JPH11303777A - スクロールコンプレッサ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スクロールコンプレッサを停止したときにコ
ンプレッサの圧縮室内で寝込んだ冷媒を圧縮室から排出
すること。 【解決手段】 固定スクロール３２の圧縮室６４の圧縮
過程の途中に位置する部位にリリーフ孔４４、４６を形
成し、スクロールコンプレッサ１０の起動時に、固定ス
クロール３２の裏面側の圧力が小さいことを利用して、
リリーフ孔４４、４６から寝込んだ冷媒が液化した液冷
媒と冷凍機油を排出すること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空調装置の冷媒供
給を行うためのスクロールコンプレッサに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】一般に、コンプレッサ、四方弁、室外熱
交換機、室内熱交換機を順次接続して冷媒回路を構成し
た空調装置が知られている。このような空調装置におい
ては、コンプレッサにおいて冷媒を加圧するときに回転
部材の潤滑のためのオイルを冷媒と混合し、コンプレッ
サから吐出した後に、分離装置を取り付けて冷媒をオイ
ルを分離し冷媒のみを四方弁に流している。しかしなが
ら、コンプレッサの停止時に、オイルを含んだ冷媒の一
部はコンプレッサの冷媒取入口から分離装置までの冷媒
通路で滞留する現象（寝込み現象）が発生する。特に、
圧縮室内で寝込んだ冷媒は時間の経過とともに、液化
（冷媒が冷媒液に、オイルミストが液体のオイルに）し
ていく問題がある。

【０００３】コンプレッサの圧縮室内に寝込んだオイル
を含んだ冷媒があると、次にコンプレッサを起動すると
きに冷媒液、液体オイルを圧縮室内で圧縮することにな
る。このとき、気体に比べて圧縮比率の小さな液体を圧
縮することにより、コンプレッサの内部、特に圧縮室内
を破損する場合があった。

【０００４】このようなコンプレッサ内部の破損を防止
するために、圧縮室を構成する固定スクロール及び可動
スクロールの強度を向上せざるを得なかった。また、可
動スクロールを回転させるための動力伝達機構に配置さ
れるクラッチの接続回転数を小さくして、液体を圧縮す
る際の衝撃を和らげる対応も行っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、固定ス
クロール及び可動スクロール等の部材の強度の向上は材
料コスト、コンプレッサの重量の増加等の問題があり、
可動スクロールのクラッチ接続回転数を下げることでコ
ンプレッサ起動時の吐出力を小さくすることとなってい
た。

【０００６】故に、本発明は、コンプレッサの停止時に
コンプレッサの加圧室にオイルを含んだ冷媒が寝込んだ
場合でも、次回コンプレッサを起動した際に、上記の不
具合が発生しないコンプレッサを提供することを提供す
ることを、その技術的課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記技術的課題を解決す
るために本発明において講じた技術的手段は、スクロー
ルコンプレッサを、入口と出口とを有するハウジング
と、ハウジングに収容され一側に第一の渦巻体を有した
固定スクロールと、第一の渦巻体に嵌合する第二の渦巻
体を有し偏心回転して固定スクロールとの間で圧縮室を
形成する可動スクロールと、圧縮室にハウジングの入口
からの流体を導く吸入通路と、圧縮室内の流体を最大に
圧縮する位置に設けられた固定スクロールを貫通する孔
と該孔を閉鎖可能に固定スクロールの他側に取り付けた
リード部材とからなる吐出弁と、圧縮室内の圧縮過程の
途中に設けられた固定スクロールを貫通する孔と該孔を
閉鎖可能に固定スクロールの他側に取り付けたリード部
材とからなるリリーフ弁と、前記固定スクロールの他側
から前記ハウジングの出口に流体を導く排出通路とから
構成したことである。この構成は、スクロールコンプレ
ッサの起動時には、固定スクロールの他側の吐出流体が
放出される部位の圧力が小さい点に着目したものであ
る。即ち、固定スクロールの他側の圧力が小さいので、
スクロールコンプレッサの起動時には、圧縮室内の圧力
の圧縮過程の途中において、リリーフ弁のリード部材が
開放し圧縮室内部に滞留した、寝込んだ冷媒を吐出側へ
放出する。一方、スクロールコンプレッサの起動後は、
固定スクロールの他側に加圧されて吐出された冷媒が存
在することにより圧力が大きくなり、圧縮過程の途中に
設けられたリリーフ弁のリード部材は閉鎖状態となり、
圧縮過程の途中で冷媒を吐出側へ放出することはなくな
り、最大に圧縮する位置においてのみ吐出弁から冷媒を
吐出側に放出する。従って、スクロールコンプレッサの
起動時（固定スクロールの他側の圧力が小さい時）に
は、リリーフ弁のリード部材を開放しリリーフ弁を介し
て圧縮室内部に寝込んだ冷媒を排出し、スクロールコン
プレッサの作動中（固定スクロールの他側の圧力が小さ
い時）には、リリーフ弁を閉鎖し、吐出弁のみから冷媒
を排出する。

