JP2023165449A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】閉状態の吐出弁と端板との間からガス冷媒が逆流する現象を抑制できる圧縮機を提供する。【解決手段】冷媒が圧縮される圧縮室と圧縮された冷媒が導かれる吐出室Ｃ２とを連通するメインポート２１３が形成された固定側端板２１１と、メインポート２１３の吐出室Ｃ２側に位置した吐出口２１３ａを開閉するリーフバルブ６１０と、を備え、吐出口２１３ａが開口した固定側端板２１１の面には、吐出口２１３ａの周囲に溝２１４が形成されており、溝２１４は、固定側端板２１１を平面視したとき、閉状態のリーフバルブ６１０の先端６１１側の部分と重複している。【選択図】図２

Description

本開示は、圧縮機に関する。

例えば圧縮機の一種であるスクロール圧縮機では、冷媒が圧縮される圧縮室と圧縮された冷媒が導かれる吐出室とが端板によって隔てられており、圧縮室と吐出室とを連通するポートが端板に形成されている。また、ポートを介して吐出室から圧縮室への冷媒の逆流を防止するために、端板には、吐出口を開閉する吐出弁（リーフバルブ）が設けられている。

閉状態の吐出弁は、吐出口を確実に閉塞するために、端板に密着することが好ましい。しかしながら、実際には、部品の寸法精度の誤差や長時間の使用によって生じる吐出弁の反りに起因して、吐出弁と端板との間にわずかな隙間が生じることがある。そして、圧縮機の停止後においてエアコンディショニングシステムの圧力が均一化する際に、当該隙間を介して冷媒が逆流して高周波の音が発生することが分かっている。

特許文献１には、高周波の音を抑制する目的ではないが、ロータリー圧縮機において、ポートのシール面に略球状のショットを噴射することで０．１μｍ～１０μｍの径の凹部を多数形成して、凹部によって油膜を形成することで、ポート部のシール性及び耐摩耗性の向上を実現する技術が開示されている。

特開２００８－９５６２４号公報

しかしながら、特許文献１の凹部は、その径が０．１μｍ～１０μｍという寸法であるため、その深さは０．１μｍ～１０μｍよりも更に小さく、凹部によって十分に潤滑油を保持できない可能性がある。とは言え、略球状のショットを噴射して凹部を形成する方法では、容易に深い凹部を形成することも難しい。

本開示は、このような事情に鑑みてなされたものであって、閉状態の吐出弁と端板との間からガス冷媒が逆流する現象を抑制できる圧縮機を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本開示の圧縮機は、以下の手段を採用する。
すなわち、本開示の一態様に係る圧縮機は、冷媒が圧縮される圧縮室と圧縮された冷媒が導かれる吐出室とを連通するポートが形成された端板と、前記ポートの前記吐出室側に位置した吐出口を開閉する吐出弁と、を備え、前記吐出口が開口した前記端板の面には、前記吐出口の周囲に溝が形成されており、前記溝は、前記端板を平面視したとき、閉状態の前記吐出弁の先端側の部分と重複している。

本開示によれば、閉状態の吐出弁と端板との間からガス冷媒が逆流する現象を抑制できる。

本開示の一実施形態に係る圧縮機の縦断面図である。 図１に示すリーフバルブ及び溝近傍の部分拡大図（縦断面図）である。 実施例１に係るリーフバルブ及び溝近傍の平面図である。 実施例２に係るリーフバルブ及び溝近傍の平面図である。 変形例に係るリーフバルブ及び溝近傍の部分拡大図（縦断面図）である。

以下、本開示の一実施形態に係る圧縮機について、図面を参照して説明する。

［圧縮機の概要について］
圧縮機１０は、潤滑油を含む冷媒を圧縮する機器である。
以下の説明では、圧縮機１０として、圧縮機構２００及び駆動部としての電動機４００が密閉空間とされたケーシング１００の内部空間に収容されたスクロール圧縮機を例にしているが、駆動部が密閉空間の外部に配置されたいわゆる開放型のスクロール圧縮機であってもよい。

