WO2013161255A1 - スクロール圧縮機 - Google Patents

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WO2013161255A1
WO2013161255A1 PCT/JP2013/002686 JP2013002686W WO2013161255A1 WO 2013161255 A1 WO2013161255 A1 WO 2013161255A1 JP 2013002686 W JP2013002686 W JP 2013002686W WO 2013161255 A1 WO2013161255 A1 WO 2013161255A1
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WO
WIPO (PCT)
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intermittent communication
scroll
fixed
pressure refrigerant
refrigerant
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/002686
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English (en)
French (fr)
Inventor
小村 正人
忠資 堀田
井上 孝
江原 俊行
神谷 治雄
Original Assignee
株式会社日本自動車部品総合研究所
株式会社デンソー
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F04C18/0207Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form
    • F04C18/0215Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form where only one member is moving
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C18/0253Details concerning the base
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    • F04C29/00Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/04Heating; Cooling; Heat insulation
    • F04C29/042Heating; Cooling; Heat insulation by injecting a fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C23/00Combinations of two or more pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type, specially adapted for elastic fluids; Pumping installations specially adapted for elastic fluids; Multi-stage pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C23/008Hermetic pumps

Definitions

  • the present disclosure relates to a scroll compressor that injects intermediate pressure gas into a compression chamber.
  • Scroll compressors that inject intermediate pressure refrigerant gas (hereinafter also referred to as intermediate pressure gas) into a compression chamber in order to improve the heating capacity at low outside temperatures are known.
  • intermediate pressure gas intermediate pressure refrigerant gas
  • Patent Document 1 discloses a device in which a port is provided at a position where injection is started before the compression chamber is closed by sucking the refrigerant.
  • An object of the present disclosure is to provide a scroll compressor that improves efficiency and reduces dead volume in a scroll compressor that injects intermediate pressure gas into a compression chamber.
  • the present disclosure provides a scroll compressor including a housing, a low-pressure refrigerant supply path, a plurality of intermediate-pressure refrigerant supply paths, a crankshaft, a fixed scroll, a turning scroll, and a plurality of intermittent communication portions.
  • the low-pressure refrigerant supply path is provided in the housing, and low-pressure refrigerant flows.
  • the plurality of intermediate pressure refrigerant supply paths are provided in the housing, and an intermediate pressure refrigerant higher than the low pressure flows.
  • the crankshaft is rotatably supported in the housing.
  • the fixed scroll is fixedly held in the housing.
  • the orbiting scroll is driven by the crankshaft in the housing and revolves with respect to the fixed scroll.
  • the orbiting scroll forms a plurality of compression chambers for compressing the refrigerant supplied from the low-pressure refrigerant supply path to a high pressure higher than the low pressure and the intermediate pressure in cooperation with the fixed scroll.
  • the plurality of intermittent communication portions connect the plurality of intermediate pressure refrigerant supply paths to the plurality of compression chambers in response to the turning of the orbiting scroll so as to inject the intermediate pressure refrigerant into the plurality of compression chambers. Each communicates intermittently.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a heat pump cycle according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the overall configuration of the compressor according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of the compression mechanism unit of the first embodiment.
  • FIG. 4 is a plan view showing the fixed scroll and the orbiting scroll of the first embodiment.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining an injection path in the orbiting scroll of the compressor in the comparative example.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of an injection path in the orbiting scroll according to the first embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view of the fixed scroll and the orbiting scroll according to the first embodiment when the rotation angle ⁇ of the crankshaft is 0 °.
  • FIG. 8 is a plan view of the fixed scroll and the orbiting scroll according to the first embodiment when the rotation angle ⁇ of the crankshaft is 30 °.
  • FIG. 9 is a plan view of the fixed scroll and the orbiting scroll according to the first embodiment when the rotation angle ⁇ of the crankshaft is 60 °.
  • FIG. 10 is a plan view of the fixed scroll and the orbiting scroll according to the first embodiment when the rotation angle ⁇ of the crankshaft is 90 °.
  • FIG. 11 is a plan view of the fixed scroll and the orbiting scroll of the first embodiment when the rotation angle ⁇ of the crankshaft is 120 °.
  • FIG. 12 is a plan view of the fixed scroll and the orbiting scroll according to the first embodiment when the rotation angle ⁇ of the crankshaft is 180 °.
  • FIG. 13 is a plan view of the fixed scroll and the orbiting scroll of the first embodiment when the rotation angle ⁇ of the crankshaft is 210 °.
  • FIG. 14 is a plan view of the fixed scroll and the orbiting scroll according to the first embodiment when the rotation angle ⁇ of the crankshaft is 270 °.
  • FIG. 15 is a graph showing the relationship between the compression chamber pressure P2 and the crankshaft rotation angle ⁇ in the first embodiment.
  • FIG. 16 is a graph showing the relationship between the differential pressure between the compression chamber pressure P2 and the suction pressure P1 and the rotation angle ⁇ of the crankshaft in the first embodiment.
  • FIG. 17 is a graph showing the relationship between the intermittent communication hole and the opening area of the injection port and the rotation angle ⁇ of the crankshaft in the first embodiment.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view of main parts of a compression mechanism unit according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view of main parts of a compression mechanism unit according to a third embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view of main parts of a compression mechanism unit according to a fourth embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 21 is an explanatory diagram illustrating the result of trial calculation of the dead volume ratio in the comparative example, the first embodiment, the third embodiment, and the fourth embodiment.
  • FIG. 22 is an explanatory diagram illustrating the results of trial calculation of performance ratios in the comparative example, the first embodiment, the third embodiment, and the fourth embodiment.
  • FIG. 1 is an explanatory diagram showing a heat pump cycle of the present embodiment.
  • This heat pump cycle includes a compressor 1 that sucks and compresses refrigerant, a heat exchanger 2 that exchanges heat between hot water in a hot water storage tank and refrigerant discharged by the compressor 1, and flows out of the heat exchanger 2.
  • the first expansion valve 3 and the second expansion valve 4 that depressurize the generated refrigerant, the heat exchanger (evaporator) 5 that absorbs heat from the outside air and evaporates the refrigerant, and the refrigerant that has flowed out of the heat exchanger 5 as liquid phase refrigerant
  • a gas-liquid separator 6 is provided that separates into a gas-phase refrigerant, stores excess refrigerant, and supplies the gas-phase refrigerant to the compressor 1 via a refrigerant supply pipe 38.
  • the intermediate-pressure refrigerant gas branched at the branch point 7 downstream of the first expansion valve 3 and upstream of the second expansion valve 4 and once depressurized by the first expansion valve 3 will be described later.
  • the refrigerant is supplied to the compressor 1 through the refrigerant supply pipe 8.
  • a refrigerant discharge passage (not shown) of the compressor 1 is connected to a refrigerant inlet 47 of the oil separator 40 via a refrigerant pipe 48.
  • the oil separator 40 serves to separate the lubricating oil from the compressed refrigerant discharged from the housing 30 of the compressor 1 and return the separated lubricating oil into the housing 30 via the pipe connecting member 34.
  • the principle of the present disclosure is applied to the heat pump cycle of the hot water supply system, but may be applied to other systems and refrigeration cycles (including the heat pump cycle) of the apparatus.
  • the principle of the present disclosure may be applied to a refrigeration cycle of a vehicle air conditioner, or may be applied to a refrigeration cycle of other industrial or household air conditioners.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the compressor 1 of the present embodiment.
  • the compressor 1 is a scroll-type electric compressor, and includes a compression mechanism unit 10 that compresses a refrigerant (refrigerant gas) and an electric motor unit (drive unit) 20 that drives the compression mechanism unit 10 in a vertical direction (vertical direction). ) Is a vertical installation type.
  • the compressor is described as a vertical type, but it may be a horizontal type.
  • this embodiment is applicable not only to an electric compressor but also to a belt-driven compressor.
  • the housing 30 has a sealed container structure in which a cylindrical member 31, an upper lid member 32, and a lower lid member 33 are integrally joined.
  • An oil separator 40 is joined to the side of the cylindrical member 31 of the housing 30 via a bracket 44.
  • the electric motor unit 20 includes a stator 21 that forms a stator and a rotor 22 that forms a rotor.
  • the stator 21 includes a stator core 211 and a stator coil 212 made of a magnetic material. Supply of electric power to the stator coil 212 is performed via the power supply terminal 23.
  • the rotor 22 is disposed on the inner peripheral side of the stator 21. When electric power is supplied to the stator coil 212 to generate a rotating magnetic field, the rotor 22 and the shaft 25 rotate together.
  • a main oil supply passage 25 a through which lubricating oil is circulated and a pipe member 50 are provided, and the oil is guided to the sliding portion between the shaft 25 and the first bearing portion 29 and the second bearing portion 27.
  • a passage is formed.
  • An upper end of the shaft 25 is closed by a closing member 26, and a flange portion 251 is formed at a portion below the rotor 22 of the shaft 25.
  • a balance weight 254 is disposed on the flange portion 251, and balance weights 221 and 222 are also disposed on the rotor 22.
  • the middle housing 36 fixed to the cylindrical member 31 is formed with a first bearing portion 29, and the shaft 25 is rotatably supported by the first bearing portion 29.
  • a portion on the upper side of the shaft 25 is rotatably supported by the second bearing portion 27.
  • the second bearing portion 27 is fixed to the cylindrical member 31 of the housing 30 via the interposed member 28.
  • the compression mechanism unit 10 is a scroll type compression mechanism having a turning scroll 11 and a fixed scroll 12.
  • the thrust bearing portion 13 includes a thrust plate 13 a and a pressure receiving surface 13 b of the middle housing 36.
  • the thrust plate 13 a may be integrated with the pressure receiving surface 13 b of the middle housing 36 or the orbiting scroll 11.
  • the fixed scroll 12 is formed with a spiral tooth portion (scroll wrap) 122 that meshes with a tooth portion (scroll wrap) 112 of the orbiting scroll 11.
  • the outer peripheral side of the substrate portion 121 of the fixed scroll 12 is fixed to the middle housing 36.
