JP4408310B2 - スクロール型圧縮機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクロール型圧縮機に関し、特にそのリリーフ弁及び吐出弁構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、実用新案登録第２５７７１２５号公報に記載された従来の第１のスクロール型圧縮機の技術について図６を参照して説明する。
【０００３】
可動スクロール部材５１及び固定スクロール部材５２は、同一形状の渦巻壁５１ａ，５２ａをそれぞれ有し、渦巻壁５１ａ，５２ａの形状は、周知のようにインボリュート又は円弧等を組み合わせたものである。固定スクロール部材５２は、空間に対して静止しており、可動スクロール部材５１は、固定スクロール部材５２と図６のようにかみ合わされて、その姿勢を空間に対して変化させない回転運動即ち公転運動を所定の公転半径で行ない、図６（ａ）の０°、（ｂ）の９０°、（ｃ）の１８０°、（ｄ）の２７０°、（ａ）の３６０°（即ち０°）のように運動する。可動スクロール部材５１の運動に伴って、固定スクロール部材５２と可動スクロール部材５１との間に形成される三日月状の圧縮室Ｃ（Ｃ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 ）は、順次その容積を減小し、圧縮室Ｃに取り込まれたガスは、圧縮されて吐出穴５２ｂから吐出される。
【０００４】
リリーフ手段を構成する一対のリリーフ穴５３は、吐出穴５２ｂと連通する半径方向最内方圧縮室Ｃ1 （図６（ｂ））及び半径方向外方の終端から３６０°の間の渦巻壁５１ａ，５２ａによって形成される圧縮室Ｃ3 （図６（ａ））を除いた中間部の圧縮室Ｃ2 と、吐出空間とが連通する位置において固定スクロール部材５２の台板に設けられ、各リリーフ穴５３は、所定圧で開くリリーフ弁（図示せず）によって閉鎖されている。
【０００５】
このスクロール型圧縮機では、図６（ａ）〜（ｄ）に斜線で示された圧縮室Ｃは、可動スクロール部材５１の公転角が９０°、１８０°、２７０°と進むにつれて、その容積が減小し、圧縮室Ｃ内の圧力が上昇する。通常圧縮（ガス圧縮）では、リリーフ手段は作動せず、圧縮室Ｃに取り込まれた流体は圧縮され、高圧流体として吐出穴５２ｂから吐出される。
【０００６】
しかし、圧縮室Ｃ内に液が入り、液圧縮が起きた場合には、圧縮室Ｃ内の圧力が異常に上昇する。この場合、その圧縮室Ｃ内の圧力が各リリーフ穴５３にかかった状態となる。したがって、圧縮室Ｃ内の圧力が予め設定した各リリーフ穴５３の作動圧力よりも高くなると、リリーフ弁が開き、高圧流体は各リリーフ穴５３を通って吐出空間へ流出する。
【０００７】
次に、特開昭６１−２５２８８７号公報に記載された従来の第２のスクロール型圧縮機の技術について説明する。
【０００８】
この公報には、圧縮室と吐出室とを連通する４つの流体通孔を固定スクロール部材に設けるとともに、各流体通孔を開閉する各リリーフ弁を吐出室側に設けたスクロール型圧縮機が、記載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
一般に冷凍空気調和に使用されるスクロール型圧縮機では、その使用条件である吸入圧と吐出圧との比に対応するため、渦巻壁の巻数は２．５巻（９００°）以上必要である。しかし、前記従来の第１の技術では、一対のリリーフ穴を設けるのみなので、特定の位相（図６（ａ）と（ｂ）と（ｃ））においてはリリーフ穴が圧縮室と連通しない状態になる。このとき、液体を圧縮すると、スクロール部材の材料として通常採用されている鉄又はアルミニウム等の強度をはるかに越える荷重が生じるので、スクロール部材は破損する。
【００１０】
前記従来の第２の技術には、次の欠点がある。
【００１１】
１．４つのリリーフ弁の配置が不規則なため、リリーフ弁同士の干渉（コンパクト化を図るレイアウトのために、２枚の弁を重ねることによって生じる相互の動作の妨害）が生じ、４つのリリーフ弁全体のコンパクト化に支障がある。
【００１２】
２．４つのリリーフ弁を個別に固定することは、組み付け性に支障がある。
【００１３】
３．固定スクロール部材の渦巻壁の１巻毎に１つのリリーフ穴を設けた場合、複数のリリーフ穴が設けられていても、可動スクロール部材の公転運動の特定の位相では、ほぼ同時期に全てのリリーフ穴が閉じるので、衝撃的な圧力上昇が生じる。
【００１４】
そこで、本発明は、前記従来の両技術の欠点を改良し、液圧縮時におけるスクロール部材の破損を防止することができ、また、リリーフ弁及び吐出弁の組み付け性の向上及びコンパクト化を行うことができるスクロール型圧縮機のリリーフ弁及び吐出弁構造を提供しようとするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、次の手段を採用する。
【００１６】
