(57)【要約】【課題】過圧縮となった圧縮室内の冷媒をより効果的にリリーフし、過圧縮による性能低下および信頼性低下を防ぐことを可能としたスクロール圧縮機を提供する。【解決手段】スクロール圧縮機１００は、吐出ポート１ｄとは別に、板状渦巻歯１ｂの巻き始め角をθｓとした際にθｓ≦θ≦θｓ＋２πの範囲となる板状渦巻歯１ｂの内側の歯底部１ｇに圧縮された過圧縮冷媒を吐出ポート１ｄへリリーフさせる吐出リリーフ流路２５を設け、吐出リリーフ流路２５の開閉の役割を担うフロートバルブ２３がその背面からバネ２２により押圧されている形で固定スクロール１の台板部１ａに収納されている。【選択図】図１
2014190319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
台板部及び前記台板部に形成された板状渦巻歯を備えた揺動スクロールと、
台板部及び前記台板部に形成された板状渦巻歯を備えた固定スクロールと、
前記揺動スクロールと前記固定スクロールとが、互いの板状渦巻歯を１８０°偏位した位置で互いに噛みあうように組み合わせた状態で収納される密閉容器と、を有し、
前記固定スクロールの板状渦巻歯は、
前記揺動スクロールと前記固定スクロールとを組み合わせた状態において、その巻き終わり端部の内壁側面を前記揺動スクロールの板状渦巻歯の巻き終わり端部近くまで延長されており、
前記揺動スクロールを自転させずに公転運動させることにより、両スクロールの板状渦巻歯で形成される圧縮室で圧縮された冷媒を、前記固定スクロールの中心部に設けた吐出ポートから、前記固定スクロールの背面側である前記密閉容器内の吐出空間に吐出するスクロール圧縮機において、
前記固定スクロールには、
前記吐出ポートとは別に、前記固定スクロールの板状渦巻歯の巻き始め角をθｓとした際にθｓ≦θ≦θｓ＋２πの範囲となる板状渦巻歯の内側の歯底部に冷媒を前記吐出ポートへリリーフさせる吐出リリーフ流路が形成されており、
前記固定スクロールの台板部の内部には、
前記吐出リリーフ流路を開閉するフロートバルブが前記固定スクロールの背面側からバネにより押圧されている形で収納されている
ことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記吐出リリーフ流路は、
流路断面が円形状となるように形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のスクロール圧縮機。
【請求項３】
前記フロートバルブは、
前記吐出リリーフ流路を閉じている状態においては先端の面と前記固定スクロールの板状渦巻歯の底面とが同一平面状となるように形成されている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスクロール圧縮機。
【請求項４】
前記フロートバルブは、
段付円筒形状に構成されており、
前記フロートバルブを収納する前記固定スクロールの台板部の内部も段付形状に加工されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記固定スクロールの背面には、前記吐出ポートの開口部を閉塞する吐出弁が設けられている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍・空調用途に用いられるスクロール圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スクロール圧縮機においては、固定スクロールの渦巻歯の内向室と外向室の２つの圧縮室が形成され、クランクシャフトの回転に伴い揺動スクロールが公転運動することによりそれぞれの圧縮室が外周部から中央部に向かって狭まりながら流体が圧縮され移動していく。そして、圧縮室において圧縮中間過程の位置に固定スクロールの台板部を貫通する形でリリーフポートを設け、圧縮室内で過度に昇圧された冷媒を圧縮室外へ排出するようにしたスクロール圧縮機が開示されている。
【０００３】
そのようなものとして、「固定スクロールの中心部にある本体の吐出ポート以外に、インボリュートの巻き始め角をλ１とすると、λ１＜λ≦λ１＋πとなる巻き角λの範囲のラップ外側の歯溝部に、ほぼ歯溝幅に近い直径のもう一つの第２吐出ポートを設け、該第２吐出ポートには閉じたときに端面が歯溝面とほぼ同一面となるような、テーパ上例えば、のシート面を持つディスク弁を設ける」という構成を備えたスクロール圧縮機が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５９−１１９０８０号公報（第２−３頁、第５図等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に示されたスクロール圧縮機の渦巻構造は、揺動スクロールの渦巻歯と固定スクロールの渦巻歯が１８０°偏位した位置で互いに噛みあうように組み合わせた２つの圧縮室の容積が同じとなる形式のものである。そして、その固定スクロールの渦巻歯の外向面側に第２の吐出ポートを設けた構成となっている。
【０００６】
