JP2003184763A - スクロール圧縮機および冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮室への冷媒導入により温度を低下させる
構造を改善し、より少ないエネルギーで高い圧縮効率が
得られるスクロール圧縮機を提供する。 【解決手段】 圧縮室Ｃａ，Ｃｂに低温の冷媒を導入す
ることによって温度を下げる技術を導入したスクロール
圧縮機の固定スクロールに、容積最大の圧縮室Ｃａ，Ｃ
ｂが画成された時点ではラップ部材２０の渦巻状端面２
２ｂに覆われて閉塞され、ラップ部材２２が移動すると
閉塞が解かれて圧縮室Ｃａ，Ｃｂへ低温の冷媒の導入を
可能にする開口部３０ａ，３０ｂを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スクロール圧縮機
に関し、特に固定スクロールの渦巻状ラップ部材と旋回
スクロールの渦巻状ラップ部材との間に画成された圧縮
室に該圧縮室内の流体よりも低温の流体を導入すること
で前記圧縮室内の温度を下げる機能を有するスクロール
圧縮機に関する。

【００００２】

【従来の技術】スクロール圧縮機において、固定スクロ
ールの渦巻状ラップ部材と旋回スクロールの渦巻状ラッ
プ部材との間に画成された圧縮室に、凝縮器等にて凝縮
される等して温度が低下した冷媒を導入することによっ
て圧縮室内の温度を低下させる技術がある。圧縮室内の
温度を低下させることでスクロール圧縮機自体の温度を
低下させ、過熱による機の損傷を防止することが目的で
ある。また、圧縮室に、オイルセパレータにて回収され
た潤滑油を導入することによって圧縮室内の温度を低下
させるとともに固定／旋回スクロール間に適量の潤滑油
を供給する技術がある。

【０００３】圧縮室への冷媒導入により温度を低下させ
る構造を図８に示す。図において符号１１０は固定スク
ロール、１１１は固定スクロール１１０の端板、１１２
は端板１１１上に一体に立設された渦巻状のラップ部
材、１２０は旋回スクロール、１２１は旋回スクロール
１２０の端板、１２２は端板１２１上に立設された渦巻
状のラップ部材である。固定スクロール１１０と旋回ス
クロール１２０とはお互いかみ合わされ、両ラップ部材
１１２，１２２間に冷媒ガスを取り入れて加圧、圧縮す
る圧縮室ｃが形成されている。圧縮室ｃは固定／旋回ス
クロール１１０，１２０の中心を挟んで同容積のものが
対象に画成される。固定スクロールの中心近傍には、容
積を縮小させて移動してきた圧縮室ｃに連通して圧縮さ
れた冷媒ガスを吐出する吐出孔１１０ａが形成され、さ
らに吐出孔１１０ａには冷媒ガスの吐出圧を規定する吐
出弁（図示略）が設けられている。

【０００４】固定スクロール１１０の端板１１１には、
図示しないコンデンサ（凝縮器）において凝縮され、温
度を低下させた冷媒ガスを圧縮室Ｃ内に導入する流路１
３０が設けられている。流路１３０は途中で二手に分岐
し、ひとつは対をなす一方の圧縮室ｃａに開口する開口
部１３０ａに連通し、もうひとつは他方の圧縮室ｃｂに
開口する開口部１３０ｂに連通している。また、流路１
３０に通じる冷媒配管には、冷媒ガスの流通を断続して
圧縮室ｃａ，ｃｂへの冷媒ガスの導入量を規制する弁機
構１３１が設けられている。

【０００５】開口部１３０ａ，１３０ｂは、旋回スクロ
ール１２０の旋回運動によって固定スクロール１１０に
対する旋回スクロール１２０の配置が変化することによ
り、ある期間では旋回スクロール１２０のラップ部材１
２２の渦巻状端面１２２ａに閉塞されることになる。

【０００６】上記のスクロール圧縮機においては、ラッ
プ部材１１２，１２２間に冷媒ガスを取り入れて圧縮室
ｃａ，ｃｂが画成されて冷媒ガスの圧縮が始まり、旋回
スクロール１２０の配置が変化して渦巻状端面１２２ａ
による開口部１３０ａ，１３０ｂの閉塞が解除される
と、適切なタイミングで弁機構１３１が開放して圧縮室
ｃａ，ｃｂに低温の冷媒ガスが導入され、圧縮室ｃａ，
ｃｂ内で圧縮された冷媒ガスと混合して温度を低下させ
る。冷媒ガスを導入する必要のないときは弁機構１３１
を閉じておく。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な構造を有するスクロール圧縮機においては、ラップ部
材１２２の渦巻状端面１２２ａによる開口部１３０ａ，
１３０ｂの閉塞が解除されると、圧縮室ｃａ，ｃｂの容
積が流路１３０の容積分（開口部１３０ａ，１３０ｂ〜
弁機構１３１間の流路容積）だけ増加してしまう。その
ため、スクロール圧縮機は、圧縮室ｃａ，ｃｂだけでな
く流路１３０に存在する冷媒ガスをも圧縮することにな
るが、旋回スクロール１２０が旋回し、開口部１３０
ａ，１３０ｂが再びラップ部材１２２に閉塞されると、
流路１３０には圧を高めた冷媒ガスが閉じこめられてし
まう。流路１３０に閉じこめられた冷媒ガスは、後に続
いてラップ部材１１２，１２２間に圧縮室が画成される
際、後続の圧縮室が閉め切られる前に流路１３０と連通
するために自らの圧を機外に逃してしまい、圧を高める
べくなされた仕事を無駄に棄ててしまうことになる。

