スクロール圧縮機及びヒートポンプ装置
【課題】圧縮機の吐出圧力の高低やインジェクション冷媒の圧力の高低に関わらず、圧縮室内の冷媒が過圧縮となることによる性能低下を防ぐことを目的とする。
【解決手段】スクロール圧縮機は、渦巻歯１ｂの中心部に設けられた吐出ポート１ｄよりも渦巻歯１ｂの外周側に、インジェクション冷媒を注入するためのインジェクションポート１ｆが設けられるとともに、インジェクションポート１ｆよりも渦巻歯１ｂの中心側であって、吐出ポート１ｄよりも渦巻歯１ｂの外周側に、吐出圧以上の冷媒を吐出するためのリリーフポート１ｅが設けられた。
【解決手段】スクロール圧縮機は、渦巻歯１ｂの中心部に設けられた吐出ポート１ｄよりも渦巻歯１ｂの外周側に、インジェクション冷媒を注入するためのインジェクションポート１ｆが設けられるとともに、インジェクションポート１ｆよりも渦巻歯１ｂの中心側であって、吐出ポート１ｄよりも渦巻歯１ｂの外周側に、吐出圧以上の冷媒を吐出するためのリリーフポート１ｅが設けられた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、インジェクション機構を有するスクロール圧縮機、及び、前記スクロール圧縮機を備えるヒートポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、インジェクション機構を有するスクロール圧縮機についての記載がある。このスクロール圧縮機では、冷媒回路から流入した中間圧力のインジェクション冷媒が、固定スクロールの背面側とバックプレートとの間に形成されたインジェクション流路を通り、固定スクロールの台板に設けられたインジェクションポートから圧縮室内に抽入される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７７１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インジェクション機構を有するスクロール圧縮機では、圧縮途中の中間圧力の空間に冷媒回路から所定の圧力のインジェクション冷媒が抽入される。そして、インジェクション冷媒が抽入された後も、圧縮が続けられ、最終的に圧縮された冷媒が固定スクロールの中心部に設けられた吐出ポートから吐出される。
ここで、インジェクション冷媒を抽入した後の圧縮室内の最大圧力Ｐ＊が、凝縮器で制御される吐出圧力Ｐｄよりも高くなる場合（Ｐ＊＞Ｐｄ）、圧縮室内においては冷媒がいわゆる過圧縮の状態になり、大きく性能が低下する。特に、吐出圧力Ｐｄが低い場合やインジェクション冷媒の圧力が高い場合に、冷媒が過圧縮の状態になり易い。
この発明は、スクロール圧縮機の吐出圧力の高低やインジェクション冷媒の圧力の高低に関わらず、圧縮室内の冷媒が過圧縮となることを防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係るスクロール圧縮機は、
固定して使用される固定台板の一方の面に、径の大きい外周側から径の小さい内周側に形状が変化する渦巻状の突起である固定渦巻歯が設けられた固定スクロールと、
揺動台板の一方の面に、前記渦巻状の突起である揺動渦巻歯が設けられ、前記固定スクロールに設けられた前記固定渦巻歯と前記揺動渦巻歯とが噛み合うことにより、前記固定渦巻歯と前記揺動渦巻歯との間に圧縮室を形成する揺動スクロールと、
前記固定スクロールに対して前記揺動スクロールを回転させて、前記圧縮室の位置を前記固定渦巻歯の外周側から中心側へ徐々に移動させながら前記圧縮室の容積を徐々に小さくさせることにより、前記固定渦巻歯の外周側において前記圧縮室へ吸入された冷媒を吐出圧力まで圧縮して、前記固定渦巻歯の中心部において前記固定台板に形成された吐出ポートを介して前記吐出圧力まで圧縮した冷媒を前記圧縮室から吐出する電動機と
を備え、
前記固定台板は、前記吐出ポートよりも前記固定渦巻歯の外周側に、前記吐出圧力よりも高い圧力まで圧縮された冷媒を吐出するリリーフポートが形成されるとともに、前記リリーフポートよりも前記固定渦巻歯の外周側に、インジェクション冷媒を前記圧縮室へ注入するインジェクションポートが形成された
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明に係るスクロール圧縮機は、吐出圧力以上の圧力となった冷媒を圧縮室外へリリーフするリリーフポートを備える。そのため、圧縮機の吐出圧力の高低に関わらず圧縮室内の冷媒が過圧縮となることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００の縦断面図。
【図２】図１に示すスクロール圧縮機１００の上部拡大図（１）。
【図３】図１に示すスクロール圧縮機１００の上部拡大図（２）。
【図４】図１に示すスクロール圧縮機１００の上部拡大図（３）。
【図５】実施の形態１に係る固定スクロール１と固定スクロール１に取り付けられる部品とを示す斜視図。
【図６】図５に示す各部品を分解して示す分解斜視図。
【図７】インジェクション回路を有するヒートポンプ装置１０１の回路構成の一例を示す図。
【図８】図７に示すヒートポンプ装置１０１の冷媒の状態についてのモリエル線図。
【図９】固定スクロール１に対する揺動スクロール２の相対位置を、吸入完了状態を０度として９０度毎に示した図。
【図１０】インジェクション運転あり、吐出圧力Ｐｄ＞圧縮終了圧力Ｐ＊、リリーフポートなしの場合における回転角θと圧力Ｐとの関係を示す図。
【図１１】インジェクション運転あり、圧縮終了圧力Ｐ＊＞吐出圧力Ｐｄ、リリーフポートなしの場合における回転角θと圧力Ｐとの関係を示す図。
【図１２】インジェクション運転あり、圧縮終了圧力Ｐ＊＞吐出圧力Ｐｄ、リリーフポートありの場合における回転角θと圧力Ｐとの関係を示す図。
【図１３】インジェクション運転なし、圧縮終了圧力Ｐ＊＞吐出圧力Ｐｄ、リリーフポートなしの場合における回転角θと圧力Ｐとの関係を示す図。
【図１４】インジェクション運転なし、圧縮終了圧力Ｐ＊＞吐出圧力Ｐｄ、リリーフポートありの場合における回転角θと圧力Ｐとの関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図に基づき、この発明の実施の形態について説明する。
なお、以下の説明において、インジェクションとは、凝縮器を出た後の（高圧側の）液冷媒又は二相冷媒又はガス冷媒を圧縮機の圧縮室の途中に戻して、再圧縮することである。また、凝縮器を出た後の（高圧側の）液冷媒又は二相冷媒又はガス冷媒をインジェクション冷媒と呼ぶ。なお、凝縮器を出た後とは、凝縮器を出た直後でなく、所定の膨張弁や所定の熱交換器等を通った後の冷媒であってもよい。また、凝縮器とは、放熱器、負荷側に熱を与える熱交換器又はガスクーラーと読み替えてもよい。
【０００９】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００の縦断面図である。
図２から図４は、図１に示すスクロール圧縮機１００の上部拡大図であり、いずれも同じ部分を示す図である。図２は、特に固定スクロール１を説明するための図である。図３は、特に揺動スクロール２を説明するための図である。図４は、特にコンプライアントフレーム３とガイドフレーム４とを説明するための図である。
なお、図１から図４では、本来見えない構成要素を破線で示す。
【００１０】
まず、スクロール圧縮機１００の構成について説明する。
図１に示すように、スクロール圧縮機１００は、固定スクロール１、揺動スクロール２、コンプライアントフレーム３、ガイドフレーム４、電動機５、サブフレーム６、主軸７、オルダム機構８が密閉容器１０内に収納されて形成される。なお、固定スクロール１と揺動スクロール２とを総称して圧縮部と呼ぶ。
【００１１】
図１、図２に基づき、固定スクロール１について説明する。
固定スクロール１の外周部はガイドフレーム４にボルトによって締結され、固定されている。
固定スクロール１の台板部１ａ（固定台板）の下側には、板状の渦巻歯１ｂ（固定渦巻歯）が形成されている。固定スクロール１の渦巻歯１ｂと、後述する揺動スクロール２の渦巻歯２ｂ（揺動渦巻歯）とが噛み合うことにより、圧縮室２０が形成される。
台板部１ａの下側の外周部にはオルダム案内溝１ｃがほぼ一直線上に２個形成されている。オルダム案内溝１ｃにはオルダム機構８の爪８ｂが往復摺動自在に係合されている。
【００１２】
台板部１ａのほぼ中心部には、吐出ポート１ｄが台板部１ａを貫通して形成されている。台板部１ａの吐出ポート１ｄよりも外側には、リリーフポート１ｅが台板部１ａを貫通して形成されている。台板部１ａのリリーフポート１ｅよりも外側には、インジェクションポート１ｆが台板部１ａを貫通して形成されている。また、台板部１ａには、板の厚みに相当する側部から上側までを連通する流入孔１ｇが形成されている。流入孔１ｇの側部の開口には、インジェクションパイプ４１が挿入されている。
また、台板部１ａの上側には、バックプレート３１が設けられる。バックプレート３１には、吐出ポート１ｄと重なる部分に吐出孔３１ｄが形成され、リリーフポート１ｅと重なる部分にリリーフ孔３１ｅが形成されている。また、台板部１ａとバックプレート３１との間には、流入孔１ｇの上側の開口からインジェクションポート１ｆまでを繋ぐインジェクション流路３１ａが形成されている。
インジェクション冷媒は、密閉容器１０の外部から、インジェクションパイプ４１を介して流入孔１ｇに流入する。流入孔１ｇに流入したインジェクション冷媒は、インジェクション流路３１ａを経て、インジェクションポート１ｆから圧縮室２０へ注入される。
また、バックプレート３１の上側には、吐出孔３１ｄとリリーフ孔３１ｅとを開閉する開閉弁３３（第１，第２開閉弁）と、開閉弁３３のリフト量を制限する弁抑え３４とが設けられている。
【００１３】
図１，３に基づき、揺動スクロール２について説明する。
揺動スクロール２の台板部２ａ（揺動台板）の上側には、固定スクロール１の渦巻歯１ｂと実質的に同一形状の板状の渦巻歯２ｂが形成されている。上述したように、固定スクロール１の渦巻歯１ｂと、揺動スクロール２の渦巻歯２ｂとが噛み合うことにより、圧縮室２０が形成される。
台板部２ａの下側における外周部には、固定スクロール１のオルダム案内溝１ｃとほぼ９０度の位相差を持つオルダム案内溝２ｅがほぼ一直線上に２個形成されている。オルダム案内溝２ｅにはオルダム機構８の爪８ａが往復摺動自在に係合されている。
【００１４】
また、台板部２ａの下側における中心部には、中空円筒状のボス部２ｆが形成されており、そのボス部２ｆの内側が揺動軸受２ｃとなる。揺動軸受２ｃには、主軸７の上端の揺動軸部７ｂが係合されている。なお、揺動軸受２ｃと揺動軸部７ｂとの間の空間をボス部空間１５ａと呼ぶ。
また、ボス部２ｆの外径側には、コンプライアントフレーム３のスラスト軸受３ａと圧接摺動可能なスラスト面２ｄが形成されている。なお、ボス部２ｆの外径側において、揺動スクロール２のスラスト面２ｄとコンプライアントフレーム３との間に形成された空間をボス部外径空間１５ｂと呼ぶ。また、スラスト軸受３ａの外径側において、揺動スクロール２の台板部２ａとコンプライアントフレーム３との間に形成された空間を台板外径部空間１５ｃと呼ぶ。台板外径部空間１５ｃは、吸入ガス雰囲気圧（吸入圧力）の低圧空間となっている。
また、台板部２ａには、上側の面から下側の面までを貫通する抽気孔２ｊが設けられる。つまり、抽気孔２ｊは、圧縮室２０とスラスト面２ｄ側の空間とを連通する。なお、抽気孔２ｊのコンプライアントフレーム３側の開口部（下開口部２ｋ）が通常運転時に描く円軌跡が、コンプライアントフレーム３のスラスト軸受３ａの内部に常時収まるように、抽気孔２ｊは配置されている。そのため、抽気孔２ｊからボス部外径空間１５ｂや台板外径部空間１５ｃへ冷媒が漏れることがない。
【００１５】
図１，４に基づき、コンプライアントフレーム３及びガイドフレーム４について説明する。