  • the lower end portion of the shaft 25 is an eccentric portion 253 eccentric with respect to the rotation axis (rotation center) O1 of the shaft 25 (the shaft 25 is also referred to as a crankshaft including the eccentric portion 253).
  • a cylindrical boss portion 113 into which the lower end portion of the shaft 25 is inserted is formed at the center portion on the upper surface side of the substrate portion 111 of the orbiting scroll 11.
  • a rotation prevention mechanism (not shown) for preventing the turning scroll 11 from rotating around the eccentric portion 253 is provided.
  • the teeth 112 and 122 of the scrolls 11 and 12 mesh with each other to form a plurality of compression chambers 15 formed in a crescent shape.
  • the compression chamber 15 moves while reducing the volume from the outer peripheral side to the center side in the circumferential direction of the rotating shaft by the revolving motion of the orbiting scroll 11, and compresses the supplied refrigerant.
  • the refrigerant is supplied to the compressor 1 through a refrigerant supply pipe 38 (see FIG. 1), and the scrolls 11 are connected to each other via a refrigerant suction passage (low-pressure refrigerant supply passage) 37 formed in the substrate portion 121 of the fixed scroll 12.
  • 12 are supplied to the compression chamber 15 from a suction port 126 (see FIG.
  • the intermediate pressure refrigerant gas is injected into the two compression chambers 15 through the two refrigerant supply passages (intermediate pressure refrigerant supply passages) 8a and 8b shown in FIG.
  • the pressure of the intermediate pressure refrigerant gas supplied to the refrigerant supply passages 8a and 8b through the refrigerant supply pipe 8 is the pressure of the low-pressure refrigerant (intake pressure) sucked into the refrigerant intake passage 37 of the compressor 1 through the refrigerant supply pipe 38.
  • the suction pressure is the first pressure and the discharge pressure is the second pressure
  • the pressure of the intermediate pressure refrigerant gas is higher than the first pressure and lower than the second pressure.
  • a discharge hole 123 through which the refrigerant compressed in the compression chamber 15 is discharged is formed at the center of the substrate 121 of the fixed scroll 12.
  • a discharge chamber 124 communicating with the discharge hole 123 is formed below the discharge hole 123.
  • the discharge chamber 124 is defined by a recess 125 formed on the lower surface of the substrate portion 121 of the fixed scroll 12 and a partition member 18 fixed on the lower surface of the fixed scroll 12.
  • a reed valve 19 serving as a check valve that prevents the refrigerant from flowing back to the compression chamber 15 is disposed.
  • the refrigerant flowing into the discharge chamber 124 passes through a refrigerant discharge passage formed in the substrate portion 121 of the fixed scroll 12 and a refrigerant discharge port (none of which is shown) formed in the cylindrical member 31 of the housing 30. And discharged to the outside of the housing 30.
  • a refrigerant inlet 47 of the oil separator 40 is connected to the refrigerant discharge port via a refrigerant pipe 48.
  • the oil separator 40 functions to separate oil from the compressed refrigerant discharged from the housing 30 and return the separated oil into the housing 30 through the pipe connection member 34.
  • the refrigerant flowing from the refrigerant inlet 47 (not shown) of the oil separator 40 is introduced into the cylindrical space 43 formed between the inner peripheral side of the outer cylindrical member 421 and the outer peripheral side of the inner cylindrical member 422.
  • the oil is separated by centrifugal force.
  • the refrigerant discharge port 45 at the upper end of the inner cylinder member 422 connects the refrigerant from which the oil has been separated to the refrigerant pipe 49 (see FIG. 1) outside the oil separator 40.
  • the lower part of the oil separator 40 is connected to the pipe connecting member 34.
  • the fixed-side oil guide passage 127 formed inside the substrate portion 121 of the fixed scroll 12 guides the oil that has flowed in through the pipe connection member 34 to an opening hole that opens on the upper surface of the substrate portion 121 of the fixed scroll 12.
  • a movable side oil guide passage (not shown) that intermittently communicates with the fixed side oil guide passage 127 is formed inside the substrate portion 111 of the orbiting scroll 11.
  • the oil is introduced into the boss portion 113 through the movable oil guide passage, and flows into the gap between the shaft 25 and the eccentric portion 253 and the main oil supply passage 25 a formed in the shaft 25.
  • An oil storage chamber 35 for storing oil is formed at the lowermost portion in the housing 30.
  • the compressor 1 of the present embodiment includes a housing 30, an electric motor unit (drive unit) 20 that rotationally drives the crankshaft 25, a revolving scroll 11 that revolves around the crankshaft 25, and a revolving scroll 11 that is fixed to the housing 30. And a fixed scroll 12 fixed to the middle housing 36. Then, an intermediate-pressure refrigerant gas is injected into the compression chamber 15 formed by the orbiting scroll 11 and the fixed scroll 12.
  • the scroll compressor to which the present embodiment is applied is not limited to the overall configuration described above. That is, the features of this embodiment can be applied to a compressor used in a refrigeration cycle that injects other intermediate pressure gas into the compression chamber.
  • the intermediate pressure gas passes through the refrigerant supply pipe 8 in FIG. 1 and the two refrigerant supply passages 8a and 8b in FIG. 3, and the fixed-side intermittent communication holes that pass through the two intermittent communication pins (intermittent communication members) 51a and 51b. 52a and 52b are supplied to two injection ports 133a and 133b provided on the orbiting scroll, respectively.
  • Storage portions (accommodating holes) 111a and 111b are provided at downstream ends of the two coolant supply passages 8a and 8b that branch from the coolant supply pipe 8 in FIG.
  • the two intermittent communication pins 51a and 51b are respectively fitted in these two accommodating portions (accommodating holes) 111a and 111b in a slidable and airtight state (sealed with an O-ring or the like).
  • the intermittent communication pins 51a and 51b are pressed, that is, biased, to the sliding surface on the outer peripheral side of the substrate portion 111 of the orbiting scroll by the pressure (intermediate pressure) of the refrigerant in the refrigerant supply passages 8a and 8b.
  • the structure of the intermittent communication pins 51a and 51b is similar to the intermittent oil supply technology applied to the fuel supply, but in this embodiment, it is applied to the intermittent supply of the intermediate pressure gas by utilizing the revolving motion.
  • the refrigerant to be injected is introduced into two refrigerant supply passages 8a and 8b provided inside the fixed scroll 12 via a refrigerant supply pipe 8 made of a pipe or the like from the outside.
  • the refrigerant introduced into one refrigerant supply passage 8a passes through the fixed-side intermittent communication hole 52a, the turning-side intermittent communication hole 131a, the internal passage (internal flow path) 132a of the turning scroll 11, and the injection port 133a in this order. It is supplied into the compression chamber 15.
  • the orbiting intermittent communication hole 131a, the internal passage 132a of the orbiting scroll 11 and the injection port 133a form a flow path.
  • the refrigerant introduced from the refrigerant supply pipe 8 into the other refrigerant supply passage 8b flows into the fixed-side intermittent communication hole 52b, the turning-side intermittent communication hole 131b, and the internal passage (internal flow of the turning scroll 11) shown in the lower right of FIG. Path) 132b and the injection port 133b in this order, and supplied to the other compression chamber 15.
  • the orbiting-side intermittent communication hole 131b, the internal passage 132b of the orbiting scroll 11 and the injection port 133b form another flow path.
  • FIG. 4 and FIGS. 7 to 14 described below the internal passages 132a and 132b of the orbiting scroll 11 are not shown.
  • the intermittent communication pins 51a and 51b inserted in the fixed scroll 12 (with fixed-side intermittent communication holes 52a and 52b inside) and the corresponding orbiting-side intermittent communication holes 131a and 131b provided in the orbiting scroll 11 are:
  • the intermittent communication portions 100a and 100b are configured.
  • the turning-side intermittent communication holes 131a and 131b of the orbiting scroll 11 revolve around the fixed-side intermittent communication holes 52a of the intermittent communication pins 51a and 51b along the revolution trajectories X1a and X1b shown in FIG.
  • the refrigerant gas is caused to flow intermittently in communication with 52a (the operation is the same as that of known intermittent refueling).
  • two flow paths branched from the refrigerant supply pipe 8 are formed in the orbiting scroll 11 so that the refrigerant gas is injected into the two compression chambers 15 from the two injection ports 133a and 133b.
  • the intermittent communication parts 100a and 100b which communicate intermittently with the revolution motion of the turning scroll 11 are provided with respect to this flow path. Accordingly, the refrigerant gas is injected into the two compression chambers 15 through the two intermittent communication portions 100a and 100b and the two injection ports 133a and 133b.
  • the intermediate pressure gas flows backward to the suction side, but the intermittent communication portion 100a, Backflow can be prevented by appropriately setting the communication timing of 100b. That is, in the present embodiment, a mechanism for controlling the communication timing between the refrigerant supply passages 8a and 8b for supplying the intermediate pressure refrigerant and the injection ports 133a and 133b separately from the injection ports 133a and 133b (intermittent communication portion 100a, 100b) is added to the fixed scroll side.
  • the compressor of Patent Document 1 is provided with an injection port at a position where the injection is started before the compression chamber is closed by sucking the refrigerant, but the fixed-side intermittent communication hole as in the present embodiment.
  • the intermittent communication parts 100a and 100b provided with 52a and 52b and the turning side intermittent communication holes 131a and 131b are not provided.
  • the refrigerant in the middle of compression flows backward to the suction side (refrigerant suction passage 37 side) or the intermediate pressure gas leaks to the suction side, thereby inhibiting the suction of the low-pressure refrigerant in the compression chamber, It is possible to prevent the apparent refrigerant circulation amount from decreasing. That is, when the fixed-side intermittent communication holes 52a, 52b and the corresponding turning-side intermittent communication holes 131a, 131b communicate with each other, the pressure in the compression chamber 15 has the largest differential pressure with respect to the intermediate pressure, and has already been injected. Since the port is fully open, the injection is possible with the passage area being the maximum. Thereby, it becomes easy to ensure a required flow rate.
