JP2003120555A

JP2003120555A - スクロール圧縮機および空気調和機

Info

Publication number: JP2003120555A
Application number: JP2001312107A
Authority: JP
Inventors: Hiroo Nakamura; 啓夫中村; Hisashi Daisaka; 恒台坂; Shoji Takaku; 昭二高久; Kazutoshi Ota; 和利太田; Tomohito Endo; 智史遠藤; Yukichi Nakada; 裕吉中田; Kazumi Tamura; 和巳田村; Yasuhisa Yasunaga; 泰久安永; Masaki Koyama; 昌喜小山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-10-10
Filing date: 2001-10-10
Publication date: 2003-04-23
Anticipated expiration: 2021-10-10
Also published as: JP4265128B2

Abstract

(57)【要約】【課題】巻角の大きい固定スクロールと巻角の小さい旋
回スクロールを備えた非対称スクロール圧縮機の二つの
圧縮室にインジェクションポートを通じて十分な量のガ
ス冷媒をインジェクションすることにより、非対称スク
ロール圧縮機さらにはこれを採用した空気調和機の性能
向上を図る。【解決手段】非対称スクロール圧縮機の固定スクロール
に、１個のインジェクションポートを、密閉容積の異な
る２つの圧縮室にガス冷媒を順次・間欠的に比較的長い
期間インジェクションできる位置で、かつインジェクシ
ョンされたガス冷媒が吸込側へ流出することが無い位置
に設ける。これにより１個のインジェクションポートで
も、気液分離器で分離したインジェクション圧力（中間
圧力）のガス冷媒の十分な量を圧縮機の圧縮過程途中に
インジェクションできるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、旋回スクロールに
比べて固定スクロールの巻角を大きくした非対称スクロ
ール圧縮機と、この圧縮機を用いてガスインジェクショ
ンサイクルを可能にした空気調和機に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、冷凍サイクルの効率向上を図
る手段として、ガスインジェクションサイクルが提案さ
れている。ガスインジェクションサイクルとは、減圧部
に２個の減圧装置とその間に気液分離器を設け、減圧過
程で発生する吸熱能力に寄与しない中間圧力（インジェ
クション圧力）を有するガス冷媒を気液分離器から取り
出し、このガス冷媒を圧縮機の圧縮途中に注入し中間圧
力から圧縮することによって、圧縮機の仕事量を減らし
て冷凍サイクルの性能向上を図るものである。このガス
インジェクションサイクルに対して、特公平５−１５９
４５号公報のように、固定スクロールのラップの巻角を
旋回スクロールのラップの巻角より大きくし、これらの
両スクロールにより容積の異なる二つの密閉圧縮室を形
成する非対称スクロール圧縮機を採用し、容積の小さい
圧縮室にのみ中間圧力のガス冷媒をインジェクション
（注入）させる冷凍サイクルが開示されている。この従
来例では、非対称スクロールにおける圧縮過程におい
て、大小二つの圧縮室の内圧による旋回スクロールに働
く押圧力、即ち旋回スクロールを固定スクロールから引
き離そうとする力の偏差をなくすために、押圧力の小さ
い圧縮室にのみインジェクションを行い、その押圧力の
偏差によって生じる固定スクロールと旋回スクロールの
隙間による冷媒洩れの増大やスラスト面での接触圧の増
大を防止し動力損失の低減を図るようにしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ここで、ガスインジェ
クションによる効果を十分発揮させるためには、気液分
離器で発生した中間圧力のガス冷媒をできるだけ多く圧
縮機内にインジェクションさせる必要がある。これに対
して特公平５−１５９４５号公報では、非対称スクロー
ル圧縮機の小さい圧縮室のみにインジェクションさせる
構成としており、固定スクロールに開けたインジェクシ
ョン用の穴が開口する区間が十分長くなく、気液分離し
たガス冷媒を全て非対称スクロール圧縮機内にインジェ
クションできなくなることもあり、この場合には十分な
効率向上を図れなくなってしまう。

