JPH0515945B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はスクロール形冷凍装置、詳しくは、固
定スクロールと公転スクロールとをもち、前記固
定スクロールの吸入側におけるラツプの巻角を、
前記公転スクロールの吸入側における巻角よりも
大きくしたスクロール形圧縮機を備え、該スクロ
ール圧縮機の吐出管と吸入管との間に凝縮器、膨
張機構及び蒸発器を順次接続した冷媒回路をもつ
たスクロール形冷凍装置に関する。

（従来技術） 上記の如く、固定スクロールのラツプの巻角を
公転スクロールのラツプの巻角より大きくして、
前記固定スクロールにおける外周側部材を有効に
利用し、単位吐出量当りの両スクロールの大きさ
を小さくするように成したスクロール形圧縮機
は、特開昭56−20701号公報に記載されており、
又、第６図に示すようにすでに提案されている。
しかしながら、前記圧縮機を用いて冷凍装置を構
成する点については、後記する問題のために実用
化されていなかつた。

（本発明が解決しようとする問題） 前記したスクロール形圧縮機は第６図に示した
ように固定スクロール５０のラツプ巻角を公転ス
クロール５１のラツプの巻角より大きくし、前記
スクロール５０，５１により形成される２系統の
圧縮室のうち、一方の第１圧縮室５２の吸入完了
時における密閉容積が他方の第２圧縮室５３の吸
入完了時における密閉容積よりも大きく成るよう
にしているために、圧縮過程において前記第１、
第２圧縮室５２，５３の内圧による前記公転スク
ロール５１に働く押圧力、即ち、公転スクロール
５１を固定スクロール５０から引離そうとする力
に偏差が生じるのであつて、この結果、前記公転
スクロール５１にねじれが生じて、該スクロール
５１における第２圧縮室５３側端部が固定スクロ
ール５０に対し浮上がり、該部分で固定スクロー
ル５０と公転スクロール５１とのスラスト面間に
間〓ができ冷媒洩れを生じる一方、前記公転スク
ロール５１における第１圧縮室５２側端部におい
ては両スクロール５０，５１のスラスト面での接
触圧が不必要に高くなり、前記スラスト面での摩
耗が著しく、また、焼付を生じたりするばかりで
なく、動力損失も増大する問題があつた。

そして、このことが前記スクロール形圧縮機を
用いた冷凍装置の実用化を大きく阻んでいたので
ある。

而して、本発明が解決しようとする問題は、吸
入完了時の密閉容積が小となる前記第２圧縮室に
おける中間圧領域に、この領域の中間圧より高い
高圧側中間圧流体をインジエクシヨンすることに
より、前記第１、第２圧縮室の内圧による前記公
転スクロールに働く押圧力をバランスさせ、前記
公転スクロールの前記ねじれを防止して、該公転
スクロールと固定スクロールとの前記スラスト面
間で間〓を生じたり、また、著しい摩耗・焼付を
生じたりするのを防止しながら、その上、冷凍装
置の能力アツプも計れるようにする点にある。

（問題を解決するための手段） 而して、本発明は固定スクロールと公転スクロ
ールとをもち、前記固定スクロールの吸入側にお
けるラツプの巻き角を、前記公転スクロールの吸
入側におけるラツプの巻き角より大きくしたスク
ロール形圧縮機を備え、該スクロール圧縮機の吐
出管と吸入管との間に凝縮器、膨張機構及び蒸発
器を順次接続した冷媒回路をもつたスクロール形
冷凍装置において、前記固定スクロールに、前記
固定スクロールと公転スクロールとで形成する第
１及び第２圧縮室のうち、吸入完了時密閉容積が
大きい第１圧縮室に対し密閉容積が小さい第２圧
縮室における圧縮過程の中間圧となる領域に、イ
ンジエクシヨンポートを設けると共に、このイン
ジエクシヨンポートに、前記冷媒回路における吐
出圧力と吸入圧力との中間圧で、前記インジエク
シヨンポートが開口する前記第２圧縮室の中間圧
より圧力の高い高圧側中間圧となる領域に一端を
接続したガスインジエクシヨン通路を接続したの
である。

