JP6305536B2 - 流体圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、流体圧縮機に関する。

従来、チャンバーの高圧空間部に設置された吐出弁を密閉容器の内部に備えたスクロール圧縮機があった（例えば、特許文献１参照）。

特許第４１８９７５１号公報（第３頁、第４頁、図１）

吐出弁は、渦巻から吐出したガスが渦巻へ逆流することを防止する弁であり、大きく２種類に分類される。２種類の吐出弁のうち一方の吐出弁は、空間を自由に移動でき固定されていないフロート式弁（フロート弁）である。また、２種類の吐出弁のうち他方の吐出弁は、一端が固定されているはり式弁（リード弁）である。このような２種類の吐出弁は、流出方向、流出面積、及び弁の閉じる速さが各々異なるため、冷媒の吐出流量や圧力条件に応じて適正な吐出弁が採用される。

ここで、フロート弁の挙動は不安定であるため、フロート弁が採用される実績は少ない。一方、リード弁は、その両端のうち少なくとも一端が密閉容器に固定されている。このため、リード弁の挙動はフロート弁の挙動よりも安定している。また、リード弁は、閉じ遅れが少なく逆流を防止できる。ただし、リード弁を流体圧縮機に搭載した場合において、圧縮室において圧縮された冷媒を通す吐出ポートの流路断面積を大きくすると、リード弁の長さを長くする必要がある。このため、小型の密閉容器を備えた圧縮機においては、密閉容器の内部にリード弁を設けることが困難となる。

リード弁が搭載される流体圧縮機には、弁押さえが設けられる。弁押さえは、リード弁のリフト量を制限し且つリード弁の曲率を制限することで、リード弁に発生する応力を小さくする。このため、弁押さえを設けることで、リード弁のリフト時にリード弁がリフトし過ぎて根元から折れることを抑制できる。弁押さえの形状は、弁押さえの曲率に沿ってリード弁がリフトしたとき、リード弁に発生する曲げ応力が許容応力以下になるように決定されている。リード弁のリフト量は、リード弁の固定部からリフトされる先端までの長さと、許容されるリード弁の曲率と、によって決定される。

ここで、リード弁及び弁押さえが流体圧縮機の密閉容器内の限られた空間に設けられる場合には、リード弁の長さを十分長くすることができないため、リード弁のリフト量は必然的に小さくなる。したがって、圧縮室で圧縮された流体が吐出される吐出流路は狭くなる。そうすると、圧縮室内で圧縮された冷媒は、狭い吐出流路を通って圧縮室から吐出されるため、圧力損失が大きくなる。したがって、吐出弁の上流において圧力が異常に上昇してしまう。そして、吐出弁の上流において圧力が異常に上昇した状態で、冷媒が圧縮されると、冷媒の温度は上昇しやすくなるため、圧縮機の信頼性を低下させてしまう可能性がある。

ところで、Ｒ３２冷媒やＲ３２冷媒を５１％以上含む混合冷媒を使用する場合における冷媒の圧力は、冷媒特性上、Ｒ３２冷媒を５０％含むＲ４１０Ａ冷媒を用いた場合と比較して、通常の使用範囲でも上昇しやすい。このため、上述のように流体圧縮機が構成されている場合には、冷媒の圧力は一層上昇しやすい。また、Ｒ３２冷媒やＲ３２冷媒を５１％以上含む混合冷媒を使用する場合における冷媒の温度は、Ｒ３２冷媒を５０％含むＲ４１０Ａ冷媒における吐出温度よりも、一般的に１０〜３０℃高くなる。

このため、Ｒ３２冷媒やＲ３２冷媒を５１％以上含む混合冷媒を使用する場合において、吐出圧力や吐出温度が高くなる場合には、吐出圧力や吐出温度を検出し、その検出結果に基づいて、吐出圧力や吐出温度が所定値を上回らないように圧縮機の運転を制御し、圧縮機の信頼性を維持することが考えられる。しかしながら、Ｒ３２冷媒やＲ３２冷媒を５１％以上含む混合冷媒を使用する場合において、吐出圧力や吐出温度の検出結果に基づいて圧縮機の運転を制限すると、Ｒ４１０Ａ冷媒を用いた場合のように、圧縮機のパフォーマンスを得られなくなるという課題があった。これは、Ｒ３２冷媒の割合が大きくなればなるほど、冷媒を圧縮した後の冷媒圧力が高くなり、温度も高くなる傾向があるからである。

また、ＨＦＯ−１２３４ｙｆやＨＦＯ−１２３４ｚｅ冷媒等の炭素の二重結合を含む冷媒を単体又は３０％以上の割合で含む混合冷媒を用いる場合には、Ｒ４１０Ａ冷媒を用いた場合と同等の冷凍効果を得るために、冷媒循環量を２倍〜２．５倍大きくする必要がある。しかしながら、冷媒循環量を大きくすると、吐出弁を通る冷媒の流速が速くなり、圧力損失が増加する。圧力損失が増加すると、吐出弁の上流において圧力が異常に上昇し、吐出温度が異常に上昇する。また、炭素の二重結合を含む冷媒であるＨＦＯ−１１２３冷媒においては、可燃性が強いため可燃性の低い冷媒と混合して使用されるが、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ冷媒等の炭素の二重結合を含む冷媒と混合する場合や、Ｒ３２冷媒と混合する場合は、ＨＦＯ−１１２３を７０％以下の割合で混合するとより安全に使用できるが、吐出温度が上昇すると冷媒の安定性が低下しやすくなる。

このため、ＨＦＯ−１２３４ｙｆやＨＦＯ−１２３４ｚｅ冷媒等の炭素の二重結合を含む冷媒を用いる場合において、吐出圧力や吐出温度が高くなる場合には、吐出圧力や吐出温度を検出し、その検出結果に基づいて、吐出圧力や吐出温度が所定値を上回らないように圧縮機の運転を制御することで、圧縮機の信頼性を維持することが考えられる。しかしながら、ＨＦＯ−１２３４ｙｆやＨＦＯ−１２３４ｚｅ冷媒等の炭素の二重結合を含む冷媒を用いる場合において、吐出圧力や吐出温度の検出結果に基づいて圧縮機の運転を制限すると、Ｒ４１０Ａ冷媒を用いた場合のように、圧縮機のパフォーマンスを得られなくなるという課題があった。

