JPH11107945A

JPH11107945A - スクロール圧縮機

Info

Publication number: JPH11107945A
Application number: JP27249697A
Authority: JP
Inventors: Hideo Hirano; 秀夫平野; Hiroyuki Kono; 博之河野; Hideto Oka; 秀人岡; Masahiro Tsubokawa; 正浩坪川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-10-06
Filing date: 1997-10-06
Publication date: 1999-04-20
Anticipated expiration: 2017-10-06
Also published as: JP3764261B2

Abstract

(57)【要約】【課題】主としてガスインジェクション、および過圧
縮防止とを併せ行なって、あるいは必要に応じたの要素
とともに、運転モードの多様化に性能よく対応できるよ
うにすることを目的とする。【解決手段】固定スクロール１１と旋回スクロール１
２との間に形成する圧縮室１３Ａ、１３Ｂに所定の開口
角度範囲で開口して冷媒吐出域７２に通じさせるバイパ
スポート８１、８２を設けるとともに、圧縮室１３Ａ、
１３Ｂの同一の圧縮室に通じるバイパスポート８１、８
２とインジェクションポート５１とは異なった開口角度
範囲でその圧縮室に通じる位置として、ガスインジェク
ションと過圧縮防止とを併用できるようにすることで、
上記の目的を達成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は業務用および家庭用
の主として冷凍空調に使用されるスクロール圧縮機に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】冷凍空調用の電動圧縮機としては、圧縮
部がレシプロ式のもの、ロータリー式のもの、スクロー
ル式のものがある。現在はコスト、性能面等でそれぞれ
特徴を活かして成長してきている。中でもスクロール式
の圧縮機が高効率、低騒音、低振動という特徴を活かし
て実用化されてきた。

【０００３】特開平０５−２４０１７６号公報は、スク
ロール圧縮機で１つのインジェクションポートを通じて
隣接する２つの圧縮室にガスインジェクションを行い、
各圧縮室へのインジェクション量を均等化するようにし
た技術を開示している。これにより、局部的な熱の偏り
によって生じるスクロール部材の熱変形、油の潤滑性の
悪化を防ぐことができる。

【０００４】また、特開平０８−１４４９７１号公報
は、圧力が中間圧と同圧となる、旋回スクロールの旋回
位置より１８０°手前を中心とする±１２５°の範囲内
にインジェクション位置設定する。これにより、スクロ
ール圧縮機の特徴である緩やかな圧縮を利用して、安定
的に、効率のよいガスインジェクションを実現すること
ができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、運転モード
の多様化は、スクロール圧縮機もインバータ制御などに
よって速度可変に運転してその時々に最適な運転状態が
得られるようにすることや、ガスインジェクションも運
転モードによっては遮断したり、遮断を解除したりする
ことが必要になってきている。さらに、ガスインジェク
ションによる冷媒ガスの過給に併せ、圧縮室での過圧縮
の冷媒ガスを早期にバイパス吐出して過圧縮を防止する
ことも望まれている。

【０００６】しかし、この過給と過圧縮の防止とを上記
従来のもなどに適用しようとすると、過給のためのイン
ジェクションポート部のデッドボリュームでは、ガスイ
ンジェクションが行なわれないときのインジェクション
ポート部のデッドボリュームと同じように、最終圧縮過
程にある圧縮室に通じているときにデッドボリューム内
の冷媒ガスが昇圧され、次の閉じ込み終えた初期圧縮過
程にある圧縮室に通じたときに、デッドボリューム内の
冷媒ガスが再膨張して、そのときの運転性能に影響す
る。

【０００７】本発明の目的は、主としてガスインジェク
ション、および過圧縮防止とを併せ行なって、あるいは
必要に応じた要素とともに、運転モードの多様化に性能
よく対応できるスクロール圧縮機を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のスクロール圧縮機は、固定スクロールと円
軌道運動される旋回スクロールとの間に形成する圧縮室
にインジェクションポートを通じてガスインジェクショ
ンを行うようにしたものにおいて、固定スクロールと旋
回スクロールとの間に形成する圧縮室に所定の開口角度
範囲で開口して冷媒吐出域に通じさせるバイパスポート
を設けるとともに、同一の圧縮室に通じるバイパスポー
トとインジェクションポートとは異なった開口角度範囲
でその圧縮室に通じる位置としたことを特徴としてい
る。

