JP2013241847A - スクロール圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、液冷媒、冷凍機油等の液状物が圧縮機内に短時間に大量に流入した際に圧縮機構部の損傷を防止することができるスクロール圧縮機を提供する。
【解決手段】本発明のスクロール圧縮機は、固定スクロール5に対して旋回スクロール6が旋回して圧縮室11で作動流体が圧縮される際に、作動流体を吸入する吸入口5aに対して少なくとも1つのリリース弁装置(リリース穴15a)が作動流体通路(渦巻状ガス通路5b)を介して常に臨むように配置されていることを特徴とする。
【選択図】図1
【解決手段】本発明のスクロール圧縮機は、固定スクロール5に対して旋回スクロール6が旋回して圧縮室11で作動流体が圧縮される際に、作動流体を吸入する吸入口5aに対して少なくとも1つのリリース弁装置(リリース穴15a)が作動流体通路(渦巻状ガス通路5b)を介して常に臨むように配置されていることを特徴とする。
【選択図】図1
Description
本発明は、スクロール圧縮機に関する。
近年、冷凍機、空調機、冷蔵庫等に使用する冷媒として、R32冷媒が着目されている。R32冷媒は、地球温暖化係数(GWP)がルームエアコン等の冷媒として広く使用されているR410aの約1/3程度であり、オゾン破壊係数(ODP)はゼロである。したがって、このR32冷媒によれば、環境負荷の低減に寄与することができる。
従来、R32冷媒を使用した冷媒圧縮機は、特許文献1、特許文献2等に開示されており、これを搭載するルームエアコンは、大掛りな設計変更を必要とせず効率にも優れる。
しかしながら、特許文献1の冷媒圧縮機は、R22、R410a及びR407cのいずれかを冷媒として使用するものと比べて吐出温度が高くなる。具体的には、特許文献1の冷媒圧縮機は、圧縮機効率が同等でR22を使用したものと比べて、吐出温度が19℃程度高くなる。そのため、特許文献1の冷媒圧縮機は、これと比べて吐出温度が低いR22等の冷媒を使用したものよりも部品や冷凍機油が劣化し易く、長期信頼性を確保できない問題がある。特に、冷媒圧縮機に組み込まれる圧縮機モータの減磁力は、吐出温度が高いほど低下し易い傾向にある。
しかしながら、特許文献1の冷媒圧縮機は、R22、R410a及びR407cのいずれかを冷媒として使用するものと比べて吐出温度が高くなる。具体的には、特許文献1の冷媒圧縮機は、圧縮機効率が同等でR22を使用したものと比べて、吐出温度が19℃程度高くなる。そのため、特許文献1の冷媒圧縮機は、これと比べて吐出温度が低いR22等の冷媒を使用したものよりも部品や冷凍機油が劣化し易く、長期信頼性を確保できない問題がある。特に、冷媒圧縮機に組み込まれる圧縮機モータの減磁力は、吐出温度が高いほど低下し易い傾向にある。
これに対して、特許文献2の冷媒圧縮機は、圧縮機吸入側での乾き度を低くすることで、吐出温度が上昇するのを抑制している。ちなみに、R32冷媒は、圧縮機吸入側での乾き度が0.60以上であれば、圧縮機の信頼性が使用可能なレベルとなる。
しかしながら、特許文献2の冷媒圧縮機、中でもスクロール圧縮機の場合には、液冷媒が圧縮される液圧縮が起こり、その際の過負荷によって圧縮機構部が損傷する虞がある。
しかしながら、特許文献2の冷媒圧縮機、中でもスクロール圧縮機の場合には、液冷媒が圧縮される液圧縮が起こり、その際の過負荷によって圧縮機構部が損傷する虞がある。
その一方で、従来、固定スクロール上部の台板に圧縮室と吐出圧室とを連繋するリリース弁装置を備えるスクロール圧縮機が知られている(例えば、特許文献3参照)。
このようなリリース弁装置付きスクロール圧縮機においては、冷媒の圧縮工程の途中で圧縮室内の圧力が吐出圧力以上になると、昇圧したガスや液冷媒は、リリース弁装置のリリース弁が開くことによって、圧縮室内から吐出圧室に排出される構成となっている。
したがって、このリリース弁装置付きスクロール圧縮機によれば、前記のR32冷媒を適用したとしても、前記の圧縮機構部の損傷等を回避することができるようにも考えられる。
このようなリリース弁装置付きスクロール圧縮機においては、冷媒の圧縮工程の途中で圧縮室内の圧力が吐出圧力以上になると、昇圧したガスや液冷媒は、リリース弁装置のリリース弁が開くことによって、圧縮室内から吐出圧室に排出される構成となっている。
したがって、このリリース弁装置付きスクロール圧縮機によれば、前記のR32冷媒を適用したとしても、前記の圧縮機構部の損傷等を回避することができるようにも考えられる。
しかしながら、R32冷媒を使用した従来のリリース弁装置付きスクロール圧縮機(例えば、特許文献3参照)では、前記のように圧縮機吸入側の乾き度を低下させると、液冷媒や冷凍機油といった液状物がこの圧縮機内へ短時間に大量に流入する。そして、流入した大量の液状物は、旋回スクロールのラップ部分で行き詰まり、吸入口より上流のパイプ部にまで滞留することがある。そして、この行き詰った液状物等が圧縮室に流れ込もうとする際の旋回スクロールと固定スクロールとの噛み合い部に掛る過負荷によって、圧縮機構部が損傷する恐れがある。
そこで、本発明の課題は、液冷媒、冷凍機油等の液状物が圧縮機内に短時間に大量に流入する際に圧縮機構部の損傷を防止することができるスクロール圧縮機を提供することにある。
