, the bypass valve 11 is opened and the coolant is added to the tooth tip groove 6 d. Even when it comes to flow, there is a possibility that the lubricating oil 16 cannot be completely discharged from the tooth tip groove 6d and remains. In this case, the flow path volume of the refrigerant in the tooth tip groove 6d is decreased, and there is a possibility that pressure loss occurs.
  • an inclined portion 26 f is provided in the tooth tip groove 26 d on the winding end side 26 a 1 of the wrap 26 a of the orbiting scroll 26.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view of the fixed scroll 5 and the orbiting scroll 36 taken perpendicularly to the center line of the tooth tip groove 36d in the compressor 1 according to the third embodiment.
  • the compressor 1 according to the third embodiment penetrates the tooth tip groove 36d on the winding end side 36a1 of the wrap 36a of the orbiting scroll 36 into the suction port 5a of the fixed scroll 5. There is a feature in the point made.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the fixed scroll 5 and the orbiting scroll 46 taken perpendicularly to the center line of the tooth tip groove 46d in the compressor 1 according to the fourth embodiment.
  • the compressor 1 according to the fourth embodiment is provided with an inclined portion 46g having an inclined tooth tip outside the winding end side 46a1 of the wrap 46a of the orbiting scroll 46. There is a feature in point.
  • the inclined portion 46g is provided in an arbitrary range on the winding end side 46a1 of the wrap 46a of the orbiting scroll 46.
  • the inclined portion 46g may be provided in a part or all of them. Thereby, it can suppress that stress concentrates on the tooth tip of the wrap 46a winding end side 46a1, and breaks. Further, the inclined portion 46g facilitates the outflow of the lubricating oil 16 to the outside of the addendum groove 46d, and can prevent the lubricating oil 16 from being stored in the addendum groove 46d. Therefore, a more efficient compressor 1 can be realized in the partial load operation.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view of the fixed scroll 55 and the orbiting scroll 6 in the compressor 1 according to the fifth embodiment, and is a view as seen from above from below.
  • the oil supply hole 5 g of the fixed scroll 55 is positioned downstream of the tooth tip groove 6 d of the orbiting scroll 6.
