JPH0765573B2 - スクロール形圧縮機を用いた冷凍装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、スクロール形圧縮機を用いた冷凍装置に関す
る。

（従来の技術） 従来、冷凍装置に組込まれるスクロール形圧縮機は、例
えば特開昭63−167084号公報に開示され、且つ第４図に
示すように、鏡板（Ｍ）（Ｎ）の中心部から外周部にか
けて渦巻体（Ｂ）（Ｃ）を突設した固定及び可動スクロ
ール（Ｆ）（Ｏ）を備え、駆動軸（Ｋ）並びに、その端
部に一体化したカウンタウエイト（Ｗ）、これに突設す
る駆動ピン（Ｄ）に嵌合されるスイングリンク（Ｓ）を
介して前記可動スクロール（Ｏ）を固定スクロール
（Ｆ）に対し回動させ、渦巻外周側の吸入ポート（Ｌ）
から吸入する冷媒ガスを渦巻体（Ｂ）（Ｃ）間に仕切ら
れる圧縮室（Ａ）で圧縮し、渦巻中心側の吐出ポート
（Ｈ）から吐出するようにしている。

尚、前記可動スクロール（Ｏ）は、スラスト軸受（Ｐ）
を介して架構（Ｘ）に載置され、又、前記渦巻体（Ｂ）
（Ｃ）と鏡板（Ｘ）（Ｙ）との端面間には、加工誤差や
部材の変形等を吸収するため所定の隙間が確保されてい
る。又、スイングリンク（Ｓ）は、駆動ピン（Ｄ）に套
嵌する軸受筒（Ｇ）の下部鍔部（Ｅ）により、その下面
（Ｑ）がカウンタウエイト（Ｗ）の頂面（Ｕ）に対し浮
くように片持ち状に枢着され、又、他側に設ける規制孔
（Ｚ）に、カウンタウエイト（Ｗ）に突設するリミット
ピン（Ｒ）を遊嵌状に受け入れ、駆動ピン（Ｄ）を軸と
した一定範囲にわたる揺動を可能にして、起動時の液圧
縮で圧縮室（Ａ）に異常高圧が発生した場合等に、渦巻
体（Ｂ）（Ｃ）の壁面間に隙間を空けてその異常高圧を
吸入ポート（Ｌ）側に逃がせるようにしている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上記圧縮機では、前記渦巻体（Ｂ）（Ｃ）と
鏡板（Ｍ）（Ｎ）との端面間や、各部材の嵌合部分に形
成された隙間により、本来可動スクロール（Ｏ）はスラ
スト軸受（Ｐ）上で傾き得るのであるが、通常運転時
は、これに打ち勝ち、可動スクロール（Ｏ）に作用する
遠心力（fm）と主に中心側圧縮室（Ａ）での内部圧力に
基づく力の水平成分（fr）とで各渦巻体（Ｂ）（Ｃ）の
壁面同士は密着され、かつ、前記内部圧力に基づく力の
軸方向成分（fn）で鏡板（Ｎ）の裏面はスラスト軸受
（Ｐ）に押圧されて、該可動スクロール（Ｏ）の平行度
は保たれることになる。

しかし、例えば、顕著な一例としてこの圧縮機が組込ま
れる冷凍装置において蒸発器として作用していた熱交換
器に付着した霜を除去するため冷媒流通経路を逆転させ
て霜の付着した熱交換器に高圧の吐出ガスを通じるとい
うデフロスト運転を行う場合等には、吐出ポート（Ｈ）
側の高圧圧力が低下し、又、これに引きずられて吸入ポ
ート（Ｌ）側の低圧圧力も低下するのであって、このよ
うに高圧圧力及び低圧圧力の低い条件下で運転を行う場
合には、圧縮室（Ａ）の内部圧力が低下して、前記各成
分（fr,fn）は小さくなり、渦巻体（Ｂ）（Ｃ）間を密
着させる径方向の接触力並びに、鏡板（Ｎ）をスラスト
軸受（Ｐ）に押圧するスラスト方向の押圧力は弱くなっ
てしまう。

