(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシング（１）に圧縮機構（ＣＦ）を内装した密閉形圧縮機において、前記圧縮機構（ＣＦ）に、吐出側の高圧圧力が通常運転の範囲内で定める定格温度条件の凝縮温度に基づく設定圧力以下のとき、圧縮途上の中間圧室（５１）を吸入側の低圧圧力域に開き、吐出側の高圧圧力が前記設定圧力を超えたとき、前記圧縮途上の中間圧室（５１）を吸入側の低圧圧力域に対し遮断する容量制御機構（６）を設け、
前記容量制御機構（６）は、前記中間圧室（５１）を吸入側へ開放する開放口（２４）に着座及び離間する弁体（７）と、この弁体（７）を反着座側に付勢する付勢体（９）と、高圧圧力が設定圧力を超えたとき付勢体（９）に抗して弁体（７）を着座させる高圧作用部（６１）とを備え、
前記高圧作用部（６１）は、圧縮ガスが吐出される高圧室（４１）に露出することを特徴とする密閉形圧縮機。
【請求項２】
圧縮機構（ＣＦ）は、対称な２系統の圧縮室を画成する固定スクロール（２）及び公転スクロール（３）からなり、容量制御機構（６）は、それぞれの系統の中間圧室（５１）（５１）に対応させて一対設けている請求項１記載の密閉形圧縮機。
【請求項３】
弁体（７）の反着座側を、ケーシング（１）内を高圧圧力側と低圧圧力側とに仕切る圧力隔壁（４）に設ける貫通孔（４３）に挿入し、該弁体（７）の反着座側端面を高圧圧力側に開放して高圧作用部（６１）と成している請求項１記載の密閉形圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として冷凍機または空調機等に使用され、ケーシングに圧縮機構を内装した密閉形圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、密閉形圧縮機として例えば、ケーシングにスクロール圧縮機構を内装し、この圧縮機構の一側方に、該圧縮機構の吐出口及び外部吐出管が開口する高圧室を、他方側に、吸入管が開口し、モータを配設する低圧室を形成した低圧ドーム型のスクロール圧縮機があるが、近年代替フロン化のため、冷媒として、例えばＲ３２（５０重量％）、Ｒ１２５（５０重量％）から成る冷媒Ｒ４１０Ａ等が使用されている。
【０００３】
ところが、前記冷媒Ｒ４１０Ａを使用する場合、通常運転時の温度条件の範囲内で凝縮温度が高い条件で運転を行うと、従来の冷媒、例えばフロン冷媒のＲ２２に比べて能力が低くなるという特性があり、具体的には、例えば冷媒Ｒ２２の使用で定格温度条件が凝縮温度５５℃となる運転能力と同じ能力となるように、定格温度条件が凝縮温度５５℃となるときの冷媒Ｒ４１０Ａを使用する場合のシリンダ容積を設定すると、例えばフロン冷媒にＲ２２を使用した場合に比べ、通常運転の範囲内で凝縮温度が高い条件、例えば凝縮温度６５℃で８％の能力不足となる。
【０００４】
そこで、凝縮温度が高い条件で能力を上げる対策として、容量を制御する方法がある。この容量制御を可能としたスクロール圧縮機は、図６に示したように、ケーシングＡ内に固定スクロールＢと公転スクロールＣから成る圧縮機構ＣＦを内装しており、該ケーシングＡを固定スクロールＢで高圧室Ｄと低圧室Ｅとに仕切り、高圧室Ｄに固定スクロールＢに設ける吐出口Ｆを開口させると共に、吐出管Ｇを開口させており、また、低圧室Ｅには、図示していないが吸入管を開口させて、該吸入管から吸入した低圧ガスを圧縮機構ＣＦ内に吸入して圧縮した後、吐出口Ｆから高圧室Ｄに吐出させるようにしている。
【０００５】
