JPH05296165A - スクロール圧縮機及びこの圧縮機を用いた空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガスインジェクションにより能力を増大でき
るスクロール圧縮機と、暖房運転時、室内外の空気条件
が変化した場合でも、冷媒を過熱させることなく暖房運
転時の能力を十分にアップできるようにすること。 【構成】 第１スクロール１の鏡板１１と、渦巻体１２
との境界部に、前記鏡板１１と渦巻体１２とに跨がるガ
スインジェクションポート５を設けて、第２スクロール
２の渦巻体２２が、前記ポート５の開口端上を横切るの
を防止することにより、チップシールのガスインジェク
ションポート５による摩耗、及びこの摩耗によるシール
性の悪化を防止すると共に、ガスインジェクションポー
ト５が渦巻体でふさがれたり、隣接する二つの室に跨が
って開口したりするのを回避し、インジェクション効率
を向上して能力を増大できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷媒ガスをインジェクシ
ョンして能力を増大できるようにしたスクロール圧縮機
及びこのスクロール圧縮機を用いて暖房運転時の能力を
アップできるようにした空気調和装置に関する。

【０００２】

【従来技術】一般に、スクロール圧縮機は、実開平３ー
３５２８５号公報に示されているように、即ち、図４に
示すように、鏡板Ａ１と渦巻体Ａ２とをもつ固定スクロ
ールＡと、前記鏡板Ａ１と対向する鏡板Ｂ１と渦巻体Ｂ
２とをもつ可動スクロールＢとを備え、これら各スクロ
ールＡ、Ｂを、前記各渦巻体Ａ２、Ｂ２の巻終り端部が
ほぼ１８０度偏位した位置で互いに噛み合うように重ね
て、前記固定スクロールＡの鏡板Ａ１の中心部に吐出ポ
ートＣを、また、外周側に吸入ポート（図示せず）を設
けて、前記可動スクロールＢの固定スクロールＡに対す
る旋回運動により前記各渦巻体Ａ２、Ｂ２間に形成する
二系統の作動空間Ｘ、Ｙを、中心部に設ける前記吐出ポ
ートＣの方向に容積を減少しながら移動させて圧縮作用
を行うように構成されている。

【０００３】また一方、前記渦巻体Ａ２、Ｂ２間の作動
空間Ｘ、Ｙに冷媒ガスをインジェクションして能力を増
大する場合、図６、図７に示すように前記固定スクロー
ルＡの鏡板Ａ１に、前記作動空間Ｘ、Ｙに冷媒ガスをイ
ンジェクションするガスインジェクションポートＤを設
け、このガスインジェクションポートＤをガスインジェ
クション通路（図示せず）に連通させて、該ガスインジ
ェクション通路側の圧力と前記作動空間Ｘ、Ｙの圧力と
の圧力差により冷媒ガスを前記作動空間Ｘ、Ｙにインジ
ェクションするようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記スクロー
ルの鏡板Ａ１にガスインジェクションポートＤを設けた
スクロール圧縮機においては、前記可動スクロールＢの
旋回運動時、該可動スクロールＢの渦巻体Ｂ２が前記鏡
板Ａ１のガスインジェクションポートＤの開口端上を横
切ることになるから、 可動スクロールＢの渦巻体Ｂ２に設けられるチップ
シールＢ３が摩耗し、シ−ル性が悪化して、性能低下を
来す。

【０００５】 可動スクロールＢの渦巻体Ｂ２がガス
インジェクションポートＤの開口端上を横切るとき、こ
のガスインジェクションポートＤがふさがれて、冷媒ガ
スをインジェクションすることができなくなる。

