JPS6410675B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はスクロール圧縮機のインジエクシヨン
装置に関するものである。

スクロール圧縮機はインボリユート歯形によつ
て形成される固定及び旋回うず部の羽根の組合わ
せからなり、旋回うず部の羽根の内側、外側壁面
を固定うず部の羽根の壁面に接触させながら歳差
運動して冷媒ガスを吸入圧縮する。これらのスク
ロール圧縮機１は第１図に示すように凝縮器２、
第１減圧機構３、気液分離器４、第２減圧機構
５、および蒸発器６などと直列に接続して冷凍サ
イクルを形成すると共に、上記気液分離器４のガ
ス部に接続開口した導管７に電磁弁８などの開閉
弁を介して上記スクロール圧縮機１の冷媒ガス吸
入閉じ込み後の室に接続開口して冷媒ガスを吸入
し能力の増加を計るようにしている。一般に暖房
能力の増加を行なう手段としてはヒーターなどの
加熱器が使用されているが、インジエクシヨンに
より暖房能力を上げることは他の設備、省エネル
ギーなどの点で更に有利である。

しかし、従来、冷媒ガス吸入閉じ込み後の室に
気液分離器にて発生する中間圧ガスを注入するい
わゆるインジエクシヨンのための冷媒注入孔の大
きさは旋回羽根の厚さによつて制限を受けるため
小径のものが１つの吸入閉じ込み室に設けられて
いた。そのためにインジエクシヨンするに充分な
通路面積が得られず、インジエクシヨン量が少な
くなり圧縮機の能力が充分発揮できないという欠
点を有していた。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、イ
ンジエクシヨンによつても充分に能力を上げるこ
との出来るスクロール圧縮機を提供することを目
的とするものである。

本発明は上記の目的を達成するために、固定ス
クロールおよび旋回スクロールの羽根巻終り部が
閉じる状態からシリンダ内圧がインジエクシヨン
圧力に等しくなる状態までの羽根巻角の範囲内で
固定スクロールに複数個の円形孔あるいは連続し
た溝孔状の長孔のインジエクシヨン孔を開口し
て、通路面積を大きくして通路抵抗を少なくし、
冷媒が充分インジエクシヨンされるように構成し
たものである。

インジエクシヨン孔の開口位置は固定スクロー
ルの羽根の内側については巻終りから１周以上、
外側では1.5周以上中心寄りの位置で、かつ吸入
ガス閉じ込み室の内圧がインジエクシヨン圧力よ
りも高くならない羽根巻角度以上の位置に設ける
必要がある。即ち、インジエクシヨン孔をあける
ことのできる羽根巻角度（λ）の範囲は、羽根の
巻終り角度（λl）、吸入ガス閉じ込み室の内圧が
インジエクシヨン圧力に等しくなる所の羽根巻角
度（λi）とすると固定スクロールの羽根の内側の
位置は、 λi≦λ≦λl−2π また、外側の位置は、 λi−π≦λ≦λl−3π インボリユート歯形は第２図に示すように基円９
に巻付けた糸１０の端１１の描く曲線で、該曲線
は基円９の半径（Ｒ）と角度（λ）とによつて決
定される。そして、吸入ガス閉じ込み室の内圧が
インジエクシヨン圧力に等しくなる所の羽根巻角
度（λi）は吸入圧力、巻終り角、旋回半径および
基円半径によつて決まる。

一方、インジエクシヨン量は気液分離器４で発
生するガス量、あるいは、インジエクシヨン圧力
と吸入ガス閉じ込み室の内圧との差圧によつて決
定される。前者はインジエクシヨン圧力を低くす
るほど多くなり、後者はインジエクシヨン圧力を
高くするほどインジエクシヨン量が多くなつて互
いに相反した特性を持つている。一般的には両者
の中間圧でインジエクシヨンするのが望ましい。
このためには気液分離器４からインジエクシヨン
孔までの圧力損失を極力少なくすることが必要で
ある。

