JP6444540B2 - スクロール圧縮機および冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

本発明は、インジェクションポートを有する低圧シェル型のスクロール圧縮機および冷凍サイクル装置に関するものである。

従来、ビル用マルチエアコンなどの空気調和装置では、たとえば建物外に配置した熱源機である室外ユニットとしての室外機と、建物内に配置した室内ユニットとしての室内機と、の間を配管接続して冷媒回路を構成している。そして、冷媒回路に冷媒を循環させ、冷媒の放熱、吸熱を利用して空気を加熱、冷却することで、空調対象空間の暖房または冷房を行っている。

このような空気調和装置に用いられるスクロール圧縮機では、寒冷地のような外気温度が低い条件では、吐出温度が高くなり許容温度を超えるため運転が困難となる。このため、スクロール圧縮機が外気温度の低い条件でも運転できるようにするには、吐出温度を低減する対策が必要となる。

特許文献１、２、３には、いずれも、吸入冷媒がシェル内に一旦取り込まれてから圧縮室内に吸入される低圧シェル型の構成であって、吐出温度を低減するために圧縮機内に冷媒をインジェクションする構造が開示されている。

特許文献１には、インジェクション管の流出口を圧縮機構部の吸入室に対向して配置した構造が開示されている。

特許文献２には、インジェクション管の流出口を固定スクロール台板部に配置したインジェクションポートと連通させ、インジェクション管から放出されるインジェクション冷媒が圧縮機構部の圧縮室にインジェクションポートを介して直接流入するようにした構造が開示されている。

特許文献３には、特許文献２とほぼ同じ構成であり、インジェクションポートが１回転中の大部分の回転位相で圧縮室に連通するが、ある回転位相では吸入室に連通するようにした構造が開示されている。

特開２０００−５４９７２号公報 特開昭６０−１６６７７８号公報 特開平１０−３７８６８号公報

特許文献１に開示された技術では、インジェクションポートが吸入室と離れた位置にあるため、インジェクション冷媒を吸入室に取り込み難く、吸入室に入りきらなかった液冷媒は低圧シェル型のため、冷凍機油が封入されている容器底部の油溜め部に流れ落ちる。このため、冷凍機油が液冷媒によって希釈されて、軸受部などの摺動部位に給油される冷凍機油の粘度が低下し、圧縮機の信頼性が低下する問題がある。

特許文献２に開示された技術では、インジェクションポートが圧縮室とのみ連通し吸入室と連通していないため、油溜め部内の冷凍機油を希釈するおそれは無い。しかし、インジェクション管およびインジェクションポート部の容積は冷媒の圧縮に寄与しない無効容積となるため、インジェクション運転を行わない場合は、無効容積に滞留する冷媒を圧縮する際に無駄な仕事が発生し、圧縮機の性能が低下する問題がある。

特許文献３に開示された技術では、１回転中の大部分の回転位相においてインジェクションポートが圧縮室と連通しているため、特許文献２と同様にインジェクション運転を行わない場合は、無効容積に滞留する冷媒を圧縮する際に無駄な仕事が発生し、圧縮機の性能が低下する問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、インジェクション冷媒の油溜め部への流出が抑制でき、油溜め部に溜められた冷凍機油の粘度低下に伴う信頼性の低下が抑制できるとともに、無効容積の圧縮による性能低下が抑制できる効率の高いスクロール圧縮機および冷凍サイクル装置を得ることを目的とする。

本発明に係るスクロール圧縮機は、吸入管を通じて冷媒ガスが取り込まれる密閉容器と、前記密閉容器内に設けられ、固定スクロールと揺動スクロールとを有し、前記冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部と、前記密閉容器内に設けられた電動機構部と、前記電動機構部の回転力を前記揺動スクロールに伝達する回転軸と、前記圧縮機構部に前記吸入管とは別のインジェクション管から冷媒を導入するためのインジェクションポートと、を備え、前記固定スクロールと前記揺動スクロールとは、それぞれに台板と渦巻体とを有し、前記圧縮機構部は相互の前記渦巻体の間に閉じられた圧縮室と閉じられずに前記密閉容器内の前記冷媒ガスを吸い込む吸入室とが形成されるものであり、前記インジェクションポートは、前記回転軸の全回転位相において、前記圧縮機構部の前記渦巻体同士を組み合わせた構造体部分の最外面よりも内側となる前記固定スクロールの台板に設けられ、前記吸入室のみに開口するものである。

本発明に係る冷凍サイクル装置は、上記のスクロール圧縮機と凝縮器と減圧装置と蒸発器とを有し、これらが順次接続されて冷媒が循環するように構成された主回路と、前記凝縮器と前記減圧装置との間から分岐し、前記スクロール圧縮機の前記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回路と、前記インジェクション回路の流量を調整する流量調整弁と、を備えたものである。

本発明に係るスクロール圧縮機および冷凍サイクル装置によれば、インジェクション冷媒の油溜め部側への流出が抑制でき、油溜め部に溜められた冷凍機油の粘度低下に伴う信頼性の低下が抑制できるとともに、無効容積の圧縮による性能低下が抑制できる効率の高いスクロール圧縮機および冷凍サイクル装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の全体構成を示す概略縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の圧縮機構部近傍を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機における図１中のＡ−Ａ断面での揺動渦巻体の１回転中のうちθ＝０ｄｅｇの動作を示す圧縮工程図である。 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機における図１中のＡ−Ａ断面での揺動渦巻体の１回転中のうちθ＝９０ｄｅｇの動作を示す圧縮工程図である。 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機における図１中のＡ−Ａ断面での揺動渦巻体の１回転中のうちθ＝１８０ｄｅｇの動作を示す圧縮工程図である。 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機における図１中のＡ−Ａ断面での揺動渦巻体の１回転中のうちθ＝２７０ｄｅｇの動作を示す圧縮工程図である。 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機における図１中のＡ−Ａ断面での揺動渦巻体のインジェクションポート付近の１回転中のうちθ＝０ｄｅｇの動作を示す圧縮工程図である。 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機における図１中のＡ−Ａ断面での揺動渦巻体のインジェクションポート付近の１回転中のうちθ＝９０ｄｅｇの動作を示す圧縮工程図である。 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機における図１中のＡ−Ａ断面での揺動渦巻体のインジェクションポート付近の１回転中のうちθ＝１８０ｄｅｇの動作を示す圧縮工程図である。 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機における図１中のＡ−Ａ断面での揺動渦巻体のインジェクションポート付近の１回転中のうちθ＝２７０ｄｅｇの動作を示す圧縮工程図である。 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機におけるインジェクションポート開口率を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機におけるインジェクションポートの設置位置制約を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機におけるインジェクションポートの設置位置制約を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機におけるインジェクションポート設置角度を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機におけるインジェクションポート設置角度を変化させたときの回転位相とインジェクションポート開口面積との関係を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機を備えたインジェクション回路を含む冷凍サイクル装置の一例を示す図である。 本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機における図１中のＡ−Ａ断面での揺動渦巻体の１回転中のうちθ＝０ｄｅｇの動作を示す圧縮工程図である。 本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機における図１中のＡ−Ａ断面での揺動渦巻体の１回転中のうちθ＝９０ｄｅｇの動作を示す圧縮工程図である。 本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機における図１中のＡ−Ａ断面での揺動渦巻体の１回転中のうちθ＝１８０ｄｅｇの動作を示す圧縮工程図である。 本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機における図１中のＡ−Ａ断面での揺動渦巻体の１回転中のうちθ＝２７０ｄｅｇの動作を示す圧縮工程図である。 本発明の実施の形態３に係るスクロール圧縮機を示す要部説明図である。 本発明の実施の形態３に係るスクロール圧縮機における図１１Ａ中のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。 本発明の実施の形態４に係るスクロール圧縮機を示す要部説明図である。 本発明の実施の形態４に係るスクロール圧縮機における図１２Ａ中のＣ−Ｃ断面を示す断面図である。 本発明の実施の形態５に係るスクロール圧縮機を示す要部説明図である。 本発明の実施の形態５に係るスクロール圧縮機における図１３Ａ中のＤ−Ｄ断面を示す断面図である。 本発明の実施の形態６に係るスクロール圧縮機を示す要部説明図である。 本発明の実施の形態６に係るスクロール圧縮機における図１４Ａ中のＥ−Ｅ断面を示す断面図である。 本発明の実施の形態７に係るスクロール圧縮機を示す要部説明図である。 本発明の実施の形態７に係るスクロール圧縮機における図１５Ａ中のＦ−Ｆ断面を示す断面図である。 本発明の実施の形態８に係る冷凍サイクル装置の一例を示す図である。

以下、本発明の実施の形態に係るスクロール圧縮機および冷凍サイクル装置について図面などを参照しながら説明する。ここで、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、以下に記載する実施の形態の全文において共通することとする。そして、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、明細書に記載された形態に限定するものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機３０の全体構成を示す概略縦断面図である。また、図２は本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機３０の圧縮機構部８近傍を示す説明図である。

