JP3560786B2

JP3560786B2 - Scroll compressor

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Publication number: JP3560786B2
Application number: JP26697797A
Authority: JP
Inventors: 秀夫平野; 博之河野; 秀人岡; 正浩坪川
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-09-30
Filing date: 1997-09-30
Publication date: 2004-09-02
Anticipated expiration: 2017-09-30
Also published as: JPH11107946A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は業務用および家庭用の主として冷凍空調に使用されるスクロール圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷凍空調用の電動圧縮機としては、圧縮部がレシプロ式のもの、ロータリー式のもの、スクロール式のものがある。現在はコスト、性能面等でそれぞれ特徴を活かして成長してきている。中でもスクロール式の圧縮機が高効率、低騒音、低振動という特徴を活かして実用化されてきた。
【０００３】
特開平０５−２４０１７６号公報は、スクロール圧縮機で１つのインジェクションポートを通じて隣接する２つの圧縮室にガスインジェクションを行い、各圧縮室へのインジェクション量を均等化するようにした技術を開示している。これにより、局部的な熱の偏りによって生じるスクロール部材の熱変形、油の潤滑性の悪化を防ぐことができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、運転モードの多様化は、スクロール圧縮機もインバータ制御などによって速度可変に運転してその時々に最適な運転状態が得られるようにすることや、ガスインジェクションも運転モードによっては遮断したり、遮断を解除したりすることが必要になってきている。
【０００５】
しかし、このような可変速運転と、ガスインジェクションの遮断、遮断解除とを行う場合、上記従来のものでは運転速度やガスインジェクションの遮断、遮断解除の違いにかかわらず、圧縮比は一定のままであるため、低速運転での効率向上に限界があるし、ガスインジェクション遮断状態では、ガスインジェクションポートまわりにできる逆止弁等を含むデッドボリューム内の冷媒ガスが圧縮行程にある圧縮室で圧縮された後、次の冷媒の閉じ込みを開始する圧縮室に通じたときに再膨張して、これも低速運転となる低負荷時に大きく影響して性能を低下させる。
【０００６】
本発明の目的は、ガスインジェクション遮断状態での低負荷運転時の性能を確保しながら、低いインジェクション圧にて高負荷運転となる暖房運転時等に高いガスインジェクション性能が得られるスクロール圧縮機を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
固定スクロールと円軌道運動される旋回スクロールとの間に形成する圧縮室にインジェクションポートを通じてガスインジェクションを行うようにしたスクロール圧縮機において、
上記のような目的を達成するために、本発明は、固定スクロールと速度可変な旋回スクロールとの間に一対の圧縮室を形成する羽根の、低速運転にて前記一対の圧縮室の一方が規定の圧縮比を満足する渦巻き長さ位置から巻きおわり端まで、前記一方の圧縮室を所定の隙間をもって吸込口側に開放し前記所定の低速運転に対する高速運転度合いに応じて圧縮比を高めるオフセット面と、ガスインジェクションを適時に遮断し、また遮断を解除する制御手段とを設けたことを共通の特徴としながら、
前記一方の圧縮室の密閉されない領域に通じる位置にインジェクションポートを設けることを１つの特徴としている。
【０００８】
このような構成では、ガスインジェクションの遮断、遮断解除によってガスインジェクションを適時に行え、所定の低速運転となる低負荷運転時、固定スクロールと旋回スクロールとが形成する一対の圧縮室のうちの一方の圧縮室の、オフセット面が作る隙間によって密閉されない領域は、前記隙間が小さくても吸入する冷媒をその隙間を通じて外部に逃がしやすく、隙間が設けられている範囲では閉じ込み機能を発揮しないので、圧縮室の全体の大きさに見合う容積での冷媒の過給はなく、前記圧縮室の前記隙間を形成しない範囲だけが有効に働いて設計通りの閉じ込み容積による運転が高効率に達成されるとともに、この有効に働く部分と他方の密閉される圧縮室にはガスインジェクションは行われずガスインジェクションポートが開口しないことにより、ここでのインジェクションポートまわりの逆止弁等を含むデッドボリューム部分の冷媒の圧縮による再膨張はないので、低負荷運転での圧縮機の性能が向上する。一方、前記低速運転よりも高速運転となる高負荷運転時、前記閉じられない領域を持つ一方の圧縮室は、前記隙間が小さいことと、旋回スクロールの高速旋回とにより吸入した冷媒の閉じ込み性が向上して冷媒の吸入量が増大し、つまり圧縮比が高まり、圧縮行程は低速運転時に対する高速運転度合いに応じた過給がなされるとともに、前記隙間のある領域を含む大きな容積を持った圧縮室の全体を利用した低圧のガスインジェクションを行うことにより高いインジェクション流量を確保して、実際の冷媒吐出量を必要十分に増加させられるので、暖房等の高負荷運転時の性能も向上する。従って、低負荷運転から高負荷運転状態まで圧縮機の効率が向上し、年間消費電力の低減を図ることもできる。
【０００９】
本発明は、また、前記一方の圧縮室の密閉されない領域と、前記オフセット面のない密閉される他方の圧縮室とに順次に通じる位置にインジェクションポートを設けたことも特徴としている。
【００１０】
このような構成では、ガスインジェクションを行うと、旋回スクロールの旋回によって、インジェクションポートの開口は前記一方の圧縮室の密閉されない領域と密閉される圧縮室とに順次に通じて、一対の圧縮室に開いている間の広い旋回角度範囲を利用してガスインジェクションによる過給が行え、一方の圧縮室でしかガスインジェクションを行わない前記発明に比し、圧縮機の能力制御幅が拡大するとともに、暖房等の高負荷運転時の性能をさらに向上し、一対の圧縮室での過給のアンバランスによる振動や騒音の発生を抑えて運転の快適性を増した上で、ガスインジェクションを行わないとき、旋回スクロールの旋回によってインジェクションポートが、密閉される他方の圧縮室への開口状態から一方の圧縮室の密閉されない領域に開口されるときに、インジェクションポートまわりの逆止弁などを含むデッドボリューム部分の冷媒は再膨張するが、前記密閉される他方の圧縮室が前記開口と通じ合わなくなった時点での容積よりも、前記一方の圧縮室の密閉されない領域が前記開口と通じ合うようになった時点での容積の方が大きくなるようにして冷媒の再膨張による影響を低減し、最小ないしは中間の低負荷運転時にガスインジェクションを行わないで冷媒過給のない運転を問題なく達成し圧縮機の性能を向上することができ、低負荷運転から高負荷運転まで圧縮機の効率を高めることができる。
【００１１】
この場合、インジェクションポートが、前記一方の圧縮室の密閉されない領域にその閉じ込み開始時点付近から通じ始める位置に設けられると、インジェクションポートが通じ始めるときの密閉されない領域の容積が最大になるので、前記デッドボリュームでの冷媒の再膨張による影響を最も最小に抑えることができる。
【００１２】
また、インジェクションポートが、密閉される他方の圧縮室にその閉じ込み開始時点付近から通じ始める位置に設けられていると、インジェクションポートが通じ始めるときの密閉される圧縮室の容積が最大で、圧縮度が最小になるので、最大の容積と低圧状態とを利用してインジェクション流量を得やすくすることができ、高負荷運転での圧縮機の性能がさらに向上する。
【００１３】
また、インジェクションポートが、一方の圧縮室の密閉されない領域および密閉される圧縮室双方に通じている間の時間がほぼ等しくなる位置に設けられていると、一対の圧縮室へのインジェクション流量がほぼ等しくなるようにして、一対の圧縮室での過給のアンバランスを解消することができる。
【００１４】
本発明は、また、前記一方の圧縮室の密閉されない領域へ開いている間の旋回角度範囲が、前記密閉される他方の圧縮室へ開いている間の旋回角度範囲よりも小さくなる位置にインジェクションポートを設けたことも特徴としている。
【００１５】
このような構成では、一方の圧縮室でしかガスインジェクションを行わない前記発明に比し、一対の圧縮室の双方でガスインジェクションを行う前記発明と同様な作用効果を発揮するとともに、一方の圧縮室の密閉されない領域と他方の圧縮室との双方に開いている間の広い旋回角度範囲でのインジェクションによる、能力制御幅の拡大で、種々な運転モードに対応しやすくしながら、一方の圧縮室の密閉されない領域へのインジェクション流量を他方の圧縮室よりも少なくして、一方の圧縮室の密閉されない領域での過給による隙間を通じた冷媒の吸込口側への逆流による問題がないようにすることができる。この場合、インジェクションポートが、一方の圧縮室の密閉されない領域への最大開口度が、密閉される他方の圧縮室への最大開口度の６５％以下となる位置に設けられると、一方の圧縮室の密閉されない領域へのインジェクションによる影響を十分に抑えることができる。
