JP7366238B2

JP7366238B2 - スクロール圧縮機

Info

Publication number: JP7366238B2
Application number: JP2022510340A
Authority: JP
Inventors: 康助宮前; 功一福原; 修平小山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2020-03-27
Filing date: 2020-03-27
Publication date: 2023-10-20
Anticipated expiration: 2040-03-27
Also published as: CN218542593U; WO2021192238A1; JPWO2021192238A1

Description

本開示は、高低圧逆転が発生した際に圧力を逃がすバイパス機構を採用したスクロール圧縮機に関するものである。

スクロール圧縮機は、吸入管から吸入された冷媒を圧縮機構に形成される圧縮室で圧縮して吐出するものである。運転中は冷媒を吸入する側の空間は吐出する側の空間よりも圧力が低いが、気密試験時や冷媒封入時等に密閉容器内において高低圧の逆転が発生し、フレームが浮き上がる方向に力が作用した結果、フレームがズレることがある。特許文献１では、この課題を解決すべく、圧縮機構で圧縮された高圧冷媒ガスが吐出される高圧空間と吸入圧力雰囲気の低圧空間とを連通する連通孔に設けられた球弁と、球弁の高圧空間への移動を抑制するチャンバーと、で構成されたバイパス機構をスクロール圧縮機に設けている。また、特許文献１の従来技術には、弁を用いたバイパス機構について記載されている。

特開２００５－２６４７５２号公報

しかしながら、球弁を用いたバイパス機構は、鋼球の高圧空間への飛び出しを防ぐために連通孔を覆うようにチャンバーを配置する必要がある。また、弁を用いたバイパス機構では、高低圧の逆転が発生した際の圧力を逃がす能力は孔の直径に依存するが、孔の直径を大きくすると弁体も大きくなってしまう。そのため、例えばインジェクション機構を固定スクロールの台板に設けた際には、弁がインジェクション機構と接触して設けることができない場合があった。

本開示は、上記のような課題を解決するためになされたもので、圧縮機の仕様に関わらずバイパス機構を設けることができ、かつ高低圧逆転時の圧力を十分に逃がすことが可能なスクロール圧縮機を提供することを目的とするものである。

本開示に係るスクロール圧縮機は、シェル内に設けられたメインフレームと、前記メインフレームに支持され、固定スクロールの渦巻状歯と揺動スクロールの渦巻状歯とで形成された圧縮室により、吸入された冷媒を圧縮して吐出する圧縮機構部と、前記固定スクロールに設けられ、吸入側の空間と吐出側の空間とを連通させる第１の連通孔および第２の連通孔と、前記固定スクロールの前記吐出側に設けられ、前記吸入側の圧力が前記吐出側の圧力よりも大きくなったときに前記第１の連通孔を開状態にする第１の弁と、前記固定スクロールの前記吐出側に設けられ、前記吸入側の圧力が前記吐出側の圧力よりも大きくなったときに前記第２の連通孔を開状態にする第２の弁と、前記第１の弁を前記固定スクロールに固定する第１の固定部材と、前記第２の弁を前記固定スクロールに固定し、前記第１の固定部材との間の距離が前記第１の連通孔および前記第２の連通孔間の距離よりも長い第２の固定部材と、を備え、前記第１の連通孔および前記第２の連通孔は、前記渦巻状歯の外端側の端部である渦巻端部から渦巻を延長した領域に対応する前記固定スクロールに設けられている。

本開示によれば、バイパス機構を複数の連通孔、弁および固定部材で構成し、かつ固定スクロールの第１、第２の固定部材間の距離を、第１、第２の連通孔間の距離よりも長くしたため、高低圧逆転時に冷媒を十分に逃がすことが可能な孔の面積を確保しつつ、吐出弁等により固定スクロールのスペースが限られた状態であっても、吐出弁等と複数の弁とが干渉することなく配置することができる。

この発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機について説明するための図である。図１の一点鎖線の領域Ｘの拡大図である。図２において、弁が開状態となったときの図である。固定スクロールを吐出側から見た図である。図３の固定スクロールにおいてバイパス機構を取り除いた図である。固定スクロールを吸入側から見た図である。この発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機について説明するための図である。図７の固定スクロールを吸入側から見た図である。この発明の実施の形態３に係るスクロール圧縮機について説明するための図である。図９において弁を設けた図である。この発明の実施の形態４に係るスクロール圧縮機について説明するための図である。

以下、図面を参照して、この発明の一実施の形態について説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には、同一符号を付して、その説明を適宜省略又は簡略化する。また、各図に記載の構成について、その形状、大きさおよび配置等は、この発明の範囲内で適宜変更することができる。

実施の形態１．
以下、実施の形態１について説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機について説明するための図である。図２は、図１の一点鎖線の領域Ｘの拡大図である。図３は、図２において、弁が開状態となったときの図である。なお、図１においては、メインフレーム、圧縮機構部、駆動機構部などは断面図で示しているが、クランクシャフト等の一部構成は外観図になっている。