本発明は、上述のような課題を背景としてなされたものであり、吐出弁における圧力損失を低減し且つコンパクトな流体圧縮機を得ることを目的とする。

本発明に係る流体圧縮機は、吸入口が形成された密閉容器と、前記吸入口を通じて前記密閉容器内に流入する流体が圧縮される圧縮室を有する圧縮機構と、前記圧縮室で圧縮された流体を通す吐出ポートと、前記吐出ポートを開閉する吐出弁と、前記吐出弁のリフト量を制限する弁押さえと、を備え、前記吐出弁は、１つ以上の曲率を有し、環状に形成された曲面部と、前記圧縮機構に固定され、前記曲面部の内面から内方に突出する舌部と、を備え、前記舌部の突出方向に位置する前記曲面部は、前記吐出ポートの上部に設けられ、前記吐出弁が前記吐出ポートを閉塞したとき、前記弁押さえと前記吐出弁とは離間しており、前記弁押さえは、前記舌部において前記吐出弁とともに前記圧縮機構に固定されており、前記弁押さえは、前記舌部から前記吐出ポートに向かって高さが高くなるように構成されているとともに、前記舌部から前記吐出ポートに向かう方向とは反対方向に向かって高さが高くなるように構成されている。

本発明に係る流体圧縮機は、吐出弁が１つ以上の曲率を有する曲面部を備える。このため、直線的に構成される吐出弁を用いた場合に比べて吐出弁の長さを短くすることができる。このため、直線的に構成される吐出弁を用いた場合に比べてリフト量を一層確保することができ、圧力損失を低減することができる。また、直線的に構成される吐出弁を用いた場合に比べてコンパクト化を図ることができる。

本発明の実施の形態１に係る流体圧縮機１００の縦断面図である。 本発明の実施の形態１に係る流体圧縮機１００の吐出弁２６及び弁押さえ２７を上方から見た投影図である。 本発明の実施の形態１に係る流体圧縮機１００の吐出弁２６が吐出ポート１ｆを閉塞及び開放している状態を示す側面図である。 本発明の実施の形態２に係る流体圧縮機１００の吐出弁２６及び弁押さえ２７を上方から見た投影図である。 本発明の実施の形態２に係る流体圧縮機１００の吐出弁２６が吐出ポート１ｆを閉塞及び開放している状態を示す側面図である。 本発明の実施の形態３に係る流体圧縮機１００の吐出弁２６及び弁押さえ２７を上方から見た投影図である。 本発明の実施の形態３に係る流体圧縮機１００の吐出弁２６が吐出ポート１ｆを閉塞及び開放している状態を示す側面図である。 本発明の実施の形態４に係る流体圧縮機１００の吐出弁２６及び弁押さえ２７を上方から見た投影図である。 本発明の実施の形態４に係る流体圧縮機１００の吐出弁２６が吐出ポート１ｆを閉塞及び開放している状態を示す側面図である。

以下、本発明に係る流体圧縮機１００の一例であるスクロール圧縮機について説明する。以下で説明する構成、動作等は、一例であり、本発明に係る流体圧縮機１００は、そのような構成、動作等に限定されない。また、各図において、同一又は類似する部材又は部分には同一の符号を付している。また、細かい構造については、適宜図示を簡略化又は省略している。また、重複又は類似する説明については、適宜簡略化又は省略している。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る流体圧縮機１００の縦断面図である。図１に示されるように、流体圧縮機１００は、固定スクロール１と、揺動スクロール２と、フレーム３と、主軸受４と、揺動軸受５と、スラストプレート６と、オルダムリング７と、電動機ロータ８と、電動機ステータ９と、主軸（クランク軸）１０と、偏心軸部１０ａと、ポンプ軸１０ｂと、油穴１０ｃと、ピポッド部１０ｄ，１０ｅと、スライダ１１と、スリーブ１２と、上側バランスウェイト部１３と、下側バランスウェイト部１４と、サブフレーム１５と、副軸受１６と、オイルポンプ１８と、油溜め１９と、密閉容器中２０ａと、密閉容器下２０ｂと、密閉容器上２０ｃと、シール２４，２５と、吐出弁２６と、弁押さえ２７、ボルト２８と、を備える。

固定スクロール１は、鏡板１ａと、鏡板１ａから起立する第１渦巻部１ｂと、を有する。固定スクロール１には、吐出ポート１ｆが設けられている。吐出ポート１ｆは、固定スクロール１の渦巻を構成しない面（固定スクロール１の上方に位置する面）のほぼ中央に設けられる。シール２４は、固定スクロール１の第１渦巻部１ｂの先端面に設けられている。

揺動スクロール２は、鏡板２ａと、鏡板２ａから起立する第２渦巻部２ｂと、を有する。揺動スクロール２は、オルダムリング７のキー部（図示省略）を収容する。シール２５は、揺動スクロール２の第２渦巻部２ｂの先端面に設けられている。第２渦巻部２ｂの巻方向は、第１渦巻部１ｂの巻方向とは逆向きになっている。

固定スクロール１及び揺動スクロール２が、流体圧縮機１００の圧縮機構を構成している。揺動スクロール２が揺動運動すると、揺動スクロール２には遠心力が発生し、揺動スクロール２が、主軸１０の偏心軸部１０ａとスライダ１１内のスライド面１１ａのスライド可能範囲内でスライドし、揺動スクロール２の第２渦巻部２ｂと固定スクロール１の第１渦巻部１ｂが接触して噛み合わせられることで圧縮室２３が形成される。

フレーム３は、固定スクロール１を固定するものであり、密閉容器２０に固定される。フレーム３は、主軸１０の回転を支持する主軸受４を有する。主軸受４は、例えば、フレーム３の中心に設けられている。揺動軸受５は、例えば、揺動スクロール２の鏡板２ａの背面中央に設けられている。スラストプレート６は、揺動スクロール２を軸方向に支承するスラスト軸受となるものである。スラストプレート６は、フレーム３のスラスト軸受部に設けられている。オルダムリング７は、揺動スクロール２の自転を防止し揺動運動を与えるものである。電動機ロータ８及び電動機ステータ９は電動機を構成するものである。