実施の形態１の低圧シェル型のスクロール圧縮機３０は、揺動スクロール１および固定スクロール２を有する圧縮機構部８と、回転軸６を介して圧縮機構部８を駆動する電動機構部１１０と、その他の構成部品とを有している。スクロール圧縮機３０は、これらの構成部品が外郭を構成する密閉容器１００の内部に収納された構成を有している。回転軸６は、密閉容器１００の内部にて電動機構部１１０からの回転力を揺動スクロール１に伝達する。揺動スクロール１は、回転軸６に偏心して連結され、電動機構部１１０の回転力により揺動運動する。スクロール圧縮機３０は、吸入された低圧冷媒ガスを密閉容器１００の内部空間に一旦取り込んでから圧縮するいわゆる低圧シェル型である。

密閉容器１００の内部には、更に、回転軸６の軸方向に電動機構部１１０を挟んで対向するようにフレーム７とサブフレーム９とが配置されている。フレーム７は、電動機構部１１０の上側に配置されて電動機構部１１０と圧縮機構部８との間に位置している。サブフレーム９は、電動機構部１１０の下側に位置している。フレーム７は、焼嵌め、溶接などによって密閉容器１００の内周面に固着されている。また、サブフレーム９は、サブフレームホルダ９ａを介して焼嵌め、溶接などによって密閉容器１００の内周面に固着されている。

サブフレーム９の下方には、上端面で回転軸６を軸方向に支承するようにして容積型ポンプを含むポンプ要素１１１が取り付けられている。ポンプ要素１１１は、密閉容器１００の底部の油溜め部１００ａに溜められた冷凍機油を圧縮機構部８の後述の主軸受７ａなどの摺動部位に供給する。

密閉容器１００には、冷媒を吸入するための吸入管１０１と、冷媒を吐出するための吐出管１０２と、インジェクション管２０１と、が設けられている。密閉容器１００内の空間への冷媒の取り込みは、吸入管１０１を通じて行われる。インジェクション管２０１は、吸入管１０１とは別に、密閉容器１００内の圧縮機構部８内に冷媒を導入するためのものである。圧縮機構部８は、インジェクション管２０１を通じて冷媒を導入するためのインジェクションポート２０２を有する。

圧縮機構部８は、吸入管１０１から吸入した冷媒を圧縮し、圧縮した冷媒を密閉容器１００内の上方に形成されている高圧部に排出する機能を有している。
圧縮機構部８は、揺動スクロール１および固定スクロール２を有している。

固定スクロール２は、フレーム７を介して密閉容器１００に固定されている。揺動スクロール１は、固定スクロール２の下側に配置されて回転軸６の後述の偏心軸部６ａに揺動自在に支持されている。

揺動スクロール１は、揺動台板１ａと、揺動台板１ａの一方の面に立てて設けられた渦巻状突起である揺動渦巻体１ｂと、を有している。固定スクロール２は、固定台板２ａと、固定台板２ａの一方の面に立てて設けられた渦巻状突起である固定渦巻体２ｂと、を有している。揺動スクロール１および固定スクロール２は、揺動渦巻体１ｂと固定渦巻体２ｂとを逆位相で組み合わせた対称渦巻形状の状態で密閉容器１００内に配置されている。

ここで、揺動渦巻体１ｂが描くインボリュート曲線の基礎円の中心を基礎円中心２０４ａとする。また、固定渦巻体２ｂが描くインボリュート曲線の基礎円の中心を基礎円中心２０４ｂとする。基礎円中心２０４ａが基礎円中心２０４ｂまわりに回転することで、後述する図３に示すように揺動渦巻体１ｂは、固定渦巻体２ｂまわりに揺動運動を行う。スクロール圧縮機３０の運転中での揺動スクロール１の運動については後に詳細を述べる。

揺動渦巻体１ｂにおいて、巻き始めを基礎円中心２０４ａから最も内側にある端部とし、巻き終わりを基礎円中心２０４ａから最も外側にある端部とする。同様に、固定渦巻体２ｂにおいて、巻き始めを基礎円中心２０４ｂから最も内側にある端部とし、巻き終わりを基礎円中心２０４ｂから最も外側にある端部とする。

揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの内向面２０５ａにおいて、固定スクロール２の固定渦巻体２ｂの外向面２０６ｂが揺動運動中に接触する最も巻き終わり側の地点を巻き終わり接触点２０７ａとする。また、固定スクロール２の固定渦巻体２ｂの内向面２０５ｂにおいて、揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの外向面２０６ａが揺動運動中に接触する最も巻き終わり側の地点を巻き終わり接触点２０７ｂとする。

基礎円中心から巻き終わりまで渦巻に沿って見た場合に、揺動渦巻体１ｂの内向面２０５ａと固定渦巻体２ｂの外向面２０６ｂとの間に複数の接触点ができる。つまり、揺動渦巻体１ｂの内向面２０５ａと固定渦巻体２ｂの外向面２０６ｂとの間隙は複数の接触点によって区切られて複数の室になる。
また、基礎円中心から巻き終わりまで渦巻に沿って見た場合に、固定渦巻体２ｂの内向面２０５ｂと揺動渦巻体１ｂの外向面２０６ａとの間に複数の接触点ができる。つまり、固定渦巻体２ｂの内向面２０５ｂと揺動渦巻体１ｂの外向面２０６ａとの間隙は複数の接触点によって区切られて複数の室になる。
なお、揺動渦巻体１ｂの巻き終わり接触点２０７ａと固定渦巻体２ｂの巻き終わり接触点２０７ｂとは、基礎円中心２０４ａおよび基礎円中心２０４ｂを挟んで反対側に配置される。揺動渦巻体１ｂと固定渦巻体２ｂとが対称渦巻形状であるので、図２に示すように、揺動渦巻体１ｂと固定渦巻体２ｂとの間には渦巻の外側から一対の室が複数形成されている。

吸入口２０８ａは、巻き終わり接触点２０７ａと固定渦巻体２ｂの外向面２０６ｂ上のある点を通り、回転軸６の軸方向である鉛直方向に平行でかつ面積が最小となる平面とする。吸入口２０８ｂは、巻き終わり接触点２０７ｂと揺動渦巻体１ｂの外向面２０６ａ上のある点を通り、回転軸６の軸方向である鉛直方向に平行でかつ面積が最小となる平面とする。

吸入室７０ａは、吸入口２０８ａ、揺動渦巻体１ｂの内向面２０５ａ、固定渦巻体２ｂの外向面２０６ｂ、揺動台板１ａ、固定台板２ａで囲まれた空間と定義される。吸入室７０ｂは、吸入口２０８ｂ、揺動渦巻体１ｂの外向面２０６ａ、固定渦巻体２ｂの内向面２０５ｂ、揺動台板１ａ、固定台板２ａで囲まれた空間と定義される。

巻き終わり側の吸入口２０８ａまたは吸入口２０８ｂから巻き始め側へ渦巻体を渦巻に沿って見た場合に固定渦巻体２ｂと揺動渦巻体１ｂとが最初に接しあう箇所がある。吸入室７０ａは、その最初に接しあう箇所と吸入口２０８ａとで挟まれた空間である。また、吸入室７０ｂは、その最初に接しあう箇所と吸入口２０８ｂとで挟まれた空間である。言い換えると、吸入室７０ａは、巻き終わり接触点２０７ａが固定渦巻体２ｂの外向面２０６ｂから離間して吸入口２０８ａが形成されている空間である。また、吸入室７０ｂは、巻き終わり接触点２０７ｂが揺動渦巻体１ｂの外向面２０６ａから離間して吸入口２０８ｂが形成されている空間である。後述するように揺動渦巻体１ｂが回転すると、固定渦巻体２ｂと揺動渦巻体１ｂとが接する位置が移動し、吸入口２０８ａまたは吸入口２０８ｂの幅も変化するため、回転により吸入室７０ａおよび吸入室７０ｂの体積は変動する。
なお、吸入口２０８ａ、２０８ｂが開口部であり、吸入室７０ａ、７０ｂは閉じられていない室である。このため、吸入室７０ａ、７０ｂは、圧力変動のほとんどない室である。

また、圧縮室７１ａは、揺動渦巻体１ｂの内向面２０５ａ、固定渦巻体２ｂの外向面２０６ｂ、揺動台板１ａ、固定台板２ａで囲まれた空間と定義される。圧縮室７１ｂは、揺動渦巻体１ｂの外向面２０６ａ、固定渦巻体２ｂの内向面２０５ｂ、揺動台板１ａ、固定台板２ａで囲まれた空間と定義される。