  • the oil supply hole 5g is positioned downstream of the tooth tip groove 6d of the orbiting scroll 6 so that the lubricating oil 16 supplied from the oil supply hole 5g does not enter the tooth tip groove 6d of the orbiting scroll 6. ing. Since the refrigerant flows downstream from the soot suction port 5a, the lubricating oil 16 from the oil supply hole 5g flows downstream. Therefore, the oil supply hole 5g is located downstream of the tooth tip groove 6d of the orbiting scroll 6, so that the lubricating oil 16 can be prevented from flowing into the tooth tip groove 6d located upstream from the oil supply hole 5g.
  • the lubricating oil 16 supplied from the oil supply hole 5g flows from the oil supply hole 5g to the discharge side (the vortex center side of the spiral wrap 6a of the orbiting scroll 6), the lubricating oil 16 flows into the tooth tip groove 6d. It becomes difficult to collect. Therefore, the bypass effect of the tooth tip groove 6d of the orbiting scroll 6 during the partial load operation can be sufficiently exhibited, and the overcompression loss can be more reliably suppressed.
  • first to fifth embodiments While various embodiments have been described in the first to fifth embodiments, the configurations of the first to fifth embodiments may be arbitrarily combined as appropriate.
  • the first to fifth embodiments are examples of the present invention, and various modifications and implementations are possible within the scope of the claims.

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Abstract

本発明のスクロール圧縮機（１）は、旋回スクロール（６）と、固定スクロール（５）と、旋回スクロール（６）と固定スクロール（５）により形成され作動流体を圧縮する圧縮室（１０）と、旋回スクロール（６）と固定スクロール（５）により形成され作動流体が吸い込まれる吸込室（１０ａ）と、旋回スクロール（６）を駆動する電動機（４）と、圧縮室（１０）と吸込室（１０ａ）を連通または遮断するバイパス機構部と、密閉容器（２）とを備え、バイパス機構部は、固定スクロール（５）に形成され、圧縮室（１０）と吸込室（１０ａ）を連通可能なバイパスポート（５ｂ）と、バイパスポート（５ｂ）を開閉可能なバイパス弁（１１）とを有し、旋回ラップ（６ａ）には、バイパスポート（５ｂ）が開いているときに、バイパスポート（５ｂ）と吸込圧力の空間とを連通する溝（６ｄ）が設けられている。

Description

スクロール圧縮機
本発明は、スクロール圧縮機に関する。
　冷凍用や空調用などの冷凍サイクルに使用される冷媒圧縮機、あるいは、空気やその他のガスを圧縮するガス圧縮機のひとつに、スクロール圧縮機がある。また、幅広い負荷範囲に対して高効率を実現するため、容量制御機構を備える圧縮機が知られている。例えば、インバータを用いて圧縮機のモータ電流の周波数を可変とし、回転速度を電気的に制御することにより圧縮機の容量制御を行う方法はよく用いられる容量制御手法のひとつである。
　しかしながら、回転速度が極端に低下すると圧縮室での冷媒漏れの増加やモータ効率の低下などにより、大幅に圧縮機効率が低下する。また、回転速度の極低速域では、油の粘性により軸受の油膜が保持できなくなり、軸受要素が直接接触して焼き付き等が生じるおそれがある。これらを防ぐため、実用上の回転速度には下限値が存在し、容量制御範囲にも下限がある。
