JP6186973B2 - 冷媒圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、空調装置に設けられる冷媒圧縮機に関する。

従来から、インジェクションサイクルを採用した空調装置が知られている。インジェクションサイクルとは、室外機の熱交換器と室内機の熱交換器との間の中間圧力を有するガス冷媒をスクロール型圧縮機の圧縮室内に返流させる冷凍サイクルであって、冷凍サイクルの効率向上を図るものである。スクロール型圧縮機は、渦巻状壁体を有する旋回式の可動スクロールと、渦巻状壁体を有する固定スクロールとを備え、可動スクロールと固定スクロールとの間に形成された渦巻状をなす容積可変の圧縮室を有する。圧縮室は、可動スクロールの旋回により、外周部から中心部に移動しながら容積を減少させてガス冷媒を圧縮し、最終的に、固定スクロールの中心部に穿設された吐出ポートに連通して吐出ポートから高圧状態の冷媒を吐出する。インジェクションサイクル対応のスクロール圧縮機には、中間圧力を有するガス冷媒を圧縮室に注入するために固定スクロールの半径方向中間位置にインジェクションポートが穿設されている。圧縮室は、外周部から中心部に移動する途中の位置においてインジェクションポートに連通し、インジェクションポートから中間圧力を有するガス冷媒が注入される。

このインジェクションポートへの冷媒流入部には、リード弁が設けられる。リード弁は、板状の弁体からなる逆止弁であり、インジェクション配管から供給されたガス冷媒の圧縮室へ向かう方向の流れを許容し、その反対方向に向かうガス冷媒の流れを阻止する。従って、圧縮室がインジェクションポートと連通したときに、圧縮室の圧力がインジェクション配管から供給される中間圧力よりも低ければ、リード弁が開弁してガス冷媒が圧縮室に注入される。

リード弁は、図９に示すように、弁室５０１内に設けられる。この弁室５０１には、リード弁５００が開弁したときにリード弁５００の背面を受け止めてリード弁５００を保持するリテーナー５０２と、リード弁５００が着座する着座面５０３とを備える。着座面５０３には、インジェクション配管から供給されたガス冷媒（インジェクション冷媒と呼ぶ）を弁室５０１内に導入する入口開口５０４が形成されている。この入口開口５０４は、インジェクション冷媒導入通路５０５を介してインジェクション配管と連通する。また、弁室５０１の着座面５０３と対向する面には、弁室５０１内に導入されたインジェクション冷媒を固定スクロール５１０に形成されたインジェクションポート５１１に供給するための出口開口５０６が形成されている。この出口開口５０６は、インジェクション冷媒供給通路５０７を介してインジェクションポート５１１と連通する。

インジェクション冷媒導入通路５０５は、圧縮機軸と平行な向きに設けられる。また、リード弁５００は、その板面が圧縮機軸と直交する方向に向けて設けられる。リード弁５００が開弁すると、インジェクション冷媒が入口開口５０４から弁室５０１に流入する。弁室５０１に流入したインジェクション冷媒は、矢印にて示すように、リード弁５００により前方（リード弁５００の自由端側）に案内された後、リテーナー５０２の背面に形成された空間に流れ、出口開口５０６を通過して圧縮室５１２に送られる。

また、特許文献１には、インジェクション冷媒通路に設けられる他の逆止弁構造が提案されている。この特許文献１においては、インジェクション冷媒通路である固定スクロールを貫通する貫通孔に、その軸方向と平行にリード弁を配置し、リード弁を軸方向と直交する方向に開閉させる弁ユニットが提案されている。この弁ユニットは、リード弁の一端がユニット本体と弁押さえ部材とで挟み込んで固定され、リード弁の他端が自由端となって着座面に対して開閉可能に設けられる。このリード弁の固定端は、貫通孔の下流側に設けられ、自由端は貫通孔の上流側に設けられる。従って、リード弁の自由端を開弁して弁ユニット内に流入したインジェクション冷媒を下流側に流すために、弁押さえ部材の両側には、リード弁の長手方向に沿って貫通孔の内周面との間に空間が形成されており、この空間を通ってインジェクション冷媒が圧縮室に供給されるように構成されている。

特開２００９−２８７５１２号公報

（発明が解決しようとする課題）

しかしながら、上記の図９に示したリード弁構造においては、弁室５０１の容積が大きくなってしまう。この弁室５０１の容積は、圧縮機の圧縮効率の低下の要因となり、一般に再圧縮容積と呼ばれる。従って、上記リード弁構造では、再圧縮容積を小さくすることができず、圧縮機の圧縮効率の低下を招いてしまう。また、圧縮機軸に直交する方向の弁室面積が大きくなるため、複数のリード弁を配置する場合にはレイアウトが難しくなる。

また、特許文献１に提案された弁ユニットにおいては、弁押さえ部材の両側にリード弁の長手方向に沿って延びた空間を形成し、この空間にインジェクション冷媒を流す必要があり、流路抵抗が大きくなってしまう。また、弁押さえ部材の両側に形成された空間の容積が再圧縮容積となり、その分、再圧縮容積が大きくなってしまう。従って、圧縮効率の低下を招いてしまう。また、インジェクション冷媒を流す流路の形状が複雑化するため、この点においても圧力損失の増大を招き、圧縮効率の低下要因となる。