コンプライアントフレーム３は、外周部に設けられた上下２つの円筒面３ｄ，３ｅを、ガイドフレーム４の内周部に設けた円筒面４ａ，４ｂにより半径方向に支持されている。コンプライアントフレーム３の中心部には、電動機５により回転駆動される主軸７を半径方向に支持する主軸受３ｃと補助主軸受３ｈとが形成されている。
ここで、ガイドフレーム４とコンプライアントフレーム３との間に形成され、上下をリング状のシール材１６ａ、１６ｂで仕切られた空間をフレーム空間１５ｄと呼ぶ。なお、ガイドフレーム４の内周面にシール材１６ａ、１６ｂを収納するリング状のシール溝が２ヶ所に形成されている。しかし、このシール溝はコンプライアントフレーム３の外周面に形成されていてもよい。
コンプライアントフレーム３には、抽気孔２ｊの下開口部２ｋと対峙する位置に、スラスト軸受３ａ側からフレーム空間１５ｄ側までを貫通して、常時もしくは間欠的に抽気孔２ｊとフレーム空間１５ｄとを連通する連通孔３ｓが形成されている。
また、コンプライアントフレーム３には、ボス部外径空間１５ｂの圧力を調整する弁３ｔ、弁押さえ３ｙ、中間圧調整スプリング３ｍが収納された調整弁空間３ｐが設けられている。中間圧調整スプリング３ｍは、調整弁空間３ｐに自然長より縮められた状態で収納されている。なお、弁３ｔの外径側におけるコンプライアントフレーム３とガイドフレーム４との間の空間を、弁外径空間１５ｅと呼ぶ。
また、コンプライアントフレーム３には、スラスト軸受３ａの外径側に、オルダム機構環状部８ｃが往復摺動運動する往復摺動部３ｘが形成されている。往復摺動部３ｘには、弁外径空間１５ｅと台板外径部空間１５ｃとを連通する連通孔３ｎが形成されている。
【００１６】
ガイドフレーム４は、外周面が焼き嵌めや溶接などによって、密閉容器１０に固定されている。しかし、ガイドフレーム４の外周部には切り欠きが設けてあり、圧縮室２０から密閉容器１０内へ吐出された冷媒が、吐出パイプ４３へ流れる流路は確保されている。
【００１７】
図１に基づき、主軸７について説明する。
主軸７の上側には、揺動スクロール２の揺動軸受２ｃ（図３参照）と回転自在に係合する揺動軸部７ｂが形成されている。揺動軸部７ｂの下側には、コンプライアントフレーム３の主軸受３ｃ（図４参照）及び補助主軸受３ｈ（図４参照）と回転自在に係合する主軸部７ｃが形成されている。
主軸７の下側には、サブフレーム６の副軸受６ａと回転自在に係合する副軸部７ｄが形成されている。副軸部７ｄと上述した主軸部７ｃとの間に電動機５の回転子５ａが焼嵌され、その周囲に固定子５ｂが設けられている。
また、主軸７の内部には、軸方向に貫通して設けられた高圧油給油穴７ｇが設けられている。さらに、主軸７の下端面には、高圧油給油穴７ｇと連通するオイルパイプ７ｆが圧入されている。
【００１８】
固定スクロール１と固定スクロール１に取り付けられる部品とについて詳しく説明する。
図５は、実施の形態１に係る固定スクロール１と固定スクロール１に取り付けられる部品とを示す斜視図である。図６は、図５に示す各部品を分解して示す分解斜視図である。
なお、図５、図６では、本来見えない構成要素を破線で示す。
【００１９】
台板部１ａのほぼ中心部には、吐出ポート１ｄが台板部１ａを下側から上側まで貫通して形成されている。台板部１ａの吐出ポート１ｄよりも外周側には、リリーフポート１ｅが台板部１ａを下側から上側まで貫通して形成されている。台板部１ａのリリーフポート１ｅよりも外周側には、インジェクションポート１ｆが台板部１ａを下側から上側まで貫通して形成されている。また、台板部１ａには、側部から上側までを連通する流入孔１ｇが形成されている。
【００２０】
台板部１ａの上側には、台板部１ａの概ね全体を覆うバックプレート３１が設けられ、周囲数か所（ここでは４箇所）が台板部１ａにボルト３２によって固定される。これにより、台板部１ａとバックプレート３１とは密着した状態となる。
なお、台板部１ａに直接バックプレート３１を固定するのではなく、台板部１ａとバックプレート３１との接合面の間に、ゴム材等で形成されたパッキンを介在させてもよい。これにより、台板部１ａとバックプレート３１と接合面のシール性を向上させることができる。
【００２１】
バックプレート３１には、吐出ポート１ｄと重なる部分に吐出孔３１ｄが形成され、リリーフポート１ｅと重なる部分にリリーフ孔３１ｅが形成されている。したがって、圧縮室２０とバックプレート３１の上側の空間（密閉容器１０内の空間）とは、吐出ポート１ｄ及び吐出孔３１ｄを介して連通する。同様に、圧縮室２０とバックプレート３１の上側の空間とは、リリーフポート１ｅ及びリリーフ孔３１ｅを介して連通する。
また、バックプレート３１には、流入孔１ｇの上側の開口と重なる位置からインジェクションポート１ｆと重なる位置まで連続した溝が形成されている。この溝により、台板部１ａとバックプレート３１との間に、流入孔１ｇの上側の開口からインジェクションポート１ｆまでを繋ぐインジェクション流路３１ａが形成される。また、流入孔１ｇの側部の開口には、インジェクションパイプ４１が挿入される（図２参照）。そして、インジェクション冷媒は、密閉容器１０の外部からインジェクションパイプ４１を介して流入孔１ｇに流入する。流入孔１ｇに流入したインジェクション冷媒は、インジェクション流路３１ａを経て、インジェクションポート１ｆから圧縮室２０へ注入される。
なお、ここでは、バックプレート３１に溝が形成され、インジェクション流路３１ａが形成されるとしたが、バックプレート３１の代わりに台板部１ａに溝が形成され、インジェクション流路３１ａが形成されるとしてもよい。
【００２２】
バックプレート３１の上側には、開閉弁３３と弁抑え３４とがボルト３２により、バックプレート３１及び台板部１ａに固定される。開閉弁３３は、吐出孔３１ｄとリリーフ孔３１ｅとのそれぞれを個別に開閉するリード弁である。開閉弁３３は、圧縮室２０内の冷媒の圧力と、密閉容器１０内の冷媒の圧力（吐出圧力）との圧力差により開閉するリード弁である。弁抑え３４は、開閉弁３３のリフト量を制限する。
なお、ここでは、吐出孔３１ｄとリリーフ孔３１ｅとを開閉する１つの開閉弁３３が設けられるとした。しかし、開閉弁３３は、吐出孔３１ｄとリリーフ孔３１ｅとのそれぞれ個別に設けられていてもよい。
【００２３】
図１から図４に基づき、スクロール圧縮機１００の動作について説明する。
低圧の吸入冷媒は、吸入パイプ４２から固定スクロール１の渦巻歯１ｂと揺動スクロール２の渦巻歯２ｂとにより形成される圧縮室２０に流入する。また、外部からインジェクションパイプ４１を介して流入孔１ｇに流入したインジェクション冷媒が、インジェクション流路３１ａを経て、インジェクションポート１ｆから圧縮室２０へ注入される。なお、インジェクション運転を行わない場合には、インジェクション冷媒は圧縮室２０へ注入されない。
電動機５により主軸７が駆動され、揺動スクロール２が駆動する。揺動スクロール２は、オルダム機構８によって自転運動せず、公転運動（偏芯旋回運動）して、圧縮室２０の容積を徐々に減少させる圧縮動作をする。この圧縮動作により圧縮室２０内の冷媒は高圧となり、固定スクロール１の吐出ポート１ｄを介して密閉容器１０内に吐出される。吐出された冷媒は、吐出パイプ４３から密閉容器１０外に放出される。つまり、密閉容器１０内は、高圧となる。
【００２４】
上述したように、定常運転時には密閉容器１０内が高圧となる。この圧力により、密閉容器１０の底部に溜まった冷凍機油１１は、オイルパイプ７ｆと高圧油給油穴７ｇとを上側へ向かって流れる。そして、高圧の冷凍機油は、ボス部空間１５ａ（図３参照）に導かれ、吸入圧力より高く吐出圧力以下の中間圧Ｐｍ１まで減圧され、ボス部外径空間１５ｂ（図３参照）へ流れる。
また、高圧油給油穴７ｇを流れる高圧油は、主軸７に設けられた横穴から主軸受３ｃと主軸部７ｃとの間（図４参照）に導かれる。主軸受３ｃと主軸部７ｃとの間に導かれた冷凍機油は、主軸受３ｃと主軸部７ｃとの間で吸入圧力より高く吐出圧力以下の中間圧Ｐｍ１まで減圧され、ボス部外径空間１５ｂ（図３参照）へ流れる。
なお、ボス部外径空間１５ｂの中間圧Ｐｍ１となった冷凍機油は、冷凍機油に溶解していた冷媒の発砲で、一般にはガス冷媒と冷凍機油との２相になっている。
【００２５】
ボス部外径空間１５ｂの中間圧Ｐｍ１となった冷凍機油は、調整弁空間３ｐ（図４参照）を通って弁外径空間１５ｅ（図４参照）に流れる。弁外径空間１５ｅへ流れた冷凍機油は、連通孔３ｎ（図４参照）を通ってオルダム機構環状部８ｃ（図３参照）の内側へ排出される。ここで、冷凍機油は、調整弁空間３ｐを通る際、中間圧調整スプリング３ｍ（図４参照）によって付加される力に打ち勝って、中間圧調整弁３ｔを押し上げて弁外径空間１５ｅに流れる。
また、ボス部外径空間１５ｂの中間圧Ｐｍ１となった冷凍機油は、揺動スクロール２のスラスト面２ｄ（図３参照）とコンプライアントフレーム３のスラスト軸受３ａ（図３参照）の摺動部へ給油され、オルダム機構環状部８ｃの内側へ排出される。
そして、オルダム機構環状部８ｃの内側排出された冷凍機油は、オルダム機構環状部８ｃの摺動面とオルダム機構８の爪８ａ，８ｂの摺動面とに給油された後、台板外径部空間１５ｃへ開放される。
【００２６】
ここで、ボス部外径空間１５ｂの中間圧Ｐｍ１は、中間圧調整スプリング３ｍのバネ力と中間圧調整弁３ｔの露出面積とによってほぼ決定される所定の圧力αによって、「Ｐｍ１＝Ｐｓ＋α」と表される。なお、Ｐｓは吸入雰囲気圧すなわち低圧である。
【００２７】
また、抽気孔２ｊの下開口部２ｋ（図３参照）は、コンプライアントフレーム３に設けられた連通孔３ｓのスラスト軸受３ａ側の開口部（図４に示す上開口部３ｕ）と、常時もしくは間欠的に連通する。このため、圧縮室２０からの圧縮途中の冷媒ガスが、揺動スクロール２の抽気孔２ｊ及びコンプライアントフレーム３の連通孔３ｓを介してフレーム空間１５ｄに導かれる。この冷媒ガスは、圧縮途中であるため、吸入圧力より高く吐出圧力以下の中間圧Ｐｍ２である。
なお、冷媒ガスが導かれるといっても、フレーム空間１５ｄは上シール材１６ａと下シール材１６ｂとで密閉された閉空間であるため、通常運転時には圧縮室２０の圧力変動に呼応して圧縮室２０とフレーム空間１５ｄとは双方向に微少な流れを有する。つまり、圧縮室２０とフレーム空間１５ｄとは、いわば呼吸しているような状態となる。
【００２８】
ここで、フレーム空間１５ｄの中間圧Ｐｍ２は、連通する圧縮室２０の位置でほぼ決定される所定の倍率βによって、「Ｐｍ２＝Ｐｓ×β」と表される。なお、Ｐｓは吸入雰囲気圧すなわち低圧である。
【００２９】
ここで、コンプライアントフレーム３には、（Ａ）ボス部外径空間１５ｂの中間圧Ｐｍ１に起因する力と、（Ｂ）スラスト軸受３ａを介した揺動スクロール２からの押し付け力との合計（Ａ＋Ｂ）が下向きの力として作用する。
一方、コンプライアントフレーム３には、（Ｃ）フレーム空間１５ｄの中間圧Ｐｍ２に起因する力と、（Ｄ）下端面の高圧雰囲気に露出している部分に作用する高圧に起因する力との合計（Ｃ＋Ｄ）が上向きの力として作用する。
そして通常運転時には、上向きの力（Ｃ＋Ｄ）が下向きの力（Ａ＋Ｂ）より大きくなるように設定されている。
【００３０】
通常運転時には、上向きの力（Ｃ＋Ｄ）が下向きの力（Ａ＋Ｂ）より大きくなるように設定されているため、コンプライアントフレーム３は、固定スクロール１側（図１上側）に浮き上がった状態となる。つまり、コンプライアントフレーム３は、上嵌合円筒面３ｄがガイドフレーム４の上嵌合円筒面４ａにガイドされるとともに、下嵌合円筒面３ｅがガイドフレーム４の下嵌合円筒面４ｂにガイドされて、固定スクロール１側（図１上側）に浮き上がった状態となる。すなわち、コンプライアントフレーム３は、固定スクロール１側（図１の上側）に浮き上がって、スラスト軸受３ａを介して揺動スクロール２に押し付けられた状態となる。
コンプライアントフレーム３が揺動スクロール２に押し付けられているため、揺動スクロール２も、コンプライアントフレーム３と同様に固定スクロール１側（図１の上側）に浮き上がった状態となる。その結果、揺動スクロール２の渦巻歯２ｂの歯先と、固定スクロール１の歯底（台板部１ａ）とが接触するとともに、固定スクロール１の渦巻歯１ｂの歯先と、揺動スクロール２の歯底（台板部２ａ）とが接触する。