【０００８】言い換えれば、上記のような構造のスクロ
ール圧縮機は、冷媒ガスのエネルギーを所望のレベルに
高めるためには、流路１３０から機外に無駄に棄てられ
る圧力の分だけ、冷媒ガスに対して余計に仕事をする必
要がある。

【０００９】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、圧縮室への冷媒導入により温度を低下させる構
造を改善し、より少ないエネルギーで高い圧縮効率が得
られるスクロール圧縮機を提供することを目的としてい
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、次のような構成のスクロール圧縮機を
採用する。すなわち請求項１に記載した本発明は、ケー
シング内に、端板上に渦巻状の固定側ラップ部材を有す
る固定スクロールと、端板上に同じく渦巻状の旋回側ラ
ップ部材を有し該旋回側ラップ部材と前記固定側ラップ
部材とを組み合せて両ラップ部材間に圧縮室を画成する
旋回スクロールとを備え、前記圧縮室に該圧縮室内の流
体よりも低温の流体を導入することで前記圧縮室内の温
度を下げるスクロール圧縮機であって、前記固定スクロ
ールの端板の、前記固定側ラップ部材の外周側終端から
渦巻方向内方に１周分に満たない領域に形成され、前記
固定側ラップ部材がその外周側終端を含んで前記旋回側
ラップ部材との間に容積最大の圧縮室を画成した時点で
は前記旋回側ラップ部材の渦巻状端面に覆われて閉塞さ
れ、この時点を過ぎて前記旋回側ラップ部材が移動する
と前記閉塞が解かれて前記圧縮室へ前記低温の流体の導
入を可能にする第１の開口部と；前記固定スクロールの
端板の、前記旋回側ラップ部材の外周側終端から渦巻方
向内方に１周分に満たない領域に形成され、前記旋回側
ラップ部材がその外周側終端を含んで前記固定側ラップ
部材との間に容積最大の圧縮室を画成した時点では前記
旋回側ラップ部材の渦巻状端面に覆われて閉塞され、こ
の時点を過ぎて前記旋回側ラップ部材が移動すると前記
閉塞が解かれて前記圧縮室へ前記低温の流体の導入を可
能にする第２の開口部と；を有することを特徴とする。

【００１１】請求項２に記載した本発明は、ケーシング
内に、端板上に渦巻状の固定側ラップ部材を有する固定
スクロールと、端板上に同じく渦巻状の旋回側ラップ部
材を有し該旋回側ラップ部材と前記固定側ラップ部材と
を組み合せて両ラップ部材間に圧縮室を画成する旋回ス
クロールとを備え、前記圧縮室に該圧縮室内の流体より
も低温の流体を導入することで前記圧縮室内の温度を下
げるスクロール圧縮機であって、前記固定スクロールの
端板に前記固定側ラップ部材の根元から離間して形成さ
れ、前記固定側ラップ部材がその外周側終端を含んで前
記旋回側ラップ部材との間に容積最大の圧縮室を画成し
た時点では前記旋回側ラップ部材の渦巻状端面に覆われ
て閉塞され、この時点を過ぎて前記旋回側ラップ部材が
移動すると前記閉塞が解かれて前記圧縮室へ前記低温の
流体の導入を可能にする第１の開口部と；前記固定スク
ロールの端板に前記固定側ラップ部材の根元から離間し
て形成され、前記旋回側ラップ部材がその外周側終端を
含んで前記固定側ラップ部材との間に容積最大の圧縮室
を画成した時点では前記旋回側ラップ部材の渦巻状端面
に覆われて閉塞され、この時点を過ぎて前記旋回側ラッ
プ部材が移動すると前記閉塞が解かれて前記圧縮室へ前
記低温の流体の導入を可能にする第２の開口部と；を有
することを特徴とする。

【００１２】請求項３に記載した本発明は、ケーシング
内に、端板上に渦巻状の固定側ラップ部材を有する固定
スクロールと、端板上に同じく渦巻状の旋回側ラップ部
材を有し該旋回側ラップ部材と前記固定側ラップ部材と
を組み合せて両ラップ部材間に圧縮室を画成する旋回ス
クロールとを備え、前記圧縮室に該圧縮室内の流体より
も低温の流体を導入することで前記圧縮室内の温度を下
げるスクロール圧縮機であって、前記固定スクロールの
端板の、前記固定側ラップ部材の外周側終端から渦巻方
向内方に１周分に満たない領域に存在し、かつ前記固定
側ラップ部材の根元から離間して形成され、前記固定側
ラップ部材がその外周側終端を含んで前記旋回側ラップ
部材との間に容積最大の圧縮室を画成した時点では前記
旋回側ラップ部材の渦巻状端面に覆われて閉塞され、こ
の時点を過ぎて前記旋回側ラップ部材が移動すると前記
閉塞が解かれて前記圧縮室へ前記低温の流体の導入を可
能にする第１の開口部と；前記固定スクロールの端板
の、前記旋回側ラップ部材の外周側終端から渦巻方向内
方に１周分に満たない領域に存在し、かつ前記固定側ラ
ップ部材の根元から離間して形成され、前記旋回側ラッ
プ部材がその外周側終端を含んで前記固定側ラップ部材
との間に容積最大の圧縮室を画成した時点では前記旋回
側ラップ部材の渦巻状端面に覆われて閉塞され、この時
点を過ぎて前記旋回側ラップ部材が移動すると前記閉塞
が解かれて前記圧縮室へ前記低温の流体の導入を可能に
する第２の開口部と；を有することを特徴とする。

【００１３】本発明においては、第１の開口部は従来と
比べて固定側ラップ部材の外周側終端寄りに形成され、
第２の開口部は従来と比べて旋回側ラップ部材の外周側
終端寄りに形成されることになり、第１の開口部に通じ
る空間に閉じ込められる流体の圧力、および第２の開口
部に通じる空間に閉じ込められる流体の圧力がともに低
くなる（圧縮が進まないうちに旋回側ラップ部材によっ
て閉塞される）から、第１、第２の開口部が閉塞された
ときに開口部に通じる空間に閉じこめられる流体の圧力
は従来よりも低くなる。この空間に閉じこめられた流体
の圧力はいずれ機外に逃れてしまうが、空間に閉じこめ
られた流体に対してなされた仕事は従来と比較して少な
いので、無駄になる仕事の量は少ない。したがって、流
体のエネルギーを所望のレベルに高めるために必要とな
るスクロール圧縮機の駆動エネルギーが小さくなる。

【００１４】請求項４に記載した本発明は、請求項１、
２または３記載のスクロール圧縮機と、該スクロール圧
縮機によって圧縮された前記冷媒を凝縮させる凝縮器
と、凝縮された前記冷媒を減圧する膨張弁と、減圧され
た前記冷媒を蒸発させる蒸発器とを備える冷凍装置であ
って、前記凝縮器によって凝縮された前記冷媒を前記第
１、第２の開口部を通じて前記圧縮室に導入することを
特徴とする。

【００１５】本発明においては、上記のごとく高効率化
が図られた圧縮機を採用することで、より少ない駆動エ
ネルギーで高い冷凍能力が得られる。

【００１６】請求項５に記載した本発明は、請求項１、
２または３記載のスクロール圧縮機と、該スクロール圧
縮機によって圧縮された前記冷媒を凝縮させる凝縮器
と、凝縮された前記冷媒を減圧する膨張弁と、減圧され
た前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、前記冷媒中に含まれ
る潤滑油を回収するオイルセパレータとを備える冷凍装
置であって、前記オイルセパレータによって回収された
前記潤滑油を前記第１、第２の開口部を通じて前記圧縮
室に導入することを特徴とする。

【００１７】本発明においては、上記のごとく高効率化
が図られた圧縮機を採用することで、より少ない駆動エ
ネルギーで高い冷凍能力が得られる。さらに、固定／旋
回スクロール間に適量の潤滑油が供給されるのでスクロ
ール圧縮機の駆動が円滑に行えるようになる。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明に係る実施の形態を図１な
いし図７に示して説明する。図１は例えば自動車の空調
装置を構成する冷凍装置の概略図である。図において、
符号１はスクロール圧縮機、２はスクロール圧縮機１に
よって圧縮された冷媒を凝縮させるコンデンサ（凝縮
器）、３は凝縮された冷媒を減圧する膨張弁、４は減圧
された冷媒を蒸発させるエバポレータ（蒸発器）であ
る。

【００１９】符号５はスクロール圧縮機１のケーシング
を示しており、このケーシング５は、カップ状の本体５
ａと、本体５ａの開口端側に配されるセンタープレート
５ｂ、および本体５ａとの間でセンタープレート５ｂを
挟むエンドプレート５ｃとから構成されている。本体５
ａには、一端にクランク軸６ａを備える駆動軸６が貫通
しており、この駆動軸６は、ベアリング７を介して本体
５ａに回転自在に支持されている。

