JP6689300B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、インジェクション機構を有するスクロール圧縮機に関するものである。

従来、空調機および冷凍機等においては、例えば、スクロール圧縮機が用いられている。このようなスクロール圧縮機としては、例えば特許文献１に記載されているように、インジェクション機構を有するものがある。
特許文献１に記載されたスクロール圧縮機では、固定台板の上部にバックプレートを設け、固定台板とバックプレートとによってインジェクション流路を形成している。また、固定台板には、過圧縮リリーフのためのリリーフポートが設けられている。

このスクロール圧縮機において、圧縮機の側面から固定スクロール内に流入したインジェクション冷媒は、一旦固定スクロール内から外へ出た後、固定台板とバックプレートとによって形成されたインジェクション流路を通過する。そして、インジェクション冷媒は、固定台板に設けられたインジェクションポートから圧縮室内へ供給される。
また、圧縮室内において吐出圧力以上の圧力となった冷媒は、リリーフポートおよびバックプレート内を通過した後、リリーフ弁を押し開けて、密閉容器内の吐出空間へ排出される。

特開２０１２−１７２５８１号公報

しかしながら、特許文献１に記載されたスクロール圧縮機のように、バックプレートを用いたインジェクション冷媒の供給方法では、インジェクション冷媒が通る流路長が長いため、圧損やプレヒートなどによる損失が大きくなってしまう。また、固定台板とバックプレートとの隙間をシールする必要があるが、このシールが不十分である場合には、密閉容器内の高圧冷媒が過圧縮リリーフポート等を通して圧縮室内に流入し、再圧縮することで損失が発生してしまうという問題点があった。

さらに、このスクロール圧縮機は、インジェクション流路を形成するためにバックプレートが必要になるなど、スクロール圧縮機の組み立てに必要な部品点数が多くなるとともに、固定台板とバックプレートとの間の隙間のリークチェック工程が必要となるという問題点があった。

本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、インジェクション冷媒を圧縮室内に供給するまでの損失を低減するとともに、製造に必要な部品点数および作業工程を削減することが可能なスクロール圧縮機を提供することを目的とする。

本発明のスクロール圧縮機は、固定台板および該固定台板の一方の面に形成された渦巻状の突起である固定渦巻歯を有する固定スクロールと、揺動台板および該揺動台板の一方の面に形成された渦巻状の突起である揺動渦巻歯を有する揺動スクロールとを備え、前記固定渦巻歯と前記揺動渦巻歯とが噛み合うことにより、前記固定渦巻歯と前記揺動渦巻歯との間に、外部から供給された冷媒を圧縮するための圧縮室が形成され、前記圧縮室は、前記固定渦巻歯の内向面と前記揺動渦巻歯の外向面とで形成された固定内向側圧縮室と、前記固定渦巻歯の外向面と前記揺動渦巻歯の内向面とで形成された固定外向側圧縮室とで構成され、前記固定台板は、外部からインジェクション冷媒が供給されるインジェクションパイプが接続され、前記インジェクション冷媒が流れるインジェクション流路と、前記インジェクション流路と前記圧縮室とを連通するインジェクションポートとを有し、前記揺動台板は、一方の面から他方の面に貫通し、前記圧縮室と、前記揺動台板の他方の面側に設けられ、前記冷媒の吸入圧力よりも高く、かつ吐出圧力以下である中間圧力となる中間圧空間とを常時または間欠的に連通する抽気孔を有し、前記インジェクションポートは、前記固定内向側圧縮室のみと連通するように開口し、前記抽気孔は、前記固定外向側圧縮室のみと連通するように開口するものである。

以上のように、本発明のスクロール圧縮機によれば、インジェクション冷媒を圧縮室内に供給するための流路を固定スクロールの固定台板に設けるため、インジェクション冷媒を圧縮室内に供給するまでの損失を低減するとともに、製造に必要な部品点数および作業工程を削減することが可能になる。

本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の構成の一例を示す縦断面図である。 図１に示すスクロール圧縮機における固定スクロールについて説明するための上部拡大図である。 図１に示すスクロール圧縮機における揺動スクロールについて説明するための上部拡大図である。 図１に示すスクロール圧縮機におけるコンプライアントフレームおよびガイドフレームについて説明するための上部拡大図である。 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逆止弁機構周辺の構成の一例を示す上部拡大図である。 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逆止弁機構周辺の構成の他の例を示す上部拡大図である。 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インジェクション逆止弁機構周辺の構成の一例を示す上部拡大図である。 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インジェクション逆止弁機構周辺の構成の他の例を示す上部拡大図である。 本発明の実施の形態４に係るスクロール圧縮機の圧縮運転時の固定渦巻歯および揺動渦巻歯の動きについて説明するための概略図である。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１に係る空調制御システムについて説明する。
なお、以下の説明において、「インジェクション」とは、例えば冷凍サイクルを構成する要素の一つである凝縮器を出た後の高圧側の液冷媒、気液二相冷媒またはガス冷媒を圧縮機の圧縮室に戻し、再圧縮することである。また、このときの凝縮器を出た後の高圧側の液冷媒、気液二相冷媒またはガス冷媒は、「インジェクション冷媒」と称される。
ここで、「凝縮器を出た後」とは、凝縮器を通過した直後のことだけでなく、例えば、凝縮器を出た後、膨張弁および熱交換器等を通過した後のことであってもよい。また、「凝縮器」は、「放熱器」、負荷側に熱を与える「熱交換器」または「ガスクーラー」と読み替えてもよい。