ここで、固定スクロールの渦巻歯の巻き終わり端部の内側壁面を揺動スクロールの渦巻歯の巻き終り端部近くにまで延長した渦巻構造を持つ圧縮機において、上述の第２の吐出ポートを固定スクロールの渦巻歯の外向面側に設けると、圧縮室内の圧力が上昇しやすい固定スクロールの渦巻歯の内向面の圧縮室よりも、外向面の圧縮室の方がリリーフしやすい構造になる。そのため、上述の第２の吐出ポートを設けた効果を十分に発揮できないことが懸念される。
【０００７】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、固定スクロールの渦巻歯の巻き終わり端部の内側壁面を揺動スクロールの渦巻歯の巻き終り端部近くにまで延長した渦巻構造を持つ圧縮機において、過圧縮となった圧縮室内の冷媒をより効果的にリリーフし、過圧縮による性能低下および信頼性低下を防ぐことを可能としたスクロール圧縮機を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るスクロール圧縮機は、台板部及び前記台板部に形成された板状渦巻歯を備えた揺動スクロールと、台板部及び前記台板部に形成された板状渦巻歯を備えた固定スクロールと、前記揺動スクロールと前記固定スクロールとが、互いの板状渦巻歯を１８０°偏位した位置で互いに噛みあうように組み合わせた状態で収納される密閉容器と、を有し、前記固定スクロールの板状渦巻歯は、前記揺動スクロールと前記固定スクロールとを組み合わせた状態において、その巻き終わり端部の内壁側面を前記揺動スクロールの板状渦巻歯の巻き終わり端部近くまで延長されており、前記揺動スクロールを自転させずに公転運動させることにより、両スクロールの板状渦巻歯で形成される圧縮室で圧縮された冷媒を、前記固定スクロールの中心部に設けた吐出ポートから、前記固定スクロールの背面側である前記密閉容器内の吐出空間に吐出するスクロール圧縮機において、前記固定スクロールには、前記吐出ポートとは別に、前記固定スクロールの板状渦巻歯の巻き始め角をθｓとした際にθｓ≦θ≦θｓ＋２πの範囲となる板状渦巻歯の内側の歯底部に冷媒を前記吐出ポートへリリーフさせる吐出リリーフ流路が形成されており、前記固定スクロールの台板部の内部には、前記吐出リリーフ流路を開閉するフロートバルブが前記固定スクロールの背面側からバネにより押圧されている形で収納されているものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るスクロール圧縮機は、圧縮された冷媒を吐出空間に吐出するために固定スクロールに形成された吐出ポートとは別に、固定スクロールの板状渦巻歯の巻き始め角をθｓとした際にθｓ≦θ≦θｓ＋２πの範囲となる固定スクロールの板状渦巻歯の内側の歯底部に圧縮された過圧縮冷媒を吐出ポートへリリーフさせる吐出リリーフ流路を設け、その吐出リリーフ流路の開閉の役割を担うフロートバルブがその背面からバネにより押圧されている形で固定スクロールの台板部に収納されている。
【００１０】
これにより、本発明に係るスクロール圧縮機によれば、過圧縮冷媒をより効果的にリリーフし、過圧縮による性能低下および信頼性低下を大幅に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の全体構造を概略的に示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の圧縮機構部を拡大した状態を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機の固定スクロールに対する揺動スクロールの相対位置との相関、また圧縮室とリリーフポートおよびフロートバルブの位置の相関についてを、固定スクロールの渦巻歯の内向面の圧縮室の吸入み完了状態を０°として９０°毎に圧縮が完了するまでの経過を示した図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機の圧縮機構部を拡大した状態を示す断面図である。
【図５】従来から存在する一般的なスクロール圧縮機の固定スクロールに対する揺動スクロールの相対位置との相関を、固定スクロールの渦巻歯の内向面の圧縮室の吸入み完了状態を０°として９０°毎に圧縮が完了するまでの経過を示した図である。
【図６】従来から存在する一般的なスクロール圧縮機の圧縮室の容積変化と圧力との関係を吐出圧力の状態ごとに表したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態について説明する。なお、図１を含め、以下の図面では各構成部材の大きさの関係が実際のものとは異なる場合がある。また、図１を含め、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。さらに、明細書全文に表わされている構成要素の形態は、あくまでも例示であって、これらの記載に限定されるものではない。
【００１３】
［従来のスクロール圧縮機について］
まず、図５及び図６に基づいて、従来から存在する一般的なスクロール圧縮機（以下「圧縮機１００Ａ」と称する）について説明する。図５は、圧縮機１００Ａの固定スクロールに対する揺動スクロールの相対位置との相関を、固定スクロールの渦巻歯の内向面の圧縮室の吸入み完了状態を０°として９０°毎に圧縮が完了するまでの経過を示した図である。図６は、圧縮機１００Ａの圧縮室の容積変化と圧力との関係を吐出圧力の状態ごとに表したグラフである。なお、圧縮機１００Ａに関する部材については、符号末尾に「Ａ」を付記して識別することにする。また、図６については、以下で説明する本発明の実施の形態１、２でも共通に使用する。
