(57)【要約】【課題】インジェクション時においても、可動スクロールの挙動に不安定な状態（転覆）が発生することなく運転可能なスクロール圧縮機を提供する。【解決手段】固定スクロール３１と、可動スクロール３２と、駆動モータ５０を備えたスクロール圧縮機１０であって、可動スクロールの可動側鏡板３２ａの背面側には背圧室３６が形成される。固定スクロールと可動スクロールとの間に、圧縮室３５が形成される。固定スクロールの外縁部３１ｃの可動側鏡板側には、圧縮室と連通する連通部３１ｃｂが形成される。可動側鏡板には連通部と背圧室とを連通可能な中間圧穴３２ａｃが形成される。外部から圧縮途中の圧縮室に冷媒を供給するためのインジェクション流路が形成される。可動スクロールの駆動中に、インジェクション流路と背圧室とが、連通部と中間圧穴とを介して所定期間連通される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の第１鏡板（３１ａ）と、前記第１鏡板の前面（３１ａａ）から突出する渦巻状の第１ラップ（３１ｂ）と、前記第１ラップを囲む外縁部（３１ｃ）とを有する固定スクロール（３１）と、
平板状の第２鏡板（３２ａ）と、前記第２鏡板の前面（３２ａａ）から突出する渦巻状の第２ラップ（３２ｂ）と、前記第２鏡板の背面（３２ａｂ）から突出し円筒状に形成されたボス部（３２ｃ）とを有する可動スクロール（３２）と、
前記ボス部とクランクシャフト（６０）を介して連結され、前記可動スクロールを駆動する駆動部（５０）と、を備え、
前記第１ラップと前記第２ラップとは、前記第１鏡板の前記前面と前記第２鏡板の前記前面とが対向するように組み合わされ、隣接する前記第１ラップと前記第２ラップとの間に圧縮室（３５）を形成し、
前記駆動部は、前記可動スクロールを駆動して前記圧縮室内のガス状の冷媒を圧縮し、
前記第２鏡板の背面側には背圧室（３６）が形成され、
前記外縁部の前記第２鏡板側には前記圧縮室と連通する連通部（３１ｃｂ）が形成され、
前記第２鏡板には前記連通部と前記背圧室とを連通可能な中間圧穴（３２ａｃ）が形成され、
前記スクロール圧縮機の外部から圧縮途中の前記圧縮室に前記冷媒を供給するためのインジェクション流路（２ｆ，２５，３１ｄ）が形成され、
前記可動スクロールの駆動中に、前記インジェクション流路と前記背圧室とが、前記連通部と前記中間圧穴とを介して所定期間連通される、
スクロール圧縮機（１０）。
【請求項２】
前記所定期間は、前記駆動部が前記クランクシャフトを１８０°回転させる時間以下である、
請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記インジェクション流路と前記背圧室とは、前記背圧室の圧力が前記インジェクション流路から供給される前記冷媒の圧力と等しくなるように前記所定期間連通される、
請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記インジェクション流路から前記圧縮室への前記冷媒の供給を遮断する流路遮断部（３２ｂ，２ｇ）を更に有し、
前記流路遮断部は、少なくとも前記圧縮室と前記背圧室とが連通している期間は、前記冷媒の供給を遮断しない、
請求項１から３のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記連通部は、Ｊ字状又はＬ字状に形成された溝である、
請求項１から４のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、背圧室に中間圧（吸入圧力と吐出圧力の中間の圧力）を間欠的に導入するスクロール圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可動スクロールを固定スクロールに密着させるために、可動スクロールの背面側に背圧室が形成され、背圧室に中間圧を間欠的に導入するスクロール圧縮機が存在する。
【０００３】
例えば、特許文献１（特開２０００−３２９０８２号公報）には、旋回スクロール（可動スクロール）の背面側に背圧室が形成され、旋回スクロールの鏡板に形成された中間圧穴を介して、圧縮室から背圧室に中間圧が導入されるスクロール圧縮機が開示されている。
【０００４】
ところで、スクロール圧縮機には、圧縮途中の（中間圧の）圧縮室にインジェクションを行い、性能の向上を図るものがある。特許文献１においても、圧縮ガスの冷却のために圧縮室に液冷媒のインジェクションが行われる例が開示されている。特許文献１（特開２０００−３２９０８２号公報）では、インジェクションを行うと背圧室の圧力が高くなり軸受部への給油量が減少するという課題を解決するため、固定スクロールにリリーフ穴およびリリーフ弁を設け、背圧室と圧縮室とが連通するタイミングで、背圧室の圧力を下げる構成が開示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、インジェクションを行う場合に、特許文献１（特開２０００−３２９０８２号公報）のように背圧室の圧力を下げると、可動スクロールを固定スクロールに密着させようとする力に比べ、可動スクロールと固定スクロールとを離反させようとする力の方が大きくなり、可動スクロールの挙動が不安定な状態（転覆）が発生する可能性が高くなる。
【０００６】