  • the injection path is provided inside the orbiting scroll 11
  • the fixed-side intermittent communication holes 52 a and 52 b, the orbiting-side intermittent communication holes 131 a and 131 b, and the orbiting scroll 11 are used.
  • the spaces of the internal passages 132a and 132b and the injection ports 133a and 133b are dead volumes.
  • This dead volume causes recompression / reexpansion loss in a mode in which no injection is performed.
  • the intermediate pressure gas remaining in the dead volume at the time of injection leaks into the suction chamber, which prevents the low-pressure refrigerant from being sucked in and reduces the refrigerant circulation rate. Gets worse. Therefore, reducing dead volume is effective for improving performance.
  • the features of the present embodiment will be described below.
  • FIG. 5 is an explanatory view for explaining the injection path provided in the substrate portion 311 of the orbiting scroll of the compressor in the comparative example.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of an injection path provided in the substrate portion 111 of the orbiting scroll according to the first embodiment.
  • the injection path shown in FIG. 6 has a dead volume further reduced than the injection paths in the examples shown in FIGS. 4 and 7 to 14, and includes intermittent communication pins 51a and 51b, swivel-side intermittent communication holes 131a, The positional relationship between 131b, the internal passages 132a and 132b, and the injection ports 133a and 133b is different from the positional relationship in the examples shown in FIG. 4 and FIGS.
  • the number of intermittent communication pins 151 is only one, and the configuration of the intermittent communication pins 151 is the same as the configuration of the intermittent communication pins 51a and 51b of the first embodiment.
  • the fixed-side intermittent communication hole 151a of the intermittent communication pin 151 is in communication with the turning-side intermittent communication hole 231, and the intermediate-pressure refrigerant supplied from the refrigerant supply passage is fixed to the fixed-side intermittent communication hole 151a of the intermittent communication pin 151.
  • the refrigerant is injected into the two compression chambers from these two injection ports 233a and 233b.
  • the two internal passages 232a and 232b that connect the one turning side intermittent communication hole 231 to the two injection ports 233a and 233b are provided, in particular, the flow path length of the one internal passage 232a.
  • the dead volume is increased and the dead volume is increased.
  • two intermittent communication pins 51a and 51b having fixed-side intermittent communication holes 52a and 52b are provided.
  • the number of intermittent communication pins 51a and 51b is not necessarily limited to two depending on the number and configuration of the compression chambers, and may be three or more.
  • the intermittent communication portion includes intermittent communication pins 51 a and 51 b having fixed-side intermittent communication holes 52 a and 52 b and turning-side intermittent communication holes 131 a and 131 b provided in the orbiting scroll 11.
  • 100a and 100b are provided in the same number as the number of injection ports 133a and 133b (two in this example).
  • the example shown in FIG. 6 is an example in which the dead volumes are further reduced by shortening the channel lengths of the internal passages 132a and 132b as compared with the examples shown in FIGS. 4 and 7-14.
  • the central axes O3a, O3b of the fixed-side intermittent communication holes 52a, 52b of the intermittent communication pins 51a, 51b are the central axes O2a of the corresponding turning-side intermittent communication holes 131a, 131b. Concentric with O2b.
  • the center axes O3a and O3b of the fixed-side intermittent communication holes 52a and 52b of the intermittent communication pins 51a and 51b are connected to the rotation axis O1 of the crankshaft 25 and the center axes O5a and O5b of the corresponding injection ports 133a and 133b.
  • the intermittent communication pins 51a and 51b, the turning-side intermittent communication holes 131a and 131b, the internal passages 132a and 132b, and the injection ports 133a and 133b are configured so as to be disposed on virtual lines L1 and L2 connecting the two.
  • (Path volume) is the same as the example shown in FIG. 4 and FIGS.
  • the internal passages 132a and 132b extending in a direction substantially perpendicular to the axial direction of the crankshaft 25 are shorter than the examples shown in FIGS. 4 and 7 to 14.
  • the flow lengths of the internal passages 132a and 132b in the example shown in FIG. 6 are significantly shorter. Thereby, dead volume can be reduced.
  • the center axes O3a and O3b of the fixed-side intermittent communication holes 52a and 52b are arranged on imaginary lines L1 and L2 that connect the rotation axis O1 of the crankshaft 25 and the center axes O5a and O5b of the corresponding injection port 133a. It does not have to be. For example, in the state shown in FIG.
  • each fixed-side intermittent communication hole 52a, 52b communicates with the corresponding injection port 133a, 133b
  • the central axes O3a, O3b of each fixed-side intermittent communication hole 52a, 52b Intermittent communication so that the central axes O5a and O5b of the corresponding injection ports 133a and 133b are arranged at arbitrary positions within a predetermined angle range of 90 degrees or less with the rotational axis O1 of the crankshaft 25 as the center.
  • the pins 51a and 51b, the turning side intermittent communication holes 131a and 131b, the internal passages 132a and 132b, and the injection ports 133a and 133b may be provided.
  • the angles formed by the center axes O3a and O3b of the fixed-side intermittent communication holes 52a and 52b, the rotation axis O1 of the shaft 25, and the center axes O5a and O5b of the injection ports 133a and 133b are
  • the mounting angle of the intermittent communication hole for the injection ports 133a and 133b is set, the mounting angle ⁇ of the fixed side intermittent communication hole 52a for the injection port 133a and the mounting angle ⁇ of the fixed side intermittent communication hole 52b for the injection port 133b are normal and reverse.
  • An arbitrary angle within 90 ° may be installed at a place convenient for space (the mounting angle ⁇ is not necessarily ⁇ and may be a different angle).
  • the intermittent communication pins 51a and 51b are arranged on the radially outer side than the injection ports 133a and 133b.
  • the center axes O3a and O3b of the fixed-side intermittent communication holes 52a and 52b of the intermittent communication pins 51a and 51b are the rotation axis O1 of the crankshaft 25 and the center axis O5 of the corresponding injection port 133a. It is preferable to arrange within an angle range of 90 degrees forward and reverse about the center axes O5a and O5b of the injection ports 133a and 133b with respect to virtual lines L1 and L2 connecting the two.
  • FIG. 7 shows a state where the rotation angle ⁇ of the crankshaft is 0 °.
  • the injection ports 133a and 133b are already fully open.
  • the end of the tooth portion 112 of the orbiting scroll 11 abuts against the tooth portion 122 of the fixed scroll 12 and the suction process for sucking the refrigerant from the refrigerant suction passage 37 into the compression chamber 15 is completed, and the refrigerant compression process in the compression chamber 15 is completed. Is about to begin.
  • the turning-side intermittent communication hole 131a (center axis O2) of the orbiting scroll 11 revolves like a locus X1a, X1b with respect to the fixed-side intermittent communication hole 52a (center axis O3) of the intermittent communication pin 51a ( Revolving motion around the revolution centers O4a and O4b), the fixed-side intermittent communication holes 52a and 52b and the turning-side intermittent communication holes 131a and 131b are about to communicate with each other.
  • the opening / closing timing of the fixed-side intermittent communication hole 52a and the turning-side intermittent communication hole 131a is the same as the opening / closing timing of the fixed-side intermittent communication hole 52b and the turning-side intermittent communication hole 131b.
  • each of the fixed-side intermittent communication holes 52a and 52b and the corresponding turning-side intermittent communication holes 131a and 131b communicate with each other.
  • Intermediate pressure refrigerant gas is supplied to the two compression chambers 15 from the injection ports 133a and 133b.
  • the compression chamber pressure P2 starts to increase when the compression chamber 15 completes the suction of the refrigerant when the rotation angle ⁇ of the crankshaft is 0 °.
  • the differential pressure ⁇ P P1 ⁇ P2 of the intermediate pressure P1 with respect to the compression chamber pressure P2 decreases.
  • the refrigerant can be injected into the compression chamber 15 at the intermediate pressure P1 without backflow.
  • the intermittent communication portions 100a and 100b start closing, and then the injection ends. At this time, the differential pressure ⁇ P is still kept positive.
  • the state shown in FIG. 11 is reached, and the injection ports 133 a and 133 b are closed by the tooth portions 122 of the fixed scroll 12.
  • Patent Document 1 since the injection is performed in a state where the injection port is not completely opened, a sufficient flow rate cannot be rapidly injected, but such a problem does not occur in the present embodiment.
  • the closing timings of the intermittent communication portions 100a and 100b and the closing timings of the injection ports 133a and 133b can be substantially the same as shown in FIG. Thereby, the dead volume of the flow path connected to the compression chamber 15 can be reduced, and useless pressure loss can be reduced. Since the injection ports 133a and 133b are opened and closed by the teeth 122 of the fixed scroll 12, the angle range in which the injection ports 133a and 133b are opened inevitably covers a wide angle range (about 250 to 360 °). Is.
  • the injection timing can be controlled in a superimposed manner by the intermittent communication portions 100a and 100b independently of the opening and closing by the tooth portion 122 of the injection port, the above-described problem does not occur.
  • the closing timing of the intermittent communication portions 100a and 100b and the closing timing of the injection ports 133a and 133b can be made almost simultaneously, and backflow and pressure loss can be prevented.
  • the compression chamber 15 moves to the inside and the compression proceeds.
  • the injection port is open, but the intermittent communication portions 100a and 100b are closed. Thereafter, as the next compression cycle, the state returns to the state of FIG. 7 and the same is repeated.
  • Four compression chambers 15 are formed at one time. Of these, the two innermost compression chambers 15 communicate with each other in the state of FIG. 8, and compressed refrigerant gas is discharged from the discharge holes 123.
  • the injection ports 133a and 133b are opened and closed by the tooth portion 122 of the fixed scroll 12, the injection ports 133a and 133b are fully opened, and the intake of the compression chamber 15 is completed. 100a and 100b communicated.
  • the completion of inhalation corresponds to a state where the rotation angle is 0 °.
  • the injection ports 133a and 133b are already fully opened. If the intermittent communication portions 100a and 100b are also connected before the completion of the suction, the intermediate pressure gas leaks to the suction side through the intermittent communication portions 100a and 100b and the injection ports 133a and 133b. The intermittent communication portions 100a and 100b cannot be communicated.