【０００６】という問題がある。

【０００７】また、ガスインジェクションポートＤが、
図７の０位置で、図６に示すように渦巻体Ｂ２を介して
インジェクションする低圧側の作動空間Ｘと、この作動
空間Ｘに隣接する高圧側の作動空間Ｙ１とに跨がって開
口し、この高圧側の作動空間Ｙ１の冷媒が前記低圧側の
作動空間Ｘにバイパスしてこの作動空間Ｘとガスインジ
ェクション通路側圧力との圧力差が小さくなり、このた
めインジェクション量が減少したり、図７のＰ位置で、
図８に示すように渦巻体Ｂ２を介してインジェクション
する作動空間Ｙと、この作動空間Ｙに隣接して形成され
る吸入室Ｚとに跨がって開口し、作動空間Ｙの冷媒が吸
入室Ｚにバイパスしたりして、インジェクション効率が
低下するという問題もあった。

【０００８】また、これらの問題を解消するには、ガス
インジェクションポートＤの穴径を小さくすることが考
えられるが、反面インジェクションするガスの流通抵抗
が増加するため、インジェクション量が減少する弊害が
あり、また、この流通抵抗の増加を回避するには、穴径
の小さいポートを複数個形成することが考えられるが、
この場合は、前記圧力差でインジェクションするガスイ
ンジェクションポートＤの位置が、最適位置に対し渦巻
体Ａ２の渦巻方向にずれるポートができて、インジェク
ション量が減少したり、インジェクションしたガスが吸
入室側に洩れるなどの弊害がある。

【０００９】本発明は以上の点に鑑み発明したもので、
第１の目的は、ガスインジェクションにより能力を増大
できるスクロール圧縮機を提供する点にあり、第２の目
的は、このスクロール圧縮機を用いて、暖房運転時、室
内外の空気条件が変化した場合でも、冷媒を過熱させる
ことなく暖房運転時の能力を十分にアップできるように
する点にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】しかして、第１発明で
は、鏡板１１、２１と渦巻体１２、２２とをもつ第１ス
クロール１と第２スクロール２とを備え、これら第１及
び第２スクロール１、２の相対的な旋回運動により前記
各渦巻体１２、２２間に形成する作動空間を、中心部に
設ける吐出ポート１３の方向に容積を減少しながら移動
させて圧縮作用を行うようにしたスクロール圧縮機であ
って、前記第１スクロール１又は第２スクロール２の鏡
板と、渦巻体との境界部に、前記鏡板と渦巻体とに跨が
るガスインジェクションポート５を設け、このガスイン
ジェクションポート５をガスインジェクション通路７に
連通させたのである。

【００１１】また、第２発明では、鏡板１１、２１と渦
巻体１２、２２とをもつ第１スクロール１と第２スクロ
ール２とを備え、前記第１スクロール１又は第２スクロ
ール２の鏡板と、渦巻体との境界部に、前記鏡板と渦巻
体とに跨がるガスインジェクションポート５を設けた圧
縮機３１と、熱源側熱交換器３３、膨張機構３４及び利
用側熱交換器３５を備え、前記利用側熱交換器３５と膨
張機構３４とを結ぶ高圧液域３７に冷媒加熱器３８を設
け、この冷媒加熱器３８と前記膨張機構３４との間に気
液分離器３９を介設すると共に、該気液分離器３９の気
相部と前記ガスインジェクションポート５とを、圧縮機
３１側から気液分離器３９側への冷媒流通を許容しない
インジェクション通路７を介して接続したのである。

【００１２】

【作用】第１発明では、スクロールの鏡板と、渦巻体と
の境界部に、前記鏡板と渦巻体とに跨がるガスインジェ
クションポート５を設けているから、作動空間に冷媒ガ
スをインジェクションして能力を増大できるのであり、
また、スクロールの旋回運動時、該スクロールの渦巻体
が前記鏡板のガスインジェクションポート５の開口端上
を横切るのを防止できるのである。従って、渦巻体に設
けられるチップシールの前記ガスインジェクションポー
ト５による摩耗、及びこの摩耗によるシール性の悪化を
防止できると共に、ガスインジェクションポート５が渦
巻体でふさがれたり、隣接する二つの室に跨がって開口
したりするのを回避できて、インジェクション効率を向
上でき、全体として、ガスインジェクションにより能力
を増大できるのである。