本発明はインジエクシヨンに適したある角度の
範囲全域に適宜口径のインジエクシヨン孔を複数
個設けることによつて通路面積を大幅に増し、圧
力損失を少なくすることによつてインジエクシヨ
ンする冷媒ガス量を多くし、かつ、上記複数のイ
ンジエクシヨン孔の径を制限してガス漏洩を防止
し能力の向上を計るものである。

以下、本発明を第３図乃至第９図に示す一実施
例により詳細に説明する。

第３図はスクロール圧縮機の断面図である。圧
縮機部１２には、密閉容器１８に固定されている
固定うず部１３と、上記固定うず部に噛合う旋回
うず部１４と、該旋回うず部１４を旋回自在に係
止するフレーム１５とが設けられている。１６は
クランク軸で、上記旋回うず部１４と連結されて
おり、フレーム１５に嵌入されている軸受１７に
よつて支承されている。電動機部は密閉容器１８
に固定されている固定コイル部１９と回転ロータ
部２０とからなつており、該回転ロータ部２０は
上記クランク軸１６に固定されている。２１は油
溜め部で、該油溜め部２１には上記クランク軸１
６の下端部が浸漬されており、該クランク軸１６
の下部に内設されている給油機構によつて軸受部
等に給油されるように構成されている。２２は冷
媒ガス吸入通路で上記固定うず部１３のうず溝内
に通じる通路２３に接続開口している。また、吸
入通路２２の他端は蒸発器６（第１図）に接続さ
れている。２４は冷媒ガス吐出口で、固定うず部
１３の中心部の溝底に穿孔されており、密閉容器
１８内に開口している。２５は吐出ガス通路で、
凝縮器２（第１図）に接続されている。２６はイ
ンジエクシヨン孔で、通路２７，２８によつて上
記導管７により密閉容器１８の外部に導かれてい
る。

第４図、第５図は旋回スクロールである。旋回
うず部１４には基円に巻付けた糸を解くときに糸
の先端が描く曲線によつて形成されるインボリユ
ート曲線の旋回羽根２９が適宜厚さと高さをもつ
て形成されている。２９ａは終端部である。

第６図、第７図は固定スクロールである。固定
うず部１３には上記旋回羽根２９と噛合うインボ
リユート曲線の羽根３０が形成されており、その
終端部は３０ａに至る。該羽根３０の中心部に吐
出孔３１が穿孔されている。３２は固定羽根３０
の内側壁に沿つて設けられた複数個のインジエク
シヨン孔で、固定うず部１３の溝底３４に穿孔さ
れている。該インジエクシヨン孔３２の大きさは
旋回羽根２９の板厚よりも小さい。また、固定羽
根３０の壁面に接するように、隅部に沿つて設け
られている。３３は固定羽根３０の外側壁に沿つ
て設けられたインジエクシヨン孔である。これら
の複数個のインジエクシヨン孔３２，３３は固定
スクロールおよび旋回スクロールの羽根終り部が
閉じる状態から吸入ガス閉じ込み室の内圧がイン
ジエクシヨン圧力に等しくなる状態までの羽根巻
角度の範囲内であれば、連続して孔と孔との間隔
を極く僅かにして穿孔しても良い。また、第８図
に示すようにその間隔を少しあけるようにしても
良い。このインジエクシヨン孔のあける位置を適
宜変更することによつてインジエクシヨンする範
囲を調整することができる。第８図は上記の固定
羽根および旋回羽根を組合わせた状態を表わすも
ので、３５，３６は旋回羽根終端部２９ａと固定
羽根終端部３０ａとによつて吸入ガスを閉じ込ん
だ空間である。３７，３８を複数個のインジエク
シヨン孔で、孔と孔との間隔を少しあけて穿孔し
た例である。

第９図はインジエクシヨン孔を長孔３９，４０
にした場合を示すものであるる。この場合には長
孔の幅は円形単孔の場合の直径と同一に（即ち、
旋回羽根２９の板厚寸法よりも小さく）し、長手
方向に溝が形成される。