【００２０】符号１０は固定スクロール、１１は固定ス
クロール１０の端板、１２は端板１１上に一体に立設さ
れた渦巻状のラップ部材（固定側ラップ部材）、２０は
旋回スクロール、２１は旋回スクロール２０の端板、２
２は端板２１上に立設された渦巻状のラップ部材（旋回
側ラップ部材）である。固定スクロール１０は端板１１
をセンタープレート５ｂと一体化され、図示しない締結
手段によりエンドプレート５ｃとともに本体５ａに固定
されている。固定スクロール１０と旋回スクロール２０
とはお互いかみ合わされ、両ラップ部材１２，２２間に
冷媒ガスを取り入れて加圧、圧縮する圧縮室Ｃが形成さ
れている。圧縮室Ｃは、固定／旋回スクロール１０，２
０の中心を挟んで同容積のものが対象に画成される。

【００２１】本体５ａとセンタープレート５ｂとの間に
は吸入室８が画成され、本体５ａには吸入口８ａが形成
されており、固定／旋回スクロール１０，２０からなる
スクロール圧縮機構は、自らのポンプ作用により、エバ
ポレータ４において蒸発、気化した冷媒を吸入口８ａを
通じて吸入室８に吸入するようになっている。また、本
体５ａには、旋回スクロール２０を自転を阻止しながら
旋回可能に支持する自転阻止機構２３が設けられてい
る。

【００２２】センタープレート５ｂとエンドプレート５
ｃとの間には吐出キャビティ９が画成されており、セン
タープレート５ｂには圧縮室Ｃと吐出キャビティ９を連
通させる吐出孔１０ａが形成されている。吐出孔１０ａ
には所定の圧力が作用したら吐出キャビティ９側に開放
する吐出弁９ａが取り付けられており、スクロール圧縮
機構によって所定の圧力以上に加圧された冷媒は、吐出
弁９ａを押し開いて吐出キャビティ９に流れ出るように
なっている。また、エンドプレート５ｃには圧縮された
冷媒中に含まれるミスト状の潤滑油を分離回収するオイ
ルセパレータＯ／Ｓが一体に形成されている。

【００２３】固定スクロール１０の端板１１には、コン
デンサ２において凝縮されて温度を低下させた冷媒を圧
縮室Ｃ内に導入する流路３０が設けられている。流路３
０は途中で二手に分岐し、ひとつは対をなす一方の圧縮
室Ｃａに開口する開口部（第１の開口部）３０ａに連通
し、もうひとつは他方の圧縮室Ｃｂに開口する開口部
（第２の開口部）３０ｂに連通している。流路３０に
は、コンデンサ２と膨張弁３との間の冷媒配管Ｌから分
岐する分岐配管Ｌａが接続されており、分岐配管Ｌａに
は、冷媒の流通を断続して圧縮室Ｃａ，Ｃｂへの冷媒の
導入を規制する弁機構３１と、冷媒を減圧して気化を促
進する減圧器３２とが設けられている。

【００２４】開口部３０ａは、固定スクロール１０の端
板１１の、ラップ部材１２の外周側終端１２ａから渦巻
方向におよそ３／４周分内方にあり、かつラップ部材１
２の根元から離間して形成されている（図２参照。内外
のラップ部材１２から離間した位置に形成されてい
る）。また、開口部３０ｂは、同じく固定スクロール１
０の端板１１の、ラップ部材２２の外周側終端２２ａか
ら渦巻方向におよそ３／４周分内方にあり、かつラップ
部材１２の根元から離間して形成されている（同じく図
２参照。内外のラップ部材１２から離間した位置に形成
されている）。開口部３０ａ，３０ｂは、旋回スクロー
ル２０の旋回運動によって固定スクロール１０に対する
旋回スクロール２０の配置が変化することにより、ある
期間では旋回スクロール２０のラップ部材２２の渦巻状
端面２２ｂに閉塞されることになる。

【００２５】以下では、固定スクロール１０に対する旋
回スクロール２０の旋回角をπ／２ずつ変化させて開口
部３０ａ，３０ｂの開閉がどのようになされるかを図２
ないし図５を参照して説明する。図２では、旋回スクロ
ール２０は固定スクロール１０に対して紙面左側に寄っ
た位置にあり（旋回角；０とする）、固定スクロール１
０のラップ部材１２が、その外周側終端１２ａを含んで
旋回スクロール２０のラップ部材２２との間に圧縮室Ｃ
ａを画成している。同様に、旋回スクロール２０のラッ
プ部材２２がその外周側終端２２ａを含んで固定スクロ
ール１０のラップ部材１２との間に圧縮室Ｃｂを画成し
ている。圧縮室Ｃａはラップ部材１２の外周側終端１２
ａに閉め切られ、圧縮室Ｃｂはラップ部材２２の外周側
終端２２ａに閉め切られた直後であり、どちらもともに
容積最大となっている。開口部３０ａ，３０ｂは、この
時点ではともにラップ部材２２の渦巻状端面２２ｂに覆
われて閉塞されている。（なお、図中に二点鎖線で記し
た円は従来の開口部である。）

