JP2010270762A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】スクロール圧縮機において、リリース弁の開き遅れを防止し運転負荷を低減して圧縮機性能を向上できると共に、安定したリリース弁機能を量産的に得られるようにすること。
【解決手段】スクロール圧縮機は、圧縮室１１で作動流体を圧縮する圧縮機構部と、圧縮された作動流体が吐出される吐出圧室２ｆを形成する密閉容器とを備える。固定スクロール５は、圧縮室１１の圧力が設定圧力より上昇した場合に、圧縮室１１と吐出圧室２ｆとを連通するように開路するリリース弁装置１５を備える。リリース弁装置１５は、リリース流路１５ｉと、リリース流路１５ｉを開閉するように設けられたリリース弁１５ｄと、リリース弁１５ｄに弾性押圧力を付加する弁押圧体１５ｈと、リテーナ１６とを備える。弁押圧体１５ｈは、リリース弁１５ｄがリリース流路１５ｉを閉じた状態でフリーになり且つリリース流路１５ｉを開いた状態で圧縮される弾性部１５ｅを有する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、スクロール圧縮機に係り、特に過圧縮時または液圧縮時に作動室から作動流体を放出するリリース弁装置を備えたスクロール圧縮機に好適なものである。

ルームエアコンなどに用いられるスクロール圧縮機では、広範囲にわたる運転条件の下で使用されるため、ガスの過圧縮または冷媒或いは冷凍機油の液圧縮で運転することが避けられない。従って、これに耐える構造のスクロール圧縮機が求められる。

過圧縮及び液圧縮防止構造を有するスクロール圧縮機としては、特開２００２-２２１１７１号公報（特許文献１）に示されるものがある。このスクロール圧縮機を図１１から図１３に示して、その構造を説明する。

図１１に示すように、吸入口２１ａと排出口２１ｂとを有する密閉容器２１内には、吐出圧室２１ｃが形成されている。この吐出圧室２１ｃ内には、電動機２２と圧縮機構部２３とが収納されている。圧縮機構部２３は、渦巻状のガス通路を有する固定スクロール２４と、この固定スクロール２４に相対向して移動可能に配置されて渦巻状のラップ２５ａを有する旋回スクロール２５とが噛み合わされて圧縮室２８を有するように構成されている。旋回スクロール２５は、旋回スクロール２５の自転を阻止しながら公転運動をさせるオルダムリング２６に連結されているとともに、電動機２２により回転駆動されるクランク軸２７の偏心部２７ａにも連結されている。

電動機２２の駆動によって、旋回スクロール２５を旋回させながら、吸入口２１ａから冷媒を吸込み、固定スクロール２４と旋回スクロール２５とで構成する圧縮室２８に導いて順次圧縮し、圧縮された冷媒を固定スクロール２４の吐出口２４ａから吐出圧室２１ｃに排出する。そして、吐出圧室２１ｃに排出された冷媒を密閉容器２１の排出口２１ｂから排出するようになっている。このスクロール圧縮機には、固定スクロール２４の上部の台板２４ｂに、圧縮室２８と吐出圧室２１ｃとを連繋するリリース弁装置２９が設けられている。

このリリース弁装置２９は、図１２及び図１３に示すように、リリース穴２９ａ、弁シート部２９ｂ、リリース弁室２９ｃ、ブッシュ圧入部２９ｄが連続して形成され、且つそれらの中心線が同心となるように形成されている。更に、リリース弁装置２９は、弁シート部２９ｂにリリース弁２９ｅを当接し、ブッシュ２９ｇのスプリング係止部２９ｈに係止したスプリング２９ｆをリリース弁２９ｅの上面に当接し、ブッシュ２９ｇをブッシュ圧入部２９ｄに圧入している。これにより、弁シート部２９ｂにリリース弁２９ｅが常時押し付けられるようにして構成されている。また、ブッシュ２９ｇには、過圧縮されたガスや液体を排出する圧力逃がし穴２９ｉが開口されている。

このリリース弁装置２９は、圧縮行程の途中で、圧縮室２８内の圧力が吐出圧力以上になる過圧縮時や、運転時の温度条件などによって吸込み口より液冷媒が吸込まれる液圧縮時などに、図１３に示すようにスプリング２９ｆが圧縮されてリリース弁２９ｅが開く。
リリース弁２９ｅが開くのは、設定圧力（吐出圧力＋リリース弁２９ｅの重量＋スプリング２９ｆの弾性押圧力）以上に過圧縮された場合である。リリース弁２９ｅが開くことによって、吐出圧室２１ｃの設定圧力以上に上昇したガス或いは液冷媒は、白枠矢印に示すように、圧縮室２８内から吐出圧室２１ｃに排出される。これによって、固定スクロール２４と旋回スクロール２５間の過圧縮損失の低減とラップの損傷を防止することができるようになっている。

なお、旋回スクロールの回転に伴って、吐出圧力以下の圧力の圧縮室２８が次にリリース穴２９ａに連通することとなり、図１２に示すようにスプリング２９ｆが伸びてリリース弁２９ｅが閉じる。このように、過圧縮時や液圧縮時には、図１２と図１３に示す状態が繰返される。