このため、可動スクロール（Ｏ）は不安定な状態となっ
て、第５図（イ）に示すように渦巻体（Ｂ）（Ｃ）間が
離れ、又、同図（ロ）に示すように可動スクロール
（Ｏ）に傾転現象が発生して、各渦巻内（Ｂ）（Ｃ）に
局部的な干渉が起こり、異常音を発生したり、該各渦巻
体（Ｂ）（Ｃ）の信頼性が低下する等の問題を招くので
ある。

本発明は以上のような問題に鑑みてなしたもので、その
目的は、低い圧力条件下で運転を行うような場合でも、
可動スクロールの傾転現象を阻止し、異音の発生等を防
止できるスクロール形圧縮機を用いた冷凍装置を提供す
ることにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明では、鏡板（3a）
（4a）の中心部から外周部にかけて渦巻体（3b）（4b）
を突設した固定及び可動スクロール（３）（４）を備
え、渦巻外方側の吸入ポート（13）から吸入する低圧ガ
スを前記渦巻体（3b）（4b）間に仕切られる圧縮室で圧
縮し、渦巻中心側の吐出ポート（14）から高圧ガスを吐
出するようにしたスクロール形圧縮機（100）を用いた
冷凍装置において、圧縮行程中で且つ前記吸入ポート
（13）及び吐出ポート（14）から遮断されている圧縮室
（AM）に、注入口（23）を開口して、この注入口（23）
と前記吐出ポート（14）に連通する吐出ガス経路（18）
との間に、吐出ガスのバイパス路（24）を設ける一方、
前記スクロール形圧縮機（100）の吐出側の高圧圧力又
は吸入側の低圧圧力を検出する圧力検出手段（25）と、
該検出手段（25）の検出値が設定値を越えるとき前記バ
イパス路（24）を閉じ、前記検出値が設定値を下回ると
き前記バイパス路（24）を開く開閉手段（26）とを設け
たことを特徴とするものである。

（作用） 低圧力条件下で運転を行っている場合など、前記検出手
段（25）による検出値が設定値を下回ったときには、前
記開閉手段（26）が開放されて、前記吐出ガス経路（1
8）の高圧吐出ガスが、前記バイパス路（24）から注入
口（23）を経て、前記吸入ポート（13）と吐出ポート
（14）とから遮断される圧縮室（AM）へと注入される。
この圧縮室（AM）は、吸入及び吐出ポートのいずれにも
遮断され本来ならば圧縮途上の中間圧力領域であるが、
高圧吐出ガスの注入によりその内部が高圧領域とされ
る。このため、可動スクロール（４）に臨む高圧領域
が、吐出ポート（14）に連通される中心部の他に、この
圧縮室（AM）にまで拡大されることになる。従って、運
転の圧力条件としては低いにも拘わらず、全体として、
各渦巻体（3b）（4b）間の接触力及び鏡板（4a）のスラ
スト方向の押圧力を増すことができ、可動スルロール
（４）の平行度が保たれることになる。

（実施例） 第３図は、冷凍装置に使用するスクロール形圧縮機（10
0）を示しており、密閉ケーシング（１）の内方上部
に、架構（２）を介して、円板形状の鏡板（3a）に渦巻
体（3b）を突設した固定スクロール（３）と、同じく鏡
板（4a）に渦巻体（4b）を突設した可動スクロール
（４）とをそれぞれ噛合状態で上下対設すると共に、前
記ケーシング（１）の内方下部側には、駆動軸（５）を
もったモータ（６）を配設している。

前記各渦巻体（3b）（4b）は、前記各鏡板（3a）（4a）
の中心部から外周部にかけて所定のインボリュート形状
に合致する螺旋形状に形成し、前記各渦巻体（3b）（4
b）の突出先端側には、それぞれ前記各鏡板（3a）（4
a）との間に形成される隙間を埋めるチップシール（3
c）（4c）を嵌合している。

