JP2006342810A - 圧力調整弁装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加工コストが安く、部品点数の少ない圧力調整弁装置を提供する。
【解決手段】この発明に係る圧力調整弁装置は、圧力調整弁前流路と、この圧力調整弁前流路に連通する圧力調整弁収納空間と、この圧力調整弁収納空間に設けられ、圧力調整バネで付勢されて第１の圧力の圧力調整弁前流路と第２の圧力の圧力調整弁収納空間との連通を制御する圧力調整弁と、圧力調整弁収納空間の内周に部分的に圧入され、圧力調整バネを押える圧力調整バネ押さえとを備えたことを特徴とする。
【選択図】図５

Description

この発明は、冷凍空調機器に使用されるスクロール圧縮機に関するものである。

図７，８は、出願人が出願した特願平１０−３３０７７５号における従来のスクロール圧縮機を示す図で、図７はスクロール圧縮機の縦断面図、図８はスクロール圧縮機の中間圧調整弁周辺の説明図である。
図において、１は固定スクロールであり、外周部はガイドフレーム１５にボルト（図示せず）によって締結されている。台板部１ａの一方の面（図７において下側）には板状渦巻歯１ｂが形成されている。固定スクロール１の側面には、吸入管１０ａが密閉容器１０を貫通して圧入されと共に、吐出パイプ１０ｂが密閉容器１０に圧入されている。

２は揺動スクロールであり、台板部２ａの上面には固定スクロール１の板状渦巻歯１ｂと実質的に同一形状の板状渦巻歯２ｂが設けられており、幾何学的に圧縮室１ｄを形成している。台板２ａの板状渦巻歯２ｂと反対側の面の中心部には中空円筒のボス部２ｆが形成されており、主軸４上端の揺動軸部４ｂと回転自在に係合されている。

コンプライアントフレーム３はその外周部に設けられた上下２つの円筒面３ｄ，３ｅを、ガイドフレーム１５の内周部に設けた円筒面１５ａ，１５ｂにより半径方向に支持されており、その中心部にはモータ７により回転駆動される主軸４を半径方向に支持する主軸受け３ｃおよび副主軸受け３ｈが形成されている。

また、コンプライアントフレーム３には、中間圧調整弁収納空間３ｐも形成されており、この中間圧調整弁収納空間３ｐの一端（図８において下側）は中間圧調整弁前流路３ｊを介してボス部外部空間２ｈに連通すると共に他端（図８において上側）は、中間圧調整弁後流路３ｎを介して台板外部空間２ｉに連通する。

また、この中間圧調整弁収納空間３ｐには、その下部に往復運動自在に中間圧調整弁３ｌが、その上部には中間圧調整中間圧調整バネ押さえ３ｔがコンプライアントフレーム３に固着されて収納されており、これら中間圧調整弁３ｌと中間圧調整中間圧調整バネ押さえ３ｔとには中間圧調整バネ３ｍが自然長より縮められて収納されている。

密閉容器１０底部の冷凍機油１０ｅは、差圧により主軸４を軸方向に貫通する中空空間４ｇを通り揺動軸受け部２ｇに導かれる。この揺動軸受け部２ｇの絞り作用によって中間圧力となった冷凍機油１０ｅは、揺動スクロール２とコンプライアントフレーム３によって囲まれた空間（ボス部空間）２ｈを満たし、この空間２ｈと低圧雰囲気空間を連絡する中間圧調整弁３ｌを経由して低圧空間に導かれ、低圧の冷媒ガスとともに圧縮室１ｄに吸入される。

圧縮行程により冷凍機油１０ｅは高圧の冷媒ガスとともに吐出ポート１ｆから密閉容器１０内に開放され、ここで冷媒ガスと分離されて、再び密閉容器１０底部に戻る。

また、ボス部空間２ｈは、中間圧調整バネ３ｍのバネ力と中間圧調整弁前流路３ｊの断面積とで決定される差圧を維持し、低圧雰囲気空間より、この差圧分だけ高い中間圧に設定される。このため、揺動スクロール２に働く下向きの力は、この中間圧により、一部キャンセルされ、スラスト力の軽減を図ることが可能となる。
特開平１１−１０７９３８号公報 特開平１１−８２３５２号公報 特開昭６１−１１８５８０号公報 特開平１−２５３５８１号公報 特開平５−１８７３７０号公報