上述したように、巻き終わり側の吸入口２０８ａまたは吸入口２０８ｂから巻き始め側へ渦巻体を渦巻に沿って見た場合に固定渦巻体２ｂと揺動渦巻体１ｂとが接しあう箇所がある。圧縮室７１ａ、７１ｂはその２つの接しあう箇所で挟まれた空間である。後述するように揺動渦巻体１ｂが回転すると、固定渦巻体２ｂと揺動渦巻体１ｂとが接する位置が移動し、回転により圧縮室７１ａ、７１ｂの体積は変動する。
なお、圧縮室７１ａ、７１ｂは、閉じられた空間であり、体積変動する。このため、圧縮室７１ａ、７１ｂは、回転軸６の回転とともに圧力変動が発生する室である。

つまり、図２に示す状態では、最外室が吸入室７０ａ、７０ｂであり、それ以外の室が圧縮室７１ａ、７１ｂである。
このように、揺動スクロール１および固定スクロール２は、それぞれが揺動台板１ａまたは固定台板２ａ上に設けられた揺動渦巻体１ｂまたは固定渦巻体２ｂを有し、相互の揺動渦巻体１ｂおよび固定渦巻体２ｂが組み合わされて圧縮室７１ａ、７１ｂを含む複数の室を形成する。

固定スクロール２の固定台板２ａにおいて揺動スクロール１とは反対側の面には、バッフル４が固定されている。バッフル４には、固定スクロール２の吐出口２ｃに連通する貫通孔が形成され、その貫通孔には吐出バルブ１１が設けられている。そして、この吐出口２ｃを覆うように吐出マフラ１２が取り付けられている。

フレーム７は固定スクロール２を固定配置し、揺動スクロール１に作用するスラスト力を軸方向に支持するスラスト面を有している。また、フレーム７には、吸入管１０１から吸入された冷媒を圧縮機構部８内に導く開口部７ｃ、７ｄが貫通形成されている。

回転軸６に回転駆動力を供給する電動機構部１１０は、電動機固定子１１０ａと電動機回転子１１０ｂとを有している。電動機固定子１１０ａは、外部から電力を得るために、フレーム７と電動機固定子１１０ａとの間に存在する図示しないガラス端子に図示しないリード線で接続されている。また、電動機回転子１１０ｂは、回転軸６に焼嵌めなどによって固定されている。また、スクロール圧縮機３０の回転系全体のバランシングを行うため、回転軸６には、第１バランスウェイト６０が固定されているとともに、電動機回転子１１０ｂには、第２バランスウェイト６１が固定されている。

回転軸６は、回転軸６の上部の偏心軸部６ａと、主軸部６ｂと、回転軸６の下部の副軸部６ｃと、で構成されている。偏心軸部６ａには、スライダー５と揺動軸受１ｃとを介して揺動スクロール１が嵌め合わされ、冷凍機油による油膜を介して揺動軸受１ｃと摺動する。揺動軸受１ｃは、銅鉛合金などの滑り軸受に使用される軸受材料を圧入するなどしてボス部１ｄ内に固定されていて、回転軸６の回転により揺動スクロール１が揺動運動するようになっている。主軸部６ｂは、フレーム７に設けられたボス部７ｂの内周に配置された主軸受７ａにスリーブ１３を介して嵌め合わされ、冷凍機油による油膜を介して主軸受７ａと摺動する。主軸受７ａは、銅鉛合金などの滑り軸受に使用される軸受材料を圧入するなどしてボス部７ｂ内に固定されている。

サブフレーム９の上部には、玉軸受からなる副軸受１０を備え、電動機構部１１０の下方で回転軸６を半径方向に軸支する。なお、副軸受１０は、玉軸受以外の別の軸受構成によって軸支してもよい。副軸部６ｃは、副軸受１０と嵌め合わされ、副軸受１０と摺動する。主軸部６ｂおよび副軸部６ｃの軸心は、回転軸６の軸心と一致している。

実施の形態１では、圧縮機構部８といったスクロール圧縮要素の揺動運動によって形成される空間を以下のように定義する。密閉容器１００内のハウジング空間であり、フレーム７より電動機回転子１１０ｂ側の空間を第１空間７２とする。また、フレーム７の内壁と固定台板２ａとにより形成される空間を第２空間７３とする。また、固定台板２ａより吐出管１０２側の空間を第３空間７４とする。

次に、図３Ａ〜図３Ｄを用いて圧縮機構部８の動作について説明する。
図３Ａは、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機３０における図１中のＡ−Ａ断面での揺動渦巻体１ｂの１回転中のうちθ＝０ｄｅｇの動作を示す圧縮工程図である。図３Ｂは、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機３０における図１中のＡ−Ａ断面での揺動渦巻体１ｂの１回転中のうちθ＝９０ｄｅｇの動作を示す圧縮工程図である。図３Ｃは、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機３０における図１中のＡ−Ａ断面での揺動渦巻体１ｂの１回転中のうちθ＝１８０ｄｅｇの動作を示す圧縮工程図である。図３Ｄは、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機３０における図１中のＡ−Ａ断面での揺動渦巻体１ｂの１回転中のうちθ＝２７０ｄｅｇの動作を示す圧縮工程図である。

回転位相θは、圧縮開始時の揺動渦巻体１ｂの基礎円中心を２０４ａ’とした時の基礎円中心２０４ａ’と固定渦巻体２ｂの基礎円中心２０４ｂとを結ぶ直線と、あるタイミングでの揺動渦巻体１ｂの基礎円中心２０４ａと固定渦巻体２ｂの基礎円中心２０４ｂを結ぶ直線と、が成す角度と定義する。つまり、回転位相θは、圧縮開始時に０ｄｅｇであり、０ｄｅｇから３６０ｄｅｇまで変動する。図３Ａ〜図３Ｄは、それぞれ揺動渦巻体１ｂが回転位相θ＝０ｄｅｇ→９０ｄｅｇ→１８０ｄｅｇ→２７０ｄｅｇと揺動運動する状況を表している。

密閉容器１００に設けられた図示しないガラス端子に通電されると、電動機回転子１１０ｂにより回転軸６が回転する。そして、その回転力が偏心軸部６ａを介して揺動軸受１ｃに伝わり、揺動軸受１ｃから揺動スクロール１に伝えられ、揺動スクロール１は、揺動運動を行う。吸入管１０１から密閉容器１００内に吸入された冷媒ガスは、吸入室７０ａ、７０ｂに取り込まれる。

図３Ａの状態は、最外室が閉じられて冷媒の吸入が完了した状態を示しており、最外室を含む全室が圧縮室７１ａ、７１ｂである。この場合には、最外室の圧縮室７１ａ、７１ｂに着目すると、これらの圧縮室７１ａ、７１ｂは、揺動スクロール１の揺動運動に伴い、外周部から中心方向に移動しながら容積を減じる。圧縮室７１ａ、７１ｂ内の冷媒ガスは、圧縮室７１ａ、７１ｂの容積の減少に伴い、圧縮される。

一般に、スクロール圧縮機３０では、揺動渦巻体１ｂおよび固定渦巻体２ｂの外周側終端からインボリュート曲線に沿って渦巻中心側に向かうと、２つの渦巻体が複数の接触点で接している。図３Ａに示すように、巻き終わり接触点２０７ａが外向面２０６ｂと接触しているとき、また、巻き終わり接触点２０７ｂが外向面２０６ａと接触しているときは、吸入を完了した時点であり、この時点では吸入口２０８ａ、２０８ｂが閉じており、最外室が吸入室７０ａ、７０ｂではない。

図３Ａに示すように、吸入を完了した時点では、揺動渦巻体１ｂの内向面２０５ａと固定渦巻体２ｂの外向面２０６ｂとの最初の接触点である巻き終わり接触点２０７ａから、２つ目の接触点２０９ａまでは閉じた空間となる。また、吸入を完了した時点では、揺動渦巻体１ｂの外向面２０６ａと固定渦巻体２ｂの内向面２０５ｂとの最初の接触点である巻き終わり接触点２０７ｂから、２つ目の接触点２０９ｂまでは閉じた空間となる。しかし、吸入の完了直前または完了直後に僅かに吸入口２０８ａ、２０８ｂが開くと、吸入を完了した時点における外側から２つ目の接触点２０９ａ、２０９ｂが最も外側の接触点となり、吸入口２０８ａ、２０８ｂと連通する。

吸入室７０ａ、７０ｂは揺動渦巻体１ｂの回転によって容積が変化する空間である。すなわち、吸入室７０ａ、７０ｂは、回転位相θの増加に伴い、図３Ｂ→図３Ｃ→図３Ｄに示されるように、揺動渦巻体１ｂおよび固定渦巻体２ｂの略接線方向に沿って容積を拡大する。容積の拡大により、吸入室７０ａ、７０ｂは、密閉容器１００内の冷媒ガスを吸入する。図３Ａの時点で吸入口２０８ａ、２０８ｂが無くなり、容積が最大になると同時に、吸入室７０ａ、７０ｂは圧縮室７１ａ、７１ｂに移行する。

