JP5752019B2 - スクロール圧縮機及び冷凍サイクル装置 - Google Patents
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本実施の形態1を以下、図1から図7により説明する。なお、図1から図7及び後述の図において、同一の符号を付したものは、同一の又はこれに相当するものであり、これは明細書の全文において共通している。更に、明細書全文に表れている構成要素の形態は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
圧縮機構部35は、固定スクロール1と、揺動スクロール2とを備えている。図1に示すように、揺動スクロール2は下側に、固定スクロール1は上側に配置されるようになっている。固定スクロール1は、第1台板1cと、第1台板1cの一方の面に立設された渦巻状突起である第1渦巻体1bとを有している。揺動スクロール2は、第2台板2cと、第2台板2cの一方の面に立設された渦巻状突起である第2渦巻体2bとを有している。
揺動スクロール2は、スラスト面2dに円環状の凹部が形成されており、その凹部とフレーム3の上面とで囲まれた空間で背圧室18が形成されている。そして、揺動スクロール2には、背圧室18の下部空間と圧縮室9とを連通するインジェクション流路20が形成されている。インジェクション流路20は、背圧室18の上面18aと圧縮室9とを連通する第1インジェクションポート20aと、背圧室18の上面18aから第1インジェクションポート20aに連通して下方に向けて円筒状に突出形成され、下端が背圧室18の下部空間内に位置する第2インジェクションポート20bとを有している。第2インジェクションポート20bはここでは円筒状に形成されているが、形状は特に限定するものではなく、下部空間と圧縮室9とを連通する孔が形成されていればよい。なお、第2インジェクションポート20bの下端は、具体的には背圧室18の高さの半分よりも下方に位置するように構成されている。
シェル8に設けられた図示省略の電源端子に通電されると、ステータ7とロータ6とにトルクが発生し、クランクシャフト4が回転する。クランクシャフト4の回転により、揺動スクロール2がオルダムリング(図示省略)により自転を規制されて揺動運動する。吸入管5からシェル8内に吸入された冷媒ガスは、固定スクロール1の第1渦巻体1bと揺動スクロール2の第2渦巻体2b間に形成された複数の圧縮室9のうち外周部の圧縮室9に取り込まれる。
図4の冷凍サイクル装置は、スクロール圧縮機100と、凝縮器31と、減圧装置としての膨張弁32と、蒸発器33とを備え、これらが順次配管で接続されて冷媒が循環するように構成されている。また、凝縮器31と膨張弁32との間から分岐し、スクロール圧縮機100の側面から突出した配管17aに接続されるインジェクション回路34を備えている。インジェクション回路34には流量調整弁としての電磁弁34aが設けられており、圧縮室9にインジェクションする流量を調整可能となっている。
背圧室18に流入した冷媒は、高温の圧縮室9から背圧室18への熱伝導と背圧室18で流路体積が膨張することにより、背圧室18内でその一部が蒸発する。蒸発した冷媒は背圧室18の上部空間に溜まり液冷媒は図5に示すように下部空間に溜まる。第2インジェクションポート20bの下端は上述したように背圧室18の下部空間(いわば、液冷媒が溜まる部分)に位置しているため、第2インジェクションポート20bには、背圧室18の下部空間に溜まった冷媒が流入する。ここで、背圧室18には、液冷媒回路17から液冷媒が連続して供給されるため、背圧室18の下部空間に溜まっている液冷媒が下から押され、液冷媒のみが第2インジェクションポート20bに入っていく。よって、圧縮室9内に液冷媒の状態でインジェクションすることができる。
実施の形態1では、背圧室18の下部空間と圧縮室9とを連通するインジェクション流路20を第1インジェクションポート20aと第2インジェクションポート20bにより構成していたが、実施の形態2は別の構成例を示すものである。具体的には、背圧室18の半径方向外側部分と圧縮室9とを連通した構成例である。