また、前記固定スクロール（３）は、前記架構（２）の
上部取付面に、固定ボルト（Ｂ）を介して固定支持し、
一方、前記可動スルロール（４）は、前記架構（２）の
上部に設けたスラスト軸受（2a）を介して回動自在に支
持している。

そして、前記駆動軸（５）の上端部に一体に設けたカウ
ンタウエイト（７）と、このカウンタウエイト（７）に
従動されるスイングリンク（８）、並びに自転防止機構
を構成するオルダムリング（９）とを介して、前記可動
スクロール（４）を固定スクロール（３）に対し公転駆
動させ、前記各渦巻体（3b）（4b）間に形成される二系
統の圧縮室（11）（12）で冷媒の圧縮を行うようにして
いる。

同図中、（13）は前記各渦巻体（3b）（4b）の外周側に
設けた吸入ポート、（14）は前記固定スクロール（３）
の中心部に開設した吐出ポート、（15）は該吐出ポート
（14）に配設した逆止弁である。

第２図は、以上の圧縮機（100）を用いた冷凍装置を示
しており、この圧縮機（100）のケーシング（１）に接
続した吐出管（16）と吸入管（17）との間に四路切換弁
（19）を介装して、室内空調等に用いる利用側熱交換器
（20）、膨張機構（21）及び室外設置の熱源側熱交換器
（22）をそれぞれ接続し、暖房時は、同図実線矢印の経
路で吐出ガスを循環させて、前記利用側熱交換器（20）
を凝縮器として又前記熱源側熱交換器（22）を蒸発器と
して作用させる一方、冷房時や、前記した暖房時に熱源
側熱交換器（22）が着霜しそのデフロスト運転を行う場
合には、前記四路切換弁（19）の切換操作により、同図
点線矢印で示す逆の経路で吐出ガスを循環させて、前記
熱源側熱交換器（22）を凝縮器として又前記利用側熱交
換器（20）を蒸発器として作用させるようにしている。
尚、前記デフロスト運転時には、高圧の吐出ガスが着霜
した前記熱源側熱交換器（22）に供給させるため、該吐
出ガスの圧力が低下し、これに引きずられて低圧の吸入
ガス圧力も低下されることになる。

しかして、以上の構成において、第１図に示すように、
前記各渦巻体（3b）（4b）間に形成される圧縮室（11）
（12）のうち、前記吸入ポート（13）と吐出ポート（1
4）とから遮断状態に保持される中間部分の一対の圧縮
室（AM）（AM）に、それぞれ注入口（23）（23）を開口
させる。具体的には、前記固定スクロール（３）の渦巻
体（3b）の外周縁近くの点（P1）から渦巻内面に沿って
１周以上巻戻した点に第１の注入口（23）を、又、同じ
く前記固定スクロール（３）の渦巻体（3b）の外周縁近
くの点（P2）から渦巻外面に沿ってもう１周半以上巻戻
した位置に第２の注入口（23）を開口するのである。
尚、この例のように注入口を一対の圧縮室（AM）（AM）
に対し対称に一対開口すれば圧力バランスが良好にとれ
るが、その他、図中想像線に示すように、大きな穴径の
注入口（23´）を１つだけ設けて、この一つの注入口
（23´）を介して２つの圧縮室（AM）（AM）に高圧ガス
を注入するようにしてもよい。

そして、第２図及び第３図に示すように、前記注入口
（23）（23）と、前記吐出管（16）−四路切換弁（19）
間の吐出ガス経路（18）との間に、吐出ガスのバイパス
路（24）を接続する。このバイパス路（24）は継手管
（24a）を介して前記ケーシング（１）に固定され、各
注入口（23）（23）へは分配管（24b）（24b）を介して
接続している（第３図）。

又、通常の運転とデフロスト運転等の低圧力条件下での
運転とを判別するため、第２図に示すように、前記吐出
ガス経路（18）に、前記スクロール形圧縮機（100）の
吐出側の高圧圧力を検出する圧力検出手段（25）を介装
する。尚、高圧圧力が低下すればほとんどの場合これに
ひきずられて吸入側の低圧圧力も低下するため、高圧圧
力検出に代えて、前記スルロール形圧縮機（100）の吸
入側の低圧圧力を検出するようにしてもよい。