主軸１０は、電動機により回転駆動される軸であり、例えば、フレーム３の中心に設けられている。偏心軸部１０ａは、スライダ１１が主軸１０に対して偏心するように主軸１０の上部に設けられたスライダ装着軸である。偏心軸部１０ａには、ピポッド部１０ｄが設けられている。ポンプ軸１０ｂは、オイルポンプ１８に回転力を伝達するものであり、主軸１０と一体成形されている。また、主軸１０の中央にはポンプ軸１０ｂ下端から主軸１０の上端まで貫通する油穴１０ｃが設けられている。

スライダ１１は、揺動スクロール２を公転運動させるために揺動スクロール２を支承するものである。スリーブ１２は、偏心軸部１０ａの近傍に設けられ、主軸受４と主軸１０を円滑に回転運動させるためのものである。上側バランスウェイト部１３及び下側バランスウェイト部１４は、主軸１０の偏心軸部１０ａにより揺動運動を行う揺動スクロール２と主軸１０の回転中心に対してアンバランスを相殺するためのものである。

サブフレーム１５は、密閉容器２０内において固定され、偏心軸部１０ａの下方に設けられる。サブフレーム１５の中央には軸受収納部１５ａが形成されている。サブフレーム１５には、容積型のオイルポンプ１８が設けられている。軸受収納部１５ａには、副軸受１６の外輪が圧入固定される。オイルポンプ１８は、主軸１０の下端側における油穴１０ｃと連通している。

密閉容器中２０ａ、密閉容器下２０ｂ、及び密閉容器上２０ｃは、流体圧縮機１００の各種部材を収容する容器である。密閉容器中２０ａは、その上端部においてフレーム３を固定し、その中間部において電動機ステータ９を支持している。密閉容器中２０ａには、吸入口２１が設けられている。密閉容器下２０ｂの底部には油溜め１９が設けられている。油溜め１９は、密閉容器中２０ａ、密閉容器下２０ｂ、及び密閉容器上２０ｃ内に吸入された比較的温度の低い冷媒が流入する空間に位置している。油溜め１９は、各軸受を潤滑する潤滑油で満ちている。密閉容器上２０ｃには、吐出口２２が設けられている。密閉容器中２０ａ、密閉容器下２０ｂ、及び密閉容器上２０ｃを組み合わせたときの形状は、例えば円筒形状である。

以後、密閉容器中２０ａ、密閉容器下２０ｂ、及び密閉容器上２０ｃを密閉容器２０と総称することがある。なお、密閉容器２０は、３分割ではなく、より小さく又はより多く分割されるように構成されていてもよいし、一体として構成されていてもよい。

吸入口２１は、流体圧縮機１００の吸入側の冷媒配管を流れる冷媒を密閉容器２０の内部に取り込むための開口である。吸入口２１は、フレーム３の吸込ポート、電動機ロータ８、及び電動機ステータ９の近傍に設けられている。吐出口２２は、密閉容器２０の内部で圧縮された冷媒を密閉容器２０の外部に吐出するための開口である。

図２は本発明の実施の形態１に係る流体圧縮機１００の吐出弁２６及び弁押さえ２７を上方から見た投影図である。図２に示されるように、吐出弁２６は、１つ以上の曲率を有する曲面部２６ａを備えた弁体である。具体的には、吐出弁２６は、例えば、Ｕ字状又は略Ｕ字状に形成され、固定スクロール１の上方に位置する面に固定されている。吐出弁２６は、例えば、弾性に優れたバルブ鋼やステンレス鋼で構成される。吐出弁２６の一端には、閉塞部２６ａ１が設けられる。閉塞部２６ａ１は、吐出ポート１ｆを閉塞可能な形状を有する。閉塞部２６ａ１は、曲面部２６ａの幅方向外側に膨出する形状を有する。吐出弁２６の他端は、ボルト２８で圧縮機構（例えば固定スクロール１）に固定される。吐出弁２６の上方には弁押さえ２７が設けられる。

なお、以後の説明において、吐出ポート１ｆを閉塞するように設けられる吐出弁２６の一端を、吐出弁２６の自由端と称することがある。また、以後の説明において、ボルト２８で固定スクロール１に固定される吐出弁２６の他端を、吐出弁２６の固定端と称することがある。

図２に示されるように、弁押さえ２７は、例えば、吐出弁２６を平面視したときの形状と略同形状となっており、例えば、Ｕ字状又は略Ｕ字状に構成される。弁押さえ２７は、例えば、弁押さえ２７の平面視における外周が、吐出弁２６の平面視における外周よりも外側に位置するような形状となっており、例えば、吐出弁２６の上面全体を覆うような形状となっている。弁押さえ２７は、吐出弁２６のリフト量を決定するように成形されている。例えば、弁押さえ２７の高さが、吐出弁２６のリフト量を規定する。

弁押さえ２７は、例えば、高強度で高靭性の統制を持った材料で構成されている。これにより、仮に、吐出弁２６が吐出ポート１ｆを開放して反り上がって弁押さえ２７に衝突したり、弁押さえ２７が冷媒ガスの噴流する荷重を受けたとしても、弁押さえ２７が損傷する可能性を低減できる。ここで例えば、「高強度で高靭性の統制を持った材料」とは、例えばステンレスである。

吐出弁２６が吐出ポート１ｆを閉塞した状態で、吐出弁２６と弁押さえ２７とは離間している。吐出弁２６が吐出ポート１ｆを開放した状態で、吐出弁２６と弁押さえ２７とは離間又は当接している。吐出弁２６と弁押さえ２７とが当接することで、吐出弁２６のリフト量は制限される。

なお、以後の説明において、吐出弁２６の自由端の上方に位置する弁押さえ２７の一端を、弁押さえ２７の自由端と称することがある。また、以後の説明において、吐出弁２６の固定端の上方に位置する弁押さえ２７の他端を、弁押さえ２７の固定端と称することがある。

