JP2003214364A

JP2003214364A - スクロール圧縮機

Info

Publication number: JP2003214364A
Application number: JP2002328240A
Authority: JP
Inventors: Kiyoharu Ikeda; 清春池田; Takeshi Fushiki; 毅伏木; Shin Sekiya; 慎関屋; Fumiaki Sano; 文昭佐野; Yoshihide Ogawa; 喜英小川; Teruhiko Nishiki; 照彦西木; Takashi Sehata; 崇史瀬畑; Masao Tani; 谷　　真男
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2002-11-12
Publication date: 2003-07-30
Anticipated expiration: 2022-11-12
Also published as: JP4033259B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のフレ−ムコンプライアント方式では、
コンプライアントフレ−ムが浮上したまま停止し、さら
に、圧縮室内、コンプライアントフレ−ム背面空間内に
液冷媒や油が溜まってしまったまま起動がかかると、圧
縮室内で異常な圧力上昇が起こり、コンプライアントフ
レ−ムが下方へリリーフしようとするが、コンプライア
ントフレ−ム背面空間内にも液冷媒等が溜まっているた
め、コンプライアントフレーム背面空間も異常な圧力と
なり、コンプライアントフレ−ムがリリ−フできず圧縮
機が起動できない、または、異常圧力による板状渦巻歯
の損傷等の問題が生じていた。【解決手段】コンプライアントフレ−ム背面空間と吐
出圧力空間を連通させる流路を設けた。

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係わり、特に軸方向に移
動可能な可動フレームが揺動スクロールを軸方向に支持
し、固定スクロールに押圧するスクロール圧縮機の起動
がスムーズに行うことができるスクロール圧縮機に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、軸方向に揺動スクロールを支持
し、揺動スクロールを駆動する主軸を軸受を介して半径
方向に支持する可動フレームであるコンプライアントフ
レームを有するスクロール圧縮機には、次のように記載
されている。定常運転時は、コンプライアントフレーム
には、揺動スクロールの背面空間（ボス部外部空間）の
中間圧に起因する力及びスラスト軸受を介しての揺動ス
クロールからの押付け力の合力が下向きの力として作用
し、また、コンプライアントフレームの背面空間（フレ
ーム空間）の中間圧に起因する力及びコンプライアント
フレームの下端面の密閉容器内の高圧雰囲気に露出して
いる部分に作用する高圧に起因する力の合力が上向きの
力として作用する。定常運転時には、この上向きの力が
下向きの力より大きくなるように設定されており、揺動
スクロールはコンプライアントフレームにより固定スク
ロールに押圧されている。

【０００３】また、圧縮機の起動時には、密閉容器内の
圧力上昇よりも早く、起動直後にコンプライアントフレ
ームの背面空間に起動前のバランス圧力よりやや高い圧
力が導入され、圧力が上昇し、コンプライアントフレー
ムは比較的短時間に持ち上げられ、それに伴い揺動スク
ロールが持ち上げられ固定スクロールに接触する。即
ち、起動性が優れている（例えば、特許文献１参
照。）。

【０００４】

【特許文献１】特開２０００−１６１２５４号公報（第
５頁〜第７頁、図1、図２）

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コンプ
ライアントフレームが浮上したまま停止し、さらに、圧
縮室内、コンプライアントフレームの背面空間内に液冷
媒や油が溜まったまま起動がかかると、圧縮室内で異常
な圧力上昇が起こり、コンプライアントフレームが下方
へリリーフしようとするが、コンプライアントフレーム
の背面空間内にも液冷媒等が溜まっているため、コンプ
ライアントフレームの背面空間も異常に高い圧力とな
り、コンプライアントフレームがリリーフできず圧縮機
が起動できない、または、異常圧力による板状渦巻歯の
損傷等の問題が生じていた。

【０００６】この発明は、前記の課題を解決するために
なされたものであり、圧縮室及びコンプライアントフレ
ームの背面空間に液冷媒、油が溜まった状態からでもス
ムーズに起動できるスクロール圧縮機を得ることを目的
とする。また、起動がスムーズであるとともに、定常運
転時に安定した運転ができるスクロール圧縮機を得るこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明のスクロール圧縮機は、揺動スクロールを
軸方向に支持するとともに、揺動スクロールを駆動する
主軸を軸受を介して半径方向に支持する可動フレーム
と、該可動フレームを軸方向に移動可能に係合するガイ
ド部とを備え、圧縮室で圧縮した圧縮冷媒を前記密閉容
器内に吐出した後、圧縮機外に吐出するスクロール圧縮
機であって、可動フレームの背面に形成され、内部圧力
で可動フレームを軸方向の固定スクロール側に押圧する
可動フレーム背面空間を有し、該可動フレーム背面空間
と吐出圧の密閉容器内とが、開閉弁付きの連通路で連通
又は連通遮断され、開閉弁の可動フレーム背面空間側の
圧力が密閉容器側の圧力より大きい場合、開閉弁が開き
連通し、開閉弁の可動フレーム背面空間側の圧力が密閉
容器側の圧力より小さい場合、開閉弁が閉じ連通遮断す
るものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図1は、本発明の
実施の形態１の一例を示す図で、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１
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１０ａが
密閉容器１０を貫通して圧入されている。