【０００９】このような構成では、固定スクロールと旋
回スクロールとの間に形成する同一の圧縮室に対しガス
インジェクションおよび過圧縮防止を行なう、インジェ
クションポート、およびバイパスポートが、その同一圧
縮室に対して互いに異なった開口角度範囲で通じるの
で、インジェクションポートを通じたガスインジェクシ
ョンと、バイパスポートを通じたバイパス吐出による過
圧縮防止とが同一の圧縮室に対して異時に達成されるの
で、互いの働きが違っても影響し合わず、それぞれ初期
の目的を達成して、運転性能の向上に寄与することがで
き、運転の多様化に性能よく対応しやすくなる。しか
も、ガスインジェクションは暖房などの高負荷運転状態
に好適であり、ガスインジェクションの過給、昇圧によ
って、バイパスポート部のデッドボリューム内の冷媒ガ
スの再膨張の影響を無くすことができ、寒冷地等でのよ
り高負荷な暖房運転の効率を高めるのに好適である。

【００１０】この場合、バイパスポートは固定スクロー
ルの内周側に設けられ、インジェクションポートは固定
スクロールの外周側に設けられていると、バイパスボー
トとインジェクションポートとの同一圧縮室への開口角
度を分離させやすい上、この分離によってバイパスポー
トは圧縮室の過圧縮が生じやすい高圧縮側で通じて過圧
縮を防止しやすく、インジェクションポートは圧縮室の
低圧縮側で通じて、大きな容積と低圧での高いインジェ
クション流量のガスインジェクションを達成して、暖房
等の高負荷運転状態での性能を向上するのに好適であ
る。

【００１１】また、旋回スクロールは速度可変に駆動さ
れるものであると、旋回スクロールを低負荷運転や高負
荷運転などの運転モードに応じた速度で駆動することに
より、運転モードの低負荷から高負荷までの選択される
負荷状態に応じた運転速度を設定して最適運転すること
ができ、運転の多様化に性能よく対応しやすい。

【００１２】本発明のスクロール圧縮機は、また、固定
スクロールおよび旋回スクロールの間に一対の圧縮室を
形成する羽根の、所定の低速運転にて前記一対の圧縮室
の一方の圧縮室が規定の圧縮比を満足する渦巻き長さ位
置から巻きおわり端まで、圧縮室を所定の隙間をもって
吸込口側に開放し密閉されないようにするオフセット面
を設け、前記一方の圧縮室の密閉されない領域と、前記
オフセット面のない密閉される他方の圧縮室とに順次に
通じる位置にインジェクションポートを設けるととも
に、ガスインジェクションを適時に遮断し、また遮断を
解除する制御手段を設けたことも特徴としている。

【００１３】このような構成では、ガスインジェクショ
ンの遮断、遮断解除によってガスインジェクションを適
時に行え、所定の低速運転となる低負荷運転時、ガスイ
ンジェクションを行わない最適運転にて、固定スクロー
ルと旋回スクロールとが形成する一対の圧縮室のうちの
一方の圧縮室の、オフセット面が作る隙間によって密閉
されない領域は、前記隙間が小さくても吸入する冷媒を
その隙間を通じて外部に逃がしやすく、隙間が設けられ
ている範囲では閉じ込み機能を発揮しないので、圧縮室
の全体の大きさに見合う容積での冷媒の過給はなく、前
記圧縮室の前記隙間を形成しない範囲だけが有効に働い
て設計通りの閉じ込み容積による運転が高効率に達成さ
れるとともに、ガスインジェクションを行わないこと
で、旋回スクロールの旋回によってインジェクションポ
ートが、密閉される他方の圧縮室への開口状態から一方
の圧縮室の密閉されない領域に開口されるときに、イン
ジェクションポートまわりの逆止弁などを含むデッドボ
リューム部分の冷媒は前記他方の圧縮室での圧縮過程で
昇圧された状態から再膨張するが、密閉されない領域で
冷媒ガスを逃がせるのと、前記密閉される他方の圧縮室
が前記開口と通じ合わなくなった時点での容積よりも、
前記一方の圧縮室の密閉されない領域が前記開口と通じ
合うようになった時点での容積の方が大きくなるように
することで、冷媒の再膨張による影響を低減し、ガスイ
ンジェクションを行わない最小ないしは中間の低負荷運
転時の圧縮機の性能を向上することができる。

【００１４】暖房運転など、高速運転となる高負荷運転
時、前記閉じられない領域を持つ一方の圧縮室は、前記
隙間が小さいことと、旋回スクロールの高速旋回とによ
り吸入した冷媒の閉じ込み性が向上して冷媒の吸入量が
増大し、圧縮行程は低速運転時に対する高速運転度合い
に応じた過給がなされるとともに、前記隙間のある領域
を含む大きな容積を持った圧縮室の全体を利用した低圧
のガスインジェクションを行うことにより高いインジェ
クション流量を確保し、実際の冷媒吐出量を必要十分に
増加させられるので、暖房等の高負荷運転時の性能も向
上する。しかも、ガスインジェクションは、インジェク
ションポートの開口が前記一方の圧縮室の密閉されない
領域と密閉される他方の圧縮室とに順次に通じて行なわ
れ、一対の圧縮室を利用した広い開き角度でのガスイン
ジェクションによる過給が行え、一方の圧縮室でしかガ
スインジェクションを行わない場合に比し、圧縮機の能
力制御幅が拡大するとともに、暖房等の高負荷運転時の
性能をさらに向上する。また、一対の圧縮室での過給の
アンバランスによる振動や騒音の発生を抑えて運転の快
適性が増す。