　そこで、容量制御範囲を回転速度制御の下限よりさらに拡大するため、機構的に冷媒の一部をバイパス循環させて圧縮する、冷媒量を制御する手法も複数考案されている。
　例えば、特許文献１には、「互いに噛み合う渦巻き状のラップを鏡板上に備えた第１スクロール部材と第２スクロール部材の少なくとも一方が偏心回転運動をするとともに、両鏡板の内面の間でラップ同士が噛み合って圧縮室が形成された圧縮機構をケーシング 内に備え、第１スクロール部材の鏡板に形成されて上記圧縮室に連通する開口と、該開口を開閉するピストンとを有する運転容量制御機構を備えたスクロール圧縮機であって、上記ピストンは、上記開口を閉鎖する状態で、先端面が上記第１スクロール部材の鏡板の内面よりも突出する寸法公差に基づいて形成され、上記ピストンは、上記開口を閉鎖する状態で上記第１スクロール部材の鏡板の内面よりも突出する部分を先端部としたときに、少なくともその先端部がラップよりも耐摩耗性の低い材料により形成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。」が開示されている（請求項１参照）。
　この構造では、容量制御時にはバイパス弁（ピストン）を開き、圧縮室が開口のバイパスポートを通じて吸込側と連通することで冷媒を圧縮させずにバイパスさせ、圧縮開始を遅らせることで圧縮冷媒の吐出流量を低減し、容量制御を実現する。
特開２００７－１５４７６２号公報
　しかしながら、特許文献１に記載のスクロール圧縮機では、第２スクロールのラップが第１スクロールのラップとバイパスポートの位置において接する区間において、圧縮開始に至る前に、第２スクロールのラップが開口の端に位置し、吸込側と連通しなくなる。その間、圧縮室の冷媒は圧縮される。
　そのため、圧縮開始前に不要な圧縮動力が発生して過圧縮による損失(図１３参照)が生じ、効率を低下させていた。図１３に、従来の第２スクロールの回転角と、第１スクロール部材と第２スクロール部材とで形成される圧力室の圧力の関係を示す。
　本発明は上記実状に鑑み創案されたものであり、損失の発生を抑え、広い運転範囲において高効率なスクロール圧縮機の提供を目的とする。
　前記課題を解決するため、第１の本発明のスクロール圧縮機は、旋回ラップを有する旋回スクロールと、固定ラップを有する固定スクロールと、前記旋回スクロールと前記固定スクロールにより形成される閉じた空間であって、作動流体を圧縮する圧縮室と、前記旋回スクロールと前記固定スクロールにより形成される開いた空間であって、圧縮される作動流体が吸い込まれる吸込室と、前記旋回スクロールを駆動する電動機と、前記圧縮室と前記吸込室を連通または遮断するバイパス機構部と、前記旋回スクロール、前記固定スクロール、前記圧縮室、前記吸込室、前記電動機、および前記バイパス機構部を収容する密閉容器とを備え、前記バイパス機構部は、前記固定スクロールに形成され、前記圧縮室と前記吸込室を連通可能なバイパスポートと、前記バイパスポートを開閉可能なバイパス弁とを有し、前記旋回ラップには、前記バイパスポートが開いているときに、該バイパスポートと吸込圧力の空間とを連通する溝が設けられている。
　本発明によれば、損失の発生を抑え、広い運転範囲において高効率なスクロール圧縮機を提供することができる。
本発明の実施形態１に係る圧縮機の縦断面図。 図１の圧縮機の圧縮機構部を拡大した縦断面図。 実施形態１に係る圧縮機の固定スクロールを下方から上方に見た図。 実施形態１に係る圧縮機の旋回スクロールを上方から下方に見た図。 図４のＩ－Ｉ断面図。 歯先溝の中心線に垂直に断面をとったときの固定スクロールと旋回スクロールの断面図。 実施形態１に係る圧縮機において、圧縮室、バイパスポート、および歯先溝の位置関係を示す圧縮室と吸込室を下方から上方に見た図。 実施形態１に係る圧縮機において、圧縮室、バイパスポート、および歯先溝の位置関係を示す圧縮室と吸込室を下方から上方に見た図。 実施形態１に係る圧縮機において、圧縮室、バイパスポート、および歯先溝の位置関係を示す圧縮室と吸込室を下方から上方に見た図。 実施形態１に係る圧縮機において、圧縮室、バイパスポート、および歯先溝の位置関係を示す圧縮室と吸込室を下方から上方に見た図。 実施形態１に係る圧縮機において、部分負荷運転時に、歯先溝の中心線に垂直に固定スクロールおよび旋回スクロールの断面をとったときの断面図。 実施形態２に係る圧縮機において、歯先溝の中心線に垂直に固定スクロールおよび旋回スクロールの断面をとった図。 実施形態３に係る圧縮機において、歯先溝の中心線に垂直に固定スクロールおよび旋回スクロールの断面をとった断面図。 実施形態４に係る圧縮機において、歯先溝の中心線に垂直に固定スクロールおよび旋回スクロールの断面をとった断面図。 実施形態５に係る圧縮機において、固定スクロールおよび旋回スクロールの横断面をとり、下方から上方を見た図。 従来の第２スクロールの回転角と、第１スクロール部材と第２スクロール部材とで形成される圧力室の圧力の関係を示す図。
　以下、本発明を実施するための形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。なお、各図において、共通する部分には同一の符号を付し重複した説明を省略する。
≪実施形態１≫
　実施形態１に係る圧縮機１の構成について、図１から図５までを用いて説明する。
　図１は、本発明の実施形態１に係る圧縮機１の縦断面図である。
　図２は、図１の圧縮機１の圧縮機構部３を拡大した縦断面図である。
　実施形態１に係る圧縮機１は、スクロール圧縮機である。