また、弁押さえ２７の固定端から弁押さえ２７の自由端まで滑らかな曲率となるように弁押さえ２７を構成してもよい。これにより、吐出弁２６が吐出ポート１ｆを開放した状態で、吐出弁２６が弁押さえ２７に密着しやすくなる。

また、吐出弁２６にコーティングや窒化処理を施してもよい。このようにすれば、吐出弁２６が、固定スクロール１や弁押さえ２７と衝突しても摩耗しにくくなる。

図３は本発明の実施の形態１に係る流体圧縮機１００の吐出弁２６が吐出ポート１ｆを閉塞及び開放している状態を示す側面図である。図３（ａ）は本発明の実施の形態１に係る流体圧縮機１００の吐出弁２６が吐出ポート１ｆを閉塞している状態を示す側面図である。図３（ｂ）は本発明の実施の形態１に係る流体圧縮機１００の吐出弁２６が吐出ポート１ｆを開放している状態を示す側面図である。

密閉容器２０内を流れる流体が圧縮室２３において圧縮される前においては、図３（ａ）に示されるように、吐出弁２６は吐出ポート１ｆを閉塞している。一方、密閉容器２０内を流れる流体が圧縮室２３において圧縮された後においては、圧縮室２３において圧縮された流体が吐出ポート１ｆを通過し、図３（ｂ）に示されるように、吐出弁２６は、弁押さえ２７の曲率に沿って反り、吐出ポート１ｆを開放する。

なお、弁押さえ２７の曲率は、吐出弁２６に発生する応力が吐出弁２６材の許容応力以下になるように決定されている。また、弁押さえ２７の形状に応じて決定されるリフト量は、吐出ポート１ｆから流出する圧縮されたガスの抵抗をできるだけ小さくなるように、前述の曲率の範囲内で大きくなるように設定される。

以下に、実施の形態１に係る流体圧縮機１００の動作について説明する。
電源が電動機ステータ９に印加されると、主軸１０が電動機ロータ８によって回転駆動され、その回転力が、偏心軸部１０ａを収納しているスライダ１１を介して揺動軸受５内に伝わり、揺動スクロール２へ伝えられる。このとき、オルダムリング７が、揺動スクロール２のオルダム溝（図示省略）と、フレーム３のオルダム溝（図示省略）と、の間で往復運動することで、揺動スクロール２の自転が抑制され、揺動スクロール２は揺動運動を行う。

フレーム３及びサブフレーム１５が密閉容器２０内に固定されたときの精度ばらつきや部品個々の精度ばらつきによって、主軸受４と副軸受１６との軸芯ずれが生じる。また、主軸１０のたわみも加わり、主軸受４と主軸１０、副軸受１６と主軸１０は必ずしも平行にはならない。このため、スリーブ１２は、主軸受４内の摺動面を平行にするために、主軸１０と主軸受４との間に収容されている。したがって、例えば、主軸受４と副軸受１６との軸芯ずれが生じ、主軸１０が主軸受４に対して傾斜したとき、主軸１０のピポッド部１０ｅがスリーブ１２の内周面に接触し、ピポッド部１０ｅが主軸１０の傾斜を吸収する。これにより、スリーブ１２の外周は、常時平行に主軸受４と摺動する。

また、揺動スクロール２の遠心力の荷重及び冷媒を圧縮するために発生する半径方向の荷重は、主軸１０の偏心軸部１０ａに加わり、偏心軸部１０ａがたわむことで、揺動軸受５の内側に対し、必ずしも平行にはならなくなる。このため、スライダ１１は、揺動軸受５内の摺動面を平行にするために、主軸１０の偏心軸部１０ａと揺動軸受５の間に収容されている。したがって、例えば、偏心軸部１０ａがたわみ、偏心軸部１０ａが揺動軸受５に対して傾斜したとき、ピポッド部１０ｄはスライダ１１のスライダ面（図示省略）に接触し、ピポッド部１０ｄが偏心軸部１０ａの傾きを吸収する。これにより、スライダ１１の外周は、常時平行に揺動軸受５と摺動する。

以下に、冷媒及び冷凍機油の流れについて説明する。
冷媒回路中の冷媒は、吸入口２１を介して密閉容器２０内に導入され、フレーム３の吸込ポート（図示省略）を通じて圧縮室２３に流入する。また、オイルポンプ１８によって吸い上げられた潤滑油は、主軸１０の油穴１０ｃを介して各摺動箇所に供給され、圧縮室２３に流入する。ここで、上述の各摺動箇所は、例えば、以下の（１）〜（７）である。

（１）揺動スクロール２の鏡板２ａとスラストプレート６との間。
（２）固定スクロール１の第１渦巻部１ｂの側面と揺動スクロール２の第２渦巻部２ｂの側面との間。
（３）固定スクロール１のシール２４と揺動スクロール２の鏡板２ａの歯底面のうち隣接する第２渦巻部２ｂ間の歯底面との間。
（４）揺動スクロール２のシール２５と固定スクロール１の鏡板１ａの歯底面のうち第１渦巻部１ｂ間の歯底面との間。
（５）オルダムリング７の爪部とフレーム３に設けられた溝との間。
（６）オルダムリング７の爪部と揺動スクロール２の鏡板２ａに設けられた溝との間。
（７）揺動軸受５とスライダ１１の外周面との間、主軸受４とスリーブ１２の外周面との間。

潤滑油は、揺動スクロール２の鏡板２ａとスラストプレート６との間を潤滑し、揺動スクロール２の鏡板２ａのうち第２渦巻部２ｂが設けられる面に漏れる。揺動スクロール２の鏡板２ａのうち第２渦巻部２ｂが設けられる面に漏れた潤滑油は、フレーム３の吸込ポートから流入する冷媒と共に圧縮室２３に流入する。圧縮室２３に流入した潤滑油は、例えば、以下の（ａ）〜（ｃ）のような摺動箇所において利用される。