［スクロール圧縮機の構成］
図１は、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００の構成の一例を示す縦断面図である。
図１に示すように、スクロール圧縮機１００は、固定スクロール１、揺動スクロール２、コンプライアントフレーム３、ガイドフレーム４、電動機５、サブフレーム６、軸７、オルダム機構８を備え、これらの構成要素が密閉容器１０内に収納されている。また、固定スクロール１と揺動スクロール２とにより、圧縮部が形成されている。

（密閉容器）
密閉容器１０は、スクロール圧縮機１００の外郭を形成する高圧容器である。密閉容器１０の側面には、吸入管１１、吐出管１２およびインジェクションパイプ１３が接続されている。また、密閉容器１０の底部には、冷凍機油９を貯油するための油だめが設けられている。

吸入管１１は、外部からスクロール圧縮機１００に流入する冷媒を、後述する圧縮室２０に導くための配管である。吸入管１１は、例えば、後述する固定スクロール１の固定台板１ａに直接圧入、またはシール材等によって高圧冷媒空間と吸入圧空間とをシールしつつ挿入されている。
吐出管１２は、スクロール圧縮機１００で圧縮された冷媒を外部に吐出させるための配管であり、一方の端部が密閉容器１０内に連通し、他方の端部が外部に連通している。

インジェクションパイプ１３は、外部からスクロール圧縮機１００内に流入するインジェクション冷媒を圧縮室２０内に導くための配管である。インジェクションパイプ１３は、例えば、固定台板１ａに形成された後述するインジェクション流路１ｇに直接圧入、またはシール材等によって高圧冷媒空間とインジェクション圧空間とをシールしつつ挿入されている。

（固定スクロール）
図２は、図１に示すスクロール圧縮機１００における固定スクロール１について説明するための上部拡大図である。
固定スクロール１は、後述する揺動スクロール２とともに冷媒を圧縮するものであり、図２に示すように、揺動スクロール２に対して対向するように配置されている。固定スクロール１は、水平面に対して平行な固定台板１ａと、固定台板１ａの下面から下側に突出して形成された板状の突起である固定渦巻歯１ｂを有している。
なお、ここでいう「水平面に対して平行」とは、厳密な平行に限定されるものではなく、例えば、水平面に対してある程度の角度を有していてもよい。以下の説明においても、同様とする。

固定渦巻歯１ｂは、後述する揺動スクロール２の揺動渦巻歯２ｂと噛み合い、揺動スクロール２が揺動することにより、容積が変化する圧縮室２０を形成する。この固定渦巻歯１ｂは、水平断面が渦巻形状となっている。

固定台板１ａは、平板状の部材であり、その外周面が密閉容器１０の内周面に対向するとともに、下面の外側部分が後述するガイドフレーム４の上部と対向するようにして、密閉容器１０内で固定されている。また、固定台板１ａの外周面には、上述したように、吸入管１１が挿入されている。

固定台板１ａの下面における外周部には、２個一対のオルダム案内溝１ｃが一直線上に形成されている。このオルダム案内溝１ｃには、オルダム機構８の爪８ｂが往復自在に係合されている。

固定台板１ａの中心部には、上面から下面に貫通する、圧縮室２０で圧縮された冷媒を吐出するための吐出ポート１ｄが形成されている。ここで、「固定台板１ａの中心部」とは、固定台板１ａを上面視したときにおける径方向の中心部のことをいう。
また、固定台板１ａの吐出ポート１ｄよりも外周側には、上面から下面に貫通するリリーフポート１ｅが形成されている。

固定台板１ａの上面には、リリーフポート１ｅを開閉するリリーフ弁３０ａと、リリーフ弁３０ａのリフト量を制限する弁押さえ３０ｂとが設けられている。リリーフ弁３０ａおよび弁押さえ３０ｂは、例えばボルトを用いて固定台板１ａに固定される。
なお、固定台板１ａの上面には、リリーフ弁３０ａに加えて、吐出ポート１ｄを開閉する図示しない開閉弁を設けてもよい。

固定台板１ａの側面には、外部から供給されるインジェクション冷媒を圧縮室２０に導くためのインジェクション流路１ｇが設けられている。また、固定台板１ａの下面における固定渦巻歯１ｂの間には、インジェクションポート１ｆが設けられている。そして、インジェクションポート１ｆとインジェクション流路１ｇとが連通している。
インジェクション流路１ｇには、インジェクションパイプ１３が挿入されている。インジェクションパイプ１３に流入したインジェクション冷媒は、インジェクション流路１ｇおよびインジェクションポート１ｆを通過して圧縮室２０へ注入される。

（揺動スクロール）
図３は、図１に示すスクロール圧縮機１００における揺動スクロール２について説明するための上部拡大図である。
揺動スクロール２は、固定スクロール１とともに冷媒を圧縮するものであり、図３に示すように、固定スクロール１に対して対向するように配置されている。
揺動スクロール２は、水平面に対して平行な円板状の部材で形成された揺動台板２ａと、揺動台板２ａの上面から上側に突出して形成された板状の突起である揺動渦巻歯２ｂを有している。

揺動渦巻歯２ｂは、固定スクロール１の固定渦巻歯１ｂと噛み合うことにより、圧縮室２０を形成する。この揺動渦巻歯２ｂは、固定渦巻歯１ｂと対応するように、水平断面が固定渦巻歯１ｂと実質的に同一形状の渦巻形状となっている。

揺動台板２ａの下面における外周部には、２個一対のオルダム案内溝２ｅが一直線上に形成されている。このオルダム案内溝２ｅは、固定スクロール１のオルダム案内溝１ｃに対して９０度の位相差を有するように形成されている。オルダム案内溝２ｅは、オルダム機構８の爪８ａが往復自在に係合されている。このように構成されたオルダム機構８により、揺動スクロール２は、自転することなく揺動運動を行うことができる。

