JP6470697B2

JP6470697B2 - 圧縮機

Info

Publication number: JP6470697B2
Application number: JP2016036331A
Authority: JP
Inventors: 義友塚
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2015-02-27
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2019-02-13
Anticipated expiration: 2036-02-26
Also published as: US20180238330A1; US10876532B2; EP3263897A1; JP2016164411A; WO2016137003A1; EP3263897A4; EP3263897B1; CN110905806A; CN107407268A

Description

本発明は、圧縮機に関し、特に中間インジェクションが行われる圧縮機に関する。

従来、冷凍装置に用いられる圧縮機の効率向上を目的として中間インジェクションが行われる場合があり、圧縮機の圧縮室にインジェクションされる冷媒を導くため、圧縮機の固定スクロール部材等にインジェクション通路が形成される場合がある。中間インジェクションでは、圧縮室に、冷凍サイクルにおける低圧と冷凍サイクルにおける高圧との間の圧力（中間圧）の冷媒がインジェクションされる。

中間インジェクションを行う場合、インジェクション時の脈動により室外機内の配管の振動、放射音が発生し、その振動が大きいときは配管折れに至る可能性もあり、信頼性上問題である。

これを防止するために、例えば、特許文献１（特開２０１０−１８５４０６号公報）に記載の圧縮機では、配管の振動、放射音の対策として、圧縮機の外側にマフラを設けて脈動を低減している。

しかしながら、重量のあるマフラを配管系統の中に設けると、マフラをマスとした新たな振動モードが発生する。そして、その抑制のために配管の固定位置を増やす必要があるので、マフラを設置するためのレイアウト上の制約を受け、その分、コストも増大する。

本発明の課題は、圧縮機の外側にマフラを設けることなく、インジェクション時の脈動を低減することができる圧縮機を提供することにある。

本発明の第１観点に係る圧縮機は、圧縮室形成部材と、インジェクション通路と、インジェクション配管と、拡張室とを備えている。圧縮室形成部材は、圧縮室を形成する。インジェクション通路は、圧縮室形成部材及び／又はその周囲に配される別部材に形成され、圧縮室に繋がる。インジェクション配管は、インジェクション通路に冷媒を供給する。拡張室は、脈動減衰空間として、圧縮室形成部材又はその周囲に配される別部材に、インジェクション通路と連通するように形成され、インジェクション配管から圧縮室へと流れ込む冷媒ガスの脈動を減衰する。インジェクション通路は、拡張室と圧縮室との間に位置する弁室と、圧縮室と連通するインジェクションポートとを有している。弁室において弁によって開閉される流通孔の流路断面積の合計は、インジェクションポートの流路断面積よりも大きい。拡張室は、インジェクションポートの流路断面積よりも大きい流路断面積を有する。拡張室の冷媒流入方向及び冷媒流出方向が互いに交差し、インジェクションポートが拡張室の冷媒流出方向の延長線上にある。拡張室の冷媒流出側の流路断面とインジェクションポートの流路断面とは、互いに平行で、且つ流路断面それぞれの面積中心が同軸線上にない位置関係にある。

この圧縮機では、インジェクション通路には拡張室が連通しているので、インジェクション時の脈動がこの拡張室によって減衰させられる。その結果、圧縮機の外側にマフラなどを設ける必要がなくなり、配管振動の抑制、コスト低減を図ることができる。また、冷媒は、拡張室に流入する際に膨張するので、その結果として冷媒の脈動が低減される。つまり、拡張室は、冷媒の脈動を抑制するマフラとしての機能を果たす。それゆえ、圧縮機の外側にマフラなどを設けることなく、インジェクション時の脈動が減衰される。その結果、配管振動の抑制、コスト低減を図ることができる。さらに、拡張室において冷媒流れ方向が屈曲する場合、拡張室の冷媒流出側の流路断面とインジェクションポートの流路断面とが、面積中心において同軸となるよりも、あえて同軸線上に配置しない方が、冷媒が流れ易くなる。その結果、拡張室による脈動低減だけでなく、流通抵抗も低減されるという効果が得られる。

本発明の第２観点に係る圧縮機は、第１観点に係る圧縮機であって、インジェクションポートの流路断面積に対する拡張室の流路断面積の比が、２．０〜５０の範囲内である。

本発明の第３観点に係る圧縮機は、第１観点に係る圧縮機であって、インジェクション通路の長さが、７０Hz〜１４００Hzの脈動を減衰させる長さに設定されている。

本発明の第４観点に係る圧縮機は、第１観点又は第２観点に係る圧縮機であって、拡張室が７０Hｚ〜１４００Hzの脈動を減衰させる設定である。

本発明の第１観点に係る圧縮機では、インジェクション通路には拡張室が連通しているので、インジェクション時の脈動がこの拡張室によって減衰させられる。その結果、圧縮機の外側にマフラなどを設ける必要がなくなり、配管振動の抑制、コスト低減を図ることができる。

また、冷媒は、拡張室に流入する際に膨張するので、その結果として冷媒の脈動が低減される。つまり、拡張室は、冷媒の脈動を抑制するマフラとしての機能を果たす。それゆえ、圧縮機の外側にマフラなどを設けることなく、インジェクション時の脈動が減衰される。その結果、配管振動の抑制、コスト低減を図ることができる。

さらに、拡張室において冷媒流れ方向が屈曲する場合、拡張室の冷媒流出側の流路断面とインジェクションポートの流路断面とが、面積中心において同軸となるよりも、あえて同軸線上に配置しない方が、冷媒が流れ易くなる。その結果、拡張室による脈動低減だけでなく、流通抵抗も低減されるという効果が得られる。

