(57)【要約】【課題】スクロール圧縮機では油注入用ポートは固定スクロールのラップ歯底面に対して垂直方向に設定加工されており、圧縮室に冷却油を注入した際に高速のガス流に押し流されてしまい、十分にガスと冷却油がミキシングされず、ガスと冷却油の熱交換が不十分なため、圧縮機の吐出ガス温度が十分に下がらないという問題があった。本発明は、ガスと冷却油との熱交換を改善することを目的とする。【解決手段】上記本発明の目的は、旋回スクロールと固定スクロールとで冷媒を圧縮する圧縮室を形成し、前記固定スクロールは、前記圧縮室内にガス或いは液体を注入するための注入ポートを有する密閉形スクロール圧縮機において、前記注入用ポートが前記固定スクロールの台板に対して斜めに形成されていることを特徴とする密閉形スクロール圧縮機によって達成される。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
旋回スクロールと固定スクロールとで冷媒を圧縮する圧縮室を形成し、
前記固定スクロールは、前記圧縮室内にガス或いは液体を注入するための注入ポート
を有する密閉形スクロール圧縮機において、
前記注入用ポートが前記固定スクロールの台板に対して斜めに形成されていることを特徴とする密閉形スクロール圧縮機。
【請求項２】
前記密閉形スクロール圧縮機の作動ガスがヘリウムガスであり、前記圧縮室に油が注入されることを特徴とする請求項１記載の密閉形スクロール圧縮機。
【請求項３】
前記密閉形スクロール圧縮機の作動ガスがフロン冷媒であり、前記圧縮室にガス或いは液ないし湿り状態の冷媒が注入されることを特徴とする請求項１記載の密閉形スクロール圧縮機。
【請求項４】
前記注入用ポートの穴径の寸法が、対向する旋回スクロールのラップ厚さの寸法以下であることを特徴とする請求項３記載の密閉形スクロール圧縮機。
【請求項５】
前記注入用ポートの穴径の寸法が、対向する旋回スクロールのラップ厚さの寸法に対して大きいことを特徴とする請求項２記載の密閉形スクロール圧縮機。
【請求項６】
注入するガス或いは液体が、前記固定スクロールの歯底から、前記圧縮室を形成する前記固定スクロールラップの側壁部に向かって斜めに噴射するように、前記注入用ポートが前記台板に対して斜めに形成されていることを特徴とする請求項１記載の密閉形スクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、密閉形スクロール圧縮機に係り、特に冷凍・空調用およびヘリウム用の密閉形スクロール圧縮機に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、旋回スクロールと固定スクロールとで冷媒を圧縮する圧縮室を形成し、前記固定スクロールは、前記圧縮室内にガス或いは液体を注入するための注入ポートを有する密閉形スクロール圧縮機が知られている。
【０００３】
特許文献１のスクロール圧縮機は、空気，冷媒等の気体を圧縮するものであり、筒状のケーシングと、このケーシングの端面を閉塞するようにケーシングに固着して設けられ、鏡板に渦巻状のラップが立設された固定スクロールと、ケーシング内に位置して駆動軸に旋回自在に設けられ、鏡板には固定スクロールのラップと重なり合って旋回する間に複数の圧縮室を形成する渦巻状のラップが立設された旋回スクロールとからなっている。
【０００４】
そして、固定スクロールの鏡板には半径方向に離間して２箇所の油噴射口が穿設され、各油噴射口の半径方向間隔は旋回スクロールのラップ部歯厚と等しいか、または若干大となるように設定されている。各油噴射口は１箇所の油供給口に連通されている。また、中心部側の油噴射口は、旋回スクロールのラップが固定スクロールのラップの外側に接触した状態で旋回外側圧縮室と連通するように設置されている。
【０００５】
また、従来の密閉形スクロール圧縮機として、特許文献２に開示されたヘリウム用密閉形スクロール圧縮機がある。この密閉形スクロール圧縮機は、密閉容器内に、圧縮機部とこの圧縮機部を駆動する電動機部とを収納して配置している。
【０００６】
この圧縮機部は、円板状鏡板に渦巻状のラップを立設した固定スクロールと円板状鏡板に渦巻状のラップを立設した旋回スクロールとをこれらのラップを互いに内側にして噛み合わせ、旋回スクロールをクランク軸の偏心部に係合し、旋回スクロールを自転することなく固定スクロールに対し旋回運動させ、固定スクロールには中心部に開口する吐出口と外周部に開口する吸入口を設け、吸入口よりヘリウムガスを吸入し、固定スクロール及び旋回スクロールにて形成される圧縮室を中心に移動させ容積を減少してヘリウムガスを圧縮して吐出口より吐出するように構成している。
【０００７】