本発明の課題は、インジェクションが行われる場合に、可動スクロールの挙動に不安定な状態（転覆）が発生することなく運転可能なスクロール圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１観点に係るスクロール圧縮機は、固定スクロールと、可動スクロールと、駆動部と、を備える。固定スクロールは、平板状の第１鏡板と、第１鏡板の前面から突出する渦巻状の第１ラップと、第１ラップを囲む外縁部とを有する。可動スクロールは、平板状の第２鏡板と、第２鏡板の前面から突出する渦巻状の第２ラップと、第２鏡板の背面から突出し円筒状に形成されたボス部とを有する。駆動部は、ボス部とクランクシャフトを介して連結され、可動スクロールを駆動する。第１ラップと第２ラップとは、第１鏡板の前面と第２鏡板の前面とが対向するように組み合わされ、隣接する第１ラップと第２ラップとの間に圧縮室を形成する。駆動部は、可動スクロールを駆動して圧縮室内のガス状の冷媒を圧縮する。第２鏡板の背面側には背圧室が形成される。外縁部の第２鏡板側には圧縮室と連通する連通部が形成される。第２鏡板には連通部と背圧室とを連通可能な中間圧穴が形成される。スクロール圧縮機の外部から圧縮途中の圧縮室に冷媒を供給するためのインジェクション流路が形成される。可動スクロールの駆動中に、インジェクション流路と背圧室とが、連通部と中間圧穴とを介して所定期間連通される。
【０００８】
ここでは、圧縮途中の圧縮室に冷媒を供給するためのインジェクション流路と背圧室とが、連通部および中間圧穴を介して連通される。そのため、インジェクションにより圧縮室の圧力が大きくなると、背圧室の圧力も大きくなる。つまり、圧縮室の圧力が大きくなり、可動スクロールと固定スクロールとを離反させようとする力（離反力）が大きくなると、背圧室の圧力が大きくなり、可動スクロールを固定スクロールに密着させようとする力（密着力）も大きくなる。その結果、離反力だけが増大して可動スクロールの挙動が不安定となる状態（転覆）を防止できる。
【０００９】
本発明の第２観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点に係るスクロール圧縮機であって、所定期間は、駆動部がクランクシャフトを１８０°回転させる時間以下である。
【００１０】
ここでは、インジェクション流路と背圧室とが短期間しか連通しないため、背圧室の圧力を目標とする圧力に正確に調整することが容易である。
【００１１】
本発明の第３観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点又は第２観点に係るスクロール圧縮機であって、インジェクション流路と背圧室とは、背圧室の圧力がインジェクション流路から供給される冷媒の圧力と等しくなるように所定期間連通される。
【００１２】
ここでは、背圧室の圧力が、インジェクション流路から供給される冷媒の圧力に等しくなる。すなわち、背圧室の圧力を十分に高めることができる。その結果、密着力を十分に大きくすることができ、転覆を防止することが容易になる。
【００１３】
本発明の第４観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点から第３観点のいずれかに係るスクロール圧縮機であって、インジェクション流路から圧縮室への冷媒の供給を遮断する流路遮断部を更に有する。流路遮断部は、少なくとも圧縮室と背圧室とが連通している期間は、冷媒の供給を遮断しない。
【００１４】
ここでは、インジェクション流路と背圧室とが連通している間は、インジェクション流路から冷媒が供給される。そのため、背圧室の圧力を確実に上昇させることができる。その結果、密着力を十分に大きくし、転覆を防止することが容易になる。
【００１５】
本発明の第５観点に係るスクロール圧縮機は、第１観点から第４観点のいずれかに係るスクロール圧縮機であって、連通部は、Ｊ字状又はＬ字状に形成された溝である。
【００１６】
ここでは、インジェクション流路と背圧室とが連通するタイミングが正確に制御できる。その結果、背圧室の圧力を目標の圧力になるよう調整し、転覆を防止することが容易になる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るスクロール圧縮機では、圧縮途中の圧縮室に冷媒を供給するためのインジェクション流路と背圧室とが、連通部および中間圧穴を介して連通される。そのため、インジェクションにより圧縮室の圧力が大きくなると、背圧室の圧力も大きくなる。つまり、圧縮室の圧力が大きくなり、可動スクロールと固定スクロールとを離反させようとする力（離反力）が大きくなると、背圧室の圧力が大きくなり、可動スクロールを固定スクロールに密着させようとする力（密着力）も大きくなる。その結果、離反力だけが増大して可動スクロールの挙動が不安定となる状態（転覆）を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機が利用される空気調和装置の冷媒回路図である。
【図２】本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の縦断面図である。
【図３】図２のスクロール圧縮機の固定スクロールを下方から見た平面図である。
【図４Ａ】図２のスクロール圧縮機の圧縮動作を説明する図である。クランクシャフトの回転角度が０°の状態における図２のIV−IV矢視のスクロール圧縮機構の断面図を示す。あわせて可動スクロールの可動側鏡板に設けられた中間圧穴も点線で図示している。