【００３１】
一方、圧縮機の起動時等の過度期や、圧縮室２０の内圧が異常に上昇したとき等には、上述した（Ｂ）のスラスト軸受３ａを介しての揺動スクロール２からの押し付け力が大きくなる。そのため、下向きの力（Ａ＋Ｂ）が上向きの力（Ｃ＋Ｄ）より大きくなる。その結果、コンプライアントフレーム３がガイドフレーム４側（図１の下側）へ押し付けられる。そして、揺動スクロール２の渦巻歯２ｂの歯先と、固定スクロール１の歯底（台板部１ａ）とが離れるとともに、固定スクロール１の渦巻歯１ｂの歯先と、揺動スクロール２の歯底（台板部２ａ）とが離れる。これにより、圧縮室２０内の圧力が下がり、圧縮室２０内の圧力が過度に上昇することが防がれる。
【００３２】
スクロール圧縮機１００の圧縮動作について説明する。
図７は、固定スクロール１に対する揺動スクロール２の相対位置を、吸入完了状態を０度として９０度毎に示した図である。
固定スクロール１の渦巻歯１ｂと揺動スクロール２の渦巻歯２ｂとが噛み合うことにより対をなす圧縮室２０ａ，２０ｂが形成される。なお、圧縮室２０ａ，２０ｂを総称して圧縮室２０と呼ぶ。圧縮室２０は、主軸７の回転に伴い揺動スクロール２が回転することにより、徐々に容積が小さくなりながら中心部へ移動する。つまり、圧縮室２０に吸入された冷媒は、主軸７の回転に伴い揺動スクロール２が公転運動することにより、徐々に圧縮されて、圧力を高めながら中心部へ移動する。
【００３３】
０度の時点は、上述したように、冷媒の吸入が完了した状態である。０度の時点では、吸入パイプ４２から圧縮室２０に冷媒が吸入され、圧縮室２０が密閉された状態である。
０度の時点（冷媒吸入完了時点）から主軸７が９０度回転すると、圧縮室２０の容積が少し小さくなるとともに、圧縮室２０が少し中心部寄りに移動する。そして、この時点で、圧縮室２０は、インジェクションポート１ｆと連通する。そのため、インジェクション運転をしているのであれば、インジェクションポート１ｆからインジェクション冷媒が圧縮室２０へ流入する。つまり、吸入パイプ４２から圧縮室２０へ吸入された吸入冷媒が、吸入された時点の吸入圧力（低圧）よりも高く、吐出ポート１ｄから吐出される時点の吐出圧力（高圧）よりも低い中間圧になる中間圧部へ、インジェクション冷媒は注入される。
さらに冷媒吸入完了時点から１８０度、２７０度と主軸７が回転する。この間は、圧縮室２０は、インジェクションポート１ｆと連通している。そのため、この間は、インジェクションポート１ｆからインジェクション冷媒が圧縮室２０へ流入しつつ、圧縮室２０内の冷媒が圧縮されて徐々に中心部寄りに移動する。
主軸７が冷媒吸入完了時点から３６０度回転すると、圧縮室２０は、インジェクションポート１ｆとの連通を終了する。そして、これ以降、圧縮室２０が吐出ポート１ｄと連通するまで、外部から圧縮室２０への冷媒の流入がないまま、圧縮室２０内の冷媒は圧縮される。
主軸７が冷媒吸入完了時点から４５０度回転すると、圧縮室２０は、リリーフポート１ｅと連通する。圧縮室２０とリリーフポート１ｅとが連通している間に、圧縮室２０内の冷媒の圧力が吐出圧力以上となると、開閉弁３３が開き、圧縮室２０内の冷媒の一部がリリーフポート１ｅから密閉容器１０内へ吐出する。つまり、圧力が吐出圧力を超えた冷媒は、それ以上圧縮されることなく、リリーフポート１ｅから密閉容器１０内へ吐出される。
主軸７が冷媒吸入完了時点から５４０度回転すると、圧縮室２０は、吐出ポート１ｄと連通する。そして、圧縮室２０内の冷媒の圧力により開閉弁３３が開き、圧縮室２０内の冷媒が密閉容器１０内へ吐出する。なお、この時点においは、圧縮室２０は、吐出ポート１ｄとだけでなく、リリーフポート１ｅとも連通している。したがって、圧縮室２０がリリーフポート１ｅと連通した後、吐出圧力を超えた冷媒がさらに圧縮されることはない。
【００３４】
一方で、主軸７の回転が冷媒吸入完了時点から３６０度の時点は、最外部の圧縮室２０に冷媒の吸入が完了した状態である。同様に、主軸７の回転が冷媒吸入完了時点から４５０度の時点は、最外部の圧縮室２０とインジェクションポート１ｆとが連通を開始する。このように、スクロール圧縮機１００では、冷媒の圧縮が繰り返し行われる。
【００３５】
なお、圧縮室２０ａ，２０ｂには、それぞれ異なるインジェクションポート１ｆと、リリーフポート１ｅとが連通するように構成される。つまり、固定スクロール１の台板部１ａには、２つのインジェクションポート１ｆと、リリーフポート１ｅとが形成されている。そして、２つのインジェクションポート１ｆの一方のインジェクションポート１ｆと圧縮室２０ａが連通するとともに、他方のインジェクションポート１ｆと圧縮室２０ｂが連通するように構成される。同様に、２つのリリーフポート１ｅの一方のリリーフポート１ｅと圧縮室２０ａが連通するとともに、他方のリリーフポート１ｅと圧縮室２０ｂが連通するように構成される。
【００３６】
スクロール圧縮機の回転角θと圧縮室２０内の圧力Ｐとの関係について説明する。
図８から図１２は、スクロール圧縮機の回転角θと圧縮室２０内の圧力Ｐとの関係を示す図である。図８から図１０は、インジェクション運転をする場合の関係を示し、図１１から図１２は、インジェクション運転をしない場合の関係を示す。
特に、図８は、吐出圧力Ｐｄ＞圧縮終了圧力Ｐ＊＞吸入圧力Ｐｓの場合において、リリーフポート１ｅが設けられていない場合の関係を示す図である。図９及び図１１は、圧縮終了圧力Ｐ＊＞吐出圧力Ｐｄ＞吸入圧力Ｐｓの場合において、リリーフポート１ｅが設けられていない場合の関係を示す図である。図１０及び図１２は、圧縮終了圧力Ｐ＊＞吐出圧力Ｐｄ＞吸入圧力Ｐｓの場合において、リリーフポート１ｅが設けられている場合の関係を示す図である。
【００３７】
スクロール圧縮機は圧縮終了圧力Ｐ＊と圧縮開始圧力Ｐｓ（吸入圧力）との間には、「Ｐ＊／Ｐｓ＝一定」という関係がある。そのため、スクロール圧縮機の回転角θと圧縮室２０内の圧力Ｐとには、以下に説明するような関係がある。
【００３８】
図８に示すように、凝縮器で制御される吐出圧力Ｐｄが十分に高く、吐出圧力Ｐｄが圧縮終了圧力Ｐ＊に対して高い場合、圧縮室２０と吐出ポート１ｄとが連通する時点では、圧縮室２０内の冷媒の圧力は、吐出圧力Ｐｄよりも低い。そして、圧縮室２０と吐出ポート１ｄとが連通して少し時間が経過すると、冷媒は吐出圧力Ｐｄまで圧縮され、吐出圧力Ｐｄの冷媒が密閉容器１０内へ吐出される。
これに対して、図９、図１１に示すように、凝縮器で制御される吐出圧力Ｐｄが低い場合、もしくはインジェクション圧力Ｐｉｎｊが高い場合、圧縮終了圧力Ｐ＊が吐出圧力Ｐｄに対して高くなる。圧縮室２０と吐出ポート１ｄとが連通する前に、圧縮室２０内の冷媒の圧力は、吐出圧力Ｐｄよりも高くなる。そのため、圧縮室２０と吐出ポート１ｄとが連通した瞬間に、冷媒が密閉容器１０内に一気に吐出される。その結果、大きな損失（過圧縮損失）が発生し、性能低下を引き起こしてしまう。
しかし、図１０、図１２に示すように、リリーフポート１ｅを設けた場合、圧縮室２０内の冷媒の圧力が吐出圧力Ｐｄを超えた時点で、開閉弁３３が開き、リリーフポート１ｅから冷媒が密閉容器１０内に吐出される。したがって、圧縮室２０内の冷媒の圧力が、吐出圧力Ｐｄより高くなることはなく、過圧縮損失を抑えることができる。
【００３９】
圧縮室２０の中間圧部にインジェクション冷媒を抽入することにより、冷媒回路内を循環する冷媒流量を増大させ、暖房能力等を増大させることが可能となる。しかし、従来は、インジェクション冷媒の圧力によっては、過圧縮損失が発生して、性能を低下させてしまっていた。これに対して、実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００では、インジェクション冷媒の圧力や、吐出圧力の条件によらず、過圧縮損失を防ぐことができ、性能を向上させることができる。
【００４０】
次に、スクロール圧縮機１００を備えるヒートポンプ装置１０１の動作について説明する。
図１３は、インジェクション回路を有するヒートポンプ装置１０１の回路構成の一例を示す図である。図１４は、図１３に示すヒートポンプ装置１０１の冷媒の状態についてのモリエル線図である。図１４において、横軸は比エンタルピ、縦軸は冷媒圧力を示す。
【００４１】
ヒートポンプ装置１０１は、圧縮機５１、熱交換器５２（第１熱交換器）、膨張弁５３（第１減圧機構）、内部熱交換器５４、膨張弁５５（第３減圧機構）、熱交換器５７（第２熱交換器）を順次配管により接続した冷媒回路を備える。なお、冷媒回路における圧縮機５１の吐出側には、四方弁５８が設けられ、冷媒の流れる向きを変更可能となっている。また、冷媒回路における膨張弁５３と内部熱交換器５４との間には、レシーバー５９が設けられている。また、圧縮機５１とは、上述したスクロール圧縮機１００のことである。
ヒートポンプ装置１０１は、さらに、冷媒回路におけるレシーバー５９と内部熱交換器５４との間から、圧縮機５１に設けられたインジェクションパイプ４１までを繋ぐインジェクション回路を備える。インジェクション回路には、膨張弁５６（第２減圧機構）、内部熱交換器５４が順次接続される。
【００４２】
まず、暖房運転時の動作について説明する。暖房運転時には、四方弁５８は実線方向に設定される。なお、この暖房運転とは、空調で使われる暖房だけでなく、水に熱を与えて温水を作る給湯も含む。
圧縮機５１で高温高圧となった気相冷媒（図１４の点１）は、圧縮機５１の吐出パイプ４３から吐出され、凝縮器であり放熱器となる熱交換器５２で熱交換されて液化する（図１４の点２）。このとき、冷媒から放熱された熱により空気や水などが温められ、暖房や給湯がされる。
熱交換器５２で液化された液相冷媒は、膨張弁５３で中間圧まで減圧され、気液二相状態になる（図１４の点３）。膨張弁５３で気液二相状態になった冷媒は、レシーバー５９で圧縮機５１へ吸入される冷媒と熱交換され、冷却されて液化される（図１４の点４）。レシーバー５９で液化された液相冷媒は、内部熱交換器５４、膨張弁５５側（本流）と、膨張弁５６側（支流）とに分岐して流れる。
本流を流れる液相冷媒は、膨張弁５６で減圧され気液二相状態となった支流を流れる冷媒と内部熱交換器５４で熱交換されて、さらに冷却される（図１４の点５）。内部熱交換器５４で冷却された液相冷媒は、膨張弁５５（減圧機構）で減圧されて気液二相状態になる（図１４の点６）。膨張弁５５で気液二相状態になった冷媒は、蒸発器となる熱交換器５７で熱交換され、加熱される（図１４の点７）。そして、熱交換器５７で加熱された冷媒は、レシーバー５９でさらに加熱され（図１４の点８）、吸入パイプ４２から圧縮機５１に吸入される。
一方、支流を流れる冷媒は、上述したように、膨張弁５６（減圧機構）で減圧されて（図１４の点９）、内部熱交換器５４で熱交換される（図１４の点１０）。内部熱交換器５４で熱交換された気液二相状態の冷媒（インジェクション冷媒）は、気液二相状態のまま圧縮機５１のインジェクションパイプ４１から圧縮室２０へ流入する。
圧縮機５１内での圧縮動作について上述した通りであるが、圧縮機５１内では、本流を流れ吸入パイプ４２から吸入された冷媒（図１４の点８）が、中間圧まで圧縮、加熱される（図１４の点１１）。中間圧まで圧縮、加熱された冷媒（図１４の点１１）と、インジェクション冷媒（図１４の点８）とが合流して、温度が低下する（図１４の点１２）。そして、温度が低下した冷媒（図１４の点１２）が、さらに圧縮、加熱され高温高圧となり、吐出される（図１４の点１）。
【００４３】
なお、インジェクション運転を行わない際には、膨張弁５６の開度を閉にする。これにより、圧縮機５１へ流入するインジェクション冷媒を遮断する。つまり、熱交換器５２、膨張弁５３、レシーバー５９を通過した冷媒の全てを吸入パイプ４２から圧縮機５１へ吸入させる。
ここで、膨張弁５６の開度は、例えば、電子制御により制御される。
【００４４】
次に、冷房運転時の動作について説明する。冷房運転時には、四方弁５８は破線方向に設定される。