また、圧縮機部は、圧縮途中の圧縮室に流体を注入するインジェクション管を密閉容器を貫通して固定スクロールのラップ歯底面に設けた１つの油注入用ポートに接続した油注入機構部を備えている。そして、この油注入用ポートの径は旋回スクロールのラップ幅より大きく設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実公平１−１７６６９号公報
【特許文献２】特開２００４−２３２４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したスクロール圧縮機では油注入用ポートは固定スクロールのラップ歯底面に対して垂直方向に設定加工されており、圧縮室に冷却油を注入した際に高速のガス流に押し流されてしまい、十分にガスと冷却油がミキシングされず、ガスと冷却油の熱交換が不十分なため、圧縮機の吐出ガス温度が十分に下がらないという問題があった。
【００１０】
例えば、圧縮室に固定スクロールのラップ歯底面に対して垂直方向に冷却油をある量注入した際にガスと冷却油の熱交換が不十分なために、ガスの温度が上昇し、固定スクロール及び旋回スクロールが過大な熱膨張をする。すると、互いが摩耗し合い、動力損失が発生して消費電力の増加を招く。
【００１１】
また、例えば、圧縮室に固定スクロールのラップ歯底面に対して垂直方向に冷却油をある量注入した際にガスと冷却油の熱交換が不十分なため、ヘリウムガスを冷却するよう更に多くの冷却油を注入する必要がある。この場合には圧縮動力の増加による消費電力の増加を招く。
【００１２】
さらに、冷却油の注入量が増加したとき、旋回スクロールのラップが注入用ポートを塞ぐとすれば油撃現象が発生し、油配管系の配管振動と配管応力の増大、延いては圧縮機騒音及び圧縮機全体の振動の増大を招く。
【００１３】
つまり、ガスと冷却油との熱交換を改善することで、以上の問題についても改善することができる。
【００１４】
そこで、本発明は、ガスと冷却油との熱交換を改善することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記本発明の目的は、
旋回スクロールと固定スクロールとで冷媒を圧縮する圧縮室を形成し、
前記固定スクロールは、前記圧縮室内にガス或いは液体を注入するための注入ポート
を有する密閉形スクロール圧縮機において、
前記注入用ポートが前記固定スクロールの台板に対して斜めに形成されている
ことを特徴とする密閉形スクロール圧縮機
によって達成される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ガスと冷却油との熱交換の程度をより高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】圧縮機の全体構成を示す縦断面図。
【図２】図１の固定スクロールの平面図。
【図３】図２の固定スクロールの縦断面図。
【図４】図１の旋回スクロールの平面図。
【図５】図４の旋回スクロールの縦断面図。
【図６】図７のＡ１−Ａ２結線での断面を吸込側から見た図。
【図７】図１の固定スクロールと旋回スクロールを組み合わせた状態を示す平面断面図。
【図８】図７に対して旋回スクロールをさらに回転させたときの平面断面図。
【図９】第１実施形態における旋回外側圧縮室及び旋回内側圧縮室の吸入容積とクランク軸回転角と関係を説明する図。
【図１０】本発明の第２実施形態の固定スクロールと旋回スクロールを組み合わせた状態を示す平面断面図。
【図１１】図１０のＡ３−Ａ４結線での断面を吸込側から見た図。
【図１２】ヘリウム用密閉形スクロール圧縮機を備えた冷凍装置の全体構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の複数の実施形態について図を用いて説明する。各実施形態の図における同一符号は同一物または相当物を示す。
【００１９】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１から図１２を用いて説明する。
【００２０】
図１２において、冷凍装置３００は、縦型タイプのヘリウム用密閉形スクロール圧縮機１００（以下、適宜、圧縮機１００と略す。）と、冷凍機１１０とを備えて構成される。圧縮機１００と冷凍機１１０とは、配管１２０，１３０を介して接続されることにより、作動冷媒を循環させる冷凍サイクル１４０を構成する。冷凍サイクル１４０には、ガス冷却器１５０，油分離器１６０，油吸着器１７０が配設されている。また、油分離器１６０から油吸着器１７０及び冷凍機１１０をバイパスして圧縮機１００に油を戻す配管１８０が設けられている。このような冷凍サイクル１４０の作動冷媒としてはヘリウムガスが用いられる。