揺動台板２ａの下面における中心部には、中空円筒状のボス部２ｆが形成されている。ボス部２ｆの内側が揺動軸受２ｃとして機能する。ここで、「揺動台板２ａの中心部」とは、揺動台板２ａを上面視したときにおける径方向の中心部のことをいう。
揺動軸受２ｃには、後述する軸７の上端に形成された揺動軸部７ｂが係合されている。これにより、揺動台板２ａは、軸７が回転することによって揺動運動を行う。なお、揺動軸受２ｃと揺動軸部７ｂとの間の空間を、ボス部空間１５ａと称する。

揺動台板２ａにおけるボス部２ｆの外径側には、後述するコンプライアントフレーム３のスラスト軸受３ａと圧接摺動可能なスラスト面２ｄが形成されている。
なお、ボス部２ｆの外径側において、揺動スクロール２のスラスト面２ｄとコンプライアントフレーム３との間に形成された空間を、ボス部外部空間１５ｂと称する。また、スラスト軸受３ａの外径側において、揺動スクロール２の揺動台板２ａとコンプライアントフレーム３との間に形成された空間を、台板外径部空間１５ｃと称する。この台板外径部空間１５ｃは、吸入圧力である吸入ガス雰囲気圧が低圧となる空間となっている。

揺動台板２ａには、上面から下面に貫通し、圧縮室２０とスラスト面２ｄ側の空間とを連通する抽気孔２ｇが設けられている。この抽気孔２ｇにおけるコンプライアントフレーム３側の開口部である下開口部２ｈは、通常運転の際に描く下開口部２ｈの円軌跡がコンプライアントフレーム３のスラスト軸受３ａの内部に常時収まるように配置されている。そのため、圧縮室２０内の冷媒が、抽気孔２ｇを介してボス部外部空間１５ｂおよび台板外径部空間１５ｃに漏れることはない。

（コンプライアントフレームおよびガイドフレーム）
図４は、図１に示すスクロール圧縮機１００におけるコンプライアントフレーム３およびガイドフレーム４について説明するための上部拡大図である。
コンプライアントフレーム３は、揺動スクロール２の下側に設けられ、揺動スクロール２を軸方向に支持する。コンプライアントフレーム３の外周部には、上嵌合円筒面３ｄおよび下嵌合円筒面３ｅが形成されている。上嵌合円筒面３ｄは、コンプライアントフレーム３の外周部における揺動スクロール２側に形成され、ガイドフレーム４の内周部に設けられた上嵌合円筒面４ａと係合されている。下嵌合円筒面３ｅは、コンプライアントフレーム３の外周部における電動機５側に形成され、ガイドフレーム４の内周部に設けられた下嵌合円筒面４ｂと係合されている。これにより、コンプライアントフレーム３は、ガイドフレーム４によって半径方向に支持されている。
コンプライアントフレーム３の中心部には、電動機５により回転駆動される軸７を半径方向に支持する主軸受３ｂおよび補助主軸受３ｃが形成されている。

ここで、コンプライアントフレーム３とガイドフレーム４との間に形成され、上下をリング状のシール材１６ａおよび１６ｂで仕切られた空間をフレーム空間１５ｄと称する。
シール材１６ａおよび１６ｂは、ガイドフレーム４の内周面に形成された２ヶ所のリング状のシール溝に収納されている。なお、これに限られず、このシール溝は、コンプライアントフレーム３の外周面に形成されていてもよい。

コンプライアントフレーム３には、揺動スクロール２における抽気孔２ｇの下開口部２ｈと対向する位置に、スラスト軸受３ａ側からフレーム空間１５ｄを貫通し、抽気孔２ｇとフレーム空間１５ｄとを常時もしくは間欠的に連通する連通孔３ｆが形成されている。
コンプライアントフレーム３には、ボス部外部空間１５ｂの圧力を調整する圧力調整弁３ｈ、弁押さえ３ｉおよび中間圧調整スプリング３ｊが収納された圧力調整弁空間３ｇが設けられている。中間圧調整スプリング３ｊは、自然長より縮められた状態で圧力調整弁空間３ｇに収納されている。
なお、圧力調整弁３ｈの外径側におけるコンプライアントフレーム３とガイドフレーム４との間の空間を、弁外径部空間１５ｅと称する。

また、コンプライアントフレーム３には、スラスト軸受３ａの外周側に、オルダム機構環状部８ｃが往復摺動運動する往復摺動部３ｋが形成されている。往復摺動部３ｋには、台板外径部空間１５ｃと吸入空間とを連通する連通孔３ｌが形成されている。

ガイドフレーム４は、焼き嵌めまたは溶接等により、外周部が密閉容器１０に固定されている。なお、ガイドフレーム４の外周部には、切り欠きが設けられており、圧縮室２０から密閉容器１０内へ吐出された冷媒が吐出管１２へ流れる流路は確保されている。

（軸）
図１に示すように、軸７の上側には、揺動スクロール２の揺動軸受２ｃと回転自在に係合する揺動軸部７ｂが形成されている。揺動軸部７ｂの下側には、コンプライアントフレーム３の主軸受３ｂおよび補助主軸受３ｃと回転自在に係合する主軸部７ｃが形成されている。
主軸部７ｃの下側には、サブフレーム６の副軸受６ａと回転自在に係合する副軸部７ｄが形成されている。副軸部７ｄと主軸部７ｃとの間には、電動機５の回転子５ａが焼き嵌めにより取り付けられ、回転子５ａの周囲に固定子５ｂが設けられている。
軸７の内部には、軸方向に貫通する高圧給油穴７ｇが形成されている。また、軸７の下端面には、高圧給油穴７ｇと連通するオイルパイプ７ｆが圧入されている。

