(57)【要約】【課題】  高圧リリーフバルブの信頼性を向上させた圧縮機を提供する。【解決手段】  圧縮機に用いられるリリーフバルブは、一端に開口部、他端に高圧空間と低圧空間とを連通する連通穴１６ａが形成された円筒部１６と、円筒部１６内に軸方向に可動自在に間隙を有して挿入され、保持した鋼球１７により連通穴１６ａを開閉するピストン１８と、一端がこのピストン１８に当接し、ピストン１８に保持された鋼球１７を連通穴１６ａを閉じる方向に付勢するコイルバネ１９と、ピストン１８に対向して設けられ、コイルバネ１９の内側に沿って挿入される凸部２０ｂとコイルバネ１９の他端を保持するフランジ２０ｃを有し、コイルバネ１９の姿勢を保つとともに、コイルバネ１９の縮み量を調節するバネ保持部２０と、円筒部１６の開口部に設けられバネ保持部２０を受ける受け板２１とを備える。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底部に潤滑油が貯留された密閉容器と、
この密閉容器内に設けられた圧縮機構部及び電動機部と、
前記密閉容器内の高圧空間から前記圧縮機構部により区画されて形成された低圧空間へ冷媒ガスを流出させる高圧リリーフバルブと、
を備え、
前記高圧リリーフバルブは、
一端に開口部、他端に前記高圧空間と前記低圧空間とを連通する連通穴を有する壁面が形成された円筒部と、
前記円筒部内に軸方向に可動自在に間隙を有して挿入され、先端に保持したボールにより前記連通穴を開閉するピストンと、
一端がこのピストンに当接し、前記ピストンを前記連通穴を閉じる方向に付勢するバネと、
このバネの内側に沿って挿入される凸部と前記バネの他端を保持するフランジを有し、前記バネの姿勢を保つとともに、前記バネの縮み量を調節するバネ保持部と、
前記円筒部の開口部に設けられ前記バネ保持部を受ける受け板と、
を備えたことを特徴とする圧縮機。
【請求項２】
底部に潤滑油が貯留された密閉容器と、
この密閉容器内に設けられた圧縮機構部及び電動機部と、
前記密閉容器内の高圧空間から前記圧縮機構部により区画されて形成された低圧空間へ冷媒ガスを流出させる高圧リリーフバルブと、
を備え、
前記高圧リリーフバルブは、
一端に開口部、他端に前記高圧空間と前記低圧空間とを連通する連通穴を有する壁面が形成された円筒部と、
この円筒部内に軸方向に可動自在に間隙を有して挿入され、前記連通穴を開閉するピストンと、
一端がこのピストンに当接して前記ピストンを前記連通穴を閉じる方向に付勢するバネと、
このバネの内側に沿って挿入される凸部と前記バネの他端を保持するフランジを有し、前記バネの姿勢を保つとともに、前記バネの縮み量を調節するバネ保持部と、
前記円筒部の開口部に設けられ前記バネ保持部を受ける受け板と、
を備えたことを特徴とする圧縮機。
【請求項３】
高圧リリーフバルブのバネ保持部の凸部に、軸方向と略直交する横穴を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の圧縮機。
【請求項４】
受け板に弾性材を使用したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷凍空調装置等に用いられる圧縮機を保護するリリーフバルブを備えた圧縮機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の圧縮機は、密閉容器内に電動機部と圧縮機構部、及び潤滑油とを収納しており、高圧空間と低圧空間とを区画する圧縮機構部に高圧空間と低圧空間とを連結する連結穴を形成し、この連結穴に高圧空間から低圧空間へのみ冷媒ガスの流れを許容する高圧リリーフバルブを設けるとともに、前記電動機部を高圧空間に配置し、電流・温度検出方式の電動機保護装置を取り付けている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、油圧クラッチ式変速機構における急発進を回避するリリーフバルブにおいて、リリーフバネのバネ圧を調整する圧力調整シムが介装されたものもある（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１４−２２７７８９号公報（段落００４６、図２）
