JP2018028313A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】外側圧縮部での中間圧冷媒吐出時における内側圧縮室と外側圧縮室との連通による再膨張損失を抑えることができるスクロール圧縮機を提供すること。【解決手段】固定スクロール板状渦巻歯の中心側の巻始めと外側の巻終わりとの間で圧縮室を外側圧縮部４０と内側圧縮部とに分割する分割壁２０を設け、旋回スクロール板状渦巻歯３２が公転運動に伴って分割壁２０に干渉しないように分断されたスクロール圧縮機において、低圧冷媒吸込口から吸い込まれた冷媒を中間圧まで圧縮して吐出する中間冷媒吐出ポート２３が、外側圧縮部４０内で旋回スクロール板状渦巻歯３２の先端側が摺動する固定スクロール側摺動面Ｓ２３の分割壁２０側に開口を有するように設けられ、前記開口は、固定スクロール側摺動面Ｓ２３の幅方向中心線Ｃ１よりも内側に重心Ｇを有する。【選択図】図９

Description

本発明は、外側圧縮部での中間圧冷媒吐出時における内側圧縮室と外側圧縮室との連通による再膨張損失を抑えることができるスクロール圧縮機に関する。

従来から、１つのスクロール圧縮機内に２段の圧縮機構を設けたものがある。例えば、特許文献１には、固定スクロールの圧縮室を２段に区分するランド部を設け、このランド部によって区分された外周側の低段の圧縮機構と内周側の高段の圧縮機構とを形成し、低段の圧縮機構によって圧縮された空気を高段の圧縮機構に導入する２段圧縮のスクロール圧縮機が記載されている。

特開２００４−３３２５５６号公報

ところで、固定スクロール板状渦巻歯と旋回スクロール板状渦巻歯を互いに噛み合わせて圧縮室を形成し、前記旋回スクロール板状渦巻歯を公転運動させることによって前記圧縮室の冷媒を圧縮するスクロール圧縮機であり、前記固定スクロール板状渦巻歯の中心側の巻始めと外側の巻終わりとの間で前記圧縮室を外側圧縮部と内側圧縮部とに分割する分割壁を設け、前記旋回スクロール板状渦巻歯が前記公転運動に伴って前記分割壁に干渉しないように分断されたスクロール圧縮機では、前記分割壁によって分割された低圧側の前記外側圧縮部に設けられ、低圧冷媒吸込口から吸い込まれた冷媒を中間圧まで圧縮して吐出する中間圧冷媒吐出ポートが設けられる。

外側圧縮部では、旋回スクロール板状渦巻歯の内側に内側圧縮室と旋回スクロール板状渦巻歯の外側に外側圧縮室とが形成されている。上述した中間圧冷媒吐出ポートは、内側圧縮室からの圧縮冷媒と外側圧縮室からの圧縮冷媒とを吐出するが、内側圧縮室から圧縮冷媒を中間圧冷媒吐出ポートに吐出している際、中間圧冷媒吐出ポートの開口を介して内側圧縮室が外側圧縮室に連通して冷媒漏れが発生し、再膨張損失が生じていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、外側圧縮部での中間圧冷媒吐出時における内側圧縮室と外側圧縮室との連通による再膨張損失を抑えることができるスクロール圧縮機を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるスクロール圧縮機は、固定スクロールと旋回スクロールの各板状渦巻歯を互いに噛み合わせて圧縮室を形成し、前記旋回スクロールの前記板状渦巻歯を前記固定スクロールの圧縮室側の面に摺動させながら公転運動させることによって前記圧縮室の冷媒を圧縮するスクロール圧縮機であり、前記固定スクロールの板状渦巻歯の中心側の巻始めと外側の巻終わりとの間で前記圧縮室を低圧から中間圧まで圧縮する外側圧縮部と中間圧から高圧まで圧縮する内側圧縮部とに分割したスクロール圧縮機において、低圧冷媒吸込口から吸い込まれた冷媒を中間圧まで圧縮して吐出する中間圧冷媒吐出ポートの開口を前記固定スクロールの圧縮室側の面における巻始め側に設け、前記開口は、前記固定スクロールの圧縮室側の面の幅方向中心線よりも内側に重心を有することを特徴とする。

また、本発明にかかるスクロール圧縮機は、上記の発明において、前記開口は、旋回スクロール板状渦巻歯のうち、前記外側圧縮部の巻始め側先端部分が前記巻始め側で前記幅方向中心線に位置した時、前記旋回スクロール板状渦巻歯に覆われる部分を含めて内側に配置されることを特徴とする。

