(57)【要約】  スクロール圧縮機は、第一ラップ１ｂの巻き角は第二ラップ２ｂの巻き角より大きく、第一ラップ１ｂと第二ラップ２ｂとの間に圧縮室９が複数形成され、圧縮室９は、第一圧縮室９ａおよび第一圧縮室９ａより容積の小さい第二圧縮室９ｂを少なくとも有し、第一台板１ｃには、第一圧縮室９ａに冷媒をインジェクションするための第一インジェクションポート１６ａ、および第二圧縮室９ｂに冷媒をインジェクションするための第二インジェクションポート１６ｂが設けられ、第一インジェクションポート１６ａのインジェクション流量より第二インジェクションポート１６ｂのインジェクション流量の方が多い。
2016042673.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外郭を構成する密閉容器であるシェルと、
前記シェルの内部に設けられ、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、を備え、
前記圧縮機構部は、
第一台板と第一ラップとを有し前記第一台板の一方の面にインボリュート曲線にならって第一ラップが立設された固定スクロールと、
第二台板と第二ラップとを有し前記第二台板の一方の面にインボリュート曲線にならって第二ラップが立設された揺動スクロールと、で構成され、
前記第一ラップの巻き角は前記第二ラップの巻き角より大きく、前記第一ラップと前記第二ラップとの間に、半径方向内側へ向かうに従って容積が縮小する圧縮室が複数形成され、
前記圧縮室は、第一圧縮室および該第一圧縮室より容積の小さい第二圧縮室を少なくとも有し、
前記第一台板には、前記第一圧縮室に冷媒をインジェクションするための第一インジェクションポート、および前記第二圧縮室に冷媒をインジェクションするための第二インジェクションポートが設けられ、
前記第一インジェクションポートのインジェクション流量より前記第二インジェクションポートのインジェクション流量の方が多い
スクロール圧縮機。
【請求項２】
前記第二インジェクションポートの面積は、前記第一インジェクションポートの面積より大きい
請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記第二インジェクションポートの数は、前記第一インジェクションポートの数より大きい
請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記第一圧縮室は、前記第一ラップの内向面側と前記第二ラップの外向面側との間に形成された前記圧縮室のうち最外室に形成され、前記第二圧縮室は、前記第一ラップの外向面側と前記第二ラップの内向面側との間に形成された前記圧縮室のうち最外室に形成されている
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】
閉じ込み完了角度を０°としたとき、前記第一インジェクションポートが開口するときの回転角は、前記第二インジェクションポートが開口するときの回転角より大きい
請求項１〜４のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
前記固定スクロールの中心に対する、前記第一インジェクションポートの径方向の長さおよび前記第二インジェクションポートの径方向の長さは、前記揺動スクロールの前記第二ラップの厚さより小さい
請求項１〜５のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項７】
前記第一ラップと前記第二台板との間には、高さ方向に第一隙間が形成されており、前記第二ラップと前記第一台板との間には、高さ方向に第二隙間が形成されており、
前記第一ラップの先端には、前記第一隙間をシールする固定スクロール側チップシールが取り付けられており、前記第二ラップの先端には、前記第二隙間をシールする揺動スクロール側チップシールが取り付けられている
請求項１〜６のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項８】
前記固定スクロールの中心に対する、前記揺動スクロール側チップシールの径方向の厚さは、前記第一インジェクションポートの径方向の長さおよび前記第二インジェクションポートの径方向の長さより大きい
請求項７に記載のスクロール圧縮機。
【請求項９】
前記冷媒は、ｍおよびｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する分子式：Ｃ３ＨｍＦｎで表され、かつ分子構造中に二重結合を１つ有する単一冷媒、または前記単一冷媒を含む混合冷媒である
請求項１〜８のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項１０】
前記単一冷媒は、２，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペンである
請求項９に記載のスクロール圧縮機。
【請求項１１】
前記混合冷媒は、ジフルオロメタンを含む
請求項９または１０に記載のスクロール圧縮機。
【請求項１２】
前記混合冷媒は、１，１，２−トリフルオロエテンを含む