【００１６】
本発明は、また、前記一方の圧縮室の密閉されない領域へ開いている間の旋回角度範囲が、密閉される他方の圧縮室へ開いている間の旋回角度範囲よりも大きくなる位置にインジェクションポートを設けたことも特徴とする。
【００１７】
このような構成では、一方の圧縮室でしかガスインジェクションを行わない前記発明に比し、一対の圧縮室の双方でガスインジェクションを行う前記発明と同様な作用効果を発揮しながら、一方の圧縮室の密閉されない領域へのインジェクション流量を、長い時間をかけた低圧でのガスインジェクションによって、密閉されないことによる冷媒の逆流の問題を抑えながら、十分に確保することと、他方の密閉される圧縮室へのインジェクション流量とのバランスが採れることとで、暖房時などの高負荷運転での性能を向上することができる。
【００１８】
本発明は上記の各場合において、圧縮機構の吐出口を有する外面を圧縮機構およびその駆動機構を内蔵した密閉容器内で覆うマフラーに、インジェクションポートに接続されるインジェクションパイプが遊びを持って通る穴を設けると、マフラーは圧縮機構から吐出してくる冷媒を圧縮機構との間に形成している大きな空間で一旦受止めて空間内に拡散充満させてながら消音するのに加え、前記穴は単独で、あるいは他の既設の穴と協働して、この一旦拡散され消音されたマフラー内の冷媒が、マフラーと密閉容器が形成する次の閉空間に適度に絞られた状態で通じて再度拡散充満しながら消音されるようにする消音穴を共用するので、インジェクションパイプの設置構造を利用して消音効果を高めることができる。
【００１９】
本発明のそれ以上の目的および特徴は、以下の説明と図面の記載から明らかであり、それぞれの特徴は単独で、あるいは必要に応じたものの組み合わせによってそれぞれ種々の効果を発揮する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の幾つかの実施の形態についてそれらの実施例とともに図１〜７を参照しながら説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
本実施の形態１は冷凍空調用の横向き設置型のスクロール圧縮機とした場合の一例で、図１に全体の構成を示している。
【００２２】
これにつき説明すると、密閉容器１内には、一端部にスクロール式の圧縮機構２が、中間部に圧縮機構２を駆動する電動機３が、他端部には密閉容器１の下部にあるオイル溜め５内のオイル４を潤滑対象部へ送り出すオイルポンプ６とが、それぞれ設けられている。
【００２３】
圧縮機構２は固定スクロール１１と旋回スクロール１２の羽根１１ａ、１２ａどうしを従来同様に噛み合わせて構成し、旋回スクロール１２を自転させず円軌道運動させるように旋回駆動することによって、双方間に形成する一対の圧縮室１３Ａ、１３Ｂを図１〜図３に示す吸込口１４に通じる外周側から吐出口１５に通じる内周側に移動させながら、容積を縮小して圧縮を行い吐出する。
【００２４】
これらの支持および駆動と、吸込み圧縮して吐出する流体の密閉容器１内での案内構造とは、どのように構成されてもよい。また、オイルポンプ６もどのようなタイプのものでもよい。本実施の形態１では圧縮機構２は一端側に固定した主軸受部材９に固定スクロール１１をボルト止めして一体化し、これら主軸受部材９と固定スクロール１１との間に、固定スクロール１１とかみ合わせた旋回スクロール１２を挟み込んでいる。電動機３は密閉容器１に溶接などして固設した環状の固定子３ａと、これの内側に配した回転子３ｂとからなり、回転子３ｂに圧縮機構２の旋回スクロール１２を旋回駆動するクランク軸１６を固定してある。
【００２５】
クランク軸１６は密閉容器１の他端部側で密閉容器１に溶接などして固定した副軸受部材１７によって軸受され、反対側にある主軸１８を主軸受部材９によって軸受されている。副軸受部材１７および主軸受部材９は前記軸受のための転がり軸受２１と滑り軸受２２とを持っている。主軸１８はこれの直径線上を往復移動できるように保持した偏心軸受２３を介して旋回スクロール１２の背面の偏心位置に突出した旋回軸１２ｂと嵌合し、主軸１８が回転されると主軸受部材９と旋回スクロール１２との間に設けたオルダムリング２８との協働により旋回スクロール１２を固定スクロールに対し自転させずに旋回させる。しかし、上記のような軸受構造は種々に変更することができる。副軸受部材１７には前記オイルポンプ６を取付けてある。
【００２６】
本実施の形態１は冷凍空調用のスクロール圧縮機であることにより、圧縮機構２によって吸込み、圧縮して吐出する流体は冷媒であり、塩素を含まない例えばフッ化炭素水素系の冷媒を用いる場合は特に、これと相溶性のあるオイル４が用いられ、冷媒に塩素がなく潤滑性が望めなくてもこれとオイル４が相溶して密閉容器１内各部の機械的摺動部分に冷媒によって持ち運ばれることで、潤滑性を向上する。
【００２７】
吸込口１４にはガス吸込み管３２が接続され、吐出口１５には密閉容器１内のオイル溜め５上の冷媒通路３３を通じてガス吐出管３４が接続されている。
【００２８】
オイルポンプ６はクランク軸１６によって圧縮機構２とともに駆動され、オイル溜め５内のオイル４をクランク軸１６に縦通形成したオイル通路３５に送り出し、前記偏心軸受２３に先ず供給する。偏心軸受２３に供給された後のオイル４の一部は各部隙間や所定の通路を通って、滑り軸受２２や圧縮機構２内に供給されるとともに、残りは下部のオイル溜め５内に戻される。
【００２９】
さらに、吐出口１５には圧縮機構２の停止時に旋回スクロール１２が逆転するのを防ぐための逆止弁４２と、これの動きを規制する逆止弁ガイド４３とが設けられている。
【００３０】
前記ガス吐出管３４からガス吸込管３２までの間には、凝縮器４４、膨張弁４５、気液分離器４６、キャピラリーチューブ４７、および蒸発器４８が順次接続され、密閉容器１内の圧縮機構２を含めて全体が環状に繋がった冷凍サイクルを構成している。説明の簡単のために非ヒートポンプタイプのもので示してあるが、ヒートポンプタイプの冷凍サイクルを構成し、低負荷な冷房と高負荷な暖房とが行えるようにしてあり、図示しない切り換え構造を有しているものとする。
【００３１】
固定スクロール１１には、図１、図２に示すように圧縮室１３へのガスインジェクションを行うインジェクションポート５１が１つ設けられている。インジェクションポート５１には逆止弁５４とその逆止弁ガイド５５とを介してインジェクションパイプ５２が接続され、このインジェクションパイプ５２には前記気液分離器４６からのガス冷媒供給管５３が接続されている。これによって圧縮室１３には気液分離器４６で気液分離された気相部分のガス冷媒が冷媒供給管５３、インジェクションパイプ５２、インジェクションポート５１を通じてインジェクションされ、一旦インジェクションされた冷媒の逆流が逆止弁５４によって阻止される。このようなガスインジェクションは圧縮機構２での圧縮機の効率を増大させるので、その分だけ暖房能力が向上する。
【００３２】
冷凍装置の運転の多様化に合わせて、前記ガスインジェクションは冷凍装置の運転状態に応じて適時になされればよく、これの遮断、遮断解除を制御するため、冷媒供給管５３の途中には二方電磁弁５６が設けられ、冷凍装置の運転とともに適宜開閉制御されるようになっている。この制御は例えば冷凍装置の動作制御と共にマイクロコンピュータによって行えるが、特にこれに限られることはない。また、運転の多様化のために、本実施の形態１では冷暖房の兼用できるヒートポンプタイプのものであるのに加え、電動機３を例えばインバータ制御して旋回スクロール１２を可変速に旋回駆動させられるようにしてある。
【００３３】
さらに、ガスインジェクション遮断状態での低負荷運転時の性能を確保しながら、低いインジェクション圧にて高負荷運転となる暖房運転時等に高いインジェクション性能が得られるようにするため、固定スクロール１１と速度可変な旋回スクロール１２との間に一対の圧縮室１３Ａ、１３Ｂを形成する羽根１１ａ、１１ｂの、所定の低速運転にて前記一対の圧縮室１３Ａ、１３Ｂのうちの一方、一例として圧縮室１３Ａが規定の圧縮比を満足する渦巻き長さ位置Ｃから巻きおわり端Ｄまで、前記一方の圧縮室１３Ａを所定の隙間Ｓをもって吸込口１４側に開放し前記所定の低速運転に対する高速運転度合いに応じて圧縮比を高めるオフセット面１１ｂを設けてある。
【００３４】
旋回スクロール１２は、図３の（ａ）〜（ｈ）に示す順に旋回角度が０°〜３３０°と変化して、３６０°で（ａ）に戻り、これを繰り返し、冷媒の吸入と圧縮吐出を連続して行い、冷凍サイクルが設定された冷房モードあるいは暖房モードでの運転が行われる。
【００３５】
冷房運転など低速運転となる低負荷運転時、固定スクロール１１と旋回スクロール１２とが形成する一対の圧縮室１３Ａ、１３Ｂのうちのオフセット面１１ｂが作る隙間Ｓによって密閉されない一方の圧縮室１３Ｂは、前記隙間Ｓが小さくても吸入する冷媒をその隙間Ｓを通じて外部に逃がしやすく、隙間Ｓが設けられている範囲Ｌ１では閉じ込み機能を発揮しない。このため、圧縮室１３Ｂの全体の大きさに見合う容積での冷媒の過給はなく、前記圧縮室１３Ｂの前記隙間Ｓを形成しない側の範囲Ｌ２だけが有効に働いて設計通りの閉じ込み容積による運転が高効率に達成される。また、圧縮室１３Ｂの隙間Ｓが設けられない範囲Ｌ２の部分、および密閉される他方の圧縮室１３Ａにガスインジェクションを行わずインジェクションポートが開口しないでよく、ここでのインジェクションポート５１まわりの逆止弁５４を設ける逆止弁室５７等を含むデッドボリューム部分の冷媒の圧縮による再膨張をなくせるので、低負荷運転での圧縮機の性能が向上する。
