JP2017053227A - スクロール圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】リリース弁の開き遅れを防止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１は、密閉容器２と、固定スクロール５と、旋回スクロール６と、リリース弁９とを備えている。リリース弁９は、圧縮室１１に連通するように固定スクロール５に形成されたリリースポート９ｈと、リリースポート９ｈと連続する弁室９ｉと、を有する。弁室９ｉには、リリースポート９ｈを囲って環状に隆起したバルブシート部９ｅと、弁体９ａと弁体９ａをリリースポート９ｈ側に付勢する弾性体９ｂと、が配置されている。弁体９ａは、吐出圧室２ｆ内の吐出圧と圧縮室１１内の圧力との差圧が所定圧よりも低い場合、少なくとも、バルブシート部９ｅの全周とは接触しない。差圧が所定圧を超えた場合、弾性変形してバルブシート部９ｅの全周と接触し、リリースポート９ｈを閉塞する。【選択図】図２

Description

本発明は、スクロール圧縮機に関する。

従来、スクロール圧縮機は、スクロールの渦巻き形状によって設計圧力比が決まる構造になっている。このため、スクロール圧縮機に要求される運転圧力比よりもその設計圧力比が高いときには、過圧縮を防止する機構として、例えば、特許文献１に記載されているようなリリース弁が用いられている。

特許文献１に記載されたスクロール圧縮機は、吸入口と排出口を有する密閉容器内に吐出圧室が形成されている。その吐出圧室内には、電動機と、電動機に連結された圧縮機構部と、が収納されている。圧縮機構部は、密閉容器に固定されて吸入口と吐出圧室を臨む吐出口とを結ぶ渦巻き状のガス通路を有する固定スクロールと、ガス通路を噛み合う渦巻き状のラップを有し電動機の駆動力を受けて揺動運動する旋回スクロールと、を備えて構成されている。

固定スクロールのガス通路と旋回スクロールのラップとの間には、吸込室と圧縮室が形成されている。固定スクロールには、圧縮室に連通するリリース穴と、吐出圧室に連通する弁室と、が互いに連続して形成されている。弁室内には、圧縮室内の圧力が設定圧力を超えたときに、圧縮室内の流体を吐出圧室内に排出するリリース弁が設置されて、再膨張損失を縮小しつつ過圧縮を抑制できるようになっている。

特開２００２−２２１１７１号公報

特許文献１に記載されたスクロール圧縮機のリリース機構（制御弁）では、動作流体が通過するときの圧力損失が主な損失要因となる。特に、リリース弁入口側の圧縮室の圧力が出口側の吐出圧力を超えてから、弁が開いて動作流体が吐出されるまでの間に、圧縮室は、最も過圧縮となり、大きな圧力損失を生じる。そのため、従来、特に過圧縮の要因となる弁の開き遅れを改善するために、弁体の軽量化や、弁体を付勢する弁バネのバネ係数の低減対策等がなされて来た。

しかしながら、弁体は、開閉に伴ってバルブシート部と衝突して摩耗するので、破損を防ぐために、弁体を軽量化するには限界がある。

また、弁バネのバネ定数の低減は、弁がある程度開いた後の抵抗力の低減に対して効果があるものの、弁が開いた直後の弁体の挙動にほとんど寄与しない。このため、弁の開き遅れには、さらなる改善の余地が残されていた。この点について、図９及び図１０を参照してさらに説明する。

図９は、リリース弁の挙動を解析するための１次元バネの質量モデルの概念図である。
図９に示すように、リリース弁の機構モデルを１次元バネ質量系として考える。弁バネのバネ(バネ定数ｋ)の一端は、弁体（質量ｍ）に連結され、他端は、固定されているとして、弁が閉じている時の弁体位置からの変位量をｘ＝ｘ（ｔ）とする。さらに、弁体には、時刻ｔ≧０において、一定のガス荷重Ｆが作用すると仮定する。このとき、ｇを重力加速度とすると、弁体の運動方程式は、下記の式１となる。

この式１の方程式を、次の式２の

の初期条件の下で解くと、次の式３の解が得られる。

ここで、弁が開き始めた直後を考えて、

が微小であるとすると、θが微小の時の近似式（式５）

を用いると、次の式６の

を求めることができる。この式５の右辺は、弁バネのバネ定数kを含んでいない。このため、弁の開き始め直後の挙動には、弁バネが直接寄与しない。従って、弱いバネを用いるだけでは、弁体の質量ｍの慣性による初期の開き遅れを改善できない。