１．フロントハウジングとケーシングから外殻が構成され、前記外殻内に渦巻壁及び板体を有する固定スクロール部材と、渦巻壁及び板体を有する可動スクロール部材が収容され、前記固定スクロール部材と前記可動スクロール部材のかみ合いによって複数の圧縮室が形成され、前記固定スクロール部材の板体と前記外殻の間に吐出室が形成されるスクロール型圧縮機において、前記固定スクロール部材の板体には、前記各圧縮室と前記吐出室の間を連通する４個以上のリリーフ穴及び１個以上の吐出穴が設けられ、前記各圧縮室が常に前記リリーフ穴及び前記吐出穴のいずれかと連通しているように構成され、前記各リリーフ穴及び前記各吐出穴の前記吐出室側出口に前記吐出室から前記各圧縮室への流体の逆流を防止する３個以上の弁が設けられ、前記弁は複数の弾性変形可能な板状のリリーフ弁と１個以上の吐出弁から構成され、前記各リリーフ弁及び前記各吐出弁の配置上、前記各リリーフ穴のうち穴径が小さい前記リリーフ穴を開閉する前記リリーフ弁のばね係数は、前記穴径が大きい前記リリーフ穴を開閉する前記リリーフ弁のばね係数よりも小さいスクロール型圧縮機。
【００１７】
２．フロントハウジングとケーシングから外殻が構成され、前記外殻内に渦巻壁及び板体を有する固定スクロール部材と、渦巻壁及び板体を有する可動スクロール部材が収容され、前記固定スクロール部材と前記可動スクロール部材のかみ合いによって複数の圧縮室が形成され、前記固定スクロール部材の板体と前記外殻の間に吐出室が形成されるスクロール型圧縮機において、前記固定スクロール部材の板体には、前記各圧縮室と前記吐出室の間を連通する４個以上のリリーフ穴及び１個以上の吐出穴が設けられ、前記各圧縮室が常に前記リリーフ穴及び前記吐出穴のいずれかと連通しているように構成され、前記各リリーフ穴及び前記各吐出穴の前記吐出室側出口に前記吐出室から前記各圧縮室への流体の逆流を防止する５個の弁が設けられ、前記弁は４個の弾性変形可能な板状のリリーフ弁と１個の吐出弁から構成され、前記吐出弁と、前記吐出弁の開閉部からそれぞれ離れて設けられる前記４個のリリーフ弁のうち２個とは一体に形成され、前記吐出弁の前記開閉部と前記２個のリリーフ弁に挟まれた各範囲にそれぞれ別体の前記４個のうちの残余のリリーフ弁が設けられたスクロール型圧縮機。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の６つの実施の形態例のスクロール型圧縮機のリリーフ弁及び吐出弁構造について図１〜図５を参照して説明する。
【００２３】
まず、スクロール型圧縮機の全体について図１を参照して説明する。スクロール型圧縮機は、駆動軸３の方向の一端側が開放され、他端側が閉塞されているケーシング１を有する。ケーシング１の一端側には、駆動軸３の支持部となるフロントハウジング２がねじ（図示せず）によって固定されている。フロントハウジング２の中央部に形成された貫通孔には、駆動軸３が挿通している。駆動軸３は、フロントハウジング２の一端側の内部にボールベアリング４を介して回転可能に支持されている。フロントハウジング２の一端側の外部には、ボールベアリング５を介してプーリ６が取り付けられている。プーリ６の内部には、電磁クラッチ７が装着され、プーリ６の回転は、回転伝達板８を介して駆動軸３に伝達される。
【００２４】
ケーシング１とフロントハウジング２とによって封止された空間には、固定スクロール部材９と可動スクロール部材１０とから構成される圧縮機本体が配置されている。固定スクロール部材９は、ケーシング１の内部に収容され、かつ、ねじ（図示せず）によってケーシング１に固定され、ケーシング１の他端側（閉塞端部）と協働して吐出室１２を構成する第１の板体１３及び第１の板体１３の一面に形成された第１の渦巻壁１４を有する。第１の板体１３の中央部には、吐出穴１５が形成されている。
【００２５】
可動スクロール部材１０は、第２の板体１６及び第２の板体１６の一面に形成された第２の渦巻壁１７を有する。第１の渦巻壁１４と第２の渦巻壁１７とは、かみ合い、第１の板体１３、第１の渦巻壁１４、第２の板体１６及び第２の渦巻壁１７から圧縮室１８が構成される。可動スクロール部材１０は、周知のように駆動軸３に偏心して取り付けられ、かつ、ケーシング１の内部に自転阻止機構１１によって自転することなく円軌道運動（公転運動）を行うことができるように配置されている。
【００２６】
フロントハウジング２の上部には、気体状態の冷媒、即ち、冷媒ガスを吸入ガスとして吸入するための吸入ポート１９が形成されている。吸入ポート１９は、駆動軸３の付近にまでのびている。
【００２７】
一方、ケーシング１の上壁部には、冷媒ガスを吐出するための吐出ポート２０が形成されている。吐出ポート２０は、ケーシング１の一端側（開放端部）の付近に形成され、吐出室１２に連通する。
【００２８】
更に、スクロール型圧縮機は、駆動軸３の回りをシールする軸シール部２１と、フロントハウジング２と可動スクロール部材１０との間に配置され、かつ、固定スクロール部材９に数本のボルト２２によって固定されたメインハウジング２３とを有する。
【００２９】
メインハウジング２３には、吸入ガスを圧縮室１８に導く吸入ガス通路２４が設けられている。また、フロントハウジング２には、吸入ポート１９を吸入ガス通路２４に連通させる第１の連通孔２５と、吸入ポート１９を軸シール部２１に連通させる第２の連通孔２６とが設けられている。
【００３０】
したがって、運転時には、吸入ガスは、第１の連通孔２５と吸入ガス通路２４を通って圧縮室１８に供給されると共に、第２の連通孔２６を通って軸シール部２１にも供給される。したがって、軸シール部２１は、冷却されることによって温度上昇を防止される。