【００１３】また、第２発明では、第１発明のスクロー
ル圧縮機を用いるから、ガスインジェクションにより能
力を増大できるのであり、しかも、利用側熱交換器３５
と膨張機構３４とを結ぶ高圧液域３７の液冷媒を冷媒加
熱器３８で加熱し、この加熱後、気液分離器３９で分離
された気相部の冷媒ガスを圧縮機のガスインジェクショ
ンポート５から作動空間にインジェクションするのであ
るから、室内外の空気条件が変化して（例えば室内空気
温度が低くなり、室外空気温度が高くなって）いても、
冷媒が前記冷媒加熱器３８で過熱されるのを防止でき、
冷媒の分解、冷凍機油の変質などを招くことなく、暖房
運転時の能力を十分に高めることができるのである。

【００１４】

【実施例】図１〜４に示した第１発明のスクロール圧縮
機は、図５に示した空気調和装置に用いるものであっ
て、基本的には、図４に示すように第１鏡板１１及び該
第１鏡板１１の一側から外方に突出する第１渦巻体１２
とをもつ第１スクロール１と、前記第１鏡板１１と対向
する第２鏡板２１及び該第２鏡板２１の一側から外方に
突出する第２渦巻体２２とをもつ第２スクロール２とを
備え、これら各スクロール１、２を、図３に示すように
前記各渦巻体１２、２２の巻終り端部がほぼ１８０度偏
位した位置で互いに噛み合うように重ねて、図４に示す
ように第１スクロール１を密閉ケーシング３内に固定
し、第２スクロール２を旋回運動自由に支持し、この第
２スクロール２を駆動軸４を介してモータ（図示せず）
に連動させている。

【００１５】又、図３に示すように前記第１スクロール
１の第１鏡板１１の中心部に吐出ポート１３を、また、
外周側に吸入ポート１４を設けて、前記第２スクロール
２の第１スクロール１に対する旋回運動により前記各渦
巻体１２、２２間に形成する二系統の作動空間Ｘ、Ｙ
を、中心部に設ける前記吐出ポート１３の方向に容積を
減少しながら移動させて圧縮作用を行うようにしてい
る。

【００１６】また、図１に示すように前記各渦巻体１
２、２２の先端面には、その先端面より外方に突出する
チップシール１５、２３を設けて、各渦巻体１２、２２
と各鏡板１１、２１との間をシールしている。

【００１７】しかして、前記第１スクロール１の第１鏡
板１１と、第１渦巻体１２との境界部に、前記第１鏡板
１１と第１渦巻体１２とに跨がるガスインジェクション
ポート５をほぼ１８０度の位相差で２個設け、これらガ
スインジェクションポート５を、チューブから成る連通
路６を介してガスインジェクション通路７に連通させる
のである。

【００１８】前記ガスインジェクションポート５は、図
１、図４に示すように前記第１鏡板１１の背面から前記
第１渦巻体１２の高さ方向基端部に亘って開設し、第１
鏡板１１と第１渦巻体１２側面とに開口させるのであ
る。即ち、図２に示すように一つのガスインジェクショ
ンポート５ａは、前記第１鏡板１１と第１渦巻体１２の
内側面とに跨がって開設し、他方のガスインジェクショ
ンポート５ｂは、第１鏡板１１と第１渦巻体１２の外側
面とに跨がって開設するのである。

【００１９】また、このガスインジェクションポート５
は、図３に示すように前記第２スクロール２の旋回運動
により前記作動空間Ｘ、Ｙに吸入ガスを閉じ込んだ瞬間
よりインジェクションを開始する位置に開設するのであ
る。

【００２０】また、前記第１スクロール１には、図４に
示すように、外周部に開口する嵌合孔１６と、該嵌合孔
１６の奥部から前記第１鏡板１１の背面に開口する連通
孔１７とを設けて、前記嵌合孔１６に、前記ガスインジ
ェクション通路７を構成するチューブを嵌合すると共
に、前記連通孔１７に、前記各ガスインジェクションポ
ート５に連通するチューブ（連通路６）を取付けてい
る。