図１０は、図９に示す１次元バネについて数値解析により直接的に弁体の変位を求めた結果を示すグラフである。
図１０に示すように、弁バネのバネ定数は、通常用いられ得る程度の範囲でｋ１からｋ３（ｋ１<ｋ２<ｋ３）まで変化させたが、弁が開いた瞬間（時間０）から約１．５ｍｓ後までの弁の挙動はほとんどバネ定数に影響されないことがわかる。その短時間であっても、圧縮室の圧力は増加し、過圧縮損失を生じるという問題点があった。また、過圧縮は、電力の無駄な消費となっていた。
このようなことから、弁体の軽量化や、弁バネのバネ定数の低減以外の方法による弁の開き遅れの改善が望まれていた。

そこで、本発明は、上記問題に対して、リリース弁の開き遅れを防止することができるスクロール圧縮機を提供することを課題とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るスクロール圧縮機は、吐出圧室を内部に有する密閉容器と、前記密閉容器内に組み込まれた固定スクロールと、前記固定スクロールに対して旋回することにより圧縮室を形成する旋回スクロールと、過圧縮時に前記圧縮室から冷媒を吐出するリリース弁と、を備え、前記リリース弁は、前記圧縮室に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ポートと、当該リリースポートより径が大きく当該リリースポートと連続する弁室と、を有し、前記弁室には、前記リリースポートを囲って環状に隆起したバルブシート部と、前記バルブシート部に接触・離間する弁体と、前記弁体を前記リリースポート側に付勢する弾性体と、が配置され、前記弁体は、前記吐出圧室内の吐出圧と前記圧縮室内の圧力との差圧が所定圧よりも低い場合、少なくとも、前記バルブシート部の全周とは接触せず、前記差圧が前記所定圧を超えた場合、弾性変形して前記バルブシート部の全周と接触し、前記リリースポートを閉塞することを特徴とする。

本発明によれば、リリース弁の開き遅れを防止することができるスクロール圧縮機を提供することができる。

本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の一例を示す概略縦断面図である。 図１のＡ部の拡大概略図であり、リリース弁の設置状態を示す。 図２のＩ−Ｉ断面図である。 閉弁時のリリース弁を示す拡大概略縦断面図である。 本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の第１変形例を示す図であり、リリース弁の弁体の設置状態を示す拡大概略横断面図である。 本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の第２変形例を示す図であり、リリース弁の拡大概略縦断面図である。 スクロール圧縮機の第２変形例におけるリリース弁の弁体を示す拡大斜視図である。 スクロール圧縮機の第２変形例におけるリリース弁の閉弁時の状態を示す拡大概略縦断面図である。 従来のリリース弁の挙動を解析するための１次元バネの質量モデルの概念図である。 図９で示した１次元バネの質量モデルの解析結果の例を示すグラフである。

次に図１〜図４を参照して本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機について説明する。便宜上、図１に示す状態を前側から見た正面とし、蓋チャンバ２ｂが配置される側を上側、底チャンバ２ｃが設置される側を上側として説明する。

＜スクロール圧縮機＞
本発明に係るスクロール圧縮機１は、例えば、冷凍用や空調用等の冷凍サイクルに使用される冷媒圧縮機、あるいは、空気やその他のガスを圧縮するガス圧縮機として適用可能である。以下、スクロール圧縮機１の一例として、冷媒圧縮機に使用されるものを例に挙げて説明する。

図１に示すように、スクロール圧縮機１は、高圧チャンバ方式の密閉型の装置である。スクロール圧縮機１は、渦巻状のラップ５ｃ，６ａを立設した固定スクロール５及び旋回スクロール６を有する圧縮機構部３と、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、過圧縮時に圧縮室１１から冷媒を吐出するリリース弁９と、を主に備えている。

＜密閉容器＞
密閉容器２は、円筒状のケース２ａと、ケース２ａの上側開口部内に嵌め込んで接合された蓋チャンバ２ｂと、ケース２ａの下側開口部内に嵌め込んで接合された底チャンバ２ｃと、を備えて構成されている。密閉容器２内には、上部に圧縮機構部３が配置されて、下部に電動機４が配置され、底部に潤滑油１３が貯留されている。

