JP7317462B2 - スクロール圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、低段圧縮部での中間圧冷媒吐出時における再膨張損失を抑えることができるスクロール圧縮機に関する。

従来から、１つのスクロール圧縮機内に２段の圧縮機構を設けたものがある。例えば、特許文献１には、固定スクロールの圧縮室を２段に区分するランド部を設け、このランド部によって区分された外周側の低段の圧縮機構と内周側の高段の圧縮機構とを形成し、低段の圧縮機構によって圧縮された空気を高段の圧縮機構に導入する２段圧縮のスクロール圧縮機が記載されている。

特開２００４－３３２５５６号公報

ところで、固定スクロール板状渦巻歯と旋回スクロール板状渦巻歯を互いに噛み合わせて圧縮室を形成し、前記旋回スクロール板状渦巻歯を公転運動させることによって前記圧縮室の冷媒を圧縮するスクロール圧縮機であり、前記固定スクロール板状渦巻歯の中心側の巻始めと外側の巻終わりとの間で前記圧縮室を低段圧縮部と高段圧縮部とに分割する分割壁を設け、前記旋回スクロール板状渦巻歯が前記公転運動に伴って前記分割壁に干渉しないように分断されたスクロール圧縮機では、前記分割壁によって分割された低圧側の前記低段圧縮部に設けられ、低圧冷媒吸込口から吸い込まれた冷媒を中間圧まで圧縮して吐出する中間圧冷媒吐出ポートが設けられる。

低段圧縮部では、旋回スクロール板状渦巻歯の内側に内側圧縮室と旋回スクロール板状渦巻歯の外側に外側圧縮室とが形成されている。上述した中間圧冷媒吐出ポートは、内側圧縮室からの圧縮冷媒と外側圧縮室からの圧縮冷媒とを吐出するが、内側圧縮室では、内側圧縮室から圧縮冷媒を中間圧冷媒吐出ポートに吐出している際、中間圧冷媒吐出ポートの開口を介して内側圧縮室が外側圧縮室に連通して冷媒漏れが発生し、再膨張損失が生じていた（図１８（ａ）参照）。

また、外側圧縮室から圧縮冷媒を中間圧冷媒吐出ポートに吐出する際、外側圧縮室に比して圧力が低い内側圧縮室に冷媒が漏れ、再膨張損失が生じていた（図１８（ｂ）参照）。

すなわち、旋回スクロール板状渦巻歯の旋回ごとに、内側圧縮室から外側圧縮室への再膨張損失と外側圧縮室から内側圧縮室への再膨張損失という２度の再膨張損失が生じていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、低段圧縮部での中間圧冷媒吐出時における再膨張損失を抑えることができるスクロール圧縮機を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかるスクロール圧縮機は、固定スクロール板状渦巻歯と旋回スクロール板状渦巻歯を互いに噛み合わせて圧縮室を形成し、前記旋回スクロール板状渦巻歯を公転運動させることによって前記圧縮室の冷媒を圧縮するスクロール圧縮機であり、前記固定スクロール板状渦巻歯の中心側の巻始めと外側の巻終わりとの間で低圧冷媒吸込口から吸い込まれた前記冷媒を低圧から中間圧まで圧縮し中間圧冷媒吐出ポートから吐出する低段圧縮部と該中間圧冷媒吐出ポートから吐出された前記冷媒を中間圧から高圧まで圧縮し高圧冷媒吐出ポートから吐出する高段圧縮部とに分割する分割壁を設けたスクロール圧縮機において、前記中間圧冷媒吐出ポートが、前記低段圧縮部内で前記旋回スクロール板状渦巻歯の先端側が摺動する固定スクロール側摺動面の前記分割壁側に開口を有するように設けられ、前記低段圧縮部において形成される前記旋回スクロール板状渦巻歯内側の内側圧縮室のうち前記分割壁に最近の第１内側圧縮室と前記第１内側圧縮室の上流側に隣接して形成される第２内側圧縮室とを分離し、前記旋回スクロール板状渦巻歯と前記固定スクロール板状渦巻歯とが接する分離接点部分に連通溝を形成し、前記連通溝は、前記第１内側圧縮室が前記中間圧に達した後、該第１内側圧縮室内の冷媒吐出が完了するまでの期間の少なくとも一部において、前記第１内側圧縮室と前記第２内側圧縮室とを連通させることを特徴とする。

また、本発明にかかるスクロール圧縮機は、上記の発明において、前記連通溝は、前記第１内側圧縮室が、前記開口を介して、前記低段圧縮部において形成される前記旋回スクロール板状渦巻歯の外側の外側圧縮室であって前記分割壁に最近の第１外側圧縮室に連通する前に、前記第２内側圧縮室に連通するように形成されていることを特徴とする。

