スクロール圧縮機および空気調和機
【課題】 ガスインジェクションサイクルによる能力向上を図るとともに、製造コスト上昇を防止することができるスクロール圧縮機および空気調和機を提供する。
【解決手段】 それぞれの端版２３ａ，２５ａの一側面に渦巻き状の壁体２３ｂ，２５ｂを立設させた固定スクロール２３および旋回スクロール２５が、互いに噛み合うことにより冷媒を圧縮する複数の圧縮室を形成するスクロール圧縮機であって、固定スクロール２３の端板２３ａの一側面には段差部４２が設けられるとともに、旋回スクロール２５の壁体２５ｂの上縁には、端板２３ａの段差部４２に対応する段付部４５が設けられ、冷媒を圧縮中の複数の圧縮室に、外部から供給された冷媒を供給する供給部１７ｐが設けられ、少なくとも複数の圧縮室が離間した段差部４２および段付部４５を含む間に、供給部１７ｐから冷媒が供給されることを特徴とする。
【解決手段】 それぞれの端版２３ａ，２５ａの一側面に渦巻き状の壁体２３ｂ，２５ｂを立設させた固定スクロール２３および旋回スクロール２５が、互いに噛み合うことにより冷媒を圧縮する複数の圧縮室を形成するスクロール圧縮機であって、固定スクロール２３の端板２３ａの一側面には段差部４２が設けられるとともに、旋回スクロール２５の壁体２５ｂの上縁には、端板２３ａの段差部４２に対応する段付部４５が設けられ、冷媒を圧縮中の複数の圧縮室に、外部から供給された冷媒を供給する供給部１７ｐが設けられ、少なくとも複数の圧縮室が離間した段差部４２および段付部４５を含む間に、供給部１７ｐから冷媒が供給されることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール圧縮機および空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、冷凍・空調装置等の冷凍サイクルに用いられる圧縮機としては、ピストン式やロータリ式やスクロール式の圧縮機が知られている。
これらロータリ圧縮機や、スクロール圧縮機を用いた冷凍サイクルを能力向上させる手法として、放熱器と吸熱器との間に２つの減圧器を備え、これら減圧器を用いて冷媒を２段膨張させ、一の減圧器を通過した後の中間圧を有する冷媒を圧縮機の圧縮行程に供給するガスインジェクション（エコノマイザーサイクル）が知られている。
【０００３】
上述のスクロール圧縮機において、一対の圧縮室に対して供給される冷媒量が不均一になると、これらの圧縮室内の圧力が不均一となり、圧縮過程におけるスクロール圧縮機に働く力のバランスが崩れる。このように、スクロール圧縮機に働く力のバランスが崩れると、スクロール圧縮機の振動が増大するという問題があった。
そのため、スクロール圧縮機の一対の圧縮室に対して、冷媒を均一に供給するさまざまな技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平７−１０３１５２号公報（第３‐４頁、第３図等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１においては、ガスインジェクションサイクルに用いられるスクロール圧縮機の構成が示されている。具体的には、スクロール圧縮機の端版に、一対の圧縮室に対して連通する連通路を形成し、当該連通路を介して、外部から供給された冷媒を一対の圧縮室に供給する構成が開示されている。
この構成によれば、外部から冷媒を供給するインジェクション流路の数を１本にすることができる。そのため、複数のインジェクション流路を用いる場合と比較して、インジェクション流路とスクロール圧縮機の筐体との接触部等におけるシール箇所を減らすことができる。
【０００５】
しかしながら、上述の構成では、一対の圧縮室に対して冷媒を分配する連通路を形成するとともに、冷媒を圧縮室に供給するポートを２ヶ所形成する必要がある。そのため、スクロール圧縮機の構成が複雑となり、製造コストアップにつながるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ガスインジェクションサイクルによる能力向上を図るとともに、製造コスト上昇を防止することができるスクロール圧縮機および空気調和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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のスクロール圧縮機は、それぞれの端版の一側面に渦巻き状の壁体を立設させた固定スクロールおよび旋回スクロールが、互いに噛み合うことにより冷媒を圧縮する複数の圧縮室を形成するスクロール圧縮機であって、前記固定スクロールと旋回スクロールの少なくともいずれか一方の端板の前記一側面には、その高さが前記壁体の渦に沿ってその中心部側で高く外端側で低くなる段差部が設けられるとともに、前記固定スクロールと旋回スクロールのいずれか他方の壁体の上縁には、前記端板の段差部に対応し、複数の部位に分割されかつ該部位の高さが渦の中心部側で低く外端側で高くなる段付部が設けられ、前記冷媒を圧縮中の前記複数の圧縮室に、外部から供給された冷媒を供給する供給部が設けられ、少なくとも前記複数の圧縮室が離間した前記段差部および前記段付部を含む間に、前記供給部から冷媒が供給されることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、複数の圧縮室が離間した段差部および段付部を含む間に、供給部から複数の圧縮室へ冷媒を供給するため、一箇所に設けられた供給部により、複数の圧縮室へ冷媒を供給することができる。そのため、供給部を複数個所に設ける必要がなくなり、製造コスト上昇を防止できる。
これら段差部および段付部と接する複数の圧縮室は、段差部および段付部が離間している隙間を介して連通している。そのため、供給部が一箇所に設けられていても、上記隙間を介して、複数の圧縮室へ冷媒を供給できる。
【０００９】
少なくとも複数の圧縮室が上記隙間を介して連通している間に、外部から複数の圧縮室に冷媒を供給するため、複数の圧縮室がそれぞれ独立している間のみに冷媒を供給する場合と比較して、より容積が大きな圧縮室に冷媒を供給できるため、供給する冷媒量を増やすことができる。そのため、スクロール圧縮機が吐出する単位時間当たりの冷媒量を増やすことができ、例えば、本発明のスクロール圧縮機を用いた空気調和機の冷凍能力を向上させることができる。
【００１０】
上記発明においては、前記供給部が、前記固定スクロールと旋回スクロールの少なくともいずれか一方の端板に設けられた貫通孔であり、該貫通孔が、少なくとも前記複数の圧縮室が離間した前記段差部および前記段付部を含む間に、前記複数の圧縮室と連通する位置に設けられていることが望ましい。
【００１１】
本発明によれば、供給部が端板に設けられた貫通孔であって、複数の圧縮室が離間した段差部および段付部を含む間に、複数の圧縮室と連通する位置に設けられているため、一箇所に設けられた貫通孔により、複数の圧縮室へ冷媒を供給することができる。
【００１２】
上記発明においては、前記供給部が、前記段差部における前記段付部との接触部に設けられていることが望ましい。
【００１３】
本発明によれば、供給部が段差部における段付部との接触部に設けられているため、供給部が端板の一側面に設けられている場合と比較して、冷媒を供給できる期間を長くすることができる。
上記接触部における段差部と段付部との接触は線接触であり、一側面における端板と壁体との接触は面接触であるため、供給部を上記接触部に設けることにより、壁体により冷媒供給が妨げられる期間が短くなるからである。
【００１４】
上記発明においては、前記壁体の上縁における、前記段付部からうずの中心部側の領域、および、前記段付部から外端側の領域には、前記端板と接触するシール部材が設けられ、前記端板における前記シール部材が摺動しない領域に、前記供給部が設けられていることが望ましい。
【００１５】
本発明によれば、供給部が、シール部材が摺動しない領域に設けられているため、供給部によりシール部材が破損されることを防止できる。シール部材の破損を防止することにより、壁体を挟んで隣接する圧力の異なる圧縮室間の冷媒漏れを防止でき、スクロール圧縮機の能力低下を防止できる。
【００１６】
上記発明においては、前記供給部から前記複数の圧縮室への前記冷媒の供給を制御する制御部を有し、該制御部が、前記段差部と前記段付部とが離間している間に、前記供給部から冷媒が供給されるように制御することが望ましい。
【００１７】
本発明によれば、制御部が、段差部と段付部とが離間している間に供給部から冷媒が供給されるように制御しているため、複数の圧縮室が独立している間は、一の圧縮室のみに冷媒が供給されることがない。そのため、複数の圧縮室それぞれの圧力が均一に保たれ、スクロール圧縮機の振動増大を防止できる。
【００１８】
本発明の空気調和機は、上記本発明のスクロール圧縮機と、該スクロール圧縮機により圧縮された冷媒から潤滑油を分離する油分離器と、該スクロール圧縮機により圧縮された冷媒の熱を放熱させる放熱器と、放熱された冷媒の圧力を減圧させる高圧側減圧部と、減圧された冷媒を更に減圧させる低圧側減圧部と、該低圧側減圧部で減圧された冷媒に熱を吸収させる吸熱器と、を有し、前記スクロール圧縮機の供給部には、前記高圧側減圧部により減圧された冷媒と、前記油分離器により分離された前記潤滑油と、が供給されることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、油分離器により分離された潤滑油を、供給部を介して、スクロール圧縮機の圧縮室に戻すことができる。圧縮室に潤滑油を戻すことにより、圧縮室からの冷媒漏れを防止でき、スクロール圧縮機の能力向上、および、空気調和機の能力向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のスクロール圧縮機および空気調和機によれば、複数の圧縮室が離間した段差部および段付部を含む間に、供給部から複数の圧縮室へ冷媒を供給するため、一箇所に設けられた供給部により、複数の圧縮室へ冷媒を供給することができる。そのため、供給部を複数個所に設ける必要がなくなり、製造コスト上昇を防止できるという効果を奏する。
【００２１】
少なくとも複数の圧縮室が上記隙間を介して連通している間に、外部から複数の圧縮室に冷媒を供給するため、複数の圧縮室がそれぞれ独立している間のみに冷媒を供給する場合と比較して、より容積が大きな圧縮室に冷媒を供給できるため、供給する冷媒量を増やすことができる。そのため、スクロール圧縮機が吐出する単位時間当たりの冷媒量を増やすことができ、例えば、本発明のスクロール圧縮機を用いた空気調和機の冷凍能力を向上させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態について図１から図１３を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る空気調和機を説明する概略図である。
空気調和機１は、図１に示すように、冷媒を圧縮するスクロール圧縮機３と、圧縮された冷媒の熱を放熱させるコンデンサ（放熱器）５と、放熱された冷媒の圧力を減圧させる第１膨張弁（高圧側減圧部）７と、減圧された冷媒を気液分離するレシーバ９と、液冷媒をさらに減圧する第２膨張弁（低圧側減圧部）１１と、減圧された液冷媒に熱を吸収させるエバポレータ（吸熱器）１３と、から概略構成されている。