【０００４】本発明の目的は、非対称スクロール圧縮機
において、二つの圧縮室の密閉容積の違いによる押圧力
の偏りを解消させるよりも、気液分離器で分離した中間
圧力のガス冷媒を十分圧縮室にインジェクションするこ
とに注力し、これにより大幅な性能向上を図るようにす
ることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、固定スクロールと旋回スクロールとを持ち、該固
定スクロールの吸込側におけるラップの巻角を、前記旋
回スクロールの吸込側におけるラップの巻角より大きく
した非対称スクロール圧縮機を備え、該スクロール圧縮
機の吐出管と吸込管との間に凝縮器、上流側減圧装置、
気液分離器、下流側減圧装置および蒸発器を順次接続し
た冷媒回路を持つガスインジェクションサイクルにおい
て、前記固定スクロールに対し、１個のインジェクショ
ンポートを、前記固定スクロールと旋回スクロールとで
形成する第１及び第２の２つの圧縮室に順次間欠的にイ
ンジェクションできる位置で、かつインジェクションさ
れたガス冷媒が吸込ポートへ流出することが無い位置に
設けるようにしたものである。さらにこのインジェクシ
ョンポートを、インジェクションサイクルにおいて、圧
縮機の吐出圧力と吸込圧力との中間圧力となる気液分離
器に配管接続するようにしたものである。このようなサ
イクル構成では、１個のインジェクションポートでも、
非対称スクロール圧縮機における第１および第２の２つ
の圧縮室にインジェクションできると共に、吸込ポート
へインジェクションガス冷媒が流出することがないこと
から、十分なインジェクション量を確保して十分な性能
向上を図ることが可能になる。また前述のように、ガス
インジェクションを行うようにした非対称スクロール圧
縮機において、固定スクロールの鏡板部に設けられた
１個のインジェクションポートは、固定スクロールラッ
プの外線より外側に旋回スクロールラップの厚さだけオ
フセットした線の外側領域および固定スクロールラップ
の内線より内側に旋回スクロールラップの厚さだけオフ
セットした線の内側領域で、かつインジェクションされ
た冷媒が吸込側に漏れないような位置に設けることを特
徴とするものである。また前述のように、ガスインジェ
クションを行うようにした非対称スクロール圧縮機にお
いて、インジェクションガス冷媒を圧縮室まで通じさ
せるインジェクション通路に、逆止弁を設けたことを特
徴とするものである。この構造では、１圧縮行程におい
てインジェクション終了付近で圧縮室内圧力が気液分離
器内の中間圧力であるインジェクション圧力よりも高く
なるときに、圧縮室のガス冷媒がインジェクションポー
トから逆流することを防ぐことができ、インジェクショ
ン量を十分に確保できる。またさらには、空気調和機に
おいて、前記の十分な量のガスインジェクションが可能
な非対称スクロール圧縮機を用いてガスインジェクショ
ンサイクルを構成したことを特徴とするものである。こ
の場合、コストをそれ程上げずに大幅な省エネを図るこ
とができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図１〜図
３を用いて説明する。図３は、本実施例に係る非対象ス
クロール圧縮機を用いたガスインジェクションサイクル
のサイクル構成を示す図であり、破線矢印は冷房運転時
の冷媒の流れ方向、実線矢印は暖房運転時の冷媒流れ方
向を示す。この図において、ガスインジェクションの作
用・効果は冷房運転と暖房運転で同様なため、冷房運転
の場合を用いて説明する。