特開２００２-２２１１７１号公報

しかし、特許文献１のスクロール圧縮機のリリース弁装置２９では、スプリング２９ｆの比較的大きい弾性押圧力が吐出設定圧力に加えられており、常時、このスプリング２９ｆの圧縮力がリリース弁２９ｅに押し付け力として負荷されている。このため、これ以上の圧力状態にならなければリリース弁２９ｅが開かず、過圧縮したガスや液冷媒などを排出できない。その結果、リリース弁２９ｅの開き遅れが発生していた。

又、過圧縮したガスや液冷媒を排出する際にリリース穴２９ａ、リリース弁２９ｅが開いたときに生じる弁シート２９ｂとリリース弁２９ｅとの間の弁シート通路２９ｋ、リリース弁まわり２９ｍ、圧力逃がし穴２９ｉの流路面積比により、流路抵抗が発生した。これらによる圧縮室２８内の圧力の上昇分だけ電動機２２の運転負荷が上昇し、圧縮機性能が低下する欠点を有していた。

又、ブッシュ圧入部２９ｄの製作時の深さ精度のばらつき、ブッシュ２９ｇの圧入時の位置精度のばらつき、及びスプリング２９ｆの製作時のばね定数のばらつきなどによって、スプリング２９ｆの押し付け力が変化することにより、リリース弁２９ｅが開く圧力に大きなばらつきが発生してしまい、安定したリリース弁機能を量産的に得ることが困難であった。

ブッシュ２９ｇはブッシュ圧入部２９ｄに圧入されるため、ブッシュ２９ｇに高い加工精度が必要である。圧力逃がし穴２９ｉを機械加工で設けるとブッシュ２９ｇの加工に時間がかかってしまうため比較的高価な部品となってしまった。

また従来技術におけるブッシュ２９ｇのスプリング係止部２９ｈに係止されたスプリング２９ｆの組付け力は何ら考慮されていないため弱く、運転中の過圧縮したガスや液冷媒を排出する際に外れ易いという欠点を有していた。

スプリング２９ｆの伸縮可能範囲、弁シート部２９ｂ、リリース弁室２９ｃ、リリース弁２９ｅの寸法、及び、スプリング２９ｆの自然長と直径の関係により、リリース弁２９ｅが弁シート部２９ｂとリリース弁室２９ｃの間に引っ掛る可能性があるという欠点を有していた。

本発明の目的は、リリース弁の開き遅れを防止すると共に流路抵抗を低減でき、性能が向上すると共に信頼性の高い安定したリリース弁機能を備えたるスクロール圧縮機を提供することにある。

前記目的を達成するために、本発明は、旋回スクロール及び固定スクロールを噛み合わせて圧縮室を形成し、前記圧縮室に吸入した作動流体を圧縮する圧縮機構部と、前記圧縮機構部を収納すると共に前記圧縮室で圧縮された作動流体が吐出される吐出圧室を形成する密閉容器とを備え、前記固定スクロールは、前記圧縮室の圧力が設定圧力より上昇した場合に、前記圧縮室と前記吐出圧室とを連通するように開路するリリース弁装置を備え、前記リリース弁装置は、前記圧縮室と前記吐出圧室とを連通するように前記固定スクロールに形成されたリリース流路と、前記リリース流路を開閉するように設けられたリリース弁と、前記リリース弁が閉じられる際にそれに弾性押圧力を付加する弁押圧体と、前記弁押圧体の移動範囲を制限するリテーナとを備え、前記弁押圧体は、前記リリース弁と前記リテーナとの間に配置され、前記リリース弁が前記リリース流路を閉じた状態でフリーになり且つ前記リリース弁が前記リリース流路を開いた状態で圧縮される弾性部を有する構成にしたことにある。

係る本発明のより好ましい具体的な構成は次の通りである。
（１）前記リリース流路は、前記圧縮室に連通されたリリース穴と、前記リリース穴及び前記吐出圧室に連通され且つ前記リリース穴より大径に形成されたリリース弁室とを備え、前記弁押圧体は、前記リリース弁室に配置され、前記リリース弁室内の移動をガイドされるガイド部と、弾性押圧力を発生する弾性部とを備えていること。
（２）前記（１）に加えて、前記ガイド部は前記リリース弁室の内径より若干小さい外径を有するガイド部材で形成され、前記弾性部は前記ガイド部材に装着されたコイルばねで形成されたこと。
（３）前記（１）（２）に加えて、前記ガイド部ないしガイド部材は、リリース弁室を移動可能な隙間の外径を有すると共に、前記吐出圧室の設定圧力以上に加圧されたガス或いは液体を逃がす通路を開口したものであること。
（４）前記リリース弁装置は、前記圧縮機構部に形成される複数の圧縮室に対応して複数箇所に形成され、これらのリリース弁装置のリテーナを同一部材で構成したものであること。
（５）前記（１）（２）に加えて、前記旋回スクロール及び前記固定スクロールは上下に噛み合わされ、前記リリース流路は上下に延びるように形成され、前記リリース弁は前記弁押圧体の荷重を受けるように構成されていること。
（６）前記（１）に加えて、前記弁押圧体は前記ガイド部を構成する密着巻き部分と前記弾性部を構成する伸縮可能部分とを有する１つのコイルばねで形成したものであること。
（７）前記（１）に加えて、ガイド部材を焼結または樹脂にて成形されたこと。
（８）前記（２）に加えて、コイルばねの両端に密着巻きを備えていること。
（９）前記（３）に加えて、リリース穴、弁シート通路、リリース弁回り及び逃がし通路の流路面積比を１：１〜１０：１〜１５：１〜２０と規定すること。
（１０）前記（３）に加えて、弾性部を構成するコイルばねの自然長と直径の比を１：０.８〜４.０、伸縮可能長さ、弁シート径、リリース弁室径、リリース弁径の関係を１：３以下：５以下：３以上と規定すること。