圧縮機５１で高温高圧となった気相冷媒（図１４の点１）は、圧縮機５１の吐出パイプ４３から吐出され、凝縮器となる熱交換器５７で熱交換されて液化する（図１４の点２）。熱交換器５７で液化された液相冷媒は、膨張弁５５で中間圧まで減圧され、気液二相状態になる（図１４の点３）。膨張弁５５で気液二相状態になった冷媒は、内部熱交換器５４で熱交換され、冷却され液化される（図１４の点４）。内部熱交換器５４では、膨張弁５５で気液二相状態になった冷媒と、内部熱交換器５４で液化された液相冷媒を膨張弁５６で減圧させて気液二相状態になった冷媒（図１４の点９）とを熱交換させている。内部熱交換器５４で熱交換された液相冷媒（図１４の点４）は、レシーバー５９側（本流）と、内部熱交換器５４側（支流）とに分岐して流れる。
本流を流れる液相冷媒は、レシーバー５９で圧縮機５１に吸入される冷媒と熱交換されて、さらに冷却される（図１４の点５）。レシーバー５９で冷却された液相冷媒は、膨張弁５３で減圧されて気液二相状態になる（図１４の点６）。膨張弁５３で気液二相状態になった冷媒は、蒸発器となる熱交換器５２で熱交換され、加熱される（図１４の点７）。このとき、冷媒が吸熱することにより空気や水などが冷やされ、冷房されたり、冷凍がされる。そして、熱交換器５７で加熱された冷媒は、レシーバー５９でさらに加熱され（図１４の点８）、吸入パイプ４２から圧縮機５１に吸入される。
一方、支流を流れる冷媒は、上述したように、膨張弁５６で減圧されて（図１４の点９）、内部熱交換器５４で熱交換される（図１４の点１０）。内部熱交換器５４で熱交換された気液二相状態の冷媒（インジェクション冷媒）は、気液二相状態のまま圧縮機５１のインジェクションパイプ４１から圧縮室２０へ流入する。
圧縮機５１内での圧縮動作については、暖房運転時と同様である。
【００４５】
なお、インジェクション運転を行わない際には、暖房運転時と同様に、膨張弁５６の開度を閉にして、圧縮機５１へ流入するインジェクション冷媒を遮断する。
【００４６】
ここで、インジェクション運転をするのは、通常、暖房運転の場合である。したがって、通常、冷房運転時にはインジェクション運転を行わない。なお、暖房運転時であっても、常時インジェクション運転するのではなく、例えば、外気温が所定の温度（例えば、２℃）以下の場合や、圧縮機の回転数が所定の周波数（例えば、６０Ｈｚ）以上の場合に、インジェクション運転することにより暖房能力を高くすることができ、暖房や給湯性能のよいヒートポンプ装置１０１が得られる。インジェクション運転の必要がないような場合には、暖房運転時であっても、膨張弁５６の開度を閉にして、インジェクション運転を行わない。
もちろん、インジェクション運転するか否かの基準は、上記の基準でなくてもよく、例えば、冷房運転時にインジェクション運転しても構わない。
【００４７】
なお、熱交換器５２は、上述したとおり、高温高圧となった気相冷媒又は低温低圧となった液相冷媒と水等の液体との熱交換を行う熱交換器であってもよいし、高温高圧となった気相冷媒又は低温低圧となった液相冷媒と空気等の気体との熱交換を行う熱交換器であってもよい。つまり、図１３，１４で説明したヒートポンプ装置１０１は、空調装置であってもよいし、給湯装置であってもよいし、冷凍装置や冷蔵装置であってもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１ 固定スクロール、１ａ 台板部、１ｂ 渦巻歯、１ｃ オルダム案内溝、１ｄ 吐出ポート、１ｅ リリーフポート、１ｆ インジェクションポート、１ｇ 流入孔、２ 揺動スクロール、２ａ 台板部、２ｂ 渦巻歯、２ｃ 揺動軸受、２ｄ スラスト面、２ｅ オルダム案内溝、２ｆ ボス部、２ｊ 抽気孔、２ｋ 下開口部、３ コンプライアントフレーム、３ａ スラスト軸受、３ｃ 主軸受、３ｄ 上嵌合円筒面、３ｅ 下嵌合円筒面、３ｈ 補助主軸受、３ｍ 中間圧調整スプリング、３ｎ 連通孔、３ｐ 調整弁空間、３ｓ 連通孔、３ｔ 弁、３ｕ 上開口部、３ｘ 往復摺動部、３ｙ 弁押さえ、４ ガイドフレーム、４ａ 上嵌合円筒面、４ｂ 下嵌合円筒面、５ 電動機、５ａ 回転子、５ｂ 固定子、６ サブフレーム、６ａ 副軸受、７ 主軸、７ｂ 揺動軸部、７ｃ 主軸部、７ｄ 副軸部、７ｆ オイルパイプ、７ｇ 高圧油給油穴、８ オルダム機構、８ａ，８ｂ 爪、８ｃ オルダム機構環状部、１０ 密閉容器、１０ａ 下側容器、１０ｂ 上側容器、１１ 冷凍機油、１５ａ ボス部空間、１５ｂ ボス部外径空間、１５ｅ 弁外径空間、１５ｃ 台板外径部空間、１５ｄ フレーム空間、１６ａ，１６ｂ シール材、２０ 圧縮室、３１ バックプレート、３１ａ インジェクション流路、３１ｄ 吐出孔、３１ｅ リリーフ孔、３２ ボルト、３３ 開閉弁、３４ 弁抑え、４１ インジェクションパイプ、４２ 吸入パイプ、４３ 吐出パイプ、５１ 圧縮機、５２，５７ 熱交換器、５３，５５，５６ 膨張弁、５４ 内部熱交換器、５８ 四方弁、５９ レシーバー、１００ スクロール圧縮機。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、インジェクション機構を有するスクロール圧縮機、及び、前記スクロール圧縮機を備えるヒートポンプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、インジェクション機構を有するスクロール圧縮機についての記載がある。このスクロール圧縮機では、冷媒回路から流入した中間圧力のインジェクション冷媒が、固定スクロールの背面側とバックプレートとの間に形成されたインジェクション流路を通り、固定スクロールの台板に設けられたインジェクションポートから圧縮室内に抽入される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１７７１８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
インジェクション機構を有するスクロール圧縮機では、圧縮途中の中間圧力の空間に冷媒回路から所定の圧力のインジェクション冷媒が抽入される。そして、インジェクション冷媒が抽入された後も、圧縮が続けられ、最終的に圧縮された冷媒が固定スクロールの中心部に設けられた吐出ポートから吐出される。
ここで、インジェクション冷媒を抽入した後の圧縮室内の最大圧力Ｐ＊が、凝縮器で制御される吐出圧力Ｐｄよりも高くなる場合（Ｐ＊＞Ｐｄ）、圧縮室内においては冷媒がいわゆる過圧縮の状態になり、大きく性能が低下する。特に、吐出圧力Ｐｄが低い場合やインジェクション冷媒の圧力が高い場合に、冷媒が過圧縮の状態になり易い。
この発明は、スクロール圧縮機の吐出圧力の高低やインジェクション冷媒の圧力の高低に関わらず、圧縮室内の冷媒が過圧縮となることを防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明に係るスクロール圧縮機は、
固定して使用される固定台板の一方の面に、径の大きい外周側から径の小さい内周側に形状が変化する渦巻状の突起である固定渦巻歯が設けられた固定スクロールと、
揺動台板の一方の面に、前記渦巻状の突起である揺動渦巻歯が設けられ、前記固定スクロールに設けられた前記固定渦巻歯と前記揺動渦巻歯とが噛み合うことにより、前記固定渦巻歯と前記揺動渦巻歯との間に圧縮室を形成する揺動スクロールと、
前記固定スクロールに対して前記揺動スクロールを回転させて、前記圧縮室の位置を前記固定渦巻歯の外周側から中心側へ徐々に移動させながら前記圧縮室の容積を徐々に小さくさせることにより、前記固定渦巻歯の外周側において前記圧縮室へ吸入された冷媒を吐出圧力まで圧縮して、前記固定渦巻歯の中心部において前記固定台板に形成された吐出ポートを介して前記吐出圧力まで圧縮した冷媒を前記圧縮室から吐出する電動機と
を備え、
前記固定台板は、前記吐出ポートよりも前記固定渦巻歯の外周側に、前記吐出圧力よりも高い圧力まで圧縮された冷媒を吐出するリリーフポートが形成されるとともに、前記リリーフポートよりも前記固定渦巻歯の外周側に、インジェクション冷媒を前記圧縮室へ注入するインジェクションポートが形成された
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
この発明に係るスクロール圧縮機は、吐出圧力以上の圧力となった冷媒を圧縮室外へリリーフするリリーフポートを備える。そのため、圧縮機の吐出圧力の高低に関わらず圧縮室内の冷媒が過圧縮となることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００の縦断面図。
【図２】図１に示すスクロール圧縮機１００の上部拡大図（１）。
【図３】図１に示すスクロール圧縮機１００の上部拡大図（２）。
【図４】図１に示すスクロール圧縮機１００の上部拡大図（３）。
【図５】実施の形態１に係る固定スクロール１と固定スクロール１に取り付けられる部品とを示す斜視図。
【図６】図５に示す各部品を分解して示す分解斜視図。
【図７】インジェクション回路を有するヒートポンプ装置１０１の回路構成の一例を示す図。
【図８】図７に示すヒートポンプ装置１０１の冷媒の状態についてのモリエル線図。
【図９】固定スクロール１に対する揺動スクロール２の相対位置を、吸入完了状態を０度として９０度毎に示した図。
【図１０】インジェクション運転あり、吐出圧力Ｐｄ＞圧縮終了圧力Ｐ＊、リリーフポートなしの場合における回転角θと圧力Ｐとの関係を示す図。
【図１１】インジェクション運転あり、圧縮終了圧力Ｐ＊＞吐出圧力Ｐｄ、リリーフポートなしの場合における回転角θと圧力Ｐとの関係を示す図。
【図１２】インジェクション運転あり、圧縮終了圧力Ｐ＊＞吐出圧力Ｐｄ、リリーフポートありの場合における回転角θと圧力Ｐとの関係を示す図。
【図１３】インジェクション運転なし、圧縮終了圧力Ｐ＊＞吐出圧力Ｐｄ、リリーフポートなしの場合における回転角θと圧力Ｐとの関係を示す図。
【図１４】インジェクション運転なし、圧縮終了圧力Ｐ＊＞吐出圧力Ｐｄ、リリーフポートありの場合における回転角θと圧力Ｐとの関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図に基づき、この発明の実施の形態について説明する。
なお、以下の説明において、インジェクションとは、凝縮器を出た後の（高圧側の）液冷媒又は二相冷媒又はガス冷媒を圧縮機の圧縮室の途中に戻して、再圧縮することである。また、凝縮器を出た後の（高圧側の）液冷媒又は二相冷媒又はガス冷媒をインジェクション冷媒と呼ぶ。なお、凝縮器を出た後とは、凝縮器を出た直後でなく、所定の膨張弁や所定の熱交換器等を通った後の冷媒であってもよい。また、凝縮器とは、放熱器、負荷側に熱を与える熱交換器又はガスクーラーと読み替えてもよい。
【０００９】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００の縦断面図である。
図２から図４は、図１に示すスクロール圧縮機１００の上部拡大図であり、いずれも同じ部分を示す図である。図２は、特に固定スクロール１を説明するための図である。図３は、特に揺動スクロール２を説明するための図である。図４は、特にコンプライアントフレーム３とガイドフレーム４とを説明するための図である。
なお、図１から図４では、本来見えない構成要素を破線で示す。
【００１０】
まず、スクロール圧縮機１００の構成について説明する。
図１に示すように、スクロール圧縮機１００は、固定スクロール１、揺動スクロール２、コンプライアントフレーム３、ガイドフレーム４、電動機５、サブフレーム６、主軸７、オルダム機構８が密閉容器１０内に収納されて形成される。なお、固定スクロール１と揺動スクロール２とを総称して圧縮部と呼ぶ。
【００１１】
図１、図２に基づき、固定スクロール１について説明する。
固定スクロール１の外周部はガイドフレーム４にボルトによって締結され、固定されている。
固定スクロール１の台板部１ａ（固定台板）の下側には、板状の渦巻歯１ｂ（固定渦巻歯）が形成されている。固定スクロール１の渦巻歯１ｂと、後述する揺動スクロール２の渦巻歯２ｂ（揺動渦巻歯）とが噛み合うことにより、圧縮室２０が形成される。