【０００７】図３において、非対称スクロール圧縮機１
から吐出される高圧高温のガス冷媒は、冷房運転と暖房
運転を切換える四方弁２を通ったあと凝縮器となる室外
熱交換器３に流れ込み、凝縮熱を放熱して凝縮・液化す
る。次に、第１減圧装置４に流れ、ここで中間圧力（イ
ンジェクション圧力）まで減圧されて気液二相冷媒とな
って気液分離器５に流れ込む。気液分離器５において、
二相冷媒はガス冷媒と液冷媒に分離される。このうちガ
ス冷媒は、インジェクション配管６を通り圧縮機１の圧
縮過程途中の圧縮室にインジェクションされる。また液
冷媒は、第２減圧装置７を通ってさらに低圧低温の気液
二相冷媒となって蒸発器となる室内熱交換器８に流れ込
み、ここで吸熱・気化してガス冷媒となり、さらに四方
弁２を通って圧縮機１へ吸込まれる。そしてこの吸込ガ
ス冷媒は、圧縮過程途中からインジェクションされた前
記ガス冷媒と一緒になって圧縮されたあと、再び凝縮器
３に流れ込み、一サイクルが終了する。

【０００８】次に、このガスインジェクションサイクル
で用いる非対称スクロール圧縮機１の構造を、図１及び
図２を用いて説明する。図１は、ガスインジェクション
サイクルが可能な非対称スクロール圧縮機の圧縮機構部
の断面図であり、図２は、図１のX−X断面を示すもの
で、固定スクロールと旋回スクロールのかみ合い状態を
示す図である。

【０００９】図１において、非対称スクロール圧縮機
は、固定スクロール鏡板９ａとその一方の面から突出す
る固定スクロールラップ９ｂからなる固定スクロール９
と、旋回スクロール鏡板１０ａとその一方の面から突出
する旋回スクロールラップ１０ｂからなる旋回スクロー
ル１０を備え、さらに、該固定スクロールをフレーム１
２や密閉ケース（図示せず）に固定し、旋回スクロール
１０を旋回自由に支持し、この旋回スクロール１０をク
ランク軸１１を介してモータ（図示せず）に接続し、固
定スクロール９に対して旋回させるようにしている。そ
して固定スクロール９と旋回スクロール１０により、圧
縮室１５が形成される。なお旋回スクロール１０は、オ
ルダムリング１３により自転防止される。

【００１０】また前記圧縮機構部における固定スクロー
ル９には、吸込みポート１４と吐出ポート１６が設けら
れ、さらに圧縮途中の圧縮室に気液分離器４の中のガス
冷媒をインジェクションさせるために１個のインジェク
ションポート１７が設けられ、このインジェクションポ
ート１７にはインジェクション配管６が接続されてい
る。

【００１１】また圧縮機構部は、図２に示すように、固
定スクロール９の吸込み側におけるラップ９ｂの巻角
を、旋回スクロール１０の吸込側におけるラップ１０ｂ
の巻角より大きくして、両スクロール９、１０により形
成される２系統の第１圧縮室２１および第２圧の縮室２
２のうち、第１圧縮室２１の吸込完了時の密閉容積を第
２圧縮室２２の吸込完了時の密閉容積よりも大きくなる
ようにし、固定スクロール９における鏡板９ｂの外周部
部材９ｃを有効に利用して吐出量をアップできるように
している。

【００１２】なお、本実施例においては、固定スクロー
ル９と旋回スクロール１０におけるスラスト面間の接触
状態を良好にするために、図１において旋回スクロール
９とフレーム１２との間に密閉空間２３を形成し、この
空間を高圧にして、この高圧を旋回スクロール１０の背
面に作用させることにより、旋回スクロール１０を固定
スクロール９に押圧し、両スクロール９、１０で形成さ
れる第１および第２の二つの圧縮室の密封性を良好に保
つようにしている。

【００１３】また第１減圧装置４での減圧量は、気液分
離器５内の圧力が、インジェクションポート１７が開口
した時の圧縮室内の中間圧力よりも高くなるように設定
する。