本発明のスクロール圧縮機によれば、リリース弁の開き遅れを防止し、運転負荷を低減して圧縮機性能を向上できる。

本発明の第１実施例のスクロール圧縮機の縦断面図である。 図１の圧縮機構部の横断面図である。 図１のリリース弁装置の閉路状態の拡大断面図である。 図３のリリース弁装置部の開路状態の拡大断面図である。 図１の固定スクロールの平面図である。 図５の要部拡大図である。 本発明の第２実施例のスクロール圧縮機のリリース弁装置の閉路状態の断面図である。 図７のリリース弁装置の開路状態の断面図である。 本発明の第３実施例のスクロール圧縮機のリリース弁装置部の閉路状態の断面図である。 図９のリリース弁装置部の開路状態の断面図である。 従来のスクロール圧縮機の縦断面図。 図１１のリリース弁装置の閉路状態の拡大断面図である。 図１１のリリース弁装置の開路状態の拡大断面図である。

以下、本発明の複数の実施例について図を用いて説明する。各実施例の図における同一符号は同一物または相当物を示す。

最初に、本発明の第１実施例のスクロール圧縮機を図１から図６を用いて説明する。

まず、本実施例のスクロール圧縮機１の全体構成に関して図１及び図２を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施例のスクロール圧縮機の縦断面図、図２は図１の圧縮機構部の横断面図である。

スクロール圧縮機１は、高圧チャンバ方式の密閉型スクロール圧縮機で構成され、ルームエアコンなどの冷凍サイクルの一部として用いられ、広範囲にわたる運転条件の下で使用される。スクロール圧縮機１は、渦巻状のラップ６ａ、５ｃを立設した旋回スクロール６及び固定スクロール５を有する圧縮機構部３と、この圧縮機構部３を駆動する電動機４と、圧縮機構部３及び電動機４を収納した筒状縦長の密閉容器２とを備えている。密閉容器２内の上部には圧縮機構部３が、下部には電動機４がそれぞれ配置されている。そして、旋回スクロール６と固定スクロール５とは上下に噛み合わされている。また、密閉容器２の底部には潤滑油１３が貯留されている。

密閉容器２は、円筒状のケース２ａに蓋チャンバ２ｂと底チャンバ２ｃが上下に溶接されて構成されている。蓋チャンバ２ｂには吸入口２ｄが設けられ、ケース２ａ側面には排出口２ｅが設けられている密閉容器２の内部は吐出圧室２ｆとなる。吐出圧室２ｆには圧縮機構部３と電動機４が収納されている。

圧縮機構部３は、台板５ｄ上に渦巻状のラップ５ｃを有する固定スクロール５と、同じく台板５ｄ上に渦巻状のラップ６ａを有する旋回スクロール６と、固定スクロール５に締結部材等で一体化されて旋回スクロール６を支持するフレーム９とを備えて構成されている。

即ち、固定スクロール５には、図２に示すように、吸入口５ａと吐出圧室２ｆに通じるガス通路５ｂが設けられており、このガス通路５ｂは渦巻状のラップ５ｃによって渦巻状をなす。この固定スクロール５に相対向して略円盤状に形成された旋回スクロール６が旋回自在に配置されている。旋回スクロール６の上面には、図２に示すように、固定スクロール５のラップ５ｃと噛み合う渦巻状のラップ６ａが設けられており、ラップ５ｃとラップ６ａとの間に吸込み室１０と圧縮室１１が形成されている。

固定スクロール５はボルト８によってフレーム９に固定され、フレーム９はその外周側が溶接によって密閉容器２の内壁面に固定されている。固定スクロール５には、リリース弁装置１５が設けられている。フレーム９には、クランク軸７を回転自在に支持する主軸受９ａを備えている。旋回スクロール６の下面側に、クランク軸７の偏心部７ｂが連結されている。

そして、旋回スクロール６の下面側とフレーム９の間には、オルダムリング１２が配置されており、オルダムリング１２は旋回スクロール６の下面側に形成された溝とフレーム９に形成された溝に装着されていて、このオルダムリング１２は、クランク軸７の偏心部７ｂの偏心回転を受けて旋回スクロール６が自転することなく公転運動をさせる働きをする。

電動機４は、固定子４ａ及び回転子４ｂを備えている。固定子４ａは密閉容器２に圧入などにより締結されている。回転子４ｂは固定子４ａ内に回転可能に配置されている。電動機４は、回転子４ｂに固定されたクランク軸７を介して旋回スクロール６を旋回運動させるようになっている。