  • the opening / closing timing control as shown in FIG. 17 is not necessarily limited to the above description, and can be changed from the following viewpoints. That is, the time when the end of the tooth portion 112 of the orbiting scroll 11 abuts on the tooth portion 122 of the fixed scroll 12 to complete the suction process and the compression process is started, and the time when the intermittent communication portions 100a and 100b are opened. Although it is performed at almost the same time, it is not always necessary to be at the same point as long as it is in an angular range in which no backflow is made. In addition, when the injection ports 133a and 133b are opened and when the intermittent communication portions 100a and 100b are opened, at least the injection ports 133a and 133b are fully opened before the intermittent communication portions 100a and 100b are opened. good.
  • the scroll compressor according to the first embodiment it is possible to improve heating capacity at low outside air temperature, to improve efficiency by preventing outflow of intermediate pressure refrigerant to the suction side, and to reduce dead volume, and to compress each by a plurality of intermittent communication parts
  • the injection timing into the chamber can be independently and optimally controlled.
  • the intermittent communication portions 100 a and 100 b include the turning-side intermittent communication holes 131 a and 131 b of the orbiting scroll 11 and the fixed-side intermittent communication holes 52 a and 52 b formed in the fixed scroll 12.
  • fixed side intermittent communication holes 52 a and 52 b are formed in the middle housing 36 instead of being provided in the fixed scroll 12.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the intermediate pressure gas is intermittently supplied via the refrigerant supply passages 8 a and 8 b provided in the middle housing 36 as shown in FIG. 18. It flows through the fixed intermittent communication holes 52a and 52b of the communication pins 51a and 51b, and is injected into the compression chamber 15 through the orbital intermittent communication holes 131a and 131b provided in the orbiting scroll 11, the internal passages 132a and 132b, and the injection ports 133a and 133b. Is done.
  • the flow passage cross-sectional area of the fixed-side intermittent communication holes 52a and 52b provided in the intermittent communication pins 51a and 51b is S1
  • the flow passage cross-sectional area of the turning-side intermittent communication holes 131a and 131b is S2.
  • S3 be the flow path cross-sectional area of the injection port 133a133b.
  • the center positions (center axes) of the internal passages 132a and 132b which are horizontal holes opened in the substrate portion 111 of the orbiting scroll 11 are
  • the volume of the internal passages 132a and 132b does not change, the total volume from the turning side intermittent communication holes 131a and 131b to the injection ports 133a and 133b can be reduced, and the dead volume can be reduced.
  • This embodiment can be applied to both cases where the intermittent communication portions 100a and 100b are single or plural.
  • FIG. 19 shows the case where the fixed-side intermittent communication holes 52a and 52b are formed in the middle housing 36. Even when the fixed-side intermittent communication holes 52a and 52b are formed in the fixed scroll 12, the center positions (center axes) of the internal passages 132a and 132b are the same. If installed in a way of thinking, the same effect can be obtained.
  • This embodiment can be applied to both cases where the intermittent communication portions 100a and 100b are single or plural.
  • the flow passage cross-sectional area S1 of the fixed-side intermittent communication holes 52a and 52b is set larger than the flow passage cross-sectional area S2 of the turning-side intermittent communication holes 131a and 131b.
  • the functional effect is the size relationship between the cross-sectional area S1 and the cross-sectional area S2. It doesn't matter. However, when the purpose is to reduce the dead volume, it is more effective to set S1> S2. In the example shown in FIG.
  • fixed-side intermittent communication holes 52 a and 52 b are formed in the middle housing 36.
  • the same effect can be obtained if S1> S2.
  • This embodiment can be applied to both cases where the intermittent communication portions 100a and 100b are single or plural.
  • FIG. 21 and FIG. 22 are trial calculation results to which each embodiment is applied. 21, I, II, III, and IV in FIG. 21 and FIG. 22, respectively represent trial calculation results when the comparative example of FIG. 5, the example of FIG. 6, the example of FIG. 19, and the example of FIG. Specifically, FIG. 21 shows the dead volume ratio of each example, and FIG. 22 shows the performance ratio (annual efficiency) of each example.
  • the dead volume reduction effect can be reduced to 48% compared to the comparative example in II, decreased to 87% in III, and decreased to 83% in IV.
  • the annual efficiency including the presence / absence of injection it was found that an improvement effect of + 11%, + 5%, and + 6% was obtained, respectively.