【００２１】
一方、圧縮機１００には、圧縮機１００内の潤滑油を外部に抜き出して冷却し、再び圧縮機１００に戻して循環させる油インジェクション回路１９０が設けられている。油インジェクション回路１９０には、油冷却器２００，油流量調整弁２１０を備え、これらを配管２２０，２３０で接続することにより構成される。この油インジェクション回路１９０は、圧縮機１００内の底部に溜まる潤滑油２３と連通する油取り出し管３０と、圧縮機１００の圧縮室８に連通する油インジェクション管３１との間に接続されている。
【００２２】
密閉容器１の底部に溜められた潤滑油２３は、密閉容器１の内部空間の吐出圧力によって油取り出し管３０から外部に取り出され、配管２２０を介して油冷却器２００に導かれ、ここで外部空気により冷却された後、油流量調整弁２１０，配管２３０を経て油インジェクション管３１に至るという油配管経路を流れる。油インジェクション管３１内の油は、油注入用ポート２２（図１参照）を経て圧縮機１００の圧縮室８に注入されることにより、圧縮機１００内に戻される。
【００２３】
一方、圧縮機１００から吐出管２０を通して吐出されたヘリウムガスは、配管３１０を介してガス冷却器１５０に流入し、ここで冷却された後、配管３２０を介して油分離器１６０に導かれる。ここで油がある程度分離されたヘリウムガスは、配管３３０を介して油吸着器１７０に流入し、さらに油の残分が分離された後、配管１３０を介して冷凍機１１０に導入される。冷凍機１１０に導入されたヘリウムガスは、その内部で断熱膨張されることにより冷熱源となる。冷凍機１１０から吐出されたヘリウムガスは、配管１２０，吸入配管３４０を通り、常温の吸入ガスとして圧縮機１００に直接戻される。ここで、吸入配管３４０には、配管１８０が接続されており、油分離器１６０で分離された油が戻されるようになっている。
【００２４】
次に、図１を主に参照しながら圧縮機１００の全体構成について説明する。圧縮機１００は、縦長の密閉容器１の中に、圧縮機部４と電動機となるモータ部３とを上下に配置して収納している。密閉容器１は、上蓋２ａと筒状のケーシング部である胴部２ｂと底部２ｃとを組み合わせて構成される。圧縮機部４は、固定スクロール５と旋回スクロール６とを互いに噛み合わせることで、密閉空間となる圧縮室８を形成している。なお、本実施例では、いわゆる非対称ラップ型のスクロール圧縮機が対象である。
【００２５】
固定スクロール５は、円板状の鏡板５ａと、これに直立したインボリュート曲線あるいはこれに近似の曲線に形成されたラップ５ｂとからなり、その中心部に吐出口１０、外周部に吸入口１５を備えている。この吸入口１５は、吸入管１７に連通される第１の吸入口１５ａと、この吸入口１５ａに連通される第２の吸入口１５ｂとからなっている（図２及び図３参照）。なお、吸入管１７と固定スクロール５との間には高圧部と低圧部とをシールするＯリング５３が設けられている。
【００２６】
旋回スクロール６は、円板状の鏡板６ａと、これに直立し、固定スクロールのラップ５ｂと同一形状に形成されたラップ６ｂと、鏡板６ａの反ラップ面に形成されたボス部６ｃとからなっている。フレーム７の中央部に主軸受４０が形成され、その主軸受４０にクランク軸１４が支承されている。クランク軸先端の偏心軸１４ａは、ボス部６ｃに旋回運動が可能なように挿入されている。
【００２７】
固定スクロール５はフレーム７に複数本のボルトによって固定されている。旋回スクロール６はオルダムリング及びオルダムキーよりなるオルダム機構３８によってフレーム７に支承され、固定スクロール５に対して自転しないで旋回運動をするように形成されている。クランク軸１４にはモータ軸１４ｂが一体に連設され、このモータ軸１４ｂがモータ部３に直結されている。
【００２８】
ヘリウムガスを冷却する油を供給する油インジェクション管３１は、密閉容器１の上蓋２ａを貫通して固定スクロール５の鏡板５ａに設けた油注入用ポート２２に連通するように設けられている。この油注入用ポート２２は、旋回スクロール６に対向して開口している。ヘリウムガスを密閉容器１内に吸入する吸入管１７は、密閉容器１の上蓋２ａを貫通して固定スクロール５の吸入口１５に接続されている。
【００２９】
密閉容器１内は、固定スクロール５の吐出口１０が開口する吐出室１ａとモータ室１ｂとがフレーム７によって上下に区画して形成されている。吐出室１ａは固定スクロール５及びフレーム７の外縁部の第一通路１８ａ，１８ｂを介してモータ室１ｂと連通され、モータ室１ｂは密閉容器１の胴部２ｂを貫通する吐出管２０と連通されている。
【００３０】