【図４Ｂ】図２のスクロール圧縮機の圧縮動作を説明する図である。クランクシャフトの回転角度が９０°の状態における図２のIV−IV矢視のスクロール圧縮機構の断面図を示す。あわせて可動スクロールの可動側鏡板に設けられた中間圧穴も点線で図示している。
【図４Ｃ】図２のスクロール圧縮機の圧縮動作を説明する図である。クランクシャフトの回転角度が１８０°の状態における図２のIV−IV矢視のスクロール圧縮機構の断面図を示す。あわせて可動スクロールの可動側鏡板に設けられた中間圧穴も点線で図示している。
【図４Ｄ】図２のスクロール圧縮機の圧縮動作を説明する図である。クランクシャフトの回転角度が２７０°の状態における図２のIV−IV矢視のスクロール圧縮機構の断面図を示す。あわせて可動スクロールの可動側鏡板に設けられた中間圧穴も点線で図示している。
【図５】図２のスクロール圧縮機の、固定スクロールに形成された連通部と、可動スクロールに形成された中間穴とが連通する動作を説明する図である。
【図６】本発明の変形例Ｃに係る、インジェクション管とインジェクションの主対象である中間圧の圧縮室が連通するインジェクション期間と、その圧縮室と背圧室とが連通する期間とのパターンを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明のスクロール圧縮機の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
【００２０】
（１）本発明のスクロール圧縮機の採用された空気調和装置の構成
図１は、本発明にかかるスクロール圧縮機が採用された、冷房運転を行う空気調和装置１の冷媒回路図である。空気調和装置１は、冷房運転に用いられる冷媒回路１００を構成している。空気調和装置１は、主として、スクロール圧縮機１０を含む室外ユニット２と、室内ユニット３と、室外ユニット２と室内ユニット３とを接続する液冷媒連絡配管４及びガス冷媒連絡配管５とを備える。
【００２１】
（１−１）室内ユニット
室内ユニット３は、液冷媒連絡配管４及びガス冷媒連絡配管５を介して室外ユニット２に接続される。ここでは、空気調和装置１はペア式であり室内ユニット３は１つしかないが、空気調和装置１は室内ユニット３を複数有するマルチ式であってもよい。
【００２２】
室内ユニット３は、室内熱交換器３ａを有する。
【００２３】
室内熱交換器３ａは、伝熱管と多数の伝熱フィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。室内熱交換器３ａは、冷媒の蒸発器として機能して室内空気を冷却する。室内熱交換器３ａの液側は液冷媒連絡配管４に接続され、室内熱交換器３ａのガス側はガス冷媒連絡配管５に接続される。
【００２４】
（１−２）室外ユニット
室外ユニット２は、液冷媒連絡配管４及びガス冷媒連絡配管５を介して室内ユニット３に接続される。
【００２５】
室外ユニット２は、主に、アキュムレータ２ａ、スクロール圧縮機１０、室外熱交換器２ｃ、室外膨張弁２ｄ、インジェクション弁２ｇおよびエコノマイザ熱交換器２ｈを有する。これらの機器は、図１のように冷媒配管で接続される。
【００２６】
スクロール圧縮機１０は、後ほど詳述するように、吸入管２３から冷媒を吸入し、スクロール圧縮機構３０により冷媒を圧縮し、圧縮後の冷媒を吐出管２４から吐出する。また、スクロール圧縮機１０は、室外熱交換器２ｃと室外膨張弁２ｄとを接続する冷媒配管を流れる冷媒の一部が、スクロール圧縮機構３０の中間圧の圧縮室３５に供給されるためのインジェクション管２５を有する。
【００２７】
アキュムレータ２ａは、アキュムレータ２ａに流入する冷媒を、気相と液相とに分離する気液分離機能を有する。アキュムレータ２ａの上部空間に集まる気相の冷媒が、スクロール圧縮機１０に供給される。
【００２８】
室外熱交換器２ｃは、伝熱管と多数の伝熱フィンとにより構成されたクロスフィン式のフィン・アンド・チューブ型熱交換器である。室外熱交換器２ｃは、室外空気との熱交換によって冷媒の凝縮器として機能する。
【００２９】
室外膨張弁２ｄは、冷媒圧力や冷媒流量の調節を行うために室外熱交換器２ｃの液側に接続された開度調整可能な電動膨張弁である。
【００３０】
インジェクション弁２ｇは、スクロール圧縮機１０にインジェクションされる冷媒の圧力や流量の調節を行うための、開度調整可能な電動膨張弁である。インジェクション弁２ｇは、室外熱交換器２ｃと室外膨張弁２ｄとを接続する冷媒配管から枝分かれするインジェクション冷媒供給管２ｆに設けられる。インジェクション冷媒供給管２ｆは、スクロール圧縮機１０のインジェクション管２５に冷媒を供給する冷媒配管であり、インジェクション流路の一部である。
【００３１】
エコノマイザ熱交換器２ｈは、室外熱交換器２ｃから室外膨張弁２ｄに向かって流れる冷媒と、インジェクション冷媒供給管２ｆを流れる冷媒（より具体的には、インジェクション弁２ｇにより圧力Ｐｉまで減圧された冷媒）との熱交換を行う熱交換器である。
【００３２】
（２）スクロール圧縮機の詳細説明
スクロール圧縮機１０は、図２に示されるように、ケーシング２０、スクロール圧縮機構３０、駆動モータ５０、クランクシャフト６０、および下部軸受７０を有する。スクロール圧縮機１０の構成について以下に詳述する。
【００３３】
