JPH09170574A - スクロール気体圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 常時密閉圧縮空間のない容積比を備えるスク
ロール気体圧縮機の圧縮効率向上のための効果的なバイ
パス穴の配管構成を実現したものである。 【解決手段】 吐出口に最も近い第２圧縮室２ｂが吐出
口３０に連通する直前の状態と、第２圧縮室２ｂがその
状態から１５０度前進した状態とで、旋回スクロールラ
ップ１３ａによってバイパス穴３９ａ，３９ｂの一部が
閉塞されない位置に、第２圧縮室２ｂと吐出室３２との
間を連通するバイパス穴３９ａ，３９ｂを設けたもので
ある。この構成によれば運転圧縮比が設定圧縮比より小
さい場合には、圧縮途中気体を吐出室３２に一部排出し
て過圧縮を防止して圧縮入力の低減と圧縮機破損を防止
することができる。

Description

【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気体圧縮
機のバイパス弁装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】低振動、低騒音特性を備えたスクロール
圧縮機は、吸入室が圧縮空間を形成する渦巻きの外周部
に有り、吐出口が渦巻きの中心部に設けられ、吸入容積
と最終圧縮室容積とで決定する容積比が一定である。特
に、吸入圧力と吐出圧力とで定まる圧縮比の変動が少な
い場合は、それに合わせた容積比を設定することによっ
て、往復動圧縮機や回転式圧縮機のような流体を圧縮す
るための吐出弁装置を必要とせず、高効率な圧縮ができ
る。

【０００３】このスクロール圧縮機を空調用冷媒圧縮機
として使用する場合は、可変速運転や空調負荷変動によ
って冷媒の吸入圧力と吐出圧力が変化する。そして、実
際の圧縮比と設定圧縮比との間の差によって、不足圧縮
や過圧縮運転が生じる。不足圧縮時には、吐出室の高圧
冷媒ガスが吐出口から圧縮室に間欠的に逆流し、圧縮入
力の増加を招く。また、液冷媒や多量の潤滑油を圧縮す
る、いわゆる液圧縮現象が生じた場合には、超過圧縮状
態となり、圧縮入力の異常上昇・過大な振動と騒音、圧
縮機破損を招くことがある。

【０００４】このような圧縮不足に起因する圧縮流体の
逆流を防ぐ方策として、吐出口の出口側に逆止弁装置を
設けることもある。また、液圧縮を軽減する方策とし
て、特公平５−４９８３０号公報に記載されているよう
に、特に、吸入室にも吐出室にも間欠的に通じない常時
密閉空間となる圧縮室を有する圧縮空間の場合には、超
過圧縮発生頻度の高い常時密閉空間となる圧縮室から吐
出室に通じる対称位置に配置されたバイパス穴を設け、
バイパス穴の出口側に吐出室への流体流出のみを許容す
るバイパス弁装置を設けて液圧縮や過圧縮に起因する圧
縮機破損を防止する手段が知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では、超過圧縮となる液圧縮や通常の過圧縮は
上述の常時密閉空間に限らず、圧縮途中の任意の圧縮室
でも生じる可能性がある。また、スクロール圧縮機の構
成によっては常時密閉空間となる圧縮室が存在しない容
積比を備える場合もある。したがって、バイパス穴を設
置することは圧縮途中ガスの圧縮室内残留を生じさせ、
その結果、圧縮効率低下を招き易いことから、特に、常
時密閉空間となる圧縮室が存在しない容積比を備える構
成のスクロール気体圧縮機の場合は、バイパス穴位置設
定の指針か少ないという課題があった。また、圧縮機破
損防止のために設けられるバイパス穴の位置が、吐出口
を開閉する逆止弁装置と関係してバイパス弁装置の配置
構成から決められることが多かった。当然のことなが
ら、スクロール気体圧縮機の幅広い圧縮比運転領域での
圧縮効率向上のためにバイパス穴とバイパス弁装置を積
極的に導入する考え方が少なく、圧縮効率向上のための
効果的なバイパス機能を備えたスクロール気体圧縮機の
実現が望まれていた。