スクロール圧縮機は、シェル１と、メインフレーム２と、スラストプレート３と、圧縮機構部４と、駆動機構部５と、サブフレーム６と、クランクシャフト７と、バイパス機構８と、を備えている。この実施の形態１の圧縮機は、クランクシャフト７の中心軸が地面に対して略垂直の状態で使用される、いわゆる縦置型のスクロール圧縮機である。また、駆動機構部５が配置されたシェル１内の空間の圧力がアッパーシェル１２内の吐出空間の圧力よりも低くなる、いわゆる低圧シェル方式のスクロール圧縮機である。

シェル１は、金属などの導電性部材からなる筒状の筐体であり、ミドルシェル１１と、アッパーシェル１２と、ロアシェル１３と、吸入管１４と、吐出管１５と、固定台１６と、を備えている。ミドルシェル１１は、円筒状の管である。アッパーシェル１２は、略半球状の蓋体であり、その一部がミドルシェル１１の上側で溶接等により接続され、ミドルシェル１１の一方の開口を閉じている。ロアシェル１３は、略半球状の底体であり、その一部がミドルシェル１１の下側において、溶接等により接続され、ミドルシェル１１の他方の開口を閉じている。吸入管１４は、冷媒と潤滑油を含む冷媒をシェル１の内部に吸入するための管であり、ミドルシェル１１に形成された孔に一部が挿入された状態で溶接等により接続されている。吐出管１５は、冷媒をシェル１の外部に吐出するための管であり、アッパーシェル１２に設けられた孔に、一部が挿入された状態で溶接等により接続されている。

固定台１６は、シェル１を支える支持台である。固定台１６は複数の脚部を有しており、その脚部をネジ固定することによってスクロール圧縮機を空調室外機の筐体等の他の部材に固定可能になっている。その他、図示していないが、シェル１にはスクロール圧縮機に給電するための給電部が設けられている。

メインフレーム２は、円筒状の金属フレームであり、圧縮機構部４の揺動スクロール４２を揺動自在に保持するとともに、その下部は、クランクシャフト７を支持する軸受として構成される。メインフレーム２は、シェル１の内部、具体的にはミドルシェル１１の上部内周に形成された段差部１１１に載置された状態で、焼嵌め等によりミドルシェル１１に固定されている。メインフレーム２は、中央に上下方向に貫通する空間が形成されているとともに、圧縮機構部４に冷媒を供給するための吸入ポート２１が形成されている。なお、メインフレーム２の下部には、空間内にたまった冷凍機油を排出するための返油管２２が設けられている。また、メインフレーム２の下端側には、後述するバランサ７３を覆うようにバランサカバー２３が設けられている。

スラストプレート３は、スラスト軸受として機能する鋼板系の薄い金属板であり、メインフレーム２に配置され、圧縮機構部４のスラスト荷重を支持する。スラストプレート３は、吸入ポート２１からの冷媒の吸入の妨げないような形状になっている。

圧縮機構部４は、メインフレーム２に支持され、吸入管１４から吸入され、吸入ポート２１を通過した冷媒を圧縮する圧縮機構である。圧縮機構部４は、固定スクロール４１と、揺動スクロール４２と、オルダムリング４３と、吐出弁４４と、を備えており、これらスクロールにより圧縮室４５が形成される。なお、以下では、固定スクロール４１を基準として、その下方側を吸入側、さらにその空間を吸入側空間４６、上方側を吐出側、さらにその空間を吐出側空間４７と定義して説明する。

固定スクロール４１は、鋳鉄等の金属からなり、台板４１１と、渦巻状歯４１２と、吐出ポート４１３と、固定孔４１４、第１の連通孔４１５と、第２の連通孔４１６と、第１の固定孔４１７と、第２の固定孔４１８と、を備えている。台板４１１は、円盤状かつ凸状であり、中央部に位置する位置する円盤部４１１１と、円盤部４１１１の外周付近において、メインフレーム２とボルト締めにより固定される鍔部４１１２とを備えている。渦巻状歯４１２は、台板４１１の円盤部４１１１において一方の面から突出して形成された渦巻状の歯である。吐出ポート４１３は、圧縮室４５で圧縮された冷媒を吐出する孔であり、台板４１１の円盤部４１１１の略中央に、吸入側空間４６と吐出側空間４７とを連通させるように設けられている。固定孔４１４は、吐出ポート４１３の近傍に設けられた孔である。なお、吐出ポート４１３および固定孔４１４は、円盤部４１１１の吐出側の面において渦巻状歯４１２の方向に凹んで形成された凹部４１１３に設けられている。第１の連通孔４１５は、台板４１１の円盤部４１１１の外端付近に設けられ、吸入側空間４６と吐出側空間４７とに連通する孔である。第２の連通孔４１６は、第１の連通孔４１５と同様の孔である。第１の固定孔４１７は、台板４１１の円盤部４１１１における第１の連通孔４１５の近傍に設けられた孔である。なお、第１の連通孔４１５および第１の固定孔４１７は、円盤部４１１１の吐出側の面において渦巻状歯４１２の方向に凹んで形成された凹部４１１４に設けられている。第２の固定孔４１８は、第１の固定孔４１７と同様の孔である。なお、吐出ポート４１３、第１の連通孔４１５および第２の連通孔４１６の周囲の弁座には、弁開閉時の弁座と弁の間の油膜破断抵抗を低減するための円環状の溝が設けられている。