  • the present disclosure is not limited to the plurality of embodiments described above, and the plurality of embodiments may be appropriately changed based on the principle of the present disclosure. Furthermore, one or more features described in any one of the above embodiments may be combined with features of other embodiments. For example, you may apply the characteristic regarding flow-path cross-sectional area S1, S2, S3 demonstrated in 3rd Embodiment and / or 4th Embodiment to 1st Embodiment.

Landscapes

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Abstract

 固定スクロール(12)は、ハウジング(30)内に固定保持されている。旋回スクロール(11)は、クランクシャフト(25)によって駆動され、固定スクロール(12)に対して旋回する。旋回スクロール(11)は、低圧冷媒供給路(37)から供給された冷媒を高圧に圧縮する複数の圧縮室(15)を固定スクロール(12)と協働して形成する。さらに、中間圧の冷媒を複数の圧縮室(15)にインジェクションすべく、旋回スクロール(11)の旋回に応じて、複数の中間圧冷媒供給路(8a、8b)を複数の圧縮室(15)に対してそれぞれ間欠的に連通する複数の間欠連通部(100a、100b)が設けられている。

Description

スクロール圧縮機 関連出願の相互参照
 本開示は、2012年4月24日に出願された日本国特許出願第2012-98498号に基づくものであり、この開示をもってその内容を本明細書中に開示したものとする。
 本開示は、中間圧ガスを圧縮室にインジェクションするスクロール圧縮機に関する。
 低外気温時の暖房能力を向上するために、中間圧の冷媒ガス(以下、中間圧ガスとも称する)を圧縮室にインジェクションするスクロール圧縮機が知られている。一般的に、冷媒ガスの十分なインジェクション量を確保するためには、インジェクションされる側の圧縮室内圧力が低い段階で開口するような位置にポートを設置することが好ましい。特許文献1では、圧縮室が冷媒を吸入して閉じられる前にインジェクションが開始されるような位置にポートを設けたものが開示されている。しかしながら、この従来技術では、ポート内部の中間圧冷媒が吸入側へ漏れ出し、低圧冷媒の圧縮室内への流入を阻害し、冷媒循環量が減少し、性能が悪化するという問題点が指摘されてきた。また、インジェクション通路全体でのデッドボリュームが大きくなり、冷媒の再膨張による性能低下が発生していた。
特開平10-37868号公報
 本開示の目的は、中間圧ガスを圧縮室にインジェクションするスクロール圧縮機において、効率を向上するとともに、デッドボリュームを低減するスクロール圧縮機を提供することにある。
 上記目的を達成するために、本開示では、ハウジング、低圧冷媒供給路、複数の中間圧冷媒供給路、クランクシャフト、固定スクロール、旋回スクロールおよび複数の間欠連通部を備えたスクロール圧縮機を提供する。前記低圧冷媒供給路は、前記ハウジング内に設けられ、低圧の冷媒が流れる。前記複数の中間圧冷媒供給路は、前記ハウジング内に設けられ、前記低圧より高い中間圧の冷媒が流れる。前記クランクシャフトは、前記ハウジング内に回転可能に支持されている。前記固定スクロールは、前記ハウジング内に固定保持されている。前記旋回スクロールは、前記ハウジング内において、前記クランクシャフトによって駆動され、前記固定スクロールに対して旋回する。そして、前記旋回スクロールは、前記低圧冷媒供給路から供給された前記冷媒を前記低圧および前記中間圧より高い高圧に圧縮する複数の圧縮室を前記固定スクロールと協働して形成する。前記複数の間欠連通部は、前記中間圧の冷媒を前記複数の圧縮室にインジェクションすべく、前記旋回スクロールの旋回に応じて、前記複数の中間圧冷媒供給路を前記複数の圧縮室に対してそれぞれ間欠的に連通する。
図1は、本開示の第1実施形態のヒートポンプサイクルを示す説明図である。 図2は、第1実施形態の圧縮機の全体構成を示す断面図である。 図3は、第1実施形態の圧縮機構部の要部断面図である。 図4は、第1実施形態の固定スクロールおよび旋回スクロールを示す平面図である。 図5は、比較例における圧縮機の旋回スクロール内のインジェクション経路を説明する説明図である。 図6は、第1実施形態における旋回スクロール内のインジェクション経路の一例を説明する説明図である。 図7は、クランクシャフトの回転角θが0°の状態における第1実施形態の固定スクロールと旋回スクロールの平面図である。 図8は、クランクシャフトの回転角θが30°の状態における第1実施形態の固定スクロールと旋回スクロールの平面図である。 図9は、クランクシャフトの回転角θが60°の状態における第1実施形態の固定スクロールと旋回スクロールの平面図である。 図10は、クランクシャフトの回転角θが90°の状態における第1実施形態の固定スクロールと旋回スクロールの平面図である。 図11は、クランクシャフトの回転角θが120°の状態における第1実施形態の固定スクロールと旋回スクロールの平面図である。 図12は、クランクシャフトの回転角θが180°の状態における第1実施形態の固定スクロールと旋回スクロールの平面図である。 図13は、クランクシャフトの回転角θが210°の状態における第1実施形態の固定スクロールと旋回スクロールの平面図である。 図14は、クランクシャフトの回転角θが270°の状態における第1実施形態の固定スクロールと旋回スクロールの平面図である。 図15は、第1実施形態における圧縮室内圧P2とクランクシャフトの回転角θとの関係を示すグラフである。 図16は、第1実施形態における圧縮室内圧P2と吸入圧P1との差圧と、クランクシャフトの回転角θとの関係を示すグラフである。 図17は、第1実施形態における間欠連通孔とインジェクションポートの開口面積と、クランクシャフトの回転角θとの関係を示すグラフである。 図18は、本開示の第2実施形態の圧縮機構部の要部断面図である。 図19は、本開示の第3実施形態の圧縮機構部の要部断面図である。 図20は、本開示の第4実施形態の圧縮機構部の要部断面図である。 図21は、比較例、第1実施形態、第3実施形態および第4実施形態におけるデッドボリューム比を試算した結果を例示する説明図である。 図22は、比較例、第1実施形態、第3実施形態および第4実施形態における性能比を試算した結果を例示する説明図である。
 以下、図面を参照して、本開示の複数の実施形態を説明する。以下に説明する複数の実施形態において、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。
 (第1実施形態)
 本開示の第1実施形態は、本開示の原理を冷凍サイクル、より具体的には、給湯システムのヒートポンプサイクルに適用した例である。図1は、本実施形態のヒートポンプサイクルを示す説明図である。このヒートポンプサイクルは、冷媒を吸入して圧縮する圧縮機1と、貯湯タンク内の給湯水と圧縮機1により吐出された冷媒とで熱交換を行う熱交換器2と、熱交換器2から流出した冷媒を減圧する第1膨張弁3および第2膨張弁4と、外気から吸熱して冷媒を蒸発させる熱交換器(蒸発器)5と、熱交換器5から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離して余剰冷媒を蓄え、気相冷媒を冷媒供給配管38を介して圧縮機1に供給する気液分離器6とを備える。
 このヒートポンプサイクルにおいては、第1膨張弁3の下流かつ第2膨張弁4の上流の分岐点7で分岐し、第1膨張弁3によっていったん減圧された中間圧の冷媒ガスを、後述するように冷媒供給配管8を通じて圧縮機1に供給する。圧縮機1の冷媒吐出通路(図示せず)は、油分離器40の冷媒流入口47に、冷媒配管48を介して接続されている。油分離器40は、圧縮機1のハウジング30から吐出された圧縮冷媒から潤滑油を分離し、分離された潤滑油を、配管接続部材34を介してハウジング30内に戻す役割を果たす。本実施形態では、本開示の原理を給湯システムのヒートポンプサイクルに適用しているが、その他のシステムや、装置の冷凍サイクル(ヒートポンプサイクルを含む)に適用してもよい。例えば、本開示の原理を車両空調装置の冷凍サイクルに適用しても良く、その他産業用や家庭用エアコンの冷凍サイクルに適用しても良い。
 図2は、本実施形態の圧縮機1の断面図である。この圧縮機1は、スクロール型の電動圧縮機であり、冷媒(冷媒ガス)を圧縮する圧縮機構部10と、圧縮機構部10を駆動する電動機部(駆動部)20とを上下方向(縦方向)に配置した縦置きタイプになっている。本実施形態では、圧縮機を縦置きタイプとして説明するが、横置きタイプであってもよい。また、電動圧縮機に限らず、ベルト駆動式の圧縮機であっても本実施形態は適用可能である。
 ハウジング30は、筒状部材31、上蓋部材32および下蓋部材33を一体に接合して密閉容器構造としたものである。ハウジング30の筒状部材31の側方には、ブラケット44を介して油分離器40が接合されている。電動機部20は、固定子をなすステータ21および回転子をなすロータ22を有している。ステータ21は、磁性材からなるステータコア211およびステータコイル212によって構成されている。ステータコイル212への電力の供給は、給電端子23を介して行われる。ロータ22は、ステータ21の内周側に配置されている。ステータコイル212に電力が供給されて回転磁界が発生すると、ロータ22およびシャフト25が一体に回転する。
 シャフト25の内部には、潤滑オイルを流通させる主給油通路25aと、パイプ部材50が設けられており、シャフト25と第1軸受部29や第2軸受部27との摺動部位へオイルを導く通路が形成されている。シャフト25の上端は閉鎖部材26で閉鎖され、シャフト25のロータ22よりも下方側の部位に、鍔部251が形成されている。鍔部251には、バランスウェイト254が配置され、ロータ22にもバランスウェイト221、222が配置されている。筒状部材31に固定されたミドルハウジング36には、第1軸受部29が形成され、シャフト25は、第1軸受部29によって回転可能に支持されている。シャフト25の上方側の部位は、第2軸受部27によって回転可能に支持されている。第2軸受部27は、介在部材28を介してハウジング30の筒状部材31に固定されている。
 圧縮機構部10は、旋回スクロール11および固定スクロール12を有するスクロール型の圧縮機構である。スラスト軸受部13は、スラストプレート13aとミドルハウジング36の受圧面13bを備える。スラストプレート13aは、ミドルハウジング36の受圧面13bまたは旋回スクロール11に一体化してもよい。固定スクロール12には、旋回スクロール11の歯部(スクロールラップ)112に噛み合う渦巻き状の歯部(スクロールラップ)122が形成されている。固定スクロール12の基板部121の外周側は、ミドルハウジング36に固定されている。シャフト25の下端部は、シャフト25の回転軸(回転中心)O1に対して偏心した偏心部253になっている(シャフト25は偏心部253を含めてクランクシャフトともいう)。旋回スクロール11の基板部111の上面側の中心部には、シャフト25の下端部が挿入される円筒状のボス部113が形成されている。両スクロール11、12の間には、旋回スクロール11が偏心部253周りに自転することを防止する自転防止機構(図示せず)が設けられている。シャフト25が回転軸O1周りに回転すると、旋回スクロール11は偏心部253周りに自転することなく、シャフト25の回転軸O1を中心として公転、即ち、旋回する。