図１に示すように、圧縮機１０は、ケーシング１００、圧縮機構２００、クランク軸３１０及び電動機４００を備えている。

ケーシング１００は、モータケース１１０、アッパーケース１２０及びロワケース１３０を有している。

モータケース１１０は、軸線Ｘ１の方向に沿って延在するとともに、両端が開口した筒状の部材である。
モータケース１１０は、圧縮機構２００、クランク軸３１０及び電動機４００を軸線Ｘ１の周りに包囲している。

アッパーケース１２０は、モータケース１１０の一方の開口を閉塞する部材である。
アッパーケース１２０は、ボルト５３０でモータケース１１０に対して固定されている。

ロワケース１３０は、モータケース１１０の他方の開口を閉塞する部材である。
ロワケース１３０は、ボルト５４０でモータケース１１０に対して固定されている。
ロワケース１３０には、インバータカバー１４０が取り付けられる。ロワケース１３０及びインバータカバー１４０によって画定された空間には、図示しないインバータが収容されている。

以上のように構成されたケーシング１００（モータケース１１０、アッパーケース１２０及びロワケース１３０）によって画定された密閉空間には、圧縮機構２００、クランク軸３１０、電動機４００及びその他の各種部品が収容されている。

圧縮機構２００は、ケーシング１００の外部から図示しない吸入ポートを介して取り込まれた低圧のガス冷媒を圧縮する機構である。
圧縮機構２００は、固定スクロール２１０及び旋回スクロール２２０を有している。

固定スクロール２１０は、固定側端板２１１及び固定側端板２１１から立設した渦巻状の固定側壁体２１２を有した部材とされている。
固定スクロール２１０は、ボルト５５０でアッパーケース１２０に対して固定されている。また、固定スクロール２１０の固定側端板２１１の外周面は、シール性を保った状態でモータケース１１０の内周面及びアッパーケース１２０の内周面と接触している。これによって、ケーシング１００の内部の密閉空間は、固定スクロール２１０、モータケース１１０及びロワケース１３０によって画定された収容室Ｃ１と、固定スクロール２１０及びアッパーケース１２０によって画定された吐出室Ｃ２と、に分けられる。
なお、固定スクロール２１０とモータケース１１０及びアッパーケース１２０との間のシール性は、例えばＯリングによって確保されている。

固定側端板２１１にはメインポート（ポート）２１３が形成されており、固定側端板２１１によって隔てられた吐出室Ｃ２と圧縮室Ｃ３（後述）とを連通している。
メインポート２１３は、固定側端板２１１の略中心部（圧縮室Ｃ３において冷媒の圧力が最も高くなる空間に対応した位置）において固定側端板２１１の厚さ方向に貫通した円形状の穴である。

固定側端板２１１の吐出室Ｃ２側の面には、リーフバルブ（吐出弁）６１０及びリーフバルブ６１０の撓み量を規制するリテーナ６２０が設けられている。リーフバルブ６１０及びその近傍の詳細な構造については後述する。

旋回スクロール２２０は、旋回側端板２２１及び旋回側端板２２１から立設した渦巻状の旋回側壁体２２２を有した部材とされている。
旋回スクロール２２０は、軸線Ｘ１の周りに回転するクランク軸３１０（詳細には、軸線Ｘ１の周りに公転するクランクピン３１２）及び既知の自転防止機構によって固定スクロール２１０に対して公転旋回運動するように構成されている。

固定スクロール２１０及び旋回スクロール２２０は、それぞれの壁体同士が噛み合わされることで圧縮室Ｃ３を形成している。

クランク軸３１０は、駆動力を電動機４００から旋回スクロール２２０へ伝達するための部材である。
クランク軸３１０は、軸本体３１１及びクランクピン３１２を有している。

軸本体３１１は、軸線Ｘ１に沿って延在する軸状の部材である。軸本体３１１は、電動機４００によって、軸線Ｘ１の周りに回転駆動される。
軸本体３１１は、モータケース１１０に対して固定されたメイン軸受５１０及びロワケース１３０に対して固定されたサブ軸受５２０によって、軸線Ｘ１の周りに回転自在に支持されている。

