JP6463515B2 - 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、吐出温度を低減する対策が必要となる。

特許文献１には、インジェクションポートを有するスクロール圧縮機が開示されている。特許文献１に開示された技術では、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スクロール圧縮機が用いられ、渦巻歯先部のシールのためのチップシールが設けられている。また、このスクロール圧縮機は、吐出温度を低減するために、固定スクロールの台板部にインジェクション管の流出口であるインジェクションポートを開口させている。インジェクション管から放出される液または二相冷媒は、圧縮機構部の一部の回転位相でインジェクションポートを介して吸入室に直接流入する。

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はチップシールと接触する位置に設けられている。このため、チップシールがインジェクションポートに干渉するタイミングになると、チップシールがインジェクションポートのエッジ部によって削られる虞がある。これにより、チップシールが破損した箇所から圧縮した冷媒が漏れ、スクロール圧縮機の性能が低下する虞がある。また、揺動スクロールおよび固定スクロールは、破損したチップシールを噛み込み、揺動運動できなくなり、異常停止を引き起こす虞がある。

本発明は、上記課題を解決するためのものであり、チップシールの破損が防止できる高性能で信頼性が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。

本発明のスクロール圧縮機は、密閉容器と、前記密閉容器内に設けられ、それぞれが台板上に設けられた渦巻体を有し、相互の前記渦巻体が組み合わされて圧縮室を含む複数の室を形成する固定スクロールおよび揺動スクロールを有する圧縮機構部と、前記揺動スクロールを駆動する電動機構部と、前記電動機構部から前記揺動スクロールを偏心させて連結し、前記電動機構部の回転力を前記揺動スクロールに揺動運動となるように伝達する回転軸と、を備え、前記揺動スクロールの前記渦巻体の歯先にチップシールを有し、前記固定スクロールの前記台板は、前記揺動スクロールの揺動運動に伴い、前記揺動スクロールの前記渦巻体の歯先によって間欠的に開閉される第１インジェクションポートを有し、前記第１インジェクションポートは、前記複数の室のうち吸入室に一部の回転位相で開口し、かつ、圧縮開始位相での前記揺動スクロールの巻き終わり接触点と前記固定スクロールの基礎円中心を結ぶ直線と、前記揺動スクロールの前記渦巻体の歯先に有する前記チップシールの巻き終わり点の軌跡に接して、前記固定スクロールの基礎円中心を通る２つの直線のうち、前記巻き終わり接触点側の直線と、がなす角度範囲に設けられ、前記第１インジェクションポートが前記揺動スクロールの前記渦巻体の歯先に有する前記チップシールと干渉しないものである。

本発明の冷凍サイクル装置は、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に接続されるインジェクション回路と、を備えるものである。

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、インジェクションポートがチップシールと干渉しない。これにより、チップシールがインジェクションポートのエッジ部によって削られることがなく、チップシールの破損が防止できる。したがって、チップシールの破損が防止できる高性能で信頼性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のチップシール近傍の図２中のＢ−Ｂ断面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２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３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３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３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３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４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４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４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４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５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５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５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５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６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６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６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６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。

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。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を備えている。また、スクロール圧縮機３０は、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を備えている。スクロール圧縮機３０は、圧縮機構部８および電動機構部１１０を、外郭を構成する密閉容器１００の内部に収納している。

回転軸６は、密閉容器１００の内部にて電動機構部１１０から揺動スクロール１を偏心させて連結し、電動機構部１１０の回転力を揺動スクロール１に揺動運動となるように伝達する。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、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、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、冷媒を吸入する吸入管１０１と、冷媒を吐出する吐出管１０２と、インジェクション管２０１と、が設けられている。

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、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の上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の下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。