なお、以下の説明では、図２の矢印Ｕの方向を上、矢印Ｕと逆方向を下と呼ぶ。
【００３４】
（２−１）ケーシング
スクロール圧縮機１０は、縦長円筒状のケーシング２０を有する。ケーシング２０は、上下が開口した略円筒状の円筒部材２１と、円筒部材２１の上端および下端にそれぞれ設けられた上蓋２２ａおよび下蓋２２ｂとを有する。円筒部材２１と、上蓋２２ａおよび下蓋２２ｂとは、気密を保つように溶接により固定される。
【００３５】
ケーシング２０には、スクロール圧縮機構３０、駆動モータ５０、クランクシャフト６０および下部軸受７０を含むスクロール圧縮機１０の構成機器が収容される。また、ケーシング２０の下部には、油溜まり空間２６が形成される。油溜まり空間２６には、スクロール圧縮機構３０等を潤滑するための油Ｌが溜められる。
【００３６】
ケーシング２０の上部には、スクロール圧縮機構３０が圧縮するガス冷媒を吸入する吸入管２３が、上蓋２２ａを貫通して設けられる。吸入管２３の下端は、後述するスクロール圧縮機構３０の固定スクロール３１に接続される。吸入管２３は、後述するスクロール圧縮機構３０の圧縮室３５と連通する。吸入管２３には、圧縮前の低圧の（圧力Ｐｓの）冷媒が流れる。
【００３７】
ケーシング２０の円筒部材２１の中間部には、ケーシング２０外に吐出される冷媒が通過する吐出管２４が設けられる。より具体的には、吐出管２４は、吐出管２４のケーシング２０内側の端部が、後述するスクロール圧縮機構３０のハウジング３３の下方に形成された高圧空間Ｓ１に突き出すように配置される。吐出管２４には、スクロール圧縮機構３０により圧縮された後の高圧の（圧力Ｐｄの）冷媒が流れる。
【００３８】
ケーシング２０の上蓋２２ａの側面には、インジェクション管２５が、上蓋２２ａの側面を貫通して設けられる。インジェクション管２５のケーシング２０外側の端部は、インジェクション冷媒供給管２ｆと接続される。インジェクション管２５は、後述する固定スクロール３１に形成されたインジェクション穴３１ｄを介して、後述するスクロール圧縮機構３０の圧縮室３５と連通する。インジェクション冷媒供給管２ｆ、インジェクション管２５、および、インジェクション穴３１ｄは、インジェクションされる冷媒が流れるインジェクション流路を形成する。
【００３９】
（２−２）スクロール圧縮機構
スクロール圧縮機構３０は、図２に示されるように、主に、ハウジング３３と、ハウジング３３の上方に配置される固定スクロール３１と、固定スクロール３１と組み合わされて圧縮室３５を形成する可動スクロール３２と、を有する。可動スクロール３２とハウジング３３との間に、背圧室３６が形成される。
【００４０】
（２−２−１）固定スクロール
固定スクロール３１は、図２および図３に示されるように、平板状の固定側鏡板３１ａと、固定側鏡板３１ａの前面（図２における下面３１ａａ）から突出する渦巻状の固定側ラップ３１ｂと、固定側ラップ３１ｂを囲む外縁部３１ｃとを有する。
【００４１】
固定側鏡板３１ａの略中央には、後述する圧縮室３５に連通する非円形形状の吐出口３１ｅが、固定側鏡板３１ａを厚さ方向に貫通して形成される。圧縮室３５で圧縮された冷媒は、吐出口３１ｅから吐出され、固定スクロール３１および後述するハウジング３３に形成された図示しない冷媒通路を通過して、高圧空間Ｓ１へ流入する。
【００４２】
また、固定側鏡板３１ａには、後述する圧縮室３５に連通可能なインジェクション穴３１ｄが、固定側鏡板３１ａの下面３１ａａに開口するように形成される。インジェクション穴３１ｄは、圧縮途中の、中間圧の圧縮室３５に冷媒を供給するように配置される。中間圧の圧縮室３５とは、圧縮室３５の圧力Ｐｍが、圧力Ｐｓ＜圧力Ｐｍ＜圧力Ｐｄの関係にあることを意味する。なお、インジェクション管２５から供給される冷媒の圧力Ｐｉと、圧力Ｐｓ，Ｐｍ，Ｐｄとの間には、圧力Ｐｄ＞圧力Ｐｉ≧圧力Ｐｍ＞圧力Ｐｓの関係がある。インジェクション穴３１ｄの配置についてより具体的に説明する。
【００４３】
インジェクション穴３１ｄは、後述するように可動スクロール３２が固定スクロール３１に対して公転すると、インジェクション管２５とインジェクションの主な対象である圧縮室３５とが、所定期間連通する位置に配置される。より詳細に説明する。
【００４４】
インジェクション穴３１ｄは、可動スクロール３２が公転し後述する可動側ラップ３２ｂが固定スクロール３１に対して移動することにより、圧縮状態の異なる圧縮室３５に配置される。例えば、図４Ａおよび図４Ｂ（クランクシャフトの回転角が０°および９０°）では、インジェクション穴３１ｄは、固定側ラップ３１ｂの外周側と、可動側ラップ３２ｂの内周側とに囲まれた比較的高圧の圧縮室３５に配置される。一方、図４Ｃおよび図４Ｄ（クランクシャフトの回転角が１８０°および２７０°）では、インジェクション穴３１ｄは、固定側ラップ３１ｂの内周側と、可動側ラップ３２ｂの外周側とに囲まれた、インジェクションの主な対象となる中間圧の圧縮室３５に配置される。つまり、インジェクション管２５とインジェクションの主な対象である中間圧の圧縮室３５とは、クランクシャフトの回転角が１８０°になる少し前から、クランクシャフトの回転角が２７０°になった少し後までの期間連通する。ここでは、可動側ラップ３２ｂがインジェクションの流路遮断部として機能し、インジェクションの対象となる中間圧の圧縮室３５への冷媒の流入を制御する。
【００４５】