吐出管２０は第１流路１８ａ，１８ｂの位置に対してほぼ反対側の位置に設置されている。モータ室１ｂは、ステータ３ａの上部空間１ｂ１とステータ３ａの下部空間１ｂ２とに区分され、この空間１ｂ１，１ｂ２を連通するように、ステータ３ａと胴部２ｂの内壁面２ｍとの間に油とガスの流路部となる通路２５ｂ，２５ｃが形成されている。また、モータエアーギャップの隙間２５ｇも通路となり、この隙間２５ｇを介して上部空間１ｂ１と下部空間１ｂ２とが連通されている。なお、旋回スクロール６の旋回運動に伴い生じる遠心力を相殺するために、バランスウェイト９ａと副バランスウェイト９ｂとがクランク軸１４とロータ３ｂとに設けられている。
【００３１】
このような容器内部の空間１ｂ１，１ｂ２のガスと冷却油の混合体の流れによって、例えば６０℃〜７０℃の比較的低温なインジェクション油によるモータ部３への直接冷却が可能となる。ガス中の油は、上部空間１ｂ１において、ガスから分離されて下方の第二通路２５ｂを介して周囲部材を冷却しながら流下する。
【００３２】
旋回スクロール６の鏡板６ａの背面には、圧縮機部４とフレーム７で囲まれた空間３６（以下、中間圧室３６という。）が形成されている。この中間圧室３６には旋回スクロール６の鏡板６ａを貫通する中間圧穴６ｄを介して吸入圧力と吐出圧力との中間の圧力が導入され、旋回スクロール６を固定スクロール５に押付ける軸方向の付与力が与えられる。
【００３３】
ヘリウムガスと分離された油は潤滑油２３として密閉容器１の底部に溜められる。この潤滑油２３は、密閉容器１の内部空間の高圧の圧力（吐出圧力）と中間圧室３６の中間圧力との差庄により、油吸上管２７へ吸い上げられた後、クランク軸１４内の中央穴１３を上昇し、中央穴１３の上端から旋回軸受３２へ給油されると共に、横穴５１を介して副軸受３９，主軸受４０へ給油される。旋回軸受３２，主軸受４０へ給油された潤滑油２３は、中間圧室３６，中間圧穴６ｄを通じてスクロールラップで形成される圧縮室８へ注入され、ここで圧縮ガスと混合され、ヘリウムガスと共に吐出室１ａへ吐出される。なお、密閉容器１の底部に溜められた潤滑油２３の油面上にはフォーミング防止用油板４７が設けられ、圧縮機１００の起動時に発生する潤滑油２３のフォーミング現象を防止するようになっている。
【００３４】
密閉容器１の底部には、潤滑油２３を器外へ取り出す油取り出し管３０が設けられている。密閉容器１の底部に溜められた潤滑油２３は、密閉容器１の内部空間の高圧圧力（吐出圧力）と圧縮途中の圧縮室８の圧力（吐出圧力よりも低い圧力）との差圧により、油取り出し管３０の流入部３０ａから油取り出し管３０内に流入する。この潤滑油２３は冷却器２００にて適宜冷却された後、油インジェクション管３１及び油注入用ポート２２を経て圧縮室８へ注入される。
【００３５】
このようにして圧縮室８へ注入された油は、圧縮室８内においてヘリウムガスの冷却作用及びスクロールラップ先端部等の摺動部を潤滑する役目を果す。そして、この油は作動ガスと共に、吐出口１０より吐出室１ａへ吐出され、下方のモータ室１ｂへと移動する。
【００３６】
次に、図２及び図３を主に参照しながら、固定スクロール５の構成について説明する。
【００３７】
固定スクロール５は、上述したように、円板状の鏡板５ａと、これに直立したラップ５ｂとからなり、その中心部に吐出口１０、外周部に吸入口１５（１５ａ，１５ｂ）を備えている。ラップ５ｂは、ラップ終端部の点５８，５９までそれぞれインボリュート曲線のラップ外周面５６２，ラップ内周面５６１を形成し、吸入室５ｆにおいて吸入口１５と接続されている。Ｏｋは座標中心点であり、Ｘｋ，Ｙｋは座標軸を表している。
【００３８】
点５３と５４は圧縮室８を形成する最外周部の接点位置を示す。即ち、点５３と点５４は、旋回スクロール６のラップ終端部がラップ外周面５６２及びラップ内周面５６１にそれぞれ接触して圧縮室８を形成する際の接点位置となる。
【００３９】
旋回スクロールラップ外側曲線６６１と固定スクロールラップ内側曲線５６１とにより形成される旋回外側圧縮室８ａ側の行程容積Ｖｔｈｓは、旋回スクロールラップ内側曲線６６２と固定スクロールラップ外側曲線５６２とにより形成される旋回内側圧縮室８ｂ側の行程容積Ｖｔｈｋに対して増大する。固定スクロールラップ内側曲線５６１の旋回外側圧縮室８ａを形成する最外周部の接点位置となる点５４は、従来技術に対してπrad分の巻き角度を延長している。
【００４０】
ラップ始端部（最内周部）の点５１と点５２は、円弧半径Ｒｋ１により滑らかに接続されている。また内側曲線５６１のラップ始端部側の点５５は、点５２と円弧半径Ｒｋ２の凹部形状により滑らかに接続されている。５ｋは鏡板５ａ面に設けた潤滑のためのリング状油溝であり、５ｐ，５ｒは鏡板５ａ面に設けた潤滑のための円弧状油溝である。