 両スクロール11、12の歯部112、122同士が噛み合って、三日月形状に形成される圧縮室15が複数個形成される。圧縮室15は、旋回スクロール11が公転運動することによって回転軸周方向に外周側から中心側へ容積を減少させながら移動し、供給された冷媒を圧縮する。冷媒は、冷媒供給配管38(図1参照)を通じて圧縮機1に供給され、固定スクロール12の基板部121の内部に形成された冷媒吸入通路(低圧冷媒供給路)37を介して、両スクロール11、12の歯部112、122の最外周側に形成された吸入口126(図4参照)から圧縮室15に供給される。中間圧冷媒ガスは、冷媒供給配管8(終端が二股に分岐)を経由して図3に示す2つの冷媒供給通路(中間圧冷媒供給路)8a、8bを通じて2つの圧縮室15にそれぞれインジェクションされる。なお、冷媒供給配管8を通じて冷媒供給通路8a、8bに供給される中間圧冷媒ガスの圧力は、冷媒供給配管38を通じて圧縮機1の冷媒吸入通路37に吸入される低圧の冷媒の圧力(吸入圧)より高く、圧縮機1の冷媒吐出口から冷媒配管48に吐口される高圧の冷媒の圧力(吐出圧)より低い。ここで、吸入圧を第1の圧力とし、吐出圧を第2の圧力とした場合、中間圧冷媒ガスの圧力は、第1の圧力より高く、第2の圧力より低い圧力と言える。
 固定スクロール12の基板部121の中心部には、圧縮室15で圧縮された冷媒が吐出される吐出穴123が形成されている。吐出穴123の下方側には、吐出穴123と連通する吐出室124が形成されている。吐出室124は、固定スクロール12の基板部121の下面に形成された凹部125と、固定スクロール12の下面に固定された区画部材18とによって区画形成されている。吐出室124には、圧縮室15への冷媒の逆流を防止する逆止弁をなすリード弁19が配置されている。
 吐出室124へ流入した冷媒は、固定スクロール12の基板部121内に形成された冷媒吐出通路、および、ハウジング30の筒状部材31に形成された冷媒吐出口(いずれも図示せず)を介して、ハウジング30外部へ吐出される。冷媒吐出口には、冷媒配管48を介して、油分離器40の冷媒流入口47が接続されている。油分離器40は、ハウジング30から吐出された圧縮冷媒からオイルを分離し、分離されたオイルを、配管接続部材34を通ってハウジング30内に戻す機能を果たす。外筒部材421の内周側と内筒部材422の外周側との間に形成される円筒状空間43には、油分離器40の冷媒流入口47(図示せず)から流入した冷媒が導入され、遠心力でオイルを分離する。
 内筒部材422の上端の冷媒吐出口45は、オイルが分離された冷媒を油分離器40の外部の冷媒配管49(図1参照)と接続している。油分離器40の下方側部位は、配管接続部材34に接続している。固定スクロール12の基板部121の内部に形成された固定側導油通路127は、配管接続部材34を介して流入したオイルを固定スクロール12の基板部121の上面に開口する開口穴へ導く。旋回スクロール11の基板部111の内部には、固定側導油通路127と断続的に連通する図示しない可動側導油通路が形成されている。可動側導油通路を介して、オイルはボス部113に導入され、シャフト25の偏心部253との間の隙間と、シャフト25の内部に形成された主給油通路25aへ流入する。ハウジング30内の最下部には、オイルを貯める貯油室35が形成されている。
 本実施形態の圧縮機1は、ハウジング30と、クランクシャフト25を回転駆動する電動機部(駆動部)20と、クランクシャフト25により公転運動する旋回スクロール11と、ハウジング30に固定されて旋回スクロール11を摺動支持するミドルハウジング36と、ミドルハウジング36に固定された固定スクロール12とを備えるスクロール圧縮機である。そして、旋回スクロール11と固定スクロール12とによって形成された圧縮室15には、中間圧の冷媒ガスがインジェクションされる。本実施形態が適用されるスクロール圧縮機は、以上説明した全体構成に限定されない。即ち、その他の中間圧ガスを圧縮室へインジェクションする冷凍サイクルに用いられる圧縮機において、本実施形態の特徴は適用可能である。
 次に、図3および図4を参照して、間欠連通孔(固定側間欠連通孔52a、旋回側間欠連通孔131a)とインジェクションポート133a、133bについて、説明する。中間圧ガスは、図1の冷媒供給配管8、図3の2つの冷媒供給通路8a、8bを経由して、2つの間欠連通ピン(間欠連通部材)51a、51bを貫通する固定側間欠連通孔52a、52bを通過し、旋回スクロールに設けられた2つのインジェクションポート133a、133bにそれぞれ供給される。図1の冷媒供給配管8から分岐し、固定スクロール12の基板部122の内部に延びる2つの冷媒供給通路8a、8bの下流側端部には、収容部(収容孔)111a、111bがそれぞれ設けられている。2つの間欠連通ピン51a、51bは、これら2つの収容部(収容孔)111a、111bに摺動自在に気密状態(Oリングなどでシール)でそれぞれ嵌め込まれている。間欠連通ピン51a、51bは、冷媒供給通路8a、8b内の冷媒の圧力(中間圧)で旋回スクロールの基板部111の外周側の摺動面に押圧、即ち付勢されている。間欠連通ピン51a、51bの構造は、給油に適用した間欠給油技術と類似しているが、本実施形態では、公転運動を利用して中間圧ガスの間欠供給に適用している。
 インジェクションされる冷媒は、外部からパイプ等からなる冷媒供給配管8を介して、固定スクロール12の内部に設けられた2つの冷媒供給通路8a、8bにそれぞれ導入される。一方の冷媒供給通路8aに導入された冷媒は、固定側間欠連通孔52a、旋回側間欠連通孔131a、旋回スクロール11の内部通路(内部流路)132aおよびインジェクションポート133aの順に通過し、一方の圧縮室15内へ供給される。旋回スクロール11において、旋回側間欠連通孔131a、旋回スクロール11の内部通路132aおよびインジェクションポート133aが、流路を形成する。また、冷媒供給配管8から他方の冷媒供給通路8bに導入された冷媒は、図4の右下に示す固定側間欠連通孔52b、旋回側間欠連通孔131b、旋回スクロール11の内部通路(内部流路)132bおよびインジェクションポート133bの順に通過し、他方の圧縮室15内へ供給される。旋回スクロール11において、旋回側間欠連通孔131b、旋回スクロール11の内部通路132bおよびインジェクションポート133bが、別の流路を形成する。なお、図4および以下に説明する図7~図14では、旋回スクロール11の内部通路132a、132bの図示を省略してある。
 固定スクロール12に挿入された各間欠連通ピン51a、51b(内部に固定側間欠連通孔52a、52bを備える)と、旋回スクロール11に設けられた対応する旋回側間欠連通孔131a、131bとは、間欠連通部100a、100bを構成している。旋回スクロール11の旋回側間欠連通孔131a、131bは間欠連通ピン51a、51bの固定側間欠連通孔52aの周りを図4に示す公転軌跡X1a、X1bに沿って公転運動し、固定側間欠連通孔52aと間欠的に連通して、冷媒ガスを流す(周知の間欠給油と作動は同様である)。本実施形態では、冷媒ガスを2つのインジェクションポート133a、133bから2つの圧縮室15にそれぞれインジェクションするように、冷媒供給配管8から分岐した2つの流路を旋回スクロール11に形成している。そして、この流路に対して、旋回スクロール11の公転運動によって間欠的に連通する間欠連通部100a、100bを設けている。これによって、冷媒ガスを、2つの間欠連通部100a、100bおよび2つのインジェクションポート133a、133bを通じて2つの圧縮室15にそれぞれインジェクションする。
 インジェクションポート133a、133bは、圧縮室15が閉じきる(図7のクランク角0°)よりも前に開口していると、中間圧ガスが吸入側へ逆流してしまうが、間欠連通部100a、100bの連通タイミングを適切に設定することで、逆流を防止することができる。すなわち、本実施形態では、インジェクションポート133a、133bとは別に、中間圧の冷媒を供給する冷媒供給通路8a、8bと、インジェクションポート133a、133bとの連通タイミングを制御する機構(間欠連通部100a、100b)を固定スクロール側に追加したものである。特許文献1の圧縮機は、圧縮室が冷媒を吸入して閉じられる前にインジェクションが開始されるような位置にインジェクションポートを設けたものであるが、本実施形態のような固定側間欠連通孔52a、52bおよび旋回側間欠連通孔131a、131bを備えた間欠連通部100a、100bが設けられていない。
 本実施形態によれば、圧縮途中の冷媒が吸入側(冷媒吸入通路37側)へ逆流したり、中間圧ガスが吸入側に漏れ出すことによって、低圧冷媒の圧縮室内での吸入を阻害し、見かけの冷媒循環量が減少してしまうことを防止することができる。すなわち、固定側間欠連通孔52a、52bと、対応する旋回側間欠連通孔131a、131bとが互いに連通したときには、圧縮室15内の圧力は中間圧との差圧が最も大きく、かつ、既にインジェクションポートは全開状態であるため、通路面積が最大の状態でインジェクションが可能である。これにより、必要流量を確保することが容易となる。
 ここで、旋回スクロール11の内部にインジェクション経路を設けた場合、中間圧ガスを圧縮室15に導入する際に、固定側間欠連通孔52a、52b、旋回側間欠連通孔131a、131b、旋回スクロール11の内部通路132a、132bおよびインジェクションポート133a、133bの空間はデッドボリュームとなる。このデッドボリュームは、インジェクションを実施しないモードでは、再圧縮・再膨張損失の原因になる。また、インジェクションを実施するモードでは、インジェクションの際にデッドボリューム内に残った中間圧ガスが吸入室へ漏れ出すために、低圧冷媒が吸入されるのを阻害し、冷媒循環量が低下し、性能が悪化する。そのため、デッドボリュームを低減することは性能向上に有効である。この点について、以下、本実施形態の特徴を説明する。
 図5は比較例における圧縮機の旋回スクロールの基板部311に設けられたインジェクション経路を説明する説明図である。図6は、第1実施形態における旋回スクロールの基板部111に設けられたインジェクション経路の一例を説明する説明図である。なお、図6に示すインジェクション経路は、図4および図7~図14に示す例のインジェクション経路よりもデッドボリュームをさらに低減したものであり、間欠連通ピン51a、51b、旋回側間欠連通孔131a、131b、内部通路132a、132bおよびインジェクションポート133a、133bの位置関係が、図4および図7~図14に示す例の位置関係とは異なる。
 図5に示す比較例では、間欠連通ピン151の数は1つのみであり、この間欠連通ピン151の構成は第1実施形態の間欠連通ピン51a、51bの構成と同じである。間欠連通ピン151の固定側間欠連通孔151aは、旋回側間欠連通孔231に連通した状態にあり、冷媒供給通路から供給された中間圧の冷媒は、間欠連通ピン151の固定側間欠連通孔151aと、旋回スクロールの基板部311に設けられた2つの内部通路(内部流路)232a、232bとを通じて2つのインジェクションポート233a、233bに供給される。その後、冷媒は、これら2つのインジェクションポート233a、233bから2つの圧縮室にそれぞれインジェクションされる。この比較例では、1つの旋回側間欠連通孔231を2つのインジェクションポート233a、233bにそれぞれ連通する2つの内部通路232a、232bを設けているため、特に、一方の内部通路232aの流路長さが長くなり、デッドボリュームが大きくなるという問題がある。これに対して、図6に示すように、本実施形態では、固定側間欠連通孔52a、52bを有する2つの間欠連通ピン51a、51bを設けている。なお、間欠連通ピン51a、51bの数は、圧縮室の数および構成によっては、必ずしも2つに限定されることなく、3つ以上設けても良い。比較例に対し、本実施形態では、固定側間欠連通孔52a、52bを有する間欠連通ピン51a、51bと、旋回スクロール11に設けられた旋回側間欠連通孔131a、131bとを備えた間欠連通部100a、100bをインジェクションポート133a、133bの数と同数(本例では、2つ)設けている。