　圧縮機１は、吸込ポート５ａから供給されるガス冷媒（作動流体）を圧縮機構部３で圧縮する全負荷運転と、ガス冷媒の一部を圧縮する部分負荷運転とを切り替えることにより容量制御を行う。
　部分負荷運転では、ガス冷媒の一部を吸込側へバイパスさせて、残りのガス冷媒を圧縮室１０で圧縮する。
　圧縮機１は、ガス冷媒（以下、冷媒と称す）を圧縮する圧縮機構部３と、圧縮機構部３の駆動源の電動機４と、圧縮機構部３、電動機４等を収納する密閉容器２と、制御部（１８、１９）とを備える。
　図３は、実施形態１に係る圧縮機１の固定スクロール５を下方から上方に見た図である。図４は、実施形態１に係る圧縮機１の旋回スクロール６を上方から下方に見た図である。図５は、図４のＩ－Ｉ断面図である。
　圧縮機構部３は、渦巻状のラップ５ｃを下部に立設した固定スクロール５および渦巻状のラップ６ａを上部に立設した旋回スクロール６を有している。旋回スクロール６は、固定スクロール５の下方に配置される。
　密閉容器２は、縦型の中央の円筒状のケース２ａに、上部の蓋チャンバ２ｂと下部の底チャンバ２ｃが上下に溶接されて構成されている。
　密閉容器２内の上部には圧縮機構部３が配置され、下部にはクランク軸９を介して電動機４が配置されている。そして、密閉容器２の底部には、潤滑油１６が貯留されている。潤滑油１６は、クランク軸９の給油通路９ｃを介して、機構部に供給される。
　上部の蓋チャンバ２ｂには、圧縮対象の冷媒を吸込む吸込パイプ２ｄが設けられている。図１に示すように、固定スクロール５には、吸込パイプ２ｄと接続する吸込ポート５ａが形成されている。吸込ポート５ａは、圧縮対象の冷媒の吸込み口であり、吸込パイプ２ｄと同軸に設けられている。
　固定スクロール５の台板５ｄの略中央には、圧縮室１０と固定スクロール５の反ラップ側（上方側）とを連通する吐出口５ｅが設けられている。吐出口５ｅは、圧縮機構部３で圧縮された冷媒の吐出口である。
　密閉容器２の内部は圧縮機構部３で圧縮された冷媒が吐出される吐出圧室２ｆを構成する。中央のケース２ａ側面には、圧縮された冷媒を吐出する吐出パイプ２ｅが設けられている
　＜圧縮機構部３＞
　圧縮機構部３は、上部の固定スクロール５と、その下部の旋回スクロール６と、旋回スクロール６を下方から支持するフレーム７とを備えて構成されている。
　固定スクロール５は、図２に示すように、本体を成す台板５ｄの鏡板面５ｆ側に渦巻状のラップ５ｃが下方に向けて形成されている。
　旋回スクロール６は、固定スクロール５と同様、本体を成す台板６ｂ上に渦巻状のラップ６ａが上方に向けて形成されている。
　フレーム７は、ボルト８で固定スクロール５に一体化されており、旋回スクロール６を下方から摺動自在に支持している。
　固定スクロール５の渦巻状のラップ５ｃと旋回スクロール６の渦巻状のラップ６ａとが噛み合うことにより、冷媒を圧縮する圧縮室１０が形成される。圧縮室１０は、固定スクロール５と旋回スクロール６とで密閉された密閉空間である。一方、固定スクロール５の渦巻状のラップ５ｃと旋回スクロール６の渦巻状のラップ６ａとが噛み合うことにより、吸込室１０ａ（図７Ａ参照）が形成される。吸込室１０ａは、固定スクロール５と旋回スクロール６とで形成されるが、吸込ポート５ａと連通する連通空間である。
　＜バイパスポート５ｂ＞
　図２に示すように、固定スクロール５の台板５ｄに、圧縮室１０から固定スクロール５の反ラップ側（上方側）へ貫通するようにバイパスポート５ｂが設けられている。バイパスポート５ｂは、容量制御で使用されるポートであり、全負荷運転時には全閉され、部分負荷運転時には開放される。すなわち、全負荷運転時には、圧力室１０と吸込室１０ａとの間が、バイパス弁１１が、バイパスポート５ｂの空隙ｇ１を無くすことで閉塞され、部分負荷運転時には、圧力室１０と吸込室１０ａとが、バイパスポート５ｂの空隙ｇ１を介して、連通される（図２参照）。
　これにより、圧縮される冷媒の量を調整し、圧縮機１の出力制御を行っている。
　バイパスポート５ｂは、例えば同軸で直径が異なる２つの円筒溝が連通して形成されている。バイパスポート５ｂは、図２に示すように、上部の反ラップ側円筒溝５ｂ１の直径の方が、下部のラップ６ｃ側円筒溝５ｂ２の直径よりも大きくなるように設けられる。
　バイパスポート５ｂの下部のラップ側円筒溝５ｂ２の直径は、旋回スクロール６のラップ６ａの厚さ寸法ｔ２よりも大きければよい。つまり、旋回スクロール６のラップ６ａを跨いでラップ側円筒溝５ｂ２の開口が存在すればよい。
　図４に示すように、旋回スクロール６は、固定スクロール５に対向する渦巻状のラップ６ａの歯先中央に、ラップ６ａの渦形状に沿って凹形状の歯先溝６ｄが部分的に設けられている。
　歯先溝６ｄは、ラップ６ａの厚さ寸法ｔ２よりも細い幅寸法ｔ１の溝であって、その一方端はラップ６ａの巻き始め側であって、バイパスポート５ｂと連通可能な位置に形成される（図７Ａ～図７Ｄ参照）。
　図６に、歯先溝６ｄの中心線に垂直に断面をとったときの固定スクロール５と旋回スクロール６の断面図を示す。
　歯先溝６ｄの他方端はラップ６ａの巻き終わり側６ａ１であって、固定スクロール５に設けられた傾斜溝５ｊと連通する位置にある。傾斜溝５ｊは、固定スクロール５の歯先面５ｔから吸込ポート５ａに繋がる外上方に向いた傾斜を有して形成されている。傾斜溝５ｊは、歯先溝６ｄと吸込ポート５ａとを連通させている。
　これにより、歯先溝６ｄはバイパスポート５ｂと吸込側とを常時連通するように形成されている。傾斜溝５ｊを設けることで、歯先溝６ｄに流入した冷媒を吸込ポート５ａに流すことができる。また、傾斜溝５ｊに入った潤滑油１６を外部に流出させる効果もある。
