JP3579077B2 - 回転式スクロ−ル圧縮機 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は回転式スクロ−ル圧縮機に係り、低速運転時の過圧縮を防止すると共に、高速運転時の圧力不足を解消するようにしたリリ−フバルブの取付構造を改良したものに関する。
【0002】
【従来の技術】
回転式スクロ−ル圧縮機は、第1の従来例のものは、例えば、図6(A)、(B)に示すように構成されている。
まず、円筒形の密閉容器1があり、この密閉容器1の底部は油溜め1aになっている。上記密閉容器1内であって上部には、回転子2及び固定子3とから成る電動要素4が収容されている。又、密閉容器1内であって下部には、スクロ−ル圧縮要素5が収容されている。上記スクロ−ル圧縮要素5は、鏡板6aの下面に渦巻状のラップ6bを立設させ、上面に延びて回転子2を固定している回転軸6cを有する駆動スクロ−ル6と、この駆動スクロ−ル6に対向する従動スクロ−ル7とから構成されている。上記従動スクロ−ル7も、同様に、鏡板7aの上面に渦巻状のラップ7bを立設させ、下面に軸7cを有した構成になっている。そして、上記ラップ7bはラップ6bと噛合している。
【0003】
駆動スクロ−ル6の回転軸6cは、主フレ−ム8の軸受部8aに回転可能に支持されていて、一方、従動スクロ−ル7は、駆動スクロ−ル6にボルト止めされたベアリングプレ−ト9aによって、オルダム継手11を介して回転する。その際、回転軸線、つまり、軸7cの軸線は、回転軸6cの軸線に対して偏心している。上記ボルトによって駆動スクロ−ル6と一体になったベアリングプレ−ト9aは、玉軸受9bにより補助フレ−ム9に回転可能に支持されている。上記補助フレ−ム9は、主フレ−ム8にボルト等によって固定されていて、更に、密閉容器1に固定されている。そして、主フレ−ム8及び補助フレ−ム9によって中空室10を形成しており、その中に、スクロ−ル圧縮要素5が収納されている。上記駆動スクロ−ル6の回転により、従動スクロ−ル7は同方向に回転せられ、ラップ6bとラップ7bとの噛合により形成される圧縮室12が、外方から内方に向かって縮小・圧縮される。
【0004】
上記構成において、密閉容器1の下方にある吸入口13を介して吸入された低圧ガスは軸7cの軸線に沿う孔14、鏡板7aに設けられた水平孔15を経て、スクロ−ル圧縮要素5の圧縮室12に入って圧縮される。そして、回転軸6cの軸線に沿う孔16、高圧室17を介して吐出口18より吐出される。
【0005】
ところで、上記構成をなす回転式スクロ−ル圧縮機においては、次のような問題点があった。
まず、スクロ−ル圧縮要素5におけるラップ6b、7bと、鏡板7a、6aとの夫々のエンドクリアランスは、一般に行われているように、高圧室17の高圧力が鏡板7aの背部(図中下側)に導入されて、従動スクロ−ル7が上方に押されてシ−ルされる。これは、圧縮比がある程度以上の条件において可能になることであり、低速運転では圧縮比が小さくなり、圧縮途中の中間圧がオ−バ−シュ−トして、高圧室側よりかなり高い圧力となる。このような運転では、従動スクロ−ル7の駆動スクロ−ル6への押付力が不足し、ラップ6b、7bの先端が夫々鏡板7a、6aから離間してエンドクリアランスからリ−クが発生してしまう。例えば、15Hz、ユニット条件は、9.0/5.2kg/cm2( atg)での運転で中間圧が15kg/cm2( atg)以上となり、その結果、従動スクロ−ル7の背圧によるシ−ルが不可能になってしまう。
【0006】
そこで、次のような方策が採られている。すなわち、図6(B)に要部の拡大図を示すように、駆動スクロ−ル6の鏡板6aに垂直方向に延長された通路24が形成されている。上記通路24の出口26には、その内径が回転軸6cの外径より若干大きいリング状のリリ−フバルブ25が設けられている。又、上記リリ−フバルブ25の軸線方向上方には、リング板状のバルブ抑え27、Cリング28が設置されている。上記バルブ抑え27によってリリ−フバルブ25の上方への動きを制限するものである。