次にその作用を説明する。（第１図参照）冷凍
サイクル運転により、スクロール圧縮機１には蒸
発器６からの低圧の冷媒ガスが吸入される。吸入
ガスは吸入通路２２（第２図）からうず溝内に通
ずる通路２３を流通して流入し、クランク軸１６
に駆動されて歳差運動する旋回うず部１４の羽根
終端部２９ａ、固定うず部１３の羽根終端部３０
ａによつて閉じ込められた吸入ガスは次第に中心
部に向けて縮小される。このようにして、該室内
においてガスは圧縮されて昇圧する。かかる過程
において気液分離器（第１図）で分離したガスは
電磁弁８を介して圧縮過程の吸入ガスを閉じ込ん
だ室内に注入されるが、該注入できる範囲は室内
の圧力がインジエクシヨン圧力に等しくなるまで
の間だけであるから、わずかな量である。しか
し、本発明においては連続した複数個のインジエ
クシヨン孔をあけてあるから、吸入ガスを閉じ込
んだ直後から室内の内圧がインジエクシヨン圧力
に等しくなるまでの間に、充分インジエクシヨン
することができる。インジエクシヨンされた冷媒
ガスは主回路から吸入された冷媒ガスと一緒に圧
縮され吐出される。吐出された圧縮冷媒ガスは凝
縮器２（第１図）において、空気あるいは水など
の熱交換流体と熱交換し、凝縮液化する。一方、
熱交換流体は暖房の場合は暖房熱源として利用さ
れ、冷房の場合は水気中に放熱される。凝縮液化
冷媒は第１減圧機構３によつて中間圧力に減圧さ
れ気液分離器４内に流入される。気液分離器４内
では中間圧力における飽和状態になり、上部にガ
スが充満し、下部に液が溜まる。そして、ガスは
電磁弁８を介して導管７により前述の如く吸入ガ
ス閉じ込み空間中にインジエクトされる。一方、
気液分離器４内の凝縮液は第２減圧機構５によつ
て圧圧力にまで減圧膨脹されて蒸発器６内に流入
し、空気あるいは水などの熱交換流体と熱交換
し、スーパーヒートされて再びスクロール圧縮機
１に吸入される。インジエクシヨンする冷媒ガス
量はインジエクシヨン孔の全面積と最終孔の位置
とによつて位異なり、その最終孔位置を適宜変更
することによつて、インジエクシヨンする範囲を
調整することができる。インジエクシヨンする量
が多ければそれだけ吐出冷媒ガス量は多くなり、
暖房運転時には暖房状態が増加することになる。

第９図は複数個の孔の代りに長孔にして通過面
積を更に大きくしたものである。これによれば孔
を複数個設けるよりも、孔と孔との間隔がなくな
り連続した孔となるから通路の圧力損失は更に少
なくなつて有利である。

したがつて、インジエクシヨン孔を増して通路
面積を大きくしたことにより通路抵抗が少なくな
り、インジエクシヨン量を増加させることができ
る。そして、圧縮機の容量を大きくすることなく
暖房能力を増すことができる。また、ヒータなど
の加熱器等を使用するものに比較し、価格面、成
績係数も良くなり省電力になる。また、複数個の
円形インジエクシヨン孔が連つており、あるいは
長孔になつているから、インジエクシヨンする時
間を長くでき能力の大幅な向上になる。