レシーバ９とスクロール圧縮機３との間には、レシーバ９において気液分離された気体冷媒をスクロール圧縮機３に供給するインジェクション流路（供給部）１７が配置されている。
【００２３】
図２は、図１のスクロール圧縮機の構成を説明する断面図である。
スクロール圧縮機３は、図２に示すように、密封容器であるハウジング２１と、冷媒を圧縮する固定スクロール２３および旋回スクロール２５と、旋回スクロール２５を回転駆動するモータ２７と、から概略構成されている。
ハウジング２１には、ハウジング２１内を高圧室ＨＲと低圧室ＬＲとに分離するディスチャージカバー２９と、エバポレータ１３から冷媒を低圧室ＬＲに導く吸入管３１と、高圧室ＨＲから冷媒をコンデンサ５に導く吐出管３３と、固定スクロール２３および旋回スクロール２５を支持するフレーム３５と、が設けられている。
【００２４】
旋回スクロール２５とモータ２７との間には、モータ２７の回転力を旋回スクロールに伝える回転シャフト３７が設けられている。
フレーム３５と旋回スクロール２５との間には、旋回スクロール２５の自転を防止するオルダムリング３９が設けられている。
【００２５】
図３は、図２の固定スクロールおよび旋回スクロールの構成を説明する斜視図である。
固定スクロール２３は、図３（ａ）に示すように、端板２３ａの一側面に渦巻き状の壁体２３ｂが立設された構成となっている。旋回スクロール２５は、図３（ｂ）に示すように、固定スクロール２３と同様に端板２５ａの一側面に渦巻き状の壁体２５ｂが立設された構成となっており、特に壁体２５ｂは固定スクロール２３側の壁体２３ｂと実質的に同一形状をなしている。旋回スクロール２５は固定スクロール２３に対して相互に公転旋回半径だけ偏心し、かつ、１８０度だけ位相をずらした状態で、壁体２３ｂ，２５ｂ同士を噛み合わせて組み付けられている。
【００２６】
この場合、図２に示すように、旋回スクロール２５は、モータ２７で駆動される回転シャフト３７の上端に設けられて旋回運動する偏心ピン３７ａ及びオルダムリング３９の作用により、固定スクロール２３に対して公転旋回運動を行うようになっている。
一方、固定スクロール２３は、ハウジング２１に固定されており、端板２３ａの背面中央には圧縮された流体の吐出ポート３２が設けられている。
【００２７】
固定スクロール２３の端板２３ａには、壁体２３ｂが立設された一側面に、壁体２３ｂの渦方向に沿って中心部側で高く外端側で低くなるよう形成された段差部４２を備えている。旋回スクロール２５側の端板２５ａも固定スクロール２３の端板２３ａと同様に、壁体２５ｂが立設された一側面に、壁体２５ｂの渦方向に沿って中心部側で高く外端側で低くなるよう形成された段差部４３を備えている。
【００２８】
端板２３ａの底面は、段差部４２が形成されていることにより、中心部側に設けられた底の浅い底面２３ｆと外端側に設けられた底の深い底面２３ｇとの２つの部位に分けられている。隣り合う底面２３ｆ，２３ｇ間には、段差部４２を構成し、前記底面２３ｆ，２３ｇを繋いで垂直に切り立つ連結壁面２３ｈが存在している。
端板２５ａの底面も上述した端板２３ａと同様に、段差部４３が形成されていることにより、中心部側に設けられた底の浅い底面２５ｆと外端側に設けられた底の深い底面２５ｇとの２つの部位に分けられている。隣り合う底面２５ｆ，２５ｇ間には、段差部４３を構成し、前記底面２５ｆ，２５ｇを繋いで垂直に切り立つ連結壁面２５ｈが存在している。
【００２９】
また、固定スクロール２３側の壁体２３ｂは、旋回スクロール２５の段差部４３に対応し、その渦巻き状の上縁が２つの部位に分割され、かつ、渦の中心部側で低く外端側で高い段付部４４となっている。旋回スクロール２５側の壁体２５ｂも壁体２３ｂと同様に、固定スクロール２３の段差部４２に対応し、渦巻き状の上縁が２つの部位に分割され、かつ、渦の中心部側で低く外端側で高い段付部４５となっている。
【００３０】
具体的には、壁体２３ｂの上縁は、中心部寄りに設けられた低位の上縁２３ｃと外終端寄りに設けられた高位の上縁２３ｄとの２つの部位に分けられ、隣り合う上縁２３ｃ，２３ｄ間には、両者を繋いで旋回面に垂直な連結縁２３ｅが形成されている。壁体２５ｂの上縁も上述した壁体２３ｂと同様に、中心部寄りに設けられた低位の上縁２５ｃと外終端寄りに設けられた高位の上縁２５ｄとの２つの部位に分けられ、隣り合う上縁２５ｃ，２５ｄ間には、両者を繋いで旋回面に垂直な連結縁２５ｅが形成されている。
【００３１】
連結縁２３ｅは、壁体２３ｂを旋回スクロール２５の方向から見ると壁体２３ｂの内外両側面に滑らかに連続し壁体２３ｂの肉厚に等しい直径を有する半円形をなしている。また、連結縁２５ｅも連結縁２３ｅと同様に、壁体２５ｂの内外両側面に滑らかに連続し壁体２５ｂの肉厚に等しい直径を有する半円形をなしている。
また、連結壁面２３ｈは、端板２３ａを旋回軸方向から見ると旋回スクロールの旋回に伴って連結縁２５ｅが描く包絡線に一致する円弧をなしている。また、連結壁面２５ｈも連結壁面２３ｈと同様に、連結縁２３ｅが描く包絡線に一致する円弧をなしている。
【００３２】
固定スクロール２３の壁体２３ｂには、上縁２３ｃ，２３ｄに連結縁２３ｅの近傍で二つに分断されたチップシール２４ａ，２４ｂが設けられている。同様に、旋回スクロール２５の壁体２５ｂには、上縁２５ｃ，２５ｄに連結縁２５ｅの近傍で二つに分断されたチップシール２６ａ，２６ｂが設けられている。これらのチップシールは、旋回スクロール２５と固定スクロール２３との間において、上縁（歯先）と底面（歯底）との間に形成されるチップシール隙間をシールして圧縮したガス流体の漏れを最小限に抑えるものである。
【００３３】
すなわち、固定スクロール２３に旋回スクロール２５を組み付けると、低位の上縁２５ｃに設けたチップシール２６ｂが底の浅い底面２３ｆに接触し、高位の上縁２５ｄに設けたチップシール２６ａが底の深い底面２３ｇに接触する。同時に、低位の上縁２３ｃに設けたチップシール２４ａが底の浅い底面２５ｆに接触し、高位の上縁２３ｄに設けたチップシール２４ｂが底の深い底面２５ｇに接触する。
この結果、両スクロール２３，２５間には、互いに向かい合う端板２３ａ，２５ａと壁体２３ｂ，２５ｂとに区画された複数の圧縮室Ｃが形成される。
なお、図３においては、固定スクロール２３の段付形状を示すため、固定スクロール２３の上下を逆にして図示されている。
【００３４】
また、図３（ａ）に示すように、固定スクロール２３の端板２３ａの底面には、インジェクション流路１７と接続されているインジェクションポート（供給部、貫通孔）１７ｐが形成されている。インジェクションポート１７ｐは、底面の内の底の深い底面２３ｇであって、段差部４２の連結壁面２３ｈの近傍領域に形成されている。
【００３５】
次に上述した空気調和機１の作用について説明する。
スクロール圧縮機３により圧縮され高圧となった冷媒は、図１に示すように、コンデンサ５に向かって吐出される。コンデンサ５に流入した冷媒はその熱を外部に放出して凝縮し、第１膨張弁７に向かって流出する。冷媒は第１膨張弁７により減圧され中間圧の冷媒となりレシーバ９に流入する。冷媒はレシーバ９において液冷媒とガス冷媒とに分離され、液冷媒は第２膨張弁１１に向かって流出する。液冷媒は第２膨張弁１１により減圧され低圧の冷媒となり、エバポレータ１３に流入する。低圧の冷媒はエバポレータ１３において外部の空気から熱を奪い、蒸発してガス冷媒となり、スクロール圧縮機３に流入し、再び圧縮される。
【００３６】
一方、レシーバ９において分離されたガス冷媒は、インジェクション流路１７を介してスクロール圧縮機３に流入する。スクロール圧縮機３に流入した冷媒は再び圧縮される。
再びスクロール圧縮機３により圧縮された冷媒は、コンデンサ５に吐出され上述のサイクルを繰り返す。
【００３７】
次にスクロール圧縮機３の作用について説明する。
図４（ａ）から図１１（ｏ）は、図２の固定スクロールと旋回スクロールとの動き、および、圧縮室の変化を説明する図である。図４（ａ）から図１１（ｏ）は、固定スクロール側から固定スクロールおよび旋回スクロールを見た透視図である。図１２は、図４（ａ）から図１１（ｏ）までのインジェクションポートから冷媒が供給される圧縮室の容積変化を示すグラフである。
【００３８】
図４（ａ）は、ある旋回角における固定スクロール２３と旋回スクロール２５との相対位置を示している。圧縮室Ｃは固定スクロール２３および旋回スクロール２５の外終端近傍に位置し、低圧室ＬＲ（図２参照）に対してまだ締め切られていない。
また、固定スクロール２３の段差部４２と旋回スクロール２５の段付部４５とは離間しており、旋回スクロール２５の段差部４３と固定スクロール２３の段付部４４とは離間している。
【００３９】
その後、旋回角が進むと、それぞれ図４（ｂ），図５（ｃ）に示すように、圧縮室Ｃは、各スクロール２３，２５における壁体２３ｂ，２５ｂの渦方向に沿って中心部側へ移動する。
また、図５（ｃ）のときに、段差部４２と段付部４５、および、段差部４３と段付部４４とは接触する。
【００４０】
さらに、旋回角が進むと、それぞれ図５（ｄ），図６（ｅ）に示すように、圧縮室Ｃは、各スクロール２３，２５における壁体２３ｂ，２５ｂの渦方向に沿って中心部側へ移動する。
スクロール最外周部壁面が相手スクロール壁面と接触するとき、圧縮室Ｃは低圧室ＬＲに対して締め切られ、一対の独立した空間Ｃ１，Ｃ２となる。この時の圧縮室Ｃ１の容積は、図１２におけるＤである。以後、旋回角が進むにつれて圧縮室Ｃ（Ｃ１，Ｃ２）の容積は、図１２に示すように、小さくなり、圧縮室内の冷媒は圧縮される。
また、この直後に、一方の圧縮室Ｃ１の中心部側端が、インジェクションポート１７ｐと連通し、第１膨張弁７により減圧された中間圧の冷媒がインジェクション流路１７を介して、圧縮室Ｃ１に供給され始める（図１２中のＥ点）。
【００４１】
さらに圧縮が進むと、それぞれ図６（ｆ），図７（ｇ），（ｈ）に示すように、圧縮室Ｃ１，Ｃ２は、各スクロール２３，２５における壁体２３ｂ，２５ｂの渦方向に沿って中心部側へ移動する。
この間、段差部４２と段付部４５、および、段差部４３と段付部４４とは接触し続けているため、圧縮室Ｃ１，Ｃ２は独立した空間として隔離されている。また、圧縮室Ｃ１に対してインジェクションポート１７ｐに対して中間圧の冷媒が供給され続けている。
【００４２】
図８（ｉ）の位置まで圧縮すると、段差部４２と段付部４５、および、段差部４３と段付部４４との接触が終了する。
以後、段差部４２と段付部４５、および、段差部４３と段付部４４が離間する。すると、固定スクロール２３の壁体２３ｂおよび旋回スクロール２５の壁体２５ｂを挟んで隣接していた圧縮室Ｃ１，Ｃ２が、段差部４２と段付部４５、および、段差部４３と段付部４４の離間部を介して連通する（図１２のＩ点）。
【００４３】
さらに圧縮が進むと、図８（ｊ），図９（ｋ），（ｌ），図１０（ｍ），（ｎ）に示すように、連通した圧縮室Ｃ１，Ｃ２は、各スクロール２３，２５における壁体２３ｂ，２５ｂの渦方向に沿って中心部側へ移動する。
この間、インジェクションポート１７ｐから圧縮室Ｃ１に供給された中間圧の冷媒は、段差部４２と段付部４５、および、段差部４３と段付部４４の離間部を介して、圧縮室Ｃ１，Ｃ２内を自由に流通する。そのため、圧縮室Ｃ１，Ｃ２内の圧力は均一に保たれる。