しかしながら、中間圧調整弁３ｌは、軸方向に配置されているため、中間圧調整弁前流路３ｊおよび、中間圧調整弁後流路３ｎの加工が困難であり、さらに、中間圧調整バネ押さえ３ｔがスラスト軸受け３ａ側に面してしまうため、スラスト面積の縮小によるスラスト軸受け３ａの摩耗あるいは焼き付きという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、スクロール圧縮機の中間圧調整弁を径方向に配置して一方向のみの機械加工とし、機械加工コストを大幅に低減することを目的とする。
また、スラスト軸受けの摩耗および焼き付きを解消することを目的とする。
また、コンプライアントフレームに接線方向の機械加工を不要とし、機械加工コストを大幅に低減することを目的とする。

この発明に係る圧力調整弁装置は、圧力調整弁前流路と、この圧力調整弁前流路に連通する圧力調整弁収納空間と、この圧力調整弁収納空間に設けられ、圧力調整バネで付勢されて第１の圧力の圧力調整弁前流路と第２の圧力の圧力調整弁収納空間との連通を制御する圧力調整弁と、圧力調整弁収納空間の内周に部分的に圧入され、圧力調整バネを押える圧力調整バネ押さえとを備えたことを特徴とする。

この発明に係る圧力調整弁装置は、上記構成により、加工コストの低減、部品点数の低減が可能となる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１〜４は実施の形態１を示す図で、図１はスクロール圧縮機の縦断面図、図２は主要箇所の部分縦断面図、図３は主要箇所の斜視図、図４は主要箇所の部分縦断面図である。
図において、１は固定スクロールであり、その外周部はガイドフレーム１５にボルト（図示せず）によって締結されている。台板部１ａの一方の面（図１において下側）には板状渦巻歯１ｂが形成されるとともに、外周部にはオルダム案内溝１ｃがほぼ一直線上に２個形成されている。このオルダム案内溝１ｃにはオルダムリング９の爪９ｃが往復摺動自在に係合されている。
さらに、固定スクロール１の側面には、吸入冷媒が通る吸入管１０ａが密閉容器１０を貫通して圧入されている。

２は揺動スクロールであり、台板部２ａの上面には固定スクロール１の板状渦巻歯１ｂと実質的に同一形状の板状渦巻歯２ｂが設けられており、幾何学的に圧縮室１ｄを形成している。台板２ａの板状渦巻歯２ｂと反対側の面の中心部には中空円筒のボス部２ｆが形成されており、主軸４上端の揺動軸部４ｂと回転自在に係合されている。

また、台板２ａの板状渦巻歯２ｂと反対側の面には、コンプライアントフレーム３のスラスト軸受け３ａと圧接摺動可能なスラスト面２ｄが形成されている。揺動スクロール台板２ａの外周部には、固定スクロール１のオルダム案内溝１ｃと９０度の位相差をもつオルダム案内溝２ｅがほぼ一直線上に２ヶ形成されており、このオルダム案内溝２ｅにはオルダムリング９の爪９ａが往復摺動自在に係合されている。また台板部２ａには圧縮室１ｄとスラスト面２ｄを貫通する抽出孔２ｊが設けられ、圧縮途中の冷媒ガスを抽出してスラスト面２ｄに導く構造となっている。

コンプライアントフレーム３はその外周部に設けられた上下２つの円筒面３ｄ，３ｅを、ガイドフレーム１５の内周部に設けた円筒面１５ａ，１５ｂにより半径方向に支持されており、その中心部にはモータ７により回転駆動される主軸４を半径方向に支持する主軸受け３ｃおよび副主軸受け３ｈが形成されている。
また、スラスト軸受け３ａ面内から軸方向に貫通する連絡通路３ｓが設けてあり、そのスラスト軸受け側開口部２ｋは揺動スクロール抽出孔２ｊに対面して配置されている。