図３は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機３０のチップシール１ｄ、２ｄ近傍の図２中のＢ−Ｂ断面を示す説明図である。揺動渦巻体１ｂの歯先には、渦巻方向に沿ってチップシール１ｄが設けられている。固定渦巻体２ｂの歯先には、渦巻方向に沿ってチップシール２ｄが設けられている。チップシール１ｄは、揺動渦巻体１ｂの歯先と、この歯先に対向する固定台板２ａとの間の隙間からの圧縮された冷媒の漏れを防ぐ。以下、この冷媒の漏れを歯先漏れという。チップシール２ｄは、固定渦巻体２ｂの歯先と、この歯先に対向する揺動台板１ａとの間の隙間からの歯先漏れを防ぐ。チップシール１ｄ、２ｄは、圧力によって固定台板２ａまたは揺動台板１ａに押し付けられ、歯先隙間を埋めている。

チップシール１ｄの巻き終わりは、揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの巻き終わりよりも短い。チップシール１ｄの設置溝の幅は、揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの渦巻厚さよりも狭い。チップシール１ｄの幅は、チップシール１ｄの設置溝の幅よりも狭い。また、チップシール２ｄの巻き終わりは、固定スクロール２の固定渦巻体２ｂの巻き終わりよりも短い。チップシール２ｄの設置溝の幅は、固定スクロール２の固定渦巻体２ｂの渦巻厚さよりも狭い。チップシール２ｄの幅は、チップシール２ｄの設置溝の幅よりも狭い。

上記のように、チップシール１ｄ、２ｄは、揺動渦巻体１ｂおよび固定渦巻体２ｂの巻き終わり部分、すなわち圧力の上昇が低い部分には設けていない。これは、巻き終わり部分を介して隣接する領域同士の差圧が小さいため、チップシール１ｄ、２ｄを設けなくても歯先漏れが少ないためである。チップシール１ｄ、２ｄには、吸油性および摺動性が良い軟性樹脂部材を用いることが望ましい。ただし、これに限定されることはない。

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。

なお、揺動渦巻体１ｂの巻き終わり接触点２０７ａおよび固定渦巻体２ｂの巻き終わり接触点２０７ｂは、基礎円中心２０４ａおよび基礎円中心２０４ｂに対して対向して配置される。このとき、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から巻き始め側へ揺動渦巻体１ｂおよび固定渦巻体２ｂ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は閉じられた室ではない。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。

巻き終わり側の吸入口２０８ａまたは吸入口２０８ｂから巻き始め側へ揺動渦巻体１ｂおよび固定渦巻体２ｂ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に開口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を固定配置している。フレーム７は、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。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が形成されている。開口部７ｃ、７ｄは、フレーム７の下面から上面に貫通している。

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１ｅ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を有し、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４Ａ〜図４Ｄを用いて圧縮機構部８の動作について説明する。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４Ａ〜図４Ｄ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、第１空間７２から開口部７ｃ、７ｄを経て第２空間７３に供給され、吸入室７０ａ、７０ｂに取り込まれる。

図４Ａ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つの揺動渦巻体１ｂおよび固定渦巻体２ｂが複数の接触点で接している。図４Ａ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は、吸入を完了した時点である。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る。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４Ａ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が開口する。

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４Ｂ→図４Ｃ→図４Ｄ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。図４Ａ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２０２ａについて説明する。固定台板２ａには、吸入室７０ａにインジェクションポート２０２ａが穴加工により形成されている。インジェクションポート２０２ａには、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、インジェクションポート２０２ａは、１回転中で、吸入室７０ａのみに開口する位置に穴加工されている。インジェクションポート２０２ａは、本発明の第１インジェクションポートに相当する。

インジェクションポート２０２ａは、チップシール１ｄの巻き終わりより外側の揺動渦巻体１ｂの巻き終わり部近傍に設けられている。

固定台板２ａに形成されたインジェクションポート２０２ａは、回転軸６の回転によって揺動渦巻体１ｂの回転軸６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。インジェクションポート２０２ａ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２０２ａ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２０２ａ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。

なお、以降の図においてインジェクションポート２０２ａ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の回転軸６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いる。また、固定渦巻体２ｂの回転軸６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渦巻体厚さの厚み分の幅を有した平坦な面となっている。