さらにインジェクション穴３１ｄの配置について図３を用いて説明すると、インジェクション穴３１ｄは、固定スクロール３１の固定側ラップ３１ｂの最も内側の端部から約１周半分外側に配置されている。
【００４６】
外縁部３１ｃは、後述する可動スクロール３２の可動側鏡板３２ａの上面３２ａａと対向する下面３１ｃａを有する。可動スクロール３２は、後述する背圧室３６および偏心部空間３７に生じる力により固定スクロール３１に押し付けられる。そのため、外縁部３１ｃの下面３１ｃａと可動側鏡板３２ａの上面３２ａａとは密着する。その結果、外縁部３１ｃの下面３１ｃａに対向する可動側鏡板３２ａの上面３２ａａに形成された、後述の中間圧穴３２ａｃは、下面３１ｃａにより塞がれた状態になる。
【００４７】
ただし、図２および図３のように、外縁部３１ｃの下面３１ｃａには、中間圧穴３２ａｃと連通可能なＪ字状の溝が連通部３１ｃｂとして形成されており、後述するように可動スクロール３２が固定スクロール３１に対して公転すると、背圧室３６と中間圧の圧縮室３５とが、中間圧穴３２ａｃおよび連通部３１ｃｂを介して間欠的に連通される。図３のように、連通部３１ｃｂは、固定側ラップ３１ｂの最も外側の端部から約１周分内側に形成されている。
【００４８】
なお、連通部３１ｃｂの形状は、Ｊ字状の溝である必要はなく、背圧室３６と中間圧の圧縮室３５とを所定のタイミングで連通するのに適した形状であれば良い。例えば、連通部３１ｃｂは、Ｌ字状の溝でもよい。
【００４９】
（２−２−２）可動スクロール
可動スクロール３２は、図２に示されるように、平板状の可動側鏡板３２ａと、可動側鏡板３２ａの前面（図２における上面３２ａａ）から突出する渦巻状の可動側ラップ３２ｂと、可動側鏡板３２ａの背面（図２における下面３２ａｂ）から突出し円筒状に形成されたボス部３２ｃとを有する。
【００５０】
固定スクロール３１の固定側ラップ３１ｂと、可動スクロール３２の可動側ラップ３２ｂとは、固定側鏡板３１ａの下面３１ａａと可動側鏡板３２ａの上面３２ａａとが対向するように組み合わされ、隣接する固定側ラップ３１ｂと可動側ラップ３２ｂとの間に圧縮室３５が形成される。可動スクロール３２は、後述するように、背圧室３６および偏心部空間３７に生じる力で固定スクロール３１に押し付けられる。そして、固定側ラップ３１ｂの可動スクロール３２側の端面と、可動側鏡板３２ａの上面３２ａａとは密着する。同様に、可動側ラップ３２ｂの固定スクロール３１側の端面と、固定側鏡板３１ａの下面３１ａａとは密着する。その結果、圧縮室３５の気密性が保たれる。
【００５１】
ボス部３２ｃは、上端の塞がれた円筒状部分である。ボス部３２ｃには、後述するクランクシャフト６０の偏心部６１が挿入され、ボス部３２ｃと偏心部６１とが連結される。ボス部３２ｃは、可動スクロール３２と後述するハウジング３３との間に形成される偏心部空間３７に配置される。偏心部空間３７は、後述するクランクシャフト６０の給油経路６３等を介して高圧空間Ｓ１と連通しており、偏心部空間３７には高い圧力が作用する。この圧力により、偏心部空間３７内の可動側鏡板３２ａの下面３２ａｂには、可動スクロール３２を固定スクロール３１に向かって上方に押す力が発生する。可動スクロール３２は、偏心部空間３７内の圧力により生じる力と、後述する背圧室３６内の圧力により生じる力との合力により、固定スクロール３１に密着する。
【００５２】
可動スクロール３２は、オルダムリング４０を介してハウジング３３に支持される。オルダムリング４０は、可動スクロール３２の自転を防止し、公転をさせる部材である。オルダムリング４０を用いることで、ボス部３２ｃに偏心部６１が接続されたクランクシャフト６０が回転すると、可動スクロール３２は固定スクロール３１に対して自転することなく公転し、圧縮室３５内の冷媒を圧縮する。より具体的には、圧縮室３５は、可動スクロール３２の公転により、固定側鏡板３１ａおよび可動側鏡板３２ａの中心方向に移動するに連れ容積が減少し、それと共に圧縮室３５内の圧力が上昇する。
【００５３】
可動スクロール３２の可動側鏡板３２ａには、固定スクロール３１の外縁部３１ｃの下面３１ｃａと対向する位置に、連通部３１ｃｂと後述する背圧室３６とを間欠的に連通することが可能な中間圧穴３２ａｃが、可動側鏡板３２ａを厚さ方向に貫通して形成される。中間圧穴３２ａｃは、可動スクロール３２が固定スクロール３１に対して公転すると、間欠的に、所定期間だけ連通部３１ｃｂと連通するように配置される。中間圧穴３２ａｃと、連通部３１ｃｂの連通については後述する。
【００５４】
（２−２−３）背圧室
背圧室３６は、主に、ハウジング３３に設けられた第１凹部３３ａと、可動側鏡板３２ａの下面３２ａｂと、に囲まれて形成された空間である。つまり、背圧室３６は、可動側鏡板３２ａの背面側（図２では下面３２ａｂ側）に形成される空間である。可動側鏡板３２ａの背面側とは、可動側ラップ３２ｂが形成されない側をいう。背圧室３６は、可動側鏡板３２ａの中央付近に形成される偏心部空間３７に対し、可動側鏡板３２ａの周縁側に配置される。なお、背圧室３６と偏心部空間３７とを隔てるため、ハウジング３３と可動側鏡板３２ａの下面３２ａｂとの間には図示しないシールリングが配置される。
【００５５】
背圧室３６は、前述のように中間圧の圧縮室３５と間欠的に連通される。さらに、後述のように、背圧室３６は、インジェクション穴３１ｄ、圧縮室３５、連通部３１ｃｂ、および中間圧穴３２ａｃを介して、間欠的に、所定期間インジェクション管２５と連通する。その結果、背圧室３６の圧力は、インジェクションされる冷媒の圧力である圧力Ｐｉとほぼ等しくなる。