（作用） 以上の如く成したから、第２圧縮室における圧
縮過程に前記インジエクシヨン通路を介して中間
圧のガスが押込められ、この結果、第２圧縮室の
吸入完了時の密閉容積が第１圧縮室のそれよりも
小さいにもかかわらず、これら第１、第２圧縮室
の圧縮過程における内圧による前記公転スクロー
ルに働く押圧力がバランスして前記公転スクロー
ルに大きな偏荷重が作用しないのである。その
上、インジエクシヨンにより吐出量が増大し、能
力もアツプされるのである。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図に示したものは本発明の実施例に係る冷
凍装置であり、第１図中、１はスクロール形圧縮
機、２は凝縮器、３，４は第１、第２膨張機構、
５は気液分離器、６は蒸発器であつて、これら機
器を図示する如く冷媒配管７で順次接続したもの
である。

尚、８は詳しくは後記するがインジエクシヨン
通路である。

以下、前記スクロール圧縮機１について詳記す
る。

前記スクロール形圧縮機１は、固定スクロール
９と公転スクロール１０とにより圧縮要素１１を
形成し、該圧縮要素１１とモータ１２とを架構１
３に固定して密閉ケーシング１４に内装したもの
である。

そして、前記公転スクロール１０の背面側に軸
受１５を形成して、該軸受１５に前記モータ５か
ら延びるクランク軸１６を嵌合させて、前記モー
タ１２の回転により前記公転スクロール１０を前
記固定スクロール９に対して公転させるように成
している。

また、前記圧縮要素１１における固定スクロー
ル９に吸入ポート１７と吐出ポート１８とを設
け、前記吸入ポート１７に吸入管１９を接続する
一方、前記吐出ポート１８を前記ケーシング１４
内に開口させており、斯くして、前記モータ１２
の駆動により前記圧縮要素１１が低圧流体を吸入
し、圧縮して圧縮流体を一旦前記ケーシング１４
内に吐出し、更に、該ケーシング１４に接続され
る外部吐出管２０より機外に吐出する如く成して
いるのである。

また、前記圧縮要素１１は第２図に示すように
固定スクロール９の吸入側におけるラツプ９ａの
巻角を、公転スクロール１０の吸入側におけるラ
ツプ１０ａの巻角より大きくして、前記両スクロ
ール９，１０により形成される２系統の第１、第
２圧縮室２１，２２のうち、第１圧縮室２１の吸
入完了時の密閉容積を第２圧縮室２２のそれより
も大きくなるように成し、前記固定スクロール９
における外周部部材９ｂを有効に利用して吐出量
をアツプできるように成している。

尚、本実施例においては、前記公転スクロール
１０と固定スクロール９とにおけるスラスト面間
での摺接状態を良好にするために、前記圧縮要素
１１と前記架構１３との間に密閉空間を形成し、
この空間をシールリング２３によつて２室に画成
して、低圧チヤンバー２４と高圧チヤンバー２５
とを形成し、この高圧チヤンバー２５の内圧を前
記公転スクロール１０の背面に作用させることに
より、該公転スクロール１０を固定スクロール９
側に押圧し、これらスクロール９，１０間に適当
なスラスト力を与える如く成している。第１図中
２６は低圧通路、３１は高圧通路である。

また、第１図中、２７は前記公転スクロール１
０の自転防止用のオルダム継手、２８は軸受、１
６ａはクランク軸１６のバランスウエイトであ
る。

以上の如く構成する冷凍装置において、前記ス
クロール形圧縮機１の圧縮要素１１における第
１、第２圧縮室２１，２２のうち、吸入完了時の
密閉容積が小さい方の第２圧縮室２２であつて、
圧縮過程途中にインジエクシヨンポート２９を開
口させる一方、該ポート２９と前記気液分離器５
のガス域とを前記インジエクシヨン通路８を介し
て連通させるのである。