【００４４】
図１１（ｏ）の位置まで圧縮すると、段差部４２と段付部４５、および、段差部４３と段付部４４とが再び接触し、圧縮室Ｃ１，Ｃ２は再び独立した空間となる（図１２のＯ点）。
また、この直前に、インジェクションポート１７ｐの上に旋回スクロール２５の壁体２５ｂが移動する。そのため圧縮室Ｃ１との連通が閉ざされるとともに、圧縮室Ｃ１は更に渦方向の中心側へ移動するため、圧縮室Ｃ１への中間圧の冷媒供給が終了する（図１２のＭ点）。
以後、旋回角が進むにつれて圧縮室Ｃ１，Ｃ２は渦方向の中心側へ移動し、最後には吐出ポート３２と連通して、圧縮した冷媒を高圧室ＨＲに向けて吐出する（図２参照）。
【００４５】
上記の構成によれば、圧縮室Ｃ１，Ｃ２が離間した段差部４２と段付部４５、および、段差部４３と段付部４４との隙間を介して連通している間にも、一箇所に設けられたインジェクションポート１７ｐから圧縮室Ｃ１に、第１膨張弁７により減圧された中間圧の冷媒を供給することができる。つまり、インジェクションポート１７ｐから供給された中間圧の冷媒は、圧縮室Ｃ１、上記隙間を介して圧縮室Ｃ２にも供給されるため、圧縮室Ｃ１，Ｃ２の圧力バランスを取ることができる。
その結果、スクロール圧縮機３における圧縮室Ｃ１，Ｃ２の圧力バランスの崩れによる振動増大を防止できる。
【００４６】
圧縮部Ｃ１，Ｃ２が上記隙間を介して連通している間にも、インジェクションポート１７ｐから中間圧の冷媒を供給するため、圧縮部Ｃ１，Ｃ２がそれぞれ独立している間のみに冷媒を供給する場合と比較して、より容積が大きな圧縮部Ｃ１，Ｃ２に冷媒を供給できるため、供給する冷媒量を増やすことができる。
そのため、スクロール圧縮機３が吐出する単位時間当たりの冷媒量を増やすことができ、空気調和機１の冷凍能力を向上させることができる。
【００４７】
図１３は、図３のインジェクションポートの他の形成位置を説明する部分拡大図である。
なお、インジェクションポート１７ｐは、図３（ａ）に示すように、固定スクロール２３の底面２３ｇにおける段差部４２の連結壁面２３ｈの近傍領域に形成されていてもよいし、図１３に示すように、固定スクロール２３の底面２３ｆにおける連結壁面２３ｈの近傍領域に形成されていてもよい。
さらには、インジェクションポート１７ｐは、底面２３ｆにおける連結壁面２３ｈから離れた領域に形成されていてもよい。ただし、少なくとも圧縮室Ｃ１，Ｃ２が連通している間に、インジェクションポート１７ｐと圧縮室Ｃ１とが連通する位置にインジェクションポート１７ｐを形成する必要がある。
【００４８】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図１４および図１５を参照して説明する。
本実施形態の空気調和機の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、スクロール圧縮機のインジェクションポート周辺構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１４および図１５を用いてインジェクションポート周辺構成のみを説明し、その他構成要素等の説明を省略する。
図１４は、本実施形態における空気調和機のスクロール圧縮機の構成を説明する部分拡大図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４９】
空気調和機１０１におけるスクロール圧縮機１０３は、図１４に示すように、密封容器であるハウジング２１と、冷媒を圧縮する固定スクロール２３および旋回スクロール１２５と、固定スクロール２３および旋回スクロール１２５を支持するフレーム１３５と、を有している。
【００５０】
スクロール圧縮機１０３には、レシーバ９（図１参照）において気液分離された中間圧冷媒をスクロール圧縮機１０３に供給するインジェクション流路１１７が接続されている。インジェクション流路１１７は、ハウジング２１およびフレーム１３５を経由して旋回スクロール１２５から圧縮室Ｃに中間圧冷媒を供給できるように構成されている。
インジェクション流路１１７には、フレーム１３５と旋回スクロール１２５との間に中間圧冷媒の流れを制御する弁構造（制御部）１１９が設けられている。
【００５１】
弁構造１１９は、フレーム１３５に形成された溝部１２０と、旋回スクロール１２５に形成された貫通孔であるインジェクションポート（供給部、貫通孔）１２１と、から構成されている。溝部１２０は、固定スクロール２３と旋回スクロール１２５とが所定の位置関係にある場合にのみ、インジェクションポート１２１と連通する形状に形成されている。
具体的には、インジェクションポート１２１と連通する圧縮室Ｃ１が、段差部４２と段付部４５、および、段差部４３と段付部４４との隙間を介して、他の圧縮室Ｃ２と連通する間のみ、溝部１２０とインジェクションポート１２１とが連通するように溝部１２０の形状が決定されている。
【００５２】
次に上述した空気調和機１０１の作用、および、スクロール圧縮機１０３の作用について説明する。
空気調和機１０１の作用については、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００５３】
スクロール圧縮機１０３における、固定スクロール２３および旋回スクロール１２５の動きと、それに伴う圧縮室Ｃ１，Ｃ２の容積変化については、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００５４】
ここで、スクロール圧縮機１０３における、圧縮室Ｃ１，Ｃ２の容積変化と、インジェクションポート１２１からの中間圧冷媒の供給のタイミングについて説明する。
図１５は、図１４の貫通孔から冷媒が供給される圧縮室の容積変化を示すグラフである。
圧縮室Ｃ１が締め切られてから（図１５のＤ点）、圧縮室Ｃ１とインジェクションポート１２１とが連通する（図１５のＥ点）までは、第１の実施形態と同様に、インジェクションポート１２１から中間圧の冷媒は圧縮室Ｃ１に供給されていいない。
【００５５】
圧縮室Ｃ１とインジェクションポート１２１とが連通した後、段差部４２と段付部４５、および、段差部４３と段付部４４とが離間し、その隙間を介して圧縮室Ｃ１が他の圧縮室Ｃ２と連通する（図１５のＩ点）までの間は、弁構造１１９の溝部１２０とインジェクションポート１２１とが連通していない（図１４参照）。そのため、図１５のＥ点からＩ点までの間は、インジェクションポート１２１から中間圧の冷媒が圧縮室Ｃ１に供給されていない。
圧縮室Ｃ１と圧縮室Ｃ２とが連通した後は、溝部１２０とインジェクションポート１２１とが連通し（図１４参照）、インジェクションポート１２１から圧縮室Ｃ１および圧縮室Ｃ２に中間圧の冷媒が供給される。
【００５６】
その後、段差部４２と段付部４５、および、段差部４３と段付部４４とが再び接触し、圧縮室Ｃ１，Ｃ２は再び独立した空間となると（図１５のＯ点）、弁構造１１９の溝部１２０とインジェクションポート１２１との連通が絶たれる（図１４参照）。
以後、旋回角が進むにつれて圧縮室Ｃ１，Ｃ２は渦方向の中心側へ移動し、最後には吐出ポート３２と連通して、圧縮した冷媒を高圧室ＨＲに向けて吐出する（図２参照）。
【００５７】
上記の構成によれば、弁構造１１９が、圧縮室Ｃ１，Ｃ２が連通している間のみに、インジェクションポート１２１から中間圧の冷媒が供給されるように制御している。そのため、圧縮室Ｃ１，Ｃ２が独立している間は中間圧の冷媒が供給されることがなく、圧縮室Ｃ１，Ｃ２内の圧力を均一に保つことができ、スクロール圧縮機１０３の振動増大を防止できる。
【００５８】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図１６を参照して説明する。
本実施形態の空気調和機の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、スクロール圧縮機のインジェクションポート構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１６を用いてインジェクションポート周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１６は、本実施形態における空気調和機のスクロール圧縮機の構成を説明する部分拡大図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５９】
空気調和機３０１におけるスクロール圧縮機３０３は、図１６に示すように、冷媒を圧縮する固定スクロール３２３および旋回スクロール２５を有している。
固定スクロール３２３の連結壁面（接触部）３２３ｈには、インジェクション流路１７（図１参照。）から供給された中間圧冷媒を圧縮室Ｃに供給する貫通孔であるインジェクションポート（供給部、貫通孔）３１７ｐが形成されている。
インジェクションポート３１７ｐは、壁体２３ｂおよび底面２３ｆ，２３ｇと略平行に形成されているとともに、壁体２３ｂ側に寄った位置に形成されている。
【００６０】
次に上述した空気調和機３０１の作用、および、スクロール圧縮機３０３の作用について説明する。
空気調和機３０１の作用については、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００６１】
スクロール圧縮機３０３における、固定スクロール３２３および旋回スクロール２５の動きと、それに伴う圧縮室Ｃ１，Ｃ２の容積変化、及び、インジェクションポート３１７ｐからの中間圧冷媒の供給タイミングについても、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００６２】
ここで、本実施形態の特徴部である壁体２５ｂによるインジェクションポート３１７ｐの開閉について説明する。
インジェクションポート３１７ｐは、図１６に示すように、連結壁面３２３ｈに形成され、旋回スクロール２５における壁体２５ｂの連結縁２５ｅ（図３（ｂ）参照。）により開閉される。
【００６３】
上記の構成によれば、インジェクションポート３１７ｐが連結壁面３２３ｈに設けられているため、インジェクションポート３１７ｐが端板２３ａの底面（例えば、底面２３ｆや底面２３ｇ）に設けられている場合と比較して、冷媒を供給できる期間を長くすることができる。
連結壁面３２３ｈにおける連結縁２５ｅとの接触は線接触であり、端板２３ａの底面における壁体２５ｂとの接触は面接触のであるため、インジェクションポート３１７ｐを上記連結壁面３２３ｈに設けることにより、壁体２５ｂにより冷媒供給が妨げられる期間が短くなるからである。
【００６４】
〔第４の実施の形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図１７を参照して説明する。
本実施形態の空気調和機の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、スクロール圧縮機のインジェクションポート構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１７を用いてインジェクションポート周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１７は、本実施形態における空気調和機のスクロール圧縮機の構成を説明する部分拡大図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６５】
