(57)【要約】【課題】通常運転時には、圧縮室のシール性を高めて圧縮効率を高めることが出来るとともに、低容量運転時には、旋回スクロールを減速させなくても低容量出力することのできるスクロール圧縮機の容量可変装置を提供すること。【解決手段】スクロール圧縮機の容量可変装置が、固定スクロール６と旋回スクロール５とが形成する圧縮室Ｐを密閉することができるように固定スクロール６に移動自在に設けられたシール部材Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４と、圧縮機の運転状態に応じてシール部材Ａ１、Ａ２、Ａ３の位置を調節可能なシール部材位置調節手段２０、３０とを具備する。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定スクロールと旋回スクロールとが形成する圧縮室を密閉することができるように、前記固定スクロールに移動自在に設けられたシール部材と、
圧縮機の運転状態に応じて前記シール部材の位置を調節可能なシール部材位置調節手段とを具備するスクロール圧縮機の容量可変装置。
【請求項２】
前記旋回スクロールのラップ端部にはチップシール溝が形成されており、前記シール部材は、前記チップシール溝に上下移動自在に配設されている請求項１記載のスクロール圧縮機の容量可変装置。
【請求項３】
前記シール部材位置調節手段は、前記シール部材が接する部分から前記固定スクロールの外周面まで連通するように形成された背圧流路と、吐出側高圧ガスと吸入側低圧ガスとを選択的に供給できるようにガス吐出管とガス吸入管との間に配設された可変バルブとを具備する請求項１記載のスクロール圧縮機の容量可変装置。
【請求項４】
前記可変バルブと前記吐出管との間には、吐出バイパス管が配設され、また前記可変バルブと前記吸入管との間には、吸入バイパス管が配設され、前記可変バルブと背圧流路の間には、背圧管が配設されている請求項３記載のスクロール圧縮機の容量可変装置。
【請求項５】
前記シール部材位置調節手段は、前記シール部材が接する部分から前記固定スクロールの外周面まで連通するように形成された背圧流路と、前記背圧流路と連通するように前記固定スクロールの外周面に配設された排気管と、
前記排気管を選択的に開閉することができるように前記排気管の中間に配設された排気管開閉バルブとを具備する請求項１記載のスクロール圧縮機の容量可変装置。
【請求項６】
前記排気管の開閉バルブには制御機が配設されている請求項５記載のスクロール圧縮機の容量可変装置。
【請求項７】
前記シール部材は、単一体であることを特徴とする請求項１記載のスクロール圧縮機の容量可変装置。
【請求項８】
固定スクロールと旋回スクロールとが形成する圧縮室を選択的に密閉することができるように前記固定スクロールに移動自在に設けられた鉄製のシール部材と、
前記固定スクロールの内部に配設されたコイル鉄心と、
前記コイル鉄心を選択的に磁化させて、前記シール部材を動かすことができるように前記コイル鉄心に連結された電源部とを具備するスクロール圧縮機の容量可変装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクロール圧縮機の容量可変装置に関し、特に圧縮機の出力容量を調節できるスクロール圧縮機の容量可変装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、圧縮機は、機械的エネルギーを圧縮性流体の潜在エネルギー（ｌａｔｅｎｔ　ｅｎｅｒｇｙ）に変えるものであり、通常、往復動式、スクロール式、遠心式、そしてベーン式等に分類することができる。
【０００３】
特に、スクロール式圧縮機は、開閉部材の直線往復動を利用する往復動式とは違って、遠心式またはベーン式のように回転体を利用してガスを吸入、圧縮及び吐出させる構造となっている。
【０００４】
図９は、従来技術によるスクロール圧縮機の内部を示す縦断面図で、図１０は、図９におけるシール部材を示す縦断面図で、図１１は、図９におけるシール部材を示す横断面である。
【０００５】
