JP2001304147A

JP2001304147A - スクロール圧縮機

Info

Publication number: JP2001304147A
Application number: JP2000128055A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Fushiki; 毅伏木; Hiroshi Ogawa; 博史小川; Kiyoharu Ikeda; 清春池田; Takashi Sehata; 崇史瀬畑
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2000-04-27
Publication date: 2001-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】ユニット不具合等による異常高圧時にはモー
タプロテクタが速やかに作動して、渦巻折損、軸受焼付
等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。【解決手段】スクロール圧縮機において、コンプライ
アントフレームとガイドフレーム間に形成され、圧縮途
中の中間圧力ガスが導入されるコンプライアントフレー
ム空間と、温度、電流を検知できるモータプロテクタを
有するモータと、コンプライアントフレーム空間と吐出
圧力空間との間に設けられた高圧側圧力リリーフ弁装置
と、を備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、冷凍空調機器に
使用されるスクロール圧縮機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、例えば出願人が出願済みの特願
平１０−３３０７７５号に示した従来のスクロール圧縮
機の縦断面図である。図において、１は固定スクロール
であり、外周部はガイドフレーム１５にボルト（図示せ
ず）によって締結されている。台板部１ａの一方の面
（図７において下側）には板状渦巻歯１ｂが形成される
と同時に、外周部にはオルダム案内溝１ｃがほぼ一直線
上に２ヶ形成されている。このオルダム案内溝１ｃには
オルダムリング９の爪９ｃが往復摺動自在に係合されて
いる。さらに固定スクロール１の側面からは、吸入管１
０ａが密閉容器１０を貫通して圧入されている。

【０００３】２は揺動スクロールであり、台板部２ａの
上面には固定スクロール１の板状渦巻歯１ｂと実質的に
同一形状の板状渦巻歯２ｂが設けられており、幾何学的
に圧縮室１ｄを形成している。台板２ａの板状渦巻歯２
ｂと反対側の面の中心部には中空円筒のボス部２ｆが形
成されており、主軸４上端の揺動軸部４ｂと回転自在に
係合されている。また同面にはコンプライアントフレー
ム３のスラスト軸受け３ａと圧接摺動可能なスラスト面
２ｄが形成されている。

【０００４】揺動スクロール台板２ａの外周部には、固
定スクロール１のオルダム案内溝１ｃと９０度の位相差
を有するオルダム案内溝２ｅがほぼ一直線上に２ヶ形成
されており、このオルダム案内溝２ｅにはオルダムリン
グ９の爪９ａが往復摺動自在に係合されている。また台
板部２ａには圧縮室１ｄとスラスト面２ｄを貫通する抽
出孔２ｊが設けられ、圧縮途中の冷媒ガスを抽出してス
ラスト面２ｄに導く構造となっている。

【０００５】コンプライアントフレーム３はその外周部
に設けられた上下２つの円筒面３ｄ，３ｅを、ガイドフ
レーム１５の内周部に設けた円筒面１５ａ，１５ｂによ
り半径方向に支持されており、その中心部にはモータ７
により回転駆動される主軸４を半径方向に支持する主軸
受け３ｃおよび副主軸受け３ｈが形成されている。また
スラスト軸受け３ａ面内から軸方向に貫通する連絡通路
３ｓが設けてあり、そのスラスト軸受け側開口部２ｋは
揺動スクロール抽出孔２ｊに対面して配置されている。

【０００６】抽出孔２ｊのスラスト面側開口部２ｋは、
通常運転時にはそのなす円軌跡がコンプライアントフレ
ーム３のスラスト軸受け３ａの軸受け面内部に設けた連
絡通路の開口部３ｆに納まるように配置されており、揺
動スクロール２とコンプライアントフレーム３の密着摺
動により、吸入圧力雰囲気空間１ｇへのリークはない構
造となっている。

【０００７】また、コンプライアントフレーム３には、
中間圧調整弁収納空間３ｐも形成されており、この中間
圧調整弁収納空間３ｐの一端は中間圧調整弁前流路３ｊ
を介してボス部外部空間２ｈに連通すると共に他端は、
中間圧調整弁後流路３ｎを介して台板外部空２ｉに連通
する。また、この中間圧調整弁収納空間３ｐには、往復
運動自在に中間圧調整弁３ｌと、中間圧調整弁押さえ３
ｔがコンプライアントフレーム３に固着されて収納され
ており、これら中間圧調整弁３ｌと中間圧調整弁押さえ
３ｔとには中間圧調整バネ３ｍが自然長より縮められて
収納されている。