【００３６】
一方、暖房運転など、前記低速運転に対して高速運転となる高負荷運転時、前記閉じられない領域を持つ一方の圧縮室１３Ｂは、前記隙間Ｓが小さいことと、旋回スクロール１２の高速旋回とにより吸入した冷媒の閉じ込み性が向上して冷媒の吸入量が増大し、つまり圧縮比が増大し、圧縮行程は低速運転時に対する高速運転度合いに応じた過給がなされるとともに、前記隙間Ｓのある領域を含む大きな容積を持った圧縮室１３Ｂの全体を利用した低圧のガスインジェクションを行うことにより、図４に示すようにサイクル側ガス発生量と圧縮機側ガス吸い込み量との基準バランス点Ｏ０を、基準圧Ｐよりも低圧Ｐ１側であるＯ１にシフトさせて、インジェクション流量が基準流量Ｑ０よりも大流量側であるＱ１にシフトさせ高いインジェクション流量を確保し、実際の冷媒吐出量を必要十分に増加させられるので、暖房等の高負荷運転時の性能も向上する。
【００３７】
従って、本実施の形態１では、低負荷運転から高負荷運転状態まで圧縮機の効率が向上し、年間消費電力の低減を図ることもできる。１つの実施例を示すと、オフセット量が０．５ｍｍで、オフセットの長さを旋回スクロール１２の旋回角度範囲で言うと１８０°範囲、インジェクションポート５１の直径が２．２ｍｍとして好適であった。
【００３８】
なお、本実施の形態１では、オフセット面１１ｂは羽根１１ａのインボリュート形状のまま、旋回スクロール１２よりも長く延長してあって、その延長した部分のオフセット面１１ｂもそのインボリュート形状に沿ったもので、旋回スクロール１２の高速運転時での圧縮室１３Ｂの有効領域が前記延長分だけ大きくなり、圧縮機の高負荷時の性能をさらに向上することができる。
【００３９】
しかし、このような延長部分を設けることは必須でなく、必要に応じて採用されればよい。また、羽根１１ａに延長部分があるかどうかに関わりなく、羽根１１ａのオフセット面１１ｂを省略して、この範囲が対向する旋回スクロール１２の羽根１２ａの面に設けても、前記オフセット面１１ｂを設けることと、インジェクションポート５１の位置の設定と、インジェクションタイミングとによる作用効果が得られることに変わりはない。また、羽根１１ａ、１１ｂの対向し合う双方の面に所定位置に、必要なオフセット量を振り分けたオフセット面を設けても同様の作用効果が得られる。
【００４０】
なお、本実施の形態１では図１、図２に示すように、圧縮機構２の吐出口１５を有する外面を圧縮機構２および電動機３などの駆動機構を内蔵した密閉容器１内で覆うマフラー７１に、インジェクションポート５１に接続されるインジェクションパイプ５２が遊びを持って通る穴７２を設けると、マフラー７１は圧縮機構２から吐出してくる冷媒を圧縮機構２との間に形成している大きな空間７３で一旦受止めて、この空間７３内に拡散充満させてながら消音するのに加え、前記穴７２は単独で、あるいは他の既設の穴と協働して、この一旦拡散され消音されたマフラー７１内の冷媒が、マフラー７１と密閉容器１が形成する次の閉空間７４に適度に絞られた状態で通じて再度拡散充満しながら消音されるようにする消音穴を共用するので、インジェクションパイプ５２の設置構造を利用して消音効果を高めることができる。
【００４１】
（実施の形態２）
本実施の形態２は、実施の形態１の場合と基本的な構成は共通しており、インジェクションポートの開口位置が異なっている。従って、同じ部材には同じ番号を付し、重複する図示および説明は省略する。
【００４２】
本実施の形態２は図５の（ａ）から（ｈ）に、図３における場合同様に旋回角度３６０°中、０°、３０°、９０°、１５０°、１８０°、２１０°、２７０°、３３０°で代表して示すように、旋回スクロール１２の旋回の進行に伴って、前記一方の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域と、前記オフセット面のない密閉される他方の圧縮室１３Ａとに順次に通じる位置にインジェクションポート５１を設けてある。
【００４３】
これにより、ガスインジェクションを行うと、旋回スクロール１２の前記３６０°での旋回によって、インジェクションポート５１の開口は、前記一方の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域と密閉される他方の圧縮室１３Ａとに順次に通じ、一対の圧縮室１３Ａ、１３Ｂに開いている間の広い旋回角度範囲を利用したガスインジェクションによる過給が行え、一方の圧縮室１３Ｂでしかガスインジェクションを行わない実施の形態１に比し、圧縮機の能力制御幅が拡大するとともに、暖房等の高負荷運転時の性能をさらに向上し、一対の圧縮室１３Ａ、１３Ｂでの過給のアンバランスによる振動や騒音の発生を抑えて運転の快適性を増した上で、ガスインジェクションを行わないとき、旋回スクロール１２の旋回によってインジェクションポート５１が、密閉される他方の圧縮室１３Ａへの開口状態から一方の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域に開口されるときに、インジェクションポート５１まわりの逆止弁室５７などを含むデッドボリューム部分の冷媒は再膨張するが、図５に示すように前記密閉される他方の圧縮室１３Ａが前記インジェクションポート５１の開口と通じ合わなくなった時点での図５の（ｅ）に示す容積Ｖ１よりも、前記一方の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域が前記インジェクションポート５１の開口と通じ合うようになった時点での図５の（ｆ）に示す容積Ｖ２の方が大きくなるようにして冷媒の再膨張による影響を低減し、最小ないしは中間の低負荷運転時にガスインジェクションを行わないで冷媒過給のない運転を問題なく達成して圧縮機の性能を向上することができ、低負荷運転から高負荷運転まで圧縮機の効率を高めることができる。
【００４４】
特に、本実施の形態２のように、インジェクションポート５１が図５の（ｅ）から（ｆ）への変化で示すように、前記一方の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域にその閉じ込み開始時点付近から通じ始める位置に設けられると、インジェクションポート５１が通じ始めるときの密閉されない領域の容積が、最大になるので、前記デッドボリュームでの冷媒の再膨張による影響を最も最小に抑えることができる。
【００４５】
また、インジェクションポート５１が図５の（ａ）から（ｂ）への変化で示すように、密閉される他方の圧縮室１３Ａにその閉じ込み開始時点付近から通じ始める位置に設けられていると、インジェクションポート５１が通じ始めるときの密閉される圧縮室１３Ａの容積が最大で、圧縮度が最小になるので、最大の容積と低圧状態とを利用してインジェクション流量を得やすくすることができ、高負荷運転での圧縮機の性能がさらに向上する。
【００４６】
また、インジェクションポート５１が、一方の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域には図５の（ａ）から（ｅ）の変化で示し、密閉される圧縮室１３Ａには図５の（ｅ）から（ｈ）（ａ）の変化で示すように、双方に通じている間の時間がほぼ等しくなる位置に設けられている。これにより、一対の圧縮室１３Ａ、１３Ｂへのインジェクション流量がほぼ等しくなるようにして、一対の圧縮室１３Ａ、１３Ｂでの過給のアンバランスを解消することができる。１つの実施例を示すと、インジェクションポート５１の圧縮室１３Ａへ開いている間の旋回角度範囲は−２°〜１６３°、圧縮室１３Ｂへ開いている間の旋回角度範囲は１７８°〜３４３°と、いずれも１６５°であり、良好な結果が得られた。その他のデータは実施の形態１と変わらない。
【００４７】
（実施の形態３）
本実施の形態３は、実施の形態１、２の場合と基本的な構成は共通しており、インジェクションポートの開口位置が異なっている。従って、同じ部材には同じ番号を付し、重複する図示および説明は省略する。
【００４８】
本実施の形態３は図６に（ｆ）〜（ｈ）の変化と、（ｈ）（ａ）〜（ｅ）の変化とで示すように、前記一方の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域へ開いている間の旋回角度範囲が、前記密閉される他方の圧縮室１３Ａへ開いている間の旋回角度範囲よりも小さくなる位置にインジェクションポート５１を設けてある。
【００４９】
これにより、一方の圧縮室１３Ｂでしかガスインジェクションを行わない実施の形態１に比し、一対の圧縮室１３Ａ、１３Ｂの双方でガスインジェクションを行う実施の形態２と同様な作用効果を発揮しながら、一方の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域と他方の圧縮室１３Ａとの双方に開いている間の広い旋回角度範囲でのガスインジェクションによる、能力制御幅の拡大で、種々な運転モードに対応しやすくしながら、一方の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域へのインジェクション流量を他方の圧縮室１３Ａよりも少なくして、一方の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域での過給による隙間Ｓを通じた冷媒の吸込口１４側への逆流による問題がないようにすることができる。
【００５０】