ここに示すように、従来のスクロール圧縮機は、ガス吸入管ＳＰとガス吐出管ＤＰとを有するケース１と、ケース１の内周面上下両側に夫々配設されたメーンフレーム２及びサブフレーム（図示せず）と、メーンフレーム２とサブフレームとの間に配設される駆動モータ３と、駆動モータ３の回転力を伝達できるように駆動モータ３の中心部に係合した回転軸４と、回転軸４の上部に偏心回転自在に配設されて、上部にインボリュート曲線状のラップ５（ｗｒａｐ）を有する旋回スクロール５と、メーンフレーム２の上部に固定されて、旋回スクロール５と係合し、その内部に複数個の圧縮室Ｐを形成できるようにインボリュート曲線状のラップ６ａを有する固定スクロール６とから構成される。
【０００６】
ケース１の内部は、ハウジング７によって吸入圧領域Ｓ１と吐出圧領域Ｓ２とに区画され、圧縮室Ｐと連通する位置には中間圧領域Ｓ３が形成される。
固定スクロール６の側面と中央部には、夫々ガス吸入口６ｂと吐出口６ｃが形成されて、吐出されたガスの逆流を防止するように固定スクロール６の上面には逆止めバルブ８が配設される。
【０００７】
固定スクロール６のラップ６ａ端部には、夫々圧縮室Ｐガスの漏洩を防止できるようにチップシール溝１０が形成され、そのチップシール溝１０には、シール部材１１が移動自在に配設される。
【０００８】
さらに、シール部材１１の端部面とラップ６ａの端部面との間には、ガス流入用間隙Ｃが形成されている。ガス流入用間隙Ｃより圧縮室Ｐのガスが流入し、流入したガスは、更に、チップシール溝１０の中へ流入する。
また、旋回スクロールの一側には、旋回スクロールの回転数を制御して容量を変化させる制御機（図示せず）が配設されている。
【０００９】
このように構成された従来のスクロール圧縮機は、駆動モータ３に電力が供給されると、駆動モータ３が回転軸４を回転させ、この時、回転軸４に係合している旋回スクロール５が偏心距離を以て旋回される。
【００１０】
この時、旋回スクロール５のラップ５ａと固定スクロール６のラップ６ａとの間に形成される複数の圧縮室Ｐは、旋回スクロール５の継続する旋回運動によって順次固定スクロール６の中央側に移動しながら、その体積が減少する。
【００１１】
圧縮室Ｐの継続する体積の減少によって吸入圧領域Ｓ１のガスは、連続的に吸入口６ｂを通じて圧縮室Ｐに吸入される。吸入されたガスは、また吐出口６ｃを通じて吐出圧領域Ｓ２に吐出される。
【００１２】
この時、圧縮機が通常運転される場合には、ガス流入用間隙Ｃを通じて圧縮室のガスがチップシール溝１０の中に流入し、流入したガスにより、シール部材１１は押圧される。押圧されたシール部材１１の端部面は、旋回スクロール５の上面と密着し、圧縮室のガス漏洩を防止する。
また、低容量運転時には、制御機によって旋回スクロールの回転数が調節され、吸入ガスを前述した経路と同じように圧縮・吐出する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
然るに、従来技術には、容量を変化させるために、旋回スクロール自体を減速しているので、圧縮ガスの圧力が低下すると、シール部材が旋回スクロールの上面に緊密に密着できず、これによって圧縮ガスが漏れるという問題がある。
また、旋回スクロールの減速を制御するために高価の制御機を別に設けなければならず、製造コストが高くなるという問題がある。
【００１４】
本発明は、このような従来技術の課題に鑑みてなされたもので、通常運転時には、圧縮室のシール性を高めて圧縮効率を高めることが出来るとともに、低容量運転時には、旋回スクロールを減速することなく、出力を低下することのできるスクロール圧縮機の容量可変装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明に係るスクロール圧縮機の容量可変装置は、固定スクロールと旋回スクロールがなす圧縮室を気密にすることができるように前記固定スクロールに移動自在に設けられたシール部材と、圧縮機の運転状態によって前記シール部材の位置を調節できるシール部材位置調節手段とを具備する。
【００１６】
前記旋回スクロールのラップ端部にはチップシール溝が形成されて、前記シール部材は、前記チップシール溝に上下移動可能に設けられる。
前記シール部材位置調節手段は、前記シール部材が接する部分で前記固定スクロールの外周面まで連通するように形成された背圧流路と、吐出側の高圧ガスと吸入側の低圧ガスとを選択的に供給できるようにガス吐出管とガス吸入管との間に配設された可変バルブとから構成される。