【００１５】従って、低負荷運転から高負荷運転まで圧
縮機の効率を高めることができ、年間消費電力を低減す
ることができる。初期運転時は高負荷運転を行なって設
定温度まで早期に立ち上げた後、低負荷運転に切り換え
るとか、就寝中、あるいは就寝中のある時間だけ低負荷
運転するおやすみタイマモードにするといったことで、
低負荷運転の割合が多い場合に特に有利である。

【００１６】この場合、インジェクションポートを、前
記一方の圧縮室の密閉されない領域の閉じ込み開始点付
近より通じ始める位置に設けると、インジェクションポ
ートが通じ始めるときの密閉されない領域の容積が最大
になるので、より低圧でより高いインジェクション流量
が得られ、寒冷地等のより高負荷な暖房運転に有効であ
る。

【００１７】本発明は上記の各場合において、圧縮機構
の吐出口を有する外面を圧縮機構およびその駆動機構を
内蔵した密閉容器内で覆うマフラーに、インジェクショ
ンポートに接続されるインジェクションパイプが遊びを
持って通る穴を設けると、マフラーは圧縮機構から吐出
してくる冷媒を圧縮機構との間に形成している大きな空
間で一旦受止めて空間内に拡散充満させながら消音する
のに加え、前記穴は単独で、あるいは他の既設の穴と協
働して、この一旦拡散され消音されたマフラー内の冷媒
が、マフラーと密閉容器が形成する次の閉空間に適度に
絞られた状態で通じて再度拡散充満しながら消音される
ようにする消音穴を共用するので、インジェクションパ
イプの設置構造を利用して消音効果を高めることができ
る。

【００１８】本発明のそれ以上の目的および特徴は、以
下の説明と図面の記載から明らかであり、それぞれの特
徴は単独で、あるいは必要に応じたものの組み合わせに
よってそれぞれ種々の効果を発揮する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の代表的な実施の形
態についてその実施例とともに図１〜５を参照しながら
説明する。

【００２０】（実施の形態１）本実施の形態１は冷凍空
調用の横向き設置型のスクロール圧縮機とした場合の一
例で、図１に全体の構成を示している。

【００２１】これにつき説明すると、密閉容器１内に
は、一端部にスクロール式の圧縮機構２が、中間部に圧
縮機構２を駆動する電動機３が、他端部には密閉容器１
の下部にあるオイル溜め５内のオイル４を潤滑対象部へ
送り出すオイルポンプ６とが、それぞれ設けられてい
る。

【００２２】圧縮機構２は固定スクロール１１と旋回ス
クロール１２の羽根１１ａ、１２ａどうしを従来同様に
噛み合わせて構成し、旋回スクロール１２を自転させず
円軌道運動させるように旋回駆動することによって、双
方間に形成する一対の圧縮室１３Ａ、１３Ｂを図１〜図
３に示す吸込口１４に通じる外周側から吐出口１５に通
じる内周側に移動させながら、容積を縮小して圧縮を行
い吐出する。

【００２３】これらの支持および駆動と、吸込み圧縮し
て吐出する流体の密閉容器１内での案内構造とは、どの
ように構成されてもよい。また、オイルポンプ６もどの
ようなタイプのものでもよい。本実施の形態１では圧縮
機構２は一端側に固定した主軸受部材９に固定スクロー
ル１１をボルト止めして一体化し、これら主軸受部材９
と固定スクロール１１との間に、固定スクロール１１と
噛み合わせた旋回スクロール１２を挟み込んでいる。電
動機３は密閉容器１に溶接などして固設した環状の固定
子３ａと、これの内側に配した回転子３ｂとからなり、
回転子３ｂに圧縮機構２の旋回スクロール１２を旋回駆
動するクランク軸１６を固定してある。

