JP2012225314A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】正転運転及び逆転運転起動時に液冷媒圧縮により発生する性能低下及び主軸のロック、並びに圧縮機構部の軸受及び摺動部損傷等の不具合に対する信頼性の向上を図ることができるとともに、品質の向上を図ることができるスクロール圧縮機を提供する。
【解決手段】この発明に係るスクロール圧縮機は、吸入ポートに連通するガイドフレームのリリーフポートの下端部に設けられ、スクロール圧縮機の停止時に圧縮機構部に侵入した液冷媒の自重により開き液冷媒を密閉容器空間に流出させる第１のリリーフバルブ機構を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、スクロール圧縮機に関するものである。

従来のスクロール圧縮機として、固定スクロールと揺動スクロールとにより形成される圧縮室の圧力が吐出圧力より上昇した場合、圧縮室内部の圧力を吐出圧力以下にするために固定スクロールの台板部背面にリリーフバルブを設け、圧縮室内を吸入圧より高く、吐出圧以下の圧力としたことを特徴とするスクロ−ル圧縮機が提案されている（例えば、特許文献１乃至３参照）。

特開２０００−１６１２５４号公報 特開平８−２９６５７３号公報 特開平６−１７７７２号公報

例えば、ユニット（例えば、空気調和機）据付時の配線ミス（ユニットの端子への配線ミス（三相電源の相の順序がずれてしまう所謂逆相））があると、通常は逆相防止リレーが作動してスクロール圧縮機には電力が供給されない。

しかし、上記のユニット据付時の配線ミスで逆相防止リレーが作動してスクロール圧縮機が始動しない場合、逆相防止リレーを短絡もしくは外して強引にスクロール圧縮機を始動させることがある。

三相電源の相の順序がずれてしまう所謂逆相でスクロール圧縮機が始動すると、正回転の反対の逆転運転を行うことになる。

特に圧縮機構内部に液冷媒が溜まっている場合、液冷媒が強制的に吐出側から吸入側へ逆流する。吸入ポートの円筒面内にガイドされて移動し吸入ポート入口を開閉する円筒形の逆止弁を保有している圧縮機の場合、逆流した液冷媒が逆止弁により吸入ポートが閉鎖され、吸入ポート付近に液冷媒が溜め込まれる。

吸入ポート近傍で溜め込まれた液冷媒が圧縮され圧力の異常昇圧が生じ、固定スクロールと固定スクロールを固定しているガイドフレームの中心がずれることによる性能低下及びクランクシャフトのロック、圧縮機構部の軸受及び摺動部損傷等の不具合が発生するという課題がある。

また、例えば、逆転運転起動時以外に、外気温度が低い状態でユニット（例えば、空気調和機）の長期間運転停止状態があると圧縮機構内部に液冷媒が寝込むことがある。

圧縮機構内部に液冷媒が寝込んでいる状態で圧縮機を正転運転で起動すると液冷媒圧縮により生じる圧力の異常昇圧が発生し、固定スクロールと固定スクロールを固定しているガイドフレームの中心がずれることによる性能低下及びクランクシャフトのロック、並びに圧縮機構部の軸受及び摺動部損傷等の不具合が発生するという課題がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、正転運転及び逆転運転起動時に液冷媒圧縮により発生する性能低下及び主軸のロック、並びに圧縮機構部の軸受及び摺動部損傷等の不具合に対する信頼性の向上を図ることができるとともに、品質の向上を図ることができるスクロール圧縮機を提供する。

この発明に係るスクロール圧縮機は、密閉容器内に、圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動機と、前記圧縮機構部を潤滑する冷凍機油とを備えるスクロール圧縮機であって、
圧縮機構部は、
台板部と、前記台板部の一方の面に板状渦巻歯が形成されている固定スクロールと、
台板部と、前記台板部の一方の面に前記固定スクロールの前記板状渦巻歯と同一形状の板状渦巻が設けられ、前記固定スクロールの前記板状渦巻歯と組み合わされて圧縮室を形成している揺動スクロールと、
前記揺動スクロールの自転を防止するオルダムリングと、
前記電動機に固定されて、前記揺動スクロールを駆動する主軸と、
前記密閉容器に固定され、前記主軸を半径方向に支えるとともに前記固定スクロールと締結されて結合されるガイドフレームと、
前記固定スクロールの外周から前記圧縮室に貫通し、前記密閉容器を貫通して挿入される吸入パイプから直接冷媒を前記圧縮室に導くための吸入ポートと、
前記吸入ポートに連通する前記ガイドフレームのリリーフポートの下端部に設けられ、当該スクロール圧縮機の停止時に当該圧縮機構部に侵入した液冷媒の自重により開き、前記液冷媒を前記密閉容器空間に流出させる第１のリリーフバルブ機構と、を備えたことを特徴とする。

この発明に係るスクロール圧縮機は、停止時に圧縮機構部に侵入した液冷媒をガイドフレームと固定子に挟まれた空間へ排出するためにガイドフレームの下部に液冷媒の自重により開閉する第１のリリーフバルブ機構を設けたもので、正転運転及び逆転運転起動時に液冷媒圧縮により生じる不具合を防止し信頼性の向上を図ることができるとともに、品質の向上を図ることができる。

