(57)【要約】【課題】液圧縮を防止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】圧縮ユニット(38)は、可動スクロール(40)及び固定スクロール(46)によって形成され、冷凍回路の低圧側経路(4)から吸入した冷媒を圧縮する圧縮室(68)と、圧縮室からの高圧の圧縮冷媒を冷凍回路の高圧側経路(6)に供給させる吐出室(70)と、高圧側経路をバイパスして圧縮室と低圧側経路とを接続するバイパス室(80)と、バイパス室と吐出室とを連通し、バイパス室を介して圧縮室内の液を含む冷媒を吐出室に排出させる連通孔(88)とを備える。【選択図】図３
2007231901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フロントハウジング及び該フロントハウジングに気密に嵌合されたケーシングと、
前記フロントハウジング内に回転自在に支持されたクランクシャフトと、
前記ケーシング内に収容され、前記クランクシャフトにより駆動されて旋回運動することにより固定スクロールと協働して冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを行う可動スクロールを有する圧縮ユニットとを具備し、
該圧縮ユニットは、
前記固定スクロール及び前記可動スクロールによって形成され、冷凍回路の低圧側経路から吸入した冷媒を圧縮する圧縮室と、
該圧縮室からの高圧の圧縮冷媒を前記冷凍回路の高圧側経路に供給させる吐出室と、
該高圧側経路をバイパスして前記圧縮室と前記低圧側経路とを接続するバイパス室と、
該バイパス室と前記吐出室とを連通し、該バイパス室を介して前記圧縮室内の液を含む冷媒を前記吐出室に排出させる連通孔と
を備えることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記連通孔は、前記固定スクロールに穿設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３】
前記圧縮ユニットは、前記連通孔を開閉する弁装置を更に備え、
該弁装置は、前記バイパス室内の圧力が前記吐出室内の圧力よりも高い場合に開弁されることを特徴とする請求項１又は２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係り、詳しくは、ガスエンジン駆動式ヒートポンプに用いられて好適なスクロール圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のスクロール圧縮機には、固定スクロールと協働して冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを行う可動スクロールを有する圧縮ユニットが備えられ、これら固定スクロール及び可動スクロールによって圧縮室が形成される。また、このスクロール圧縮機には吐出容量を変更可能にする構成が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
具体的には、当該圧縮機には、冷媒の主経路とバイパス経路とが設けられており、前者の主経路では、冷凍回路の低圧側経路から上記圧縮室及び吐出室を経由して圧縮冷媒を高圧側経路に至らせる。これに対し、後者のバイパス経路では、この高圧側経路をバイパスし、低圧側経路から上記圧縮室及びバイパス室、更に、外部に配置された可変絞り機構を経由して圧縮途中の冷媒を再び低圧側経路に至らせる。そして、冷凍回路の負荷が大きい場合には上記可変絞り機構で経路を絞って吐出容量を大きくする。一方、冷凍回路の負荷が小さい場合には可変絞り機構で経路を開放して吐出容量を小さくしている。
【特許文献１】特開２０００−２５７５６９号公報
【特許文献２】特開２００１−３５５５８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上述した圧縮ユニットでは、液を含む冷媒が低圧側経路から圧縮室内に吸入されることがある。この液を含む冷媒を圧縮すると、圧縮機内の圧力が急激に上昇するので、圧縮機の正常運転を妨げる要因となる。
しかしながら、上記従来の技術では、圧縮室内の液を含む冷媒は主経路或いはバイパス経路のいずれかに単に供給されることになる。すなわち、前者の主経路に供給された場合には、液圧縮による高圧力がスクロールに作用することから、スクロールが破損するとの問題がある。一方、後者のバイパス経路に供給された場合には、低圧側経路に向かう途中に可変絞り機構があるため、絞り具合によっては液を含む冷媒がバイパス経路に十分に流れず、圧縮室内で液圧縮を招き得ることが懸念される。このように、上記従来の技術では液圧縮の防止については依然として課題が残されている。
【０００４】