暖房時におけるインジェクションポート５１の、一方の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域へ開いている間の旋回角度範囲と、オフセット面のない場合に対する蒸発器側の冷媒流量の変化量とは、図７に示すような一定の相関性があり、インジェクションポート５１が、一方の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域への最大開口度が、密閉される他方の圧縮室１３Ａへの最大開口度の６５％以下となる位置に設けられると、一方の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域へのインジェクションによる影響を十分に抑えられ好適である。１つの実施例を示すと、図６の（ｈ）（ａ）〜（ｅ）の変化と、（ｆ）〜（ｈ）の変化とで示す、インジェクションポート５１の他方の圧縮室１３Ａへ開いている間の旋回角度範囲は−３２°〜１９１°の２２３°、一方の圧縮室１３Ｂへ開いている間の旋回角度範囲は２１０°〜３０９°の９９°であり、一方の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域への最大開口度が、密閉される他方の圧縮室１３Ａへの最大開口度の４４％程度であり、好適な結果が得られた。また、オフセット面１１ｂの長さは旋回角度で２２５°である。他のデータは実施の形態１の場合と同様である。
【００５１】
しかし、必要に応じて、前記一方の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域へ開いている間の旋回角度範囲が、密閉される他方の圧縮室１３Ａへ開いている間の旋回角度範囲よりも大きくなる位置にインジェクションポート５１を設けることもできる。
【００５２】
このようにすると、一方の圧縮室１３Ｂでしかガスインジェクションを行わない実施の形態１に比し、一対の圧縮室１３Ａ、１３Ｂの双方でガスインジェクションを行う実施の形態２、３と同様な作用効果を発揮しながら、一方の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域へのインジェクション流量を、長い時間をかけた低圧でのガスインジェクションによって、密閉されないことによる冷媒の逆流の問題を抑えながら、十分に確保することと、他方の密閉される圧縮室１３Ａへのガスインジェクション流量とのバランスが採れることとで、暖房時などの高負荷運転での性能を向上することができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明の１つの特徴によれば、所定の低速運転となる低負荷運転時、固定スクロールと旋回スクロールとが形成する一対の圧縮室のうちの一方における、オフセット面が作る隙間によって密閉されない圧縮機の領域は閉じ込み機能を発揮せず、前記隙間を形成しない圧縮室の範囲だけが有効に働いて設計通りの閉じ込み容積による運転が高効率に達成されるとともに、この隙間を形成しない圧縮室の範囲、および密閉される他方の圧縮室にはガスインジェクションを行わない領域でインジェクションポートが開口せず、ここでの逆止弁を含むデッドボリューム部分の冷媒の圧縮による再膨張をなくせるので、低負荷運転での圧縮機の性能が向上する。一方、前記低速運転に対して高速運転となる高負荷運転時、前記閉じられない領域を持つ一方の圧縮室は、前記隙間が小さく、旋回スクロールの高速旋回により閉じ込み性が向上して冷媒の吸入量が増大し、つまり圧縮比が高まり、圧縮行程は低速運転時に対する高速運転度合いに応じた過給がなされる上、隙間のある領域を含む大きな容積を持った圧縮室の全体を利用した低圧のガスインジェクションにて高いインジェクション流量を確保し、実際の冷媒吐出量を必要十分に増加させられるので、暖房等の高負荷運転時の性能も向上することができる。
【００５４】
従って、低負荷運転から高負荷運転状態まで圧縮機の効率が向上し、年間消費電力の低減を図ることもできる。
【００５５】
本発明の別の特徴によれば、インジェクションポートの開口が前記一方の圧縮室の密閉されない領域と密閉される圧縮室とに順次に通じてそれらへ開いている間の広い旋回角度範囲でのガスインジェクションによる過給が行え、一方の圧縮室でしかガスインジェクションを行わない前記発明に比し、圧縮機の能力制御幅が拡大するとともに、暖房等の高負荷運転時の性能がさらに向上し、一対の圧縮室での過給のアンバランスによる振動や騒音の発生を抑えて運転の快適性が増す。しかも、ガスインジェクションを行わないとき、インジェクションポートが、密閉される他方の圧縮室への開口状態から一方の圧縮室の密閉されない領域に開口されるときに、インジェクションポートまわりの逆止弁などを含むデッドボリューム部分の冷媒は再膨張するが、密閉される他方の圧縮室が前記開口と通じ合わなくなった時点での容積よりも、一方の圧縮室の密閉されない領域が前記開口と通じ合うようになった時点での容積の方を大きくすることで冷媒の再膨張による影響を低減し、最小ないしは中間の低負荷運転時にガスインジェクションを行わないで冷媒過給のない運転を問題なく達成して圧縮機の性能を向上することができる。従って、この場合も、低負荷運転から高負荷運転まで圧縮機の効率を高め、年間消費電力の低減を図ることができる。
【００５６】
この場合、インジェクションポートを、前記一方の圧縮室の密閉されない領域にその閉じ込み開始時点付近から通じ始める位置とすると、インジェクションポートが通じ始めるときの密閉されない領域の容積が最大になるので、前記デッドボリュームでの冷媒の再膨張による影響を最も最小に抑えることができる。
【００５７】
また、インジェクションポートを、密閉される他方の圧縮室にその閉じ込み開始時点付近から通じ始める位置に設けると、インジェクションポートが通じ始めるときの密閉される圧縮室の容積が最大で、圧縮度が最小になるので、最大の容積と低圧状態とを利用してインジェクション流量を得やすくすることができ、高負荷運転での圧縮機の性能がさらに向上する。
【００５８】
また、インジェクションポートを、一方の圧縮室の密閉されない領域および密閉される圧縮室双方に通じている間の時間がほぼ等しくなる位置に設けると、一対の圧縮室へのインジェクション流量がほぼ等しくなるようにして、一対の圧縮室での過給のアンバランスを解消することができる。
【００５９】
本発明の他の特徴によれば、一方の圧縮室でしかガスインジェクションを行わない前記発明に比し、一対の圧縮室の双方でガスインジェクションを行う前記発明と同様な作用効果を発揮するとともに、一方の圧縮室の密閉されない領域と他方の圧縮室へ開いている間の旋回角度範囲でのインジェクションによる、能力制御幅の拡大で、種々な運転モードに対応しやすくしながら、一方の圧縮室の密閉されない領域へのインジェクション流量を他方の圧縮室よりも少なくして、一方の圧縮室の密閉されない領域での過給による隙間を通じた冷媒の吸込口側への逆流による問題がないようにすることができる。この場合、インジェクションポートが、一方の圧縮室の密閉されない領域への最大開口度が、密閉される他方の圧縮室への最大開口度の６５％以下となる位置に設けられると、一方の圧縮室の密閉されない領域へのインジェクションによる影響を十分に抑えることができる。
【００６０】
本発明のさらに別の特徴によれば、一方の圧縮室でしかガスインジェクションを行わない前記発明に比し、一対の圧縮室の双方でガスインジェクションを行う前記発明と同様な作用効果を発揮するとともに、一方の圧縮室の密閉されない領域へのインジェクション流量を、長い時間をかけた低圧でのガスインジェクションによって、密閉されないことによる冷媒の逆流の問題を抑えながら、十分に確保することと、他方の密閉される圧縮室へのインジェクション流量とのバランスが採れることとで、暖房時などの高負荷運転での性能を向上することができる。
【００６１】
本発明の今１つの特徴によれば、インジェクションパイプの設置構造を利用して消音効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１を示すスクロール圧縮機の縦断面図である。
【図２】図１の圧縮機の要部の断面図である。
【図３】図１の圧縮機の圧縮室での圧縮の進行状態とインジェクションポートの開口位置の変化を示す説明図である。
【図４】サイクル側ガス発生量と圧縮機側ガス吸い込み量とのバランス点と、インジェクション圧力とインジェクション流量との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の実施の形態２を示す圧縮機の圧縮室での圧縮の進行状態とインジェクションポートの開口位置の変化を示す説明図である。
【図６】本発明の実施の形態３を示す圧縮機の圧縮室での圧縮の進行状態とインジェクションポートの開口位置の変化を示す説明図である。
【図７】スクロールの羽根のオフセット量と蒸発器側の冷媒循環量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
２圧縮機構
３電動機
１１固定スクロール
１１ａ羽根
１１ｂオフセット面
１２旋回スクロール
１２ａ羽根
１３Ａ、１３Ｂ圧縮室
１４吸込口
１５吐出口
５１インジェクションポート[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a scroll compressor mainly used for refrigeration and air conditioning for business use and home use.