【0007】
上記構成によると、回転式スクロ−ル圧縮機が低速運転の場合には、圧縮室12で発生するオ−バ−シュ−トによる中間圧は、高圧室17の圧力より高くなって通路24を経て、リリ−フバルブ25を開弁させ、高圧室17側に逃げることになる。よって、過圧縮の状態にはならず、ラップ6b、7bの先端のエンドクリアランスを介してのリ−クの発生を防止することができる。
【0008】
又、第2の従来例の構成として、図7(A)、(B)に示すようなものが考えられている。この場合には、まず、駆動スクロ−ル6の鏡板6aの下面に、圧縮室12の外方から内方に向かう中間に、複数個(この場合には2個)の通路21及び逃げ通路21aを設けている。通路21は水平方向に延長されていて、逃げ通路21aは垂直方向外方に向かって延長されている。上記通路21の出口22にはリリ−フバルブ23が設けられている。このリリ−フバルブ23はバルブ板23aと、コイルばね23bと、止め栓23cとから構成されている。
【0009】
上記構成によると、回転式スクロ−ル圧縮機が低速運転の場合には、圧縮室12で発生するオ−バ−シュ−トによる中間圧は、高圧室17の圧力より高くなって通路21を経て、リリ−フバルブ23を開弁させ、高圧室17側に逃げることになる。よって、過圧縮の状態にはならず、ラップ6b、7bの先端のエンドクリアランスを介してのリ−クの発生を防止することができる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
上記第1の従来例の構成によると、次のような問題があった。
まず、加工が困難であり、リリ−フバルブ25、23の取付けに困難を要してしまうという問題点があった。具体的には、駆動スクロ−ル6の鏡板6aの背面側には回転軸6cがあるために、エンドミルやボ−ル盤による穿孔加工が困難であった。又、リリ−フバルブ25、23の弁座は、旋盤加工により形成することになるが、この場合にも、旋盤を使用しての加工が困難であるために、弁座のシ−ル面が大きくなってしまったり、又、リリ−フバルブ25、23自体も大型化してしまい、シ−ル性能が低下してしまうことが懸念されていた。
【0011】
又、第2の従来例の場合には、高速回転時に、遠心力によってリリ−フバルブ23が不用意に開弁してしまうという問題点があった。又、何れの場合にも、中間圧縮室から高圧室に向かって圧力を逃がす構成であり、その場合、圧力損失が生じてしまうという問題もあった。
【0012】
本発明はこのような点に基づいてなされたものでその目的とするところは、高速時に圧力不足を解消することができ、さらに、低速時における過圧縮を防止することができる回転式スクロ−ル圧縮機を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するべく本願発明による回転式スクロ−ル圧縮機は、
請求項1に記載のものでは、底部を油溜め(1a)として潤滑油を保有する密閉容器(1)と、上記密閉容器(1)内であって上部に収容され回転子(2)及び固定子(3)から成る電動要素(4)と、上記密閉容器(1)内であって下部に収容され鏡板(6a)に渦巻状のラップ(6b)を立設させた上記回転子(2)に連結された回転軸(6c)を有する駆動スクロ−ル(6)と、上記回転軸(6c)の軸線と偏心した軸を有し、上記駆動スクロ−ル(6)に対向して上記ラップ(6b)に噛合する渦巻状のラップ(7b)を立設した鏡板(7a)を有する従動スクロ−ル(7)とから成るスクロ−ル圧縮要素(5)と、上記駆動スクロ−ル(6)の回転軸(6c)を軸支する軸受部(8a)を有する主フレ−ム(8)と、上記駆動スクロ−ル(6)に固定されたベアリングプレ−ト(9a)を回転可能に支持する玉軸受(9b)を有する補助フレ−ム(9)と、上記補助フレ−ム(9)及び主フレ−ム(8)によって内部に形成した中空室(10)内に収納した上記駆動スクロ−ル(6)及び従動スクロ−ル(7)によって形成される圧縮室とを具備した回転式スクロ−ル圧縮機において、上記駆動スクロ−ル(6)の鏡板(6a)に上記駆動スクロ−ル(6)及び従動スクロ−ル(7)によって形成される中間圧縮室を高圧室側に連通する縦孔(101)を穿孔し、上記駆動スクロ−ル(6)の鏡板(6a)に上記縦孔(101)に連通する横孔(103)を穿孔し、上記横孔内(103)にリリ−フバルブ(105)を内装し、該リリ−フバルブ(105)は弾性部材(107)により一方向に付勢されることにより上記縦孔(101)を開放し、高速回転時に遠心力によって弾性部材(107)の付勢力に抗して他方向に移動することにより上記縦孔(101)を閉塞するように構成されていることを特徴とするものである。
【0014】
又、請求項2に記載のものでは、底部を油溜め(1a)として潤滑油を保有する密閉容器(1)と、上記密閉容器(1)内であって上部に収容され回転子(2)及び固定子(3)から成る電動要素(4)と、上記密閉容器(1)内であって下部に収容され鏡板(6a)に渦巻状のラップ(6b)を立設させた上記回転子(2)に連結された回転軸(6c)を有する駆動スクロ−ル(6)と、上記回転軸(6c)の軸線と偏心した軸を有し、上記駆動スクロ−ル(6)に対向して上記ラップ(6b)に噛合する渦巻状のラップ(7b)を立設した鏡板(7a)を有する従動スクロ−ル(7)とから成るスクロ−ル圧縮要素(5)と、上記駆動スクロ−ル(6)の回転軸(6c)を軸支する軸受部(8a)を有する主フレ−ム(8)と、上記駆動スクロ−ル(6)に固定されたベアリングプレ−ト(9a)を回転可能に支持する玉軸受(9b)を有する補助フレ−ム(9)と、上記補助フレ−ム(9)及び主フレ−ム(8)によって内部に形成した中空室(10)内に収納した上記駆動スクロ−ル(6)及び従動スクロ−ル(7)によって形成される圧縮室とを具備した回転式スクロ−ル圧縮機において、上記駆動スクロ−ル(6)の鏡板に上記駆動スクロ−ル(6)及び従動スクロ−ル(7)によって形成される中間圧縮室を低圧室に連通する通路(301)を形成し、該通路(301)の半径方向に沿って延びる部分にリリ−フバルブ(303又は403)を内装し、該リリ−フバルブ(303又は403)は弾性部材(305)により半径方向内側に付勢されることにより上記通路(301)を開放し、高速回転時に遠心力によって弾性部材(305)の付勢力に抗して半径方向外側に移動することにより上記通路(301)を閉塞するように構成したことを特徴とするものである。
【0015】
【作用】
まず、請求項1による発明の場合には、図1、図2に示すように該リリ−フバルブ105は弾性部材107により一方向に付勢されることにより上記縦孔を開放し、高速回転時に遠心力によって弾性部材の付勢力に抗して他方向に移動することにより、上記縦孔を閉塞するように構成されている。つまり、低速回転時には発生する遠心力が小さいために、リリ−フバルブ105は縦孔101を閉塞する位置まで移動せず、よって、縦孔101は開放されていて、中間圧縮室側の圧力が高圧室側に逃げることになり、それによって、過圧縮の状態を解消する。これに対して、高速回転時には大きな遠心力によって、リリ−フバルブ105が、弾性部材107の付勢力に抗して他方向に大きく移動し、それによって、縦孔101を閉塞する。それによって圧力不足を解消する。
【0016】