そして、固定スクロールＢの鏡板Ｂ１に、各スクロールＢ，Ｃ間に形成される圧縮室Ｈの圧縮行程途中に開口するバイパス孔Ｊと、該バイパス孔Ｊを吸入側に連通させるバイパス通路Ｋとを形成すると共に、前記鏡板Ｂ１におけるバイパス孔Ｊとの対向位置に、軸方向外方に向かって突出する筒状部を一体形成して、該筒状部を、前記バイパス通路Ｋを開閉するアンローダピストンＬを内装するシリンダＭとなし、該シリンダＭ内に、前記ピストンＬをバイパス孔Ｊに対し離反する方向に付勢するバネＮを内装すると共に、前記ピストンＬに、フルロード運転時は、前記バネＮの付勢力に打ち勝って該ピストンＬをバイパス孔Ｊに着座させる高圧圧力を背圧として作用させ、アンロード運転時には、低圧圧力を背圧として作用させてピストンＬをバネＮの付勢力でバイパス孔Ｊから離反させるようにして、通常運転中、凝縮温度が所定の温度より低い時においては、圧縮室Ｈに通じる前記バイパス孔Ｊを開いて低圧側と連通させることにより、容量少なく圧縮運転し、通常運転中、凝縮温度が所定の温度より高くなった時、圧縮室Ｈに通じる前記バイパス孔Ｊを閉じて低圧側との連通を遮断してフルロード運転することにより、容量多く圧縮運転している。
【０００６】
つまり、アンロード運転時における圧縮能力を所定の凝縮温度となる定格温度条件で運転する時の能力とし、この定格温度条件よりも高い凝縮温度で運転する場合に、フルロード運転して圧縮能力を上げるようにしている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、スクロール圧縮機を容量制御して吐出圧の上昇を防止しようとする場合、吐出圧の異常上昇を検出するために、圧縮機の外部に圧力センサを設置したり、図７に示すようにアンローダピストンＬに背圧を作用させるための圧力導入管Ｐを接続したり、さらに、この圧力導入管Ｐに高圧圧力と低圧圧力とを選択して導入する必要があることから、圧力の切換のための電磁弁Ｑを必要とするなど、外部部品が多数必要となり、配管構造が複雑化するだけでなく、コストも高くなる問題が生じるのである。
【０００８】
本発明は、以上の問題に鑑みて成したもので、代替フロン冷媒を使用しても、簡単な構造で、高い凝縮温度運転時での圧縮能力の向上が図れる密閉形圧縮機を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ケーシング１に圧縮機構ＣＦを内装した密閉形圧縮機において、前記圧縮機構ＣＦに、吐出側の高圧圧力が通常運転の範囲内で定める定格温度条件の凝縮温度に基づく設定圧力以下のとき、圧縮途上の中間圧室５１を吸入側の低圧圧力域に開き、吐出側の高圧圧力が設定圧力を超えたとき、前記圧縮途上の中間圧室５１を吸入側の低圧圧力域に対し遮断する容量制御機構６を設け、該容量制御機構６は、中間圧室５１を吸入側へ開放する開放口２４に着座及び離間する弁体７と、この弁体７を反着座側に付勢する付勢体９と、高圧圧力が設定圧力を超えたとき付勢体９に抗して弁体７を着座させる高圧作用部６１とを備え、高圧作用部６１は、圧縮ガスが吐出される高圧室４１に露出する。
【００１０】
前記圧縮機構としては、スクロール形圧縮機構、ロータリー形圧縮機構等がある。
【００１１】
また、吸入側の低圧圧力域とは、例えば、吸入ガスが導入されるケーシング内の低圧空間や吸入配管中を意味する。
【００１２】
吐出側の高圧圧力の設定圧力とは、通常運転の範囲内で定める定格温度条件の凝縮温度に基づく高圧圧力を意味し、例えばフロン冷媒Ｒ２２の圧縮能力との対比で、代替フロン冷媒Ｒ４１０Ａの能力低下が起こり始める凝縮温度となるときの吐出側高圧圧力をいう。
【００１３】