また、本発明にかかるスクロール圧縮機は、上記の発明において、前記開口は、前記幅方向中心線よりも内側に配置されることを特徴とする。

また、本発明にかかるスクロール圧縮機は、上記の発明において、前記中間圧冷媒吐出ポートの開口形状は長穴形状であることを特徴とする。

また、本発明にかかるスクロール圧縮機は、上記の発明において、前記外部圧縮部内において、前記固定スクロールと前記旋回スクロールの外周側インボリュート曲線とが巻始めの端部同士で外れる位置を０度とした場合、前記旋回スクロールが１８０度旋回した位置において、前記固定スクロールの内周側インボリュート曲線よりも内側に、隣接する内側圧縮部とは連通しない凹部を有し、前記旋回スクロールの内周側インボリュート曲線よりも内側に、凸部を有し、前記凹部と凸部は、０度から１８０度よりも大きな回転位置まで接することを特徴とする。

また、本発明にかかるスクロール圧縮機は、上記の発明において、前記凹部および前記凸部は曲率が連続して変化し、前記凸部の曲率は前記凹部の曲率よりも小さいことを特徴とする。

また、本発明にかかるスクロール圧縮機は、上記の発明において、前記開口は前記固定スクロールの隔壁に沿って設けられたことを特徴とする。

また、本発明にかかるスクロール圧縮機は、上記の発明において、前記中間圧冷媒吐出ポートの開口角部は、吐出側に向けて徐々に狭くなるテーパが形成されていることを特徴とする。

また、本発明にかかるスクロール圧縮機は、上記の発明において、前記テーパは、湾曲形状であることを特徴とする。

本発明によれば、低圧冷媒吸込口から吸い込まれた冷媒を中間圧まで圧縮して吐出する中間圧冷媒吐出ポートの開口を固定スクロールの圧縮室側の面における巻始め側に設け、前記開口が、前記固定スクロールの圧縮室側の面の幅方向中心線よりも内側に重心を有するように配置し、外側圧縮部での中間圧冷媒吐出時における内側圧縮室と外側圧縮室との連通を防止しているので、再膨張損失を抑えることができる。

図１は、本発明の実施の形態であるスクロール圧縮機が適用される熱サイクルシステムの概要構成を示す回路図である。 図２は、図１に示した熱サイクルシステムのＰ−Ｈ線図である。 図３は、スクロール圧縮機の構造を示す断面図である。 図４は、図３に示したＡ−Ａ線断面図である。 図５は、図３に示した固定スクロールと旋回スクロールの断面図である。 図６は、図４に示した固定スクロールを斜め下からみた斜視図である。 図７は、図４に示した旋回スクロールを斜め上からみた斜視図である。 図８は、従来の中間圧冷媒吐出ポートの開口形状及び配置位置を示す図である。 図９は、中間圧冷媒吐出ポートの開口形状及び配置位置を示す中間圧冷媒吐出ポート近傍の拡大図である。 図１０は、図９に示した中間圧冷媒吐出ポートを介した具体的な圧縮冷媒の吐出工程を示す図である（その１）。 図１１は、図９に示した中間圧冷媒吐出ポートを介した具体的な圧縮冷媒の吐出工程を示す図である（その２）。 図１２は、図９に示した中間圧冷媒吐出ポートを介した具体的な圧縮冷媒の吐出工程を示す図である（その３）。 図１３は、図９に示した中間圧冷媒吐出ポートを介した具体的な圧縮冷媒の吐出工程を示す図である（その４）。 図１４は、図９に示した中間圧冷媒吐出ポートを介した具体的な圧縮冷媒の吐出工程を示す図である（その５）。 図１５は、図８に示した従来の中間圧冷媒吐出ポートとした場合と図９に示した本実施の形態による中間圧冷媒吐出ポートとした場合とにおける内側圧縮室及び外側圧縮室のＰＶ線図である。 図１６は、中間圧冷媒吐出ポートの開口形状と配置位置との変形例を示す図である。 図１７は、中間圧冷媒吐出ポートの開口形状と配置位置との変形例を示す図である。 図１８は、開口角部断面が直角形状となっている従来の中間圧冷媒吐出ポートを示す断面図である。 図１９は、図９に示した中間圧冷媒吐出ポートのＢ−Ｂ線断面図である。 図２０は、図１８に示した開口角部断面を直角形状にした場合と図１９に示した開口角部にテーパを形成した場合とにおける圧縮室のＰＶ線図である。 図２１は、開口角部を線状テーパ形状にしたＢ−Ｂ線断面図である。 図２２は、開口角部を楕円テーパ形状にしたＢ−Ｂ線断面図である。 図２３は、本実施の形態の変形例による中間圧冷媒吐出ポート近傍の構成を示す図である。 図２４は、インボリュート曲線を説明する説明図である。 図２５は、変形例と従来の構成とによる外側圧縮室と内側圧縮室との連通遅延を比較した説明図である。 図２６は、図８に示した従来の中間圧冷媒吐出ポートとした場合と図２３に示した変形例の場合とにおける内側圧縮室及び外側圧縮室のＰＶ線図である。