また、本発明にかかるスクロール圧縮機は、上記の発明において、前記連通溝は、前記固定スクロール板状渦巻歯の側面及び／または前記旋回スクロール板状渦巻歯の側面に形成されることを特徴とする。

また、本発明にかかるスクロール圧縮機は、上記の発明において、前記連通溝は、前記固定スクロール板状渦巻歯側の摺動面に形成されることを特徴とする。

また、本発明にかかるスクロール圧縮機は、上記の発明において、前記固定スクロール板状渦巻歯の側面に形成された連通溝は、前記固定スクロール板状渦巻歯側の摺動面下に延長して形成されることを特徴とする。

また、本発明にかかるスクロール圧縮機は、上記の発明において、前記開口は、前記固定スクロール側摺動面における開口面が、前記低段圧縮部の幅方向中心線よりも内側に重心を有することを特徴とする。

また、本発明にかかるスクロール圧縮機は、上記の発明において、前記開口は、前記固定スクロール板状渦巻歯の側面に沿って連続的に離散配置された複数の円形開口であることを特徴とする。

本発明によれば、低段圧縮部において形成される旋回スクロール板状渦巻歯内側の内側圧縮室のうち分割壁に最近の第１内側圧縮室と前記第１内側圧縮室の上流側に隣接して形成される第２内側圧縮室とを分離する、旋回スクロール板状渦巻歯と前記固定スクロール板状渦巻歯とが接する分離接点部分に連通溝を形成し、前記連通溝は、前記第１内側圧縮室が中間圧に達した後、該第１内側圧縮室内の冷媒吐出が完了するまでの期間の少なくとも一部において、前記第１内側圧縮室と第２内側圧縮室とを連通させるようにしているので、低段圧縮部での中間圧冷媒吐出時における再膨張損失を抑えることができる。

図１は、本発明の実施の形態であるスクロール圧縮機が適用される熱サイクルシステムの概要構成を示す回路図である。 図２は、図１に示した熱サイクルシステムのＰ－Ｈ線図である。 図３は、スクロール圧縮機の構造を示す断面図である。 図４は、図３に示したＡ－Ａ線断面図である。 図５は、図３に示した固定スクロールと旋回スクロールの断面図である。 図６は、図４に示した固定スクロールを斜め下からみた斜視図である。 図７は、図６に示した連通溝の構成を示す拡大図である。 図８は、図４に示した旋回スクロールを斜め上からみた斜視図である。 図９は、図８に示した連通溝の構成を示す拡大図である。 図１０は、図４に示した連通溝の構成を示すＢ－Ｂ線断面図である。 図１１は、中間圧冷媒吐出ポートの開口形状及び配置位置を示す中間圧冷媒吐出ポート近傍の拡大図である。 図１２は、連通溝を用い、図１１に示した中間圧冷媒吐出ポートを介した具体的な圧縮冷媒吐出行程を説明する説明図である（その１）。 図１３は、連通溝を用い、図１１に示した中間圧冷媒吐出ポートを介した具体的な圧縮冷媒吐出行程を説明する説明図である（その２）。 図１４は、連通溝を用い、図１１に示した中間圧冷媒吐出ポートを介した具体的な圧縮冷媒吐出行程を説明する説明図である（その３）。 図１５は、連通溝を用い、図１１に示した中間圧冷媒吐出ポートを介した具体的な圧縮冷媒吐出行程を説明する説明図である（その４）。 図１６は、連通溝を用い、図１１に示した中間圧冷媒吐出ポートを介した具体的な圧縮冷媒吐出行程を説明する説明図である（その５）。 図１７は、連通溝を用い、図１１に示した中間圧冷媒吐出ポートを介した具体的な圧縮冷媒吐出行程を説明する説明図である（その６）。 図１８は、従来の中間圧冷媒吐出ポートとした場合の内側圧縮室及び外側圧縮室のＰＶ線図及びその説明図である。 図１９は、改良例の中間圧冷媒吐出ポートとした場合の内側圧縮室及び外側圧縮室のＰＶ線図及びその説明図である。 図２０は、本発明の中間圧冷媒吐出ポート及び連通溝を設けた場合の内側圧縮室及び外側圧縮室のＰＶ線図及びその説明図である。 図２１は、連通溝の変形例を示す断面図である。

以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。

（適用システムの概要）
図１は、本発明の実施の形態であるスクロール圧縮機２が適用される熱サイクルシステム１の概要構成を示す回路図である。また、図２は、図１に示した熱サイクルシステム１のＰ－Ｈ線図である。また、スクロール圧縮機２は、２段圧縮機である。さらに、熱サイクルシステム１の熱サイクルは、２段圧縮２段膨張サイクルである。

