JPH0727076A - スクロール圧縮機の逆止弁装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スクロール圧縮機の逆止弁を簡単な構造でし
かも低騒音で信頼性の高いものにする。 【構成】 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からなる逆止弁４を、固定スクロール１の吐出口
２２に設けた筒２３に入れ、筒２３の出口部に前記円環
４２に対応した逆止弁押え５を設ける。

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３
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１０に示す円板４１の外周に星形に複数の張り
出した脚４５を持つ逆止弁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
逆止弁機構を考案し製品化している。

【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の回転やおどりが発生し、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を吐出口２２を
塞ぐ円板４１と、円板４１と同心の円環４２と、円板４
１と円環４２を連結する数本の梁４３から形成し、固定
スクロール２の吐出口２２に設けた筒２３に入れ、筒２
３の出口部に前記円環４２に対応した逆止弁押え５を設
けたものである。

【００１４】

【作用】本発明は逆止弁４に円環４１を形成し、これに
対応した逆止弁押え５を設けたことにより、運転時の冷
媒の流れにより逆止弁押え５に逆止弁４が押しつけられ
たとき、円環４１が逆止弁押え５に油膜等を介して密着
され、冷媒の流れや逆流により逆止弁４がおどることを
防止することができる。

【００１５】

【実施例】図３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１は本発明の逆止弁４、図４は本発明の
逆止弁押え５の一実施例の平面図である。

【００２０】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。

【００２１】逆止弁押え５の中央には逆止弁４の円環４
２の内径（ｄ１）にほぼ近い径（Ｄ１）が開いている。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】これが本発明の逆止弁４の基本動作であ
る。ここで本発明の特徴をより明確にするため、従来の
星形形状の逆止弁４と対比して動作を述べる。

【００２５】図１０は従来の逆止弁４の実施例であり、
吐出口２２を塞ぐ円板４１の外周に星形の複数個の張り
出した脚４５を持っている。

【００２６】この構造においては運転時の逆止弁押え５
との密着面積は脚４５の先端部のみの小さい面積とな
る。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。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。

【００３１】従来の星形の逆止弁４では密着面積が小さ
いので、この逆圧で容易に逆止弁４が逆止弁押え５から
離れるためこの現象が起こり易い。

【００３２】しかしながら本発明では逆止弁４の円環４
２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。

【００３３】吐出冷媒ガスには一般に冷凍機油が含まれ
ており、この密着部にも冷凍機油が付着する。

【００３４】このような状態で逆圧がかかっても油膜の
密着力により逆止弁４が容易に逆止弁押え５から引き離
されることがない。

【００３５】吐出口２２の圧力ｐはすぐに回復するの
で、油膜の密着力により短時間持ちこたえれば逆止弁４
は逆止弁押え５から離れることなく、運転中逆止弁４は
おどることなく、弁音の発生が防止できる。

【００３６】さらに激しい逆圧が生じ油膜の密着力を打
ち破り逆止弁押え５から逆止弁４が離れおどりが発生し
ても、従来例の星形のように脚４５の先端のように細い
形状で筒２３の内壁をこすることがないので摩耗も生じ
にくい。

【００３７】さらに冷媒の流通経路４４は従来の星形で
は脚部と逆止弁押え５で形づくられる空口となるため、
逆止弁４の状態で流通口が左右均等にならず逆止弁４が
くるくる回転することがおきるが、本発明では流通口が
打ち抜きで形成されるため左右は常に均等で回転運動を
起こすこともない。図５（Ａ）は圧縮機運転中の逆止弁
４に作用する力を示したものであり、逆止弁４を押し戻
す力Ｗは吐出空間２１の圧力Ｐと吐出空間２１の圧力Ｐ
が作用する逆止弁４の面積Ｓとの積と、吐出口２２の圧
力ｐと吐出口２２の圧力ｐの作用する逆止弁４の面積ｓ
の積の差である。

【００３８】つまりＷ＝Ｐ×Ｓ−ｐ×ｓであり、通常運
転時はＷ＜０であるが、冷凍サイクルの負荷が高い高圧
縮比の状態になるとＷ＞０となり逆止弁４は押し戻され
る。

【００３９】図７は本発明の第２項の実施例を示すもの
で、逆止弁４の円環４２の内径をｄ１、逆止弁押え５の
穴の内径をＤ１とすると、ｄ１＞Ｄ１とすることにより
吐出空間２１の圧力Ｐの作用する面積を小さくでき、逆
止弁４が吐出空間２１の圧力Ｐで押し戻されにくくする
ものである。

【００４０】さらに逆止弁４の円環４２が逆止弁押え５
の背部になるため逆流による冷媒ガスの力が逆止弁４を
離す方向にかからないし、密着部の油膜にガスが侵入し
にくいため逆止弁４の安定性は増す。