また、前記第１膨張機構３での減圧量は、前記
気液分離器５内の圧力が、前記インジエクシヨン
ポート２９を開口した前記第２圧縮室２２におけ
る中間圧よりも高くなるように設定するのであ
る。更に、このインジエクシヨン圧および前記イ
ンジエクシヨンポート２９の第２圧縮室２２にお
ける開口位置は、前記圧縮要素１１において、第
１、第２圧縮室２１，２２の内圧による前記公転
スクロール１０に働く押圧力がほぼバランスする
ように設定するのである。

以上の如く構成する冷凍装置の作用を説明す
る。

尚、第３〜５図は前記圧縮機１の圧縮要素１１
の動きを模式的に示したものであるが、これらを
参照しながら説明を行う。

第３図は前記圧縮機１におけるモータ５の駆動
に伴ない、前記圧縮要素１１における第１圧縮室
２１が閉鎖されて、該室２１の吸入が完了した所
を示しており、一方、第４図は公転スクロール１
０が第３図の状態から約180°公転し、第２圧縮室
２２が閉鎖され、該室２２の吸入が完了した所を
示している。

而して、第３，４図からも明らかなように第２
圧縮室２２の吸入完了時の密閉容積は、第１圧縮
室２１の同密閉容積より小さいのであるが、この
第２圧縮室２２の閉鎖時には前記インジエクシヨ
ンポート２９が該第２圧縮室２２に開口してお
り、このため、前記した如く気液分離器５内の高
圧側中間圧のガスが、前記インジエクシヨン通路
８を介して前記ポート２９から前記第２圧縮室２
２に押込められるのであつて、この結果、前記第
２圧縮室２２にも第一圧縮室２１とほぼ同量（同
重量）のガスが密閉できるのである。

また、前記公転スクロール１０が更に公転し、
第５図に示すように両スクロール９，１０のラツ
プ９ａ，１０ａの接触点が前記インジエクシヨン
ポート２２を通過すると第２圧縮室２２と、前記
ポート２９とが隔絶され、前記第２圧縮室２２へ
のインジエクシヨンが終了するのである。

以上の如く前記第２圧縮室２２にインジエクシ
ヨンすることにより、第１、第２圧縮室２１，２
２の圧縮過程における内圧による前記公転スクロ
ール１０に働く押圧力がバンラスし、この結果、
前記押圧力に偏差が生じることにより前記公転ス
クロール１０にねじれを生じさせるようなことが
ないのである。

更に詳記すると、前記第１及び第２圧縮室２
１，２２の吸入完了時の内圧は同じであるが、前
記第１及び第２圧縮室２１，２２の密閉容積は異
なるため、公転スクロール１０に作用する内圧に
よる押圧力は、密閉容積が大きく、内圧の受圧面
積も大きい第１圧縮室２１での押圧力が、第２圧
縮室２２での押圧力より大きくなる。

しかも、第３図乃至第５図から明らかなよう
に、圧縮の進行に伴い第１及び第２圧縮室２１，
２２の密閉容積は等しくなり、同じ吐出容積で吐
出ポート１８に開口して吐出するのであるから、
吸入完了時密閉容積が大きい第１圧縮室２１と、
この第１圧縮室２１より吸入完了時の密閉容積が
小さい第２圧縮室２２とは、その容積比（圧縮
比）が異なり、従つて、第１及び第２圧縮室２
１，２２の内圧は圧縮の進行に伴つて差が生じ、
この内圧による前記押圧力も差が生ずることにな
る。