以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。

（適用システムの概要）
図１は、本発明の実施の形態であるスクロール圧縮機２が適用される熱サイクルシステム１の概要構成を示す回路図である。また、図２は、図１に示した熱サイクルシステム１のＰ−Ｈ線図である。また、スクロール圧縮機２は、２段圧縮機である。さらに、熱サイクルシステム１の熱サイクルは、２段圧縮２段膨張サイクルである。

スクロール圧縮機２の高段側圧縮室は、冷媒循環量ＧＨの高圧冷媒ＲＨを生成して凝縮器３に導入する（図２の点Ｐ２から点Ｐ３）。高圧冷媒ＲＨは、凝縮器３によって放熱凝縮され、さらに、過冷却器４によって過冷却される（図２の点Ｐ３から点Ｐ４）。その後、高圧冷媒ＲＨは、高段膨張弁５で減圧膨張されて（図２の点Ｐ４から点Ｐ５）中間圧冷媒ＲＭとなって気液分離器６に導入される。中間圧冷媒ＲＭのうちの蒸気である気体状態の中間圧冷媒ＲＭ１は、スクロール圧縮機２の高段側圧縮室に導入される（図２の点Ｐ２）。一方、中間圧冷媒ＲＭのうちの液体状態の中間圧冷媒ＲＭ２は、低段膨張弁７で減圧膨張されて（図２の点Ｐ６から点Ｐ７）低圧冷媒ＲＬとなって蒸発器８に導入される。蒸発器８は、低圧冷媒ＲＬを蒸発させて（図２の点Ｐ７から点Ｐ１）、スクロール圧縮機２の低段側圧縮室に導入される（図２の点Ｐ１）。

その後、スクロール圧縮機２の低段側圧縮室は、導入された低圧冷媒ＲＬを中間圧冷媒ＲＭ３まで圧縮する。スクロール圧縮機２の高段側圧縮室は、中間圧冷媒ＲＭ１，ＲＭ３を高圧冷媒ＲＨまで圧縮する。したがって、スクロール圧縮機２の低段側圧縮室には、気液分離器６によって分離された液体状態の冷媒循環量ＧＬが導入される。一方、スクロール圧縮機２の高段側圧縮室には、気液分離器６によって分離された気体状態の冷媒循環量ＧＭと、低段側圧縮室から導入される冷媒循環量ＧＬとが加算された冷媒循環量ＧＨが導入される。すなわち、高段側圧縮室に導入される冷媒循環量は、低段側圧縮室に導入される冷媒循環量よりも大きい。

（スクロール圧縮機）
図３は、スクロール圧縮機２の構造を示す断面図である。また、図４は、図３に示したＡ−Ａ線断面図である。さらに、図５は、図３に示した固定スクロール１１と旋回スクロール１２の断面図である。また、図６は、図４に示した固定スクロール１１を斜め下からみた斜視図である。さらに、図７は、図４に示した旋回スクロール１２を斜め上からみた斜視図である。

固定スクロール１１および旋回スクロール１２は、低段側圧縮室として機能する後述する外側圧縮部４０と高段側圧縮室として機能する後述する内側圧縮部４１とを形成して２段圧縮を行う。図３に示すように、固定スクロール１１および旋回スクロール１２は、筐体１０ａ，１０ｂによって形成された筐体１０内に設けられる。２段圧縮は、旋回スクロール１２が固定スクロール１１に対して回転方向ＡＬで公転運動することによって行われる。クランクシャフト１３は、図示しない回転駆動源からの回転力を旋回スクロール１２に伝達する。スラスト軸受１４は、旋回スクロール１２の回転に対してスラスト方向に軸支する。筐体１０内には、中間圧室１６と高圧室１７とが形成される。なお、クランクシャフト１３には、旋回スクロール１２の公転運動に対する回転バランスをとるためのバランスウェイト１５が設けられている。