【００１４】
圧縮機１００Ａは、固定スクロール１Ａの板状渦巻歯１ｂＡの巻き終わり端部の内壁側面を揺動スクロール２Ａの板状渦巻歯２ｂＡの巻き終わり端部近くまで延長させた構成となっている。圧縮機１００Ａにおいては、固定スクロール１Ａの板状渦巻歯１ｂＡの内向室と外向室の２つの圧縮室２０Ａ（圧縮室２０ａＡ、圧縮室２０ｂＡ）が形成され、クランクシャフト（図示省略）の回転に伴い揺動スクロール２Ａが公転運動することにより、それぞれの圧縮室が外周部から中央部に向かって狭まりながら圧縮され移動していく。
【００１５】
この圧縮機１００Ａにおいては、固定スクロール１Ａの板状渦巻歯１ｂＡの内向面の圧縮室２０ａＡと外向面の圧縮室２０ｂＡは同時に形成されず、その圧縮開始に約１８０°の位相差が生じる。そのため、固定スクロール１Ａの板状渦巻歯１ｂＡの内向面の圧縮室２０ａＡは外向面の圧縮室２０ｂＡに対して圧縮区間が１８０°長く、双方の圧縮比率に差異がある。
【００１６】
圧縮室２０Ａが形成された瞬間の固定スクロール１Ａの板状渦巻歯１ｂＡの内向面の圧縮室２０ａＡおよび外向面の圧縮室２０ｂＡの容積をそれぞれＶｓｉ、Ｖｓｏとし、またそれぞれの圧縮室にて圧縮が完了し吐出ポートと連通する直前の容積をそれぞれＶｄｉ、Ｖｄｏとし、そのときのそれぞれの圧縮室の圧力をＰｄｉ、Ｐｄｏとし、吸入圧力をＰｓ、ポリトロープ指数をｎとすると以下の式が成り立つ。
（式）
【数１】
2014190319.tif 000003
【００１７】
このような機構を持つ圧縮機１００Ａにおける圧縮室２０Ａの容積変化と圧力の関係を図６に表してある。冷凍装置側にて決定され圧縮機１００Ａの密閉容器内の圧力となる吐出圧力をＰｄとしているが、吐出圧力Ｐｄの状態により圧縮室２０Ａの内部の圧力変動は異なる。
【００１８】
図６（ａ）では、吐出圧力Ｐｄが双方の圧縮室２０Ａの圧縮完了時の圧力Ｐｄｉ、Ｐｄｏよりも大きい場合の運転を示している。すなわち、図６（ａ）に示す運転状態においては、圧縮完了時には双方の圧縮室２０Ａともに密閉容器内の吐出圧力Ｐｄに到達していない不足圧縮状態となっている。そのため、その圧力差から密閉容器内の冷媒が吐出ポートを通じて一時的に圧縮室２０Ａへ流入し、大きな再圧縮ロスが発生することとなる。
【００１９】
図６（ｂ）では、吐出圧力Ｐｄが圧縮室２０ａＡの圧縮完了時の圧力Ｐｄｉ以下となり、圧縮室２０ｂＡの圧縮完了時の圧力Ｐｄｏの圧縮完了時の圧力Ｐｄｉ以上となる場合の運転状態を示している。すなわち、図６（ｂ）に示す運転状態においては、圧縮完了時には圧縮室２０ａＡの圧縮完了時の圧力Ｐｄｉは密閉容器内の吐出圧力Ｐｄに到達していない不足圧縮状態となるが、圧縮室２０ｂＡの圧縮完了時の圧力Ｐｄｏは密閉容器内の吐出圧力Ｐｄ以上に既に到達している過圧縮状態となっている。そのため、圧縮室２０Ａと吐出ポートが連通した際にその圧力差から冷媒が密閉容器内へ放出される際に過圧縮ロスが発生することとなる。
【００２０】
図６（ｃ）では、吐出圧力Ｐｄが双方の圧縮室２０Ａの圧縮完了時の圧力Ｐｄｉ、Ｐｄｏよりも小さい場合の運転状態を示している。すなわち、図６（ｃ）に示す運転状態においては、圧縮完了時には双方の圧縮室２０Ａともに密閉容器内の吐出圧力Ｐｄに既に到達している過圧縮状態となっている。そのため、その圧力差から密閉容器内の冷媒が吐出ポートを通じて一時的に圧縮室２０Ａへ流入し、大きな過圧縮ロスが発生することとなる。
【００２１】
また、圧縮機１００Ａにおいては、密閉容器内および圧縮室２０Ａ内に液冷媒が滞留している状態で起動した際には、異常な圧力上昇が発生し、渦巻歯（板状渦巻歯１ｂＡ、板状渦巻歯２ｂＡ）の強度以上の応力が発生することにより、圧縮機故障の原因になることがある。これを防ぐためには、圧縮室において圧縮中間過程の位置に固定スクロールの台板部を貫通する形でリリーフポートを設け、圧縮室内で過度に昇圧された冷媒を圧縮室外へ排出するという対策を採用することが考えられる。
【００２２】
しかしながら、リリーフポートの径は渦巻歯の歯厚以下である必要があるため、圧縮室内容積に対して十分リリーフの効果が得られない場合があった。そこで、上記特許文献１に記載されているように、リリーフポートだけでなく更なるリリーフ効果を得るために、固定スクロールの渦巻巻き始め角をλａとした際にλａ＜λ≦λａ＋πとなる範囲の固定スクロールの渦巻歯の外向面の歯底面部に第２の吐出ポートを設けるという構成の採用が考えられている。ただし、特許文献１に記載のスクロール圧縮機においても上述したような課題が存在している。
【００２３】
［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１に係るスクロール圧縮機（以下「圧縮機１００」と称する）の全体構造を概略的に示す概略断面図である。図２は、圧縮機１００の圧縮機構部を拡大した状態を示す断面図である。図３は、圧縮機１００の固定スクロールに対する揺動スクロールの相対位置との相関、また圧縮室とリリーフポートおよびフロートバルブの位置の相関についてを、固定スクロールの渦巻歯の内向面の圧縮室の吸入み完了状態を０°として９０°毎に圧縮が完了するまでの経過を示した図である。図１〜図３に基づいて、圧縮機１００の構成及び動作について説明する。
