JP3471390B2 - スクロール圧縮機の逆止弁装置 - Google Patents

スクロール圧縮機の逆止弁装置

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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2270/00Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/70Safety, emergency conditions or requirements
    • F04C2270/72Safety, emergency conditions or requirements preventing reverse rotation

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は冷凍・空調用に利用され
るスクロール圧縮機の逆止弁装置の構造に関するもので
ある。 【0002】 【従来の技術】スクロール圧縮機の原理については米国
特許第801182号明細書など古くから公知である。 【0003】図2はスクロール圧縮機の圧縮原理を示し
たものであり、固定スクロール1・旋回スクロール2に
よって形成された三日月形の圧縮室11は、旋回スクロ
ール2の旋回運動によって図2の(a)から(b),
(b)から(c)と徐々に容積を減少させ、(c)の状
態では固定スクロール1の中央部に設けた吐出口22と
圧縮室11は連通し、(c)から(d)で圧縮された冷
媒は吐出される。このようにスクロール圧縮機は圧縮室
11を固定スクロール1・旋回スクロール2によって形
成するので、圧縮室11からの漏れを低減することが可
能であり、またレシプロタイプやローリングピストンタ
イプの圧縮機のようにリード弁を必要としないので弁音
のない低騒音の圧縮機を構成できる特長をもっている。 【0004】しかし、スクロール圧縮機は停止時の高圧
側より低圧側への冷媒の急激な逆流により旋回スクロー
ル2の高速逆転が発生し異常音や部品の破損となるの
で、逆転防止の機構が必要である。 【0005】スクロール圧縮機の逆転防止の実施例とし
ては特公昭56−28237号公報や特公平1−343
12号公報がある。 【0006】前者は固定スクロールの中央部に設けた吐
出口の端面にリード弁を取り付けて、圧縮機の停止時に
冷媒が吐出空間から圧縮室への逆流するのを防止するも
ので、後者は固定スクロールの外部付近に設けた吸入口
の一端にバネにより支持された弁を取り付けて冷媒の逆
流を防止するものである。 【0007】 【発明が解決しようとする課題】図8は固定スクロール
1の中央部に設けた吐出口22の端面にリード弁58を
取り付けた実施例の圧縮機の縦断面図で、特公昭56−
28237号公報では吐出時の損失を防止する効果を示
しているが、駆動軸6の一回転毎にリード弁58が閉じ
るため弁座をたたく衝撃音が発生し、前述したスクロー
ル圧縮機の低騒音の特長がなくなる。 【0008】図9は固定スクロール1の外部付近に設け
た吸入口25の一端にバネ26により支持された弁59
を取り付けた実施例の圧縮機の縦断面図で、特公平1−
34312号公報では停止時の油の流出を防止する効果
を示しているが、吸入(低圧)側に逆止弁機構を設けて
いるため、逆止弁と吐出口の間の容積分の逆流が起こ
り、逆転を完全に防止できないし、構造も複雑である。 【0009】したがって、簡単な構造で確実に逆流によ
る逆転を防止し、かつ騒音も低い逆止弁構造が必要であ
る。 【0010】このような考えのもと本発明者は既に図7
に示すように固定スクロール1の吐出口22に筒23を
設け、図3に示す吐出口22を塞ぐ円板41と、円板4
1と同心の円環42と、円板41と円環42を連結する
数本の梁43から形成された逆止弁4を筒23に入れ、
逆止弁4が飛び出さないように逆止弁押え5を設ける構
成にした逆止弁装置を提案している。 【0011】本構成の逆止弁により、通常運転時は冷媒
の流れにより逆止弁4は逆止弁押え5に押しつけられる
状態にあるため、リード弁のような弁座をたたく衝撃音
が発生しない。しかしながら、運転条件によっては冷媒
の流れによる逆止弁4のおどりが発生し、騒音の発生原
因となる。特に圧縮比が大きい場合、逆止弁4付近の冷