ケース２ａの側面には、排出口を有する吐出パイプ２ｅが設けられている。
蓋チャンバ２ｂには、吸込口を有する吸込パイプ２ｄが設けられている。
吸込パイプ２ｄは、密閉容器２の上面部から貫通して配置されて、圧縮機構部３の吸入側に冷媒ガスを導くための管状部材である。
吐出パイプ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た管状部材である。
吐出圧室２ｆは、密閉容器２内の上端部に形成されている。吐出圧室２ｆ内には、圧縮された冷媒ガスが吐出口５ｅから吐出されるようになっている。

＜圧縮機構部＞
圧縮機構部３は、固定側板部５ｄの鏡板面５ｆ上に渦巻状のラップ５ｃを有する固定スクロール５と、旋回側板部６ｂ上に渦巻状のラップ６ａを有する旋回スクロール６と、旋回スクロール６を支持するフレーム８と、を備えて構成されている。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と固定スクロール５とで形成された圧縮室１１がスクロールの中心方向に移動するのに従い容積を減少させて、吸入した冷媒ガスを圧縮するように構成されている。

図１に示すように、電動機４は、圧縮機構部３を駆動するための動力源であり、ケース２ａ内の上下方向の中央部に配置されている。電動機４は、密閉容器２内に圧入されて締結具（図示省略）等で固定された固定子４ａと、固定子４ａ内に回転可能に配置された回転子４ｂと、を備えて構成されている。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構成されている。
固定子４ａは、密閉容器２に圧入されて溶接等によって固定されている。
回転子４ｂは、クランク軸７が固定されて、固定子４ａ内に回転可能に配置されている。

＜固定スクロール＞
固定スクロール５は、吸込ポート５ａと、吸込ポート５ａと吐出圧室２ｆに連通するガス通路５ｂと、台板である固定側板部５ｄと、固定側板部５ｄの鏡板面５ｆ側に立設されたラップ５ｃと、固定側板部５ｄの中央に設けられた吐出口５ｅと、を有している。固定スクロール５は、吐出圧室２ｆと、旋回スクロール６を回転自在に収容したフレーム８と、の間に設置されている。固定スクロール５の上部には、リリース弁９が設けられている。固定スクロール５には、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。固定スクロール５は、ボルトＢによってフレーム８に固定されている。図２に示すように、固定スクロール５には、リリース弁９の一部を構成する後記するバルブシート部９ｅ、支持部９ｆ、リリースポート９ｈ、弁室９ｉ、ガイド部９ｊが形成されている。

図１に示すように、吸込ポート５ａの開口部には、吸込パイプ２ｄが挿入されている。ガス通路５ｂは、渦巻状の固定側のラップ５ｃと、旋回側のラップ６ａとによって、平面視して渦巻状に形成されている。固定側のラップ５ｃと旋回側のラップ６ａとの間には、吸込み室１０と圧縮室１１が形成されている。

＜旋回スクロール＞
旋回スクロール６は、固定側のラップ５ｃと旋回側のラップ６ａとが噛み合いながら、固定スクロール５に対して旋回することで圧縮室１１を形成する部材である。旋回スクロール６は、旋回側のラップ６ａと、旋回側板部６ｂと、旋回軸受６ｃと、歯先溝６ｄと、鏡板面６ｅと、を有している。旋回スクロール６の上面側には、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が立設されている。旋回スクロール６の下面側には、クランク軸７の偏心部７ｂが連結されている。旋回スクロール６の下面側とフレーム８の間には、オルダムリング１２が配置されている。

＜クランク軸＞
クランク軸７は、軸線上に配置された主軸部７ａと、主軸部７ａの軸線からずれた位置に設けられた偏心部７ｂと、潤滑油１３が流れる給油通路７ｃと、を有している。
主軸部７ａは、上端部がフレーム８に設けた主軸受８ａに軸支され、下端部がケース２ａ内の下部に配置された下軸受１７に軸支されている。

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、旋回スクロール６の背面に設けた旋回軸受６ｃに軸支されている。偏心部７ｂは、主軸部７ａに対して偏心回転運動をして、旋回スクロール６を駆動させるようになっている。

給油通路７ｃは、主軸受８ａ、下軸受１７及び旋回軸受６ｃへ潤滑油１３を導くための流路である。給油通路７ｃは、クランク軸７の中心部の軸心線の上端から下端に亘って形成されている。給油通路７ｃには、底チャンバ２ｃ内の潤滑油１３を吸い上げるための給油管１５が装着されている。