【００１７】
また、固定スクロールと旋回スクロールがなす圧縮室を選択的に密閉可能とするために、前記固定スクロールに移動可能に設けられた鉄材のシール部材と、前記固定スクロールの内部に配設されたコイル鉄心と、前記コイル鉄心を選択的に磁化させ前記シール部材を動くことができるように前記コイル鉄心に連結された電源部とを具備する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るスクロール圧縮機の容量可変装置にを詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係るスクロール圧縮機の容量可変装置を示す縦断面図で、図２は、図１における圧縮機の通常運転時の容量可変作用を示す縦断面図で、図３は、図１における圧縮機が低容量である時の容量可変作用を示す縦断面図である。
【００１９】
図示するように、本発明に係るスクロール圧縮機は、ガスを吸入する吸入圧領域Ｓ１とガスを吐出する吐出圧領域Ｓ２とに区画されたケース１と、ケース１の内部に固定される固定スクロール６と、固定スクロール６に係合してその内部に中間圧領域Ｓ３と連結される圧縮室Ｐを形成し、ガスを吸入と圧縮そして吐出させることができるようにケース１内部の駆動モータ３回転軸４に偏心旋回自在に係合した旋回スクロール５と、圧縮機の運転状態によって圧縮室Ｐを適宜に密閉する容量可変装置１００とを含む。
【００２０】
また、本発明の一実施の形態によるスクロール圧縮機の容量可変装置１００は、固定スクロール６と旋回スクロール５とからなる圧縮室Ｐを気密にするよう固定スクロール６側と旋回スクロール５の対向面側のいずれか一方に移動自在に設けられたシール部材Ｓと、圧縮機の運転状態によってシール部材Ｓの位置を調節できるシール部材位置調節手段とを含む。
【００２１】
より詳しくは、固定スクロール６と旋回スクロール５のラップ端部にはチップシール溝１０が形成されて、シール部材Ｓは、チップシール溝１０に上下移動自在に設けられている。
【００２２】
シール部材Ａ１、Ａ４は、固定スクロール６のラップ６ａと旋回スクロール５のラップ５ａ端部面のいずれか一方に設けることができるが、圧縮室のシール性を高めるよう２ケ所に設けることが望ましい。また、上記シール部材Ｓは、圧縮室のシール性を高めることができるよう一体に構成することが望ましい。
【００２３】
本発明では、圧縮機の運転状態によって、すなわち、通常運転状態であるか、低容量運転状態であるかによって、シール部材Ｓの位置を適宜に調節して圧縮室Ｐのシール性を調節できるシール部材位置調節手段２０が備えられている。
【００２４】
図１〜３に示すように、本発明の一実施の形態に係る容量可変装置１００では、シール部材位置調節手段２００としてチップシール溝１０から固定スクロール６の外周面まで連通するように背圧流路２２が形成され、吐出側高圧ガスまたは、吸入側低圧ガスを選択的に供給できるようにガス吐出管ＤＰとガス吸入管ＳＰとの間に可変バルブ２３が配設されている。
【００２５】
また、可変バルブ２３と吐出管ＤＰとの間には、吐出バイパス管２４が配設され、また可変バルブ２３と吸入管ＤＰとの間には、吸入バイパス管２５が配設され、可変バルブ２３と背圧流路２２との間には背圧管２６が配設される。
【００２６】
通常運転時には、吐出管のガス一部を吐出バイパス管２４、背圧管２６、背圧流路２２に供給し、低容量時には、吸入管ＤＰのガス一部を吸入バイパス管２５、吸入バイパス管２５、背圧管２６、背圧流路２２に供給するように、可変バルブ２３は、吐出バイパス管２４と背圧管２６と吸入バイパス管２５の交差地点に配設される。
【００２７】
可変バルブ２３は、三方弁として手操作するようにもできるが、空調機の運転状態によってセンサー部または制御部により自動的に動作するように構成することが望ましい。
【００２８】
ここで図１１に示すように、シール部材Ｓの端部とラップ６ａ端部との間に、ガス流入用間隙Ｃを形成することもできるが、シール部材Ｓの円滑な動作のために、シール部材Ｓの端部とラップ６ａ端部との間にガス流入用間隙を形成しないことが望ましい。
