JP2005256655A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】 弁体とばねとの干渉を防止して開閉弁の信頼性を確保し、また、弁体の動きを円滑化して、吸入管の閉じ遅れによって発生する逆転音や冷凍機油の外部への流出を防止することのできる圧縮機を提供する。
【解決手段】 冷媒の圧縮機構部１及びこの圧縮機構部１を駆動する電動機部１０が収容された密閉容器１５と、密閉容器１５を貫通して設けられ圧縮機構部１に冷媒を供給する吸入管１６ａと、圧縮機構部１に設けられて吸入管１６ａと連通する弁通路２ｄと、弁体７及び弁体７を吸入管１６ａ側に付勢するばね８からなり弁通路２ｄに配設された開閉弁６とを有し、ばね８の有効巻部の径をこのばね８の弁体７側端部の径又は両端部の径より小径に形成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、圧縮機に係り、さらに詳しくは、外部から圧縮機構部に冷媒を導入する吸入管を開閉するための開閉弁の構造に関するものである。

密閉容器内に導入された冷媒を、電動機によって駆動される圧縮機構部を用いて圧縮する高圧シェルタイプの圧縮機はよく知られている。
この種の圧縮機においては、運転停止時に、圧縮機構部の逆転を防止し、また、冷凍機油の圧縮機外への流出を抑制するために、冷媒の吸入管の開口部を閉塞する開閉弁が設けられているが、開閉弁が設置された通路内に大量の液冷媒や冷凍機油が存在すると、液冷媒や冷凍機油が抵抗となって開閉弁による吸入管の閉塞に遅れを生じ、このため逆転音が発生したり冷凍機油の流出により軸受への給油不足を生じることがある。

このような問題を解決するために、弁体や弁体の側面に前後空間を連通する逃し溝を設け、また、弁体の背面より付勢する力を大きくするために、弁体の背面に冷媒を導く通路を設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００２−１４７３６０号公報（第５−８頁、図１−図９）

最近は、圧縮機の大きさはそのままで、圧縮機の上限を大きくする傾向にあり、そのため冷媒流量が以前の上限より大きくなっている。
特許文献１の開閉弁は、弁体を付勢するコイル状のばねの径が全長に亘って等しく形成されているので、冷媒流量が大きくなると運転停止時にばねの側面に作用する冷媒の力も大きくなるため、ばねが伸張する際側方に押されて弁体と干渉し、弁体の動作が妨げられる。

このため、弁体による吸入管の閉塞に遅れを生じ、冷媒の吐出圧力と吸入圧力との差圧により揺動スクロールが逆転して逆転音が発生し、また、吐出圧力と吸入圧力との差圧によって冷凍機油が吸上げられ、圧縮機外に流出して軸受への給油不足を生じ、軸受の信頼性を確保できないという問題があった。さらに、弁体とばねとの干渉により、ばねの信頼性が低下するという問題もあった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、弁体とばねとの干渉を防止して開閉弁の信頼性を確保し、また、弁体の動きを円滑化して、吸入管の閉じ遅れによって発生する逆転音や冷凍機有の外部への流出を防止することのできる圧縮機を提供することを目的としたものである。

本発明に係る圧縮機は、冷媒の圧縮機構部及び該圧縮機構部を駆動する電動機部が収容された密閉容器と、該密閉容器を貫通して設けられ前記圧縮機構部に冷媒を供給する吸入管と、前記圧縮機構部に設けられて前記吸入管と連通する弁通路と、弁体及び該弁体を前記吸入管側に付勢するばねからなり前記弁通路に配設された開閉弁とを有し、前記ばねの有効巻部の径を該ばねの弁体側端部の径又は両端部の径より小径に形成したものである。

本発明によれば、開閉弁のばねの有効巻部の径をこのばねの弁体側端部の径より小径に形成したことにより、圧縮機の停止時にばねと弁体との干渉を防止することができ、吸入管の閉じ遅れを防止することができるので、開閉弁の信頼性を確保することができる。また、これにより、弁の閉じ遅れによる逆転音の発生や冷凍機油の外部への流出を防止できるので、静穏性能、潤滑性能に優れた圧縮機を得ることができる。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１に係る圧縮機の縦断面図、図２は図１の開閉弁周辺の説明図である。
図において、１は冷媒の圧縮機構部、１０はこの圧縮機構部１を駆動する電動機部で、これらは密閉容器１５内に収容されており、圧縮機構部１は、固定スクロール２、揺動スクロール３、コンプライアントフレーム４及びガイドフレーム５等からなっている。