　なお、図６では断面が矩形の歯先溝６ｄを示しているが、断面の形状は必ずしも矩形でなくてもよい。例えば、Ｕ字形状断面の歯先溝６ｄでもよいし、Ｖ字形状断面の歯先溝６ｄでもよいし、凹形状の溝であれば歯先溝６ｄの形状は限定されない。また、傾斜溝５ｊも、歯先溝６ｄと吸込ポート５ａとを連通させる溝であれば、その形状は任意である。
　＜バイパス弁１１＞
　バイパス弁１１は、バイパスポート５ｂに嵌入するように、同軸で直径が異なる２つの円柱を接続した形状を有している。図２に示すように、バイパス弁１１は、直径が上部より小さい下部の円柱部であるポート挿入部１１ａが固定スクロール５のラップ５ｃ側（下方側）を向くようにバイパスポート５ｂに嵌入されている。
　固定スクロール５の反ラップ５ｃの側の上方には、平板状のリテーナ２０が取り付けられる。リテーナ２０にバイパス弁１１が当接することでバイパス弁１１が固定スクロール５の外に飛び出すことを抑制している。
　図２に示すように、全負荷運転時に、バイパス弁１１が旋回スクロール６を押圧している際にもバイパス弁１１がバイパスポート５ｂの反ラップ側円筒溝５ｂ１から外れない。
　また、部分負荷運転時に、バイパス弁１１が旋回スクロール６から離膈している際にもバイパス弁１１がバイパスポート５ｂの反ラップ側円筒溝５ｂ１から外れない。
　＜圧力切替装置１８＞
　図１に示す圧力切替装置１８は、密閉容器２の外部に設置され、制御パイプ１７を介して制御圧力空間１１ｄと連通している。また、圧力切替装置１８は、圧縮後の冷媒吐出用の吐出パイプ２ｅに接続される高圧側流路１８ａと、圧縮前の冷媒の吸込パイプ２ｄに接続される低圧側流路１８ｂとを備えている。
　これにより、圧力切替装置１８は、低圧の吸込圧力及び高圧の吐出圧力の冷媒を内部に取り込むことができ、これら２段階の圧力の冷媒を選択的に制御パイプ１７に導入する。
　制御パイプ１７に導入する冷媒圧力は、圧力制御装置１９からの信号により圧力切替装置１８で任意のタイミングで切替えられ、制御される。
　＜各構成要素＞
　密閉容器２内の中央部には、電動機４で旋回スクロール６を旋回させるためのクランク軸９が鉛直方向に延設されている。
　図１に示すように、密閉容器２に固定されるフレーム７は、クランク軸９を回転自在に支持する主軸受７ａを備えている。旋回スクロール６の下部には、クランク軸９の偏心部９ｂが連結される旋回軸受６ｃを備えている。
　旋回スクロール６の下方側の反ラップ６ａ側とフレーム７との間には背圧室１４が形成されている。背圧室１４の背圧は、旋回スクロール６を下方から固定スクロール５に当接させるためである。
　背圧室１４の内部には、オルダムリング１３が配置されている。オルダムリング１３は、旋回スクロール６を自転させることなく、クランク軸９の偏心部９ｂの偏心回転を受けて公転運動をさせる働きをする。
　オルダムリング１３は、旋回スクロール６の反ラップ６ａ側（下方側）に形成された溝（図示せず）と、フレーム７の中央上部に形成された溝（図示せず）とに装着されている。
　図２に示すように、固定スクロール５には、背圧室１４と圧縮室１０とを連通する給油孔５ｇ、５ｈが形成されている。給油孔５ｇ、５ｈの途中には背圧制御弁１２が設けられている。
　図１に示すように、電動機４は、固定子４ａおよび回転子４ｂを備えている。固定子４aは密閉容器２に圧入および溶接などにより固定されている。回転子４ｂにはクランク軸９が固定され、固定子４a内で回転可能に支持されている。
　クランク軸９は、主軸９ａと偏心部９ｂとを備えており、フレーム７に設けた上部の主軸受７ａと、密閉容器２内に設けられる下部の下軸受１５とで支持されている。偏心部９ｂはクランク軸９の主軸９ａに対して偏心して一体に形成されており、旋回スクロール６の下部に設けた旋回軸受６ｃに嵌合されている。これにより、旋回スクロール６は、偏心部９ｂに対して回動自在となっている。
　クランク軸９は、電動機４によって回転駆動される。すると、クランク軸９の偏心部９ｂは主軸９ａに対して偏心回転運動し、旋回スクロール６が旋回運動される。また、クランク軸９は、フレーム７の主軸受７ａ、下軸受１５、および旋回スクロール６の旋回軸受６ｃへ潤滑油１６を導く給油通路９ｃが、中央部に設けられている。給油通路９ｃ（図１参照）から旋回軸受６ｃへ供給された潤滑油１６は、背圧室１４、給油孔５ｈ、５ｇを経て、圧縮室１０を形成する固定スクロール５のラップ５ｃ、旋回スクロール６のラップ６ａに供給される。
　圧縮機１は、バイパス弁１１を閉弁することにより、吸込ポート５ａから吸込んだ冷媒を圧縮する通常の全負荷運転と、バイパス弁１１を開弁することにより圧縮室１０の冷媒の一部を圧縮せずにバイパスポート５ｂを通じて吸込側へと循環させ、冷媒の他部を圧縮する部分負荷運転とを切り替えることにより容量制御を行う。
＜全負荷運転＞
　まず、バイパス弁１１を閉弁して行われる全負荷運転の動作について図７Ａ～図７Ｄを用いて説明する。
　図７Ａ～図７Ｄは、実施形態１に係る圧縮機１において、圧縮室１０、バイパスポート５ｂ、および歯先溝６ｄの位置関係を示す圧縮室１０と吸込室１０ａを下方から上方に見た図である。
　図７Ａ、図７Ｂ、図７Ｃ、図７Ｄの順に、旋回スクロール６の回転角が進行する。
　圧力切替装置１８（図１参照）から制御圧力空間１１ｄに高圧の冷媒が供給されてバイパス弁１１が閉じるとき、スクロール圧縮機１は全負荷運転を行う。バイパス弁１１が閉じることで、バイパスポート５において圧縮室１０と吸込室１０ａとが遮断される。