クランクピン３１２は、軸本体３１１のアッパーケース１２０側の端部に設けられた軸状の部材である。
クランクピン３１２は、軸線Ｘ１に対して偏心した他の軸線Ｘ２に沿って延在している。これによって、軸本体３１１が軸線Ｘ１の周りに回転したときに、クランクピン３１２が軸線Ｘ１の周りに公転することになる。
クランクピン３１２は、旋回スクロール２２０に形成されたボス部に対して軸受２２３を介して接続されている。

以上ように構成された圧縮機１０は、次のように駆動する。
すなわち、クランク軸３１０の軸本体３１１が電動機４００によって軸線Ｘ１の周りに回転駆動されることで、クランクピン３１２と接続された旋回スクロール２２０が駆動される。
図示しない吸入ポートを介してロワケース１３０側の収容室Ｃ１に取り込まれたガス冷媒は、モータケース１１０の内周面と電動機４００（ステータ）の外周面との間に形成された冷媒通路等を通って圧縮機構２００側の収容室Ｃ１に導かれる。
圧縮機構２００側の収容室Ｃ１に導かれた冷媒は、圧縮室Ｃ３に吸入される。このとき、圧縮室Ｃ３は旋回スクロール２２０の公転旋回運動によって容積が漸次減少するように構成されているので、それに伴ってガス冷媒が圧縮される。
圧縮された高温高圧のガス冷媒は、固定スクロール２１０の固定側端板２１１の略中心部に設けられたメインポート２１３を通って吐出室Ｃ２に導かれる。
吐出室Ｃ２に導かれたガス冷媒は、アッパーケース１２０に設けられた図示しない吐出ポートを介して圧縮機１０の外部に吐出される。

［リーフバルブ及びその近傍の構造について］
図１及び図２に示すように、リーフバルブ６１０及びリテーナ６２０は、吐出室Ｃ２側の固定側端板２１１に設けられている。

リーフバルブ６１０は、メインポート２１３の出口側の開口（吐出口２１３ａ）を開閉する薄い板状の部材（弁）である。
リテーナ６２０は、リーフバルブ６１０の上から重ね合わせられるようにして設けられた板状の部材である。

リテーナ６２０の基端６２２は、リーフバルブ６１０の基端６１２を介在させた状態で固定側端板２１１にボルト５６０で固定されている。
これによって、リーフバルブ６１０がリテーナ６２０と共に固定側端板２１１に固定されることになる。

リテーナ６２０の先端６２１は基端６２２よりも上方に位置しており、リテーナ６２０の外形状は、側面視したときに、基端６２２から先端６２１に向かって徐々に反り上がった形態をなしている。

リーフバルブ６１０は、圧縮機１０の停止時において、吐出口２１３ａを閉じており、圧縮機１０の運転が開始され、圧縮室Ｃ３にある冷媒の圧力が所定圧以上になったときに先端６１１が上方に反るようにして撓むことで吐出口２１３ａを開放する。そして、メインポート２１３を介して圧縮室Ｃ３から吐出室Ｃ２に向かって冷媒が流れ込む。このとき、リーフバルブ６１０は、リテーナ６２０によって撓み量が規制される。
また、リーフバルブ６１０は、圧縮室Ｃ３の圧力が低下したときに元の位置に戻り再び吐出口２１３ａを閉じる。
つまり、圧縮機１０の運転中において、リーフバルブ６１０の先端６１１は、固定側端板２１１とリテーナ６２０との間で往復運動を繰り返すことになる。

このように構成されたリーフバルブ６１０において、部品の寸法精度の誤差や長時間の使用によって生じるリーフバルブ６１０の反りに起因して、リーフバルブ６１０と固定側端板２１１との間にわずかな隙間が生じることがある。そして、圧縮機１０の停止後においてエアコンディショニングシステムの圧力が均一化する際に、当該隙間を介して冷媒が逆流して高周波の音が発生することある。

そこで本実施形態では、ガス冷媒の逆流を抑制するために、固定側端板２１１に溝２１４を形成することにした。
以下、溝２１４の構成について複数の実施例を用いて説明する。