実施の形態１を示す図で、スクロール圧縮機１００の縦断面図。 実施の形態１を示す図で、圧縮機構部４０の縦断面図。 実施の形態１を示す図で、吸入通路付近を拡大した部分拡大図。 実施の形態１を示す図で、第２のリリーフバルブ機構６０付近の拡大図。 実施の形態１を示す図で、揺動スクロール２の縦断面図。 実施の形態１を示す図で、オルダムリング９を示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は正面図）。 実施の形態１を示す図で、コンプライアントフレーム３の縦断面図。 実施の形態１を示す図で、主軸４の縦断面図。 実施の形態１を示す図で、ガイドフレーム１５の縦断面図。 実施の形態１を示す図で、第１のリリーフバルブ機構５０付近の拡大図。 実施の形態１を示す図で、電動機２０の縦断面図。 実施の形態１を示す図で、サブフレーム６の縦断面図。 実施の形態１を示す図で、スクロール圧縮機１００の圧縮機構部４０付近の縦断面図。 実施の形態１を示す図で、ガイドフレーム１５に設けた第１のリリーフバルブ機構５０付近の拡大図。 実施の形態１を示す図で、コンプライアントフレーム３、ガイドフレーム１５を組み合わせた平面図。 実施の形態１を示す図で、ガイドフレーム１５のリリーフポート１５ａ付近の拡大図。 実施の形態２を示す図で、ガイドフレーム１５に設けた第１のリリーフバルブ機構５０付近の拡大図。 実施の形態２を示す図で、リリーフバルブ１１ａとリリーフポート弁座面１５ｂとの間の隙間１５ｃと漏れの関係を示す図。 実施の形態３を示す図で、リリーフバルブ１１ａの側面図。 実施の形態３を示す図で、リリーフバルブ１１ａの反り上がっているバルブ面Ｄ側をリリーフポート弁座面１５ｂ側にして取り付けたときの第１のリリーフバルブ機構５０付近の拡大図。 実施の形態３を示す図で、リリーフバルブ１１ａの反り上がっているバルブ面Ｄ側を常にバルブ押さえ１１ｂ側にして取り付けたときの第１のリリーフバルブ機構５０付近の拡大図。 実施の形態３を示す図で、（ａ）はリリーフバルブ１１ａの平面図、（ｂ）はリリーフバルブ１１ａの側面図。 実施の形態３を示す図で、（ａ）はバルブ押さえ１１ｂの平面図、（ｂ）はバルブ押さえ１１ｂの側面図。 実施の形態３を示す図で、ガイドフレーム１５のバルブ溝１５ｆ付近の平面図。 実施の形態３を示す図で、正しいリリーフバルブ１１ａの取付状態を示す平面図。 実施の形態３を示す図で、誤ったリリーフバルブ１１ａの取付状態を示す平面図。 実施の形態３を示す図で、リリーフバルブ１１ａの取付は正しいがバルブ押さえ１１ｂの取付が誤った状態を示す平面図。

実施の形態１．
本実施の形態は、ガイドフレーム１５の下部に液冷媒の自重により開閉可能な第１のリリーフバルブ機構５０を設け、スクロール圧縮機１００停止時に圧縮機構部４０内部に侵入した液冷媒をガイドフレーム１５と固定子７に挟まれた空間へ排出して起動時に生じる液冷媒圧縮による不具合を解消する点に特徴がある（尚、各符号については後述する）。

本実施の形態の特徴部分の説明に先立ち、スクロール圧縮機１００の全体構成について説明する。

図１は実施の形態１を示す図で、スクロール圧縮機１００の縦断面図である。図１に示すように、スクロール圧縮機１００は、密閉容器１０内に、少なくとも、固定スクロール１、揺動スクロール２、コンプライアントフレーム３、オルダムリング９、ガイドフレーム１５等を有する圧縮機構部４０と、固定子７と回転子８とを有する電動機２０と、圧縮機構部４０と電動機２０とを連結する主軸４と、主軸４の圧縮機構部４０の反対側の端部（副軸部４ｄ（図８参照））を支持するサブフレーム６と、密閉容器１０の底部の油だめに貯留される冷凍機油１０ｃと、を備える。

尚、密閉容器１０には、冷凍サイクルの低圧側の冷媒を吸入する吸入パイプ１０ａ、密閉容器１０内部の高圧冷媒を外部に吐出する吐出パイプ１０ｂ、及び電動機２０に電力を供給するガラス端子１０ｄが固定されている。

図２乃至図４は実施の形態１を示す図で、図２は圧縮機構部４０の縦断面図、図３は吸入通路付近を拡大した部分拡大図、図４は第２のリリーフバルブ機構６０付近の拡大図である。圧縮機構部４０は、少なくともそれぞれの板状渦巻歯１ｂ、板状渦巻歯２ｂが相互間に圧縮室１ｄを形成するように噛み合わされる固定スクロール１及び揺動スクロール２と、オルダムリング９と、コンプライアントフレーム３と、ガイドフレーム１５と、を備える。

さらに、圧縮機構部４０は、ガイドフレーム１５の下端部に設けられる第１のリリーフバルブ機構５０（詳細は後述する）と、固定スクロール１の上端部に設けられる第２のリリーフバルブ機構６０（詳細は後述する）と、を備える。

以下、圧縮機構部４０の主要な構成要素について、順に説明する。

図２乃至図４を参照しながら、固定スクロール１について説明する。固定スクロール１は、その外周部近傍においてガイドフレーム１５にボルト（図示せず）によって締結されている。

固定スクロール１には、冷媒を、固定スクロール１と揺動スクロール２とにより形成される圧縮室１ｄに導くための吸入ポート１６が形成されている。吸入ポート１６は、固定スクロール１の外周から圧縮室１ｄに貫通して形成され、吸入パイプ１０ａから直接冷媒を圧縮室１ｄに導く通路であり、固定スクロール１の台板部１ａ外周から半径方向に形成されている。