【００２６】図２の状態から、旋回スクロール２０が固
定スクロール１０に対する配置を旋回角π／２だけ変化
させると、図３に示すように、旋回スクロール２０は固
定スクロール１０に対して紙面上側に移動し、ラップ部
材１２はその外周側終端１２ａから渦巻方向内方にπ／
２だけ移動したところのラップ面を含んで旋回スクロー
ル２０のラップ部材２２との間に圧縮室Ｃａを画成して
いる。同様に、ラップ部材２２はその外周側終端２２ａ
から渦巻方向内方にπ／２だけ移動したところのラップ
面を含んで旋回スクロール１０のラップ部材１２との間
に圧縮室Ｃｂを画成している。圧縮室Ｃａ，Ｃｂは図２
の状態から渦方向内方に移動し、その過程で容積を縮小
させて内圧を上昇させている。開口部３０ａ，３０ｂ
は、旋回スクロール２０が配置を変化させたことによ
り、ラップ部材２２による閉塞を解かれ、圧縮室Ｃａ，
Ｃｂはともに流路３０に連通する。

【００２７】図３の状態から、旋回スクロール２０が固
定スクロール１０に対する配置を旋回角π／２だけさら
に変化させると、図４に示すように、旋回スクロール２
０は固定スクロール１０に対して紙面右側に移動し、ラ
ップ部材１２はその外周側終端１２ａから渦巻方向内方
にπだけ移動したところのラップ面を含んで旋回スクロ
ール２０のラップ部材２２との間に圧縮室Ｃａを画成し
ている。同様に、ラップ部材２２はその外周側終端２２
ａから渦巻方向内方にπだけ移動したところのラップ面
を含んで旋回スクロール１０のラップ部材１２との間に
圧縮室Ｃｂを画成している。圧縮室Ｃａ，Ｃｂは図３の
状態からさらに渦方向内方に移動し、その過程で容積を
縮小させて内圧をさらに上昇させている。開口部３０
ａ，３０ｂは、旋回スクロール２０が配置を変化させた
ことにより、再びラップ部材２２によって閉塞され、圧
縮室Ｃａ，Ｃｂは流路３０との連通を断たれる。

【００２８】図４の状態から、旋回スクロール２０が固
定スクロール１０に対する配置を旋回角π／２だけさら
に変化させると、図５に示すように、旋回スクロール２
０は固定スクロール１０に対して紙面下側に移動し、ラ
ップ部材１２はその外周側終端１２ａから渦巻方向内方
に３π／２だけ移動したところのラップ面を含んで旋回
スクロール２０のラップ部材２２との間に圧縮室Ｃａを
画成している。同様に、ラップ部材２２はその外周側終
端２２ａから渦巻方向内方に３π／２だけ移動したとこ
ろのラップ面を含んで旋回スクロール１０のラップ部材
１２との間に圧縮室Ｃｂを画成している。圧縮室Ｃａ，
Ｃｂは図４の状態からさらに渦方向内方に移動し、その
過程で容積を縮小させて内圧をさらに上昇させている。
開口部３０ａ，３０ｂは、旋回スクロール２０が配置を
変化させてもラップ部材２２による閉塞状態を保たれて
おり、圧縮室Ｃａ，Ｃｂは流路３０との連通を断たれて
いる。

【００２９】図５の状態から、さらに旋回スクロール２
０を旋回させると、圧縮室Ｃａ，Ｃｂは図２の圧縮室Ｃ
ａ’，Ｃｂ’のごとく容積を縮小させ、ついには図３の
圧縮室Ｃ’のごとく一体となって吐出孔に連通し、圧縮
された冷媒ガスが吐出弁を押し開いて吐出キャビティに
流れ出る。

【００３０】上記図２〜図５における開口部３０ａの閉
塞の状態を図６に示す。旋回スクロール２０の旋回角；
０では、図６(ａ)に示すように、開口部３０ａは旋回ス
クロール２０のラップ部材２２に閉塞されており、圧縮
室Ｃａと流路３０とは連通していないが、ラップ部材２
２は紙面に対して右方向に移動しているので、この直後
には開口部３０ａの閉塞は解かれる。

【００３１】旋回角；π／２では、図６(ｂ)に示すよう
に、開口部３０ａは圧縮室Ｃａにすべて露出し、圧縮室
Ｃａと流路３０とが連通している。この後、ラップ部材
２２は方向を転じて紙面に対し左方向に移動し始めるの
で、この直後には開口部３０ａにラップ部材２２の縁が
かかって徐々に閉塞されることになる。