本発明の第２観点に係る圧縮機では、インジェクションポートの流路断面積に対する拡張室の流路断面積の比が、２．０〜５０の範囲内であるので、冷媒の脈動減衰の効果がさらに高まる。

本発明の第３観点に係る圧縮機では、インジェクション通路の長さが、７０Hz〜１４００Hzの脈動を減衰させる長さに設定されているので、冷媒の脈動減衰の効果がさらに高まる。

本発明の第４観点に係る圧縮機では、拡張室が７０Hz〜１４００Hzの脈動を減衰させる設定であるので、冷媒の脈動減衰の効果がさらに高まる。

本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機が利用される空気調和装置の冷媒回路図。本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機の縦断面図。図２におけるインジェクション通路周辺の拡大図。図３のＡ−Ａ矢視における断面図。図４Ａにおける拡張室を水平移動させた仮想断面図。第１変形例におけるインジェクション通路周辺の拡大図。第２変形例におけるインジェクション通路周辺の拡大図。図２のスクロール圧縮機の概略ブロック図。他の実施形態の係るスクロール圧縮機の概略ブロック図。

以下図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態は、本発明の具体例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

（１）スクロール圧縮機１０が使用される空気調和装置１の概要
図１は、本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機１０が利用される空気調和装置１の冷媒回路図である。スクロール圧縮機１０が採用される空気調和装置１として、「冷房運転専用の空気調和装置」、「暖房運転専用の空気調和装置」、及び「四路切換弁を用いて冷房運転および暖房運転のいずれかに切り換え可能な空気調和装置」などが挙げられる。ここでは、説明の便宜上、「冷房運転専用の空気調和装置」を用いて説明する。

図１において、空気調和装置１は、室内ユニット２及び室外ユニット３を備え、室内ユニット２と室外ユニット３とは、液冷媒連絡配管４及びガス冷媒連絡配管５によって接続されている。図１に示すように、空気調和装置１は、室内ユニット２と室外ユニット３とを各々１つ有するペア式である。但し、これに限定されるものではなく、空気調和装置１は、室内ユニット２を複数の有するマルチ式であってもよい。

空気調和装置１では、アキュムレータ８、スクロール圧縮機１０、室外熱交換器１２、エコノマイザ熱交換器１４、膨張弁１６、室内熱交換器１８等の機器が配管により接続されることで、冷媒回路１００が構成されている。

（１−１）室内ユニット２
室内ユニット２に搭載される室内熱交換器１８は、伝熱管と多数の伝熱フィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。室内熱交換器１８は、液側が液冷媒連絡配管４に接続され、ガス側がガス冷媒連絡配管５に接続され、冷媒の蒸発器として機能する。

（１−２）室外ユニット３
室外ユニット３は、アキュムレータ８、スクロール圧縮機１０、室外熱交換器１２、エコノマイザ熱交換器１４、膨張弁１６、及びインジェクション弁２６を搭載している。

（１−２−１）室外熱交換器１２
室外熱交換器１２は、伝熱管と多数の伝熱フィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。室外熱交換器１２は、その一方がスクロール圧縮機１０から吐出された冷媒が流れる吐出管２４側に接続され、他方が液冷媒連絡配管４側に接続されている。室外熱交換器１２は、スクロール圧縮機１０から吐出管２４を介して供給されるガス冷媒の凝縮器として機能する。

（１−２−２）エコノマイザ熱交換器１４
エコノマイザ熱交換器１４は、図１のように、室外熱交換器１２と膨張弁１６との間に配置される。エコノマイザ熱交換器１４は、室外熱交換器１２から膨張弁１６に向かって流れる冷媒と、インジェクション冷媒供給管２７を流れ且つインジェクション弁２６により減圧された冷媒との間で熱交換を行わせる。

（１−２−３）インジェクション弁２６
インジェクション弁２６は、スクロール圧縮機１０にインジェクションされる冷媒の圧力や流量の調節を行うための、開度調整可能な電動弁である。インジェクション弁２６は、室外熱交換器１２と膨張弁１６とを接続する配管から分岐したインジェクション冷媒供給管２７に設けられる。インジェクション冷媒供給管２７は、スクロール圧縮機１０のインジェクション配管２５に冷媒を供給する配管である。

（１−２−４）膨張弁１６
膨張弁１６は、室外熱交換器１２と液冷媒連絡配管４とを接続する配管に設けられている。膨張弁１６は、配管を流れる冷媒の圧力や流量の調節を行うための開度調整可能な電動弁である。

（１−２−５）アキュムレータ８
アキュムレータ８は、ガス冷媒連絡配管５とスクロール圧縮機１０の吸入管２３とを接続する配管に設けられている。アキュムレータ８は、スクロール圧縮機１０に液冷媒が供給されることを防止するため、室内熱交換器１８からガス冷媒連絡配管５を経て吸入管２３に向かう冷媒を、気相と液相とに分離する。スクロール圧縮機１０には、アキュムレータ８の上部空間に集まる気相の冷媒が供給される。

（１−２−６）スクロール圧縮機１０
図２は、本発明の一実施形態に係るスクロール圧縮機１０の縦断面図である。図２において、スクロール圧縮機１０は、吸入管２３を介して吸入した冷媒を、圧縮室Ｓｃで圧縮し、圧縮後の冷媒を吐出管２４から吐出する。スクロール圧縮機１０では、室外熱交換器１２から膨張弁１６に向かって流れる冷媒の一部を圧縮途中の圧縮室Ｓｃに供給する、いわゆる中間インジェクションが行われる。