低圧冷媒吸込配管Ｌ１は、低圧冷媒ＲＬを外側圧縮部４０に導入する配管である。中間圧冷媒吸込配管Ｌ２は、中間圧冷媒ＲＭ１を中間圧室１６に導入する配管である。高圧冷媒吐出配管Ｌ３は、内側圧縮部４１から吐出弁１８及び高圧室１７を介して吐出された高圧冷媒ＲＨを筐体１０外に吐出する配管である。

（２段圧縮機構）
図４〜図７に示すように、固定スクロール１１は、台板１１ａ上に立設した固定スクロール板状渦巻歯１１ｂを有する。旋回スクロール１２は、台板１２ａ上に立設した旋回スクロール板状渦巻歯１２ｂを有する。固定スクロール１１と旋回スクロール１２とは、固定スクロール板状渦巻歯１１ｂの先端と旋回スクロール板状渦巻歯１２ｂの先端とを互いに噛み合わせて、外側圧縮部４０と内側圧縮部４１とを形成する。そして、外側圧縮部４０および内側圧縮部４１内で、旋回スクロール１２の外側および内側に圧縮室を形成し、旋回スクロール１２に公転運動させることによって圧縮室の容積を減少して圧縮室を中心側に移動させ圧縮室の冷媒を圧縮する。

図４に示すように、固定スクロール板状渦巻歯１１ｂの中心側の巻始め位置ＰＡと外側の巻終わり位置ＰＢとの間で圧縮室を分割するように隣接する固定スクロール板状渦巻歯１１ｂ間を連接した分割壁２０が設けられる。さらに、旋回スクロール板状渦巻歯１２ｂは分割壁２０に対応する位置で旋回スクロール１２の公転運動に伴って分割壁２０に干渉しないように分断された分断領域Ｅ（図７参照）が形成される。この分割壁２０によって外側圧縮部４０と内側圧縮部４１とが形成される。また、図５〜図７に示すように、この分断領域Ｅの形成によって旋回スクロール板状渦巻歯１２ｂは、外側圧縮部４０内で公転運動する旋回スクロール板状渦巻歯３２と内側圧縮部４１内で公転運動する旋回スクロール板状渦巻歯３３とを有することになる。また、固定スクロール板状渦巻歯１１ｂは、分割壁２０によって外側圧縮部４０を形成する固定スクロール板状渦巻歯３０と内側圧縮部４１を形成する固定スクロール板状渦巻歯３１とを有することになる。なお、中間圧冷媒吐出ポート２３の開口は、外側圧縮部４０内で旋回スクロール板状渦巻歯３２の先端の凸部３２ａ側（図７参照）が摺動する固定スクロール側摺動面Ｓ２３（図６参照）の分割壁２０側に設けられる。

外側圧縮部４０における旋回スクロール板状渦巻歯３２の外側の巻終わり位置には、低圧冷媒吸込口２１が形成され、低圧冷媒吸込配管Ｌ１に接続される。また、外側圧縮部４０における旋回スクロール板状渦巻歯３２の巻始め位置には、外側圧縮部４０において圧縮された中間圧冷媒ＲＭ３を中間圧室１６に吐出する中間圧冷媒吐出ポート２３が形成される。さらに、内側圧縮部４１における旋回スクロール板状渦巻歯３３の外側の巻終わり位置には、中間圧室１６に通じて中間圧冷媒ＲＭ１，ＲＭ３を吸い込む中間圧冷媒吸込口２２が形成される。また、内側圧縮部４１における旋回スクロール板状渦巻歯３３の内側の巻始め位置、すなわち中心には、高圧冷媒ポート２４が形成される。高圧冷媒ポート２４は、吐出弁１８を介して高圧室１７に連通し、高圧冷媒吐出配管Ｌ３を介して、内側圧縮部４１で圧縮された高圧冷媒ＲＨを外部に吐出する。

ここで、内側圧縮部４１に吸い込まれる冷媒循環量は、外側圧縮部４０に吸い込まれる冷媒循環量よりも多いため、図５に示すように、内側圧縮部４１を形成する固定スクロール板状渦巻歯３１および旋回スクロール板状渦巻歯３３の高さｈ２を、外側圧縮部４０を形成する固定スクロール板状渦巻歯３０および旋回スクロール板状渦巻歯３２の高さｈ１よりも高くしている。高さｈ１，ｈ２を調整することによって、内側圧縮部４１の圧縮容積を外側圧縮部４０の圧縮容積よりも大きくすることができる。これによって、高段の圧縮機構に高段の膨張弁で膨張された中間圧の冷媒が導入され、高段の圧縮機構に導入される冷媒循環量が低段に導入される冷媒循環量より大きくなっても、簡単な構成で装置の小型化を実現できる。