[0002]
[Prior art]
Electric compressors for refrigeration and air conditioning include those having a reciprocating compressor, a rotary compressor, and a scroll compressor. Currently, it is growing by making use of its features in terms of cost and performance. Among them, scroll compressors have been put to practical use taking advantage of the features of high efficiency, low noise, and low vibration.
[0003]
Japanese Patent Laying-Open No. 05-240176 discloses a technique in which a scroll compressor performs gas injection into two adjacent compression chambers through one injection port to equalize the amount of injection into each compression chamber. . As a result, it is possible to prevent thermal deformation of the scroll member and deterioration in lubricity of oil caused by local heat bias.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the diversification of the operation mode is that the scroll compressor is also operated at a variable speed by inverter control or the like to obtain an optimal operation state at each time, and the gas injection is also cut off depending on the operation mode, It is becoming necessary to release the block.
[0005]
However, when performing such a variable speed operation and shutting off or releasing the gas injection, the compression ratio remains constant regardless of the difference in the operating speed or the shutoff or release of the gas injection in the above-described conventional one. Therefore, there is a limit to the efficiency improvement at low speed operation, and in the gas injection cutoff state, the refrigerant gas in the dead volume including the check valve formed around the gas injection port is compressed in the compression chamber in the compression stroke. Later, the refrigerant expands again when it passes through the compression chamber where the next refrigerant starts to be confined, and this also has a large effect at low load when low-speed operation is performed, and the performance is reduced.
[0006]
An object of the present invention is to provide a scroll compressor capable of obtaining a high gas injection performance during a heating operation in which a high load operation is performed at a low injection pressure while securing a performance during a low load operation in a gas injection cutoff state. It is intended to do so.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In a scroll compressor that performs gas injection through an injection port into a compression chamber formed between a fixed scroll and a orbiting scroll that moves in a circular orbit,
In order to achieve the above object, according to the present invention, a blade forming a pair of compression chambers between a fixed scroll and a variable speed orbiting scroll has one of the pair of compression chambers defined at low speed operation. The one compression chamber is opened to the suction port side with a predetermined gap from the spiral length position that satisfies the compression ratio of The compression ratio is increased according to the high-speed operation degree with respect to the predetermined low-speed operation. While having a common feature that the offset surface and the control means for shutting off the gas injection in a timely manner and canceling the shutoff are provided,
One feature is that an injection port is provided at a position communicating with an unsealed area of the one compression chamber.
[0008]
In such a configuration, the gas injection can be performed in a timely manner by shutting off and canceling the gas injection, and at the time of a low-load operation that is a predetermined low-speed operation, one of a pair of compression chambers formed by the fixed scroll and the orbiting scroll. The region of the compression chamber that is not sealed by the gap formed by the offset surface is easy to allow the refrigerant to be drawn in to escape to the outside through the gap even if the gap is small, and does not exhibit a closing function in the range where the gap is provided. There is no supercharging of the refrigerant with a volume corresponding to the entire size of the chamber, and only the range that does not form the gap of the compression chamber works effectively, and the operation with the enclosed volume as designed is achieved with high efficiency. Gas injection is not performed in this effective part and the other sealed compression chamber, and the gas injection port is opened. The absence, there is no re-expansion due to the compression of the refrigerant in the dead volume portion including a check valve or the like around the injection port here, to improve the performance of the compressor at low load operation. on the other hand, Than the low-speed operation At the time of high-load operation where high-speed operation is performed, one of the compression chambers having the non-closed region has the small gap and the high-speed orbiting of the orbiting scroll, thereby improving the trapping property of the sucked-in refrigerant and sucking the refrigerant. The amount increases, In other words, the compression ratio increases, In the compression stroke, the supercharging is performed according to the high-speed operation degree with respect to the low-speed operation, and a high injection flow rate is obtained by performing low-pressure gas injection using the entire compression chamber having a large volume including the area with the gap. As a result, the actual refrigerant discharge amount can be increased as necessary, so that the performance during high-load operation such as heating is also improved. Therefore, the efficiency of the compressor is improved from low-load operation to high-load operation, and annual power consumption can be reduced.
[0009]
The present invention is also characterized in that an injection port is provided at a position which sequentially communicates with the unsealed area of the one compression chamber and the other sealed chamber without the offset surface.
[0010]
In such a configuration, when gas injection is performed, the opening of the injection port sequentially communicates with the unsealed area and the sealed compression chamber of the one compression chamber by turning the orbiting scroll, thereby forming a pair of compression chambers. Wide swivel angle range while open In comparison with the invention in which supercharging by gas injection can be performed using gas injection and gas injection is performed only in one compression chamber, the capacity control width of the compressor is expanded, and the performance during high load operation such as heating is improved. In addition, after improving the driving comfort by suppressing the generation of vibration and noise due to the imbalance of supercharging in the pair of compression chambers, when the gas injection is not performed, the orbiting scroll scroll turns the injection port, When opening from the open state to the other compression chamber to the unsealed area of the one compression chamber, the refrigerant in the dead volume portion including the check valve and the like around the injection port re-expands. The unsealed area of the one compression chamber is more open than the volume at the time when the other compression chamber no longer communicates with the opening. The capacity at the time when it comes to communicate with the refrigerant is increased to reduce the effect of refrigerant re-expansion, and to operate the refrigerant without supercharging without performing gas injection at the time of minimum or intermediate low load operation. This can be achieved without any problem and the performance of the compressor can be improved, and the efficiency of the compressor can be increased from low load operation to high load operation.
[0011]
In this case, if the injection port is provided at a position where the injection port starts to communicate with the unsealed area of the one compression chamber from near the closing start point, the volume of the unsealed area when the injection port starts to communicate is maximized, The influence of the re-expansion of the refrigerant in the dead volume can be minimized.
[0012]
In addition, when the injection port is provided at a position where the injection port starts to communicate with the other compression chamber to be closed from the vicinity of the closing start point, the volume of the compression chamber to be sealed when the injection port starts to communicate is maximum, and Since the degree is minimized, it is possible to easily obtain the injection flow rate by utilizing the maximum volume and the low pressure state, and the performance of the compressor under high load operation is further improved.
[0013]
Further, when the injection port is provided at a position where the time during which the injection port communicates with both the unsealed region of the one compression chamber and the sealed compression chamber is substantially equal, the injection flow rate to the pair of compression chambers is substantially reduced. By making them equal, it is possible to eliminate the imbalance in the supercharging between the pair of compression chambers.
[0014]
The present invention is also directed to a non-sealed area of the one compression chamber. Swivel angle range while open To the other compression chamber Swivel angle range while open It is also characterized by providing an injection port at a smaller position.
[0015]
With such a configuration, the same operation and effect as the above-described invention in which gas injection is performed in both of the pair of compression chambers can be achieved, as compared with the above-described invention in which gas injection is performed only in one compression chamber. Both the unsealed area and the other compression chamber Wide swivel angle range while open By expanding the capacity control width by the injection in the above, while making it easy to respond to various operation modes, the injection flow rate to the unsealed area of one compression chamber is made smaller than that of the other compression chamber, and Can be prevented from being caused by the backflow of the refrigerant to the suction port side through the gap due to the supercharging in the unsealed area. In this case, if the injection port is provided at a position where the maximum opening degree to the unsealed area of one compression chamber is 65% or less of the maximum opening degree to the other compression chamber to be sealed, Can be sufficiently suppressed by the injection into the unsealed area.
[0016]
The present invention is also directed to a non-sealed area of the one compression chamber. Swivel angle range while open To the other compression chamber Swivel angle range while open It is also characterized by the fact that an injection port is provided at a position larger than that.
[0017]
In such a configuration, compared to the invention in which gas injection is performed only in one compression chamber, one of the compression chambers performs the same operation and effect as the invention in which gas injection is performed in both the pair of compression chambers. Gas injection at low pressure over a long period of time, while suppressing the problem of refrigerant backflow due to non-sealing, ensuring sufficient injection flow to the other sealed compression chamber. By taking the balance with the injection flow rate, it is possible to improve the performance in high load operation such as during heating.
[0018]
In each of the above cases, the present invention provides a muffler that covers the outer surface having the discharge port of the compression mechanism in a sealed container containing the compression mechanism and its drive mechanism, and a hole through which an injection pipe connected to the injection port has play. When the muffler is provided, the muffler temporarily receives the refrigerant discharged from the compression mechanism in a large space formed between the compression mechanism and the muffler, diffuses and fills the space, and muffles the sound. Or in cooperation with other existing holes, the refrigerant in the muffler once diffused and muffled flows through the muffler and the next closed space formed by the closed container in a state where it is appropriately restricted, and diffuses again. Since the silencing hole is used to muffle while filling, the silencing effect can be enhanced by using the installation structure of the injection pipe.
[0019]
Further objects and features of the present invention will be apparent from the following description and drawings, and each feature exerts various effects alone or in combination as necessary.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0021]
(Embodiment 1)
The first embodiment is an example of a case where a horizontally mounted scroll compressor for refrigeration and air conditioning is used, and FIG. 1 shows the entire configuration.
