(57)【要約】      （修正有）【課題】ポートの大きさおよび配置を各機能に対して最適となるように設計することができる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、アンローダ機能およびエコノマイザ注入機能の両方を提供するための通路を備える。この共通路は、別個のポートに連通する。バイパスアンロード動作専用のポートは、バイパスアンロード動作中にのみ開き、蒸気注入動作中には逆止弁によって遮断される。他方の通常小さい方の蒸気注入ポートは、蒸気注入およびバイパスアンロード動作の両方に対して開いている。これらの２組のポートを利用することにより、蒸気注入動作に対してより小さい全ポート面積が提供され、バイパス動作にはより大きな全開放ポート面積が提供される。バイパスアンロード動作および蒸気注入動作に対する異なる開放ポート面積により、これらの動作状態の両方で圧縮機動作の最適化が可能になる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベースおよびそのベースから延在する略渦巻き状ラップを有する第１スクロール部材と、
ベースおよびそのベースから延在する略渦巻き状ラップを有する第２スクロール部材であって、前記第１および第２スクロール部材の前記ベースが嵌合して圧縮室を画定し、前記第２スクロール部材が前記第１スクロール部材に対して旋回するように駆動される第２スクロール部材と、
圧縮機の圧縮機シェル内に冷媒を伝達するための吸入管路と、前記シェルの外部に冷媒を伝達するための吐出管路と、
蒸気冷媒をエコノマイザ回路から前記圧縮室内に注入して戻すためのエコノマイザ注入管路であって、前記第１スクロール部材の前記ベースを通過して、前記蒸気冷媒を前記圧縮室内に注入するための少なくとも１つのエコノマイザポートと連通するエコノマイザ注入管路と、
前記エコノマイザ注入管路を前記吸入管路に選択的に連通させるためのアンローダ管路であって、アンローダ弁と結合し、かつ少なくとも１つのアンローダポートが前記非旋回スクロールに設けられ、前記アンローダ弁が開いたときに、冷媒を前記圧縮室から前記アンローダポートを介して前記エコノマイザ注入管路、前記アンローダ管路、および前記吸入管路へ伝達し、前記アンローダポートおよび前記エコノマイザポートが異なるポートであるアンローダ管路と、
を備えたスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記エコノマイザポートが前記アンローダポートより圧縮サイクルの奥部に配置される、請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
２つの前記アンローダポートおよび２つの前記エコノマイザポートが存在する、請求項２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
逆止弁が前記エコノマイザ注入管路から前記アンローダポートを介する前記圧縮室内への流れを遮断し、前記逆止弁が開くと、前記圧縮室から前記アンローダポートを介して前記エコノマイザ注入管路内への冷媒の流れが可能になる、請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記少なくとも１つのエコノマイザポートが少なくとも１つの前記アンローダポートより小さい断面積を有する、請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
少なくとも１つの前記エコノマイザポートの前記流動抵抗が少なくとも１つの前記アンローダポートの流動抵抗より大きい、請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項７】
前記アンローダ弁が開いているときに、冷媒が前記エコノマイザポートを介して前記エコノマイザ注入管路、前記アンローダ管路、および前記吸入管路内へと通過することもできる、請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項８】
ベースおよびそのベースから延在する略渦巻き状ラップを有する第１スクロール部材と、
ベースおよびそのベースから延在する略渦巻き状ラップを有する第２スクロール部材であって、前記第１および第２スクロール部材の前記ベースが嵌合して圧縮室を画定し、前記第２スクロール部材が前記第１スクロール部材に対して旋回するように駆動される第２スクロール部材と、
圧縮機の圧縮機シェル内に冷媒を伝達するための吸入管路と、前記シェルの外部に冷媒を伝達するための吐出管路と、
蒸気冷媒をエコノマイザ回路から前記圧縮室内に注入して戻すためのエコノマイザ注入管路であって、前記第１スクロール部材の前記ベースを通過して、前記蒸気冷媒を前記圧縮室内に注入するための少なくとも２つのエコノマイザポートと連通するエコノマイザ注入管路と、