スクロール圧縮機２の高段側圧縮室において、冷媒循環量ＧＨの高圧冷媒ＲＨが生成され、生成された高圧冷媒ＲＨが凝縮器３に導入される（図２の点Ｐ２から点Ｐ３）。高圧冷媒ＲＨは、凝縮器３によって放熱凝縮され、さらに、過冷却器４によって過冷却される（図２の点Ｐ３から点Ｐ４）。その後、高圧冷媒ＲＨは、高段膨張弁５で減圧膨張されて（図２の点Ｐ４から点Ｐ５）中間圧冷媒ＲＭとなって気液分離器６に導入される。中間圧冷媒ＲＭのうちの蒸気である気体状態の中間圧冷媒ＲＭ１は、スクロール圧縮機２の高段側圧縮室に導入される（図２の点Ｐ２）。一方、中間圧冷媒ＲＭのうちの液体状態の中間圧冷媒ＲＭ２は、低段膨張弁７で減圧膨張されて（図２の点Ｐ６から点Ｐ７）低圧冷媒ＲＬとなって蒸発器８に導入される。蒸発器８において、低圧冷媒ＲＬが蒸発され（図２の点Ｐ７から点Ｐ１）、スクロール圧縮機２の低段側圧縮室に導入される（図２の点Ｐ１）。

その後、スクロール圧縮機２の低段側圧縮室において、低圧冷媒ＲＬは中間圧冷媒ＲＭ３まで圧縮される。そして、スクロール圧縮機２の高段側圧縮室において、中間圧冷媒ＲＭ１，ＲＭ３は高圧冷媒ＲＨまで圧縮される。したがって、スクロール圧縮機２の低段側圧縮室には、気液分離器６によって分離された液体状態の冷媒が、冷媒循環量ＧＬだけ導入される。一方、スクロール圧縮機２の高段側圧縮室には、気液分離器６によって分離された気体状態の冷媒循環量ＧＭと、低段側圧縮室から導入される冷媒循環量ＧＬとが加算された冷媒循環量ＧＨの冷媒が導入される。すなわち、高段側圧縮室に導入される冷媒の循環量は、低段側圧縮室に導入される冷媒の循環量よりも大きい。

（スクロール圧縮機）
図３は、スクロール圧縮機２の構造を示す断面図である。図３に示すように、固定スクロール１１および旋回スクロール１２は、低段側圧縮室として機能する後述する低段圧縮部４０と高段側圧縮室として機能する後述する高段圧縮部４１とを形成して２段圧縮を行う。図３に示すように、固定スクロール１１および旋回スクロール１２は、筐体１０ａ，１０ｂによって形成された筐体１０内に設けられる。２段圧縮は、旋回スクロール１２が固定スクロール１１に対して回転方向ＡＬで公転運動することによって行われる。クランクシャフト１３は、図示しない回転駆動源からの回転力を旋回スクロール１２に伝達する。スラスト軸受１４は、旋回スクロール１２の回転に対してスラスト方向に軸支する。筐体１０内には、中間圧室１６と高圧室１７とが形成される。なお、クランクシャフト１３には、旋回スクロール１２の公転運動に対する回転バランスをとるためのバランスウェイト１５が設けられている。

低圧冷媒吸込配管Ｌ１は、低圧冷媒ＲＬを低段圧縮部４０に導入する配管である。中間圧冷媒吸込配管Ｌ２は、中間圧冷媒ＲＭ１を中間圧室１６に導入する配管である。高圧冷媒吐出配管Ｌ３は、高段圧縮部４１から吐出弁１８及び高圧室１７を介して吐出された高圧冷媒ＲＨを筐体１０外に吐出する配管である。

（２段圧縮機構）
図４は、図３に示したＡ－Ａ線断面図である。さらに、図５は、図３に示した固定スクロール１１と旋回スクロール１２の断面図である。また、図６は、図４に示した固定スクロール１１を斜め下からみた斜視図である。さらに、図７は、図６に示した連通溝７１の構成を示す拡大図である。また、図８は、図４に示した旋回スクロール１２を斜め上からみた斜視図である。さらに、図９は、図８に示した連通溝７２の構成を示す拡大図である。また、図１０は、図４に示した連通溝７１，７２の構成を示すＢ－Ｂ線断面図である。図４～図１０に示すように、固定スクロール１１は、台板１１ａ上に立設した固定スクロール板状渦巻歯１１ｂを有する。旋回スクロール１２は、台板１２ａ上に立設した旋回スクロール板状渦巻歯１２ｂを有する。固定スクロール１１と旋回スクロール１２とは、固定スクロール板状渦巻歯１１ｂの先端と旋回スクロール板状渦巻歯１２ｂの先端とを互いに噛み合わせて、低段圧縮部４０と高段圧縮部４１とを形成する。そして、低段圧縮部４０および高段圧縮部４１内で、旋回スクロール１２の外側および内側に圧縮室を形成し、旋回スクロール１２を公転運動させることによって圧縮室の容積を減少させて圧縮室を中心側に移動させることにより、圧縮室の冷媒を圧縮する。