空気調和機４０１におけるスクロール圧縮機４０３は、図１７に示すように、冷媒を圧縮する固定スクロール４２３および旋回スクロール２５を有している。
固定スクロール４２３の底面２３ｆには、インジェクション流路１７（図１参照。）から供給された中間圧冷媒を圧縮室Ｃに供給する貫通孔であるインジェクションポート（供給部、貫通孔）４１７ｐが形成されている。
具体的には、底面２３ｆの段差部４２の近傍領域であって、旋回スクロール２５のチップシール２６ｂ（図３（ｂ）参照。）が摺動しない範囲Ｌに、インジェクションポート４１７ｐが形成されている。
【００６６】
次に上述した空気調和機４０１の作用、および、スクロール圧縮機４０３の作用について説明する。
空気調和機４０１の作用については、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００６７】
スクロール圧縮機４０３における、固定スクロール４２３および旋回スクロール２５の動きと、それに伴う圧縮室Ｃ１，Ｃ２の容積変化、及び、インジェクションポート４１７ｐからの中間圧冷媒の供給タイミングについても、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００６８】
上記の構成によれば、インジェクションポート４１７ｐが、チップシール２６ｂが摺動しない領域に設けられているため、インジェクションポート４１７ｐとの接触によりチップシール２６ｂが破損されることを防止できる。チップシール２６ｂの破損を防止することにより、壁体２５ｂを挟んで隣接する圧力の異なる圧縮室Ｃ１，Ｃ２間の冷媒漏れを防止でき、スクロール圧縮機４０３の能力低下を防止できる。
【００６９】
〔第５の実施の形態〕
次に、本発明の第５の実施形態について図１８を参照して説明する。
本実施形態の空気調和機の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、スクロール圧縮機に中間圧冷媒を供給するインジェクション流路の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１８を用いてインジェクション流路周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１８は、本実施形態における空気調和機を説明する概略図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７０】
空気調和機５０１は、図１８に示すように、冷媒を圧縮するスクロール圧縮機３と、圧縮された冷媒から潤滑油を分離するオイルセパレータ（油分離器）５０３と、潤滑油が分離された冷媒の熱を放熱させるコンデンサ５と、放熱された冷媒の圧力を減圧させる第１膨張弁７と、減圧された冷媒を気液分離するレシーバ９と、液冷媒をさらに減圧する第２膨張弁１１と、減圧された液冷媒に熱を吸収させるエバポレータ１３と、から概略構成されている。
【００７１】
レシーバ９とスクロール圧縮機３との間には、レシーバ９において気液分離された気体冷媒をスクロール圧縮機３に供給するインジェクション流路（供給部）５１７が配置されている。
オイルセパレータ５０３とインジェクション流路５１７との間には、オイルセパレータ５０３により分離された潤滑油をインジェクション流路５１７に供給するオイル流路５１９が配置されている。オイル流路５１９には絞り５２１が設けられ、絞り５２１により、オイルセパレータ５０３内とインジェクション流路５１７内との圧力差を調整している。
【００７２】
次に上述した空気調和機５０１の作用について説明する。
スクロール圧縮機３により圧縮され高圧となった冷媒は、図１８に示すように、オイルセパレータ５０３に向かって吐出される。オイルセパレータ５０３に流入した冷媒は、スクロール圧縮機３の潤滑油と冷媒とに分離され、分離された冷媒はコンデンサ５に向かって吐出される。
【００７３】
コンデンサ５に流入した冷媒はその熱を外部に放出して凝縮し、第１膨張弁７に向かって流出する。冷媒は第１膨張弁７により減圧され中間圧の冷媒となりレシーバ９に流入する。冷媒はレシーバ９において液冷媒とガス冷媒とに分離され、液冷媒は第２膨張弁１１に向かって流出する。液冷媒は第２膨張弁１１により減圧され低圧の冷媒となり、エバポレータ１３に流入する。低圧の冷媒はエバポレータ１３において外部の空気から熱を奪い、蒸発してガス冷媒となり、スクロール圧縮機３に流入し、再び圧縮される。
【００７４】
一方、レシーバ９において分離されたガス冷媒は、インジェクション流路５１７を介してスクロール圧縮機３に流入する。スクロール圧縮機３に流入した冷媒は再び圧縮される。
オイルセパレータ５０３において分離された潤滑油は、オイル流路５１９によりインジェクション流路５１７に供給される。インジェクション流路５１７に供給された潤滑油は、冷媒とともにスクロール圧縮機３に流入する。
再びスクロール圧縮機３により圧縮された冷媒は、コンデンサ５に吐出され上述のサイクルを繰り返す。
【００７５】
上記の構成によれば、オイルセパレータ５０３により分離された潤滑油を、インジェクションポート１７ｐを介して、スクロール圧縮機３の圧縮室Ｃ１，Ｃ２に戻すことができる。圧縮室Ｃ１，Ｃ２に潤滑油を戻すことにより、シール性を向上させ、圧縮室Ｃ１，Ｃ２からの冷媒漏れを防止でき、スクロール圧縮機３の能力向上、および、空気調和機５０１の能力向上を図ることができる。
【００７６】
なお、本発明の技術範囲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において種々の変更を加えることが可能である。
上記の実施の形態においては、この発明を空気調和機として説明したが、具体的には冷凍機、空調機など、その他各種の空気調和機を適用した機器に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る空気調和機を説明する概略図である。
【図２】図１のスクロール圧縮機の構成を説明する断面図である。
【図３】図２の固定スクロールおよび旋回スクロールの構成を説明する斜視図である。
【図４】図２の固定スクロールと旋回スクロールとの動き、および、圧縮室の変化を説明する図である。
【図５】図２の固定スクロールと旋回スクロールとの動き、および、圧縮室の変化を説明する図である。
【図６】図２の固定スクロールと旋回スクロールとの動き、および、圧縮室の変化を説明する図である。
【図７】図２の固定スクロールと旋回スクロールとの動き、および、圧縮室の変化を説明する図である。
【図８】図２の固定スクロールと旋回スクロールとの動き、および、圧縮室の変化を説明する図である。
【図９】図２の固定スクロールと旋回スクロールとの動き、および、圧縮室の変化を説明する図である。
【図１０】図２の固定スクロールと旋回スクロールとの動き、および、圧縮室の変化を説明する図である。
【図１１】図２の固定スクロールと旋回スクロールとの動き、および、圧縮室の変化を説明する図である。
【図１２】図４から図１１までのインジェクションポートから冷媒が供給される圧縮室の容積変化を示すグラフである。
【図１３】図３のインジェクションポートの他の形成位置を説明する部分拡大図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態における空気調和機のスクロール圧縮機の構成を説明する部分拡大図である。
【図１５】図１４の貫通孔から冷媒が供給される圧縮室の容積変化を示すグラフである。
【図１６】本発明の第３の実施形態における空気調和機のスクロール圧縮機の構成を説明する部分拡大図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態における空気調和機のスクロール圧縮機の構成を説明する部分拡大図である。
【図１８】本発明の第５の実施形態における空気調和機を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００７８】
１，１０１，３０１，４０１，５０１ 空気調和機
３，１０３，３０３，４０３ スクロール圧縮機
５ コンデンサ（放熱器）
７ 第１膨張弁（高圧側減圧部）
１１ 第２膨張弁（低圧側減圧部）
１３ エバポレータ（吸熱器）
１７，５１７ インジェクション流路（供給部）
１７ｐ，１２１，３１７ｐ，４１７ｐ インジェクションポート（供給部、貫通孔）
２３，３２３，４２３ 固定スクロール
２３ａ，２５ａ 端板
２３ｂ，２５ｂ 壁体
２５，１２５ 旋回スクロール
４２，４３ 段差部
４４，４５ 段付部
１１９ 弁構造（制御部）
３２３ｈ 連結壁面（接触部）
５０３ オイルセパレータ（油分離器）
Ｃ，Ｃ１，Ｃ２ 圧縮室
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール圧縮機および空気調和機に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、冷凍・空調装置等の冷凍サイクルに用いられる圧縮機としては、ピストン式やロータリ式やスクロール式の圧縮機が知られている。
これらロータリ圧縮機や、スクロール圧縮機を用いた冷凍サイクルを能力向上させる手法として、放熱器と吸熱器との間に２つの減圧器を備え、これら減圧器を用いて冷媒を２段膨張させ、一の減圧器を通過した後の中間圧を有する冷媒を圧縮機の圧縮行程に供給するガスインジェクション（エコノマイザーサイクル）が知られている。
【０００３】
上述のスクロール圧縮機において、一対の圧縮室に対して供給される冷媒量が不均一になると、これらの圧縮室内の圧力が不均一となり、圧縮過程におけるスクロール圧縮機に働く力のバランスが崩れる。このように、スクロール圧縮機に働く力のバランスが崩れると、スクロール圧縮機の振動が増大するという問題があった。
そのため、スクロール圧縮機の一対の圧縮室に対して、冷媒を均一に供給するさまざまな技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平７−１０３１５２号公報（第３‐４頁、第３図等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１においては、ガスインジェクションサイクルに用いられるスクロール圧縮機の構成が示されている。具体的には、スクロール圧縮機の端版に、一対の圧縮室に対して連通する連通路を形成し、当該連通路を介して、外部から供給された冷媒を一対の圧縮室に供給する構成が開示されている。
この構成によれば、外部から冷媒を供給するインジェクション流路の数を１本にすることができる。そのため、複数のインジェクション流路を用いる場合と比較して、インジェクション流路とスクロール圧縮機の筐体との接触部等におけるシール箇所を減らすことができる。
【０００５】