[0022]
To explain this, a scroll-type compression mechanism 2 is provided at one end, an electric motor 3 for driving the compression mechanism 2 is provided at an intermediate part, and an oil reservoir at a lower portion of the closed vessel 1 is provided at the other end. An oil pump 6 for sending out the oil 4 in the lubrication target 5 to the lubrication target portion is provided.
[0023]
The compression mechanism 2 is formed by engaging the blades 11a and 12a of the fixed scroll 11 and the orbiting scroll 12 with each other in the same manner as in the related art. While moving the pair of compression chambers 13A and 13B from the outer peripheral side communicating with the suction port 14 shown in FIGS. 1 to 3 to the inner peripheral side communicating with the discharge port 15, the volume is reduced and compression is performed for discharge.
[0024]
The support and drive and the guide structure of the fluid to be sucked, compressed and discharged in the closed vessel 1 may be configured in any manner. Further, the oil pump 6 may be of any type. In the first embodiment, the compression mechanism 2 integrates the fixed scroll 11 with the main bearing member 9 fixed to one end side by bolting and engages the fixed scroll 11 between the main bearing member 9 and the fixed scroll 11. Orbiting scroll 12 is sandwiched. The electric motor 3 includes an annular stator 3a fixed to the closed container 1 by welding or the like, and a rotor 3b disposed inside the stator 3a. The crank for orbitally driving the orbiting scroll 12 of the compression mechanism 2 on the rotor 3b. The shaft 16 is fixed.
[0025]
The crankshaft 16 is supported at the other end of the closed casing 1 by an auxiliary bearing member 17 fixed to the closed casing 1 by welding or the like, and a main shaft 18 on the opposite side is supported by the main bearing member 9. The auxiliary bearing member 17 and the main bearing member 9 have a rolling bearing 21 and a sliding bearing 22 for the bearing. The main shaft 18 is fitted with a revolving shaft 12b projecting at an eccentric position on the back surface of the revolving scroll 12 via an eccentric bearing 23 held so as to be able to reciprocate on a diameter line of the main shaft 18, and when the main shaft 18 is rotated, a main bearing member is formed. The orbiting scroll 12 is rotated without rotating with respect to the fixed scroll by cooperation with the Oldham ring 28 provided between the orbiting scroll 9 and the orbiting scroll 12. However, the above bearing structure can be variously changed. The oil pump 6 is attached to the auxiliary bearing member 17.
[0026]
Since the first embodiment is a scroll compressor for refrigeration and air conditioning, the fluid sucked, compressed and discharged by the compression mechanism 2 is a refrigerant, and a chlorine-free refrigerant such as a fluorocarbon hydrogen-based refrigerant is used. In particular, oil 4 compatible with the oil is used. Even if the refrigerant does not have chlorine and lubricity cannot be expected, the oil 4 is compatible with the oil 4 so that the mechanical sliding portion of each part in the closed container 1 is formed by the refrigerant. By being carried, lubricity is improved.
[0027]
A gas suction pipe 32 is connected to the suction port 14, and a gas discharge pipe 34 is connected to the discharge port 15 through a refrigerant passage 33 on the oil reservoir 5 in the sealed container 1.
[0028]
The oil pump 6 is driven by the crankshaft 16 together with the compression mechanism 2, sends out the oil 4 in the oil reservoir 5 to an oil passage 35 formed vertically through the crankshaft 16, and first supplies the oil 4 to the eccentric bearing 23. A part of the oil 4 after being supplied to the eccentric bearing 23 is supplied to the sliding bearing 22 and the compression mechanism 2 through gaps and a predetermined passage in each part, and the rest is returned to the lower oil reservoir 5. .
[0029]
Further, the discharge port 15 is provided with a check valve 42 for preventing the orbiting scroll 12 from rotating backward when the compression mechanism 2 is stopped, and a check valve guide 43 for regulating the movement of the orbiting scroll 12.
[0030]
A condenser 44, an expansion valve 45, a gas-liquid separator 46, a capillary tube 47, and an evaporator 48 are sequentially connected between the gas discharge pipe 34 and the gas suction pipe 32, and a compression mechanism in the closed vessel 1 is connected. 2 including the refrigeration cycle connected in a ring. Although shown as a non-heat pump type for simplicity of description, a heat pump type refrigeration cycle is configured to perform low-load cooling and high-load heating, and has a switching structure (not shown). It is assumed that
[0031]
The fixed scroll 11 is provided with one injection port 51 for performing gas injection into the compression chamber 13 as shown in FIGS. An injection pipe 52 is connected to the injection port 51 via a check valve 54 and a check valve guide 55, and a gas refrigerant supply pipe 53 from the gas-liquid separator 46 is connected to the injection pipe 52. I have. As a result, the gas refrigerant in the gaseous phase separated into gas and liquid by the gas-liquid separator 46 is injected into the compression chamber 13 through the refrigerant supply pipe 53, the injection pipe 52, and the injection port 51, and the reverse flow of the refrigerant once injected is reversed. It is blocked by the stop valve 54. Since such gas injection increases the efficiency of the compressor in the compression mechanism 2, the heating capacity is improved accordingly.
[0032]
In accordance with the diversification of the operation of the refrigeration system, the gas injection may be performed in a timely manner in accordance with the operation state of the refrigeration system. A one-way solenoid valve 56 is provided, and the opening and closing of the refrigeration system is controlled as needed along with the operation of the refrigeration system. This control can be performed by a microcomputer together with, for example, the operation control of the refrigeration apparatus, but is not particularly limited thereto. In addition, in order to diversify the operation, in the first embodiment, in addition to the heat pump type that can also be used for cooling and heating, the electric motor 3 is controlled by, for example, an inverter so that the orbiting scroll 12 can be orbitally driven at a variable speed. It is.
[0033]
Furthermore, in order to obtain high injection performance at the time of high-load operation at a low injection pressure while maintaining the performance at the time of low-load operation in the gas injection cutoff state, the fixed scroll 11 and the speed are fixed. One of the pair of compression chambers 13A, 13B, as an example, is formed by a predetermined low-speed operation of the blades 11a, 11b forming a pair of compression chambers 13A, 13B with the variable orbiting scroll 12. From the spiral length position C that satisfies the specified compression ratio to the winding end D, the one compression chamber 13A is opened toward the suction port 14 with a predetermined gap S. The compression ratio is increased according to the high-speed operation degree with respect to the predetermined low-speed operation. Offset surface 11b is provided.
[0034]
The turning angle of the orbiting scroll 12 changes from 0 ° to 330 ° in the order shown in (a) to (h) of FIG. 3 and returns to (a) at 360 °. And the operation in the cooling mode or the heating mode in which the refrigeration cycle is set is performed.
[0035]
During a low-load operation such as a cooling operation or a low-speed operation, one of the pair of compression chambers 13A and 13B formed by the fixed scroll 11 and the orbiting scroll 12 is not sealed by the gap S formed by the offset surface 11b. Even if the gap S is small, the refrigerant to be drawn in is easily released to the outside through the gap S, and the closing function is not exhibited in the range L1 where the gap S is provided. Therefore, there is no supercharging of the refrigerant with a volume corresponding to the entire size of the compression chamber 13B, and only the range L2 of the compression chamber 13B on the side where the gap S is not formed works effectively, and the closed volume as designed is obtained. Operation is achieved with high efficiency. In addition, the injection port may not be opened without performing gas injection to the part of the range L2 where the gap S of the compression chamber 13B is not provided and the other compression chamber 13A to be sealed, and the check around the injection port 51 here may be performed. Since the re-expansion due to the compression of the refrigerant in the dead volume portion including the check valve chamber 57 in which the valve 54 is provided can be eliminated, the performance of the compressor under low load operation is improved.
[0036]
On the other hand, such as heating operation For the low speed operation At the time of high-load operation, which is high-speed operation, the one compression chamber 13B having the unclosed region has the small gap S and the high-speed turning of the orbiting scroll 12, thereby improving the trapping property of the sucked refrigerant. Refrigerant suction volume increases, In other words, the compression ratio increases, In the compression stroke, supercharging is performed according to the high-speed operation degree with respect to the low-speed operation, and by performing low-pressure gas injection using the entire compression chamber 13B having a large volume including the area with the gap S, As shown in FIG. 4, the reference balance point O0 between the cycle-side gas generation amount and the compressor-side gas suction amount is shifted to O1, which is on the lower pressure P1 side than the reference pressure P, so that the injection flow rate becomes higher than the reference flow rate Q0. Since it is possible to shift to the large flow rate side Q1 to secure a high injection flow rate and increase the actual refrigerant discharge amount as necessary and sufficiently, the performance during high load operation such as heating is also improved.
[0037]
Therefore, in the first embodiment, the efficiency of the compressor is improved from low load operation to high load operation, and annual power consumption can be reduced. According to one embodiment, the offset amount is preferably 0.5 mm, the length of the offset is in the range of 180 ° in the range of the turning angle of the orbiting scroll 12, and the diameter of the injection port 51 is preferably 2.2 mm.