本発明は、上記課題を解決し、冷媒圧縮機の圧縮効率を向上させることを目的とする。

（課題を解決するための手段）
上記課題を解決する本発明の特徴は、
ハウジング（１０）と、前記ハウジング内に固定され渦巻状壁体が形成された固定スクロール（２０）と、渦巻状壁体が形成され前記ハウジング内で前記固定スクロールに対して旋回運動する可動スクロール（３０）と、前記固定スクロールの渦巻状壁体と前記可動スクロールの渦巻状壁体との間に形成され前記可動スクロールの旋回運動により吸入した低圧の冷媒を圧縮して吐出する圧縮室（８０）と、前記圧縮室から吐出された冷媒が流れる冷媒回路における中間圧の冷媒を前記圧縮室内に導入するインジェクションポート（７１）と、インジェクションポートへ冷媒を導入する導入路に設けられ逆止弁として機能するリード弁部（９０）とを備えた冷媒圧縮機において、
前記リード弁部は、一端が固定端とされ他端が自由端とされる板状のリード弁本体（９３）と、前記リード弁本体の開弁時に前記リード弁本体の背面を保持するリテーナー（９２）と、冷媒の入口（９５）が形成され前記リード弁本体が閉弁時に着座して前記入口を覆う着座面（９４）と、前記着座面と前記リテーナーとの間に形成され前記リード弁本体の可動空間となる弁室（９７）とを備え、
前記リード弁本体は、前記自由端が前記固定端よりも前記圧縮室に接近した側となり、前記固定端と前記自由端とを結ぶ方向が圧縮機軸と平行になるように配置され、
前記入口に連通する導入路は、前記圧縮機軸に直交する面と平行に形成され、
前記弁室は、前記リード弁本体の固定端から自由端に向かう方向に、前記冷媒を前記インジェクションポートへ送り出すための出口（９８）が形成されていることにある。

本発明の冷媒圧縮機は、スクロール型圧縮機であって、冷媒回路における中間圧の冷媒を圧縮室内に導入するインジェクションポートを備えている。中間圧は、圧縮機の吐出圧より低く、吸入圧よりも高い圧力となる。インジェクションポートへ冷媒を導入する導入路にはリード弁部が設けられている。リード弁部は、外部（冷媒回路）からインジェクションポートへの冷媒の流入を許容し、インジェクションポートから外部への冷媒の流出を阻止する逆止弁として機能する。リード弁部においては、着座面に冷媒の入口が形成されており、その入口にリード弁本体の自由端側が配置され、リード弁本体の板面により入口を塞ぐことにより閉弁状態となる。圧力差によりリード弁本体が湾曲して開弁したときには、リテーナーによりリード弁本体の背面が保持される。着座面とリテーナーとの間に形成された空間、つまり、リード弁本体の可動空間が弁室となる。

リード弁本体は、自由端が固定端よりも圧縮室に接近した側となる方向に配置されている。また、弁室は、リード弁本体の固定端から自由端に向かう方向に、冷媒をインジェクションポートへ送り出すための出口が形成されている。このため、入口から流入した冷媒は、リード弁本体に案内されてスムーズに出口に流れる。そして、出口から送り出された冷媒は、圧縮室側に向かうことになる。このため、リテーナーの側面や背面（リード弁本体を保持する保持面を正面とした場合の側面や背面）に冷媒を流す通路を必要としない。従って、リード弁部において冷媒の流れる通路の容積を、例えば、リード弁本体の可動空間と同程度にすることができる。これにより、再圧縮容積を少なくすることができる。また、リード弁部において冷媒の流れる通路がシンプルとなり、圧力損失を少なくすることができる。これらの結果、本発明によれば、冷媒圧縮機の圧縮効率を向上させることができる。

本発明においては、リード弁本体は、リード弁本体の固定端と自由端とを結ぶ方向が圧縮機軸と平行になるように配置される。また、入口に連通する導入路が圧縮機軸に直交する面と平行に形成される。ここで、リード弁本体の固定端と自由端とを結ぶ方向は、リード弁本体が閉弁している状態での固定端の幅方向中心と自由端の幅方向中心とを結ぶ線のなす方向に相当する。また、圧縮機軸は、可動スクロールの旋回中心軸に相当する。この構成によれば、リード弁本体の板面は、圧縮機軸と平行になるように配置されるため、圧縮機軸に直交する方向におけるリード弁本体の占有面積を最小とすることができる。従って、他の複数のリード弁部を設ける場合に、それらのレイアウトが容易となる。特に、本発明のリード弁部に加えて、リード弁本体の板面が圧縮機軸と直交するように配置される他のリード弁部を設ける場合には、レイアウト性において優れたものとなる。

本実施形態に係るスクロール型圧縮機の断面を概念的に表した概略構成図である。 固定スクロールの裏面を表す図である。 インジェクション用リード弁ユニットが設けられる位置（図１のＡ−Ａ切断ライン位置）での圧縮機軸に直交する断面の概略図である。 インジェクション用リード弁ユニットの側面図である。 インジェクション用リード弁ユニットの弁室内を表す透視斜視図である。 吐出用弁部が設けられる位置（図１のＢ−Ｂ切断ライン位置）での圧縮機軸に直交する断面の概略図である。 弁機構の各部の配置を軸方向から見て表した配置図である。 本実施形態の冷媒圧縮機が適用される空調装置の概略構成図である。 従来のインジェクション用リード弁部を表す断面図である。

以下に、本発明の冷媒圧縮機の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態に係るスクロール型圧縮機の断面を概念的に表した概略構成図である。スクロール型圧縮機（以下、単に、圧縮機と呼ぶ）１は、ハウジング１０と、ハウジング１０内に固定される固定スクロール２０と、固定スクロール２０にかみ合わされる可動スクロール３０と、可動スクロール３０を旋回運動させるシャフト４０と、シャフト４０に回転力を伝達するクラッチプーリー５０とを備えている。

固定スクロール２０は、円盤状の本体部２１と、本体部２１の一方側から立設される渦巻状壁体２２とを有しており、図示しないネジによってハウジング１０に固定される。本体部２１には、図２に示す位置において、軸方向に穿設された貫通孔である、１つの吐出ポート６１、２つのリリーフポート６２ａ，６２ｂ（第１リリーフポート６２ａ，第２リリーフポート６２ｂ）、２つのリデュースポート６３ａ，６３ｂ（第１リデュースポート６３ａ，第２リデュースポート６３ｂ）、２つの暖房用インジェクションポート７１ａ，７１ｂ（第１暖房用インジェクションポート７１ａ，第２暖房用インジェクションポート７１ｂ）、２つの冷房用インジェクションポート７２ａ，７２ｂ（第１冷房用インジェクションポート７２ａ，第２冷房用インジェクションポート７２ｂ）が形成されている。尚、本明細書において、「軸方向」とは、ことわりのない限り、圧縮機１の軸方向（シャフト４０の軸線方向）を意味している。