しかしながら、上述の構成では、一対の圧縮室に対して冷媒を分配する連通路を形成するとともに、冷媒を圧縮室に供給するポートを２ヶ所形成する必要がある。そのため、スクロール圧縮機の構成が複雑となり、製造コストアップにつながるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、ガスインジェクションサイクルによる能力向上を図るとともに、製造コスト上昇を防止することができるスクロール圧縮機および空気調和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】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明のスクロール圧縮機は、それぞれの端版の一側面に渦巻き状の壁体を立設させた固定スクロールおよび旋回スクロールが、互いに噛み合うことにより冷媒を圧縮する複数の圧縮室を形成するスクロール圧縮機であって、前記固定スクロールと旋回スクロールの少なくともいずれか一方の端板の前記一側面には、その高さが前記壁体の渦に沿ってその中心部側で高く外端側で低くなる段差部が設けられるとともに、前記固定スクロールと旋回スクロールのいずれか他方の壁体の上縁には、前記端板の段差部に対応し、複数の部位に分割されかつ該部位の高さが渦の中心部側で低く外端側で高くなる段付部が設けられ、前記冷媒を圧縮中の前記複数の圧縮室に、外部から供給された冷媒を供給する供給部が設けられ、少なくとも前記複数の圧縮室が離間した前記段差部および前記段付部を含む間に、前記供給部から冷媒が供給されることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、複数の圧縮室が離間した段差部および段付部を含む間に、供給部から複数の圧縮室へ冷媒を供給するため、一箇所に設けられた供給部により、複数の圧縮室へ冷媒を供給することができる。そのため、供給部を複数個所に設ける必要がなくなり、製造コスト上昇を防止できる。
これら段差部および段付部と接する複数の圧縮室は、段差部および段付部が離間している隙間を介して連通している。そのため、供給部が一箇所に設けられていても、上記隙間を介して、複数の圧縮室へ冷媒を供給できる。
【０００９】
少なくとも複数の圧縮室が上記隙間を介して連通している間に、外部から複数の圧縮室に冷媒を供給するため、複数の圧縮室がそれぞれ独立している間のみに冷媒を供給する場合と比較して、より容積が大きな圧縮室に冷媒を供給できるため、供給する冷媒量を増やすことができる。そのため、スクロール圧縮機が吐出する単位時間当たりの冷媒量を増やすことができ、例えば、本発明のスクロール圧縮機を用いた空気調和機の冷凍能力を向上させることができる。
【００１０】
上記発明においては、前記供給部が、前記固定スクロールと旋回スクロールの少なくともいずれか一方の端板に設けられた貫通孔であり、該貫通孔が、少なくとも前記複数の圧縮室が離間した前記段差部および前記段付部を含む間に、前記複数の圧縮室と連通する位置に設けられていることが望ましい。
【００１１】
本発明によれば、供給部が端板に設けられた貫通孔であって、複数の圧縮室が離間した段差部および段付部を含む間に、複数の圧縮室と連通する位置に設けられているため、一箇所に設けられた貫通孔により、複数の圧縮室へ冷媒を供給することができる。
【００１２】
上記発明においては、前記供給部が、前記段差部における前記段付部との接触部に設けられていることが望ましい。
【００１３】
本発明によれば、供給部が段差部における段付部との接触部に設けられているため、供給部が端板の一側面に設けられている場合と比較して、冷媒を供給できる期間を長くすることができる。
上記接触部における段差部と段付部との接触は線接触であり、一側面における端板と壁体との接触は面接触であるため、供給部を上記接触部に設けることにより、壁体により冷媒供給が妨げられる期間が短くなるからである。
【００１４】
上記発明においては、前記壁体の上縁における、前記段付部からうずの中心部側の領域、および、前記段付部から外端側の領域には、前記端板と接触するシール部材が設けられ、前記端板における前記シール部材が摺動しない領域に、前記供給部が設けられていることが望ましい。
【００１５】
本発明によれば、供給部が、シール部材が摺動しない領域に設けられているため、供給部によりシール部材が破損されることを防止できる。シール部材の破損を防止することにより、壁体を挟んで隣接する圧力の異なる圧縮室間の冷媒漏れを防止でき、スクロール圧縮機の能力低下を防止できる。
【００１６】
上記発明においては、前記供給部から前記複数の圧縮室への前記冷媒の供給を制御する制御部を有し、該制御部が、前記段差部と前記段付部とが離間している間に、前記供給部から冷媒が供給されるように制御することが望ましい。
【００１７】
本発明によれば、制御部が、段差部と段付部とが離間している間に供給部から冷媒が供給されるように制御しているため、複数の圧縮室が独立している間は、一の圧縮室のみに冷媒が供給されることがない。そのため、複数の圧縮室それぞれの圧力が均一に保たれ、スクロール圧縮機の振動増大を防止できる。
【００１８】
本発明の空気調和機は、上記本発明のスクロール圧縮機と、該スクロール圧縮機により圧縮された冷媒から潤滑油を分離する油分離器と、該スクロール圧縮機により圧縮された冷媒の熱を放熱させる放熱器と、放熱された冷媒の圧力を減圧させる高圧側減圧部と、減圧された冷媒を更に減圧させる低圧側減圧部と、該低圧側減圧部で減圧された冷媒に熱を吸収させる吸熱器と、を有し、前記スクロール圧縮機の供給部には、前記高圧側減圧部により減圧された冷媒と、前記油分離器により分離された前記潤滑油と、が供給されることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、油分離器により分離された潤滑油を、供給部を介して、スクロール圧縮機の圧縮室に戻すことができる。圧縮室に潤滑油を戻すことにより、圧縮室からの冷媒漏れを防止でき、スクロール圧縮機の能力向上、および、空気調和機の能力向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のスクロール圧縮機および空気調和機によれば、複数の圧縮室が離間した段差部および段付部を含む間に、供給部から複数の圧縮室へ冷媒を供給するため、一箇所に設けられた供給部により、複数の圧縮室へ冷媒を供給することができる。そのため、供給部を複数個所に設ける必要がなくなり、製造コスト上昇を防止できるという効果を奏する。
【００２１】
少なくとも複数の圧縮室が上記隙間を介して連通している間に、外部から複数の圧縮室に冷媒を供給するため、複数の圧縮室がそれぞれ独立している間のみに冷媒を供給する場合と比較して、より容積が大きな圧縮室に冷媒を供給できるため、供給する冷媒量を増やすことができる。そのため、スクロール圧縮機が吐出する単位時間当たりの冷媒量を増やすことができ、例えば、本発明のスクロール圧縮機を用いた空気調和機の冷凍能力を向上させることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
〔第１の実施形態〕
以下、本発明の第１の実施形態について図１から図１３を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る空気調和機を説明する概略図である。
空気調和機１は、図１に示すように、冷媒を圧縮するスクロール圧縮機３と、圧縮された冷媒の熱を放熱させるコンデンサ（放熱器）５と、放熱された冷媒の圧力を減圧させる第１膨張弁（高圧側減圧部）７と、減圧された冷媒を気液分離するレシーバ９と、液冷媒をさらに減圧する第２膨張弁（低圧側減圧部）１１と、減圧された液冷媒に熱を吸収させるエバポレータ（吸熱器）１３と、から概略構成されている。
レシーバ９とスクロール圧縮機３との間には、レシーバ９において気液分離された気体冷媒をスクロール圧縮機３に供給するインジェクション流路（供給部）１７が配置されている。
【００２３】
図２は、図１のスクロール圧縮機の構成を説明する断面図である。
スクロール圧縮機３は、図２に示すように、密封容器であるハウジング２１と、冷媒を圧縮する固定スクロール２３および旋回スクロール２５と、旋回スクロール２５を回転駆動するモータ２７と、から概略構成されている。
ハウジング２１には、ハウジング２１内を高圧室ＨＲと低圧室ＬＲとに分離するディスチャージカバー２９と、エバポレータ１３から冷媒を低圧室ＬＲに導く吸入管３１と、高圧室ＨＲから冷媒をコンデンサ５に導く吐出管３３と、固定スクロール２３および旋回スクロール２５を支持するフレーム３５と、が設けられている。
【００２４】
旋回スクロール２５とモータ２７との間には、モータ２７の回転力を旋回スクロールに伝える回転シャフト３７が設けられている。
フレーム３５と旋回スクロール２５との間には、旋回スクロール２５の自転を防止するオルダムリング３９が設けられている。
【００２５】
図３は、図２の固定スクロールおよび旋回スクロールの構成を説明する斜視図である。
固定スクロール２３は、図３（ａ）に示すように、端板２３ａの一側面に渦巻き状の壁体２３ｂが立設された構成となっている。旋回スクロール２５は、図３（ｂ）に示すように、固定スクロール２３と同様に端板２５ａの一側面に渦巻き状の壁体２５ｂが立設された構成となっており、特に壁体２５ｂは固定スクロール２３側の壁体２３ｂと実質的に同一形状をなしている。旋回スクロール２５は固定スクロール２３に対して相互に公転旋回半径だけ偏心し、かつ、１８０度だけ位相をずらした状態で、壁体２３ｂ，２５ｂ同士を噛み合わせて組み付けられている。
【００２６】
この場合、図２に示すように、旋回スクロール２５は、モータ２７で駆動される回転シャフト３７の上端に設けられて旋回運動する偏心ピン３７ａ及びオルダムリング３９の作用により、固定スクロール２３に対して公転旋回運動を行うようになっている。
一方、固定スクロール２３は、ハウジング２１に固定されており、端板２３ａの背面中央には圧縮された流体の吐出ポート３２が設けられている。
【００２７】
固定スクロール２３の端板２３ａには、壁体２３ｂが立設された一側面に、壁体２３ｂの渦方向に沿って中心部側で高く外端側で低くなるよう形成された段差部４２を備えている。旋回スクロール２５側の端板２５ａも固定スクロール２３の端板２３ａと同様に、壁体２５ｂが立設された一側面に、壁体２５ｂの渦方向に沿って中心部側で高く外端側で低くなるよう形成された段差部４３を備えている。
【００２８】
端板２３ａの底面は、段差部４２が形成されていることにより、中心部側に設けられた底の浅い底面２３ｆと外端側に設けられた底の深い底面２３ｇとの２つの部位に分けられている。隣り合う底面２３ｆ，２３ｇ間には、段差部４２を構成し、前記底面２３ｆ，２３ｇを繋いで垂直に切り立つ連結壁面２３ｈが存在している。
端板２５ａの底面も上述した端板２３ａと同様に、段差部４３が形成されていることにより、中心部側に設けられた底の浅い底面２５ｆと外端側に設けられた底の深い底面２５ｇとの２つの部位に分けられている。隣り合う底面２５ｆ，２５ｇ間には、段差部４３を構成し、前記底面２５ｆ，２５ｇを繋いで垂直に切り立つ連結壁面２５ｈが存在している。
【００２９】
また、固定スクロール２３側の壁体２３ｂは、旋回スクロール２５の段差部４３に対応し、その渦巻き状の上縁が２つの部位に分割され、かつ、渦の中心部側で低く外端側で高い段付部４４となっている。旋回スクロール２５側の壁体２５ｂも壁体２３ｂと同様に、固定スクロール２３の段差部４２に対応し、渦巻き状の上縁が２つの部位に分割され、かつ、渦の中心部側で低く外端側で高い段付部４５となっている。