（２）スクロール圧縮機１０の詳細説明
図２に示すように、スクロール圧縮機１０は、ケーシング２０と、固定スクロール３０を含むスクロール圧縮機構６０と、駆動モータ７０と、クランクシャフト８０と、下部軸受９０とを備えている。また、スクロール圧縮機１０は、固定スクロール３０に形成されたインジェクション通路３１に設けられる逆止弁５０と、インジェクション通路３１に冷媒を供給するインジェクション配管２５とをさらに備えている。

以下、構成部材の位置関係等を説明するため、「上」、「下」等の表現を用いる場合があるが、ここでは図２の矢印Ｕの方向を上、矢印Ｕと逆方向を下と呼ぶ。また、「垂直」、「水平」、「縦」、「横」等の表現を用いる場合があるが、上下方向を垂直方向かつ縦方向とする。

（２−１）ケーシング２０
スクロール圧縮機１０は、縦長円筒状のケーシング２０を有する。ケーシング２０は、上下が開口した略円筒状の円筒部材２１と、円筒部材２１の上端および下端にそれぞれ設けられた上蓋２２ａおよび下蓋２２ｂとを有する。円筒部材２１と、上蓋２２ａおよび下蓋２２ｂとは、気密を保つように溶接により固定されている。

ケーシング２０には、スクロール圧縮機構６０、駆動モータ７０、クランクシャフト８０、および下部軸受９０を含むスクロール圧縮機１０の構成機器が収容される。また、ケーシング２０の下部には油溜まり空間Ｓｏが形成される。油溜まり空間Ｓｏには、スクロール圧縮機構６０等を潤滑するための冷凍機油Ｏが溜められる。

ケーシング２０の上部には、ガス冷媒を吸入し、スクロール圧縮機構６０にガス冷媒を供給する吸入管２３が、上蓋２２ａを貫通して設けられる。吸入管２３の下端は、スクロール圧縮機構６０の固定スクロール３０に接続される。吸入管２３は、スクロール圧縮機構６０の圧縮室Ｓｃと連通する。吸入管２３には、スクロール圧縮機１０による圧縮前の、冷凍サイクルにおける低圧の冷媒が流れる。

ケーシング２０の円筒部材２１の中間部には、ケーシング２０外に吐出される冷媒が通過する吐出管２４が設けられる。より具体的には、吐出管２４は、ケーシング２０の内部の吐出管２４の端部が、スクロール圧縮機構６０のハウジング６１の下方に形成された高圧空間Ｓ１に突き出すように配置される。吐出管２４には、スクロール圧縮機構６０による圧縮後の、冷凍サイクルにおける高圧の冷媒が流れる。

ケーシング２０の上蓋２２ａの上面には、インジェクション配管２５が、上蓋２２ａの側面を貫通して設けられる。インジェクション配管２５のケーシング２０外の端部は、図１に示すように、インジェクション冷媒供給管２７と接続される。

インジェクション配管２５は、固定スクロール３０に形成されたインジェクション通路３１に冷媒を供給する。インジェクション通路３１は、スクロール圧縮機構６０の圧縮室Ｓｃと連通しており、インジェクション配管２５から供給された冷媒は、インジェクション通路３１を経て圧縮室Ｓｃに供給される。インジェクション配管２５からインジェクション通路３１には、冷凍サイクルにおける低圧と高圧との中間の圧力（中間圧）の冷媒が供給される。インジェクション通路３１については、後半で詳細を説明する。

（２−２）スクロール圧縮機構６０
スクロール圧縮機構６０は、図２に示されるように、主に、ハウジング６１と、ハウジング６１の上方に配置される固定スクロール３０と、固定スクロール３０と組み合わされて圧縮室Ｓｃを形成する可動スクロール４０と、を有する。

（２−２−１）固定スクロール３０
図２に示すように、固定スクロール３０は、平板状の固定側鏡板３２と、固定側鏡板３２の前面（図２における下面）から突出する渦巻状の固定側ラップ３３と、固定側ラップ３３を囲む外縁部３４とを有する。

固定側鏡板３２の中央部には、スクロール圧縮機構６０の圧縮室Ｓｃに連通する非円形形状の吐出口３２ａが、固定側鏡板３２を厚さ方向に貫通して形成される。圧縮室Ｓｃで圧縮された冷媒は、吐出口３２ａから吐出され、固定スクロール３０およびハウジング６１に形成された図示しない冷媒通路を通過して、高圧空間Ｓ１へ流入する。

また、固定側鏡板３２には、インジェクション配管２５の一端が接続されるインジェクション配管接続ヘッド３２０が固定されている。インジェクション配管接続ヘッド３２０には、インジェクション配管接続部３２１と、インジェクション配管２５から供給される冷媒が通る水平通路部３１ｄが形成されている。

（２−２−２）可動スクロール４０
可動スクロール４０は、図２に示すように、平板状の可動側鏡板４１と、可動側鏡板４１の前面（図２における上面）から突出する渦巻状の可動側ラップ４２と、可動側鏡板４１の背面（図２における下面）から突出する、円筒状に形成されたボス部４３とを有する。