以下、図５Ａ〜図５Ｄおよび図６を参照して、インジェクションポート２０２ａの開閉動作ついて説明する。図５Ａ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５Ｂ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５Ｃ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５Ｄ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６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５Ａ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＝４０ｄｅｇ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＝８０ｄｅｇ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＝３４０ｄｅｇ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＝９０ｄｅｇ、１８０ｄｅｇ、２７０ｄｅｇでは、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄ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は、揺動スクロール１の揺動運動に伴い、揺動渦巻体１ｂの巻き終わり接触点２０７ａが固定渦巻体２ｂから離間して吸入室７０ａ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は、揺動スクロール１の揺動運動に伴い、揺動渦巻体１ｂの巻き終わり接触点２０７ａが固定渦巻体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の歯先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の設置位置について説明する。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２０２ａの設置位置を示す説明図である。図７には、吸入室７０ａに開口するインジェクションポート２０２ａまわりが拡大して示されている。

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内にある。第２空間７３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、この第２空間７３の位置にインジェクションポートがあると、インジェクションポートが揺動渦巻体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に漏れ出す。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、水平方向平面から見て、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とし、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Ｌ_０とし、揺動渦巻体１ｂの渦巻体厚さをｔ_０としたとき、
「Ｄ＜２（ｔ_０−Ｌ_０）」式（１）
である必要がある。

また、必要十分なインジェクション量を確保するため、揺動渦巻体１ｂのチップシール幅をｔ_１としたとき、
「（ｔ_０−ｔ_１）／２＜Ｄ」式（２）
とすることが望ましい。

次に、インジェクションポート２０２ａの設置角度αの範囲について説明する。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２０２ａの設置角度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２１１と、揺動渦巻体１ｂの歯先に有するチップシール１ｄの巻き終わり点軌跡２１０に接し、基礎円中心２０４ｂを通る２つの直線のうち、巻き終わり接触点２０７ａ側の直線２１２と、がなす角度である。このとき、回転位相θ＝０ｄｅｇのときの巻き終わり接触点２０７ａを通り、かつ、固定渦巻体２ｂの外向面２０６ｂに接する直線において、直線２１１から直線２１２に挟まれる区間の長さがインジェクションポート２０２ａの径よりも長くなるように、チップシール１ｄの巻き終わり角度が設定されなければならない。設置角度α内にインジェクションポート２０２ａを設けることで、インジェクションポート２０２ａは、チップシール１ｄと干渉しない。このため、チップシール１ｄがインジェクションポート２０２ａのエッジ部によって破損することを防止できる。

ここで、インジェクションポート２０２ａがチップシール１ｄと干渉するとは、回転軸６の軸方向から見たとき、揺動渦巻体１ｂの歯先に有するチップシール１ｄがインジェクションポート２０２ａに水平方向に重なることを指している。この干渉状態では、チップシール１ｄが固定台板２ａの表面と接触しない箇所ができることになる。

なお、設置角度αよりも大きい角度位置にインジェクションポートを設ける場合には、インジェクションポートがチップシール１ｄと干渉しないように、インジェクションポートの外径を小さくせざるを得ない。このため、この場合には、インジェクションポートから供給するインジェクション量を多くすることができない。

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のインジェクションポート２０２ａ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、吸入室７０ａ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、図示しない四方弁を更に設け、冷媒の流れ方向を正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る。また、スクロール圧縮機３０の下流側に設置した凝縮器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の実施は、通常暖房運転時である。しかし、冷房運転時にインジェクション運転を実施しても構わない。

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と称する。この主回路を循環する冷媒を主冷媒と称する。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称する。