本発明は、このような課題に鑑みてなされたもので、液圧縮を防止することができるスクロール圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するべく、請求項１記載のスクロール圧縮機は、フロントハウジング及びフロントハウジングに気密に嵌合されたケーシングと、フロントハウジング内に回転自在に支持されたクランクシャフトと、ケーシング内に収容され、クランクシャフトにより駆動されて旋回運動することにより固定スクロールと協働して冷媒の吸入、圧縮及び吐出の一連のプロセスを行う可動スクロールを有する圧縮ユニットとを具備し、圧縮ユニットは、固定スクロール及び可動スクロールによって形成され、冷凍回路の低圧側経路から吸入した冷媒を圧縮する圧縮室と、圧縮室からの高圧の圧縮冷媒を冷凍回路の高圧側経路に供給させる吐出室と、高圧側経路をバイパスして圧縮室と低圧側経路とを接続するバイパス室と、バイパス室と吐出室とを連通し、バイパス室を介して圧縮室内の液を含む冷媒を吐出室に排出させる連通孔とを備えることを特徴としている。
【０００６】
また、請求項２記載の発明では、連通孔は、固定スクロールに穿設されていることを特徴としている。
更に、請求項３記載の発明では、圧縮ユニットは、連通孔を開閉する弁装置を更に備え、弁装置は、バイパス室内の圧力が吐出室内の圧力よりも高い場合に開弁されることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００７】
従って、請求項１記載の本発明のスクロール圧縮機によれば、この圧縮ユニットには、バイパス室と吐出室とを連通し、圧縮室内の液を含む冷媒を吐出室に排出させる連通孔が備えられている。よって、仮に、液を含む冷媒が圧縮室に存在しても、この冷媒は圧縮室から直接に吐出室に至る主経路やバイパス室から低圧側経路に至るバイパス経路には導入されず、バイパス室から連通孔を経由して吐出室に到達するので、冷媒の液圧縮が防止される。この結果、圧縮室内には異常高圧が加わらず、圧縮機の長寿命化が図られる。
【０００８】
また、バイパス室に到達した液を含む冷媒は、低圧側経路ではなく、連通孔を介して吐出室に排出されることから、バイパスの導出孔を塞ぐことにより固定容積型圧縮機としても用いることができる。つまり、圧縮ユニットは可変容量型・固定容量型のいずれの圧縮機にも用いることが可能となり、部品共通化による圧縮機の製造コストの低減に寄与する。
【０００９】
また、請求項２記載の発明によれば、バイパス室と吐出室とを連通する連通孔が固定スクロールに設けられているので、バイパス室等の配置に制約されることなく、液圧縮の防止が図られる。
更に、請求項３記載の発明によれば、上記バイパス経路への冷媒の流れが確保され、圧縮機の効率向上が図られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、図面により本発明の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るスクロール圧縮機を示す。当該圧縮機２はガスエンジン駆動式ヒートポンプ（ＧＨＰ）システムの冷凍回路に組み込まれている。この冷凍回路は、作動ガスである冷媒が循環する循環経路を備え、圧縮機２は循環経路の復路（低圧側経路４）から冷媒を吸入し、この冷媒を圧縮して原則的には循環経路の往路（高圧側経路６）に向けて吐出する。
【００１１】
この圧縮機２はフロントハウジング１４及びケーシング１６から形成され、フロントハウジング１４はケーシング１６側に向けて大径となる段付きの筒形状をなし、開口した両端をそれぞれ有している。一方、ケーシング１６はフロントハウジング１４の大径端に向けて開口したカップ形状をなし、この開口端がフロントハウジング１４の大径端に対してＯリング１８を介して気密に嵌合されている。そして、これらハウジング１４，１６は複数の連結ボルト２０を介して互いに連結されている。
【００１２】
フロントハウジング１４内にはクランクシャフト２２が配置され、このクランクシャフト２２はフロントハウジング１４の小径端側に位置する小径軸部２４と、ケーシング１６側に位置する大径軸部２６とを有する。小径軸部２４はフロントベアリング２８を介し、大径軸部２６はリアベアリング３０を介してフロントハウジング１４にそれぞれ回転自在に支持されている。また、これらフロントベアリング２８とリアベアリング３０との間にはシャフトシールユニット３２が配置され、フロントハウジング１４内を気密に区画する。
【００１３】
小径軸部２４はフロントハウジング１４から突出し、その突出端には電磁クラッチ３４を内蔵した駆動プーリ３６が取り付けられており、駆動プーリ３６は軸受３７を介してフロントハウジング１４に回転自在に支持されている。この駆動プーリ３６にはガスエンジンの動力が図示しない駆動ベルトを介して伝達され、駆動プーリ３６の回転は電磁クラッチ３４を介してクランクシャフト２２に伝達可能である。従って、ガスエンジンの駆動中、電磁クラッチ３４がオン作動されると、クランクシャフト２２は駆動プーリ３６と一体的に回転する。
【００１４】
