JPH11107946A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ガスインジェクション遮断状態での低負荷運
転時の性能を確保しながら、低いインジェクション圧に
て高負荷運転となる暖房運転時等に高いガスインジェク
ション性能が得られるようにすることを目的とする。 【解決手段】 固定スクロール１１と速度可変な旋回ス
クロール１２との間に一対の圧縮室１３Ａ、１３Ｂを形
成する羽根１１ａ、１１ｂの、前記一対の圧縮室１３
Ａ、１３Ｂの一方が規定の圧縮比を満足する渦巻き長さ
位置Ｃから巻きおわり端Ｄまで、前記一方の圧縮室１３
Ｂを所定の隙間Ｓをもって吸込口１４側に開放し密閉さ
れないようにするオフセット面１１ｂを設け、前記一方
の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域に通じる位置にイン
ジェクションポート５１を設けて、適時にガスインジェ
クションを行うことにより、上記の目的を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は業務用および家庭用
の主として冷凍空調に使用されるスクロール圧縮機に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】冷凍空調用の電動圧縮機としては、圧縮
部がレシプロ式のもの、ロータリー式のもの、スクロー
ル式のものがある。現在はコスト、性能面等でそれぞれ
特徴を活かして成長してきている。中でもスクロール式
の圧縮機が高効率、低騒音、低振動という特徴を活かし
て実用化されてきた。

【０００３】特開平０５−２４０１７６号公報は、スク
ロール圧縮機で１つのインジェクションポートを通じて
隣接する２つの圧縮室にガスインジェクションを行い、
各圧縮室へのインジェクション量を均等化するようにし
た技術を開示している。これにより、局部的な熱の偏り
によって生じるスクロール部材の熱変形、油の潤滑性の
悪化を防ぐことができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、運転モード
の多様化は、スクロール圧縮機もインバータ制御などに
よって速度可変に運転してその時々に最適な運転状態が
得られるようにすることや、ガスインジェクションも運
転モードによっては遮断したり、遮断を解除したりする
ことが必要になってきている。

【０００５】しかし、このような可変速運転と、ガスイ
ンジェクションの遮断、遮断解除とを行う場合、上記従
来のものでは運転速度やガスインジェクションの遮断、
遮断解除の違いにかかわらず、圧縮比は一定のままであ
るため、低速運転での効率向上に限界があるし、ガスイ
ンジェクション遮断状態では、ガスインジェクションポ
ートまわりにできる逆止弁等を含むデッドボリューム内
の冷媒ガスが圧縮行程にある圧縮室で圧縮された後、次
の冷媒の閉じ込みを開始する圧縮室に通じたときに再膨
張して、これも低速運転となる低負荷時に大きく影響し
て性能を低下させる。

【０００６】本発明の目的は、ガスインジェクション遮
断状態での低負荷運転時の性能を確保しながら、低いイ
ンジェクション圧にて高負荷運転となる暖房運転時等に
高いガスインジェクション性能が得られるスクロール圧
縮機を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】固定スクロールと円軌道
運動される旋回スクロールとの間に形成する圧縮室にイ
ンジェクションポートを通じてガスインジェクションを
行うようにしたスクロール圧縮機において、上記のよう
な目的を達成するために、本発明は、固定スクロールと
速度可変な旋回スクロールとの間に一対の圧縮室を形成
する羽根の、低速運転にて前記一対の圧縮室の一方が規
定の圧縮比を満足する渦巻き長さ位置から巻きおわり端
まで、前記一方の圧縮室を所定の隙間をもって吸込口側
に開放し密閉されないようにするオフセット面と、ガス
インジェクションを適時に遮断し、また遮断を解除する
制御手段とを設けたことを共通の特徴としながら、前記
一方の圧縮室の密閉されない領域に通じる位置にインジ
ェクションポートを設けることを１つの特徴としてい
る。

【０００８】このような構成では、ガスインジェクショ
ンの遮断、遮断解除によってガスインジェクションを適
時に行え、所定の低速運転となる低負荷運転時、固定ス
クロールと旋回スクロールとが形成する一対の圧縮室の
うちの一方の圧縮室の、オフセット面が作る隙間によっ
て密閉されない領域は、前記隙間が小さくても吸入する
冷媒をその隙間を通じて外部に逃がしやすく、隙間が設
けられている範囲では閉じ込み機能を発揮しないので、
圧縮室の全体の大きさに見合う容積での冷媒の過給はな
く、前記圧縮室の前記隙間を形成しない範囲だけが有効
に働いて設計通りの閉じ込み容積による運転が高効率に
達成されるとともに、この有効に働く部分と他方の密閉
される圧縮室にはガスインジェクションは行われずガス
インジェクションポートが開口しないことにより、ここ
でのインジェクションポートまわりの逆止弁等を含むデ
ッドボリューム部分の冷媒の圧縮による再膨張はないの
で、低負荷運転での圧縮機の性能が向上する。一方、高
速運転となる高負荷運転時、前記閉じられない領域を持
つ一方の圧縮室は、前記隙間が小さいことと、旋回スク
ロールの高速旋回とにより吸入した冷媒の閉じ込み性が
向上して冷媒の吸入量が増大し、圧縮行程は低速運転時
に対する高速運転度合いに応じた過給がなされるととも
に、前記隙間のある領域を含む大きな容積を持った圧縮
室の全体を利用した低圧のガスインジェクションを行う
ことにより高いインジェクション流量を確保して、実際
の冷媒吐出量を必要十分に増加させられるので、暖房等
の高負荷運転時の性能も向上する。従って、低負荷運転
から高負荷運転状態まで圧縮機の効率が向上し、年間消
費電力の低減を図ることもできる。