［実施例１］
図２及び図３に示すように、溝２１４は、閉状態のリーフバルブ６１０が接触する固定側端板２１１の面に形成されている。
溝２１４は、平面視で円形とされた吐出口２１３ａの周囲に形成されている。詳細には、溝２１４は、吐出口２１３ａの周囲の全周にわたって、かつ、吐出口２１３ａの周方向に沿うように形成されている。すなわち、溝２１４は、円環状とされている。このとき、吐出口２１３ａの中心と溝２１４の中心とは、一致していることが好ましい（図３参照）。

図２に示すように、溝２１４は、縦断面において、固定側端板２１１の面（図２において上面）から略Ｕ字形状に窪んでいる。溝２１４は、深さ寸法の最大値が０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とされ、幅寸法の最大値が０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とされている。

このとき、図３に示すように、リーフバルブ６１０の半円弧状の先端６１１は、固定側端板２１１を平面視した状態で、円環状の溝２１４（詳細には、リーフバルブ６１０の先端６１１側の半円弧状の部分の位置に対応する溝２１４の一部）と重複している。
すなわち、溝２１４は、その位置がリーフバルブ６１０の先端６１１と重複するように設計される。あるいは、リーフバルブ６１０は、その先端６１１が溝２１４と重複するように設計される。

［実施例２］
図４に示すように、溝２１４は、平面視で円形とされた吐出口２１３ａの周囲に形成されている。詳細には、溝２１４は、吐出口２１３ａの周囲の半周にわたって、かつ、吐出口２１３ａの周方向に沿うように形成されている。すなわち、溝２１４は、半円環状とされている。このとき、吐出口２１３ａの中心と溝２１４の中心とは、一致していることが好ましい（図４参照）。

このとき、図４に示すように、リーフバルブ６１０の半円弧状の先端６１１は、固定側端板２１１を平面視した状態で、半円環状の溝２１４と重複している。これは、実施例１と同様である。

なお、実施例２においては、溝２１４を半円環状（１８０度）としたが、リーフバルブ６１０の半円弧状の先端６１１と重複するのであれば、１８０度を超えて溝２１４を形成しもよい（３６０度となれば実施例１となる）。

ここで、図２に示すように、実施例１及び実施例２において、円環状の溝２１４と重複するリーフバルブ６１０の先端６１１は、先端６１１側の位置に対応する溝２１４を完全に覆っていなくてもよく、溝２１４の少なくとも一部を覆っていればよい。
ただし、リーフバルブ６１０の先端６１１が、先端６１１側の位置に対応する溝２１４の半分の位置まで到達していることが好ましい。
また、図５に示すように、リーフバルブ６１０の先端６１１が、溝２１４を完全に覆ってもよい。

本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
吐出口２１３ａが開口した固定側端板２１１の面には、吐出口２１３ａの周囲に溝２１４が形成されており、溝２１４は、固定側端板２１１を平面視したとき、閉状態のリーフバルブ６１０の先端６１１側の部分と重複しているので、冷媒に含まれた潤滑油が溝２１４に溜まり、表面張力を持つ潤滑油によってリーフバルブ６１０と固定側端板２１１とが密着することになる。これによって、リーフバルブ６１０と固定側端板２１１との間が潤滑油によってシールされるので、閉状態のリーフバルブ６１０と固定側端板２１１との間から冷媒ガスが逆流する現象を回避できる。

また、溝２１４が、少なくとも吐出口２１３ａの周囲の半周にわたって形成されている場合、特にリーフバルブ６１０の反りの影響が大きい先端６１１側において、効率的にリーフバルブ６１０と固定側端板２１１との間をシールすることができる。

また、溝２１４が、吐出口２１３ａの周囲の全周にわたって形成されている場合、より確実にリーフバルブ６１０と固定側端板２１１との間をシールすることができる。

また、溝２１４の深さ寸法が０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とされている場合、潤滑油を溝２１４に十分に溜めることができる。

また、溝２１４の幅寸法の最大値が０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とされている場合、潤滑油を溝２１４に十分に溜めることができる。