【０００９】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、台板部１
ａ、板状渦巻歯１ｂ、台板部２ａ及び板状渦巻歯２ｂと
で幾何学的に圧縮室１ｄを形成している。台板部２ａの
板状渦巻歯２ｂ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。揺動スクロール
２の台板部２ａの外周部には、前記固定スクロール１の
オルダム案内溝１ｃと９０度の位相差をもつオルダム案
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には前記圧
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。

【００１０】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３ｃおよび副主軸受３ｈが形成されている。またス
ラスト軸受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。抽出孔
２ｊのスラスト面側開口部２ｋは、運転時には通常、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３ａの軸受面内部に設けた連絡通路３ｓの開口部３
ｆにおさ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
圧力空間１ｇへのリークはない構造となっている。

【００１１】揺動スクロール２の背面側で、主軸４側寄
りには、揺動スクロール２の背面とコンプライアントフ
レーム３とで囲まれる揺動スクロール背面空間であるボ
ス部外部空間２ｈが形成されている。

【００１２】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を介して吸入圧力空間１ｇに連
通する。この中間圧調整弁収納空間３ｐには、連通路を
開閉する開閉弁である往復運動自在な中間圧調整弁３ｌ
が収納され、また、開閉弁である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に固着されている。こ
れら中間圧調整弁３ｌと中間圧調整弁押さえ３ｔとの間
には弾性部材である中間圧調整バネ３ｍ（本例では、コ
イルバネ３ｍ）が自然長より縮められて収納されてい
る。即ち、所定の力で中間圧調整弁３ｌを押圧する。

【００１３】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
１５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
１５ａ、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、１６
ｂが設置されている。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の外周面からなる可動フレーム背面空間で
あるフレーム空間１５ｆは、コンプライアントフレーム
３の連絡通路３ｓと連通しており、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。

【００１４】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２ｃと回転自在に係合する揺動軸４ｂ
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３ｃおよび副主軸受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間にはモータのロータ８が焼きばめられてい
る。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と合せて合計３個のバランサにより、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１
０底部にたまった冷凍機油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。

【００１５】また、１５ｊはガイドフレーム１５に形成
した圧力リリーフ弁流路、１５ｌは開閉弁である圧力リ
リーフ弁、１５ｍは弾性部材である圧力調整バネ（本例
ではコイルバネ）であり、所定の力で圧力リリーフ弁１
５ｌを押圧する。１５ｎは弁押さえである。ここで、圧
力リリーフ弁流路１５ｊが、可動フレーム背面空間であ
るフレーム空間１５ｆが密閉容器１０内に連通する連通
路であり、圧力リリーフ弁１５ｌが差圧で開閉する開閉
弁である。弾性部材である圧力調整バネ１５ｍは、圧力
リリーフ弁１５ｌが連通路を閉止する方向に形成されて
いる。そこで、圧力リリーフ弁１５ｌは、密閉容器１０
内の圧力及び圧力調整バネ１５ｍによる押圧力の合計の
圧力の方がフレーム空間１５ｆの圧力より大きい場合
は、連通路を閉止し、両者の合計圧力よりフレーム空間
１５ｆの圧力の方が大きい場合は、連通路を開く。即
ち、開閉弁１５ｌの可動フレーム背面空間１５ｆ側の圧
力が密閉容器１０側の圧力より大きい場合、開閉弁１５
ｌが開き連通し、開閉弁１５ｌの可動フレーム背面空間
１５ｆ側の圧力が密閉容器１０側の圧力より小さい場
合、開閉弁１５ｌが閉じ連通遮断する。

【００１６】つぎに、このスクロール圧縮機の動作につ
いて説明する。低圧の吸入冷媒は吸入管１０ａから吸入
圧力空間１ｇを経て固定スクロール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にはいる。
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。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、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。そこで、圧縮室１ｄを選択することにより、望まし
い中間圧の導入が可能となる。