【００２９】
以下、上記のような本発明の一実施の形態に係るスクロール圧縮機の容量可変装置の作用効果に対して説明する。
先ず、図１を参照して、圧縮機の動作を説明する。
駆動モータ３により旋回スクロール５が連続的に旋回しつつ、吸入圧領域Ｓ１のガスを吸入して圧縮室Ｐで圧縮した後、吐出領域Ｓ２にて吐出させる。
【００３０】
本発明によれば、通常運転時に圧縮室のシール性を高めながら、低容量運転のために制御機を必要とせず、また旋回固定スクロールを減速することなく低容量出力を得ることができる。
【００３１】
図２に示すように、圧縮機の通常運転時には、可変バルブ２３によって吐出バイパス２４と背圧管２６が連通し、吐出管ＤＰを流れる吐出ガスの一部が吐出バイパス２４管、背圧管２６、背圧流路２２を通じてチップシール溝１０に流入する。
【００３２】
シール部材Ｓは、チップシール溝１０に流入した吐出ガスによって押圧されつつ旋回スクロール５の上面に密着し、このため圧縮室Ｐのガスの外部への漏洩がなくなり、圧縮機の圧縮効率が高まる。
【００３３】
一方、図３に示すように低容量運転をしようとする時には、可変バルブ２３によって吸入バイパス２５と背圧管２６とが連通され、チップシール内部のガスは、背圧流路２２、背圧管２６、吸入バイパス管２５に循環され、吸入ガスの流速によって、再び吸入管ＳＰに吸入される。
【００３４】
圧縮室Ｐの圧力が背圧流路２２にかけられる圧力より大きいため、圧縮室Ｐの圧力によってシール部材Ａ１は上昇し、ここで隙間ｔが形成される。
この時、圧縮室Ｐのガスの一部がシール部材Ｓと旋回スクロール５との間に生じた隙間ｔから漏洩する。ここで、圧縮室Ｐの圧縮ガスが所望の圧力に調整され、吐出管ＤＰを通じて低容量の出力を得ることができる。
【００３５】
本発明では、旋回スクロール５を減速することなく、低容量出力が可能であるため、旋回スクロール５の減速を制御するために別設の制御機（図示せず）を必要としない。
【００３６】
以下、図４〜６を参照して、本発明の他の実施の形態に係る容量可変装置について詳しく説明する。
図４は、本発明の他の実施例に係るスクロール圧縮機の容量可変装置を示す縦断面図で、図５は、図４における圧縮機の通常運転時の容量可変作用を示す縦断面図で、図６は、図４における圧縮機が低容量である時の容量可変作用を示す縦断面図である。
【００３７】
図示するように、本発明の他の実施の形態に係る容量可変装置２００におけるシール部材位置調節手段では、チップシール溝１０から固定スクロール６の外周面まで連通するように背圧流路３２が形成されて、背圧流路３２と連通するように固定スクロール６の外周面に排気管３３が設けられる。
【００３８】
排気管３３を選択的に開閉することができるように、排気管３３の中に排気管開閉バルブ３４が設けられ、また排気管開閉バルブ３４には、制御機３５が設けられる。
【００３９】
ここで図１１のように、圧縮室の圧縮ガスが、チップシール溝１０の中へ流入できるようにシール部材Ｓの端部とラップ６ａ端部との間にガス流入用間隙Ｃが形成されることが望ましい。
【００４０】
このように構成された本発明の他の実施の形態に係るスクロール圧縮機の容量可変装置の作用効果について説明する。
通常運転時には、排気管開閉バルブ３４を閉状態に維持される、これにより、圧縮ガスは、圧縮ガス流入用間隙を通じてチップシール溝１０の中へ流入する。このように流入した圧縮ガスは、その圧力が増加し、シール部材Ａ２を下方に向けて押圧する。
【００４１】
シール部材Ａ２が下方に向けて押圧されることによって、シール部材Ａ２が旋回スクロール５の上面と密着し、圧縮室Ｐのガスが漏洩することなく、圧縮機の圧縮効率が高まる。
【００４２】
また、低流量運転をしようとする時には、制御機または手動で排気管開閉バルブ３４を適宜に開いておけば、圧縮室Ｐの圧力が前記背圧流路の圧力より高いため、圧縮室Ｐの圧力によってシール部材Ａ２は上昇し、ここで、隙間ｔが形成される。
【００４３】
この時、圧縮室Ｐのガスの一部が、シール部材Ａ２と旋回スクロール５との間に生じた隙間ｔを通じて漏洩する。従って圧縮室Ｐの圧縮ガスが所望の圧力に調整され、吐出管ＤＰを通じて低容量が出力される。
【００４４】