　電動機４で駆動されるクランク軸９の偏心部９ｂを介して旋回スクロール６が旋回運動すると、冷媒は、図１に示すように、吸込パイプ２ｄから固定スクロール５の吸込ポート５ａを経て、旋回スクロール６および固定スクロール５により形成される吸込室１０ａ（図７Ａ参照）へと導入される。ここで、吸込室１０ａはやがて閉じた空間となって圧縮室１０を形成する（図７Ｂ参照）。冷媒は、旋回スクロール６と固定スクロール５の中心方向に移動するに従い圧縮室１０の容積が縮小することで圧縮される（図７Ｃ、図７Ｄ参照）。なお、圧縮室１０は、前記したように、固定スクロール５の渦巻状のラップ５ｃと旋回スクロール６の渦巻状のラップ６ａとが噛み合うことにより、形成される。
　この際、バイパス弁１１のポート挿入部１１ａはバイパスポート５ｂのラップ側円筒溝５ｂ２を完全に閉塞するとともに、さらに旋回スクロール６のラップ６ａの上面６ｕ１（図６参照）と接触する。
　前記したように、ラップ６ａの歯先には歯先溝６ｄが設けられている。図７Ａ～図７Ｄに示すように、歯先溝６ｄの一端がバイパスポート５ｂの下方に対向して位置するが、図６に示すように、バイパス弁１１のポート挿入部１１ａの先端面（下端面）１１ａ１が歯先溝６ｄの周囲の歯先面（ラップ６ａの歯先の上面６ｕ１）と常に接触することにより、圧縮室１０と歯先溝６ｄとの間は閉じられる。これにより、圧縮室１０と歯先溝６ｄとの間の冷媒の流れは遮断される。
　従って、図６に示すように、バイパス弁１１が閉じているとき、換言すれば、バイパス弁１１のポート挿入部１１ａが旋回スクロール６のラップ６ａの上面６ｕ１を押圧しつつ接触しているとき、圧縮室１０から歯先溝６ｄを介して冷媒が吸込側へと漏れるのを防ぐ構造となっている。
　また、バイパス弁１１のポート挿入部１１ａが、上方から旋回スクロール６のラップ６ａと接触することにより圧縮室１０と吸込室１０ａとの連通も遮断される。そのため、圧縮室１０の冷媒は吸込完了時点から直ぐに圧縮される。その後、圧縮室１０内で圧縮された冷媒は、固定スクロール５の台板５ｄの略中央に設けられた吐出口５ｅ（図１参照）から吐出圧室２ｆへ吐出される。そして、吐出圧室２ｆに吐出された冷媒は吐出パイプ２ｅ（図１参照）を通って外部へと流出していく。
　以上により、全負荷運転時には、容量制御機構を備えない圧縮機１と同様の高効率な運転を実現できる。
　＜部分負荷運転＞
　次に、バイパス弁１１を開弁する部分負荷運転における動作について、図７Ａ～図７Ｄおよび図８を用いて説明する。
　バイパス弁１１を開弁するとは、バイパス弁１１のポート挿入部１１ａが旋回スクロール６のラップ６ａの上面６ｕ１から離膈することであり、バイパス弁１１の空隙ｇ１を介して、圧縮室１０と吸込室１０ａとを連通させる。
　図８は、実施形態１に係る圧縮機１において、部分負荷運転時に、歯先溝６ｄの中心線に垂直に固定スクロール５および旋回スクロール６の断面をとったときの断面図である。
　図１に示す低圧側流路１８ｂと圧力切替装置１８を介して、制御圧力空間１１ｄが吸込圧力の空間と連通すると、制御圧力空間１１ｄ（図２参照）の圧力はバイパスポート５ｂと連通する圧縮室１０の圧力と同等以下となる。そのため、バイパス弁１１には閉弁する向き、つまり図１のバイパス弁１１が下方に移動する向きのガス荷重は作用しなくなる。
　さらに、バネ１１ｃによりバイパス弁１１に反ラップ６ａの側の上方の向きの荷重（バネ力）が作用することによって、バイパス弁１１は旋回スクロール６から離膈してリテーナ２０に当接するまで押し上げられる。これにより、圧力室１０と吸込室１０ａとが、バイパスポート５ｂの空隙ｇ１を介して連通し、バイパスポート５ｂは開放される。
　この場合、圧縮機１は以下で述べる部分負荷運転を行う。
　以下、図７Ａ～図７Ｄを用いて部分負荷運転の詳細な機構を説明する。
　電動機４で駆動されるクランク軸９の偏心部９ｂ（図２参照）を介して、旋回スクロール６が旋回運動すると、冷媒は、吸込パイプ２ｄ、吸込ポート５ａを経て、吸込室１０ａへと導入される（図７Ａ参照）。
　クランク軸９の回転が進むと、吸込室１０ａは固定スクロール５のラップ５ｃと旋回スクロール６の６ａとによって完全に囲まれ、圧縮室１０が形成される。冷媒は、圧縮室１０の容積が縮小することで圧縮される。
　しかし、このとき、バイパスポート５ｂは開放されているため、圧縮室１０と外線側の吸込室１０ｃとが連通し、圧縮室１０の冷媒が圧縮されずに吸込側へとバイパスされるのが理想的である。しかしながら、図７Ｂから分かるように、この瞬間では、旋回スクロール６のラップ６ａがバイパスポート５ｂ上において固定スクロール５と接触し、バイパスポート５ｂは吸込室１０ｃとは直接連通しない。
　この場合、前記の図１３に示す過圧縮による損失が生じる。
　そこで、本圧縮機１においては旋回スクロール６のラップ６ａ歯先に、前記の歯先溝６ｄを設けている。
　歯先溝６ｄは、図６に示すように、吸込ポート５ａに連通する傾斜を有した傾斜溝５ｊと連通する位置にあり（図７Ａ～図７Ｄ参照）、バイパスポート５ｂと吸込側とを常時連通する。そのため、図７Ｂの瞬間においても、圧縮室１０の冷媒はバイパスポート５ｂおよび歯先溝６ｄを通じて吸込側へバイパスされる。よって、歯先溝６ｄ、傾斜溝５ｊ、吸込ポート５ａの存在により、圧縮室１０の内部の冷媒が圧縮されるのを防ぐことができる。その時の様子について、図８に示す。図８は歯先溝６ｄの中心線にに垂直に断面をとった断面図である。図８に、圧縮室１０は図示しないが、バイパスポート５ｂと圧縮室１０は連通している。図８の矢印α１は、冷媒の流れを示している。