【００３１】
スクロール型圧縮機は、ケーシング１の内側空間を圧縮室１８から吐出された高圧ガスの通路として使用する。ケーシング１の内側空間は、メインハウジング２３によって、圧縮室１８から吐出された高圧ガスの通路となる高圧室２７と、運転時に高圧室２７の圧力と軸シール部２１の圧力との中間の圧力になる中間圧室２８とに分けられる。中間圧室２８は、駆動軸３のスラストを受ける耐摩耗材２９を介して軸シール部２１に隣接している。
【００３２】
メインハウジング２３は、高圧室２７と中間圧室２８とを連通させる潤滑油通路３０と、潤滑油通路３０の流通を制御する制御弁３１とを備えている。高圧室２７に収容された潤滑油は、運転時には、必要に応じて中間圧室２８を介して耐摩耗材２９の付近を通って軸シール部２１へ減圧を伴って漏出する。
【００３３】
可動スクロール部材１０が、駆動軸３の回転によって円軌道運動（公転運動）を行うと、冷媒ガスが吸入ポート１９を通って吸入される。吸入された冷媒ガスは、第１の連通孔２５と吸入ガス通路２４とを通過して固定スクロール部材９と可動スクロール部材１０との間に構成される圧縮室１８に流入し、ここで圧縮される。圧縮された冷媒ガスは、吐出孔１５から吐出室１２に吐出される。更に、吐出室１２の高圧ガスは、固定スクロール部材９の第１の板体１３の周囲に設けられた凹所（図示せず）と高圧室２７を通過して吐出ポート２０から吐出される。
【００３４】
また、固定スクロール部材９の第１の板体１３には、吐出口１５の出口付近にバッフル３６が固定されている。
【００３５】
次に、６つの実施の形態例のスクロール型圧縮機のリリーフ弁及び吐出弁構造について図２〜図５を参照して順次説明する。
【００３６】
（第１実施の形態例）
図２を参照して説明する。図１における線Ａ−Ａによる断面図を示す図２において、固定スクロール部材９の渦巻壁外方終端９ｂより（３６０−α）°内方で固定スクロール部材９の渦巻壁９ａに接する位置に第１のリリーフ穴９ｃを設け、第１のリリーフ穴９ｃより更に（３６０−β）°内方で固定スクロール部材９の渦巻壁９ａに接する位置に第２のリリーフ穴９ｄを設ける。可動スクロール部材１０の渦巻壁外方終端１０ｂより（３６０−α）°内方で固定スクロール部材９の渦巻壁９ａに接する位置に第１のリリーフ穴９ｃを設け、第１のリリーフ穴９ｃより更に（３６０−β）°内方で固定スクロール部材９の渦巻壁９ａに接する位置に第２のリリーフ穴９ｄを設ける。前述した合計４箇所のリリーフ穴と、固定スクロール部材９の中心部に開けられた吐出孔１５とによって、各圧縮室１８に閉じ込められた液体を圧縮することなく排出する。なお、α，βについては、α＞０，β＞０であれば、α≠β又はα＝βのいずれでも可である。吐出室１２から圧縮室１８への冷媒ガスの逆流を防止するために、図４に示される弾性変形可能な板状のリリーフ弁３２が前記４箇所のリリーフ穴の吐出室１２側の出口に設けられ、また、吐出室１２から各圧縮室１８への冷媒ガスの逆流を防止するために、弾性変形可能な板状の吐出弁３３が吐出孔１５の吐出室１２側の出口に設けられる。
【００３７】
本発明においては、リリーフ穴は４個以上であることが好適であることは、実験上も理論上も確認されている。また、吐出穴は、通常１個であるが、複数個設けることもできる。
【００３８】
本実施の形態例のように、固定及び可動各スクロール部材９，１０の渦巻壁外方終端９ｂ，１０ｂより（３６０−α）°又は（３６０−β）°の位置に第１及び第２の各リリーフ穴９ｃ，９ｄを設けると、可動スクロール部材１０の渦巻壁１０ａによって覆われる第１及び第２の各リリーフ穴９ｃ，９ｄの面積が減少する。したがって、各リリーフ弁３２が開いたとき、第１及び第２の各リリーフ穴９ｃ，９ｄの実質上の開口面積を大きく確保することができる。この結果、液圧縮に起因する過大な圧力が発生する前に、冷凍機油等の液体を各圧縮室１８より排出することができる。
【００３９】
（第２実施の形態例）
図３〜図５を参照して説明する。第１実施の形態例の４個のリリーフ穴９ｃ，９ｄのうち、各リリーフ弁３２及び吐出弁３３の配置上、穴径を小さくせざるを得ない箇所９ｄは、他の箇所と対比して各リリーフ弁３２を開放するための力が小さくて済むように、各リリーフ弁３２のばね係数を減小する。したがって、各リリーフ弁３２の開き遅れが改善されるから、液の圧縮時の流量を確保することができるので、圧縮機内の圧力の異常上昇が避けられる。
【００４０】
（第３実施の形態例）
図２〜図５を参照して説明する。５つのリリーフ穴９ｃ，９ｄ，９ｅのうち、近接する２つのリリーフ穴９ｃ，９ｅを塞ぐ逆止弁を、１枚の弾性変形可能な板状のリリーフ弁３２によって構成する。可動スクロール部材１０の公転運動における特定位相で、渦巻の外方及び内方の双方のリリーフ穴９ｃ，９ｄ，９ｅが、従来のようにほぼ同時期に可動スクロール部材１０の渦巻壁１０ａによって塞がれてしまう場合でも、本発明では外方又は内方のリリーフ穴９ｃ，９ｄ，９ｅは、十分な開口面積を有するから、十分な液抜けが可能となるので、過大な圧力の発生が避けられる。
【００４１】
（第４実施の形態例）