以下、本発明の更に他の実施形態に係る容量可変装置について詳く説明する。図７、８は、本発明の更に他の実施形態によるスクロール圧縮機の容量可変装置を示すもので、図７は、圧縮機の通常運転時の容量可変作用を示す縦断面図で、図８は、圧縮機が低容量である時の容量可変作用を示す縦断面図である。
【００４５】
図示するように、本発明の更に他の実施形態に係る容量可変装置３００では、固定スクロール６と旋回スクロール５とがなす圧縮室Ｐを選択的に密閉できるように固定スクロール６にシール溝１０が形成され、そのシール溝１０には、移動可能に鉄製シール部材Ａ３が設けられる。
【００４６】
固定スクロール６の内部には、コイル鉄心４２が配設され、コイル鉄心４２を選択的に磁化させて、シール部材Ａ３を動かすことができるようにコイル鉄心４２に連結された電源部４３が設けられる。
【００４７】
このように構成された本発明の更に他の実施形態に係る容量可変装置の作用について説明する。
通常運転時には、電源部４３がオフされ、コイル鉄心４２が消勢される。この時、鉄製のシール部材Ｓ１は、自重によって旋回スクロール５の上面に密着する。シール部材Ａ３が旋回スクロール５の上面と密着することによって、圧縮室Ｐのガスが漏洩することなく圧縮機の圧縮効率が高まる。
【００４８】
低流量運転時には、電源部４３がオンされ、コイル鉄心４２が付勢される。これにより、シール部材Ｓ１が旋回スクロール５の上面から離間して、隙間ｔが形成される。この隙間を通じて圧縮ガスが適当に漏洩して、圧縮室Ｐの圧縮ガスが所望の圧力に調整される。即ち、吐出管ＤＰ（図６参照）を通じて低容量が出力される。
【００４９】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明によれば、通常運転時に圧縮室のシール性を高めて圧縮効率を向上し得るという効果を奏する。
低容量運転時に旋回スクロールを減速しなくても低容量出力が可能であり、圧縮ガスの漏洩を效果的に防止することができるとともに、旋回スクロールを制御する制御機を具備する必要がなく、コストを低減し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機の容量可変装置を示す縦断面図である。
【図２】図１の圧縮機の通常運転時の容量可変作用を示す縦断面図である。
【図３】図１の圧縮機が低容量である時の容量可変作用を示す縦断面図である。
【図４】本発明の他の実施形態に係るスクロール圧縮機の容量可変装置を示す縦断面図である。
【図５】図４の圧縮機の通常運転時の容量可変作用を示す縦断面図である。
【図６】図４の圧縮機が低容量である時の容量可変作用を示す縦断面図である。
【図７】本発明の更に他の実施形態に係るスクロール圧縮機の容量可変装置を示す図であって、圧縮機の通常運転時の容量可変作用を示す縦断面図である。
【図８】本発明の更に他の実施形態に係るスクロール圧縮機の容量可変装置を示す図であって、圧縮機が低容量である時の容量可変作用を示す縦断面図である。
【図９】従来技術によるスクロール圧縮機の一部を示す縦断面図である。
【図１０】図９のスクロール圧縮機におけるシール部材を示す縦断面図である。
【図１１】図９のスクロール圧縮機におけるシール部材を示す横断面図である。
【符号の説明】
５…旋回スクロール
５ａ…旋回スクロールのラップ
６…固定スクロール
６ａ…固定スクロールのラップ
１０…チップシール溝
２２…背圧流路
３２…背圧流路
２３…可変バルブ
２４…吐出バイパス管
２５…背圧管
３３…排気管
３４…排気管開閉バルブ
３５…制御機
４２…コイル鉄心
４３…電源部
Ｃ…ガス流入用間隙
ＤＰ…ガス吐出管
Ｐ…圧縮室
Ｐ…圧縮室
Ｓ…シール部材
Ｓ１…シール部材
Ｓ１…吸入圧領域
Ｓ２…吐出圧領域
Ｓ３…中間圧領域
ＳＰ…ガス吸入管
【図１】
2004084654.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2004084654.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004084654.tif 000011
【図１０】
2004084654.tif 000012
【図１１】
2004084654.tif 000013