【０００８】好ましくは、スクロールコンプレッサがリ
リーフ弁を複数備え、それぞれのリリーフ弁が固定スク
ロールに均等に分散して配置させる構成とする。この構
成によれば、可動スクロールの回転位置に影響を受ける
ことなく、スクロールコンプレッサの起動時に寝込んだ
冷媒を確実に吐出側に排出できる。

【０００９】より好ましくは、スクロールコンプレッサ
の吐出弁のリード部材とリリーフ弁のリード部材が同一
材料で、同一板厚である構成とする。この構成によれ
ば、部品の共通化が可能でコストの低減を達成し得る。
更に、リード部材の選定が容易にでき得る。つまり、本
発明に求められるリード部材は、固定スクロールの吐出
側の圧力が小さい場合には、リリーフ弁が開放可能で、
固定スクロールの吐出側の圧力が大きい場合には、リリ
ーフ弁は開放させることなく、圧縮室の圧力が最大とな
る吐出弁のみ開放させることができる特性を必要とす
る。リード部材には、この圧縮室の最大圧力と、圧縮過
程の途中の圧力との間で、弁の開閉が変化する圧力特性
が求められるが、これを容易に選定でき得る。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図１には、本発明のスクロ
ールコンプレッサ１０の断面図を示している。

【００１１】スクロールコンプレッサ１０の外観は、吸
入口１２と吐出口１４を有するハウジング１６と、図示
しないエンジンの駆動力をコンプレッサベルト（図示し
ない）等を介して伝達されるクラッチプーリ１８とから
構成されている。

【００１２】タイミングプーリ１８の回転中心には、シ
ャフト２０の一方の端部（図示左端）がタイミングプー
リ１８と一体に固定されている。このシャフト２０は内
周ベアリング２２及び外周ベアリング２４によって回転
自在に支持されている。シャフト２０の他方の端部（図
示右端）は、ハウジング１６内に延びており、端部には
直径の大きな大径部２１が形成されている。なお、タイ
ミングプーリ１８とハウジング１６との間に位置するシ
ャフト２０の外周には、メカニカルシール２６が配置さ
れている。

【００１３】ハウジング１６には、略円筒形状の区画部
材２８、区画部材２８の一端にネジ３０によって固定さ
れる固定スクロール３２、固定スクロール３２に嵌合す
る可動スクロール５６が配置されている。

【００１４】固定スクロール３２は、図２、図３に単品
図を示すように、円板状の本体部３４と、本体部３４の
一方側（図２において左側）へ突出した渦巻体３６、本
体部３４の他方側（図２において右側）へ突出した環状
リング３８とから構成されている。固定スクロール３２
には、断面Ｌ字状の波うち防止板４０が取り付けられて
いる。なお、図３は図２を図示右側からみた側弁図で、
説明の都合上、波うち防止板４０を割愛している。ま
た、本体部３４には、１つの吐出孔４２と、２つのリリ
ーフ孔４４、４６が設けられている。なお、吐出孔４２
は後に説明する可動スクロール５６と嵌合する渦巻体３
６によって形成される圧力室６４の最大圧縮位置に形成
され、リリーフ孔４４、４６は共に圧力室６４の圧縮過
程の位置に形成される。吐出孔４２及びリリーフ４４、
４６は、それぞれボルト４８によって固定されるリード
部材５０、５２、５４によって閉鎖されている。図２に
破線で示すように、吐出孔４２及びリリーフ孔４４、４
６の圧力が高くなると、リード部材５０、５２、５４は
湾曲して、吐出孔４２及びリリーフ４４、４６を開放す
る。また、固定スクロール３２の渦巻体３６の外周部分
は、図１に示すように、区画部材２８とネジ３０によっ
て固定されている。

【００１５】可動スクロール５６は、本体部５８と、渦
巻体６０と、フランジ部６２とから構成されている。本
体部５８は、円板状であり、その直径は固定スクロール
３２の本体部３４よりも小径である。渦巻体６０は、本
体部５８の固定スクロール３２の本体部３４に対抗する
面に形成されており、固定スクロール３２の渦巻体３６
と嵌合して圧力室６４を形成する。フランジ部６２は、
円環形状であり、渦巻体６０が形成される面と反対側の
本体部５８の面（図示左側）に本体部５８と一体に形成
されている。