請求項９〜１１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、主に冷凍機、空気調和機、給湯機などに搭載されるスクロール圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化防止の観点から、従来のＨＦＣ冷媒より地球温暖化係数（ＧＷＰ）の低い冷媒、たとえば２，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペンに代表されるＨＦＯ冷媒を用いたスクロール圧縮機の開発が進められている。しかし、この冷媒は単位体積あたりの冷凍能力が低いため、従来のＨＦＣ冷媒と同等の冷凍能力を確保するためにはスクロール圧縮機の吸入容積を大きくする必要がある。そこで、圧縮室を構成する固定スクロールのラップの巻き角を揺動スクロールのラップの巻き角より大きくした非対称渦巻構造にすることによって、圧縮機の行程容積を大きくとり、吸入容積を増加させる技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。【０００３】
しかし、非対称渦巻構造を有するスクロール圧縮機に、２，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペンに代表されるＨＦＯ冷媒単体、またはＨＦＯ冷媒を含む混合冷媒を用いた場合、運転条件によっては冷媒圧縮後の吐出温度が上昇し、冷凍機油の劣化を引き起こすため、それがスクロール圧縮機の故障の原因となる。【０００４】
そこで、１つのインジェクションポートを用いて中間圧力の冷媒を圧縮室へインジェクションすることにより、冷却して吐出温度を下げて信頼性を向上させつつ、仕事量を減らして効率を向上させる技術が知られている（たとえば、特許文献２参照）。
特許文献２は非対称渦巻構造を有するスクロール圧縮機において、中間圧力の冷媒を圧縮室へインジェクションするための１つのインジェクションポートを、固定スクロールの台板であって、以下の（１）〜（３）の条件を満たす位置に設けることで、インジェクション流量を増加させ効率を向上させている。
（１）密閉容積の大きい圧縮室と密閉容積の小さい圧縮室の両方に順次開口して二つの圧縮室に順次インジェクションできるような位置。
（２）密閉容積の小さい圧縮室への冷媒のインジェクション量が、密閉容積の大きい圧縮室へのインジェクション量より多くなるような位置。
（３）固定スクロールラップ外線より外側に揺動スクロールラップの厚さだけオフセットした線の外側領域、および固定スクロールラップ内線より内側に旋回スクロールラップの厚さだけオフセットした線の内側領域で、かつインジェクションされた冷媒が吸入側に漏れないような位置。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２８４７８号公報（たとえば、［００２０］、図３参照）
【特許文献２】特許第４２６５１２８号公報（たとえば、請求項１、［００２０］、図４参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献２に記載のような従来技術では、インジェクションポートが１つであるためインジェクション流量には制限があり、運転条件によっては吐出温度が十分下がらないという課題があった。また、インジェクション圧力を上昇させインジェクション流量を確保した場合、圧縮機の入力が増加してしまい成績係数（ＣＯＰ）が低下するという課題があった。【０００７】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、従来のＨＦＣ冷媒より地球温暖化係数（ＧＷＰ）の低い冷媒を用いた場合でも、ＨＦＣ冷媒と同等の冷凍能力を確保しつつ、成績係数（ＣＯＰ）の低下を抑制することができるスクロール圧縮機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るスクロール圧縮機は、外郭を構成する密閉容器であるシェルと、前記シェルの内部に設けられ、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、を備え、前記圧縮機構部は、第一台板と第一ラップとを有し前記第一台板の一方の面にインボリュート曲線にならって第一ラップが立設された固定スクロールと、第二台板と第二ラップとを有し前記第二台板の一方の面にインボリュート曲線にならって第二ラップが立設された揺動スクロールと、で構成され、前記第一ラップの巻き角は前記第二ラップの巻き角より大きく、前記第一ラップと前記第二ラップとの間に、半径方向内側へ向かうに従って容積が縮小する圧縮室が複数形成され、前記圧縮室は、第一圧縮室および該第一圧縮室より容積の小さい第二圧縮室を少なくとも有し、前記第一台板には、前記第一圧縮室に冷媒をインジェクションするための第一インジェクションポート、および前記第二圧縮室に冷媒をインジェクションするための第二インジェクションポートが設けられ、前記第一インジェクションポートのインジェクション流量より前記第二インジェクションポートのインジェクション流量の方が多いものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るスクロール圧縮機によれば、固定スクロールの第一ラップの巻き角を揺動スクロールの第二ラップの巻き角より大きくした非対称渦巻構造にすることによって、従来のＨＦＣ冷媒より地球温暖化係数（ＧＷＰ）の低い冷媒を用いた場合でも、ＨＦＣ冷媒と同等の冷凍能力を確保することができる。