次に冷媒の流れについて説明する。
（主冷媒の流れ）
主回路では、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内に吐出される。その後、吐出マフラ１２内に吐出された主冷媒は、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）
インジェクション冷媒は、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、インジェクションポート２０２ａに流入する。インジェクションポート２０２ａ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に流入するか、揺動渦巻体１ｂの歯先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に、インジェクションポートの径はチップシールとほぼ同じとしている。このため、揺動スクロールの揺動運動によって、インジェクションポートが揺動スクロールのチップシールと干渉し、チップシールがインジェクションポートのエッジ部によって削られる。チップシールが破損した箇所から圧縮した冷媒が漏れ、性能が低下する場合があった。また、揺動スクロールと固定スクロールが、破損したチップシールを噛み込んで異常停止を引き起こす場合もあった。

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の設置位置は、設置角度αにより定められている。これにより、インジェクションポート２０２ａは、チップシール１ｄと干渉することはない。このため、実施の形態１では、チップシール１ｄの破損が防止でき、圧縮機構部８の信頼性を確保しつつ性能の高い低圧シェル型のスクロール圧縮機を得ることができる。

なお、揺動渦巻体１ｂの歯先のチップシール１ｄと固定渦巻体２ｂの歯先のチップシール２ｄとを設けているので、冷媒の歯先漏れを防ぐ効果が大きい。しかし、揺動渦巻体１ｂの歯先のチップシール１ｄのみを設けるようにしても、ある程度の冷媒の歯先漏れを防ぐ効果が得られる。その場合も、チップシール１ｄ、インジェクションポート２０２ａの設置を上記の様にすると良い。

実施の形態２．
実施の形態２は、インジェクションポート２０２ａが全回転位相中の一部の回転位相で吸入室７０ｂに開口し、かつ、その他の回転位相で圧縮室７１ｂに開口するものである。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。

図１１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もしくは圧縮室７１ａ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１０Ａ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の歯先によって僅かに閉塞している。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、インジェクションポート２０２ａの開口率は、低下し、回転位相θ＝４５ｄｅｇでインジェクションポート２０２ａが完全に閉塞する。インジェクションポート２０２ａは、回転位相θ＝８０ｄｅｇあたりから吸入室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＝３５５ｄｅｇあたりでインジェクションポート２０２ａは、再び揺動渦巻体１ｂによって閉塞し始める。この間、回転位相θ＝９０ｄｅｇ、１８０ｄｅｇ、２７０ｄｅｇでは、図１０Ｂ、図１０Ｃ、図１０Ｄに示すように開口率を変化させる。

すなわち、インジェクションポート２０２ａは、回転位相θ＝０ｄｅｇでは一部を圧縮室７１ａに開口している。インジェクションポート２０２ａは、回転位相θ＝９０ｄｅｇでは一部を吸入室７０ａに開口している。インジェクションポート２０２ａは、回転位相θ＝１８０、２７０ｄｅｇでは吸入室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。

上記実施の形態１では、インジェクションポート２０２ａは、吸入室７０ａのみに開口していた。これに対し、実施の形態２では、インジェクションポート２０２ａは、圧縮室７１ｂにも開口するため、揺動渦巻体１ｂの基礎円中心２０４ａ側に向かって吸入口２０８ａから遠い位置に設けられる。このため、実施の形態２でのチップシール１ｄの巻き終わりは、実施の形態１でのチップシール１ｄの巻き終わりよりも短い。

このような構成にすることで、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。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。すなわち、冷凍機油の粘度低下が抑制でき、潤滑部の信頼性の低下を抑制することができる。

以上、実施の形態１、２では、チップシール１ｄの巻き終わりの位置よりも外側の位置である設置角度αの範囲にインジェクションポート２０２ａを設け、インジェクションポート２０２ａがチップシール１ｄと干渉しないようにした。実施の形態１では、インジェクションポート２０２ａは、一部の回転位相で吸入室７０ａに開口している。実施の形態２では、インジェクションポート２０２ａは、一部の回転位相で吸入室７０ａに加えて圧縮室７１ａにも開口している。