また、吸入逆止弁１４が、吸入ポート１６に摺動するように設けられる。

吸入逆止弁１４は、バネ１３により吸入パイプ１０ａの方向に閉じるように付勢されている。吸入逆止弁１４は、吸入パイプ１０ａの端面に当接して止まり、シールされて冷媒の逆流を防ぐ。

また、高圧の冷媒ガスが吐出される吐出ポート１ｅが、固定スクロール１の台板部１ａの略中央部に形成されている。

固定スクロール１の台板部１ａに正転運転時における圧縮室１ｄ内の過圧縮した圧力及び液冷媒の圧縮により生じた異常に高い圧力をリリーフする、第２のリリーフバルブ機構６０が設けられる。

図４に示すように、第２のリリーフバルブ機構６０は、リリーフバルブ５ａ、バルブ押さえ５ｂ、及びボルト５ｃを備える。リリーフバルブ５ａが、固定スクロール１の台板部１ａのリリーフポート１ｆを開閉する。第２のリリーフバルブ機構６０は、ボルト５ｃを用いて固定スクロール１の台板部１ａに固定される。

図５は実施の形態１を示す図で、揺動スクロール２の縦断面図である。図５を参照しながら、揺動スクロール２について説明する。揺動スクロール２は、揺動スクロール台板部２ａの一方の面に固定スクロール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、固定スクロール１の板状渦巻歯１ｂと組み合わされて圧縮室１ｄ（図２参照）を形成している。

図５に示すように、揺動スクロール台板部２ａの板状渦巻歯２ｂと反対側の面の略中心部に、中空円筒状のボス部２ｆが形成されており、主軸４上端の揺動軸部４ｂ（後述する）と揺動軸受２ｃが回転自在に係合している。

また、台板部２ａの板状渦巻歯２ｂと反対側の面に、コンプライアントフレーム３のスラスト軸受３ｄ（後述する）と圧接摺動可能なスラスト面２ｄが形成されている。

また、台板部２ａには、圧縮室１ｄとスラスト面２ｄとを連通させる抽出孔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。

図６は実施の形態１を示す図で、オルダムリング９を示す図（（ａ）は平面図、（ｂ）は右側面図、（ｃ）は正面図）である。図６に示すように、オルダムリング９には同じ面に、略１８０°の位相を持つ一対の固定スクロール側爪９ｃと、一対の固定スクロール側爪９ｃと略９０°位相が異なり、略１８０°の位相を持つ一対の揺動スクロール側爪９ａが形成されている。

一対の揺動スクロール側爪９ａは、揺動スクロール２の揺動スクロールオルダム案内溝２ｅ（図５参照）に係合している。オルダムリング９は、揺動スクロール２の自転を防止する。

図７は実施の形態１を示す図で、コンプライアントフレーム３の縦断面図である。図７を参照しながら、コンプライアントフレーム３について説明する。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円筒板３ｂ、及び円筒部３ｇがガイドフレーム１５の内周部により半径方向に支持されている。

コンプライアントフレーム３の略中心部には、電動機２０（図１参照）により回転駆動される主軸４を半径方向に支持する、コンプライアントフレーム３とは別部品の主軸受３ｃが嵌合されている。

また、スラスト軸受３ｄ面内から軸方向に貫通する連絡通路３ｅが設けてあり、そのスラスト軸受３ｄ側の開口部３ｋは揺動スクロール２の抽出孔２ｊに対面して配置されている。

さらに、コンプライアントフレーム３には、ボス部空間２ｈと吸入ポート１６とを連通させる連通穴３ｊ（半径方向）が形成され、連通穴３ｊには逆止弁３ｆ−１、逆止弁３ｆ−１を付勢するバネ３ｆ−２が設けられる。

図８は実施の形態１を示す図で、主軸４の縦断面図である。図８を参照しながら、主軸４について説明する。主軸４の上端部に、揺動スクロール２の揺動軸受２ｃと回転自在に係合し、主軸部４ｃと所定寸法偏芯した揺動軸部４ｂが形成されている。

揺動軸部４ｂの下側に、主軸バランサ４ｅが焼きばめられている。

また、主軸バランサ４ｅが嵌合される部分の下に、コンプライアントフレーム３の主軸受３ｃと回転自在に係合する主軸部４ｃが形成されている。

また、主軸部４ｃの下部は、サブフレーム６の副軸受６ａ（図１２参照）と回転自在に係合する副軸部４ｄが形成されている。この副軸部４ｄと主軸部４ｃとの間には、電動機２０の回転子８が焼き嵌めにより、固定されている。

回転子８の上端のエンドリング８ｃ（図１１参照）に、上バランサ８ａが固定されている。また、回転子８の下端のエンドリング８ｃ（図１１参照）に、下バランサ８ｂが上バランサ８ａと１８０°の位相で固定されている。

合計３個のバランサ（主軸バランサ４ｅ、上バランサ８ａ、下バランサ８ｂ）により、主軸４の静バランス及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底部の油だめにたまった冷凍機油１０ｃを吸上げる構造となっている。吸上げられた冷凍機油１０ｃは、給油穴４ｇから圧縮機構部４０へ供給される。

図９は実施の形態１を示す図で、ガイドフレーム１５の縦断面図である。図９を参照しながら、ガイドフレーム１５について説明する。尚、図９には、一点鎖線でコンプライアントフレーム３、密閉容器１０の一部を示している。

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に固定されている。そして、ガイドフレーム１５の外周部を切り欠いた切り欠き部１５ｈにより、固定スクロール１の吐出ポート１ｅから吐出される高圧の冷媒ガスを圧縮機構部４０と電動機２０との間に設けられた吐出パイプ１０ｂ（図１参照）に導く流路１０ｈが確保されている。切り欠き部１５ｈは、吐出パイプ１０ｂとは反対側の位置（略１８０°位相が異なる位置）に設けられている。