【０００８】ガイドフレーム１５の外周面１５ｇは焼き
ばめ、もしくは溶接などによって密閉容器１０に固着さ
れているものの、その外周部に設けた切り欠き部１５ｃ
により、固定スクロール１の吐出ポート１ｆから吐出さ
れる高圧の冷媒ガスをモータ側に設けられた吐出管１０
ｂに導く流路は確保されている。またガイドフレーム１
５の内周面には、コンプライアントフレーム３の外周面
に形成された上下円筒面３ｄ，３ｅと係合する円筒面１
５ａ，１５ｂ、およびシール材を収納するシール溝が２
カ所設けられており、それぞれシール材１６ａ，１６ｂ
が設置されている。

【０００９】これら２つのシール材を用いて密封された
ガイドフレーム１５の内周面とコンプライアントフレー
ム３の外周面からなるコンプライアントフレーム空間１
５ｆは、コンプライアントフレーム３の連絡通路３ｓと
のみ連通しており、揺動スクロール抽出孔２ｊより供給
される圧縮途中の冷媒ガスを封入する構造となってい
る。

【００１０】４は主軸であり、その上端部は揺動スクロ
ール２の揺動軸受け２ｃと回転自在に係合する揺動軸４
ｂが形成されており、その下側には主軸バランサ４ｅが
焼きばめられている。さらにその下にはコンプライアン
トフレーム３の主軸受け３ｃおよび副主軸受け３ｈと回
転自在に係合する主軸部４ｃが形成されている。また主
軸４の下側はサブフレーム６の副軸受け６ａと回転自在
に係合する副軸部４ｄが形成され、この副軸部４ｄと前
述した主軸部４ｃ間にはロータ８が焼きばめられてい
る。

【００１１】ロータ８の上端面には上バランサ８ａが、
下端面には下バランサ８ｂが固定されており、前述した
主軸バランサ４ｅとあわせて合計３ヶのバランサによ
り、静バランスおよび動バランスがとられている。さら
に主軸４の下端にはオイルパイプ４ｆが圧入されてお
り、密閉容器１０底部に溜まった冷凍機油１０ｅを吸い
上げる構造となっている。密閉容器１０の側面にはガラ
ス端子１０ｆが設置されており、モータ７からのリード
線が接合されている。

【００１２】次に上記のように構成された従来のスクロ
ール圧縮機の基本動作について説明する。低圧の吸入冷
媒は、吸入管１０ａから固定スクロール１および揺動ス
クロール２の板状渦巻歯で形成される圧縮室１ｄに入
る。モータ７により駆動される揺動スクロール２は偏芯
旋回運動とともに圧縮室１ｄの容積を減少させる。この
圧縮行程により吸入冷媒は高圧となり、固定スクロール
１の吐出ポート１ｆより密閉容器１０内に吐き出され
る。高圧となった吐出ガスは密閉容器１０内を高圧雰囲
気で満たし、やがて吐出パイプ１０ｂから圧縮機外に放
出される。

【００１３】なお上記圧縮行程において圧縮途中の中間
圧力の冷媒ガスは揺動スクロール２の抽出孔２ｊよりコ
ンプライアントフレーム３の連絡通路３ｓを経て、コン
プライアントフレーム空間１５ｆに導かれ、この空間の
中間圧力雰囲気を維持する。

【００１４】密閉容器１０底部の冷凍機油１０ｅは、差
圧により主軸４を軸方向に貫通する中空空間４ｇを通り
揺動軸受け部２ｇに導かれる。この軸受け部の絞り作用
によって中間圧力となった冷凍機油１０ｅは、揺動スク
ロール２とコンプライアントフレーム３によって囲まれ
た空間であるボス部空間２ｈを満たし、このボス部空間
２ｈと低圧雰囲気空間を連絡する中間圧調整弁３ｌを経
由して低圧空間に導かれ、低圧の冷媒ガスとともに圧縮
室１ｄに吸入される。

【００１５】圧縮行程により冷凍機油１０ｅは高圧の冷
媒ガスとともに吐出ポート１ｆから密閉容器１０内に開
放され、ここで冷媒ガスと分離されて、再び密閉容器１
０底部に戻る。また、ボス部空間２ｈは、中間圧調整バ
ネ３ｍのバネ定数と中間圧調整弁前流路３ｊの断面積と
の積で決定される差圧を維持し、低圧雰囲気空間より、
この差圧分だけ高い中間圧に設定される。このため、揺
動スクロール２に働く下向きの力は、この中間圧によ
り、一部キャンセルされ、スラスト力の軽減をはかるこ
とが可能となる。