【００１４】次に図４の（ａ）〜（ｆ）は、非対称スク
ロール圧縮機における圧縮開始からインジェクション終
了までの圧縮行程の主要位置関係を順次模式的に示した
ものであり、これらの図を用いて第１圧縮室２１及び第
２圧縮室２２における容積変化及びインジェクションの
状態を説明する。図４（ａ）は、圧縮機用モータ（図示
せず）の回転に伴い、前述の圧縮機構部におけるスクロ
ールラップとスクロール鏡板によって形成される密閉容
積の大きい第１圧縮室２１が閉鎖されて第１圧縮室の吸
込が完了したところを示しており、この時点ではインジ
ェクションポート１７は、まだ第１圧縮室２１に開口し
ていない。図４（ｂ）は、圧縮機用モータが回転して旋
回スクロールラップ１０ｂが旋回移動し、密閉容積の小
さい第２圧縮室２２が閉鎖されて第２圧縮室の吸込が完
了したところであり、同時にこの時にはインジェクショ
ンポート１７の第１圧縮室２１への開口が始まり、気液
分離器５で分離された中間圧力（インジェクション圧
力）のガス冷媒がインジェクション配管６からインジェ
クションポート１７を通って第１圧縮室２１内へのイン
ジェクションが始まる。図４（ｃ）は、圧縮機用モータ
がさらに回転し、インジェクションポート１７が第１圧
縮室２１へ全開し、第１圧縮室２１へのインジェクショ
ンが本格的に行われている状態である。またこの時点で
は、インジェクションポート１７は第２圧縮室２２に開
口しておらず、まだ第２圧縮室へのインジェクションは
行われない。図４（ｄ）は、圧縮機用モータがさらに回
転し、インジェクションポート１７が旋回スクロールラ
ップ１０ｂによって覆われて閉じた状態で、第１圧縮室
２１及び第２圧縮室２２ともインジェクションは行われ
ない。図４（ｅ）は、圧縮機用モータがさらに回転し、
インジェクションポート１７が第２圧縮室２２へ全開
し、第２圧縮室２２へのインジェクションが本格的に行
われている状態である。またこの時点では、インジェク
ションポート１７は第１圧縮室２１に開口しておらず、
第１圧縮室へのインジェクションは行われない。図４
（ｆ）は、圧縮機用モータがさらに回転し、インジェク
ションポート１７が旋回スクロールラップ１０ｂの接触
面によって再度覆われて閉じた状態で、第１圧縮室２１
及び第２圧縮室２２ともインジェクションは行われな
い。そして圧縮機用モータがさらに回転すると、インジ
ェクションポート１７が旋回スクロールラップの外側に
なる図４（ａ）の状態に再び戻り、１サイクルの圧縮過
程が終了する。ここで、上述のように２つの圧縮室２
１，２２において、お互いの圧縮室間でガス冷媒の漏れ
が生じさせずに順次・間欠的にインジェクションを行う
ためには、インジェクションポート１７の最大径ｄｉ
と、旋回ラップ厚さｔは、次式を満たす必要がある。イ
ンジェクションポート直径：ｄｉ≦旋回スクロールラッ
プ厚さ：ｔまた、前記圧縮過程中に、十分な量の中間圧
力のガス冷媒を第１及び第２の二つの圧縮室２１、２２
に十分な量インジェクションするには、インジェクショ
ンポート１７を、第１及び第２の各圧縮室２１および２
２に対して開口できるような位置に設ける必要がある。
これを満たすには、図５に示すように、インジェクショ
ンポート１７の位置は、固定スクロールラップの外線１
９ａより外側に旋回スクロールラップの厚さｔだけオフ
セットした点線１９ｃの外側領域で、かつ固定スクロー
ルラップの内線１９ｂより内側に旋回スクロールラップ
の厚さｔだけオフセットした点線１９ｄの内側領域にあ
ることが必要である。