前記課題を解決する本発明のスクロール圧縮機は、固定スクロール及び旋回スクロールを収納する密閉容器と、前記固定スクロールに形成される作動流体の吸入口と前記固定スクロールに形成される作動流体の吐出口とを繋ぐように前記固定スクロールに形成される渦巻状の作動流体通路と、前記固定スクロールと前記旋回スクロールとが噛み合わせられて前記作動流体通路に形成される圧縮室と、前記吐出口を介して前記圧縮室と連通するように前記密閉容器内に設けられる吐出圧室と、前記固定スクロールに配置され、前記作動流体通路の圧力が設定圧力よりも上昇した際に、前記作動流体通路と前記吐出圧室とを連通させるように開路するリリース弁装置と、を備え、前記固定スクロールに対して前記旋回スクロールが旋回して前記圧縮室で作動流体が圧縮される際に、前記吸入口に対して少なくとも1つの前記リリース弁装置が前記作動流体通路を介して常に臨むように配置されていることを特徴とする。
本発明によれば、液冷媒、冷凍機油等の液状物が圧縮機内に短時間に大量に流入した際に圧縮機構部の損傷を防止することができるスクロール圧縮機を提供することができる。
次に、本発明の実施形態について適宜図面を参照しながら説明する。
図1は、図2のI−I断面に対応するスクロール圧縮機の圧縮機構部の横断面図である。図2は、本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の縦断面図である。
図1及び図2に示すように、本実施形態に係るスクロール圧縮機1は、固定スクロール5に対して旋回スクロール6が旋回して圧縮室11で作動流体(本実施形態では、エーテル系又はエステル系冷凍機油を含むR32冷媒を想定している)を圧縮する際に、作動流体の吸入口5aに対して少なくとも1つのリリース弁装置15が常に臨むように配置されていることを特徴とする。ここではスクロール圧縮機1の全体構成について説明した後に、リリース弁装置15及びリリース弁装置15の配置について説明する。
図1は、図2のI−I断面に対応するスクロール圧縮機の圧縮機構部の横断面図である。図2は、本発明の実施形態に係るスクロール圧縮機の縦断面図である。
図1及び図2に示すように、本実施形態に係るスクロール圧縮機1は、固定スクロール5に対して旋回スクロール6が旋回して圧縮室11で作動流体(本実施形態では、エーテル系又はエステル系冷凍機油を含むR32冷媒を想定している)を圧縮する際に、作動流体の吸入口5aに対して少なくとも1つのリリース弁装置15が常に臨むように配置されていることを特徴とする。ここではスクロール圧縮機1の全体構成について説明した後に、リリース弁装置15及びリリース弁装置15の配置について説明する。
(スクロール圧縮機の全体構成)
図2に示すように、スクロール圧縮機1は、高圧チャンバ方式の密閉型スクロール圧縮機で構成され、ルームエアコン等の冷凍サイクルの一部として用いられて広範囲にわたる運転条件の下で使用される。スクロール圧縮機1は、旋回スクロール6、及び固定スクロール5を有する圧縮機構部3と、この圧縮機構部3を駆動する電動機4と、圧縮機構部3及び電動機4を収納した筒状縦長の密閉容器2とを備えている。なお、圧縮機構部3は、密閉容器2内の上部に配置され、電動機4は、密閉容器2内の下部に配置されている。そして、密閉容器2内の底部には、冷凍機油13が貯留されている。
図2に示すように、スクロール圧縮機1は、高圧チャンバ方式の密閉型スクロール圧縮機で構成され、ルームエアコン等の冷凍サイクルの一部として用いられて広範囲にわたる運転条件の下で使用される。スクロール圧縮機1は、旋回スクロール6、及び固定スクロール5を有する圧縮機構部3と、この圧縮機構部3を駆動する電動機4と、圧縮機構部3及び電動機4を収納した筒状縦長の密閉容器2とを備えている。なお、圧縮機構部3は、密閉容器2内の上部に配置され、電動機4は、密閉容器2内の下部に配置されている。そして、密閉容器2内の底部には、冷凍機油13が貯留されている。
密閉容器2は、円筒状のケース2aに蓋チャンバ2bと底チャンバ2cが上下に溶接されて構成されている。蓋チャンバ2bには、吸入管2dが設けられている。符号8は、逆流防止弁である。ケース2aの側面には、排出管2eが設けられている。密閉容器2の内部は吐出圧室2fとなる。
吸入管2dは、密閉容器2をその上面部から貫通して圧縮機構部3の吸入側に冷媒ガスを導くためのものである。排出管2eは、密閉容器2内の吐出圧室2fに連通するように側面に接続されている。
吸入管2dは、密閉容器2をその上面部から貫通して圧縮機構部3の吸入側に冷媒ガスを導くためのものである。排出管2eは、密閉容器2内の吐出圧室2fに連通するように側面に接続されている。
圧縮機構部3は、台板5d上に渦巻状の固定スクロールラップ5cが立設された固定スクロール5と、台板6d上に渦巻状の旋回スクロールラップ6aが立設された旋回スクロール6と、固定スクロール5に締結部材等で一体化されて旋回スクロール6を支持するフレーム9とを備えて構成されている。
なお、図2中、符号11は、固定スクロールラップ5cと旋回スクロールラップ6aとの間に形成される、後に詳しく説明する作動流体の圧縮室であり、符号5eは、圧縮室11で圧縮された作動流体を吐出圧室2fに吐出させる吐出口である。
なお、図2中、符号11は、固定スクロールラップ5cと旋回スクロールラップ6aとの間に形成される、後に詳しく説明する作動流体の圧縮室であり、符号5eは、圧縮室11で圧縮された作動流体を吐出圧室2fに吐出させる吐出口である。