【００５６】
背圧室３６内の圧力により、可動スクロール３２には、可動側鏡板３２ａの下面３２ａｂを、固定スクロール３１に向かって上方に押す力が発生する。可動スクロール３２は、偏心部空間３７内の圧力により生じる力と、背圧室３６内の圧力により生じる力との合力により、固定スクロール３１に密着する。
【００５７】
（２−２−４）ハウジング
ハウジング３３は、円筒部材２１に圧入され、その外周面において周方向の全体に亘って固定されている。また、ハウジング３３と固定スクロール３１とは、ハウジング３３の上端面が、固定スクロール３１の外縁部３１ｃの下面３１ｃａと密着するように、図示しないボルト等により固定されている。
【００５８】
ハウジング３３には、上面中央部に凹むように配置される第２凹部３３ｂと、第２凹部３３ｂの下方に配置される軸受部３３ｃと、第２凹部３３ｂを囲むように配置される第１凹部３３ａと、が形成される。
【００５９】
第２凹部３３ｂは、可動スクロール３２のボス部３２ｃが配置される偏心部空間３７の側面を囲む。
【００６０】
軸受部３３ｃには、クランクシャフト６０の主軸６２を軸支する軸受３４が配置される。軸受３４には、主軸６２が挿入され、主軸６２を回転自在に支持する。
【００６１】
第１凹部３３ａは、背圧室３６を囲む下面および側面の一部である。
【００６２】
（２−３）駆動モータ
駆動モータ５０は、円筒部材２１の内壁面に固定された環状のステータ５１と、ステータ５１の内側に僅かな隙間（エアギャップ通路）を空けて回転自在に収容されたロータ５２とを有する。
【００６３】
ロータ５２は、円筒部材２１の軸心に沿って上下方向に延びるように配置されたクランクシャフト６０を介して可動スクロール３２と連結される。ロータ５２が回転することで、可動スクロール３２は、固定スクロール３１に対して公転する。
【００６４】
（２−４）クランクシャフト
クランクシャフト６０は、駆動モータ５０の駆動力を可動スクロール３２に伝達する。クランクシャフト６０は、円筒部材２１の軸心に沿って上下方向に延びるように配置され、駆動モータ５０のロータ５２と、スクロール圧縮機構３０の可動スクロール３２とを連結する。
【００６５】
クランクシャフト６０は、円筒部材２１の軸心と中心軸が一致する主軸６２と、円筒部材２１の軸心に対して偏心した偏心部６１とを有する。
【００６６】
偏心部６１は、前述のように可動スクロール３２のボス部３２ｃに連結される。
【００６７】
主軸６２は、ハウジング３３の軸受部３３ｃの軸受３４および後述する下部軸受７０により、回転自在に支持される。また、主軸６２は、軸受部３３ｃと下部軸受７０との間で、駆動モータ５０のロータ５２と連結される。
【００６８】
クランクシャフト６０の内部には、スクロール圧縮機構３０等に潤滑油を供給するための給油経路６３が形成されている。主軸６２の下端には、給油ポンプ６４が設けられている。給油ポンプ６４の下端は、ケーシング２０の下部に形成された油溜まり空間２６に位置する。油溜まり空間２６の油Ｌは、給油経路６３を通じてスクロール圧縮機構３０等に供給される。
【００６９】
（２−５）下部軸受
下部軸受７０は、駆動モータ５０の下方に配置される。下部軸受７０は、円筒部材２１と固定されている。
【００７０】
下部軸受７０は、クランクシャフト６０の下端側の軸受を構成し、クランクシャフト６０の主軸６２を回転自在に支持する。
【００７１】
（３）スクロール圧縮機の動作説明
スクロール圧縮機１０の動作について図２、図４および図５を参照して説明する。
【００７２】
（３−１）スクロール圧縮機構３０による冷媒の圧縮動作
まず、スクロール圧縮機構３０による冷媒の圧縮について、インジェクションも含めて説明する。
【００７３】
駆動モータ５０が駆動されると、クランクシャフト６０が回転し、可動スクロール３２が公転する。そして、低圧の（圧力Ｐｓの）ガス冷媒が、吸入管２３を通ってケーシング２０内に吸引される。より具体的には、低圧のガス冷媒が、吸入管２３から、圧縮室３５へ、圧縮室３５の周縁側から吸引される。可動スクロール３２が公転するのに従い、吸入管２３と圧縮室３５とは連通しなくなり、圧縮室３５の容積が減少するのに伴って、圧縮室３５の圧力が上昇し始める。そして、圧縮途中の中間圧の圧縮室３５に対して、所定期間、インジェクション穴３１ｄと、圧縮室３５とが連通する。具体的に言えば、図４Ｃのようにクランクシャフト６０の回転角が１８０°となる少し前から、図４Ｄのようにクランクシャフト６０の回転角が２７０°となった少し後まで、インジェクション穴３１ｄと、インジェクションの主対象となる中間圧の圧縮室３５とが連通する。インジェクション後、圧縮室３５の容積が減少するのに伴って冷媒はさらに圧縮され、最終的に高圧のガス冷媒となる。高圧のガス冷媒は、固定側鏡板３１ａの中心付近に位置する吐出口３１ｅから吐出される。その後、高圧のガス冷媒は、固定スクロール３１および後述するハウジング３３に形成された図示しない冷媒通路を通過して、高圧空間Ｓ１へ流入する。高圧の（圧力Ｐｄの）ガス冷媒は、最終的に吐出管２４から吐出される。
【００７４】
（３−２）背圧室への中間圧の導入動作について