容量制御機構６は、例えば容量制御弁等の手段によって成される。
【００１４】
以上の構成により、請求項１記載の発明では、冷媒として凝縮温度が高くなると圧縮能力の低下が起こる代替フロン冷媒を使用する場合、定格温度条件となる所定の凝縮温度で運転する時、つまり、吐出側の高圧圧力が設定圧力以下のときは、圧縮途上の中間圧室５１を吸入側の低圧圧力域に開いてアンロード運転を行うのであって、アンロード運転状態で定格温度条件における所定の圧縮能力が得られる容量制御運転を行い、圧縮能力の低下が起こる定格温度条件よりも高い凝縮温度で運転する場合、つまり吐出側の高圧圧力が設定圧力を超えたとき、前記圧縮途上の中間圧室５１を吸入側の低圧圧力域に対し遮断してフルロード運転を行うのであり、高い凝縮温度で運転しても圧縮能力を上げられる。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、圧縮機構ＣＦを、対称な２系統の圧縮室を画成する固定スクロール２及び公転スクロール３から構成し、容量制御機構６を、それぞれの系統の中間圧室５１，５１に対応させて一対設けたのである。
【００１６】
以上の構成により、請求項２記載の発明では、２系統の圧縮室を有するスクロール形の密閉形圧縮機においても、それぞれの系統の中間圧室５１，５１に対応させて容量制御機構６を設けているので、各中間圧室５１，５１での圧力の上昇が圧力バランスを崩すことなく良好に行える。
【００１８】
以上の構成により、請求項１記載の発明では、弁体７を、付勢体９の付勢力と、吐出側の高圧圧力との力の差で作動させる簡単な構造で容量制御が行えるのであって、容量制御を行うにあたり、圧縮機外部に部品を配設する必要がなく、配管構造が複雑化することがないし、部品点数の増大もないのでコストの低廉が図れる。
【００１９】
さらに、寝込み起動のように長時間放置された後では、高圧側と低圧側との圧力がバランス状態、つまり吐出側の高圧圧力が設定圧力以下となっているため、起動時はアンロード状態となっている。そのため、寝込み起動時に発生する液圧縮も開放口２４から液が低圧圧力域に開放されることになり、液圧縮も回避できる。
【００２０】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、弁体７の反着座側を、ケーシング１内を高圧圧力側と低圧圧力側とに仕切る圧力隔壁４に設ける貫通孔４３に挿入し、該弁体７の反着座側端面を高圧圧力側に開放して高圧作用部６１と成したのである。
【００２１】
以上の構成により、請求項３記載の発明では、圧力隔壁４で仕切られたケーシング１内の高圧圧力側に吐出された吐出ガスを弁体７の反着座側端面に形成した高圧作用部６１に作用させて吐出側圧力が設定圧力を超えたとき、つまり、ケーシング１内の高圧圧力側の圧力が設定圧力以上となったとき、この高圧圧力で付勢体９に抗して弁体７を開放口２４に着座させられ、弁体７を簡単に作動させることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例について図１乃至図３に基づいて説明する。本実施例の密閉形圧縮機は、スクロール形圧縮機であって、密閉ケーシング１の内部上方に圧縮機構ＣＦを、ケーシング１の内部下方にモータ（図示せず）を内装しており、前記圧縮機構ＣＦは、固定スクロール２と、公転スクロール３とから成り、これらスクロール２，３を架構１１を介して上下対向状に配設すると共に、前記公転スクロール３を前記モータの駆動軸１２に連動させる一方、前記ケーシング１の内部で前記固定スクロール２の上部側に、ケーシング１内を上下に区画する圧力隔壁４を配設し、この圧力隔壁４の上方に、固定スクロール２に形成する吐出口２２を前記圧力隔壁４を貫通させて開口させ、かつ、外部吐出管１３を開口させる高圧圧力側となる高圧室４１を形成すると共に、前記圧力隔壁４の下方に、吸入管１４が開口し、前記モータを配設する低圧圧力側となる低圧室４２を区画形成したのである。