圧縮室７１ａ、７１ｂは、渦巻の形状により、中心になるほど容積が小さくなり、上述したように回転軸６の回転により容積が変化し、圧縮室７１ａ、７１ｂ内に吸入された冷媒を圧縮する。最も中央にある圧縮室７１ａ、７１ｂは、図１に示す吐出口２ｃと連通している。吐出口２ｃでは、圧縮された冷媒が吐出バルブ１１を経て吐出マフラ１２内に吐出され、その後に第３空間７４に吐出される。

次に、図１および図２を参照して本発明の特徴部分であるインジェクションポート２０２について説明する。
固定台板２ａには、吸入室７０ａ、７０ｂに１対のインジェクションポート２０２が穴加工により形成されている。各インジェクションポート２０２へはスクロール圧縮機３０の外部よりインジェクション管２０１を経由して液または二相冷媒が流入する。ここで、各インジェクションポート２０２は、１回転中で圧縮室７１ａ、７１ｂには開口せず、吸入室７０ａ、７０ｂのみにしか開口しない位置に穴加工されている。

固定台板２ａに形成されたインジェクションポート２０２は、回転軸６の回転によって揺動渦巻体１ｂの軸方向端部である歯先としての固定台板２ａ側の端部によって開口と閉塞が繰り返される。径方向ポートの幅が揺動渦巻体１ｂの渦巻体厚さより狭ければ、回転軸６のある回転角の範囲でインジェクションポート２０２は完全に閉じられる。ここでの揺動渦巻体１ｂの渦巻体厚さとは、揺動渦巻体１ｂのインボリュート曲線によって描かれる内向面２０５ａと外向面２０６ａの最近接距離である。
インジェクションポート２０２は、回転軸６の全回転位相において、圧縮機構部８の揺動渦巻体１ｂおよび固定渦巻体２ｂ同士を組み合わせた構造体部分の最外面よりも内側に設けられている。

ここで、吸入室７０ａに連通するインジェクションポート２０２をインジェクションポート２０２ａとし、吸入室７０ｂに連通するインジェクションポート２０２をインジェクションポート２０２ｂとする。なお、以降の図においてインジェクションポート２０２ａ、２０２ｂは、その位置を明確に示す観点から、揺動渦巻体１ｂとの位置関係によらず、常に白丸で図示している。

揺動渦巻体１ｂの軸方向端部である歯先は、相対する固定台板２ａと摺動するように接しており、また、固定渦巻体２ｂの軸方向端部である歯先は、相対する揺動台板１ａと摺動するように接している。これにより、吸入室７０ａ、７０ｂおよび圧縮室７１ａ、７１ｂがシールされる。揺動渦巻体１ｂおよび固定渦巻体２ｂの厚さは、強度の点からある程度の厚みを有するように形成され、シールする歯先部分は厚み分の幅を有した平坦な面となっている。

以下、図４、図５を参照して、インジェクションポート２０２の開閉動作ついて説明する。図４では吸入室７０ａに連通するインジェクションポート２０２ａのみについて示しているが、吸入室７０ｂに連通するインジェクションポート２０２ｂについても同様に開閉動作する。

図４Ａは、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機３０における図１中のＡ−Ａ断面での揺動渦巻体１ｂのインジェクションポート２０２ａ付近の１回転中のうちθ＝０ｄｅｇの動作を示す圧縮工程図である。図４Ｂは、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機３０における図１中のＡ−Ａ断面での揺動渦巻体１ｂのインジェクションポート２０２ａ付近の１回転中のうちθ＝９０ｄｅｇの動作を示す圧縮工程図である。図４Ｃは、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機３０における図１中のＡ−Ａ断面での揺動渦巻体１ｂのインジェクションポート２０２ａ付近の１回転中のうちθ＝１８０ｄｅｇの動作を示す圧縮工程図である。図４Ｄは、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機３０における図１中のＡ−Ａ断面での揺動渦巻体１ｂのインジェクションポート２０２ａ付近の１回転中のうちθ＝２７０ｄｅｇの動作を示す圧縮工程図である。図５は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機３０におけるインジェクションポート開口率を示す説明図である。

インジェクションポート２０２ａの開口率は、インジェクションポート２０２ａの全面積に対する、吸入室７０ａに開口するインジェクションポート２０２ａの面積の比率である。

回転位相θ＝０ｄｅｇでは、図４Ａに示すようにインジェクションポート２０２ａは揺動渦巻体１ｂによって完全に閉塞している。このときの最外室は、圧縮室７１ａである。回転位相θが進むと、回転位相θ＝１１０ｄｅｇあたりからインジェクションポート２０２ａは吸入室７０ａに開口し始め、徐々に開口率は上昇して行き、回転位相θ＝１３０ｄｅｇあたりで完全に開口する。さらに回転位相θが進み、回転位相θ＝３５０ｄｅｇあたりでインジェクションポート２０２ａは、揺動渦巻体１ｂによって完全に閉塞する。この間、回転位相θ＝１８０ｄｅｇ、２７０ｄｅｇでは、図４Ｃ、図４Ｄに示すように、インジェクションポート２０２ａは吸入室７０ａに完全に開口している。回転位相θ＝３６０ｄｅｇ以降は上記動作を再び繰り返す。

すなわち、インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂは、揺動スクロール１の揺動運動に伴い一方の揺動渦巻体１ｂまたは固定渦巻体２ｂの巻き終わり接触点２０７ａ、２０７ｂが他方の揺動渦巻体１ｂまたは固定渦巻体２ｂから離間して吸入室７０ａ、７０ｂが形成されたときのみ開口する。
また、インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂは、揺動スクロール１の揺動運動に伴い一方の揺動渦巻体１ｂまたは固定渦巻体２ｂの巻き終わり接触点２０７ａ、２０７ｂが他方の揺動渦巻体１ｂまたは固定渦巻体２ｂに接触している間にわたって揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂに覆われて閉塞される。

以下に、インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂの設置位置について説明する。
図６Ａは、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機３０におけるインジェクションポート２０２ａの設置位置制約を示す説明図である。図６Ａは、吸入室７０ａに開口するインジェクションポート２０２ａまわりを示す拡大図である。

最外室を形成する揺動渦巻体１ｂの外向面２０６ａよりも径方向外側の位置は、第２空間７３に面しており、この空間は回転軸６の一回転中で吸入室７０ａにも圧縮室７１ａにもならない領域である。このため、この位置にインジェクションポート２０２ａがあると、インジェクションポート２０２ａが揺動渦巻体１ｂをまたぎ、１回転中のある回転位相θでインジェクション冷媒が第２空間７３に漏れだす。したがって、インジェクションポート２０２ａは、回転軸６のいかなる回転位相θにおいても、水平方向平面からみて、揺動渦巻体１ｂの外向面２０６ａと交差してはならない。以上より、インジェクションポート２０２ａの外径をＤ、インジェクションポート２０２ａの中心の固定渦巻体２ｂの外向面２０６ｂからの距離をＬｏ、揺動渦巻体１ｂの渦巻体厚さをｔｏとしたとき、「Ｌｏ＜ｔｏ−Ｄ／２」式（１）である必要がある。

また、図６Ｂは、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機３０におけるインジェクションポート２０２ｂの設置位置制約を示す説明図である。図６Ｂは、吸入室７０ｂに開口するインジェクションポート２０２ｂのまわりを示す拡大図である。

最外室を形成する揺動渦巻体１ｂの内向面２０５ｂよりも径方向内側の位置は、圧縮室７１ａに面している。このため、この位置にインジェクションポート２０２ｂがあるとインジェクションポート２０２ｂが揺動渦巻体１ｂをまたぎ、１回転中のある回転位相θでインジェクション冷媒が圧縮室７１ｂに漏れだす。したがって、インジェクションポート２０２ｂは、回転軸６のいかなる回転位相θにおいても、水平方向平面からみて、揺動渦巻体１ｂの内向面２０５ｂと交差してはならない。以上より、インジェクションポート２０２ｂの外径をＤ、インジェクションポート２０２ｂの中心の固定渦巻体２ｂの内向面２０５ｂからの距離をＬｉ、揺動渦巻体１ｂの渦巻体厚さをｔｏとしたとき、「Ｌｉ＜ｔｏ−Ｄ／２」式（２）である必要がある。

次に、インジェクションポート設置角度αの範囲について説明する。
図７は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機３０におけるインジェクションポート設置角度αを示す説明図である。