固定スクロール5には、図1に示すように、吸入口5aと吐出圧室2f(図2参照)に通じる渦巻状ガス通路5b(渦巻状の作動流体通路)が設けられており、この渦巻状ガス通路5bは固定スクロールラップ5cによって渦巻状をなす。この固定スクロール5に対向して略円盤状に形成された前記の旋回スクロール6(図2参照)が旋回自在に配置されている。前記したように、旋回スクロール6の上面に設けられた旋回スクロールラップ6aは、固定スクロールラップ5cと噛み合うように配置されている。
固定スクロールラップ5cと旋回スクロールラップ6aとの間には、固定スクロールラップ5cに対して旋回する旋回スクロールラップ6aの位置に応じて圧縮室11が形成されることとなる。
そして、本実施形態での圧縮室11は、旋回スクロールラップ6aの外周側と内周側とに形成される。
そして、本実施形態での圧縮室11は、旋回スクロールラップ6aの外周側と内周側とに形成される。
図3(a)は、旋回スクロールのラップの外周側で固定スクロールとの間に形成される圧縮室を示す模式図、図3(b)は、旋回スクロールのラップの内周側で固定スクロールとの間に形成される圧縮室を示す模式図である。
本実施形態での圧縮室11は、図3(a)に示すように、旋回スクロールラップ6aの外周側で固定スクロール5との間に形成されると共に、図3(b)に示すように、旋回スクロールラップ6aの内周側で固定スクロール5との間に形成される。
なお、固定スクロール5の中央側には吐出口5eが形成され、前記の吸入口5aは、固定スクロール5の外周側に形成される。
本実施形態での圧縮室11は、図3(a)に示すように、旋回スクロールラップ6aの外周側で固定スクロール5との間に形成されると共に、図3(b)に示すように、旋回スクロールラップ6aの内周側で固定スクロール5との間に形成される。
なお、固定スクロール5の中央側には吐出口5eが形成され、前記の吸入口5aは、固定スクロール5の外周側に形成される。
また、本実施形態では、旋回スクロールラップ6aの外周側に形成される圧縮室11(図3(a)参照)の作動流体の閉込み容積は、旋回スクロールラップ6aの内周側に形成される圧縮室11(図3(b)参照)の作動流体の閉込み容積よりも大きい。
このような本実施形態に係るスクロール圧縮機1(図2参照)によれば、吸入口5aから吸い込んだ作動流体を吐出口5eに吐出するまでの間に効率よく圧縮することができる。
このような本実施形態に係るスクロール圧縮機1(図2参照)によれば、吸入口5aから吸い込んだ作動流体を吐出口5eに吐出するまでの間に効率よく圧縮することができる。
再び図2に戻って、固定スクロール5は、ボルトB1によってフレーム9に固定され、フレーム9はその外周側が溶接によって密閉容器2の内壁面に固定されている。そして、固定スクロール5には、後に詳しく説明するリリース弁装置15が設けられている。フレーム9には、クランク軸7を回転自在に支持する主軸受9aを備えている。旋回スクロール6の下面側に、クランク軸7の偏心部7bが連結されている。
旋回スクロール6の下面側とフレーム9との間には、オルダムリング12が配置されており、オルダムリング12は、旋回スクロール6の下面側に形成された溝とフレーム9に形成された溝に装着されている。また、このオルダムリング12は、クランク軸7の偏心部7bの偏心回転を受けて旋回スクロール6が自転することなく公転運動をさせる働きをする。
電動機4は、固定子4a及び回転子4bを備えている。固定子4aは密閉容器2に圧入等により締結されている。回転子4bは固定子4a内に回転可能に配置されている。電動機4は、回転子4bに固定されたクランク軸7を介して旋回スクロール6を旋回運動させるようになっている。
クランク軸7は、主軸部7aと、前記の偏心部7bとを備えて構成されており、フレーム9に設けた主軸受9aと下軸受17とで支持されている。偏心部7bはクランク軸7の主軸部7aに対して偏心して一体に形成されており、旋回スクロール6の背面に設けた旋回軸受(図示省略)に嵌合されている。クランク軸7は電動機4の駆動によって駆動され、偏心部7bはクランク軸7の主軸部7aに対して偏心回転運動をし、旋回スクロール6を駆動させるようになっている。また、クランク軸7は、主軸受9a、下軸受17及び旋回軸受(図示省略)へ冷凍機油13を導く給油通路7cがその内部に設けられ、かつ電動機4側の軸端に冷凍機油13を吸い上げて給油通路7cに導く給油管7dが装着されている。
旋回スクロール6の背面側とフレーム9との間には、吸入管2dの圧力と吐出圧室2fの圧力の中間の圧力となる中間圧室14が形成されている。この中間圧室14は、密閉容器2内の冷凍機油13を圧縮機構部3の摺動部に供給する経路途中に形成されている。ちなみに、密閉容器2の底部に貯留される冷凍機油13は、この中間圧室14と吐出圧室2fとの圧力差によってクランク軸7の中心部に形成された給油通路7cを介して主軸受9a等に供給される。
このようなスクロール圧縮機1においては、電動機4の回転子4bを回転することによりクランク軸7を介して旋回スクロール6を旋回運動する。これにより、吸入管2dから吸入された作動流体は、逆流防止弁8及び吸入口5a(図1参照)を経由して渦巻状ガス通路5b(図1参照)に送り込まれる。この渦巻状ガス通路5bには、図1に示すように、固定スクロールラップ5cと旋回スクロールラップ6aとの間に前記の圧縮室11が形成される。