【０００６】本発明はこのような従来の課題を解決する
ものであり、圧縮比が大きい運転状態での性能を損なう
ことなく、圧縮比が中以下の運転状態での性能向上を図
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、吐出口に最も近い圧縮室の特定の範囲にバ
イパス穴を設けたものである。上記バイパス穴開設によ
って、運転圧縮比が設定圧縮比より大きい場合と小さい
場合とを含めた全運転圧縮比領域を通した全体の圧縮効
率を高めることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】上記の課題を解決するための請求
項１記載の発明は、渦巻状の圧縮空間には吐出室にも吸
入室にも間欠的に連通しない空間が存在せず、吐出口に
最も近い圧縮室が吐出口に連通する直前の状態と、吐出
口に最も近い圧縮室がその状態から１５０度前進した状
態とで、旋回スクロールラップによってバイパス穴の一
部が閉塞されない位置に、圧縮室と吐出室との間を連通
するバイパス穴を設けたものである。そして、この構成
によれば運転圧縮比が設定圧縮比より大きい場合にも、
吐出口に開口直前の圧縮室内気体の吐出室への一部排出
を促進させて吐出口から気体を排出する際の過圧縮を抑
制することができる。また運転圧縮比が設定圧縮比より
小さい場合には、圧縮途中気体を吐出室に一部排出して
過圧縮を防止することができる。

【０００９】請求項２記載の発明は、単一のバイパス弁
装置が複数のバイパス穴を同時に開閉すべくバイパス穴
を接近させて配置するもので、バイパス穴を分散して圧
縮途中気体を継続的に吐出室に排出させるとともに、バ
イパス穴の通路を確保することができる。

【００１０】請求項３記載の発明は、吐出口を開閉する
逆止弁装置がバイパス弁装置を兼ねたもので、バイパス
穴開設位置の自由度を広げるとともに、バイパス弁装置
を省くことができる。

【００１１】請求項４記載の発明は、吐出口に最も近い
バイパス穴から３６０度以内に後退した位置で且つ圧縮
開始から３６０度以内の位置に別の補助バイパス穴と補
助バイパス穴を開閉する補助バイパス弁装置を鏡板に配
置するもので、閉塞した圧縮空間の領域を少なくし、過
圧縮発生領域を少なくできる。

【００１２】請求項５記載の発明は、バイパス穴と補助
バイパス穴との間の圧縮室に旋回スクロールラップで全
開全閉される状態で開口し且つ他端が冷凍サイクルの減
圧装置の途中に通じたインジェクション穴を鏡板に設け
たもので、圧縮機運転圧縮比が設定圧縮比よりも大きい
時（圧縮不足状態）に、未蒸発冷媒（液と気体の混合冷
媒）の一部は圧縮途中の圧縮室に流入して圧縮部を冷却
するとともに、圧縮完了圧力を高めて圧縮不足状態を解
消し、吐出圧力を上昇させることができる。