【００２１】尚、実施例の圧縮機は、図４に示すよう
に、前記第２スクロール２の下方側に、第２スクロール
２の外周側背面に対接するスラスト受面８１をもったハ
ウジング８を配置し、このハウジング８に前記駆動軸４
の上端側を回転自由に支持すると共に、前記第１スクロ
ール１の上方側に、前記吐出ポート１３に連通する連通
路９１をもった仕切壁９を配置して該仕切壁９と前記ケ
ーシング３の天壁との間に吐出室１０を形成し、この吐
出室１０に外部吐出管２０を開口させ、また、前記ケー
シング３内における前記ハウジング８の下方側に吸入管
３０を開口させている。

【００２２】以上のようにガスインジェクションポート
５を、第１鏡板１１と、第１渦巻体１２との境界部に、
前記第１鏡板１１と第１渦巻体１２とに跨がって設ける
ことにより、第２スクロール２の旋回運動に伴い画成さ
れる作動空間Ｘ、Ｙに吸入ガスを閉じ込んだ瞬間より前
記作動空間Ｘ、Ｙに冷媒ガスをインジェクションできて
能力を増大できながら、旋回運動する第２スクロール２
の第２渦巻体２２が前記ガスインジェクションポート５
の開口端上を横切るのを防止できるのである。

【００２３】従って、前記第２渦巻体２２に設けたチッ
プシール２３の前記ガスインジェクションポート５によ
る摩耗、及びこの摩耗によるシール性の悪化を防止でき
るのである。また、ガスインジェクションポート５は、
第１鏡板１１と、第１渦巻体１２との境界部に、前記第
１鏡板１１と第１渦巻体１２とに跨がって開設されてい
るから、ガスインジェクションポート５が、前記第２渦
巻体２２のチップシール２３によりふさがれるのを防止
できるのであり、また、ガスインジェクションポート５
ａが、図３の０位置で、第２渦巻体２２を介してインジ
ェクションする低圧側の作動空間Ｘと、この低圧側の作
動空間Ｘに隣接する高圧側の作動空間Ｙ１とに跨がって
開口したり、ガスインジェクションポート５ｂが、図３
のＰ位置で、第２渦巻体２２を介してインジェクション
する作動空間Ｙと、この作動空間Ｙに隣接して形成され
る吸入室とに跨がって開口したりするのを防止でき、イ
ンジェクション効率を向上できるのである。

【００２４】尚、以上の実施例では、第１スクロール１
を固定し、第２スクロール２を第１スクロール１に対し
旋回運動させるようにした圧縮機について説明したが、
その他、第１及び第２スクロール１、２をそれぞれ軸心
回りに回転可能にした圧縮機であってもよい。また、第
１スクロール１にガスインジェクションポート５を設け
たが、その他、このガスインジェクションポート５は第
２スクロール２に設けてもよい。

【００２５】また、以上のごとく構成した第１発明のス
クロール圧縮機は、図５に示した空気調和装置に使用す
るのである。

【００２６】しかして、この第２発明の空気調和装置
は、前記圧縮機３１と、四路切換弁３２と、熱源側熱交
換器３３と、膨張機構３４及び利用側熱交換器３５とを
備え、これら各機器を冷媒配管３６によりそれぞれ連結
して、前記四路切換弁３２の切換えにより、暖房運転時
は、前記圧縮機３１からの吐出冷媒を図５の実線矢印の
経路で循環させて、前記利用側熱交換器３５を凝縮器と
して、また、前記熱源側熱交換器３３を蒸発器として作
用させ、また一方、冷房運転時や、前記した暖房運転時
に熱源側熱交換器３３が着霜してそのデフロスト運転を
行う場合には、吐出冷媒を図５の鎖線矢印の経路で循環
させ、前記熱源側熱交換器３３を凝縮器として、また、
前記利用側熱交換器３５を蒸発器として作用させるよう
にしている。