一方、ケーシング１６内にはスクロールユニット（圧縮ユニット）３８が収容されている。
詳しくは、スクロールユニット３８は可動スクロール４０及び固定スクロール４６から構成されており、この可動スクロール４０は底板４２を備え、この底板４２の一端側には固定スクロール４６の底板４８に向けて延びた渦巻きラップ４４が一体的に形成されている。これに対し、固定スクロール４６の底板４８にも可動スクロール４０の底板４２に向けて延びる渦巻きラップ５０が一体的に形成されている。そして、これら渦巻きラップ４４，５０が互いに協働して圧縮室６８を形成し、この圧縮室６８は固定スクロール４６に対する可動スクロール４０の旋回運動により、渦巻きラップ４４，５０の径方向外周側から中心に向けて移動し、この際、その容積が減少される。これにより、吸入室７２内の冷媒は圧縮室６８にて圧縮され、上記高圧側経路６に向けて吐出される。
【００１５】
上述した可動スクロール４０に旋回運動を付与するため、可動スクロール４０の底板４２の他端側はドライブベアリング５２を介して偏心ブッシュ５４に回転自在に支持されている。また、この偏心ブッシュ５４には大径軸部２６から偏心して突出したクランクピン５６が連結されている。なお、図１中の参照符号５８はカウンタウエイトを示し、このカウンタウエイト５８は偏心ブッシュ５４に取り付けられている。
【００１６】
また、可動スクロール４０の自転はボールカップリング６０により阻止されている。つまり、このボールカップリング６０は底板４２の他端側とフロントハウジング１４の大径端とにそれぞれ支持され、その周方向に等間隔のポケットを存して環状レースを有した一対のリングプレート６２と、これらリングプレート６２の環状レース間に挟持されたボール６４とを有している。
【００１７】
一方、固定スクロール４６はケーシング１６内にボルト固定されており、底板４８がＯリング６６と協働してケーシング１６内を圧縮室６８側と吐出室７０側とを気密に仕切っている。また、底板４８の略中央部分には、圧縮室６８側に連通する吐出孔７４がこの底板４８を貫通して穿設されており、吐出孔７４は吐出弁としてのリード弁７６により開閉される。なお、このリード弁７６は、この底板４８の一端面側、すなわち、底板４８の背面側にてバルブリテーナ７８とともにボルト固定されている。また、このケーシング１６の周壁には、吸入室７２に連通する吸入口及び吐出室７０に連通する吐出口がそれぞれ形成されており、吸入口は前述した低圧側経路４に接続され、吐出口は高圧側経路６に接続されている。
【００１８】
ところで、本実施形態のスクロールユニット３８には、上記吐出室７０側、換言すれば、固定スクロール４６の底板４８の背面側にバイパス室８０を備えている。
具体的には、同図に示される如く、固定スクロール４６には、底板４８の背面からケーシング１６の有底部分に当接するまで延びた仕切壁８１が立設されており、この仕切壁８１がその外側に位置する吐出室７０とその内側に位置するバイパス室８０とを仕切っている。そして、この仕切壁８１は、吐出孔７４の周囲を覆い、且つ、リード弁７６の長手方向の適宜位置に有底部分を有する逆Ｕ字状のバイパス室８０を凹設すべく形成されている（図３）。
【００１９】
また、図２（説明の都合上、固定スクロールのみ示す）に示されるように、固定スクロール４６の底板４８には、圧縮室６８側に連通するバイパス孔８２，８２が底板４８を貫通して設けられている。このバイパス孔８２，８２は底板４８の正面視で吐出孔７４を挟んだ位置に穿設され、バイパス室８０に連通されている。つまり、本実施形態のバイパス孔８２，８２は、圧縮冷媒ではなく、圧縮途中（中間圧力段階）の冷媒をバイパス室８０に向かわせており、渦巻きラップ４４，５０の径方向外周側から中心に向けて移動する圧縮室６８が吐出孔７４に到達するよりも前の適宜位置にて底板４８に穿設されている。これにより、吸入室７２からの冷媒が液を含む場合には、この冷媒は、吐出孔７４ではなく、バイパス孔８２に導入可能となる。なお、このバイパス孔８２，８２はバイパス室８０の形状に沿う逆Ｕ字状のリード弁８４により開閉されており、その有底部分にてボルト固定されている（図３）。
【００２０】
また、バイパス室８０は、ケーシング１６の外周壁に向けて穿設された導出孔８６を介して経路１０に接続されている（図１）。この経路１０は、可変絞り機構８を介して低圧側経路４に接続されており、圧縮室６８及びバイパス室８０を経て導出孔８６に至った冷媒は高圧側経路６をバイパスして低圧側経路４に供給される。
一方、本実施形態のバイパス室８０は吐出室７０にも接続されている。具体的には、図３に示されるように、仕切壁８１には、連通孔８８がケーシング１６に穿設された導出孔８６の軸線方向に沿って穿設され、この連通孔８８はバイパス室８０と吐出室７０とを連通している。従って、同図にて一点鎖線で示される如く、バイパス孔８２からバイパス室８０に導入された冷媒が液を含む場合には、この冷媒は、上記導出孔８６に達する前に、この導出孔８６よりも近くに配置され、固定スクロール４６の仕切壁８１に穿設された連通孔８８に導入して吐出室７０に排出可能となる。