【特許文献２】特開平０５−３２２０４１号公報（段落００１０〜００１３、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の従来のリリーフバルブは、いずれも、作動時に油圧等によりバネが押縮められるが、バネが密着状態（バネの全長＝巻数×バネ線径の状態）まで押縮められた後も押圧されると塑性変形を起こし、バネ圧により決まるリリーフバルブ作動圧力が変化するだけでなく、バネがこじてリリーフバルブが正常に動作しなくなる恐れがある。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、高圧リリーフバルブの信頼性を向上させた圧縮機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る高圧リリーフバルブは、底部に潤滑油が貯留された密閉容器と、この密閉容器内に設けられた圧縮機構部及び電動機部と、前記密閉容器内の高圧空間から前記圧縮機構部により区画されて形成された低圧空間へ冷媒ガスを流出させる高圧リリーフバルブと、を備え、前記リリーフバルブは、一端に開口部、他端に前記高圧空間と前記低圧空間とを連通する連通穴を有する壁面が形成された円筒部と、前記円筒部内に軸方向に可動自在に間隙を有して挿入され、先端に保持したボールにより前記連通穴を開閉するピストンと、一端がこのピストンに当接し、前記ピストンを前記連通穴を閉じる方向に付勢するバネと、このバネの内側に沿って挿入される凸部と前記バネの他端を保持するフランジを有し、前記バネの姿勢を保つとともに、前記バネの縮み量を調節するバネ保持部と、前記円筒部の開口部に設けられ前記バネ保持部を受ける受け板と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の圧縮機に用いられる高圧リリーフバルブは、先端に保持したボールにより高圧空間と低圧空間とを連通する連通穴を開閉するピストンと、このピストンを前記連通穴を閉じる方向に付勢するバネと、バネの内側に沿って挿入される凸部とバネの他端を保持するフランジを有し、前記バネの姿勢を保つとともに、前記バネの縮み量を調節するバネ保持部とを備えたので、高圧リリーフバルブ作動時のバネの縮み量を調整することでバネの塑性変形を抑制し、高圧リリーフバルブの信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について図１〜図４を用いて説明する。
図１はこの発明の実施の形態１を示す圧縮機の縦断面図、図２は図１に示す圧縮機の高圧リリーフバルブの拡大詳細断面図、図３は高圧リリーフバルブの作動圧力確認方法を示す断面図、図４は高圧リリーフバルブの動作を示す断面図である。
【００１０】
図１において、圧縮機は、底部に潤滑油２が貯留された密閉容器３と、密閉容器３内の高圧空間４に配置された固定子５ａ及び回転子５ｂからなる電動機部５と、電動機部５により駆動される圧縮機構部６とにより構成され、電動機部５の固定子５ａは密閉容器３の内壁３ａに焼嵌めなどの手段により係止されている。また、この固定子５ａのコイルエンド５ｃには、電流・温度検出方式の電動機保護装置７が装着されている。
【００１１】
圧縮機構部６の固定スクロール８は、ボルト（図示せず）等によりガイドフレーム９に締結されている。この構成により、固定スクロール８とガイドフレーム９との締結面８ａにおいて密閉容器３内は高圧空間４と低圧空間１０とに区画されている。また、固定スクロール８の台板部８ｂには高圧リリーフバルブ１が装着されている。
【００１２】
揺動スクロール１１は、台板部１１ａの上面には固定スクロール８の板状渦巻歯８ｃと実質的に同一形状の板状渦巻歯１１ｂが形成されている。また、この揺動スクロール１１の台板部１１ａには、上面とコンプライアントフレーム１２側の面とを連通する小径の抽気孔１１ｃが形成されている。オルダムリング１３は、揺動スクロール１１の自転を拘束し、且つ、固定スクロール８に対する公転運動を実現している。
【００１３】
コンプライアントフレーム１２は、ガイドフレーム９の内周面９ａ、９ｂに嵌入係合され、軸方向の可動のみが許容されている。また、このコンプライアントフレーム１２は、電動機部５によって回転駆動される駆動軸１４を半径方向に支持する主軸受１２ａと、軸方向に支持するスラスト軸受１２ｂが形成されている。
さらに、ガイドフレームの内周面９ａ、９ｂとコンプライアントフレーム１２の外周面１２ｃとＯリング等のシール材１２ｄ、１２ｅによって、２つの空間１５ａ、１５ｂが形成されている。