なお、図５に示すように、固定スクロール板状渦巻歯１１ｂの先端側および旋回スクロール板状渦巻歯１２ｂの先端側には、それぞれチップシール５１，５２が設けられ、上述した外側圧縮部４０および内側圧縮部４１による圧縮時に、固定スクロール板状渦巻歯１１ｂの外側と内側との間の冷媒漏れ、および旋回スクロール板状渦巻歯１２ｂの外側と内側との間の冷媒漏れを防止している。

（中間圧冷媒吐出ポートの開口形状及び配置位置）
ところで、図８に示すように、中間圧冷媒吐出ポート１２３の開口形状が円形で幅方向（半径方向）に広がっていると、内側圧縮室６０−２内の圧縮冷媒を中間圧冷媒吐出ポート１２３から吐出している際、内側圧縮室６０−２は外側圧縮室６１−１と連通してしまい、内側圧縮室６０−２内の冷媒が矢印Ａ１で示すように外側圧縮室６１−１に漏れ、一度圧縮した冷媒が膨張して再膨張損失が生じることになる。

そこで、本実施の形態では、図９に示すように、中間圧冷媒吐出ポート２３の開口の重心位置Ｇが、外側圧縮部４０の固定スクロール側摺動面Ｓ２３の幅方向中心線Ｃ１よりも内側に配置され、かつ、開口が幅方向中心線Ｃ１よりも内側に配置されている。なお、中間圧冷媒吐出ポート２３の開口形状は、周方向に延びる長穴形状としている。このような中間圧冷媒吐出ポート２３の開口形状及び配置位置とすることによって、内側圧縮室６０−２の圧縮冷媒の吐出時に、外側圧縮室６１−１と連通しにくくなり、再膨張損失が低減される。

図１０〜図１４は、図９に示した中間圧冷媒吐出ポート２３を介した具体的な圧縮冷媒の吐出工程を示している。図１０に示すように、旋回スクロール板状渦巻歯３２の巻始め位置Ｐ１１は、回転方向ＡＬで示すように公転する。図１０の状態では、内側圧縮室６０−２の圧縮冷媒が圧縮されつつ、中間圧冷媒吐出ポート２３から吐出される。

さらに公転すると、図１１に示すように、内側圧縮室６０−２の圧縮冷媒の吐出が終了に近づく。これまでの間で、中間圧冷媒吐出ポート２３の開口は、外側圧縮室６１−１に連通しておらず、内側圧縮室６０−２の圧縮冷媒の吐出を、再膨張損失なく行うことができる。

さらに、公転すると、図１２に示すように、内側圧縮室６０−２の圧縮冷媒の吐出が終了するとともに、中間圧冷媒吐出ポート２３の開口は、外側圧縮室６１−１に連通する。そして、図１３に示す状態に至るまで外側圧縮室６１−１の圧縮冷媒は、中間圧冷媒吐出ポート２３から吐出される。

さらに公転すると、外側圧縮室６１−１の圧縮冷媒の吐出と、次の内側圧縮室６０−１の圧縮冷媒の吐出とが同時に行われるが、図１４に示す状態になると、次の内側圧縮室６０−１の圧縮冷媒の吐出のみが行われ、さらに公転して図１０の状態に戻る。

したがって、内側圧縮室６０−２の圧縮冷媒の吐出時には、外側圧縮室６１−１とほぼ連通しないため、再膨張損失を大幅に減少させることができる。

図１５（ａ），（ｂ）は、図８に示した従来の中間圧冷媒吐出ポート１２３とした場合の内側圧縮室及び外側圧縮室のＰＶ線図を示し、図１５（ｃ），（ｄ）は、図９に示した本実施の形態による中間圧冷媒吐出ポート２３とした場合の内側圧縮室及び外側圧縮室のＰＶ線図である。なお、破線は理想圧縮時のＰＶ線図を示している。図１５（ｃ）に示すように、図９に示した中間圧冷媒吐出ポート２３とすることによって、図１５（ａ）で生じた損失領域Ｓ１が、非常に小さい損失領域Ｓ２となり、さらには、図１５（ｄ）に示すように、図１５（ｂ）で生じた損失領域Ｓ１１の損失もなくなっている。