【００２１】
更に、この連通孔８８は逆止弁（弁装置）９０により開閉されている。この逆止弁９０は、同図に示されるように、底板４８の背面からケーシング１６の有底部分に向けて延びた上記仕切壁８１の外周側面にてリード弁をボルト固定して配設されており、バイパス室８０内の圧力が吐出室７０内の圧力よりも高い場合に開弁されるように構成されている。
上述した圧縮機２によれば、クランクシャフト２２の回転に伴い、可動スクロール４０が自転することなく旋回運動する。このような可動スクロール４０の旋回運動は、吸入室７２から圧縮室６８内への冷媒の吸入、圧縮及び吐出工程を導き、高圧の圧縮冷媒が圧縮室６８から吐出孔７４を介して吐出室７０内に吐出される。そして、この吐出室７０内の圧縮冷媒は高圧側経路６に供給される（主経路）。
【００２２】
また、圧縮室６８内にて圧縮途中の冷媒は、可変絞り機構８の絞り調整に応じてバイパス孔８２を介してバイパス室８０内に導入される。このバイパス室８０内の圧力は、一般に吐出室７０内の圧力よりも低いために逆止弁９０は開弁されない。よって、バイパス室８０内の中間圧力段階の冷媒は、導出孔８６及び経路１０を通じて低圧側経路４に供給される（バイパス経路）。そして、この可変絞り機構８の調整によって冷凍回路の負荷が大きいときには吐出容量を大きくさせ、負荷が小さいときには吐出容量を小さくさせる。
【００２３】
ここで、圧縮室６８内における液を含む冷媒もまた、バイパス孔８２を介してバイパス室８０内に導入される。しかしながら、この場合におけるバイパス室８０内の圧力は吐出室７０内の圧力を超えている故、逆止弁９０が開弁される。従って、バイパス室８０内の液を含む冷媒は連通孔８８を介して吐出室７０に排出される。
以上のように、本実施形態の圧縮機２では、仮に、液を含む冷媒が圧縮室６８に存在しても、この冷媒は、液圧縮されて吐出孔７４を経て吐出室７０に直接的に到達するのではなく、液圧縮される前にバイパス室８０に導入され、このバイパス室８０から連通孔８８を経由して吐出室７０に間接的に到達することから、圧縮機２の圧縮によるスクロール破損が防止される。また、これに伴って吐出室７０内には衝撃圧が加わらず、吐出弁としてのリード弁７６等の破損も回避され、圧縮機２の長寿命化が図られる。
【００２４】
また、当該連通孔８８は固定スクロール４６の背面からケーシング１６の有底部分に向けて延びた仕切壁８１に設けられ、更に、逆止弁９０もこの仕切壁８１の外周側面に設けられているので、いずれもバイパス室８０や導出孔８６の配置による制約を受けることなく、上記液圧縮の防止が達成される。
更に、連通孔８８が逆止弁９０で開閉されることにより、経路１０から低圧側経路４への冷媒の流れが確保される。つまり、可変容量型圧縮機としての機能が維持されて圧縮機の効率向上に寄与するし、また、上記連通孔８８及び逆止弁９０の構成によって可変絞り機構８による経路１０の開放を行わなくても、上記液圧縮が防止可能となる。
【００２５】
以上で本発明の一実施形態についての説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更ができるものである。
例えば、上述した逆止弁９０は、リード弁の他、ボール弁等で構成されていても良い。
また、上記実施形態では、連通孔８８が逆止弁９０で開閉されているが、必ずしもこの形態に限定されるものではない。具体的には、固定スクロール４６に連通孔８８が穿設されている限り、逆止弁９０を設けなくても良く、この場合には固定容量型圧縮機として機能する。つまり、バイパス室８０に到達した冷媒は、上記逆止弁９０の締切圧の影響を受けることなく常に連通孔８８を介して吐出室７０に排出されることから、圧縮機の吐出容量は変化しない。これにより、上記と同様に液圧縮が防止可能となる他、更に、スクロールユニット、特に、この固定スクロールは可変容量型・固定容量型のいずれの圧縮機にも適用可能となり、部品共通化による圧縮機の製造コストの低減に寄与するとの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機の縦断面図である。
【図２】図１中、II−II線に沿う矢視断面図である。
【図３】図１中、III−III線に沿う矢視断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
２  スクロール圧縮機
４  低圧側経路
６  高圧側経路
１４  フロントハウジング
１６  ケーシング
２２  クランクシャフト
３８  スクロールユニット（圧縮ユニット）
４０  可動スクロール
４６  固定スクロール
６８  圧縮室
７０  吐出室
８０  バイパス室
８８  連通孔
９０  逆止弁（弁装置）
【図１】
2007231901.tif 000003
【図２】
2007231901.tif 000004
【図３】
2007231901.tif 000005