仮に、インジェクションポートが圧縮室のみに開口する位置に設けようとすると、干渉を防ぐためにインジェクションポートと重なる位置にチップシールがない領域を、チップシールを分断して設けることが考えられる。しかし、この構成であると、圧縮室の部分はチップシールで十分にシールされていないため、漏れが大きくなってしまう問題がある。このため、インジェクションポートが圧縮室のみに開口する場合には、本発明の適用は困難である。

実施の形態３．
実施の形態３は、２つの吸入口が同位相にある、圧縮機構部が、いわゆる非対称渦巻構造である。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１２Ａ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２０２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１２Ｂ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２０２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１２Ｃ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２０２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１２Ｄ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２０２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。インジェクションポート２０２は、本発明の第１インジェクションポートに相当する。

対称渦巻構造では揺動渦巻体１ｂと固定渦巻体２ｂの巻き終わり端の吸入口が２つあり、吸入室７０ａ、７０ｂ、圧縮室７１ａ、７１ｂもそれぞれ対称構造であり、対称の両室にインジェクションするためにはインジェクションポート２０２ａ、２０２ｂも２つ設ける必要がある。しかし、実施の形態３では、非対称渦巻構造を採用している。このため、揺動渦巻体１ｂと固定渦巻体２ｂの巻き終わり端の吸入口が１つであり、インジェクションポート２０２も１つにできる。このとき、インジェクションポート２０２を跨いで圧縮室７１ａ、７１ｂから隣り合う吸入室７０ｂ、７０ａに圧縮された冷媒ガスが漏れることを抑制するため、インジェクションポート２０２のポート径は揺動渦巻体１ｂの歯厚より小さくする必要がある。

対称渦巻構造では、インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂのうち、吸入室７０ｂ、圧縮室７１ｂにインジェクションするインジェクションポート２０２ｂのポート径を歯厚からチップシール幅を除いた片側の幅までしか大きくできない。これに対し、非対称渦巻構造では、１か所のインジェクションポート２０２で吸入室７０ａ、７０ｂの両室にインジェクションでき、かつポート径が歯厚まで大きくできる。そのため、インジェクション量が多くとれ、より効果が大きい。

実施の形態４．
実施の形態４は、実施の形態１のインジェクションポート２０２ａに加えて、吸入室７０ｂに開口するインジェクションポート２０２ｂを備えるものである。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１３Ａ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１３Ｂ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１３Ｃ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１３Ｄ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１３Ａ〜図１３Ｄ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、インジェクションポート２０２ａの設置箇所は、吸入室７０ａに開口する箇所のみであった。これに対し、実施の形態４では、吸入室７０ａに開口するインジェクションポート２０２ａに加え、逆位相で吸入室７０ｂに開口するインジェクションポート２０２ｂを備えている。インジェクションポート２０２ｂは、第２インジェクションポートに相当する。

インジェクションポート２０２ｂは、複数の室のうち吸入室７０ｂに一部の回転位相で開口している。インジェクションポート２０２ｂは、固定スクロール２の固定渦巻体２ｂの内向面２０５ｂに隣接して設けられている。図１３Ａに示すように、インジェクションポート２０２ｂにおける揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの渦巻厚さ方向の孔径は、揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの歯先がインジェクションポート２０２ｂを閉塞するときに揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの歯先におけるチップシール１ｄを除外した片側の幅よりも狭い。これにより、インジェクションポート２０２ｂが揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの歯先に有するチップシール１ｄと干渉しない。

なお、揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの歯先がインジェクションポート２０２ｂを閉塞するときとは、インジェクションポート２０２ｂの設置位置で揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの外向面２０６ａが固定スクロール２の固定渦巻体２ｂの内向面２０５ｂに接触するときである。

また、揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの歯先におけるチップシール１ｄを除外した片側の幅とは、揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの歯先の中央にチップシール１ｄが設けられているので、その歯先のチップシール１ｄ以外の両側部分のうち一方をいう。