【００３２】旋回角；πでは、図６(ｃ)に示すように、
開口部３０ａはラップ部材２２によって完全に閉塞され
てしまう。しかも、この後ラップ部材２２が紙面に対し
て左方向にさらに移動しても開口部３０ａの閉塞が解か
れることはない。

【００３３】旋回角；３π／２でも、図６(ｄ)に示すよ
うに、開口部３０ａはラップ部材２２によって完全に閉
塞されている。この後、ラップ部材２２が方向を転じて
右方向に移動し始めるが、旋回角；０を越えるまで開口
部３０ａの閉塞が解かれることはない。以上のように、
圧縮室Ｃａ，Ｃｂと流路３０との連通は、旋回スクロー
ル２０の旋回角が０（図２の状態）〜π（図４の状態）
に変化する間のある期間において実現することになる。

【００３４】図７には、圧縮室Ｃａ，Ｃｂへの冷媒のイ
ンジェクションを行わない状態において、旋回スクロー
ル２０が旋回角を変化させ、圧縮室Ｃａ（Ｃｂも同様で
あるが、以下では省略する）に取り込まれた冷媒ガスを
吸入圧Ｐmin（吸入室内のガス圧）から吐出圧Ｐmax（吐
出孔を通じて押し出されるガス圧）に高めるまでの圧縮
室Ｃａの内圧の変化を示す。なお、図７には従来のスク
ロール圧縮機における内圧の変化についても示してあ
る。

【００３５】図７からわかるように、圧縮室Ｃａの内圧
は当初は吸入圧Ｐminに等しく、閉め切りの時点（旋回
角；０）から上昇し始めるが、開口部３０ａの閉塞が解
かれた時点（図中のＩ）で、圧縮室Ｃａが流路３０と連
通して容積を拡大することに伴い一時的に低下する。こ
の一時的な内圧の低下は、圧縮室Ｃａと流路３０とが均
圧化した時点（図中のII ）で止む。以降は再び圧縮室
Ｃａの内圧が上昇に転じ、圧縮室Ｃａが吐出孔１０ａに
連通するとともに内圧が吐出圧Ｐmaxにまで上昇した時
点（図中のIII ）で吐出弁９ａが開き、内圧の上昇が止
む。この一連の内圧変化において、圧縮室Ｃａと流路３
０ａとの連通による内圧の低下は、Ｉ−II間で起こり、
その圧力の低下分はΔＰ１と認められる。

【００３６】比較のために併記した従来のスクロール圧
縮機における圧縮室ｃの内圧変化（図中の破線）におい
ては、圧縮室ｃと流路１３０との連通による内圧の低下
は図中のIV−Ｖ間で起こり、その圧力の低下分はΔＰ０
と認められる。

【００３７】圧力の低下分ΔＰ１とΔＰ０とを比較する
と、圧縮室の内圧が比較的低い段階で起こったΔＰ１の
ほうが、内圧が比較的高い段階で起こったΔＰ０よりも
小さい。その理由は以下に述べるように、本実施形態の
スクロール圧縮機においては、Ｉの時点での圧縮室Ｃａ
内の冷媒ガスの保有するエネルギーが、流路３０内に残
存していた冷媒ガスの保有するエネルギーとほぼ同レベ
ルであるため、圧縮室Ｃａと流路３０とが連通して冷媒
ガスが混じり合っても、圧縮室Ｃａ内の冷媒ガスが保有
するエネルギーはわずかしか低下しない。

【００３８】これに対し、従来のスクロール圧縮機にお
いては、IVの時点での圧縮室ｃ内の冷媒ガスの保有する
エネルギーが、スクロールによる圧縮が進んだために流
路１３０内に残存していた冷媒ガスの保有するエネルギ
ーよりも大きく、かつ圧縮室ｃの容積も小さくなってい
るため、圧縮室ｃと流路１３０とが連通して冷媒ガスが
混じり合うと、圧縮室ｃ内の冷媒ガスが保有するエネル
ギーは大きく低下してしまうのである。

【００３９】このことから、冷媒ガスを吸入圧Ｐminか
ら吐出圧Ｐmaxに高めようとすると、従来のスクロール
圧縮機では、圧力の低下分ΔＰ０を補うために余計に仕
事をしなければならないが、本実施形態のスクロール圧
縮機では、圧力の低下分ΔＰ１（＜ΔＰ０）を補うだけ
の仕事をすればよいことがわかる。これは、冷媒ガスを
吸入圧Ｐminから吐出圧Ｐmaxに高めるためにスクロール
圧縮機に与える駆動力を省力化できることを示してい
る。

【００４０】上記のような構造のスクロール圧縮機を備
える冷凍装置によれば、より少ない駆動エネルギーで高
い冷凍能力が得られる。例えば自動車に搭載される空調
装置とした場合は、エンジンの駆動力の一部をスクロー
ル圧縮機の駆動力として使用することになるが、その場
合もエンジンの駆動力を無駄にすることなく空調装置を
使用することができる。