図４と図５を参照して説明する。第１及び第２各実施の形態例の吐出弁３３と複数のリリーフ弁３２とを一体に構成し、開閉部３３ａを有する吐出弁３３と各開閉部３２ａを有する複数のリリーフ弁３２とを合わせた範囲を覆うバルブリテーナ３４を設ける。したがって、一般に吐出弁と複数のリリーフ弁を使用する場合と対比して、本発明では、１個のバルブリテーナ３４を一体に構成された吐出弁３３及び複数のリリーフ弁３２に重ね、ボルト３５によって図３（ｂ）に示される固定スクロール部材９の弁固定用ボルト穴９ｆに固定するので、弁の組み付け作業性を向上することができる。
【００４２】
（第５実施の形態例）
図４と図５を参照して説明する。第４実施の形態例における吐出弁３３と複数のリリーフ弁３２とを互いに平行に配置し、かつ、一体に構成し、開閉部３３ａを有する吐出弁３３と各開閉部３２ａを有する複数のリリーフ弁３２とを合わせた範囲を覆うバルブリテーナ３４を設ける。したがって、弁をコンパクトに構成することができる。
【００４３】
（第６実施の形態例）
図３と図４を参照して説明する。第３実施の形態例における吐出弁３３と、この吐出弁３３の開閉部３３ａからそれぞれ離れて設けられる左右各１つのリリーフ弁３２とを一体に形成し、前記開閉部３３ａと前記各リリーフ弁３２とに挟まれた範囲に、それぞれ別体のリリーフ弁３２を設ける。前記一体の弁と前記別体の各リリーフ弁は、それぞれボルトによって固定スクロール部材９に固定される。このように構成することで、吐出弁３３の開閉部３３ａと各リリーフ弁３２の開閉部３２ａとが隣接しても、各部品のプレス成形は可能であり、しかも、一体の弁を別体の各リリーフ弁の固定用位置決め治具として使用することができるため、組立性が良好となる。更に、吐出弁と各リリーフ弁とが隣接することができるので、弁全体のコンパクト化が可能となる。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次の効果を奏することができる。
【００４５】
１．液圧縮時、特に渦巻壁によって区画形成される圧縮室内が満液となるような異常な状況でのスクロール型圧縮機の耐久性を確保することができる。
【００４６】
２．吐出弁及び各リリーフ弁を装着するスクロール型圧縮機の組み付け性が向上し、また、コンパクト化を図ることができる。
【００４７】
３．プレス成形性の制約にしばられない吐出弁と各リリーフ弁との複合弁を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の各実施の形態例のスクロール型圧縮機のリリーフ弁及び吐出弁構造が使用されたスクロール型圧縮機の駆動軸方向の断面図である。
【図２】図１における線Ａ−Ａによる断面図である。
【図３】本発明の各実施の形態例が使用されたスクロール型圧縮機における固定スクロール部材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図である。
【図４】本発明の第２〜６各実施の形態例における各リリーフ弁及び吐出弁の背面図である。
【図５】図１における線Ｂ−Ｂによる断面図である。
【図６】従来の第１の技術のスクロール型圧縮機における圧縮動作の原理説明図であり、順次（ａ）〜（ｄ）に示す。
【符号の説明】
１ ケーシング
２ フロントハウジング
３ 駆動軸
４ ボールベアリング
５ ボールベアリング
６ プーリ
７ 電磁クラッチ
８ 回転伝達板
９ 固定スクロール部材
９ａ 渦巻壁
９ｂ 渦巻壁外方終端
９ｃ リリーフ穴
９ｄ リリーフ穴
９ｅ リリーフ穴
９ｆ 弁固定用ボルト穴
１０ 可動スクロール部材
１０ａ 渦巻壁
１０ｂ 渦巻壁外方終端
１１ 自転阻止機構
１２ 吐出室
１３ 第１の板体
１４ 第１の渦巻壁
１５ 吐出穴
１６ 第２の板体
１７ 第２の渦巻壁
１８ 圧縮室
１９ 吸入ポート
２０ 吐出ポート
２１ 軸シール部
２２ ボルト
２３ メインハウジング
２４ 吸入ガス通路
２５ 第１の連通孔
２６ 第２の連通孔
２７ 高圧室
２８ 中間圧室
２９ 耐摩耗材
３０ 潤滑油通路
３１ 制御弁
３２ リリーフ弁
３２ａ 開閉部
３３ 吐出弁
３３ａ 開閉部
３４ バルブリテーナ
３５ ボルト
３６ バッフル
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクロール型圧縮機に関し、特にそのリリーフ弁及び吐出弁構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
まず、実用新案登録第２５７７１２５号公報に記載された従来の第１のスクロール型圧縮機の技術について図６を参照して説明する。
【０００３】
可動スクロール部材５１及び固定スクロール部材５２は、同一形状の渦巻壁５１ａ，５２ａをそれぞれ有し、渦巻壁５１ａ，５２ａの形状は、周知のようにインボリュート又は円弧等を組み合わせたものである。固定スクロール部材５２は、空間に対して静止しており、可動スクロール部材５１は、固定スクロール部材５２と図６のようにかみ合わされて、その姿勢を空間に対して変化させない回転運動即ち公転運動を所定の公転半径で行ない、図６（ａ）の０°、（ｂ）の９０°、（ｃ）の１８０°、（ｄ）の２７０°、（ａ）の３６０°（即ち０°）のように運動する。可動スクロール部材５１の運動に伴って、固定スクロール部材５２と可動スクロール部材５１との間に形成される三日月状の圧縮室Ｃ（Ｃ1 ，Ｃ2 ，Ｃ3 ）は、順次その容積を減小し、圧縮室Ｃに取り込まれたガスは、圧縮されて吐出穴５２ｂから吐出される。