なお、図１６に示すように、中間圧冷媒吐出ポート２３ａの開口の重心位置Ｇａが幅方向中心線Ｃ１より内側にあればよく、開口領域が幅方向中心線Ｃ１を跨いでいてもよい。また、中間圧冷媒吐出ポート２３ａを複数の小ポートとして設けた場合は、全体としての重心位置Ｇａが幅方向中心線Ｃ１より内側にあればよく、一部の小ポートが幅方向中心線Ｃ１より外側にあってもよい。

また、図１７に示すように、中間圧冷媒吐出ポート２３ｂの開口は、旋回スクロール板状渦巻歯３２のうち、外側圧縮部４０側で分断された分割壁２０側先端部分Ｐ２３が分割壁２０側で幅方向中心線Ｃ１に位置した時、旋回スクロール板状渦巻歯３２の覆われる部分を含めて内側に配置することが好ましい。この場合も中間圧冷媒吐出ポート２３ｂの開口の重心位置Ｇｂは、幅方向中心線Ｃ１より内側になる。

（中間圧冷媒吐出ポートの開口角部形状）
ところで、図１８に示すように、中間圧冷媒吐出ポート２３の開口角部断面が直角形状であると、中間圧冷媒吐出ポート２３に向かって流れる冷媒の慣性力により、中間圧冷媒吐出ポート２３の開口部内側周縁に剥離領域Ｅ１が生じ、中間圧冷媒吐出ポート２３の有効断面積が減少してしまう。この結果、中間圧冷媒吐出ポート２３の流体抵抗による過圧縮損失が生じるため、開口径を大きくすることが考えられるが、中間圧冷媒吐出ポート２３内に残存する高圧冷媒量が多くなるため、圧力の低い圧縮途中の圧縮室に冷媒が漏れ、再膨張損失が増大する。

そこで、本実施の形態では、図９に示した中間圧冷媒吐出ポート２３のＢ−Ｂ線断面図である図１９に示すように、中間圧冷媒吐出ポート２３の開口角部を、吐出側に向けて徐々に狭くなる湾曲形状のテーパ８０を形成している。換言すれば、開口角部を滑らかな形状にしている。これによって、冷媒流れの剥離領域Ｅ１の生成を抑制でき、小径の中間圧冷媒吐出ポート２３であっても、有効断面積を確保することができる。この結果、中間圧冷媒吐出ポート２３の流体抵抗による過圧縮損失を抑制しながら、中間圧冷媒吐出ポート２３内に残存する高圧冷媒量の低減が可能になり、圧縮室連通時の再膨張損失を低減することができる。すなわち、スクロール圧縮機２の小型化と高効率化との両立が可能となる。

図２０（ａ）は、図１８に示した開口角部断面を直角形状にした場合の圧縮室のＰＶ線図であり、図２０（ｂ）は、図１９に示した開口角部にテーパ８０を形成した場合の圧縮室のＰＶ線図を示している。図２０（ｂ）に示すように、開口角部にテーパ８０を形成すると、損失領域Ｓ２１は小さな損失領域Ｓ２２となり、再膨張損失が低減できることがわかる。

なお、図２１に示すように、開口角部に、線状テーパ８１を形成してもよい。さらには、図２２に示すように、開口角部に、楕円テーパ８２を形成してもよい。この場合、楕円の長軸ＬＡが中間圧冷媒吐出ポート２３内の冷媒流れ方向となるようにしている。なお、開口角部は、その他、放物線テーパ、指数関数テーパなども適用できる。

（変形例：外側圧縮室６１と内側圧縮室６０との連通遅延機構）
上述した実施の形態では、外側圧縮部４０の外側圧縮室６１内で、固定スクロール板状渦巻歯１１ｂの内周側インボリュート曲線ＬＬ２１と旋回スクロール板状渦巻歯３２の外周側インボリュート曲線ＬＬ２２とが巻始め側の端部同士で外れる位置の旋回角を０度とした場合、旋回スクロール板状渦巻歯３２の巻始め側先端が０度から１８０度旋回するまで、分割壁２０の端面ＬＬ３上を摺動するが、旋回スクロール板状渦巻歯３２が１８０度旋回した位置で、内側圧縮室６０における、固定スクロール板状渦巻歯１１ｂの外周側インボリュート曲線ＬＬ１１と旋回スクロール板状渦巻歯３２の内周側インボリュート曲線ＬＬ１２とが巻始め側の端部同士で外れる。したがって、旋回スクロール板状渦巻歯３２が１８０度旋回した以降では、外側圧縮室６１から内側圧縮室６０に冷媒が逆流し、再膨張損失が生じる。