【００４１】ところで、本実施形態では冷媒の種類につ
いては特に規定していないが、本発明は、代替フロンと
して期待のかかる炭酸ガス（ＣＯ₂）冷媒を使用するス
クロール圧縮機に好適な技術である。炭酸ガス冷媒を対
象とするスクロール圧縮機は、炭酸ガス冷媒がそれ自体
のエネルギーが高く（冷凍サイクルを構成する冷媒の圧
力が全体的に高く設定される）、圧縮機に求められる押
し退け量（圧縮室が画成されてから冷媒を吐出するまで
の容積の減少分）が小さいことから、インジェクション
ポート（上記の流路３０に相当）の容積分の影響を受け
易いためである。上記の技術を、炭酸ガス冷媒を対象と
するスクロール圧縮機に適用すれば、駆動力の無駄をな
くして効率良く炭酸ガスの圧縮を行うことが可能にな
る。

【００４２】また、本実施形態では、本発明を、圧縮室
内に低温の冷媒を導入することによって圧縮室内の温度
を低下させる技術、いわゆる液（冷媒）インジェクショ
ンの技術を導入したスクロール圧縮機に適用した場合に
ついて説明したが、本発明はこれに限らず、圧縮室内に
オイルセパレータにて回収された潤滑油を導入すること
によって圧縮室内の温度を低下させるとともに固定／旋
回スクロール間に適量の潤滑油を供給する技術、いわゆ
るオイルインジェクションの技術を導入したスクロール
圧縮機にも適用することができる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るスク
ロール圧縮機によれば、流体のエネルギーを所望のレベ
ルに高めるために必要となる駆動エネルギーが小さくな
る。すなわち、より少ないエネルギーで高い圧縮効率を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るスクロール圧縮機と、これを備
える冷凍装置の概略図である。

【図２】 図１におけるＸ-Ｘ線矢視断面図であって特
に固定スクロールに対する旋回スクロールの旋回角を０
としたときの状態を示す断面図である。

【図３】 図１におけるＸ-Ｘ線矢視断面図であって特
に固定スクロールに対する旋回スクロールの旋回角をπ
／２としたときの状態を示す断面図である。

【図４】 図１におけるＸ-Ｘ線矢視断面図であって特
に固定スクロールに対する旋回スクロールの旋回角をπ
としたときの状態を示す断面図である。

【図５】 図１におけるＸ-Ｘ線矢視断面図であって特
に固定スクロールに対する旋回スクロールの旋回角を３
π／２としたときの状態を示す断面図である。

【図６】 図２〜図５における開口部３０ａの閉塞の状
態を示す要部断面図である。

【図７】 内圧を吸入圧Ｐminから吐出圧Ｐmaxに高める
までの圧縮室Ｃａの内圧の変化を示すグラフである。

【図８】 液インジェクションの技術を導入した従来の
スクロール圧縮機の構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１ スクロール圧縮機 ２ コンデンサ（凝縮器） ３ 膨張弁 ４ エバポレータ（蒸発器） １０ 固定スクロール １１ （固定スクロールの）端板 １２ ラップ部材（固定側ラップ部材） ２０ 旋回スクロール ２１ （旋回スクロール２０）端板 ２２ ラップ部材（旋回側ラップ部材） ９ｂ 吐出弁 ３０ 流路 ３０ａ 開口部（第１の開口部） ３０ｂ 口部（第２の開口部） Ｃａ，Ｃｂ 圧縮室