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円筒板３ｂ、円筒部３ｇと係合する上側係合面１５ｊ、下側円筒面１５ｋ、及びシール材を収納するシール溝が二ヶ所に設けられている。

シール溝１５ｍにシール材１２ａが設置され、シール溝１５ｎにシール材１２ｂが設置されている。これらの二つのシール材１２ａ，１２ｂ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の外周面とからなるフレーム空間１５ｐは、コンプライアントフレーム３の連絡通路３ｅと連通しており、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。

また、図９の拡大図に示すように、コンプライアントフレーム３のリリーフポート３ａ（コンプライアントフレーム側リリーフポート）とガイドフレーム１５のリリーフポート１５ａとの間には、ガイドフレーム１５の段差１５ｄにより、所定の隙間が形成されている。この点については、後述する。

図１０は実施の形態１を示す図で、第１のリリーフバルブ機構５０付近の拡大図である。第１のリリーフバルブ機構５０は、リリーフバルブ１１ａと、バルブ押さえ１１ｂと、リリーフバルブ１１ａ及びバルブ押さえ１１ｂをガイドフレーム１５に固定する固定ボルト１１ｃと、を備える。

第１のリリーフバルブ機構５０は、ガイドフレーム１５の下部に設けられているリリーフポート１５ａ（軸方向、鉛直方向）を塞ぐように取り付けられる。リリーフバルブ１１ａは、スクロール圧縮機１００の停止時に圧縮機構部４０の内部に溜まった液冷媒の自重で開き、液冷媒をガイドフレーム１５と固定子７に挟まれた空間に排出する。この点については、詳細を後述する。

図１１は実施の形態１を示す図で、電動機２０の縦断面図である。図１１を参照しながら電動機２０について説明する。電動機は、少なくとも固定子７と、回転子８とを備える。ここでは、電動機２０は誘導電動機（単相、三相）とする。但し、その他のブラシレスＤＣモータでもよい。

固定子７は、少なくとも、図示しない固定子鉄心と、巻線と、絶縁材（スロットセル等）とを備える。

固定子鉄心は、全体の断面形状が略ドーナッツ状で、外周側に断面形状がリング状のコアバックが形成されている。このコアバックから、内側に放射状に歯部が周方向に略等間隔に設けられている。

歯部の周方向の幅は、径方向に略均一である。即ち、歯部は、回転子鉄心の内周側に向かって略平行の形状を有している。歯部の内径側の先端部は、両サイドが周方向に広がるような円弧状をなしている。

隣接する二つの歯部と、コアバックの一部とで囲まれる空間をスロットと呼ぶ。歯部の数と、スロットの数は同じである。

歯部の周方向の幅は径方向に略均一であるから、スロットの周方向の幅は内側から外側に向かって徐々に大きくなる。

スロットの内周側（回転子側）は、開口している。このスロットの内周側（回転子側）の開口している部分を、スロット開口部と呼ぶ。

巻線は、このスロット開口部からスロット内に挿入される。

各々のスロットの内部には、スロットセルなどの絶縁材（図示せず）を介して、三相または単相の集中巻方式もしくは分布巻方式で巻かれる巻線が施されている。巻線には、銅線の外側に絶縁被膜が施されたマグネットワイヤなどが用いられる。

固定子鉄心は、薄板の電磁鋼板（例えば０．１〜１．０ｍｍ程度の板厚の無方向性電磁鋼板（鋼板の特定方向に偏って磁気特性を示さないよう、各結晶の結晶軸方向をできる限りランダムに配置させたもの））を所定の形状に金型で打ち抜き、所定の枚数（複数枚）積層して構成される。

固定子７の内径側に空隙（図示せず）を介して配置される回転子８は、電磁鋼板を積層した回転子鉄心にかご形巻線がダイキャストにより形成されるものである。

回転子鉄心も、固定子鉄心と同様に薄板の電磁鋼板（例えば０．１〜１．０ｍｍ程度の板厚の無方向性電磁鋼板）を所定の形状に金型で打ち抜き、所定の枚数（複数枚）積層して構成される。

固定子７と回転子８との間の空隙は、例えば、径方向寸法が０．２〜２．０ｍｍ程度である。

また、図示はしないが、固定子７には、密閉容器１０内の上部から下部に落ちる冷凍機油１０ｃが通過する穴もしくは切り欠きが形成されている。

図１２は実施の形態１を示す図で、サブフレーム６の縦断面図である。図１２を参照しながらサブフレーム６について説明する。サブフレーム６は、主軸４の圧縮機構部４０の反対側の端部（副軸部４ｄ（図８参照））を支持する。

サブフレーム６には、主軸４の副軸部４ｄが回転自在に摺動する副軸受６ａが設けられている。

また、サブフレーム６には、電動機２０から下方に落下する冷凍機油１０ｃを油だめに落とす油孔６ｂが形成されている。

次に動作について説明する。スクロール圧縮機１００の運転が開始されると、スクロール圧縮機１００が吸入冷媒ガスを取り込むため吸入ポート１６が負圧となり、この負圧が吸入ポート１６を介して吸入逆止弁１４に作用し、吸入逆止弁１４はバネ１３の付勢力に抗して圧縮機半径方向の中心側に移動する。

これにより、吸入パイプ１０ａの閉塞が開放され、吸入パイプ１０ａと吸入ポート１６が連通し、吸入パイプ１０ａより密閉容器１０内に冷媒ガスが吸入され、冷媒ガスは吸入ポート１６を介して圧縮室１ｄの外周部に流入する。