クランク軸７は、主軸７ａと偏心部７ｂとを備えて構成されており、フレーム９に設けた主軸受９ａと下軸受１７とで支持されている。偏心部７ｂはクランク軸７の主軸部７ａに対して偏心して一体に形成されており、旋回スクロール６の背面に設けた旋回軸受に嵌合されている。クランク軸７は電動機４の駆動によって駆動され、偏心部７ｂはクランク軸７の主軸部７ａに対して偏心回転運動をし、旋回スクロール６を駆動させるようになっている。また、クランク軸７は、主軸受９ａ、下軸受１７及び旋回軸受へ潤滑油１３を導く給油通路７ｃがその内部に設けられ、且つ電動機部側の軸端に潤滑油１３を吸い上げて給油通路７ｃに導く給油管７ｄが装着されている。

旋回スクロール６の背面側とフレーム９との間には、吸入口２ｄの圧力と吐出圧室２ｆの圧力の中間の圧力となる中間圧室１４が形成されている。中間圧室１４と吐出圧室２ｆの圧力差によりクランク軸７の中心部に形成された給油通路７ｃを介して密閉容器２底部に封入した潤滑油１３が主軸受９ａなどに供給される。この中間圧室１４は、密閉容器２内の潤滑油１３を圧縮機構部３の摺動部に供給する経路中に形成されている。

圧縮機構部３は、電動機４で駆動されるクランク軸７を介して旋回運動されると、旋回スクロール６及び固定スクロール５により形成される圧縮室１１がスクロールの中心方向に移動するに従い容積を減少し、吸入した冷媒ガスを圧縮する。圧縮された冷媒ガスは固定スクロール５の台板５ｄの略中央に設けられた吐出口５ｅから密閉容器２内の吐出圧室へ吐出される。

吸入口２ｄは、密閉容器２をその上面部から貫通して圧縮機構部３の吸入側に冷媒ガスを導くためのものである。排出口２ｅは、密閉容器２内の吐出圧室２ｆに連通するように側面に接続されている。

係るスクロール圧縮機１において、電動機４の回転子４ｂを回転することによりクランク軸７を介して旋回スクロール６を旋回運動すると、ガス吸入口２ｄから吸入された冷媒ガスは、固定スクロール５と旋回スクロール６とで形成される圧縮室１１で圧縮された後、固定スクロール５の中央に設けられた吐出口５ｅから密閉容器２の吐出圧室２ｆに吐出される。この吐出された冷媒ガスは、フレーム９の外周に設けられた通路を通り下方に導かれ、電動機４を冷却した後、排出口２ｅから密閉容器２の外部の冷凍サイクル内に導かれる。

次に、リリース弁装置１５に関して図３から図６を参照しながら説明する。図３は図１のリリース弁装置１５の閉路状態の拡大断面図、図４は図３のリリース弁装置部１５の開路状態の拡大断面図、図５は図１の固定スクロールの平面図、図６は図５の要部拡大図である。

リリース弁装置１５は、圧縮室１１の内の圧力が吐出圧力以上になったとき、圧縮室１１から吐出圧室２ｆに吐出するためのものであり、圧縮機構部に形成される複数の圧縮室に対応して固定スクロール５の複数個所に設置されている（図５参照）。

このリリース弁装置１５は通常は閉路されていて、吸入口２ｄからガス冷媒或いはルームエアコンなどの運転条件によっては液冷媒又は主にミスト状の潤滑油１３などが作動流体として圧縮室１１に吸入される。旋回スクロール６の旋回運動によってそれら作動流体が圧縮される過程で、圧縮室１１の内の圧力が吐出圧力以上になったときに、リリース弁装置１５は開路して、圧縮室１１と吐出圧室２ｆとを連通する。

図３及び図４に示すように、リリース弁装置１５は、リリース流路１５ｉ、リリース弁１５ｄ、弁押圧体１５ｈ、及びリテーナ１６を備える。リリース流路１５ｉは、リリース穴１５ａとリリース弁室１５ｃとから構成されており、圧縮室１１と吐出圧室２ｆとを連通するように固定スクロール５の台板５ｄに形成されている。リリース弁１５ｄはリリース流路１５ｉを開閉するためのものである。

弁押圧体１５ｈは、リリース弁１５ｄが閉じられる際にそれに弾性押圧力を付加するためのものであり、リリース弁室１５ｃ内に設置され、リリース弁１５ｄとリテーナ１６との間に配置されている。リリース弁室１５ｃ内の移動をガイドするガイド部と、弾性押圧力を発生する弾性部とを備えている。リテーナ１６は、弁押圧体１５ｈの移動範囲を制限し、過圧縮時に弁押圧体１５ｈを所定の位置であるリリース弁室１５ｃ内に保持するためのものである。

圧縮室１１に連通するリリース穴１５ａと、円環状の弁シート１５ｂと、吐出圧室２ｆに連通するリリース弁室１５ｃとが固定スクロール５に連続して形成され、圧縮室１１と吐出圧室２ｆとを結ぶリリース流路１５ｉを構成している。リリース穴１５ａが小径に、リリース弁室１５ｃが大径にそれぞれ形成され、リリース弁室１５ｃの段部に弁シート１５ｂが形成されている。