また、第一インジェクションポートのインジェクション流量より、第二インジェクションポートのインジェクション流量の方が多くなるように構成したため、適切なインジェクション流量を確保することで、スクロール圧縮機の入力を低減する効果が得られ、成績係数（ＣＯＰ）の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の圧縮機構部の詳細図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機が組み込まれた冷媒回路図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の圧縮機構部の圧縮過程図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の固定スクロールの拡大図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の圧縮機構部の概略図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の圧縮室の圧力線図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機の圧縮機構部の詳細図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明する実施の形態によって本発明が限定されるものではない。また、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の縦断面図である。
本実施の形態１では、図１に示すように、低圧側冷媒が密閉容器に作用する密閉型スクロール圧縮機である場合を例に示している。このスクロール圧縮機は、冷媒などの流体を吸入し、圧縮して高温・高圧の状態として吐出させる機能を有しており、外郭を構成する密閉容器であるシェル８の内部に、圧縮機構部３５、駆動機構部３６、および、その他の構成部品が収納され、構成されている。シェル８の内部において、上側には圧縮機構部３５が、下側には駆動機構部３６がそれぞれ配置されており、また、シェル８の底部には油溜り１２が形成されている。なお、本実施の形態１では、従来のＨＦＣ冷媒より地球温暖化係数（ＧＷＰ）の低い冷媒が用いられている。
【００１３】
圧縮機構部３５は、シェル８の側面に設けられた吸入管５から吸入した流体を圧縮して高圧流体とした後、シェル８の内部の上方に形成されている高圧空間１４に排出する機能を有している。そして、その高圧流体は、シェル８の上部に設けられた吐出管１３からスクロール圧縮機の外部に吐出されるようになっている。
駆動機構部３６は、圧縮機構部３５を構成している揺動スクロール２を駆動する役割を果たしている。つまり、駆動機構部３６がクランクシャフト４を介して揺動スクロール２を駆動することによって、圧縮機構部３５で流体を圧縮するようになっている。
【００１４】
圧縮機構部３５は、固定スクロール１と、揺動スクロール２とで構成されている。図１に示すように、揺動スクロール２は固定スクロール１の下側に、固定スクロール１は揺動スクロール２の上側にそれぞれ配置されるようになっている。
固定スクロール１は、第一台板１ｃと、第一台板１ｃの一方の面（図１では下面）にインボリュート曲線にならって立設された渦巻状の突起である第一ラップ１ｂと、で構成されている。
揺動スクロール２は、第二台板２ｃと、第二台板２ｃの一方の面（図１では上面）にインボリュート曲線にならって立設された渦巻状の突起である第二ラップ２ｂと、で構成されている。  
【００１５】
固定スクロール１および揺動スクロール２は、第一ラップ１ｂと第二ラップ２ｂとが互いに噛み合わされた状態でシェル８の内部に装着されている。
そして、第一ラップ１ｂと第二ラップ２ｂとの間には、半径方向内側へ向かうに従って容積が縮小する圧縮室９が複数形成されている。なお、第一ラップ１ｂの内向面側と第二ラップ２ｂの外向面側との間に形成された圧縮室９のうち最外室を第一圧縮室９ａと、第一ラップ１ｂの外向面側と第二ラップ２ｂの内向面側との間に形成された圧縮室９のうち最外室を第二圧縮室９ｂと、それぞれ称する。
【００１６】
図２は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の圧縮機構部３５の詳細図である。
本実施の形態１に係るスクロール圧縮機は、図２に示すように圧縮機構部３５において、固定スクロール１の第一ラップ１ｂの巻き角（終端角）が揺動スクロール２の第二ラップ２ｂの巻き角より大きい非対称渦巻構造を有している。
そして、固定スクロール１の第一ラップ１ｂの巻き角を揺動スクロール２の第二ラップ２ｂの巻き角より大きくし、第一圧縮室９ａの（吸入完了時の）容積を第二圧縮室９ｂの（吸入完了時の）容積より大きくすることで、行程容積を大きくとっている。そうすることにより吸入容積を増加させ、圧縮室９が一回転中に取り込む冷媒量を増加させている。
なお、非対称の効果を最大限得るためには、固定スクロール１の第一ラップ１ｂの巻き角を、揺動スクロール２の第二ラップ２ｂの巻き角より１８０°程度大きくするのがよい。
【００１７】
なお、シェル８の内部に固定スクロール１と揺動スクロール２とを収納する場合、第一ラップ１ｂと第二ラップ２ｂとの外周側位置が制約となってくるが、固定スクロール１の第一ラップ１ｂの巻き角を、揺動スクロール２の第二ラップ２ｂの巻き角より１８０°程度大きくすることにより、固定スクロール１の第一ラップ１ｂの外周端と揺動スクロール２の第二ラップ２ｂの外周端とがほぼ同じ位置にくるため、シェル８の内径を大きくすることなく収納することができる。
【００１８】
固定スクロール１の第一台板１ｃには、中間圧力の冷媒を圧縮室９へインジェクションするためのインジェクションポート１６が２つ設けられている。