インジェクションポート２０２ａの設置角度αは、回転位相θ＝０ｄｅｇのときの巻き終わり接触点２０７ａと基礎円中心２０４ｂとを結ぶ直線と、インジェクションポート２０２ａの中心と基礎円中心２０４ｂとを結ぶ直線と、がなす角度である。
図示はしないが、インジェクションポート２０２ｂにおけるインジェクションポート設置角度αも同様にして、回転位相θ＝０ｄｅｇのときの巻き終わり接触点２０７ｂと基礎円中心２０４ａとを結ぶ直線と、インジェクションポート２０２ｂの重心と基礎円中心２０４ａとを結ぶ直線と、がなす角度である。

設置角度αは大きくとる方が、当然ながらインジェクションポート２０２ａ、２０２ｂからインジェクションされた冷媒は、吸入口２０８ａ、２０８ｂを経由して第２空間７３に漏れ難くなる。このため、設置角度αは、大きくとる方が望ましいが、設置角度αを大きくとるにはＬｏおよびＬｉを大きくとる必要がある。
しかし、式（１）、式（２）の制約によりαには上限があり、実際にαのとり得る範囲は最大で１１０ｄｅｇ程度である。

次に、インジェクションポート設置角度αとインジェクションポート開口面積の関係について説明する。
図８は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機３０におけるインジェクションポート設置角度αを変化させたときの回転位相θとインジェクションポート開口面積との関係を示す説明図である。

実線は、設置角度αが大きい場合、破線は設置角度αが小さい場合を示している。設置角度αが大きい場合は前述のようにＬｏおよびＬｉが大きくなり、また式（１）、式（２）の制約から必然的にインジェクションポート２０２ａ、２０２ｂの外径Ｄを小さくせざるを得ない。
一方、設置角度αが小さい場合はＬｏおよびＬｉは小さくてよく、またインジェクションポート２０２ａ、２０２ｂの外径Ｄを大きくとることができる。したがってインジェクションポート設置角度αを大きくしすぎると、ＬｏおよびＬｉが大きくなることで狭い回転位相範囲しかインジェクションポート２０２ａ、２０２ｂが吸入室７０ａ、７０ｂに開口しない上に、インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂの外径Ｄも小さいことで、１回転中のインジェクション量が少なくなってしまう。このため、ある程度インジェクション量を多くするためには、インジェクションポート設置角度αは０ｄｅｇから６０ｄｅｇ程度の範囲に設けることが望ましい。

図９は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機３０を備えたインジェクション回路３４を含む冷凍サイクル装置３００の一例を示す図である。

図９に示す冷凍サイクル装置３００は、スクロール圧縮機３０と、凝縮器３１と、減圧装置としての膨張弁３２と、蒸発器３３と、を有し、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回路を備えている。
また、冷凍サイクル装置３００は、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３０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膨張弁３４ａが設けられており、吸入室７０ａ、７０ｂにインジェクションする流量を調整可能となっている。
膨張弁３２の開度、膨張弁３４ａの開度およびスクロール圧縮機３０の回転数は、図示しない制御装置によって制御される。

なお、冷凍サイクル装置３００に更に図示しない四方弁を設け、冷媒の流れ方向を逆に切り替えるようにしてもよい。この場合、スクロール圧縮機３０の下流側に設置した凝縮器３１を室内機側、蒸発器３３を室外機側とすれば暖房運転となり、凝縮器３１を室外機側、蒸発器３３を室内機側とすれば冷房運転となる。インジェクション運転を行うのは通常暖房運転時であるが、冷房運転時にインジェクション運転をしても構わない。

以下では、スクロール圧縮機３０、凝縮器３１、膨張弁３２および蒸発器３３を有する回路を主回路、この主回路を循環する冷媒を主冷媒と記載する。また、インジェクション回路３４を流れる冷媒をインジェクション冷媒と記載する。

次に冷媒の流れについて説明する。
（主冷媒の流れ）
主回路においては、スクロール圧縮機３０から吐出された主冷媒が、凝縮器３１、膨張弁３２および蒸発器３３を経由してスクロール圧縮機３０に戻る。スクロール圧縮機３０に戻る冷媒は、吸入管１０１から密閉容器１００内に流入する。

吸入管１０１から密閉容器１００内の第１空間７２に流入した低圧冷媒は、フレーム７内に設置された２つの開口部７ｃ、７ｄを通って第２空間７３に流入する。第２空間７３に流入した低圧冷媒は、圧縮機構部８の揺動渦巻体１ｂおよび固定渦巻体２ｂの相対的な揺動動作に伴って吸入室７０ａ、７０ｂへと吸い込まれる。吸入室７０ａ、７０ｂに吸い込まれた主冷媒は、揺動渦巻体１ｂおよび固定渦巻体２ｂの相対的な動作に伴う圧縮室７１ａ、７１ｂの幾何学的な容積変化によって低圧から高圧へと昇圧される。そして、高圧となった主冷媒は、吐出バルブ１１を押し開けて吐出マフラ１２内に吐出され、その後、第３空間７４に吐出され、吐出管１０２から高圧冷媒としてスクロール圧縮機３０の外部へと吐出される。

（インジェクション冷媒の流れ）
スクロール圧縮機３０から吐出され、凝縮器３１を通過した主冷媒の一部であるインジェクション冷媒は、インジェクション回路３４に流入し、膨張弁３４ａを経てスクロール圧縮機３０のインジェクション管２０１に流入する。インジェクション管２０１に流入した液または二相のインジェクション冷媒は、図示しない配管にて２つに分岐し、２箇所のインジェクションポート２０２ａ、２０２ｂのそれぞれに流入する。インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂに流入した冷媒は、上述したように圧縮機構部８内の吸入室７０ａ、７０ｂに流入するか、揺動渦巻体１ｂによって遮断されることになる。

上述の特許文献１に開示された技術では、吐出温度を下げることを目的としてインジェクションを行う場合、液冷媒を吸入室から離れたインジェクションポートからインジェクションするようにしていた。このため、吸入室に入りきらなかった液冷媒が密閉容器底部に流れ落ち、油溜め部の冷凍機油が希釈されることがあった。

これに対し、実施の形態１では、インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂの出口は直接、吸入室７０ａ、７０ｂに開口するようにし、インジェクション冷媒が油溜め部１００ａに流入することを抑制している。このため、実施の形態１では、液または二相の冷媒を多量にインジェクションすることが可能であり、大幅な吐出温度の低減が可能である。

また、上述の特許文献２に開示された技術のような、インジェクションポートが常に圧縮室に連通する構成のスクロール圧縮機であったり、または特許文献３に開示された技術のような、インジェクションポートが１回転中の大部分の回転位相θで圧縮室に連通する構成のスクロール圧縮機であったりすると、インジェクションポートが冷媒の圧縮に寄与しない無効容積となる。このため、インジェクションを行わない運転時において、無効容積に滞留する冷媒を圧縮する際に無駄な仕事が発生し、スクロール圧縮機の性能が低下する課題がある。

これに対し、実施の形態１では、インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂの出口は直接、吸入室７０ａ、７０ｂに開口するようにした。このため、インジェクション冷媒は、油溜め部１００ａに流出し難くなり、油溜め部１００ａに溜められた冷凍機油が希釈されることを抑制できる。
また、インジェクションポート２０２が圧縮室７１ａ、７１ｂには開口せず、吸入室７０ａ、７０ｂのみに開口しているので、１回転中の全回転位相θで無効容積を圧縮しない。このため、スクロール圧縮機３０の性能の損失を抑えることができ、高効率なスクロール圧縮機３０を得ることができる。
なお、上記では、吸入室７０ａ、７０ｂのいずれにもインジェクションポート２０２ａ、２０２ｂを設けたため、吐出温度の低減に優れるが、いずれか一方にのみインジェクションポートを設ける構成としても、ある程度の吐出温度の低減が可能である。すなわち、スクロール圧縮機３０が上記のようなインジェクションポートを少なくとも１つ有すればよい。
ここまでインジェクションする冷媒は、液または二相冷媒としたが、吸入冷媒よりも温度が低いガス冷媒をインジェクションしてもよい。

実施の形態２．
実施の形態２は、揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂと固定スクロール２の固定渦巻体２ｂとの組み合わせ方が実施の形態１と異なるものである。実施の形態２では、その特徴部分のみを説明し、他の部分の説明を省略する。

図１０Ａは、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機３０における図１中のＡ−Ａ断面での揺動渦巻体１ｂの１回転中のうちθ＝０ｄｅｇの動作を示す圧縮工程図である。図１０Ｂは、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機３０における図１中のＡ−Ａ断面での揺動渦巻体１ｂの１回転中のうちθ＝９０ｄｅｇの動作を示す圧縮工程図である。図１０Ｃは、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機３０における図１中のＡ−Ａ断面での揺動渦巻体１ｂの１回転中のうちθ＝１８０ｄｅｇの動作を示す圧縮工程図である。図１０Ｄは、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機３０における図１中のＡ−Ａ断面での揺動渦巻体１ｂの１回転中のうちθ＝２７０ｄｅｇの動作を示す圧縮工程図である。
図１０Ａ〜図１０Ｄには、揺動渦巻体１ｂが回転位相θ＝０ｄｅｇ→９０ｄｅｇ→１８０ｄｅｇ→２７０ｄｅｇと揺動運動する状況が表されている。