その後、冷媒ガスは電動機２０によって主軸４を介して与えられる回転力を利用して圧縮され、高圧状態となって固定スクロール１の吐出ポート１ｅより密閉容器１０内に排出される。密閉容器１０内に排出された高圧の冷媒ガスにより、密閉容器１０内は高圧雰囲気で満たされ、この高圧冷媒ガスは、密閉容器１０の胴部に設けられた吐出パイプ１０ｂより密閉容器１０外に排出される。

密閉容器１０底部には冷凍機油１０ｃ（潤滑油）が貯留されており、この冷凍機油１０ｃ内に主軸４の下端に圧入されたオイルパイプ４ｆが侵漬されている。

主軸４中心には給油穴４ｇが設けられており、密閉容器１０底部はこの給油穴４ｇ及び揺動軸受２ｃ及び主軸受３ｃを介して圧縮室１ｄ外周空間と連通している。運転中は密閉容器１０内が高圧雰囲気で満たされるので、吸入冷媒ガスの低圧雰囲気との差圧により、冷凍機油１０ｃは給油穴４ｇ内を上昇して揺動スクロール２に設けられた揺動軸受２ｃ、コンプライアントフレーム３に設けられた主軸受３ｃを潤滑した後に圧縮室１ｄ外周空間に導かれる。

次に、この実施の形態１の特徴部分の構造による作用について説明する。以上のように構成したスクロール圧縮機１００で、電動機２０に三相もしくは単相の誘導電動機を使用する場合は、ユニット（例えば、空気調和機）の組立において、三相誘導電動機での相順の間違い、単相誘導電動機での結線ミス等により、製造ラインのテストにて電動機２０が逆転運転する場合がある。

インバータで駆動するブシレスＤＣモータの場合は、通常駆動回路に電源の逆相を検知してブシレスＤＣモータへの通電を遮断する保護回路が内蔵されている。そのため、スクロール圧縮機１００のガラス端子１０ｄ（図１参照）への電源端子の接続ミスがあると、スクロール圧縮機１００は始動しない。しかし、駆動回路に電源の逆相を検知してブシレスＤＣモータへの通電を遮断する保護回路が内蔵されていない場合、スクロール圧縮機１００への電源端子の接続ミスがあると、スクロール圧縮機１００は逆転運転する場合がある。

三相誘導電動機の結線において、三個ある電源端子（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）を正しくスクロール圧縮機のガラス端子１０ｄ（図１参照）に接続すれば、電動機２０は所定の正転運転を行う。しかし、例えば、Ｕ相とＶ相との接続を間違えると（Ｕ相巻線に電源のＶ相を接続し、Ｖ相巻線に電源のＵ相を接続する）、電動機２０は所定の正転運転とは反対の逆転運転を行う。

また、単相誘導電動機において、通常は運転コンデンサが補助巻線に直列に接続され、その直列回路が主巻線に並列に接続される。運転コンデンサの接続ミスで、運転コンデンサが主巻線に接続され、その直列回路が補助巻線に並列に接続されると、電動機２０は所定の正転運転とは反対の逆転運転を行う。

次に、スクロール圧縮機１００を搭載した室外機と、室内機とを備える空気調和機の据付時の結線ミスによる逆転運転について言及する。この場合、電動機２０に三相誘導電動機を使用するスクロール圧縮機が対象となる。

電動機２０がインバータで駆動されるブシレスＤＣモータの場合は、駆動回路に電源の逆相を検知してブシレスＤＣモータへの通電を遮断する保護回路が内蔵されていない場合、据付時の室外機の電源接続端子への三相電源の接続において、相の順序がずれてしまうと、スクロール圧縮機１００は逆転運転をしてしまうので対象となる。

また、電動機２０に単相誘導電動機を使用するスクロール圧縮機１００の場合は、据付時の室外機の電源接続端子への単相電源の接続において、相（二相）の順序がずれても、電動機の逆転運転は発生しない。据付後の運転コンデンサのサービス（交換）時に、かなり低い確率での結線ミスによる逆相運転の発生が考えられる。

以上の場合でスクロール圧縮機１００が逆転運転する。例えば、据付時に吸入側から液冷媒をチャージすると吸入パイプ１０ａを通り吸入逆止弁１４を押し開けて吸入ポート１６へ侵入し圧縮室１ｄ内、及び圧縮機構部４０内に溜まる場合がある。

また、例えば、逆転運転起動時以外に、外気温度が低い状態でユニット（例えば、空気調和機）が長期間運転停止状態であると、圧縮機構部４０の内部に液冷媒が寝込むことがある。

図１３、図１４は実施の形態１を示す図で、スクロール圧縮機１００の圧縮機構部４０付近の縦断面図、図１４はガイドフレーム１５に設けた第１のリリーフバルブ機構５０付近の拡大図である。リリーフバルブ１１ａは、ガイドフレーム１５のリリーフポート１５ａのリリーフポート弁座面１５ｂ（ガイドフレーム１５の下端面）から揺動スクロール２の揺動スクロール台板部２ａまでの高さＨまで、液冷媒が満たされる前に液冷媒の自重でリリーフバルブ１１ａが開くように設計されていることを特徴として有する。

図１５、図１６は実施の形態１を示す図で、図１５はコンプライアントフレーム３、ガイドフレーム１５を組み合わせた平面図、図１６はガイドフレーム１５のリリーフポート１５ａ付近の拡大図である。図１５に示すように、コンプライアントフレーム３の円筒板３ｂに液冷媒がガイドフレーム１５のリリーフポート１５ａの入口に流入し易いようにリリーフポート３ａを１個以上（図１５の例では、４個）設ける。