一つは、第一圧縮室９ａに冷媒をインジェクションするための第一インジェクションポート１６ａであり、もう一つは、第二圧縮室９ｂに冷媒をインジェクションするための第二インジェクションポート１６ｂである。そして、第二インジェクションポート１６ｂの面積は第一インジェクションポート１６ａの面積より大きくなっている。また、第一インジェクションポート１６ａおよび第二インジェクションポート１６ｂは、インジェクションされた冷媒が低圧空間に通じない位置にそれぞれ設けられている。
【００１９】
固定スクロール１は、図１に示すようにフレーム３を介してシェル８の内部に固定されている。固定スクロール１の中央部には、圧縮され高圧となった高圧流体を吐出する吐出ポート１ａが形成されている。吐出ポート１ａの出口開口部には、この出口開口部を覆い、高圧流体の逆流を防ぐ板バネ製の弁１１が配設されている。その弁１１の一端側には、弁１１のリフト量を制限する弁押さえ１０が設けられている。つまり、圧縮室９内で流体が所定圧力まで圧縮されると、その圧縮された高圧流体によって弁１１が自身の弾性力に逆らって持ち上げられ、高圧流体が吐出ポート１ａから高圧空間１４内に吐出された後、吐出管１３を通ってスクロール圧縮機の外部に吐出される。
【００２０】
揺動スクロール２は、固定スクロール１に対して自転することなく偏心旋回運動を行うようになっている。また、揺動スクロール２の第二ラップ２ｂの形成面とは反対側の面（以下、スラスト面と称する）の略中心部には、駆動力を受ける中空円筒形状の凹状軸受２ｄが形成されている。この凹状軸受２ｄには、後述するクランクシャフト４の上端に設けられた偏心ピン部４ａが嵌入（係合）されている。
【００２１】
駆動機構部３６は、シェル８の内部に垂直方向に収容され、回転軸であるクランクシャフト４と、シェル８の内部に固着保持されたステータ７と、ステータ７の内周面側に回転可能に配設され、クランクシャフト４に固定されたロータ６と、で少なくとも構成されている。ステータ７は、通電されることによってロータ６を回転駆動させる機能を有している。また、ステータ７は、外周面が焼き嵌めなどによりシェル８の内周面に固着支持されている。ロータ６は、ステータ７に通電がされることにより回転駆動し、クランクシャフト４を回転させる機能を有している。このロータ６は内部に永久磁石を有し、クランクシャフト４の外周に固定されており、ステータ７とわずかな隙間を隔てて保持されている。
【００２２】
クランクシャフト４は、ロータ６の回転に伴って回転し、揺動スクロール２を回転駆動させるようになっている。このクランクシャフト４は、上側をフレーム３の中心部に位置する軸受部３ａで、下側をシェル８の下方に固定配置されたサブフレーム１９の中心部に位置する副軸受１９ａで、それぞれ回転可能に支持されている。また、クランクシャフト４の上端部には、揺動スクロール２を偏心しつつ回転できるように凹状軸受２ｄと嵌め合う偏心ピン部４ａが形成されている。
【００２３】
シェル８には、流体を吸入するための吸入管５、流体を吐出するための吐出管１３、および、圧縮室９へ流体をインジェクションするためのインジェクション配管１５がそれぞれ連接されている。そして、吸入管５はシェル８の側面、吐出管１３およびインジェクション配管１５はシェル８の上部にそれぞれ設けられている。
【００２４】
また、シェル８の内部には、フレーム３およびサブフレーム１９が固着されている。
フレーム３は、シェル８の内周面の上側に固着され、中心部にクランクシャフト４を軸支するため貫通孔が形成されている。このフレーム３は、揺動スクロール２を支持するとともに、クランクシャフト４を軸受部３ａで回転自在に支持している。なお、フレーム３は、その外周面を焼き嵌めや溶接などによってシェル８の内周面に固定するとよい。
サブフレーム１９は、シェル８の内周面の下側に固着され、中心部にクランクシャフト４を軸支するため貫通孔が形成されている。このサブフレーム１９は、クランクシャフト４を副軸受１９ａで回転自在に支持している。
【００２５】
また、シェル８の内部には、揺動スクロール２の偏心旋回運動中における自転運動を阻止するためのオルダムリング２０が配設されている。このオルダムリング２０は、固定スクロール１と揺動スクロール２との間に配設され、揺動スクロール２の自転運動を阻止するとともに、公転運動を可能とする機能を果たすようになっている。
【００２６】
クランクシャフト４の下側には、オイルポンプ２１が固着されている。オイルポンプ２１は容積型ポンプであり、クランクシャフト４の回転に従い、油溜り１２に保有している冷凍機油をクランクシャフト４の内部に設けられた油通路２２を通して凹状軸受２ｄ、および軸受部３ａに供給する機能を果たすようになっている。
【００２７】
ここで、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機の動作について簡単に説明する。
シェル８に設けられた図示省略の電源端子に通電されると、ステータ７とロータ６とにトルクが発生し、クランクシャフト４が回転する。そして、クランクシャフト４の偏心ピン部４ａに回転自在に嵌合されている揺動スクロール２は偏心旋回運動行い、それに伴って第一ラップ１ｂと第二ラップ２ｂとで形成される圧縮室９の容積を減少させる。この行程により、吸入管５から吸入され圧縮室９に入った冷媒は圧縮され、その温度および圧力が上昇する。
【００２８】
図３は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機が組み込まれた冷媒回路図である。