このような構成にすることで、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、吸入室７０ａのみならず、吸入室７０ｂにもインジェクションを行うことで、インジェクション冷媒の量を増やすことができ、より高い吐出温度低減効果を得ることができる。

実施の形態５．
実施の形態５は、実施の形態４で設けられたインジェクションポート２０２ｂのポート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１４Ａ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２０２ｂ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１４Ｂ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２０２ｂ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１４Ｃ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２０２ｂ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１４Ｄ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２０２ｂ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１４Ａ〜図１４Ｄ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５では、インジェクションポート２０２ｂの開口形状は、固定スクロール２の固定渦巻体２ｂの内向面２０５ｂに沿って長い扁平形状である。

このように構成することで、実施の形態３の効果に加えて、以下の効果が得られる。すなわち、揺動運動時にインジェクションポート２０２ｂがチップシール１ｄと干渉せずに、開口面積の大きいインジェクションポート２０２ｂが設置できる。したがって、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６．
実施の形態６は、実施の形態３で設けられたインジェクションポート２０２ｂのポート形状に関するものである。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１５Ａ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２０２ｂ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１５Ｂ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２０２ｂ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１５Ｃ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２０２ｂ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１５Ｄ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２０２ｂ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１５Ａ〜図１５Ｄ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６では、インジェクションポート２０２ｂの開口形状は、固定スクロール２の固定渦巻体２ｂの内向面２０５ｂに隣接しながら複数並んで形成されている。

このように構成することで、実施の形態４の効果に加えて、以下の効果が得られる。すなわち、揺動運動時にインジェクションポート２０２ｂがチップシール１ｄと干渉せずに、開口面積の大きいインジェクションポート２０２ｂが設置できる。したがって、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。

以上の実施の形態１〜６によれば、スクロール圧縮機３０は、密閉容器１００を備えている。密閉容器１００内に設けられ、それぞれが揺動台板１ａおよび固定台板２ａ上に設けられた揺動渦巻体１ｂおよび固定渦巻体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および揺動スクロール１を有する圧縮機構部８を備えている。揺動スクロール１を駆動する電動機構部１１０を備えている。電動機構部１１０から揺動スクロール１を偏心させて連結し、電動機構部１１０の回転力を揺動スクロール１に揺動運動となるように伝達する回転軸６を備えている。揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの歯先にチップシール１ｄを有している。固定スクロール２の固定台板２ａは、揺動スクロール１の揺動運動に伴い、揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの歯先によって間欠的に開閉されるインジェクションポート２０２ａを有している。インジェクションポート２０２ａは、複数の室のうち吸入室７０ａに一部の回転位相で開口している。インジェクションポート２０２ａは、圧縮開始位相での揺動スクロール１の巻き終わり接触点２０７ａと固定スクロール２の基礎円中心２０４ｂを結ぶ直線と、揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの歯先に有するチップシール１ｄの巻き終わり点軌跡２１０に接して、固定スクロール２の基礎円中心２０４ｂを通る２つの直線のうち、巻き終わり接触点２０７ａ側の直線と、がなす角度範囲である設置角度αに設けられている。インジェクションポート２０２ａが揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの歯先に有するチップシール１ｄと干渉しない。

このような構成によれば、インジェクションポート２０２ａによるチップシール１ｄの破損が防止でき、信頼性が高く、高性能なスクロール圧縮機３０を得ることができる。

揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの渦巻厚さをｔ_０とし、インジェクションポート２０２ａの中心が固定スクロール２の固定渦巻体２ｂの外向面２０６ｂから離間した距離をＬ_０としたとき、インジェクションポート２０２ａの孔径Ｄが、Ｄ＜２（ｔ_０−Ｌ_０）の範囲である。

このような構成によれば、インジェクションポート２０２ａによるチップシール１ｄの破損が防止でき、信頼性が高く、高性能なスクロール圧縮機３０を得ることができる。これに加え、吸入室７０ａ、圧縮室７１ａ以外の空間にインジェクション冷媒が漏れ出すことを抑制できる。

揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの渦巻厚さをｔ_０とし、揺動渦巻体１ｂのチップシール幅をｔ_１としたとき、インジェクションポート２０２ａの孔径Ｄが、（t_０−ｔ_１）／２＜Ｄの範囲である。

このような構成によれば、インジェクションポート２０２ａは、必要十分なインジェクション量を確保できる。

揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの歯先に有するチップシール１ｄの巻き終わりは、揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの巻き終わりよりも短く、揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの歯先に有するチップシール１ｄの幅は、揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの渦巻厚さよりも狭い。

このような構成によれば、インジェクションポート２０２ａによるチップシール１ｄの破損が防止でき、信頼性が高く、高性能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の固定渦巻体２ｂの渦巻長さと、揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの渦巻長さが異なる非対称渦巻構造に構成され、インジェクションポート２０２のポート径が揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの歯厚以下である。

このような構成によれば、揺動渦巻体１ｂと固定渦巻体２ｂの巻き終わり端の吸入口が１つであり、インジェクションポート２０２も１つにできる。また、非対称渦巻構造では、１か所のインジェクションポート２０２で吸入室７０ａ、７０ｂの両室にインジェクションでき、かつポート径が歯厚まで大きくできる。そのため、インジェクション量が多くとれ、より効果が大きい。

固定スクロール２の固定台板２ａは、揺動スクロール１の揺動運動に伴い、揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの歯先によって間欠的に開閉されるインジェクションポート２０２ｂを有している。インジェクションポート２０２ｂは、複数の室のうち吸入室７０ｂに一部の回転位相で開口している。インジェクションポート２０２ｂは、固定スクロール２の固定渦巻体２ｂの内向面２０５ｂに隣接して設けられている。インジェクションポート２０２ｂにおける揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの渦巻厚さ方向の孔径が揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの歯先がインジェクションポート２０２ｂを閉塞するときに揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの歯先におけるチップシール１ｄを除外した片側の幅よりも狭い。インジェクションポート２０２ｂが揺動スクロール１の揺動渦巻体１ｂの歯先に有するチップシール１ｄと干渉しない。

このような構成によれば、吸入室７０ｂに開口する２つ目のインジェクションポート２０２ｂを備えることができる。このため、インジェクション量を増大でき、吐出温度の低減効果を更に向上することができる。

インジェクションポート２０２ｂの開口形状は、固定スクロール２の固定渦巻体２ｂの内向面２０５ｂに沿って長い扁平形状である。

このような構成によれば、吸入室７０ｂに開口する２つ目のインジェクションポート２０２ｂを備えることができる。そして、インジェクションポート２０２ｂは、開口形状を扁平形状にし、開口面積を拡大することで、インジェクション量を増大でき、吐出温度の低減効果を更に向上することができる。

インジェクションポート２０２ｂは、固定スクロール２の固定渦巻体２ｂの内向面２０５ｂに隣接しながら複数並んで形成されている。

このような構成によれば、吸入室７０ｂに開口する２つ目以上のインジェクションポート２０２ｂを備えることができる。インジェクションポート２０２ｂを複数個設けて開口面積を拡大することで、インジェクション量を増大でき、吐出温度の低減効果を更に向上することができる。

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主回路を備えている。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３０に接続されるインジェクション回路３４を備えている。

このような構成によれば、インジェクションポート２０２ａ、２０２ｂによるチップシール１ｄの破損が防止でき、信頼性が高く、高性能なスクロール圧縮機３０を有する冷凍サイクル装置３００を得ることができる。

なお、上記の各実施の形態の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。また、今回開示された各実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

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 チップシール、１ｅ 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、２ｄ チップシール、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、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、２１０ 点軌跡、３００ 冷凍サイクル装置。

Claims (9)