【００２７】そして、前記利用側熱交換器３５と膨張機
構３４とを結ぶ高圧液域３７に冷媒加熱器３８を設け、
この冷媒加熱器３８と前記膨張機構３４との間に気液分
離器３９を介設すると共に、該気液分離器３９の気相部
と前記圧縮機３１における前記ガスインジェクションポ
ート５とを、前記ガスインジェクション通路７を介して
接続し、前記高圧液域３７と前記ガスインジェクション
ポート５が開口する前記作動空間Ｘ、Ｙとの圧力差によ
り、前記気液分離器３９で分離された高圧液域３７の高
圧側ガス冷媒を、前記ガスインジェクション通路７を経
て前記ガスインジェクションポート５から前記作動空間
Ｘ、Ｙにインジェクションするようにしたのである。
尚、前記ガスインジェクションは、前記高圧液域３７の
圧力よりも低い前記作動空間Ｘ、Ｙにインジェクション
するのであるから、前記作動空間Ｘ、Ｙ側の冷媒が前記
気液分離器３９側に流通することはないのである。

【００２８】前記冷媒加熱器３８は、利用側熱交換器３
５から気液分離器３９へ至る冷媒配管を流通する液冷媒
を電気ヒータで間接加熱するようにしたものであるが、
その他、冷媒加熱器３８において前記液冷媒を直接加熱
するようにしたものであってもよい。

【００２９】尚、前記圧縮機３１、四路切換弁３２、熱
源側熱交換器３３、膨張機構３４、気液分離器３９及び
冷媒加熱器３８は室外ユニット側に配設され、また、利
用側熱交換器３５は室内ユニット側に配設されている。

【００３０】また、図５において４０は暖房運転時に開
き、冷房運転時及びデフロスト運転時に閉じる開閉弁で
ある。

【００３１】第２発明は以上のごとく構成するもので、
暖房運転時、冷媒加熱器３８が０Ｎされていると共に、
開閉弁４０が開動作されており、冷媒は図５の実線矢印
に示す方向に流通する。このため、利用側熱交換器３５
において凝縮液化された高圧液域３７の液冷媒は、冷媒
加熱器３８で加熱された後、気液分離器３９でガス冷媒
と液冷媒とに分離され、ガス冷媒を、ガスインジェクシ
ョン通路７を介して圧縮機３１のガスインジェクション
ポート５から作動空間Ｘ、Ｙに供給できるのである。

【００３２】以上のように冷媒加熱器３８を設けて圧縮
機３１の作動空間Ｘ、Ｙにガス冷媒をインジェクション
するから、室内外の空気条件が変化して（例えば室内空
気温度が低くなり、室外空気温度が高くなって）いて
も、暖房運転時の能力を高めることができるのであり、
しかも、圧縮機３１のガスインジェクションポート５は
前記したように、第１鏡板１１と、第１渦巻体１２との
境界部に、前記第１鏡板１１と第１渦巻体１２とに跨が
って設けて、シール性の悪化をなくすると共に、インジ
ェクション効率を向上できるようにしているし、また一
方、前記冷媒加熱器３８は、高圧液域３７に設けて、こ
の高圧液域３７の液冷媒を加熱するのであるから、室内
外の空気条件が変化してインジェクション流量が減少し
た場合に、冷媒が前記冷媒加熱器３８で過熱されるのを
防止でき、冷媒の分解、冷凍機油の変質などを招くこと
がないのであり、従って、空気調和装置全体として、室
内外の空気条件が変化している場合でも、暖房運転時の
能力を十分に高めることができるのである。

【００３３】また一方、前記冷媒加熱器３８を高圧液域
３７に設けることにより、デフロスト運転時、冷媒を過
熱させることなく、デフロスト運転時間を短縮できるの
である。