図３は本発明を適用した液インジェクションサイクルの一例を示しており、冷媒として２，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペン（以下「ＨＦＯ−１２３４ｙｆ」、化学式ＣＦ３−ＣＦ＝ＣＨ２）が充填されている。
たとえば、スクロール圧縮機の吸入温度と吐出温度との差が大きければ、すなわちスクロール圧縮機の吸入側と吐出側との高圧低圧の差圧が大きければ、吐出管１３から排出される冷媒は高温となる。そこで、凝縮器５１の出口から取り出した液冷媒を圧縮室９へインジェクションすることにより、スクロール圧縮機の吐出温度を下げて運転を行う。
【００２９】
高圧の液冷媒は、凝縮器５１から取り出された後、膨張弁５２ａおよび電磁弁５４で絞り膨張率と流量とを制御され、インジェクション配管１５からスクロール圧縮機の内部に入り、固定スクロール１の中を介してインジェクションポート１６を通り、圧縮室９へと導かれ、圧縮途中にある冷媒を冷却する。一方、凝縮器５１の出口から取り出したガス冷媒は、膨張弁５２ｂで絞り膨張率を制御され、蒸発器５３を通り、吸入管５からスクロール圧縮機の内部へと戻り、再び圧縮室９に吸い込まれる。
【００３０】
図４は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の圧縮機構部３５の圧縮過程図である。なお、図４の（ａ）〜（ｆ）は圧縮室９の圧縮過程を６０°毎に示している。
第一圧縮室９ａおよび第二圧縮室９ｂは、揺動スクロール２の偏心旋回運動とともに固定スクロール１の中心１ｄ（後述する図５参照）に向かってそれぞれ容積を減少させながら移動し、冷媒を圧縮する。
図４（ａ）は、固定スクロール１と揺動スクロール２とによって形成される容積の大きい第一圧縮室９ａの、冷媒の吸入が完了したところを示している（閉じ込み完了角度０°）。この時、第一インジェクションポート１６ａは、未だ第一圧縮室９ａと連通していない。
図４（ｂ）は、揺動スクロール２の偏心旋回運動が進み、第一インジェクションポート１６ａが第一圧縮室９ａと一部連通し、インジェクションが開始されている。
【００３１】
図４（ｃ）は、揺動スクロール２の偏心旋回運動がさらに進み、第一インジェクションポート１６ａが第一圧縮室９ａと全て連通し、インジェクションが行われている。
図４（ｄ）は、揺動スクロール２の偏心旋回運動がさらに進み、容積の小さい第二圧縮室９ｂの、冷媒の吸入が完了したところを示している。この時、第二インジェクションポート１６ｂは、未だ第二圧縮室９ｂと連通していない。一方、第一圧縮室９ａは、引き続き第一インジェクションポート１６ａと全て連通しており、インジェクションが行われている。
【００３２】
図４（ｅ）は、揺動スクロール２の偏心旋回運動がさらに進み、第二インジェクションポート１６ｂが第二圧縮室９ｂと一部連通し、インジェクションが開始されている。一方、第一圧縮室９ａは、引き続き第一インジェクションポート１６ａと全て連通しており、インジェクションが行われている。
図４（ｆ）は、揺動スクロール２の偏心旋回運動がさらに進み、第二インジェクションポート１６ｂが第二圧縮室９ｂと全て連通し、インジェクションが本格的に行われている。一方、第一インジェクションポート１６ａは第一圧縮室９ａから閉じ始めている。
そして、揺動スクロール２の偏心旋回運動がさらに進み、再び図４（ａ）の状態に戻ると、第一インジェクションポート１６ａは第一圧縮室９ａから完全に閉じる。第二インジェクションポート１６ｂは引き続き第二圧縮室９ｂと全て連通し、インジェクションを行う。
【００３３】
図５は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の固定スクロール１の拡大図である。
ここで、異なる二つの圧縮室９（第一圧縮室９ａおよび第二圧縮室９ｂ）同士がインジェクションポート１６（第一インジェクションポート１６ａまたは第二インジェクションポート１６ｂ）を介して繋がることを防止する必要がある。そのため、図５に示すように固定スクロール１の中心１ｄに対する、第一インジェクションポート１６ａの径方向の長さｄｉ１および第二インジェクションポート１６ｂの径方向の長さｄｉ２は、揺動スクロール２の第二ラップ２ｂの厚さｔより小さくなるように構成しなければならない。
【００３４】
そうすることにより、一方のインジェクションポート１６が圧縮室９と連通している間、他方のインジェクションポート１６は揺動スクロール２の第二ラップ２ｂによって圧縮室９から完全に閉じられるため、異なる二つの圧縮室９同士がインジェクションポート１６を介して繋がることを防止することができる。
【００３５】
また、低圧側冷媒が密閉容器であるシェル８に作用する場合、固定スクロール１の第一ラップ１ｂと揺動スクロール２の第二台板２ｃとの間には、熱膨張による焼付きを防止するため高さ方向（第一ラップ１ｂの立設方向）に数十μｍの隙間（第一隙間）が形成されている。同様に、揺動スクロール２の第二ラップ２ｂと固定スクロール１の第一台板１ｃとの間にも、高さ方向（第二ラップ２ｂの立設方向）に数十μｍの隙間（第二隙間）が形成されている。
【００３６】
図６は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の圧縮機構部３５の概略図である。
そして、これら隙間をシールするため、図６に示すように固定スクロール側チップシール１７ａを第一ラップ１ｂの先端に、揺動スクロール側チップシール１７ｂを第二ラップ２ｂの先端にそれぞれ取り付け、差圧によって浮上させて隙間をシールしている。