［スクロール圧縮機の動作］
次に、スクロール圧縮機１００の動作について、図１〜図４を参照して説明する。
低圧の吸入冷媒は、吸入管１１から固定スクロール１の固定渦巻歯１ｂと揺動スクロール２の揺動渦巻歯２ｂとにより形成される圧縮室２０に流入する。
また、外部から供給されたインジェクション冷媒は、インジェクションパイプ１３を介してインジェクション流路１ｇに流入し、インジェクションポート１ｆを通って圧縮室２０に注入される。なお、インジェクション運転を行わない場合、インジェクション冷媒は、圧縮室２０に注入されない。

一方、電動機５によって軸７が駆動されると、それに伴って揺動スクロール２が駆動する。揺動スクロール２は、オルダム機構８によって自転運動せず、公転運動である揺動運動し、圧縮室２０の容積を徐々に減少させる圧縮動作を行う。この圧縮動作により、圧縮室２０内の冷媒が高圧となり、固定スクロール１の吐出ポート１ｄを介して密閉容器１０外に放出される。つまり、密閉容器１０内は高圧となる。

定常運転時においては、上述したように、密閉容器１０内が高圧となる。この圧力により、密閉容器１０の底部に溜まった冷凍機油９は、オイルパイプ７ｆから吸入され、高圧給油穴７ｇを上側に向かって流れる。そして、高圧の冷凍機油９は、ボス部空間１５ａに導かれ、吸入圧力よりも高く、かつ吐出圧力以下である中間圧Ｐｍ１まで減圧されてボス部外部空間１５ｂへ流れる。
また、高圧給油穴７ｇを流れる高圧の冷凍機油９は、軸７に設けられた横穴から主軸受３ｂと主軸部７ｃとの間に導かれる。主軸受３ｂと主軸部７ｃとの間に導かれた冷凍機油９は、主軸受３ｂと主軸部７ｃとの間で、吸入圧力よりも高く、かつ吐出圧力以下である中間圧Ｐｍ１まで減圧され、ボス部外部空間１５ｂへ流れる。
なお、ボス部外部空間１５ｂで中間圧Ｐｍ１となった冷凍機油９は、冷凍機油９に溶解していた冷媒の発泡により、一般にはガス冷媒と冷凍機油９との二相となっている。

ボス部外部空間１５ｂで中間圧Ｐｍ１となった冷凍機油９は、圧力調整弁空間３ｇを通って弁外径部空間１５ｅに流れる。このとき、冷凍機油９は、圧力調整弁空間３ｇを通る際に、中間圧調整スプリング３ｊによって付加される力に打ち勝って圧力調整弁３ｈを押し上げ、弁外径部空間１５ｅに流れる。弁外径部空間１５ｅに流れた冷凍機油９は、連通孔３ｌを通ってオルダム機構環状部８ｃの内側へ排出される。
また、ボス部外部空間１５ｂで中間圧Ｐｍ１となった冷凍機油９は、揺動スクロール２のスラスト面２ｄとコンプライアントフレーム３のスラスト軸受３ａの摺動部へ給油され、オルダム機構環状部８ｃの内側へ排出される。そして、オルダム機構８の爪８ａおよび８ｂの摺動面に給油された後、台板外径部空間１５ｃに流れる。

ボス部外部空間１５ｂの中間圧Ｐｍ１は、中間圧調整スプリング３ｊの弾性力と、圧力調整弁３ｈの露出面積とに基づき決定される圧力αにより、式（１）のように表すことができる。なお、式（１）におけるＰｓは、吸入雰囲気圧、すなわち低圧である。
［数１］
Ｐｍ１＝Ｐｓ＋α ・・・（１）

また、揺動スクロール２における抽気孔２ｇの下開口部２ｈは、コンプライアントフレーム３に設けられた連通孔３ｆのスラスト軸受３ａ側の開口部と、常時または間欠的に連通する。そのため、圧縮室２０からの圧縮途中の冷媒ガスが、揺動スクロール２の抽気孔２ｇおよびコンプライアントフレーム３の連通孔３ｆを介してフレーム空間１５ｄに導かれる。この冷媒ガスは圧縮途中であるため、吸入圧力よりも高く、かつ吐出圧力以下である中間圧Ｐｍ２である。
なお、このように冷媒ガスがフレーム空間１５ｄに導かれるものの、フレーム空間１５ｄは、シール材１６ａおよび１６ｂによって密閉された閉空間である。そのため、通常運転時には圧縮室２０の圧力変動に呼応して、圧縮室２０とフレーム空間１５ｄとの間で双方向に微少な流れが形成される。すなわち、圧縮室２０とフレーム空間１５ｄとの間では、いわば呼吸しているような状態となる。

フレーム空間１５ｄの中間圧Ｐｍ２は、連通する圧縮室２０の位置に基づき決定される倍率βにより、式（２）のように表すことができる。なお、式（２）におけるＰｓは、吸入雰囲気圧、すなわち低圧である。
［数２］
Ｐｍ２＝Ｐｓ×β ・・・（２）

ここで、コンプライアントフレーム３には、ボス部外部空間１５ｂの中間圧Ｐｍ１に起因する力「Ａ」と、スラスト軸受３ａを介した揺動スクロール２からの押し付け力「Ｂ」との合計「Ａ＋Ｂ」が、下向きの力として作用する。
一方、コンプライアントフレーム３には、フレーム空間１５ｄの中間圧Ｐｍ２に起因する力「Ｃ」と、下端面の高圧雰囲気に露出している部分に作用する高圧に起因する力「Ｄ」の合計「Ｃ＋Ｄ」が、上向きの力として作用する。
そして、通常運転時においては、上向きの力「Ｃ＋Ｄ」が下向きの力「Ａ＋Ｂ」よりも大きくなるように設定されている。