図４に示すように、固定スクロール１１には、固定スクロール板状渦巻歯１１ｂの中心側の巻始めの位置ＰＡと外側の巻終わりの位置ＰＢとの間で圧縮室を分割するように隣接する固定スクロール板状渦巻歯１１ｂ間を連接した分割壁２０が設けられる。さらに、旋回スクロール板状渦巻歯１２ｂには、分割壁２０に対応する位置で旋回スクロール１２の公転運動に伴って分割壁２０に干渉しないように分断された分断領域Ｅ（図８参照）が形成される。分割壁２０によって低段圧縮部４０と高段圧縮部４１とが形成される。また、図５～図９に示すように、分断領域Ｅの形成によって旋回スクロール板状渦巻歯１２ｂは、低段圧縮部４０内で公転運動する旋回スクロール板状渦巻歯３２と高段圧縮部４１内で公転運動する旋回スクロール板状渦巻歯３３とによって構成される。また、分割壁２０によって固定スクロール板状渦巻歯１１ｂは、低段圧縮部４０を形成する固定スクロール板状渦巻歯３０と高段圧縮部４１を形成する固定スクロール板状渦巻歯３１によって構成される。なお、中間圧冷媒吐出ポート２３の開口は、低段圧縮部４０内で旋回スクロール板状渦巻歯３２の先端３２ａ側（図８参照）が摺動する固定スクロール側摺動面Ｓ２３（図６参照）の分割壁２０側に設けられる。

低段圧縮部４０における旋回スクロール板状渦巻歯３２の外側の巻終わり位置には、低圧冷媒吸込口２１が形成され、低圧冷媒吸込口２１は、低圧冷媒吸込配管Ｌ１に接続される。また、低段圧縮部４０における旋回スクロール板状渦巻歯３２の巻始め位置には、低段圧縮部４０において圧縮された中間圧冷媒ＲＭ３を中間圧室１６に吐出する中間圧冷媒吐出ポート２３が形成される。さらに、高段圧縮部４１における旋回スクロール板状渦巻歯３３の外側の巻終わり位置には、中間圧室１６に通じて中間圧冷媒ＲＭ１，ＲＭ３を吸い込む中間圧冷媒吸込口２２が形成される。また、高段圧縮部４１における旋回スクロール板状渦巻歯３３の内側の巻始め位置、すなわち中心には、高圧冷媒吐出ポート２４が形成される。高圧冷媒吐出ポート２４は、吐出弁１８を介して高圧室１７に連通し、高圧冷媒吐出配管Ｌ３を介して、高段圧縮部４１で圧縮された高圧冷媒ＲＨを外部に吐出する。

ここで、高段圧縮部４１に吸い込まれる冷媒の循環量は、低段圧縮部４０に吸い込まれる冷媒の循環量よりも多いため、図５に示すように、高段圧縮部４１を形成する固定スクロール板状渦巻歯３１および旋回スクロール板状渦巻歯３３の高さｈ２を、低段圧縮部４０を形成する固定スクロール板状渦巻歯３０および旋回スクロール板状渦巻歯３２の高さｈ１よりも高くしている。高さｈ１，ｈ２を調整することによって、高段圧縮部４１の圧縮容積を低段圧縮部４０の圧縮容積よりも大きくすることができる。これによって、高段の圧縮機構に高段の膨張弁で膨張された中間圧の冷媒が導入され、高段の圧縮機構に導入される冷媒の循環量が低段に導入される冷媒の循環量より大きくなっても、簡単な構成で装置の小型化を実現できる。

なお、図５に示すように、固定スクロール板状渦巻歯１１ｂの先端側および旋回スクロール板状渦巻歯１２ｂの先端側には、それぞれチップシール５１，５２が設けられる。チップシール５１，５２は、上述した低段圧縮部４０および高段圧縮部４１による圧縮時に、固定スクロール板状渦巻歯１１ｂの外側と内側との間の冷媒漏れ、および旋回スクロール板状渦巻歯１２ｂの外側と内側との間の冷媒漏れを実質的に防止している。

（中間圧冷媒吐出ポートの開口形状及び配置位置）
図４，６～９に示すように、中間圧冷媒吐出ポート２３は、固定スクロール板状渦巻歯３０の固定スクロール側摺動面Ｓ２３の分割壁２０側であって、固定スクロール板状渦巻歯３０の内側側面に沿って連続的に離散配置される複数の円形開口を有する。本実施の形態では、中間圧冷媒吐出ポート２３は、４つの円形開口を有する。中間圧冷媒吐出ポート２３は、固定スクロール板状渦巻歯３０の内側側面に沿って延びる長穴形状の開口を有してもよい。しかし、旋回スクロール板状渦巻歯３２の先端側に配置されるチップシール５２の脱落を防止するため、中間圧冷媒吐出ポート２３は、連続的に離散配置される複数の円形開口を有することが好ましい。