図１６に示すように、コンプライアントフレーム３のリリーフポート３ａと、ガイドフレーム１５のリリーフポート１５ａとの間には、ガイドフレーム１５の段差１５ｄにより、所定の隙間が形成されている。そのため、コンプライアントフレーム３の円筒板３ｂに１個以上（図１５の例では、４個）のリリーフポート３ａを設けることにより、リリーフポート１５ａから離れたリリーフポート３ａからも液冷媒がリリーフポート１５ａへ流れ込む。図１５の破線矢印は、液冷媒の流れを示している。

また、１個のリリーフポート３ａがリリーフポート１５ａに重なる部分が生じるように設け、液冷媒がリリーフポート１５ａに流入し易く設計されていることを特徴として有する。

このように、実施の形態１は、ガイドフレーム１５の下部に、液冷媒の自重により開閉することが可能な第１のリリーフバルブ機構５０を設けるようにした。またガイドフレーム１５に設けられたリリーフポート１５ａに液冷媒が流入し易いようにコンプライアントフレーム３にリリーフポート３ａを１個以上設けることを特徴とする。

これより、スクロール圧縮機１００の停止時に圧縮機構部４０の内部に侵入した液冷媒をガイドフレーム１５と固定子７に挟まれた空間へ排出することが可能であり、また、スクロール圧縮機１００の正転運転及び逆転運転起動時に生じる液冷媒圧縮による不具合を解消することが可能であり、信頼性の高いスクロール圧縮機１００を得ることが出来る。

実施の形態２．
実施の形態１は、リリーフバルブ１１ａのばね定数のばらつきが生じ、スクロール圧縮機１００停止時に圧縮機構部４０の内部に溜まった液冷媒の自重でリリーフバルブ１１ａが開くことが出来ず、スクロール圧縮機１００の起動時の液冷媒圧縮により生じる不具合を生じる場合がある。

そこで、実施の形態１のリリーフバルブ１１ａとリリーフポート１５ａのリリーフポート弁座面１５ｂに所定の隙間１５ｃを設けることで、リリーフバルブ１１ａのばね定数のばらつきが生じても、確実に液冷媒をガイドフレーム１５と固定子７に挟まれた空間へ排出することができ、スクロール圧縮機１００の正転運転及び逆転運転起動時の液冷媒圧縮により生じる不具合を解消することが出来る。

図１７、図１８は実施の形態２を示す図で、図１７はガイドフレーム１５に設けた第１のリリーフバルブ機構５０付近の拡大図、図１８はリリーフバルブ１１ａとリリーフポート弁座面１５ｂとの間の隙間１５ｃと漏れの関係を示す図である。

リリーフバルブ１１ａが、リリーフバルブ１１ａに作用するリリーフバルブ作用圧力（密閉容器１０内圧力（高圧）とリリーフポート１５ａ内部の圧力差）で閉じても、リリーフポート弁座面１５ｂには微小な凹凸があるため、高圧の密閉容器１０内からリリーフポート１５ａ内部へ冷媒が漏れる。

この冷媒の漏れは、図１８に示すように、適正な隙間１５ｃであれば（隙間１５ｃ（Ａ〜Ｄ））、リリーフバルブ作用圧力にほぼ比例する。

図１８に示す隙間１５ｃの大きさはＡ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄ＜Ｅである。Ａ〜Ｅは、凡そ数百μｍである。

図１８に示すように、リリーフバルブ作用圧力が小さい場合、隙間１５ｃを、例えば、隙間１５ｃ＝Ｅまで大きくすると漏れが大きくなる。これは、リリーフバルブ作用圧力が小さく、隙間１５ｃが大きいとリリーフバルブ１１ａが閉じないからである。

尚、漏れとは、スクロール圧縮機１００の運転時に、高圧の密閉容器１０内からリリーフポート１５ａ内部へ冷媒が漏れることをいう。この漏れが大きくなると、スクロール圧縮機１００の性能が低下する。

よって、隙間１５ｃは、Ａ〜Ｄが好ましい。

よって、リリーフバルブ１１ａとリリーフポート弁座面１５ｂとの間に所定値以下の隙間１５ｃ（例えば、隙間１５ｃ＝Ａ〜Ｄ）を設けることにより、リリーフバルブ１１ａのばね定数等のばらつきの影響を受けないようにすることができる。従って、実施の形態１より安定してスクロール圧縮機１００の停止時に圧縮機構部４０の内部に侵入した液冷媒をガイドフレーム１５と固定子７に挟まれた空間へ排出することができる。それにより、スクロール圧縮機１００の正転運転及び逆転運転の起動時の液冷媒圧縮により生じる不具合を解消することができ、信頼性の高いスクロール圧縮機１００を得ることが出来る。

実施の形態３．
実施の形態２はリリーフバルブ１１ａとリリーフポート弁座面１５ｂの隙間１５ｃを設けてリリーフバルブ１１ａのばね定数等のばらつきの影響を受けず、より容易に液冷媒を圧縮機構部４０の外部へ排出可能にしている。

図１９は実施の形態３を示す図で、リリーフバルブ１１ａの側面である。図１９に示すように、板金製のリリーフバルブ１１ａの場合は、プレス機の打ち抜く方向Ｂによりリリーフバルブ１１ａに反りＡが発生する。

図２０は実施の形態３を示す図で、リリーフバルブ１１ａの反り上がっているバルブ面Ｄ側をリリーフポート弁座面１５ｂ側にして取り付けたときの第１のリリーフバルブ機構５０付近の拡大図である。図２０に示すように、リリーフバルブ１１ａの反り上がっているバルブ面Ｄ側をリリーフポート弁座面１５ｂ側にして取り付けることでリリーフバルブ１１ａがリリーフポート弁座面１５ｂに接触し、隙間１５ｃが無くなる。