【０００４】
リリーフ手段を構成する一対のリリーフ穴５３は、吐出穴５２ｂと連通する半径方向最内方圧縮室Ｃ1 （図６（ｂ））及び半径方向外方の終端から３６０°の間の渦巻壁５１ａ，５２ａによって形成される圧縮室Ｃ3 （図６（ａ））を除いた中間部の圧縮室Ｃ2 と、吐出空間とが連通する位置において固定スクロール部材５２の台板に設けられ、各リリーフ穴５３は、所定圧で開くリリーフ弁（図示せず）によって閉鎖されている。
【０００５】
このスクロール型圧縮機では、図６（ａ）〜（ｄ）に斜線で示された圧縮室Ｃは、可動スクロール部材５１の公転角が９０°、１８０°、２７０°と進むにつれて、その容積が減小し、圧縮室Ｃ内の圧力が上昇する。通常圧縮（ガス圧縮）では、リリーフ手段は作動せず、圧縮室Ｃに取り込まれた流体は圧縮され、高圧流体として吐出穴５２ｂから吐出される。
【０００６】
しかし、圧縮室Ｃ内に液が入り、液圧縮が起きた場合には、圧縮室Ｃ内の圧力が異常に上昇する。この場合、その圧縮室Ｃ内の圧力が各リリーフ穴５３にかかった状態となる。したがって、圧縮室Ｃ内の圧力が予め設定した各リリーフ穴５３の作動圧力よりも高くなると、リリーフ弁が開き、高圧流体は各リリーフ穴５３を通って吐出空間へ流出する。
【０００７】
次に、特開昭６１−２５２８８７号公報に記載された従来の第２のスクロール型圧縮機の技術について説明する。
【０００８】
この公報には、圧縮室と吐出室とを連通する４つの流体通孔を固定スクロール部材に設けるとともに、各流体通孔を開閉する各リリーフ弁を吐出室側に設けたスクロール型圧縮機が、記載されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
一般に冷凍空気調和に使用されるスクロール型圧縮機では、その使用条件である吸入圧と吐出圧との比に対応するため、渦巻壁の巻数は２．５巻（９００°）以上必要である。しかし、前記従来の第１の技術では、一対のリリーフ穴を設けるのみなので、特定の位相（図６（ａ）と（ｂ）と（ｃ））においてはリリーフ穴が圧縮室と連通しない状態になる。このとき、液体を圧縮すると、スクロール部材の材料として通常採用されている鉄又はアルミニウム等の強度をはるかに越える荷重が生じるので、スクロール部材は破損する。
【００１０】
前記従来の第２の技術には、次の欠点がある。
【００１１】
１．４つのリリーフ弁の配置が不規則なため、リリーフ弁同士の干渉（コンパクト化を図るレイアウトのために、２枚の弁を重ねることによって生じる相互の動作の妨害）が生じ、４つのリリーフ弁全体のコンパクト化に支障がある。
【００１２】
２．４つのリリーフ弁を個別に固定することは、組み付け性に支障がある。
【００１３】
３．固定スクロール部材の渦巻壁の１巻毎に１つのリリーフ穴を設けた場合、複数のリリーフ穴が設けられていても、可動スクロール部材の公転運動の特定の位相では、ほぼ同時期に全てのリリーフ穴が閉じるので、衝撃的な圧力上昇が生じる。
【００１４】
そこで、本発明は、前記従来の両技術の欠点を改良し、液圧縮時におけるスクロール部材の破損を防止することができ、また、リリーフ弁及び吐出弁の組み付け性の向上及びコンパクト化を行うことができるスクロール型圧縮機のリリーフ弁及び吐出弁構造を提供しようとするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、次の手段を採用する。
【００１６】
１．フロントハウジングとケーシングから外殻が構成され、前記外殻内に渦巻壁及び板体を有する固定スクロール部材と、渦巻壁及び板体を有する可動スクロール部材が収容され、前記固定スクロール部材と前記可動スクロール部材のかみ合いによって複数の圧縮室が形成され、前記固定スクロール部材の板体と前記外殻の間に吐出室が形成されるスクロール型圧縮機において、前記固定スクロール部材の板体には、前記各圧縮室と前記吐出室の間を連通する４個以上のリリーフ穴及び１個以上の吐出穴が設けられ、前記各圧縮室が常に前記リリーフ穴及び前記吐出穴のいずれかと連通しているように構成され、前記各リリーフ穴及び前記各吐出穴の前記吐出室側出口に前記吐出室から前記各圧縮室への流体の逆流を防止する３個以上の弁が設けられ、前記弁は複数の弾性変形可能な板状のリリーフ弁と１個以上の吐出弁から構成され、前記各リリーフ弁及び前記各吐出弁の配置上、前記各リリーフ穴のうち穴径が小さい前記リリーフ穴を開閉する前記リリーフ弁のばね係数は、前記穴径が大きい前記リリーフ穴を開閉する前記リリーフ弁のばね係数よりも小さいスクロール型圧縮機。
【００１７】