【００１７】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給油路４ｇを通り揺
動軸受２ｃからなる揺動軸受部２ｇに導かれる。この軸
受部２ｇの絞り作用によって中間圧力となった冷凍機油
１０ｅは、ボス部外部空間２ｈを満たし、この空間から
中間圧調整弁３ｌを経由して低圧空間である吸入圧力空
間１ｇ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。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、再び密閉容器底
部に戻る。また、ボス部外部空間２ｈは、中間圧調整バ
ネ３ｍの押圧力に対応する差圧分だけ吸入圧力空間１ｇ
の圧力より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。

【００１８】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、ボス部外部
空間２ｈ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。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、密閉容器１０内の高圧雰囲気に露
出している下部の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。

【００１９】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つの円筒面３ｄ、
３ｅが嵌合されたガイドフレーム１５の内周部に設けた
円筒面１５ａ、１５ｂにガイドされて上方に浮上する。
即ち、この場合、ガイドフレーム１５が可動フレームで
あるコンプライアントフレーム３を軸方向に移動可能に
係合するガイド部である。そこで、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。

【００２０】また、液圧縮等の生じない通常の起動時に
は、コンプライアントフレーム３及び揺動スクロール２
が下がり、揺動スクロール２と固定スクロール１の歯先
と歯底には隙間が生じたリリーフ状態から圧縮機が起動
し、起動直後にフレーム空間１５ｆに抽出孔２ｊ、連絡
通路３ｓから圧縮途中のガスが供給され圧力が上昇し、
また密閉容器内の圧力上昇も加わり、コンプライアント
フレーム３及び揺動スクロール２が浮上し定常運転に移
行する。この時、フレーム空間１５ｆの圧力リリーフ弁
流路１５ｊを塞ぐ圧力リリーフ弁１５ｌを押圧する圧力
調整バネ１５ｍのバネ力を所定の圧力に設定し、フレー
ム空間１５ｆの圧力が上昇しても圧力リリーフ弁１５ｌ
が開くことがないようにすることで起動特性を良好にで
きる。

【００２１】また、起動時に液圧縮を生じる場合は、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リリーフ動作により、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
大きな隙間が生じるリリーフ状態となり、圧縮室の異常
な圧力上昇は回避される。この際、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。

【００２２】次に、コンプライアントフレーム３が浮上
したまま停止し、さらに、圧縮室１ｄ内、フレーム空間
１５ｆ内に液冷媒や油が溜まった状態からの起動、即
ち、従来は圧縮室１ｄ内が異常昇圧し、また、フレーム
空間１５ｆ内も異常昇圧し、リリーフできず、起動でき
ない場合について記載する。本実施の形態では、フレー
ム空間１５ｆと密閉容器１０内とを連通する圧力リリー
フ弁流路１５ｊの圧力リリーフ弁１５ｌは、密閉容器１
０内の圧力及び圧力調整バネ１５ｍの押圧力がフレーム
空間１５ｆの圧力より大きい場合は、図２のとおり閉じ
ており、小さくなると、図３のとおり、圧力リリーフ弁
１５ｌが開く。

【００２３】そこで、フレーム空間１５ｆ内で異常昇圧
し高圧となると、圧力リリーフ弁１５ｌが開き、フレー
ム空間１５ｆが密閉容器１０内と連通し、フレーム空間
１５ｆの異常昇圧した高圧の圧力を密閉容器１０内へ開
放することができる。従って、正常にコンプライアント
フレーム３がリリーフするため、圧縮室１ｄ内の異常昇
圧も回避でき、起動不良、板状渦巻歯の破壊等を避ける
ことができる。即ち、フレーム空間１５ｆの圧力リリー
フ弁流路１５ｊを塞ぐ圧力リリーフ弁１５ｌを押圧する
圧力調整バネ１５ｍのバネ力を、通常の起動時は、圧力
リリーフ弁１５ｌを閉じた状態に維持し、フレーム空間
１５ｆ内が所定の圧力より大きな異常昇圧時には開く所
定の大きさに設定することにより、通常の起動時は、起
動特性を良好にし、異常昇圧時は異常高圧を開放するこ
とができる。