台板部１ａの下側の外周部にはオルダム案内溝１ｃがほぼ一直線上に２個形成されている。オルダム案内溝１ｃにはオルダム機構８の爪８ｂが往復摺動自在に係合されている。
【００１２】
台板部１ａのほぼ中心部には、吐出ポート１ｄが台板部１ａを貫通して形成されている。台板部１ａの吐出ポート１ｄよりも外側には、リリーフポート１ｅが台板部１ａを貫通して形成されている。台板部１ａのリリーフポート１ｅよりも外側には、インジェクションポート１ｆが台板部１ａを貫通して形成されている。また、台板部１ａには、板の厚みに相当する側部から上側までを連通する流入孔１ｇが形成されている。流入孔１ｇの側部の開口には、インジェクションパイプ４１が挿入されている。
また、台板部１ａの上側には、バックプレート３１が設けられる。バックプレート３１には、吐出ポート１ｄと重なる部分に吐出孔３１ｄが形成され、リリーフポート１ｅと重なる部分にリリーフ孔３１ｅが形成されている。また、台板部１ａとバックプレート３１との間には、流入孔１ｇの上側の開口からインジェクションポート１ｆまでを繋ぐインジェクション流路３１ａが形成されている。
インジェクション冷媒は、密閉容器１０の外部から、インジェクションパイプ４１を介して流入孔１ｇに流入する。流入孔１ｇに流入したインジェクション冷媒は、インジェクション流路３１ａを経て、インジェクションポート１ｆから圧縮室２０へ注入される。
また、バックプレート３１の上側には、吐出孔３１ｄとリリーフ孔３１ｅとを開閉する開閉弁３３（第１，第２開閉弁）と、開閉弁３３のリフト量を制限する弁抑え３４とが設けられている。
【００１３】
図１，３に基づき、揺動スクロール２について説明する。
揺動スクロール２の台板部２ａ（揺動台板）の上側には、固定スクロール１の渦巻歯１ｂと実質的に同一形状の板状の渦巻歯２ｂが形成されている。上述したように、固定スクロール１の渦巻歯１ｂと、揺動スクロール２の渦巻歯２ｂとが噛み合うことにより、圧縮室２０が形成される。
台板部２ａの下側における外周部には、固定スクロール１のオルダム案内溝１ｃとほぼ９０度の位相差を持つオルダム案内溝２ｅがほぼ一直線上に２個形成されている。オルダム案内溝２ｅにはオルダム機構８の爪８ａが往復摺動自在に係合されている。
【００１４】
また、台板部２ａの下側における中心部には、中空円筒状のボス部２ｆが形成されており、そのボス部２ｆの内側が揺動軸受２ｃとなる。揺動軸受２ｃには、主軸７の上端の揺動軸部７ｂが係合されている。なお、揺動軸受２ｃと揺動軸部７ｂとの間の空間をボス部空間１５ａと呼ぶ。
また、ボス部２ｆの外径側には、コンプライアントフレーム３のスラスト軸受３ａと圧接摺動可能なスラスト面２ｄが形成されている。なお、ボス部２ｆの外径側において、揺動スクロール２のスラスト面２ｄとコンプライアントフレーム３との間に形成された空間をボス部外径空間１５ｂと呼ぶ。また、スラスト軸受３ａの外径側において、揺動スクロール２の台板部２ａとコンプライアントフレーム３との間に形成された空間を台板外径部空間１５ｃと呼ぶ。台板外径部空間１５ｃは、吸入ガス雰囲気圧（吸入圧力）の低圧空間となっている。
また、台板部２ａには、上側の面から下側の面までを貫通する抽気孔２ｊが設けられる。つまり、抽気孔２ｊは、圧縮室２０とスラスト面２ｄ側の空間とを連通する。なお、抽気孔２ｊのコンプライアントフレーム３側の開口部（下開口部２ｋ）が通常運転時に描く円軌跡が、コンプライアントフレーム３のスラスト軸受３ａの内部に常時収まるように、抽気孔２ｊは配置されている。そのため、抽気孔２ｊからボス部外径空間１５ｂや台板外径部空間１５ｃへ冷媒が漏れることがない。
【００１５】
図１，４に基づき、コンプライアントフレーム３及びガイドフレーム４について説明する。
コンプライアントフレーム３は、外周部に設けられた上下２つの円筒面３ｄ，３ｅを、ガイドフレーム４の内周部に設けた円筒面４ａ，４ｂにより半径方向に支持されている。コンプライアントフレーム３の中心部には、電動機５により回転駆動される主軸７を半径方向に支持する主軸受３ｃと補助主軸受３ｈとが形成されている。
ここで、ガイドフレーム４とコンプライアントフレーム３との間に形成され、上下をリング状のシール材１６ａ、１６ｂで仕切られた空間をフレーム空間１５ｄと呼ぶ。なお、ガイドフレーム４の内周面にシール材１６ａ、１６ｂを収納するリング状のシール溝が２ヶ所に形成されている。しかし、このシール溝はコンプライアントフレーム３の外周面に形成されていてもよい。
コンプライアントフレーム３には、抽気孔２ｊの下開口部２ｋと対峙する位置に、スラスト軸受３ａ側からフレーム空間１５ｄ側までを貫通して、常時もしくは間欠的に抽気孔２ｊとフレーム空間１５ｄとを連通する連通孔３ｓが形成されている。
また、コンプライアントフレーム３には、ボス部外径空間１５ｂの圧力を調整する弁３ｔ、弁押さえ３ｙ、中間圧調整スプリング３ｍが収納された調整弁空間３ｐが設けられている。中間圧調整スプリング３ｍは、調整弁空間３ｐに自然長より縮められた状態で収納されている。なお、弁３ｔの外径側におけるコンプライアントフレーム３とガイドフレーム４との間の空間を、弁外径空間１５ｅと呼ぶ。
また、コンプライアントフレーム３には、スラスト軸受３ａの外径側に、オルダム機構環状部８ｃが往復摺動運動する往復摺動部３ｘが形成されている。往復摺動部３ｘには、弁外径空間１５ｅと台板外径部空間１５ｃとを連通する連通孔３ｎが形成されている。
【００１６】
ガイドフレーム４は、外周面が焼き嵌めや溶接などによって、密閉容器１０に固定されている。しかし、ガイドフレーム４の外周部には切り欠きが設けてあり、圧縮室２０から密閉容器１０内へ吐出された冷媒が、吐出パイプ４３へ流れる流路は確保されている。
【００１７】
図１に基づき、主軸７について説明する。
主軸７の上側には、揺動スクロール２の揺動軸受２ｃ（図３参照）と回転自在に係合する揺動軸部７ｂが形成されている。揺動軸部７ｂの下側には、コンプライアントフレーム３の主軸受３ｃ（図４参照）及び補助主軸受３ｈ（図４参照）と回転自在に係合する主軸部７ｃが形成されている。
主軸７の下側には、サブフレーム６の副軸受６ａと回転自在に係合する副軸部７ｄが形成されている。副軸部７ｄと上述した主軸部７ｃとの間に電動機５の回転子５ａが焼嵌され、その周囲に固定子５ｂが設けられている。
また、主軸７の内部には、軸方向に貫通して設けられた高圧油給油穴７ｇが設けられている。さらに、主軸７の下端面には、高圧油給油穴７ｇと連通するオイルパイプ７ｆが圧入されている。
【００１８】
固定スクロール１と固定スクロール１に取り付けられる部品とについて詳しく説明する。
図５は、実施の形態１に係る固定スクロール１と固定スクロール１に取り付けられる部品とを示す斜視図である。図６は、図５に示す各部品を分解して示す分解斜視図である。
なお、図５、図６では、本来見えない構成要素を破線で示す。
【００１９】
台板部１ａのほぼ中心部には、吐出ポート１ｄが台板部１ａを下側から上側まで貫通して形成されている。台板部１ａの吐出ポート１ｄよりも外周側には、リリーフポート１ｅが台板部１ａを下側から上側まで貫通して形成されている。台板部１ａのリリーフポート１ｅよりも外周側には、インジェクションポート１ｆが台板部１ａを下側から上側まで貫通して形成されている。また、台板部１ａには、側部から上側までを連通する流入孔１ｇが形成されている。
【００２０】
台板部１ａの上側には、台板部１ａの概ね全体を覆うバックプレート３１が設けられ、周囲数か所（ここでは４箇所）が台板部１ａにボルト３２によって固定される。これにより、台板部１ａとバックプレート３１とは密着した状態となる。
なお、台板部１ａに直接バックプレート３１を固定するのではなく、台板部１ａとバックプレート３１との接合面の間に、ゴム材等で形成されたパッキンを介在させてもよい。これにより、台板部１ａとバックプレート３１と接合面のシール性を向上させることができる。
【００２１】
バックプレート３１には、吐出ポート１ｄと重なる部分に吐出孔３１ｄが形成され、リリーフポート１ｅと重なる部分にリリーフ孔３１ｅが形成されている。したがって、圧縮室２０とバックプレート３１の上側の空間（密閉容器１０内の空間）とは、吐出ポート１ｄ及び吐出孔３１ｄを介して連通する。同様に、圧縮室２０とバックプレート３１の上側の空間とは、リリーフポート１ｅ及びリリーフ孔３１ｅを介して連通する。
また、バックプレート３１には、流入孔１ｇの上側の開口と重なる位置からインジェクションポート１ｆと重なる位置まで連続した溝が形成されている。この溝により、台板部１ａとバックプレート３１との間に、流入孔１ｇの上側の開口からインジェクションポート１ｆまでを繋ぐインジェクション流路３１ａが形成される。また、流入孔１ｇの側部の開口には、インジェクションパイプ４１が挿入される（図２参照）。そして、インジェクション冷媒は、密閉容器１０の外部からインジェクションパイプ４１を介して流入孔１ｇに流入する。流入孔１ｇに流入したインジェクション冷媒は、インジェクション流路３１ａを経て、インジェクションポート１ｆから圧縮室２０へ注入される。
なお、ここでは、バックプレート３１に溝が形成され、インジェクション流路３１ａが形成されるとしたが、バックプレート３１の代わりに台板部１ａに溝が形成され、インジェクション流路３１ａが形成されるとしてもよい。
【００２２】
バックプレート３１の上側には、開閉弁３３と弁抑え３４とがボルト３２により、バックプレート３１及び台板部１ａに固定される。開閉弁３３は、吐出孔３１ｄとリリーフ孔３１ｅとのそれぞれを個別に開閉するリード弁である。開閉弁３３は、圧縮室２０内の冷媒の圧力と、密閉容器１０内の冷媒の圧力（吐出圧力）との圧力差により開閉するリード弁である。弁抑え３４は、開閉弁３３のリフト量を制限する。
なお、ここでは、吐出孔３１ｄとリリーフ孔３１ｅとを開閉する１つの開閉弁３３が設けられるとした。しかし、開閉弁３３は、吐出孔３１ｄとリリーフ孔３１ｅとのそれぞれ個別に設けられていてもよい。
【００２３】
図１から図４に基づき、スクロール圧縮機１００の動作について説明する。
低圧の吸入冷媒は、吸入パイプ４２から固定スクロール１の渦巻歯１ｂと揺動スクロール２の渦巻歯２ｂとにより形成される圧縮室２０に流入する。また、外部からインジェクションパイプ４１を介して流入孔１ｇに流入したインジェクション冷媒が、インジェクション流路３１ａを経て、インジェクションポート１ｆから圧縮室２０へ注入される。なお、インジェクション運転を行わない場合には、インジェクション冷媒は圧縮室２０へ注入されない。
電動機５により主軸７が駆動され、揺動スクロール２が駆動する。揺動スクロール２は、オルダム機構８によって自転運動せず、公転運動（偏芯旋回運動）して、圧縮室２０の容積を徐々に減少させる圧縮動作をする。この圧縮動作により圧縮室２０内の冷媒は高圧となり、固定スクロール１の吐出ポート１ｄを介して密閉容器１０内に吐出される。吐出された冷媒は、吐出パイプ４３から密閉容器１０外に放出される。つまり、密閉容器１０内は、高圧となる。
【００２４】
上述したように、定常運転時には密閉容器１０内が高圧となる。この圧力により、密閉容器１０の底部に溜まった冷凍機油１１は、オイルパイプ７ｆと高圧油給油穴７ｇとを上側へ向かって流れる。そして、高圧の冷凍機油は、ボス部空間１５ａ（図３参照）に導かれ、吸入圧力より高く吐出圧力以下の中間圧Ｐｍ１まで減圧され、ボス部外径空間１５ｂ（図３参照）へ流れる。
また、高圧油給油穴７ｇを流れる高圧油は、主軸７に設けられた横穴から主軸受３ｃと主軸部７ｃとの間（図４参照）に導かれる。主軸受３ｃと主軸部７ｃとの間に導かれた冷凍機油は、主軸受３ｃと主軸部７ｃとの間で吸入圧力より高く吐出圧力以下の中間圧Ｐｍ１まで減圧され、ボス部外径空間１５ｂ（図３参照）へ流れる。
なお、ボス部外径空間１５ｂの中間圧Ｐｍ１となった冷凍機油は、冷凍機油に溶解していた冷媒の発砲で、一般にはガス冷媒と冷凍機油との２相になっている。
【００２５】