【００２４】
圧縮機１００は、たとえば冷蔵庫や冷凍庫、自動販売機、空気調和機、冷凍装置、給湯器等の冷凍サイクル装置に適用されるものである。つまり、圧縮機１００は、冷凍サイクルを循環する冷媒等の流体を吸入し、圧縮して高温・高圧の状態として吐出させる機能を有するものである。
【００２５】
＜圧縮機１００の構成＞
圧縮機１００は、固定スクロール１、揺動スクロール２、コンプライアントフレーム３、主軸４、サブフレーム６、電動機固定子７、電動機回転子８、オルダム機構９、ガイドフレーム１５、これらを収納する密閉容器１０を有している。
なお、密閉容器１０には、冷媒を密閉容器１０の内部に吸入させる吸入パイプ４２と、圧縮された冷媒を密閉容器１０の外部に吐出させる吐出パイプ４３と、が連接されている。
【００２６】
（固定スクロール１）
固定スクロール１は、台板部１ａと、板状渦巻歯１ｂと、を有し、台板部１ａの外周部がガイドフレーム１５にボルト（図示せず）によって締結されている。固定スクロール１は、図１に示すように密閉容器１０の上方空間に配置されている。板状渦巻歯１ｂは、台板部１ａの一方の面（図において下側）に形成されている。また、固定スクロール１の外周部の一方の面（図において下側）には、２個１対のオルダム案内溝１ｃがほぼ一直線上に配置されるように形成されている。このオルダム案内溝１ｃには、オルダム機構９の２個１対の固定側キー９ｃが往復摺動自在に係合されている。
【００２７】
また、図２に拡大して示しているように、固定スクロール１の台板部１ａには、圧縮途中の過圧縮冷媒を密閉容器１０内にリリーフすることができる１対のリリーフポート１ｅが設けられている。このリリーフポート１ｅは、流路断面が円形状となっている。
また、圧縮室２０が形成される側とは反対側の固定スクロール１の平面部には、リリーフポート１ｅを覆うように１対のリリーフ弁３３が設けられている。リリーフ弁３３は、弁押さえ３４とともにボルト３２で固定スクロール１の平面部に固定されている。
また、固定スクロール１の台板部１ａの中心部には、圧縮された冷媒を密閉容器１０の内部上方の空間（吐出空間１０ｄ）に吐出する吐出ポート１ｄが設けられている。
【００２８】
また、固定スクロール１の渦巻の巻き始め角をθｓとした際にθｓ≦θ≦θｓ＋２πの範囲となる板状渦巻歯１ｂの内側の歯底部１ｇに、圧縮された過圧縮冷媒を吐出ポート１ｄへリリーフさせる流路断面が円形状となるように形成されている吐出リリーフ流路２５を設けている。そして、吐出リリーフ流路２５の流路の開閉の役割を担うフロートバルブ２３がその背面からバネ２２により押圧されている形で台板部１ａの内部（図で示すフロートバルブ収納溝１ｆ）に収納されている。フロートバルブ収納溝１ｆは、２段形状に穴開け加工で形成され、穴大径部と穴小径部とを有している。
【００２９】
なお、フロートバルブ２３は、段付円筒形状（図では２段円筒形状）となっており、小径の円筒部外周にはＯ−ＲＩＮＧ２４が設けられ、吐出リリーフ流路２５と密閉容器１０内の圧力をシールしている。そして、Ｏ−ＲＩＮＧ２４が係合しているフロートバルブ２３およびバネ２２が台板部１ａから外れるのを防止するために、台板部１ａに設けられたフロートバルブ収納溝１ｆを覆う形で固定スクロール１の上部平面にプレート２６がボルト２１によって固定されている。
【００３０】
また、２段円筒形状となっているフロートバルブ２３の大径部と小径部の境界面が、同じく２段形状に穴開け加工されたフロートバルブ収納溝１ｆの穴大径部と穴小径部の境界面に接している際、つまり吐出リリーフ流路２５を閉じている状態では、フロートバルブ２３の小径部の先端平面と歯底部１ｇはほぼ同一平面状になるように形成されている。さらに、圧縮機１００を組み立てた状態において、揺動スクロール２の板状渦巻歯２ｂの先端平面とフロートバルブ２３の小径部の先端平面との間に微小な隙間が生じるようになっている。
【００３１】
（揺動スクロール２）
揺動スクロール２は、台板部２ａと、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と、を有し、板状渦巻歯１ｂと板状渦巻歯２ｂとを噛み合わせるように配置されている。揺動スクロール２は、図１に示すように密閉容器１０の上方空間であって固定スクロール１の下側に配置されている。板状渦巻歯２ｂは、台板部２ａの一方の面（図において上側）に形成されている。そして、板状渦巻歯１ｂと板状渦巻歯２ｂとを噛み合わせることによって圧縮室２０を形成している。圧縮室２０は、揺動スクロール２の回転動作に伴って、相対的に容積が変化する。
【００３２】
また、台板部２ａの板状渦巻歯２ｂと反対側の面（図において下側）の中心部には、中空円筒状のボス部２ｆが形成されている。このボス部２ｆの内側面であるボス部空間２ｇには、揺動軸受２ｃが形成されている。
また、台板部２ａのボス部２ｆが形成されている面と同じ側の面の外周部には、コンプライアントフレーム３のスラスト軸受３ａと圧接摺動可能なスラスト面２ｄが形成されている。
【００３３】