【００３０】
具体的には、壁体２３ｂの上縁は、中心部寄りに設けられた低位の上縁２３ｃと外終端寄りに設けられた高位の上縁２３ｄとの２つの部位に分けられ、隣り合う上縁２３ｃ，２３ｄ間には、両者を繋いで旋回面に垂直な連結縁２３ｅが形成されている。壁体２５ｂの上縁も上述した壁体２３ｂと同様に、中心部寄りに設けられた低位の上縁２５ｃと外終端寄りに設けられた高位の上縁２５ｄとの２つの部位に分けられ、隣り合う上縁２５ｃ，２５ｄ間には、両者を繋いで旋回面に垂直な連結縁２５ｅが形成されている。
【００３１】
連結縁２３ｅは、壁体２３ｂを旋回スクロール２５の方向から見ると壁体２３ｂの内外両側面に滑らかに連続し壁体２３ｂの肉厚に等しい直径を有する半円形をなしている。また、連結縁２５ｅも連結縁２３ｅと同様に、壁体２５ｂの内外両側面に滑らかに連続し壁体２５ｂの肉厚に等しい直径を有する半円形をなしている。
また、連結壁面２３ｈは、端板２３ａを旋回軸方向から見ると旋回スクロールの旋回に伴って連結縁２５ｅが描く包絡線に一致する円弧をなしている。また、連結壁面２５ｈも連結壁面２３ｈと同様に、連結縁２３ｅが描く包絡線に一致する円弧をなしている。
【００３２】
固定スクロール２３の壁体２３ｂには、上縁２３ｃ，２３ｄに連結縁２３ｅの近傍で二つに分断されたチップシール２４ａ，２４ｂが設けられている。同様に、旋回スクロール２５の壁体２５ｂには、上縁２５ｃ，２５ｄに連結縁２５ｅの近傍で二つに分断されたチップシール２６ａ，２６ｂが設けられている。これらのチップシールは、旋回スクロール２５と固定スクロール２３との間において、上縁（歯先）と底面（歯底）との間に形成されるチップシール隙間をシールして圧縮したガス流体の漏れを最小限に抑えるものである。
【００３３】
すなわち、固定スクロール２３に旋回スクロール２５を組み付けると、低位の上縁２５ｃに設けたチップシール２６ｂが底の浅い底面２３ｆに接触し、高位の上縁２５ｄに設けたチップシール２６ａが底の深い底面２３ｇに接触する。同時に、低位の上縁２３ｃに設けたチップシール２４ａが底の浅い底面２５ｆに接触し、高位の上縁２３ｄに設けたチップシール２４ｂが底の深い底面２５ｇに接触する。
この結果、両スクロール２３，２５間には、互いに向かい合う端板２３ａ，２５ａと壁体２３ｂ，２５ｂとに区画された複数の圧縮室Ｃが形成される。
なお、図３においては、固定スクロール２３の段付形状を示すため、固定スクロール２３の上下を逆にして図示されている。
【００３４】
また、図３（ａ）に示すように、固定スクロール２３の端板２３ａの底面には、インジェクション流路１７と接続されているインジェクションポート（供給部、貫通孔）１７ｐが形成されている。インジェクションポート１７ｐは、底面の内の底の深い底面２３ｇであって、段差部４２の連結壁面２３ｈの近傍領域に形成されている。
【００３５】
次に上述した空気調和機１の作用について説明する。
スクロール圧縮機３により圧縮され高圧となった冷媒は、図１に示すように、コンデンサ５に向かって吐出される。コンデンサ５に流入した冷媒はその熱を外部に放出して凝縮し、第１膨張弁７に向かって流出する。冷媒は第１膨張弁７により減圧され中間圧の冷媒となりレシーバ９に流入する。冷媒はレシーバ９において液冷媒とガス冷媒とに分離され、液冷媒は第２膨張弁１１に向かって流出する。液冷媒は第２膨張弁１１により減圧され低圧の冷媒となり、エバポレータ１３に流入する。低圧の冷媒はエバポレータ１３において外部の空気から熱を奪い、蒸発してガス冷媒となり、スクロール圧縮機３に流入し、再び圧縮される。
【００３６】
一方、レシーバ９において分離されたガス冷媒は、インジェクション流路１７を介してスクロール圧縮機３に流入する。スクロール圧縮機３に流入した冷媒は再び圧縮される。
再びスクロール圧縮機３により圧縮された冷媒は、コンデンサ５に吐出され上述のサイクルを繰り返す。
【００３７】
次にスクロール圧縮機３の作用について説明する。
図４（ａ）から図１１（ｏ）は、図２の固定スクロールと旋回スクロールとの動き、および、圧縮室の変化を説明する図である。図４（ａ）から図１１（ｏ）は、固定スクロール側から固定スクロールおよび旋回スクロールを見た透視図である。図１２は、図４（ａ）から図１１（ｏ）までのインジェクションポートから冷媒が供給される圧縮室の容積変化を示すグラフである。
【００３８】
図４（ａ）は、ある旋回角における固定スクロール２３と旋回スクロール２５との相対位置を示している。圧縮室Ｃは固定スクロール２３および旋回スクロール２５の外終端近傍に位置し、低圧室ＬＲ（図２参照）に対してまだ締め切られていない。
また、固定スクロール２３の段差部４２と旋回スクロール２５の段付部４５とは離間しており、旋回スクロール２５の段差部４３と固定スクロール２３の段付部４４とは離間している。
【００３９】
その後、旋回角が進むと、それぞれ図４（ｂ），図５（ｃ）に示すように、圧縮室Ｃは、各スクロール２３，２５における壁体２３ｂ，２５ｂの渦方向に沿って中心部側へ移動する。
また、図５（ｃ）のときに、段差部４２と段付部４５、および、段差部４３と段付部４４とは接触する。
【００４０】
さらに、旋回角が進むと、それぞれ図５（ｄ），図６（ｅ）に示すように、圧縮室Ｃは、各スクロール２３，２５における壁体２３ｂ，２５ｂの渦方向に沿って中心部側へ移動する。
スクロール最外周部壁面が相手スクロール壁面と接触するとき、圧縮室Ｃは低圧室ＬＲに対して締め切られ、一対の独立した空間Ｃ１，Ｃ２となる。この時の圧縮室Ｃ１の容積は、図１２におけるＤである。以後、旋回角が進むにつれて圧縮室Ｃ（Ｃ１，Ｃ２）の容積は、図１２に示すように、小さくなり、圧縮室内の冷媒は圧縮される。
また、この直後に、一方の圧縮室Ｃ１の中心部側端が、インジェクションポート１７ｐと連通し、第１膨張弁７により減圧された中間圧の冷媒がインジェクション流路１７を介して、圧縮室Ｃ１に供給され始める（図１２中のＥ点）。
【００４１】
さらに圧縮が進むと、それぞれ図６（ｆ），図７（ｇ），（ｈ）に示すように、圧縮室Ｃ１，Ｃ２は、各スクロール２３，２５における壁体２３ｂ，２５ｂの渦方向に沿って中心部側へ移動する。
この間、段差部４２と段付部４５、および、段差部４３と段付部４４とは接触し続けているため、圧縮室Ｃ１，Ｃ２は独立した空間として隔離されている。また、圧縮室Ｃ１に対してインジェクションポート１７ｐに対して中間圧の冷媒が供給され続けている。
【００４２】
図８（ｉ）の位置まで圧縮すると、段差部４２と段付部４５、および、段差部４３と段付部４４との接触が終了する。
以後、段差部４２と段付部４５、および、段差部４３と段付部４４が離間する。すると、固定スクロール２３の壁体２３ｂおよび旋回スクロール２５の壁体２５ｂを挟んで隣接していた圧縮室Ｃ１，Ｃ２が、段差部４２と段付部４５、および、段差部４３と段付部４４の離間部を介して連通する（図１２のＩ点）。
【００４３】
さらに圧縮が進むと、図８（ｊ），図９（ｋ），（ｌ），図１０（ｍ），（ｎ）に示すように、連通した圧縮室Ｃ１，Ｃ２は、各スクロール２３，２５における壁体２３ｂ，２５ｂの渦方向に沿って中心部側へ移動する。
この間、インジェクションポート１７ｐから圧縮室Ｃ１に供給された中間圧の冷媒は、段差部４２と段付部４５、および、段差部４３と段付部４４の離間部を介して、圧縮室Ｃ１，Ｃ２内を自由に流通する。そのため、圧縮室Ｃ１，Ｃ２内の圧力は均一に保たれる。
【００４４】
図１１（ｏ）の位置まで圧縮すると、段差部４２と段付部４５、および、段差部４３と段付部４４とが再び接触し、圧縮室Ｃ１，Ｃ２は再び独立した空間となる（図１２のＯ点）。
また、この直前に、インジェクションポート１７ｐの上に旋回スクロール２５の壁体２５ｂが移動する。そのため圧縮室Ｃ１との連通が閉ざされるとともに、圧縮室Ｃ１は更に渦方向の中心側へ移動するため、圧縮室Ｃ１への中間圧の冷媒供給が終了する（図１２のＭ点）。
以後、旋回角が進むにつれて圧縮室Ｃ１，Ｃ２は渦方向の中心側へ移動し、最後には吐出ポート３２と連通して、圧縮した冷媒を高圧室ＨＲに向けて吐出する（図２参照）。
【００４５】
上記の構成によれば、圧縮室Ｃ１，Ｃ２が離間した段差部４２と段付部４５、および、段差部４３と段付部４４との隙間を介して連通している間にも、一箇所に設けられたインジェクションポート１７ｐから圧縮室Ｃ１に、第１膨張弁７により減圧された中間圧の冷媒を供給することができる。つまり、インジェクションポート１７ｐから供給された中間圧の冷媒は、圧縮室Ｃ１、上記隙間を介して圧縮室Ｃ２にも供給されるため、圧縮室Ｃ１，Ｃ２の圧力バランスを取ることができる。
その結果、スクロール圧縮機３における圧縮室Ｃ１，Ｃ２の圧力バランスの崩れによる振動増大を防止できる。
【００４６】
圧縮部Ｃ１，Ｃ２が上記隙間を介して連通している間にも、インジェクションポート１７ｐから中間圧の冷媒を供給するため、圧縮部Ｃ１，Ｃ２がそれぞれ独立している間のみに冷媒を供給する場合と比較して、より容積が大きな圧縮部Ｃ１，Ｃ２に冷媒を供給できるため、供給する冷媒量を増やすことができる。
そのため、スクロール圧縮機３が吐出する単位時間当たりの冷媒量を増やすことができ、空気調和機１の冷凍能力を向上させることができる。
【００４７】
図１３は、図３のインジェクションポートの他の形成位置を説明する部分拡大図である。
なお、インジェクションポート１７ｐは、図３（ａ）に示すように、固定スクロール２３の底面２３ｇにおける段差部４２の連結壁面２３ｈの近傍領域に形成されていてもよいし、図１３に示すように、固定スクロール２３の底面２３ｆにおける連結壁面２３ｈの近傍領域に形成されていてもよい。
さらには、インジェクションポート１７ｐは、底面２３ｆにおける連結壁面２３ｈから離れた領域に形成されていてもよい。ただし、少なくとも圧縮室Ｃ１，Ｃ２が連通している間に、インジェクションポート１７ｐと圧縮室Ｃ１とが連通する位置にインジェクションポート１７ｐを形成する必要がある。
【００４８】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図１４および図１５を参照して説明する。
本実施形態の空気調和機の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、スクロール圧縮機のインジェクションポート周辺構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１４および図１５を用いてインジェクションポート周辺構成のみを説明し、その他構成要素等の説明を省略する。
図１４は、本実施形態における空気調和機のスクロール圧縮機の構成を説明する部分拡大図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４９】
空気調和機１０１におけるスクロール圧縮機１０３は、図１４に示すように、密封容器であるハウジング２１と、冷媒を圧縮する固定スクロール２３および旋回スクロール１２５と、固定スクロール２３および旋回スクロール１２５を支持するフレーム１３５と、を有している。
【００５０】