ここで、上記の溝２１４の構成は、メインポート２１３のみならず、過圧縮防止のために固定側端板２１１に形成されるマルチポート（他のポート）２１５に適用してもよい。

図１に示すように、マルチポート２１５は、メインポート２１３よりも外周側の固定側端板２１１の部分において固定側端板２１１の厚さ方向に貫通した円形状の穴である。
また、図示は省略しているが、マルチポート２１５についても、リーフバルブ６１０及びリテーナ６２０に相当する部品が設けられている。
なお、図１に示すマルチポート２１５は、説明のために、実際の位置と異なる位置に描画されている。

以上の通り説明した一実施形態に係る圧縮機は、例えば、以下のように把握される。
すなわち、本開示の第１態様に係る圧縮機（１０）は、冷媒が圧縮される圧縮室（Ｃ３）と圧縮された冷媒が導かれる吐出室（Ｃ２）とを連通するポート（２１３）が形成された端板（２１１）と、前記ポートの前記吐出室側に位置した吐出口（２１３ａ）を開閉する吐出弁（６１０）と、を備え、前記吐出口が開口した前記端板の面には、前記吐出口の周囲に溝（２１４）が形成されており、前記溝は、前記端板を平面視したとき、閉状態の前記吐出弁の先端（６１１）側の部分と重複している。

本態様に係る圧縮機によれば、吐出口が開口した端板の面には、吐出口の周囲に溝が形成されており、溝は、端板を平面視したとき、閉状態の吐出弁の先端側の部分と重複しているので、冷媒に含まれた潤滑油が溝に溜まり、表面張力を持つ潤滑油によって吐出弁と端板とが密着することになる。これによって、吐出弁と端板との間が潤滑油によってシールされるので、閉状態の吐出弁と端板との間から冷媒ガスが逆流する現象を回避できる。

また、本開示の第２態様に係る圧縮機は、第１態様において、前記端板には、前記圧縮室と前記吐出室とを連通する他のポート（２１５）が形成され、前記他のポートの前記吐出室側に位置した他の吐出口を開閉する他の吐出弁を備え、前記他の吐出口が開口した前記端板の面には、前記他の吐出口の周囲に他の溝が形成されており、前記他の溝は、前記端板を平面視したとき、閉状態の前記他の吐出弁の先端側の部分と重複している。

本態様に係る圧縮機によれば、１つのポートのみならず他のポートについても、冷媒ガスが逆流する現象を回避できる。

また、本開示の第３態様に係る圧縮機は、第１態様において、溝が、前記吐出弁の前記先端側において、少なくとも前記吐出口の周囲の半周にわたって形成されている。

本態様に係る圧縮機によれば、溝は、吐出弁の先端側において、少なくとも吐出口の周囲の半周にわたって形成されているので、特に吐出弁の反りの影響が大きい先端側において、効率的に吐出弁と端板との間をシールすることができる。

また、本開示の第４態様に係る圧縮機は、第１態様において、溝が、前記吐出口の周囲の全周にわたって形成されている。

本態様に係る圧縮機によれば、溝は、吐出口の周囲の全周にわたって形成されているので、より確実に吐出弁と端板との間をシールすることができる。

また、本開示の第５態様に係る圧縮機は、第１態様から第４態様のいずれかにおいて、溝の深さ寸法の最大値が、０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とされている。

本態様に係る圧縮機によれば、溝の深さ寸法が、０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とされているので、潤滑油を溝に十分に溜めることができる。

また、本開示の第６態様に係る圧縮機は、第１態様から第５態様のいずれかにおいて、溝の幅寸法の最大値が、０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とされている。

本態様に係る圧縮機によれば、溝の幅寸法の最大値が、０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とされているので、潤滑油を溝に十分に溜めることができる。

また、本開示の第７態様に係る圧縮機は、第２態様から第６態様のいずれかにおいて、前記他の溝が、前記他の吐出弁の前記先端側において、少なくとも前記他の吐出口の周囲の半周にわたって形成されている。

本態様に係る圧縮機によれば、他の溝は、他の吐出弁の先端側において、少なくとも他の吐出口の周囲の半周にわたって形成されているので、特に吐出弁の反りの影響が大きい先端側において、効率的に吐出弁と端板との間をシールすることができる。