【００２４】また、圧力リリーフ弁流路１５ｊの圧力リ
リーフ弁１５ｌは、弾性部材である圧力調整バネ１５ｍ
で押圧しなくても、密閉容器１０内の圧力がフレーム空
間１５ｆの圧力より高い場合閉止し、フレーム空間１５
ｆの圧力の方が高い場合に開く差圧弁とすることによ
り、定常運転、起動時に液圧縮を生じる場合のリリーフ
及び起動時のフレーム空間１５ｆの異常昇圧の開放は可
能であり、液圧縮等の生じない通常の起動時も、定常運
転への移行にやや時間がかかるが、密閉容器１０内の圧
力上昇により起動可能である。但し、圧力リリーフ弁流
路１５ｊが閉じられる方向に圧力リリーフ弁１５ｌを押
圧する圧力調整バネ１５ｍを設けることにより、定常運
転時に、確実に開閉弁は閉じ、フレーム空間１５ｆは密
閉容器１０内の吐出圧力の影響を受けることがなく、所
定の中間圧によりコンプライアントフレーム３を固定ス
クロール１側に押圧することにより、揺動スクロール２
を固定スクロール１に押圧する圧力の管理が容易とな
り、安定した定常運転が可能である。

【００２５】また、連通路である圧力リリーフ弁流路１
５ｊはスクロール圧縮機の軸方向に形成されているの
で、コンプライアントフレーム３が固定スクロール１側
に移動して停止し、さらに、圧縮室１ｄ内及びフレーム
空間１５ｆに液冷媒や油が溜まった状態から圧縮機を起
動する際に、フレーム空間１５ｆの異常昇圧が生じて
も、圧力リリーフ弁流路１５ｊの圧力リリーフ弁１５ｌ
が開かれ、異常高圧が密閉容器１０内に開放されると
き、液冷媒や油がフレーム空間１５ｆから容易に排出
し、そこでコンプライアントフレーム３が迅速にリリー
フし、起動不良、板状渦巻歯折損等を確実に解消する効
果がある。

【００２６】また、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３ａを介して伝達されるものの、
主軸受３ｃから受ける軸受負荷と、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。

【００２７】なお、前記の実施の形態では、フレーム空
間１５ｆを密閉容器１０内に連通するリリーフ弁通路１
５ｊを設けることにより、起動時にフレーム空間１５ｆ
が異常昇圧する場合のコンプライアントフレーム３のリ
リーフを可能としたが、コンプライアントフレーム３に
連通路を形成して、フレーム空間１５ｆをボス部外部空
間２ｈに連通させ、起動時の異常昇圧時にボス部外部空
間２ｈを経由して、中間圧調整弁収納空間３ｐから吸入
圧力空間１ｇに高圧を開放してもよい。

【００２８】本実施の形態のスクロール圧縮機は、可動
フレーム背面空間１５ｆは、圧縮室１ｄの圧縮途中の冷
媒ガスが導入されるので、導入する圧縮室１ｄを選択す
ることにより、望ましい中間圧が導入できる。

【００２９】また、本実施の形態のスクロール圧縮機に
おいては、開閉弁１５ｌは、弾性部材１５ｍにより所定
の圧力で連通路１５ｊが閉じられる方向に密閉容器１０
側から押圧されるので、定常運転時は、確実に開閉弁１
５ｌは閉じ、可動フレーム背面空間１５ｆは密閉容器１
０内の吐出圧力の影響を受けることがなく、中間圧によ
り可動フレーム３を固定スクロール１側に押圧すること
により、揺動スクロール２を固定スクロール１に押圧す
ることができ、安定した定常運転が可能である。

【００３０】また、本実施の形態のスクロール圧縮機に
おいては、開閉弁１５ｌを押圧する弾性部材１５ｍの所
定の圧力は、液圧縮のない通常の起動時には、開閉弁１
５ｌが開かず、また、可動フレーム背面空間１５ｆ内が
異常昇圧し高圧時には開くような所定の圧力とするの
で、通常の起動時は、起動特性を良好にし、異常昇圧時
は異常高圧を開放することができる。

【００３１】また、本実施の形態のスクロール圧縮機に
おいては、連通路１５ｊはスクロール圧縮機の軸方向に
形成されるので、圧縮機の起動時に、可動フレーム３が
固定スクロール１側に移動して停止し、さらに、圧縮室
１０内及び可動フレーム背面空間１５ｆに液冷媒や油が
溜まった状態であっても、可動フレーム背面空間１５ｆ
の異常昇圧は連通路１５ｊの開閉弁１５ｌが開かれ、密
閉容器１０内に高圧が逃がされ、そのとき液冷媒や油が
可動フレーム背面空間１５ｆから容易に排出し、可動フ
レーム３が迅速にリリーフし、起動不良、板状渦巻歯折
損等を確実に解消する効果がある。