即ち、リリース穴１５ａと弁シート１５ｂとリリース弁室１５ｃとは固定スクロール５の台板５ｄの厚さ方向の領域に形成されている。特に、リリース穴１５ａはその内径寸法と長さ寸法を極力小さくして、圧縮室１１のデッドボリュームとなるその体積を縮小するように形成されている。また、リリース弁室１５ｃは、機能を十分に確保できる弁押圧体１５ｈの大きさとすることができるように、リリース穴１５ａより大径としてある。

そして、リリース弁室１５ｃには、圧縮室１１内の圧力が吐出圧室２ｆの設定圧力を超えたときに開き、圧縮室１１内のガス或いは流体を吐出圧室２ｆに逃がすリリース弁１５ｄが配設されている。リリース穴１５ａのリリース弁室１５ｃ側であってリリース穴１５ａとリリース弁室１５ｃとの境界面上に設けられた円環状の弁シート１５ｂには、円盤状のばね鋼板などで成形されたリリース弁１５ｄが当接されるように配置されている。

リリース弁１５ｄの上部には、ガイド部を構成するガイド部材１５ｆと弾性部を構成する弾性部材１５ｅとからなる弁押圧体１５ｈが搭載されている。なお、弁押圧体１５ｈは薄板鋼板などで成形されガイド部材１５ｆの一部に弾性部材１５ｅの一端を圧入などで一体に組み合わせて構成されている。

リリース流路１５ｉは上下に延びるように形成され、リリース弁１５ｄは弁押圧体１５ｈの荷重を受けるように構成されている。リリース弁１５ｄが開くのは、設定圧力（吐出圧力＋リリース弁１５ｄの重量＋弾性部材１５ｅの重量＋ガイド部材１５ｆの重量）以上に過圧縮された場合である。なお、「リリース弁１５ｄの重量＋弾性部材１５ｅの重量＋ガイド部材１５ｆの重量」による押圧力は、極めて僅かである。

ガイド部材１５ｆは、リリース弁室１５ｃの内径より若干小さい外径を有し、リリース弁室１５ｃ内を移動可能になっている。弾性部材１５ｅは、コイルばねであり、ガイド部材１５ｆに装着され、ガイド部材１５ｆと一緒に移動される。この弾性部材１５ｅは、リリース弁１５ｄがリリース流路１５ｉを閉じた状態でフリーになり、且つリリース弁１５ｄがリリース流路１５ｉを開いた状態で圧縮されるように構成されている。この場合における弾性部材１５ｅのフリー状態とは、弁押圧体１５ｈがリテーナ１６と接触していない状態である。これは弾性部材１５ｅにリテーナ１６からの反力が加わっていない状態である。

リテーナ１６は、ガス或いは液体の逃がし穴１６ａを有して構成され、固定スクロール５の台板５ｄの上方に台板５ｄの上面と隙間をもってボルト１８などによって取り付けられている。複数箇所に設けられたリリース弁装置１５のリテーナ１６は、一つの部材で成形されている。

上記の構成において、電動機４が回転駆動されて旋回スクロール６が旋回運動すると冷媒ガスが吸入口２ｄから吸込み室１０、圧縮室１１と導かれ、圧縮されたガスが固定スクロール５の吐出口５ｅから吐出圧室２ｆに排出されて、更に密閉容器２の排出口２ｅから、ルームエアコンなどの冷凍サイクルの配管に排出される。

冷媒ガスが圧縮される過程で圧縮室１１内の圧力が設定圧力『吐出圧力＋リリース弁１５ｄの重量＋弁押圧体１５ｈの重量』以下の通常の運転時には、圧縮室１１の圧力より吐出圧室２ｆの圧力の方が高いため、その圧力差によりリリース弁１５ｄが弁シート１５ｂに当接されてリリース穴１５ａが閉路される（図３参照）。この閉路中に、リリース弁１５ｄの上面に差圧が常時加えられるので、この閉路が継続される。これによって、通常運転時には、リリース弁装置１５から作動流体が吐出圧室２ｆに吐出されない。このときリリース穴１５ａの容積は圧縮室１１の容積の一部となり、圧縮行程で残ったガスの再膨張損失を伴うデッドボリュームとなるため、前述したように極力その体積は小さく構成した方が望ましい。

一方、ルームエアコンなどの運転条件の中で冷媒ガス或いは液冷媒や潤滑油が圧縮される過程で、圧縮室１１の内の圧力が設定圧力を超えたとき（過圧縮による運転時）には、圧縮室１１の圧力の方が吐出圧室２ｆの圧力より高くなり、その圧力差によりリリース弁１５ｄが弁シート１５ｂから離れてリリース穴１５ａが開路される（図４参照）。このリリース弁１５ｄの移動に伴って、弁押圧体１５ｈがガイド部材１５ｆによってガイドされながら移動される。さらに移動されると、ガイド部材１５ｆがリテーナ１６に当接してその移動が制限され、弾性部材１５ｅがリリース弁１５ｄによって押圧されて圧縮される。