図５に示されるように、可動スクロール３２が公転することで、可動側鏡板３２ａに形成された中間圧穴３２ａｃは、固定スクロール３１の連通部３１ｃｂに対して、円形の回転軌跡Ｒに沿って移動する。中間圧穴３２ａｃと連通部３１ｃｂとが重なると、背圧室３６と圧縮室３５とは連通し、背圧室３６の圧力と圧縮室３５の圧力とが等しくなろうとする。つまり、中間圧の圧縮室３５と背圧室３６とが連通することで、背圧室３６に中間圧が導入される。
【００７５】
中間圧穴３２ａｃと連通部３１ｃｂとは、図４Ｄのように、クランクシャフトの回転角が２７０°付近である場合に連通する。中間圧穴３２ａｃと連通部３１ｃｂとが連通している期間は、クランクシャフトの回転角にして１８０°以内である。
【００７６】
なお、中間圧穴３２ａｃと連通部３１ｃｂとが連通するクランクシャフト６０の回転角が２７０°となる前後では、前述のようにインジェクション穴３１ｄがインジェクションの主対象である中間圧の圧縮室３５(背圧室３６と中間圧穴３２ａｃを介して連通している圧縮室３５)と連通している。つまり、インジェクション管２５と、背圧室３６とは、インジェクション穴３１ｄ、圧縮室３５、連通部３１ｃｂ、および中間圧穴３２ａｃを介して連通する。この結果、背圧室３６の圧力と、インジェクションの圧力Ｐｉとがほぼ等しくなる。
【００７７】
なお、このスクロール圧縮機１０では、少なくとも背圧室３６と圧縮室３５とが中間圧穴３２ａｃを介して連通している間、背圧室３６と連通している圧縮室３５がインジェクション管２５に連通するようインジェクション穴３１ｄ、連通部３１ｃｂ、および中間圧穴３２ａｃが形成されている。
【００７８】
（４）特徴
（４−１）
本実施形態のスクロール圧縮機１０では、固定スクロール３１と、可動スクロール３２と、駆動部である駆動モータ５０と、を備える。固定スクロール３１は、平板状の固定側鏡板３１ａと、固定側鏡板３１ａの下面３１ａａから突出する渦巻状の固定側ラップ３１ｂと、固定側ラップ３１ｂを囲む外縁部３１ｃとを有する。可動スクロール３２は、平板状の可動側鏡板３２ａと、可動側鏡板３２ａの上面３２ａａから突出する渦巻状の可動側ラップ３２ｂと、可動側鏡板３２ａの下面３２ａｂから突出し円筒状に形成されたボス部３２ｃとを有する。駆動モータ５０は、ボス部３２ｃとクランクシャフト６０を介して連結され、可動スクロール３２を駆動する。固定側ラップ３１ｂと可動側ラップ３２ｂとは、固定側鏡板３１ａの下面３１ａａと可動側鏡板３２ａの上面３２ａａとが対向するように組み合わされ、隣接する固定側ラップ３１ｂと可動側ラップ３２ｂとの間に圧縮室３５を形成する。駆動モータ５０は、可動スクロール３２を駆動して圧縮室３５内のガス状の冷媒を圧縮する。可動側鏡板３２ａの下面３２ａｂ側には背圧室３６が形成される。外縁部３１ｃの可動側鏡板３２ａには圧縮室３５と連通する連通部３１ｃｂが形成される。可動側鏡板３２ａには連通部３１ｃｂと背圧室３６とを連通可能な中間圧穴３２ａｃが形成される。また、スクロール圧縮機１０の外部から圧縮途中の圧縮室３５に冷媒を供給するため、インジェクション流路（インジェクション冷媒供給管２ｆ、インジェクション管２５、および、インジェクション穴３１ｄを含む）が形成される。可動スクロール３２の駆動中に、インジェクション管２５（インジェクション流路）と背圧室３６とが、連通部３１ｃｂと中間圧穴３２ａｃとを介して所定期間連通される。
【００７９】
このように、圧縮途中の圧縮室３５に冷媒を供給するためのインジェクション流路を構成するインジェクション管２５と背圧室３６とが、連通部３１ｃｂおよび中間圧穴３２ａｃを介して連通される。そのため、インジェクションにより圧縮室３５の圧力が大きくなると、背圧室３６の圧力も大きくなる。つまり、圧縮室３５の圧力によって可動スクロール３２と固定スクロール３１とを離反させようとする力（離反力）が大きくなると、背圧室３６の圧力によって可動スクロール３２を固定スクロール３１に密着させようとする力（密着力）も大きくなる。その結果、離反力だけが増大して可動スクロール３２の挙動が不安定となる状態（転覆）を防止できる。
【００８０】
（４−２）
さらに、本実施形態のスクロール圧縮機１０では、インジェクション管２５（インジェクション流路）と背圧室３６とが連通する所定期間は、駆動モータ５０がクランクシャフト６０を１８０°回転させる時間以下である。
【００８１】
ここでは、インジェクション管２５と背圧室３６とが短期間しか連通しないため、背圧室３６の圧力を目標の圧力に正確に調整することが容易である。
【００８２】
（４−３）
本実施形態のスクロール圧縮機１０では、インジェクション管２５（インジェクション流路）と背圧室３６とは、背圧室３６の圧力がインジェクション管２５（インジェクション流路）から供給される冷媒の圧力Ｐｉと等しくなるように所定期間連通される。
【００８３】
ここでは、背圧室３６の圧力を十分に高めることができる。その結果、転覆を防止することが容易になる。
【００８４】
（４−４）
本実施形態のスクロール圧縮機１０では、インジェクション管２５（インジェクション流路）から圧縮室３５への冷媒の供給を遮断する流路遮断部として可動側ラップ３２ｂを有する。つまり、可動スクロール３２が公転し、可動側ラップ３２ｂが固定スクロール３１に対して移動することにより、インジェクションの主な対象である中間圧の圧縮室３５へのインジェクションが実行又は遮断される。そして、可動側ラップ３２ｂは、少なくとも中間圧の圧縮室３５と背圧室３６とが連通している期間は、冷媒の供給を遮断しない。