抽出孔２ｊのスラスト面側開口部２ｋは、通常運転時にはその描く円軌跡がコンプライアントフレーム３のスラスト軸受け３ａの軸受け面内部に設けた連絡通路の開口部３ｆに収まるように配置されており、揺動スクロール２とコンプライアントフレーム３との密着摺動により、吸入圧力雰囲気空間１ｇへのリークはない構造となっている。

中間圧調整弁とコンプライアントフレーム周辺の構成について、図２〜４により説明する。図において、３ｊは中間圧調整弁前流路、３ｎは中間圧調整弁後流路、３ｌは中間圧調整弁、３ｍは中間圧調整バネ、３ｔは中間圧調整バネ押さえ、３ｕはバネ押さえ固定用ボルト、３ｗはバネ押さえ固定用平坦部である。

コンプライアントフレーム３の中間圧調整弁収納空間３ｐには、中間圧調整弁３ｌ、中間圧調整バネ３ｍを収納し、これらを中間圧調整バネ押さえ３ｔを介してバネ押さえ固定用ボルト３ｕで固定している。
また、コンプライアントフレーム３には、中間圧調整バネ押さえ３ｔとバネ押さえ固定用ボルト３ｕが取り付けやすいよう、バネ押さえ固定用平坦部３ｗが接線方向の機械加工等により形成されている。

ガイドフレーム１５の外周面１５ｇは焼きばめ、もしくは溶接などによって密閉容器１０に固着されているものの、その外周部に設けた切り欠き部１５ｃにより、固定スクロール１の吐出ポート１ｆから吐出される高圧の冷媒ガスをモータ側に設けられた吐出管１０ｂに導く流路は確保されている。またガイドフレーム１５の内周面には、コンプライアントフレーム３の外周面に形成された上下円筒面３ｄ，３ｅと係合する円筒面１５ａ，１５ｂ、およびシール材を収納するシール溝が２カ所設けられており、それぞれシール材１６ａ，１６ｂが設置されている。

これら２つのシール材を用いて密封されたガイドフレーム１５の内周面とコンプライアントフレーム３の外周面からなるフレーム空間１５ｆは、コンプライアントフレーム３の連絡通路３ｓとのみ連通しており、揺動スクロール抽出孔２ｊより供給される圧縮途中の冷媒ガスを封入する構造となっている。

４は主軸であり、その上端部は揺動スクロール２の揺動軸受け２ｃと回転自在に係合する揺動軸４ｂが形成されており、その下側には主軸バランサ４ｅが焼きばめられている。さらにその下にはコンプライアントフレーム３の主軸受け３ｃおよび副主軸受け３ｈと回転自在に係合する主軸部４ｃが形成されている。また主軸４の下側はサブフレーム６の副軸受け６ａと回転自在に係合する副軸部４ｄが形成され、この副軸部４ｄと前述した主軸部４ｃ間にはロータ８が焼きばめられている。

ロータ８の上端面には上バランサ８ａが、下端面には下バランサ８ｂが固定されており、前述した主軸バランサ４ｅとあわせて合計３ヶのバランサにより、静バランスおよび動バランスがとられている。さらに主軸４の下端にはオイルパイプ４ｆが圧入されており、密閉容器１０底部にたまった冷凍機油１０ｅを吸い上げる構造となっている。