第１０図、第１１図は、それぞれ本発明の為の
研究と併行して試作したスクロール圧縮機（以
下、試案の圧縮機という）を示す要部断面図であ
る。

第１０図に示した試案の圧縮機は、通路２７，
２８に連通するインジエクシヨン孔４１の径を旋
回羽根２９の厚さよりも大きくし、固定羽根３０
と旋回羽根２９との両方の厚さ寸法合計よりも小
さい径として、固定羽根３０の壁と固定スクロー
ルの溝底面３４の両面に亙らせ、かつ羽根方向に
平行に穿孔したものである。この構成によれば孔
数が少なくとも１個当りの面積が大きいので、通
路抵抗も少ないことを期待したが、この試案のよ
うに孔径を羽根厚よりも大きくすると、ガスの締
切り性能が悪く、ガス漏洩が多くて効率を低下さ
せるので実用性が無いことを確認した。

また、第１１図に示した試案の圧縮機は、イン
ジエクシヨン孔４２を羽根に対して傾斜させて穿
孔したものであつて、この構成によれば第１０図
の場合のようにインジエクシヨン孔４１の開口端
に衝突壁４３のような部分がなく、流通抵抗が少
ないことを期待したのであるが、孔径が羽根厚よ
りも大きい限り前記試案（第１０図）と同様のガ
ス漏洩により実用性が無いと判断された。

このような実験結果から、本発明の機能を発揮
せしめて実用的な効果を得るためには、孔径を羽
根厚よりも小さくすることが必須要件となる。

本発明は上記の如く構成したから、インジエク
シヨンによつて充分に能力を上げることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は冷凍サイクル系統図、第２図はインボ
リユート曲線図、第３図は本発明のスクロール圧
縮機の断面図、第４図は旋回うず部の平面図、第
５図は第４図の断面図、第６図は固定うず部の平
面図、第７図は第６図の断面図、第８図は固定う
ず部と旋回うず部を組合せた平面図、第９図は固
定うず部と旋回うず部を組合わせた、他の実施例
の平面図、第１０図及び第１１図は、それぞれ試
案のスクロール圧縮機におけるインジエクシヨン
孔付近の断面図である。 １……点スクロール圧縮機、２……凝縮器、３
……第１減圧機構、４……気液分離器、５……第
２減圧機構、６……蒸発器、７……導管、８……
電磁弁、９……基円、１０……糸、１１……端、
１２……圧縮機部、１３……固定うず部、１４…
…旋回うず部、１５……フレーム、１６……クラ
ンク軸、１７……軸受、１８……密閉容器、１９
……固定コイル部、２０……回転ロータ部、２１
……油溜部、２２……冷媒ガス通路、２３……通
路、２４……吐出口、２５……吐出ガス通路、２
６……インジエクシヨン孔、２７，２８……通
路、２９……旋回羽根、３０……羽根、３１……
固定うず部、３２，３３……インジエクシヨン
孔、３４……溝底面、３５，３６……空間、３
７，３８……インジエクシヨン孔、３９，４０…
…長孔、４１，４２……インジエクシヨン孔、４
３……衝突壁。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スクロール圧縮機、凝縮器、第１減圧機構、
   気液分離器、第２減圧機構、及び蒸発器により冷
   凍サイクルを形成し、スクロール圧縮機の固定側
   スクロールのインボリユート歯形に沿つてインジ
   エクシヨン孔を穿孔し、固定スクロールおよび旋
   回スクロールの羽根巻終り部が閉じる状態から吸
   入ガス閉じ込み室の内圧がインジエクシヨン圧に
   等しくなる状態の間でインジエクシヨン孔が吸入
   ガス閉じ込み室と連通して、気液分離器から中間
   圧冷媒ガスをインジエクシヨンするスクロール圧
   縮機において、上記固定スクロール及び旋回スク
   ロールの羽根終り部が閉じる状態から吸入ガス閉
   じ込み室の内圧がインジエクシヨン圧力に等しく
   なる状態までの羽根巻角度の範囲内で、固定スク
   ロールの固定羽根と溝底面との境界に沿つて、該
   固定羽根の内側と外側とにそれぞれ複数個の円形
   孔、或いは１個の長孔を開口せしめ、かつ、上記
   円形孔の径或いは長孔の幅を旋回羽根厚さよりも
   小さくしたことを特徴とするスクロール圧縮機。