更に、通常運転時のように所定の圧力が確保された状態
では吐出ガスのバイパスによる効率低下を防止するた
め、前記検出手段（25）の検出値が設定値を越える場合
には前記バイパス路（24）を閉じ、前記検出値が設定値
を下回るとき前記バイパス路（24）を開く開閉手段（2
6）を設ける。この開閉手段（26）は電磁弁（27）等で
構成され、制御器（28）を介して開閉される。

斯くして、デフロスト運転を行った場合など、吐出ガス
圧力が所定の設定値以下となった場合、前記バイパス路
（24）が開かれて、各注入口（23）（23）を介して前記
各圧縮室（AM）（AM）に高圧ガスが注入される。これに
より前記各圧縮室（AM）（AM）は高圧領域となり、全体
の高圧領域が拡大して各渦巻体（3b）（4b）間の接触力
及び鏡板（4a）のスラスト方向の押圧力を増すことがで
き、可動スクロール（４）の傾転が阻止できるのであ
る。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明では、圧縮行程中で且つ前
記吸入ポート（13）及び吐出ポート（14）から遮断され
ている圧縮室（AM）に、注入口（23）を開口して、この
注入口（23）と前記吐出ポート（14）に連通する吐出ガ
ス経路（18）との間に、吐出ガスのバイパス路（24）を
設ける一方、前記スクロール形圧縮機（100）の吐出側
の高圧圧力又は吸入側の低圧圧力を検出する圧力検出手
段（25）と、該検出手段（25）の検出値が設定値を越え
るとき前記バイパス路（24）を閉じ、前記検出値が設定
値を下回るとき前記バイパス路（24）を開く開閉手段
（26）とを設けたから、低い圧力条件での運転時にも、
前記可動スクロール（４）の傾転現象を防止して、異音
の発生等を低減できるに至ったのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の冷凍装置に使用するスクロール形圧縮
機の要部を示す平面図、第２図は同冷凍装置の配管図、
第３図はスクロール形圧縮機の全体構造を示す一部省略
縦断面図、第４図は従来例の断面図、第５図（イ）
（ロ）はその問題点の説明図である。 （３）……固定スクロール （４）……可動スクロール （3a）（4a）……鏡板 （3b）（4b）……渦巻体 （13）……吸入ポート （14）……吐出ポート （18）……吐出ガス経路 （23）……注入口 （24）……バイパス路 （25）……圧力検出手段 （26）……開閉手段 （AM）……圧縮室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 関井 万吉 大阪府堺市築港新町３丁12番地 ダイキン 工業株式会社堺製作所臨海工場内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鏡板（3a）（4a）の中心部から外周部にか
   けて渦巻体（3b）（4b）を突設した固定及び可動スクロ
   ール（３）（４）を備え、渦巻外方側の吸入ポート（1
   3）から吸入する低圧ガスを前記渦巻体（3b）（4b）間
   に仕切られる圧縮室で圧縮し、渦巻中心側の吐出ポート
   （14）から、高圧ガスを吐出するようにしたスクロール
   形圧縮機（100）を用いた冷凍装置において、圧縮行程
   中で且つ前記吸入ポート（13）及び吐出ポート（14）か
   ら遮断されている圧縮室（AM）に、注入口（23）を開口
   して、この注入口（23）と前記吐出ポート（14）に連通
   する吐出ガス経路（18）との間に、吐出ガスのバイパス
   路（24）を設ける一方、前記スクロール形圧縮機（10
   0）の吐出側の高圧圧力又は吸入側の低圧圧力を検出す
   る圧力検出手段（25）と、該検出手段（25）の検出値が
   設定値を越えるとき前記バイパス路（24）を閉じ、前記
   検出値が設定値を下回るとき前記バイパス路（24）を開
   く開閉手段（26）とを設けたことを特徴とするスクロー
   ル形圧縮機を用いた冷凍装置。