また、図１１に示すように、中間圧冷媒吐出ポート２３を構成する複数の円形開口の重心位置Ｇは、低段圧縮部４０の固定スクロール側摺動面Ｓ２３の幅方向中心線Ｃ１よりも内側に配置される。この重心位置Ｇとは、固定スクロール側摺動面Ｓ２３における開口面の重心位置のことを指す。この場合、個別の開口面が全て重心を幅方向中心線Ｃ１よりも内側に有する必要はなく、開口面全体での平均重心位置が幅方向中心線Ｃ１よりも内側であればよい。なお、本実施の形態では、各円形開口は、各円形開口面の全領域が幅方向中心線Ｃ１よりも内側に配置されている。このような中間圧冷媒吐出ポート２３の開口形状及び配置位置とすることによって、内側圧縮室６０－１の圧縮冷媒の吐出時に、内側圧縮室６０－１が外側圧縮室６１－１と連通して冷媒が外側圧縮室６１－１側に再膨張する回転角が遅くなり、再膨張損失が低減される。なお、本実施の形態では開口を複数の円形開口により形成しているが、全て同じ形状である必要はなく、楕円や多角形などの開口で形成してもよく、複数の形状を組み合わせてもよい。

（連通溝の形成）
図４，６～１０に示すように、低段圧縮部４０において形成される旋回スクロール板状渦巻歯３２の内側の内側圧縮室のうち、分割壁２０に最近の第１内側圧縮室６０－１と第１内側圧縮室６０－１の上流側に隣接して形成される第２内側圧縮室６０－２とを分離し、旋回スクロール板状渦巻歯３２と固定スクロール板状渦巻歯３０とが接する分離接点部分ＣＰ１に、連通溝７１，７２が形成される。連通溝７１，７２は、第１内側圧縮室６０－１が中間圧に達した後、第１内側圧縮室６０－１内の冷媒吐出が完了するまでの期間、第１内側圧縮室６０－１と第２内側圧縮室６０－２とを連通させる。なお、連通溝７１，７２は、第１内側圧縮室６０－１が中間圧に達した後、第１内側圧縮室６０－１内の冷媒吐出が完了するまでの期間の少なくとも一部において、第１内側圧縮室６０－１と第２内側圧縮室６０－２とを連通させるように形成してもよい。

連通溝７１は、固定スクロール板状渦巻歯３０の側面に形成される。また、連通溝７２は、旋回スクロール板状渦巻歯３２の側面に形成される。図１０に示すように連通溝７１と連通溝７２とは、固定スクロール板状渦巻歯３０の側面と旋回スクロール板状渦巻歯３２の側面とが当接した場合に、それぞれが合わさって１つの連通口７３を形成する。なお、連通口７３は、連通溝７１のみで形成してもよいし、連通溝７２のみで形成してもよい。連通口７３の開口面積が大きい程、圧力損失を低減することができる。

また、図４に示すように、連通溝７１，７２は、第１内側圧縮室６０－１が、中間圧冷媒吐出ポート２３の開口を介して、低段圧縮部４０において形成される旋回スクロール板状渦巻歯３２の外側の外側圧縮室であって分割壁２０に最近の第１外側圧縮室６１－１に連通する前に、第２内側圧縮室６０－２に連通するように形成されている。

すなわち、連通溝７１，７２は、それぞれ分割壁２０端部の分離接点部分ＣＰ０から、中間圧冷媒吐出ポート２３の開口が第１外側圧縮室６１－１に連通する直前に、旋回スクロール板状渦巻歯３２の側面が固定スクロール板状渦巻歯３０の側面に接する分離接点部分ＣＰ１まで延びるように形成されている。この分離接点部分ＣＰ１では、連通口７３が形成される。この分離接点部分ＣＰ１は、第１内側圧縮室６０－１と第２内側圧縮室６０－２との境界部分であり、圧縮行程が進むにつれて、分割壁２０側に移動する。

（低段圧縮部における圧縮冷媒吐出行程）
次に、図１２～１７を参照して、連通溝７１，７２を用い、中間圧冷媒吐出ポート２３を介した具体的な圧縮冷媒吐出行程について説明する。まず、図１２に示すように、旋回スクロール板状渦巻歯３２の巻始めの位置Ｐ１１は、回転方向ＡＬで示すように公転する。図１２の状態では、第１内側圧縮室６０－１の圧縮冷媒が圧縮されつつ、中間圧冷媒吐出ポート２３から吐出されるとともに第１外側圧縮室６１－１が圧縮される。