＜フレーム＞
図１に示すように、フレーム８は、クランク軸７を回転自在に支持する主軸受８ａを備えて、ケース２ａの内壁に溶接された部材である。旋回スクロール６の背面側とフレーム８との間には、吸込パイプ２ｄの吸入口の圧力と、吐出圧室２ｆの圧力との中間の内力となる背圧室１６が形成されている。密閉容器２の底部に封入した潤滑油１３は、背圧室１６内の圧力と、吐出圧室２ｆの圧力との圧力差によって、給油通路７ｃを介して主軸受８ａ等に供給されるようになっている。

＜背圧室及びオルダムリング＞
背圧室１６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。
オルダムリング１２は、旋回スクロール６を自転することなく、クランク軸７の偏心部７ｂの偏心回転を受けて公転運動をさせる働きをする部材である。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８に形成された溝と、に装着されている。

このように構成されたスクロール圧縮機１は、電動機４の回転子４ｂを回転することによって、クランク軸７を介して旋回スクロール６を旋回運動させると、吸込パイプ２ｄの吸入口から冷媒ガスが吸入される。その冷媒ガスは、圧縮室１１で圧縮された後、固定スクロール５の中央の吐出口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８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、吐出パイプ２ｅの排出口から密閉容器２の外部の冷凍サイクル内に導かれる。

＜リリース弁＞
次に図２〜図４を参照してリリース弁１９を詳述する。
図２に示すように、リリース弁９は、過圧縮時に圧縮室１１から冷媒ガスを吐出する弁である。リリース弁９は、それぞれ後記する弁体９ａと、弾性体９ｂと、ストッパ９ｃと、リテーナ９ｄと、バルブシート部９ｅと、支持部９ｆと、リリースポート９ｈと、弁室９ｉと、ガイド部９ｊと、を備えて構成されている。
また、固定スクロール５には、互いに連通するようにリリース弁９のリリースポート９ｈ、弁室９ｉ、及び、ガイド部９ｊが設けられている。

弁体９ａは、バルブシート部９ｅに接触してリリースポート９ｈを閉弁したり、バルブシート部９ｅから離間してリリースポート９ｈを開弁したりする部材である。弁体９ａは、曲げ加工が不要で、閉弁するときの作動圧のばらつきを低減可能な平板部材によって形成されている。

図３に示すように、弁体９ａは、平面視して略三角形に形成された弁本体９ａ１と、略三角形の弁本体９ａ１の三つの角部に形成された当接部９ａ２と、三つの当接部９ａ２間にそれぞれ形成された辺部９ａ３と、を有している。図２に示すように、弁体９ａは、吐出圧室２ｆ内の吐出圧Ｐ１と圧縮室１１内の圧力Ｐ２との差圧が所定圧よりも低い場合、少なくとも、バルブシート部９ｅの全周とは接触しない。すなわち、隙間Ｓ１がある。

弁体９ａは、その差圧が所定圧を超えた場合、吐出圧室２ｆ内の吐出圧Ｐ１をおさえて弾性変形してバルブシート部９ｅの全周と接触し、図４に示すように、リリースポート９ｈを閉塞する。弁体９ａは、弁室９ｉ内の支持部９ｆに当接部９ａ２を当接した状態に収容されている。弁体９ａは、弾性変形する鉄等の金属によって弾性変形し易い形状に形成されている。なお、弁体９ａは、耐熱性、強度及び弾性を有するものであればよく、樹脂製のものでもよい。

図２及び図３に示すように、弁本体９ａ１は、平面視してバルブシート部９ｅの上部に高さＨ１離間させて重ねた状態に配置されている。弁本体９ａ１は、無負荷時に、バルブシート部９ｅとの間に高さＨ１の間隔があって非接触状態になっているため、リリース弁９が開弁状態になっている。

当接部９ａ２は、支持部９ｆの上に載置されて当接された状態に配置される部位である。当接部９ａ２は、平面視して略三角形状に形成された弁本体９ａ１の角部に円弧状に丸く形成されて、支持部９ｆとの摺動摩擦抵抗を低減させている。

図３に示すように、辺部９ａ３は、略三角形の弁本体９ａ１の辺となる部位である。辺部９ａ３は、平面視して円形の支持部９ｆの内側に配置されて、この辺部９ａ３と支持部９ｆとの間に常に隙間Ｓ１が形成されている。その隙間Ｓ１は、平面視して弁体９ａの辺部９ａ３の外側三箇所に形成されている。このため、弁体９ａは、弾性体９ｂに付勢されて支持部９ｆに当接していても、バルブシート部９ｅに当接しない限り、弁体９ａとバルブシート部９ｅとの間の隙間Ｓ１によって、リリース弁９が閉弁状態にならないように構成されている。