（ａ）固定スクロール１の第１渦巻部１ｂの側面と揺動スクロール２の第２渦巻部２ｂの側面との間。
（ｂ）固定スクロール１のシール２４と揺動スクロール２の鏡板２ａの歯底面のうち隣接する第２渦巻部２ｂ間の歯底面との間。
（ｃ）揺動スクロール２のシール２５と固定スクロール１の鏡板１ａの歯底面のうち隣接する第１渦巻部１ｂ間の歯底面との間。

上述した（ａ）〜（ｃ）のような摺動箇所においては、摺動に伴い温度上昇する。ここで、摺動に伴い温度上昇する摺動箇所は、密閉容器２０内に吸入された比較的温度が低い冷媒が流入する空間に位置している。このため、摺動に伴い温度上昇した摺動箇所は、密閉容器２０内に吸入された冷媒によって冷却される。また、電動機ロータ８、電動機ステータ９等についても、密閉容器２０内に吸入された比較的温度の低い冷媒によって冷却される。また、油溜め１９において各摺動部を潤滑した冷凍機油についても、密閉容器２０内に吸入された比較的温度の低い冷媒によって冷却される。

一方、電源が電動機ステータ９に印加されると、主軸１０が電動機ロータ８と共に回転駆動される。電源としては例えば、５０Ｈｚや６０Ｈｚの一般商用電源が使用される。なお、冷媒循環量を可変にするために、６００ｒｐｍ〜１５０００ｒｐｍの範囲で駆動回転数を変化させて駆動させることができるインバータ電源も使用される。

主軸１０が回転駆動されると、偏心軸部１０ａが共に回転する。偏心軸部１０ａは、揺動軸受５内で回転する。また、揺動スクロール２は、オルダムリング７によって自転が規制されている。このため、偏心軸部１０ａの旋回運動のみが、揺動スクロール２へ伝達される。揺動スクロール２が旋回運動することで、圧縮室２３に流入した冷媒及び潤滑油は、固定スクロール１及び揺動スクロール２の中心側へ移動する。圧縮室２３に流入した冷媒及び潤滑油は、圧縮室２３が形状を変化させて体積を小さくすることで、圧縮される。このとき、圧縮された冷媒によって、固定スクロール１及び揺動スクロール２には、軸方向に離れようとする荷重が働く。その荷重は、スラストプレート６で構成される軸受によって、揺動スクロール２の鏡板２ａの第２渦巻部２ｂが設けられた面の裏面から支えられる。

圧縮室２３で圧縮された冷媒及び潤滑油は、吐出ポート１ｆを通過することで、吐出弁２６を上方に押し上げる。これにより、吐出弁２６は吐出ポート１ｆを開放する。このとき、吐出弁２６は、冷媒の噴流によって弁押さえ２７の形状に沿うように弾性変形する。そして、吐出ポート１ｆを通過した冷媒及び潤滑油は、密閉容器２０内の高圧部、吐出口２２を順に通過して密閉容器２０の外部に吐出される。吐出口２２を通過して密閉容器２０の外部に吐出された冷媒及び潤滑油は、冷媒回路（図示省略）内を通って吸入口２１を再び通過し、密閉容器２０内に流入する。

なお、流体圧縮機１００が停止しているとき、吐出弁２６は、自身の弾性力によって吐出ポート１ｆを閉塞するが、吐出ポート１Ｆの上流と下流の圧力差がある場合は、その圧力差も加わり吐出弁２６は閉塞部２６ａ１に押し付けられ閉塞している。また、流体圧縮機１００を運転しているとき、吐出弁２６の上流側と下流側との圧力差次第では、吐出弁２６は吐出ポート１ｆを閉塞し開口する動作を繰り返す場合がある。

以上のように、本実施の形態１に係る流体圧縮機１００は、Ｕ字状又は略Ｕ字状に形成された吐出弁２６を備える。このため、弁押さえ２７の固定端から自由端までの長さを長くすることができる。したがって、吐出弁２６の曲率を大きくし且つリフト量を大きくすることができる。特に、図２のように吐出弁２６を構成した場合には、同じ長さ（スペース）で、約２倍のリフト量を持った吐出弁２６を得ることができる。これにより、圧力損失を低減し且つコンパクトな流体圧縮機１００を得ることができる。

なお、本実施の形態１において、密閉容器２０の円筒の径は、モータのサイズや圧力に対する強度で決定される。したがって、密閉容器２０内に収めることを考慮して、吐出弁２６のリフト量の最適化設計が可能になり、吐出弁２６付近における圧力損失を低減できる。

このように圧力損失を低減できるため、流速が大きくなり圧力損失が大きくなるＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ冷媒などの炭素の二重結合を含む冷媒、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ冷媒などの炭素の二重結合を含む冷媒を３０％以上含む混合冷媒、吐出温度が上がりやすく運転上制限を設ける必要があったＨＦＯ−１１２３冷媒を７０％以下の割合で混合した混合冷媒、Ｒ３２冷媒およびＲ３２冷媒を５１％以上含む混合冷媒を使用しても、大幅にコストアップすることがない。

なお、流体圧縮機１００に用いられる流体は、特定の流体に限定されるものではない。ここで、流体として冷媒を用いる場合には、オゾン層破壊係数がゼロであるＨＦＣ系のＲ３２冷媒やＲ３２冷媒を５１％以上含む混合冷媒を用いることで、一層効果を発揮することができる。これは、オゾン層破壊係数がゼロであるＨＦＣ系のＲ３２冷媒やＲ３２冷媒を５１％以上含む混合冷媒は、圧力が上昇しやすく、これに伴い温度も上昇しやすいためである。

「Ｒ３２冷媒を５１％以上含む混合冷媒」とは、例えば、オゾン層破壊係数がゼロであるＨＦＣ冷媒や、冷媒組成中に炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素や、炭化水素が、Ｒ３２と混合された冷媒を指す。「オゾン層破壊係数がゼロであるＨＦＣ冷媒」とは、例えばＲ１２５やＲ１６１を指す。「炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素」とは、例えば、ＨＦＯ−１１２３、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ、ＨＦＯ−１２４３ｚｆ等の、オゾン層破壊係数がゼロであり、地球温暖化係数ＧＷＰの小さいフロン系低ＧＷＰ冷媒を指す。「炭化水素」とは、例えば、自然冷媒であるプロパンやプロピレン等を指す。