この間、リリース穴１５ａを通り抜けた圧縮室１１内の作動流体は、図４の白枠矢印のように、弁シート１５ｂとリリース弁１５ｄとの間の弁シート通路１５ｎを経てリリース弁１５ｄとリリース弁室１５ｃの内壁との間のリリース弁まわり１５ｊを通り抜けてリリース弁１５ｄの吐出圧室２ｆ側に至る。その後、ガイド部材１５ｆの中央部に設けられた逃がし穴１５ｇ及びリテーナ１６の逃がし穴１６ａを通り過圧縮状態の作動流体は吐出圧室２ｆ内へ吐出される。これによって、過圧縮損失やスクロールのラップの損傷を防止することができる。

この過圧縮運転状態において、旋回スクロールの回転に伴って、吐出圧力以下の圧力の圧縮室１１が次にリリース穴１５ａに連通することとなり、圧縮室１１の圧力の方が吐出圧室２ｆの圧力より低くなり、その差圧力と共に弾性部材１５ｅの弾性押圧力によりリリース弁２９ｅを瞬時に閉じる。このように、過圧縮運転時には、図４と図３に示す状態が繰返される。

本実施形態におけるスクロール圧縮機１では、リリース弁１５ｄが開放するための設定圧力として、従来公知圧縮機でブッシュの圧入によってリリース弁へ常時負荷されていた弾性部材の圧縮力をなくすことが出来、代りに弁押圧体１５ｈ（弾性部材１５ｅとガイド部材１５ｆ）の自重のみが負荷されることで、リリース弁１５ｄを開放する設定圧力を格段に下げることが可能になり、リリース弁１５ｄの開き遅れによる圧縮室１１内の圧力上昇分の電動機負荷の低減が図られ、圧縮機性能を向上することができる。又、従来のブッシュ圧入穴や弾性部材のばね定数など製作精度のばらつきによって、リリース弁が開く圧力が変動することから生じていた圧縮機性能のばらつきをなくすことができ、弁押圧体１５ｈを構成するガイド部材１５ｆと弾性部材１５ｅの重量を管理するのみでよく、リリース弁１５ｄが開放する設定圧力の安定化を図ることができ、安定した性能のスクロール圧縮機１を供給することが可能になる。

以上説明した本実施形態に基づく効果を構成と共に纏めて記載すると、次の通りである。

本実施例によれば、弁押圧体１５ｈは、リリース弁１５ｄとリテーナ１６との間に配置され、リリース弁１５ｄがリリース流路を閉じた状態でフリーになり且つリリース弁１５ｄがリリース流路を開いた状態で圧縮される弾性部を有するように構成されているので、リリース弁１５ｄの開き遅れを防止してその分だけ圧縮室１１内の圧力上昇を抑えることができ、これにより運転負荷を低減して圧縮機性能を向上することができると共に、リリース弁１５ｄの開き始めを安定して得ることができ、これによりリリース弁装置１５としての安定した機能を量産的に得ることができる。

また、本実施形態によれば、リリース流路１５ｉは、圧縮室１１に連通されたリリース穴１５ａと、リリース穴１５ａ及び吐出圧室に連通され且つリリース穴１５ａより大径に形成されたリリース弁室１５ｃとを備え、弁押圧体１５ｈは、リリース弁室１５ｃ内に配置され、リリース弁室１５ｃ内の移動をガイドされるガイド部と、弾性押圧力を発生する弾性部とを備えているので、リリース穴１５ａのボリュームを縮小してリリース穴１５ａによる作動流体の再膨張損失を低減しつつ、大径のリリース弁室１５ｃ内で弁押圧体１５ｈを確実に移動することができ、これにより高性能、高信頼性を得ることができる。

さらに、本実施形態によれば、ガイド部はリリース弁室１５ｃの内径より若干小さい外径を有するガイド部材１５ｆで形成され、弾性部はガイド部材１５ｆに装着されたコイルばね１５ｅで形成されているので、安価で信頼性の高いコイルばね１５ｅで弾性押圧力を得つつ、適切なガイド機能を有するガイド部材１５ｆとすることができる。

さらに、本実施形態によれば、ガイド部材１５ｆは、リリース弁室１５ｃを移動可能な隙間の外径を有すると共に、吐出圧室２ｆの設定圧力以上に加圧されたガス或いは液体を逃がす通路を開口したものであるので、確実なガイド機能と確実なガス或いは液体の放出機能を併立させることができる。

さらに、本実施形態によれば、リリース弁装置１５は、圧縮機構部３に形成される複数の圧縮室１１に対応して複数箇所に設けられ、これらのリリース弁装置１５のリテーナ１６を同一部材で構成したものであるので、安価な構造で、過圧縮を確実に防止することができる。

さらに、本実施形態によれば、旋回スクロール６及び固定スクロール５は上下に噛み合わされ、リリース流路１５ｉは上下に延びるように形成され、リリース弁１５ｄはガイド部材１５ｆ及びコイルばね１５ｅの荷重を受けるように構成されているので、ガイド部材１５ｆ及びコイルばね１５ｅの荷重を僅かではあるがリリース弁１５ｄの閉路中に付与することができ、これにより損失を殆ど増大することなくリリース弁１５ｄの確実な閉路性能を確保することができる。