また、リリーフバルブ１１ａがリリーフポート弁座面１５ｂを押さえ付けることでばね力が増加し、液冷媒の自重でリリーフバルブ１１ａが開きにくくなり、液冷媒の排出が困難となるという課題がある。また、バルブ押さえ１１ｂの取り付け方法を間違えるという課題がある。

図２１は実施の形態３を示す図で、リリーフバルブ１１ａの反り上がっているバルブ面Ｄ側を常にバルブ押さえ１１ｂ側にして取り付けたときの第１のリリーフバルブ機構５０付近の拡大図である。図２１に示すように、リリーフバルブ１１ａの反り上がっているバルブ面Ｄ側を常にバルブ押さえ１１ｂにして取り付けることが必須となる。

リリーフバルブ１１ａの反り上がっているバルブ面Ｄ側を常にバルブ押さえ１１ｂ側にして取り付けることで、圧縮機構部４０の内部に溜まった液冷媒を安定してガイドフレーム１５と固定子７に挟まれた空間に排出することが可能となり、スクロール圧縮機１００の正転運転及び逆転運転起動時の液冷媒圧縮により生じる不具合を解消することが出来る。

以下、リリーフバルブ１１ａの反り上がっているバルブ面Ｄ側をバルブ押さえ１１ｂ側にして取り付ける場合は組立ができるが、リリーフバルブ１１ａの反り上がっているバルブ面Ｄ側をリリーフポート弁座面１５ｂ側にして取り付ける場合は組立ができないようにする構成について説明する。

図２２乃至図２７は実施の形態３を示す図で、図２２（ａ）はリリーフバルブ１１ａの平面図、図２２（ｂ）はリリーフバルブ１１ａの側面図、図２３（ａ）はバルブ押さえ１１ｂの平面図、図２３（ｂ）はバルブ押さえ１１ｂの側面図、図２４はガイドフレーム１５のバルブ溝１５ｆ付近の平面図、図２５は正しいリリーフバルブ１１ａの取付状態を示す平面図、図２６は誤ったリリーフバルブ１１ａの取付状態を示す平面図、図２７はリリーフバルブ１１ａの取付は正しいがバルブ押さえ１１ｂの取付が誤った状態を示す平面図である。

図２２に示すように、リリーフバルブ１１ａの固定ボルト穴１１ａ−１を幅方向（短辺）の中心からずらす。即ち、図２２（ａ）に示すように、リリーフバルブ１１ａの固定ボルト穴１１ａ−１の位置を、幅方向（短辺）の端部からｈ１とする。リリーフバルブ１１ａの幅をｗ１とすると、ｈ１＞ｗ１／２（条件１）の関係を満たす。

図２３に示すように、バルブ押さえ１１ｂの固定ボルト穴１１ｂ−１を幅方向（短辺）の中心からずらす。即ち、図２３（ａ）に示すように、バルブ押さえ１１ｂの固定ボルト穴１１ｂ−１の位置を、幅方向（短辺）の端部からｈ２とする。バルブ押さえ１１ｂの幅をｗ２とすると、ｈ２＞ｗ２／２（条件２）の関係を満たす。

図２４に示すように、ガイドフレーム１５のバルブ溝１５ｆの固定ボルト穴１５ｅを幅方向（短辺）の中心からずらす。即ち、図２４に示すように、バルブ溝１５ｆの固定ボルト穴１５ｅの位置を、幅方向（短辺）の端部からｈ３とする。リリーフバルブ１１ａの幅をｗ３とすると、ｈ３＞ｗ３／２（条件３）の関係を満たす。

また、リリーフバルブ１１ａの幅をｗ１、バルブ押さえ１１ｂの幅をｗ２、リリーフバルブ１１ａの幅をｗ３は、以下の関係を満たす。
ｗ３＞ｗ１且つｗ３＞ｗ２（条件４）

また、リリーフバルブ１１ａの固定ボルト穴１１ａ−１の径ｄ１、固定ボルト１１ｃの径Ｄは、以下の関係を満たす。
ｄ１＞Ｄ（条件５）

また、図２６に示すように、リリーフバルブ１１ａの向きを間違えてバルブ溝１５ｆに配置した場合、
ｈ１−（Ｗ３−ｈ３）−（ｄ１−Ｄ）／２＝Ｌ１＞０（条件６）
で定まるＬ１だけ、リリーフバルブ１１ａがバルブ溝１５ｆから外れるため、リリーフバルブ１１ａをバルブ溝１５ｆにセットできない。

また、バルブ押さえ１１ｂの固定ボルト穴１１ｂ−１の径ｄ２、固定ボルト１１ｃの径Ｄは、以下の関係を満たす。
ｄ２＞Ｄ（条件７）

また、図２７に示すように、リリーフバルブ１１ａの向きは正しいが、バルブ押さえ１１ｂの向きを間違えてバルブ溝１５ｆに配置した場合、
ｈ２−（Ｗ３−ｈ３）−（ｄ２−Ｄ）／２＝Ｌ２＞０（条件８）
定まるＬ２だけ、バルブ押さえ１１ｂがバルブ溝１５ｆから外れるため、バルブ押さえ１１ｂをバルブ溝１５ｆにセットできない。

リリーフバルブ１１ａ、バルブ押さえ１１ｂの向きを正しくセットした場合は、図２５のように、バルブ溝１５ｆにリリーフバルブ１１ａ、バルブ押さえ１１ｂを取り付けることができる。