 図6に示す例は、図4および図7~図14に示す例よりも、各内部通路132a、132bの流路長さを短くし、デッドボリュームをさらに低減した例である。具体的には、図6に示す状態では、各間欠連通ピン51a、51bの固定側間欠連通孔52a、52bの中心軸O3a、O3bが、対応する旋回側間欠連通孔131a、131bの中心軸O2a、O2bと同心をなしている。この状態において、間欠連通ピン51a、51bの固定側間欠連通孔52a、52bの中心軸O3a、O3bが、クランクシャフト25の回転軸O1と、対応するインジェクションポート133a、133bの中心軸O5a、O5bとを結ぶ仮想線L1、L2上に配置されるように、間欠連通ピン51a、51b、旋回側間欠連通孔131a、131b、内部通路132a、132bおよびインジェクションポート133a、133bは構成されている。この場合、クランクシャフト25の軸線方向(回転軸O1の軸線方向)に略平行をなす方向に延設された旋回側間欠連通孔131a、131bおよびインジェクションポート133a、133bの流路長さ(および流路容積)は、図4および図7~図14に示す例と同じである。しかし、クランクシャフト25の軸線方向に略直交する方向に延設された内部通路132a、132bは、図4および図7~図14に示す例よりも短くなっている。さらに、図5に示す比較例の内部通路232a、232bと比較すると、図6に示す例における内部通路132a、132bは流路長さが大幅に短くなっている。これにより、デッドボリュームを低減することができる。
 なお、固定側間欠連通孔52a、52bの中心軸O3a、O3bは、クランクシャフト25の回転軸O1と、対応するインジェクションポート133aの中心軸O5a、O5bとを結ぶ仮想線L1、L2上に配置しなくてもよい。例えば、図6に示す状態、即ち、各固定側間欠連通孔52a、52bが対応するインジェクションポート133a、133bに連通した状態において、各固定側間欠連通孔52a、52bの中心軸O3a、O3bと、対応するインジェクションポート133a、133bの中心軸O5a、O5bとが、クランクシャフト25の回転軸O1を中心とした90度以下の所定の角度範囲内の任意の位置にそれぞれ配置されるように、間欠連通ピン51a、51b、旋回側間欠連通孔131a、131b、内部通路132a、132bおよびインジェクションポート133a、133bを設けてもよい。
 具体的には、図4に示すように、固定側間欠連通孔52a、52bの中心軸O3a、O3b、シャフト25の回転軸O1、インジェクションポート133a、133bの中心軸O5a、O5bがなす角度を、インジェクションポート133a、133bに対する間欠連通孔の取付角とした場合、インジェクションポート133aに対する固定側間欠連通孔52aの取付角αと、インジェクションポート133bに対する固定側間欠連通孔52bの取付角βは、正逆90°以内の任意の角度として、スペース上都合の良い場所に設置すれば良い(取付角α=βである必要はなく、異なる角度であっても良い)。
 また、間欠連通ピン51a、51bは、インジェクションポート133a、133bよりも径方向外側に配置することが好ましい。例えば、図6の例では、間欠連通ピン51a、51bの固定側間欠連通孔52a、52bの中心軸O3a、O3bは、クランクシャフト25の回転軸O1と、対応するインジェクションポート133aの中心軸O5とを結ぶ仮想線L1、L2に対してインジェクションポート133a、133bの中心軸O5a、O5bを中心とした正逆90度の角度範囲内に配置することが好ましい。
 次に、図7~図14に基づいて、クランクシャフト25の回転角θ毎の固定スクロール12と旋回スクロール11の位置関係、間欠連通部100a、100b等の開閉状態を説明するとともに、図15~図17に基づいて作動原理を詳説する。なお、図7~図14では、見やすくするために、固定側間欠連通孔52a、52b、旋回側間欠連通孔131a、131bおよびインジェクションポート133a、133bを全て実線で示している。
 図7は、クランクシャフトの回転角θ=0°の状態を示している。このとき、インジェクションポート133a、133bは既に全開である。ちょうど旋回スクロール11の歯部112の端部が固定スクロール12の歯部122に当接し、冷媒を冷媒吸入通路37から圧縮室15に吸入する吸入工程が完了して圧縮室15における冷媒の圧縮工程が開始されるところである。このとき、旋回スクロール11の旋回側間欠連通孔131a(中心軸O2)は、間欠連通ピン51aの固定側間欠連通孔52a(中心軸O3)に対して、軌跡X1a、X1bのように公転運動(公転中心O4a、O4b周りの公転運動)し、固定側間欠連通孔52a、52bと旋回側間欠連通孔131a、131bとが、まさに連通しようとしている。ここでは、固定側間欠連通孔52aと旋回側間欠連通孔131aとの開閉タイミングは、固定側間欠連通孔52bと旋回側間欠連通孔131bとの開閉タイミングと、同じタイミングにしているので、固定側間欠連通孔52aと旋回側間欠連通孔131aとの開閉タイミングについてのみ述べる。なお、これらのタイミングに、敢えて位相差を設けることも可能である。位相差を設ければ、2つの圧縮室15への中間圧ガスのインジェクション時期を、個々に調整することができる。
 図8の状態から図10の状態にかけて、各固定側間欠連通孔52a、52bと、対応する旋回側間欠連通孔131a、131b(即ち、間欠連通部100a、100b)とは互いに連通し、2つのインジェクションポート133a、133bから2つの圧縮室15に中間圧の冷媒ガスをそれぞれ供給する。図15および図16に示すように、圧縮室内圧P2は、クランクシャフトの回転角θ=0°のときに圧縮室15は冷媒の吸入を完了して、圧力が上昇し始めている。同時に、圧縮室内圧P2に対する中間圧P1の差圧ΔP=P1-P2は減少してゆく。差圧ΔPが正の期間は、中間圧P1で圧縮室15に冷媒を、逆流なくインジェクションすることができる。
 図10に示すクランクシャフトの回転角θ=90°のときに間欠連通部100a、100bは閉口開始したのち、インジェクションが終了する。このとき、差圧ΔPはまだ正に保たれている。次いで、図11の状態に至り、インジェクションポート133a、133bが、固定スクロール12の歯部122によって閉口される。図17に示すように、間欠連通部100a、100bによる開口(θ=0°)を、インジェクションポート133a、133bの開口時期(前回サイクルのθ=210°)の後に行うことができる。したがって、既にインジェクションポート133a、133bは全開状態のため、通路面積が最大の状態でインジェクションが可能である。特に、差圧ΔPは、吸気完了後(θ=0°の圧縮開始後)急速に減少するので、充分な差圧ΔPを保持している間、間欠連通部100a、100bによる開口直後に迅速に、インジェクションすることができる。特許文献1の場合には、インジェクションポートが完全に開口していない状態でインジェクションするので、迅速に十分な流量をインジェクションすることができないが、本実施形態ではこのような問題は発生しない。
 さらに、間欠連通部100a、100bの閉口時期と、インジェクションポート133a、133bの閉口時期も、図10または図11に示すように、ほぼ同時とすることが可能である。これにより、圧縮室15に連結する流路のデッドボリュームを低減し、無駄な圧力損失を減らすことができる。インジェクションポート133a、133bは、固定スクロール12の歯部122によって開閉されるものであるので、インジェクションポート133a、133bの開口する角度範囲は、必然的に広い角度範囲(250~360°程度)に亘るものである。このため、特許文献1の従来技術においては、圧縮室が冷媒を吸入して閉じられる時期とインジェクションが開始される時期を同時にすると、どうしても、インジェクションポートの閉口時期が遅れてしまい、圧縮室の内圧が上がるために逆流などが発生しやすいのである。
 本実施形態においては、インジェクションポートの歯部122による開閉とは独立して、間欠連通部100a、100bによりインジェクション時期を重畳的に制御できるので、上述のような問題は発生しない。このため、本実施形態においては、間欠連通部100a、100bの閉口時期と、インジェクションポート133a、133bの閉口時期とをほぼ同時にすることができ、逆流や圧力損失を防止することができる。
 図12の状態から図14の状態にかけて、圧縮室15は、内部に移動して圧縮が進行する。図13の状態では、インジェクションポートは開口するが、間欠連通部100a、100bは閉鎖されている。その後次の圧縮サイクルとして、図7の状態に戻り、同じことが繰り返される。圧縮室15は一時期に4つ形成される。このうちの最内周側の2つの圧縮室15は、図8の状態で互いに連通し、吐出穴123から圧縮された冷媒ガスが吐出される。
 本実施形態では、インジェクションポート133a、133bの開閉が、固定スクロール12の歯部122によって行われ、インジェクションポート133a、133bが全開し、かつ、圧縮室15の吸気が完了した後に、前記間欠連通部100a、100bが連通するようにした。図17において、吸入完了とは、回転角0°の状態に相当する。このとき既にインジェクションポート133a、133bは全開となっている。吸入完了前に間欠連通部100a、100bも連通してしまっていると、中間圧ガスが間欠連通部100a、100bおよびインジェクションポート133a、133bを通じて吸入側へと漏れ出てしまうので、吸入完了時には、間欠連通部100a、100bは連通させられない。ただし、吸入完了時には中間圧と圧縮室内圧力の差圧が大きいので、吸入完了直後にインジェクションを実施する方が、効率的なインジェクションが可能となる。そのため、吸入完了直後に間欠連通部100a、100bが連通するような位置関係に上記部材を設定することが望ましい。
 図17に示すような開閉時期制御は、上記説明に必ずしも限定されずに、次のような観点から変更することもできる。すなわち、旋回スクロール11の歯部112の端部が固定スクロール12の歯部122に当接して、吸入工程が完了して圧縮工程が開始する時点と、間欠連通部100a、100bの開口時点とはほぼ同時に行われるが、逆流がなされない角度範囲であれば、必ずしも同時点でなくても良い。また、インジェクションポート133a、133bの開口時点と間欠連通部100a、100bの開口時点とは、間欠連通部100a、100bの開口開始前に、少なくともインジェクションポート133a、133bの開口が全開になっていれば良い。
 第1実施形態のスクロール圧縮機により、低外気温時の暖房能力向上や中間圧冷媒の吸入側への流出防止による効率向上、デッドボリュームの低減を達成できるとともに、複数の間欠連通部によって各圧縮室へのインジェクションタイミングを独立して最適に制御することができる。
 (第2実施形態)
 次に、本開示の他の実施形態について以下に述べる。
 第1実施形態においては、間欠連通部100a、100bが、旋回スクロール11の旋回側間欠連通孔131a、131bと、固定スクロール12に形成された固定側間欠連通孔52a、52bとを備える構成であったが、以下に述べる第2実施形態では、固定スクロール12に設ける代わりに、固定側間欠連通孔52a、52bを、ミドルハウジング36に形成している。その他の構成は、第1実施形態と同じである。
 固定スクロール12側には吐出室124などがあり、二酸化炭素を冷媒とするような体格の小さい圧縮機においては、固定側間欠連通孔52a、52bを設置する上での制約が厳しいときがある。また、吐出冷媒ガスなどで固定スクロール12側は高温になることが多く、インジェクションガスを、固定スクロール12内を通過するうちに加熱されないように配慮する必要がある(加熱されると比容積が増して冷媒重量流量が低下したり、吐出温度の上昇を引き起こす)。このため、固定側間欠連通孔52a、52bをミドルハウジング36に形成すれば、このような設計上の配慮が不要となり好都合である。