固定スクロール３０の固定側ラップ３３と、可動スクロール４０の可動側ラップ４２とは、固定側鏡板３２の下面と可動側鏡板４１の上面とが対向する状態で組み合わされる。隣接する固定側ラップ３３と可動側ラップ４２との間には、圧縮室Ｓｃが形成される。可動スクロール４０が後述するように固定スクロール３０に対して公転することで、圧縮室Ｓｃの体積が周期的に変化し、スクロール圧縮機構６０において、冷媒の吸入、圧縮、吐出が行われる。

ボス部４３は、上端の塞がれた円筒状部分である。ボス部４３の中空部に、クランクシャフト８０の偏心部８１が挿入されることで、可動スクロール４０とクランクシャフト８０とは連結されている。ボス部４３は、可動スクロール４０とハウジング６１との間に形成される偏心部空間６２に配置される。偏心部空間６２は、クランクシャフト８０の給油経路８３等を介して高圧空間Ｓ１と連通しており、偏心部空間６２には高い圧力が作用する。この圧力により、偏心部空間６２内の可動側鏡板４１の下面は、固定スクロール３０に向かって上方に押される。この力により、可動スクロール４０は、固定スクロール３０に密着する。

可動スクロール４０は、図示しないオルダム継手を介してハウジング６１に支持される。オルダム継手は、可動スクロール４０の自転を防止し、公転させる部材である。オルダム継手を用いることで、クランクシャフト８０が回転すると、ボス部４３においてクランクシャフト８０と連結された可動スクロール４０が、固定スクロール３０に対して自転することなく公転し、圧縮室Ｓｃ内の冷媒が圧縮される。

（２−２−３）ハウジング６１
ハウジング６１は、円筒部材２１に圧入され、その外周面において周方向の全体に亘って円筒部材２１と固定されている。また、ハウジング６１と固定スクロール３０とは、ハウジング６１の上端面が、固定スクロール３０の外縁部３４の下面と密着するように、図示しないボルト等により固定されている。

ハウジング６１には、上面中央部に凹むように配置される凹部６１ａと、凹部６１ａの下方に配置される軸受部６１ｂとが形成される。

凹部６１ａは、可動スクロール４０のボス部４３が配置される偏心部空間６２の側面を囲む。

軸受部６１ｂには、クランクシャフト８０の主軸８２を軸支する軸受６３が配置される。軸受６３は、軸受６３に挿入された主軸８２を回転自在に支持する。

（２−３）駆動モータ７０
駆動モータ７０は、円筒部材２１の内壁面に固定された環状のステータ７１と、ステータ７１の内側に、僅かな隙間（エアギャップ通路）を空けて回転自在に収容されたロータ７２とを有する。

ロータ７２は、円筒部材２１の軸心に沿って上下方向に延びるように配置されたクランクシャフト８０を介して可動スクロール４０と連結される。ロータ７２が回転することで、可動スクロール４０は、固定スクロール３０に対して公転する。

（２−４）クランクシャフト８０
クランクシャフト８０は、駆動モータ７０の駆動力を可動スクロール４０に伝達する。クランクシャフト８０は、円筒部材２１の軸心に沿って上下方向に延びるように配置され、駆動モータ７０のロータ７２と、スクロール圧縮機構６０の可動スクロール４０とを連結する。

クランクシャフト８０は、円筒部材２１の軸心と中心軸が一致する主軸８２と、円筒部材２１の軸心に対して偏心した偏心部８１とを有する。偏心部８１は、前述のように可動スクロール４０のボス部４３に挿入される。

主軸８２は、ハウジング６１の軸受部６１ｂの軸受６３、及び下部軸受９０により、回転自在に支持される。主軸８２は、軸受部６１ｂと下部軸受９０との間で、駆動モータ７０のロータ７２と連結される。

クランクシャフト８０の内部には、スクロール圧縮機構６０等に冷凍機油Ｏを供給するための給油経路８３が形成されている。主軸８２の下端は、ケーシング２０の下部に形成された油溜まり空間Ｓｏ内に位置し、油溜まり空間Ｓｏの冷凍機油Ｏは、給油経路８３を通じてスクロール圧縮機構６０等に供給される。

（２−５）下部軸受９０
下部軸受９０は、駆動モータ７０の下方に配置される。下部軸受９０は、円筒部材２１と固定されている。下部軸受９０は、クランクシャフト８０の下端側の軸受を構成し、クランクシャフト８０の主軸８２を回転自在に支持する。

（３）スクロール圧縮機１０の動作
スクロール圧縮機１０の動作について説明する。駆動モータ７０が起動すると、ロータ７２がステータ７１に対して回転し、ロータ７２と固定されたクランクシャフト８０が回転する。クランクシャフト８０が回転すると、クランクシャフト８０と連結された可動スクロール４０が固定スクロール３０に対して公転する。そして、冷凍サイクルにおける低圧のガス冷媒が、吸入管２３を通って、圧縮室Ｓｃの周縁側から、圧縮室Ｓｃに吸引される。可動スクロール４０が公転するのに従い、吸入管２３と圧縮室Ｓｃとは連通しなくなり、圧縮室Ｓｃの容積が減少するのに伴って、圧縮室Ｓｃの圧力が上昇し始める。

圧縮途中の圧縮室Ｓｃには、インジェクションポート３１ａから冷媒がインジェクションされる。なお、インジェクション冷媒供給管２７（図１参照）からインジェクション配管２５に供給される冷媒の圧力が、インジェクションポート３１ａが開口する圧縮室Ｓｃの圧力よりも高い場合に、インジェクション配管２５からインジェクション通路３１を経て圧縮室Ｓｃへと冷媒が供給される。他方、インジェクション冷媒供給管２７からインジェクション配管２５に供給される冷媒の圧力が、インジェクションポート３１ａが開口する圧縮室Ｓｃの圧力よりも低くなると、逆止弁５０が機能し、圧縮室Ｓｃからインジェクション配管２５への冷媒の流れが遮断される。