ボス部外径空間１５ｂの中間圧Ｐｍ１となった冷凍機油は、調整弁空間３ｐ（図４参照）を通って弁外径空間１５ｅ（図４参照）に流れる。弁外径空間１５ｅへ流れた冷凍機油は、連通孔３ｎ（図４参照）を通ってオルダム機構環状部８ｃ（図３参照）の内側へ排出される。ここで、冷凍機油は、調整弁空間３ｐを通る際、中間圧調整スプリング３ｍ（図４参照）によって付加される力に打ち勝って、中間圧調整弁３ｔを押し上げて弁外径空間１５ｅに流れる。
また、ボス部外径空間１５ｂの中間圧Ｐｍ１となった冷凍機油は、揺動スクロール２のスラスト面２ｄ（図３参照）とコンプライアントフレーム３のスラスト軸受３ａ（図３参照）の摺動部へ給油され、オルダム機構環状部８ｃの内側へ排出される。
そして、オルダム機構環状部８ｃの内側排出された冷凍機油は、オルダム機構環状部８ｃの摺動面とオルダム機構８の爪８ａ，８ｂの摺動面とに給油された後、台板外径部空間１５ｃへ開放される。
【００２６】
ここで、ボス部外径空間１５ｂの中間圧Ｐｍ１は、中間圧調整スプリング３ｍのバネ力と中間圧調整弁３ｔの露出面積とによってほぼ決定される所定の圧力αによって、「Ｐｍ１＝Ｐｓ＋α」と表される。なお、Ｐｓは吸入雰囲気圧すなわち低圧である。
【００２７】
また、抽気孔２ｊの下開口部２ｋ（図３参照）は、コンプライアントフレーム３に設けられた連通孔３ｓのスラスト軸受３ａ側の開口部（図４に示す上開口部３ｕ）と、常時もしくは間欠的に連通する。このため、圧縮室２０からの圧縮途中の冷媒ガスが、揺動スクロール２の抽気孔２ｊ及びコンプライアントフレーム３の連通孔３ｓを介してフレーム空間１５ｄに導かれる。この冷媒ガスは、圧縮途中であるため、吸入圧力より高く吐出圧力以下の中間圧Ｐｍ２である。
なお、冷媒ガスが導かれるといっても、フレーム空間１５ｄは上シール材１６ａと下シール材１６ｂとで密閉された閉空間であるため、通常運転時には圧縮室２０の圧力変動に呼応して圧縮室２０とフレーム空間１５ｄとは双方向に微少な流れを有する。つまり、圧縮室２０とフレーム空間１５ｄとは、いわば呼吸しているような状態となる。
【００２８】
ここで、フレーム空間１５ｄの中間圧Ｐｍ２は、連通する圧縮室２０の位置でほぼ決定される所定の倍率βによって、「Ｐｍ２＝Ｐｓ×β」と表される。なお、Ｐｓは吸入雰囲気圧すなわち低圧である。
【００２９】
ここで、コンプライアントフレーム３には、（Ａ）ボス部外径空間１５ｂの中間圧Ｐｍ１に起因する力と、（Ｂ）スラスト軸受３ａを介した揺動スクロール２からの押し付け力との合計（Ａ＋Ｂ）が下向きの力として作用する。
一方、コンプライアントフレーム３には、（Ｃ）フレーム空間１５ｄの中間圧Ｐｍ２に起因する力と、（Ｄ）下端面の高圧雰囲気に露出している部分に作用する高圧に起因する力との合計（Ｃ＋Ｄ）が上向きの力として作用する。
そして通常運転時には、上向きの力（Ｃ＋Ｄ）が下向きの力（Ａ＋Ｂ）より大きくなるように設定されている。
【００３０】
通常運転時には、上向きの力（Ｃ＋Ｄ）が下向きの力（Ａ＋Ｂ）より大きくなるように設定されているため、コンプライアントフレーム３は、固定スクロール１側（図１上側）に浮き上がった状態となる。つまり、コンプライアントフレーム３は、上嵌合円筒面３ｄがガイドフレーム４の上嵌合円筒面４ａにガイドされるとともに、下嵌合円筒面３ｅがガイドフレーム４の下嵌合円筒面４ｂにガイドされて、固定スクロール１側（図１上側）に浮き上がった状態となる。すなわち、コンプライアントフレーム３は、固定スクロール１側（図１の上側）に浮き上がって、スラスト軸受３ａを介して揺動スクロール２に押し付けられた状態となる。
コンプライアントフレーム３が揺動スクロール２に押し付けられているため、揺動スクロール２も、コンプライアントフレーム３と同様に固定スクロール１側（図１の上側）に浮き上がった状態となる。その結果、揺動スクロール２の渦巻歯２ｂの歯先と、固定スクロール１の歯底（台板部１ａ）とが接触するとともに、固定スクロール１の渦巻歯１ｂの歯先と、揺動スクロール２の歯底（台板部２ａ）とが接触する。
【００３１】
一方、圧縮機の起動時等の過度期や、圧縮室２０の内圧が異常に上昇したとき等には、上述した（Ｂ）のスラスト軸受３ａを介しての揺動スクロール２からの押し付け力が大きくなる。そのため、下向きの力（Ａ＋Ｂ）が上向きの力（Ｃ＋Ｄ）より大きくなる。その結果、コンプライアントフレーム３がガイドフレーム４側（図１の下側）へ押し付けられる。そして、揺動スクロール２の渦巻歯２ｂの歯先と、固定スクロール１の歯底（台板部１ａ）とが離れるとともに、固定スクロール１の渦巻歯１ｂの歯先と、揺動スクロール２の歯底（台板部２ａ）とが離れる。これにより、圧縮室２０内の圧力が下がり、圧縮室２０内の圧力が過度に上昇することが防がれる。
【００３２】
スクロール圧縮機１００の圧縮動作について説明する。
図７は、固定スクロール１に対する揺動スクロール２の相対位置を、吸入完了状態を０度として９０度毎に示した図である。
固定スクロール１の渦巻歯１ｂと揺動スクロール２の渦巻歯２ｂとが噛み合うことにより対をなす圧縮室２０ａ，２０ｂが形成される。なお、圧縮室２０ａ，２０ｂを総称して圧縮室２０と呼ぶ。圧縮室２０は、主軸７の回転に伴い揺動スクロール２が回転することにより、徐々に容積が小さくなりながら中心部へ移動する。つまり、圧縮室２０に吸入された冷媒は、主軸７の回転に伴い揺動スクロール２が公転運動することにより、徐々に圧縮されて、圧力を高めながら中心部へ移動する。
【００３３】
０度の時点は、上述したように、冷媒の吸入が完了した状態である。０度の時点では、吸入パイプ４２から圧縮室２０に冷媒が吸入され、圧縮室２０が密閉された状態である。
０度の時点（冷媒吸入完了時点）から主軸７が９０度回転すると、圧縮室２０の容積が少し小さくなるとともに、圧縮室２０が少し中心部寄りに移動する。そして、この時点で、圧縮室２０は、インジェクションポート１ｆと連通する。そのため、インジェクション運転をしているのであれば、インジェクションポート１ｆからインジェクション冷媒が圧縮室２０へ流入する。つまり、吸入パイプ４２から圧縮室２０へ吸入された吸入冷媒が、吸入された時点の吸入圧力（低圧）よりも高く、吐出ポート１ｄから吐出される時点の吐出圧力（高圧）よりも低い中間圧になる中間圧部へ、インジェクション冷媒は注入される。
さらに冷媒吸入完了時点から１８０度、２７０度と主軸７が回転する。この間は、圧縮室２０は、インジェクションポート１ｆと連通している。そのため、この間は、インジェクションポート１ｆからインジェクション冷媒が圧縮室２０へ流入しつつ、圧縮室２０内の冷媒が圧縮されて徐々に中心部寄りに移動する。
主軸７が冷媒吸入完了時点から３６０度回転すると、圧縮室２０は、インジェクションポート１ｆとの連通を終了する。そして、これ以降、圧縮室２０が吐出ポート１ｄと連通するまで、外部から圧縮室２０への冷媒の流入がないまま、圧縮室２０内の冷媒は圧縮される。
主軸７が冷媒吸入完了時点から４５０度回転すると、圧縮室２０は、リリーフポート１ｅと連通する。圧縮室２０とリリーフポート１ｅとが連通している間に、圧縮室２０内の冷媒の圧力が吐出圧力以上となると、開閉弁３３が開き、圧縮室２０内の冷媒の一部がリリーフポート１ｅから密閉容器１０内へ吐出する。つまり、圧力が吐出圧力を超えた冷媒は、それ以上圧縮されることなく、リリーフポート１ｅから密閉容器１０内へ吐出される。
主軸７が冷媒吸入完了時点から５４０度回転すると、圧縮室２０は、吐出ポート１ｄと連通する。そして、圧縮室２０内の冷媒の圧力により開閉弁３３が開き、圧縮室２０内の冷媒が密閉容器１０内へ吐出する。なお、この時点においは、圧縮室２０は、吐出ポート１ｄとだけでなく、リリーフポート１ｅとも連通している。したがって、圧縮室２０がリリーフポート１ｅと連通した後、吐出圧力を超えた冷媒がさらに圧縮されることはない。
【００３４】
一方で、主軸７の回転が冷媒吸入完了時点から３６０度の時点は、最外部の圧縮室２０に冷媒の吸入が完了した状態である。同様に、主軸７の回転が冷媒吸入完了時点から４５０度の時点は、最外部の圧縮室２０とインジェクションポート１ｆとが連通を開始する。このように、スクロール圧縮機１００では、冷媒の圧縮が繰り返し行われる。
【００３５】
なお、圧縮室２０ａ，２０ｂには、それぞれ異なるインジェクションポート１ｆと、リリーフポート１ｅとが連通するように構成される。つまり、固定スクロール１の台板部１ａには、２つのインジェクションポート１ｆと、リリーフポート１ｅとが形成されている。そして、２つのインジェクションポート１ｆの一方のインジェクションポート１ｆと圧縮室２０ａが連通するとともに、他方のインジェクションポート１ｆと圧縮室２０ｂが連通するように構成される。同様に、２つのリリーフポート１ｅの一方のリリーフポート１ｅと圧縮室２０ａが連通するとともに、他方のリリーフポート１ｅと圧縮室２０ｂが連通するように構成される。
【００３６】
スクロール圧縮機の回転角θと圧縮室２０内の圧力Ｐとの関係について説明する。
図８から図１２は、スクロール圧縮機の回転角θと圧縮室２０内の圧力Ｐとの関係を示す図である。図８から図１０は、インジェクション運転をする場合の関係を示し、図１１から図１２は、インジェクション運転をしない場合の関係を示す。
特に、図８は、吐出圧力Ｐｄ＞圧縮終了圧力Ｐ＊＞吸入圧力Ｐｓの場合において、リリーフポート１ｅが設けられていない場合の関係を示す図である。図９及び図１１は、圧縮終了圧力Ｐ＊＞吐出圧力Ｐｄ＞吸入圧力Ｐｓの場合において、リリーフポート１ｅが設けられていない場合の関係を示す図である。図１０及び図１２は、圧縮終了圧力Ｐ＊＞吐出圧力Ｐｄ＞吸入圧力Ｐｓの場合において、リリーフポート１ｅが設けられている場合の関係を示す図である。
【００３７】
スクロール圧縮機は圧縮終了圧力Ｐ＊と圧縮開始圧力Ｐｓ（吸入圧力）との間には、「Ｐ＊／Ｐｓ＝一定」という関係がある。そのため、スクロール圧縮機の回転角θと圧縮室２０内の圧力Ｐとには、以下に説明するような関係がある。
【００３８】
図８に示すように、凝縮器で制御される吐出圧力Ｐｄが十分に高く、吐出圧力Ｐｄが圧縮終了圧力Ｐ＊に対して高い場合、圧縮室２０と吐出ポート１ｄとが連通する時点では、圧縮室２０内の冷媒の圧力は、吐出圧力Ｐｄよりも低い。そして、圧縮室２０と吐出ポート１ｄとが連通して少し時間が経過すると、冷媒は吐出圧力Ｐｄまで圧縮され、吐出圧力Ｐｄの冷媒が密閉容器１０内へ吐出される。
これに対して、図９、図１１に示すように、凝縮器で制御される吐出圧力Ｐｄが低い場合、もしくはインジェクション圧力Ｐｉｎｊが高い場合、圧縮終了圧力Ｐ＊が吐出圧力Ｐｄに対して高くなる。圧縮室２０と吐出ポート１ｄとが連通する前に、圧縮室２０内の冷媒の圧力は、吐出圧力Ｐｄよりも高くなる。そのため、圧縮室２０と吐出ポート１ｄとが連通した瞬間に、冷媒が密閉容器１０内に一気に吐出される。その結果、大きな損失（過圧縮損失）が発生し、性能低下を引き起こしてしまう。
しかし、図１０、図１２に示すように、リリーフポート１ｅを設けた場合、圧縮室２０内の冷媒の圧力が吐出圧力Ｐｄを超えた時点で、開閉弁３３が開き、リリーフポート１ｅから冷媒が密閉容器１０内に吐出される。したがって、圧縮室２０内の冷媒の圧力が、吐出圧力Ｐｄより高くなることはなく、過圧縮損失を抑えることができる。
【００３９】
圧縮室２０の中間圧部にインジェクション冷媒を抽入することにより、冷媒回路内を循環する冷媒流量を増大させ、暖房能力等を増大させることが可能となる。しかし、従来は、インジェクション冷媒の圧力によっては、過圧縮損失が発生して、性能を低下させてしまっていた。これに対して、実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００では、インジェクション冷媒の圧力や、吐出圧力の条件によらず、過圧縮損失を防ぐことができ、性能を向上させることができる。
【００４０】
次に、スクロール圧縮機１００を備えるヒートポンプ装置１０１の動作について説明する。
図１３は、インジェクション回路を有するヒートポンプ装置１０１の回路構成の一例を示す図である。図１４は、図１３に示すヒートポンプ装置１０１の冷媒の状態についてのモリエル線図である。図１４において、横軸は比エンタルピ、縦軸は冷媒圧力を示す。
【００４１】