　すなわち、図８に示すように、バイパス弁１１が上昇して旋回スクロール６の上面６ｕ１から離膈することで、圧縮室１０の内部の冷媒は、バイパスポート５ｂに形成される空隙ｇ１を通り、旋回スクロール６のラップ６ａの歯先溝６ｄ、傾斜溝５ｊを介して、吸入ポート５ａを通して、吸込側に排出される。
　その後、図７Ｃに示すように、バイパスポート５ｂが吸込室１０ｃとも連通を開始する。そして、圧縮室１０の冷媒はバイパスポート５ｂから吸込室１０ｃへとバイパスする流路と、バイパスポート５ｂから歯先溝６ｄを介して吸込側の吸入ポート５ａへバイパスする流路（図８の矢印α１）との２本の流路から流出する。
　さらに、旋回スクロール６の回転角が進んで図７Ｄの状態になると、圧縮室１０はバイパスポート５ｂと連通しなくなる。すると、圧縮室１０は、固定スクロール５のラップ５ｃと旋回スクロール６のラップ６ａとで閉じた空間となって冷媒の圧縮を開始する。その後、全負荷運転時と同様に、圧縮された冷媒が吐出口５ｅより吐出圧室２ｆへと吐出され、吐出パイプ２ｅから外部へと流出していく。
　部分負荷運転では、上述したように、図７Ｃに示す圧縮を開始するときの圧縮室１０の容積は、全負荷運転での圧縮開始時（図７Ｂ参照）の圧縮室１０の容積よりも小さくなる。そのため、部分負荷運転では吐出される圧縮された冷媒の流量が減少し、回転速度を変えることなく、より低負荷での運転を行える。なお、図７Ａ～図７Ｄでは旋回スクロール６のラップ６ａの内側の内線側の圧縮室１０における全負荷運転および部分負荷運転の動作を説明したが、ラップ６ａの外側の外線側の圧縮室１０でも全く同様のことが成り立つ。
　以上より、機構的容量制御の状態に合わせて適切な回転速度を用いることにより、過圧縮による損失を発生させず広い運転範囲において高効率な圧縮機１を提供できる。
≪実施形態２≫
　図９は、実施形態２に係る圧縮機１において、歯先溝２６ｄの中心線に垂直に固定スクロール５および旋回スクロール２６の断面をとった図である。
　実施形態２に係る圧縮機１は、実施形態１に係る圧縮機１と比較して、旋回スクロール２６の歯先溝２６ｄのラップ巻き終わり側２６ａ１に、傾斜部２６ｆを設けた点に特徴がある。
　傾斜部２６ｆは、固定スクロール５の傾斜溝５ｊに対向して形成される。前記したように、傾斜溝５ｊは、固定スクロール５の歯先面５ｔから吸込ポート５ａに繋がる上方に向いた傾斜を有し、歯先溝２６ｄと吸込ポート５ａとを貫通させている。
　傾斜部２６ｆは、歯先溝２６ｄの底面２６ｄ１の端部から、旋回スクロール２６の上面２６ｕに連続する傾斜を有して形成される。そして、傾斜部２６ｆの傾斜は、固定スクロール５の傾斜溝５ｊの傾斜に沿った方向に底面２６ｄ１から外上方に傾斜して形成されている。
　旋回スクロール２６の歯先溝２６ｄは、全負荷運転時には他の空間と全く連通しないのが理想的であるが、実際は、固定スクロール５の歯先面５ｔと旋回スクロール２６の上面２６ｕ間の微小な隙間より潤滑油１６が流入し、歯先溝２６ｄに貯留されることが想定される。その場合、図８に示すように、旋回スクロール２のラップ６ａの巻き終わり６ａ１側の歯先溝６ｄ底部の角が上方に曲がる直角の場合、バイパス弁１１を開いて歯先溝６ｄに冷媒が流れるようになったときも、歯先溝６ｄから完全に潤滑油１６を排出できず残留する可能性がある。この場合、歯先溝６ｄの冷媒の流路容積を減少させてしまい、圧力損失が生じる可能性がある。
　そこで、図９に示すように、実施形態２の歯先溝２６ｄでは、旋回スクロール２６のラップ２６ａの巻き終わり側２６ａ１の歯先溝２６ｄに傾斜部２６ｆを設ける。これにより、歯先溝２６ｄ内の潤滑油１６はスムーズに外部へ案内され排出され、冷媒の流路抵抗が不必要に上昇することを抑制できる。従って、部分負荷運転においてより高効率な圧縮機１を実現できる。
≪実施形態３≫
　図１０は、実施形態３に係る圧縮機１において、歯先溝３６ｄの中心線に垂直に固定スクロール５および旋回スクロール３６の断面をとった断面図である。
　実施形態３に係る圧縮機１は、実施形態１に係る圧縮機１と比較して、旋回スクロール３６のラップ３６ａの巻き終わり側３６ａ１の歯先溝３６ｄを、固定スクロール５の吸入ポート５ａに貫通させた点に特徴がある。
　これにより、潤滑油１６が歯先溝３６ｄから外部に流出し、歯先溝３６ｄの内部に貯留されるのを抑制できる。そのため、部分負荷運転においてより高効率な圧縮機１を実現できる。
≪実施形態４≫
　図１１は、実施形態４に係る圧縮機１において、歯先溝４６ｄの中心線に垂直に固定スクロール５および旋回スクロール４６の断面をとった断面図である。
　実施形態４に係る圧縮機１は、実施形態３に係る圧縮機１と比較して、旋回スクロール４６のラップ４６ａの巻き終わり側４６ａ１の外側の歯先を傾斜状にした傾斜部４６ｇを設けた点に特徴がある。
　傾斜部４６ｇは、旋回スクロール４６のラップ４６ａの巻き終わり側４６ａ１の任意の範囲に設けられる。例えば、傾斜部４６ｇは一部に設けてもよいし、全部に設けてもよい。
　これにより、ラップ４６ａ巻き終わり側４６ａ１の歯先に応力が集中して破損することを抑制できる。また、傾斜部４６ｇは潤滑油１６が歯先溝４６ｄの外部に流出することを促進し、潤滑油１６が歯先溝４６ｄの内部に貯留されるのを防ぐことができる。従って、部分負荷運転においてより高効率な圧縮機１を実現できる。
≪実施形態５≫
　図１２は、実施形態５に係る圧縮機１において、固定スクロール５５および旋回スクロール６の横断面をとり、下方から上方を見た図である。