実施の形態2では、背圧室18の円環状の上面18aに段差が設けられ、半径方向外側の外側円環状部分18bが半径方向内側の内側円環状部分18cよりも高さ位置が低く形成されている。外側円環状部分18bの高さは、具体的には外側円環状部分18bの高さ位置の半分よりも下方となるように構成されている。そして、揺動スクロール2には、背圧室18の上面18aの外側円環状部分18bと圧縮室9とを連通するインジェクションポート21が形成されている。すなわち、実施の形態2では、インジェクションポート21により、背圧室18の下部空間と圧縮室9とを連通するインジェクション流路20が構成されている。
実施の形態3は、インジェクション流路20のまた別の構成例を示すものである。具体的には、背圧室18の半径方向内側と圧縮室9とを連通した構成例である。
実施の形態3では、背圧室18の下部空間と圧縮室9とを連通するインジェクション流路20が、背圧室18の半径方向内側で圧縮室9と連通するように揺動スクロール2に設けられたインジェクションポート22により構成されている。具体的には、インジェクションポート22の背圧室18側の端部が背圧室18の高さ方向下半分で且つ半径方向内側で開口している。
二酸化炭素の作動圧力はフッ素系冷媒と比較して4倍程度ある。液インジェクション流量が増加するほどスクロール圧縮機100の入力値は増加するが、二酸化炭素は作動圧力が高いため、フッ素系冷媒と比較してスラスト軸受10等の摺動摩擦損失が大きい。このため、図11に示すように、二酸化炭素を使用した場合の入力値は、フッ素系冷媒を使用した場合と比較して、同じ液インジェクション流量のときの入力値の増加量が大きくなる。よって、図7に示したように液インジェクション量を従来例より少なくすることができる本発明は、冷媒として二酸化炭素を用いる場合、特に効果的である。なお、本発明のスクロール圧縮機で使用する冷媒は特に限定するものではなく、二酸化炭素、フッ素系冷媒のどちらでもよいし、他の冷媒でもよい。
Claims (6)
- 台板の一方の面に渦巻体が形成された固定スクロールと、
前記固定スクロールの下側に設けられ、台板の一方の面に渦巻体が形成され、該渦巻体が前記固定スクロールの渦巻体に組み合わされて圧縮室を形成する揺動スクロールと、
前記揺動スクロールの下方に設けられ、前記圧縮室で冷媒を圧縮する際に前記揺動スクロールに作用する荷重を支持するフレームと、
前記固定スクロール、前記揺動スクロール及び前記フレームを内部に収容するシェルと、
前記揺動スクロールの前記台板と前記フレームとの間に構成された背圧室と、
前記フレームに設けられ、前記シェルの外部から供給される液冷媒を前記背圧室に導く液冷媒回路と、
前記背圧室において前記液冷媒回路から供給された液冷媒が溜まる部分である下部空間と前記圧縮室とを連通するインジェクション流路と
を備えたことを特徴とするスクロール圧縮機。 - 前記インジェクション流路は、
前記背圧室の上面と前記圧縮室とを連通する第1インジェクションポートと、
前記背圧室の前記上面から下方に向けて突出形成され、下端が前記背圧室の前記下部空間に位置し、前記下部空間と前記第1インジェクションポートとを連通する孔を有する第2インジェクションポートと
により形成されていることを特徴とする請求項1記載のスクロール圧縮機。 - 前記背圧室の上面は、前記上面のうち半径方向外側部分が半径方向内側部分よりも高さ位置が低く形成された段差を有し、前記半径方向外側部分と前記圧縮室とを連通するインジェクションポートにより前記インジェクション流路が構成されていることを特徴とする請求項1記載のスクロール圧縮機。
- 前記インジェクション流路は、前記背圧室の半径方向内側で前記背圧室の前記下部空間と前記圧縮室とを連通するインジェクションポートにより構成されていることを特徴とする請求項1記載のスクロール圧縮機。
- 前記冷媒として、二酸化炭素又はフッ素系冷媒が使用されることを特徴とする請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載のスクロール圧縮機。
- 請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載のスクロール圧縮機と、凝縮器と、減圧装置と、蒸発器とを備え、これらが順次配管で接続されて冷媒が循環するように構成され、
前記スクロール圧縮機と前記凝縮器との間から分岐し、流量調整弁を介して前記スクロール圧縮機の前記液冷媒回路に接続されるインジェクション回路とを備えたことを特徴とする冷凍サイクル装置。
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