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケーシング内に、端板上に渦巻状の固定
   側ラップ部材を有する固定スクロールと、端板上に同じ
   く渦巻状の旋回側ラップ部材を有し該旋回側ラップ部材
   と前記固定側ラップ部材とを組み合せて両ラップ部材間
   に圧縮室を画成する旋回スクロールとを備え、前記圧縮
   室に該圧縮室内の流体よりも低温の流体を導入すること
   で前記圧縮室内の温度を下げるスクロール圧縮機であっ
   て、 前記固定スクロールの端板の、前記固定側ラップ部材の
   外周側終端から渦巻方向内方に１周分に満たない領域に
   形成され、前記固定側ラップ部材がその外周側終端を含
   んで前記旋回側ラップ部材との間に容積最大の圧縮室を
   画成した時点では前記旋回側ラップ部材の渦巻状端面に
   覆われて閉塞され、この時点を過ぎて前記旋回側ラップ
   部材が移動すると前記閉塞が解かれて前記圧縮室へ前記
   低温の流体の導入を可能にする第１の開口部と；前記固
   定スクロールの端板の、前記旋回側ラップ部材の外周側
   終端から渦巻方向内方に１周分に満たない領域に形成さ
   れ、前記旋回側ラップ部材がその外周側終端を含んで前
   記固定側ラップ部材との間に容積最大の圧縮室を画成し
   た時点では前記旋回側ラップ部材の渦巻状端面に覆われ
   て閉塞され、この時点を過ぎて前記旋回側ラップ部材が
   移動すると前記閉塞が解かれて前記圧縮室へ前記低温の
   流体の導入を可能にする第２の開口部と；を有すること
   を特徴とするスクロール圧縮機。
2. 【請求項２】 ケーシング内に、端板上に渦巻状の固定
   側ラップ部材を有する固定スクロールと、端板上に同じ
   く渦巻状の旋回側ラップ部材を有し該旋回側ラップ部材
   と前記固定側ラップ部材とを組み合せて両ラップ部材間
   に圧縮室を画成する旋回スクロールとを備え、前記圧縮
   室に該圧縮室内の流体よりも低温の流体を導入すること
   で前記圧縮室内の温度を下げるスクロール圧縮機であっ
   て、 前記固定スクロールの端板に前記固定側ラップ部材の根
   元から離間して形成され、前記固定側ラップ部材がその
   外周側終端を含んで前記旋回側ラップ部材との間に容積
   最大の圧縮室を画成した時点では前記旋回側ラップ部材
   の渦巻状端面に覆われて閉塞され、この時点を過ぎて前
   記旋回側ラップ部材が移動すると前記閉塞が解かれて前
   記圧縮室へ前記低温の流体の導入を可能にする第１の開
   口部と；前記固定スクロールの端板に前記固定側ラップ
   部材の根元から離間して形成され、前記旋回側ラップ部
   材がその外周側終端を含んで前記固定側ラップ部材との
   間に容積最大の圧縮室を画成した時点では前記旋回側ラ
   ップ部材の渦巻状端面に覆われて閉塞され、この時点を
   過ぎて前記旋回側ラップ部材が移動すると前記閉塞が解
   かれて前記圧縮室へ前記低温の流体の導入を可能にする
   第２の開口部と；を有することを特徴とするスクロール
   圧縮機。
3. 【請求項３】 ケーシング内に、端板上に渦巻状の固定
   側ラップ部材を有する固定スクロールと、端板上に同じ
   く渦巻状の旋回側ラップ部材を有し該旋回側ラップ部材
   と前記固定側ラップ部材とを組み合せて両ラップ部材間
   に圧縮室を画成する旋回スクロールとを備え、前記圧縮
   室に該圧縮室内の流体よりも低温の流体を導入すること
   で前記圧縮室内の温度を下げるスクロール圧縮機であっ
   て、 前記固定スクロールの端板の、前記固定側ラップ部材の
   外周側終端から渦巻方向内方に１周分に満たない領域に
   存在し、かつ前記固定側ラップ部材の根元から離間して
   形成され、前記固定側ラップ部材がその外周側終端を含
   んで前記旋回側ラップ部材との間に容積最大の圧縮室を
   画成した時点では前記旋回側ラップ部材の渦巻状端面に
   覆われて閉塞され、この時点を過ぎて前記旋回側ラップ
   部材が移動すると前記閉塞が解かれて前記圧縮室へ前記
   低温の流体の導入を可能にする第１の開口部と；前記固
   定スクロールの端板の、前記旋回側ラップ部材の外周側
   終端から渦巻方向内方に１周分に満たない領域に存在
   し、かつ前記固定側ラップ部材の根元から離間して形成
   され、前記旋回側ラップ部材がその外周側終端を含んで
   前記固定側ラップ部材との間に容積最大の圧縮室を画成
   した時点では前記旋回側ラップ部材の渦巻状端面に覆わ
   れて閉塞され、この時点を過ぎて前記旋回側ラップ部材
   が移動すると前記閉塞が解かれて前記圧縮室へ前記低温
   の流体の導入を可能にする第２の開口部と；を有するこ
   とを特徴とするスクロール圧縮機。
4. 【請求項４】 請求項１、２または３記載のスクロール
   圧縮機と、該スクロール圧縮機によって圧縮された前記
   冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮された前記冷媒を減圧
   する膨張弁と、減圧された前記冷媒を蒸発させる蒸発器
   とを備える冷凍装置であって、 前記凝縮器によって凝縮された前記冷媒を前記第１、第
   ２の開口部を通じて前記圧縮室に導入することを特徴と
   する冷凍装置。
5. 【請求項５】 請求項１、２または３記載のスクロール
   圧縮機と、該スクロール圧縮機によって圧縮された前記
   冷媒を凝縮させる凝縮器と、凝縮された前記冷媒を減圧
   する膨張弁と、減圧された前記冷媒を蒸発させる蒸発器
   と、前記冷媒中に含まれる潤滑油を回収するオイルセパ
   レータとを備える冷凍装置であって、 前記オイルセパレータによって回収された前記潤滑油を
   前記第１、第２の開口部を通じて前記圧縮室に導入する
   ことを特徴とする冷凍装置。