【００２３】
従って、前記モータの駆動に伴う前記駆動軸１２の回転により前記公転スクロール３が前記固定スクロール２に対して公転駆動し、この公転駆動で前記吸入管１４から前記低圧室４２内に吸入された低圧ガスが前記各スクロール２，３の渦巻体２１，３１で形成される圧縮室５内に吸入され、この吸入されたガスが圧縮されて、この圧縮ガスが前記吐出口２２から前記高圧室４１に吐出され、前記外部吐出管１３からケーシング１外部に吐出されるのである。
【００２４】
しかして、以上のスクロール形圧縮機において、前記圧縮機構ＣＦに、吐出側の高圧圧力が設定圧力以下のとき、圧縮途上の中間圧室５１を吸入側の低圧圧力域に開き、吐出側の高圧圧力が設定圧力を超えたとき、前記圧縮途上の中間圧室５１を吸入側の低圧圧力域に対し遮断する容量制御機構６を設けたのである。
【００２５】
つまり、前記容量制御機構６は、前記固定スクロール２と公転スクロール３により形成される対称な２系統の圧縮室５におけるそれぞれの系統の中間圧室５１，５１に対応させて一対設けるのである。
【００２６】
そして、この容量制御機構６の構成について具体的に説明すると、前記固定スクロール２の鏡板２３における各中間圧室５１，５１に対応する位置に軸方向外方に開放され、容量制御機構６の弁体７を内装するシリンダ８を形成している。
【００２７】
さらに、固定スクロール２の鏡板２３には、前記シリンダ８内と中間圧室５１とを連通する開放口２４を貫通形成すると共に、径方向に延び、前記シリンダ８内に一端が開口し、他端が固定スクロール２の外周面に開口するバイパス通路２５を形成して、前記中間圧室５１を開放口２４、シリンダ８、バイパス通路２５を介して吸入側に開放可能にしている。
【００２８】
また、容量制御機構６の弁体７は、前記シリンダ８内に挿入され、該シリンダ８の内径より小径で、周囲にスプリングからなる付勢体９を配設可能とした小径部７１と、シリンダ８の内面に摺接する外周面を有する大径部７２とを有し、さらに、大径部７２の前記小径部７１とは反対側中心部に、軸方向に延びる突起７３を形成し、該突起７３を圧力隔壁４に形成する貫通孔４３にシール材４４を介して挿通させ、突起７３端面を前記高圧室４１に露出させて、該端面を高圧作用部６１と成すと共に、小径部７１の先端中心部には、前記開放口２４に着座及び離間可能な先細り状の凸部７４を形成している。
【００２９】
そして、前記弁体７をシリンダ８内に挿入するときには、該弁体７の小径部７１の周りに前記付勢体９を嵌合させた状態で、弁体７をシリンダ８内に挿入し、固定スクロール２の鏡板２３の上面に取り付ける弁押え８１で弁体７の外方への飛び出しを防止するのである。
【００３０】
前記弁押え８１は、弁体７を軸方向に所定長さ移動可能に大径部７２の外周部のみに接触するように環状に形成しており、また、前記付勢体９は、弁体７の大径部７２の端面とシリンダ８の底部とで挟持して、付勢体９の弁体７への圧接により該弁体７を前記開放口２４に対し反着座側に付勢するようにしている。尚、前記付勢体９としては、本実施例では、弁体７の小径部７１より大径のスプリングを用いたが、リング状の板ばねを用いても差し支えない。
【００３１】