【００１３】請求項６記載の発明は、冷凍サイクルの減
圧装置とインジェクション穴との間の冷媒インジェクシ
ョン配管の途中に開閉弁を設け、圧縮機運転圧縮比が設
定圧縮比よりも大きい時に、開閉弁を開通せしめ、それ
以外の圧縮機運転時に開閉弁を遮断すべく制御する冷凍
サイクルに接続したもので、圧縮機起動直後の冷媒液圧
縮を阻止して起動負荷を軽減することができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００１５】（実施例１）図１において、横置形スクロ
ール冷媒圧縮機の部分縦断面図を示す鉄製の密閉容器１
の内部全体は吐出管（図示なし）に連通する高圧雰囲気
となり、その中央部にモータ３、右部に圧縮部が配置さ
れ、モータ３の回転子３ａに固定された駆動軸４の一端
を支承する圧縮部の本体フレーム５が密閉容器１に固定
されており、その本体フレーム５に固定スクロール７が
取り付けられている。駆動軸４に設けられた主軸方向の
油穴１２は、その一端が給油ポンプ装置（図示なし）に
通じ、他端が最終的に主軸受８に通じている。固定スク
ロール７と噛み合って圧縮室２を形成する旋回スクロー
ル１３は、渦巻き状の旋回スクロールラップ１３ａと旋
回軸１３ｃとを直立させたラップ支持円盤１３ｂとから
成り、固定スクロール７と本体フレーム５との間に配置
されている。固定スクロール７は、鏡板７ａと渦巻き状
の固定スクロールラップ７ｂとから成り、固定スクロー
ルラップ７ａの中央部に吐出口３０、外周部に吸入室３
１が配置されている。吐出口３０は、隣接する吐出室３
２を介してモータ３が配置された高圧空間に通じてい
る。吸入室３１は、密閉容器１の端壁を貫通する吸入管
３３に通じている。駆動軸４の主軸から偏芯して駆動軸
４の右端穴部に配置された旋回軸受１４は、旋回スクロ
ール１３の旋回軸１３ｃと係合摺動すべく構成されてい
る。旋回スクロール１３のラップ支持円板１３ｂと本体
フレーム５に設けられたスラスト軸受１９との間は、油
膜形成可能な微小隙間が設けられている。ラップ支持円
板１３ｂには旋回軸１３ｃとほぼ同芯の環状シール部材
１８が遊合状態で装着されており、その環状シール部材
１８はその内側の背面室Ａ２０と外側とを仕切ってい
る。背面室Ａ２０は、隣接する主軸受８に通じる一方、
旋回軸受１４の摺動面を介して駆動軸４の油穴１２にも
通じている。旋回軸受１４の底部の油室１５と、ラップ
支持円板１３ｂの外周部空間の背面室Ｃ１６との間は、
ラップ支持円板１３ｂに設けられた油通路２１を介して
通じている。油通路２１は、その両端に絞り部Ａ２２と
絞り部Ｂ２３を、その中間にバイパス油穴２４を有して
いる。バイパス油穴２４は、旋回スクロール１３の旋回
運動に伴って、スラスト軸受１９面に設けられた環状の
油溝２５に間欠的に通じるべく配置されている。環状の
油溝２５と背面室Ｃ１６とは、環状の油溝２５の一部に
設けられた排出油通路２６を介して通じている。スラス
ト軸受１９の環状溝２５は、自転阻止部材（図示なし）
と係合する旋回スクロール１３の係止溝（図示なし）に
も間欠的に連通すべく配置されている。背面室Ｃ１６と
吸入室３１との間は、ラップ支持円板１３ｂと摺接する
鏡板７ａの表面に設けられた油溝５０（図２，図３参
照）を介して連通している。吐出口３０の出口側を開閉
する逆止弁装置３５が固定スクロール７の鏡板７ａの平
面上に取り付けられており、その逆止弁装置３５は薄鋼
板製のリード弁３５ａと弁押え３５ｂとから成る。鏡板
７ａの中央部には、吐出口３０と間欠的に連通する第２
圧縮室２ｂと吐出室３２とに開口し、且つ、第２圧縮室
２ｂへの開口部が旋回スクロールラップ１３ａの幅より
も小さい二対の第１バイパス穴３０ａ，第２バイパス穴
３９ｂが旋回スクロールラップ１３ａの壁面に沿って圧
縮進行方向に追従する形態で順次対称配置されており、
第１バイパス穴３９ａ，第２バイパス穴３９ｂの出口側
を開閉するバイパス弁装置４０が鏡板７ａ上に配置され
ている。また、吸入室３１と間欠的に連通する第１圧縮
室２ａと吐出室３２とに開口し且つ第１圧縮室２ａへの
開口部が旋回スクロールラップ１３ａの幅よりも小さい
一対の補助バイパス穴４９が旋回スクロールラップ１３
ａの壁面近傍に対称配置され、補助バイパス穴４９の出
口側を開閉する補助バイパス弁装置４２が鏡板７ａ上に
配置されている。

【００１６】図２は図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面
を示した図で、吐出口３０と間欠的に連通する第２圧縮
室２ｂが吐出口３２と開通する直前の圧縮空間の状態を
示す。第１バイパス穴３９ａ，第２バイパス穴３９ｂは
旋回スクロールラップ１３ａによって、その一部を遮閉
されることのない位置に配置されている。

【００１７】図３は図２における旋回スクロールラップ
１３ａが１５０度前進した時の圧縮空間の状態を示す。
この状態において、第１バイパス穴３９ａ，第２バイパ
ス穴３９ｂは旋回スクロールラップ１３ａによって、そ
の一部を遮閉されることのない位置に配置され、第１バ
イパス穴３９ａ，第２バイパス穴３９ｂの通路を確保し
ている。

【００１８】図４は図２および図３における第１バイパ
ス穴３９ａ，第２バイパス穴３９ｂおよび補助バイパス
穴４９が旋回スクロールラップ１３ａの旋回移動に伴っ
て順次開閉されていく状態を示す図で、特に、（ａ）は
図２と図３の中間の状態を示している。（ｂ）〜（ｄ）
は、それ以外の旋回スクロールラップ１３ａと第１バイ
パス穴３９ａ，第２バイパス穴３９ｂおよび補助バイパ
ス穴４９の位置関係を示す。

【００１９】図５は図１における逆止弁装置３５，バイ
パス弁装置４０，補助バイパス弁装置４２を鏡板７ａ上
に取り付けた配置を示した図である。

【００２０】図６は、横軸に圧縮機運転速度を、縦軸に
圧力と圧縮比を表し、空調装置運転時の圧縮機運転速度
と吸入圧力，吐出圧力，圧縮比の関係を示す実負荷特性
を示す図である。