【０００９】本発明は、また、前記一方の圧縮室の密閉
されない領域と、前記オフセット面のない密閉される他
方の圧縮室とに順次に通じる位置にインジェクションポ
ートを設けたことも特徴としている。

【００１０】このような構成では、ガスインジェクショ
ンを行うと、旋回スクロールの旋回によって、インジェ
クションポートの開口は前記一方の圧縮室の密閉されな
い領域と密閉される圧縮室とに順次に通じて、一対の圧
縮室を利用した広い開き角度でのガスインジェクション
による過給が行え、一方の圧縮室でしかガスインジェク
ションを行わない前記発明に比し、圧縮機の能力制御幅
が拡大するとともに、暖房等の高負荷運転時の性能をさ
らに向上し、一対の圧縮室での過給のアンバランスによ
る振動や騒音の発生を抑えて運転の快適性を増した上
で、ガスインジェクションを行わないとき、旋回スクロ
ールの旋回によってインジェクションポートが、密閉さ
れる他方の圧縮室への開口状態から一方の圧縮室の密閉
されない領域に開口されるときに、インジェクションポ
ートまわりの逆止弁などを含むデッドボリューム部分の
冷媒は再膨張するが、前記密閉される他方の圧縮室が前
記開口と通じ合わなくなった時点での容積よりも、前記
一方の圧縮室の密閉されない領域が前記開口と通じ合う
ようになった時点での容積の方が大きくなるようにして
冷媒の再膨張による影響を低減し、最小ないしは中間の
低負荷運転時にガスインジェクションを行わないで冷媒
過給のない運転を問題なく達成し圧縮機の性能を向上す
ることができ、低負荷運転から高負荷運転まで圧縮機の
効率を高めることができる。

【００１１】この場合、インジェクションポートが、前
記一方の圧縮室の密閉されない領域にその閉じ込み開始
時点付近から通じ始める位置に設けられると、インジェ
クションポートが通じ始めるときの密閉されない領域の
容積が最大になるので、前記デッドボリュームでの冷媒
の再膨張による影響を最も最小に抑えることができる。

【００１２】また、インジェクションポートが、密閉さ
れる他方の圧縮室にその閉じ込み開始時点付近から通じ
始める位置に設けられていると、インジェクションポー
トが通じ始めるときの密閉される圧縮室の容積が最大
で、圧縮度が最小になるので、最大の容積と低圧状態と
を利用してインジェクション流量を得やすくすることが
でき、高負荷運転での圧縮機の性能がさらに向上する。

【００１３】また、インジェクションポートが、一方の
圧縮室の密閉されない領域および密閉される圧縮室双方
に通じている間の時間がほぼ等しくなる位置に設けられ
ていると、一対の圧縮室へのインジェクション流量がほ
ぼ等しくなるようにして、一対の圧縮室での過給のアン
バランスを解消することができる。

【００１４】本発明は、また、前記一方の圧縮室の密閉
されない領域への開き角度が、前記密閉される他方の圧
縮室への開き角度よりも小さくなる位置にインジェクシ
ョンポートを設けたことも特徴としている。

【００１５】このような構成では、一方の圧縮室でしか
ガスインジェクションを行わない前記発明に比し、一対
の圧縮室の双方でガスインジェクションを行う前記発明
と同様な作用効果を発揮するとともに、一方の圧縮室の
密閉されない領域と他方の圧縮室との双方を利用した広
い開き角度でのインジェクションによる、能力制御幅の
拡大で、種々な運転モードに対応しやすくしながら、一
方の圧縮室の密閉されない領域へのインジェクション流
量を他方の圧縮室よりも少なくして、一方の圧縮室の密
閉されない領域での過給による隙間を通じた冷媒の吸込
口側への逆流による問題がないようにすることができ
る。この場合、インジェクションポートが、一方の圧縮
室の密閉されない領域への最大開口度が、密閉される他
方の圧縮室への最大開口度の６５％以下となる位置に設
けられると、一方の圧縮室の密閉されない領域へのイン
ジェクションによる影響を十分に抑えることができる。

【００１６】本発明は、また、前記一方の圧縮室の密閉
されない領域への開き角度が、密閉される他方の圧縮室
への開き角度よりも大きくなる位置にインジェクション
ポートを設けたことも特徴とする。

【００１７】このような構成では、一方の圧縮室でしか
ガスインジェクションを行わない前記発明に比し、一対
の圧縮室の双方でガスインジェクションを行う前記発明
と同様な作用効果を発揮しながら、一方の圧縮室の密閉
されない領域へのインジェクション流量を、長い時間を
かけた低圧でのガスインジェクションによって、密閉さ
れないことによる冷媒の逆流の問題を抑えながら、十分
に確保することと、他方の密閉される圧縮室へのインジ
ェクション流量とのバランスが採れることとで、暖房時
などの高負荷運転での性能を向上することができる。