旋回スクロール6が自転することなく固定スクロール5に対して公転運動することで、図1に示す吸込み室10には、吸入口5aから作動流体が吸い込まれる。その一方で、図1に示す圧縮室11は、この旋回スクロールラップ6aの公転運動に伴って中央の吐出口5e寄りに近づいていく。
圧縮室11は、中央の吐出口5eに近づくほど、圧縮室11の容積を減少させる。つまり、圧縮室11の作動流体は圧縮される。そして、中央の吐出口5eに臨む位置まで移動した圧縮室11は、圧縮した作動流体を、吐出口5eを介して密閉容器2内の吐出圧室2f(図2参照)に吐出する。この吐出された作動流体は、フレーム9(図2参照)の外周に設けられた通路を通り下方に導かれ、電動機4(図2参照)を冷却した後、排出管2e(図2参照)から密閉容器2(図2参照)の外部の冷凍サイクル内に送り出される。
その一方で、図1に示す渦巻状ガス流路5bの吸込み室10は、旋回スクロールラップ6aの公転運動によって作動流体を吸い込んだ後に、作動流体を固定スクロールラップ5cと旋回スクロールラップ6aとの間に閉じ込めるようにして圧縮室11を形成する。そして、圧縮室11に閉じ込められた作動流体は、前記したように、圧縮されて中央の吐出口5eに吐出される。
なお、図1中、符号15aは、リリース弁装置15(図2参照)の後記するリリース穴である。
なお、図1中、符号15aは、リリース弁装置15(図2参照)の後記するリリース穴である。
(リリース弁装置)
次に、リリース弁装置15について説明する。図4は、図2のスクロール圧縮機の固定スクロールの平面図である。
図4に示すように、リリース弁装置15は、圧縮機構部3(図2参照)に形成される複数の圧縮室11(図1参照)に対応して固定スクロール5の複数個所に設置されている。このようなリリース弁装置15は、圧縮室11の内の圧力が設定圧力よりも大きくなった際に、圧縮室11から吐出圧室2f(図2参照)に作動流体を吐出させるためのものである。
なお、図4中、符号5eは、吐出口であり、符号16は、後記するリテーナである。
次に、リリース弁装置15について説明する。図4は、図2のスクロール圧縮機の固定スクロールの平面図である。
図4に示すように、リリース弁装置15は、圧縮機構部3(図2参照)に形成される複数の圧縮室11(図1参照)に対応して固定スクロール5の複数個所に設置されている。このようなリリース弁装置15は、圧縮室11の内の圧力が設定圧力よりも大きくなった際に、圧縮室11から吐出圧室2f(図2参照)に作動流体を吐出させるためのものである。
なお、図4中、符号5eは、吐出口であり、符号16は、後記するリテーナである。
次に参照する図5は、図4のV−V断面に対応するリリース弁装置の断面図であり、(a)は、閉状態のリリース弁装置を示す断面図、(b)は、開状態のリリース弁装置を示す断面図である。
図5(a)及び(b)に示すように、リリース弁装置15は、リリース流路15i内に配置されるリリース弁15d及び弁押圧体15hと、固定スクロール5の上面に配置されるリテーナ16とを備えている。
図5(a)及び(b)に示すように、リリース弁装置15は、リリース流路15i内に配置されるリリース弁15d及び弁押圧体15hと、固定スクロール5の上面に配置されるリテーナ16とを備えている。
リリース流路15iは、渦巻状ガス通路5b(図1参照)と吐出圧室2f(図2参照)とを連通するように固定スクロール5の台板5dに形成されている。このリリース流路15iは、リリース穴15aとリリース弁室15cとから構成されている。
リリース穴15aは、渦巻状ガス通路5b(図1参照)に開口している。リリース穴15aの容積は、渦巻状ガス通路5bに形成される圧縮室11(図1参照)の容積の一部となり、圧縮行程で残ったガスの再膨張損失を伴うデッドボリュームとなるため、リリース穴15aの容積(内径寸法や長さ寸法)は、極力小さくすることが望ましい。
リリース弁室15cは、後記する弁押圧体15hのガイド部材15fが主に配置される大径部15jと、この大径部15jよりも小径に形成され、リリース穴15aよりも大径に形成されてこのリリース穴15aが臨んで連通する小径部15kとで構成されている。
なお、大径部15jと小径部15kとは、テーパ部15mを介して連通している。
なお、大径部15jと小径部15kとは、テーパ部15mを介して連通している。
この小径部15kの底部には、リリース穴15aの周囲で環状に盛り上がる段差部からなる弁シート15bが形成されている。
この弁シート15bには、リリース穴15aを塞ぐように、リリース弁15dが配置されている。このリリース弁15dは、円盤状のばね鋼板等で形成されている。
この弁シート15bには、リリース穴15aを塞ぐように、リリース弁15dが配置されている。このリリース弁15dは、円盤状のばね鋼板等で形成されている。
弁押圧体15hは、ガイド部材15fと、付勢部材15eとを備えて構成されている。
ガイド部材15fは、リリース弁室15cの大径部15jに配置される本体部と、この本体部からリリース弁室15cの小径部15k側に延出すると共に付勢部材15eが取り付けられる略円柱状の取付部とで主に構成されている。
ガイド部材15fの本体部の外径は、リリース弁室15cの大径部15jに収まる程度にクリアランスC1を有するように設定されている。