固定スクロール２は、外周部がガイドフレーム５にボルト（図示せず）により一体に固定されており、台板部２ａの下面には板状渦巻歯２ｂが形成され、その外周部にはオルダム案内溝２ｃがほぼ直線上に２個設けられている。また、固定スクロール２の下面には、板状渦巻歯２ｂと直交して圧縮室２ｈに連通する弁通路２ｄが設けられており、弁通路２ｄ内には開閉弁６が配設され、また冷媒の吸入管１６ａが密閉容器１５を貫通して圧入されている。そして、開閉弁６の弁体７はコイル状のばね８により吸入管１６ａの開口部を閉じる方向に付勢されており、運転停止時に吸入管１６ａの開口部を閉止して冷媒の逆流及び後述の冷媒機油の流出を防止するようになっている。なお、２ｉは台板部２ａの中央部に設けた高圧冷媒ガスの吐出口である。

開閉弁６の詳細を図２に示す。弁体７の内側（吸入管１６ａの反対側）には、凹状のばね座７ａが設けられており、また、固定スクロール２の板状渦巻歯２ｂには高圧冷媒導入溝２ｆが設けられている。また、コイル状のバネ８の弁体７側の端部８ａの径ｄ₁は、ばね８の有効巻部８ｂの径ｄより大径で、かつ、ばね座７ａ内に収容しうる外形に形成されている。換言すれば、ばね８の有効巻部８ｂの径ｄは、ばね８の一方の端部８ａの径ｄ₁より小径に形成されている。
そして、ばね８は、大径である一端８ａがばね座７ａ内に係止され、他端は高圧冷媒導入溝２ｆに係止されて弁体７と板状渦巻歯２ｂとの間に介装され、弁体７を吸入管１６ａ側に付勢している。

揺動スクロール３の台板部３ａの上面には、固定スクロール２の板状渦巻歯２ｂと実質的に同一形状の板状渦巻歯３ｂが設けられており、固定スクロール２の板状渦巻歯２ｂと組合わされて幾何学的に圧縮室２ｈを形成している。
また、台板部３ａの下面の中心部には、揺動軸受部３ｄを形成する中空円筒状のボス３ｃが設けられており、同じく下面にはスラスト面３ｆが形成されている。さらに、下面の外周部には、固定スクロール２のオルダム案内溝２ｃと９０°の位相差をもつオルダム案内溝３ｇがほぼ一直線上に２個設けられている。３ｈは圧縮室２ｈとスラスト面３ｆを連通する抽出孔で、圧縮途中の冷媒ガスを抽出してスラスト面３ｆに導くようになっている。

コンプライアントフレーム４はその上部外周に大径の円筒部４ａが形成され、順次階段状に縮径されて下部中心部には軸受孔４ｃを有する小径の円筒部４ｂが形成されている。また、大径の円筒部４ａには、上面から軸方向に貫通する連絡通路４ｄが設けられており、スラスト面３ｆ側の開口部４ｅは抽出孔３ｈに対面して位置している。
９は大径の円筒部４ａの上面に設けられたオルダムリングで、その爪９ａが固定スクロール２のオルダム案内溝２ｃに、また爪９ｂが揺動スクロール３のオルダム案内溝３ｇに、それぞれ往復摺動自在に配設されている。

焼きばめ、溶接などにより外周が密閉容器１５に固定されたガイドフレーム５は、その中心部にコンプライアントフレーム４の外形にほぼ対応した形状の凹部５ａが設けられており、凹部５ａの下部には軸受孔５ｂが貫設されている。そして、凹部５ａ内にコンプライアントフレーム４がシール材５ｃ，５ｄを介して嵌入され、気密に保持されている。
また、外周には軸方向に切欠き部５ｅが設けられており、固定スクロール２の吐出ポート２ｉから吐出された高圧の冷媒ガスを、圧縮機構部１と電動機部１０との間に形成された空間部を経て、切欠き部５ｅの反対側において密閉容器１５を貫通して設けられた吐出管１６ｂから外部を放出される。
そして、シール材５ｃ，５ｄによって密封されたガイドフレーム５の凹部５ａの内周面と、コンプライアントフレーム４の外周面との間に形成された空間部５ｆは、コンプライアントフレーム４の連絡通路４ｄとのみ連通しており、揺動スクロール３の軸出孔３ｈから供給される圧縮途中の冷媒ガスを封入するようになっている。