スクロール圧縮機１０３には、レシーバ９（図１参照）において気液分離された中間圧冷媒をスクロール圧縮機１０３に供給するインジェクション流路１１７が接続されている。インジェクション流路１１７は、ハウジング２１およびフレーム１３５を経由して旋回スクロール１２５から圧縮室Ｃに中間圧冷媒を供給できるように構成されている。
インジェクション流路１１７には、フレーム１３５と旋回スクロール１２５との間に中間圧冷媒の流れを制御する弁構造（制御部）１１９が設けられている。
【００５１】
弁構造１１９は、フレーム１３５に形成された溝部１２０と、旋回スクロール１２５に形成された貫通孔であるインジェクションポート（供給部、貫通孔）１２１と、から構成されている。溝部１２０は、固定スクロール２３と旋回スクロール１２５とが所定の位置関係にある場合にのみ、インジェクションポート１２１と連通する形状に形成されている。
具体的には、インジェクションポート１２１と連通する圧縮室Ｃ１が、段差部４２と段付部４５、および、段差部４３と段付部４４との隙間を介して、他の圧縮室Ｃ２と連通する間のみ、溝部１２０とインジェクションポート１２１とが連通するように溝部１２０の形状が決定されている。
【００５２】
次に上述した空気調和機１０１の作用、および、スクロール圧縮機１０３の作用について説明する。
空気調和機１０１の作用については、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００５３】
スクロール圧縮機１０３における、固定スクロール２３および旋回スクロール１２５の動きと、それに伴う圧縮室Ｃ１，Ｃ２の容積変化については、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００５４】
ここで、スクロール圧縮機１０３における、圧縮室Ｃ１，Ｃ２の容積変化と、インジェクションポート１２１からの中間圧冷媒の供給のタイミングについて説明する。
図１５は、図１４の貫通孔から冷媒が供給される圧縮室の容積変化を示すグラフである。
圧縮室Ｃ１が締め切られてから（図１５のＤ点）、圧縮室Ｃ１とインジェクションポート１２１とが連通する（図１５のＥ点）までは、第１の実施形態と同様に、インジェクションポート１２１から中間圧の冷媒は圧縮室Ｃ１に供給されていいない。
【００５５】
圧縮室Ｃ１とインジェクションポート１２１とが連通した後、段差部４２と段付部４５、および、段差部４３と段付部４４とが離間し、その隙間を介して圧縮室Ｃ１が他の圧縮室Ｃ２と連通する（図１５のＩ点）までの間は、弁構造１１９の溝部１２０とインジェクションポート１２１とが連通していない（図１４参照）。そのため、図１５のＥ点からＩ点までの間は、インジェクションポート１２１から中間圧の冷媒が圧縮室Ｃ１に供給されていない。
圧縮室Ｃ１と圧縮室Ｃ２とが連通した後は、溝部１２０とインジェクションポート１２１とが連通し（図１４参照）、インジェクションポート１２１から圧縮室Ｃ１および圧縮室Ｃ２に中間圧の冷媒が供給される。
【００５６】
その後、段差部４２と段付部４５、および、段差部４３と段付部４４とが再び接触し、圧縮室Ｃ１，Ｃ２は再び独立した空間となると（図１５のＯ点）、弁構造１１９の溝部１２０とインジェクションポート１２１との連通が絶たれる（図１４参照）。
以後、旋回角が進むにつれて圧縮室Ｃ１，Ｃ２は渦方向の中心側へ移動し、最後には吐出ポート３２と連通して、圧縮した冷媒を高圧室ＨＲに向けて吐出する（図２参照）。
【００５７】
上記の構成によれば、弁構造１１９が、圧縮室Ｃ１，Ｃ２が連通している間のみに、インジェクションポート１２１から中間圧の冷媒が供給されるように制御している。そのため、圧縮室Ｃ１，Ｃ２が独立している間は中間圧の冷媒が供給されることがなく、圧縮室Ｃ１，Ｃ２内の圧力を均一に保つことができ、スクロール圧縮機１０３の振動増大を防止できる。
【００５８】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図１６を参照して説明する。
本実施形態の空気調和機の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、スクロール圧縮機のインジェクションポート構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１６を用いてインジェクションポート周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１６は、本実施形態における空気調和機のスクロール圧縮機の構成を説明する部分拡大図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００５９】
空気調和機３０１におけるスクロール圧縮機３０３は、図１６に示すように、冷媒を圧縮する固定スクロール３２３および旋回スクロール２５を有している。
固定スクロール３２３の連結壁面（接触部）３２３ｈには、インジェクション流路１７（図１参照。）から供給された中間圧冷媒を圧縮室Ｃに供給する貫通孔であるインジェクションポート（供給部、貫通孔）３１７ｐが形成されている。
インジェクションポート３１７ｐは、壁体２３ｂおよび底面２３ｆ，２３ｇと略平行に形成されているとともに、壁体２３ｂ側に寄った位置に形成されている。
【００６０】
次に上述した空気調和機３０１の作用、および、スクロール圧縮機３０３の作用について説明する。
空気調和機３０１の作用については、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００６１】
スクロール圧縮機３０３における、固定スクロール３２３および旋回スクロール２５の動きと、それに伴う圧縮室Ｃ１，Ｃ２の容積変化、及び、インジェクションポート３１７ｐからの中間圧冷媒の供給タイミングについても、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００６２】
ここで、本実施形態の特徴部である壁体２５ｂによるインジェクションポート３１７ｐの開閉について説明する。
インジェクションポート３１７ｐは、図１６に示すように、連結壁面３２３ｈに形成され、旋回スクロール２５における壁体２５ｂの連結縁２５ｅ（図３（ｂ）参照。）により開閉される。
【００６３】
上記の構成によれば、インジェクションポート３１７ｐが連結壁面３２３ｈに設けられているため、インジェクションポート３１７ｐが端板２３ａの底面（例えば、底面２３ｆや底面２３ｇ）に設けられている場合と比較して、冷媒を供給できる期間を長くすることができる。
連結壁面３２３ｈにおける連結縁２５ｅとの接触は線接触であり、端板２３ａの底面における壁体２５ｂとの接触は面接触のであるため、インジェクションポート３１７ｐを上記連結壁面３２３ｈに設けることにより、壁体２５ｂにより冷媒供給が妨げられる期間が短くなるからである。
【００６４】
〔第４の実施の形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図１７を参照して説明する。
本実施形態の空気調和機の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、スクロール圧縮機のインジェクションポート構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１７を用いてインジェクションポート周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１７は、本実施形態における空気調和機のスクロール圧縮機の構成を説明する部分拡大図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６５】
空気調和機４０１におけるスクロール圧縮機４０３は、図１７に示すように、冷媒を圧縮する固定スクロール４２３および旋回スクロール２５を有している。
固定スクロール４２３の底面２３ｆには、インジェクション流路１７（図１参照。）から供給された中間圧冷媒を圧縮室Ｃに供給する貫通孔であるインジェクションポート（供給部、貫通孔）４１７ｐが形成されている。
具体的には、底面２３ｆの段差部４２の近傍領域であって、旋回スクロール２５のチップシール２６ｂ（図３（ｂ）参照。）が摺動しない範囲Ｌに、インジェクションポート４１７ｐが形成されている。
【００６６】
次に上述した空気調和機４０１の作用、および、スクロール圧縮機４０３の作用について説明する。
空気調和機４０１の作用については、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００６７】
スクロール圧縮機４０３における、固定スクロール４２３および旋回スクロール２５の動きと、それに伴う圧縮室Ｃ１，Ｃ２の容積変化、及び、インジェクションポート４１７ｐからの中間圧冷媒の供給タイミングについても、第１の実施形態と同様であるので、その説明を省略する。
【００６８】
上記の構成によれば、インジェクションポート４１７ｐが、チップシール２６ｂが摺動しない領域に設けられているため、インジェクションポート４１７ｐとの接触によりチップシール２６ｂが破損されることを防止できる。チップシール２６ｂの破損を防止することにより、壁体２５ｂを挟んで隣接する圧力の異なる圧縮室Ｃ１，Ｃ２間の冷媒漏れを防止でき、スクロール圧縮機４０３の能力低下を防止できる。
【００６９】
〔第５の実施の形態〕
次に、本発明の第５の実施形態について図１８を参照して説明する。
本実施形態の空気調和機の基本構成は、第１の実施形態と同様であるが、第１の実施形態とは、スクロール圧縮機に中間圧冷媒を供給するインジェクション流路の構成が異なっている。よって、本実施形態においては、図１８を用いてインジェクション流路周辺のみを説明し、その他の構成要素等の説明を省略する。
図１８は、本実施形態における空気調和機を説明する概略図である。
なお、第１の実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００７０】
空気調和機５０１は、図１８に示すように、冷媒を圧縮するスクロール圧縮機３と、圧縮された冷媒から潤滑油を分離するオイルセパレータ（油分離器）５０３と、潤滑油が分離された冷媒の熱を放熱させるコンデンサ５と、放熱された冷媒の圧力を減圧させる第１膨張弁７と、減圧された冷媒を気液分離するレシーバ９と、液冷媒をさらに減圧する第２膨張弁１１と、減圧された液冷媒に熱を吸収させるエバポレータ１３と、から概略構成されている。
【００７１】
レシーバ９とスクロール圧縮機３との間には、レシーバ９において気液分離された気体冷媒をスクロール圧縮機３に供給するインジェクション流路（供給部）５１７が配置されている。
オイルセパレータ５０３とインジェクション流路５１７との間には、オイルセパレータ５０３により分離された潤滑油をインジェクション流路５１７に供給するオイル流路５１９が配置されている。オイル流路５１９には絞り５２１が設けられ、絞り５２１により、オイルセパレータ５０３内とインジェクション流路５１７内との圧力差を調整している。
【００７２】
次に上述した空気調和機５０１の作用について説明する。
スクロール圧縮機３により圧縮され高圧となった冷媒は、図１８に示すように、オイルセパレータ５０３に向かって吐出される。オイルセパレータ５０３に流入した冷媒は、スクロール圧縮機３の潤滑油と冷媒とに分離され、分離された冷媒はコンデンサ５に向かって吐出される。