揺動スクロール４２は、アルミニウム等の金属からなり、台板４２１と、渦巻状歯４２２と、筒状部４２３と、オルダム溝４２４と、を備えている。台板４２１は、円盤状のフランジである。渦巻状歯４２２は、台板４２１の一方の面から突出して形成された渦巻状の歯である。筒状部４２３は、台板４２１の他方の面の略中央から突出して形成された円筒である。筒状部４２３の内周面には、後述するブッシュ７５を回転自在に支持する揺動軸受、いわゆるジャーナル軸受が、その中心軸がクランクシャフト７の中心軸と平行になるように設けられている。オルダム溝４２４は、台板４２１の裏面に他方の面に形成された溝である。なお、固定スクロール４１および揺動スクロール４２の歯の先端には、硬質プラスチックからなるチップシールが設けられている。

オルダムリング４３は、揺動スクロール４２が自転することを防止するための部材である。オルダムリング４３は、一方の面と、他方の面にそれぞれ一対のキーを備えており、一方のキーは、揺動スクロール４２のオルダム溝４２４に収容され、他方のキーはメインフレーム２に形成されたキー溝に収容されている。

吐出弁４４は、吐出ポート４１３を開閉する弁であり、吐出ポート４１３と連通する圧縮室４５の冷媒が所定の圧力に達したときに、閉状態から開状態にする。吐出弁４４は、固定スクロール４１の円盤部４１１１の凹部４１１３に配置されており、弁の開度を調整し、弁の根元割れを防ぐための弁押さえ（図示なし）とともに、ねじによって固定孔４１４に共締めされている。

圧縮室４５は、固定スクロール４１の渦巻状歯４１２と揺動スクロール４２の渦巻状歯４２２とで形成されている。より具体的には、圧縮室４５は、固定スクロール４１の渦巻状歯４１２と、揺動スクロール４２の渦巻状歯４２２と、を互いに噛み合わせるとともに、渦巻体の先端、チップシールおよび台板と、でシールすることによって形成される。圧縮室４５は、スクロールの半径方向において、外側から内側へ向かうに従って容積が縮小する複数の圧縮室で構成される。

冷媒は、例えば、組成中に、炭素の二重結合を有するハロゲン化炭化水素、炭素の二重結合を有しないハロゲン化炭化水素、自然冷媒、又は、それらを含む混合物を使用することができる。例えば、Ｒ３２（ＣＨ２Ｆ２）や、Ｒ４１０Ａ（Ｒ３２／Ｒ１２５）を使用することができる。

駆動機構部５は、メインフレーム２より下側に設けられている。駆動機構部５はステータ５１と、ロータ５２と、を備えている。ステータ５１は、例えば電磁鋼板を複数積層してなる鉄心に、絶縁層を介して巻線を巻回してなるリング状の固定子であり、焼き嵌め等によりミドルシェル１１の内壁に固定されている。ロータ５２は、電磁鋼板を複数積層してなる鉄心の内部に永久磁石を内蔵するとともに、中央に上下方向に貫通する貫通穴を有する円筒状の回転子であり、ステータ５１の内部空間に配置されている。

サブフレーム６は、金属製のフレームであり、駆動機構部５の下側に設けられ、焼き嵌めや、溶接等によってミドルシェル１１の内壁に固定されている。サブフレーム６は、副軸受部６１と、オイルポンプ６２と、を備えている。副軸受部６１は、サブフレーム６の中央上側に設けられたボールベアリングである。オイルポンプ６２は、潤滑油を吸い上げるためのポンプであり、サブフレーム６の中央下側に設けられている。

潤滑油は、シェル１の下部のロアシェル１３に貯留されており、オイルポンプ６２で吸い上げられて、クランクシャフト７内を通り、圧縮機構部４等に供給され、機械的に接触するパーツ同士の摩耗低減、摺動部の温度調節、シール性を改善する。潤滑油としては、潤滑特性、電気絶縁性、安定性、冷媒溶解性、低温流動性などに優れるとともに、適度な粘度の油が好適である。例えば、ナフテン系、ポリオールエステル（ＰＯＥ）、ポリビニールエーテル（ＰＶＥ）、ポリアルキレングリコール（ＰＡＧ）の油を使用することができる。