媒が逆流し、逆止弁4をおどらせる原因となる。 【0012】本発明は広い運転範囲で安定した逆止弁機
構の採用により、低騒音の圧縮機を実現することを目的
とするものである。 【0013】 【課題を解決するための手段】逆止弁4と逆止弁押え5
の接触する面の表面粗さの合成粗さを油膜厚さ(5μ
m)より小さくしたものである。 【0014】 【作用】本発明は逆止弁4と逆止弁押え5の接触面の面
粗度を良くすることにより油膜により逆止弁4と逆止弁
押え5の間に密着力が生じ、冷媒の逆流による逆止弁4
を動きにくくしおどりを防止するものである。 【0015】 【実施例】図7は本発明の実施例であるスクロール圧縮
機の縦断面図である。 【0016】密閉容器7内に固定スクロール1と旋回ス
クロール2を配し、旋回スクロール2は偏心軸受3を介
して電動機8に直結された駆動軸6により駆動され、旋
回運動を行う。 【0017】冷媒ガスは吸入管9より吸入され、固定ス
クロール1と旋回スクロール2によって形成される三日
月形の圧縮室11−1、11−2により徐々に圧縮さ
れ、固定スクロール1の中央付近に設けた吐出口22か
ら、吐出空間21へ排出される。 【0018】吐出口22の出口には逆止弁4が筒23内
へ収納されている。筒23の出口部には逆止弁押え5が
筒23とともに固定スクロール1にネジ止めされてい
る。 【0019】図3は逆止弁4、図4は逆止弁押え5の一
実施例の平面図である。逆止弁4は吐出口22を塞ぐ円
板41と、円板41と同心の円環42と、円板41と円
環42を連結する数本の梁43から形成され、開いた空
間部が冷媒の流通経路44となる。 【0020】逆止弁押え5の中央には逆止弁4の円環4
2の内径にほぼ近い径の穴が開いている。 【0021】以上の構成における逆止弁4の動作を説明
する。図5(A)は圧縮機運転時における逆止弁4の状
態を示したもので、吐出される冷媒の圧力によって逆止
弁4は逆止弁押え5に押しつけられる。 【0022】冷媒は逆止弁4の円板41と円環42の間
の流通経路44を流れる。図5(B)は圧縮機停止時に
おける逆止弁4の状態を示したもので、吐出される冷媒
の圧力がなくなるので逆止弁4は吐出空間21の圧力に
よって押し戻され、逆止弁4の円板41によって吐出口
22が塞がれ冷媒の逆流はなくなる。 【0023】逆止弁4に働く力を詳細に述べるため、図
6に吸入冷媒の圧力上昇の変化(一点鎖線(1))と吐
出空間21の圧力Pの変化(実線(2))および吐出口
22の圧力pの変化(破線(3))を示す。 【0024】通常運転時吐出口22の圧力pによって逆
止弁4は押し上げられている。ところがスクロール圧縮
機の特徴として圧縮行程における圧縮容積比が一定のた
め、冷凍サイクルの負荷が高い高圧縮比の状態になると
不足圧縮となり、圧縮室11の圧力が吐出口22と開口
する直前に吐出口22の圧力pより下がることがある。 【0025】このような場合開口と同時に図6の破線
(3)のように吐出口22の圧力pが大きく低下し、図
5(A)で吐出空間21の圧力Pが吐出口22の圧力p
より大きくなり、逆止弁4が押し戻されるようになる。 【0026】この時逆止弁4が逆止弁押え5より離れる
が、圧縮は連続的に行われているので吐出口22の圧力
pはすぐ回復して再び逆止弁4は逆止弁押え5に当たる
ことになる。 【0027】この繰り返しにより弁音や逆止弁4が筒2
3内で激しく動くための摩耗の原因となる。 【0028】しかしながら逆止弁4の円環42がこれに
対応する逆止弁4にほぼ円環全面をもって密着してい
る。 【0029】本発明は、逆止弁4と逆止弁押え5の密着
性を良くして逆止弁4の上下運動を防止するものであ
る。 【0030】運転中逆止弁付近を通る冷媒には潤滑や圧
縮室11のシールのための1〜5%の冷凍機油が含まれ
ており、逆止弁4と逆止弁押え5の間に油膜が形成さ
れ、油膜の粘性により逆止弁4と逆止弁押え5の間には
密着力が生じ、吐出空間21の圧力Pによる押し戻し力
に耐える。 【0031】この密着力は2面間に油が満たされること
により発生し、内部にガス等が入ったり2面間の距離が
大きいと力が落ちる。 【0032】逆止弁4と逆止弁押え5の表面粗さが大き
くなると、図1(A)に示すように逆止弁4と逆止弁押
え5は点接触状態になり、2面間の距離が増すととも
に、2面間に油が満たされにくくなり密着力が減少す