【００３２】また、本実施の形態のスクロール圧縮機
は、吸入圧力と吐出圧力との間の中間圧とされ、内部圧
力が所定の圧力を越えると開閉弁３ｌが開き、吸入圧力
空間１ｇに連通することにより所定の中間圧力に維持さ
れ、その圧力により前記揺動スクロール２のスラスト力
を軽減するとともに、可動フレーム３を軸方向で、固定
スクロール１と離れる方向に押圧する、揺動スクロール
背面と可動フレーム３とで形成される揺動スクロール背
面空間２ｈを有し、可動フレーム背面空間１５ｆは、吐
出圧の密閉容器１０内と連通するようにされる代りに揺
動スクロール背面空間２ｈと連通路により連通されるの
で、圧縮機の起動時に、可動フレーム３が固定スクロー
ル１側に移動して停止し、さらに、圧縮室１ｄ内及び可
動フレーム背面空間１５ｆに液冷媒や油が溜まった状態
であっても、可動フレーム背面空間１５ｆの異常昇圧
は、連通路により揺動スクロール背面空間２ｈ、さらに
開閉弁３ｌが開き、吸入圧力空間１ｇに連通することに
より高圧が逃がされ、正常に可動フレーム３がリリーフ
し、起動不良、板状渦巻歯折損等を解消する効果があ
る。

【００３３】実施の形態２．図４は本発明の実施の形態
２の一例を示す図で、圧力リリーフ弁周りの部分縦断面
図である。各部の名称と機能が実施の形態１と同じもの
は、同じ符号を付して説明を割愛する。また、圧縮機の
その他の部分は実施の形態１と同様である。図４におい
て、圧力リリーフ弁流路１５ｊには、円形または外周部
に切欠きを設けた開閉弁である圧力リリーフ弁１５ｌ、
弾性部材である圧力調整バネ１５ｍ、及び弁押さえ１５
ｎが収納されている。弁押さえ１５ｎは略円板状であ
り、円板の外周部に切欠きを設けた形状であり、その外
周が圧力リリーフ弁流路１５ｊの内周に密着するように
圧力リリーフ弁流路１５ｊ内に圧入嵌合される。これに
より弁押さえ１５ｎを固定し、例えば固定用のネジなど
の部品を省略しつつも簡単な構成で圧力リリーフ弁１５
ｌに付与する押圧を確保し、開閉弁の容易な組立が可能
となる。

【００３４】弾性部材１５ｍによる圧力リリーフ弁１５
ｌへの押圧を管理する場合は、組立て治具を用いて弁押
さえ１５ｎの圧入深さ（図４中のｄ寸法）を一定に保て
ばよく、また図５に示すように圧力リリーフ弁流路１５
ｊに段部１５ｐを設け、段付きの円筒面に構成すれば、
この段部１５ｐに突き当たるまで弁押さえ１５ｎを圧入
して弁押さえ１５ｎの圧入深さｄ寸法を一定に保するこ
とで、容易に圧力リリーフ弁１５ｌの安定した押圧を管
理することができる。

【００３５】本実施の形態のスクロール圧縮機において
は、開閉弁１５ｌは、弁押さえ１５ｎにより支持された
弾性部材１５ｍにより押圧され、弁押さえ１５ｎは、連
通路１５ｊ内に圧入嵌合され、固定されるので、固定用
のネジなどの部品を省略しつつも簡単な構成にて開閉弁
の組立が可能となる。

【００３６】また、本実施の形態のスクロール圧縮機に
おいては、弾性部材１５ｍをコイルバネ１５ｍとし、弁
押さえ１５ｎにコイルバネ１５ｍの内径より小径の突起
部１５ｑを設け、コイルバネ１５ｍを突起部１５ｑに挿
入設置するので、コイルバネ１５ｍは突起部１５ｑにガ
イドされて開閉弁１５ｌのほぼ中央を支持することがで
きるので、安定した押圧を確保することができる。

【００３７】実施の形態３．図６は本発明の実施の形態
３の圧力リリーフ弁周りの部分縦断面図であり、図６
（ａ）は、その一例であり、図６（ｂ）は、別の例であ
る。各部の名称と機能が実施の形態１、２と同じもの
は、同じ符号を付して説明を割愛する。また、その他の
部分は実施の形態１、２と同様である。図６（ａ）にお
いて、弁押さえ１５ｎには弾性部材であるコイルバネ１
５ｍの内径部に挿入される突起部１５ｑが設けられてお
り、コイルバネ１５ｍはこの突起部１５ｑにガイドされ
ることにより、圧力リリーフ弁１５ｌのほぼ中央部を支
持することができ、安定した押圧を得る。図６（ｂ）は
弁押さえ１５ｎを板金部品で構成した例である。同様の
効果が得られる。