さらに公転して、図１３の回転角に近づくにつれて、第１内側圧縮室６０－１の圧縮冷媒の吐出が終了に近づく。これまでの間で、中間圧冷媒吐出ポート２３の開口は、第１外側圧縮室６１－１に連通しておらず、第１内側圧縮室６０－１の圧縮冷媒の吐出を、再膨張の損失なく行うことができる。そして、図１３に示した回転角で、連通溝７１，７２は、第１内側圧縮室６０－１内と第２内側圧縮室６０－２とを連通する連通口７３を形成し、第１内側圧縮室６０－１内の圧縮冷媒は、第２内側圧縮室６０－２内に再膨張する。これにより、第２内側圧縮室６０－２内の冷媒圧力は増大しはじめ、第１内側圧縮室６０－１内の冷媒圧力は減少する。ただし、第１内側圧縮室６０－１内の圧縮冷媒の吐出は、ほとんど終了している。

さらに、公転すると、図１４に示すように、中間圧冷媒吐出ポート２３の開口の一部が第１外側圧縮室６１－１に連通し、第１内側圧縮室６０－１内の冷媒圧力は低くなっているため、第１外側圧縮室６１－１の圧縮冷媒は、中間圧冷媒吐出ポート２３を介して第１内側圧縮室６０－１内に微小に膨張するものの第１内側圧縮室６０－１の冷媒圧力とほぼ同じになる。

そして、公転に伴い、図１５に示すように、第１内側圧縮室６０－１、第２内側圧縮室６０－２、及び第１外側圧縮室６１－１は、互いに連通し、それぞれが同時に圧縮される。

さらに、公転に伴い、図１６及び図１７に示すように、第１外側圧縮室６１－１内の圧縮冷媒は徐々に圧縮されて吐出圧まで上昇し、中間圧冷媒吐出ポート２３側に圧縮冷媒が吐出される。なお、図１６の回転角では、第１内側圧縮室６０－１の吐出行程は終了する。その後、回転角が進んで、図１７に示すように第１外側圧縮室６１－１の吐出行程となり、図１２の状態に戻る。

なお、図１６に示すように、連通溝７１，７２は、分離接点部分ＣＰ１から分離接点部分ＣＰ０まで形成され、第１内側圧縮室６０－１が中間圧に達した後、第１内側圧縮６０－１室内の冷媒吐出が完了するまでの期間、第１内側圧縮室６０－１と第２内側圧縮室６０－２とを連通させるようにしている。しかし、これに限定されず、第１内側圧縮室６０－１が中間圧に達した後、第１内側圧縮６０－１室内の冷媒吐出が完了するまでの期間の少なくとも一部において、第１内側圧縮室６０－１と第２内側圧縮室６０－２とが連通するようにしてもよい。例えば、図１６に示すように、分離接点部分ＣＰ１から分離接点部分ＣＰ１´までの間のみに連通溝７１，７２を形成してもよい。

したがって、図１３の回転角以降、第１内側圧縮室６０－１から第２内側圧縮室６０－２への再膨張損失があるものの、その後、第１内側圧縮室６０－１、第２内側圧縮室６０－２、及び第１外側圧縮室６１－１は、互いに連通し、それぞれが同時に圧縮され、図１６の回転角における第１外側圧縮室６１－１から第２内側圧縮室６０－２への再膨張損失が実質的になくなり、吐出行程全体の再膨張損失が低減される。さらに、急激な再膨張による旋回スクロール１２の駆動負荷変動が小さくなるため、スクロール圧縮機２の全体的な駆動効率が向上する。

（従来、改良例、及び本発明の比較）
図１８は、従来の中間圧冷媒吐出ポート２３Ａとした場合の内側圧縮室及び外側圧縮室のＰＶ線図及びその説明図である。なお、図１８のＰＶ線図における破線は理想圧縮時のＰＶ線図を示している。図１８に示した従来の中間圧冷媒吐出ポート２３Ａは、低段圧縮部４０の分割壁２０端側であって幅方向中心線Ｃ１のほぼ中央に円形の開口を有するものである。

図１８に示すように、内側圧縮室６０－１の吐出行程前半と外側圧縮室６１－１の吐出行程後半における点ＰＴ２１で、外側圧縮室６１－１から内側圧縮室６０－１への再膨張が生じ、斜線で示すように、内側圧縮室６０－１で大きな再膨張損失が生じる。また、内側圧縮室６０－１の吐出行程後半と外側圧縮室６１－１の吐出行程前半における点ＰＴ２２で、内側圧縮室６０－１から外側圧縮室６１－１への再膨張が生じ、斜線で示すように、外側圧縮室６１－１で大きな再膨張損失が生じる。

図１９は、改良例の中間圧冷媒吐出ポート２３Ｂとした場合の内側圧縮室及び外側圧縮室のＰＶ線図及びその説明図である。図１９に示した改良例の中間圧冷媒吐出ポート２３Ｂは、固定スクロール側摺動面Ｓ２３の幅方向中心線Ｃ１よりも内側に重心を有する開口を有する。この低段圧縮部４０の分割壁２０端側であって幅方向中心線のほぼ中央に円形の開口を有するものである。中間圧冷媒吐出ポート２３Ｂは、長穴形状であるが、図４に示した中間圧冷媒吐出ポート２３と同じ機能を有する。

