(57)【要約】      （修正有）【課題】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。【解決手段】スクロール圧縮機は、旋回スクロール６と、固定スクロールと、旋回スクロール６と固定スクロール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。【選択図】図７
2018084157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項３】
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５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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項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。
【請求項７】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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）。
【０００５】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１５４７６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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。
【発明の効果】
【００１１】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態１に係る圧縮機の縦断面図。
【図２】図１の圧縮機の圧縮機構部を拡大した縦断面図。
【図３】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。
【図４】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５】図４のＩ−Ｉ断面図。
【図６】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。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】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。
【図１３】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。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。  
【００１７】
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    
【００１８】
＜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。
【００１９】
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７（ａ）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。
【００２０】
＜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）。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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７（ａ）〜（ｄ）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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
＜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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
＜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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
＜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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。    
【００３７】
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。  
【００３８】
＜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７（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。
図７（ａ）〜（ｄ）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。
【００３９】
図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）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。
【００４０】
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７（ａ）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７（ｂ）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７（ｃ）、（ｄ）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。
【００４１】
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７（ａ）〜（ｄ）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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
＜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７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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
以下、図７（ａ）〜（ｄ）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７(ａ)参照）。
【００４８】
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７(ｂ)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。
【００４９】
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７（ａ）〜（ｄ）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７(ｂ)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。
【００５０】
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。
【００５１】
その後、図７(ｃ)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。
【００５２】
さらに、旋回スクロール６の回転角が進んで図７(ｄ)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。
【００５３】
部分負荷運転では、上述したように、図７（ｃ）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７（ｂ）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７（ａ）〜（ｄ）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。
【００５４】
≪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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
≪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。
【００５９】
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。
【００６０】
≪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。
【００６１】
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。
【００６２】
≪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。
【００６３】
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。 
【００６４】
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。
【００６５】
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。   
【００６６】
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。
【符号の説明】
【００６７】
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）
【図１】
2018084157.tif 000003
【図２】
2018084157.tif 000004
【図３】
2018084157.tif 000005
【図４】
2018084157.tif 000006
【図５】
2018084157.tif 000007
【図６】
2018084157.tif 000008
【図７】
2018084157.tif 000009
【図８】
2018084157.tif 000010
【図９】
2018084157.tif 000011
【図１０】
2018084157.tif 000012
【図１１】
2018084157.tif 000013
【図１２】
2018084157.tif 000014
【図１３】
2018084157.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月29日(2018.3.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項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おり、
前記溝は、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
ことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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溝の下流側の端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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
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おり、前記溝は、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。