【００１５】さらに、インジェクションポート１７は、
吸込み完了（圧縮開始）前には吸込ポート１４につなが
らない位置に設けてある。これによりインジェクション
されたガス冷媒が吸込ポート１４へ流出するのを防ぎ、
インジェクションによる冷凍サイクルにおける性能向上
を十分に確保できる。次に指圧線図を用いて圧縮特性を
説明する。図２及び図４で示した本発明による非対象ス
クロール圧縮機１の第１及び第２の圧縮室２１、２２内
の圧力変化はは図６のようになる。この図において、細
線はインジェクションが無い時の圧縮室内の圧力変化、
太線はインジェクションを行った時の圧縮室内の圧力変
化を示す。また第２圧縮室２２の吸込みが完了した時点
をクランク軸１１の回転のゼロ点としており、固定スク
ロールの巻き角度を旋回スクロールの巻き角度より１８
０°多くしていることから、第１圧縮室２１は第２圧縮
室２２より１８０°先行して吸込みが完了する。その後
圧縮室容積が小さくなるにつれ、更にインジェクション
が行われるのに応じて、圧縮室２１の圧力が上昇し、そ
して更に１８０°遅れて、第１圧縮室２１と同様に、第
２圧縮室２２の圧力が上昇して行き、最終的に各圧縮室
２１，２２とも吐出ポート１６に開放されると一定の圧
力である吐出圧力になる。ここで第１圧縮室２１、第２
圧縮室２２は圧縮の位相は異なるが、似たような圧力変
化を示すことから、第１圧縮室２１の場合を用いて、イ
ンジェクションの状態及び内部の圧力変化を詳細に説明
する。図６において、圧縮開始前のクランク軸の回転角
度範囲をＡゾーン、圧縮開始から圧縮室圧力が気液分離
器５内における中間圧力すなわちインジェクション圧力
になるまでの回転角度範囲をＢゾーン、圧縮室２１内圧
力がインジェクション圧力よりも高い角度範囲をＣゾー
ンと呼ぶと、インジェクションポート１７が開口するの
は、Ｂゾーンの範囲内であることが望ましい。なぜな
ら、Ａゾーンでインジェクションポートが開口している
と、吸込完了（圧縮開始）前にインジェクションが行わ
れてしまい、吸込ポート１４へインジェクションされた
ガス冷媒が流出してしまうためである。また、Ｃゾーン
でインジェクションポート１７が開口していると、圧縮
室２１内圧力がインジェクション圧力より高くなってい
るため、圧縮室２１内のガス冷媒がインジェクションポ
ート１７から流出してしまうためである。ここで、前述
の図４においては、インジェクションポート１７は、B
ゾーンに設けてあり、第１圧縮室２１では、インジェク
ションされた冷媒が吸込側に漏れることが無く、また圧
縮室内の高圧側冷媒がインジェクションポート１７を通
って気液分離器５側に逆流することも無い。そして圧縮
室２１内の圧力変化は、図６の太い実線のようになり、
ａ点で吸込みが完了し、その後クランク軸１１の回転に
伴い、ａ点からｂ点にかけて圧力が上昇し、ｂ点からｃ
点の間でインジェクションが行われて圧力上昇が急激に
なり、ｃ点以降インジェクションポート１７が閉じてイ
ンジェクションが行われなくなったあとはｄ点での吐出
圧力まで圧力上昇が緩やかになる。また圧縮室２２につ
いては、インジェクションポート１７の開口区間が、圧
縮室２１に比べて、より高圧側になるため、圧縮室内部
の高圧側冷媒が気液分離器５に逆流する図６のｅ−ｆ間
のような状態が発生する可能性がある。しかし図６のｅ
−ｆ間は、圧縮室内圧力がインジェクション圧力より高
くなる程度が小さく、かつインジェクションポート１７
の開口区間が短いため、逆流冷媒量を性能向上に問題な
い程度にすることが可能である。また更にはしかしイン
ジェクションポート１７の位置によっては、この逆流が
生じな位置に設けたることも可能である。次に、空気調
和機の一例として２０００冷凍年度の定格冷房能力４ｋ
Ｗのルームエアコンを例にとって、インジェクションポ
ート１７の位置や径とインジェクション量及び性能向上
との関係を、インジェクションが、インジェクション圧
力と圧縮室内圧力との圧力差に応じて徐々に、そして二
つの圧縮室に対して間欠的に行われるとして試算し、結
果を表１に示す。表１は、非対称スクロール圧縮機にお
ける種々のインジェクションポート位置とガスインジェ
クションによるＣＯＰ（能力／入力）向上率との関係を
示す表である。