圧縮室Ｓｃは、冷媒の圧縮が進むにつれ、インジェクションポート３１ａと連通しなくなる。圧縮室Ｓｃ内の冷媒は、圧縮室Ｓｃの容積が減少するのに伴って圧縮され、最終的に高圧のガス冷媒となる。高圧のガス冷媒は、固定側鏡板３２の中心付近に位置する吐出口３２ａから吐出される。その後、高圧のガス冷媒は、固定スクロール３０およびハウジング６１に形成された図示しない冷媒通路を通過して、高圧空間Ｓ１へ流入する。高圧空間Ｓ１に流入した、スクロール圧縮機構６０による圧縮後の、冷凍サイクルにおける高圧のガス冷媒は、吐出管２４から吐出される。

（４）インジェクション通路３１の周辺構造
図３は、図２におけるインジェクション通路周辺の拡大図である。図３において、
インジェクション通路３１は、固定側鏡板３２の下面の設けられたインジェクションポート３１ａ、インジェクションポート３１ａから固定側鏡板３２の上面までの間に設けられた弁室３１ｂと、弁室３１ｂの上部に設けられた拡張室３１ｃと、拡張室３１ｃとインジェクション配管接続部３２１とを水平に連絡する水平通路部３１ｄとを含む。

（４−１）インジェクションポート３１ａ
インジェクションポート３１ａは、円形の孔であり、弁室３１ｂと圧縮室Ｓｃと直接連通する。

駆動モータ７０が起動され、クランクシャフト８０が回転し、可動スクロール４０が固定スクロール３０に対して公転すると、圧縮室Ｓｃの容積が変化し、インジェクションポート３１ａが連通する圧縮室Ｓｃの圧力が変化する。

インジェクション冷媒供給管２７（図１参照）からインジェクション配管２５に供給される冷媒の圧力が、インジェクションポート３１ａが開口する圧縮室Ｓｃの圧力より高い場合、冷媒は、インジェクション配管２５、水平通路部３１ｄ、およびインジェクションポート３１ａを経て、圧縮室Ｓｃに供給される。

他方、インジェクション冷媒供給管２７からインジェクション配管２５に供給される冷媒の圧力が、インジェクションポート３１ａが開口する圧縮室Ｓｃの圧力より低い場合、圧縮室Ｓｃからインジェクション配管２５に向かう冷媒の流れは、弁室３１ｂに設けられた逆止弁５０により遮断される。

（４−２）弁室３１ｂ
弁室３１ｂには、逆止弁５０が配置されている。逆止弁５０は、インジェクション冷媒供給管２７（図１参照）からインジェクション配管２５に供給される冷媒の圧力が、インジェクションポート３１ａが開口する圧縮室Ｓｃの圧力より高い場合、つまり冷媒がインジェクション配管２５から圧縮室Ｓｃへと流れる時には冷媒の流れを遮らない。

他方、逆止弁５０は、インジェクション冷媒供給管２７からインジェクション配管２５に供給される冷媒の圧力が、インジェクションポート３１ａが開口する圧縮室Ｓｃの圧力より低い場合、つまり冷媒が圧縮室Ｓｃからインジェクション配管２５へと流れようとする時には、その流れを遮断する。

図３に示すように、逆止弁５０は、第１弁座５１と、第２弁座５２と、弁体５３と、スプリング５４とを有している。

（４−２−１）第１弁座５１
第１弁座５１は、弁室３１ｂの下部に圧入される筒状部材である。第１弁座５１の一部の外径寸法は弁室３１ｂの下部に圧入可能な程度に設定されており、その部分を圧入部５１ａとよぶ。圧入部５１ａ以外の外周は弁室３１ｂの内周面との間に隙間ができる程度の外径に設定されている。第１弁座５１の中央部は冷媒が流通できるように貫通孔５１ｂが設けられている。

（４−２−２）第２弁座５２
第２弁座５２は、弁室３１ｂの上部に圧入される円柱状部材である。第２弁座５２の一部の外径寸法は弁室３１ｂの上部に圧入可能な程度に設定されており、その部分を圧入部５２ａとよぶ。圧入部５２ａ以外の外周は弁室３１ｂの内周面との間に隙間ができる程度の外径に設定されている。

図４Ａは、図３のＡ−Ａ矢視における断面図である。図４Ａにおいて、第２弁座５２は、第２弁座５２の中心軸から所定距離だけ離れた位置にその中心軸を囲むように４個の流通孔５２ｂが設けられている。４個の流通孔５２ｂは、中心軸を囲むように９０°間隔で配置されている。なお、４個の流通孔５２ｂに囲まれた部分を中央部５２ｃとよぶ。

４つの流通孔５２ｂの流路面積の合計は、インジェクションポート３１ａの流路面積よりも大きい。なお、図３にはそれら４個の流通孔５２ｂのうちの２個の流通孔５２ｂの断面が記載されている。

（４−２−３）弁体５３
弁体５３は、円板部材であり、弁室３１ｂのうち第１弁座５１と第２弁座５２との間に形成された空間に上下移動可能に配置されている。したがって、弁体５３が下に移動したとき弁体５３は第１弁座５１に当たって停止し、弁体５３が上に移動したときは第２弁座５２に当たって停止する。