以上のように、上記条件１〜８を全て満たすことで常に正しい方向（リリーフバルブ１１ａの反り上がっているバルブ面Ｄ側がバルブ押さえ１１ｂ側に取り付けられる）で、リリーフバルブ１１ａ、及びバルブ押さえ１１ｂが取り付けられる。それにより、リリーフバルブ１１ａがリリーフポート弁座面１５ｂと接触することなく設定された隙間１５ｃを常に確保することができる。そのため、圧縮機構部４０の内部に溜まった液冷媒を安定してガイドフレーム１５と固定子７に挟まれた空間に排出することが可能となる。そしてスクロール圧縮機１００の正転運転及び逆転運転起動時の液冷媒圧縮により生じる不具合を解消することが可能であり、信頼性の高いスクロール圧縮機１００を得ることが出来る。

尚、以上の説明では、コンプライアントフレーム３を備えるスクロール圧縮機１００を例に挙げて説明したが、コンプライアントフレーム３を有さないスクロール圧縮機にも、本実施の形態は適用可能である。

１ 固定スクロール、１ａ 台板部、１ｂ 板状渦巻歯、１ｄ 圧縮室、１ｅ 吐出ポート、２ 揺動スクロール、２ａ 揺動スクロール台板部、２ｂ 板状渦巻歯、２ｄ スラスト面、２ｅ 揺動スクロールオルダム案内溝、２ｆ ボス部、２ｈ ボス部空間、２ｊ 抽出孔、３ コンプライアントフレーム、３ａ リリーフポート、３ｂ 円筒板、３ｃ 主軸受、３ｄ スラスト軸受、３ｅ 連絡通路、３ｆ−１ 逆止弁、３ｆ−２ バネ、３ｇ 円筒部、３ｊ 連通穴、３ｋ 開口部、４ 主軸、４ｂ 揺動軸部、４ｃ 主軸部、４ｄ 副軸部、４ｅ 主軸バランサ、４ｆ オイルパイプ、４ｇ 給油穴、５ａ リリーフバルブ、５ｂ バルブ押さえ、５ｃ ボルト、６ サブフレーム、６ａ 副軸受、６ｂ 油孔、７ 固定子、８ 回転子、８ａ 上バランサ、８ｂ 下バランサ、８ｃ エンドリング、９ オルダムリング、９ａ 揺動スクロール側爪、９ｃ 固定スクロール側爪、１０ 密閉容器、１０ａ 吸入パイプ、１０ｂ 吐出パイプ、１０ｃ 冷凍機油、１０ｄ ガラス端子、１０ｈ 流路、１１ａ リリーフバルブ、１１ａ−１ 固定ボルト穴、１１ｂ バルブ押さえ、１１ｂ−１ 固定ボルト穴、１１ｃ 固定ボルト、１２ａ シール材、１２ｂ シール材、１３ バネ、１４ 吸入逆止弁、１５ ガイドフレーム、１５ａ リリーフポート、１５ｂ リリーフポート弁座面、１５ｃ 隙間、１５ｄ 段差、１５ｅ 固定ボルト穴、１５ｆ バルブ溝、１５ｇ 外周面、１５ｈ 切り欠き部、１５ｊ 上側係合面、１５ｋ 下側円筒面、１５ｍ シール溝、１５ｎ シール溝、１５ｐ フレーム空間、１６ 吸入ポート、２０ 電動機、４０ 圧縮機構部、５０ 第１のリリーフバルブ機構、６０ 第２のリリーフバルブ機構、１００ スクロール圧縮機。

Claims (4)

1. 密閉容器内に、圧縮機構部と、前記圧縮機構部を駆動する電動機と、前記圧縮機構部を潤滑する冷凍機油とを備えるスクロール圧縮機であって、
   圧縮機構部は、
   台板部と、前記台板部の一方の面に板状渦巻歯が形成されている固定スクロールと、
   台板部と、前記台板部の一方の面に前記固定スクロールの前記板状渦巻歯と同一形状の板状渦巻が設けられ、前記固定スクロールの前記板状渦巻歯と組み合わされて圧縮室を形成している揺動スクロールと、
   前記揺動スクロールの自転を防止するオルダムリングと、
   前記電動機に固定されて、前記揺動スクロールを駆動する主軸と、
   前記密閉容器に固定され、前記主軸を半径方向に支えるとともに前記固定スクロールと締結されて結合されるガイドフレームと、
   前記固定スクロールの外周から前記圧縮室に貫通し、前記密閉容器を貫通して挿入される吸入パイプから直接冷媒を前記圧縮室に導くための吸入ポートと、
   前記吸入ポートに連通する前記ガイドフレームのリリーフポートの下端部に設けられ、当該スクロール圧縮機の停止時に当該圧縮機構部に侵入した液冷媒の自重により開き、前記液冷媒を前記密閉容器空間に流出させる第１のリリーフバルブ機構と、を備えたことを特徴とするスクロール圧縮機。
2. 前記第１のリリーフバルブ機構はリリーフバルブを備え、前記リリーフバルブと、前記ガイドフレームのリリーフポート弁座面との間に所定の隙間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。
3. 前記ガイドフレームは、前記第１のリリーフバルブ機構を収納するバルブ溝を備え、前記リリーフバルブの反り方向が前記リリーフポート弁座面を塞ぐ場合は、前記第１のリリーフバルブ機構を前記バルブ溝に収納できないように、前記第１のリリーフバルブ機構の固定ボルト穴を幅方向に中心からずらすことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のスクロール圧縮機。
4. 前記圧縮機構部はコンプライアントフレームを備え、前記ガイドフレームの前記リリーフポートに液冷媒を導くコンプライアントフレーム側リリーフポートを1個以上設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のスクロール圧縮機。

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