図１においては、一例として、吐出ポート６１と、第２リデュースポート６３ｂと、第１暖房用インジェクションポート７１ａとを示している。各ポートの軸方向から見た位置については、図２に示す通りである。以下、２つのリリーフポート６２ａ，６２ｂを区別しない場合には、それらを単に、リリーフポート６２と呼び、２つのリデュースポート６３ａ，６３ｂを区別しない場合には、それらを単に、リデュースポート６３と呼び、２つの暖房用インジェクションポート７１ａ，７１ｂを区別しない場合には、それらを単に、暖房用インジェクションポート７１と呼び、２つの冷房用インジェクションポート７２ａ，７２ｂを区別しない場合には、それらを単に、冷房用インジェクションポート７２と呼ぶ。また、暖房用インジェクションポート７１と冷房用インジェクションポート７２とを区別しない場合には、それらを単に、インジェクションポート７０と呼ぶ。

可動スクロール３０は、円盤状の本体部３１と、本体部３１の一方側から立設される渦巻状壁体３２と、フランジ部３３とを有している。本体部３１の直径は、固定スクロール２０の本体部２１よりも小径となっている。渦巻状壁体３２は、固定スクロール２０に向けて立設されており、固定スクロール２０の渦巻状壁体２２とかみ合わされる位置に設けられる。これにより、固定スクロール２０と可動スクロール３０との間には、両渦巻状壁体２２，３２と両本体部２１，３１とによって囲まれた複数の渦巻状の圧縮室８０が形成される。フランジ部３３は、円環状であり、渦巻状壁体３２が設けられる面と反対側の面に本体部３１と一体に形成されている。

ハウジング１０には、吸入配管接続口１１が形成されており、この吸入配管接続口１１と圧縮室８０の外周部とがハウジング１０内で連通している。シャフト４０は、大径部４１を備え、この大径部４１の先端に偏心ピン４２を備えている。偏心ピン４２は、シャフト４０の軸心（圧縮機軸と呼ぶ）に対して偏心した位置に設けられる。この偏心ピン４２は、偏心ブッシュ４３および軸受け４４を介してフランジ部３３に連結される。シャフト４０の大径部４１は、軸受け４５を介してハウジング１０に回転可能に支持される。シャフト４０の基端部４６は、クラッチプーリー５０に固定されている。クラッチプーリー５０は、軸受け５１を介してハウジング１０に回転可能に支持されている。クラッチプーリー５０は、ガスエンジン４００（図８参照）の駆動力がベルトを介して伝達され、この駆動力によってシャフト４０を回転させる。シャフト４０の外周には、基端部４６と大径部４１とのあいだとなる位置で、ハウジング１０との間にメカニカルシール４７が設けられている。

可動スクロール３０は、シャフト４０の回転に伴って、シャフト４０の回転軸とは所定量偏心した位置を回転軸として回転する。この場合、可動スクロール３０は、図示しないオルダムカップリングによって自転が防止されているため旋回運動を行う。この旋回運動によって、固定スクロール２０の渦巻状壁体２２と可動スクロール３０の渦巻状壁体３２との間に形成される複数の渦巻状の圧縮室８０が、旋回しつつ徐々に容積を減らしながら固定スクロール２０の外周側から中央部に移動する。そして、圧縮室８０は、固定スクロール２０の中央部に導かれると吐出ポート６１と連通する。また、圧縮室８０は、固定スクロール２０の外周側から中央部に移動する過程において、その移動位置に応じてリリーフポート６２、リデュースポート６３、暖房用インジェクションポート７１、冷房用インジェクションポート７２に連通する。

可動スクロール３０が旋回運動すると、固定スクロール２０と可動スクロール３０との嵌合部の外周側から冷媒が吸入されて圧縮室８０に導入される。そして、冷媒は、可動スクロール３０の旋回運動にともなう圧縮室８０の容積の減少により圧縮され、高圧となって吐出ポート６１から吐出される。また、後述する弁機構の作動により、圧縮室８０が吐出ポート６１に連通するまでの過程において圧縮室８０内の冷媒量が調整されるように構成される。例えば、圧縮途中で圧縮室８０内が過圧状態となった場合には、冷媒がリリーフポート６２から抜けるように構成されている。また、空調要求負荷が高く高負荷運転が行われるときには、圧縮途中で暖房用インジェクションポート７１あるいは冷房用インジェクションポート７２から中間圧力の冷媒が圧縮室８０に注入されるように構成されている。また、空調要求負荷が低く低負荷運転が行われるときには、圧縮途中でリデュースポート６３から冷媒が抜けるように構成されている。

以下、このように冷媒の流量を調整する弁機構について図３〜図７を用いて説明する。図３は、図１のＡ−Ａ切断ラインでの圧縮機軸に直交する断面を表し、図６は、図１のＢ−Ｂ切断ラインでの圧縮機軸に直交する断面を表し、図７は、図３，図６を合成して各部の配置を表した配置図である。尚、図１に示した弁機構については、図７のＸ−Ｘ切断ラインでの圧縮機軸方向に沿った断面を表している。ハウジング１０内には、固定スクロール２０の本体部２１の裏面側（渦巻状壁体２２が形成されていない側）に、第１暖房時インジェクション用リード弁ユニット９０ａ、第２暖房時インジェクション用リード弁ユニット９０ｂ、第１冷房時インジェクション用リード弁ユニット９０ｃ、第２冷房時インジェクション用リード弁ユニット９０ｄが設けられる。図３は、ハウジング１０の圧縮機軸に直交する断面を使って、各インジェクション用リード弁ユニット９０ａ〜９０ｄの位置と、固定スクロール２０に設けられたインジェクションポート７１ａ，７１ｂ，７２ａ，７２ｂの位置との関係を表している。第１暖房時インジェクション用リード弁ユニット９０ａは、固定スクロール２０に穿設された第１暖房用インジェクションポート７１ａから軸方向に延長した位置に設けられ、第２暖房時インジェクション用リード弁ユニット９０ｂは、第２暖房用インジェクションポート７１ｂから軸方向に延長した位置に設けられ、第１冷房時インジェクション用リード弁ユニット９０ｃは、第１冷房用インジェクションポート７２ａから軸方向に延長した位置に設けられ、第２冷房時インジェクション用リード弁ユニット９０ｄは、第２冷房用インジェクションポート７２ｂから軸方向に延長した位置に設けられる。図１においては、一例として、第１暖房時インジェクション用リード弁ユニット９０ａを示している。各リード弁ユニット９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，９０ｄは、それぞれ同様の構成である。従って、これらを区別する必要がない場合には、各リード弁ユニット９０ａ，９０ｂ，９０ｃ，９０ｄを、単にインジェクション用リード弁ユニット９０と呼ぶ。