密閉容器１０の側面にはガラス端子１０ｆが設置されており、モータ７からのリード線が接合されている。

次に、動作を説明する。
低圧の吸入冷媒は吸入管１０ａから固定スクロール１および揺動スクロール２の板状渦巻歯で形成される圧縮室１ｄに入る。モータ７により駆動される揺動スクロール２は偏芯旋回運動とともに圧縮室１ｄの容積を減少させる。この圧縮行程により吸入冷媒は高圧となり、固定スクロール１の吐出ポート１ｆより密閉容器１０内に吐き出される。なお上記圧縮行程において圧縮途中の中間圧力の冷媒ガスは揺動スクロール２の抽出孔２ｊよりコンプライアントフレーム３の連絡通路３ｓを経て、フレーム空間１５ｆに導かれ、この空間の中間圧力雰囲気を維持する。
高圧となった吐出ガスは密閉容器１０内を高圧雰囲気で満たし、やがて吐出パイプ１０ｂから圧縮機外に放出される。

密閉容器１０底部の冷凍機油１０ｅは、差圧により主軸４を軸方向に貫通する中空空間４ｇを通り揺動軸受け部２ｇに導かれる。この軸受け部の絞り作用によって中間圧力となった冷凍機油１０ｅは、揺動スクロール２とコンプライアントフレーム３によって囲まれた空間（ボス部空間）２ｈを満たし、この空間と低圧雰囲気空間を連絡する中間圧調整弁３ｌを経由して低圧空間に導かれ、低圧の冷媒ガスとともに圧縮室１ｄに吸入される。圧縮行程により冷凍機油１０ｅは高圧の冷媒ガスとともに吐出ポート１ｆから密閉容器１０内に開放され、ここで冷媒ガスと分離されて、再び密閉容器１０底部に戻る。

中間圧調整バネ３ｍのバネ定数で決まるバネ力よりも、中間圧調整弁前流路３ｊの断面積とボス部空間２ｈの圧力と台板外部空間２ｉとの圧力との差圧との積で決まる力が小さい場合は、図２に示す通り中間圧調整弁３ｌは閉じている。
また、中間圧調整バネ３ｍのバネ定数で決まるバネ力よりも、中間圧調整弁前流路３ｊの断面積とボス部空間２ｈの圧力と台板外部空間２ｉとの圧力との差圧との積で決まる力が大きい場合は、図４に示す通り中間圧調整弁３ｌが開き、中間圧調整弁後流路３ｎを介して台板外部空間２ｉに連通する。この中間圧後流路３ｎは、コンプライアントフレーム３のスラスト軸受け３ａの外側に配置され、鋳肌でも機械加工によるものでも連通していればよい。

上記のように、ボス部空間２ｈは、中間圧調整バネ３ｍのバネ定数で決まるバネ力以下のボス部空間２ｈの圧力と台板外部空間２ｉとの圧力との差圧を維持し、低圧雰囲気空間より、この差圧分だけ高い中間圧に設定される。このため、揺動スクロール２に働く下向きの力は、この中間圧により、一部キャンセルされ、スラスト力の軽減をはかることが可能となる。

コンプライアントフレーム３には、圧縮作用により固定スクロール１と揺動スクロール２が軸方向に離れようとするスラストガス力と、ボス部空間２ｈの中間圧力によりコンプライアントフレーム３と揺動スクロール２が離れようとする力の合計が、図中下向きの力として作用する。

一方、圧縮途中の冷媒ガスを導いて中間圧力雰囲気となったフレーム空間１５ｆがコンプライアントフレーム３とガイドフレーム１５を引き離そうとする力と、下部の高圧雰囲気に露出している部分に作用する差圧力の合計が、上向きの力として作用する。

定常運転時においては前述した上向きの力が下向きの力を上回るように設定されており、このためコンプライアントフレーム３は上下２つの嵌合された円筒面３ｄ、３ｅにガイドされて上方に浮上する。揺動スクロール２はコンプライアントフレーム３と密着摺動して同様に浮上し、その板状渦巻歯２ｂを固定スクロール１に接触させて摺動する。