　実施形態５に係る圧縮機は、固定スクロール５５の給油孔５ｇを旋回スクロール６の歯先溝６ｄよりも下流に位置させたものである。
　潤滑油１６が旋回スクロール６の歯先溝６ｄに溜まると、歯先溝６ｄに沿って流れる冷媒の流路抵抗を増加させ歯先溝６ｄにおける冷媒の流れが悪くなる。そのため、歯先溝６ｄの内部の冷媒を圧縮室１０から吸込み側に流すという効果が低下する。それにより、バイパス効果が弱まって過圧縮損失が増加してしまう。
　そこで、実施形態５では、給油孔５ｇから供給される潤滑油１６が旋回スクロール６の歯先溝６ｄに入らないように、給油孔５ｇを旋回スクロール６の歯先溝６ｄよりも下流に位置させている。 吸込ポート５ａから冷媒が下流に向けて流れるので、給油孔５ｇからの潤滑油１６が下流に向けて流れる。そのため、旋回スクロール６の歯先溝６ｄよりも下流に給油孔５ｇが位置することで、潤滑油１６が給油孔５ｇから上流側に位置する歯先溝６ｄに流入することを抑制できる。
　このように、給油孔５ｇから供給される潤滑油１６は給油孔５ｇから吐出側（旋回スクロール６の渦巻状のラップ６ａの渦中心側）へと流れるため、歯先溝６ｄに潤滑油１６が溜まりにくくなる。
　従って、部分負荷運転時における旋回スクロール６の歯先溝６ｄのバイパス効果を十分に発揮でき、過圧縮損失をより確実に抑制できる。
　以上、実施形態１～５では、様々な形態を説明したが実施形態１～５の各構成を適宜任意に組み合わせて構成してもよい。
　また、前記実施形態１～５は、本発明の一例であって、特許請求の範囲内で様々な変形形態、実現形態が可能である。
　１　　　圧縮機（スクロール圧縮機）
　２　　　密閉容器
　４　　　電動機
　５、５５　固定スクロール
　５ａ　　吸込ポート
　５ｂ　　バイパスポート（バイパス機構部）
　５ｃ　　ラップ（固定ラップ）
　５ｇ，５ｈ　給油孔
　５ｊ　　傾斜溝（連通溝）
　６、２６、３６、４６　旋回スクロール
　６ａ、２６ａ、３６ａ、４６ａ　ラップ（旋回ラップ）
　６ｄ、２６ｄ、３６ｄ、４６ｄ　歯先溝（溝）
　１０　　圧縮室
　１０ａ　吸込室
　１１　　バイパス弁（バイパス機構部）
　２６ａ１、３６ａ１、４６ａ１　巻き終わり側
　２６ｄ１　底面
　２６ｆ　傾斜部（傾斜状の底面）
　４６ｇ　傾斜部（外側に向かって低く形成された巻き終わり側の歯先）

Claims (7)

  1. 　旋回ラップを有する旋回スクロールと、
    　固定ラップを有する固定スクロールと、
    　前記旋回スクロールと前記固定スクロールにより形成される閉じた空間であって、作動流体を圧縮する圧縮室と、
    　前記旋回スクロールと前記固定スクロールにより形成される開いた空間であって、圧縮される作動流体が吸い込まれる吸込室と、
    　前記旋回スクロールを駆動する電動機と、
    　前記圧縮室と前記吸込室を連通または遮断するバイパス機構部と、
    　前記旋回スクロール、前記固定スクロール、前記圧縮室、前記吸込室、前記電動機、および前記バイパス機構部を収容する密閉容器とを備え、
    　前記バイパス機構部は、
    　前記固定スクロールに形成され、前記圧縮室と前記吸込室を連通可能なバイパスポートと、
    　前記バイパスポートを開閉可能なバイパス弁とを有し、
    　前記旋回ラップには、前記バイパスポートが開いているときに、該バイパスポートと吸込圧力の空間とを連通する溝が設けられている
    　ことを特徴とするスクロール圧縮機。
  2. 　前記溝は、凹形状をもつ歯先溝である
    　ことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
  3. 　前記溝は、凹形状をもつ歯先溝であり、
    　前記固定スクロールは、前記作動流体が前記吸込室に吸込まれる吸込ポートを有し、
    　前記固定スクロールの下面には、前記歯先溝と前記吸込ポートとを連通させる形状をもつ連通溝が形成されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
  4. 　前記溝は、凹形状をもつ歯先溝であり、
    　前記歯先溝は、前記旋回スクロールの前記旋回ラップの巻き終わり側の底面が上外方に傾斜して形成されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
  5. 　前記溝は、凹形状をもつ歯先溝であり、
    　前記固定スクロールは、前記作動流体が前記吸込室に吸込まれる吸込ポートを有し、
    　前記歯先溝は、前記吸込ポートに貫通して形成されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
  6. 　前記旋回スクロールは、前記旋回ラップの巻き終わり側の歯先が外側に向かって低く形成されている
    　ことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
  7. 　前記溝は、凹形状をもつ歯先溝であり、
    　前記固定スクロールは、油を供給する給油孔を有し、
    　前記給油孔は、前記作動流体の流れに対して前記歯先溝よりも下流側に位置している
    　ことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
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