請求項2による発明の場合には、図4乃至図5に示すように駆動スクロ−ルの鏡板6aに上記駆動スクロ−ル6及び従動スクロ−ル7とによって形成される中間圧縮室を低圧室側に連通する縦孔301を形成し、該通路301の半径方向に沿って延びる部分にリリ−フバルブ303又は403を内装し、このリリ−フバルブ303又は403を弾性部材305により中心方向に付勢することにより上記通路301を開放し、高速回転時に遠心力によって弾性部材305の付勢力に抗して周辺方向に移動することにより上記通路301を閉塞するように構成したものである。
この場合も、低速回転時には、発生する遠心力が小さいために、リリ−フバルブ303又は403は、通路301を閉塞する位置までは移動せず、通路301は開放された状態にある。それによって、中間圧縮室側の圧力が低圧室側に逃げることになり、過圧縮を防止することができる。つまり、中間圧縮室の圧力を低圧室側に逃がすように構成することにより、圧力損失を軽減させようとするものである。
高速回転時には、大きな遠心力が発生するので、リリ−フバルブ303又は403が弾性部材305のバネ力に抗して、半径方向外側に大きく移動し、それによって、通路301を閉塞する。それによって圧力不足が生じないようにしている。
【0017】
【実施例】
以下、図1乃至図3を参照して本発明の第1実施例を説明する。尚、従来と同一部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。まず、駆動スクロ−ル6の鏡板6aには、図中垂直方向に延長された縦孔101が穿孔されている。又、駆動スクロ−ル6の鏡板6aには、上記縦孔101に直交する方向に延長された横孔103が穿孔されている。上記横孔103内には、リリ−フバルブ105、コイルスプリング等の弾性部材107、ピン109が内装されており、端栓111によって固定されている。上記ピン109によってリリ−フバルブ105の図中上下方向の移動を規制し、端栓111の位置を決めるものである。
【0018】
上記構成によると、リリ−フバルブ105は、弾性部材107によって、半径方向内側に向かって常時付勢されている。そして、駆動スクロ−ル6の回転数が上昇するにしたがって遠心力が増大し、該遠心力の作用により、リリ−フバルブ105が、弾性部材107の付勢力に抗して、半径方向外側に移動していく。そして、回転式スクロ−ル圧縮機が高速回転している場合には、大きな遠心力が作用するので、リリ−フバルブ105は、弾性部材107の付勢力に抗して、半径方向外側に大きく移動して、縦孔101を閉塞する。それによって、中間圧縮室側と高圧室側とを遮断して、高速回転時における圧力不足を解消する。
【0019】
これに対して、回転式スクロ−ル圧縮機が低速回転している場合には、発生する遠心力が小さいために、リリ−フバルブ105は縦孔101を閉塞する位置まで移動することはなく、縦孔101は開放された状態にある。それによって、中間圧縮室側と高圧室側とが連通された状態となり、中間圧縮室側から高圧室側に圧力が逃げることになる。つまり、過圧縮の状態をなくすことができるものである。低速回転時の圧縮室の昇圧特性を図3に示す。図3は、縦軸に圧縮室内の圧力をとり、横軸にクランク角度をとって、クランク角度の変化に対する圧縮室内の圧力変化を示す特性図である。そして、リリ−フバルブが無い場合を実線で示し、本実施例の場合を実線と破線(図中符号bで示す)で示している。この図3によって、リリ−フバルブ105の機能により、縦孔101を開放して、過圧縮を防止することにより、圧力損失を低減できることがわかる。尚、遠心力は次の式(1)によって表わされるものであり、リリ−フバルブ105の移動量を制御する上で極めて制御し易いものである。
F=m・r・ω2 ・・・・・・(1)
但し
F:遠心力
m:質量
r:回転中心からの距離
ω:2πf
f:周波数
【0020】
次に、図4(A)〜(C)を参照して本発明の第2実施例を説明する。
まず、同図(A)、(B)に示すように、駆動スクロ−ル6の鏡板6aに、中間圧縮室と低圧室とを連通する通路301を穿孔する。上記通路301内には、リリ−フバルブ303、コイルスプリング等の弾性部材305、端栓307が内装されている。リリ−フバルブ303は、弾性部材305によって、半径方向内側に常時付勢されている。