クランクシャフト７は、金属製の棒状部材であり、シェル１の内部に設けられている。クランクシャフト７は、主軸部７１と、偏心軸部７２と、バランサ７３と、通油路７４と、ブッシュ７５と、を備えている。主軸部７１は、クランクシャフト７の主要部を構成する軸であり、ロータ５２の中心の貫通孔に焼嵌め等により固定され、その中心軸がミドルシェル１１の中心軸と一致するように配置されている。偏心軸部７２は、その中心軸が主軸部７１の中心軸に対して偏心するように、主軸部７１における上側に設けられている。バランサ７３は、主軸部７１の外周に設けられ、バランサカバー２３で覆われている。通油路７４は、主軸部７１および偏心軸部７２の内部に、軸方向に沿って上下に貫通して設けられている。ブッシュ７５は、鉄等の金属からなり、偏心軸部７２と、揺動スクロール４２の筒状部４２３とをつなぐとともに、揺動時に生じる荷重のアンバランスを吸収する部材である。

バイパス機構８は、第１のバイパス機構８１と第２のバイパス機構８２とで構成されている。バイパス機構８については、第１のバイパス機構８１は、第１の弁８１１と、第１の弁押さえ８１２と、第１の固定部材８１３と、を備えている。第２のバイパス機構８２は、第２の弁８２１と、第２の弁押さえ８２２と、第２の固定部材８２３と、を備えている。

第１の弁８１１は、固定スクロール４１の円盤部４１１１の凹部４１１４に配置されている。第１の弁８１１は、第１の連通孔４１５を開閉自在であり、吸入側空間４６と吐出側空間４７との圧力関係に応じて、第１の連通孔４１５を図２のように閉じる状態と、図３のように開ける状態と、に可動するリリーフ弁である。第１の弁押さえ８１２は、第１の弁８１１が開状態となった際の弁の開度を調整し、弁の根元割れを防ぐための部材である。そのため、第１の弁押さえ８１２は、第１の弁８１１よりも強度が高くなるように構成されている。具体的には、第１の弁押さえ８１２は、第１の弁８１１よりも厚さが大きかったり、硬い材料からなる。第１の固定部材８１３は、第１の弁８１１および第１の弁押さえ８１２を固定スクロール４１の吐出側に共締めするネジであり、第１の固定孔４１７にねじ込まれる。第２のバイパス機構８２の第２の弁８２１、第２の弁押さえ８２２、第２の固定部材８２３は、それぞれ第１の弁８１１、第１の弁押さえ８１２、第１の固定部材８１３と同様の構造であるので説明は省略する。

第１の連通孔４１５、第１のバイパス機構８１等について、図４～図６を用いてさらに詳しく説明する。図４は、固定スクロールを吸入側から見た図である。図５は、図３の固定スクロールにおいてバイパス機構を取り除いた図である。図６は、固定スクロールを吸入側から見た図である。図３は、固定スクロールを吐出側から見た図である。なお、図４では、便宜上、バイパス機構のうち、第１の弁押さえ８１２、第２の弁押さえ８２２は省略している。

固定スクロール４１を吐出側からみたとき、第１の弁８１１および第２の弁８２１は、吐出弁４４よりも面積が小さく、吐出弁４４の長手方向に沿う中心線Ｌにより二分割される領域のうちの一方の領域に配置されている。また、第１の弁８１１および第２の弁８２１は、第１の固定部材８１３、第２の固定部材８２３によって固定される側に向かうほど弁同士の間隔が広くなる「ハ」の字状に配置されている。すなわち、第１の固定部材８１３と第２の固定部材８２３との間の距離Ｄ１は、第１の連通孔４１５と第２の連通孔４１６との間の距離Ｄ２よりも長くなるように配置されている。吐出弁４４は、固定スクロール４１の円盤部４１１１における吐出弁４４の占める面積が大きく、かつ中央に配置される。一方、吸入側空間４６と吐出側空間４７との圧力関係に応じて開閉するバイパス機構は、十分に圧力を逃がすために比較的大きな連通孔および弁が必要となるが、そのような連通孔および弁を設けることは吐出弁４４によってスペース上困難である。そこで、連通孔を複数（第１の連通孔４１５、第２の連通孔４１６）設けることで十分な総流路面積を確保しながら、それらの弁（第１の弁８１１、第２の弁８２１）の面積を小さくしている。さらに、第１の連通孔４１５と第２の連通孔４１６との間の距離Ｄ２を、第１の固定部材８１３と第２の固定部材８２３との間の距離Ｄ１よりも広げた「ハ」の字状にすることで、第１の弁８１１、第２の弁８２１が吐出弁４４に接触することを避けながら、吐出弁４４によって分割される半分の領域内に収まることを可能にしている。なお、距離Ｄ１は、第１の固定孔４１７と第２の固定孔４１８に置き換えても、得られる作用効果は同等である。