そこで、この変形例では、図２３に示すように、旋回スクロール板状渦巻歯３２が１８０度旋回した位置において、固定スクロール板状渦巻歯１１ｂの外周側インボリュート曲線Ｌ１１よりも内側に設けられ、かつ、外側圧縮部４０に隣接する内側圧縮部４１とは連通しない凹部３２ｂを形成するともに、旋回スクロール板状渦巻歯３２の内周側インボリュート曲線ＬＬ１２よりも内側に設けた凸部３２ａが形成される。そして、凹部３２ｂと凸部３２ａは、旋回角０度から１８０度よりも大きな回転位置まで接するようにしている。この結果、旋回スクロール板状渦巻歯３２が旋回角１８０度を超えても外側圧縮室６１と内側圧縮室６０とが連通しない旋回領域をもたせるようにしている。すなわち、外側圧縮室６１と内側圧縮室６０との連通を遅延させ、冷媒逆流による再膨張損失を低減するようにしている。

凹部３２ｂおよび凸部３２ａは曲率が連続して変化し、凸部３２ａの曲率は凹部３２ｂの曲率よりも小さい。これによって、旋回角０度から旋回角１８０度を超える旋回角まで、旋回スクロール板状渦巻歯３２の巻始め側が固定スクロール１１の壁面に接する。この結果、旋回角０度から旋回角１８０度を超える旋回角まで、外側圧縮室６１と内側圧縮室６０とは連通しないことになる。この凹部３２ｂおよび凸部３２ａの旋回に伴う各曲率変化は、旋回角０度から旋回角１８０度を超える旋回角まで、旋回スクロール板状渦巻歯３２の旋回に伴って、旋回スクロール板状渦巻歯３２の巻始め側が固定スクロール１１の壁面に１点で接するように、設定することができる。

なお、中間圧冷媒吐出ポート２３ｃは、凹部３２ａの壁面に沿った弧状の開口である。

また、インボリュート曲線について説明すると、固定スクロール１１および旋回スクロール１２の各内壁及び各外壁は、インボリュート曲線ＬＩを形成している。インボリュート曲線ＬＩは、その法線が常に一定の円（基礎円Ｃ）に接する平面曲線である。図２４に示すように、インボリュート曲線ＬＩの伸開角をθ（rad）、基礎円Ｃの半径をＲとすると、インボリュート曲線ＬＩ上の位置ＰＢ（θ）＝｛ＰＢｘ（θ），ＰＢｙ（θ）｝は、次式で表せる。
ＰＢｘ（θ）＝Ｒ｛cosθ＋θsinθ｝
ＰＢｙ（θ）＝Ｒ｛sinθ−θcosθ｝

ここで、図２５は、この変形例と従来の構成とによる外側圧縮室６１と内側圧縮室６０との連通遅延を比較した説明図である。図２５（ａ）は、この変形例における、旋回角０度、８０度、１４０度、１８０度、２２０度、２５０度のときの外側圧縮部４０内の旋回スクロール板状渦巻歯３２の位置を示す図である。また、図２５（ｂ）は、従来における、旋回角０度、８０度、１４０度、１８０度、２２０度、２５０度のときの外側圧縮部４０内の旋回スクロール板状渦巻歯１３２の位置を示す図である。

図２５に示すように、旋回角０度から１８０度まで、いずれも外側圧縮室６１と内側圧縮室６０とは連通していない。本変形例では、図２５（ａ）に示すように、旋回角２２０度まで外側圧縮室６１と内側圧縮室６０とは連通していない。これに対し、従来のものは、図２５（ｂ）に示すように、旋回角１８０度を過ぎると、外側圧縮室６１と内側圧縮室６０とが連通してしまう。このように、本変形例では、外側圧縮室６１と内側圧縮室６０とが連通する旋回角を遅延することができる。

この結果、図２６に示すように、本変形例による損失領域Ｓ２２´は、従来の損失領域Ｓ２１よりも小さくなることはもちろん、上述した実施の形態による損失領域Ｓ２２よりも小さくすることができる。

すなわち、この変形例では、上述した実施の形態による中間圧冷媒吐出ポート２３の開口形状及び配置位置に加えて、外側圧縮室６１と内側圧縮室６０との連通遅延機構を設けているので、さらに再膨張損失を低減することができる。