インジェクション用リード弁ユニット９０は、図４に示すように、ケーシング９１と、ケーシング９１内に設けられるリテーナー９２と、リード弁本体９３とを有している。ケーシング９１は、四角い箱状に形成され、そのうちの１つの内面がリード弁本体９３が着座する着座面９４となっている。着座面９４には、中間圧力のインジェクション冷媒が導入される入口となる入口開口９５が形成されている。この入口開口９５は、リード弁本体９３の先端側と向かい合う位置に形成される。リテーナー９２には、リード弁本体９３が開弁したときに、リード弁本体９３の背面を受け止めて保持する傾斜保持面９６が形成されている。この傾斜保持面９６は、ケーシング９１に形成された着座面９４に対して傾斜して向かい合うとともに、着座面９４側にやや膨らみを帯びるように湾曲して形成されている。傾斜保持面９６の一端は、着座面９４と平行となる平坦面に形成されている。

リード弁本体９３は、バネ性を有する薄い金属板であって、その長手方向の一端が、着座面９４とリテーナー９２の平坦面との間に挟まれた状態でネジＳを締め付けることによって、着座面９４とリテーナー９２とにより挟圧されて固定される。リード弁本体９３の他端は、自由端となる。このようにリード弁本体９３は、その一端が着座面９４に固定されることにより、着座面９４に平行に配置され、自由端が入口開口９５を塞ぐ。リテーナー９２は、傾斜保持面９６を除く全ての面が、ケーシング９１の内側面に密着固定されており、傾斜保持面９６の側面側および背面側にインジェクション冷媒が流れ込めないようになっている。着座面９４とリテーナー９２の傾斜保持面９６との間に形成された断面略扇形の空間がリード弁本体９３が開閉動作する空間であり、インジェクション冷媒が通過できる空間となる。この空間を弁室９７と呼ぶ。図５は、この弁室９７の形状を説明するための透視斜視図である。本実施形態においては、弁室９７の容積をできるだけ小さくするために、リード弁本体９３の幅方向寸法、長手方向寸法に合わせて、リテーナー９２およびケーシング９１の大きさが設定されている。つまり、リード弁本体９３の開閉動作を邪魔しない範囲で、できるだけ内容積が小さくなるようにリテーナー９２およびケーシング９１の寸法が設定されている。

ケーシング９１には、この弁室９７に臨む面であって、リード弁本体９３の自由端側で着座面９４と直交する面に、インジェクション冷媒を送り出す出口開口９８が形成されている。この出口開口９８が形成された面を出口面９９と呼ぶ。従って、出口面９９および出口開口９８は、リード弁本体９３に対して、リード弁本体９３の固定端から自由端に向かう方向に形成されている。

また、インジェクション用リード弁ユニット９０は、リード弁本体９３の自由端が圧縮室８０側となり、かつ、リード弁本体９３の固定端と自由端とを結ぶ方向が圧縮機軸と平行になるように配置される。従って、入口開口９５は、軸方向に対して直交する方向を向く。また、出口開口９８は、軸方向を向くことになり、インジェクション冷媒を軸方向（リード弁本体９３の固定端から自由端に向かう方向）に送り出す。

ハウジング１０の外周には、暖房用インジェクション配管接続口１４と、冷房用インジェクション配管接続口１５とが設けられる。ハウジング１０内には、暖房用インジェクション配管接続口１４と２つの暖房時インジェクション用リード弁ユニット９０ａ，９０ｂの入口開口９５とを連通する上流側暖房用インジェクション通路１６が形成されている。また、ハウジング１０内には、冷房用インジェクション配管接続口１５と２つの冷房時インジェクション用リード弁ユニット９０ｃ，９０ｄの入口開口９５とを連通する上流側冷房用インジェクション通路１７が形成されている。上流側暖房用インジェクション通路１６、および、上流側冷房用インジェクション通路１７は、それぞれ圧縮機軸に直交する面と平行に形成されて、着座面９４に対して直交するように入口開口９５と連通する。上流側冷房用インジェクション通路１７は、上流側暖房用インジェクション通路１６に干渉しないように、途中で軸方向位置がずれるように曲げて形成される。

また、ハウジング１０内には、第１暖房時インジェクション用リード弁ユニット９０ａの出口開口９８と第１暖房用インジェクションポート７１ａとを一直線状に連通する第１暖房用インジェクション通路１８ａが形成され、第２暖房時インジェクション用リード弁ユニット９０ｂの出口開口９８と第２暖房用インジェクションポート７１ｂとを一直線状に連通する第２暖房用インジェクション通路１８ｂが形成される。また、ハウジング１０内には、第１冷房時インジェクション用リード弁ユニット９０ｃの出口開口９８と第１冷房用インジェクションポート７２ａとを一直線状に連通する第１冷房インジェクション通路１９ａが形成され、第２冷房時インジェクション用リード弁ユニット９０ｄの出口開口９８と第２冷房用インジェクションポート７２ｂとを一直線状に連通する第２冷房用インジェクション通路１９ｂが形成される。従って、各インジェクション通路１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂは、軸方向に平行に設けられている。

暖房用インジェクション配管接続口１４には、暖房用インジェクション配管２０７が接続され、冷房用インジェクション配管接続口１５には、冷房用インジェクション配管２０６が接続される。

暖房用インジェクション配管接続口１４、および、冷房用インジェクション配管接続口１５には、外部から選択的に中間圧力のインジェクション冷媒が供給される。これにより、インジェクション用リード弁ユニット９０は、インジェクションポート７０に連通する圧縮室８０の圧力が、インジェクション冷媒の中間圧力よりも低い場合には、リード弁本体９３が差圧により開弁して、その圧縮室８０にインジェクション冷媒を注入する。