２．フロントハウジングとケーシングから外殻が構成され、前記外殻内に渦巻壁及び板体を有する固定スクロール部材と、渦巻壁及び板体を有する可動スクロール部材が収容され、前記固定スクロール部材と前記可動スクロール部材のかみ合いによって複数の圧縮室が形成され、前記固定スクロール部材の板体と前記外殻の間に吐出室が形成されるスクロール型圧縮機において、前記固定スクロール部材の板体には、前記各圧縮室と前記吐出室の間を連通する４個以上のリリーフ穴及び１個以上の吐出穴が設けられ、前記各圧縮室が常に前記リリーフ穴及び前記吐出穴のいずれかと連通しているように構成され、前記各リリーフ穴及び前記各吐出穴の前記吐出室側出口に前記吐出室から前記各圧縮室への流体の逆流を防止する５個の弁が設けられ、前記弁は４個の弾性変形可能な板状のリリーフ弁と１個の吐出弁から構成され、前記吐出弁と、前記吐出弁の開閉部からそれぞれ離れて設けられる前記４個のリリーフ弁のうち２個とは一体に形成され、前記吐出弁の前記開閉部と前記２個のリリーフ弁に挟まれた各範囲にそれぞれ別体の前記４個のうちの残余のリリーフ弁が設けられたスクロール型圧縮機。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の６つの実施の形態例のスクロール型圧縮機のリリーフ弁及び吐出弁構造について図１〜図５を参照して説明する。
【００２３】
まず、スクロール型圧縮機の全体について図１を参照して説明する。スクロール型圧縮機は、駆動軸３の方向の一端側が開放され、他端側が閉塞されているケーシング１を有する。ケーシング１の一端側には、駆動軸３の支持部となるフロントハウジング２がねじ（図示せず）によって固定されている。フロントハウジング２の中央部に形成された貫通孔には、駆動軸３が挿通している。駆動軸３は、フロントハウジング２の一端側の内部にボールベアリング４を介して回転可能に支持されている。フロントハウジング２の一端側の外部には、ボールベアリング５を介してプーリ６が取り付けられている。プーリ６の内部には、電磁クラッチ７が装着され、プーリ６の回転は、回転伝達板８を介して駆動軸３に伝達される。
【００２４】
ケーシング１とフロントハウジング２とによって封止された空間には、固定スクロール部材９と可動スクロール部材１０とから構成される圧縮機本体が配置されている。固定スクロール部材９は、ケーシング１の内部に収容され、かつ、ねじ（図示せず）によってケーシング１に固定され、ケーシング１の他端側（閉塞端部）と協働して吐出室１２を構成する第１の板体１３及び第１の板体１３の一面に形成された第１の渦巻壁１４を有する。第１の板体１３の中央部には、吐出穴１５が形成されている。
【００２５】
可動スクロール部材１０は、第２の板体１６及び第２の板体１６の一面に形成された第２の渦巻壁１７を有する。第１の渦巻壁１４と第２の渦巻壁１７とは、かみ合い、第１の板体１３、第１の渦巻壁１４、第２の板体１６及び第２の渦巻壁１７から圧縮室１８が構成される。可動スクロール部材１０は、周知のように駆動軸３に偏心して取り付けられ、かつ、ケーシング１の内部に自転阻止機構１１によって自転することなく円軌道運動（公転運動）を行うことができるように配置されている。
【００２６】
フロントハウジング２の上部には、気体状態の冷媒、即ち、冷媒ガスを吸入ガスとして吸入するための吸入ポート１９が形成されている。吸入ポート１９は、駆動軸３の付近にまでのびている。
【００２７】
一方、ケーシング１の上壁部には、冷媒ガスを吐出するための吐出ポート２０が形成されている。吐出ポート２０は、ケーシング１の一端側（開放端部）の付近に形成され、吐出室１２に連通する。
【００２８】
更に、スクロール型圧縮機は、駆動軸３の回りをシールする軸シール部２１と、フロントハウジング２と可動スクロール部材１０との間に配置され、かつ、固定スクロール部材９に数本のボルト２２によって固定されたメインハウジング２３とを有する。
【００２９】
メインハウジング２３には、吸入ガスを圧縮室１８に導く吸入ガス通路２４が設けられている。また、フロントハウジング２には、吸入ポート１９を吸入ガス通路２４に連通させる第１の連通孔２５と、吸入ポート１９を軸シール部２１に連通させる第２の連通孔２６とが設けられている。
【００３０】
したがって、運転時には、吸入ガスは、第１の連通孔２５と吸入ガス通路２４を通って圧縮室１８に供給されると共に、第２の連通孔２６を通って軸シール部２１にも供給される。したがって、軸シール部２１は、冷却されることによって温度上昇を防止される。
【００３１】
スクロール型圧縮機は、ケーシング１の内側空間を圧縮室１８から吐出された高圧ガスの通路として使用する。ケーシング１の内側空間は、メインハウジング２３によって、圧縮室１８から吐出された高圧ガスの通路となる高圧室２７と、運転時に高圧室２７の圧力と軸シール部２１の圧力との中間の圧力になる中間圧室２８とに分けられる。中間圧室２８は、駆動軸３のスラストを受ける耐摩耗材２９を介して軸シール部２１に隣接している。
【００３２】
メインハウジング２３は、高圧室２７と中間圧室２８とを連通させる潤滑油通路３０と、潤滑油通路３０の流通を制御する制御弁３１とを備えている。高圧室２７に収容された潤滑油は、運転時には、必要に応じて中間圧室２８を介して耐摩耗材２９の付近を通って軸シール部２１へ減圧を伴って漏出する。
【００３３】
可動スクロール部材１０が、駆動軸３の回転によって円軌道運動（公転運動）を行うと、冷媒ガスが吸入ポート１９を通って吸入される。吸入された冷媒ガスは、第１の連通孔２５と吸入ガス通路２４とを通過して固定スクロール部材９と可動スクロール部材１０との間に構成される圧縮室１８に流入し、ここで圧縮される。圧縮された冷媒ガスは、吐出孔１５から吐出室１２に吐出される。更に、吐出室１２の高圧ガスは、固定スクロール部材９の第１の板体１３の周囲に設けられた凹所（図示せず）と高圧室２７を通過して吐出ポート２０から吐出される。