【００１６】

【表１】試算は、ＪＩＳに定められた温湿度条件における冷房及
び暖房運転に対して行った。なおインジェクションポー
ト１７がインジェクション圧力より高圧にある圧縮室に
開口した場合には、圧縮室から気液分離器に冷媒が逆流
するとして計算を行った（図６においては、第２圧縮室
２２におけるｅ−ｆ区間に相当）。表１において、は、インジェクションポート１７が、
図４に示した本発明の実施例の位置の場合である。ま
た、図６に示したように第１圧縮室２１及び第２圧縮室
２２と共にインジェクションを行う場合の結果である。
これに対しては、インジェクションポートの位置を図
４の位置より内側にして、先に述べた従来例である特公
平５−１５９４５号公報のように、図２や図４における
非対称スクロール圧縮機において、密閉容積の小さい第
２圧縮室２２にのみインジェクションを行うようにした
場合である（図示省略）。の場合との場合を比較す
ると、の場合は、気液分離器５で発生するガス冷媒の
ほとんどをインジェクションできるのに対して、の場
合は気液分離器５で発生するガス冷媒のうちインジェク
ションできない量が多くなる。この結果、の第１及び
第２の圧縮室２１、２２の両方にインジェクションした
場合の方が、冷房及び暖房の場合ともエアコンの性能を
表す指標であるCOP（能力／入力）の向上率を大きくで
きる。

【００１７】なおの場合において、インジェクション
ポートの径を大きくすればインジェクション量を増すこ
とができる。この場合、インジェクションポートの内容
積が圧縮における効率を下げるスペースとなるため、圧
縮機の体積効率の低下や圧縮仕事の増加が起こる。また
インジェクションポートの径が旋回スクロールラップ１
０ｂの厚さｔより大きくなると、二つの圧縮室２１と２
２がつながり、圧力の高い方から低い方へ冷媒が逆流し
性能向上効果が小さくなってしまう。従って、インジェ
クションポートの径は余り大きくできず、の場合に
は、サイクルの効率向上ができなくなる。