【００８５】
このように、中間圧の圧縮室３５と背圧室３６とが連通している間は、背圧室３６と連通している中間圧の圧縮室３５にインジェクション管２５（インジェクション流路）から冷媒が供給されるため、背圧室３６の圧力を確実に高め、転覆を防止することが容易になる。
【００８６】
（４−５）
本実施形態のスクロール圧縮機１０では、連通部３１ｃｂは、Ｊ字状又はＬ字状に形成された溝である。
【００８７】
これにより、インジェクション管２５（インジェクション流路）と背圧室３６とが連通するタイミングを正確に制御でき、背圧室３６の圧力を高め、転覆を防止することが容易である。
【００８８】
（５）変形例
上記実施形態は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００８９】
以下に本実施形態の変形例を示す。なお、複数の変形例を適宜組み合わせてもよい。
【００９０】
（５−１）変形例Ａ
上記実施形態のスクロール圧縮機１０は、縦型のスクロール圧縮機１０であるがこれに限定されるものではなく、横型のスクロール圧縮機であってもよい。
【００９１】
（５−２）変形例Ｂ
上記実施形態では、スクロール圧縮機１０は冷房運転を行う空気調和装置１に利用されるが、これに限定されるものではなく、例えば、暖房運転が可能な空気調和装置１に利用されるものであってもよい。
【００９２】
（５−３）変形例Ｃ
上記実施形態のスクロール圧縮機１０は、中間圧の圧縮室３５と背圧室３６とが連通している間中、その圧縮室３５に対してインジェクションが行われているが、これに限定されるものではない。
【００９３】
例えば、インジェクション管２５とインジェクションの主対象である中間圧の圧縮室３５とが連通している期間に対し、図６のケース１〜９のいずれかのタイミングで、インジェクションが行われている圧縮室３５と背圧室３６とが連通してもよい。本実施形態は、ケース３のパターンである。
【００９４】
（５−４）変形例Ｄ
インジェクション穴３１ｄの配置および形状は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００９５】
例えば、上記実施形態では、インジェクション穴３１ｄは、図４Ａおよび図４Ｂのタイミングで、図４Ｃおよび図４Ｄのタイミングにおいて連通する圧縮室３５よりも中心側に配される、比較的高圧の圧縮室３５と連通している。しかし、図４Ａ，図４Ｂのタイミングで、インジェクション穴３１ｄが、可動側ラップ３２ｂの固定側鏡板３１ａ側の端面で塞がれるようにインジェクション穴３１ｄの配置および形状が決定されてもよい。
【００９６】
（５−５）変形例Ｅ
上記実施形態のスクロール圧縮機１０では、中間圧穴３２ａｃは円形の穴であるが、これに限定されるものではなく、中間圧穴３２ａｃと連通部３１ｃｂとが適切な期間連通するような形状の穴であればよい。例えば、中間圧穴３２ａｃは楕円形の穴であってよい。
【００９７】
（５−６）変形例Ｆ
上記実施形態のスクロール圧縮機１０では、可動側ラップ３２ｂがインジェクションの流入を遮断する流路遮断部として働くが、これに限定されるものではない。
【００９８】
例えば、インジェクション冷媒供給管２ｆに設置されたインジェクション弁２ｇを電磁弁とし、スクロール圧縮機１０の可動スクロール３２の公転に合わせて、インジェクションされる冷媒の流れを制御してもよい。つまり、インジェクション弁２ｇを流路遮断部として用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９９】
本発明では、インジェクションが行われ、背圧室に中間圧を間欠的に導入するスクロール圧縮機において適用することが可能である。
【符号の説明】
【０１００】
２ｆ  インジェクション冷媒供給管（インジェクション流路）
２ｇ  インジェクション弁（流路遮断部）
１０  スクロール圧縮機
２５  インジェクション管（インジェクション流路）
３１  固定スクロール
３１ａ  固定側鏡板（第１鏡板）
３１ａａ  固定側鏡板の下面（第１鏡板の前面）
３１ｂ  固定側ラップ（第１ラップ）
３１ｃ  外縁部
３１ｄ  インジェクション穴（インジェクション流路）
３１ｃｂ  連通部
３２  可動スクロール
３２ａ  可動側鏡板（第２鏡板）
３２ａａ  可動側鏡板の上面（第２鏡板の前面）
３２ａｂ  可動側鏡板の下面（第２鏡板の背面）
３２ａｃ  中間圧穴
３２ｂ  可動側ラップ（第２ラップ，流路遮断部）
３２ｃ  ボス部
３５  圧縮室
３６  背圧室
５０  駆動モータ（駆動部）
６０  クランクシャフト
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０１】
【特許文献１】特開２０００−３２９０８２号公報公報
【図１】
2014125914.tif 000003
【図２】
2014125914.tif 000004
【図３】
2014125914.tif 000005
【図４Ａ】
2014125914.tif 000006
【図４Ｂ】
2014125914.tif 000007
【図４Ｃ】
2014125914.tif 000008
【図４Ｄ】
2014125914.tif 000009
【図５】
2014125914.tif 000010
【図６】
2014125914.tif 000011