このインジェクション冷媒の注入にあたっては、インジェクション用リード弁ユニット９０におけるリード弁本体９３の向きと、入口開口９５と出口開口９８との位置関係を上記のように設定することにより、インジェクション用リード弁ユニット９０内を最短ルートにてインジェクション冷媒を通過させることができる。この場合、図４，図５の矢印にて示すように、入口開口９５から導入されたインジェクション冷媒は、リード弁本体９３の表面に案内されて、その向きを出口開口９８の方向に変更し、そのまま出口開口９８から流出する。従って、インジェクション用リード弁ユニット９０内におけるインジェクション冷媒の通路形状がシンプルとなり、弁室９７の容積をできるだけ小さくしつつ、十分な通過面積を確保することができる。これにより、流路抵抗が少なく、かつ、再圧縮容積を小さくすることができる。

尚、本実施形態においては、インジェクション用リード弁ユニット９０を圧縮機１のハウジング１０内に組み込むようにしているが、それに代えて、例えば、ハウジング１０を加工して弁室９７を形成し、その弁室９７にリード弁本体９３を取り付けるようにしてもよい。また、本実施形態においては、四角いケーシング９１にリテーナー９２を組み込んでいるが、それに代えて、例えば、傾斜保持面９６を有するケーシングを形成してもよい。つまり、リテーナー９２の形状を削ったケーシング（底面が傾斜保持面となったケーシング）を用いるようにしてもよい。

ハウジング１０には、図６に示すように、第１弁室１０１と第２弁室１０２とが気密に区画されて形成されている。第１弁室１０１、第２弁室１０２には、それぞれ圧縮機軸に対して直交する面となる着座面１０４、１０５を備えている。

第１弁室１０１の着座面１０４には、固定スクロール２０に穿設された吐出ポート６１、リリーフポート６２ａ，６２ｂに一直線状に連通するように形成された吐出孔１１１、リリーフ孔１１２ａ，１１２ｂの先端が開口している。また、第２弁室１０２の着座面１０５には、固定スクロール２０に穿設されたリデュースポート６３ａ，６３ｂに一直線状に連通するように形成されたリデュース孔１１３ａ，１１３ｂの先端が開口している。第１弁室１０１には、吐出孔１１１を開閉するための逆止弁である吐出弁１２１と、リリーフ孔１１２ａ，１１２ｂを開閉するための逆止弁であるリリーフ弁１２２ａ，１２２ｂとが設けられる。第２弁室１０２には、リデュース孔１１３ａ，１１３ｂを開閉するための逆止弁であるリデュース弁１２３ａ，１２３ｂが設けられる。

吐出弁１２１、リリーフ弁１２２ａ，１２２ｂ、リデュース弁１２３ａ，１２３ｂは、リード弁であり、その片側端がリテーナー１２４によって着座面１０４，１０５との間に挟まれた状態でネジＳによって固定される。吐出弁１２１は、その先端（自由端）で吐出孔１１１を覆うように設けられ、リリーフ弁１２２ａ，１２２ｂは、その先端でリリーフ孔１１２ａ，１１２ｂを覆うように設けられ、リデュース弁１２３ａ，１２３ｂは、その先端でリデュース孔１１３ａ，１１３ｂを覆うように設けられる。各リード弁は、板面が、圧縮機軸に対して直交する方向に向けて設けられる。各リテーナー１２４は、図１に示すように、着座面１０４，１０５に対して傾斜した湾曲面形状の板体に形成されており、リード弁が開弁中にリード弁の背面を保持する。尚、図６においては、リード弁を示すために、リテーナー１２４の記載を省略している。

ハウジング１０には、図１に示すように、吐出配管接続口１２およびリデュース配管接続口１３が形成されている。ハウジング１０内には、吐出配管接続口１２と第１弁室１０１とを連通する吐出通路１３１、および、リデュース配管接続口１３と第２弁室１０２とを連通するリデュース通路１３２が形成されている。

図７は、上述した弁機構の各部の配置を軸方向からみて表した配置図である。図中において、インジェクションリード弁ユニット９０に関する構成については実線にて示し、他のリード弁１２１，１２２ａ，１２２ｂ，１２３ａ，１２３ｂに関連する構成については破線にて示している。図示するように、全てのインジェクションリード弁ユニット９０およびインジェクション通路１８ａ，１８ｂ，１９ａ，１９ｂを第１弁室１０１、第２弁室１０２に干渉しないように配置されている。また、上流側暖房用インジェクション通路１６、上流側冷房用インジェクション通路１７は、第１弁室１０１、第２弁室１０２に対して軸方向位置がずれているため、どのように配置しても第１弁室１０１、第２弁室１０２に干渉しない。

このように構成された圧縮機１においては、可動スクロール３０が旋回運動をすると、渦巻状に形成された圧縮室８０が旋回しつつ徐々に容積を減らしながら固定スクロール２０の外周側から中央部に移動する。そして、圧縮室８０が吐出ポート６１と連通すると、圧縮された冷媒の圧力により吐出弁１２１が開弁して、冷媒が第１弁室１０１に流れ吐出配管接続口１２から吐出する。これにより、空調装置の冷媒回路に冷媒が供給される。

また、圧縮室８０が吐出ポート６１に連通する前に、圧縮室８０内の圧力が過剰に高くなった場合には、圧縮室８０がリリーフポート６２ａ（６２ｂ）に連通した段階で、冷媒の圧力によりリリーフ弁１２２ａ（１２２ｂ）が開弁して、冷媒が第１弁室１０１に流れ吐出配管接続口１２から吐出する。

また、空調装置が低負荷運転を行うときには、後述するリデュース配管２１５に設けたリデュース用開閉弁２１６が開弁される。この場合、圧縮室８０が吐出ポート６１に連通する前であり、リデュースポート６３ａ（６３ｂ）に連通した段階で、冷媒の圧力によりリデュース弁１２３ａ（１２３ｂ）が開弁して、冷媒が第２弁室１０２に流れリデュース配管接続口１３から吐出する。リデュース配管２１５は、後述するように吸入配管２０５に接続されている。従って、空調負荷に対して過剰分の冷媒を吸入路に帰還させて、空調装置の冷媒回路に供給する単位時間当たりの冷媒流量を低減させ、圧縮機１の負荷を低減させることができる。