次に、本発明の第２実施形態について図７及び図８を用いて説明する。図７は本発明の第２実施例のスクロール圧縮機のリリース弁装置１５の閉路状態の断面図、図８は図７のリリース弁装置１５の開路状態の断面図である。この第２実施例は、次に述べる点で第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。

この第２実施例において、弁押圧体１５ｈは、ガイド部を構成する密着巻き部分１５ｋと弾性部を構成する伸縮可能部分１５ｅとを有する１つのコイルばね１５ｈで形成したものである。即ち、図７はリリース弁１５ｄが閉じている状態であるが、弁押圧体１５ｈの上部の隣り合う線材間に隙間が殆ど無い密着巻き部分１５ｋは、リリース弁室１５ｃの内側を円滑に移動する外径寸法でコイル状に密着巻きで成形され、下部の伸縮可能部分１５ｅはリリース穴１５ａからガス或いは流体を逃がす際の押圧に対するクッション作用と、ガス或いは流体を逃がした後に瞬時にリリース弁１５ｄを押し戻し閉鎖するための役割を果たすためのものである。なお、伸縮可能部分１５ｅは、密着巻き部分１５ｋよりその外径が細く成形され、負荷を受けて伸縮可能部分１５ｅが縮んで径が大きくなっても、リリース弁室１５ｃ内壁に接触しないように配慮されている。図８は、圧縮室１１の圧力が吐出圧室２ｆより過圧縮となってリリース弁１５ｄが開き、白枠矢印に示すようにガス或いは流体を逃がすために、リリース弁１５ｄと弁押圧体１５ｈが上昇した場合の抜け止めのリテーナ１６に接触している状態を示している。

この第２実施形態によれば、弁押圧体１５ｈはガイド部を構成する密着巻き部分と弾性部を構成する伸縮可能部分とを有する１つのコイルばねで形成したものであるので、極めて安価な弁押圧体とすることができる。

次に、本発明の第３実施形態について図９及び図１０を用いて説明する。図９は本発明の第３実施形態におけるスクロール圧縮機のリリース弁装置部１５の閉路状態の断面図、図１０は図９のリリース弁装置部１５の開路状態の断面図である。この第３実施例は、次に述べる点で第１実施例と相違するものであり、その他の点については第１実施例と基本的には同一である。

この第３実施形態におけるスクロール圧縮機では、ガイド部材１５ｆを円柱体で成形し、円柱体の中央に逃がし穴１５ｇを形成すると共に、その周囲に複数の逃がし穴１５Ｌを形成したものである。このガイド部材１５ｆは従来のブッシュと類似構造であるため、生産設備を利用することができると共に、ガイド部材１５ｆから作動流体を逃がす性能を従来と同様に確保することができる。

また、弾性部材１５ｅを構成するコイルばねの両端に密着巻き部を設けた。この両端を密着巻き部としたことで、ガイド部材１５ｆとの組立時にコイルばねの組付け方向が一方向だけではないので組立性が良い。また、密着巻き部によりガイド部材１５ｆから外れ難くなり、安価な構造で組立性を向上し、コイルばねの外れを防止することができる。

本実施形態によれば、弾性部材１５ｅの自然長と直径の比を１：０.８〜４.０、とし、その弾性部材１５ｅの伸縮可能長さ、円環状の弁シート１５ｂの径、リリース弁室１５ｃの内径、そしてリリース弁１５ｄの外径の比率を１：３以下：５以下：３以上とした。このような関係とすることで、リリース弁１５ｄが弁シート１５ｂから離れてリリース流路ｉが開放したときに、リリース弁１５ｄがリリース流路１５ｉ内で姿勢を崩して引っ掛ることを防止することができる。

また、本実施形態によれば、リリース穴１５ａ、弁シート通路１５ｎ、リリース弁まわり１５ｊ、逃がし通路１５ｍの流路面積比を１：１〜１０：１〜１５：１〜２０とすることで、リリース弁装置１５の流路抵抗を低減することができる。

図９及び図１０に示すガイド部材１５ｆは、焼結金属または樹脂を成形して得ることで、細かな形状でも安価に製作することができる。

また、第３実施例に代表して示すように（他の実施例でも）リテーナ１６は固定スクロール５の台板５ｄと必ずしも隙間をもつ必要はない。また、同様に第３実施例に代表的に示すようにリリース弁室１５ｃを２段形状とし、ガイド部ないしガイド部材が必要以上にリリース穴側に近づくことを規制する構造とすることで、ガイド部ないしガイド部材がリリース弁室内で大きく振動し、リテ−ナ１６との衝撃音を発生することを防止できる。

上述したように、本発明の実施形態を適用したスクロール圧縮機によれば、リリース弁の開き遅れを防止し、小さなデッドボリュームで過圧縮ガスや液冷媒を排出する際の流路抵抗を低減でき、運転負荷を低減して圧縮機性能を向上できる。また、リリース弁の引っ掛りを防止し、信頼性の高い、安定したリリース弁機能を量産的、又、安価に得ることができる。