前記エコノマイザ注入管路を前記吸入管路に選択的に連通させるためのアンローダ管路であって、アンローダ弁と結合し、アンローダポートが前記非旋回スクロールに設けられ、前記アンローダ弁が開いたときに、冷媒を前記圧縮室から前記アンローダポートを介して前記エコノマイザ注入管路、前記アンローダ管路、および前記吸入管路へ伝達し、前記アンローダポートおよび前記エコノマイザポートが異なるポートであり、かつ前記エコノマイザポートが前記アンローダポートより圧縮サイクルの奥部に配置され、前記エコノマイザポートが前記アンローダポートより小さい断面積を有するアンローダ管路と、
前記アンローダポートを介する前記エコノマイザ注入管路から前記圧縮室内への流れを遮断する逆止弁であって、開いたときに、前記アンローダポートを介して前記圧縮室から前記エコノマイザ注入管路内への冷媒の流れを可能にする逆止弁と、
を備えたスクロール圧縮機。
【請求項９】
前記アンローダ弁が開いているときに、冷媒が前記エコノマイザポートを介して前記エコノマイザ注入管路、前記アンローダ管路、および前記吸入管路内へと通過することもできる、請求項８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】
本願は、１組のポートが蒸気冷媒を圧縮機内に注入するため、および蒸気冷媒が圧縮機の中間圧縮点から圧縮機吸入に向かうことによる圧縮機アンロードのための両方に利用され、かつ他の別個の組のポートが圧縮機アンロードだけのために利用される、スクロール圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクロール圧縮機は冷媒圧縮用途に幅広く利用されるようになってきている。スクロール圧縮機では、第１および第２スクロール部材が各々、ベースおよびベースから延びる略渦巻き状ラップを有する。２つのスクロール部材のラップは嵌合して、圧縮室を画定する。２つのスクロール部材の一方が他方に対して旋回させされ、それらが相互に対して旋回するにつれて、冷媒は、ラップの間に画定された圧縮室内に捕捉される。旋回スクロールの旋回サイクルが進むにつれて、これらの圧縮室のサイズは低減され、閉じ込められた冷媒は圧縮される。
【０００３】
冷媒圧縮用途およびスクロール圧縮機で利用される、多数のオプション機能が存在する。１つのオプション機能では、スクロール圧縮機に関連する冷媒システムから冷却能力の低下が求められる場合、圧縮機を「アンロード」することができる。圧縮機がアンロードされるときに、冷媒は開いたアンローダ弁を介して圧縮室から分岐され、圧縮機に通じる吸入ポートに戻ることができる。このようにして、圧縮された冷媒の量は低減され、関連する冷媒システムの能力が同様に低減される。
【０００４】
別のオプション機能では、追加能力が求められる場合、エコノマイザサイクルを作動させることができる。エコノマイザサイクルにより、凝縮器の下流の冷媒は主冷媒流管路から分岐され、分岐した冷媒は膨張する。分岐した冷媒はエコノマイザ熱交換器内を主冷媒管路と熱伝達関係に通過し、それによって主冷媒流をサブクール（ｓｕｂ−ｃｏｏｌ）する。分岐した冷媒は、圧縮機の中間圧縮ポートまたはポートの組に注入される。
【０００５】
非旋回スクロール部材の同一流路にアンローダおよびエコノマイザ機能の両方を設ける、先行技術の構造が存在する。この構造では、エコノマイザ注入通路もアンローダ管路に接続され、それによりエコノマイザ注入通路は選択的に吸入管路に連通する。エコノマイザ管路の凝縮機とアンローダ管路との間に遮断装置を設置して、エコノマイザ注入通路を開放または遮断し続けることができる。別個の流量制御装置がエコノマイザ機能およびアンローダの両方の動作を制御する。蒸気注入節約機能または吸入への還流バイパスを実行するために、通常、非旋回スクロールのベースを貫通し、圧縮室に通じるポート内に延入する通路が存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
先行技術では、これらのポートの大きさおよび位置に関して妥協があった。最適なエコノマイザの動作（蒸気注入）のためには、比較的小さいポートを持つことが望ましい。選択される注入用のポートが大きすぎる場合、圧縮サイクルの効率は悪化する。他方、最適なアンローダの動作のためには、通常、圧縮機のディメンジョナルエンベロープ（ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  ｅｎｖｅｌｏｐｅ）が許す範囲で可能な限り大きいポートを選択することが望ましい。
【０００７】
したがって、先行技術では、蒸気注入およびバイパスアンロード動作の両方に同一ポートが使用されたので、これらのポートのサイズを選択する際に、これらの２つの目標の間で妥協があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の開示実施形態では、単一の通路が圧縮機シェルを介して、非旋回スクロール部材の通路内に連通する。該通路はエコノマイザポートおよび、非旋回スクロール部材のベースを貫通して圧縮室と連通するバイパスポートの両方に通じる。エコノマイザポートは圧縮サイクルの中間点により近接して配置されることが好ましい（しかし、状況によっては、それらを吸入側寄りに配置する方が望ましい場合がある）。一方、別個のバイパス穴は吸入側寄りに配置される。バイパス穴は、エコノマイザ穴より大きい断面積を有することが好ましい。大きいポートは小さいポートより大きい流量を吸入にバイパス還流させることができるので、より大きいサイズのバイパスポートを持つことにより、バイパスアンロード動作時の圧縮機性能が最適化される。また、寄生絞り流量損失は、大きいバイパスポートにより低減される。さらに、エコノマイザ注入穴内に注入された蒸気がバイパス穴を通過しないように、バイパス穴は逆止弁を随伴することが好ましい。しかし、バイパス流は、注入ポートおよびバイパス専用ポートを通過することができる（流れがバイパスされるときに、逆止弁が開く）。この場合、バイパス流はこれらの開口の両方を通過することができるため、バイパス流の量はさらに増大するので、バイパスプロセスはさらに最適化される。