ここで、空調装置の冷媒回路について図８を用いて説明する。空調装置は、ガス冷媒を圧縮するための上述の圧縮機１と、室内に設置され冷媒を室内の空気と熱交換させるための室内熱交換器２２１Ａ，２２１Ｂと、室外に設置され冷媒を外気と熱交換させるための室外熱交換器２２２と、冷媒を膨張させる暖房用膨張弁２２３Ａおよび冷房用膨張弁２２３Ｂと、四方切換弁２１０と、冷媒を気液分離させる第１気液分離器２２５および第２気液分離器２２６と、冷媒をエンジン冷却水と熱交換させるためのサブ熱交換器２２７と、制御装置３００と、ガスエンジン４００とを備える。

圧縮機１の吐出配管接続口１２は、吐出配管である第１配管２０１を介して四方切換弁２１０に接続される。四方切換弁２１０は、４つのポート（第１ポート２１１、第２ポート２１２、第３ポート２１３、第４ポート２１４）を有する。四方切換弁２１０は、第１ポート２１１が第２ポート２１２に接続され且つ第３ポート２１３が第４ポート２１４に接続される暖房接続状態と、第１ポート２１１が第３ポート２１３に接続され且つ第２ポート２１２が第４ポート２１４に接続される冷房接続状態とに、その接続状態を切り換えることができるように構成される。上述の第１配管２０１は、四方切換弁２１０の第１ポート２１１に接続される。第２ポート２１２には第２配管２０２の一方端が接続される。第３ポート２１３には第３配管２０３の一方端が接続され、第４ポート２１４には第４配管２０４の一方端が接続される。

第２配管２０２の他方端側は分岐し、一方の分岐管に室内熱交換器２２１Ａが接続され、他方の分岐管に室内熱交換器２２１Ｂが接続される。各分岐管にはそれぞれ流量制御弁２２０Ａ，２２０Ｂが設けられている。なお、室内熱交換器の数は１つでも良いし３つ以上でも良い。また、第３配管２０３の他方端に室外熱交換器２２２が接続される。室内熱交換器２２１Ａ，２２１Ｂと室外熱交換器２２２とは中間配管２５６で接続される。室内熱交換器２２１Ａ，２２１Ｂは、第２配管２０２または中間配管２５６から内部に冷媒を流入するとともに、流入した冷媒と室内空気とを熱交換させる。室外熱交換器２２２は、中間配管２５６または第３配管２０３から内部に冷媒を流入するとともに、流入した冷媒と外気とを熱交換させる。

中間配管２５６は、室内熱交換器２２１Ａ，２２１Ｂから室外熱交換器２２２に向かう方向からみて、図８の点Ｃで分岐し点Ｄで合流する暖房用中間配管２５６Ａと冷房用中間配管２５６Ｂとを有する。暖房用中間配管２５６Ａには、暖房用逆止弁２９１および暖房用膨張弁２２３Ａが介装される。暖房用逆止弁２９１は、点Ｃから点Ｄに向かう暖房用中間配管２５６Ａ内の冷媒の流れを許容しその反対方向に向かう流れを遮断する。暖房用膨張弁２２３Ａはそこを通る冷媒を膨張させる。

冷房用中間配管２５６Ｂには、冷房用逆止弁２９２、減圧弁２９３、第２気液分離器２２６、冷房用膨張弁２２３Ｂが介装される。冷房用逆止弁２９２は、点Ｄから点Ｃに向かう冷房用中間配管２５６Ｂ内の冷媒の流れを許容しその反対方向に向かう流れを遮断する。減圧弁２９３は、冷房用中間配管２５６Ｂを流れる冷媒を減圧する。第２気液分離器２２６は、冷房用中間配管２５６Ｂを流れる冷媒を気液分離し、ガス冷媒を後述する冷房用インジェクション配管２０６に流し、液冷媒のみを冷房用中間配管２５６Ｂに流す。冷房用膨張弁２２３Ｂはそこを通る冷媒を膨張させる。

また、暖房用中間配管２５６Ａの途中の部分であって暖房用膨張弁２２３Ａが介装されている部分と暖房用逆止弁２９１が介装されている部分との間の部分に暖房用インジェクション配管２０７の一方端が連通する。暖房用インジェクション配管２０７の他方端は、圧縮機１の暖房用インジェクション配管接続口１４に接続される。暖房用インジェクション配管２０７の途中には、サブ熱交換器２２７が設けられる。サブ熱交換器２２７には、暖房用インジェクション配管２０７を流れる冷媒が流入する。サブ熱交換器２２７に流入した冷媒は、ガスエンジン４００を冷却した冷却水と熱交換する。このサブ熱交換器２２７によって、暖房用インジェクション配管２０７を流れる冷媒のうち液冷媒が蒸発される。また、暖房用インジェクション配管２０７には、サブ熱交換器２２７の上流側に暖房用インジェクション開閉弁２０８が設けられている。

また、第２気液分離器２２６に冷房用インジェクション配管２０６の一方端が連通する。冷房用インジェクション配管２０６の他方端は、圧縮機１の冷房用インジェクション配管接続口１５に接続される。冷房用インジェクション配管２０６の途中には、冷房用インジェクション開閉弁２０９が設けられている。

第４配管２０４の他方端は、第１気液分離器２２５に接続される。第１気液分離器２２５は、そこに流入した冷媒を気液分離する。第１気液分離器２２５には、吸入配管である第５配管２０５の一方端が連通する。第５配管２０５の他方端は、圧縮機１の吸入配管接続口１１に接続される。第１気液分離器２２５で気液分離された冷媒のうちのガス冷媒は、第５配管２０５を流れて圧縮機１に供給される。

また、圧縮機１のリデュース配管接続口１３には、リデュース配管２１５の一方端が接続される。リデュース配管２１５の他方端は、第５配管２０５に接続される。リデュース配管２１５の途中には、リデュース用開閉弁２１６が設けられている。