【００１８】本発明は上記の各場合において、圧縮機構
の吐出口を有する外面を圧縮機構およびその駆動機構を
内蔵した密閉容器内で覆うマフラーに、インジェクショ
ンポートに接続されるインジェクションパイプが遊びを
持って通る穴を設けると、マフラーは圧縮機構から吐出
してくる冷媒を圧縮機構との間に形成している大きな空
間で一旦受止めて空間内に拡散充満させてながら消音す
るのに加え、前記穴は単独で、あるいは他の既設の穴と
協働して、この一旦拡散され消音されたマフラー内の冷
媒が、マフラーと密閉容器が形成する次の閉空間に適度
に絞られた状態で通じて再度拡散充満しながら消音され
るようにする消音穴を共用するので、インジェクション
パイプの設置構造を利用して消音効果を高めることがで
きる。

【００１９】本発明のそれ以上の目的および特徴は、以
下の説明と図面の記載から明らかであり、それぞれの特
徴は単独で、あるいは必要に応じたものの組み合わせに
よってそれぞれ種々の効果を発揮する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の幾つかの実施の形
態についてそれらの実施例とともに図１〜７を参照しな
がら説明する。

【００２１】（実施の形態１）本実施の形態１は冷凍空
調用の横向き設置型のスクロール圧縮機とした場合の一
例で、図１に全体の構成を示している。

【００２２】これにつき説明すると、密閉容器１内に
は、一端部にスクロール式の圧縮機構２が、中間部に圧
縮機構２を駆動する電動機３が、他端部には密閉容器１
の下部にあるオイル溜め５内のオイル４を潤滑対象部へ
送り出すオイルポンプ６とが、それぞれ設けられてい
る。

【００２３】圧縮機構２は固定スクロール１１と旋回ス
クロール１２の羽根１１ａ、１２ａどうしを従来同様に
噛み合わせて構成し、旋回スクロール１２を自転させず
円軌道運動させるように旋回駆動することによって、双
方間に形成する一対の圧縮室１３Ａ、１３Ｂを図１〜図
３に示す吸込口１４に通じる外周側から吐出口１５に通
じる内周側に移動させながら、容積を縮小して圧縮を行
い吐出する。

【００２４】これらの支持および駆動と、吸込み圧縮し
て吐出する流体の密閉容器１内での案内構造とは、どの
ように構成されてもよい。また、オイルポンプ６もどの
ようなタイプのものでもよい。本実施の形態１では圧縮
機構２は一端側に固定した主軸受部材９に固定スクロー
ル１１をボルト止めして一体化し、これら主軸受部材９
と固定スクロール１１との間に、固定スクロール１１と
かみ合わせた旋回スクロール１２を挟み込んでいる。電
動機３は密閉容器１に溶接などして固設した環状の固定
子３ａと、これの内側に配した回転子３ｂとからなり、
回転子３ｂに圧縮機構２の旋回スクロール１２を旋回駆
動するクランク軸１６を固定してある。

【００２５】クランク軸１６は密閉容器１の他端部側で
密閉容器１に溶接などして固定した副軸受部材１７によ
って軸受され、反対側にある主軸１８を主軸受部材９に
よって軸受されている。副軸受部材１７および主軸受部
材９は前記軸受のための転がり軸受２１と滑り軸受２２
とを持っている。主軸１８はこれの直径線上を往復移動
できるように保持した偏心軸受２３を介して旋回スクロ
ール１２の背面の偏心位置に突出した旋回軸１２ｂと嵌
合し、主軸１８が回転されると主軸受部材９と旋回スク
ロール１２との間に設けたオルダムリング２８との協働
により旋回スクロール１２を固定スクロールに対し自転
させずに旋回させる。しかし、上記のような軸受構造は
種々に変更することができる。副軸受部材１７には前記
オイルポンプ６を取付けてある。

【００２６】本実施の形態１は冷凍空調用のスクロール
圧縮機であることにより、圧縮機構２によって吸込み、
圧縮して吐出する流体は冷媒であり、塩素を含まない例
えばフッ化炭素水素系の冷媒を用いる場合は特に、これ
と相溶性のあるオイル４が用いられ、冷媒に塩素がなく
潤滑性が望めなくてもこれとオイル４が相溶して密閉容
器１内各部の機械的摺動部分に冷媒によって持ち運ばれ
ることで、潤滑性を向上する。

【００２７】吸込口１４にはガス吸込み管３２が接続さ
れ、吐出口１５には密閉容器１内のオイル溜め５上の冷
媒通路３３を通じてガス吐出管３４が接続されている。

【００２８】オイルポンプ６はクランク軸１６によって
圧縮機構２とともに駆動され、オイル溜め５内のオイル
４をクランク軸１６に縦通形成したオイル通路３５に送
り出し、前記偏心軸受２３に先ず供給する。偏心軸受２
３に供給された後のオイル４の一部は各部隙間や所定の
通路を通って、滑り軸受２２や圧縮機構２内に供給され
るとともに、残りは下部のオイル溜め５内に戻される。

【００２９】さらに、吐出口１５には圧縮機構２の停止
時に旋回スクロール１２が逆転するのを防ぐための逆止
弁４２と、これの動きを規制する逆止弁ガイド４３とが
設けられている。

【００３０】前記ガス吐出管３４からガス吸込管３２ま
での間には、凝縮器４４、膨張弁４５、気液分離器４
６、キャピラリーチューブ４７、および蒸発器４８が順
次接続され、密閉容器１内の圧縮機構２を含めて全体が
環状に繋がった冷凍サイクルを構成している。説明の簡
単のために非ヒートポンプタイプのもので示してある
が、ヒートポンプタイプの冷凍サイクルを構成し、低負
荷な冷房と高負荷な暖房とが行えるようにしてあり、図
示しない切り換え構造を有しているものとする。