また、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ、ＨＦＯ−１２４３ｚｆ等のフロン系低ＧＷＰ冷媒は、ＨＦＣ系冷媒を使用する場合と比べて、冷媒流量がおおよそ２〜２．５倍になる。したがって、吐出弁２６のリフト量が小さくなると圧力損失が大きくなる。これに対して、本実施の形態１においては、リフト量を大きく構成できるため、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ、ＨＦＯ−１２４３ｚｆ等を用いる場合に特に効果が大きくなる。なお、このことは、例えば、自然冷媒であるプロパンやプロピレン等の炭化水素を用いる場合においても同様である。

なお、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ、ＨＦＯ−１２４３ｚｆ等のフロン系低ＧＷＰ冷媒を３０％以上含む混合冷媒を用いてもよい。フロン系低ＧＷＰ冷媒と混合されるのは、例えばオゾン層破壊係数がゼロであるＨＦＣ冷媒である。ここで、ＨＦＣ冷媒は例えば、Ｒ３２やＲ１２５やＲ１６１である。また、ＨＦＯ−１１２３冷媒を７０％以下の割合で混合した混合冷媒を用いても同様である。ＨＦＯ−１１２３冷媒を７０％以下の割合で混合される冷媒は、「炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素」、Ｒ３２を含む「オゾン層破壊係数がゼロであるＨＦＣ冷媒」である。

実施の形態２．
本実施の形態２は、実施の形態１とは異なり、吐出弁２６を螺旋状にし、弁押さえ２７を螺旋状にしたものである。

図４は本発明の実施の形態２に係る流体圧縮機１００の吐出弁２６及び弁押さえ２７を上方から見た投影図である。図４に示されるように、吐出弁２６は、螺旋状又は略螺旋状に形成されている。吐出弁２６の自由端には、閉塞部２６ａ１が設けられている。閉塞部２６ａ１は、吐出ポート１ｆを閉塞可能な形状を有する。閉塞部２６ａ１は、例えば、曲面部２６ａの幅方向外側に膨出する形状を有する。吐出弁２６の固定端は、ボルト２８で固定スクロール１に固定される。吐出弁２６の上方には弁押さえ２７が設けられる。

図４に示されるように、弁押さえ２７は、例えば吐出弁２６の平面視における形状と略同形状となっており、例えば、螺旋状又は略螺旋状に構成される。弁押さえ２７は、例えば、弁押さえ２７の平面視における外周が、吐出弁２６の平面視における外周よりも外側に位置するような形状となっており、例えば、吐出弁２６の上面全体を覆うような形状となっている。弁押さえ２７は、弁押さえ２７の中心（弁押さえ２７の自由端）に向かって緩やかに傾斜する形状になっている。

図５は本発明の実施の形態２に係る流体圧縮機１００の吐出弁２６が吐出ポート１ｆを閉塞及び開放している状態を示す側面図である。図５（ａ）は、本発明の実施の形態２に係る流体圧縮機１００の吐出弁２６が吐出ポート１ｆを閉塞している状態を示す側面図である。図５（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る流体圧縮機１００の吐出弁２６が吐出ポート１ｆを開放している状態を示す側面図である。

密閉容器２０内を流れる流体が圧縮室２３において圧縮される前においては、図５（ａ）に示されるように、吐出弁２６は吐出ポート１ｆを閉塞している。一方、密閉容器２０内を流れる流体が圧縮室２３において圧縮された後においては、圧縮室２３において圧縮された流体が吐出ポート１ｆを通過し、図５（ｂ）に示されるように、吐出弁２６は、弁押さえ２７の曲率に沿って反り、吐出ポート１ｆを開放する。

以上のように、本実施の形態２に係る流体圧縮機１００は、螺旋状又は略螺旋状に形成されている吐出弁２６を備える。このため、吐出弁２６の固定端から吐出弁２６の自由端までの長さを長くすることできる。したがって、曲率を大きくし且つリフト量を大きくすることが可能になる。これにより、圧力損失を低減し且つコンパクトな流体圧縮機１００を得ることができる。

実施の形態３．
本実施の形態３においては、実施の形態１とは異なり、吐出弁２６が、曲面部２６ａと、舌部２６ｂと、接続部２６ｃと、を有し、弁押さえ２７を平面視において矩形状にしたものである。

図６は本発明の実施の形態３に係る流体圧縮機１００の吐出弁２６及び弁押さえ２７を上方から見た投影図である。図６に示されるように、吐出弁２６は、例えば、曲面部２６ａと、舌部２６ｂと、及び接続部２６ｃと、を備え、中空の領域を含む部材である。

曲面部２６ａは、例えば環状に形成されている。舌部２６ｂは、曲面部２６ａの内面のうち対向する内面から内方に突出する部位である。接続部２６ｃは、曲面部２６ａの内面のうち対向する内面を接続する部位である。接続部２６ｃは、曲面部２６ａの直径方向に縦断するように設けられる。接続部２６ｃの例えば中央には、閉塞部２６ｃ１が設けられている。閉塞部２６ｃ１は、吐出ポート１ｆを閉塞可能な形状を有している。閉塞部２６ｃ１は、例えば、接続部２６ｃの幅方向外側に膨出する形状を有する。閉塞部２６ｃ１は、各舌部２６ｂの突出方向に位置している。なお、舌部２６ｂが設けられる曲面部２６ａの内面と、接続部２６ｃが接続する曲面部２６ａの内面と、は異なる面であり、例えば各々９０度異なるように位置している。

弁押さえ２７は、吐出ポート１ｆを閉塞可能な平面を覆うように配置され、吐出弁２６及び弁押さえ２７は、２本のボルト２８を用いて固定スクロール１に固定されている。吐出弁２６が吐出ポート１ｆを開放すると、吐出弁２６は弁押さえ２７の底面までリフトする。