次に、この空調装置の空調運転（暖房運転、冷房運転）について説明する。空調装置の運転制御は、制御装置３００により行われる。この運転制御については、本発明の特徴ではないため、以下、簡単に説明する。まず、暖房運転について説明する。暖房運転時には四方切換弁２１０が暖房接続状態にされる。暖房運転時に圧縮機１が作動すると、圧縮機１で圧縮された高圧ガス冷媒が第１配管２０１（吐出配管）に吐出される。第１配管２０１に吐出された高圧ガス冷媒は、第１ポート２１１から四方切換弁２１０に入り、第２配管２０１に送られて室内熱交換器２２１Ａ，２２１Ｂに流入する。室内熱交換器２２１Ａ，２２１Ｂに流入した高圧ガス冷媒は、室内熱交換器２２１Ａ，２２１Ｂ内を流通する間に室内空気に熱を吐き出して凝縮する。このとき高圧ガス冷媒から吐き出された熱によって室内空気が暖められて、室内暖房される。

室内空気に熱を吐き出して凝縮した冷媒は、一部液化して室内熱交換器２２１Ａ，２２１Ｂから流出し、中間配管２５６を流れ、さらに点Ｃで示す位置から暖房用中間配管２５６Ａに流入する。そして、暖房用膨張弁２２３Ａで膨張することにより蒸発しやすいように低圧化された後に室外熱交換器２２２に流入する。室外熱交換器２２２に流入した冷媒は、室外熱交換器２２２内を流通する間に外気の熱を奪って蒸発する。

外気の熱を奪って蒸発した冷媒は、一部気化して室外熱交換器２２２から流出し、第３配管２０３を流れる。そして、第３ポート２１３から四方切換弁２１０に入り、第４配管２０４に送られて第１気液分離器２２５に流入する。第１気液分離器２２５では、冷媒が液冷媒と低圧のガス冷媒とに分離される。そして、低圧ガス冷媒のみが第５配管２０５（吸入配管）を流れて圧縮機１に帰還する。

次に、冷房運転について説明する。冷房運転時には四方切換弁２１０が冷房接続状態にされる。冷房運転時に圧縮機１が作動すると、圧縮機１で圧縮された高圧ガス冷媒が第１配管２０１に吐出される。第１配管２０１に吐出された高圧ガス冷媒は、第１ポート２１１から四方切換弁２１０に入り、第３ポート２１３に送られて室外熱交換器２２２に流入する。室外熱交換器２２２に流入した高圧ガス冷媒は、室外熱交換器２２２内を流通する間に外気に熱を吐き出して凝縮する。

外気に熱を吐き出して凝縮した冷媒は、一部液化して室外熱交換器２２２から流出されて中間配管２５６を流れ、点Ｄで示す位置から冷房用中間配管２５６Ｂに流入し、減圧弁２９３で減圧された後に第２気液分離器２２６に流入する。第２気液分離器２２６で冷媒がガス冷媒と液冷媒とに分離される。分離された冷媒のうち液冷媒のみが冷房用中間配管２５６Ｂをさらに流れる。そして、冷房用膨張弁２２３Ｂで膨張することにより蒸発しやすいように低圧化された後に室内熱交換器２２１Ａ，２２１Ｂに流入する。室内熱交換器２２１Ａ，２２１Ｂに流入した冷媒は、室内熱交換器２２１Ａ，２２１Ｂ内を流通する間に室内空気の熱を奪って蒸発する。このとき、冷媒が室内空気の熱を奪うことによって室内空気が冷やされて、室内冷房される。

室内空気の熱を奪って蒸発した冷媒は、一部気化して室内熱交換器２２１Ａ，２２１Ｂから流出し、第２配管２０２を流れる。そして、第２ポート２１２から四方切換弁２１０に入り、第４配管２０４に送られて第１気液分離器２２５に流入する。第１気液分離器２２５では、冷媒が液冷媒と低圧のガス冷媒とに分離される。そして、低圧ガス冷媒のみが第５配管２０５を流れて圧縮機１に帰還する。

このように、暖房時には、室内熱交換器２２１Ａ，２２１Ｂが凝縮器となり室外熱交換器２２２が蒸発器となる。一方、冷房時には、室外熱交換器２２２が凝縮器となり室内熱交換器２２１Ａ、２２１Ｂが蒸発器となる。

空調装置の空調要求負荷が高い場合には、高負荷運転が行われる。高負荷運転が行われる場合には、暖房運転時であれば、暖房用インジェクション開閉弁２０８が開弁状態に維持され、冷房運転時であれば、冷房用インジェクション開閉弁２０９が開弁状態に維持される。尚、これらの開閉弁２０８，２０９は、制御装置３００により開弁状態が制御され、高負荷運転が行われない場合には、閉弁状態に維持される。

高負荷運転時においては、暖房運転時であれば、第１暖房時インジェクション用リード弁ユニット９０ａ、第２暖房時インジェクション用リード弁ユニット９０ｂの各入口開口９５と中間配管２５６Ａとが連通状態となる。この場合、中間配管２５６Ａ内の冷媒は、中間圧力を有するため、圧縮室８０が第１暖房用インジェクションポート７１ａ，第２暖房用インジェクションポート７１ｂに連通すると、第１暖房時インジェクション用リード弁ユニット９０ａ、第２暖房時インジェクション用リード弁ユニット９０ｂが差圧により開弁して圧縮室８０に流入する。また、冷房運転時であれば、第１冷房時インジェクション用リード弁ユニット９０ｃ、第２冷房時インジェクション用リード弁ユニット９０ｄの各入口開口９５と中間配管２５６Ｂとが連通状態となる。この場合、中間配管２５６Ｂ内の冷媒は、中間圧力を有するため、圧縮室８０が第１冷房用インジェクションポート７２ａ，第２冷房用インジェクションポート７２ｂに連通すると、第１冷房時インジェクション用リード弁ユニット９０ｃ、第２冷房時インジェクション用リード弁ユニット９０ｄが差圧により開弁して圧縮室８０に流入する。これにより、高負荷運転時においては、空調装置の冷媒回路に供給する単位時間当たりの冷媒流量を増加させることができ、高い空調要求負荷に対処することができる。