【００３８】また、図７は弁押さえ１５ｎが正常位置に
ある場合と圧力リリーフ弁流路１５ｊ内で側方に落下し
た状態を示す模式図である。突起部１５ｑの先端と圧力
リリーフ弁１５ｌの距離δが大きい場合、圧力リリーフ
弁１５ｌがストロークすると、圧力リリーフ弁１５ｌが
圧力リリーフ弁流路１５ｊ内で側方に落下してしまい、
即ち、バネ力に打ち勝って、大きく押し下げられると、
圧力リリーフ弁１５ｌの中心がコイルバネ１５ｍの中心
から外れて、圧力リリーフ弁流路１５ｊ内の側方に落下
してしまい、元の位置に復帰できないことから、通常運
転状態で閉塞すべき圧力リリーフ弁流路１５ｊが常に開
放状態となる可能性がある。フレーム空間１５ｆの圧力
は、圧縮機構である固定スクロール１と揺動スクロール
２で構成される圧縮室１ｄより、中間圧力を導入して得
られているが、圧力リリーフ弁流路１５ｊが常に開放状
態（連通状態）となった場合、密閉容器内の高圧冷媒ガ
スがフレーム空間１５ｆに流入し、圧縮室１ｄに逆流す
るので性能の著しい低下の原因となり、またフレーム空
間１５ｆの圧力も上昇するので、コンプライアントフレ
ーム３を上方に移動させる力が大きくなり、摺動損失の
増大などの原因となる。

【００３９】図８は圧力リリーフ弁が落下しない限界を
示す図である。圧力リリーフ弁１５ｌの落下を防止する
ためには、弁押さえ１５ｎに設けた突起部１５ｑの先端
と圧力リリーフ弁１５ｌの隙間（距離）を小さくすれ
ば、落下は防止できる。図中、圧力リリーフ弁１５ｌが
傾斜して突起部と接触する接触点Ｚが圧力リリーフ弁１
５ｌの中心よりも左側にあれば、圧力リリーフ弁１５ｌ
は接触部をのりこえて側方に落下することはない。すな
わち接触点Ｚを圧力リリーフ弁１５ｌの中心とすれば、
三角形ＸＹＺと三角形ＵＶＷは合同となり、三平方の定
理より、ａ²＋δ²＝（ｄ／２）² となる。ここで、ａは圧力リリーフ弁流路１５ｊの側壁
と突起部１５ｑの距離、δは圧力リリーフ弁１５ｌと突
起部１５ｑの隙間、ｄは圧力リリーフ弁１５ｌの直径で
ある。圧力リリーフ弁流路１５ｊの内径をＤ、突起部１
５ｑの外径をｈとすれば、圧力リリーフ弁流路１５Ｊｎ
ｏ側壁と突起部１５ｑの距離ａは、ａ＝（Ｄ−ｈ）／２となり、これを先の式に代入して下式となる。 δ＝０．５×（ｄ²−（Ｄ−ｈ）²）^0.5 圧力リリーフ弁１５ｌの落下を防止するには、突起部１
５ｑの先端との隙間δを上式で与えられる値よりも小さ
く設定すればよい。

【００４０】本実施の形態のスクロール圧縮機において
は、開閉弁１５ｌの外径をｄ、連通路１５ｊの内径をＤ
及び突起部１５ｑの外径をｈとし、開閉弁１５ｌが連通
路１５ｊを閉じたとき、開閉弁１５ｌと突起部１５ｑの
先端との距離をδとした場合、このδを、δ＜０．５×
（ｄ²−（Ｄ−ｈ）²）^0.5と設定するので、開閉弁１５
ｌは弁座から外れて連通路１５ｊに落下することがな
く、したがってフレーム空間１５ｆに密閉容器１０内の
高圧ガスが流入して、圧縮室１ｄへの逆流が起こること
はない。またフレーム空間１５ｆの圧力が上昇し、摺動
損失が増大することはない。

【００４１】実施の形態４．図９は、本発明の実施の形
態４のスクロール圧縮機の主要箇所の部分縦断面図であ
る。図において、各部の名称と機能が実施の形態１、
２、３と同様のものは、同じ符号を付して説明を割愛す
る。また、圧縮機のその他の部分は、実施の形態１、
２、３と同様である。図中ボス部外部空間２ｈと吸入圧
力空間１ｇを連通する中間圧調整弁収納空間３ｐに、実
施の形態３で記述した開閉弁である圧力リリーフ弁１５
ｌ、弾性部材である圧力調整バネ１５ｍ、弁押さえ１５
ｎを同様に配置したものである。即ち、中間圧調整弁収
納空間３ｐ、中間圧調整弁３ｌ、中間圧調整バネ３ｍ、
中間圧調整弁押さえ３ｔを、それぞれ、圧力リリーフ弁
流路１５ｊ、圧力リリーフ弁１５ｌ、弾性部材１５ｍ、
弁押さえ１５ｎとしたものである。このように部品を共
通化することで低コストを実現でき、またボス部外側空
間２ｈの安定した中間圧力の確保、さらに中間圧力調整
弁３ｌの落下を防止することが可能となる。