1. 密閉容器と、
   前記密閉容器内に設けられ、それぞれが台板上に設けられた渦巻体を有し、相互の前記渦巻体が組み合わされて圧縮室を含む複数の室を形成する固定スクロールおよび揺動スクロールを有する圧縮機構部と、
   前記揺動スクロールを駆動する電動機構部と、
   前記電動機構部から前記揺動スクロールを偏心させて連結し、前記電動機構部の回転力を前記揺動スクロールに揺動運動となるように伝達する回転軸と、
   を備え、
   前記揺動スクロールの前記渦巻体の歯先にチップシールを有し、
   前記固定スクロールの前記台板は、前記揺動スクロールの揺動運動に伴い、前記揺動スクロールの前記渦巻体の歯先によって間欠的に開閉される第１インジェクションポートを有し、
   前記第１インジェクションポートは、前記複数の室のうち吸入室に一部の回転位相で開口し、かつ、圧縮開始位相での前記揺動スクロールの巻き終わり接触点と前記固定スクロールの基礎円中心を結ぶ直線と、前記揺動スクロールの前記渦巻体の歯先に有する前記チップシールの巻き終わり点の軌跡に接して、前記固定スクロールの基礎円中心を通る２つの直線のうち、前記巻き終わり接触点側の直線と、がなす角度範囲に設けられ、前記第１インジェクションポートが前記揺動スクロールの前記渦巻体の歯先に有する前記チップシールと干渉しないスクロール圧縮機。
2. 前記揺動スクロールの前記渦巻体の渦巻厚さをｔ_０とし、前記第１インジェクションポートの中心が前記固定スクロールの前記渦巻体の外向面から離間した距離をＬ_０としたとき、前記第１インジェクションポートの孔径Ｄが、Ｄ＜２（ｔ_０−Ｌ_０）の範囲である請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記揺動スクロールの前記渦巻体の渦巻厚さをｔ_０とし、前記渦巻体のチップシール幅をｔ_１としたとき、前記第１インジェクションポートの孔径Ｄが、（t_０−ｔ_１）／２＜Ｄの範囲である請求項１または２に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記揺動スクロールの前記渦巻体の歯先に有する前記チップシールの巻き終わりは、前記揺動スクロールの前記渦巻体の巻き終わりよりも短く、
   前記揺動スクロールの前記渦巻体の歯先に有する前記チップシールの幅は、前記揺動スクロールの前記渦巻体の渦巻厚さよりも狭い請求項１〜３のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
5. 前記圧縮機構部は、前記固定スクロールの前記渦巻体の渦巻長さと、前記揺動スクロールの前記渦巻体の渦巻長さが異なる非対称渦巻構造に構成され、前記第１インジェクションポートのポート径が前記揺動スクロールの前記渦巻体の歯厚以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
6. 前記固定スクロールの前記台板は、前記揺動スクロールの揺動運動に伴い、前記揺動スクロールの前記渦巻体の歯先によって間欠的に開閉される第２インジェクションポートを有し、前記第２インジェクションポートは、前記複数の室のうち吸入室に一部の回転位相で開口し、かつ、前記固定スクロールの前記渦巻体の内向面に隣接して設けられ、前記第２インジェクションポートにおける前記揺動スクロールの前記渦巻体の渦巻厚さ方向の孔径が前記揺動スクロールの前記渦巻体の歯先が前記第２インジェクションポートを閉塞するときに前記揺動スクロールの前記渦巻体の歯先における前記チップシールを除外した片側の幅よりも狭く、前記第２インジェクションポートが前記揺動スクロールの前記渦巻体の歯先に有する前記チップシールと干渉しない請求項１〜５のいずれか１項に記載のスクロール圧縮機。
7. 前記第２インジェクションポートの開口形状は、前記固定スクロールの前記渦巻体の内向面に沿って長い扁平形状である請求項６に記載のスクロール圧縮機。
8. 前記第２インジェクションポートは、前記固定スクロールの前記渦巻体の内向面に隣接しながら複数並んで形成されている請求項６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に接続されるインジェクション回路と、を備える冷凍サイクル装置。

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