ここで、固定スクロール１の中心１ｄに対する、揺動スクロール側チップシール１７ｂの径方向の厚さＴＩＰは、異なる二つの圧縮室９同士が繋がらないように、第一インジェクションポート１６ａの径方向の長さｄｉ１、および第二インジェクションポート１６ｂの径方向の長さｄｉ２より大きく構成する必要がある。
【００３７】
なお、インジェクションポート１６を１つにした場合、揺動スクロール２が一回転する間に、インジェクションポート１６が順番に２つの圧縮室９をまたいで液冷媒をインジェクションすることになるため、それぞれの圧縮室９にインジェクションする液冷媒の量は少なくなり、吐出温度が上昇する可能性がある。また、インジェクションする液冷媒の圧力を上昇させ、強制的にインジェクションする方法も可能であるが、圧縮室９内の圧力も上昇してしまうため、余分な動力が必要となる。
一方、本実施の形態１のようにインジェクションポート１６を２つとすると、２つの圧縮室９に適切なインジェクション流量を確保することで、吐出温度の上昇を抑えつつスクロール圧縮機の入力増加を防止できる。
【００３８】
図７は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の圧縮室９の圧力線図である。なお、図７中の「ＩＮＪ」は「インジェクション」を意味している。
図７に示すように、液冷媒を圧縮室９にインジェクションすることにより圧力は上昇する。
ここで、本実施の形態１に係るスクロール圧縮機は非対称渦巻構造を有しており、第一圧縮室９ａと第二圧縮室９ｂとで冷媒の吸入完了時の容積および回転角がそれぞれ異なるため、第一圧縮室９ａと第二圧縮室９ｂとで圧力のアンバランスが発生し、揺動スクロール２の挙動は不安定となる。そして、揺動スクロール２の挙動が不安定となると、自転を防止するためのオルダムリング２０や、揺動スクロール２とフレーム３との間のスラスト面に負荷がかかり、信頼性が低下する。
【００３９】
そこで、本実施の形態１では、第二インジェクションポート１６ｂの面積を第一インジェクションポート１６ａの面積より大きくし、第一インジェクションポート１６ａから第一圧縮室９ａへ入る冷媒量（つまり、第一インジェクションポート１６ａのインジェクション流量）より、第二インジェクションポート１６ｂから第二圧縮室９ｂへ入る冷媒量（つまり、第二インジェクションポート１６ｂのインジェクション流量）の方が多くなるように構成している。そして、第一圧縮室９ａに比べて容積が小さく元々の圧力が低い第二圧縮室９ｂの圧力上昇（図７中のＤ→Ｅ）を第一圧縮室９ａの圧力上昇（図７中のＡ→Ｂ）より大きくすることにより、第一圧縮室９ａと第二圧縮室９ｂとで圧力のアンバランスが小さくなり、揺動スクロール２の挙動が安定する。つまり、適切なインジェクション流量を確保することで、余分な仕事をすることなく冷媒を圧縮できるため、スクロール圧縮機の入力を低減する効果が得られる。
【００４０】
一方、第二インジェクションポート１６ｂの面積を第一インジェクションポート１６ａの面積と同じにした場合、第一インジェクションポート１６ａのインジェクション流量と第二インジェクションポート１６ｂのインジェクション流量は同じとなる。そのため、第一圧縮室９ａの圧力（図７中のＣ）と第二圧縮室９ｂの圧力（図７中のＥ）との差は大きいままで、第一圧縮室９ａと第二圧縮室９ｂとで圧力のアンバランスが小さくならないため、揺動スクロール２の挙動は安定しない。
【００４１】
また、第二インジェクションポート１６ｂの面積を第一インジェクションポート１６ａの面積より大きくした場合の方が、両者の面積を同じにした場合に比べ揺動スクロール２の挙動が安定するため、揺動スクロール２に設けられたスラスト軸受の信頼性も向上できる。
【００４２】
なお、一般的には、インジェクション流量はインジェクションポート１６の面積に比例し、また、非対称渦巻構造において、固定スクロール１の第一ラップ１ｂの巻き角（終端角）は、揺動スクロール２の第二ラップ２ｂの巻き角より１８０°程度大きく構成される。そのため、それらを考慮すると、第一インジェクションポート１６ａの面積は、第二インジェクションポート１６ｂの面積に対して、８割〜９割程度の面積とすることが望ましい。これは、固定スクロール１の第一ラップ１ｂの巻き角を、揺動スクロール２の第二ラップ２ｂの巻き角より１８０°程度大きく構成した場合、第一圧縮室９ａの容積は第二圧縮室９ｂの容積の１．１倍〜１．２倍となるためである。
【００４３】
また、本実施の形態１では、液インジェクションサイクルに関して述べてきたが、空気調和機の暖房用途や給湯機において、暖房能力を向上させるガスインジェクションサイクルにおいても同様に本発明を適用することで、圧縮機の入力増加を防止することができる。
【００４４】
実施の形態２．
図８は、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機の圧縮機構部３５の詳細図である。
以下、本実施の形態２について説明するが、実施の形態１と重複するものについては省略し、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。
本実施の形態２では、第一インジェクションポート１６ａの面積と第二インジェクションポート１６ｂの面積は同じであるが、第二インジェクションポート１６ｂの数（２つ）を、第一インジェクションポート１６ａの数（１つ）より多くしている。なお、１つあたりのインジェクションポート１６の面積は同じである。こうすることによっても、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００４５】