そのため、通常運転時において、コンプライアントフレーム３は、上嵌合円筒面３ｄがガイドフレーム４の上嵌合円筒面４ａにガイドされるとともに、下嵌合円筒面３ｅがガイドフレーム４の下嵌合円筒面４ｂにガイドされ、固定スクロール１側に浮き上がった状態となる。すなわち、コンプライアントフレーム３は、固定スクロール１側に浮き上がり、スラスト軸受３ａを介して揺動スクロール２に押し付けられた状態となる。

このように、コンプライアントフレーム３が揺動スクロール２に押し付けられているため、揺動スクロール２もコンプライアントフレーム３と同様に、固定スクロール１側に浮き上がった状態となる。その結果、揺動スクロール２の揺動渦巻歯２ｂの歯先と、固定スクロール１の歯底である固定台板１ａとが接触するとともに、固定スクロール１の固定渦巻歯１ｂの歯先と、揺動スクロール２の歯底である揺動台板２ａとが接触する。

一方、スクロール圧縮機１００の起動時などの過渡期、または圧縮室２０の内圧が異常に上昇したときなどには、上述したスラスト軸受３ａを介した揺動スクロール２からの押し付け力「Ｂ」が、通常運転時よりも大きくなる。そのため、下向きの力「Ａ＋Ｂ」が上向きの力「Ｃ＋Ｄ」よりも大きくなる。その結果、コンプライアントフレーム３は、ガイドフレーム４側へ押し付けられる。そして、揺動スクロール２の揺動渦巻歯２ｂの歯先と、固定スクロール１の歯底である固定台板１ａとが離れるとともに、固定スクロール１の固定渦巻歯１ｂの歯先と、揺動スクロール２の歯底である揺動台板２ａとが離れる。これにより、圧縮室２０内の圧力が下がるので、圧縮室２０内の圧力が過度に上昇することを防止することができる。

インジェクション運転時において、外部から供給されるインジェクション冷媒は、インジェクションパイプ１３を通って直接固定スクロール１の固定台板１ａの内部に流入するので、固定台板１ａの外部に流出することはない。そのため、インジェクション流路１ｇの流路長を最短とすることができ、インジェクション運転時の損失を減らすことができる。
また、固定台板１ａの上部に設けられた過圧縮冷媒のリリーフ弁３０ａに至るまでの冷媒の漏れの影響を減らすことができるため、圧縮機効率を向上させることができる。

以上のように、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機１００は、固定台板１ａおよび固定台板１ａの一方の面に形成された固定渦巻歯１ｂを有する固定スクロール１と、揺動台板２ａおよび揺動台板２ａの一方の面に形成された揺動渦巻歯２ｂを有する揺動スクロール２とを備え、固定渦巻歯１ｂと揺動渦巻歯２ｂとが噛み合うことにより、固定渦巻歯１ｂと揺動渦巻歯２ｂとの間に圧縮室２０が形成され、固定台板１ａは、外部からインジェクション冷媒が供給されるインジェクションパイプが接続され、インジェクション冷媒が流れるインジェクション流路１ｇと、インジェクション流路１ｇと圧縮室２０とを連通するインジェクションポート１ｆとを有している。

このように、インジェクション流路１ｇを固定スクロール１の固定台板１ａに設け、流入したインジェクション冷媒を直接圧縮室２０に導くようにしているので、インジェクション流路１ｇを圧縮室２０まで最短で形成することができる。
また、インジェクション流路１ｇを固定台板１ａに設けることにより、従来のように、インジェクション流路を形成するためのバックプレートが不要となるため、従来と比較して、スクロール圧縮機１００の製造に必要な部品点数を削減することができる。
さらに、バックプレートが不要になることにより、固定台板とバックプレートとの間の隙間のリークチェック工程が不要となるため、従来と比較して、スクロール圧縮機１００を製造する際の作業工程を削減することができる。

実施の形態２．
次に、本実施の形態２に係るスクロール圧縮機について説明する。
本実施の形態２に係るスクロール圧縮機は、固定スクロールの固定台板内に設けられたインジェクション流路に、冷媒の逆流を防止する逆止弁機構を設けた点で、実施の形態１と相違する。

図５は、本実施の形態２に係るスクロール圧縮機２００におけるインジェクション逆止弁機構２５周辺の構成の一例を示す上部拡大図である。図６は、本実施の形態２に係るスクロール圧縮機２００におけるインジェクション逆止弁機構２５周辺の構成の他の例を示す上部拡大図である。
なお、以下の説明おいて、上述した実施の形態１と同様の部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

［スクロール圧縮機の構成］
図５および図６に示すように、本実施の形態２に係るスクロール圧縮機２００は、固定スクロール１における固定台板１ａ内に設けられたインジェクション流路１ｇに、インジェクション逆止弁機構２５を備える。