【００３１】固定スクロール１１には、図１、図２に示
すように圧縮室１３へのガスインジェクションを行うイ
ンジェクションポート５１が１つ設けられている。イン
ジェクションポート５１には逆止弁５４とその逆止弁ガ
イド５５とを介してインジェクションパイプ５２が接続
され、このインジェクションパイプ５２には前記気液分
離器４６からのガス冷媒供給管５３が接続されている。
これによって圧縮室１３には気液分離器４６で気液分離
された気相部分のガス冷媒が冷媒供給管５３、インジェ
クションパイプ５２、インジェクションポート５１を通
じてインジェクションされ、一旦インジェクションされ
た冷媒の逆流が逆止弁５４によって阻止される。このよ
うなガスインジェクションは圧縮機構２での圧縮機の効
率を増大させるので、その分だけ暖房能力が向上する。

【００３２】冷凍装置の運転の多様化に合わせて、前記
ガスインジェクションは冷凍装置の運転状態に応じて適
時になされればよく、これの遮断、遮断解除を制御する
ため、冷媒供給管５３の途中には二方電磁弁５６が設け
られ、冷凍装置の運転とともに適宜開閉制御されるよう
になっている。この制御は例えば冷凍装置の動作制御と
共にマイクロコンピュータによって行えるが、特にこれ
に限られることはない。また、運転の多様化のために、
本実施の形態１では冷暖房の兼用できるヒートポンプタ
イプのものであるのに加え、電動機３を例えばインバー
タ制御して旋回スクロール１２を可変速に旋回駆動させ
られるようにしてある。

【００３３】さらに、ガスインジェクション遮断状態で
の低負荷運転時の性能を確保しながら、低いインジェク
ション圧にて高負荷運転となる暖房運転時等に高いイン
ジェクション性能が得られるようにするため、固定スク
ロール１１と速度可変な旋回スクロール１２との間に一
対の圧縮室１３Ａ、１３Ｂを形成する羽根１１ａ、１１
ｂの、所定の低速運転にて前記一対の圧縮室１３Ａ、１
３Ｂのうちの一方、一例として圧縮室１３Ａが規定の圧
縮比を満足する渦巻き長さ位置Ｃから巻きおわり端Ｄま
で、前記一方の圧縮室１３Ａを所定の隙間Ｓをもって吸
込口１４側に開放し密閉されないようにするオフセット
面１１ｂを設けてある。

【００３４】旋回スクロール１２は、図３の（ａ）〜
（ｈ）に示す順に旋回角度が０°〜３３０°と変化し
て、３６０°で（ａ）に戻り、これを繰り返し、冷媒の
吸入と圧縮吐出を連続して行い、冷凍サイクルが設定さ
れた冷房モードあるいは暖房モードでの運転が行われ
る。

【００３５】冷房運転など低速運転となる低負荷運転
時、固定スクロール１１と旋回スクロール１２とが形成
する一対の圧縮室１３Ａ、１３Ｂのうちのオフセット面
１１ｂが作る隙間Ｓによって密閉されない一方の圧縮室
１３Ｂは、前記隙間Ｓが小さくても吸入する冷媒をその
隙間Ｓを通じて外部に逃がしやすく、隙間Ｓが設けられ
ている範囲Ｌ１では閉じ込み機能を発揮しない。このた
め、圧縮室１３Ｂの全体の大きさに見合う容積での冷媒
の過給はなく、前記圧縮室１３Ｂの前記隙間Ｓを形成し
ない側の範囲Ｌ２だけが有効に働いて設計通りの閉じ込
み容積による運転が高効率に達成される。また、圧縮室
１３Ｂの隙間Ｓが設けられない範囲Ｌ２の部分、および
密閉される他方の圧縮室１３Ａにガスインジェクション
を行わずインジェクションポートが開口しないでよく、
ここでのインジェクションポート５１まわりの逆止弁５
４を設ける逆止弁室５７等を含むデッドボリューム部分
の冷媒の圧縮による再膨張をなくせるので、低負荷運転
での圧縮機の性能が向上する。

【００３６】一方、暖房運転など、高速運転となる高負
荷運転時、前記閉じられない領域を持つ一方の圧縮室１
３Ｂは、前記隙間Ｓが小さいことと、旋回スクロール１
２の高速旋回とにより吸入した冷媒の閉じ込み性が向上
して冷媒の吸入量が増大し、圧縮行程は低速運転時に対
する高速運転度合いに応じた過給がなされるとともに、
前記隙間Ｓのある領域を含む大きな容積を持った圧縮室
１３Ｂの全体を利用した低圧のガスインジェクションを
行うことにより、図４に示すようにサイクル側ガス発生
量と圧縮機側ガス吸い込み量との基準バランス点Ｏ０
を、基準圧Ｐよりも低圧Ｐ１側であるＯ１にシフトさせ
て、インジェクション流量が基準流量Ｑ０よりも大流量
側であるＱ１にシフトさせ高いインジェクション流量を
確保し、実際の冷媒吐出量を必要十分に増加させられる
ので、暖房等の高負荷運転時の性能も向上する。

【００３７】従って、本実施の形態１では、低負荷運転
から高負荷運転状態まで圧縮機の効率が向上し、年間消
費電力の低減を図ることもできる。１つの実施例を示す
と、オフセット量が０．５ｍｍで、オフセットの長さを
旋回スクロール１２の旋回角度範囲で言うと１８０°範
囲、インジェクションポート５１の直径が２．２ｍｍと
して好適であった。