【0021】
上記構成によると、まず、高速回転時には、大きな遠心力が発生するので、リリ−フバルブ303が弾性部材305のバネ力に抗して、半径方向外側に大きく移動し、それによって、通路301を閉塞する。それによって、圧力の不足が生じないようにする。これに対して、低速回転時には、発生する遠心力が小さいために、リリ−フバルブ303は、通路301を閉塞する位置までは移動せず、通路301は開放された状態にある。それによって、中間圧縮室側の圧力が低圧室側に逃げることになり、過圧縮を防止することができる。又、その際、圧力を高圧室側ではなくて、低圧室側に逃がすようにしているので、圧力損失も軽減される。それを図4(C)に示す。同図では、縦軸に圧縮室内の圧力をとり、横軸にクランク角度をとって、クランク角度の変化に対する圧縮室内の圧力変化を示す特性図である。中間圧力室側の圧力を高圧室側に逃がす場合には、図中破線で示すような圧力損失が発生するのに対して、本実施例の場合には、図中実線で示すような状態で変移し、上記のような圧力損失は生じないものである。
【0022】
次に、図5(A)、(B)を参照して本発明の第3実施例を説明する。
この実施例は、前記第2実施例におけるリリ−フバルブ303の代わりに、異なる形状のリリ−フバルブ403を内装したものであり、その作用は前記第2実施例の場合と同様であり、対応する構成は同一の符号を付して示してある。
【0023】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明による回転式スクロ−ル圧縮機によると、次のような効果を奏することができる。
(1)高速回転時には大きな遠心力によって、リリ−フバルブが、弾性部材の付勢力に抗して他方向に大きく移動し、それによって、縦孔を閉塞するように構成したので、高速回転時における圧力不足を解消することができる。
(2)特に、請求項2のように中間圧縮室の圧力を低圧室側に逃がすように構成した場合には、過圧縮の状態を解消し、圧力損失を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す図で、回転式スクロ−ル圧縮機の縦断正面図である。
【図2】本発明の第1実施例を示す図で、図1のX部を拡大して示す断面図である。
【図3】本発明の第1実施例を示す図で、リリ−フバルブが有る場合と無い場合の圧縮室内圧力変化を示す特性図である。
【図4】本発明の第2実施例を示す図で、同図(A)は回転式スクロ−ル圧縮機の要部の縦断正面図、同図(B)は同図(A)のX部を拡大して示す断面図、同図(C)は本実施例の場合の中間圧力室側の圧力を高圧室側に逃がす場合と、低圧室側に逃がす場合との圧力室内圧力変化を示す特性図である。
【図5】本発明の第3実施例を示す図で、同図(A)は回転式スクロ−ル圧縮機の要部の縦断正面図、同図(B)は同図(A)のX部を拡大して示す断面図である。
【図6】第1の従来例を示す図で、同図(A)は回転式スクロ−ル圧縮機の縦断正面図、同図(B)は同図(A)のX部を拡大して示す断面図である。
【図7】第2の従来例を示す図で、同図(A)は回転式スクロ−ル圧縮機の要部の縦断正面図、同図(B)は同図(A)のX部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
1 密閉容器
1a 油溜め
2 回転子
3 固定子
4 電動要素
5 スクロ−ル圧縮要素
6 駆動スクロ−ル
6a 鏡板
6b ラップ
6c 回転軸
7 従動スクロ−ル
7a 鏡板
7b ラップ
8 主フレ−ム
8a 回転軸
9 補助フレ−ム
9a ベアリングプレ−ト
9b 玉軸受
10 中空室
101 縦孔
103 横孔
105 リリ−フバルブ