固定スクロール４１を吸入側からみたとき、第１の連通孔４１５、第２の連通孔４１６は、揺動スクロール４２の渦巻状歯４２２の外端側に位置する渦巻端部４２２１から渦巻を延長した領域４２５に対応する固定スクロール４１の円盤部４１１１に設けられている。また、固定スクロール４１の渦巻端部４１２１と揺動スクロール４２の渦巻端部４２２１とを結んだ直線Ａと、直線Ａに対する垂線であって吐出ポート４１３を通る直線Ｂと、で形成される４つの領域を揺動スクロール４２の渦巻端部４２２１から渦巻を延長する方向周りに、それぞれ第１象限、第２象限、第３象限および第４象限としたとき、第１の連通孔４１５、第２の連通孔４１６は、第１象限に設けられている。さらに、第１の連通孔４１５、第２の連通孔４１６は、固定スクロール４１の渦巻状歯４１２の壁に沿うように設けられている。具体的には、第１の連通孔４１５と第２の連通孔４１６とを通る直線Ｃが、渦巻状歯４１２の壁外郭の壁に沿うように、略平行に設けられている。

領域４２５および第１象限は、固定スクロール４１の渦巻状歯４１２と揺動スクロール４２の渦巻状歯４２２とを組み合わせても円盤部４１１１において比較的スペースのある部分であり、かつ圧縮過程のいかなるタイミングでも揺動スクロール４２によって塞がれない位置であるため、第１の連通孔４１５、第２の連通孔４１６を形成する箇所として最適である。ただし、領域４２５および第１象限は比較的スペースがあるといっても大きくはないため、第１の連通孔４１５、第２の連通孔４１６は円盤部４１１１の径方向ではなく、周方向に沿って設けることで、第１の連通孔４１５、第２の連通孔４１６の干渉を回避することが可能となる。なお、第１の連通孔４１５、第２の連通孔４１６は、揺動スクロール４２の渦巻状歯４２２の外端側に位置する渦巻端部４１２１から渦巻を延長した領域４２６に、すなわち第３象限に揺動スクロール４２の渦巻状歯４２２の外側の壁に沿って設けるようにしてもよい。ただし、領域４２５の方が領域４２６よりも広いため、本実施の形態の方がより望ましい。

スクロール圧縮機の動作について説明する。電源装置から給電部の給電端子を介して圧縮機に給電すると、ロータ５２にトルクが発生し、これに伴ってクランクシャフト７が回転する。クランクシャフト７の回転は、偏心軸部７２およびブッシュ７５を介して揺動スクロール４２に伝わる。回転駆動力が伝達された揺動スクロール４２は、オルダムリング４３により自転を規制されるため、固定スクロール４１に対して揺動運動（偏心公転運動）する。なお、揺動スクロール４２の揺動運動により遠心力が発生するが、その遠心力はブッシュ７５やバランサ７３等によって相殺される。

圧縮機構部４において圧縮するための冷媒は、吸入管１４からシェル１の内部に吸入され、メインフレーム２の吸入ポート２１を通って冷媒取込空間に到達する。そして、冷媒は、圧縮機構部４の圧縮室４５に取り込まれ、揺動スクロール４２の偏心公転運動に伴って、外周部から中心方向に移動しながら体積を減じられて圧縮される。圧縮された冷媒は、固定スクロール４１の吐出ポート４１３から吐出弁４４に逆らって吐出され、吐出管１５を介してシェル１の外部に排出される。

ここで、圧縮機が駆動して冷媒を圧縮している場合や、吐出側空間４７の圧力は吸入側空間４６の圧力よりも高くなる。すなわち、吐出側空間４７が高圧空間、吸入側空間４６が低圧空間となるため、第１の弁８１１および第２の弁８２１には吐出側から圧力が作用して、図２のように第１の連通孔４１５および第２の連通孔４１６の吐出側の固定スクロール４１の弁座に密接して閉状態となり、バイパス通路を閉じる。停止時の吐出側空間４７と吸入側空間４６の圧力が等しい均圧した状態でも、第１の弁８１１および第２の弁８２１は閉状態である。この状態では、ミドルシェル１１の段差部１１１に固定されているメインフレーム２には、その段差部１１１に向けて圧力差により押し付けることになるため、組立時の状態を常時保った状態となる。

一方、例えば、冷凍サイクルを構成する冷媒凝縮器の周囲温度が圧縮機の周囲温度より小さい時には、冷媒サイクルにおいて液溜め入り口や吐出管１５の延長先に通常は逆止弁等が配置されていることもあり、吐出側空間４７側は凝縮器周囲温度の影響で圧力が下がり、吸入側空間４６側は圧縮機周囲温度の影響で液溜め内の冷媒が蒸発して圧力が上昇し、吐出側空間４７より吸入側空間４６の方が圧力が高くなる、いわゆる高低圧逆転の状態になる。高低圧逆転の状態は、気密試験時に急激に冷媒ガスを封入する場合にも、一瞬ではあるが発生することがある。このような状態では、図３に示すように、第１の弁８１１および第２の弁８２１を下方から上方に持ち上げる力が働き、第１の弁８１１および第２の弁８２１は第１の連通孔４１５および第２の連通孔４１６の上部の弁座から離れ、吸入側空間４６と吐出側空間４７とのバイパス通路を開くことになる。