【００３８】なお、本実施の形態１では、オフセット面
１１ｂは羽根１１ａのインボリュート形状のまま、旋回
スクロール１２よりも長く延長してあって、その延長し
た部分のオフセット面１１ｂもそのインボリュート形状
に沿ったもので、旋回スクロール１２の高速運転時での
圧縮室１３Ｂの有効領域が前記延長分だけ大きくなり、
圧縮機の高負荷時の性能をさらに向上することができ
る。

【００３９】しかし、このような延長部分を設けること
は必須でなく、必要に応じて採用されればよい。また、
羽根１１ａに延長部分があるかどうかに関わりなく、羽
根１１ａのオフセット面１１ｂを省略して、この範囲が
対向する旋回スクロール１２の羽根１２ａの面に設けて
も、前記オフセット面１１ｂを設けることと、インジェ
クションポート５１の位置の設定と、インジェクション
タイミングとによる作用効果が得られることに変わりは
ない。また、羽根１１ａ、１１ｂの対向し合う双方の面
に所定位置に、必要なオフセット量を振り分けたオフセ
ット面を設けても同様の作用効果が得られる。

【００４０】なお、本実施の形態１では図１、図２に示
すように、圧縮機構２の吐出口１５を有する外面を圧縮
機構２および電動機３などの駆動機構を内蔵した密閉容
器１内で覆うマフラー７１に、インジェクションポート
５１に接続されるインジェクションパイプ５２が遊びを
持って通る穴７２を設けると、マフラー７１は圧縮機構
２から吐出してくる冷媒を圧縮機構２との間に形成して
いる大きな空間７３で一旦受止めて、この空間７３内に
拡散充満させてながら消音するのに加え、前記穴７２は
単独で、あるいは他の既設の穴と協働して、この一旦拡
散され消音されたマフラー７１内の冷媒が、マフラー７
１と密閉容器１が形成する次の閉空間７４に適度に絞ら
れた状態で通じて再度拡散充満しながら消音されるよう
にする消音穴を共用するので、インジェクションパイプ
５２の設置構造を利用して消音効果を高めることができ
る。

【００４１】（実施の形態２）本実施の形態２は、実施
の形態１の場合と基本的な構成は共通しており、インジ
ェクションポートの開口位置が異なっている。従って、
同じ部材には同じ番号を付し、重複する図示および説明
は省略する。

【００４２】本実施の形態２は図５の（ａ）から（ｈ）
に示すように、旋回スクロール１２の旋回の進行に伴っ
て、前記一方の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域と、前
記オフセット面のない密閉される他方の圧縮室１３Ａと
に順次に通じる位置にインジェクションポート５１を設
けてある。

【００４３】これにより、ガスインジェクションを行う
と、旋回スクロール１２の旋回によって、インジェクシ
ョンポート５１の開口は前記一方の圧縮室１３Ｂの密閉
されない領域と密閉される圧縮室１３Ａとに順次に通じ
て、一対の圧縮室１３Ａ、１３Ｂを利用した広い開き角
度を利用したガスインジェクションによる過給が行え、
一方の圧縮室１３Ｂでしかガスインジェクションを行わ
ない実施の形態１に比し、圧縮機の能力制御幅が拡大す
るとともに、暖房等の高負荷運転時の性能をさらに向上
し、一対の圧縮室１３Ａ、１３Ｂでの過給のアンバラン
スによる振動や騒音の発生を抑えて運転の快適性を増し
た上で、ガスインジェクションを行わないとき、旋回ス
クロール１２の旋回によってインジェクションポート５
１が、密閉される他方の圧縮室１３Ａへの開口状態から
一方の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域に開口されると
きに、インジェクションポート５１まわりの逆止弁室５
７などを含むデッドボリューム部分の冷媒は再膨張する
が、図５に示すように前記密閉される他方の圧縮室１３
Ａが前記インジェクションポート５１の開口と通じ合わ
なくなった時点での図５の（ｅ）に示す容積Ｖ１より
も、前記一方の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域が前記
インジェクションポート５１の開口と通じ合うようにな
った時点での図５の（ｆ）に示す容積Ｖ２の方が大きく
なるようにして冷媒の再膨張による影響を低減し、最小
ないしは中間の低負荷運転時にガスインジェクションを
行わないで冷媒過給のない運転を問題なく達成して圧縮
機の性能を向上することができ、低負荷運転から高負荷
運転まで圧縮機の効率を高めることができる。

【００４４】特に、本実施の形態２のように、インジェ
クションポート５１が図５の（ｅ）から（ｆ）への変化
で示すように、前記一方の圧縮室１３Ｂの密閉されない
領域にその閉じ込み開始時点付近から通じ始める位置に
設けられると、インジェクションポート５１が通じ始め
るときの密閉されない領域の容積が、最大になるので、
前記デッドボリュームでの冷媒の再膨張による影響を最
も最小に抑えることができる。

【００４５】また、インジェクションポート５１が図５
の（ａ）から（ｂ）への変化で示すように、密閉される
他方の圧縮室１３Ａにその閉じ込み開始時点付近から通
じ始める位置に設けられていると、インジェクションポ
ート５１が通じ始めるときの密閉される圧縮室１３Ａの
容積が最大で、圧縮度が最小になるので、最大の容積と
低圧状態とを利用してインジェクション流量を得やすく
することができ、高負荷運転での圧縮機の性能がさらに
向上する。