１ 熱サイクルシステム
２ スクロール圧縮機
３ 凝縮器
４ 過冷却器
５ 高段膨張弁
６ 気液分離器
７ 低段膨張弁
８ 蒸発器
１０，１０ａ，１０ｂ 筐体
１１ 固定スクロール
１１ａ，１２ａ 台板
１１ｂ，３０，３１ 固定スクロール板状渦巻歯
１２ 旋回スクロール
１２ｂ，３２，３３，１３２ 旋回スクロール板状渦巻歯
１３ クランクシャフト
１４ スラスト軸受
１５ バランスウェイト
１６ 中間圧室
１７ 高圧室
１８ 吐出弁
２０ 分割壁
２１ 低圧冷媒吸込口
２２ 中間圧冷媒吸込口
２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，１２３ 中間圧冷媒吐出ポート
２４ 高圧冷媒ポート
３２ａ 凸部
３２ｂ 凹部
４０ 外側圧縮部
４１ 内側圧縮部
５１，５２ チップシール
６０ 内側圧縮室
６１ 外側圧縮室
８０ テーパ
８１ 線状テーパ
８２ 楕円テーパ
Ａ１ 矢印
ＡＬ 回転方向
Ｃ１ 幅方向中心線
Ｅ 分断領域
Ｅ１ 剥離領域
Ｇ，Ｇａ，Ｇｂ 重心位置
ＧＨ 冷媒循環量
ＧＬ 冷媒循環量
ＧＭ 冷媒循環量
Ｌ１ 低圧冷媒吸込配管
Ｌ２ 中間圧冷媒吸込配管
Ｌ３ 高圧冷媒吐出配管
ＬＡ 長軸
ＬＬ１１，ＬＬ１２ 内周側インボリュート曲線
ＬＬ２１，ＬＬ２２ 外周側インボリュート曲線
ＬＬ３ 端面
Ｐ１〜Ｐ７ 点
Ｐ１１ 位置
ＰＡ，ＰＢ 位置
ＲＨ 高圧冷媒
ＲＬ 低圧冷媒
ＲＭ，ＲＭ１〜ＲＭ３ 中間圧冷媒
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ１１，Ｓ２１，Ｓ２２，Ｓ２２´ 損失領域
Ｓ２３ 固定スクロール側摺動面

Claims (9)

1. 固定スクロールと旋回スクロールの各板状渦巻歯を互いに噛み合わせて圧縮室を形成し、前記旋回スクロールの前記板状渦巻歯を前記固定スクロールの圧縮室側の面に摺動させながら公転運動させることによって前記圧縮室の冷媒を圧縮するスクロール圧縮機であり、前記固定スクロールの板状渦巻歯の中心側の巻始めと外側の巻終わりとの間で前記圧縮室を低圧から中間圧まで圧縮する外側圧縮部と中間圧から高圧まで圧縮する内側圧縮部とに分割したスクロール圧縮機において、
   低圧冷媒吸込口から吸い込まれた冷媒を中間圧まで圧縮して吐出する中間圧冷媒吐出ポートの開口を前記固定スクロールの圧縮室側の面における巻始め側に設け、前記開口は、前記固定スクロールの圧縮室側の面の幅方向中心線よりも内側に重心を有することを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 前記開口は、旋回スクロール板状渦巻歯のうち、前記外側圧縮部の巻始め側先端部分が前記巻始め側で前記幅方向中心線に位置した時、前記旋回スクロール板状渦巻歯に覆われる部分を含めて内側に配置され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。
3. 前記開口は、前記幅方向中心線よりも内側に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記中間圧冷媒吐出ポートの開口形状は長穴形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載のスクロール圧縮機。
5. 前記外部圧縮部内において、前記固定スクロールと前記旋回スクロールの外周側インボリュート曲線とが巻始めの端部同士で外れる位置を０度とした場合、前記旋回スクロールが１８０度旋回した位置において、前記固定スクロールの内周側インボリュート曲線よりも内側に、隣接する内側圧縮部とは連通しない凹部を有し、前記旋回スクロールの内周側インボリュート曲線よりも内側に、凸部を有し、
   前記凹部と凸部は、０度から１８０度よりも大きな回転位置まで接することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のスクロール圧縮機。
6. 前記凹部および前記凸部は曲率が連続して変化し、前記凸部の曲率は前記凹部の曲率よりも小さいことを特徴とする請求項５に記載のスクロール圧縮機。
7. 前記開口は前記固定スクロールの隔壁に沿って設けられたことを特徴とする請求項１〜６に記載のスクロール圧縮機。
8. 前記中間圧冷媒吐出ポートの開口角部は、吐出側に向けて徐々に狭くなるテーパが形成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載のスクロール圧縮機。
9. 前記テーパは、湾曲形状であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載のスクロール圧縮機。

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