このように高低圧逆転の状態になると、急激な逆圧力差が発生し、通常であればメインフレーム２を上方に押し上げようとする力が働いてメインフレーム２がずれ、組立時の軸受の傾き精度が低下したりするところ、第１の連通孔４１５、第２の連通孔４１６および第１のバイパス機構８１、第２のバイパス機構８２によって、メインフレーム２のずれや、組立時の軸受の傾き精度の低下を抑制することができる。

この実施の形態では、シェル１内に設けられたメインフレーム２と、メインフレーム２に支持され、固定スクロール４１の渦巻状歯４１２と揺動スクロール４２の渦巻状歯４２２とで形成された圧縮室４５により、吸入された冷媒を圧縮して吐出する圧縮機構部４と、固定スクロール４１に設けられ、吸入側空間４６と吐出側空間４７とを連通させる第１の連通孔４１５および第２の連通孔４１６と、固定スクロール４１の吐出側に設けられ、吸入側の圧力が吐出側の圧力よりも大きくなったときに第１の連通孔４１５および第２の連通孔４１６をそれぞれ開状態にする第１の弁８１１および第２の弁８１２と、第１の弁８１１を固定スクロール４１に固定する第１の固定部材８１３と、第２の弁８２１を固定スクロール４１に固定し、第１の固定部材８１３との間の距離Ｄ１が第１の連通孔４１５および第２の連通孔４１６の間の距離Ｄ２よりも長い第２の固定部材８２３と、を備える。これにより、高低圧逆転時に冷媒を低圧側から高圧側に十分に逃がすことが可能な孔の流路面積を確保することができるとともに、円盤部４１１１の吐出側のスペースが限られた状態であっても、吐出弁４４等と第１の弁８１１および第２の弁８２１が接触することなく配置することができる。なお、距離Ｄ１と距離Ｄ２は、実施の形態２、３のように、鈍角となるような関係としてもよい。

第１の連通孔４１５および第２の連通孔４１６は、揺動スクロール４２の渦巻状歯４２２の外端側端部である渦巻端部４２２１から渦巻を延長した領域４２５に対応する固定スクロール４１に設けられているため、圧縮機構部４がどのような駆動状態でも第１の連通孔４１５および第２の連通孔４１６が揺動スクロール４２によって塞がれることなく、常に開口が確保され、圧損なく安定して圧力を逃がすことができる。

固定スクロール４１の渦巻端部４１２１と揺動スクロール４２の渦巻端部４２２１とを結んだ直線Ａと、直線Ａに対する垂線であって吐出ポート４１３を通る直線Ｂと、で形成される４つの領域を、揺動スクロール４２の渦巻端部４２２１から渦巻を延長する方向周りに、それぞれ第１象限、第２象限、第３象限および第４象限としたとき、第１の連通孔４１５および第２の連通孔４１６は、第１象限に設けられている。この第１象限は、圧縮機構部４がどのような駆動状態でも揺動スクロール４２が重ならない位置であるため、高低圧逆転時が発生しても第１の連通孔４１５および第２の連通孔４１６が揺動スクロール４２で塞がれることなく、常に開口が確保され、圧損なく安定して圧力を逃がすことができる。

第１の弁８１１および第２の弁８２１は、吐出側空間４７から見たときの面積が吐出弁４４よりも面積が小さいものであり、吐出弁４４の長手方向に沿う中心線Ｌにより二分割される固定スクロール４１の吐出側の領域のうちの一方の領域内に配置されている。高低圧逆転時の圧力を逃がす連通孔を複数で構成したことで、弁も複数になりそれぞれの弁体の大きさが小さくなるため、固定スクロール４１の二分割された領域の一方に収めることができ、弁配置の自由度を高めることができる。

第１の連通孔４１５と第２の連通孔４１６とを結んだ線Ｃが固定スクロール４１の渦巻状歯４１２の壁に沿うように設けられているため、第１の連通孔４１５および第２の連通孔４１６が干渉することなく、高低圧逆転時の圧力を逃すために十分な孔の大きさを限られたスペースに確保することができる。

実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機について説明するための図である。図８は、図７の固定スクロールを吸入側から見た図である。以下の実施の形態等では、図１～図６のスクロール圧縮機と同一の構成を有する部位には同一の符号を付してその説明を省略する。