【００２４】クランク軸１６は密閉容器１の他端部側で
密閉容器１に溶接などして固定した副軸受部材１７によ
って軸受され、反対側にある主軸１８を主軸受部材９に
よって軸受されている。副軸受部材１７および主軸受部
材９は前記軸受のための転がり軸受２１と滑り軸受２２
とを持っている。主軸１８はこれの直径線上を往復移動
できるように保持した偏心軸受２３を介して旋回スクロ
ール１２の背面の偏心位置に突出した旋回軸１２ｂと嵌
合し、主軸１８が回転されると主軸受部材９と旋回スク
ロール１２との間に設けたオルダムリング２８との協働
により旋回スクロール１２を固定スクロールに対し自転
させずに円軌道運動するように旋回させる。しかし、上
記のような軸受構造は種々に変更することができる。副
軸受部材１７には前記オイルポンプ６を取付けてある。

【００２５】本実施の形態１は冷凍空調用のスクロール
圧縮機であることにより、圧縮機構２によって吸込み、
圧縮して吐出する流体は冷媒であり、塩素を含まない例
えばフッ化炭素水素系の冷媒を用いる場合は特に、これ
と相溶性のあるオイル４が用いられ、冷媒に塩素がなく
潤滑性が望めなくてもこれとオイル４が相溶して密閉容
器１内各部の機械的摺動部分に冷媒によって持ち運ばれ
ることで、潤滑性を向上する。

【００２６】吸込口１４にはガス吸込み管３２が接続さ
れ、吐出口１５には密閉容器１内のオイル溜め５上の冷
媒通路３３を通じてガス吐出管３４が接続されている。

【００２７】オイルポンプ６はクランク軸１６によって
圧縮機構２とともに駆動され、オイル溜め５内のオイル
４をクランク軸１６に縦通形成したオイル通路３５に送
り出し、前記偏心軸受２３に先ず供給する。偏心軸受２
３に供給された後のオイル４の一部は各部隙間や所定の
通路を通って、滑り軸受２２や圧縮機構２内に供給され
るとともに、残りは下部のオイル溜め５内に戻される。

【００２８】さらに、吐出口１５には圧縮機構２の停止
時に旋回スクロール１２が逆転するのを防ぐための逆止
弁４２と、これの動きを規制する逆止弁ガイド４３とが
設けられている。

【００２９】前記ガス吐出管３４からガス吸込管３２ま
での間には、凝縮器４４、膨張弁４５、気液分離器４
６、キャピラリーチューブ４７、および蒸発器４８が順
次接続され、密閉容器１内の圧縮機構２を含めて全体が
環状に繋がった冷凍サイクルを構成している。説明の簡
単のために非ヒートポンプタイプのもので示してある
が、ヒートポンプタイプの冷凍サイクルを構成し、低負
荷な冷房と高負荷な暖房とが行えるようにしてあり、図
示しない切り換え構造を有しているものとする。

【００３０】固定スクロール１１には、図１、図２に示
すように圧縮室１３へのガスインジェクションを行うイ
ンジェクションポート５１が１つ設けられている。イン
ジェクションポート５１には逆止弁５４とその逆止弁ガ
イド５５とを介してインジェクションパイプ５２が接続
され、このインジェクションパイプ５２には前記気液分
離器４６からのガス冷媒供給管５３が接続されている。
これによって圧縮室１３には気液分離器４６で気液分離
された気相部分のガス冷媒が冷媒供給管５３、インジェ
クションパイプ５２、インジェクションポート５１を通
じてインジェクションされ、一旦インジェクションされ
た冷媒の逆流が逆止弁５４によって阻止される。このよ
うなガスインジェクションは圧縮機構２での圧縮機の効
率を増大させるので、その分だけ暖房能力が向上する。

【００３１】冷凍装置の運転の多様化に合わせて、前記
ガスインジェクションは冷凍装置の運転状態に応じて適
時になされればよく、これの遮断、遮断解除を制御する
ため、冷媒供給管５３の途中には二方電磁弁５６が設け
られ、冷凍装置の運転とともに適宜開閉制御されるよう
になっている。この制御は例えば冷凍装置の動作制御と
共にマイクロコンピュータによって行えるが、特にこれ
に限られることはない。また、運転の多様化のために、
本実施の形態１では冷暖房に兼用できるヒートポンプタ
イプのものであるのに加え、電動機３を例えばインバー
タ制御して旋回スクロール１２を可変速に旋回駆動させ
られるようにするとともに、ガスインジェクションに併
せバイパスポート８１、８２による過圧縮冷媒ガスの圧
縮室１３Ａ、１３Ｂからのバイパス吐出も行なえるよう
にしてある。