弾性体９ｂは、弁体９ａを支持部９ｆに押し付けてリリースポート９ｈ側に付勢する弁バネである。弾性体９ｂは、例えば、弁室９ｉ内の弁体９ａとストッパ９ｃとの間に介在された圧縮コイルばね等の付勢部材からなる。弾性体９ｂは、下端部が弁体９ａ上に載置され、上端部がストッパ９ｃの支持用突起９ｃ２に遊嵌されている。

図２に示すように、ストッパ９ｃは、弾性体９ｂを受け止めるためのばね受け部材である。ストッパ９ｃは、略円柱形状のストッパ本体９ｃ１と、ストッパ本体９ｃ１の下面中央部から下方向に突設された支持用突起９ｃ２と、支持用突起９ｃ２の中心線上及び支持用突起９ｃ２の周辺に穿設された複数の貫通孔９ｃ３と、を有している。
ストッパ本体９ｃ１は、鉄等の金属によって形成されてガイド部９ｊ内に収容されている。支持用突起９ｃ２は、螺旋状に形成された弾性体９ｂの上端部が遊嵌されて支持される部位であり、略円錐台形状に形成されている。貫通孔９ｃ３は、圧縮ガスが流動する通路である。貫通孔９ｃ３は、例えば、平面視して支持用突起９ｃ２の中央に形成された円形の孔と、支持用突起９ｃ２の周囲に形成された複数の円弧状の孔と、からなる。

リテーナ９ｄは、ガイド部９ｊ内に収容されたストッパ９ｃがガイド部９ｊ内から外部へ離脱するのを抑制するための部材である。リテーナ９ｄは、中央部にストッパ９ｃの外径よりも小径の連通孔９ｄ１を有するリング状の板材からなり、固定スクロール５の上面にねじ止めされている。連通孔ｄ１は、ガイド部９ｊ内と吐出圧室２ｆとに連通する孔である。

バルブシート部９ｅは、吐出圧室２ｆ内の吐出圧Ｐ１と、圧縮室１１内の圧力Ｐ２との差圧が所定圧を越えた場合に、弁体９ａが弾性変形して当接する部位である。バルブシート部９ｅは、リリースポート９ｈの上側開口端の周囲に隆起した状態に形成された平面視して環状の突起であり、縦断面視して半円状の突起からなる。

支持部９ｆは、弁体９ａの外周部下面を支持する部位である。支持部９ｆは、弁室９ｉの内壁の下端部の角部に、縦断面視して円弧状に膨らんで形成されると共に、平面視して環状に形成されている（図３参照）。支持部９ｆの上端部は、バルブシート部９ｅの上端よりも高さＨ１高い位置に形成されている。支持部９ｆの上端部は、無負荷時に、弁体９ａが、バルブシート部９ｅの高さよりも高さＨ１高い位置に配置されるように支持している。

高さＨ１は、吐出圧室２ｆ内の吐出圧Ｐ１と、圧縮室１１内の圧力Ｐ２との差圧が所定圧を越えた場合に、弁体９ａが弾性変形してバルブシート部９ｅに当接する高さである。高さＨ１は、一例を挙げると、０．１〜０．２ｍｍ程度である。所定圧とは、所望とする任意の設定圧である。

リリースポート９ｈは、バルブシート部９ｅの軸心側の内縁から圧縮室１１に亘って固定スクロール５に上下方向に形成された貫通孔からなる連通路である。

弁室９ｉは、圧縮した状態の弾性体９ｂと、弾性体９ｂに付勢された弁体９ａと、を収容する空間である。弁室９ｉは、リリースポート９ｈより径が大きい略円柱形状の空間からなる。弁室９ｉには、上端部がガイド部９ｊ、リテーナ９ｄの連通孔９ｄ１を介して吐出圧室２ｆに連通して設けられ、下端部がリリースポート９ｈを介して圧縮室１１と連通している。弁室９ｉの内底には、中央部に穿設された前記リリースポート９ｈと、リリースポート９ｈの上側開口端から上方向に突出したバルブシート部９ｅと、バルブシート部９ｅを外側周辺から上方向に隆起した平面視して環状の支持部９ｆと、が形成されている。