ガイド部材15fは、リリース弁室15cの大径部15jに配置される本体部と、この本体部からリリース弁室15cの小径部15k側に延出すると共に付勢部材15eが取り付けられる略円柱状の取付部とで主に構成されている。
ガイド部材15fの本体部の外径は、リリース弁室15cの大径部15jに収まる程度にクリアランスC1を有するように設定されている。
また、本体部の上下方向の長さは、大径部15jの深さよりも若干短くなるように設定されている。つまり、後記するように、付勢部材15eでリテーナ16に当接するように大径部15j内に配置された本体部は、テーパ部15mとの間にクリアランスC2が形成されている。
このようなガイド部材15fは、作動流体の流路として複数の逃がし穴15gを有している。
このようなガイド部材15fは、作動流体の流路として複数の逃がし穴15gを有している。
本実施形態での付勢部材15eは、コイルばねで形成され、その両端には、隣接する巻線同士が密着する密着巻き部が形成されている。そして、一方の密着巻き部には、ガイド部材15fの取付部が挿嵌されている。また、他方の密着巻き部の先端は、弁シート15bに配置されるリリース弁15dの上面に当接している。なお、本実施形態でのリリース弁15dは、他方の密着巻き部の先端と接続しない構成としているが、密着巻き部の先端とリリース弁15dとは、接続する構成とすることもできる。
このようなコイルばねからなる付勢部材15eによれば、密着巻き部の両端のいずれにおいてもガイド部材15fの取付部を挿嵌することができるので、組立容易性に優れる。また、巻線間隔が密になっている密着巻き部に取付部が挿嵌されるので、ガイド部材15fに対する付勢部材15eの取付安定性に優れる。
本実施形態でのリテーナ16は、図4に示すように、固定スクロール5の台板5dの上面にボルトB2で取り付けられる板体である。リテーナ16には、リリース弁装置15の逃がし穴15gを吐出圧室2f(図2参照)に臨ませる開口16aと、固定スクロール5の吐出口5eを吐出圧室2f(図2参照)に臨ませる開口16bとが形成されている。
リテーナ16の開口16aの縁部は、図5(a)に示すように、付勢部材15eで上方に付勢されるリリース弁室15c内の弁押圧体15hの上面に当接している。つまり、リテーナ16は、リリース弁室15c内で弁押圧体15hが上方に向かって移動するのを規制している。これにより、弁押圧体15hは、リリース弁室15c内で所定の位置に保持され、この弁押圧体15hに取り付けられた付勢部材15eは、リリース弁15dを弁シート15bに押し付ける押圧力が所定範囲内となるように設定される。
このようなリテーナ16は、例えば、鋼板のプレス成形加工により製造することができる。
このようなリテーナ16は、例えば、鋼板のプレス成形加工により製造することができる。
リリース弁装置15においては、本実施形態に係るスクロール圧縮機1が組み込まれる冷凍サイクル(例えばルームエアコン等)の通常運転時には、図5(a)に示すように、リリース弁15dがリリース穴15aを塞ぐように弁シート15b上に配置され、弁押圧体15hの付勢部材15eは、所定の付勢力(押圧力)でリリース弁15dを弁シート15bに向けて押圧している。つまり、通常運転時には、図1に示す圧縮室11で圧縮される作動流体は、リリース弁15d(図5(a)参照)で閉じられたリリース穴15aを介さずに、固定スクロール5(図2参照)の中央に形成された吐出口5e(図2参照)を介して吐出圧室2f(図2参照)に吐出される。
一方、圧縮室11(図1参照)の内の圧力が吐出圧力以上、さらに詳しくは、圧縮室11内の圧力が設定圧力(吐出圧力+リリース弁15dの重量+付勢部材15eの弾性押圧力)よりも大きくなった際に、図5(b)に示すように、リリース穴15aを塞いでいたリリース弁15dは、付勢部材15eの付勢力(押圧力)等に抗して上方に持ち上げられる。その結果、圧縮室11(図1参照)内の作動流体は、図4(b)中、白抜き矢印で示すように、リリース穴15a、リリース弁室15c、及び開口16aを経由し、吐出圧室2f(図2参照)に吐出される。
そして、吐出圧室2fに作動流体が吐出されて、圧縮室11(図1参照)の圧力が前記の設定圧力未満となったときに、付勢部材15eは、図5(a)に示すように、復元することで、リリース弁15dは、リリース穴15aを再び塞ぐこととなる。
そして、吐出圧室2fに作動流体が吐出されて、圧縮室11(図1参照)の圧力が前記の設定圧力未満となったときに、付勢部材15eは、図5(a)に示すように、復元することで、リリース弁15dは、リリース穴15aを再び塞ぐこととなる。
(リリース弁装置の配置)
次に、本実施形態での固定スクロール5にリリース弁装置15を配置する位置について説明する。
図1に示すように、リリース弁装置15(リリース穴15a)は、圧縮室11が形成されることとなる渦巻状ガス通路5bに沿って複数配置されている。さらに詳しく説明すると、渦巻状ガス通路5bは、固定スクロール5の中央に形成される吐出口5eと、この吐出口5eよりも固定スクロール5の半径方向外側に形成される吸入口5aとを、吐出口5eを中心とした渦巻状に繋ぐように延在しており、リリース弁装置15(リリース穴15a)は、吸入口5aと吐出口5eとの間で延びる渦巻状ガス通路5bの延在方向に沿って複数配置されている。