【００４２】本実施の形態のスクロール圧縮機において
は、内部圧力が吸入圧力と吐出圧力との間の所定の中間
圧力を越えると開閉弁が開き、吸入圧力空間に連通する
ことにより所定の中間圧力に維持され、内部圧力により
揺動スクロールのスラスト力を軽減するとともに、可動
フレームを軸方向で、固定スクロールと離れる方向に押
圧し、揺動スクロール背面と可動フレームとで形成され
る揺動スクロール背面空間を有し、該揺動スクロール背
面空間を吸入圧力空間に連通、連通遮断する開閉弁、弁
押さえ、弾性部材であるコイルバネを可動フレーム背面
空間と吐出圧の密閉容器内とを連通、連通遮断する前記
実施の形態２又は実施の形態３に記載の開閉弁、弁押さ
え、弾性部材であるコイルバネと同じ構成とするので、
部品を共通化することで低コストを実現しつつも、ボス
部外側空間の安定した中間圧力維持を実現できる。

【００４３】

【発明の効果】本発明のスクロール圧縮機は、揺動スク
ロールを軸方向に支持するとともに、揺動スクロールを
駆動する主軸を軸受を介して半径方向に支持する可動フ
レームと、該可動フレームを軸方向に移動可能に係合す
るガイド部とを備え、圧縮室で圧縮した圧縮冷媒を前記
密閉容器内に吐出した後、圧縮機外に吐出するスクロー
ル圧縮機であって、可動フレームの背面に形成され、内
部圧力で可動フレームを軸方向の固定スクロール側に押
圧する可動フレーム背面空間を有し、該可動フレーム背
面空間と吐出圧の密閉容器内とが、開閉弁付きの連通路
で連通又は連通遮断され、開閉弁の可動フレーム背面空
間側の圧力が密閉容器側の圧力より大きい場合、開閉弁
が開き連通し、開閉弁の可動フレーム背面空間側の圧力
が密閉容器側の圧力より小さい場合、開閉弁が閉じ連通
遮断するものである。そこで、圧縮機の起動時に、可動
フレームが固定スクロール側に移動して停止し、さら
に、圧縮室内及び可動フレーム背面空間に液冷媒や油が
溜まった状態であっても、可動フレーム背面空間の異常
昇圧は連通路の開閉弁が開かれ、密閉容器内に高圧が逃
がされ、正常に可動フレームがリリーフし、圧縮室内の
異常昇圧も防止され、起動不良、板状渦巻歯折損等を解
消し、スムーズに起動できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態1の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のスクロール圧縮機の
主要箇所の部分縦断面図（開閉弁が閉じた状態を示す）
である。