[0038]
In the first embodiment, the offset surface 11b is extended longer than the orbiting scroll 12 while keeping the involute shape of the blade 11a, and the extended portion of the offset surface 11b also follows the involute shape. The effective area of the compression chamber 13B during the high-speed operation of the orbiting scroll 12 is increased by the extension, and the performance of the compressor under a high load can be further improved.
[0039]
However, it is not essential to provide such an extension, and it may be employed as needed. Also, regardless of whether or not the blade 11a has an extended portion, the offset surface 11b of the blade 11a may be omitted and the offset surface 11b may be provided even if this area is provided on the surface of the blade 12a of the orbiting scroll 12 facing the same. The effect of the setting of the position of the injection port 51 and the effect of the injection timing remain unchanged. Similar effects can be obtained by providing offset surfaces at predetermined positions on both opposing surfaces of the blades 11a and 11b.
[0040]
In the first embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the muffler 71 covers the outer surface of the compression mechanism 2 having the discharge port 15 in the closed casing 1 in which the compression mechanism 2 and the driving mechanism such as the electric motor 3 are incorporated. When a hole 72 through which an injection pipe 52 connected to the injection port 51 passes with play is provided, the muffler 71 forms a large space between the compression mechanism 2 and the refrigerant discharged from the compression mechanism 2. The hole 72 is received once at 73 and diffused and filled in the space 73 to muffle the sound. In addition, the hole 72 is used alone or in cooperation with other existing holes to muffle the once diffused and muffled muffler. Since the refrigerant in 71 is shared with the muffler 71 and the next closed space 74 formed by the closed container 1 in a state of being appropriately narrowed, the sound is shared by the muffler while being diffused and filled again. Installation structure of emissions jection pipe 52 can be enhanced silencing effect utilized.
[0041]
(Embodiment 2)
The second embodiment has the same basic configuration as that of the first embodiment, and differs in the opening position of the injection port. Therefore, the same members are denoted by the same reference numerals, and overlapping illustration and description are omitted.
[0042]
The second embodiment changes from (a) to (h) in FIG. In the same manner as in the case of FIG. 3, the turning angles are represented by 0 °, 30 °, 90 °, 150 °, 180 °, 210 °, 270 °, and 330 ° out of 360 °. As shown in the figure, as the orbiting scroll 12 orbits, the injection port 51 is located at a position that sequentially communicates with the unsealed area of the one compression chamber 13B and the sealed other compression chamber 13A without the offset surface. Is provided.
[0043]
Thereby, when gas injection is performed, the orbiting scroll 12 At 360 ° By turning, the opening of the injection port 51 becomes , Sealed with the unsealed area of the one compression chamber 13B The other Pass through the compression chamber 13A sequentially , A pair of compression chambers 13A, 13B Wide swivel angle range while open As compared with Embodiment 1 in which supercharging can be performed by gas injection using gas and gas injection is performed only in one of the compression chambers 13B, the capacity control width of the compressor can be increased, and at the time of high load operation such as heating. When the gas injection is not performed after the performance is further improved and the driving comfort is increased by suppressing the generation of vibration and noise due to the imbalance of supercharging in the pair of compression chambers 13A and 13B, when the gas injection is not performed, When the injection port 51 is opened from a state of opening to the other compression chamber 13A to be sealed to an unsealed area of the one compression chamber 13B by turning, a dead space including the check valve chamber 57 around the injection port 51 and the like is provided. The refrigerant in the volume part re-expands, but as shown in FIG. When the unsealed area of the one compression chamber 13B communicates with the opening of the injection port 51, compared with the volume V1 shown in (e) of FIG. 5 when the communication with the opening of the injection port 51 stops. (F) of FIG. 5 is made larger to reduce the influence of refrigerant re-expansion, and to operate without gas injection at the time of minimum or intermediate low-load operation without refrigerant supercharging. Can be achieved without any problem and the performance of the compressor can be improved, and the efficiency of the compressor can be increased from low load operation to high load operation.
[0044]
In particular, as shown in the second embodiment, as shown by the change from (e) to (f) in FIG. 5, the injection port 51 is placed in the unsealed area of the one compression chamber 13 </ b> B near the start of its closing. When the injection port 51 is provided at a position where the injection port 51 starts to communicate, the volume of the unsealed area when the injection port 51 starts to communicate is maximized, so that the influence of the re-expansion of the refrigerant in the dead volume can be minimized.
[0045]
In addition, as shown by the change from (a) to (b) in FIG. 5, when the injection port 51 is provided at a position where the injection port 51 starts to communicate with the other hermetically closed compression chamber 13 </ b> A from the vicinity of the close start time, Since the volume of the sealed compression chamber 13A when the injection port 51 starts to communicate is the largest and the degree of compression is the smallest, the maximum volume and the low pressure state can be used to make it easier to obtain the injection flow rate. The performance of the compressor under load operation is further improved.
[0046]
In addition, the injection port 51 is shown by a change from FIG. 5A to FIG. 5E in an unsealed area of one of the compression chambers 13B, and the injection port 51 is shown in FIG. (A) As shown by the change in (a), it is provided at a position where the times during both communication are substantially equal. Thereby, the injection flow rates to the pair of compression chambers 13A and 13B are made substantially equal, and the imbalance of supercharging in the pair of compression chambers 13A and 13B can be eliminated. In one embodiment, the compression chamber 13A of the injection port 51 is shown. Swivel angle range while open Is -2 ° to 163 ° to the compression chamber 13B Swivel angle range while open Was 178 ° to 343 °, all of which were 165 °, and good results were obtained. Other data is the same as in the first embodiment.
[0047]
(Embodiment 3)
The third embodiment has the same basic configuration as the first and second embodiments, and differs in the opening position of the injection port. Therefore, the same members are denoted by the same reference numerals, and overlapping illustration and description are omitted.
[0048]
Embodiment 3 is shown in FIG. (F)-(h) change and (h) (a)-(e) change As shown, to the unsealed area of the one compression chamber 13B Swivel angle range while open To the other compression chamber 13A to be sealed Swivel angle range while open An injection port 51 is provided at a position smaller than that.
[0049]
Thereby, as compared with the first embodiment in which gas injection is performed only in one compression chamber 13B, the same operation and effect as in the second embodiment in which gas injection is performed in both the pair of compression chambers 13A and 13B are exhibited. , One compression chamber 13B Unsealed area and other compression chamber 13A Both sides Wide swivel angle range while open By expanding the capacity control width by the gas injection in the above, it is easy to cope with various operation modes, and the injection flow rate to the unsealed area of one compression chamber 13B is made smaller than that of the other compression chamber 13A. Of the refrigerant to the suction port 14 side through the gap S due to supercharging in the unsealed area of the compression chamber 13B.
[0050]
To the unsealed area of one compression chamber 13B of injection port 51 during heating Swivel angle range while open And the amount of change in the refrigerant flow rate on the evaporator side when there is no offset surface, there is a certain correlation as shown in FIG. 7, and the injection port 51 When the opening degree is provided at a position where the opening degree is 65% or less of the maximum opening degree to the other compression chamber 13A to be sealed, the influence of the injection to the unsealed area of one compression chamber 13B is sufficiently suppressed, which is preferable. is there. One example is shown , Figure Six (H) Changes in (a) to (e) And changes in (f) to (h) Shown by , The other of the injection port 51 To compression chamber 13A Swivel angle range while open Is 223 ° from -32 ° to 191 ° ,one To compression chamber 13B Swivel angle range while open Is 210 ° to 309 ° and 99 °, and the maximum opening degree of one compression chamber 13B to the unsealed area is about 44% of the maximum opening degree to the other sealed compression chamber 13A, which is preferable. The result was obtained. Further, the length of the offset surface 11b is 225 ° in the turning angle. Other data is the same as in the first embodiment.
[0051]
However, if necessary, the one compression chamber 13B may be moved to an unsealed area. Swivel angle range while open To the other compression chamber 13A to be sealed Swivel angle range while open The injection port 51 can be provided at a position larger than the above.
[0052]
In this case, compared to the first embodiment in which gas injection is performed only in one compression chamber 13B, the same operation and effect as those in the second and third embodiments in which gas injection is performed in both the pair of compression chambers 13A and 13B. While ensuring the injection flow rate to the unsealed area of one compression chamber 13B by low-pressure gas injection over a long period of time while suppressing the problem of refrigerant backflow due to unsealed state. In addition, the balance between the gas injection flow rate into the other hermetically sealed compression chamber 13A and the gas injection flow rate into the other sealed compression chamber 13A can improve the performance in high-load operation such as during heating.
[0053]
【The invention's effect】
According to one feature of the present invention, a compressor that is not hermetically sealed by a gap created by an offset surface in one of a pair of compression chambers formed by a fixed scroll and an orbiting scroll during a low-load operation at a predetermined low-speed operation. Region does not exhibit a confinement function, and only the range of the compression chamber that does not form the gap works effectively, so that operation with a confined volume as designed is achieved with high efficiency, and the compression chamber that does not form this gap is formed. Since the injection port does not open in the area where the gas injection is not performed in the area of the compression chamber and the other compression chamber that is closed, the re-expansion due to the compression of the refrigerant in the dead volume part including the check valve here can be eliminated, The performance of the compressor at low load operation is improved. on the other hand, For the low speed operation At the time of high-load operation to be a high-speed operation, the one compression chamber having the unclosed area has a small gap, and the high-speed orbiting of the orbiting scroll improves the confinement and increases the refrigerant suction amount. In other words, the compression ratio increases, In the compression stroke, supercharging is performed according to the degree of high-speed operation with respect to low-speed operation, and a high injection flow rate is secured by low-pressure gas injection using the entire compression chamber with a large volume including a gap area. Since the actual refrigerant discharge amount can be sufficiently increased, the performance at the time of high load operation such as heating can be improved.