また、揺動スクロール２の台板部２ａの外周部の一方の面（図において下側）には、固定スクロール１のオルダム案内溝１ｃとほぼ９０度の位相差を持つ２個１対のオルダム案内溝２ｅがほぼ一直線上に配置されるように形成されている。このオルダム案内溝２ｅにはオルダム機構９の２個１対の揺動側キー９ａが往復摺動自在に係合されている。
【００３４】
また、揺動スクロール２の台板部２ａには、固定スクロール１側の面（図１において上側の面）と、コンプライアントフレーム３側の面（図１において下側の面）とを連通する径が細い穴である抽気孔２ｊが形成されている。そして、この抽気孔２ｊのコンプライアントフレーム側の面の開口部、すなわち下側開口部２ｋは、通常運転時にはその円軌跡がコンプライアントフレーム３のスラスト軸受３ａの内部に常時収まるように位置されている。
【００３５】
（コンプライアントフレーム３、ガイドフレーム１５）
コンプライアントフレーム３は、揺動スクロール２を摺動可能に支持する機能を有している。コンプライアントフレーム３は、揺動スクロール２の板状渦巻歯２ｂの形成面とは反対側（図において下側）に配置されている。コンプライアントフレーム３は、ガイドフレーム１５に支持されている。
ガイドフレーム１５は、密閉容器１０の内部に固定され、コンプライアントフレーム３を介して固定スクロール１及び揺動スクロール２を支持する機能を有している。ガイドフレーム１５は、コンプライアントフレーム３を介して主軸４の上部を回転自在に支持する機能も有している。
【００３６】
コンプライアントフレーム３のスラスト軸受３ａの外側には、面３ｘが形成されている。この面３ｘには、オルダム機構９のオルダム機構環状部９ｂが往復摺動運動する。
また、コンプライアントフレーム３の中心部には、電動機によって回転駆動される主軸４を半径方向に支持する主軸受３ｃおよび補助主軸受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、揺動スクロール２に形成されている抽気孔２ｊの下側開口部２ｋと対峙する位置にスラスト軸受３ａからフレーム空間１５ｆに連通する連通穴３ｓが形成されている。なお、連通穴３ｓのスラスト軸受開口部、すなわち上開口部（図１において上側の開口部）を、上側開口部３ｕと称する。
【００３７】
また、コンプライアントフレーム３の面３ｘには、台板外周部空間２ｉとフレーム空間１５ｆを連通する連通穴３ｎ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、ボス部外側空間２ｈの圧力を調整する中間圧調整弁３ｔ、弁押さえ３ｙ、バネ（中間圧調整スプリング）３ｍを収納するための中間圧調整弁収納空間３ｐが設けられている。そして、中間圧を調整するバネ３ｍは、自然長より縮められて中間圧調整弁収納空間３ｐに収納されている。
【００３８】
また、図１に示すように、ガイドフレーム１５の内側面の固定スクロール１側（図１において上側）には上嵌合円筒面１５ａが形成されており、上嵌合円筒面１５ａがコンプライアントフレーム３の外周面に形成された上嵌合円筒面３ｄと係合されている。
他方、ガイドフレーム１５の内側面の電動機側（図１において下側）には、下嵌合円筒面１５ｂが形成されており、下嵌合円筒面１５ｂがコンプライアントフレーム３の外周面に形成された下嵌合円筒面３ｅと係合されている。
【００３９】
ガイドフレーム１５の内側面とコンプライアントフレーム３の外側面とによって形成されるフレーム空間１５ｆは、その上下をリング状の上シール材１６ａ、下シール材１６ｂで仕切られている。ここでは、ガイドフレーム１５の内周面に上シール材１６ａ、下シール材１６ｂを収納するリング状のシール溝が２ヶ所に形成されている場合を例に示しているが、このシール溝をコンプライアントフレーム３の外周面に形成してもよい。
【００４０】
なお、上下を揺動スクロール２の台板部２ａとコンプライアントフレーム３とで囲われたスラスト軸受３ａの外周側の空間、すなわち台板外周部空間２ｉは吸入冷媒雰囲気（吸入圧）の低圧空間となっている。
【００４１】
（主軸４）
主軸４は、電動機によって回転駆動され、揺動スクロール２を回転させるものである。主軸４の揺動スクロール２側（図において上側）端部には、揺動スクロール２の揺動軸受２ｃと回転自在に係合する揺動軸部４ｂが形成されている。
また、揺動軸部４ｂの下側には、コンプライアントフレーム３の主軸受３ｃおよび補助主軸受３ｈと回転自在に係合する主軸部４ｃが形成されている。
【００４２】
また、主軸４の他端部には、サブフレーム６の副軸受６ａと回転自在に係合する副軸部４ｄが形成されている。この副軸部４ｄと主軸部４ｃとの間に電動機回転子８が焼嵌られている。
さらに、主軸４の下端面にはオイルパイプ４ｆが圧入されており、密閉容器１０の底部に溜まった冷凍機油１０ｅを吸い上げることが可能になっている。
なお、主軸４の回転によってオイルパイプ４ｆによって吸い上げられた冷凍機油１０ｅは、主軸４の内部に形成されている高圧油給油穴４ｇを通って各摺動部に供給される。
【００４３】
（その他の構成）
サブフレーム６は、密閉容器１０の内部下方に固定され、ガイドフレーム１５とともに主軸４を回転自在に支持する機能を有している。つまり、主軸４は、上方をガイドフレーム１５により、下方をサブフレーム６により、それぞれ回転自在に支持されている。
【００４４】