１…スクロール圧縮機、２…密閉容器、２ａ…ケース、２ｂ…蓋チャンバ、２ｃ…底チャンバ、２ｄ…吸入口、２ｅ…排出口、２ｆ…吐出圧室、３…圧縮機構部、４…電動機、４ａ…固定子、４ｂ…回転子、５…固定スクロール、５ａ…吸入口、５ｂ…ガス通路、５ｃ…ラップ、５ｄ…台板、５ｅ…吐出口、６…旋回スクロール、６ａ…ラップ、７…クランク軸、７ａ…主軸、７ｂ…偏心部、７ｃ…給油通路、８…ボルト、９…フレーム、９ａ…主軸受、１０…吸込み室、１１…圧縮室、１２…オルダムリング、１３…潤滑油、１４…中間圧室、１５…リリース弁装置、１５ａ…リリース穴、１５ｂ…弁シート、１５ｃ…リリース弁室、１５ｄ…リリース弁、１５ｅ…弾性部材、１５ｆ…ガイド部材、１５ｇ…逃がし穴、１５ｈ…弁押圧体、１５ｉ…リリース流路、１５ｊ…リリース弁まわり、１５ｎ…弁シート通路、１５Ｌ…逃がし穴、１５ｍ…逃がし通路、１６…リテーナ、１６ａ…逃がし穴。

Claims (11)

1. 旋回スクロール及び固定スクロールを噛み合わせて圧縮室を形成し、前記圧縮室に吸入した作動流体を圧縮する圧縮機構部と、
   前記圧縮機構部を収納すると共に前記圧縮室で圧縮された作動流体が吐出される吐出圧室を有する密閉容器とを備え、
   前記固定スクロールは、前記圧縮室の圧力が設定圧力より上昇した場合に、前記圧縮室と前記吐出圧室とを連通するように開路するリリース弁装置を備え、
   前記リリース弁装置は、前記圧縮室と前記吐出圧室とを連通するように前記固定スクロールに設けられたリリース流路と、前記リリース流路を開閉するように設けられたリリース弁と、前記リリース弁が前記リリース流路を閉じる際にそれに弾性押圧力を付加する弁押圧体と、前記弁押圧体の移動範囲を制限するリテーナとを備え、
   前記弁押圧体は、前記リリース弁と前記リテーナとの間に配置され、前記リリース弁が前記リリース流路を閉じた状態でフリーになり且つ前記リリース弁が前記リリース流路を開いた状態で圧縮される弾性部を有する
   ことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 請求項１に記載されたスクロール圧縮機において、前記リリース流路は、前記圧縮室に連通されたリリース穴と、前記リリース穴及び前記吐出圧室に連通され且つ前記リリース穴より大径に形成されたリリース弁室とを備え、前記弁押圧体は、前記リリース弁室に配置され、前記リリース弁室内の移動をガイドするガイド部と、弾性押圧力を発生する弾性部とを備えていることを特徴とするスクロール圧縮機。
3. 請求項２に記載されたスクロール圧縮機において、前記ガイド部は前記リリース弁室の内径より若干小さい外径を有するガイド部材であり、前記弾性部は前記ガイド部材に装着されたコイルばねであることを特徴とするスクロール圧縮機。
4. 請求項２または請求項３に記載されたスクロール圧縮機において、前記ガイド部材は、前記リリース弁室と摺動可能な隙間の外径を有すると共に、前記吐出圧室の設定圧力以上に加圧されたガス或いは液体を逃がす通路を開口したものであることを特徴とするスクロール圧縮機。
5. 請求項１に記載されたスクロール圧縮機において、前記リリース弁装置は、前記圧縮機構部に形成される複数の圧縮室に対応して複数箇所に設けられ、これらのリリース弁装置のリテーナを同一部材で構成したものであることを特徴とするスクロール圧縮機。
6. 請求項１ないし請求項３の何れかに記載されたスクロール圧縮機において、前記旋回スクロール及び前記固定スクロールは上下に噛み合わされ、前記リリース流路は上下に延びて設けられ、前記リリース弁は前記弁押圧体の荷重を受けることを特徴とするスクロール圧縮機。
7. 請求項２に記載されたスクロール圧縮機において、前記弁押圧体は前記ガイド部を構成する密着巻き部分と前記弾性部を構成する伸縮可能部分とを有する１つのコイルばねであることを特徴とするスクロール圧縮機。
8. 請求項２に記載されたスクロール圧縮機において、前記ガイド部材を焼結あるいは樹脂で形成したものであることを特徴とするスクロール圧縮機。
9. 請求項３に記載されたスクロール圧縮機において、前記弾性部を構成するコイルばねの両端に密着巻きを有することを特徴とするスクロール圧縮機。
10. 請求項４に記載されたスクロール圧縮機において、前記リリース穴、前記リリース弁が開いたときに生じる弁シートと前記リリース弁との間に生じる弁シート通路、前記リリース弁と前記リリース流路の壁面との間の空間であるリリース弁まわり、及び前記ガイド部内又は前記ガイド部の周囲に設けられた逃がし通路の流路面積比を１：１〜１０：１〜１５：１〜２０とすることを特徴とするスクロール圧縮機。
11. 請求項３に記載されたスクロール圧縮機において、前記弾性部を構成するコイルばねの自然長と直径の比を１：０．８〜４．０とし、前記弾性部の伸縮可能長さ、弁シート径、リリース弁室径、リリース弁径の比を１：３以下：５以下：３以上と規定することを特徴とするスクロール圧縮機。

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