ヒートポンプ装置１０１は、圧縮機５１、熱交換器５２（第１熱交換器）、膨張弁５３（第１減圧機構）、内部熱交換器５４、膨張弁５５（第３減圧機構）、熱交換器５７（第２熱交換器）を順次配管により接続した冷媒回路を備える。なお、冷媒回路における圧縮機５１の吐出側には、四方弁５８が設けられ、冷媒の流れる向きを変更可能となっている。また、冷媒回路における膨張弁５３と内部熱交換器５４との間には、レシーバー５９が設けられている。また、圧縮機５１とは、上述したスクロール圧縮機１００のことである。
ヒートポンプ装置１０１は、さらに、冷媒回路におけるレシーバー５９と内部熱交換器５４との間から、圧縮機５１に設けられたインジェクションパイプ４１までを繋ぐインジェクション回路を備える。インジェクション回路には、膨張弁５６（第２減圧機構）、内部熱交換器５４が順次接続される。
【００４２】
まず、暖房運転時の動作について説明する。暖房運転時には、四方弁５８は実線方向に設定される。なお、この暖房運転とは、空調で使われる暖房だけでなく、水に熱を与えて温水を作る給湯も含む。
圧縮機５１で高温高圧となった気相冷媒（図１４の点１）は、圧縮機５１の吐出パイプ４３から吐出され、凝縮器であり放熱器となる熱交換器５２で熱交換されて液化する（図１４の点２）。このとき、冷媒から放熱された熱により空気や水などが温められ、暖房や給湯がされる。
熱交換器５２で液化された液相冷媒は、膨張弁５３で中間圧まで減圧され、気液二相状態になる（図１４の点３）。膨張弁５３で気液二相状態になった冷媒は、レシーバー５９で圧縮機５１へ吸入される冷媒と熱交換され、冷却されて液化される（図１４の点４）。レシーバー５９で液化された液相冷媒は、内部熱交換器５４、膨張弁５５側（本流）と、膨張弁５６側（支流）とに分岐して流れる。
本流を流れる液相冷媒は、膨張弁５６で減圧され気液二相状態となった支流を流れる冷媒と内部熱交換器５４で熱交換されて、さらに冷却される（図１４の点５）。内部熱交換器５４で冷却された液相冷媒は、膨張弁５５（減圧機構）で減圧されて気液二相状態になる（図１４の点６）。膨張弁５５で気液二相状態になった冷媒は、蒸発器となる熱交換器５７で熱交換され、加熱される（図１４の点７）。そして、熱交換器５７で加熱された冷媒は、レシーバー５９でさらに加熱され（図１４の点８）、吸入パイプ４２から圧縮機５１に吸入される。
一方、支流を流れる冷媒は、上述したように、膨張弁５６（減圧機構）で減圧されて（図１４の点９）、内部熱交換器５４で熱交換される（図１４の点１０）。内部熱交換器５４で熱交換された気液二相状態の冷媒（インジェクション冷媒）は、気液二相状態のまま圧縮機５１のインジェクションパイプ４１から圧縮室２０へ流入する。
圧縮機５１内での圧縮動作について上述した通りであるが、圧縮機５１内では、本流を流れ吸入パイプ４２から吸入された冷媒（図１４の点８）が、中間圧まで圧縮、加熱される（図１４の点１１）。中間圧まで圧縮、加熱された冷媒（図１４の点１１）と、インジェクション冷媒（図１４の点８）とが合流して、温度が低下する（図１４の点１２）。そして、温度が低下した冷媒（図１４の点１２）が、さらに圧縮、加熱され高温高圧となり、吐出される（図１４の点１）。
【００４３】
なお、インジェクション運転を行わない際には、膨張弁５６の開度を閉にする。これにより、圧縮機５１へ流入するインジェクション冷媒を遮断する。つまり、熱交換器５２、膨張弁５３、レシーバー５９を通過した冷媒の全てを吸入パイプ４２から圧縮機５１へ吸入させる。
ここで、膨張弁５６の開度は、例えば、電子制御により制御される。
【００４４】
次に、冷房運転時の動作について説明する。冷房運転時には、四方弁５８は破線方向に設定される。
圧縮機５１で高温高圧となった気相冷媒（図１４の点１）は、圧縮機５１の吐出パイプ４３から吐出され、凝縮器となる熱交換器５７で熱交換されて液化する（図１４の点２）。熱交換器５７で液化された液相冷媒は、膨張弁５５で中間圧まで減圧され、気液二相状態になる（図１４の点３）。膨張弁５５で気液二相状態になった冷媒は、内部熱交換器５４で熱交換され、冷却され液化される（図１４の点４）。内部熱交換器５４では、膨張弁５５で気液二相状態になった冷媒と、内部熱交換器５４で液化された液相冷媒を膨張弁５６で減圧させて気液二相状態になった冷媒（図１４の点９）とを熱交換させている。内部熱交換器５４で熱交換された液相冷媒（図１４の点４）は、レシーバー５９側（本流）と、内部熱交換器５４側（支流）とに分岐して流れる。
本流を流れる液相冷媒は、レシーバー５９で圧縮機５１に吸入される冷媒と熱交換されて、さらに冷却される（図１４の点５）。レシーバー５９で冷却された液相冷媒は、膨張弁５３で減圧されて気液二相状態になる（図１４の点６）。膨張弁５３で気液二相状態になった冷媒は、蒸発器となる熱交換器５２で熱交換され、加熱される（図１４の点７）。このとき、冷媒が吸熱することにより空気や水などが冷やされ、冷房されたり、冷凍がされる。そして、熱交換器５７で加熱された冷媒は、レシーバー５９でさらに加熱され（図１４の点８）、吸入パイプ４２から圧縮機５１に吸入される。
一方、支流を流れる冷媒は、上述したように、膨張弁５６で減圧されて（図１４の点９）、内部熱交換器５４で熱交換される（図１４の点１０）。内部熱交換器５４で熱交換された気液二相状態の冷媒（インジェクション冷媒）は、気液二相状態のまま圧縮機５１のインジェクションパイプ４１から圧縮室２０へ流入する。
圧縮機５１内での圧縮動作については、暖房運転時と同様である。
【００４５】
なお、インジェクション運転を行わない際には、暖房運転時と同様に、膨張弁５６の開度を閉にして、圧縮機５１へ流入するインジェクション冷媒を遮断する。
【００４６】
ここで、インジェクション運転をするのは、通常、暖房運転の場合である。したがって、通常、冷房運転時にはインジェクション運転を行わない。なお、暖房運転時であっても、常時インジェクション運転するのではなく、例えば、外気温が所定の温度（例えば、２℃）以下の場合や、圧縮機の回転数が所定の周波数（例えば、６０Ｈｚ）以上の場合に、インジェクション運転することにより暖房能力を高くすることができ、暖房や給湯性能のよいヒートポンプ装置１０１が得られる。インジェクション運転の必要がないような場合には、暖房運転時であっても、膨張弁５６の開度を閉にして、インジェクション運転を行わない。
もちろん、インジェクション運転するか否かの基準は、上記の基準でなくてもよく、例えば、冷房運転時にインジェクション運転しても構わない。
【００４７】
なお、熱交換器５２は、上述したとおり、高温高圧となった気相冷媒又は低温低圧となった液相冷媒と水等の液体との熱交換を行う熱交換器であってもよいし、高温高圧となった気相冷媒又は低温低圧となった液相冷媒と空気等の気体との熱交換を行う熱交換器であってもよい。つまり、図１３，１４で説明したヒートポンプ装置１０１は、空調装置であってもよいし、給湯装置であってもよいし、冷凍装置や冷蔵装置であってもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１ 固定スクロール、１ａ 台板部、１ｂ 渦巻歯、１ｃ オルダム案内溝、１ｄ 吐出ポート、１ｅ リリーフポート、１ｆ インジェクションポート、１ｇ 流入孔、２ 揺動スクロール、２ａ 台板部、２ｂ 渦巻歯、２ｃ 揺動軸受、２ｄ スラスト面、２ｅ オルダム案内溝、２ｆ ボス部、２ｊ 抽気孔、２ｋ 下開口部、３ コンプライアントフレーム、３ａ スラスト軸受、３ｃ 主軸受、３ｄ 上嵌合円筒面、３ｅ 下嵌合円筒面、３ｈ 補助主軸受、３ｍ 中間圧調整スプリング、３ｎ 連通孔、３ｐ 調整弁空間、３ｓ 連通孔、３ｔ 弁、３ｕ 上開口部、３ｘ 往復摺動部、３ｙ 弁押さえ、４ ガイドフレーム、４ａ 上嵌合円筒面、４ｂ 下嵌合円筒面、５ 電動機、５ａ 回転子、５ｂ 固定子、６ サブフレーム、６ａ 副軸受、７ 主軸、７ｂ 揺動軸部、７ｃ 主軸部、７ｄ 副軸部、７ｆ オイルパイプ、７ｇ 高圧油給油穴、８ オルダム機構、８ａ，８ｂ 爪、８ｃ オルダム機構環状部、１０ 密閉容器、１０ａ 下側容器、１０ｂ 上側容器、１１ 冷凍機油、１５ａ ボス部空間、１５ｂ ボス部外径空間、１５ｅ 弁外径空間、１５ｃ 台板外径部空間、１５ｄ フレーム空間、１６ａ，１６ｂ シール材、２０ 圧縮室、３１ バックプレート、３１ａ インジェクション流路、３１ｄ 吐出孔、３１ｅ リリーフ孔、３２ ボルト、３３ 開閉弁、３４ 弁抑え、４１ インジェクションパイプ、４２ 吸入パイプ、４３ 吐出パイプ、５１ 圧縮機、５２，５７ 熱交換器、５３，５５，５６ 膨張弁、５４ 内部熱交換器、５８ 四方弁、５９ レシーバー、１００ スクロール圧縮機。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定して使用される固定台板の一方の面に、径の大きい外周側から径の小さい内周側に形状が変化する渦巻状の突起である固定渦巻歯が設けられた固定スクロールと、
揺動台板の一方の面に、前記渦巻状の突起である揺動渦巻歯が設けられ、前記固定スクロールに設けられた前記固定渦巻歯と前記揺動渦巻歯とが噛み合うことにより、前記固定渦巻歯と前記揺動渦巻歯との間に圧縮室を形成する揺動スクロールと、
前記固定スクロールに対して前記揺動スクロールを回転させて、前記圧縮室の位置を前記固定渦巻歯の外周側から中心側へ徐々に移動させながら前記圧縮室の容積を徐々に小さくさせることにより、前記固定渦巻歯の外周側において前記圧縮室へ吸入された冷媒を吐出圧力まで圧縮して、前記固定渦巻歯の中心部において前記固定台板に形成された吐出ポートを介して前記吐出圧力まで圧縮した冷媒を前記圧縮室から吐出する電動機と
を備え、
前記固定台板は、前記吐出ポートよりも前記固定渦巻歯の外周側に、前記吐出圧力よりも高い圧力まで圧縮された冷媒を吐出するリリーフポートが形成されるとともに、前記リリーフポートよりも前記固定渦巻歯の外周側に、インジェクション冷媒を前記圧縮室へ注入するインジェクションポートが形成された
ことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記圧縮室は、前記固定渦巻歯の外周側から中心側へ徐々に移動するときに、前記インジェクションポートと連通を終えた後に、前記リリーフポートと連通を開始する
ことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記インジェクションポートは、前記固定台板を前記圧縮室が形成される前記固定渦巻歯側の前記一方の面から他方の面まで貫通した孔であり、
前記固定台板は、さらに、板の厚みに相当する側部から前記他方の面まで連通する流入孔が形成され、
前記スクロール圧縮機は、さらに、
前記固定台板に形成された前記流入孔の側部の開口に接続されたインジェクションパイプと、
前記固定台板の前記他方の面を覆うように設けられたバックプレートであって、前記固定台板との間に、前記流入孔の前記他方の面の開口と前記インジェクションポートとを接続するインジェクション流路を形成するバックプレートと
を備え、
前記インジェクション冷媒は、外部から前記インジェクションパイプに流入して、前記流入孔と前記インジェクション流路とを通って、前記インジェクションポートから前記圧縮室へ注入される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記吐出ポート及び前記リリーフポートは、前記固定台板を前記圧縮室側の面から前記他方の面まで貫通した孔であり、
前記バックプレートは、前記吐出ポート及び前記リリーフポートと重なる位置に孔が形成された
ことを特徴とする請求項３に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記スクロール圧縮機は、さらに、
前記バックプレートの前記リリーフポートと重なる位置に形成された孔を塞ぐように設けられた第１開閉弁であって、前記圧縮室が前記リリーフポートと連通した時点における前記圧縮室内の冷媒の圧力が前記吐出圧力よりも高い圧力であると開く第１開閉弁