【０００９】
本発明により、スクロール圧縮機の設計者は、ポートの大きさおよび配置を各機能に対して最適となるように設計することができる。
【００１０】
本発明のこれらおよび他の機能は、以下の詳細な説明、および図面から、最もよく理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
圧縮機シェル２１付き圧縮機１９を有する冷媒システム２０が図１に描かれている。圧縮機は、旋回スクロール部材２２および非旋回スクロール部材２４を有するスクロール圧縮機である。吸入管路２６は、冷媒を圧縮機シェル２１内の室３１内へ送出する。公知の通り、冷媒は旋回スクロール部材２２と非旋回スクロール部材２４との間で圧縮され、吐出管路２８を通してシェル２１の外側に送出される。エコノマイザ注入管路３０は、非旋回スクロール部材２４のベースを貫通する通路３２と連通する。さらに図示する通り、管路３４は吸入管路２６に戻る通路３０と連通する。この管路３４に配置されたアンローダ弁３６は、冷媒が圧縮室から外に流出して吸入管路２６に還流するのを選択的に遮断または許容する。
【００１２】
凝縮器１００は、吐出ポート２８の下流に配置される。タップ１０２は、主冷媒管路１０３から冷媒の一部分を分岐させ、分岐冷媒を膨張装置１０５内で膨張させる。分岐冷媒は、エコノマイザ熱交換器１０４を主流管路１０３の冷媒と熱伝達関係に通過する。分岐冷媒は、弁１０６を介し、通路３０を介して管路内に還流する。分岐冷媒１０２の流れおよび主冷媒流１０３は、エコノマイザ熱交換器１０４で同一方向に図示されているが、実際にはそれらは向流方向であるかもしれない。
【００１３】
エコノマイザ熱交換器１０４の下流で、主冷媒流管路は膨張装置１０８、蒸発器１１０を通過して吸入管路２６に戻る。
【００１４】
図１および２に示す通り、通路３２はエコノマイザ注入ポート２００と連通する。図２に示す通り、非旋回スクロール２４のベースにおける２つの相異なる位置に関連付けられる１対のポート２００（もしくは複数のポート）または単一のポートが存在し得る。さらに、この図にはアンローダポート２０２が示されている。この図に示す通り、ポート２０２の位置は、旋回および非旋回スクロール部材のラップの外側部分に近く、したがってエコノマイザ穴２００より吸入位置に近い。旋回スクロールが旋回するにつれて、バイパスアンローダポートは、吸入圧力で室３１に露出させることができるだけでなく、固定スクロール２４と旋回スクロール２２との間で部分的に圧縮されたガスにも露出させることができる。バイパスアンローダポートが圧縮プロセスのもっと奥に配置されると、それらは部分的に圧縮された冷媒のみに露出され、基本的に室３１から分離される。
【００１５】
図３に示す通り、アンローダ穴２０２は、弁ストップ２０４、弁ストップ２０４を保持するボルト２１０、およびリード弁２０６を随伴する。アンロード動作中に、スクロール要素内部の圧力は吸入圧力より高く、それによりリード弁が開き、スクロール圧縮ポケットからの流れの一部分が通路２０２を介して吸入へバイパス還流することが可能になる。多少の追加的流れも、常時開いている開放通路２００を介してバイパスされる。他方、蒸気注入プロセスが行われるときには、エコノマイザ通路内の圧力がスクロール圧縮ポケット内部の圧力より高くなり、したがってリード弁が閉じ、遮断された通路２０２を通しての蒸気の注入が阻止される。それで蒸気は通路２００を介してのみ注入され、その大きさおよび配置は、蒸気注入流の量を最適化するように特に選択される。
【００１６】
逆止弁が１組のポートを覆うデュアルポート構成を利用することによって、本発明は、これらの種類の動作に対し最適な設計を提供することができる。上述した先行技術の妥協はかくして排除される。
【００１７】
本発明の好適な実施形態を開示したが、特定の変形が本発明の範囲内に含まれることを、当業者は理解するであろう。そのような理由から、特許請求の範囲は本発明の真の範囲および内容を決定するために検討されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明を組み込んだスクロール圧縮機の断面図である。
【図２】本発明に係る非旋回スクロールの平面図である。
【図３】本発明の別の特徴を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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