電動機固定子７は、電動機回転子８外周側に所定の隙間を空けて配置され、通電が開示されることで電動機回転子８を回転駆動するものである。また、電動機固定子７の外周面は焼き嵌め等により密閉容器１０に固着支持されている。
電動機回転子８は、主軸４の主軸部４ｃに固定され、電動機固定子７への通電が開始することにより回転駆動し、主軸４を回転させるようになっている。なお、電動機回転子８の上面にはバランサー１７ａが、電動機回転子８の下面にはバランサー１７ｂが、それぞれが取り付けられている。
電動機固定子７及び電動機回転子８で、電動機を構成している。
【００４５】
電動機回転子８に取り付けられたバランサー１７ａ及びバランサー１７ｂは、電動機回転子８とともに回転して、この回転に対しての質量バランス（静的及び動的釣合わせ）をとる機能を有している。なお、バランサー１７ａ及びバランサー１７ｂは、例えばリベット等で電動機回転子８に取り付けられる。
【００４６】
オルダム機構９は、揺動スクロール２のスラスト面側に配設され、揺動スクロール２の自転運動を阻止するとともに、揺動スクロール２の揺動運動を可能とする機能を果たす。このオルダム機構９は、環状に形成されているオルダム機構環状部９ｂと、オルダム機構環状部９ｂの上面に設けられている２個一対の固定側キー９ｃと、オルダム機構環状部９ｂの下面に設けられている２個一対の揺動側キー９ａと、を有している。固定側キー９ｃと揺動側キー９ａとは、互いに直交するように突設されている。固定側キー９ｃは、オルダム案内溝１ｃに往復摺動自在に係合されている。揺動側キー９ａは、オルダム案内溝２ｅ、に往復摺動自在に係合されている。
【００４７】
密閉容器１０は、圧縮機１００の外郭を構成するものであり、内部上方が吐出空間１０ｄとなっており、内部下方が低圧空間となっている。密閉容器１０の底部は、冷凍機油１０ｅを貯留する油だめとなっている。また、密閉容器１０には、冷媒を吸入するための吸入パイプ４２と、冷媒を吐出するための吐出パイプ４３とが連接されている。なお、吸入パイプ４２及び吐出パイプ４３のいずれも密閉容器１０の側面の一部に連接されている。また、吸入パイプ４２の入口には、冷媒の逆流を防止するための逆止弁３０が設置されている。
【００４８】
＜圧縮機１００の動作＞
圧縮機１００の動作について説明する。
圧縮機１００の定常運転時には、密閉容器１０の吐出空間１０ｄが吐出冷媒雰囲気の高圧となる。そのため、密閉容器１０の底部の冷凍機油１０ｅは、オイルパイプ４ｆ、主軸４に軸方向に貫通して設けられた高圧油給油穴４ｇを図１において上方向に向かって流れる。高圧油給油穴４ｇを流れてボス部空間２ｇに導かれた高圧の冷凍機油１０ｅは、揺動軸受２ｃで減圧される。この冷凍機油１０ｅは、吸入圧より高く、吐出圧以下の中間圧となり、ボス部外側空間２ｈに流れる。
【００４９】
他方もう一つの径路として、高圧油給油穴４ｇを流れた高圧の冷凍機油１０ｅは、主軸４に設けられた横穴（図示省略）から主軸受３ｃの高圧側端面に導かれる。この冷凍機油１０ｅは、この主軸受３ｃで減圧されて中間圧となり、同じくボス部外側空間２ｈに流れる。
【００５０】
ボス部外側空間２ｈの中間圧となった冷凍機油１０ｅは、冷凍機油１０ｅに溶解していた冷媒の発泡で、一般にはガス冷媒と冷凍機油との２相流になっており、中間圧調整弁収納空間３ｐを通る際にバネ３ｍによって負荷される力に打ち勝って中間圧調整弁３ｔを押し上げてフレーム空間１５ｆに流れる。その後、冷凍機油１０ｅは、中間圧調整弁３ｔを通過した後の流路である連通穴３ｎを通ってオルダム機構環状部９ｂの内側に排出される。
【００５１】
他方もう一つの径路として、冷凍機油１０ｅは、揺動スクロール２のスラスト面２ｄとコンプライアントフレーム３のスラスト軸受３ａとの摺動部に給油されたあと、オルダム機構環状部９ｂの内側に排出される。
そして、これらから排出された冷凍機油１０ｅは、オルダム機構９のオルダム機構環状部９ｂの摺動面および、キー摺動面に給油した後、台板外周部空間２ｉに開放される。
【００５２】
以上に説明したように、圧縮機１００では、ボス部外側空間２ｈの中間圧力Ｐｍ１は、バネ３ｍのバネ力と中間圧調整弁３ｔの中間圧露出面積とによってほぼ決定される所定の圧力αによって、Ｐｍ１＝Ｐｓ＋α（Ｐｓは吸入雰囲気圧力すなわち低圧）で制御される。
【００５３】
他方、揺動スクロール２の台板部２ａに設けられた抽気孔２ｊの下側開口部２ｋは、コンプライアントフレーム３に設けられた連通穴３ｓのスラスト軸受開口部すなわち上側開口部３ｕ（図１において上側の開口部）と、常時もしくは間欠的に連通する。このため、固定スクロール１と揺動スクロール２とで形成される圧縮室２０からの圧縮途上の吸入圧より高く、吐出圧力以下の中間圧の冷媒が、揺動スクロール２の抽気孔２ｊおよびコンプライアントフレーム３の連通穴３ｓを介してフレーム空間１５ｆに導かれる。
【００５４】
ただし、導かれるといってもフレーム空間１５ｆは、上シール材１６ａと下シール材１６ｂとで密閉された閉空間になっているので、定常運転時には圧縮室２０の圧力変動に呼応して圧縮室２０とフレーム空間１５ｆとは双方向に微少な流れを有する、いわば呼吸している状態となる。
以上に説明したように、圧縮機１００では、フレーム空間１５ｆの中間圧Ｐｍ２は、連通する圧縮室２０の位置でほぼ決定される所定の倍率βによって、Ｐｍ２＝Ｐｓ×β（Ｐｓは吸入雰囲気圧力すなわち低圧）で制御される。