 第2実施形態の場合には、固定側間欠連通孔52a、52bをミドルハウジング36に形成することになるので、スラスト軸受部13の受圧面積確保に配慮する必要がある。本実施形態では、中間圧ガスを冷媒供給配管8から圧縮機1内へ導入後、図18に示すごとく、中間圧ガスは、ミドルハウジング36に設けられた冷媒供給通路8a、8bを介して間欠連通ピン51a、51bの固定側間欠連通孔52a、52bを流れ、旋回スクロール11に設けられた旋回側間欠連通孔131a、131b、内部通路132a、132bおよびインジェクションポート133a、133bを通じて圧縮室15へインジェクションされる。この場合、旋回スクロール11の背面側にあるスラスト軸受けをまたぐ経路をとるため、一部に荷重を受けることのできない領域を設けざるを得ない(油膜切れを起こし異常磨耗の発生がないように留意する必要がある)。本実施形態においても、第1実施形態と同様の効果を得ることができる。
 (第3実施形態)
 次に、図19に基づいて、本開示の第3実施形態を説明する。図19に示すように、間欠連通ピン51a、51bに設けられた固定側間欠連通孔52a、52bの流路断面積をS1とし、旋回側間欠連通孔131a、131bの流路断面積をS2、インジェクションポート133a133bの流路断面積をS3とする。第3実施形態においては、S2>S3の関係が成立する場合、旋回スクロール11の基板部111内に開けられた横穴である内部通路132a、132bの中心位置(中心軸)を、基板部111の厚さの中間面(クランクシャフト25の軸線方向における基板部111の厚さの中心を通り、かつ、クランクシャフト25の軸線に直交する方向に延びる仮想面)Mよりも、固定側間欠連通孔52a、52b側(図19の上側)に配置している。従って、旋回側間欠連通孔131a、131bの容積は第1実施形態よりも小さくなる。これにより、内部通路132a、132bの容積は変わらないものの、旋回側間欠連通孔131a、131bからインジェクションポート133a、133bに至る総容積を縮小することができ、デッドボリュームを低減することができる。本実施形態は、間欠連通部100a、100bが単数又は複数の場合にいずれも適用することができる。
 S2<S3の関係が成立する場合には、内部通路132a、132bの中心位置(中心軸)を、基板部111の厚さの中間面Mよりも図19の下側に配置することで、インジェクションポート133a、133bの容積を小さくできるので、S2>S3の関係が成立する場合と同じ効果を得ることが出来る。図19は、固定側間欠連通孔52a、52bを、ミドルハウジング36に形成した場合であるが、固定スクロール12に形成した場合においても、内部通路132a、132bの中心位置(中心軸)を同様な考え方で設置すれば、同様な効果を得ることができる。本実施形態は、間欠連通部100a、100bが単数又は複数の場合にいずれも適用することができる。
 (第4実施形態)
 本開示の第4実施形態を図20に基づいて説明する。本実施形態では、固定側間欠連通孔52a、52bの流路断面積S1が、旋回側間欠連通孔131a、131bの流路断面積S2より大きく設定している。これらの固定側間欠連通孔52a、52bおよび旋回側間欠連通孔131a、131bが、大小二つの孔によりそれぞれ構成されていても、機能上の効果は、断面積S1、断面積S2の大小関係に因らない。ただし、デッドボリュームを低減することを目的とした場合、S1>S2とさせる方が、効果的である。図20に示す例は、固定側間欠連通孔52a、52bを、ミドルハウジング36に形成したものである。しかし、固定側間欠連通孔52a、52bを固定スクロール12に形成した場合においても、S1>S2とすれば、同様な効果を得ることができる。本実施形態は、間欠連通部100a、100bが単数又は複数の場合にいずれも適用することができる。
 図21および図22は、各実施形態を適用した試算結果である。図21および図22におけるI、II、III、IVは、それぞれ、図5の比較例、図6の例、図19の例および図20の例を個別に実施した場合の試算結果を表す。具体的には、図21は各例のデッドボリューム比を示し、図22は各例の性能比(年間効率)を示す。今回検討した一例としてのサンプル試算においては、デッドボリューム低減効果は、IIで、比較例と比較して48%に減少、IIIで、同87%に減少、IVで、同83%に減少が可能となり、インジェクション実施有無を含めた年間効率を比較した場合、それぞれ、+11%、+5%、+6%の向上効果が得られることがわかった。
 本開示は、上記の複数の実施形態に限定されるものではなく、上記複数の実施形態を本開示の原理に基づき適切に変更してもよい。更に、上記の複数の実施形態のいずれか1つで説明した1つ以上の特徴を他の実施形態の特徴と組み合わせてもよい。例えば、第3実施形態および/または第4実施形態で説明した流路断面積S1、S2、S3に関する特徴を第1実施形態に適用してもよい。
 

Claims (11)

  1.  ハウジング(30)と、
     前記ハウジング(30)内に設けられ、低圧の冷媒が流れる低圧冷媒供給路(37)と、
     前記ハウジング(30)内に設けられ、前記低圧より高い中間圧の冷媒が流れる複数の中間圧冷媒供給路(8a、8b)と、
     前記ハウジング(30)内に回転可能に支持されたクランクシャフト(25)と、
     前記ハウジング(30)内に固定保持された固定スクロール(12)と、
     前記ハウジング(30)内において、前記クランクシャフト(25)によって駆動され、前記固定スクロール(12)に対して旋回するとともに、前記低圧冷媒供給路(37)から供給された前記冷媒を前記低圧および前記中間圧より高い高圧に圧縮する複数の圧縮室(15)を前記固定スクロール(12)と協働して形成する旋回スクロール(11)と、
     前記中間圧の冷媒を前記複数の圧縮室(15)にインジェクションすべく、前記旋回スクロール(11)の旋回に応じて、前記複数の中間圧冷媒供給路(8a、8b)を前記複数の圧縮室(15)に対してそれぞれ間欠的に連通する複数の間欠連通部(100a、100b)と
    を備えたスクロール圧縮機。
  2.  前記旋回スクロール(11)は、
     前記複数の間欠連通部(100a、100b)にそれぞれ連通し、前記複数の中間圧冷媒供給路(8a、8b)から供給された前記中間圧の冷媒を前記複数の圧縮室(15)にそれぞれインジェクションする複数のインジェクションポート(133a、133b)と、
     前記複数の間欠連通部(100a、100b)を前記複数のインジェクションポート(133a、133b)にそれぞれ連通する複数の内部流路(132a、132b)と
    を有する請求項1に記載のスクロール圧縮機。
  3.  前記各間欠連通部(100a、100b)は、
     前記複数の中間圧冷媒供給路(8a、8b)のうちの対応する1つに設けられた固定側間欠連通孔(52a、52b)と、
     前記旋回スクロール(11)に設けられ、前記複数の内部流路(132a、132b)のうちの対応する1つに連通する旋回側間欠連通孔(131a、131b)と
    をそれぞれ有し、前記各間欠連通部(100a、100b)の前記固定側間欠連通孔(52a、52b)および前記旋回側間欠連通孔(131a、131b)は、前記旋回スクロール(11)の旋回に応じて互いに間欠的に連通し、前記中間圧の冷媒を流す請求項2に記載のスクロール圧縮機。
  4.  前記各間欠連通部(100a、100b)は、前記複数の中間圧冷媒供給路(8a、8b)のうちの前記対応する1つに収容され、前記中間圧冷媒供給路(8a、8b)内の前記冷媒の圧力によって前記旋回スクロール(11)に付勢される間欠連通部材(51a、51b)を有し、前記各間欠連通部(100a、100b)の前記固定側間欠連通孔(52a、52b)は、前記間欠連通部材(51a、51b)を貫通して延びている請求項3に記載のスクロール圧縮機。
  5.  前記各インジェクションポート(133a、133b)は、前記クランクシャフト(25)の軸線方向に略平行な方向に延設され、
     前記各間欠連通部(100a、100b)の前記旋回側間欠連通孔(131a、131b)は、前記クランクシャフト(25)の前記軸線方向に略平行な方向に延設され、
     前記各内部流路(132a、132b)は、前記クランクシャフト(25)の前記軸線方向に略直交する方向に延設されている請求項3または4に記載のスクロール圧縮機。
  6.  前記各間欠連通部(100a、100b)の前記固定側間欠連通孔(52a、52b)の中心軸(O3a、O3b)と、前記複数のインジェクションポート(133a、133b)のうちの対応する1つの中心軸(O5a、O5b)とは、前記間欠連通部(100a、100b)の前記固定側間欠連通孔(52a、52b)が前記複数のインジェクションポート(133a、133b)のうちの前記対応する1つに連通した状態において、前記クランクシャフト(25)の回転軸(O1)を中心とした90度以下の所定の角度範囲内に配置されている請求項3乃至5のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
  7.  前記複数の中間圧冷媒供給路(8a、8b)と、前記複数の間欠連通部(100a、100b)の前記固定側間欠連通孔(52a、52b)とは、前記固定スクロール(12)に設けられている請求項3乃至6のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
  8.  前記ハウジング(30)内に固定保持され、前記旋回スクロール(11)を摺動可能に支持するミドルハウジング(36)をさらに備え、前記複数の中間圧冷媒供給路(8a、8b)と、前記複数の間欠連通部(100a、100b)の前記固定側間欠連通孔(52a、52b)とは、前記ミドルハウジング(36)に設けられている請求項3乃至6のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
  9.  前記各間欠連通部(100a、100b)の旋回側間欠連通孔(131a、131b)および前記各インジェクションポート(133a、133b)のうちの一方は、前記各間欠連通部(100a、100b)の前記旋回側間欠連通孔(131a、131b)および前記各インジェクションポート(133a、133b)のうちの他方より大きい流路断面積を有し、
     前記各間欠連通部(100a、100b)の前記旋回側間欠連通孔(131a、131b)および前記各インジェクションポート(133a、133b)のうちの前記一方は、前記各間欠連通部(100a、100b)の前記旋回側間欠連通孔(131a、131b)および前記各インジェクションポート(133a、133b)のうちの前記他方より短い流路長さを有する請求項3乃至8のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
  10.  前記各間欠連通部(100a、100b)において、前記旋回側間欠連通孔(131a、131b)の断面積(S2)が前記固定側間欠連通孔(52a、52b)の断面積(S1)より小さい請求項2乃至9のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
  11.  前記各インジェクションポート(133a、133b)は、前記旋回スクロール(11)の旋回に応じて、前記固定スクロール(12)の歯部(122)によって開閉され、
     前記各間欠連通部(100a、100b)は、前記低圧冷媒供給路(37)から前記複数の圧縮室(15)のうちの対応する1つへの前記冷媒の供給の完了後、前記固定スクロール(12)の前記歯部(122)によって前記複数のインジェクションポート(133a、133b)のうちの対応する1つが全開となった状態において、前記複数の圧縮室(15)のうちの前記対応する1つに連通する請求項2乃至10のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
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