ガイド部９ｊは、ストッパ９ｃを収容してストッパ９ｃの移動量を制限する空間である。ガイド部９ｊは、弁室９ｉと吐出圧室２ｆとの間に、両者にそれぞれ連通するように形成されている。

≪作用≫
次に、図１〜図４を主に参照して、本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の作用を説明する。

図１に示すように、冷媒ガスは、電動機４で駆動されるクランク軸７を介して旋回スクロール６が旋回運動すると、吸込パイプ２ｄから固定スクロール５の吸込ポート５ａを経て、圧縮室１１に導かれる。冷媒ガスは、スクロールの中心方向に移動するのに従い圧縮室１１の容積が縮小することで圧縮される。

その後、圧縮室１１内の冷媒ガスは、固定スクロール５の固定側板部５ｄの吐出口５ｅから密閉容器２内の吐出圧室２ｆへ吐出され、吐出パイプ２ｅから外部に流出する。ただし、圧縮室１１内の冷媒ガスの圧力が吐出口５ｅへと連通する前に吐出圧力に到達するいわゆる過圧縮条件では、リリース弁９の弁体９ａが開弁して圧縮室１１内の冷媒ガスが弁室９ｉ、ストッパ９ｃの貫通孔９ｃ３を介して吐出圧室２ｆへ吐出されて、過圧縮を防ぐ。

次に図２〜図４を参照してリリース弁９の動作を説明する。
図２及び図３に示すように、リリース弁９の弁体９ａの弁室９ｉ側とリリースポート９ｈ側（以下「弁体９ａの上下」という）に差圧がない場合（無負荷時）、あるいは、吐出圧室２ｆ内の吐出圧Ｐ１と圧縮室１１内の圧力Ｐ２との差圧が所定圧よりも低い場合、弁体９ａは、支持部９ｆに支持された状態になっている。

このとき、弁体９ａは、弾性変形しないので、バルブシート部９ｅから高さＨ１の位置で平らな状態にあるため、バルブシート部９ｅの上端の全周とは接触していない。弁体９ａは、支持部９ｆとの間に、少なくとも一部に隙間Ｓ１があるので、支持部９ｆに当接した状態であっても、バルブシート部９ｅに当接していなければ、圧縮室１１と吐出圧室２ｆが連通した状態になっている。

図４に示すように、吐出圧室２ｆ内の吐出圧Ｐ１と圧縮室１１内の圧力Ｐ２との差圧が所定圧を上回った場合（通常運転時）、吐出圧室２ｆの吐出圧Ｐ１が圧縮室１１の圧力Ｐ２よりも高く、リリース弁９の弁体９ａの上下に弁体９ａを弾性変形させる差圧が発生する。弁体９ａは、弾性変形する範囲内で湾曲変形してバルブシート部９ｅの上端の全周と接触し、リリースポート９ｈを閉塞させる。

さらに詳述すると、弁体９ａには、下面に圧縮室１１の圧力Ｐ２がリリースポート９ｈから上方向に加わり、上面に圧力Ｐ２よりも高い吐出圧Ｐ１が下方向に加わるため、弁体９ａの中央側がリリースポート９ｈ側に押圧されて下方向に湾曲変形する。このとき、弁体９ａの剛性、及び、支持部９ｆとバルブシート部９ｅの位置関係を適切にすれば、弁体９ａは、図４に示すように弾性変形し、バルブシート部９ｅの全周と接触してリリース弁９を閉塞状態にする。また、このとき、弁体９ａには、元の開弁時の平らな形状に戻ろうとする弾性力が働いて（アシストして）、リリース弁９を開く方向に作用する。開弁時、弾性体９ｂやストッパ９ｃは、慣性力が生じるがそれらを打ち消すように弾性力が作用して、大きな質量の移動が生じないため、同じ位置に留まっている。

ここで、弁体の弾性変形を利用せず、（圧縮室圧力≧吐出圧力）となったときに弁体が開き始める構造のリリース弁を比較例として、説明する。
スクロール圧縮機１は、その比較例と比較して、リリース弁９が、（圧縮室圧力＋弁体弾性力）≧吐出圧力となったときに、弁体９ａが開き始めるので、比較例よりも、早い（圧縮室圧力が低い）タイミングで弁体９ａを開き始めるようにすることができる。このため、リリース弁９は、弁体９ａの開くタイミングを適正化して改善したことによって、弁体９ａの開き遅れ（オーバーシュート）による過圧縮損失を抑制して、スクロール圧縮機１の効率を向上させることができる。