【００２１】図７は、横軸に圧縮室の容積変化を、縦軸
に圧縮室の圧力変化を表した従来スクロール冷媒圧縮機
のＰ−Ｖ線図である。

【００２２】以上のスクロール冷媒圧縮機の構成におい
て、モータ３によって駆動軸４が回転駆動すると本体フ
レーム５のスラスト軸受１９に支持された旋回スクロー
ル１３が旋回運動をし、圧縮機に接続した冷凍サイクル
から潤滑油を含んだ吸入冷媒ガスが、吸入管３３を経由
して吸入室３１に流入し、旋回スクロール１３と固定ス
クロール７との間に形成された圧縮室２へと圧縮移送さ
れ、中央部の吐出口３０，吐出室３２を経てモータ３を
冷却しながら吐出管（図示なし）から圧縮機外部に排出
される。潤滑油を含んだ吐出冷媒ガスは、吐出室３２か
ら吐出管（図示なし）までの通路途中で分離され、油溜
１１に収集する。吐出圧力が作用する潤滑油は、駆動軸
４の一端に連結された給油ポンプ装置（図示なし）によ
り、駆動軸４の油穴１２を経由して油室１５に送られ、
その大部分が旋回軸受１４と主軸受８の摺動面を経由し
て油溜１１に帰還する一方、残りの潤滑油が旋回スクロ
ール１３に設けられた油通路２１を経由して最終的に背
面室Ｃ１６に流入する。油通路２１を流れる潤滑油は、
その入口部の絞り部Ａ２２で一次減圧され、その一部の
潤滑油がバイパス穴２４を通じてスラスト軸受１９に設
けられた環状油溝２５に流入し、残りの潤滑油が絞り部
Ｂ２３で二次減圧された後、両経路を経た潤滑油は吸入
室３１に通じている背面室Ｃ１６で合流する。油通路２
１の潤滑油は、旋回スクロール１３の旋回運動に伴って
バイパス穴２４が環状油溝２５に間欠的に連通する際の
通路抵抗の影響を受ける。すなわち、旋回速度が遅い時
には油通路２１の潤滑油が環状油溝２５に多く流入し、
旋回速度が速い時には油通路２１の潤滑油が環状油溝２
５に少なく流入するように調整される。圧縮室２の冷媒
ガス圧力は、駆動軸４の主軸方向に旋回スクロール１３
を固定スクロール７から離反させようと作用する。一
方、旋回スクロール１３のラップ支持円板１３ｂが吐出
圧力の作用する背面室Ａ２０（環状シール部材１８で囲
まれた内側部分）からの背圧を受けている。したがっ
て、旋回スクロール１３を固定スクロール７から離反さ
せようとする力と背圧力とが相殺される。その結果、旋
回スクロール１３の離反力よりも背圧力が大きい場合に
は、ラップ支持円板１３ｂは固定スクロール７の鏡板７
ａに支持され、反対の場合にはスラスト軸受１９に支持
される。上述のいずれの場合にもラップ支持円板１３ｂ
とその摺動面の間は微小隙間が保持されて、その摺動面
に供給された潤滑油によって油膜形成されており、その
摺動抵抗が軽減されている。旋回スクロール１３のラッ
プ支持円板１３ｂが固定スクロール７の鏡板７ａまたは
スラスト軸受１９のいずれに支持される場合でも、圧縮
室２の隙間は微小で、背面室Ｃ１６，吸入室３１を順次
経て圧縮室２に流入した潤滑油の油膜で密封されてい
る。一方、スクロール圧縮機は圧縮比が一定なことか
ら、圧縮機冷時始動初期には多量の冷媒液が吸入管３３
を介して冷凍サイクルから帰還し、圧縮室２に流入して
液圧縮が生じることが有り、圧縮室２が異常圧力上昇し
て吐出室３２の圧力より高くなる。吸入室３１と間欠的
に連通する第１圧縮室２ａ（図２，図３参照）で液圧縮
が生じた場合には、図５で示すように、鏡板７ａに設け
た補助バイパス穴４９の出口側を閉塞する補助バイパス
弁装置４２および第１バイパス穴３９ａ，第２バイパス
穴３９ｂの出口側を閉塞するバイパス弁４０が順次開い
て冷媒を吐出室３２に流出させ、圧縮室圧力を降下させ
る。また、吐出口３０と間欠的に連通する第２圧縮室２
ｂ（図２，図３参照）で液圧縮が生じた場合には、鏡板
７ａに設けた第１バイパス穴３９ａ，第２バイパス穴３
９ｂの出口側を閉塞するバイパス弁４０が開き冷媒を吐
出室３２に流出させ、圧縮室圧力を降下させる。なお、
第１バイパス穴３９ａ，第２バイパス穴３９ｂおよび補