空調装置の空調要求負荷が低い場合には、低負荷運転が行われる。制御装置３００は、低負荷運転を行う場合においてのみリデュース用開閉弁２１６を開弁状態に維持する。これにより、第２弁室１０２と第５配管２０５とが連通状態となる。従って、圧縮室８０がリデュースポート６３ａ（６３ｂ）に連通したときに、圧縮室８０内の冷媒の圧力によりリデュース弁１２３ａ（１２３ｂ）が開弁して、圧縮室８０内の冷媒は、第２弁室１０２、リデュース配管２１５を経由して第５配管２０５に戻される。従って、空調負荷に対して過剰分の冷媒を吸入路に帰還させて、空調装置の冷媒回路に供給する単位時間当たりの冷媒流量を低減させることができ、低い空調要求負荷に対処することができる。

空調装置の空調要求負荷が中間的な範囲である場合には、通常負荷運転が行われる。制御装置３００は、通常負荷運転を行う場合には、インジェクション開閉弁２０８，２０９、リデュース用開閉弁２１６を閉弁状態に維持し、ガスエンジン４００の回転数制御にて冷媒流量を調整する。

以上説明した本実施形態の圧縮機１によれば、中間圧力のガス冷媒を圧縮室８０に注入するための通路にインジェクション用リード弁ユニット９０を設けているため以下の効果を奏する。
１．インジェクション用リード弁ユニット９０は、リード弁本体９３の自由端が圧縮室８０側となり、かつ、リード弁本体９３の固定端と自由端とを結ぶ方向が圧縮機軸と平行になるように配置されるとともに、出口面９９および出口開口９８が、リード弁本体９３の固定端から自由端に向かう方向に形成されている。また、リテーナー９２の背面および側面には、インジェクション冷媒の流入できる空間が存在しないように弁室９７が形成されている。従って、入口開口９５と出口開口９８とを互いに接近した位置に設けて弁室９７内をインジェクション冷媒が通過する距離を短くし、かつ、その通路形状をシンプルにすることができる。これにより、弁室９７の容積をできるだけ小さくしつつ、十分な通過面積を確保することができる。この結果、流路抵抗が少なく、かつ、再圧縮容積を小さくすることができ、圧縮機１の圧縮効率を向上させることができる。

２．圧縮機１は、多数のリード弁（インジェクション用リード弁×４，吐出弁×１，リリーフ弁×２、リデュース弁×２）を備えているが、インジェクション用リード弁については、その板面が圧縮機軸と平行となるように配置され、他のリード弁については、その板面が圧縮機軸と直交する方向に向けて配置される。従って、複数機能のリード弁を混在して設ける場合には、それらリード弁のレイアウトが容易となる。例えば、本実施形態で使用する９つのリード弁の全てを、その板面が圧縮機軸と直交する方向となるように配置する場合には、リード弁の板面の占有する面積、弁室の占有する面積が多くなるため、それらのレイアウトが難しい。これに対して、本実施形態においては、図７に示すように、リード弁の板面の向きを圧縮機軸と平行に設けたものと、圧縮機軸と直交する方向に向けたものとを組み合わせるため、リード弁の増加に対応することができる。

以上、本実施形態の冷媒圧縮機について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。

例えば、本実施形態では、インジェクション用リード弁を４つ備えた構成であるが、インジェクション用リード弁の数は任意に設定できるものである。同様に、他のリード弁についても、その数は任意に設定できるものである。

１…圧縮機、１０…ハウジング、２０…固定スクロール、２２…渦巻状壁体、３０…可動スクロール、３２…渦巻状壁体、４０…シャフト、６１…吐出ポート、６２ａ，６２ｂ…リリーフポート、６３ａ，６３ｂ…リデュースポート、７１ａ，７１ｂ…暖房用インジェクションポート、７２ａ，７２ｂ…冷房用インジェクションポート、８０…圧縮室、９０…インジェクション用リード弁ユニット、９０ａ，９０ｂ…暖房時インジェクション用リード弁ユニット、９０ｃ，９０ｄ…冷房時インジェクション用リード弁ユニット、９１…ケーシング、９２…リテーナー、９３…リード弁本体、９４…着座面、９５…入口開口、９６…傾斜保持面、９７…弁室、９８…出口開口、９９…出口面、２０６…冷房用インジェクション配管、２０７…暖房用インジェクション配管、２１５…リデュース配管。

Claims (1)

1. ハウジングと、
   前記ハウジング内に固定され渦巻状壁体が形成された固定スクロールと、
   渦巻状壁体が形成され前記ハウジング内で前記固定スクロールに対して旋回運動する可動スクロールと、
   前記固定スクロールの渦巻状壁体と前記可動スクロールの渦巻状壁体との間に形成され前記可動スクロールの旋回運動により吸入した低圧の冷媒を圧縮して吐出する圧縮室と、
   前記圧縮室から吐出された冷媒が流れる冷媒回路における中間圧の冷媒を前記圧縮室内に導入するインジェクションポートと、
   インジェクションポートへ冷媒を導入する導入路に設けられ逆止弁として機能するリード弁部と
   を備えた冷媒圧縮機において、
   前記リード弁部は、一端が固定端とされ他端が自由端とされる板状のリード弁本体と、前記リード弁本体の開弁時に前記リード弁本体の背面を保持するリテーナーと、冷媒の入口が形成され前記リード弁本体が閉弁時に着座して前記入口を覆う着座面と、前記着座面と前記リテーナーとの間に形成され前記リード弁本体の可動空間となる弁室とを備え、
   前記リード弁本体は、前記自由端が前記固定端よりも前記圧縮室に接近した側となり、前記固定端と前記自由端とを結ぶ方向が圧縮機軸と平行になるように配置され、
   前記入口に連通する導入路は、前記圧縮機軸に直交する面と平行に形成され、
   前記弁室は、前記リード弁本体の固定端から自由端に向かう方向に、前記冷媒を前記インジェクションポートへ送り出すための出口が形成されていることを特徴とする冷媒圧縮機。

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