【００５５】
コンプライアントフレーム３には、ボス部外側空間２ｈの中間圧力Ｐｍ１に起因する力およびスラスト軸受３ａを介しての揺動スクロール２からの押し付け力の合計が下向きの力として作用する。その一方で、コンプライアントフレーム３には、フレーム空間１５ｆの中間圧Ｐｍ２に起因する力および下端面の高圧雰囲気に露出している部分に作用する高圧に起因する力の合計が上向きの力として作用する。そして、圧縮機１００では、定常運転時には、コンプライアントフレーム３に作用する上向きの力が下向きの力より大きくなるように設定されている。
【００５６】
このため、コンプライアントフレーム３は、上嵌合円筒面３ｄがガイドフレーム１５の上嵌合円筒面１５ａに、下嵌合円筒面３ｅがガイドフレーム１５の下嵌合円筒面１５ｂに案内され、すなわちコンプライアントフレーム３がガイドフレーム１５に対して軸方向に摺動可能となっており、固定スクロール側（図１において上方）に浮き上がっている。そして、スラスト軸受３ａを介してコンプライアントフレーム３に押し付けられている揺動スクロール２も、同じく上方に浮き上がり、その結果、揺動スクロール２の歯先と歯底は、固定スクロール１のそれぞれ歯底と歯先に接触し摺動する。
【００５７】
図３に基づいて、圧縮機１００の動作について更に詳細に説明する。
圧縮機１００の渦巻構造は、揺動スクロール２の板状渦巻歯２ｂと固定スクロール１の板状渦巻歯１ｂとが１８０°偏位した位置で互いに噛みあうように組み合わせられ、２つの圧縮室の容積が同じとなるものである。そして、圧縮機１００は、板状渦巻歯１ｂの巻き終わり端部の内壁側面を、板状渦巻歯２ｂの巻き終わり端部近くまで延長させた固定スクロール１を用いている。つまり、固定スクロール１は、図３に示すように、板状渦巻歯１ｂの巻き終わり端部（最外周側の端部）が、板状渦巻歯２ｂの巻き終わり端部（最外周側の端部）の近くまで延長されている。
【００５８】
そのため、圧縮機１００においては、板状渦巻歯１ｂの内向面の圧縮室２０ａと外向面の圧縮室２０ｂは同時に形成されず、その圧縮開始に約１８０°の位相差が生じる。よって、板状渦巻歯１ｂの内向面の圧縮室２０ａが形成された瞬間の回転角を０°とすると、この時点では板状渦巻歯１ｂの外向面にはまだ圧縮室が形成されていない（図３（ａ））。回転角が１８０°となった時点で固定スクロール１の板状渦巻歯１ｂの外向面の圧縮室２０ｂが形成される（図３（ｃ））。
【００５９】
その後、圧縮機１００では、双方の圧縮室（圧縮室２０ａ、圧縮室２０ｂ）が中央に移動しながら冷媒の圧縮を行う。そして、回転角が６３０°となった時点で板状渦巻歯２ｂの内向面および外向面が、それぞれ固定スクロール１の外向面および内向面から離れることにより、双方の圧縮室の圧縮が完了し、吐出ポート１ｄから密閉容器１０の吐出空間１０ｄへ吐出される（図３（ｈ））。
【００６０】
図５（ｂ）および図５（ｃ）に示される従来の圧縮機１００Ａの過圧縮運転においては、回転角が約３６０°を経過した時点で固定スクロール１Ａのリリーフポート１ｅＡが各圧縮室（圧縮室２０ａＡ、圧縮室２０ｂＡ）と連通する。そのため、この時点で各圧縮室の圧力が吐出圧力Ｐｄに達している際にはリリーフ弁が開き、密閉容器内にリリーフされる。しかしながら、リリーフポート１ｅＡの直径は、揺動スクロール２Ａの板状渦巻歯２ｂＡの厚さ以下となる必要があるため、十分なリリーフ効果が得られない場合がある。
【００６１】
一方、圧縮機１００では、回転角が約５４０°に達すると（図３（ｇ））、板状渦巻歯１ｂの内向面の圧縮室２０ａはフロートバルブ２３の先端平面部に差し掛かる。このとき、圧縮室２０ａの圧力がフロートバルブ２３の大径部側の平面の面する密閉容器１０内の圧力とバネ２２による力の和よりも高くなると、フロートバルブ２３は上方に移動する。そのため、吐出リリーフ流路２５が開放される。これにより、板状渦巻歯２ｂの外向面が固定スクロール１の内向面から離れ冷媒が吐出される前に、過圧縮冷媒を吐出リリーフ流路２５を通じて吐出ポート１ｄへリリーフさせることができる（図２及び図３（ｇ）に示す実線矢印）。
【００６２】
このとき、板状渦巻歯１ｂの内向面の圧縮室２０ａは、板状渦巻歯１ｂの外交面の圧縮室２０ｂよりも圧力が高くなっているため、より大きなリリーフ効果を得ることができ、過圧縮による性能低下や液冷媒圧縮等に伴う圧力の異常上昇による圧縮機の信頼性低下を防ぐことができる。
【００６３】
図６（ａ）に示される不足圧縮状態での運転においては、回転角が約６３０°における圧縮室２０ａおよび圧縮室２０ｂの圧力は密閉容器１０内の吐出圧力Ｐｄまで達していない。そのため、リリーフ弁３３は閉じたまま開くことはなく、またフロートバルブ２３も上昇しない。このとき、フロートバルブ２３は上昇せず、その小径部の先端平面と固定スクロール１の歯底部１ｇは同一平面が継続されるため、板状渦巻歯１ｂの側面部から板状渦巻歯２ｂの側面部が離れるまでは圧縮を継続することができる。
【００６４】