【００３２】具体的には、固定スクロール１１と旋回ス
クロール１２との間に形成する一対の圧縮室１３Ａ、１
３Ｂのそれぞれに所定の開口角度範囲で開口して双方を
冷媒吐出域である、例えば密閉容器１内の冷媒吐出部に
設けられるマフラー７１の内側の空間７３に通じさせる
バイパスポート８１、８２を有するとともに、これらバ
イパスポート８１、８２とは異なった開口角度範囲で圧
縮室１３Ａ、１３Ｂに順次に通じる位置に１つのインジ
ェクションポート５１を設けてある。バイパスポート８
１、８２にも逆止弁８３、８４が設けられ圧縮室１３
Ａ、１３Ｂから空間７３への過圧縮冷媒ガスのバイパス
吐出を可能にするが、空間７３側から圧縮室１３Ａ、１
３Ｂへの吐出冷媒の逆流が起こらないようにしている。
各逆止弁８３、８４にも逆止弁ガイド８５、８６が設け
られている。

【００３３】これにより、固定スクロール１１と旋回ス
クロール１２との間に形成する圧縮室１３Ａ、１３Ｂの
同一のものに対しガスインジェクションおよび過圧縮防
止を行なう、インジェクションポート５１と、バイパス
ポート８１または８２が、その圧縮室１３Ａ、１３Ｂの
同一のものに対して互いに異なった開口角度範囲で通じ
る。例えば、圧縮室１３Ａには、図３の（ａ）から
（ｅ）の間の変化で示す開口角度範囲でインジェクショ
ンポート５１が通じ、図３の（ａ）〜（ｈ）の変化を経
て（ａ）に戻って１回転を終えた後の、図３の（ｅ）〜
（ｈ）（ａ）〜（ｅ）の変化で示す開口角度範囲でバイ
パスポート８１が通じている。また、圧縮室１３Ｂに
は、図３の（ｅ）から（ｈ）（ａ）の間の変化で示す開
口角度範囲でインジェクションポート５１が通じ、図３
の（ａ）〜（ｈ）の変化を経て（ａ）に戻って１回転を
終えた後の、図３の（ｅ）〜（ｈ）（ａ）〜（ｅ）の変
化で示す開口角度範囲でバイパスポート８２が通じてい
る。

【００３４】従って、インジェクションポート５１を通
じたガスインジェクションと、バイパスポート８１また
は８２を通じたバイパス吐出による過圧縮防止とが同一
の圧縮室１３Ａまたは１３Ｂに対して異時に達成され
る。このため、互いの働きが違っても影響し合わず、そ
れぞれ初期の目的を達成して、運転性能の向上に寄与す
ることができ、運転の多様化に対応しやすくなる。しか
も、ガスインジェクションは暖房などの高負荷運転状態
に好適であり、ガスインジェクションの過給、昇圧によ
って、バイパスポート８１、８２部のデッドボリューム
内の冷媒ガスの再膨張の影響を無くすことができ、寒冷
地等でのより高負荷な暖房運転の効率を高めるのに好適
である。

【００３５】また、バイパスポート８１、８２は固定ス
クロール１１の内周側に設けられ、インジェクションポ
ート５１は固定スクロールの外周側に設けられている。
従って、バイパスボート８１、８２とインジェクション
ポート５１との同一圧縮室１３Ａ、１３Ｂへの開口角度
範囲を分離させやすい上、この分離によってバイパスポ
ート８１、８２は圧縮室１３Ａ、１３Ｂの過圧縮が生じ
やすい高圧縮側で通じて過圧縮を防止しやすく、インジ
ェクションポート５１は圧縮室１３Ａ、１３Ｂの低圧縮
側で通じて、大きな容積と低圧での高いインジェクショ
ン流量のガスインジェクションを達成して、暖房等の高
負荷運転状態での性能を向上することができる。

【００３６】また、旋回スクロール１１は上記のように
速度可変に駆動されるものであると、旋回スクロール１
１を低負荷運転や高負荷運転などの運転モードに応じた
速度で駆動することにより、運転モードの低負荷から高
負荷までの選択される負荷状態に応じた運転速度を設定
して最適運転することができ、運転の多様化に性能よく
対応しやすい。

【００３７】しかも、本実施の形態では、また、固定ス
クロール１１および旋回スクロール１２の間に一対の圧
縮室１３Ａ、１３Ｂを形成する羽根１１ａ、１２ａの、
所定の低速運転にて前記一対の圧縮室１３Ａ、１３Ｂの
一方の圧縮室１３Ｂが規定の圧縮比を満足する渦巻き長
さ位置Ｃから巻きおわり端Ｄまで、一方の圧縮室１３Ｂ
を所定の隙間Ｓをもって吸込口１４側に開放し密閉され
ないようにするオフセット面１１ｂを設け、この一方の
圧縮室１３Ｂの密閉されない領域と、前記オフセット面
のない密閉される他方の圧縮室１３Ａとに、図３の
（ａ）〜（ｅ）の変化と、図３の（ｅ）〜（ｈ）（ａ）
の変化とで示すように順次に通じる位置にインジェクシ
ョンポート５１を設けてある。