【００４６】また、インジェクションポート５１が、一
方の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域には図５の（ａ）
から（ｅ）の変化で示し、密閉される圧縮室１３Ａには
図５の（ｅ）から（ｈ）（ａ）の変化で示すように、双
方に通じている間の時間がほぼ等しくなる位置に設けら
れている。これにより、一対の圧縮室１３Ａ、１３Ｂへ
のインジェクション流量がほぼ等しくなるようにして、
一対の圧縮室１３Ａ、１３Ｂでの過給のアンバランスを
解消することができる。１つの実施例を示すと、インジ
ェクションポート５１の圧縮室１３Ａへの開き角度は−
２°〜１６３°、圧縮室１３Ｂへの開き角度は１７８°
〜３４３°と、いずれも１６５°であり、良好な結果が
得られた。その他のデータは実施の形態１と変わらな
い。

【００４７】（実施の形態３）本実施の形態３は、実施
の形態１、２の場合と基本的な構成は共通しており、イ
ンジェクションポートの開口位置が異なっている。従っ
て、同じ部材には同じ番号を付し、重複する図示および
説明は省略する。

【００４８】本実施の形態３は図６に示すように、前記
一方の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域への図６の
（ｅ）〜（ｆ）の変化で示す開き角度が、前記密閉され
る他方の圧縮室１３Ａへの図６の（ｆ）（ａ）〜（ｅ）
の変化で示す開き角度よりも小さくなる位置にインジェ
クションポート５１を設けてある。

【００４９】これにより、一方の圧縮室１３Ｂでしかガ
スインジェクションを行わない実施の形態１に比し、一
対の圧縮室１３Ａ、１３Ｂの双方でガスインジェクショ
ンを行う実施の形態２と同様な作用効果を発揮しなが
ら、一方の圧縮室１３Ａ、１３Ｂの密閉されない領域と
他方の圧縮室１３Ｂとの双方を利用した広い開き角度で
のガスインジェクションによる、能力制御幅の拡大で、
種々な運転モードに対応しやすくしながら、一方の圧縮
室１３Ｂの密閉されない領域へのインジェクション流量
を他方の圧縮室１３Ａよりも少なくして、一方の圧縮室
１３Ｂの密閉されない領域での過給による隙間Ｓを通じ
た冷媒の吸込口１４側への逆流による問題がないように
することができる。

【００５０】暖房時におけるインジェクションポート５
１の、一方の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域への開き
角度と、オフセット面のない場合に対する蒸発器側の冷
媒流量の変化量とは、図７に示すような一定の相関性が
あり、インジェクションポート５１が、一方の圧縮室１
３Ｂの密閉されない領域への最大開口度が、密閉される
他方の圧縮室１３Ａへの最大開口度の６５％以下となる
位置に設けられると、一方の圧縮室１３Ｂの密閉されな
い領域へのインジェクションによる影響を十分に抑えら
れ好適である。１つの実施例を示すと、インジェクショ
ンポート５１の、図６の（ｆ）（ａ）〜（ｅ）の変化で
示す他方の圧縮室１３Ａへの開き角度は−３２°〜１９
１°の２２３°、図６の（ｅ）〜（ｆ）の変化で示す一
方の圧縮室１３Ｂへの開き角度は２１０°〜３０９°の
９９°であり、一方の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域
への最大開口度が、密閉される他方の圧縮室１３Ａへの
最大開口度の４４％程度であり、好適な結果が得られ
た。また、オフセット面１１ｂの長さは旋回角度で２２
５°である。他のデータは実施の形態１の場合と同様で
ある。

【００５１】しかし、必要に応じて、前記一方の圧縮室
１３Ｂの密閉されない領域への開き角度が、密閉される
他方の圧縮室１３Ａへの開き角度よりも大きくなる位置
にインジェクションポート５１を設けることもできる。

【００５２】このようにすると、一方の圧縮室１３Ｂで
しかガスインジェクションを行わない実施の形態１に比
し、一対の圧縮室１３Ａ、１３Ｂの双方でガスインジェ
クションを行う実施の形態２、３と同様な作用効果を発
揮しながら、一方の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域へ
のインジェクション流量を、長い時間をかけた低圧での
ガスインジェクションによって、密閉されないことによ
る冷媒の逆流の問題を抑えながら、十分に確保すること
と、他方の密閉される圧縮室１３Ａへのガスインジェク
ション流量とのバランスが採れることとで、暖房時など
の高負荷運転での性能を向上することができる。

【００５３】

【発明の効果】本発明の１つの特徴によれば、所定の低
速運転となる低負荷運転時、固定スクロールと旋回スク
ロールとが形成する一対の圧縮室のうちの一方におけ
る、オフセット面が作る隙間によって密閉されない圧縮
機の領域は閉じ込み機能を発揮せず、前記隙間を形成し
ない圧縮室の範囲だけが有効に働いて設計通りの閉じ込
み容積による運転が高効率に達成されるとともに、この
隙間を形成しない圧縮室の範囲、および密閉される他方
の圧縮室にはガスインジェクションを行わない領域でイ
ンジェクションポートが開口せず、ここでの逆止弁を含
むデッドボリューム部分の冷媒の圧縮による再膨張をな
くせるので、低負荷運転での圧縮機の性能が向上する。
一方、高速運転となる高負荷運転時、前記閉じられない
領域を持つ一方の圧縮室は、前記隙間が小さく、旋回ス
クロールの高速旋回により閉じ込み性が向上して冷媒の
吸入量が増大し、圧縮行程は低速運転時に対する高速運
転度合いに応じた過給がなされる上、隙間のある領域を
含む大きな容積を持った圧縮室の全体を利用した低圧の
ガスインジェクションにて高いインジェクション流量を
確保し、実際の冷媒吐出量を必要十分に増加させられる
ので、暖房等の高負荷運転時の性能も向上することがで
きる。