図１９に示すように、内側圧縮室６０－１の吐出行程前半と外側圧縮室６１－１の吐出行程後半における点ＰＴ１１で、外側圧縮室６１－１から内側圧縮室６０－１への再膨張が生じ、斜線で示すように、内側圧縮室６０－１で大きな再膨張損失が生じる。また、内側圧縮室６０－１の吐出行程後半と外側圧縮室６１－１の吐出行程前半における点ＰＴ１２で、内側圧縮室６０－１から外側圧縮室６１－１への再膨張が生じ、斜線で示すように、外側圧縮室６１－１で再膨張損失が生じる。

ここで、点ＰＴ１２以降における、外側圧縮室６１－１の再膨張損失は、図１８に示した点ＰＴ２２以降における、外側圧縮室６１－１の再膨張損失に比して小さい。この改良例では、図１９に示した中間圧冷媒吐出ポート２３Ｂが図１８に示した中間圧冷媒吐出ポート２３Ａに比して、内側に寄っているため、内側圧縮室６０－１から外側圧縮室６１－１への再膨張が生じる回転角が遅くなり、再膨張される冷媒量が低減されて再膨張損失が小さくなる。

図２０は、本発明の中間圧冷媒吐出ポート２３及び連通溝７１，７２を設けた場合の内側圧縮室及び外側圧縮室のＰＶ線図及びその説明図である。図２０に示した本発明の中間圧冷媒吐出ポート２３は、図１９に示した中間圧冷媒吐出ポート２３Ｂと同様に、固定スクロール側摺動面Ｓ２３の幅方向中心線Ｃ１よりも内側に重心を有する開口を有する。また、図４に示したように、固定スクロール板状渦巻歯３０の側面に連通溝７１が形成され、旋回スクロール板状渦巻歯３２の側面に連通溝７２が形成されている。

図２０に示すように、内側圧縮室６０－１の吐出行程前半における点ＰＴ１で連通溝７１，７２が形成する連通口７３によって第１内側圧縮室６０－１から第２内側圧縮室６０－２に冷媒が膨張し、第２内側圧縮室６０－２では、斜線で示すように、再膨張による再膨張損失が生じる。しかし、第１外側圧縮室６１－１の吐出行程では、点ＰＴ１直後の点ＰＴ２以降、第１外側圧縮室６１－１から中間圧冷媒吐出ポート２３を介して第１内側圧縮室６０－１に冷媒が微小に膨張するものの第１内側圧縮室６０－１の冷媒圧力とほぼ同じになり、第１外側圧縮室６１－１の再膨張損失は実質的になくなる。その後、第１内側圧縮室６０－１、第２内側圧縮室６０－２、及び第１外側圧縮室６１－１は、旋回スクロール１２の旋回に伴って同時に圧縮され、吐出圧である中間圧Ｐｍに達する。したがって、第１内側圧縮室６０－１の再膨張損失は生じるものの、第１外側圧縮室６１－１の再膨張損失が実質的に生じないため、改良例に比してさらに、吐出行程全体の再膨張損失が低減される。

（連通溝の変形例）
図２１は、連通溝の変形例を示す断面図である。上述した実施の形態では、固定スクロール板状渦巻歯３０の側面に連通溝７１が形成され、旋回スクロール板状渦巻歯３２の側面に連通溝７２が形成されていたが、図２１に示すように、旋回スクロール板状渦巻歯３２の固定スクロール側摺動面Ｓ２３に連通溝７１，７２に対応する連通溝７４を形成してもよい。また、連通溝７２と連通溝７４との間を連通させる延長溝７２ａを形成してもよい。

さらに、連通溝７１，７２は、高さ方向の中央部の溝深さを深く、もしくは溝高さを高くするようにしてもよい。中央部の溝深さや高さを大きくしても、固定スクロール板状渦巻歯３０及び旋回スクロール板状渦巻歯３２の強度を、ある程度維持することができるからである。また、連通溝７１ａのように、断面をテーパ状にしてもよい。この場合、チップシール５２の保持に影響を及ぼさないように、先細りのテーパ先端方向をチップシール５２側とすることが好ましい。なお、連通溝７４のみを単独で形成してもよい。

なお、上記の実施の形態及び変形例で図示した各構成は機能概略的なものであり、必ずしも物理的に図示の構成をされていることを要しない。すなわち、各装置の分散・統合の形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