【００４１】
固定スクロール５の歯溝寸法（図２のＤｔ寸法）は次の式（１）で与えられる。
【００４２】
2012219791.tif 000003
【００４３】
次に、図４及び図５を主に参照しながら、旋回スクロール６の構成について説明する。
【００４４】
旋回スクロール６は、上述したように、円板状の鏡板６ａと、これに直立したラップ６ｂとからなり、ラップ終端部６ｋの点６４，点６５までそれぞれインボリュート曲線のラップ内周面６６２とラップ外周面６６１を形成している。点６４と点６５は円弧半径Ｒｓ３にて滑らかに接続されている。ラップ端部６ｎの点６１と点６２及び点６３とは、円弧半径Ｒｓ１の凸部形状と円弧半径Ｒｓ２の凹部形状とで滑らかに接続されている。なお、Ｏｓは座標中心点であり、Ｘｓ，Ｙｓは座標軸である。
【００４５】
溝６ｍは、固定スクロール５の吐出口１０と対向する位置に設けられ、吐出口１０と同等の大きさになる凹部で形成されている。
【００４６】
旋回スクロール６において、鏡板部６ａを軸方向に貫通する単一の中間圧穴６ｄと、鏡板６ａ内に軸中心方向に設けた放射状の横穴６ｈとこれに連通してラップ方向に開口する軸方向の排油穴６ｆとからなる単一の排油機構とを備え、中間圧穴６ｄと排油穴６ｆの開口部を外側曲線６６１に沿った位置に配置している。中間圧穴６ｄは、圧縮室８ａ，８ｂが圧力的にπradずれた構成のために、旋回スクロール６の内側曲線６６２に沿った位置に設定していない。内側曲線６６２に沿った位置に設定すると、更にπrad内側の位置となるように穴６ｄ，６ｆを旋回軸受側方向に位置するようになり、穴加工が難しくなるという加工上の弊害が発生するためである。
【００４７】
次に、図１〜図３，図６，図７を主に参照しながら、油注入機構部について説明する。
【００４８】
圧縮機本体の冷却及びヘリウムガスの断熱圧縮時の発生熱による温度上昇を冷却すること及びラップ間の摺動部の潤滑とシールのために、冷却用の油インジェクション構造を備えている。冷却用液体として油を使用する油注入用ポート２２が鏡板５ａに設けられている。この油注入用ポート２２の固定スクロールラップ歯溝底面側の開口部を油注入用ポート開口部２２ａとし、油インジェクション管３１との接続側の開口部を油注入用ポート開口部２２ｂとする。これによって、旋回外側圧縮室８ａ及び旋回内側圧縮室８ｂのそれぞれのガスと冷却油の流れを乱すことによってミキシング機能を促進させ、ガスと冷却油の熱交換機能を高めることができる。この作用によって、必要な冷却油の注入量を低減できる。
【００４９】
一方、圧縮機内での冷却効果を高めることによって圧縮室間の内部漏れ、再圧縮動力が低減できる効果をもたらす。このため、ガスと冷却油の圧縮動力の低減が図られ、圧縮機全体の消費電力の低減ができる。また、熱交換機能が高まることで固定スクロール５と旋回スクロール６の過大な熱膨張を防止して、摺動による固定スクロールラップ５ｂと旋回スクロールラップ６ｂの磨耗を防止できることになる。
【００５０】
油注入用ポート２２は、旋回スクロール外側曲線６６１と固定スクロール内側曲線５６１とで形成する旋回外側圧縮室８ａ及び旋回スクロール内側曲線６６２と固定スクロール外側曲線５６２とで形成する旋回内側圧縮室８ｂへ油を注入するものであり、ラップ歯溝底面５ｍの溝幅に対してほぼ中央の位置に設けられている。
【００５１】
そして、油注入用ポート開口部２２ａは固定スクロール外側曲線５６２側の側壁部に進向するように、油注入用ポート２２の中心線Ｚｋをラップ歯溝底面５ｍに対して固定スクロール内側曲線５６１側へ角度θ１（約６０度）斜め方向に噴射する形状である。また、油注入用ポート２２の流路長さＬ５を適切な長さに設定している。
【００５２】
油インジェクション管３１と固定スクロール５との間には、高圧室である吐出室１ａと圧縮室８との間をシールするためのＯリング３１ｅが設けられている。また、油注入用ポート２２の穴径Φｄ１はラップ厚さｔと同等もしくはそれより大きく設定されている。この構造により、図６に示すように、旋回内側圧縮室８ｂに注入された油は流路抵抗によって生じるガスの低速領域Ｔ１（点線範囲）となる固定スクロール外側曲線５６２側の側壁部を沿って旋回スクロールの歯溝底面へと移動し、ガスと冷却油との流れを乱し、ミキシング機能を促進させるので、ガスと冷却油の熱交換の程度を高めることが可能となる。
【００５３】
そして、上述したように消費電力の低減と圧縮機の信頼性の向上が図られるものである。さらに、ガスと冷却油の熱交換を高めることは冷却油注入時における注入量の低減により油撃現象を更に防止できるので、油配管系の配管振動と配管応力の低減と圧縮機騒音及び圧縮機全体の振動を低減できる効果が得られる。
【００５４】