【００１８】さらに暖房運転において外気温が低い場合
には、蒸発器となる室外熱交換器３での冷媒温度が下が
り、気液分離器５で発生するガス冷媒量が多くなる。そ
して低外気温時の暖房運転でインジェクションにより性
能向上を図るには、よりいっそうインジェクション量を
多くできる位置にインジェクションポート１７を設ける
必要がある。従ってインジェクションポート１７を、第
２圧縮室２２にのみインジェクションを行うの位置で
はなく、第１及び第２の圧縮室２１，２２の両方にイン
ジェクションを行うの位置に設けた方が、インジェク
ション量を多くでき、より一層エアコンとしての性能向
上を図ることができる。次に表１のは、インジェクシ
ョンポートを、図２及び図４においての場合よりも中
心から離して設けた場合に相当する。この場合には,十分
なインジェクション量が得られる。インジェクションポ
ート１７の第１圧縮室２１への開口区間が圧力の低い領
域に広くなり、この領域に多くのガス冷媒がインジェク
ションされることになる。ここでガスインジェクション
による性能向上はできるだけ圧力の高い圧縮室にガス冷
媒を注入したほうが効果が大きいことから、の場合
は、の場合に比べて、性能向上効果が小さくなってし
まう。またの場合には、密閉容積の大きい第１圧縮室２１に
入るガスインジェクション量が密閉容積の小さい第２圧
縮室２２に入る量より多くなってしまい、第１圧縮室２
１と第２圧縮室２２内の圧力の偏差が大きくなり、旋回
スクロール１０に働く押圧力のアンバランス量が増えて
旋回スクロールに働く転覆力が大きくなり、この結果、
固定スクロール９と旋回スクロール１０の間の隙間や摩
擦力が増大し、ガスインジェクションによる圧縮仕事低
減効果が小さくなってしまう。これを防ぐためには、少
なくとも密閉容積の大きい第１圧縮室２１へのインジェ
クション量を密閉容積の小さい第２圧縮室２２へのイン
ジェクション量より少なくする必要がある。以上述べた
ように、非対称スクロール圧縮機において、冷房及び暖
房運転の広い運転範囲において、ガスインジェクション
により空気調和機の性能向上を図るには、固定スクロー
ルに設けるインジェクションポート１７としては、第１
及び第２の両方の圧縮室２１、２２にインジェクション
できるような位置で、かつ第１圧縮室２１へのインジェ
クション量が第２圧縮室２２へのインジェクション量以
下になるような図４に示す位置に設けるのがよい。そし
て図６のような圧縮過程により、低圧のガス冷媒が、吸
込ポート１４から第１及び第２の圧縮室２１，２２に位
相がずれて順次吸込まれ、そのあと第１及び第２圧縮室
２１、２２内に順次間欠的にインジェクションされた気
液分離器５からの中間圧力のガス冷媒と一緒になってさ
らに圧縮され、最終的に吐出ポート１６から吐出され
る。なお、非対称スクロール圧縮機の圧縮行程では、圧
縮室２１、２２を圧縮すると同時に、それより内側また
は外側の圧縮室も圧縮している。ここで、図３のサイク
ル構成には、インジェクション配管６に逆止弁３０が設
けてある。この場合には、圧縮室内圧力が気液分離器５
内の中間圧力（インジェクション圧力）よりも高くなっ
た場合でも、圧縮室内の高圧冷媒がインジェクションポ
ート１７からインジェクション配管６を通って気液分離
器５に逆流しするのを防止できるので、有効なインジェ
クション量の減少による性能向上の減少を防ぐことがで
きる。なお逆止弁３０は、インジェクション配管６にお
ける圧縮機内部に入っている部分や、さらには固定スク
ロール鏡板部内に設けることも可能であり（図示せ
ず）、同様の効果を得ることができる。

【００１９】ところで、これまでの説明では、図３のよ
うに、四方弁２を用いた冷房運転及び暖房運転の行える
冷凍サイクルを念頭において説明してきたが、本考案は
四方弁の無い冷房単独あるいは暖房単独の冷凍サイクル
（図示省略）にも適用することができ、同様の効果が得
られることは明らかである。

【００２０】以上の説明のように、本発明の各実施の形
態によれば、固定スクロールラップの巻角を旋回スクロ
ールラップの巻角より大きくした非対称スクロール圧縮
機において、１個のインジェクションポートを、二つの
圧縮室に順次・間欠的に開口するようにして、インジェ
クションポート開口区間を十分長くし、さらにインジェ
クションされた冷媒が吸込側に漏れないような位置に設
けた。これにより、気液分離器で分離した中間圧力のガ
ス冷媒の十分な量を圧縮機の圧縮過程途中に注入でき、
圧縮機さらには冷凍サイクルの性能を向上することがで
きる。また非対称スクロール圧縮機において、逆止弁
を、インジェクションされるガス冷媒を圧縮室まで導く
インジェクション配管あるいは固定スクロール鏡板部に
設けることにより、圧縮室内圧力がインジェクション圧
力よりも高くなった時でも、圧縮室内のガス冷媒がイン
ジェクションポートを通して逆流することを防ぐことが
でき、インジェクション量を十分に確保して十分な性能
向上を図ることができる。さらにエアコン等の空気調和
機において、上記のインジェクション可能な非対称スク
ロール圧縮機を採用することによって、それ程コストア
ップせずに大幅な省エネを実現することができる。

【００２１】

【発明の効果】１個のインジェクションポートでも圧縮
途中に十分な量のガス冷媒をインジェクできることか
ら、圧縮機さらには冷凍サイクルの性能を向上でき、ま
た、コストアップせずに空気調和機の省エネを図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の非対称スクロール圧縮機の実施例を示
す縦断面図である。