る。 【0033】図10に逆止弁4と逆止弁押え5の粗さと
逆止弁4の動作の関連を実験的に確認したものを示す。 【0034】逆止弁4の粗さσ1と、逆止弁押え5の粗
さσ2の合成粗さをσ=(σ1 2+σ 2 20.5として横軸
に合成粗さ、縦軸に負荷の高い状態での逆止弁4の上下
運動の移動量を示している。 【0035】逆止弁4と逆止弁押え5の合成粗さσが5
μm以上になると、逆止弁4の上下運動が発生し騒音レ
ベルも大きくなる。 【0036】これは前述の油膜による密着力の効果によ
るものであり、本発明は逆止弁4と逆止弁押え5の合成
粗さσを油膜厚さ(5μm)より小さくし、冷凍機油の
粘性によって逆止弁4の上下運動を抑制するものであ
る。 【0037】これにより広い運転範囲で逆止弁4のおど
りを防止できるため、騒音の低い圧縮機が実現できると
ともにおどりがないため摩耗等の信頼性への影響がな
い。 【0038】本実施例の逆止弁4は外周に円環42を持
ったものについて説明したが、星形のものでも中央で接
するものであっても同様に油の密着の効果は期待でき
る。 【0039】また本発明の面粗度を実現する手段は一般
には研磨加工であるが、他の加工方法でもよい。 【0040】 【発明の効果】本発明は上記説明より明らかなように、
スクロール圧縮機における吐出口に設けた逆止弁機構で
「固定スクロール1の吐出口22に設けた筒23に逆止
弁4を入れ、筒23の出口部に逆止弁押え5を設けた逆
止弁機構で、逆止弁4と逆止弁押え5の接触面の面粗度
をσ1、σ2とすると(σ1 2+σ2 20.5<5μmとし
た」もので逆止弁4と逆止弁押え5の間に侵入する油に
より密着力が生じ、冷媒の流れに対して安定でおどりが
少なく、広い運転範囲で騒音の発生を防止でき、信頼性
の高い圧縮機が実現できる等の効果を有す。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の逆止弁装置の一実施例の縦断面図 【図2】同スクロール圧縮機の圧縮原理を示す図 【図3】同逆止弁の実施例の平面図 【図4】同逆止弁押えの実施例の平面図 【図5】(A)は同逆止弁装置の縦断面図 (B)は同逆止弁装置の縦断面図 【図6】同吸入冷媒と吐出部の圧力変化を示す波形図 【図7】同圧縮機の縦断面図 【図8】スクロール圧縮機の従来例の縦断面図 【図9】スクロール圧縮機の従来例の縦断面図 【図10】合成粗さと逆止弁の移動量の実験結果を示す
波形図 【符号の説明】 1 固定スクロール 2 旋回スクロール 3 偏心軸受 4 逆止弁 5 逆止弁押え 6 駆動軸 7 密閉容器 8 電動機 9 吸入管 11 圧縮室 21 吐出空間 22 吐出口 23 筒 25 吸入口 26 バネ 41 円板 42 円環 43 梁 58 リード弁 59 弁
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村松 繁 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−60096(JP,A) 特開 平3−194174(JP,A) 実開 平1−113176(JP,U)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】固定スクロール1・旋回スクロール2によ
    り三日月形の圧縮室11を形成し、旋回スクロール2が
    偏心軸受3を介して駆動軸6により駆動されることによ
    り、圧縮室11に取り入れたガスを圧縮し、固定スクロ
    ール1の中央付近に設けた吐出口22から潤滑油が混合
    した状態で吐出空間21へ排出するスクロール圧縮機に
    おいて、固定スクロール1の吐出口22に設けた筒23
    に逆止弁4を入れ、筒23の出口部に逆止弁押え5を設
    け、前記スクロール圧縮機の運転時は吐出ガスの流れに
    より、前記逆止弁4を前記逆止弁押え5に押しつけ、前
    記スクロール圧縮機の停止時には差圧により、前記吐出
    口22を閉止する位置に戻る逆止弁機構で、逆止弁4と
    逆止弁押え5の接触面の面粗度をσ1、σ2とすると(σ
    1 2+σ2 20.5 <5μmとしたことを特徴とするスクロ
    ール圧縮機の逆止弁装置。
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