【図３】本発明の実施の形態1のスクロール圧縮機の
主要箇所の部分縦断面図（開閉弁が開いた状態を示す）
である。

【図４】本発明の実施の形態２のスクロール圧縮機の
主要箇所の部分縦断面図である。

【図５】本発明の実施の形態２のスクロール圧縮機の
圧力リリーフ弁周りの部分拡大図である。

【図６】本発明の実施の形態３のスクロール圧縮機の
圧力リリーフ弁周りの部分拡大図である。

【図７】本発明の実施の形態３のスクロール圧縮機の
圧力リリーフ弁周りの部分拡大図（リリーフ弁が側方に
落下した状態を示す）である。

【図８】本発明の実施の形態３のスクロール圧縮機の
圧力リリーフ弁落下を防ぐための説明図である。

【図９】本発明の実施の形態４のスクロール圧縮機の
主要箇所の部分縦断面図である。

【符号の説明】

１固定スクロール、１ｂ板状渦巻歯、１ｄ圧縮
室、１ｇ吸入圧力空間、２揺動スクロール、２ｂ
板状渦巻歯、２ｈ揺動スクロール背面空間、３可動フ
レーム、３ｃ、３ｈ軸受、３ｌ開閉弁、３ｍ弾性
部材（コイルバネ）、３ｔ弁押さえ、４主軸、１０
密閉容器、１５ガイド部、１５ｆ可動フレーム背面
空間、１５ｌ開閉弁、１５ｊ連通路、１５ｍ弾性
部材（コイルバネ）、１５ｎ弁押さえ、１５ｑ突起
部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者関屋慎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)発明者佐野文昭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)発明者小川喜英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)発明者西木照彦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 (72)発明者谷真男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 AB03 CC04 CC85 3H039 AA06 AA12 BB23 CC24 CC29 CC33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】密閉容器内に設けられ、それぞれの板状
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
た固定スクロール及び揺動スクロールと、前記揺動スク
ロールを軸方向に支持するとともに、前記揺動スクロー
ルを駆動する主軸を軸受を介して半径方向に支持する可
動フレームと、該可動フレームを軸方向に移動可能に係
合するガイド部とを備え、前記圧縮室で圧縮した圧縮冷
媒を前記密閉容器内に吐出した後、圧縮機外に吐出する
スクロール圧縮機において、前記可動フレームの背面に形成され、内部圧力で前記可
動フレームを軸方向の前記固定スクロール側に押圧する
可動フレーム背面空間を有し、該可動フレーム背面空間と前記吐出圧の密閉容器内と
が、開閉弁付きの連通路で連通又は連通遮断され、前記
開閉弁の前記可動フレーム背面空間側の圧力が前記密閉
容器側の圧力より大きい場合、前記開閉弁が開き連通
し、前記開閉弁の前記可動フレーム背面空間側の圧力が
前記密閉容器側の圧力より小さい場合、前記開閉弁が閉
じ連通遮断することを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】前記可動フレーム背面空間は、前記圧縮
室の圧縮途中の冷媒ガスが導入されることを特徴とする
請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】前記開閉弁は、弾性部材により所定の圧
力で前記連通路が閉じられる方向に前記密閉容器側から
押圧されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記
載のスクロール圧縮機。
【請求項４】前記開閉弁を押圧する弾性部材の所定の
圧力は、液圧縮のない通常の起動時には、前記開閉弁が
開かず、また、前記可動フレーム背面空間内が異常昇圧
し高圧時には開くような所定の圧力とすることを特徴と
する請求項３に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】前記連通路はスクロール圧縮機の軸方向
に形成されることを特徴とする請求項１から請求項４の
いずれかの請求項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】吸入圧力と吐出圧力との間の中間圧とさ
れ、内部圧力が所定の圧力を越えると開閉弁が開き、吸
入圧力空間に連通することにより所定の中間圧力に維持
され、その圧力により前記揺動スクロールのスラスト力
を軽減するとともに、前記可動フレームを軸方向で、前
記固定スクロールと離れる方向に押圧する、揺動スクロ
ール背面と可動フレームとで形成される揺動スクロール
背面空間を有し、前記可動フレーム背面空間は、前記吐出圧の密閉容器内
と連通するようにされる代りに前記揺動スクロール背面
空間と連通路により連通されることを特徴とする請求項
１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項７】前記開閉弁は、弁押さえにより支持され
た弾性部材により押圧され、前記弁押さえは、前記連通
路内に圧入嵌合され、固定されることを特徴とする請求
項３から請求項５のいずれかの請求項に記載のスクロー
ル圧縮機。
【請求項８】前記弾性部材をコイルバネとし、前記弁
押さえに前記コイルバネの内径より小径の突起部を設
け、前記コイルバネを前記突起部に挿入設置することを
特徴とする請求項７に記載のスクロール圧縮機。
【請求項９】前記開閉弁の外径をｄ、前記連通路の内
径をＤ及び前記突起部の外径をｈとし、前記開閉弁が前
記連通路を閉じたとき、前記開閉弁と前記突起部の先端
との距離をδとした場合、このδを、 δ＜０．５×（ｄ²−（Ｄ−ｈ）²）^0.5 と設定することを特徴とする請求項８に記載のスクロー
ル圧縮機。
【請求項１０】内部圧力が吸入圧力と吐出圧力との間
の所定の中間圧力を越えると開閉弁が開き、吸入圧力空
間に連通することにより所定の中間圧力に維持され、内
部圧力により前記揺動スクロールのスラスト力を軽減す
るとともに、前記可動フレームを軸方向で、前記固定ス
クロールと離れる方向に押圧し、揺動スクロール背面と
可動フレームとで形成される揺動スクロール背面空間を
有し、該揺動スクロール背面空間を前記吸入圧力空間に連通、
連通遮断する開閉弁、弁押さえ、弾性部材であるコイル
バネを前記可動フレーム背面空間と前記吐出圧の密閉容
器内とを連通、連通遮断する請求項７から請求項９のい
ずれかの請求項に記載の開閉弁、弁押さえ、弾性部材で
あるコイルバネと同じ構成とすることを特徴とするスク
ロール圧縮機。