油注入用ポート２２の位置は、点５ｊ（図２参照）に対してスクロールラップ巻き角度にして、約２×πrad分だけ内側の位置に設定している。これらの位置に設定することにより、ヘリウムガスの吸入行程が終了した直後に、油注入作用（油インジェクション）を行うために、旋回外側圧縮室８ａ及び旋回内側圧縮室８ｂでのインジェクション油の注入による加熱作用を低減せしめ、圧縮機の体積効率の向上効果が得られる。
【００５５】
油インジェクション管３１はエルボ構造となっている。油インジェクション管３１は、密閉容器１の上蓋２ａを貫通して固定スクロール５の鏡板５ａに設けた油注入用ポート２２に連通している。
【００５６】
次に、図７〜図９を主に参照しながら、圧縮機部４について説明する。
【００５７】
旋回スクロール６が旋回を始めると、旋回スクロール６と固定スクロール５との接触点が中心部に向かって移動する。このとき、図７及び図８に示すように、旋回スクロール６のラップ端部６ｎのラップ外周面６６１と固定スクロール５のラップ内周面６６２とで囲まれる空間には旋回外側圧縮室８ａが形成され、旋回スクロール６のラップ内周面６６２と固定スクロール５のラップ外周面５６２とで囲まれる空間には旋回内側圧縮室８ｂが形成される。旋回外側圧縮室８ａ，旋回内側圧縮室８ｂは、中心部に向かって順次容積を縮小して移動し、その結果、吸入口１５から吸い込まれた低圧のヘリウムガスが圧縮されて吐出口１０から密閉容器１内の空間１ａに吐出される。
【００５８】
ここで、旋回外側圧縮室８ａの吸入容積と旋回内側圧縮室８ｂの吸入容積は、交互に増減する関係、つまり、一方が増大すると他方が減少するように変化する。
【００５９】
旋回外側圧縮室８ａにて設定される設定容積比Ｖｒｓは、下記式（２）により定義される。ここで、設定容積比Ｖｒｓとは、旋回外側圧縮室８ａの行程容積Ｖｔｈｓを圧縮室８の吐出行程直前の旋回外側圧縮室８ａ側の最内室の容積Ｖｄ１で除した値を意味する。
【００６０】
2012219791.tif 000004
【００６１】
一方、旋回内側圧縮室８ｂにて設定される設定容積比Ｖｒｋは、下記式（３）により定義される。ここで、設定容積比Ｖｒｋとは、旋回内側圧縮室８ｂの行程容積Ｖｔｈｋを圧縮室の吐出行程直前の旋回内側圧縮室８ｂ側の最内室の容積Ｖｄ１で除した値を意味する。
【００６２】
2012219791.tif 000005
【００６３】
旋回外側圧縮室８ａと旋回内側圧縮室８ｂの行程容積は、その幾何学的形状により、Ｖｔｈｓ＞Ｖｔｈｋの関係となる。なお、旋回スクロール６の６ｍは、固定スクロール５側の吐出口１０と同等の大きさになる凹部の溝形状である。
【００６４】
また、旋回外側圧縮室８ａの設定容積比Ｖｒｓと旋回内側圧縮室８ｂの設定容積比Ｖｒｋとをほぼ同等に設定せしめるものである。
【００６５】
図４のラップ終端部の位置６ｋがラップ巻き終わり角度λ1sとλ1kとなり、ラップ端部６ｎの位置が上記のラップ巻き始め角度λSSとλSkとなる。歯溝寸法（図４のＤｔ寸法）は固定スクロールラップと同様に次の式（４）で与えられる。
【００６６】
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【００６７】
前記のＤｔ寸法とＲｓ２寸法またはＲｋ２寸法とは、ほぼ、Ｄｔ＝Ｒｓ２×２.０またはＤｔ＝Ｒｋ２×２.０の関係となっている。
【００６８】
ここで、旋回外側圧縮室８ａの吸入容積が最大となるときの状態と、旋回内側圧縮室８ｂの吸入容積が最大となるときの状態について、図７，図８を用いて説明する。
【００６９】
図７に示すように、旋回外側圧縮室８ａの吸入容積が最大となるときには、旋回スクロール６の終端部のラップ外周面６６１が固定スクロール５のラップ内周面５６１と接触し、このとき点６５と点５４は接触する。図７は旋回外側圧縮室８ａの最大密閉容積を形成するタイミング時となる吸い込み完了時の状態である。点６５が点５４と重なった状態で、油注入用ポート開口部２２ａは旋回スクロールラップ歯先部に塞がれた状態の位置関係となる。
【００７０】
これに対し、図８に示すように、旋回内側圧縮室８ｂの吸入容積が最大となるときには、旋回スクロール６の終端部のラップ内周面６６２が固定スクロール５のラップ外周面５６２と接触し、このとき点６４と点５３は接触する。図８は、旋回内側圧縮室８ｂの最大密閉容積を形成するタイミング時となる吸い込み完了時の状態である。この後、クランク軸が１８０度旋回すると、図７の状態に移行することになる。
【００７１】
係る位置関係とすることにより、旋回外側圧縮室８ａと旋回内側圧縮室８ｂへの作動室内のガス冷却機能とシール機能の両面をほぼ均等に機能せしめることができる。また、両圧縮室の圧縮効率（図示効率）を同等に向上できるものである。