助バイパス穴４９は、いずれの圧縮室２で液圧縮が生じ
ても、第１バイパス穴３９ａ，第２バイパス穴３９ｂお
よび補助バイパス穴４９のうち、いずれかと開通するよ
うに各バイパス穴が配置されているので、補助バイパス
弁装置４２とバイパス弁装置４０のうち少なくとも一方
が必ず開通作動する。また、補助バイパス弁装置４２お
よびバイパス弁４０が開通作動するのは、圧縮室２で液
圧縮が生じる場合に限らない。すなわち、図６に示す如
く、通常の冷凍サイクル運転における吸入圧力は、圧縮
機が低速〜高速運転に変化するのに追従して低下する。
一方、吐出圧力は上昇して、圧縮比が上昇するのが一般
的である。したがって、補助バイパス弁装置４２および
バイパス弁４０が設置されない場合の圧縮機低速運転時
などの圧縮比は、定格負荷運転状態で設定された圧縮比
よりも小さくなって図７の斜線部分で示す如く過圧縮状
態となる。このような場合には上述と同様に、第１バイ
パス穴３９ａ，第２バイパス穴３９ｂの出口側を閉塞す
るバイパス弁４０のリード部４０ｂが開いて冷媒を吐出
室３２に流出させ、２点鎖線９９で示す如く、圧縮室圧
力が途中降下して圧縮負荷が軽減する。なお、一般的に
は、対称位置に配置された圧縮室２（圧縮室Ａ，圧縮室
Ｂ）の各圧力は、圧縮室隙間密封程度の差から互いに相
違する。この圧縮室２の圧力差は旋回スクロール１３に
自転力を与えて旋回スクロール１３の自転阻止部材（図
示なし）に回転力を与えることになる。しかし、補助バ
イパス弁装置４２およびバイパス弁４０が開通して圧縮
負荷軽減する場合に、圧縮室２（圧縮室Ａ，圧縮室Ｂ）
の圧力が吐出室３２を介して圧縮行程途中で瞬時的に均
圧されて、圧縮室圧力差が小さくなる。一方、圧縮機高
速運転時は吸入室３１の圧力が低下、吐出室３２の圧力
が上昇する結果、実際の冷凍サイクル運転圧縮比がスク
ロール圧縮機設定圧縮比よりも大きい圧縮状態（圧縮不
足状態）となって、第２圧縮室２ｂの容積が拡大する過
程で、しかも逆止弁装置３５が吐出口３０を閉塞するま
での間に吐出室３２の冷媒ガスが吐出口３０を介して第
２圧縮室２ｂに間欠的に逆流する。この逆流冷媒ガスは
第２圧縮室２ｂで再圧縮されて過圧縮状態となる。この
場合も上述と同様に、第１バイパス穴３９ａ，第２バイ
パス穴３９ｂを通してバイパス弁装置４０を開通させ、
過圧縮冷媒ガスが吐出室３２に部分排出されて圧縮室圧
力を降下させる。なお、第１バイパス穴３９ａを通じバ
イパス弁装置４０が開くことによって、第２バイパス穴
３９ｂから吐出室３２への冷媒ガス排出タイミングが早
くなり、圧縮室圧力降下が速くなり、過圧縮損失が少な
くなる。なお、第１バイパス穴３９ａと第２バイパス穴
３９ｂは、吐出口３０に最接近した位置に開設されてい
ないので、第２圧縮室２ｂが吐出口３２に開通直前でも
旋回スクロールラップ１３ａによって閉塞されずに、吐
出室３２へのバイパス作用として機能する。また、第１
バイパス穴３９ａと第２バイパス穴３９ｂは、第２圧縮
室２ｂが吐出口３２に開通する直前の状態から１５０度
進行した状態でも旋回スクロールラップ１３ａによって
閉塞されない位置に開設されているので、旋回スクロー
ルラップ１３ａが第１バイパス穴３９ａ，第２バイパス
穴３９ｂを通過後に、第２圧縮室２ｂが一部閉塞される
こともなく、圧縮室２で生じる過圧縮現象に対して、常
時、有効なバイパス作用を発揮することができる。ま
た、第１バイパス穴３９ａと第２バイパス穴３９ｂとが
適度な間隔を有して配置されているので、第１バイパス
穴３９ａと第２バイパス穴３９ｂが旋回スクロールラッ
プ１３ａによって同時に閉塞される時間を短くすること
ができ、バイパス作用の有効性を長くしている。すなわ
ち、第１バイパス穴３９ａ，第２バイパス穴３９ｂから
のバイパス作用を継続することによって、第２圧縮室２
ｂが吐出口３２に開通した時の第２圧縮室２ｂの圧力変
化が小さくなり、吐出室３２への流出音，逆止弁装置３
２からの発生音および吐出脈動が小さくなる。