図７は本発明の実施の形態３に係る流体圧縮機１００の吐出弁２６が吐出ポート１ｆを閉塞及び開放している状態を示す側面図である。図７（ａ）は本発明の実施の形態３に係る流体圧縮機１００の吐出弁２６が吐出ポート１ｆを閉塞している状態を示す側面図である。図７（ｂ）は本発明の実施の形態３に係る流体圧縮機１００の吐出弁２６が吐出ポート１ｆを開放している状態を示す側面図である。

図７に示されるように、弁押さえ２７は、一対の脚部２７ａと、天面部２７ｂと、を備える。一対の脚部２７ａは、例えば、上下方向に延びるように設けられ、互いに平行になっている。一方の脚部２７ａは、一方の舌部２６ｂの上方に設けられる。他方の脚部２７ａは、他方の舌部２６ｂの上方に設けられる。天面部２７ｂは、一対の脚部２７ａの上端を接続するように設けられている。天面部２７ｂの長手方向の両側には、ボルト２８が挿通される貫通孔（図示省略）が設けられている。吐出弁２６及び弁押さえ２７は、ボルト２８を用いて固定スクロール１に固定される。

密閉容器２０内を流れる流体が圧縮室２３において圧縮される前においては、図７（ａ）に示されるように、吐出弁２６は吐出ポート１ｆを閉塞している。一方、密閉容器２０内を流れる流体が圧縮室２３において圧縮された後においては、圧縮室２３において圧縮された流体が吐出ポート１ｆを通過し、図７（ｂ）に示されるように、吐出弁２６の閉塞部２６ｃ１は、弁押さえ２７の天面部２７ｂで規制されるまで反りあがり、吐出ポート１ｆを開放する。

以上のように、本実施の形態３に係る流体圧縮機１００は、曲面部２６ａと、舌部２６ｂと、接続部２６ｃと、を有する吐出弁２６を備える。このため、舌部２６ｂから閉塞部２６ｃ１までの長さを長くすることできる。したがって、吐出弁２６の曲率を大きくし且つリフト量を大きくすることができる。これにより、圧力損失を低減し且つコンパクトな流体圧縮機１００を得ることができる。また、吐出弁２６及び弁押さえ２７は、２本のボルト２８を用いて圧縮機構に固定されるため、ボルト２８を締め付けるときに位置決めする必要がなくなる。このため、弁押さえ２７は、閉塞部２６ｃ１のリフト量を管理できればよく、吐出弁２６は様々な方向に撓むため、吐出弁２６に加わる曲率を小さくすることなく、吐出弁２６のリフト量を大きくすることができる。

実施の形態４．
本実施の形態４においては、実施の形態１とは異なり、吐出弁２６が、曲面部２６ａと、舌部２６ｂと、を有し、弁押さえ２７の形状を矩形状にしたものである。

図８は本発明の実施の形態４に係る流体圧縮機１００の吐出弁２６及び弁押さえ２７を上方から見た投影図である。図８に示されるように、吐出弁２６は、例えば、曲面部２６ａと、舌部２６ｂと、を備える中空の領域を含む部材である。吐出弁２６は、例えば、曲率方向に対して線対称に構成されている。吐出弁２６は、例えば、舌部２６ｂの幅方向の中心を通る直線を基準軸として軸対称な形状となっている。

曲面部２６ａは、例えば環状に形成されている。曲面部２６ａは、吐出ポート１ｆを閉塞する閉塞部２６ａ１を有している。舌部２６ｂは、曲面部２６ａの内面のうち対向する内面から内方に突出する部位である。舌部２６ｂの先端にはボルト２８で固定される部位が設けられている。閉塞部２６ａ１は、舌部２６ｂの突出方向に位置しており、曲面部２６ａの内面側及び外面側に膨出する形状を有している。

弁押さえ２７は、吐出ポート１ｆを閉塞可能な平面を覆うように配置された、平面視において矩形状の部材である。吐出弁２６及び弁押さえ２７は、例えば、ボルト２８で固定スクロール１に固定されている。吐出弁２６が吐出ポート１ｆを開放すると、吐出弁２６は、弁押さえ２７の形状に沿って弁押さえ２７の底面までリフトする。

図９は本発明の実施の形態４に係る流体圧縮機１００の吐出弁２６が開口している状態を示す側面図である。図９（ａ）は本発明の実施の形態４に係る流体圧縮機１００の吐出弁２６が吐出ポート１ｆを閉塞している状態を示す側面図である。図９（ｂ）は本発明の実施の形態４に係る流体圧縮機１００の吐出弁２６が吐出ポート１ｆを開放している状態を示す側面図である。

図９に示されるように、弁押さえ２７は、舌部２６ｂから閉塞部２６ａ１に向かって徐々に高さが高くなるように構成されている。また、弁押さえ２７は、舌部２６ｂから閉塞部２６ａ１に向かう方向とは反対方向に向かって徐々に高さが高くなるように構成されている。

密閉容器２０内を流れる流体が圧縮室２３において圧縮される前においては、図９（ａ）に示されるように、吐出弁２６は吐出ポート１ｆを閉塞している。一方、密閉容器２０内を流れる流体が圧縮室２３において圧縮された後においては、圧縮室２３において圧縮された流体が吐出ポート１ｆを通過し、図９（ｂ）に示されるように、吐出弁２６は、弁押さえ２７の曲率に沿って反り、吐出ポート１ｆを開放する。

以上のように、本実施の形態４に係る流体圧縮機１００は、曲面部２６ａと、舌部２６ｂと、を有する吐出弁２６を備える。このため、舌部２６ｂから閉塞部２６ａ１までの長さを長くすることできる。これにより、圧力損失を低減し且つコンパクトな流体圧縮機１００を得ることができる。そして、吐出弁２６は、曲率方向に対して線対称に構成されているため、リフト時にねじられることがなく、ねじれによる応力の増加を抑制できる。また、吐出弁２６は、舌部２６ｂの幅方向の中心を通る線を基準軸として軸対称な形状となっているため、リフト時の姿勢が左右均等になる。したがって、ねじれによる不安定さを排除でき、ねじり剛性を設計上考慮する必要がなくなる。また、吐出弁２６及び弁押さえ２７は、１本のボルト２８を用いて固定スクロール１に固定されるため、部品点数を減らしコストダウンすることができる。