【００１６】区画部材２８は、略円筒形状で軸方向の中
心にシャフト２０の大径部２１を軸受け６６を介して回
転可能に保持している。また、軸方向の連通孔７０と、
連通孔７０と通じる環状孔７２を有し、ハウジング１６
の吸入口１２と圧力室６４の外周部とを連通している。
更に、区画部材２８の外周とハウジング１６の内周との
間には、固定スクロール３２の裏面側（環状リング３８
側）の空間Ｋとハウジング１６の吐出口１４とを連通す
る通路７４を形成している。なお、区画部材２８の外周
に形成された通路７４のうち下側半分は、スクロールコ
ンプレッサの各種回転部分を潤滑するオイル（冷凍機
油）を蓄えるオイルパン７５となっている。冷凍機油の
液面Ｍは、波打ち防止板４０を乗り越えない高さに設定
されており、吐出孔４２及びリリーフ孔４４、４６を介
して、冷凍機油が圧力室６４へ流れ込まないようにして
いる。また、オイルパン７５にはオイル取り出し孔８４
が形成されており、吐出孔４２から排出される流体の圧
力がオイルパン７５の液面に作用して、加圧された冷凍
機油を抜き取り、図示しない油路を介してシャフト２０
の回転部分の潤滑油路８６へ冷凍機油を供給している。

【００１７】可動スクロール５６の裏面（フランジ部６
２側）には、フランジ部６２の内壁に取り付けた軸受７
６を介して偏心ブッシュ７８を介して、シャフト２０の
大径部２１と一体の構成物を形成している。また、偏心
ブッシュ７８の外周側にはカウンターウェイト８０が固
定されており、可動スクロール５６のフランジ部６２の
外周には、オルダムリング８２が取り付けられている。
以上の構成によって、可動スクロール５６はシャフト２
０の回転に伴って、シャフト２０の回転軸とは所定量偏
心した位置を回転軸として回転することができる。ま
た、可動スクロール５６は、オルダムリング８２によっ
て自転が防止され旋回運動を行う。この旋回運動によっ
て、図４に示すように、固定スクロール３２の渦巻体３
６と、可動クスロール５６の渦巻体６０との間で形成さ
れる圧力室６４は、徐々に容積を減少しながら、固定ス
クロール３２の中央部へ導かれる。

【００１８】以上の構成のスクロールコンプレッサ１０
の作動について説明する。

【００１９】図示しないエンジンの駆動力をコンプレッ
サベルトを介してクラッチプーリ１８に伝達され、クラ
ッチプーリ１８を回転させる。クラッチプーリ１８と一
体になったシャフト２０が回転し、シャフト２０と連結
した可動スクロール５６を偏心回転させる。可動スクロ
ール５６が偏心回転することで、固定スクロール３２の
渦巻体３６と、可動スクロール５６の渦巻体６０との間
で区画形成される圧力室６４が徐々に容積を狭められ
て、旋回しながら固定スクロールの中央部に導かれる。
従って、吸入口１２、連通孔７０を介して固定スクロー
ル３２と可動スクロール５６との嵌合部の外周に導かれ
た冷媒を、圧縮室６４によって圧縮する。なお，一部の
冷媒は、吸入口１２からメカニカルシール２６にぶつけ
られ、メカニカルシール２６を冷却した後に環状孔７
２、連通孔７０を介して、固定スクロール３２と可動ス
クロール５６との嵌合部の外周に導かれる。

【００２０】また、圧縮室６４によって圧縮された冷媒
は、吐出孔４２を介して固定スクロール３２の裏面の空
間Ｋへ放出される。このとき、冷媒の圧力は、吐出孔４
２を閉鎖しているリード５０を図２で示す位置まで湾曲
させて、吐出孔４２を開放する。固定スクロール３２の
裏面の空間Ｋへ放出された冷媒は、通路７４を介して突
出口１４へ導かれ、突出口１４から排出される。

【００２１】ここで、空調装置の冷媒について説明する
と、スクロールコンプレッサ１０の摺動部分の潤滑を助
けるために、冷媒には冷凍機油をミスト状にしてスクロ
ールコンプレッサに供給し、吐出口１４から排出される
加圧された冷媒は、オイルセパレータにおいて冷凍機油
を分離している。従って、スクロールコンプレッサを停
止した際に、圧力室６４に滞った冷媒があると、時間の
経過と共に冷媒及び冷媒に混在した冷凍機油が液化す
る。この液化した冷媒と冷凍機油は、次にスクロールコ
ンプレッサを起動したときに、圧力室６４の容積を小さ
くして圧力を上昇しても、圧力の上昇に対して容積の収
縮が少ないので異常な加圧が行われ渦巻体３６、６０等
を破損する可能性がある。