さらに、実施の形態１では、第二インジェクションポート１６ｂの面積を第一インジェクションポート１６ａの面積より大きくしているため、インジェクションポート１６を加工するドリルが二種類必要であったが、本実施の形態２では、インジェクションポート１６を加工するドリルが一種類でよいため、加工が実施の形態１より簡易なものとなりコスト低減となる。
なお、本実施の形態２では、第二インジェクションポート１６ｂの数を２つ、第一インジェクションポート１６ａの数を１つとしたが、それに限定されず、第二インジェクションポート１６ｂの数が第一インジェクションポート１６ａの数より多ければ他の数でもよい。
【００４６】
以上のように、実施の形態１および２に係るスクロール圧縮機によれば、第一ラップ１ｂの巻き角を第二ラップ２ｂの巻き角より大きくした非対称渦巻構造にすることによって、従来のＨＦＣ冷媒より地球温暖化係数（ＧＷＰ）の低い冷媒を用いた場合でも、ＨＦＣ冷媒と同等の冷凍能力を確保することができる。
また、固定スクロール１の第一台板１ｃに、第一インジェクションポート１６ａおよび第二インジェクションポート１６ｂが設けられており、第二インジェクションポート１６ｂの面積を第一インジェクションポート１６ａの面積より大きくし、第一インジェクションポート１６ａのインジェクション流量より、第二インジェクションポート１６ｂのインジェクション流量の方が多くなるように構成している。そうすることにより、第一圧縮室９ａと第二圧縮室９ｂとで圧力のアンバランスが小さくなり、揺動スクロール２の挙動が安定する。
つまり、適切なインジェクション流量を確保することで、余分な仕事をすることなく冷媒を圧縮できるため、スクロール圧縮機の入力を低減する効果が得られ、成績係数（ＣＯＰ）の低下を抑制することができる。さらには、揺動スクロール２に設けられたスラスト軸受の信頼性も向上できる。
【００４７】
なお、実施の形態１および２では、冷媒としてＨＦＯ−１２３４ｙｆを用いたが、１，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペン（「ＨＦＯ−１２３４ｚｅ」、化学式ＣＦ３−ＣＨ＝ＣＨＦ）、１，２，３，３，３−ペンタフルオロ−１−プロペン（「ＨＦＯ−１２２５ｙｅ」、化学式ＣＦ３−ＣＦ＝ＣＨＦ）、１，２，３，３−テトラフルオロ−１−プロペン（「ＨＦＯ−１２３４ｙｅ」、化学式ＣＨＦ２−ＣＦ＝ＣＨＦ）、３，３，３−トリフルオロ−１−プロペン（「ＨＦＯ−１２３４ｚｆ」、化学式ＣＦ３−ＣＨ＝ＣＨ２）、などを用いることができる。
【００４８】
また、分子式：Ｃ３ＨｍＦｎ（ただし、ｍおよびｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する。）で表され、かつ分子構造中に二重結合を１つ有する冷媒と混合する冷媒としては、ＨＦＣ−３２（ジフルオロメタン）、ＨＦＣ−１２５（ペンタフルオロエタン）、ＨＦＣ−１３４（１，１，２，２−テトラフルオロエタン）、ＨＦＣ−１３４ａ（１，１，１，２−テトラフルオロエタン）、ＨＦＣ−１４３ａ（１，１，１−トリフルオロエタン）、メタン、エタン、プロパン、二酸化炭素、ヘリウム、１，１，２−トリフルオロエテン（「ＨＦＯ−１１２３」）のうち、少なくとも１つを加えた混合冷媒を用いてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１  固定スクロール、１ａ  吐出ポート、１ｂ  第一ラップ、１ｃ  第一台板、１ｄ  中心、２  揺動スクロール、２ｂ  第二ラップ、２ｃ  第二台板、２ｄ  凹状軸受、３  フレーム、３ａ  軸受部、４  クランクシャフト、４ａ  偏心ピン部、５  吸入管、６  ロータ、７  ステータ、８  シェル、９  圧縮室、９ａ  第一圧縮室、９ｂ  第二圧縮室、１０  弁押さえ、１１  弁、１２  油溜り、１３  吐出管、１４  高圧空間、１５  インジェクション配管、１６  インジェクションポート、１６ａ  第一インジェクションポート、１６ｂ  第二インジェクションポート、１７ａ  固定スクロール側チップシール、１７ｂ  揺動スクロール側チップシール、１９  サブフレーム、１９ａ  副軸受、２０  オルダムリング、２１  オイルポンプ、２２  油通路、３５  圧縮機構部、３６  駆動機構部、５１  凝縮器、５２ａ  膨張弁、５２ｂ  膨張弁、５３  蒸発器、５４  電磁弁。
【図１】
2016042673.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2016042673.tif 000009
【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年10月13日(2016.10.