[0054]
Therefore, the efficiency of the compressor is improved from low-load operation to high-load operation, and annual power consumption can be reduced.
[0055]
According to another feature of the invention, the opening of the injection port communicates sequentially with the unsealed area of the one compression chamber and the sealed compression chamber. Wide swivel angle range while open to them In comparison with the above invention in which supercharging can be performed by gas injection in the compressor and gas injection is performed only in one compression chamber, the capacity control width of the compressor is expanded, and the performance during high load operation such as heating is further improved. However, the generation of vibration and noise due to the imbalance of supercharging in the pair of compression chambers is suppressed, and driving comfort is increased. In addition, when the gas injection is not performed, when the injection port is opened from the open state to the other sealed compression chamber to the unsealed area of the one compression chamber, a check valve around the injection port is included. The refrigerant in the dead volume portion re-expands, but the unsealed area of one of the compression chambers communicates with the opening, compared to the volume at the time when the other compression chamber to be sealed no longer communicates with the opening. The effect of re-expansion of the refrigerant is reduced by increasing the volume at the point of time, and the operation without gas injection is performed without performing gas injection at the time of minimum or intermediate low load operation to achieve the compressor without any problem. Performance can be improved. Therefore, also in this case, the efficiency of the compressor can be increased from low load operation to high load operation, and annual power consumption can be reduced.
[0056]
In this case, if the injection port is located at a position where the injection port begins to communicate with the unsealed area of the one compression chamber from near the closing start point, the volume of the unsealed area when the injection port starts to communicate is maximized. The effect of refrigerant re-expansion on the volume can be minimized.
[0057]
Further, if the injection port is provided at a position where the injection port starts to communicate with the other hermetic compression chamber near the start of the closing, the volume of the hermetic compression chamber when the injection port starts to communicate is maximum, and the compression degree is minimum. Therefore, it is possible to easily obtain the injection flow rate by utilizing the maximum volume and the low pressure state, and the performance of the compressor under high load operation is further improved.
[0058]
Further, when the injection port is provided at a position where the time during which the injection port communicates with both the unsealed area and the sealed compression chamber is substantially equal, the injection flow rates to the pair of compression chambers are substantially equal. Thus, the imbalance of the supercharging between the pair of compression chambers can be eliminated.
[0059]
According to another feature of the present invention, as compared with the invention in which gas injection is performed only in one compression chamber, the same operation and effect as in the invention in which gas injection is performed in both of a pair of compression chambers, To the unsealed area of one compression chamber and the other Swivel angle range while open By expanding the capacity control width by the injection in the above, while making it easy to respond to various operation modes, the injection flow rate to the unsealed area of one compression chamber is made smaller than that of the other compression chamber, and Can be prevented from being caused by the backflow of the refrigerant to the suction port side through the gap due to the supercharging in the unsealed area. In this case, if the injection port is provided at a position where the maximum opening degree to the unsealed area of one compression chamber is 65% or less of the maximum opening degree to the other compression chamber to be sealed, Can be sufficiently suppressed by the injection into the unsealed area.
[0060]
According to still another feature of the present invention, as compared to the above-described invention in which gas injection is performed only in one compression chamber, the same operation and effect as in the above-described invention in which gas injection is performed in both of a pair of compression chambers are exhibited. Injecting gas into the unsealed area of one compression chamber at a low pressure over a long period of time by gas injection at a low pressure while suppressing the problem of the backflow of the refrigerant due to not being sealed, and ensuring the other sealed By taking the balance with the injection flow rate into the compression chamber to be performed, performance in high-load operation such as during heating can be improved.
[0061]
According to another feature of the present invention, the sound deadening effect can be enhanced by utilizing the installation structure of the injection pipe.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a vertical sectional view of a scroll compressor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a main part of the compressor of FIG.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a progress state of compression in a compression chamber of the compressor of FIG. 1 and a change in an opening position of an injection port.
FIG. 4 is a graph showing a balance point between a cycle-side gas generation amount and a compressor-side gas suction amount, and a relationship between an injection pressure and an injection flow rate.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state of progress of compression in a compression chamber of a compressor and a change in an opening position of an injection port according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a progress state of compression in a compression chamber of a compressor and a change in an opening position of an injection port according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a graph showing a relationship between an offset amount of a scroll blade and a refrigerant circulation amount on an evaporator side.
[Explanation of symbols]
2 Compression mechanism
3 Electric motor
11 Fixed scroll
11a feather
11b Offset surface
12. Orbiting scroll
12a feather
13A, 13B Compression chamber
14 Suction port
15 Discharge port
51 Injection port

Claims

In a scroll compressor that performs gas injection through an injection port into a compression chamber formed between a fixed scroll and a orbiting scroll that moves in a circular orbit,
The blade forming a pair of compression chambers between the fixed scroll and the orbiting scroll whose speed is variable, at a predetermined low-speed operation, one of the pair of compression chambers winds from a spiral length position satisfying a specified compression ratio. to the end, an offset surface Ru increase the compression ratio in accordance with the high-speed operation degree relative to the opening and release the predetermined low speed compression chamber of the one on the suction port side with a predetermined gap provided, the unsealed in one of the compression chamber area A scroll compressor comprising: an injection port provided at a position leading to a gas inlet;

In a scroll compressor which performs gas injection through an injection port to a compression chamber between a fixed scroll and an orbiting scroll,
The blade forming a pair of compression chambers between the fixed scroll and the orbiting scroll whose speed is variable, at a predetermined low-speed operation, one of the pair of compression chambers winds from a spiral length position satisfying a specified compression ratio. to the end, an offset surface Ru increase the compression ratio in accordance with the high-speed operation degree relative to the opening and release the predetermined low speed compression chamber of the one on the suction port side with a predetermined gap provided, the unsealed in one of the compression chamber area And an injection port is provided at a position sequentially communicating with the other compression chamber which is sealed without the offset surface, and control means for shutting off gas injection and canceling the shutoff is provided. Machine.

3. The scroll compressor according to claim 2, wherein the injection port is provided at a position where the injection port starts to communicate with an unsealed area of the one compression chamber near a time point at which the first compression chamber starts closing.

The scroll compressor according to any one of claims 2 and 3, wherein the injection port is provided at a position where the injection port starts to communicate with the other hermetically closed compression chamber near a time point when the closing of the compression chamber is started.

The scroll according to any one of claims 2 to 4, wherein the injection port is provided at a position where the time during which the injection port communicates with both the unsealed area and the sealed compression chamber is substantially equal. Compressor.

In a scroll compressor which performs gas injection through an injection port to a compression chamber between a fixed scroll and an orbiting scroll,
The blade forming a pair of compression chambers between the fixed scroll and the orbiting scroll whose speed is variable, at a predetermined low-speed operation, one of the pair of compression chambers winds from a spiral length position satisfying a specified compression ratio. to the end, an offset surface Ru increase the compression ratio in accordance with the high-speed operation degree relative to the opening and release the predetermined low speed compression chamber of the one on the suction port side with a predetermined gap provided, the unsealed in one of the compression chamber area turning angle range during the open is provided with a injection port into smaller position than the turning angle range while opening to the other compression chamber in which the offset surface is sealed without blocking the gas injection, A scroll compressor, further comprising control means for releasing the cutoff.

7. The scroll according to claim 6, wherein the injection port is provided at a position where a maximum opening degree of the one compression chamber to an unsealed area is equal to or less than 65% of a maximum opening degree of the other compression chamber to be sealed. Compressor.

In a scroll compressor which performs gas injection through an injection port to a compression chamber between a fixed scroll and an orbiting scroll,
The blade forming a pair of compression chambers between the fixed scroll and the orbiting scroll whose speed is variable, at a predetermined low-speed operation, one of the pair of compression chambers winds from a spiral length position satisfying a specified compression ratio. to the end, an offset surface Ru increase the compression ratio in accordance with the high-speed operation degree relative to the opening and release the predetermined low speed compression chamber of the one on the suction port side with a predetermined gap provided, the unsealed in one of the compression chamber area turning angle range during the open is provided with a injection port into larger position than the rotation angle range between the open to the other compression chamber to be sealed and cut off the gas injection and also unblock A scroll compressor comprising control means.

9. A muffler for covering an outer surface having a discharge port of a compression mechanism in a sealed container having a compression mechanism and a drive mechanism built therein, wherein a hole through which an injection pipe connected to an injection port passes with play is provided. A scroll compressor according to any one of the preceding claims.