次に、本実施形態での固定スクロール5にリリース弁装置15を配置する位置について説明する。
図1に示すように、リリース弁装置15(リリース穴15a)は、圧縮室11が形成されることとなる渦巻状ガス通路5bに沿って複数配置されている。さらに詳しく説明すると、渦巻状ガス通路5bは、固定スクロール5の中央に形成される吐出口5eと、この吐出口5eよりも固定スクロール5の半径方向外側に形成される吸入口5aとを、吐出口5eを中心とした渦巻状に繋ぐように延在しており、リリース弁装置15(リリース穴15a)は、吸入口5aと吐出口5eとの間で延びる渦巻状ガス通路5bの延在方向に沿って複数配置されている。
リリース弁装置15(リリース穴15a)は、前記したように、吸入口5a(図1参照)に対して少なくとも1つのリリース弁装置15(リリース穴15a)が渦巻状ガス通路5bを介して常に臨むように配置されている。そして、本実施形態では、複数のリリース弁装置15(リリース穴15a)のうちの少なくとも1つが渦巻状ガス通路5bの吸入口5a寄りに配置されている。
図6は、図1のVI部の部分拡大図であり、旋回スクロールのラップの移動範囲よりも吸入口寄りに形成されるリリース弁装置の位置を説明する図である。
図6に示すように、リリース弁装置15(リリース穴15a)は、旋回スクロール6が旋回する際に、その旋回スクロールラップ6aの移動範囲Lよりも吸入口5a寄りに配置されていると共に、固定スクロール5の内線5f寄りに配置されている。
ここで、リリース弁装置15(リリース穴15a)が、「移動範囲Lよりも吸入口5a寄りに配置され」とは、移動範囲L内で移動する旋回スクロールラップ6aの位置に関わらずに、リリース穴15aの開口の少なくとも一部が渦巻状ガス通路5bを介して吸入口5aに常に連通するようになっていることを意味する。換言すれば、図6に示すように、リリース穴15aの開口の一部は、移動範囲Lとオーバーラップしていてもよい。
また、リリース弁装置15(リリース穴15a)を固定スクロール5の内線5f寄りに配置することで、リテーナ16の面積を小さくすることできる利点がある。
図6に示すように、リリース弁装置15(リリース穴15a)は、旋回スクロール6が旋回する際に、その旋回スクロールラップ6aの移動範囲Lよりも吸入口5a寄りに配置されていると共に、固定スクロール5の内線5f寄りに配置されている。
ここで、リリース弁装置15(リリース穴15a)が、「移動範囲Lよりも吸入口5a寄りに配置され」とは、移動範囲L内で移動する旋回スクロールラップ6aの位置に関わらずに、リリース穴15aの開口の少なくとも一部が渦巻状ガス通路5bを介して吸入口5aに常に連通するようになっていることを意味する。換言すれば、図6に示すように、リリース穴15aの開口の一部は、移動範囲Lとオーバーラップしていてもよい。
また、リリース弁装置15(リリース穴15a)を固定スクロール5の内線5f寄りに配置することで、リテーナ16の面積を小さくすることできる利点がある。
そして、複数形成されるリリース弁装置15(図1参照)のうち、最も吸入口5a寄りに形成されるリリース弁装置15(図6参照)の中心(平面視でのリリース穴15aの中心)が、旋回スクロール6の旋回時における吸入口5a側の端部の描く移動範囲Lよりも吸入口5a寄りに位置している。
次に、本実施形態に係るスクロール圧縮機1の作用効果について説明する。
以上のようなスクロール圧縮機1においては、作動流体(冷凍機油を含むR32冷媒)が圧縮される過程で圧縮室11内の圧力が設定圧力以下の通常の運転時には、リリース弁15dによりリリース穴15aが閉路されている(図5(a)参照)。したがって、作動流体は、通常運転時にはリリース弁装置15を介して吐出圧室2fに吐出されない。
以上のようなスクロール圧縮機1においては、作動流体(冷凍機油を含むR32冷媒)が圧縮される過程で圧縮室11内の圧力が設定圧力以下の通常の運転時には、リリース弁15dによりリリース穴15aが閉路されている(図5(a)参照)。したがって、作動流体は、通常運転時にはリリース弁装置15を介して吐出圧室2fに吐出されない。
一方、エアコン等の運転状況により、作動流体(冷凍機油を含む冷媒ガスや液冷媒)が圧縮される過程で圧縮室11内の圧力が設定圧力を超えると(過圧縮による運転時に)、圧縮室11の圧力が吐出圧室2fの圧力より高くなり、その圧力差によりリリース弁15dが弁シート15bから離れてリリース穴15aが開路する(図5(b)参照)。リリース穴15aの開路によりリリース穴15aを通り抜けた圧縮室11内の作動流体は、図5(b)の白抜き矢印に示す方向に向けて流れて吐出圧室2fに至る。このようなリリース弁装置15により、過圧縮損失や固定スクロールラップ5c及び旋回スクロールラップ6aの損傷を防止できる。
また、本実施形態に係るスクロール圧縮機1(図2参照)では、環境負荷の低減を目的にR32冷媒を使用する。そして、このスクロール圧縮機1では、R32冷媒を使用した従来のスクロール圧縮機と比較して長期信頼性を確保するために吐出側の温度を低下させるべく、吸込み側での乾き度を低く設定する。これにより、吸入管2d(図2参照)から大量の液冷媒や冷凍機油が短時間にスクロール圧縮機1内に流入した場合に、従来のスクロール圧縮機(例えば、特許文献3参照)では、その液圧により、圧縮室が成形される前の吸込み室で設定圧力を上回る場合がある。これに対して、本実施形態に係るスクロール圧縮機1によれば、図6に示すように、吸入口15a寄りに設けたリリース弁装置15(リリース穴15a)によって、液冷媒や冷凍機油を吐出圧室2fに吐出できるので、固定スクロールラップ5c及び旋回スクロールラップ6aに掛る過負荷による圧縮機構部3の損傷を防止することができる。