【００１６】さてコンプライアントフレーム３には、圧
縮作用により固定スクロール１と揺動スクロール２が軸
方向に離れようとするスラストガス力と、ボス部空間２
ｈの中間圧力によりコンプライアントフレーム３と揺動
スクロール２が離れようとする力の合計が、図中下向き
の力として作用する。

【００１７】一方、圧縮途中の冷媒ガスを導いて中間圧
力雰囲気となったコンプライアントフレーム空間１５ｆ
がコンプライアントフレーム３とガイドフレーム１５を
引き離そうとする力と、下部の高圧雰囲気に露出してい
る部分に作用する差圧力の合計が、上向きの力として作
用する。

【００１８】定常運転時においては前述した上向きの力
が下向きの力を上回るように設定されており、このため
コンプライアントフレーム３は上下２つの嵌合された円
筒面３ｄ、３ｅにガイドされて上方に浮上する。揺動ス
クロール２はコンプライアントフレーム３と密着摺動し
て同様に浮上し、その板状渦巻歯２ｂを固定スクロール
１に接触させて摺動する。

【００１９】また起動時や液圧縮時などには前述したス
ラストガス力が大きくなり、揺動スクロール２はスラス
ト軸受け３ａを介してコンプライアントフレーム３を下
方に強く押し下げるので、揺動スクロール２と固定スク
ロール１の歯先と歯底には比較的大きな隙間が生じ、圧
縮室の異常な圧力上昇は回避される。この動作をリリー
フ動作といい、生じる隙間量をリリーフ量という。リリ
ーフ量はコンプライアントフレーム３とガイドフレーム
１５が衝突するまでの距離により管理される。

【００２０】コンプライアントフレーム３には揺動スク
ロール２に発生する転覆モーメントの一部または全部
が、スラスト軸受け３ａを介して伝達されるものの、主
軸受け３ｃから受ける軸受け負荷と、その反作用である
２つの合力、すなわちコンプライアントフレーム３とガ
イドフレーム１５の上下２つの円筒嵌合面３ｄ、３ｅか
ら受ける反力の合力によって生じる偶力が前記転覆モー
メントを打ち消すように作用するので、非常に良好な定
常運転時追随動作安定性、およびリリーフ動作安定性を
有する。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】従来のスクロール圧縮
機は以上のように構成されているので、起動時や液圧縮
時などには前述したリリーフ動作により圧縮室の異常な
圧力上昇は回避される。しかしながら、ユニットでのフ
ァンブロックや毛細管詰まり等の不具合により、高圧が
異常高圧になった際の保護機構は具備されておらず、ユ
ニット不具合時の渦巻折損、軸受焼付等の問題が生じて
いた。

【００２２】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたもので、ユニット不具合等による異常高圧時
にはモータプロテクタが速やかに作動して、渦巻折損、
軸受焼付等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する。

【００２３】

【課題を解決するための手段】この発明に係るスクロー
ル圧縮機は、内部が吐出圧力空間となる密閉容器と、こ
の密閉容器内に設けられ、それぞれ台板上の板状渦巻歯
が相互間に圧縮室を形成するように噛み合わされた固定
スクロールおよび揺動スクロールと、この揺動スクロー
ルを軸方向に支持するコンプライアントフレームと、こ
のコンプライアントフレームを半径方向に支持するガイ
ドフレームと、コンプライアントフレームとガイドフレ
ーム間に形成され、圧縮途中の中間圧力ガスが導入され
るコンプライアントフレーム空間と、温度、電流を検知
できるモータプロテクタを有するモータと、コンプライ
アントフレーム空間と吐出圧力空間との間に設けられた
高圧側圧力リリーフ弁装置と、を備えたものである。

【００２４】また、高圧側圧力リリーフ弁装置は、ガイ
ドフレームに設けられた吐出圧力空間とコンプライアン
トフレーム空間とを連通させる高圧側圧力リリーフ弁前
流路と、この高圧側圧力リリーフ弁前流路のコンプライ
アントフレーム空間側開口部を塞ぐように設けられた高
圧側圧力リリーフ弁と、この高圧側圧力リリーフ弁を付
勢する高圧側圧力調整バネと、を有するものである。