また、本発明は、圧縮室において圧縮された流体を圧縮室の下方に排出する流体圧縮機にも適用することができる。この場合には、本発明と同様に吐出弁及び弁押さえを流体圧縮機の下方に設け、圧縮室から排出される流体の量を制限するとよい。このように構成すれば、本発明と同様に、吐出弁における圧力損失を低減し且つコンパクトな流体圧縮機を得ることができる。

１ 固定スクロール、１ａ 鏡板、１ｂ 第１渦巻部、１ｆ 吐出ポート、２ 揺動スクロール、２ａ 鏡板、２ｂ 第２渦巻部、３ フレーム、４ 主軸受、５ 揺動軸受、６ スラストプレート、７ オルダムリング、８ 電動機ロータ、９ 電動機ステータ、１０ 主軸、１０ａ 偏心軸部、１０ｂ ポンプ軸、１０ｃ 油穴、１０ｄ，１０ｅ ピポッド部、１１ スライダ、１１ａ スライダ面、１２ スリーブ、１３ 上側バランスウェイト部、１４ 下側バランスウェイト部、１５ サブフレーム、１５ａ 軸受収納部、１６ 副軸受、１８ オイルポンプ、１９ 油溜め、２０ 密閉容器、２０ａ 密閉容器中、２０ｂ 密閉容器下、２０ｃ 密閉容器上、２１ 吸込口、２２ 吐出口、２３ 圧縮室、２４，２５ シール、２６ 吐出弁、２６ａ 曲面部、２６ａ１ 閉塞部、２６ｂ 舌部、２６ｃ 接続部、２６ｃ１ 閉塞部、２７ 弁押さえ、２７ａ 脚部、２７ｂ 天面部、２８ ボルト、１００ 流体圧縮機。

Claims (9)

1. 吸入口が形成された密閉容器と、
   前記吸入口を通じて前記密閉容器内に流入する流体が圧縮される圧縮室を有する圧縮機構と、
   前記圧縮室で圧縮された流体を通す吐出ポートと、
   前記吐出ポートを開閉する吐出弁と、
   前記吐出弁のリフト量を制限する弁押さえと、を備え、
   前記吐出弁は、
   １つ以上の曲率を有し、環状に形成された曲面部と、
   前記圧縮機構に固定され、前記曲面部の内面から内方に突出する舌部と、を備え、
   前記舌部の突出方向に位置する前記曲面部は、前記吐出ポートの上部に設けられ、
   前記吐出弁が前記吐出ポートを閉塞したとき、前記弁押さえと前記吐出弁とは離間しており、
   前記弁押さえは、前記舌部において前記吐出弁とともに前記圧縮機構に固定されており、
   前記弁押さえは、前記舌部から前記吐出ポートに向かって高さが高くなるように構成されているとともに、前記舌部から前記吐出ポートに向かう方向とは反対方向に向かって高さが高くなるように構成されている流体圧縮機。
2. 吸入口が形成された密閉容器と、
   前記吸入口を通じて前記密閉容器内に流入する流体が圧縮される圧縮室を有する圧縮機構と、
   前記圧縮室で圧縮された流体を通す吐出ポートと、
   前記吐出ポートを開閉する吐出弁と、
   前記吐出弁のリフト量を制限する弁押さえと、を備え、
   前記吐出弁は、１つ以上の曲率を有する曲面部を備え、
   前記曲面部は環状に形成されており、
   前記吐出弁は、
   前記圧縮機構に固定され、前記曲面部の内面のうち対向する内面から各々内方に突出する一対の舌部と、
   前記曲面部の内面のうち対向する内面を接続する接続部と、を有し、
   各前記舌部は、前記接続部によって接続される内面とは異なる内面から内方に突出しており、
   前記吐出弁が前記吐出ポートを閉塞したとき、前記弁押さえと前記吐出弁とは離間しており、
   前記弁押さえは、一対の脚部と、天面部と、を備え、
   一方の前記脚部は、一方の前記舌部とともに前記圧縮機構に固定され、他方の前記脚部は、他方の前記舌部とともに前記圧縮機構に固定されており、
   前記天面部は、前記一対の脚部に接続され、少なくとも一部が前記吐出ポートの上方に設けられている流体圧縮機。
3. 各前記舌部は、前記圧縮機構に固定されており、
   各前記舌部の突出方向に位置する前記接続部は、前記吐出ポートの上部に設けられている
   請求項２に記載の流体圧縮機。
4. 第１渦巻部を有する固定スクロールと、
   前記第１渦巻部とは巻方向が逆向きの第２渦巻部を有する揺動スクロールと、を備え、
   前記圧縮室は、
   前記第１渦巻部と前記第２渦巻部とが噛み合うように前記固定スクロールと前記揺動スクロールとを組み合わせることにより形成される
   請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の流体圧縮機。
5. 前記密閉容器には、前記吐出ポートから流出した冷媒を通す吐出口が形成されている
   請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の流体圧縮機。
6. 前記流体は、
   Ｒ３２冷媒又は前記Ｒ３２冷媒を５１％以上含む混合冷媒である
   請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の流体圧縮機。
7. 前記流体は、
   ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、ＨＦＯ−１２３４ｚｅ冷媒の炭素の二重結合を含む冷媒を単体又は３０％以上の割合で含む混合冷媒である
   請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の流体圧縮機。
8. 前記流体は、
   炭素の二重結合を含むＨＦＯ−１１２３冷媒を７０％以下の割合で含む混合冷媒である
   請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の流体圧縮機。
9. 前記流体が、前記Ｒ３２冷媒を５１％以上含む混合冷媒である場合において、
   前記Ｒ３２冷媒以外を構成する冷媒は、
   Ｒ１２５及びＲ１６１の少なくとも何れか、
   ＨＦＯ１２３４ｙｆ、ＨＦＯ１２３４ｚｅ、及びＨＦＯ１２４３ｚｆの少なくとも何れか、又は
   プロパン及びプロピレンの少なくとも何れかである
   請求項６に記載の流体圧縮機。

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