107 コイルスプリング(弾性部材)
109 ピン
111 端栓
301 通路
303 リリ−フバルブ
305 コイルスプリング(弾性部材)
307 端栓
403 リリ−フバルブ
Claims (2)
- 底部を油溜め(1a)として潤滑油を保有する密閉容器(1)と、上記密閉容器(1)内であって上部に収容され回転子(2)及び固定子(3)から成る電動要素(4)と、上記密閉容器(1)内であって下部に収容され鏡板(6a)に渦巻状のラップ(6b)を立設させた上記回転子(2)に連結された回転軸(6c)を有する駆動スクロ−ル(6)と、上記回転軸(6c)の軸線と偏心した軸を有し、上記駆動スクロ−ル(6)に対向して上記ラップ(6b)に噛合する渦巻状のラップ(7b)を立設した鏡板(7a)を有する従動スクロ−ル(7)とから成るスクロ−ル圧縮要素(5)と、上記駆動スクロ−ル(6)の回転軸(6c)を軸支する軸受部(8a)を有する主フレ−ム(8)と、上記駆動スクロ−ル(6)に固定されたベアリングプレ−ト(9a)を回転可能に支持する玉軸受(9b)を有する補助フレ−ム(9)と、上記補助フレ−ム(9)及び主フレ−ム(8)によって内部に形成した中空室(10)内に収納した上記駆動スクロ−ル(6)及び従動スクロ−ル(7)によって形成される圧縮室とを具備した回転式スクロ−ル圧縮機において、
上記駆動スクロ−ル(6)の鏡板(6a)に上記駆動スクロ−ル(6)及び従動スクロ−ル(7)によって形成される中間圧縮室を高圧室側に連通する縦孔(101)を穿孔し、上記駆動スクロ−ル(6)の鏡板(6a)に上記縦孔(101)に連通する横孔(103)を穿孔し、上記横孔内(103)にリリ−フバルブ(105)を内装し、該リリ−フバルブ(105)は弾性部材(107)により一方向に付勢されることにより上記縦孔(101)を開放し、高速回転時に遠心力によって弾性部材(107)の付勢力に抗して他方向に移動することにより上記縦孔(101)を閉塞するように構成したことを特徴とする回転式スクロ−ル圧縮機。 - 底部を油溜め(1a)として潤滑油を保有する密閉容器(1)と、上記密閉容器(1)内であって上部に収容され回転子(2)及び固定子(3)から成る電動要素(4)と、上記密閉容器(1)内であって下部に収容され鏡板(6a)に渦巻状のラップ(6b)を立設させた上記回転子(2)に連結された回転軸(6c)を有する駆動スクロ−ル(6)と、上記回転軸(6c)の軸線と偏心した軸を有し、上記駆動スクロ−ル(6)に対向して上記ラップ(6b)に噛合する渦巻状のラップ(7b)を立設した鏡板(7a)を有する従動スクロ−ル(7)とから成るスクロ−ル圧縮要素(5)と、上記駆動スクロ−ル(6)の回転軸(6c)を軸支する軸受部(8a)を有する主フレ−ム(8)と、上記駆動スクロ−ル(6)に固定されたベアリングプレ−ト(9a)を回転可能に支持する玉軸受(9b)を有する補助フレ−ム(9)と、上記補助フレ−ム(9)及び主フレ−ム(8)によって内部に形成した中空室(10)内に収納した上記駆動スクロ−ル(6)及び従動スクロ−ル(7)によって形成される圧縮室とを具備した回転式スクロ−ル圧縮機において、
上記駆動スクロ−ル(6)の鏡板に上記駆動スクロ−ル(6)及び従動スクロ−ル(7)によって形成される中間圧縮室を低圧室に連通する通路(301)を形成し、該通路(301)の半径方向に沿って延びる部分にリリ−フバルブ(303又は403)を内装し、該リリ−フバルブ(303又は403)は弾性部材(305)により半径方向内側に付勢されることにより上記通路(301)を開放し、高速回転時に遠心力によって弾性部材(305)の付勢力に抗して半径方向外側に移動することにより上記通路(301)を閉塞するように構成したことを特徴とする回転式スクロ−ル圧縮機。
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