【００２５】また、高圧側圧力リリーフ弁装置は、吐出
圧力空間の吐出圧力とコンプライアントフレーム背面空
間の中間圧との差圧が、高圧側圧力調整バネのバネ定数
と高圧側圧力リリーフ弁前流路の断面積とで決定される
所定の差圧より大きい場合に、高圧側圧力リリーフ弁が
開き吐出ガスがコンプライアントフレーム背面空間に連
通するものである。

【００２６】また、固定スクロールに設けられた吐出ポ
ートから、密閉容器の吐出パイプまでの吐出ガス流路上
にモータプロテクタを配置するものである。

【００２７】また、高圧側圧力リリーフ弁装置を設ける
と共に、コンプライアントフレーム空間と吸入圧空間の
間に低圧側圧力リリーフ弁装置を設けたものである。

【００２８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態１を図面を参照して説明する。図１〜３は実
施の形態１を示す図で、図１はスクロール圧縮機の縦断
面図、図２，３は圧力リリーフ弁とガイドフレーム周辺
について示した部分断面図である。図において、従来の
ものと同様のものは同符号を付して説明を省略する。１
５ｊはガイドフレーム１５に設けられた高圧側圧力リリ
ーフ弁前流路、１５ｌは高圧側圧力リリーフ弁、１５ｍ
は高圧側圧力調整バネ、１５ｎは高圧側弁押さえであ
る。これらにより、高圧側圧力リリーフ弁装置を構成す
る。

【００２９】吐出圧力空間１０ｄの高圧とコンプライア
ントフレーム背面空間１５ｆの中間圧との差圧が、高圧
側圧力調整バネ１５ｍのバネ定数と高圧側圧力リリーフ
弁前流路１５ｊの断面積とで決定される所定の差圧より
小さい場合は、図２のとおり、高圧側圧力リリーフ弁１
５ｌは閉じている。

【００３０】吐出圧力空間１０ｄの高圧とコンプライア
ントフレーム背面空間１５ｆの中間圧との差圧が、高圧
側圧力調整バネ１５ｍのバネ定数と高圧側圧力リリーフ
弁前流路１５ｊの断面積とで決定される所定の差圧より
大きい場合は、図３のとおり、高圧側圧力リリーフ弁１
５ｌが開き、吐出ガスがコンプライアントフレーム背面
空間１５ｆに連通する。

【００３１】このガスは、連絡通路３ｓ、抽出孔２ｊを
通り、圧縮室１ｄ内に流入する。したがって、通常の運
転時よりも高温のガスを圧縮することになり、通常より
も高い温度で、吐出ポート１ｆからガスが吐出される。

【００３２】このため、密閉容器１０内が通常より高い
温度となり、モータ７に設けられた温度、電流を検知で
きるモータプロテクタの温度検知により圧縮機は、渦巻
破壊、軸受焼付を起こす前に停止する。

【００３３】さらに、固定スクロール１の吐出ポート１
ｆから吐出パイプ１０ｂまでの吐出ガスの流路上にモー
タプロテクタを配置することにより、素早く異常を検知
することが可能となる。

【００３４】実施の形態２．以下、この発明の実施の形
態２を図面を参照して説明する。図４〜６は実施の形態
２を示す図で、図４はスクロール圧縮機の縦断面図、図
５，６は圧力リリーフ弁とガイドフレーム周辺について
示した部分断面図である。図において、従来のものと同
様のものは同符号を付して説明を省略する。１５ｐは低
圧側圧力リリーフ弁前流路、１５ｑは低圧側圧力リリー
フ弁、１５ｒは低圧側圧力調整バネ、１５ｓは低圧側弁
押さえである。これらにより、低圧側圧力リリーフ弁装
置を構成する。

【００３５】設定圧以上の高圧になると高圧側圧力リリ
ーフ弁１５ｌが開き、さらに、低圧側圧力リリーフ弁１
５ｑが開くことにより、高圧ガスは吸入側に流入する。
したがって、通常の運転時よりも高温のガスを圧縮する
ことになり、通常よりも高い温度で、吐出ポート１ｆか
らガスが吐出される。このため、密閉容器１０内が通常
より高い温度となり、モータ７に設けられた温度、電流
を検知できるモータプロテクタの温度検知により圧縮機
は、渦巻破壊、軸受焼付を起こす前に停止する。

【００３６】

【発明の効果】この発明に係るスクロール圧縮機は、吐
出圧力空間とコンプライアントフレーム背面空間との間
に高圧側圧力リリーフ弁装置を具備したことにより、ユ
ニット不具合等による異常高圧を防ぐことができ、渦巻
折損、軸受焼付等を解消する効果がある。