【００４１】一般に、逆止弁４や逆止弁押え５は打ち抜
き等で作られるため角部が円弧形状となるが、円弧が大
きくなると前述の効果は小さくなる。

【００４２】角部を円弧形状にする場合は、本発明の第
３項のように逆止弁４の円環４２の内径をｄ₁、内径の
角部を半径ｒ₁の円弧とし、逆止弁押え５の内径をＤ₁、
内径の角部を半径Ｒ₁とすると、ｒ₁＜Ｒ₁としかつｄ１
＋２×ｒ₁≧（Ｄ₁＋２×Ｒ₁）とすることにより本発明
の第２項と同等の効果を得ることができる。

【００４３】また筒２３内で逆止弁４がスムーズに上下
するには筒２３の内径Ｄ０と逆止弁４の円環４２の外径
ｄ０との間にクリアランスδが必要である。

【００４４】つまりδ＝Ｄ０−ｄ０＞０であるが、逆止
弁４の板厚ｔがあるため逆止弁４の見かけ上の最大外径
は（ｄ０²＋ｔ²）^0.5となるためδ＝Ｄ０−（ｄ０²＋ｔ
²）^{0 .5}＞０とする必要がある。

【００４５】したがって、Ｄ０＞（ｄ０²＋ｔ²）^0.5と
することにより逆止弁４が筒２３内で傾斜してもひっか
かることがない。図１１はＤ０＜（ｄ０²＋ｔ²）^0.5と
なった場合の逆止弁部分の縦断面図であるが、逆止弁４
の見かけ上の最大外径（対角線）が筒２３の内径より大
きいので、逆止弁４が傾くと筒２３の内壁にあたり、逆
止弁４の上下運動の妨げとなる。

【００４６】なお本実施例では筒２３を固定スクロール
１の上面に取り付けたが、固定スクロール１に穴を開け
て筒２３としても良い。

【００４７】

【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
「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
らなる逆止弁４を、固定スクロール１の吐出口２２に設
けた筒２３に入れ、筒２３の出口部に前記円環４２に対
応した逆止弁押え５を設けた」もので円環部と逆止弁押
え部が密着なため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逆止弁による騒音が防止できるとと
もに、おどった場合にも円環と筒との摩耗をおさえるこ
とができ、信頼性が高く、騒音の低い圧縮機が実現でき
る。

【００４８】さらに、逆止弁４の円環４２の内径をｄ
１、逆止弁押え５の穴の内径をＤ１とすると、ｄ１≧Ｄ
１とすること、逆止弁４の円環４２の内径の角部を半径
ｒ１、逆止弁押え５の内径の角部を半径Ｒ１とすると、
ｒ１＜Ｒ１としかつｄ１＋２×ｒ１≧（Ｄ１＋２×Ｒ
１）とすること、逆止弁４の厚さをｔ、円環４２の外径
をｄ０、筒２３の内径をＤ０とすると、Ｄ０＞（ｄ０²
＋ｔ²）^0.5とすることにより、逆止弁４の安定性はさら
に向上することができるなど種々の効果を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の逆止弁の実施例の平面図

【図２】同スクロール圧縮機の圧縮原理を示す図

【図３】同圧縮機の縦断面図

【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】同逆止弁装置の実施例の縦断面図

【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】逆止弁の従来例の平面図

【図１１】逆止弁機構の従来例の縦断面図

【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 ４４ 流通経路 ４５ 脚 ５８ リード弁 ５９ 弁

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【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から吐出空間２１
   へ排出するスクロール圧縮機において、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からなる逆止弁４
   を、固定スクロール１の吐出口２２に設けた筒２３に入
   れ、筒２３の出口部に前記円環４２に対応した逆止弁押
   え５を設けたことを特徴とするスクロール圧縮機の逆止
   弁装置。
2. 【請求項２】逆止弁４の円環４２の内径をｄ１、逆止弁
   押え５の穴の内径をＤ１とすると、ｄ１≧Ｄ１としたこ
   とを特徴とする請求項１記載のスクロール圧縮機の逆止
   弁装置。
3. 【請求項３】逆止弁４の円環４２の内径をｄ１、内径の
   角部を半径ｒ１の円弧とし、逆止弁押え５の内径を
   Ｄ₁、内径の角部を半径Ｒ１とすると、ｒ１＜Ｒ１とし
   かつｄ１＋２×ｒ１≧（Ｄ１＋２×Ｒ１）としたことを
   特徴とする請求項２記載のスクロール圧縮機の逆止弁装
   置。
4. 【請求項４】逆止弁４の厚さをｔ、円環４２の外径をｄ
   ０、筒２３の内径をＤ０とすると、Ｄ０＞（ｄ０²＋
   ｔ²）^0.5としたことを特徴とした請求項１記載のスクロ
   ール圧縮機の逆止弁装置。