【００２３】圧縮機停止直後の残存差圧によって、油溜
１１の潤滑油が油穴１２，油通路２１，背面室Ｃ１６，
吸入室３１を順次介して第１圧縮室２ａに流入する。圧
縮機再起動時に第１圧縮室２ａで油圧縮が生じる。当然
のことながら、この潤滑油は、補助バイパス穴４９を通
じ吐出室３２に排出され、その後、円滑な圧縮機運転が
継続する。なお、吸入室３１に通じる背面室Ｃ１６の圧
力は、吸入室３１と背面室Ｃ１６の間の通路抵抗によっ
て吸入圧力相当にも、また、吸入圧力と吐出圧力との中
間圧力にも設定することができる。

【００２４】また、上記実施例では補助バイパス穴を各
１個対称配置したが、各複数個を対称配置しても良く、
単一の補助バイパス弁装置で複数個の補助バイパス穴を
開閉しても良い。

【００２５】（実施例２）図８は、図５における逆止弁
装置３５とバイバス弁装置４０とを一体にした逆止弁装
置３５ａの形状を示した図である。

【００２６】上記の構成において、第２圧縮室２ｂの圧
縮途中冷媒ガスが第１バイパス穴３９ａ，第２バイパス
穴３９ｂを通じて吐出室３２に一部排出することによっ
て吐出口３２を塞ぐ逆止弁装置４０ａが開き始めてお
り、第２圧縮室２ｂが吐出口３２に開通直後から圧縮完
了冷媒ガスを遅延することなく、吐出口３２を通じて吐
出室３２に排出される。このため、圧縮完了後の吐出口
３２の圧力が過剰に上昇することなく、圧縮入力が低減
する。なお図８では、逆止弁装置３５ａと補助バイパス
弁装置４２とが別構成であるが、これら全てを連結した
構成でも、上述の作用は同じである。

【００２７】また、上記実施例では冷媒圧縮機について
説明したが、窒素，酸素，ヘリウム等、他の気体圧縮機
についても同様の作用をする。

【００２８】（実施例３）図９は、冷凍サイクル配管系
の減圧装置１０３の途中とスクロール冷媒圧縮機１０１
の圧縮室とを冷媒インジェクション管１０５で連通さ
せ、その途中に開閉弁１０６を設けて、圧縮機運転圧縮
比が設定圧縮比よりも大きい時（圧縮不足状態）に、開
閉弁１０６を開通させて凝縮器１０２で液化した冷媒を
吐出圧力と吸入圧力との中間圧力に一次減圧させた未蒸
発冷媒（液と気体の混合冷媒）を、圧縮室に冷媒インジ
ェクションする冷凍サイクルを示す図である。冷媒イン
ジェクション管１０５は、図４の（３）で示した第２圧
縮室２ｂに対称配置で開口（第１バイパス穴３９ａと補
助バイパス穴４９との間で開口）し且つ鏡板７ａに設け
られたインジェクション穴９８を通じて、第２圧縮室２
ｂに通じている。インジェクション穴９８は、旋回スク
ロールラップ１３ａの壁面に沿って開口しており、開口
部の大きさは旋回スクロールラップ１３ａによって開閉
されるべく設定されている。

【００２９】上記の構成において、圧縮機運転圧縮比が
設定圧縮比よりも大きい時（圧縮不足状態）に、未蒸発
冷媒（液と気体の混合冷媒）の一部は第２圧縮室２ｂに
流入して吸入室３１経由の圧縮途中冷媒ガスと合流して
圧縮部を冷却するとともに、圧縮完了圧力を高めて圧縮
不足状態を解消し、吐出室３２の圧力を上昇させる。吐
出室３２を経由した冷媒ガスがモータ３の温度を下げ
て、モータ３の効率を高めることもできる。この冷凍サ
イクルを空調装置の暖房運転に使用する時、室内吹き出
し空気温度を高めて暖房能力を向上することができる。
圧縮途中冷媒ガス圧力が吐出室３２の圧力よりも高くな
る場合は、上述と同様に第１バイパス穴３９ａ，第２バ
イパス穴３９ｂを通じて圧縮途中冷媒ガスが吐出室３２
へ一部排出して過圧縮を防止することができる。圧縮機
運転圧縮比が設定圧縮比以下の時、開閉弁１０６が遮断
されて冷媒インジェクション作用は停止する。当然のこ
とながら、圧縮機起動直後および圧縮機停止後は、開閉
弁１０６が遮断され、圧縮機起動直後の冷媒液圧縮を阻
止して起動負荷を軽減する。