【００１４】
高圧リリーフバルブ１は、図２に示すように固定スクロール８の台板部８ｂに形成され、円筒部１６と、高圧空間４と低圧空間１０とを連通する連通穴１６ａと、連通穴１６ａに形成された着座面１６ｂに着座するボールである鋼球１７と、連通穴１６ａ内に隙間（冷媒ガス流路１６ｃ）を有して挿入され、上部に鋼球１７を収納して保持する保持穴１８ａと、下端面１８ｂと、冷媒ガス流路１８ｃを有するピストン１８と、ピストン１８の保持穴１８ａに収納された鋼球１７を連通穴１６ａの着座面１６ｂに対して所定のバネ荷重Ｆｓにて押圧付勢するコイルバネ１９と、ピストン１８に対向して設けられ、コイルバネ１９の内側に沿って挿入されコイルバネ１９を内側から保持し、伸縮方向をガイドする凸部２０ｂとコイルバネ１９の端部を保持するフランジ２０ｃと冷媒ガス流路２０ａを有して円筒部１６に挿入されるバネ保持部２０と、冷媒ガス流路１６ｃを介して流入する高圧空間４からの冷媒ガスを低圧空間１０へ流出させる冷媒ガス流出穴２１ａが形成され、所定のバネ荷重Ｆｓを得るために固定スクロール８の台板部８ｂにボルト２３により取り付けられバネ保持部２０とコイルバネ１９を押圧する受け板２１とにより構成されている。
【００１５】
次に、高圧リリーフバルブ１の組立について図３を用いて説明する。
高圧リリーフバルブ１が作動する圧力はバネ荷重Ｆｓに依存するため、任意の作動圧力を得るためには構成部品を嵌合し、作動圧力を確認する必要がある。このため、組立の際にはバネ保持部２０のフランジ２０ｃの厚さＨ１によりバネ荷重Ｆｓを調節している。例えば、図３に示すように治具２２にてバネ保持部２０とコイルバネ１９を押圧固定した状態で圧力Ｐｓをかけ、任意の作動圧力が得られるまでフランジ２０ｃの厚さＨ１の異なるバネ保持部２０を嵌合しなおした後、図２に示すように板状の受け板２１をボルト２３で固定する。
受け板２１はＣワッシャー等でもよいが、嵌合時の着脱作業に手間がかかるため、嵌合後に固定することのできるボルト止め構造の方が作業効率がよい。
さらに、受け板２１の材質を弾性材であるバネ鋼板とすることで、高圧リリーフバルブ１作動時に受け板２１にかかる衝撃や繰返し荷重を吸収し、受け板２１の板厚を薄くしても信頼性を保つことができる。
【００１６】
次に、圧縮機の定常運転時の全体の動作について図１、図４を用いて説明する。
定常運転時には密閉容器３の底部の潤滑油２が駆動軸１４に軸方向に貫通して設けられた高圧油給油穴１４ａを経由して揺動スクロール１１のボス部空間１１ｄに導かれる。そして、この高圧の潤滑油２は揺動軸受１１ｅで減圧されて中間圧となり、空間１５ｃに流れる。もう一つの経路として、高圧油給油穴１４ａの高圧の潤滑油２は、駆動軸１４に設けられた横穴１４ｂから主軸受１２ａに導かれ、この主軸受１２ａで減圧されて中間圧となり、前記と同じ空間１５ｃに流れる。
【００１７】
この時、空間１５ｃの中間圧力Ｐｍ１は、コンプライアントフレーム１２に設けられた逆止弁１２ｆによってほぼ決定される所定の倍率αによって、Ｐｍ１＝Ｐｓ＋α（Ｐｓは低圧空間１０の圧力）で制御されている。
【００１８】
他方、揺動スクロール１１の台板部１１ａに設けられた抽気穴１１ｃは、コンプライアントフレーム１２に設けられた連通穴１２ｇ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８と揺動スクロール１１とで形成される圧縮室６ａからの圧縮途上の冷媒ガスが、揺動スクロール１１の抽気穴１１ｃ及びコンプライアントフレーム１２の連通穴１２ｇを介して空間１５ｂに導かれる。したがって、空間１５ｂの中間圧力Ｐｍ２は、抽気穴１１ｃが実質的に連通する圧縮室６ａの位置でほぼ決定される所定の倍率βによって、Ｐｍ２＝Ｐｓ×βで制御される。
【００１９】
前記の構成、すなわち２つの中間圧力Ｐｍ１、Ｐｍ２及びコンプライアントフレーム１２の下端面１２ｈに作用する高圧空間４の圧力により、コンプライアントフレーム１２はガイドフレーム９に案内され固定スクロール８側（図１において上方）に浮き上がる。そのため、スラスト軸受１２ｂを介してコンプライアントフレーム１２に押し付けられている揺動スクロール１１も同じく上方に浮き上がり、その結果、揺動スクロール１１の歯先と歯底は、固定スクロール８のそれぞれ歯底と歯先に接触し摺動しながら冷媒ガスを圧縮することになるので、冷媒ガスの漏れが少ない高効率な圧縮機が得られる。