【００７２】
本実施形態では、固定スクロール５において、旋回スクロール６の終端部との接点位置となる点５３，５４の巻き角度（巻き終わり角度）を、点５３の巻き角度に対して点５４の巻き角度をπrad延長させるとともに、旋回スクロール６において、点６４，６５の巻き角度（巻き終わり角度）を固定スクロール５の点５４の巻き角度と一致させるように、スクロールラップの形状を形成している。
【００７３】
図９に、本実施形態における旋回外側圧縮室８ａと旋回内側圧縮室８ｂの吸入容積とクランク軸の回転角との関係を示す。本実施形態のスクロールラップの形状によれば、旋回外側圧縮室８ａの吸入容積が最大となる吸い込み完了のタイミングはＢ点であり、旋回内側圧縮室８ｂの吸入容積が最大となる吸い込み完了のタイミングはＡ点となる。このため、両圧縮室８が最大容積となるタイミングは１８０度の回転位相差を生じることになり、吸い込み完了のタイミングは、クランク軸１４の１回転中で２回となる。
【００７４】
本実施形態では、旋回外側圧縮室８ａ，旋回内側圧縮室８ｂが圧力的にπradずれた構成のために、中間圧穴６ｄと排油穴６ｆを旋回スクロール６の内側曲線６６２に沿った位置に配置していない。内側曲線６６２に沿った位置に配置すると、更にπrad内側の位置となるように、中間圧穴６ｄ，排油穴６ｆを旋回軸受け方向に配置しなければならず、穴加工が難しくなるという加工上の弊害が生じるためである。中間圧穴６ｄ，排油穴６ｆの位置は、実用的には、おおよそ次の式（５）〜（７）の位置となる。
【００７５】
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【００７６】
中間圧穴６ｄの旋回外側圧縮室８ａに開口する開口部は、旋回スクロール６のラップ外周部の吸入室５ｆに間欠的に連通する連通角度をΔλｄ（１.０〜１.５rad）とし、更に、排油穴６ｆは、０.５rad分、吸入室５ｆに間欠的に連通するようにする。これにより、横穴６ｈと排油穴６ｒとからなる排油機構は、旋回スクロール６の外周部に溜まった油を圧力差により圧縮室８側に逃がし、その外周部での油撹拌動力を低減することができるため、圧縮機のモータの消費電力を軽減することができる。
【００７７】
すなわち、ヘリウムガスは油の中に溶け込まないため、ヘリウム用密閉形スクロール圧縮機においては、例えば、油の粘度は約２０ｃＳｔであるのに対し、ヘリウムガスを用いない冷凍・空調用のスクロール圧縮機においては、作動ガスが油の中に溶け込み希釈されるため、例えば、油粘度が約１０ｃＳｔまで低下する。そして、旋回スクロール６の外周部において油撹拌動力の大きさは油粘度に比例して大きくなるため、圧縮機１００の油撹拌動力は、本実施形態の排油機構がない場合、約２倍の撹拌損失動力を生じることになる。したがって、ヘリウム用密閉形スクロール圧縮機においては、このような大きな油撹拌動力を低減するために、本実施形態の排油機構が必要である。
【００７８】
このように排油穴６ｆが吸入室５ｆと間欠的に連通するようになると、吸入室５ｆは最も低い吸入圧力であるため、旋回スクロール６の外周部の圧力（中間圧力）と吸入室５ｆの圧力との差圧により、旋回スクロール６の外周部に溜まった油を圧縮室８側に逃がしやすくなり、油撹拌動力の低減が容易になる。
【００７９】
また、本実施形態では、図７に示すように、旋回スクロール６のラップ終端部の外周面が固定スクロールの内周面と接して点６５と点５４が重なったときに、旋回スクロール６のラップ歯先部が油注入用ポート開口部２２ａのほぼ中央に位置するように設定している。更に、クランク軸が１８０度回転し、図８に示すように、旋回スクロール６のラップ終端部の内周面が固定スクロールの外周面と接して点６４と点５３が重なったときに、図７と同様、旋回スクロール６のラップ歯先部が油注入用ポート開口部２２ａのほぼ中央に位置するように設定している。
【００８０】
このような位置関係とすることにより、旋回外側圧縮室８ａと旋回内側圧縮室８ｂに対してガス冷却機能とシール機能の両方をほぼ均等に機能させるとともに、両圧縮室８の圧縮効率を同等に向上させることができる。
【００８１】
また、油注入用ポート開口部２２ａは、吸入完了寸前までに旋回スクロール６のラップ外周側の吸入室５ｆと間欠的に連通し、クランク軸１４の１回転中に吸い込み工程が１８０度の位相を変えて２回行われる。すなわち、中間圧穴６ｄと排油穴６ｆは、図７の状態では下流側に位置する油注入用ポート２２と圧縮室８を介して連通していないが、図８の状態になると、旋回外側圧縮室８ａを介して連通する。そして、油注入用ポート２２は中間圧穴６ｄ及び排油穴６ｆと間欠的に連通する位置に配置されている。これにより、圧縮室８に溜まった油の起動初期時における油圧縮を未然に防止する機能を持たせることができる。また、吸入室５ｆにて油溜まりを効果的に排出できるため、吸入室５ｆでの油撹拌損失の低減作用が得られるというヘリウム用密閉形スクロール圧縮機の固有の効果がある。