【００２２】上記のスクロールコンプレッサ１０におい
ては、圧縮室６４の容積が小さくなっていく途中（圧縮
過程）において、リリーフ孔４４、４６が形成されてい
る。従って、万一起動時に圧力室６４内に滞っていた冷
媒が、液化した冷媒と液化したとして存在しても、この
液冷媒と冷凍機油をリリーフ孔４４、４６から固定スク
ロール３２の裏側の空間Ｋへ放出して、オイルパンへ還
流させることができる。つまり、スクロールコンプレッ
サ１０の起動時には、固定スクロール３２の裏側の空間
Ｋへ吐出された冷媒もなく、固定スクロール３２の裏側
の空間Ｋの圧力が低いので、圧縮過程の圧力でもリード
５２、５４を開放できる。一方、スクロールコンプレッ
サ１０が回転中は、吐出孔４２から高圧の冷媒が固定ス
クロール３２の裏側の空間Ｋに充満しており、圧縮過程
の圧力ではリード５２、５４を開放することはできず、
圧縮室６４の圧力を最大にすることで吐出孔４２におい
てリード５０を開放することができるものである。

【００２３】なお、スクロールコンプレッサ１０の起動
時は、一旦はクラッチプーリ１８を低速回転で回転させ
て、圧縮室６４の内部の冷媒、特に液化した冷凍機油を
リリーフ孔４４、４６から空間Ｋへ排出させた後に、ク
ラッチプーリ１８を高速で回転させることも可能であ
る。

【００２４】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、スクロールコ
ンプレッサの起動時には、リリーフ弁のリード部材を開
放しリリーフ弁を介して圧縮室内部に寝込んだ冷媒を排
出し、スクロールコンプレッサの作動中には、リリーフ
弁を閉鎖し、吐出弁のみから冷媒を排出することができ
る。従って、スクロールコンプレッサの起動時に内部に
液化した冷媒があっても、圧力変動の小さな液体を圧縮
することによる部材の破損等を防止することができる。

【００２５】請求項２の発明によれば、可動スクロール
の回転位置に影響を受けることなく、スクロールコンプ
レッサの起動時に寝込んだ冷媒を確実に吐出側に排出で
きる。

【００２６】請求項３の発明によれば、リード部材の部
品の共通化が可能でコストの低減を達成しできる。更
に、リード部材の選定が容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るスクロールコンプレッサの断面図
である。

【図２】本発明に係る固定スクロールの断面図である。

【図３】図２の固定スクロールの側面図である。

【図４】図１のＡ−Ａ断面図である。

【符号の説明】

１０ スクロールコンプレッサ １２ 吸入口（入口） １４ 突出口（出口） １６ ハウジング ３２ 固定スクロール ３６ 渦巻体（第一の渦巻体） ４２ 突出孔 ４４、４６ リリーフ孔 ５０、５２、５４ リード部材 ５６ 可動スクロール ６０ 渦巻体（第二の渦巻体） ７０ 連通孔 ７４ 通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡邉 義実 愛知県刈谷市朝日町２丁目１番地 アイシ ン精機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入口と出口とを有するハウジングと、前
   記ハウジングに収容され一側に第一の渦巻体を有した固
   定スクロールと、前記第一の渦巻体に嵌合する第二の渦
   巻体を有し偏心回転して前記固定スクロールとの間で圧
   縮室を形成する可動スクロールと、前記圧縮室に前記ハ
   ウジングの入口からの流体を導く吸入通路と、前記圧縮
   室内の流体を最大に圧縮する位置に設けられた前記固定
   スクロールを貫通する孔と該孔を閉鎖可能に前記固定ス
   クロールの他側に取り付けたリード部材とからなる吐出
   弁と、前記圧縮室内の圧縮過程の途中に設けられた前記
   固定スクロールを貫通する孔と該孔を閉鎖可能に前記固
   定スクロールの他側に取り付けたリード部材とからなる
   リリーフ弁と、前記固定スクロールの他側から前記ハウ
   ジングの出口に流体を導く排出通路とからなるスクロー
   ルコンプレッサ。
2. 【請求項２】 前記リリーフ弁を複数備え、それぞれの
   リリーフ弁が前記固定スクロールに均等に分散して配置
   したことを特徴とする請求項１記載のスクロールコンプ
   レッサ。
3. 【請求項３】 前記吐出弁のリード部材と前記リリーフ
   弁のリード部材が同一材料で、同一板厚であることを特
   徴とする請求項１又は請求項２記載のスクロールコンプ
   レッサ。