を備えることを特徴とする請求項４に記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
前記スクロール圧縮機は、さらに、
前記バックプレートの前記吐出ポートと重なる位置に形成された孔を塞ぐように設けられた第２開閉弁であって、前記圧縮室が前記吐出ポートと連通した時点における前記圧縮室内の冷媒の圧力が前記吐出圧力よりも高い圧力であると開く第２開閉弁
を備えることを特徴とする請求項５に記載のスクロール圧縮機。
【請求項７】
前記第１開閉弁と前記第２開閉弁とは、一体形成された
ことを特徴とする請求項６に記載のスクロール圧縮機。
【請求項８】
前記バックプレートは、前記インジェクションポートと重なる位置から前記流入孔の前記他方の面の開口と重なる位置まで連続する溝が形成され、前記溝により前記固定台板との間に前記インジェクション流路を形成する
ことを特徴とする請求項３に記載のスクロール圧縮機。
【請求項９】
前記固定台板は、前記インジェクションポートから前記流入孔の前記他方の面の開口まで連続する溝が形成され、前記溝により前記バックプレートとの間に前記インジェクション流路を形成する
ことを特徴とする請求項３に記載のスクロール圧縮機。
【請求項１０】
圧縮機と、第１熱交換器と、減圧機構と、第２熱交換器とを順次配管により接続した冷媒回路を備えるヒートポンプ装置であり、
前記圧縮機は、
固定して使用される固定台板の一方の面に、径の大きい外周側から径の小さい内周側に形状が変化する渦巻状の突起である固定渦巻歯が設けられた固定スクロールと、
揺動台板の一方の面に、前記渦巻状の突起である揺動渦巻歯が設けられ、前記固定スクロールに設けられた前記固定渦巻歯と前記揺動渦巻歯とが噛み合うことにより、前記固定渦巻歯と前記揺動渦巻歯との間に圧縮室を形成する揺動スクロールと、
前記固定スクロールに対して前記揺動スクロールを回転させて、前記圧縮室の位置を前記固定渦巻歯の外周側から中心側へ徐々に移動させながら前記圧縮室の容積を徐々に小さくさせることにより、前記固定渦巻歯の外周側において前記圧縮室へ吸入された冷媒を吐出圧力まで圧縮して、前記固定渦巻歯の中心部において前記固定台板に形成された吐出ポートを介して前記吐出圧力まで圧縮した冷媒を前記圧縮室から吐出する電動機と
を備え、
前記固定台板は、前記吐出ポートよりも前記固定渦巻歯の外周側に、前記吐出圧力よりも高い圧力まで圧縮された冷媒を吐出するリリーフポートが形成されるとともに、前記リリーフポートよりも前記固定渦巻歯の外周側に、インジェクション冷媒を前記圧縮室へ注入するインジェクションポートが形成された
ことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項１１】
前記インジェクションポートは、前記固定台板を前記圧縮室が形成される前記固定渦巻歯側の前記一方の面から他方の面まで貫通した孔であり、
前記固定台板は、さらに、板の厚みに相当する側部から前記他方の面まで連通する流入孔が形成され、
前記圧縮機は、さらに、
前記固定台板に形成された前記流入孔の側部の開口に接続されたインジェクションパイプと、
前記固定台板の前記他方の面を覆うように設けられたバックプレートであって、前記固定台板との間に、前記流入孔の前記他方の面の開口と前記インジェクションポートとを接続するインジェクション流路を形成するバックプレートと
を備え、
前記ヒートポンプ装置は、さらに、
前記冷媒回路における前記第１熱交換器と前記減圧機構との間から、前記圧縮機に設けられたインジェクションパイプまでを繋ぎ、途中に第２減圧機構が設けられたインジェクション回路
を備え、
前記インジェクション冷媒は、前記インジェクション回路を流れ、前記インジェクションパイプから前記圧縮機へ流入して、前記流入孔と前記インジェクション流路とを通って、前記インジェクションポートから前記圧縮室へ注入される
ことを特徴とする請求項１０に記載のヒートポンプ装置。
【請求項１】
固定して使用される固定台板の一方の面に、径の大きい外周側から径の小さい内周側に形状が変化する渦巻状の突起である固定渦巻歯が設けられた固定スクロールと、
揺動台板の一方の面に、前記渦巻状の突起である揺動渦巻歯が設けられ、前記固定スクロールに設けられた前記固定渦巻歯と前記揺動渦巻歯とが噛み合うことにより、前記固定渦巻歯と前記揺動渦巻歯との間に圧縮室を形成する揺動スクロールと、
前記固定スクロールに対して前記揺動スクロールを回転させて、前記圧縮室の位置を前記固定渦巻歯の外周側から中心側へ徐々に移動させながら前記圧縮室の容積を徐々に小さくさせることにより、前記固定渦巻歯の外周側において前記圧縮室へ吸入された冷媒を吐出圧力まで圧縮して、前記固定渦巻歯の中心部において前記固定台板に形成された吐出ポートを介して前記吐出圧力まで圧縮した冷媒を前記圧縮室から吐出する電動機と
を備え、
前記固定台板は、前記吐出ポートよりも前記固定渦巻歯の外周側に、前記吐出圧力よりも高い圧力まで圧縮された冷媒を吐出するリリーフポートが形成されるとともに、前記リリーフポートよりも前記固定渦巻歯の外周側に、インジェクション冷媒を前記圧縮室へ注入するインジェクションポートが形成された
ことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記圧縮室は、前記固定渦巻歯の外周側から中心側へ徐々に移動するときに、前記インジェクションポートと連通を終えた後に、前記リリーフポートと連通を開始する
ことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記インジェクションポートは、前記固定台板を前記圧縮室が形成される前記固定渦巻歯側の前記一方の面から他方の面まで貫通した孔であり、
前記固定台板は、さらに、板の厚みに相当する側部から前記他方の面まで連通する流入孔が形成され、
前記スクロール圧縮機は、さらに、
前記固定台板に形成された前記流入孔の側部の開口に接続されたインジェクションパイプと、
前記固定台板の前記他方の面を覆うように設けられたバックプレートであって、前記固定台板との間に、前記流入孔の前記他方の面の開口と前記インジェクションポートとを接続するインジェクション流路を形成するバックプレートと
を備え、
前記インジェクション冷媒は、外部から前記インジェクションパイプに流入して、前記流入孔と前記インジェクション流路とを通って、前記インジェクションポートから前記圧縮室へ注入される
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記吐出ポート及び前記リリーフポートは、前記固定台板を前記圧縮室側の面から前記他方の面まで貫通した孔であり、
前記バックプレートは、前記吐出ポート及び前記リリーフポートと重なる位置に孔が形成された
ことを特徴とする請求項３に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記スクロール圧縮機は、さらに、
前記バックプレートの前記リリーフポートと重なる位置に形成された孔を塞ぐように設けられた第１開閉弁であって、前記圧縮室が前記リリーフポートと連通した時点における前記圧縮室内の冷媒の圧力が前記吐出圧力よりも高い圧力であると開く第１開閉弁
を備えることを特徴とする請求項４に記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
前記スクロール圧縮機は、さらに、
前記バックプレートの前記吐出ポートと重なる位置に形成された孔を塞ぐように設けられた第２開閉弁であって、前記圧縮室が前記吐出ポートと連通した時点における前記圧縮室内の冷媒の圧力が前記吐出圧力よりも高い圧力であると開く第２開閉弁
を備えることを特徴とする請求項５に記載のスクロール圧縮機。
【請求項７】
前記第１開閉弁と前記第２開閉弁とは、一体形成された
ことを特徴とする請求項６に記載のスクロール圧縮機。
【請求項８】
前記バックプレートは、前記インジェクションポートと重なる位置から前記流入孔の前記他方の面の開口と重なる位置まで連続する溝が形成され、前記溝により前記固定台板との間に前記インジェクション流路を形成する
ことを特徴とする請求項３に記載のスクロール圧縮機。
【請求項９】
前記固定台板は、前記インジェクションポートから前記流入孔の前記他方の面の開口まで連続する溝が形成され、前記溝により前記バックプレートとの間に前記インジェクション流路を形成する
ことを特徴とする請求項３に記載のスクロール圧縮機。
【請求項１０】
圧縮機と、第１熱交換器と、減圧機構と、第２熱交換器とを順次配管により接続した冷媒回路を備えるヒートポンプ装置であり、
前記圧縮機は、
固定して使用される固定台板の一方の面に、径の大きい外周側から径の小さい内周側に形状が変化する渦巻状の突起である固定渦巻歯が設けられた固定スクロールと、
揺動台板の一方の面に、前記渦巻状の突起である揺動渦巻歯が設けられ、前記固定スクロールに設けられた前記固定渦巻歯と前記揺動渦巻歯とが噛み合うことにより、前記固定渦巻歯と前記揺動渦巻歯との間に圧縮室を形成する揺動スクロールと、
前記固定スクロールに対して前記揺動スクロールを回転させて、前記圧縮室の位置を前記固定渦巻歯の外周側から中心側へ徐々に移動させながら前記圧縮室の容積を徐々に小さくさせることにより、前記固定渦巻歯の外周側において前記圧縮室へ吸入された冷媒を吐出圧力まで圧縮して、前記固定渦巻歯の中心部において前記固定台板に形成された吐出ポートを介して前記吐出圧力まで圧縮した冷媒を前記圧縮室から吐出する電動機と
を備え、
前記固定台板は、前記吐出ポートよりも前記固定渦巻歯の外周側に、前記吐出圧力よりも高い圧力まで圧縮された冷媒を吐出するリリーフポートが形成されるとともに、前記リリーフポートよりも前記固定渦巻歯の外周側に、インジェクション冷媒を前記圧縮室へ注入するインジェクションポートが形成された
ことを特徴とするヒートポンプ装置。
【請求項１１】
前記インジェクションポートは、前記固定台板を前記圧縮室が形成される前記固定渦巻歯側の前記一方の面から他方の面まで貫通した孔であり、
前記固定台板は、さらに、板の厚みに相当する側部から前記他方の面まで連通する流入孔が形成され、
前記圧縮機は、さらに、
前記固定台板に形成された前記流入孔の側部の開口に接続されたインジェクションパイプと、
前記固定台板の前記他方の面を覆うように設けられたバックプレートであって、前記固定台板との間に、前記流入孔の前記他方の面の開口と前記インジェクションポートとを接続するインジェクション流路を形成するバックプレートと
を備え、
前記ヒートポンプ装置は、さらに、
前記冷媒回路における前記第１熱交換器と前記減圧機構との間から、前記圧縮機に設けられたインジェクションパイプまでを繋ぎ、途中に第２減圧機構が設けられたインジェクション回路
を備え、
前記インジェクション冷媒は、前記インジェクション回路を流れ、前記インジェクションパイプから前記圧縮機へ流入して、前記流入孔と前記インジェクション流路とを通って、前記インジェクションポートから前記圧縮室へ注入される
ことを特徴とする請求項１０に記載のヒートポンプ装置。
【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】
【公開番号】特開２０１２−１７２５８１（Ｐ２０１２−１７２５８１Ａ）
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−３４９５２（Ｐ２０１１−３４９５２）
【出願日】平成２３年２月２１日（２０１１．２．２１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１０日（２０１２．９．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２１日（２０１１．２．２１）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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