１ 熱サイクルシステム
２ スクロール圧縮機
３ 凝縮器
４ 過冷却器
５ 高段膨張弁
６ 気液分離器
７ 低段膨張弁
８ 蒸発器
１０，１０ａ，１０ｂ 筐体
１１ 固定スクロール
１１ａ，１２ａ 台板
１１ｂ 固定スクロール板状渦巻歯
１２ 旋回スクロール
１２ｂ 旋回スクロール板状渦巻歯
１３ クランクシャフト
１４ スラスト軸受
１５ バランスウェイト
１６ 中間圧室
１７ 高圧室
１８ 吐出弁
２０ 分割壁
２１ 低圧冷媒吸込口
２２ 中間圧冷媒吸込口
２３，２３Ａ，２３Ｂ 中間圧冷媒吐出ポート
２４ 高圧冷媒吐出ポート
３０，３１ 固定スクロール板状渦巻歯
３２，３３ 旋回スクロール板状渦巻歯
４０ 低段圧縮部
４１ 高段圧縮部
５１，５２ チップシール
６０－１ 第１内側圧縮室（内側圧縮室）
６０－２ 第２内側圧縮室
６１－１ 第１外側圧縮室（外側圧縮室）
７１，７２，７１ａ，７４ 連通溝
７２ａ 延長溝
７３ 連通口
ＡＬ 回転方向
Ｃ１ 幅方向中心線
Ｅ 分断領域
Ｇ 重心位置
ＣＰ０，ＣＰ１，ＣＰ１´ 分離接点部分
ＧＨ 冷媒循環量
ＧＬ 冷媒循環量
ＧＭ 冷媒循環量
Ｌ１ 低圧冷媒吸込配管
Ｌ２ 中間圧冷媒吸込配管
Ｌ３ 高圧冷媒吐出配管
Ｐ１～Ｐ７，ＰＴ１，ＰＴ２，ＰＴ１１，ＰＴ１２，ＰＴ２１，ＰＴ２２ 点
Ｐ１１，ＰＡ，ＰＢ 位置
Ｐｍ 中間圧
ＲＨ 高圧冷媒
ＲＬ 低圧冷媒
ＲＭ，ＲＭ１～ＲＭ３ 中間圧冷媒

Claims (6)

1. 固定スクロール板状渦巻歯と旋回スクロール板状渦巻歯を互いに噛み合わせて圧縮室を形成し、前記旋回スクロール板状渦巻歯を公転運動させることによって前記圧縮室の冷媒を圧縮するスクロール圧縮機であり、前記固定スクロール板状渦巻歯の中心側の巻始めと外側の巻終わりとの間で低圧冷媒吸込口から吸い込まれた前記冷媒を低圧から中間圧まで圧縮し中間圧冷媒吐出ポートから吐出する低段圧縮部と該中間圧冷媒吐出ポートから吐出された前記冷媒を中間圧から高圧まで圧縮し高圧冷媒吐出ポートから吐出する高段圧縮部とに分割する分割壁を設けたスクロール圧縮機において、
   前記中間圧冷媒吐出ポートが、前記低段圧縮部内で前記旋回スクロール板状渦巻歯の先端側が摺動する固定スクロール側摺動面の前記分割壁側に開口を有するように設けられ、
   前記低段圧縮部において形成される前記旋回スクロール板状渦巻歯内側の内側圧縮室のうち前記分割壁に最近の第１内側圧縮室と前記第１内側圧縮室の上流側に隣接して形成される第２内側圧縮室とを分離し、前記旋回スクロール板状渦巻歯と前記固定スクロール板状渦巻歯とが接する分離接点部分に連通溝を形成し、前記連通溝は、前記第１内側圧縮室が前記中間圧に達した後、該第１内側圧縮室内の冷媒吐出が完了するまでの期間の少なくとも一部において、前記第１内側圧縮室と前記第２内側圧縮室とを連通させ、
   前記連通溝は、前記第１内側圧縮室が、前記開口を介して、前記低段圧縮部において形成される前記旋回スクロール板状渦巻歯の外側の外側圧縮室であって前記分割壁に最近の第１外側圧縮室に連通する前に、前記第２内側圧縮室に連通するように形成して、前記第１内側圧縮室から前記第１外側圧縮室への再膨張をなくすことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 前記連通溝は、前記固定スクロール板状渦巻歯の側面及び／または前記旋回スクロール板状渦巻歯の側面に形成されることを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記連通溝は、前記旋回スクロール板状渦巻歯が摺動する固定スクロール側摺動面に形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記連通溝は、前記固定スクロール板状渦巻歯の側面に形成されるものであって、当該連通溝は、前記旋回スクロール板状渦巻歯が摺動する固定スクロール側摺動面まで延長して形成されることを特徴とする請求項２に記載のスクロール圧縮機。
5. 前記開口は、前記固定スクロール側摺動面における開口面が、前記低段圧縮部の幅方向中心線よりも内側に重心を有することを特徴とする請求項１～４のいずれか一つに記載のスクロール圧縮機。
6. 前記開口は、前記固定スクロール板状渦巻歯の側面に沿って連続的に離散配置された複数の円形開口であることを特徴とする請求項５に記載のスクロール圧縮機。

Images