【００３８】これにより、所定の低速運転となる低負荷
運転時、ガスインジェクションを行なわない最適運転に
て、固定スクロール１１と旋回スクロール１２とが形成
する一対の圧縮室１３Ａ、１３Ｂのうちの一方の圧縮室
１３Ｂの、オフセット面１１ｂが作る隙間Ｓによって密
閉されない領域は、前記隙間Ｓが小さくても吸入する冷
媒をその隙間Ｓを通じて外部に逃がしやすく、隙間Ｓが
設けられている範囲でＬ１は閉じ込み機能を発揮しない
ので、圧縮室１３Ｂの全体の大きさに見合う容積での冷
媒の過給はなく、前記圧縮室１３Ｂの前記隙間Ｓを形成
しない範囲Ｌ２だけが有効に働いて設計通りの閉じ込み
容積による運転が高効率に達成されるとともに、ガスイ
ンジェクションを行わないことで、旋回スクロール１２
の旋回によってインジェクションポート５１が、図３の
（ｄ）に示す密閉される他方の圧縮室１３Ａへの開口状
態から、図３の（ｅ）〜（ｆ）に示すように一方の圧縮
室１３Ｂの密閉されない領域に開口されるときに、イン
ジェクションポート５１まわりの逆止弁などを含むデッ
ドボリューム部分の冷媒は前記他方の圧縮室１３Ａでの
圧縮過程で昇圧された状態から再膨張するが、密閉され
ない領域で冷媒ガスを逃がせるのと、前記密閉される他
方の圧縮室１３Ａが前記インジェクションポート５１の
開口と通じ合わなくなった時点での容積よりも、前記一
方の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域が前記インジェク
ションポート５１開口と通じ合うようになった時点での
容積の方が大きくなるようにすることで、冷媒の再膨張
による影響を低減し、ガスインジェクションを行わない
最小ないしは中間の低負荷運転時の圧縮機の性能を向上
することができる。

【００３９】暖房運転など、高速運転となる高負荷運転
時、前記閉じられない領域を持つ一方の圧縮室１３Ｂ
は、前記隙間Ｓが小さいことと、旋回スクロール１２の
高速旋回とにより吸入した冷媒の閉じ込み性が向上して
冷媒の吸入量が増大し、圧縮行程は低速運転時に対する
高速運転度合いに応じた過給がなされるとともに、前記
隙間Ｓのある領域を含む大きな容積を持った圧縮室１３
Ｂの全体を利用した低圧のガスインジェクションを行う
ことにより、図４に示すようにサイクル側ガス発生量と
圧縮機側ガス吸い込み量との基準バランス点Ｏ０を、基
準圧Ｐよりも低圧Ｐ１側であるＯ１にシフトさせて、イ
ンジェクション流量が基準流量Ｑ０よりも大流量側であ
るＱ１にシフトさせ、高いインジェクション流量を確保
し、実際の冷媒吐出量を必要十分に増加させられるの
で、暖房等の高負荷運転時の性能も向上する。しかも、
ガスインジェクションは、インジェクションポート５１
の開口が前記一方の圧縮室１３Ｂの密閉されない領域と
密閉される他方の圧縮室１３Ａとに順次に通じて行なわ
れ、一対の圧縮室１３Ａ、１３Ｂを利用した広い開き角
度範囲でのガスインジェクションによる過給が行え、一
方の圧縮室でしかガスインジェクションを行わない場合
に比し、圧縮機の能力制御幅が拡大するとともに、暖房
等の高負荷運転時の性能をさらに向上する。また、一対
の圧縮室１３Ａ、１３Ｂでの過給のアンバランスによる
振動や騒音の発生を抑えて運転の快適性が増す。

【００４０】従って、本実施の形態１では、低負荷運転
から高負荷運転状態まで圧縮機の効率が向上し、年間消
費電力の低減を図ることもできる。初期運転時は高速運
転にて設定温度にまで早期に立ち上げた後、低速運転に
切り換えるとか、就寝中、あるいは就寝中の圧時間の間
おやすみタイマモードで低速で運転すると言ったよう
に、低速運転モードでの運転割合が高い場合に特に有利
である。