【００３０】

【発明の効果】上記実施例から明らかなように、請求項
１記載の発明は、吐出室にも吸入室にも間欠的に連通し
ない空間が存在しない渦巻状の圧縮空間の形態におい
て、吐出口に最も近い圧縮室が吐出口に連通する直前の
状態と、吐出口に最も近い圧縮室がその状態から１５０
度前進した状態とで、旋回スクロールラップによってバ
イパス穴の一部が閉塞されない位置に、圧縮室と吐出室
との間を連通するバイパス穴を設けたもので、この構成
によれば運転圧縮比が設定圧縮比より大きい場合には、
吐出口に開口直前の圧縮室内気体の吐出室への一部排出
を促進させて吐出口から気体を排出する際の過圧縮を抑
制して圧縮入力を低減することができる。また運転圧縮
比が設定圧縮比より小さい場合には、圧縮途中気体を吐
出室に一部排出して過圧縮を防止して圧縮入力の低減と
圧縮機破損を防止することができる。

【００３１】請求項２記載の発明は、単一のバイパス弁
装置が複数のバイパス穴を同時に開閉すべくバイパス穴
を接近させて配置するもので、この構成によればバイパ
ス穴を分散して圧縮途中気体を継続的に吐出室に排出さ
せて吐出音を低減することができる。また、バイパス穴
の通路を確保してバイパス作用の効果を一層高めること
ができる。

【００３２】請求項３記載の発明は、吐出口を開閉する
逆止弁装置がバイパス弁装置を兼ねたもので、この構成
によればバイパス穴開設位置の自由度を広げて広い範囲
の運転圧縮比領域に対してバイパス作用を発揮させるこ
とができる。また、バイパス弁装置を省くことによりコ
スト低減を図ることができる。

【００３３】請求項４記載の発明は、吐出口に最も近い
バイパス穴から３６０度以内に後退した位置で且つ圧縮
開始から３６０度以内の位置に別の補助バイパス穴と補
助バイパス穴を開閉する補助バイパス弁装置を鏡板に配
置するもので、この構成によれば閉塞した圧縮空間の領
域を少なくして過圧縮発生頻度を減少し、圧縮機起動入
力を低減することができる。この結果、圧縮機耐久性の
向上と圧縮機の小型化を図ることができる。

【００３４】請求項５記載の発明は、バイパス穴と補助
バイパス穴との間の圧縮室に旋回スクロールラップで全
開全閉される状態で開口し且つ他端が冷凍サイクルの減
圧装置の途中に通じたインジェクション穴を鏡板に設け
たもので、この構成によれば圧縮機運転圧縮比が設定圧
縮比よりも大きい時（圧縮不足状態）に、未蒸発冷媒
（液と気体の混合冷媒）の一部を圧縮途中の圧縮室に流
入させて圧縮部を冷却するとともに、圧縮完了圧力を高
めて圧縮不足状態を解消し、吐出圧力を上昇させること
ができるので、この冷凍サイクルを空調装置の暖房運転
に使用する時、室内吹き出し空気温度を高めて暖房能力
を向上することができる。また、冷媒インジェクション
穴を通じて圧縮途中圧縮室に多少過剰に流入する場合で
も、バイパス弁装置を介する吐出室へのバイパス作用に
よって過剰な過圧縮を生じることがないので、冷媒イン
ジェクション効果を有効発揮させるための微量な冷媒イ
ンジェクション調整をする必要がない。この結果、運転
圧縮比の広い領域で冷媒インジェクション効果を発揮さ
せることができる。

【００３５】請求項６記載の発明は、冷凍サイクルの減
圧装置とインジェクション穴との間の冷媒インジェクシ
ョン配管の途中に開閉弁を設け、圧縮機運転圧縮比が設
定圧縮比よりも大きい時に、開閉弁を開通せしめ、それ
以外の圧縮機運転時に開閉弁を遮断すべく制御する冷凍
サイクルに接続したもので、この構成によれば圧縮機起
動直後の冷媒液圧縮を阻止して圧縮機の耐久性向上と起
動負荷を軽減することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すスクロール冷媒圧縮機
の部分縦断面図