【００７３】
コンデンサ５に流入した冷媒はその熱を外部に放出して凝縮し、第１膨張弁７に向かって流出する。冷媒は第１膨張弁７により減圧され中間圧の冷媒となりレシーバ９に流入する。冷媒はレシーバ９において液冷媒とガス冷媒とに分離され、液冷媒は第２膨張弁１１に向かって流出する。液冷媒は第２膨張弁１１により減圧され低圧の冷媒となり、エバポレータ１３に流入する。低圧の冷媒はエバポレータ１３において外部の空気から熱を奪い、蒸発してガス冷媒となり、スクロール圧縮機３に流入し、再び圧縮される。
【００７４】
一方、レシーバ９において分離されたガス冷媒は、インジェクション流路５１７を介してスクロール圧縮機３に流入する。スクロール圧縮機３に流入した冷媒は再び圧縮される。
オイルセパレータ５０３において分離された潤滑油は、オイル流路５１９によりインジェクション流路５１７に供給される。インジェクション流路５１７に供給された潤滑油は、冷媒とともにスクロール圧縮機３に流入する。
再びスクロール圧縮機３により圧縮された冷媒は、コンデンサ５に吐出され上述のサイクルを繰り返す。
【００７５】
上記の構成によれば、オイルセパレータ５０３により分離された潤滑油を、インジェクションポート１７ｐを介して、スクロール圧縮機３の圧縮室Ｃ１，Ｃ２に戻すことができる。圧縮室Ｃ１，Ｃ２に潤滑油を戻すことにより、シール性を向上させ、圧縮室Ｃ１，Ｃ２からの冷媒漏れを防止でき、スクロール圧縮機３の能力向上、および、空気調和機５０１の能力向上を図ることができる。
【００７６】
なお、本発明の技術範囲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において種々の変更を加えることが可能である。
上記の実施の形態においては、この発明を空気調和機として説明したが、具体的には冷凍機、空調機など、その他各種の空気調和機を適用した機器に適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る空気調和機を説明する概略図である。
【図２】図１のスクロール圧縮機の構成を説明する断面図である。
【図３】図２の固定スクロールおよび旋回スクロールの構成を説明する斜視図である。
【図４】図２の固定スクロールと旋回スクロールとの動き、および、圧縮室の変化を説明する図である。
【図５】図２の固定スクロールと旋回スクロールとの動き、および、圧縮室の変化を説明する図である。
【図６】図２の固定スクロールと旋回スクロールとの動き、および、圧縮室の変化を説明する図である。
【図７】図２の固定スクロールと旋回スクロールとの動き、および、圧縮室の変化を説明する図である。
【図８】図２の固定スクロールと旋回スクロールとの動き、および、圧縮室の変化を説明する図である。
【図９】図２の固定スクロールと旋回スクロールとの動き、および、圧縮室の変化を説明する図である。
【図１０】図２の固定スクロールと旋回スクロールとの動き、および、圧縮室の変化を説明する図である。
【図１１】図２の固定スクロールと旋回スクロールとの動き、および、圧縮室の変化を説明する図である。
【図１２】図４から図１１までのインジェクションポートから冷媒が供給される圧縮室の容積変化を示すグラフである。
【図１３】図３のインジェクションポートの他の形成位置を説明する部分拡大図である。
【図１４】本発明の第２の実施形態における空気調和機のスクロール圧縮機の構成を説明する部分拡大図である。
【図１５】図１４の貫通孔から冷媒が供給される圧縮室の容積変化を示すグラフである。
【図１６】本発明の第３の実施形態における空気調和機のスクロール圧縮機の構成を説明する部分拡大図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態における空気調和機のスクロール圧縮機の構成を説明する部分拡大図である。
【図１８】本発明の第５の実施形態における空気調和機を説明する概略図である。
【符号の説明】
【００７８】
１，１０１，３０１，４０１，５０１ 空気調和機
３，１０３，３０３，４０３ スクロール圧縮機
５ コンデンサ（放熱器）
７ 第１膨張弁（高圧側減圧部）
１１ 第２膨張弁（低圧側減圧部）
１３ エバポレータ（吸熱器）
１７，５１７ インジェクション流路（供給部）
１７ｐ，１２１，３１７ｐ，４１７ｐ インジェクションポート（供給部、貫通孔）
２３，３２３，４２３ 固定スクロール
２３ａ，２５ａ 端板
２３ｂ，２５ｂ 壁体
２５，１２５ 旋回スクロール
４２，４３ 段差部
４４，４５ 段付部
１１９ 弁構造（制御部）
３２３ｈ 連結壁面（接触部）
５０３ オイルセパレータ（油分離器）
Ｃ，Ｃ１，Ｃ２ 圧縮室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの端版の一側面に渦巻き状の壁体を立設させた固定スクロールおよび旋回スクロールが、互いに噛み合うことにより冷媒を圧縮する複数の圧縮室を形成するスクロール圧縮機であって、
前記固定スクロールと旋回スクロールの少なくともいずれか一方の端板の前記一側面には、その高さが前記壁体の渦に沿ってその中心部側で高く外端側で低くなる段差部が設けられるとともに、
前記固定スクロールと旋回スクロールのいずれか他方の壁体の上縁には、前記端板の段差部に対応し、複数の部位に分割されかつ該部位の高さが渦の中心部側で低く外端側で高くなる段付部が設けられ、
前記冷媒を圧縮中の前記複数の圧縮室に、外部から供給された冷媒を供給する供給部が設けられ、
少なくとも前記複数の圧縮室が離間した前記段差部および前記段付部を含む間に、前記供給部から冷媒が供給されることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記供給部が、前記固定スクロールと旋回スクロールの少なくともいずれか一方の端板に設けられた貫通孔であり、
該貫通孔が、少なくとも前記複数の圧縮室が離間した前記段差部および前記段付部を含む間に、前記複数の圧縮室と連通する位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記供給部が、前記段差部における前記段付部との接触部に設けられていることを特徴とする請求項１記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記壁体の上縁における、前記段付部からうずの中心部側の領域、および、前記段付部から外端側の領域には、前記端板と接触するシール部材が設けられ、
前記端板における前記シール部材が摺動しない領域に、前記供給部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記供給部から前記複数の圧縮室への前記冷媒の供給を制御する制御部を有し、
該制御部が、前記段差部と前記段付部とが離間している間に、前記供給部から冷媒が供給されるように制御することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のスクロール圧縮機と、
該スクロール圧縮機により圧縮された冷媒から潤滑油を分離する油分離器と、
該スクロール圧縮機により圧縮された冷媒の熱を放熱させる放熱器と、
放熱された冷媒の圧力を減圧させる高圧側減圧部と、
減圧された冷媒を更に減圧させる低圧側減圧部と、
該低圧側減圧部で減圧された冷媒に熱を吸収させる吸熱器と、を有し、
前記スクロール圧縮機の供給部には、前記高圧側減圧部により減圧された冷媒と、前記油分離器により分離された前記潤滑油と、が供給されることを特徴とする空気調和機。
【請求項１】
それぞれの端版の一側面に渦巻き状の壁体を立設させた固定スクロールおよび旋回スクロールが、互いに噛み合うことにより冷媒を圧縮する複数の圧縮室を形成するスクロール圧縮機であって、
前記固定スクロールと旋回スクロールの少なくともいずれか一方の端板の前記一側面には、その高さが前記壁体の渦に沿ってその中心部側で高く外端側で低くなる段差部が設けられるとともに、
前記固定スクロールと旋回スクロールのいずれか他方の壁体の上縁には、前記端板の段差部に対応し、複数の部位に分割されかつ該部位の高さが渦の中心部側で低く外端側で高くなる段付部が設けられ、
前記冷媒を圧縮中の前記複数の圧縮室に、外部から供給された冷媒を供給する供給部が設けられ、
少なくとも前記複数の圧縮室が離間した前記段差部および前記段付部を含む間に、前記供給部から冷媒が供給されることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記供給部が、前記固定スクロールと旋回スクロールの少なくともいずれか一方の端板に設けられた貫通孔であり、
該貫通孔が、少なくとも前記複数の圧縮室が離間した前記段差部および前記段付部を含む間に、前記複数の圧縮室と連通する位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記供給部が、前記段差部における前記段付部との接触部に設けられていることを特徴とする請求項１記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記壁体の上縁における、前記段付部からうずの中心部側の領域、および、前記段付部から外端側の領域には、前記端板と接触するシール部材が設けられ、
前記端板における前記シール部材が摺動しない領域に、前記供給部が設けられていることを特徴とする請求項１記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記供給部から前記複数の圧縮室への前記冷媒の供給を制御する制御部を有し、
該制御部が、前記段差部と前記段付部とが離間している間に、前記供給部から冷媒が供給されるように制御することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載のスクロール圧縮機と、
該スクロール圧縮機により圧縮された冷媒から潤滑油を分離する油分離器と、
該スクロール圧縮機により圧縮された冷媒の熱を放熱させる放熱器と、
放熱された冷媒の圧力を減圧させる高圧側減圧部と、
減圧された冷媒を更に減圧させる低圧側減圧部と、
該低圧側減圧部で減圧された冷媒に熱を吸収させる吸熱器と、を有し、
前記スクロール圧縮機の供給部には、前記高圧側減圧部により減圧された冷媒と、前記油分離器により分離された前記潤滑油と、が供給されることを特徴とする空気調和機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２００７−６４００５（Ｐ２００７−６４００５Ａ）
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２４７６０５（Ｐ２００５−２４７６０５）
【出願日】平成１７年８月２９日（２００５．８．２９）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月２９日（２００５．８．２９）
【出願人】（０００００６２０８）三菱重工業株式会社 (10,378)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]