【図２】本発明の非対称スクロール圧縮機における固定
スクロールと旋回スクロールの噛み合い状態を示す図で
ある。

【図３】本発明の非対称スクロール圧縮機を使用したガ
スインジェクションサイクルのサイクル構成図である。

【図４】非対称スクロール圧縮機の１サイクルの圧縮行
程における代表的な圧縮室容積変化状態を示す図であ
る。

【図５】非対称スクロール圧縮機のインジェクションポ
ート設置領域を示す図である。

【図６】非対称スクロール圧縮機における回転に伴う圧
縮室内の圧力変化を示す図である。

【符号の説明】

１…非対称スクロール圧縮機、２…四方弁、３…室外熱
交換器、４…第１減圧装置、５…気液分離器、６…イン
ジェクション配管、７…第２減圧装置、８…室内熱交換
器、９…固定スクロール、９ａ…固定スクロール鏡板、
９ｂ…固定スクロールラップ、１０…旋回スクロール、
１０ａ…旋回スクロール鏡板、１０ｂ…旋回スクロール
ラップ、１１…クランク軸、１２…フレーム、１３…オ
ルダムリング、１４…吸込ポート、１５…圧縮室、１６
…吐出ポート、１７…インジェクションポート、１９ａ
…固定スクロールラップ外線、１９ｂ…固定スクロール
ラップ内線、１９ｃ…固定スクロールラップ外線より外
側に旋回スクロールラップの厚さだけオフセットした
線、１９ｄ…固定スクロールラップ内線より内側に旋回
スクロールラップの厚さだけオフセットした線、２１…
第１圧縮室、２２…第２圧縮室、３０…逆止弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者高久昭二栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者太田和利栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立製作所冷熱事業部内 (72)発明者遠藤智史栃木県下都賀郡大平町富田709番地の２株式会社日立栃木エレクトロニクス内 (72)発明者中田裕吉栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立栃木テクノロジー内 (72)発明者田村和巳栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立栃木テクノロジー内 (72)発明者安永泰久栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地株式会社日立栃木テクノロジー内 (72)発明者小山昌喜茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内Ｆターム(参考） 3H039 AA03 AA12 BB28 CC03 CC08 CC26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ラップ巻角の大きい固定スクロールと、ラ
ップ巻角の小さい旋回スクロールにより密閉容積の大き
い圧縮室と密閉容積の小さい圧縮室を形成する非対称ス
クロール圧縮機において、固定スクロールの鏡板部に、
中間圧力の冷媒をインジェクションするための１個のイ
ンジェクションポートを、前記密閉容積の大きい圧縮室
と前記密閉容積の小さい圧縮室の両方に順次開口して該
二つの圧縮室に順次インジェクションできるような位置
に設けた構造にしたことを特徴とするスクロール圧縮
機。
【請求項２】１個のインジェクションポートを、密閉容
積の小さい圧縮室への冷媒のインジェクション量が密閉
容積の大きい圧縮室へのインジェクション量以上になる
ような位置に設けた構造にしたことを特徴とする請求項
１に記載の非対称スクロール圧縮機。
【請求項３】固定スクロールの鏡板部に設ける１個のイ
ンジェクションポートを、固定スクロールラップ外線よ
り外側に旋回スクロールラップの厚さだけオフセットし
た線の外側領域および固定スクロールラップ内線より内
側に旋回スクロールラップの厚さだけオフセットした線
の内側領域で、かつインジェクションされた冷媒が吸込
側に漏れないような位置に設けたことを特徴とする請求
項１及び２に記載の非対称スクロール圧縮機。
【請求項４】インジェクションされる冷媒を圧縮室まで
導くインジェクション配管中あるいは固定スクロール鏡
板部内に逆止弁を設けたことを特徴とする請求項１、２
及び３に記載の非対称スクロール圧縮機。
【請求項５】空気調和機において、請求項１あるいは２
あるいは３あるいは４の構造の非対称スクロール圧縮機
を用いて、ガスインジェクションが可能な冷凍サイクル
構成としたことを特徴とする空気調和機。