実施の形態１では、揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂと固定スクロール２の固定渦巻体２ｂとを逆位相で組み合わせていた。これに対し、実施の形態２は、揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂと固定スクロール２の固定渦巻体２ｂとを同位相で組み合わせている。そして、巻き終わり接触点２０７ａ、２０７ｂを基礎円中心２０４ｂに対して逆位相ではなく同位相にして、圧縮機構部８を非対称渦巻形状としている。

実施の形態２においては、実施の形態１と同様、回転位相θ＝０ｄｅｇ→９０ｄｅｇ→１８０ｄｅｇ→２７０ｄｅｇと変化する状況において、インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂは吸入室７０ａ、７０ｂのみに開口する。

このように構成することで、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、以下の効果が得られる。
すなわち、実施の形態１と同様に、圧縮室７１ａ、７１ｂへのインジェクション冷媒の流入を完全に防ぎ、インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂによる無効容積を０にすることができる。また、油溜め部１００ａに溜められた冷凍機油の粘度低下に伴うスクロール圧縮機３０の信頼性の低下を抑制することができる。
また、実施の形態２では、２箇所のインジェクションポート２０２ａ、２０２ｂの位置が互いに近接するため、インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂの位置が離れていた実施の形態１に比べてインジェクション管２０１を簡略化することができ、より簡便な構造でインジェクションの効果を得ることができる。
なお、インジェクションポートを２箇所設けることが望ましいが、いずれか１箇所としても、ある程度の吐出温度の低減が可能である。

実施の形態３．
実施の形態３は、インジェクションポート２０２ａの開口方向に関するものである。実施の形態３では、その特徴部分のみを説明し、他の部分の説明を省略する。

図１１Ａは、本発明の実施の形態３に係るスクロール圧縮機３０を示す要部説明図である。図１１Ｂは、本発明の実施の形態３に係るスクロール圧縮機３０における図１１Ａ中のＢ−Ｂ断面を示す断面図である。

実施の形態３では、インジェクションポート２０２ａが回転軸６の軸方向に対して傾斜して固定台板２ａに形成されている。その傾斜方向は、インジェクションポート２０２ａの入口から出口に向かうに従って、渦巻に沿って冷媒が圧縮される方向である渦巻方向の奥側に傾斜している。なお、インジェクションポート２０２ｂも、インジェクションポート２０２ａと同様の構成となっている。

このように構成することで、実施の形態１の効果に加えて更に以下の効果が得られる。
すなわち、インジェクション冷媒がインジェクションポート２０２ａ、２０２ｂから吸入口２０８ａ、２０８ｂとは逆側の渦巻の奥側に向かって噴出する。このため、インジェクション冷媒が吸入口２０８ａ、２０８ｂおよび第２空間７３を経由して第１空間７２へ流出するのを抑制し、スクロール圧縮機３０の信頼性を更に向上できる。

実施の形態４．
実施の形態４は、インジェクションポート２０２の開口方向に関するものである。実施の形態４では、その特徴部分のみを説明し、他の部分の説明を省略する。

図１２Ａは、本発明の実施の形態４に係るスクロール圧縮機３０を示す要部説明図である。図１２Ｂは、本発明の実施の形態４に係るスクロール圧縮機３０における図１２Ａ中のＣ−Ｃ断面を示す断面図である。

実施の形態４では、インジェクションポート２０２ａの開口方向を揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの壁面である内向面２０５ａまたは固定スクロール２の固定渦巻体２ｂの壁面である外向面２０６ｂに向くようにしている。図１２Ｂでは一例として、インジェクションポート２０２ａが固定渦巻体２ｂの壁面である外向面２０６ｂ側に向き、固定渦巻体２ｂに向けてインジェクション冷媒を噴き出す場合を挙げている。なお、インジェクションポート２０２ｂも、インジェクションポート２０２ａと同様の構成となっている。

このように構成することで、実施の形態１の効果に加えて更に以下の効果が得られる。
すなわち、インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂから噴出されたインジェクション冷媒は、揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの内向面２０５ａまたは固定スクロール２の固定渦巻体２ｂの外向面２０６ｂに衝突し、衝突の衝撃で微粒子化する。このように、インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂから噴出されたインジェクション冷媒が圧縮機構部８内で微粒子化することで、拡散され易くなり吸入室７０ａ、７０ｂ内で主冷媒との混合が促進される。そうすると、吸入室７０ａ、７０ｂ内に主冷媒とともに取り込まれた冷凍機油が液冷媒によって希釈されることが無く、吸入室７０ａ、７０ｂおよび圧縮室７１ａ、７１ｂ内のシール性を保つことができる。

実施の形態５．
実施の形態５は、インジェクションポート２０２の流路縦断面形状に関するものである。実施の形態５では、その特徴部分のみを説明し、他の部分の説明を省略する。

図１３Ａは、本発明の実施の形態５に係るスクロール圧縮機３０を示す要部説明図である。図１３Ｂは、本発明の実施の形態５に係るスクロール圧縮機３０における図１３Ａ中のＤ−Ｄ断面を示す断面図である。

実施の形態５では、インジェクションポート２０２ａは、流路面積がインジェクションポート２０２ａの入口から出口に向かうに従って縮小する先細り形状に形成されており、インジェクションポート２０２ａの出口の冷媒流速が大きくなる様にしている。なお、インジェクションポート２０２ｂも、インジェクションポート２０２ａと同様の構成となっている。

このように構成することで、実施の形態１の効果に加えて更に以下の効果が得られる。
すなわち、インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂからは微粒子状となった液または二相冷媒がインジェクションされ、冷媒流速が高速となることでより微粒化される。これにより、インジェクションされた冷媒が拡散され易くなり、吸入室７０ａ、７０ｂ内で主冷媒との混合が促進される。そうすると、吸入室７０ａ、７０ｂ内に主冷媒とともに取り込まれた冷凍機油が液冷媒によって希釈されることが無く、吸入室７０ａ、７０ｂおよび圧縮室７１ａ、７１ｂ内のシール性を保つことができる。

実施の形態６．
実施の形態６では、インジェクションポート２０２ａは、揺動渦巻体１ｂの延出する方向に沿って複数並んで形成されている。実施の形態６では、その特徴部分のみを説明し、他の部分の説明を省略する。

図１４Ａは、本発明の実施の形態６に係るスクロール圧縮機３０を示す要部説明図である。図１４Ｂは、本発明の実施の形態６に係るスクロール圧縮機３０における図１４Ａ中のＥ−Ｅ断面を示す断面図である。

実施の形態６では、インジェクションポート２０２ａは、揺動渦巻体１ｂの延出する方向に沿って複数並んで形成されている。図１４では、インジェクションポート２０２ａが３つ形成された構成を示している。なお、インジェクションポート２０２ｂも、インジェクションポート２０２ａと同様の構成となっている。

このように構成することで、実施の形態１の効果に加えて更に以下の効果が得られる。
すなわち、揺動回転時にインジェクションポート２０２ａ、２０２ｂが揺動渦巻体１ｂをまたがずに、大面積のインジェクションポート２０２ａ、２０２ｂが設置でき、インジェクション冷媒の流路面積を確保して、必要十分なインジェクション量を得ることができる。

実施の形態７．
実施の形態７は、インジェクションポート２０２の流路横断面形状に関するものである。実施の形態７では、その特徴部分のみを説明し、他の部分の説明を省略する。

図１５Ａは、本発明の実施の形態７に係るスクロール圧縮機３０を示す要部説明図である。図１５Ｂは、本発明の実施の形態７に係るスクロール圧縮機３０における図１５Ａ中のＦ−Ｆ断面を示す断面図である。

実施の形態７では、インジェクションポート２０２ａの流路横断面形状は、揺動渦巻体１ｂの延出する方向に沿って長い扁平形状としている。なお、インジェクションポート２０２ｂも、インジェクションポート２０２ａと同様の構成となっている。

このように構成することで、実施の形態１と同様の効果が得られる。すなわち、揺動回転時にインジェクションポート２０２ａ、２０２ｂが揺動渦巻体１ｂをまたがずに、大面積のインジェクションポート２０２ａ、２０２ｂが設置でき、インジェクション冷媒の流路面積を確保して、必要十分なインジェクション量を得ることができる。

なお、上記各実施の形態においてそれぞれ別の実施の形態として説明したが、各実施の形態の特徴的な構成を適宜組み合わせてスクロール圧縮機３０を構成してもよい。たとえば、圧縮機構部８を非対称渦巻形状とした実施の形態２と、インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂの流路縦断面形状を特定した実施の形態５と、を組み合わせ、図１０Ａ〜図１０Ｄに示したインジェクションポート２０２ａ、２０２ｂの流路縦断面形状を図１３Ｂに示したような先細り形状としてもよい。