弁体５３の中央部には、円形の逃がし孔５３ｂが形成されている。したがって、弁体５３は、逃がし孔５３ｂと、逃がし孔５３ｂを環状に囲む環状周縁部５３ａとによって弁の機能を果たす。

弁体５３の外径寸法は弁室３１ｂの内周面に沿って鉛直方向に移動できる程度の寸法に設定されている。また、逃がし孔５３ｂの孔径は、弁体５３が径方向に偏った場合でも逃がし孔５３ｂと第２弁座５２の４個の流通孔５２ｂのいずれとも重なることがない寸法に設定されている。つまり、弁体５３が径方向に偏った状態で第２弁座５２に押し付けられた場合でも逃がし孔５３ｂと第２弁座５２の４個の流通孔５２ｂのいずれとも重なることはなく、弁体５３の逃がし孔５３ｂは第２弁座５２の中央部５２ｃに塞がれる。

（４−２−４）スプリング５４
スプリング５４は、圧縮コイルばねであり、第１弁座５１の圧入部５１ａ以外の外周と弁室３１ｂの内周面との間に形成された隙間に挿入されている。また、スプリング５４は、弁体５３に対して第２弁座５２側へ押し付ける方向の力が作用するように圧縮された状態で配置されている。

（４−３）拡張室３１ｃ
拡張室３１ｃは、弁室３１ｂの上方に位置し、弁室３１ｂと水平通路部３１ｄとを連絡する。拡張室３１ｃの内部は中空円筒でその内径Ｄｃは、インジェクションポート３１ａの内径Ｄａ及び第１弁座５１の貫通孔５１ｂの内径Ｄｂよりも大きく、本実施形態では面積比換算で２．０〜５０の範囲内となるように設定されている。

拡張室３１ｃは、インジェクション時に発生する脈動を減衰させることを目的として設けられており、減衰させる狙いの周波数は７０Hz〜１４００Hzである。

図３及び図４Ａでは、拡張室３１ｃの中心は、インジェクションポート３１ａ及び弁室３１ｂの中心と同軸上に配置されているが、これに限定されるものではない。例えば、図４Ｂに示すように、拡張室３１ｃの中心Ｃｃをインジェクションポート３１ａの中心Ｃａよりも水平通路部３１ｄ側へ所定距離ｓだけ寄せて、水平通路部３１ｄから弁室３１ｂへ冷媒が流れ易くなるようにしてもよい。

（４−４）水平通路部３１ｄ
水平通路部３１ｄは一方の端がインジェクション配管接続部３２１と連通し、他方の端が拡張室３１ｃに連通している。水平通路部３１ｄは、インジェクション配管接続部３２１に接続されているインジェクション配管２５から供給される冷媒を拡張室３１ｃに導く。

水平通路部３１ｄは、インジェクション配管接続ヘッド３２０の側面から穿孔加工によって成形するので、組立後に開口端を止栓４００で塞いでいる。

（４−５）インジェクション配管接続部３２１
インジェクション配管接続部３２１は、インジェクション配管２５の一端が接続される大径孔部３２２と、大径孔部３２２よりも小さい径でその流路面積が水平通路部３１ｄと略同じ程度に設定された小径孔部３２３と有している。この小径孔部３２３が水平通路部３１ｄと連通している。

（４−６）インジェクション配管２５
インジェクション配管２５は、インジェクション配管接続部３２１の大径孔部３２２に挿入されている。インジェクション配管２５の挿入端の外周には、円周溝２５１が形成されており、その円周溝２５１のＯリング２５ａが装着されている。

インジェクション配管２５の挿入端がインジェクション配管接続部３２１の大径孔部３２２に挿入されることによって、Ｏリング２５ａが圧縮され大径孔部３２２の内周面に密着する。

（５）インジェクション時の冷媒挙動
インジェクション配管２５から供給される冷媒は、インジェクション配管接続部３２１の小径孔部３２３、水平通路部３１ｄ、拡張室３１ｃ、及び弁室３１ｂの第２弁座５２の流通孔５２ｂに充填される。

そして、インジェクション配管２５から供給される冷媒の圧力が、インジェクションポート３１ａが開口する圧縮室Ｓｃの圧力より高くなると、冷媒圧力によって４つの流通孔５２ｂと対向する弁体５３の環状周縁部５３ａが押され、弁体５３が第１弁座５１に向かって移動する。

弁体５３が第１弁座５１に接触すると、弁体５３の移動が第１弁座５１により規制されているため、流通孔５２ｂを通過した冷媒により、弁体５３は第１弁座５１に押しつけられる。そして、流通孔５２ｂを通過した冷媒は、弁体５３の逃がし孔５３ｂと、第１弁座５１の貫通孔５１ｂと、インジェクションポート３１ａとを通過して、圧縮室Ｓｃへと流入する。

他方、インジェクション配管２５から供給される冷媒の圧力が、インジェクションポート３１ａが開口する圧縮室Ｓｃの圧力より低い状態では、弁体５３は、圧縮室Ｓｃからインジェクション配管２５に向かって流れる冷媒の流れにより、第２弁座５２に向かって移動し、第２弁座５２に押し付けられた状態となる。

この状態では、流通孔５２ｂは、自己と対向する弁体５３の環状周縁部５３ａにより閉鎖される。つまり、逆止弁５０が冷媒の流れを逆止する際には、環状周縁部５３ａにより流通孔５２ｂが閉鎖されることで、圧縮室Ｓｃから流入した冷媒が、流通孔５２ｂを通過してインジェクション配管２５側へと流れることが規制される。