【００４１】ここで、１つの実施例を示すと、オフセッ
ト量が０．５ｍｍで、オフセットの長さを旋回スクロー
ル１２の旋回角度範囲で言うと１８０°範囲、インジェ
クションポート５１の直径が２．２ｍｍ、インジェクシ
ョンポート５１の圧縮室１３Ａへの開口角度範囲が−２
°〜１６３°、圧縮室１３Ｂへの開口角度範囲が１７８
°〜３４３°といずれも１６５°、バイパスポート８１
の圧縮室１３Ａへの開口角度範囲がほぼ１８０°〜１回
転＋１８０°、バイパスポート８２の圧縮室１３Ｂへの
開口角度範囲がほぼ１回転＋１８０°〜２回転＋１８０
°で好適であった。

【００４２】しかも、本実施の形態では、インジェクシ
ョンポート５１を、前記一方の圧縮室１３Ｂの密閉され
ない領域の閉じ込み開始点付近より通じ始める位置に設
けてあるので、インジェクションポート５１が通じ始め
るときの密閉されない領域の容積が最大になるので、よ
り大きな容積および低圧でのより高いインジェクション
流量が得られ、寒冷地等の高負荷な暖房運転に有効であ
るし、ガスインジェクションを行なわないときのインジ
ェクションポートまわりのデッドボリューム部の冷媒ガ
スの再膨張の影響をさらに低減しその分性能を向上する
ことができる。

【００４３】なお、本実施の形態では、一対の圧縮室１
３Ａ、１３Ｂの双方につきガスインジェクションと過給
防止とを行なうようにしてあるが、その一方にだけ行な
うようにしてもよい。

【００４４】さらに、本実施の形態では図１、図２に示
すように、圧縮機構２の吐出口１５を有する外面を圧縮
機構２および電動機３などの駆動機構を内蔵した密閉容
器１内で覆うマフラー７１に、インジェクションポート
５１に接続されるインジェクションパイプ５２が遊びを
持って通る穴７２を設けると、マフラー７１は圧縮機構
２から吐出してくる冷媒を圧縮機構２との間に形成して
いる大きな空間７３で一旦受止めて、この空間７３内に
拡散充満させてながら消音するのに加え、前記穴７２は
単独で、あるいは他の既設の穴と協働して、この一旦拡
散され消音されたマフラー７１内の冷媒が、マフラー７
１と密閉容器１が形成する次の閉空間７４に適度に絞ら
れた状態で通じて再度拡散充満しながら消音されるよう
にする消音穴を共用するので、インジェクションパイプ
５２の設置構造を利用して消音効果を高めることができ
る。

【００４５】

【発明の効果】本発明のスクロール圧縮機の１つの特徴
によれば、インジェクションポートを通じたガスインジ
ェクションと、バイパスポートを通じたバイパス吐出に
よる過圧縮防止とを、同一の圧縮室に対して異時に達成
して、互いの働きが違っても影響し合わずにそれぞれ初
期の目的を達成して、運転性能の向上に寄与することが
でき、運転の多様化に性能よく対応しやすくなる。しか
も、ガスインジェクションは暖房などの高負荷運転状態
に好適であり、ガスインジェクションの過給、昇圧によ
って、バイパスポート部のデッドボリューム内の冷媒ガ
スの再膨張の影響を無くすことができ、寒冷地等でのよ
り高負荷な暖房運転の効率を高めるのに好適である。

【００４６】この場合、バイパスポートは固定スクロー
ルの内周側に設けられ、インジェクションポートは固定
スクロールの外周側に設けられていると、バイパスボー
トとインジェクションポートとの同一圧縮室への開口角
度を分離させやすく、かつ、過圧縮を防止しやすいし、
大きな容積と低圧での高いインジェクション流量のガス
インジェクションを達成して、暖房等の高負荷運転状態
での性能を向上するのに好適である。

【００４７】また、旋回スクロールは速度可変に駆動さ
れるものであると、運転モードの低負荷から高負荷まで
の選択される負荷状態に応じた運転速度で最適運転する
ことができ、運転の多様化に性能よく対応しやすい。

【００４８】本発明のスクロール圧縮機のさらなる別の
特徴によれば、所定の低速運転となる低負荷運転時、羽
根の巻きおわり端側で密閉されない一方の圧縮室ではそ
の全体の大きさに見合う容積での冷媒の過給はなく、設
計通りの閉じ込み容積による運転が高効率に達成される
とともに、ガスインジェクションを行わずインジェクシ
ョンポートまわりの逆止弁などを含むデッドボリューム
部分の冷媒の再膨張があっても、圧縮室の密閉されない
領域で冷媒ガスを逃がせるのと、密閉される他方の圧縮
室のインジェクションポートと通じ合わなくなるときの
容積よりも、前記一方の圧縮室の密閉されない領域がイ
ンジェクションポートと通じ合うようになるときの容積
の方が大きくなるようにすることとで、冷媒の再膨張に
よる影響を低減し、ガスインジェクションを行わない最
小ないしは中間の低負荷運転時の圧縮機の性能を向上す
ることができる。