【００５４】従って、低負荷運転から高負荷運転状態ま
で圧縮機の効率が向上し、年間消費電力の低減を図るこ
ともできる。

【００５５】本発明の別の特徴によれば、インジェクシ
ョンポートの開口が前記一方の圧縮室の密閉されない領
域と密閉される圧縮室とに順次に通じ、広い開き角度で
のガスインジェクションによる過給が行え、一方の圧縮
室でしかガスインジェクションを行わない前記発明に比
し、圧縮機の能力制御幅が拡大するとともに、暖房等の
高負荷運転時の性能がさらに向上し、一対の圧縮室での
過給のアンバランスによる振動や騒音の発生を抑えて運
転の快適性が増す。しかも、ガスインジェクションを行
わないとき、インジェクションポートが、密閉される他
方の圧縮室への開口状態から一方の圧縮室の密閉されな
い領域に開口されるときに、インジェクションポートま
わりの逆止弁などを含むデッドボリューム部分の冷媒は
再膨張するが、密閉される他方の圧縮室が前記開口と通
じ合わなくなった時点での容積よりも、一方の圧縮室の
密閉されない領域が前記開口と通じ合うようになった時
点での容積の方を大きくすることで冷媒の再膨張による
影響を低減し、最小ないしは中間の低負荷運転時にガス
インジェクションを行わないで冷媒過給のない運転を問
題なく達成して圧縮機の性能を向上することができる。
従って、この場合も、低負荷運転から高負荷運転まで圧
縮機の効率を高め、年間消費電力の低減を図ることがで
きる。

【００５６】この場合、インジェクションポートを、前
記一方の圧縮室の密閉されない領域にその閉じ込み開始
時点付近から通じ始める位置とすると、インジェクショ
ンポートが通じ始めるときの密閉されない領域の容積が
最大になるので、前記デッドボリュームでの冷媒の再膨
張による影響を最も最小に抑えることができる。

【００５７】また、インジェクションポートを、密閉さ
れる他方の圧縮室にその閉じ込み開始時点付近から通じ
始める位置に設けると、インジェクションポートが通じ
始めるときの密閉される圧縮室の容積が最大で、圧縮度
が最小になるので、最大の容積と低圧状態とを利用して
インジェクション流量を得やすくすることができ、高負
荷運転での圧縮機の性能がさらに向上する。

【００５８】また、インジェクションポートを、一方の
圧縮室の密閉されない領域および密閉される圧縮室双方
に通じている間の時間がほぼ等しくなる位置に設ける
と、一対の圧縮室へのインジェクション流量がほぼ等し
くなるようにして、一対の圧縮室での過給のアンバラン
スを解消することができる。

【００５９】本発明の他の特徴によれば、一方の圧縮室
でしかガスインジェクションを行わない前記発明に比
し、一対の圧縮室の双方でガスインジェクションを行う
前記発明と同様な作用効果を発揮するとともに、一方の
圧縮室の密閉されない領域と他方の圧縮室への広い開き
角度でのインジェクションによる、能力制御幅の拡大
で、種々な運転モードに対応しやすくしながら、一方の
圧縮室の密閉されない領域へのインジェクション流量を
他方の圧縮室よりも少なくして、一方の圧縮室の密閉さ
れない領域での過給による隙間を通じた冷媒の吸込口側
への逆流による問題がないようにすることができる。こ
の場合、インジェクションポートが、一方の圧縮室の密
閉されない領域への最大開口度が、密閉される他方の圧
縮室への最大開口度の６５％以下となる位置に設けられ
ると、一方の圧縮室の密閉されない領域へのインジェク
ションによる影響を十分に抑えることができる。

【００６０】本発明のさらに別の特徴によれば、一方の
圧縮室でしかガスインジェクションを行わない前記発明
に比し、一対の圧縮室の双方でガスインジェクションを
行う前記発明と同様な作用効果を発揮するとともに、一
方の圧縮室の密閉されない領域へのインジェクション流
量を、長い時間をかけた低圧でのガスインジェクション
によって、密閉されないことによる冷媒の逆流の問題を
抑えながら、十分に確保することと、他方の密閉される
圧縮室へのインジェクション流量とのバランスが採れる
こととで、暖房時などの高負荷運転での性能を向上する
ことができる。

【００６１】本発明の今１つの特徴によれば、インジェ
クションパイプの設置構造を利用して消音効果を高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１を示すスクロール圧縮機
の縦断面図である。