【００８２】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図１０，図１１を用いて説明する。
【００８３】
この第２実施形態は、次に述べる点で第１実施形態と相違するものであり、その他の点については第１実施形態と基本的には同一であるので、重複する説明を省略する。
【００８４】
この第２実施形態では、油注入用ポート開口部２２ａは冷却油が固定スクロール内側曲線５６１側の側壁部に進行するように、油注入用ポート２２の中心線Ｚｋをラップ歯溝底面５ｍに対して固定スクロール外側曲線５６２側へ角度θ２（約６０度）斜め方向に噴射する形状である。この構造により、旋回外側圧縮室８ａに注入された油は流路抵抗によって生じるガスの低速領域Ｔ２（点線範囲）である固定スクロール内側曲線５６１側の側壁部を沿って旋回スクロールの歯溝底面へと移動し、ガスと冷却油の流れを乱し、ミキシング機能を促進させ、ガスと冷却油の熱交換機能を高めることが可能となる。そして、第１実施形態と同様に消費電力の低減と圧縮機の信頼性の向上が図られるものである。さらに、ガスと冷却油の熱交換を高めることは冷却油注入時における注入量の低減により油撃現象を更に防止できるので、油配管系の配管振動と配管応力の低減と圧縮機騒音及び圧縮機全体の振動を低減できる効果が得られる。
【００８５】
（第３実施形態）
上述した実施形態では、非対称ラップを適用した圧縮機について説明したが、対称ラップ形状のスクロール圧縮機においても、本発明の適用となるもので同様の作用効果が得られるものである。
【００８６】
上述した実施形態では、作動ガスがヘリウムガスであって冷却媒体として油を注入する圧縮機について説明したが、本発明は、フロンガス冷媒を使用する冷凍・空調用スクロール圧縮機に対しても、冷却用インジェクション配管構造および固定スクロール側に設けた冷却のための液冷媒あるいは湿り状態の冷媒注入用構造としても適用できるものである。具体的には、作動ガスがフロン冷媒ガス、例えば、Ｒ２２，Ｒ４１０Ａ，Ｒ４０４Ａ冷媒等の場合においては、冷却用液体が高圧フロン用液冷媒であり、あるいは圧縮室にガス或いは液冷媒ないし湿り状態のフロン冷媒が注入される圧縮機構造であることを特徴とするものである。
【００８７】
以上のとおりであり、各実施例は、旋回外側圧縮室及び旋回内側圧縮室のそれぞれのガスと冷却油の流れを乱すことによってミキシング機能を促進させ、ガスと冷却油の熱交換機能を高め、つまり、熱交換の程度をより高めることができる。そして、冷却に必要な最小インジェクション量を注入できる構造によって、消費電力の低減ができ、しかも油配管系の配管振動と配管応力の低減と圧縮機騒音及び圧縮機全体の振動の低減による圧縮機の信頼性の向上ができる。
【００８８】
また、旋回外側圧縮室及び旋回内側圧縮室のそれぞれのガスと冷却油の流れを乱すことによってミキシングを促進させ、ガスと冷却油の熱交換を高めると共に、圧縮動力の低減と消費電力の低減ができる。
【符号の説明】
【００８９】
１  密閉容器
１ａ  吐出室
１ｂ，１ｂ１，１ｂ２  モータ室
２ｂ  ケーシング部
３  モータ部
４  圧縮機部
５  固定スクロール
５ａ，６ａ  鏡板
５ｂ，６ｂ  ラップ
５ｆ  吸入室
６  旋回スクロール
６ｎ  ラップ端部
７  フレーム
８  圧縮室
８ａ  旋回外側圧縮室
８ｂ  旋回内側圧縮室
１０  吐出口
１４  クランク軸
１４ａ  偏心軸
１５，１５ａ，１５ｂ  吸入口
１７  吸入管
２０  吐出管
２２  油注入用ポート
２２ａ，２２ｂ  油注入用ポート開口部
２３  潤滑油
３０  油取り出し管
３１  油インジェクション管
３２  旋回軸受
３９  副軸受
４０  主軸受
５６１  固定スクロールのラップ内周面
５６２  固定スクロールのラップ外周面
Ｒｋ１  固定スクロールラップ始端部の円弧半径
Ｒｓ１  旋回スクロールラップ始端部の円弧半径
Ｖｒｓ  旋回外側圧縮室の設定容積比
Ｖｔｈｓ  旋回外側圧縮室の行程容積
Ｖｒｋ  旋回内側圧縮室の設定容積比
Ｖｔｈｋ  旋回内側圧縮室の行程容積
θ１，θ２  油注入用ポートの傾き
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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