【００３４】
また、固定スクロール部材９の第１の板体１３には、吐出口１５の出口付近にバッフル３６が固定されている。
【００３５】
次に、６つの実施の形態例のスクロール型圧縮機のリリーフ弁及び吐出弁構造について図２〜図５を参照して順次説明する。
【００３６】
（第１実施の形態例）
図２を参照して説明する。図１における線Ａ−Ａによる断面図を示す図２において、固定スクロール部材９の渦巻壁外方終端９ｂより（３６０−α）°内方で固定スクロール部材９の渦巻壁９ａに接する位置に第１のリリーフ穴９ｃを設け、第１のリリーフ穴９ｃより更に（３６０−β）°内方で固定スクロール部材９の渦巻壁９ａに接する位置に第２のリリーフ穴９ｄを設ける。可動スクロール部材１０の渦巻壁外方終端１０ｂより（３６０−α）°内方で固定スクロール部材９の渦巻壁９ａに接する位置に第１のリリーフ穴９ｃを設け、第１のリリーフ穴９ｃより更に（３６０−β）°内方で固定スクロール部材９の渦巻壁９ａに接する位置に第２のリリーフ穴９ｄを設ける。前述した合計４箇所のリリーフ穴と、固定スクロール部材９の中心部に開けられた吐出孔１５とによって、各圧縮室１８に閉じ込められた液体を圧縮することなく排出する。なお、α，βについては、α＞０，β＞０であれば、α≠β又はα＝βのいずれでも可である。吐出室１２から圧縮室１８への冷媒ガスの逆流を防止するために、図４に示される弾性変形可能な板状のリリーフ弁３２が前記４箇所のリリーフ穴の吐出室１２側の出口に設けられ、また、吐出室１２から各圧縮室１８への冷媒ガスの逆流を防止するために、弾性変形可能な板状の吐出弁３３が吐出孔１５の吐出室１２側の出口に設けられる。
【００３７】
本発明においては、リリーフ穴は４個以上であることが好適であることは、実験上も理論上も確認されている。また、吐出穴は、通常１個であるが、複数個設けることもできる。
【００３８】
本実施の形態例のように、固定及び可動各スクロール部材９，１０の渦巻壁外方終端９ｂ，１０ｂより（３６０−α）°又は（３６０−β）°の位置に第１及び第２の各リリーフ穴９ｃ，９ｄを設けると、可動スクロール部材１０の渦巻壁１０ａによって覆われる第１及び第２の各リリーフ穴９ｃ，９ｄの面積が減少する。したがって、各リリーフ弁３２が開いたとき、第１及び第２の各リリーフ穴９ｃ，９ｄの実質上の開口面積を大きく確保することができる。この結果、液圧縮に起因する過大な圧力が発生する前に、冷凍機油等の液体を各圧縮室１８より排出することができる。
【００３９】
（第２実施の形態例）
図３〜図５を参照して説明する。第１実施の形態例の４個のリリーフ穴９ｃ，９ｄのうち、各リリーフ弁３２及び吐出弁３３の配置上、穴径を小さくせざるを得ない箇所９ｄは、他の箇所と対比して各リリーフ弁３２を開放するための力が小さくて済むように、各リリーフ弁３２のばね係数を減小する。したがって、各リリーフ弁３２の開き遅れが改善されるから、液の圧縮時の流量を確保することができるので、圧縮機内の圧力の異常上昇が避けられる。
【００４０】
（第３実施の形態例）
図２〜図５を参照して説明する。５つのリリーフ穴９ｃ，９ｄ，９ｅのうち、近接する２つのリリーフ穴９ｃ，９ｅを塞ぐ逆止弁を、１枚の弾性変形可能な板状のリリーフ弁３２によって構成する。可動スクロール部材１０の公転運動における特定位相で、渦巻の外方及び内方の双方のリリーフ穴９ｃ，９ｄ，９ｅが、従来のようにほぼ同時期に可動スクロール部材１０の渦巻壁１０ａによって塞がれてしまう場合でも、本発明では外方又は内方のリリーフ穴９ｃ，９ｄ，９ｅは、十分な開口面積を有するから、十分な液抜けが可能となるので、過大な圧力の発生が避けられる。
【００４１】
（第４実施の形態例）
図４と図５を参照して説明する。第１及び第２各実施の形態例の吐出弁３３と複数のリリーフ弁３２とを一体に構成し、開閉部３３ａを有する吐出弁３３と各開閉部３２ａを有する複数のリリーフ弁３２とを合わせた範囲を覆うバルブリテーナ３４を設ける。したがって、一般に吐出弁と複数のリリーフ弁を使用する場合と対比して、本発明では、１個のバルブリテーナ３４を一体に構成された吐出弁３３及び複数のリリーフ弁３２に重ね、ボルト３５によって図３（ｂ）に示される固定スクロール部材９の弁固定用ボルト穴９ｆに固定するので、弁の組み付け作業性を向上することができる。
【００４２】
（第５実施の形態例）
図４と図５を参照して説明する。第４実施の形態例における吐出弁３３と複数のリリーフ弁３２とを互いに平行に配置し、かつ、一体に構成し、開閉部３３ａを有する吐出弁３３と各開閉部３２ａを有する複数のリリーフ弁３２とを合わせた範囲を覆うバルブリテーナ３４を設ける。したがって、弁をコンパクトに構成することができる。
【００４３】
（第６実施の形態例）