さらに、弁体７の小径部７１とシリンダ８内面との間に形成される空間をバイパス通路２５を介して低圧圧力域に連通させるようにしている。
【００３２】
また、前記弁体７を軸方向に移動させるために、図４に示すように、弁体７には、弁体７の突起７３端面の高圧作用部６１に作用する高圧圧力Ｈｐ、弁体７の大径部７２端面で高圧作用部６１側に作用する低圧圧力Ｌｐによる下方への押圧力と、付勢体９の付勢力Ｆｓ、弁体７の大径部７２端面で反高圧作用部６１側に作用する低圧圧力Ｌｐ、小径部７１端面に作用する低圧圧力Ｌｐ及び凸部７４に作用する中間圧力Ｍｐ（または低圧圧力Ｌｐ）による上方への押圧力が作用し、高圧室４１内の高圧圧力Ｈｐが設定圧力以下のときには、弁体７の上方への押圧力が下方への押圧力に打ち勝ち、かつ、高圧室４１内の高圧圧力Ｈｐが設定圧力を超えたときには、弁体７の下方への押圧力が上方への押圧力に打ち勝つように、付勢体９の付勢力Ｆｓ及び突起７３の端面の面積Ｄ1、小径部７１と大径部７２の端面の総合面積Ｄ2、開放口２４の通路面積Ｄ3を設定するのである。
【００３３】
そして、前記高圧室４１に吐出される高圧圧力が設定圧力以下のときには、前記高圧作用部６１に作用する高圧圧力も設定圧力より低く、図２に示すように、高圧作用部６１に作用する圧力が、付勢体９の付勢力及び弁体７の小径部７１及び大径部７２の端面に作用する低圧圧力の総合押圧力よりも小さいので、弁体７が上方に移動して、弁体７の凸部７４が前記開放口２４から離間し、圧縮室５の中間圧室５１が開放口２４、シリンダ８、バイパス通路２５を介してケーシング１内の吸入側低圧圧力域に開放され、アンロード運転が行われるのである。
【００３４】
また、高圧室４１に吐出される高圧圧力が設定圧力を超えたときは、設定圧力以上の高圧圧力が前記高圧作用部６１に作用することになり、図１に示すように、高圧作用部６１に作用する圧力が、付勢体９の付勢力及び弁体７の小径部７１及び大径部７２の端面に作用する低圧圧力の総合押圧力よりも大きくなり、この高圧作用部６１に作用する高圧圧力で、弁体７を下方に移動させて、弁体７の凸部７４を前記開放口２４に着座させて開放口２４を閉鎖し、フルロード運転が行われるのである。
【００３５】
前記設定高圧圧力は、本実施例では、低圧圧力が８．５Ｋのとき、３８Ｋとしており、３８Ｋ未満のときアンロード運転し、３８Ｋ以上でフルロード運転するようにしている。
【００３６】
以上の実施例では、容量制御機構６は、一対の圧縮室に対応させて二つ設けたが、一方の圧縮室にのみ設けるようにしても差し支えない。斯くするときには、中間圧室での圧力バランスは維持できないが、圧縮ガスの合流により吐出圧を上昇または低下させて吐出圧の調整を行えながら、容量制御機構を一つにできるので、コストダウンが図れるのである。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、ケーシング１に圧縮機構ＣＦを内装した密閉形圧縮機において、前記圧縮機構ＣＦに、吐出側の高圧圧力が設定圧力以下のとき、圧縮途上の中間圧室５１を吸入側の低圧圧力域に開き、吐出側の高圧圧力が設定圧力を超えたとき、前記圧縮途上の中間圧室５１を吸入側の低圧圧力域に対し遮断する容量制御機構６を設けたから、冷媒として凝縮温度が高くなると圧縮能力の低下が起こる代替フロン冷媒を使用する場合、定格温度条件となる所定の凝縮温度で運転する時、つまり、吐出側の高圧圧力が設定圧力以下のときは、圧縮途上の中間圧室５１を吸入側の低圧圧力域に開いてアンロード運転を行うのであって、アンロード運転状態で定格温度条件における所定の圧縮能力が得られる容量制御運転を行い、圧縮能力の低下が起こる定格温度条件よりも高い凝縮温度で運転する場合、つまり吐出側の高圧圧力が設定圧力を超えたとき、前記圧縮途上の中間圧室５１を吸入側の低圧圧力域に対し遮断してフルロード運転を行うのであり、高い凝縮温度で運転しても圧縮能力を上げられる。