１０は電動機部で、出力軸である中空の主軸１１と、この主軸１１に焼きばめ等により固定された回転子１２と、回転子１２の外周に設けられ密閉容器１５に取付けた端子部１６ｃを介して給電される固定子１３とからなっている。そして、主軸１１の上部は軸受４ｆを介してコンプライアントフレーム４の軸受孔４ｃに挿通され、下部は外周が密閉容器１５に固定されたサブフレーム１４の軸受孔１４ａに軸受１４ｂを介して挿通され、回転自在に支持されている。なお、１４ｃは密閉容器１５内と後述の油だめ１７とを連通する通気孔である。

また、主軸１１の上端部には揺動スクロール３のボス３ｃに設けた揺動軸受部３ｄに揺動軸受３ｅを介して回転自在に結合する揺動軸１１ｂが設けられており、その下部には主軸バランサ１１ｃが焼ばめ等により固定されている。１２ａ，１２ｂは回転子１２の上面及び下面に設けられた回転子バランサで、主軸バランサ１１ｃと合わせて、３個のバランサにより静バランス及び動バランスが保たれている。
１１ｄは主軸１１の下端部において中空部１１ａに圧入されたオイルパイプで、密閉容器１５の底部に設けた油だめ１７に溜った冷凍機油１７ａを吸上げるようになっている。

次に、図１、図２を参照して本発明に係る圧縮機の動作について説明する。
運転により吸入管１６ａから吸入された冷媒は、吸入圧力によって開閉弁６の弁体７をばね８の付勢力に打勝って弁止まり面２ｇまで押し下げ、弁通路２ｄから固定スクロール２と揺動スクロール３の板状溝巻歯２ｂ，３ｂで形成された圧縮室２ｈに導入される。

また、電動機部１０の回転子１２によって主軸１１を介して駆動される揺動スクロール３は、偏心旋回運動によって圧縮室２ｈの容積を減少させる（以下、この作用を圧縮工程という）。この圧縮工程により吸入冷媒は高圧の冷媒ガスとなり、固定スクロール２の吐出ポート２ｉから密閉容器１５内に吐出される。なお、この圧縮工程において、圧縮途中の中間圧力の冷媒ガスは、揺動スクロール３の抽出孔３ｈよりコンプライアントフレーム４の連絡通路４ｄを経て空間部５ｆに導かれ、空間部５ｆを中間圧力雰囲気に維持する。
高圧となった冷媒ガスは密閉容器１５内を高圧雰囲気で満たし、吐出管１６ｂから圧縮機外へ放出される。

一方、密閉容器１５の底部の油だめ１７に溜められた冷凍機油１７ａは、密閉容器１５内の高圧雰囲気との差圧により、主軸１１の中空部１１ａを通って揺動軸受部３ｄに導かれる。この揺動軸受部３ｄの絞り作用によって中空圧力となった冷凍機油１７ａは、揺動スクロール３のコンプライアントフレーム４に囲まれた空間部３ｉ（以下、ボス空間部という）を満たし、ボス空間部３ｉと低圧雰囲気間を連絡する圧力調整弁（図示せず）を経由して低圧空間に導かれ、低圧の冷媒ガスと共に圧縮室２ｈに吸入される。そして、圧縮工程により、冷凍機油１７ａは高圧の冷媒ガスと共に吐出ポート２ｉから密閉容器１５内に吐出される。

運転を停止すると、吐出圧力と吸込圧力との差圧によって、冷媒は弁通路２ｄの開口部２ｅから弁通路２ｄを通って圧縮機構部１外に逆流しようとする。しかし、開閉弁６はばね８の付勢力と、高圧冷媒導入溝２ｆを通って弁体７の背面に導入された冷媒の圧力とにより、弁体７を吸入管１６ａの開口部に押し付け、シールして冷媒の逆流を防止する。