実施の形態８．
実施の形態１では、冷媒をインジェクションするようにしていた。これに対し、実施の形態８は、冷媒と冷凍機油とを選択してインジェクションできるようにしたものである。実施の形態８では、その特徴部分のみを説明し、他の部分の説明を省略する。

図１６は、本発明の実施の形態８に係る冷凍サイクル装置３００の一例を示す図である。

実施の形態８の冷凍サイクル装置３００は、図９に示す構成に加えて更に、スクロール圧縮機３０の下流側に配置され、主冷媒から冷凍機油を分離させる油分離器３５と、油分離器３５により分離された油をスクロール圧縮機３０に戻すための油インジェクション回路３６と、を備えている。
また、油インジェクション回路３６には、流量調整を行う第１油流量調整弁としての制御弁３７が設けられており、スクロール圧縮機３０に戻す冷凍機油の量がコントロールされてスクロール圧縮機３０に戻されるようになっている。スクロール圧縮機３０には、上記実施の形態１〜７のいずれかのスクロール圧縮機３０が用いられる。

実施の形態８では、更に、一端が油インジェクション回路３６に接続され、他端がインジェクション回路３４に接続された油インジェクション管３８と、油インジェクション管３８に設けられた第２油流量調整弁としての制御弁３９と、を備えている。
制御弁３７、３９はたとえば電子式膨張弁で構成される。膨張弁３２の開度、膨張弁３４ａの開度、制御弁３７の開度、制御弁３９の開度およびスクロール圧縮機３０の回転数は図示しない制御装置によって制御される。

以上の構成によれば、インジェクション回路３４から液冷媒または二相冷媒をスクロール圧縮機３０のインジェクションポート２０２にインジェクションする場合は、膨張弁３４ａを開き、制御弁３７、３９を閉じる。また、油インジェクション回路３６から冷凍機油をスクロール圧縮機３０のインジェクションポート２０２にインジェクションする場合は、制御弁３９を開き、膨張弁３４ａおよび制御弁３７を閉じる。これにより、油分離器３５で分離された冷凍機油は、油インジェクション管３８を介してスクロール圧縮機３０のインジェクションポート２０２からインジェクションされる。
また、油インジェクション回路３６から冷凍機油をスクロール圧縮機３０の吸入側に戻す場合は、制御弁３７を開き、膨張弁３４ａおよび制御弁３９を閉じる。これにより、油分離器３５で分離された冷凍機油が油インジェクション回路３６からスクロール圧縮機３０の吸入側に戻される。

このように実施の形態８では、スクロール圧縮機３０に液または二相冷媒をインジェクションするか、冷凍機油をインジェクションするかを選択できる。このため、揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂおよび固定スクロール２の固定渦巻体２ｂからの歯先漏れの影響が大きい低速領域では、冷凍機油をインジェクションポート２０２からインジェクションすることで揺動渦巻体１ｂおよび固定渦巻体２ｂが構成する圧縮室７１ａ、７１ｂのシール性が高くなり、スクロール圧縮機３０の性能を向上させることができる。
また、膨張弁３４ａ、制御弁３９を両方開けて、インジェクションポート２０２から冷媒と冷凍機油をインジェクションしてもよい。このような構成にすることで、インジェクション時に摺動部位のシール性を向上させることができる。
また、油溜め部１００ａの冷凍機油が不足する時には制御弁３７、制御弁３９の両方を開け、スクロール圧縮機３０内に冷凍機油を戻してもよい。
また、高速領域では、液または二相冷媒をインジェクションすることで吐出温度を下げることができる。

以上の実施の形態１〜８によると、スクロール圧縮機３０は、吸入管１０１を通じて冷媒ガスが取り込まれる密閉容器１００を備えている。密閉容器１００内に設けられ、固定スクロール２と揺動スクロール１とを有し、冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部８を備えている。密閉容器１００内に設けられた電動機構部１１０を備えている。電動機構部１１０の回転力を揺動スクロール１に伝達する回転軸６を備えている。圧縮機構部８に吸入管１０１とは別のインジェクション管２０１から冷媒を導入するためのインジェクションポート２０２を備えている。固定スクロール２と揺動スクロール１とは、それぞれに固定台板２ａまたは揺動台板１ａと固定渦巻体２ｂまたは揺動渦巻体１ｂとを有する。圧縮機構部８は、相互の固定渦巻体２ｂおよび揺動渦巻体１ｂの間に閉じられた圧縮室７１ａ、７１ｂと閉じられずに密閉容器１００内の冷媒ガスを吸い込む吸入室７０ａ、７０ｂとが形成される。インジェクションポート２０２は、回転軸６の全回転位相において、圧縮機構部８の固定渦巻体２ｂおよび揺動渦巻体１ｂ同士を組み合わせた構造体部分の最外面よりも内側となる固定スクロール２の固定台板２ａに設けられ、吸入室７０ａ、７０ｂのみに開口する。
この構成によれば、インジェクション冷媒は、油溜め部１００ａに流出し難くなり、油溜め部１００ａに溜められた冷凍機油が希釈されることを抑制できる。また、液または二相の冷媒を多量にインジェクションすることが可能であり、大幅な吐出温度の低減が可能である。
また、インジェクションポート２０２が圧縮室７１ａ、７１ｂには開口せず、吸入室７０ａ、７０ｂのみに開口しているので、１回転中の全回転位相θで無効容積を圧縮しない。このため、スクロール圧縮機３０の性能の損失を抑えることができ、高効率なスクロール圧縮機３０を得ることができる。

インジェクションポート２０２は、揺動スクロール１の揺動運動に伴って揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂによる閉塞と開口とが繰り返される。
この構成によれば、インジェクションポート２０２が揺動スクロール１の揺動運動に伴って閉塞と開口とを繰り返す。このため、スクロール圧縮機３０の性能の損失を抑えることができ、高効率なスクロール圧縮機３０を得ることができる。

圧縮機構部８は、固定スクロール２と揺動スクロール１とが回転軸６の回転中心に対して同位相で組み合わされて構成された非対称渦巻形状に形成されている。
この構成によれば、圧縮室７１ａ、７１ｂへのインジェクション冷媒の流入を完全に防ぎ、インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂによる無効容積を０にすることができる。また、油溜め部１００ａに溜められた冷凍機油の粘度低下に伴うスクロール圧縮機３０の信頼性の低下を抑制することができる。
また、２箇所のインジェクションポート２０２ａ、２０２ｂの位置が互いに近接するため、インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂの位置が離れていた場合に比べてインジェクション管２０１を簡略化することができ、より簡便な構造でインジェクションの効果を得ることができる。

インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂは、インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂの入口から出口に向かうに従って揺動渦巻体１ｂおよび固定渦巻体２ｂの渦巻方向の奥側に向かう方向に傾斜している。
この構成によれば、インジェクション冷媒がインジェクションポート２０２ａ、２０２ｂから吸入口２０８ａ、２０８ｂとは逆側の渦巻の奥側に向かって噴出する。このため、インジェクション冷媒が吸入口２０８ａ、２０８ｂおよび第２空間７３を経由して第１空間７２へ流出するのを抑制し、スクロール圧縮機３０の信頼性を更に向上できる。

インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂは、インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂの入口から出口に向かうに従って固定スクロール２の固定渦巻体２ｂの外向面２０６ｂまたは揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの内向面２０５ａに向かう方向に傾斜している。
この構成によれば、インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂから噴出されたインジェクション冷媒は、揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの内向面２０５ａまたは固定スクロール２の固定渦巻体２ｂの外向面２０６ｂに衝突し、衝突の衝撃で微粒子化する。このように、インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂから噴出されたインジェクション冷媒が圧縮機構部８内で微粒子化することで、拡散され易くなり吸入室７０ａ、７０ｂ内で主冷媒との混合が促進される。そうすると、吸入室７０ａ、７０ｂ内に主冷媒とともに取り込まれた冷凍機油が液冷媒によって希釈されることが無く、吸入室７０ａ、７０ｂおよび圧縮室７１ａ、７１ｂ内のシール性を保つことができる。

インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂは、先細り形状に形成されている。
この構成によれば、インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂからは微粒子状となった液または二相冷媒がインジェクションされ、冷媒流速が高速となることでより微粒化される。これにより、インジェクションされた冷媒が拡散され易くなり、吸入室７０ａ、７０ｂ内で主冷媒との混合が促進される。そうすると、吸入室７０ａ、７０ｂ内に主冷媒とともに取り込まれた冷凍機油が液冷媒によって希釈されることが無く、吸入室７０ａ、７０ｂおよび圧縮室７１ａ、７１ｂ内のシール性を保つことができる。

インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂは、揺動渦巻体１ｂの延出する方向に沿って複数並んで形成されている。
この構成によれば、揺動回転時にインジェクションポート２０２ａ、２０２ｂが揺動渦巻体１ｂをまたがずに、大面積のインジェクションポート２０２ａ、２０２ｂが設置でき、インジェクション冷媒の流路面積を確保して、必要十分なインジェクション量を得ることができる。

インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂの流路横断面形状は、揺動渦巻体１ｂの延出する方向に沿って長い扁平形状である。
この構成によれば、揺動回転時にインジェクションポート２０２ａ、２０２ｂが揺動渦巻体１ｂをまたがずに、大面積のインジェクションポート２０２ａ、２０２ｂが設置でき、インジェクション冷媒の流路面積を確保して、必要十分なインジェクション量を得ることができる。

冷凍サイクル装置３００は、スクロール圧縮機３０と凝縮器３１と膨張弁３２と蒸発器３３とを有し、これらが順次接続されて冷媒が循環するように構成された主回路を備えている。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３０のインジェクションポート２０２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の流量を調整する膨張弁３４ａを備えている。
この構成によれば、スクロール圧縮機３０から吐出され、凝縮器３１を通過した主冷媒の一部であるインジェクション冷媒は、インジェクション回路３４に流入し、膨張弁３４ａを経てスクロール圧縮機３０のインジェクション管２０１に流入する。インジェクション管２０１に流入した液または二相のインジェクション冷媒は、図示しない配管にて２つに分岐し、２箇所のインジェクションポート２０２ａ、２０２ｂのそれぞれに流入する。インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂに流入した冷媒は、圧縮機構部８内の吸入室７０ａ、７０ｂに流入するか、揺動渦巻体１ｂによって遮断されることになる。

冷凍サイクル装置３００は、主回路のスクロール圧縮機３０と凝縮器３１との間に設けられた油分離器３５を備えている。油分離器３５で分離された冷凍機油をスクロール圧縮機３０の吸入側に流入させる油インジェクション回路３６を備えている。油インジェクション回路３６の流量を制御する制御弁３７を備えている。一端が油インジェクション回路３６に接続され、他端がインジェクション回路３６に接続された油インジェクション管３８を備えている。油インジェクション管３８に設けられた制御弁３９を備えている。膨張弁３４ａ、制御弁３７および制御弁３９の制御により冷媒または冷凍機油のいずれか、もしくは冷媒および冷凍機油の両方を選択的にインジェクションポート２０２ａ、２０２ｂから吸入室７０ａ、７０ｂにインジェクションする。
この構成によれば、揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂおよび固定スクロール２の固定渦巻体２ｂからの歯先漏れの影響が大きい低速領域では、冷凍機油をインジェクションポート２０２ａ、２０２ｂからインジェクションすることで揺動渦巻体１ｂおよび固定渦巻体２ｂが構成する圧縮室７１ａ、７１ｂのシール性が高くなり、スクロール圧縮機３０の性能を向上させることができる。
また、膨張弁３４ａ、制御弁３９を両方開けて、インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂから冷媒と冷凍機油をインジェクションしてもよい。このような構成にすることで、インジェクション時に摺動部位のシール性を向上させることができる。
また、油溜め部１００ａの冷凍機油が不足する時には制御弁３７、制御弁３９の両方を開け、スクロール圧縮機３０内に冷凍機油を戻してもよい。
また、高速領域では、液または二相冷媒をインジェクションすることで吐出温度を下げることができる。

１ 揺動スクロール、１ａ 揺動台板、１ｂ 揺動渦巻体、１ｃ 揺動軸受、１ｄ ボス部、２ 固定スクロール、２ａ 固定台板、２ｂ 固定渦巻体、２ｃ 吐出口、４ バッフル、５ スライダー、６ 回転軸、６ａ 偏心軸部、６ｂ 主軸部、６ｃ 副軸部、７ フレーム、７ａ 主軸受、７ｂ ボス部、７ｃ 開口部、７ｄ 開口部、８ 圧縮機構部、９ サブフレーム、９ａ サブフレームホルダ、１０ 副軸受、１１ 吐出バルブ、１２ 吐出マフラ、１３ スリーブ、３０ スクロール圧縮機、３１ 凝縮器、３２ 膨張弁、３３ 蒸発器、３４ インジェクション回路、３４ａ 膨張弁、３５ 油分離器、３６ 油インジェクション回路、３７ 制御弁、３８ 油インジェクション管、３９ 制御弁、６０ 第１バランスウェイト、６１ 第２バランスウェイト、７０ａ 吸入室、７０ｂ 吸入室、７１ａ 圧縮室、７１ｂ 圧縮室、７２ 第１空間、７３ 第２空間、７４ 第３空間、１００ 密閉容器、１００ａ 油溜め部、１０１ 吸入管、１０２ 吐出管、１１０ 電動機構部、１１０ａ 電動機固定子、１１０ｂ 電動機回転子、１１１ ポンプ要素、２０１ インジェクション管、２０２ インジェクションポート、２０２ａ インジェクションポート、２０２ｂ インジェクションポート、２０４ａ 基礎円中心、２０４ａ’ 基礎円中心、２０４ｂ 基礎円中心、２０５ａ 内向面、２０５ｂ 内向面、２０６ａ 外向面、２０６ｂ 外向面、２０７ａ 巻き終わり接触点、２０７ｂ 巻き終わり接触点、２０８ａ 吸入口、２０８ｂ 吸入口、２０９ａ 接触点、２０９ｂ 接触点、３００ 冷凍サイクル装置。

Claims (10)

1. 吸入管を通じて冷媒ガスが取り込まれる密閉容器と、
   前記密閉容器内に設けられ、固定スクロールと揺動スクロールとを有し、前記冷媒ガスを圧縮する圧縮機構部と、
   前記密閉容器内に設けられた電動機構部と、
   前記電動機構部の回転力を前記揺動スクロールに伝達する回転軸と、
   前記圧縮機構部に前記吸入管とは別のインジェクション管から冷媒を導入するためのインジェクションポートと、
   を備え、
   前記固定スクロールと前記揺動スクロールとは、それぞれに台板と渦巻体とを有し、
   前記圧縮機構部は相互の前記渦巻体の間に閉じられた圧縮室と閉じられずに前記密閉容器内の前記冷媒ガスを吸い込む吸入室とが形成されるものであり、
   前記インジェクションポートは、前記回転軸の全回転位相において、前記圧縮機構部の前記渦巻体同士を組み合わせた構造体部分の最外面よりも内側となる前記固定スクロールの台板に設けられ、前記吸入室のみに開口するスクロール圧縮機。
2. 前記インジェクションポートは、前記揺動スクロールの揺動運動に伴って前記揺動スクロールの前記渦巻体による閉塞と開口とが繰り返される請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記圧縮機構部は、前記固定スクロールと前記揺動スクロールとが前記回転軸の回転中心に対して同位相で組み合わされて構成された非対称渦巻形状に形成されている請求項１または２に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記インジェクションポートは、前記インジェクションポートの入口から出口に向かうに従って前記渦巻体の渦巻方向の奥側に向かう方向に傾斜している請求項１〜３のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
5. 前記インジェクションポートは、前記インジェクションポートの入口から出口に向かうに従って前記固定スクロールの前記渦巻体の壁面または前記揺動スクロールの前記渦巻体の壁面に向かう方向に傾斜している請求項１〜３のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
6. 前記インジェクションポートは、先細り形状に形成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
7. 前記インジェクションポートは、前記渦巻体の延出する方向に沿って複数並んで形成されている請求項１〜６のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
8. 前記インジェクションポートの流路横断面形状は、前記渦巻体の延出する方向に沿って長い扁平形状である請求項１〜７のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
9. 請求項１〜８のいずれか１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有し、これらが順次接続されて冷媒が循環するように構成された主回路と、
   前記凝縮器と前記減圧装置との間から分岐し、前記スクロール圧縮機の前記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回路と、
   前記インジェクション回路の流量を調整する流量調整弁と、
   を備えた冷凍サイクル装置。
10. 前記主回路の前記スクロール圧縮機と前記凝縮器との間に設けられた油分離器と、
    前記油分離器で分離された冷凍機油を前記スクロール圧縮機の吸入側に流入させる油インジェクション回路と、
    前記油インジェクション回路の流量を制御する第１油流量調整弁と、
    一端が前記油インジェクション回路に接続され、他端が前記インジェクション回路に接続された油インジェクション管と、
    前記油インジェクション管に設けられた第２油流量調整弁と、
    を備え、
    前記流量調整弁、前記第１油流量調整弁および前記第２油流量調整弁の制御により冷媒または冷凍機油のいずれか、もしくは冷媒および冷凍機油の両方を選択的に前記インジェクションポートから前記吸入室にインジェクションする請求項９に記載の冷凍サイクル装置。

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