【図２】図１におけるＡ−Ａ線に沿った断面図

【図３】図２における圧縮空間が１５０度前進した時の
状態図

【図４】（ａ）は図２における圧縮空間の順次変化を示
した状態図 （ｂ）は同状態図 （ｃ）は同状態図 （ｄ）は同状態図

【図５】逆止弁装置とバイパス弁装置と補助バイパス弁
装置の配置図

【図６】圧縮機運転速度と圧力の関係を示す特性図

【図７】圧縮室の容積変化と圧力変化状態を示す特性図

【図８】本発明の他の実施例を示す逆止弁装置と補助バ
イパス弁装置の配置図

【図９】本発明のスクロール気体圧縮機を冷凍サイクル
に接続した配管系統図

【符号の説明】

４ 駆動軸 ５ 本体フレーム ７ 固定スクロール ７ａ 鏡板 ７ｂ 固定スクロールラップ １３ 旋回スクロール １３ａ 旋回スクロールラップ １３ｂ ラップ支持円盤／ラップ支持円板 １９ スラスト軸受 ３０ 吐出口 ３１ 吸入室 ３２ 吐出室 ３５ 逆止弁装置 ３９ａ 第１バイパス穴 ３９ｂ 第２バイパス穴 ４０ バイパス弁装置 ４２ 補助バイパス弁装置 ４９ 補助バイパス穴 ９８ インジェクション穴 １０３ 減圧装置 １０５ 冷媒インジェクション配管 １０６ 開閉弁

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定スクロールの一部をなす鏡板の一面に
   直立して形成された渦巻き状の固定スクロールラップに
   対して、旋回スクロールの一部をなすラップ支持円板上
   に直立し且つ前記固定スクロールラップに類似した形状
   の旋回スクロールラップを互いに噛み合わせて、両スク
   ロール間に渦巻き形の一対の圧縮空間を形成し、前記固
   定スクロールラップの中心部に吐出室に通じる吐出口を
   設け、前記固定スクロールラップの外側には吸入室を設
   け、駆動軸と係合する前記ラップ支持円板と、前記固定
   スクロールを締結し且つ前記駆動軸を支持する本体フレ
   ームとに係合する前記旋回スクロールの自転阻止部材を
   介して、前記旋回スクロールが前記固定スクロールに対
   し公転運動を行うことによって、前記各圧縮空間が吸入
   側より吐出側に向けて連続移行する複数個の圧縮室に区
   画されて流体を圧縮すべく容積変化するスクロール圧縮
   機構を形成し、前記ラップ支持円板の反圧縮空間側が前
   記本体フレームに設けたスラスト軸受に支持される形
   態、または前記旋回スクロールが前記固定スクロールの
   側に背圧付勢される形態とし、前記吐出口から前記鏡板
   に隣接する吐出室へのみの流体流れを許容する逆止弁装
   置を前記鏡板に配置し、圧縮途中の前記圧縮室に前記旋
   回スクロールラップで全開全閉される状態で開口し且つ
   他端が前記吐出室に通じる少なくとも一対以上のバイパ
   ス穴を前記鏡板に対称配置するとともに、前記バイパス
   穴を介して前記圧縮室から前記吐出室へのみ流体の排出
   を許容するバイパス弁装置を前記鏡板に設けた構成で、
   前記圧縮空間は前記吐出室にも前記吸入室にも間欠的に
   連通しない空間が存在せず、前記バイパス穴は、前記吐
   出口に最も近い圧縮室が前記吐出口に連通する直前の状
   態と、前記最も近い圧縮室がその状態から１５０度前進
   した状態とで、前記旋回スクロールラップによって前記
   バイパス穴の一部が閉塞されない位置に設けられたスク
   ロール気体圧縮機。
2. 【請求項２】単一のバイパス弁装置が複数のバイパス穴
   を同時に開閉すべく前記バイパス穴を接近して配置した
   請求項１記載のスクロール気体圧縮機。
3. 【請求項３】逆止弁装置がバイパス弁装置を兼ねた請求
   項１または２記載のスクロール気体圧縮機。
4. 【請求項４】吐出口に最も近いバイパス穴から３６０度
   以内に後退した位置で且つ圧縮開始から３６０度以内の
   位置の別の一対以上の補助バイパス穴と前記補助バイパ
   ス穴を開閉するバイパス弁装置を鏡板に配置した請求項
   １または２記載のスクロール気体圧縮機。
5. 【請求項５】バイパス穴と補助バイパス穴との間の圧縮
   室に旋回スクロールラップで全開全閉される状態で開口
   し且つ他端が冷凍サイクルの減圧装置の途中に通じたイ
   ンジェクション穴を鏡板に設けた請求項１または４記載
   のスクロール気体圧縮機。
6. 【請求項６】冷凍サイクルの減圧装置とインジェクショ
   ン穴との間の冷媒インジェクション配管の途中に開閉弁
   を設け、圧縮機運転圧縮比が設定圧縮比よりも大きい時
   に、前記開閉弁を開通せしめ、それ以外の圧縮機運転時
   に前記開閉弁を遮断すべく制御する冷凍サイクルに接続
   した請求項５記載のスクロール気体圧縮機。