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明に係るスクロール圧縮機は、外郭を構成する密閉容器であるシェルと、前記シェルの内部に設けられ、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、前記シェルの内部へ冷媒をインジェクションするインジェクション配管と、を備え、前記圧縮機構部は、第一台板と第一ラップとを有し前記第一台板の一方の面にインボリュート曲線にならって第一ラップが立設された固定スクロールと、第二台板と第二ラップとを有し前記第二台板の一方の面にインボリュート曲線にならって第二ラップが立設された揺動スクロールと、で構成され、前記第一ラップの巻き角は前記第二ラップの巻き角より大きく、前記第一ラップと前記第二ラップとの間に、半径方向内側へ向かうに従って容積が縮小する圧縮室が複数形成され、前記圧縮室は、第一圧縮室および該第一圧縮室より容積の小さい第二圧縮室を少なくとも有し、前記第一台板には、前記インジェクション配管から前記シェルの内部に入った冷媒が、前記第一圧縮室へ導かれる途中で通過する第一インジェクションポート、および前記インジェクション配管から前記シェルの内部に入った冷媒が、前記第二圧縮室へ導かれる途中で通過する第二インジェクションポートが設けられ、前記第一インジェクションポートのインジェクション流量より前記第二インジェクションポートのインジェクション流量の方が多いものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外郭を構成する密閉容器であるシェルと、
前記シェルの内部に設けられ、冷媒を圧縮する圧縮機構部と、
前記シェルの内部へ冷媒をインジェクションするインジェクション配管と、を備え、
前記圧縮機構部は、
第一台板と第一ラップとを有し前記第一台板の一方の面にインボリュート曲線にならって第一ラップが立設された固定スクロールと、
第二台板と第二ラップとを有し前記第二台板の一方の面にインボリュート曲線にならって第二ラップが立設された揺動スクロールと、で構成され、
前記第一ラップの巻き角は前記第二ラップの巻き角より大きく、前記第一ラップと前記第二ラップとの間に、半径方向内側へ向かうに従って容積が縮小する圧縮室が複数形成され、
前記圧縮室は、第一圧縮室および該第一圧縮室より容積の小さい第二圧縮室を少なくとも有し、
前記第一台板には、前記インジェクション配管から前記シェルの内部に入った冷媒が、前記第一圧縮室へ導かれる途中で通過する第一インジェクションポート、および前記インジェクション配管から前記シェルの内部に入った冷媒が、前記第二圧縮室へ導かれる途中で通過する第二インジェクションポートが設けられ、
前記第一インジェクションポートのインジェクション流量より前記第二インジェクションポートのインジェクション流量の方が多い
スクロール圧縮機。
【請求項２】
前記第二インジェクションポートの面積は、前記第一インジェクションポートの面積より大きい
請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記第二インジェクションポートの数は、前記第一インジェクションポートの数より大きい
請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記第一圧縮室は、前記第一ラップの内向面側と前記第二ラップの外向面側との間に形成された前記圧縮室のうち最外室に形成され、前記第二圧縮室は、前記第一ラップの外向面側と前記第二ラップの内向面側との間に形成された前記圧縮室のうち最外室に形成されている
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】
閉じ込み完了角度を０°としたとき、前記第一インジェクションポートが開口するときの回転角は、前記第二インジェクションポートが開口するときの回転角より大きい
請求項１〜４のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
前記固定スクロールの中心に対する、前記第一インジェクションポートの径方向の長さおよび前記第二インジェクションポートの径方向の長さは、前記揺動スクロールの前記第二ラップの厚さより小さい
請求項１〜５のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項７】
前記第一ラップと前記第二台板との間には、高さ方向に第一隙間が形成されており、前記第二ラップと前記第一台板との間には、高さ方向に第二隙間が形成されており、
前記第一ラップの先端には、前記第一隙間をシールする固定スクロール側チップシールが取り付けられており、前記第二ラップの先端には、前記第二隙間をシールする揺動スクロール側チップシールが取り付けられている
請求項１〜６のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項８】
前記固定スクロールの中心に対する、前記揺動スクロール側チップシールの径方向の厚さは、前記第一インジェクションポートの径方向の長さおよび前記第二インジェクションポートの径方向の長さより大きい
請求項７に記載のスクロール圧縮機。
【請求項９】
前記冷媒は、ｍおよびｎは１以上５以下の整数で、ｍ＋ｎ＝６の関係が成立する分子式：Ｃ３ＨｍＦｎで表され、かつ分子構造中に二重結合を１つ有する単一冷媒、または前記単一冷媒を含む混合冷媒である
請求項１〜８のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項１０】
前記単一冷媒は、２，３，３，３−テトラフルオロ−１−プロペンである
請求項９に記載のスクロール圧縮機。
【請求項１１】
前記混合冷媒は、ジフルオロメタンを含む
請求項９または１０に記載のスクロール圧縮機。
【請求項１２】
前記混合冷媒は、１，１，２−トリフルオロエテンを含む
請求項９〜１１のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【国際調査報告】
2016042673.tif 000011
2016042673.tif 000012
2016042673.tif 000013
2016042673.tif 000014