また、本実施形態に係るスクロール圧縮機1によれば、リリース弁装置15(リリース穴15a)によって、液冷媒や冷凍機油を吐出圧室2fに吐出できるので、液体状態の冷媒や冷凍機油の循環を円滑にし、パイプや弁の損傷を防止して、スクロール圧縮機1の信頼性を高めることもできる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、種々の形態で実施することができる。
次に参照する図7、図8、並びに図9(a)及び(b)は、吸入口寄りに配置されるリリース弁装置の位置の他の例を示す図である。図10は、リリース弁装置の第1変形例を示す縦断面図である。図11は、リリース弁装置の第2変形例を示す縦断面図である。
次に参照する図7、図8、並びに図9(a)及び(b)は、吸入口寄りに配置されるリリース弁装置の位置の他の例を示す図である。図10は、リリース弁装置の第1変形例を示す縦断面図である。図11は、リリース弁装置の第2変形例を示す縦断面図である。
前記実施形態では、吸入口5a寄りに配置されるリリース弁装置15(リリース穴15a)は、固定スクロールラップ5cの内線5f寄りに配置されているが、本発明では、図7に示すように、固定スクロールラップ5cの外線5g寄りに配置することもできる。
このようなリリース弁装置15(リリース穴15a)によれば、吸入口5aとの距離を広くとり、リリース流路15i(図5(a)参照)の形成等の加工時における固定スクロール5の変形を防止することができる。なお、図7中、符号5fは、固定スクロール5の内線であり、符号Lは、旋回スクロール6の旋回時におけるその端部の描く移動範囲である。
このようなリリース弁装置15(リリース穴15a)によれば、吸入口5aとの距離を広くとり、リリース流路15i(図5(a)参照)の形成等の加工時における固定スクロール5の変形を防止することができる。なお、図7中、符号5fは、固定スクロール5の内線であり、符号Lは、旋回スクロール6の旋回時におけるその端部の描く移動範囲である。
また、リリース弁装置15(リリース穴15a)は、図8に示すように、リリース弁装置15(リリース穴15a)は、渦巻状ガス通路5bの幅方向中央に配置することもできる。なお、図8中、符号5aは、吸入口であり、符号5gは、固定スクロール5の外線であり、符号Lは、旋回スクロール6の旋回時におけるその端部の描く移動範囲である。
このリリース弁装置15(リリース穴15a)によれば、リリース穴15aが渦巻状ガス通路5bの幅方向中央に配置されているので、液冷媒等がリリース穴15aに流れ易く、リリース弁装置15(リリース穴15a)を介して液冷媒等を効率よく排出することができる。
このリリース弁装置15(リリース穴15a)によれば、リリース穴15aが渦巻状ガス通路5bの幅方向中央に配置されているので、液冷媒等がリリース穴15aに流れ易く、リリース弁装置15(リリース穴15a)を介して液冷媒等を効率よく排出することができる。
また、前記実施形態では、少なくとも1つのリリース弁装置15を吸入口5a寄りに配置したが、本発明は吸入口5aに対して少なくとも1つのリリース弁装置15が渦巻状ガス流路5bを介して常に臨むように配置されていればよい。
したがって、図9(a)及び(b)に示すように、吸入口5a寄りの旋回スクロール6部分で、旋回スクロールラップ6aの内周側及び外周側のそれぞれに圧縮室11(図3(a)及び(b)参照)が形成される範囲であっても、少なくとも1方は常に吸入口5aと連通するよう、旋回スクロールラップ6aの内周側及び外周側にリリース弁装置15(リリース穴15a)をそれぞれ配置した構成とすることもできる。
また、この場合、吸入口5aの周辺に掘り込み5hを設ける構成とすることが望ましい。このような掘り込み5hは、リリース弁装置15(リリース穴15a)を介して冷媒等が流れる際の、流路損失低減を図ることができる。
なお、図9(a)及び(b)中、符号5は、固定スクロールである。
したがって、図9(a)及び(b)に示すように、吸入口5a寄りの旋回スクロール6部分で、旋回スクロールラップ6aの内周側及び外周側のそれぞれに圧縮室11(図3(a)及び(b)参照)が形成される範囲であっても、少なくとも1方は常に吸入口5aと連通するよう、旋回スクロールラップ6aの内周側及び外周側にリリース弁装置15(リリース穴15a)をそれぞれ配置した構成とすることもできる。
また、この場合、吸入口5aの周辺に掘り込み5hを設ける構成とすることが望ましい。このような掘り込み5hは、リリース弁装置15(リリース穴15a)を介して冷媒等が流れる際の、流路損失低減を図ることができる。
なお、図9(a)及び(b)中、符号5は、固定スクロールである。
また、前記実施形態では、リテーナ16は、固定スクロール5の台板5dの上面に接するように取り付けられているが、本発明は、図10に示すように、リテーナ16が、固定スクロール5の台板5dの上面で隙間を空けて配置される構成とすることもできる。