このように本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機１は、リリース弁９の閉塞時に、弁体９ａの弾性変形によって弁を開く向きの力が圧縮室１１の圧力Ｐ２に加えて弁体９ａに作用することで、圧縮室１１の圧力Ｐ２が吐出圧力Ｐ２に到達する僅か前に弁が開き始める。従って、本発明は、リリース弁９の開き遅れによる過圧縮損失を防いで、無駄な電力の消費を抑えることできる高効率なスクロール圧縮機１を実現することができる。

［第１変形例］
以上、本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機について説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更は可能である。なお、既に説明した構成は同じ符号を付してその説明を省略する。
図５は、本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の第１変形例を示すリリース弁の弁体の拡大断面図である。

前記実施形態では、リリース弁９の弁体９ａの一例として、図３に示す略三角状のものを例に挙げて説明したがこれに限らない。例えば、リリース弁９Ａの弁体９Ａａは、図５に示すように、弁本体９Ａａ１の外周部９Ａａ２から放射方向に突出した複数の突出片９Ａａ３をさらに形成して、弾性変形し易さを考慮した形状にしてもよい。

この場合、弁体９Ａａは、例えば、平面視して円形の平板からなり、バルブシート部９ｅ上の高さＨ１（図２参照）の離間した位置に重ねるようにして配置される。
弁本体９Ａａ１の外周部９Ａａ２は、平面視してバルブシート部９ｅに沿って平行な円弧状に形成されて、支持部９ｆとの間に隙間Ｓ２が形成されている。
突出片９Ａａ３は、例えば、外周部９Ａａ２に均等な間隔を介した三箇所から径方向外側に向けて先端部が支持部９ｆ上まで突出形成されている。突出片９Ａａ３の先端部は、半円形状に形成されている。

このように形成されたリリース弁９Ａの弁体９Ａａは、外周部９Ａａ２に三本の突出片９Ａａ３を１２０度の間隔で突出させている。弁体９Ａａは、三本の突出片９Ａａ３を支持部９ｆ上に支持させていることによって、弁体９Ａａを支持部９ｆ上に三点支持させて、安定した状態に支持させることができる。また、弁体９Ａａの上下に差圧が発生した場合に、弁体９Ａａを弾性変形し易くすることができる。

また、前記実施形態及びこの第１変形例では、図３及び図５に示す弁体９ａ，９Ａａを支持部９ｆに三点支持させる場合を例に挙げて説明したが、弁体９ａ，９Ａａは、支持部９ｆに二点以上で支持されればよい。つまり、弁体９ａ，９Ａａを支持部９ｆで支持する箇所の数は任意である。
このため、図３に示す弁体９ａの当接部９ａ２の数、及び、図５に示す弁体９Ａａの突出片９Ａａ３の数は、二点以上であればよい。

［第２変形例］
次に、本発明の第２変形例を、図６〜図８を用いて説明する。
図６は、本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の第２変形例を示す図であり、リリース弁の縦断面図である。図７は、第２変形例のリリース弁の弁体を示す拡大斜視図である。図８は、第２変形例のリリース弁の閉弁時の状態を示す要部拡大概略縦断面図である。

図６及び図７に示すように、リリース弁９Ｂの弁体９Ｂａは、バルブシート部９ｅの上に高さＨ１離間させた状態に重ねるように配置された弁本体９Ｂａ１と、弁本体９Ｂａ１の外周部９Ｂａ２から下方向に傾斜した状態に突出形成された脚部９Ｂａ３と、を有するものであってもよい。

この場合も、弁本体９Ｂａ１は、円形の平板からなり、外周側の一部分が曲げられた脚部９Ｂａ３を有している。弁体９Ｂａは、無負荷時（運転停止時）に、弁本体９Ｂａ１とバルブシート部９ｅとの間に高さＨ１の間隔をあけて、バルブシート部９ｅに対して非接触状態に配置されている。このため、リリース弁９Ｂは、無負荷時に、弁体９Ｂａがバルブシート部９ｅを完全に閉塞せず、圧縮室１１と吐出圧室２ｆとがリリース弁９Ｂを介して僅かに連通した状態になっている。