【００３４】

【発明の効果】以上のごとく第１発明は、スクロールの
鏡板と、渦巻体との境界部に、前記鏡板と渦巻体とに跨
がるガスインジェクションポート５を設けているから、
作動空間に冷媒ガスをインジェクションして能力を増大
できながら、スクロールの旋回運動時、該スクロールの
渦巻体が前記鏡板のガスインジェクションポートの開口
端上を横切るのを防止できるのである。このため、渦巻
体に設けられるチップシールの前記ガスインジェクショ
ンポート５による摩耗、及びこの摩耗によるシール性の
悪化を防止できると共に、ガスインジェクションポート
５が渦巻体でふさがれたり、隣接する二つの室に跨がっ
て開口したりするのを回避できて、インジェクション効
率を向上でき、全体として、ガスインジェクションによ
り能力を増大できるのである。

【００３５】また、第２発明は、第１発明のスクロール
圧縮機を用いるから、ガスインジェクションにより能力
を増大できる上、しかも、利用側熱交換器３５と膨張機
構３４とを結ぶ高圧液域３７の液冷媒を冷媒加熱器３８
で加熱し、この加熱後、気液分離器３９で分離された気
相部の冷媒ガスを圧縮機のガスインジェクションポート
５から作動空間にインジェクションするのであるから、
室内外の空気条件が変化していても、冷媒が前記冷媒加
熱器３８で過熱されるのを防止でき、冷媒の分解、冷凍
機油の変質などを招くことなく、暖房運転時の能力を十
分に高めることができるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明圧縮機の要部のみの断面図である。

【図２】同第１スクロールのみの底面図である。

【図３】同第１スクロールに第２スクロールを重ねた状
態の横断底面図である。

【図４】同圧縮機全体の上半部のみの縦断面図である。

【図５】同圧縮機を用いた空気調和装置の冷媒配管系統
図である。

【図６】従来の圧縮機におけるスクロール部分のみの断
面図である。

【図７】同固定スクロールに可動スクロールを重ねた状
態の横断底面図である。

【図８】同図６に対応したスクロール部分のみの断面図
である。

【図９】同従来例の部分断面図である。

【符号の説明】

１ 第１スクロール １１ 第１鏡板 １２ 第１渦巻体 １３ 吐出ポート ２ 第２スクロール ２１ 第２鏡板 ２２ 第２渦巻体 ５ ガスインジェクションポート ７ ガスインジェクション通路 ３１ 圧縮機 ３３ 熱源側熱交換器 ３４ 膨張機構 ３５ 利用側熱交換器 ３７ 高圧液域 ３８ 冷媒加熱器 ３９ 気液分離器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】鏡板１１、２１と渦巻体１２、２２とをも
   つ第１スクロール１と第２スクロール２とを備え、これ
   ら第１及び第２スクロール１、２の相対的な旋回運動に
   より前記各渦巻体１２、２２間に形成する作動空間を、
   中心部に設ける吐出ポート１３の方向に容積を減少しな
   がら移動させて圧縮作用を行うようにしたスクロール圧
   縮機であって、前記第１スクロール１又は第２スクロー
   ル２の鏡板と、渦巻体との境界部に、前記鏡板と渦巻体
   とに跨がるガスインジェクションポート５を設け、この
   ガスインジェクションポート５をガスインジェクション
   通路７に連通させていることを特徴とするスクロール圧
   縮機。
2. 【請求項２】鏡板１１、２１と渦巻体１２、２２とをも
   つ第１スクロール１と第２スクロール２とを備え、前記
   第１スクロール１又は第２スクロール２の鏡板と、渦巻
   体との境界部に、前記鏡板と渦巻体とに跨がるガスイン
   ジェクションポート５を設けた圧縮機３１と、熱源側熱
   交換器３３、膨張機構３４及び利用側熱交換器３５を備
   え、前記利用側熱交換器３５と膨張機構３４とを結ぶ高
   圧液域３７に冷媒加熱器３８を設け、この冷媒加熱器３
   ８と前記膨張機構３４との間に気液分離器３９を介設す
   ると共に、該気液分離器３９の気相部と前記ガスインジ
   ェクションポート５とを、圧縮機３１側から気液分離器
   ３９側への冷媒流通を許容しないインジェクション通路
   ７を介して接続したことを特徴とする空気調和装置。