また、本開示の第８態様に係る圧縮機は、第２態様から第６態様のいずれかにおいて、前記他の溝が、前記他の吐出口の周囲の全周にわたって形成されている。

本態様に係る圧縮機によれば、他の溝は、他の吐出口の周囲の全周にわたって形成されているので、より確実に吐出弁と端板との間をシールすることができる。

また、本開示の第９態様に係る圧縮機は、第２態様から第８態様のいずれかにおいて、前記他の溝の深さ寸法の最大値が、０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とされている。

本態様に係る圧縮機によれば、他の溝の深さ寸法が、０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とされているので、潤滑油を溝に十分に溜めることができる。

また、本開示の第１０態様に係る圧縮機は、第２態様から第９態様のいずれかにおいて、前記他の溝の幅寸法の最大値が、０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とされている。

本態様に係る圧縮機によれば、他の溝の幅寸法の最大値が、０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とされているので、潤滑油を溝に十分に溜めることができる。

１０ 圧縮機
１００ ケーシング
１１０ モータケース
１２０ アッパーケース
１３０ ロワケース
１４０ インバータカバー
２００ 圧縮機構
２１０ 固定スクロール
２１１ 固定側端板
２１２ 固定側壁体
２１３ メインポート（ポート）
２１３ａ 吐出口
２１４ 溝
２１５ マルチポート（ポート、他のポート）
２２０ 旋回スクロール
２２１ 旋回側端板
２２２ 旋回側壁体
２２３ 軸受
３１０ クランク軸
３１１ 軸本体
３１２ クランクピン
４００ 電動機
５１０ メイン軸受
５２０ サブ軸受
５３０ ボルト
５４０ ボルト
５５０ ボルト
５６０ ボルト
６１０ リーフバルブ（吐出弁）
６１１ 先端
６１２ 基端
６２０ リテーナ
６２１ 先端
６２２ 基端
Ｃ１ 収容室
Ｃ２ 吐出室
Ｃ３ 圧縮室
Ｘ１ 軸線
Ｘ２ 軸線

Claims (10)

1. 冷媒が圧縮される圧縮室と圧縮された冷媒が導かれる吐出室とを連通するポートが形成された端板と、
   前記ポートの前記吐出室側に位置した吐出口を開閉する吐出弁と、
   を備え、
   前記吐出口が開口した前記端板の面には、前記吐出口の周囲に溝が形成されており、
   前記溝は、前記端板を平面視したとき、閉状態の前記吐出弁の先端側の部分と重複している圧縮機。
2. 前記端板には、前記圧縮室と前記吐出室とを連通する他のポートが形成され、
   前記他のポートの前記吐出室側に位置した他の吐出口を開閉する他の吐出弁を備え、
   前記他の吐出口が開口した前記端板の面には、前記他の吐出口の周囲に他の溝が形成されており、
   前記他の溝は、前記端板を平面視したとき、閉状態の前記他の吐出弁の先端側の部分と重複している請求項１に記載の圧縮機。
3. 前記溝は、前記吐出弁の前記先端側において、少なくとも前記吐出口の周囲の半周にわたって形成されている請求項１に記載の圧縮機。
4. 前記溝は、前記吐出口の周囲の全周にわたって形成されている請求項１に記載の圧縮機。
5. 前記溝は、深さ寸法の最大値が０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とされている請求項１に記載の圧縮機。
6. 前記溝は、幅寸法の最大値が０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とされている請求項１に記載の圧縮機。
7. 前記他の溝は、前記他の吐出弁の前記先端側において、少なくとも前記他の吐出口の周囲の半周にわたって形成されている請求項２に記載の圧縮機。
8. 前記他の溝は、前記他の吐出口の周囲の全周にわたって形成されている請求項２に記載の圧縮機。
9. 前記他の溝は、深さ寸法の最大値が０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とされている請求項２に記載の圧縮機。
10. 前記他の溝は、幅寸法の最大値が０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下とされている請求項２に記載の圧縮機。