【００３７】また、固定スクロールに設けられた吐出ポ
ートから、密閉容器の吐出パイプまでの吐出ガス流路上
にモータプロテクタを配置することにより、素早く異常
を検知することが可能となる。

【００３８】また、高圧側圧力リリーフ弁装置に加え
て、コンプライアントフレーム空間と吸入圧空間の間に
低圧側圧力リリーフ弁装置を設けたことにより、ユニッ
ト不具合等による異常高圧を防ぐことができ、渦巻折
損、軸受焼付等を解消する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態１を示す図で、スクロール圧縮機
の縦断面図である。

【図２】実施の形態１を示す図で、主要箇所の部分縦
断面図である。

【図３】実施の形態１を示す図で、主要箇所の部分縦
断面図である。

【図４】実施の形態２を示す図で、スクロール圧縮機
の縦断面図である。

【図５】実施の形態２を示す図で、主要箇所の部分縦
断面図である。

【図６】実施の形態２を示す図で、主要箇所の部分縦
断面図である。

【図７】従来のスクロール圧縮機の縦断面図である。

【符号の説明】

１固定スクロール、１ａ台板部、１ｂ板状渦巻
歯、１ｄ圧縮室、１ｆ吐出ポート、２揺動スクロー
ル、２ａ台板部、２ｂ板状渦巻歯、２ｊ抽出孔、３
コンプライアントフレーム、３ｓ連絡通路、７モ
ータ、１０ａ吸入パイプ、１０ｂ吐出パイプ、１０
ｄ密閉容器内空間、１５ガイドフレーム、１５ｆ
コンプライアントフレーム空間、１５ｊ高圧側圧力リ
リーフ弁前流路、１５ｌ高圧側圧力リリーフ弁、１５
ｍ高圧側圧力調整バネ、１５ｎ高圧側弁押さえ、１
５ｐ低圧側圧力リリーフ弁前流路、１５ｑ低圧側圧
力リリーフ弁、１５ｒ低圧側圧力調整バネ、１５ｓ
低圧側弁押さえ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者池田清春東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者瀬畑崇史東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 3H029 AA02 AA14 AA21 AB03 BB50 CC03 CC07 CC09 CC12 CC27 3H039 AA02 AA04 AA12 BB25 CC01 CC30 CC32 CC33 CC34

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部が吐出圧力空間となる密閉容器と、この密閉容器内に設けられ、それぞれ台板上の板状渦巻
歯が相互間に圧縮室を形成するように噛み合わされた固
定スクロールおよび揺動スクロールと、この揺動スクロールを軸方向に支持するコンプライアン
トフレームと、このコンプライアントフレームを半径方
向に支持するガイドフレームと、前記コンプライアントフレームとガイドフレーム間に形
成され、圧縮途中の中間圧力ガスが導入されるコンプラ
イアントフレーム空間と、温度、電流を検知できるモータプロテクタを有するモー
タと、前記コンプライアントフレーム空間と前記吐出圧力空間
との間に設けられた高圧側圧力リリーフ弁装置と、を備
えたことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】前記高圧側圧力リリーフ弁装置は、前記
ガイドフレームに設けられた前記吐出圧力空間と前記コ
ンプライアントフレーム空間とを連通させる高圧側圧力
リリーフ弁前流路と、この高圧側圧力リリーフ弁前流路
の前記コンプライアントフレーム空間側開口部を塞ぐよ
うに設けられた高圧側圧力リリーフ弁と、この高圧側圧
力リリーフ弁を付勢する高圧側圧力調整バネと、を有す
ることを特徴とする請求項１記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】前記高圧側圧力リリーフ弁装置は、前記
吐出圧力空間の吐出圧力と前記コンプライアントフレー
ム背面空間の中間圧との差圧が、前記高圧側圧力調整バ
ネのバネ定数と前記高圧側圧力リリーフ弁前流路の断面
積とで決定される所定の差圧より大きい場合に、前記高
圧側圧力リリーフ弁が開き吐出ガスが前記コンプライア
ントフレーム背面空間に連通することを特徴とする請求
項２記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】前記固定スクロールに設けられた吐出ポ
ートから、前記密閉容器の吐出パイプまでの吐出ガス流
路上に前記モータプロテクタを配置することを特徴とす
る請求項１記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】前記コンプライアントフレーム空間と吸
入圧空間の間に第２の圧力リリーフ弁装置を設けたこと
を特徴とする請求項１記載のスクロール圧縮機。