上記のような冷媒の挙動により脈動が発生する。従来の構成では、このインジェクション時の脈動が配管を振動させる要因であったが、本実施形態では、インジェクション通路３１の途中、すなわち弁室３１ｂと水平通路部３１ｄとの間に、インジェクションポート３１ａの径よりも大きい径の円筒空間である拡張室３１ｃが介在するので、冷媒が拡張室３１ｃに流入する際に膨張し、その脈動が低減される。つまり、拡張室３１ｃは、冷媒の脈動を抑制するマフラとしての機能を果たしている。

以上にように、本実施形態によれば、スクロール圧縮機１０の外側にマフラなどを設けることなく、インジェクション時の脈動が減衰される。その結果、配管振動の抑制、コスト低減を図ることができる。

（６）特徴
（６−１）
スクロール圧縮機１０では、インジェクション通路３１は拡張室３１ｃが連通しているので、冷媒は、拡張室３１ｃに流入する際に膨張し、その結果として冷媒の脈動が低減される。また、インジェクションポート３１ａの流路断面積に対する拡張室３１ｃの流路断面積の比が、２．０〜５０の範囲内であるので、冷媒の脈動減衰の効果がさらに高まる。それゆえ、スクロール圧縮機１０の外側にマフラなどを設けることなく、インジェクション時の脈動が減衰される。その結果、配管振動の抑制、コスト低減を図ることができる。

（６−２）
スクロール圧縮機１０では、拡張室３１ｃにおいて冷媒流れ方向が屈曲する場合、拡張室３１ｃの冷媒流出側の流路断面とインジェクションポート３１ａの流路断面とが、面積中心において同軸線上に配置しない方法を取り得る。なぜなら、冷媒が流れ易くなるので、拡張室３１ｃによる脈動低減だけでなく、流通抵抗も低減されるという効果が得られるからである。

（７）変形例
上記実施形態は、インジェクション配管２５から供給される冷媒がインジェクションポート３１ａに至るインジェクション通路３１の途中に拡張室３１ｃを設けることによって、インジェクション時の脈動を減衰させるものであった。しかし、脈動減衰の方法は、それに限定されるものではなく、ヘルムホルツ型の共鳴器、又はサイドブランチ型の共鳴器を設けた構造でもよい。

（７−１）第１変形例
図５は、第１変形例におけるインジェクション通路周辺の拡大図である。図５において、第１変形例に係るスクロール圧縮機１０では、拡張室３１ｃに替えてヘルムホルツ型の共鳴器３３０を水平通路部３１ｄに隣接させている点が、図２及び図３に記載の上記実施形態と相違する。したがって、共鳴器３３０以外の構成は上記実施形態とほぼ同等であるので、ここでは共鳴器３３０とその周辺部分についてのみ説明する。

第１変形例では、インジェクション配管２５から圧縮室Ｓｃに至るまでのインジェクション通路３１にヘルムホルツ型の共鳴器３３０を接続している。具体的には、共鳴器３３０は、水平通路部３１ｄから弁室３１ｂへ分岐するための分岐領域に隣接するように接続されている。

図５に示すように、共鳴器３３０は、所定容積を有する内室３３１と、所定直径及び所定長さを有する孔部３３３とから成り、内室３３１は孔部３３３を介して拡張室３１ｃと連通している。

インジェクション配管２５から供給される冷媒は、インジェクション配管接続部３２１の小径孔部３２３、水平通路部３１ｄ、及び弁室３１ｂの第２弁座５２の流通孔５２ｂに充填される。さらに、共鳴器３３０の内室３３１は、孔部３３３経て流入する冷媒で充填される。

そして、インジェクション配管２５から供給される冷媒の圧力が、インジェクションポート３１ａが開口する圧縮室Ｓｃの圧力より高くなったとき、逆止弁５０が開き、インジェクションポート３１ａから冷媒が圧縮室Ｓｃへと流入する。他方、インジェクション配管２５から供給される冷媒の圧力が、インジェクションポート３１ａが開口する圧縮室Ｓｃの圧力より低くなったとき、逆止弁５０が閉じる。

この冷媒の挙動が圧力脈動を発生させる。従来の構成では、このインジェクション時の脈動が配管を振動させる要因であった。しかし、この第１変形例では、インジェクション通路３１での冷媒の圧力脈動を減衰させることができる。

また、冷媒の圧力脈動に起因する騒音や振動が低減されるので、冷媒の圧力脈動の基本周波数と、インジェクション通路３１を形成する各部材の固有振動数とが一致することが回避され、騒音や振動も低減される。

（７−２）第２変形例
図６は、第２変形例におけるインジェクション通路周辺の拡大図である。図６において、第２変形例に係るスクロール圧縮機１０では、拡張室３１ｃに替えてサイドブランチ型の共鳴器３４０を水平通路部３１ｄに隣接させている点が、図２及び図３に記載の上記実施形態と相違する。したがって、サイドブランチ型の共鳴器３４０以外の構成は上記実施形態とほぼ同等であるので、ここではサイドブランチ型の共鳴器３４０とその周辺部分についてのみ説明する。