【図２】図１の圧縮機の要部の断面図である。

【図３】図１の圧縮機の圧縮室での圧縮の進行状態とイ
ンジェクションポートの開口位置の変化を示す説明図で
ある。

【図４】サイクル側ガス発生量と圧縮機側ガス吸い込み
量とのバランス点と、インジェクション圧力とインジェ
クション流量との関係を示すグラフである。

【図５】本発明の実施の形態２を示す圧縮機の圧縮室で
の圧縮の進行状態とインジェクションポートの開口位置
の変化を示す説明図である。

【図６】本発明の実施の形態３を示す圧縮機の圧縮室で
の圧縮の進行状態とインジェクションポートの開口位置
の変化を示す説明図である。

【図７】スクロールの羽根のオフセット量と蒸発器側の
冷媒循環量との関係を示すグラフである。

【符号の説明】 ２ 圧縮機構 ３ 電動機 １１ 固定スクロール １１ａ 羽根 １１ｂ オフセット面 １２ 旋回スクロール １２ａ 羽根 １３Ａ、１３Ｂ 圧縮室 １４ 吸込口 １５ 吐出口 ５１ インジェクションポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坪川 正浩 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定スクロールと円軌道運動される旋回
   スクロールとの間に形成する圧縮室にインジェクション
   ポートを通じてガスインジェクションを行うようにした
   スクロール圧縮機において、 固定スクロールと速度可変な旋回スクロールとの間に一
   対の圧縮室を形成する羽根の、所定の低速運転にて前記
   一対の圧縮室の一方が規定の圧縮比を満足する渦巻き長
   さ位置から巻きおわり端まで、前記一方の圧縮室を所定
   の隙間をもって吸込口側に開放し密閉されないようにす
   るオフセット面を設け、前記一方の圧縮室の密閉されな
   い領域に通じる位置にインジェクションポートを設ける
   とともに、ガスインジェクションを適時に遮断し、また
   遮断を解除する制御手段を設けたことを特徴とするスク
   ロール圧縮機。
2. 【請求項２】 固定スクロールと旋回スクロールとの間
   の圧縮室にインジェクションポートを通じてガスインジ
   ェクションを行うようにしたスクロール圧縮機におい
   て、 固定スクロールと速度可変な旋回スクロールとの間に一
   対の圧縮室を形成する羽根の、所定の低速運転にて前記
   一対の圧縮室の一方が規定の圧縮比を満足する渦巻き長
   さ位置から巻きおわり端まで、前記一方の圧縮室を所定
   の隙間をもって吸込口側に開放し密閉されないようにす
   るオフセット面を設け、前記一方の圧縮室の密閉されな
   い領域と、前記オフセット面のない密閉される他方の圧
   縮室とに順次に通じる位置にインジェクションポートを
   設けるとともに、ガスインジェクションを遮断し、また
   遮断を解除する制御手段を設けたことを特徴とするスク
   ロール圧縮機。
3. 【請求項３】 インジェクションポートは、前記一方の
   圧縮室の密閉されない領域にその閉じ込み開始時点付近
   から通じ始める位置に設けられる請求項２に記載のスク
   ロール圧縮機。
4. 【請求項４】 インジェクションポートは、密閉される
   他方の圧縮室にその閉じ込み開始時点付近から通じ始め
   る位置に設けられている請求項２、３のいずれか一項に
   記載のスクロール圧縮機。
5. 【請求項５】 インジェクションポートは、一方の圧縮
   室の密閉されない領域および密閉される圧縮室双方に通
   じている間の時間がほぼ等しくなる位置に設けられてい
   る請求項２〜４のいずれか一項に記載のスクロール圧縮
   機。
6. 【請求項６】 固定スクロールと旋回スクロールとの間
   の圧縮室にインジェクションポートを通じてガスインジ
   ェクションを行うようにしたスクロール圧縮機におい
   て、 固定スクロールと速度可変な旋回スクロールとの間に一
   対の圧縮室を形成する羽根の、所定の低速運転にて前記
   一対の圧縮室の一方が規定の圧縮比を満足する渦巻き長
   さ位置から巻きおわり端まで、前記一方の圧縮室を所定
   の隙間をもって吸込口側に開放し密閉されないようにす
   るオフセット面を設け、前記一方の圧縮室の密閉されな
   い領域への開き角度が、前記オフセット面がなく密閉さ
   れる他方の圧縮室への開き角度よりも小さくなる位置に
   インジェクションポートを設けるとともに、ガスインジ
   ェクションを遮断し、また遮断を解除する制御手段を設
   けたことを特徴とするスクロール圧縮機。
7. 【請求項７】 インジェクションポートは、一方の圧縮
   室の密閉されない領域への最大開口度が、密閉される他
   方の圧縮室への最大開口度の６５％以下となる位置に設
   けられている請求項６に記載のスクロール圧縮機。
8. 【請求項８】 固定スクロールと旋回スクロールとの間
   の圧縮室にインジェクションポートを通じてガスインジ
   ェクションを行うようにしたスクロール圧縮機におい
   て、 固定スクロールと速度可変な旋回スクロールとの間に一
   対の圧縮室を形成する羽根の、所定の低速運転にて前記
   一対の圧縮室の一方が規定の圧縮比を満足する渦巻き長
   さ位置から巻きおわり端まで、前記一方の圧縮室を所定
   の隙間をもって吸込口側に開放し密閉されないようにす
   るオフセット面を設け、前記一方の圧縮室の密閉されな
   い領域への開き角度が、密閉される他方の圧縮室への開
   き角度よりも大きくなる位置にインジェクションポート
   を設けるとともに、ガスインジェクションを遮断し、ま
   た遮断を解除する制御手段を設けたことを特徴とするス
   クロール圧縮機。
9. 【請求項９】 圧縮機構の吐出口を有する外面を圧縮機
   構およびその駆動機構を内蔵した密閉容器内で覆うマフ
   ラーに、インジェクションポートに接続されるインジェ
   クションパイプが遊びを持って通る穴を設けた請求項１
   〜８のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。