（インジェクション逆止弁機構）
インジェクション逆止弁機構２５は、インジェクションばね２５ａ、インジェクション逆止弁２５ｂおよびインジェクション弁押さえ２５ｃで構成されている。インジェクション逆止弁機構２５は、固定スクロール１の固定台板１ａの内部に収納されている。
インジェクションばね２５ａは、一方の端部が固定台板１ａにおけるインジェクション流路１ｇ内の内壁面に固定されている。インジェクションばね２５ａの他方の端部には、インジェクション逆止弁２５ｂが取り付けられている。
インジェクション弁押さえ２５ｃは、固定台板１ａに対して圧入または図示しないボルトによって固定され、インジェクション逆止弁２５ｂの弁座として機能する。なお、ボルトによる固定の場合には、固定台板１ａとインジェクション弁押さえ２５ｃとの間にシール材を配置し、インジェクション圧空間と吐出圧空間とを分離する必要がある。
インジェクション弁押さえ２５ｃには、インジェクションパイプ１３が圧入によって挿入されている。

通常運転時など、インジェクションパイプ１３からインジェクション冷媒が流入しない場合、インジェクション逆止弁２５ｂは、図５に示すように、インジェクションばね２５ａの弾性力によってインジェクション弁押さえ２５ｃに押し付けられている。
一方、インジェクション運転時など、インジェクション冷媒が流入する場合、インジェクション逆止弁２５ｂは、図６に示すように、インジェクション冷媒による圧力がインジェクションばね２５ａの弾性力に打ち勝って、インジェクション逆止弁２５ｂが押し開けられる。

［スクロール圧縮機の動作］
次に、スクロール圧縮機２００の動作について、図５および図６を参照して説明する。なお、通常運転時の動作については、上述した実施の形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。

インジェクション運転時、外部から供給されたインジェクション冷媒は、インジェクションパイプ１３を介してインジェクション流路１ｇに流入し、インジェクションポート１ｆを通って圧縮室２０に注入される。

吸入管１１から吸入された低圧の冷媒は、固定スクロール１の固定渦巻歯１ｂと揺動スクロール２の揺動渦巻歯２ｂとによって形成される圧縮室２０に流入して圧縮されている。ここで、インジェクションポート１ｆと連通する圧縮室２０内の圧力がインジェクション圧力よりも小さい場合には、図６に示すように、インジェクション冷媒がインジェクションばね２５ａの弾性力に打ち勝つ。そして、インジェクション冷媒は、インジェクション逆止弁２５ｂを押し開け、圧縮室２０内に流入する。

一方、インジェクション圧力が圧縮室２０内の圧力よりも小さい場合、インジェクション逆止弁２５ｂは、インジェクション圧力と、インジェクションばね２５ａの弾性力および圧縮室２０内の圧力との圧力差により、インジェクション弁押さえ２５ｃに押し当てられてシールする。これにより、圧縮室２０とインジェクションパイプ１３との間での冷媒の移動がなくなり、インジェクション冷媒は、圧縮室２０に流入することがない。
インジェクション圧力が圧縮室２０内の圧力よりも小さい運転条件は、概ねインジェクションを必要としない条件と一致する。そのため、ほとんどの場合、インジェクション冷媒をスクロール圧縮機２００に流入させるための外部ユニット側の弁が閉じている。
このときも、インジェクション逆止弁２５ｂとインジェクション弁押さえ２５ｃとがシールすることにより、圧縮室２０内の冷媒がインジェクションパイプ１３側へ逆流することがない。

図６に示すように、インジェクション冷媒は、インジェクション流路１ｇに流入した後、インジェクションポート１ｆを通って圧縮室２０内に注入される。
ここで、軸７の回転角によっては、圧縮室２０内の圧力がインジェクションパイプ１３またはインジェクション流路１ｇの圧力よりも高くなり、圧縮途中の冷媒がインジェクションポート１ｆを通ってインジェクションパイプ１３内に逆流する可能性がある。また、圧縮室２０内の圧力が低い場合、冷媒はその逆の流れとなる。このように、圧縮室２０に連通するようにインジェクションポート１ｆが設けられているため、冷媒の呼吸損失が発生する。冷媒が呼吸状態となると、圧縮室２０で冷媒の再圧縮が起こり、結果として入力の増加、および性能低下などが発生する。

しかしながら、本実施の形態２のように、インジェクション流路１ｇにインジェクション逆止弁機構２５を設けることにより、圧縮室２０とインジェクションパイプ１３とが連通することがなくなる。そのため、呼吸運動が減少するので、冷媒の再圧縮を防止し、性能を向上させることができる。

以上のように、本実施の形態２に係るスクロール圧縮機２００は、固定台板１ａに形成されたインジェクション流路１ｇ内に、圧縮室２０からインジェクションパイプ１３に対する圧縮室２０内の冷媒の逆流を防止するインジェクション逆止弁機構２５が設けられている。
このように、インジェクション流路１ｇにインジェクション逆止弁機構２５を設けることにより、インジェクション運転を行わない場合などにおいては、圧縮室２０とインジェクションパイプ１３とが連通しなくなる。そのため、圧縮室２０とインジェクションパイプ１３との間での冷媒の呼吸運動が減少するので、冷媒の再圧縮を防止することができるとともに、性能を向上させることができる。

実施の形態３．
次に、本実施の形態３に係るスクロール圧縮機について説明する。
本実施の形態３に係るスクロール圧縮機は、固定スクロールの固定台板内に設けられたインジェクション流路に、冷媒の逆流を防止する逆止弁機構を設けた点で、実施の形態１と相違する。また、逆止弁機構の構造が、実施の形態２と相違する。

図７は、本実施の形態３に係るスクロール圧縮機３００におけるインジェクション逆止弁機構２５周辺の構成の一例を示す上部拡大図である。図８は、本実施の形態３に係るスクロール圧縮機３００におけるインジェクション逆止弁機構２５周辺の構成の他の例を示す上部拡大図である。
なお、以下の説明おいて、上述した実施の形態１および実施の形態２と同様の部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