【００４９】また、暖房運転など、高速運転となる高負
荷運転時、前記閉じられない領域を持つ一方の圧縮室
は、吸入した冷媒の閉じ込み性が向上して冷媒の吸入量
が増大し、圧縮行程は低速運転時に対する高速運転度合
いに応じた過給がなされるとともに、前記隙間のある領
域を含む大きな容積を持った圧縮室の全体を利用した低
圧のガスインジェクションを行うことにより高いインジ
ェクション流量を確保し、実際の冷媒吐出量を必要十分
に増加させられるので、暖房等の高負荷運転時の性能も
向上する。しかも、一対の圧縮室を利用した広い開き角
度でのガスインジェクションによる過給が行え、一方の
圧縮室でしかガスインジェクションを行わない場合に比
し、圧縮機の能力制御幅が拡大するとともに、暖房等の
高負荷運転時の性能をさらに向上する。また、一対の圧
縮室での過給のアンバランスによる振動や騒音の発生を
抑えて運転の快適性が増す。

【００５０】従って、低負荷運転から高負荷運転まで圧
縮機の効率を高めることができ、年間消費電力を低減す
ることができる。初期運転時は高負荷運転を行なって設
定温度まで早期に立ち上げた後、低負荷運転に切り換え
るとか、就寝中、あるいは就寝中のある時間だけ低負荷
運転するおやすみタイマモードにするといったことで、
低負荷運転の割合が多い場合に特に有利である。

【００５１】この場合、インジェクションポートを、前
記一方の圧縮室の密閉されない領域の閉じ込み開始点付
近より通じ始める位置に設けると、より低圧でより高い
インジェクション流量が得られ、寒冷地等のより高負荷
な暖房運転に有効である。

【００５２】本発明は上記の各場合において、さらに別
の特徴により、インジェクションパイプの設置構造を利
用して消音効果を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１を示すスクロール圧縮機
の縦断面図である。

【図２】図１の圧縮機の要部の断面図である。

【図３】図１の圧縮機の圧縮室での圧縮の進行状態とイ
ンジェクションポートおよびバイパスポートの開口位置
の変化を示す説明図である。

【図４】サイクル側ガス発生量と圧縮機側ガス吸い込み
量とのバランス点と、インジェクション圧力とインジェ
クション流量との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

２圧縮機構３電動機１１固定スクロール１１ａ羽根１１ｂオフセット面１２旋回スクロール１２ａ羽根１３Ａ、１３Ｂ圧縮室１４吸込口１５吐出口５１インジェクションポート７１マフラー７２穴７３空間８１、８２バイパスポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者坪川正浩大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定スクロールと円軌道運動される旋回
スクロールとの間に形成する圧縮室にインジェクション
ポートを通じてガスインジェクションを行うようにした
スクロール圧縮機において、固定スクロールと旋回スクロールとの間に形成する圧縮
室に所定の開口角度範囲で開口して冷媒吐出域に通じさ
せるバイパスポートを設けるとともに、同一の圧縮室に
通じるバイパスポートとインジェクションポートとは異
なった開口角度範囲でその圧縮室に通じる位置としたこ
とを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】バイパスポートは固定スクロールの内周
側に設けられ、インジェクションポートは固定スクロー
ルの外周側に設けられている請求項１に記載のスクロー
ル圧縮機。
【請求項３】旋回スクロールは速度可変に駆動される
ものである請求項１、２のいずれか一項に記載のスクロ
ール圧縮機。
【請求項４】固定スクロールおよび旋回スクロールの
間に一対の圧縮室を形成する羽根の、所定の低速運転に
て前記一対の圧縮室の一方の圧縮室が規定の圧縮比を満
足する渦巻き長さ位置から巻きおわり端まで、圧縮室を
所定の隙間をもって吸込口側に開放し密閉されないよう
にするオフセット面を設け、前記一方の圧縮室の密閉さ
れない領域と、前記オフセット面のない密閉される他方
の圧縮室とに順次に通じる位置にインジェクションポー
トを設けるとともに、ガスインジェクションを適時に遮
断し、また遮断を解除する制御手段を設けた請求項１〜
３のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】インジェクションポートは、前記一方の
圧縮室の密閉されない領域の閉じ込み開始点付近より通
じ始める位置に設けられる請求項４に記載のスクロール
圧縮機。
【請求項６】圧縮機構の吐出口を有する外面を圧縮機
構およびその駆動機構を内蔵した密閉容器内で覆うマフ
ラーに、インジェクションポートに接続されるインジェ
クションパイプが遊びを持って通る穴を設けた請求項１
〜５のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。