実施の形態２では、固定スクロール４１Ａは、円盤部４１１１Ａに吸入側空間４６と吐出側空間４７とを連通させる一対の第３の連通孔９１Ａを備えている。第３の連通孔９１Ａは、圧縮過程の圧縮室４５に冷媒をインジェクションするインジェクションポートである。具体的には第３の連通孔９１Ａは、図８に示すように、圧縮室４５のうちの中間の圧力となる中間圧圧縮室に位置するように形成されており、当該圧縮室の冷媒の圧力や温度に応じて、冷凍サイクル途中の冷媒、例えば凝縮器と膨張弁の間から分岐した冷媒をインジェクションするための孔である。第３の連通孔９１Ａへの冷凍サイクル途中の冷媒の供給は、固定スクロール４１Ａの円盤部４１１１Ａに設けられた配管固定孔９２Ａと、一端は配管固定孔９２Ａに挿入固定され、他端はシェル１を介して圧縮機の外部に延び、凝縮器と膨張弁の間から分岐した配管とつながるインジェクション配管（図示なし）と、固定スクロール４１Ａの台板４１１Ａ内に設けられ、配管固定孔９２Ａと第３の連通孔９１Ａとつなぐ横孔（図示なし）と、により行われる。なお、本実施の形態では、第３の連通孔９１Ａは一対設けられているが、孔の数は任意に変更可能である。

固定スクロール４１Ａに第３の連通孔９１Ａや配管固定孔９２Ａを形成すると、円盤部４１１１Ａのスペースはさらに厳しくなる。そこで、第１の連通孔４１５Ａと第１の固定孔４１７Ａとを結ぶ直線Ｄと、第２の連通孔４１６Ａと第２の固定孔４１８Ａとを結ぶ直線Ｅとがなす角度θが鈍角となるように設定している。つまり、中間圧インジェクションポートである第３の連通孔９１Ａは、吐出ポート４１３Ａと、第１の連通孔４１５Ａおよび第２の連通孔４１６Ａとの間に設けられるため、第１の固定孔４１７Ａと第２の固定孔４１８Ａとを円盤部４１１１Ａの円周端付近に設けて、弁の配設方向を円盤部４１１１Ａの円周に沿うように配置することで、弁と吐出弁４４Ａや第３の連通孔９１Ａや配管固定孔９２Ａとの干渉を回避することができる。なお、第１の固定孔４１７Ａと第２の固定孔４１８Ａは、弁を固定するために、それらの孔にそれぞれ挿入接続される固定部材に置き換えてもよい。

実施の形態３．
図９は、本発明の実施の形態３に係るスクロール圧縮機について説明するための図である。図１０は、図９において弁を設けた図である。

実施の形態３では、固定スクロール４１Ｂは、円盤部４１１１Ｂに吸入側空間４６と吐出側空間４７とを連通させる第３の連通孔９３Ｂの吐出側に、開閉自在に設けられた第３の弁９４Ｂをさらに備えている。第３の連通孔９３Ｂは、圧縮過程の圧縮室４５において、冷媒の圧力が予め設定された圧力以下では第３の弁９４Ｂが閉状態、予め設定された圧力以上になったときに第３の弁９４Ｂが開状態となり、冷媒を吐出側に逃がすリリーフポートである。なお、第３の弁９４Ｂは、弁押さえ（図示なし）とともに固定スクロール４１Ｂの円盤部４１１１Ｂに固定される。

第３の連通孔９３Ｂおよび第３の弁９４Ｂを設けると、固定スクロール４１Ａの円盤部４１１１Ａのスペースはさらに厳しくなるが、実施の形態２と同様に第１の連通孔４１５Ｂと第１の固定孔４１７Ｂとを結ぶ直線Ｄと、第２の連通孔４１６Ｂと第２の固定孔４１８Ｂとを結ぶ直線Ｅとがなす角度θが鈍角となるように設定することで、第１の弁８１１Ｂおよび第２の弁８２１Ｂと吐出弁４４Ｂや第３の弁９４Ｂとの干渉を回避することができる。なお、第２の実施の形態のインジェクションポート用の第３の連通孔９１Ａをさらに設けてもよく、この場合であっても干渉を回避することができる。

なお、本発明は、上記実施形態にかかる発明に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、適宜変形が可能である。

例えば、上記実施形態では、第１の連通孔４１５および第２の連通孔４１６は、２つに限らず、３つ以上であってもよい。その場合、弁は連通孔の数だけ設けられる。連通孔の数により、高低圧逆転時に冷媒をリリーフ可能な圧力を調整することができる。

固定スクロール４１Ｃは、図１１のように、台板４１１Ｃの吐出側にチャンバー４１１５Ｃを備えていてもよい。この場合、第１の連通孔４１５Ｃは、台板４１１Ｃおよびチャンバー４１１５Ｃを連通するように形成される。また、チャンバー４１１５Ｃに形成される吐出孔４１１６Ｃは、吐出ポート４１３Ｃと連通するように形成される。