以上のように、圧縮機１００は、吐出ポート１ｄとは別に、板状渦巻歯１ｂの巻き始め角をθｓとした際にθｓ≦θ≦θｓ＋２πの範囲となる板状渦巻歯１ｂの内側の歯底部１ｇに圧縮された過圧縮冷媒を吐出ポート１ｄへリリーフさせる吐出リリーフ流路２５を設け、その吐出リリーフ流路２５の開閉の役割を担うフロートバルブ２３がその背面からバネ２２により押圧されている形で台板部１ａに収納されているので、過圧縮冷媒をより効果的にリリーフし、過圧縮による性能低下および信頼性低下を大幅に抑制することができる。
【００６５】
［実施の形態２］
図４は、本発明の実施の形態２に係るスクロール圧縮機（以下「圧縮機２００」と称する）の圧縮機構部を拡大した状態を示す断面図である。図４に基づいて、圧縮機２００について説明する。なお、圧縮機２００の基本的な構成は、実施の形態１に係る圧縮機１００の構成と同様である。また、実施の形態２では実施の形態１との相違点を中心に説明し、実施の形態１と同一部分には、同一符号を付して説明を省略するものとする。
【００６６】
圧縮機２００は、実施の形態１に係る圧縮機１００と同様に、たとえば冷蔵庫や冷凍庫、自動販売機、空気調和機、冷凍装置、給湯器等の冷凍サイクル装置に適用されるものである。つまり、圧縮機２００は、冷凍サイクルを循環する冷媒等の流体を吸入し、圧縮して高温・高圧の状態として吐出させる機能を有するものである。
【００６７】
＜圧縮機２００の構成＞
圧縮機２００は、実施の形態１に係る圧縮機１００の構成に加え、固定スクロール１の圧縮室２０と反対側の平面の吐出ポート１ｄの開口部を覆う形で吐出弁３５が設置され、その弁押さえ３４とともにボルト３２で固定されている。
【００６８】
＜圧縮機２００の動作＞
揺動スクロール２の板状渦巻歯２ｂの内向面および外向面が、それぞれ固定スクロール１の板状渦巻歯１ｂの外向面および内向面から離れ、冷媒の圧縮が完了すると、圧縮室２０内の冷媒の圧力により吐出弁３５が上方へ開き、密閉容器１０の吐出空間１０ｄに冷媒が吐出される。
【００６９】
図６（ｃ）にて示される過圧縮運転時における動作は、実施の形態１に係る圧縮機１００と同じであり、圧縮機２００においても同様の効果を得ることができる。ただし、実施の形態１に係る圧縮機１００では図６（ａ）および図６（ｂ）で示される固定スクロール１の板状渦巻歯１ｂの外向面側の圧縮室２０ｂにおける不足圧縮運転状態における再圧縮ロスは低減できず、その分性能低下を引き起こす可能性がある。
【００７０】
このような不足圧縮運転において、圧縮機２００では揺動スクロール２の板状渦巻歯２ｂの内向面および外向面がそれぞれ固定スクロール１の板状渦巻歯１ｂの外向面および内向面から離れた際には、吐出弁３５で閉塞された吐出ポート１ｄ内の吐出圧力Ｐｄの冷媒が一時的に圧縮室２０内に逆流し、再圧縮ロスを発生させるが、その吐出圧力Ｐｄである冷媒の容積は吐出弁３５の作用により制限されている。そのため、圧縮機２００によれば、そのロスは最小限に抑えられることになる。
【００７１】
これにより、圧縮機２００においては、実施の形態１に係る圧縮機１００の奏する効果に加え、過圧縮運転時における過圧縮ロスを低減することができるので、信頼性低下を更に大幅に抑制することができる。
【符号の説明】
【００７２】
１  固定スクロール、１Ａ  固定スクロール、１ａ  台板部、１ｂ  板状渦巻歯、１ｂＡ  板状渦巻歯、１ｃ  オルダム案内溝、１ｄ  吐出ポート、１ｅ  リリーフポート、１ｅＡ  リリーフポート、１ｆ  フロートバルブ収納溝、１ｇ  歯底部、２  揺動スクロール、２Ａ  揺動スクロール、２ａ  台板部、２ｂ  板状渦巻歯、２ｂＡ  板状渦巻歯、２ｃ  揺動軸受、２ｄ  スラスト面、２ｅ  オルダム案内溝、２ｆ  ボス部、２ｇ  ボス部空間、２ｈ  ボス部外側空間、２ｉ  台板外周部空間、２ｊ  抽気孔、２ｋ  下側開口部、３  コンプライアントフレーム、３ａ  スラスト軸受、３ｃ  主軸受、３ｄ  上嵌合円筒面、３ｅ  下嵌合円筒面、３ｈ  補助主軸受、３ｍ  バネ、３ｎ  連通穴、３ｐ  中間圧調整弁収納空間、３ｓ  連通穴、３ｔ  中間圧調整弁、３ｕ  上側開口部、３ｘ  面、３ｙ  弁押さえ、４  主軸、４ｂ  揺動軸部、４ｃ  主軸部、４ｄ  副軸部、４ｆ  オイルパイプ、４ｇ  高圧油給油穴、６  サブフレーム、６ａ  副軸受、７  電動機固定子、８  電動機回転子、９  オルダム機構、９ａ  揺動側キー、９ｂ  オルダム機構環状部、９ｃ  固定側キー、１０  密閉容器、１０ｄ  吐出空間、１０ｅ  冷凍機油、１５  ガイドフレーム、１５ａ  上嵌合円筒面、１５ｂ  下嵌合円筒面、１５ｆ  フレーム空間、１６ａ  上シール材、１６ｂ  下シール材、１７ａ  バランサー、１７ｂ  バランサー、２０  圧縮室、２０Ａ  圧縮室、２０ａ  圧縮室、２０ａＡ  圧縮室、２０ｂ  圧縮室、２０ｂＡ  圧縮室、２１  ボルト、２２  バネ、２３  フロートバルブ、２５  吐出リリーフ流路、２６  プレート、３０  逆止弁、３２  ボルト、３３  リリーフ弁、３４  弁押さえ、３５  吐出弁、４２  吸入パイプ、４３  吐出パイプ、１００  スクロール圧縮機、１００Ａ  スクロール圧縮機、２００  スクロール圧縮機。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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