また、起動時や液圧縮時などには前述したスラストガス力が大きくなり、揺動スクロール２はスラスト軸受け３ａを介してコンプライアントフレーム３を下方に強く押し下げるので、揺動スクロール２と固定スクロール１の歯先と歯底には比較的大きな隙間が生じ、圧縮室の異常な圧力上昇は回避される。この動作をリリーフ動作といい、生じる隙間量をリリーフ量という。
リリーフ量はコンプライアントフレーム３とガイドフレーム１５が衝突するまでの距離により管理される。

コンプライアントフレーム３には揺動スクロール２に発生する転覆モーメントの一部または全部が、スラスト軸受け３ａを介して伝達されるものの、主軸受け３ｃから受ける軸受け負荷と、その反作用である２つの合力、すなわちコンプライアントフレーム３とガイドフレーム１５の上下２つの円筒嵌合面３ｄ、３ｅから受ける反力の合力によって生じる偶力が前記転覆モーメントを打ち消すように作用するので、非常に良好な定常運転時追随動作安定性、およびリリーフ動作安定性を有する。

上述の実施の形態によれば、中間圧調整弁前流路３ｊには、径方向からの一方向のみの加工となる。このため、加工コストの低減が可能となり、また、バネ押さえ３ｔをスラスト面側に配置することなく構成されるため、スラスト面積の縮小によるスラスト軸受け３ａの焼き付きなどの問題が起こらない。

この発明の実施の形態に係るスクロール圧縮機は、密閉容器と、この密閉容器内に設けられ、それぞれ台板上の板状渦巻歯が相互間に圧縮室を形成するように噛み合わされた固定スクロールおよび揺動スクロールと、この揺動スクロールを軸方向に支持するコンプライアントフレームと、このコンプライアントフレームを半径方向に支持するガイドフレームと、揺動スクロールとコンプライアントフレームとの間に形成され、吐出圧力から減圧された中間圧力となる揺動スクロール背面空間と、コンプライアントフレームの軸直角方向の径方向に配置され、揺動スクロール背面空間の中間圧力を制御する中間圧調整弁と、を備えたものである。

この発明に係るスクロール圧縮機は、揺動スクロール背面空間の中間圧力を制御する中間圧調整弁をコンプライアントフレームの軸直角方向の径方向に配置したので、一方向のみの機械加工となり、機械加工コストの大幅な低減が可能となる。
また、スラスト軸受けの面積を縮小することなく、中間圧制御弁を設置できるため、スラスト軸受けの摩耗および焼き付き事故を解消する効果がある。

また、中間圧調整弁を付勢するバネと、このバネを押さえるバネ押さえと、を備えたものである。

また、中間圧調整弁を付勢するバネと、このバネを押さえるバネ押さえと、を備えたことにより、簡単な構成でボス部空間を中間圧に設定することができる。

実施の形態２．
図５は実施の形態２を示す図で、中間圧調整弁周辺の構成図である。
図に示すように、中間圧調整バネ押さえ３ｔを全周圧入にせず、例えば、たこ足状の流路を持ったバネ押さえにすることにより、実施の形態１で示したバネ押さえ固定用平坦部３ｗが不要となり、コンプライアントフレーム３に接線方向の機械加工を施すことなく流路を確保することができる。

また、バネ押さえを中間圧調整弁収納空間の内周に部分的に圧入して、冷媒ガスの流路を確保する構成としたものである。

また、バネ押さえを中間圧調整弁収納空間の内周に部分的に圧入して、冷媒ガスの流路を確保する構成としたので、コンプライアントフレームに接線方向の機械加工が不要となり、機械加工コストの大幅な低減が可能となる。
また、スラスト軸受けの面積を縮小することなく、中間圧制御弁を設置できるため、スラスト軸受けの摩耗および焼き付き事故を解消する効果がある。

実施の形態３．
図６は実施の形態３を示す図で、中間圧調整弁周辺の構成図である。
図に示すように、中間圧調整バネ押さえ３ｔを全周圧入とし、例えば、中心に開口部を設け流路を確保することにより、実施の形態２と同様に、コンプライアントフレーム３に接線方向の機械加工を施すことなく流路を確保することができる。