なお、図10中、符号15aは、リリース穴であり、符号15cは、リリース弁室であり、符号15dは、リリース弁であり、符号15eは、付勢部材であり、符号15fは、ガイド部材であり、符号15gは、逃がし穴であり、符号15iは、リリース流路である。このようなリテーナ16によれば、リリース弁15dの開閉時の移動ストロークを大きく確保することができる。
なお、図10中、符号15aは、リリース穴であり、符号15cは、リリース弁室であり、符号15dは、リリース弁であり、符号15eは、付勢部材であり、符号15fは、ガイド部材であり、符号15gは、逃がし穴であり、符号15iは、リリース流路である。このようなリテーナ16によれば、リリース弁15dの開閉時の移動ストロークを大きく確保することができる。
また、前記実施形態では、リリース流路15i(図5(a)参照)内に、リリース弁15d(図5(a)参照)を配置する構成としたが、本発明は、図11に示すように、リリース流路15iの上側開口を塞ぐように、固定スクロール5の台板5dの上面にばね板状のリリース弁15dを設けて、このリリース弁15dの片側を、リリース流路15iの開口の周辺で固定したリリース弁装置15とすることができる。そして、このリリース弁装置15においては、リリース流路15iの上側開口の上方で反り返った形状のリテーナ16を配置することができる。このようなリテーナ16は、リリース弁15dが反り返るようにしてリリース流路15iを開く際に、このリリース弁15dの反り返りの度合いを制限することができる。
1 スクロール圧縮機
2 密閉容器
2f 吐出圧室
3 圧縮機構部
4 電動機
5 固定スクロール
5a 吸入口
5b 渦巻状ガス通路(渦巻状の作動流体通路)
5c 固定スクロールラップ
5e 吐出口
6 旋回スクロール
6a 旋回スクロールラップ
10 吸込み室
11 圧縮室
15 リリース弁装置
15a リリース穴
15b 弁シート
15c リリース弁室
15d リリース弁
15e 付勢部材
15f ガイド部材
15g 逃がし穴
15h 弁押圧体
15i リリース流路
16 リテーナ
2 密閉容器
2f 吐出圧室
3 圧縮機構部
4 電動機
5 固定スクロール
5a 吸入口
5b 渦巻状ガス通路(渦巻状の作動流体通路)
5c 固定スクロールラップ
5e 吐出口
6 旋回スクロール
6a 旋回スクロールラップ
10 吸込み室
11 圧縮室
15 リリース弁装置
15a リリース穴
15b 弁シート
15c リリース弁室
15d リリース弁
15e 付勢部材
15f ガイド部材
15g 逃がし穴
15h 弁押圧体
15i リリース流路
16 リテーナ
Claims (6)
- 固定スクロール及び旋回スクロールを収納する密閉容器と、
前記固定スクロールに形成される作動流体の吸入口と前記固定スクロールに形成される作動流体の吐出口とを繋ぐように前記固定スクロールに形成される渦巻状の作動流体通路と、
前記固定スクロールと前記旋回スクロールとが噛み合わせられて前記作動流体通路に形成される圧縮室と、
前記吐出口を介して前記圧縮室と連通するように前記密閉容器内に設けられる吐出圧室と、
前記固定スクロールに配置され、前記作動流体通路の圧力が設定圧力よりも上昇した際に、前記作動流体通路と前記吐出圧室とを連通させるように開路するリリース弁装置と、
を備え、
前記固定スクロールに対して前記旋回スクロールが旋回して前記圧縮室で作動流体が圧縮される際に、前記吸入口に対して少なくとも1つの前記リリース弁装置が前記作動流体通路を介して常に臨むように配置されていることを特徴とするスクロール圧縮機。 - 請求項1に記載のスクロール圧縮機において、
前記リリース弁装置は、旋回する前記旋回スクロールの渦巻状のラップの、前記作動流体通路での移動範囲よりも前記作動流体通路の前記吸入口寄りに配置されていることを特徴とするスクロール圧縮機。 - 請求項1に記載のスクロール圧縮機において、
前記圧縮室は、前記固定スクロールの渦巻状のラップと、前記旋回スクロールの渦巻状のラップとが噛み合わせられて形成され、
前記旋回スクロールの前記ラップの外周側で前記固定スクロールの前記ラップとの間に形成される前記圧縮室の閉込み容積が、前記旋回スクロールの前記ラップの内周側に形成される前記圧縮室の閉込み容積よりも大きいことを特徴とするスクロール圧縮機。 - 請求項1に記載のスクロール圧縮機において、
前記リリース弁装置は、前記圧縮室と前記吐出圧室とを連通するリリース流路と、前記リリース流路を開閉するリリース弁と、前記リリース弁の上方に配置され前記リリース弁に弾性押圧力を付与する弁押圧体と、前記弁押圧体の移動範囲を制限するリテーナと、を有することを特徴とするスクロール圧縮機。 - 請求項1に記載のスクロール圧縮機において、
前記リリース弁装置は、前記圧縮室と前記吐出圧室とを連通するリリース流路と、前記リリース流路を開閉し、前記固定スクロールの台板上面に設けられたばね板状のリリース弁と、前記リリース弁の移動範囲を制限するリテーナと、を有することを特徴とするスクロール圧縮機。 - 請求項1に記載のスクロール圧縮機において、
前記リリース弁装置は、前記作動流体通路の幅方向中央に配置されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
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