【００３８】
請求項２記載の発明によれば、圧縮機構ＣＦを、対称な２系統の圧縮室を画成する固定スクロール２及び公転スクロール３から構成し、容量制御機構６を、それぞれの系統の中間圧室５１，５１に対応させて一対設けたから、２系統の圧縮室を有するスクロール形の密閉形圧縮機においても、それぞれの系統の中間圧室５１，５１に対応させて容量制御機構６を設けているので、各中間圧室５１，５１での圧力の上昇が圧力バランスを崩すことなく良好に行える。
【００３９】
請求項１記載の発明によれば、容量制御機構６が、中間圧室５１を吸入側へ開放する開放口２４に着座及び離間する弁体７と、この弁体７を反着座側に付勢する付勢体９と、高圧圧力が設定圧力を超えたとき付勢体９に抗して弁体７を着座させる高圧作用部６１とを備えるようにしたから、弁体７を、付勢体９の付勢力と、吐出側の高圧圧力との力の差で作動させる簡単な構造で容量制御が行えるのであって、容量制御を行うにあたり、圧縮機外部に部品を配設する必要がなく、配管構造が複雑化することがないし、部品点数の増大もないのでコストの低廉が図れる。
【００４０】
さらに、寝込み起動のように長時間放置された後では、高圧側と低圧側との圧力がバランス状態、つまり吐出側の高圧圧力が設定圧力以下となっているため、起動時はアンロード状態となっている。そのため、寝込み起動時に発生する液圧縮も開放口２４から液が低圧圧力域に開放されることになり、液圧縮も回避できる。
【００４１】
請求項３記載の発明によれば、弁体７の反着座側を、ケーシング１内を高圧圧力側と低圧圧力側とに仕切る圧力隔壁４に設ける貫通孔４３に挿入し、該弁体７の反着座側端面を高圧圧力側に開放して高圧作用部６１と成したから、圧力隔壁４で仕切られたケーシング１内の高圧圧力側に吐出された吐出ガスを弁体７の反着座側端面に形成した高圧作用部６１に作用させて吐出側圧力が設定圧力を超えたとき、つまり、ケーシング１内の高圧圧力側の圧力が設定圧力以上となったとき、この高圧圧力で付勢体９に抗して弁体７を開放口２４に着座させられ、弁体７を簡単に作動させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の密閉形圧縮機の実施例を示す部分縦断面図でフルロード運転状態を示す。
【図２】同実施例の部分縦断面図でアンロード運転状態を示す。
【図３】同実施例における固定スクロールを上方から見た上面図で、一方のシリンダにのみ弁体を挿入した状態を示す。
【図４】本発明における弁体に作用する圧力の状態を示す説明図。
【図５】従来のスクロール圧縮機を示す部分縦断面図。
【図６】従来のスクロール圧縮機に接続される配管の状態を示す説明図。
【符号の説明】
１    ケーシング
ＣＦ  圧縮機構
２    固定スクロール
２４  開放口
３    公転スクロール
４    圧力隔壁
４３  貫通孔
５１  中間圧室
６    容量制御機構
６１  高圧作用部
７    弁体
９    付勢体
【図１】
0003750169.tif 000002
【図２】
0003750169.tif 000003
【図３】
0003750169.tif 000004
【図４】
0003750169.tif 000005
【図５】
0003750169.tif 000006
【図６】
0003750169.tif 000007