図３と図４を参照して説明する。第３実施の形態例における吐出弁３３と、この吐出弁３３の開閉部３３ａからそれぞれ離れて設けられる左右各１つのリリーフ弁３２とを一体に形成し、前記開閉部３３ａと前記各リリーフ弁３２とに挟まれた範囲に、それぞれ別体のリリーフ弁３２を設ける。前記一体の弁と前記別体の各リリーフ弁は、それぞれボルトによって固定スクロール部材９に固定される。このように構成することで、吐出弁３３の開閉部３３ａと各リリーフ弁３２の開閉部３２ａとが隣接しても、各部品のプレス成形は可能であり、しかも、一体の弁を別体の各リリーフ弁の固定用位置決め治具として使用することができるため、組立性が良好となる。更に、吐出弁と各リリーフ弁とが隣接することができるので、弁全体のコンパクト化が可能となる。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次の効果を奏することができる。
【００４５】
１．液圧縮時、特に渦巻壁によって区画形成される圧縮室内が満液となるような異常な状況でのスクロール型圧縮機の耐久性を確保することができる。
【００４６】
２．吐出弁及び各リリーフ弁を装着するスクロール型圧縮機の組み付け性が向上し、また、コンパクト化を図ることができる。
【００４７】
３．プレス成形性の制約にしばられない吐出弁と各リリーフ弁との複合弁を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の各実施の形態例のスクロール型圧縮機のリリーフ弁及び吐出弁構造が使用されたスクロール型圧縮機の駆動軸方向の断面図である。
【図２】図１における線Ａ−Ａによる断面図である。
【図３】本発明の各実施の形態例が使用されたスクロール型圧縮機における固定スクロール部材を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図である。
【図４】本発明の第２〜６各実施の形態例における各リリーフ弁及び吐出弁の背面図である。
【図５】図１における線Ｂ−Ｂによる断面図である。
【図６】従来の第１の技術のスクロール型圧縮機における圧縮動作の原理説明図であり、順次（ａ）〜（ｄ）に示す。
【符号の説明】
１ ケーシング
２ フロントハウジング
３ 駆動軸
４ ボールベアリング
５ ボールベアリング
６ プーリ
７ 電磁クラッチ
８ 回転伝達板
９ 固定スクロール部材
９ａ 渦巻壁
９ｂ 渦巻壁外方終端
９ｃ リリーフ穴
９ｄ リリーフ穴
９ｅ リリーフ穴
９ｆ 弁固定用ボルト穴
１０ 可動スクロール部材
１０ａ 渦巻壁
１０ｂ 渦巻壁外方終端
１１ 自転阻止機構
１２ 吐出室
１３ 第１の板体
１４ 第１の渦巻壁
１５ 吐出穴
１６ 第２の板体
１７ 第２の渦巻壁
１８ 圧縮室
１９ 吸入ポート
２０ 吐出ポート
２１ 軸シール部
２２ ボルト
２３ メインハウジング
２４ 吸入ガス通路
２５ 第１の連通孔
２６ 第２の連通孔
２７ 高圧室
２８ 中間圧室
２９ 耐摩耗材
３０ 潤滑油通路
３１ 制御弁
３２ リリーフ弁
３２ａ 開閉部
３３ 吐出弁
３３ａ 開閉部
３４ バルブリテーナ
３５ ボルト
３６ バッフル
Claims (2)
- フロントハウジングとケーシングから外殻が構成され、前記外殻内に渦巻壁及び板体を有する固定スクロール部材と、渦巻壁及び板体を有する可動スクロール部材が収容され、前記固定スクロール部材と前記可動スクロール部材のかみ合いによって複数の圧縮室が形成され、前記固定スクロール部材の板体と前記外殻の間に吐出室が形成されるスクロール型圧縮機において、前記固定スクロール部材の板体には、前記各圧縮室と前記吐出室の間を連通する４個以上のリリーフ穴及び１個以上の吐出穴が設けられ、前記各圧縮室が常に前記リリーフ穴及び前記吐出穴のいずれかと連通しているように構成され、前記各リリーフ穴及び前記各吐出穴の前記吐出室側出口に前記吐出室から前記各圧縮室への流体の逆流を防止する３個以上の弁が設けられ、
前記弁は複数の弾性変形可能な板状のリリーフ弁と１個以上の吐出弁から構成され、前記各リリーフ弁及び前記各吐出弁の配置上、前記各リリーフ穴のうち穴径が小さい前記リリーフ穴を開閉する前記リリーフ弁のばね係数は、前記穴径が大きい前記リリーフ穴を開閉する前記リリーフ弁のばね係数よりも小さいことを特徴とするスクロール型圧縮機。 - フロントハウジングとケーシングから外殻が構成され、前記外殻内に渦巻壁及び板体を有する固定スクロール部材と、渦巻壁及び板体を有する可動スクロール部材が収容され、前記固定スクロール部材と前記可動スクロール部材のかみ合いによって複数の圧縮室が形成され、前記固定スクロール部材の板体と前記外殻の間に吐出室が形成されるスクロール型圧縮機において、前記固定スクロール部材の板体には、前記各圧縮室と前記吐出室の間を連通する４個以上のリリーフ穴及び１個以上の吐出穴が設けられ、前記各圧縮室が常に前記リリーフ穴及び前記吐出穴のいずれかと連通しているように構成され、前記各リリーフ穴及び前記各吐出穴の前記吐出室側出口に前記吐出室から前記各圧縮室への流体の逆流を防止する５個の弁が設けられ、
前記弁は４個の弾性変形可能な板状のリリーフ弁と１個の吐出弁から構成され、前記吐出弁と、前記吐出弁の開閉部からそれぞれ離れて設けられる前記４個のリリーフ弁のうち２個とは一体に形成され、前記吐出弁の前記開閉部と前記２個のリリーフ弁に挟まれた各範囲にそれぞれ別体の前記４個のうちの残余のリリーフ弁が設けられたことを特徴とするスクロール型圧縮機。
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