［スクロール圧縮機の構成］
図７および図８に示すように、本実施の形態３に係るスクロール圧縮機３００は、固定スクロール１における固定台板１ａ内に設けられたインジェクション流路１ｇに、インジェクション逆止弁機構２５を備える。

（インジェクション逆止弁機構）
インジェクション逆止弁機構２５は、インジェクションばね２５ａ、インジェクション逆止弁２５ｂおよびインジェクションプラグ２５ｄで構成されている。インジェクション逆止弁機構２５は、固定スクロール１の固定台板１ａの内部に収納されている。
インジェクションプラグ２５ｄは、固定台板１ａに圧入によって固定されている。
インジェクションばね２５ａは、一方の端部がインジェクションプラグ２５ｄの内面側に固定されている。インジェクションばね２５ａの他方の端部には、インジェクション逆止弁２５ｂが取り付けられている。

通常運転時など、インジェクションパイプ１３からインジェクション冷媒が流入しない場合、インジェクション逆止弁２５ｂは、図７に示すように、インジェクションばね２５ａの弾性力によってインジェクション流路１ｇを閉じている。
一方、インジェクション運転時など、インジェクション冷媒が流入する場合、インジェクション逆止弁２５ｂは、図８に示すように、インジェクション冷媒による圧力がインジェクションばね２５ａの弾性力に打ち勝って、インジェクション逆止弁２５ｂが押し開けられる。

以上のように、本実施の形態３に係るスクロール圧縮機３００は、固定台板１ａに形成されたインジェクション流路１ｇ内に、圧縮室２０からインジェクションパイプ１３に対する圧縮室２０内の冷媒の逆流を防止するインジェクション逆止弁機構２５が設けられている。また、インジェクション逆止弁機構２５は、固定台板１ａに固定されるインジェクションプラグ２５ｄと、一端がインジェクションプラグ２５ｄに固定されたインジェクションばね２５ａと、インジェクションばね２５ａの他端に取り付けられたインジェクション逆止弁２５ｂとを有している。
このように、インジェクション流路１ｇにインジェクション逆止弁機構２５を設けることにより、上述した実施の形態２と同様に、冷媒の再圧縮を防止することができるとともに、性能を向上させることができる。

また、インジェクションプラグ２５ｄが固定台板１ａに圧入して固定されているため、インジェクション流路１ｇ内のインジェクション圧空間と吐出圧空間とをシールすることができる。
さらに、インジェクション運転時にインジェクション逆止弁２５ｂがインジェクションばね２５ａを押し下げている場合、すなわちインジェクション流路１ｇが開いている場合には、インジェクションプラグ２５ｄがインジェクション逆止弁２５ｂの受け面にもなっている。そのため、製造時の部品点数を削減することができる。

実施の形態４．
次に、本実施の形態４に係るスクロール圧縮機について説明する。
なお、以下の説明おいて、上述した実施の形態１〜３と同様の部分には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

［スクロール圧縮機の構成］
図９は、本実施の形態４に係るスクロール圧縮機４００の圧縮運転時の固定渦巻歯１ｂおよび揺動渦巻歯２ｂの動きについて説明するための概略図である。
図９に示すように、固定スクロール１の固定渦巻歯１ｂと揺動スクロール２の揺動渦巻歯２ｂとで形成される圧縮室２０は、固定内向側圧縮室２０ａおよび固定外向側圧縮室２０ｂで形成されている。
固定内向側圧縮室２０ａは、固定渦巻歯１ｂの内向面と揺動渦巻歯２ｂの外向面とで形成されている。固定外向側圧縮室２０ｂは、固定渦巻歯１ｂの外向面と揺動渦巻歯２ｂの内向面とで形成されている。

ここで、固定スクロール１の固定台板１ａに設けられたインジェクションポート１ｆは、圧縮室２０に連通しているが、本実施の形態４においては、固定内向側圧縮室２０ａのみと連通するように配置されている。また、揺動スクロール２の揺動台板２ａに設けられた抽気孔２ｇは、本実施の形態４において、固定外向側圧縮室２０ｂのみと連通するように配置されている。

［スクロール圧縮機の動作］
次に、スクロール圧縮機４００の動作について、図９を参照して説明する。なお、通常運転時の動作については、上述した実施の形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。

インジェクション運転時、インジェクション冷媒は、インジェクションポート１ｆを通って圧縮室２０に供給される。また、圧縮途中の冷媒は、抽気孔２ｇを通ってフレーム空間１５ｄに供給され、中間圧Ｐｍ２に減圧される。

このとき、インジェクションポート１ｆは、固定内向側圧縮室２０ａのみと連通するように配置されている。また、抽気孔２ｇは、固定外向側圧縮室２０ｂのみと連通するように配置されている。そのため、インジェクションポート１ｆから供給されるインジェクション冷媒と、抽気孔２ｇを通る圧縮途中の冷媒とが互いに干渉することがない。

インジェクション冷媒は、固定内向側圧縮室２０ａのみに供給されるので、インジェクション冷媒が固定外向側圧縮室２０ｂの圧縮途中の冷媒のみにより形成される中間圧Ｐｍ２に影響を与えることがない。
そのため、インジェクション運転時において、中間圧Ｐｍ２が過剰に高くなることがなく、揺動スクロール２のスラスト面２ｄにおいて適切な接触荷重が保たれる。したがって、スクロール圧縮機４００の信頼性を損なうことなく、かつ無駄な損失を発生させることなく性能を確保することができる。