１シェル、１１ミドルシェル、１１１段差部、１２アッパーシェル、１３ロアシェル、１４吸入管、１５吐出管、１６固定台、２メインフレーム、２１吸入ポート、２２返油管、２３バランサカバー、３スラストプレート、４圧縮機構部、４１、４１Ａ、４１Ｂ、４１Ｃ固定スクロール、４１１、４１１Ｃ台板、４１１１、４１１１Ａ、４１１１Ｂ円盤部、４１１２鍔部、４１１３凹部、４１１４凹部、４１１５Ｃチャンバー、４１１６Ｃ吐出孔、４１２渦巻状歯、４１２１渦巻端部、４１３、４１３Ｃ吐出ポート、４１４固定孔、４１５、４１５Ａ、４１５Ｂ、４１５Ｃ第１の連通孔、４１６、４１６Ａ、４１６Ｂ第２の連通孔、４１７、４１７Ａ、４１７Ｂ第１の固定孔、４１８、４１８Ａ、４１８Ｂ第２の固定孔、４２揺動スクロール、４２１台板、４２２渦巻状歯、４２２１渦巻端部、４２３筒状部、４２４オルダム溝、４３オルダムリング、４４、４４Ｂ吐出弁、４５圧縮室、４６吸入側空間、４７吐出側空間、５駆動機構部、５１ステータ、５２ロータ、６サブフレーム、６１副軸受部、６２オイルポンプ、７クランクシャフト、７１主軸部、７２偏心軸部、７３バランサ、７４通油路、７５ブッシュ、８バイパス機構、８１第１のバイパス機構、８１１、８１１Ｂ第１の弁、８１２第１の弁押さえ、８１３第１の固定部材、８２第２のバイパス機構、８２１、８２１Ｂ第２の弁、８２２第２の弁押さえ、８２３第２の固定部材、９１Ａ第３の連通孔、９２Ａ配管固定孔、９３Ｂ第３の連通孔、９４Ｂ第３の弁。

Claims

シェル内に設けられたメインフレームと、
前記メインフレームに支持され、固定スクロールの渦巻状歯と揺動スクロールの渦巻状歯とで形成された圧縮室により、吸入された冷媒を圧縮して吐出する圧縮機構部と、
前記固定スクロールに設けられ、吸入側の空間と吐出側の空間とを連通させる第１の連通孔および第２の連通孔と、
前記固定スクロールの前記吐出側に設けられ、前記吸入側の圧力が前記吐出側の圧力よりも大きくなったときに前記第１の連通孔を開状態にする第１の弁と、
前記固定スクロールの前記吐出側に設けられ、前記吸入側の圧力が前記吐出側の圧力よりも大きくなったときに前記第２の連通孔を開状態にする第２の弁と、
前記第１の弁を前記固定スクロールに固定する第１の固定部材と、
前記第２の弁を前記固定スクロールに固定し、前記第１の固定部材との間の距離が前記第１の連通孔および前記第２の連通孔間の距離よりも長い第２の固定部材と、
を備え、
前記第１の連通孔および前記第２の連通孔は、前記渦巻状歯の外端側の端部である渦巻端部から渦巻を延長した領域に対応する前記固定スクロールに設けられている、
スクロール圧縮機。
前記固定スクロールの前記渦巻端部と前記揺動スクロールの前記渦巻端部とを結んだ直線と、前記直線に対する垂線であって前記固定スクロールに前記吸入側の空間と前記吐出側の空間とを連通させるように設けられ、前記圧縮室で圧縮された前記冷媒を吐出する吐出ポートを通る直線と、で形成される４つの領域を、前記揺動スクロールの前記渦巻端部から渦巻を延長する方向周りに、それぞれ第１象限、第２象限、第３象限および第４象限としたとき、
前記第１の連通孔および前記第２の連通孔は、前記第１象限または前記第３象限に設けられている請求項１に記載のスクロール圧縮機。
前記固定スクロールは、前記吐出ポートを開閉自在に設けられた吐出弁を備え、
前記第１の弁および前記第２の弁は、前記吐出側の空間から見たときの面積が前記吐出弁より面積が小さいものであり、前記吐出弁の長手方向に沿う中心線により二分割される前記固定スクロールの前記吐出側の領域のうちの一方の領域内に配置されている請求項２に記載のスクロール圧縮機。
前記第１の連通孔と前記第２の連通孔は、それらを結んだ線が前記渦巻状歯の壁に沿うように設けられている請求項３に記載のスクロール圧縮機。
前記固定スクロールは、前記吸入側の空間と前記吐出側の空間とを連通させる第３の連通孔を備えており、
前記第１の連通孔と前記第１の固定部材とを結ぶ直線と、前記第２の連通孔と前記第２の固定部材とを結ぶ直線とがなす角度が鈍角である請求項１～請求項４の何れかに記載のスクロール圧縮機。
前記第３の連通孔は、圧縮過程の前記圧縮室に前記冷媒をインジェクションするインジェクションポートである請求項５に記載のスクロール圧縮機。
前記固定スクロールは、前記吐出側に前記第３の連通孔を開閉自在に設けられた第３の弁を備えており、
前記第３の連通孔は、圧縮過程の前記圧縮室において、前記冷媒の圧力が予め設定された圧力以上になったときに前記第３の弁が開状態となり、前記冷媒を前記吐出側に逃がすリリーフポートである請求項５に記載のスクロール圧縮機。