また、バネ押さえを中間圧調整弁収納空間の全周に圧入し、バネ押さえに冷媒ガスの流路となる開口部を設けたものである。

また、バネ押さえを中間圧調整弁収納空間の全周に圧入し、バネ押さえに冷媒ガスの流路となる開口部を設けたので、コンプライアントフレームに接線方向の機械加工が不要となり、機械加工コストの大幅な低減が可能となる。
また、スラスト軸受けの面積を縮小することなく、中間圧制御弁を設置できるため、スラスト軸受けの摩耗および焼き付き事故を解消する効果がある。

実施の形態１を示す図で、スクロール圧縮機の縦断面図である。 実施の形態１を示す図で、スクロール圧縮機の主要箇所の部分縦断面図である。 実施の形態１を示す図で、スクロール圧縮機の主要箇所の斜視図である。 実施の形態１を示す図で、スクロール圧縮機の主要箇所の部分縦断面図である。 実施の形態２を示す図で、スクロール圧縮機の主要箇所の部分縦断面図である。 実施の形態３を示す図で、スクロール圧縮機の主要箇所の部分縦断面図である。 従来のスクロール圧縮機の縦断面図である。 従来のスクロール圧縮機の中間圧調整弁周辺の説明図である。

符号の説明

１ 固定スクロール、１ａ 台板部、１ｂ 板状渦巻歯、１ｃ オルダム案内溝、１ｄ 圧縮室、１ｆ 吐出ポート、１ｇ 吸入圧力雰囲気空間、２ 揺動スクロール、２ａ 台板部、２ｂ 板状渦巻歯、２ｄ スラスト面、２ｅ オルダム案内溝、２ｆ ボス部、２ｇ 揺動軸受け空間、２ｈ ボス部空間、２ｉ 台板外部空間、２ｊ 抽出孔、２ｋ 抽出孔のスラスト面側開口部、３ コンプライアントフレーム、３ａ スラスト軸受け、３ｄ 上側円筒面、３ｅ 下側円筒面、３ｆ 連絡通路ザグリ、３ｇ 絞り部、３ｊ 中間圧調整弁前流路、３ｌ 中間圧調整弁、３ｍ 中間圧調整バネ、３ｎ 中間圧調整弁後流路、３ｐ 中間圧調整弁収納空間、３ｓ 連絡通路、３ｔ 中間圧調整バネ押さえ、３ｕ バネ押さえ固定用ボルト、３ｗ バネ押さえ固定用平坦部、４ 主軸、４ｂ 揺動軸部、４ｃ 主軸部、４ｄ 副軸受け部、４ｅ 主軸バランサ、４ｆ オイルパイプ、４ｇ 中空空間、６ サブフレーム、７ モータ、８ ロータ、８ａ 上バランサ、８ｂ 下バランサ、９ オルダムリング、９ａ 揺動スクロール側爪、 ９ｃ 固定スクロール側爪、１０ 密閉容器、１０ａ 吸入パイプ、１０ｂ 吐出パイプ、１０ｄ 密閉容器内空間、１０ｅ 冷凍機油、１０ｆ ガラス端子、１５ ガイドフレーム、１５ａ 上側円筒面、１５ｂ 下側円筒面、１５ｆ フレーム空間、１５ｇ 外周面、１６ａ 上側シール材、１６ｂ 下側シール材。

Claims (2)

1. 圧力調整弁前流路と、
   この圧力調整弁前流路に連通する圧力調整弁収納空間と、
   この圧力調整弁収納空間に設けられ、圧力調整バネで付勢されて第１の圧力の前記圧力調整弁前流路と第２の圧力の前記圧力調整弁収納空間との連通を制御する圧力調整弁と、
   前記圧力調整弁収納空間の内周に部分的に圧入され、前記圧力調整バネを押える圧力調整バネ押さえとを備えたことを特徴とする圧力調整弁装置。
2. 前記圧力調整バネ押さえを、たこ足状としたことを特徴とする請求項１記載の圧力調整弁装置。

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