第２変形例では、インジェクション配管２５から圧縮室Ｓｃに至るまでのインジェクション通路３１にサイドブランチ型の共鳴器３４０を分岐して接続している。具体的には、共鳴器３４０は、水平通路部３１ｄから弁室３１ｂへ分岐するための分岐領域を挟んで弁室３１ｂと反対側であって水平通路部３１ｄから分岐するように接続されている。図６に示すように、共鳴器３４０は、所定直径及び所定長さを有する有底孔３４１を形成している。

インジェクション配管２５から供給される冷媒は、インジェクション配管接続部３２１の小径孔部３２３、水平通路部３１ｄ、及び弁室３１ｂの第２弁座５２の流通孔５２ｂに充填される。さらに、共鳴器３４０も水平通路部３１ｄからの冷媒で充填される。

この冷媒の挙動が圧力脈動を発生させる。従来の構成では、このインジェクション時の脈動が配管を振動させる要因であった。しかし、この第２変形例では、インジェクション通路３１での冷媒の圧力脈動を減衰させることができる。

（８）その他
（８−１）
インジェクション通路３１の長さを、７０Hz〜１４００Hzの脈動を減衰させる長さに設定することによって、冷媒の脈動減衰の効果をさらに高めることができる。

（８−２）
本実施形態の拡張室３１ｃ、第１変形例のヘルムホルツ型の共鳴器３３０及び第２変形例のサイドブランチ型の共鳴器３４０が７０Hz〜１４００Hzの脈動を減衰させる設定とすることによって、冷媒の脈動減衰の効果をさらに高めることができる。

（８−３）
図７Ａは、図２のスクロール圧縮機１０の概略ブロック図である。図７Ａにおいて、２点鎖線で示された経路は、図２のインジェクション配管２５及びインジェクション通路３１を一つのインジェクション経路として描いたものである。図７Ａに示すように上記実施形態では、インジェクション経路は、ヘッド３２０から固定スクロール３０を通る態様を採用している。しかしながら、インジェクション経路の態様は、図７Ａに示す態様に限定されるものではない。

例えば、図７Ｂは、他の実施形態の係るスクロール圧縮機１１０の概略ブロック図である。図７Ｂにおいて、駆動モータ７０、ハウジング６１、可動スクロール４０、固定スクロール３０、及びヘッド３２０は図７Ａと同じである。異なるのは、インジェクション経路の取り方である。スクロール圧縮機１１０では、インジェクション経路はハウジング６１から固定スクロール３０を通る態様が採用されている。

このように、インジェクション経路の態様のバリエーションは、使用態様に応じて適宜選択される。

本発明は、中間インジェクションが行われるスクロール圧縮機だけに限らずおいて、インジェクション時の脈動の低減を必要とする全ての圧縮機に有用である。

１０スクロール圧縮機（圧縮機）
２５インジェクション配管
３０固定スクロール（圧縮室形成部材）
３１インジェクション通路
３１ａインジェクションポート
３１ｃ拡張室（脈動減衰空間）
３２０インジェクション配管接続ヘッド（別部材）
３３０ヘルムホルツ型の共鳴器（脈動減衰空間）
３４０サブブランチ型の共鳴器（脈動減衰空間）
４０可動スクロール（圧縮室形成部材）

特開２０１０−１８５４０６号公報

Claims

圧縮室（Ｓｃ）を形成する圧縮室形成部材（３０，４０）と、
前記圧縮室形成部材（３０，４０）及び／又はその周囲に配される別部材（３２０）に形成され前記圧縮室（Ｓｃ）に繋がるインジェクション通路（３１）と、
前記インジェクション通路（３１）に冷媒を供給するインジェクション配管（２５）と、
前記圧縮室形成部材（３０，４０）又はその周囲に配される前記別部材（３２０）に、前記インジェクション通路（３１）と連通するように形成され、前記インジェクション配管（２５）から前記圧縮室（Ｓｃ）へと流れ込む冷媒ガスの脈動を減衰する脈動減衰空間としての拡張室（３１ｃ）と、
を備え、
前記インジェクション通路（３１）は、
前記拡張室（３１ｃ）と前記圧縮室（Ｓｃ）との間に位置する弁室（３１ｂ）と、
前記圧縮室（Ｓｃ）と連通するインジェクションポート（３１ａ）と、
を有し、
前記弁室（３１ｂ）において弁（５０）によって開閉される流通孔（５２ｂ）の流路断面積の合計は、前記インジェクションポート（３１ａ）の流路断面積よりも大きく、
前記拡張室（３１ｃ）は、前記インジェクションポート（３１ａ）の流路断面積よりも大きい流路断面積を有し、
前記拡張室（３１ｃ）の冷媒流入方向及び冷媒流出方向は互いに交差し、前記インジェクションポート（３１ａ）が前記拡張室（３１ｃ）の前記冷媒流出方向の延長線上にある構成であって、
前記拡張室（３１ｃ）の冷媒流出側の流路断面と前記インジェクションポート（３１ａ）の流路断面とは、互いに平行で、且つ前記流路断面それぞれの面積中心が同軸線上にない位置関係にある、
圧縮機（１０）。
前記インジェクションポート（３１ａ）の流路断面積に対する前記拡張室（３１ｃ）の流路断面積の比が、２．０〜５０の範囲内である、
請求項１に記載の圧縮機（１０）。
前記インジェクション通路（３１）の長さが、７０Hz〜１４００Hzの脈動を減衰させる長さに設定されている、
請求項１に記載の圧縮機（１０）。
前記拡張室（３１ｃ）は、７０Hz〜１４００Hzの脈動を減衰させる設定である、
請求項１又は請求項２に記載の圧縮機（１０）。