この場合、本発明においては、図２で説明したように、ばね８の端部８ａの径を有効巻部８ｂの径より大きくしたので、逆流する冷媒流量が多くなってもばね８と弁体７とが干渉することがなく円滑に伸張することができるため、弁体７が遅れを生ずることなくスムーズに移動し、吸入管１６ａの開口部を閉塞することができる。このため、弁体７の閉じ遅れによる逆転音が発生することがない。
また、冷凍機油１７ａの圧縮機外への流出を防止できるので、軸受の信頼性を確保することがてき、さらに、ばね８の信頼性を高めることができる。

上記の説明では、ばね８の弁体７側の端部８ａの径を有効巻部８ｂの径より大きく形成した場合を示したが、ばね８の両端部の径を有効巻部８ｂの径より大きく形成してもよい。このように構成することにより、組立間違いを防止することができ、組立性を向上することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、開閉弁６のばね８の有効巻部８ｂの径を弁体７側の端部の径より小さく形成し、ばね８と弁体７との干渉を防止するようにした場合を示したが、さらに、ばね８の有効巻部８ｂの径が弁体７との干渉防止に有効なほど小さくない場合は、図３に示すように、弁体７のばね座７ａの開口部側を拡径して逃し部７ｂを設ければよい。このように構成することにより、弁体７とばね８との干渉を確実に防止することができる。

実施の形態３．
実施の形態１，２では、ばね８の有効巻部８ｂの径を、弁体７側の端部の径より小さく形成した場合を示したが、本実施の形態においては、図４に示すように、全長に亘って等しい径のばね８を用いたものである。そして、弁体７のばね８の端部が係止するばね座７ａの径をばね８の径とほぼ等しく形成すると共に、ばね座７ａの開口部側を拡径して逃し部７ｂを形成したものである。
本実施の形態においても実施の形態１，２の場合と同様の効果が得られるが、さらに、ばね８を全長に亘って同径にしたのでばね８の製造が容易であり、また、組立間違いを生じることもない。

上記の各実施の形態においては、高圧シェルタイプの圧縮機に本発明に係る開閉弁を実施した場合を示したが、冷媒の吸入側に上記と同様の逆転防止のための開閉弁を設けたものであれば、高圧シェルタイプに限らずスクロール圧縮機やロータリー圧縮機その他の圧縮機においても本発明に係る開閉弁を実施することができ、同様の効果を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る圧縮機の縦断面図である。 図１の開閉弁周辺の説明図である。 本発明の実施の形態２に係る圧縮機の開閉弁周辺の説明図である。 本発明の実施の形態３に係る圧縮機の開閉弁周辺の説明図である。

符号の説明

１ 圧縮機構部、２ 固定スクロール、３ 揺動スクロール、４ コンプライアントフレーム、５ ガイドフレーム、６ 開閉弁、７ 弁体、７ａ ばね座、７ｂ 逃し部、８ ばね、８ａ ばねの一端、８ｂ ばねの有効巻部、１０ 電動機部、１１ 主軸、１２ 回転子、１３ 固定子、１４ サイドフレーム、１５ 密閉容器、１６ａ 吸入管、１６ｂ 吐出管、１７ 油だまり。

Claims (3)

1. 冷媒の圧縮機構部及び該圧縮機構部を駆動する電動機部が収容された密閉容器と、該密閉容器を貫通して設けられ前記圧縮機構部に冷媒を導入する吸入管と、前記圧縮機構部に設けられて前記吸入管と連通する弁通路と、弁体及び該弁体を前記吸入管側に付勢するばねからなり前記弁通路に配設された開閉弁とを有し、
   前記ばねの有効巻部の径を該ばねの弁体側端部の径又は両端部の径より小径に形成したことを特徴とする圧縮機。
2. 前記開閉弁の弁体に設けたばね座の開口部側を拡径して逃し部を設けたことを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
3. 冷媒の圧縮機構部及び該圧縮機構部を駆動する電動機部が収容された密閉容器と、該密閉容器を貫通して設けられ前記圧縮機構部に冷媒を導入する吸入管と、前記圧縮機構部に設けられて前記吸入管と連通する弁通路と、弁体及び弁体を前記吸入管側に付勢するばねからなり前記弁通路に配設された開閉弁とを有し、
   前記開閉弁の弁体に設けたばね座の径を前記ばねの径とほぼ等しく形成し、該ばね座の開口部側を拡径して逃し部を設けたことを特徴とする圧縮機。
   

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