以上のように、本実施の形態４に係るスクロール圧縮機４００において、揺動台板２ａは、一方の面から他方の面に貫通し、圧縮室２０と、揺動台板２ａの他方の面側に設けられた中間圧力となるフレーム空間１５ｄとを常時または間欠的に連通する抽気孔２ｇを有し、圧縮室２０は、固定渦巻歯１ｂの内向面と揺動渦巻歯２ｂの外向面とで形成された固定内向側圧縮室２０ａと、固定渦巻歯１ｂの外向面と揺動渦巻歯２ｂの内向面とで形成された固定外向側圧縮室２０ｂとで構成され、インジェクションポート１ｆは、固定内向側圧縮室２０ａのみと連通するように開口し、抽気孔２ｇは、固定外向側圧縮室２０ｂのみと連通するように開口している。

このように、インジェクションポート１ｆを固定内向側圧縮室２０ａのみと連通するように配置するとともに、抽気孔２ｇを固定外向側圧縮室２０ｂのみと連通するように配置することにより、そのため、インジェクション運転時に、フレーム空間１５ｄにおける中間圧Ｐｍ２が高くなることがないので、スクロール圧縮機４００の信頼性を損なうことなく、かつ無駄な損失を発生させることなく性能を確保することができる。

１ 固定スクロール、１ａ 固定台板、１ｂ 固定渦巻歯、１ｃ オルダム案内溝、１ｄ 吐出ポート、１ｅ リリーフポート、１ｆ インジェクションポート、１ｇ インジェクション流路、２ 揺動スクロール、２ａ 揺動台板、２ｂ 揺動渦巻歯、２ｃ 揺動軸受、２ｄ スラスト面、２ｅ オルダム案内溝、２ｆ ボス部、２ｇ 抽気孔、２ｈ 下開口部、３ コンプライアントフレーム、３ａ スラスト軸受、３ｂ 主軸受、３ｃ 補助主軸受、３ｄ 上嵌合円筒面、３ｅ 下嵌合円筒面、３ｆ 連通孔、３ｇ 圧力調整弁空間、３ｈ 圧力調整弁、３ｉ 弁押さえ、３ｊ 中間圧調整スプリング、３ｋ 往復摺動部、３ｌ 連通孔、４ ガイドフレーム、４ａ 上嵌合円筒面、４ｂ 下嵌合円筒面、５ 電動機、５ａ 回転子、５ｂ 固定子、６ サブフレーム、６ａ 副軸受、７ 軸、７ｂ 揺動軸部、７ｃ 主軸部、７ｄ 副軸部、７ｆ オイルパイプ、７ｇ 高圧給油穴、８ オルダム機構、８ａ 爪、８ｂ 爪、８ｃ オルダム機構環状部、９ 冷凍機油、１０ 密閉容器、１１ 吸入管、１２ 吐出管、１３ インジェクションパイプ、１５ａ ボス部空間、１５ｂ ボス部外部空間、１５ｃ 台板外径部空間、１５ｄ フレーム空間、１５ｅ 弁外径部空間、１６ａ、１６ｂ シール材、２０ 圧縮室、２０ａ 固定内向側圧縮室、２０ｂ 固定外向側圧縮室、２５ インジェクション逆止弁機構、２５ａ インジェクションばね、２５ｂ インジェクション逆止弁、２５ｃ インジェクション弁押さえ、２５ｄ インジェクションプラグ、３０ａ リリーフ弁、３０ｂ 弁押さえ、１００、２００、３００、４００ スクロール圧縮機。

Claims (4)

1. 固定台板および該固定台板の一方の面に形成された渦巻状の突起である固定渦巻歯を有する固定スクロールと、
   揺動台板および該揺動台板の一方の面に形成された渦巻状の突起である揺動渦巻歯を有する揺動スクロールと
   を備え、
   前記固定渦巻歯と前記揺動渦巻歯とが噛み合うことにより、前記固定渦巻歯と前記揺動渦巻歯との間に、外部から供給された冷媒を圧縮するための圧縮室が形成され、
   前記圧縮室は、
   前記固定渦巻歯の内向面と前記揺動渦巻歯の外向面とで形成された固定内向側圧縮室と、
   前記固定渦巻歯の外向面と前記揺動渦巻歯の内向面とで形成された固定外向側圧縮室とで構成され、
   前記固定台板は、
   外部からインジェクション冷媒が供給されるインジェクションパイプが接続され、前記インジェクション冷媒が流れるインジェクション流路と、
   前記インジェクション流路と前記圧縮室とを連通するインジェクションポートと
   を有し、
   前記揺動台板は、
   一方の面から他方の面に貫通し、前記圧縮室と、前記揺動台板の他方の面側に設けられ、前記冷媒の吸入圧力よりも高く、かつ吐出圧力以下である中間圧力となる中間圧空間とを常時または間欠的に連通する抽気孔を有し、
   前記インジェクションポートは、
   前記固定内向側圧縮室のみと連通するように開口し、
   前記抽気孔は、
   前記固定外向側圧縮室のみと連通するように開口する
   スクロール圧縮機。
2. 前記固定台板は、
   前記インジェクション流路内に、前記圧縮室から前記インジェクションパイプに対する前記圧縮室内の冷媒の逆流を防止する逆止弁機構が設けられている
   請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記逆止弁機構は、
   一端が前記インジェクション流路の内壁面に固定されたばねと、
   前記ばねの他端に取り付けられた逆止弁と、
   前記インジェクションパイプが接続されるとともに前記固定台板に固定され、前記逆止弁の弁座として機能する弁押さえと
   を有する
   請求項２に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記逆止弁機構は、
   前記固定台板に固定されるインジェクションプラグと、
   一端が前記インジェクションプラグに固定されたばねと、
   前記ばねの他端に取り付けられた逆止弁と
   を有する
   請求項２に記載のスクロール圧縮機。

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