この結果、前記押圧力の差により、前記公転ス
クロール１０にねじれが生じ、前記隙間が生じた
り、摩耗や焼付けを生じたりする問題が発生する
のである。これに対し本発明では、吸入完了時密
閉容積の小さい第２圧縮室２２における中間圧領
域に、吸入完了時密閉容積が大きい第１圧縮室２
１の大きくする容積に見合う同量（同重量）のガ
ス冷媒をインジエクシヨンすることにより、内圧
による前記押圧力をバランスさせられるのであ
り、この結果前記したように前記公転スクロール
１０のねじれを防止できるのである。その上吐出
量もインジエクシヨンを行つた分だけ従来より増
大するのである。

尚、上記実施例においては、前記インジエクシ
ヨンポート２９の前記第２圧縮室２２への開口の
タイミングはこの第２圧縮室２２の吸入完了後と
したが、前記インジエクシヨンポート２９を介し
て前記第２圧縮室２２に流入する圧縮流体の流入
速度を考慮して、前記ポート２９の開口のタイミ
ングを前記第２圧縮室２２の吸入完了時よりやや
以前に設定してもよい。

（発明の効果） 以上の如く、本発明は前記圧縮機１において、
吸入完了時に密閉容積が大となる第１圧縮室２１
に対する第２圧縮室２２に、前記冷媒回路におけ
る高圧側中間圧のガスをインジエクシヨンするよ
うにしたから、即ち、第２圧縮室２２における圧
縮過程の中間圧となる領域にのみ前記ガスインジ
エクシヨン通路８を介してガス冷媒を押込めるよ
うにしたから、第２圧縮室２２の吸入完了時の密
閉容積が第１圧縮室２１の密閉容積より小さいに
もかかわらず、第１、第２圧縮室２１，２２の圧
縮過程における内圧による前記公転スクロール１
０に働く押圧力がバランスをさせられ、この結
果、前記公転スクロール１０のねじれを防止し
て、前記固定、公転スクロール９，１０間で間隙
を生じたり、著しい摩耗や焼付けを生じたりする
のを防止でき、その上インジエクシヨンを行つた
だけ吐出量も増大し、冷凍装置の能力アツプも計
れるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の冷媒回路図であつ
て、スクロール形圧縮機を縦断面図で示したも
の、第２図は同実施例の要部の説明図、第３〜５
図は同実施例の作用を説明する説明図、第６図は
従来例を説明する説明図である。 １……スクロール形圧縮機、２……凝縮器、６
……蒸発器、８……ガスインジエクシヨン通路、
９……固定スクロール、９ａ……ラツプ、１０…
…公転スクロール、１０ａ……ラツプ、１９……
吸入管、２０……吐出管、２１……第１圧縮室、
２２……第２圧縮室、２９……インジエクシヨン
ポート。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 固定スクロール９と公転スクロール１０とを
   もち、前記固定スクロール９の吸入側におけるラ
   ツプ２ａの巻き角を、前記公転スクロール１０の
   吸入側におけるラツプ１０ａの巻き角より大きく
   したスクロール圧縮機１を備え、該スクロール圧
   縮機１の吐出管２０と吸入管１９との間に凝縮器
   ２、膨張機構３，４及び蒸発器６を順次接続した
   冷媒回路をもつたスクロール形冷凍装置におい
   て、前記固定スクロール９に、前記固定スクロー
   ル９と公転スクロール１０とで形成する第１及び
   第２圧縮室２１，２２のうち、吸入完了時密閉容
   積が大きい第１圧縮室２１に対し密閉容積が小さ
   い第２圧縮室２２における圧縮過程の中間圧とな
   る領域に、インジエクシヨンポート２９を設ける
   と共に、このインジエクシヨンポート２９に、前
   記冷媒回路における吐出圧力と吸入圧力との中間
   圧で、前記インジエクシヨンポート２９が開口す
   る前記第２圧縮室２２の中間圧より高い高圧側中
   間圧となる領域に一端を接続したガスインジエク
   シヨン通路８を接続したことを特徴とするスクロ
   ール形冷凍装置。