脚部９Ｂａ３は、例えば、外周部９Ｂａ２に均等な間隔を介した三箇所から径方向外側に向けて傾斜した状態に折り曲げて形成された三本の突出片からなる。脚部９Ｂａ３の先端部は、支持部９Ｂｆ上まで突出されて、弁本体９Ｂａ１の外周部９Ｂａ２、及び弁室９ｉの平面の外周に沿って円弧状に形成されている。脚部９Ｂａ３は、弁室９ｉのリリースポート９ｈ側の支持部９Ｂｆの面（底面）に接触することで支持されている。

支持部９Ｂｆは、弁室９ｉの底面のバルブシート部９ｅの周囲に形成された環状の水平な面からなり、バルブシート部９ｅの上端よりも低い位置に窪んだ状態に形成されている。三本の脚部９Ｂａ３の先端は、弁本体９Ｂａ１が弾性体９ｂによって下方向に押圧されているので、その支持部９Ｂｆ上に当接した状態に載置されている。

図８に示すように、弁体９Ｂａは、剛性等を適切に設計すれば、上面に圧力Ｐ２よりも高い吐出圧Ｐ１が下方向に加わると、すなわち、運転を開始摺ると、すぐにＰ１＞Ｐ２になるので、リリースポート９ｈ側に吸い寄せられるように、弁体９Ｂａが弾性変形してバルブシート部９ｅと全周接触し、リリース弁９Ｂが閉塞するようにできる。

このようにしても、前記実施形態と同様に、リリース弁９Ｂの弁体９Ｂａは、弁を開く方向に弾性力が作用し、弁の開くタイミングを早期化することで、開き遅れを改善することができる。以て、過圧縮損失を低減して高効率なスクロール圧縮機１を実現することができる。さらに、弁室９ｉの形状は、内底に平らな支持部９Ｂｆを有しているので、従来構造と同じでもよいことから、同一の加工設備を利用することができ、より低コストで本発明の効果を得ることができる。

１ スクロール圧縮機
２ 密閉容器
２ｆ 吐出圧室
３ 圧縮機構部
４ 電動機
５ 固定スクロール
６ 旋回スクロール
９，９Ａ，９Ｂ リリース弁
９ａ，９Ａａ，９Ｂａ 弁体
９ａ３ 辺部（外周部）
９Ａａ２，９Ｂａ２ 外周部
９Ｂａ３ 脚部
９ｂ 弾性体（弁バネ）
９ｃ ストッパ
９ｅ バルブシート部
９ｆ 支持部
９ｈ リリースポート
９ｉ 弁室
９ｊ ガイド部
１１ 圧縮室
Ｐ１ 吐出圧室内の吐出圧
Ｐ２ 圧縮室内の圧力
Ｓ１，Ｓ２ 隙間

Claims (4)

1. 吐出圧室を内部に有する密閉容器と、
   前記密閉容器内に組み込まれた固定スクロールと、
   前記固定スクロールに対して旋回することにより圧縮室を形成する旋回スクロールと、
   過圧縮時に前記圧縮室から冷媒を吐出するリリース弁と、を備え、
   前記リリース弁は、前記圧縮室に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ポートと、
   当該リリースポートより径が大きく当該リリースポートと連続する弁室と、を有し、
   前記弁室には、前記リリースポートを囲って環状に隆起したバルブシート部と、
   前記バルブシート部に接触・離間する弁体と、
   前記弁体を前記リリースポート側に付勢する弾性体と、が配置され、
   前記弁体は、前記吐出圧室内の吐出圧と前記圧縮室内の圧力との差圧が所定圧よりも低い場合、少なくとも、前記バルブシート部の全周とは接触せず、
   前記差圧が前記所定圧を超えた場合、弾性変形して前記バルブシート部の全周と接触し、前記リリースポートを閉塞すること、
   を特徴とするスクロール圧縮機。
2. 前記弁体は、平板で構成され、
   前記弁室には、前記バルブシート部を囲ってその外側で環状に隆起した支持部が設けられ、
   当該支持部の高さは、前記バルブシート部の高さよりも高いこと、
   を特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
3. 前記弁体は、外周側の一部分が曲げられた脚部を有し、
   前記脚部は、前記弁室の前記リリースポート側の面に接触することで支持されていること、
   を特徴とする請求項１または請求項２に記載のスクロール圧縮機。
4. 前記弁体は、前記支持部に三点支持され、当該弁体の外周部と前記支持部との間に隙間が形成されていること、
   を特徴とする請求項２に記載のスクロール圧縮機。

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