【００２０】
次に、高圧リリーフバルブ１の動作について図１、図４を用いて説明する。
通常は図４（ａ）に示すように、高圧リリーフバルブ１を構成する鋼球１７は、固定スクロール８の台板部８ｂに形成された円筒部１６の軸方向の可動のみが許容されたピストン１８のほぼ中央部に設けられた保持穴１８ａに収納され、コイルバネ１９により、連通穴１６ａの着座面１６ｂに対して所定のバネ荷重Ｆｓにて押圧付勢されている。
【００２１】
上述の圧縮機を、例えば、冷凍空調装置に搭載して運転したときに、コンデンサファン（図示せず）の停止等の原因によって冷媒回路内の高圧が異常上昇した場合には、高圧空間４と低圧空間１０の圧力差によるバネ荷重Ｆｐが、高圧リリーフバルブ１のコイルバネ１９による所定のバネ荷重Ｆｓよりも大きくなる。この時、図４（ｂ）に示すように高圧リリーフバルブ１の鋼球１７が連通穴１６ａに形成された着座面１６ｂから離間して、高圧空間４から低圧空間１０に圧力を開放する。
【００２２】
このとき、円筒部１６の径方向の可動は拘束され、軸方向の可動のみが許容されたピストン１８のほぼ中央部に設けられた保持穴１８ａに鋼球１７が収納されているので、高圧空間４と低圧空間１０との圧力差により、鋼球１７がピストン１８を介したコイルバネ１９による押圧付勢状態から解除されて、連通穴１６ａに形成された着座面１６ｂから離間し、高圧空間４から低圧空間１０に圧力を開放する際にも、鋼球１７は不安定な３次元的挙動を起こすことなく、円筒部１６の軸方向のみに一次元の安定的な挙動を示すので、高圧リリーフバルブ１の確実なリセット（ここでは、高圧空間４と低圧空間１０の圧力差が小さくなり、再度、鋼球１７が連通穴１６ａの着座面１６ｂに押圧付勢される状態をいう。）を行うことが可能となる。また、鋼球１７の挙動不安定による連通穴１６ａとの接触が起こり得ないので、連通穴１６ａ内が摩耗しないという効果がある。
【００２３】
また、図４（Ｃ）に示すように、高さＨ２をコイルバネ１９が押縮められ密着状態（バネの全長＝巻数×バネ線径の状態）になる前に、ピストン１８の下端面１８ｂがバネ保持部２０の凸部２０ｂの上端面２０ｄに接触するようすることで、密着状態より押縮められることにより起こるコイルバネ１９の塑性変形が回避され、高圧リリーフバルブ１がこじて作動不良とならないようにすることができる。さらに、組立の説明で述べたように、バネの密着状態の回避とコイルバネ１９の保持と嵌合時のバネ圧調整をバネ保持部２０で行なうことができ、部品点数を削減する効果もある。
【００２４】
このように、冷媒回路内の高圧が異常上昇した場合、高圧リリーフバルブ１により、高圧空間４から低圧空間１０に圧力を開放するので、その一部を高圧空間４の圧力に依存しているコンプライアントフレーム１２の固定スクロール８への押し付け力が過度に大きくなることが回避されるので、摺動速度が低いこと等により一般のジャーナル軸受に比べてその負荷容量が低いとされるコンプライアントフレーム１２に形成されたスラスト軸受１２ｂにおいても十分な油膜が形成され、より信頼性の高い圧縮機を得ることが可能となる。
【００２５】
また、スラスト軸受１２ｂを介してコンプライアントフレーム１２の固定スクロール８への押し付け力を支持する揺動スクロール１１の歯先や固定スクロール８の歯先においても、高圧リリーフバルブ１により高圧空間４の異常な圧力上昇が回避されるので、押し付け力増大による歯先の異常摩耗、もしくは焼き付き等が発生する可能性が極めて低くなる。
【００２６】
また、高圧リリーフバルブ１が作動した場合には、高圧空間４から低圧空間１０に流入する高圧高温の冷媒ガスが圧縮機構部６により再び圧縮されて冷媒の吐出ガス温度が急上昇し、吐出ガスが一旦放出される高圧空間４に配置された電動機部５も、この吐出ガス温度の急上昇にほぼ同期して温度が上昇するが、電動機部５のコイルエンド５ｃに装着された電流・温度検出方式の電動機保護装置７が電動機部５の温度上昇を検知して圧縮機を停止させるので、電動機部５の絶縁材の劣化や焼損などを防止でき、高い信頼性を得ることができる。
【００２７】
以上のように、高圧リリーフバルブ１は、コイルバネ１９の内側に沿って挿入される凸部２０ｂとコイルバネ１９の端部を保持するフランジ２０ｃを有し、バネの姿勢を保つとともに、前記バネの縮み量を調節するバネ保持部２０を備えたので、作動時のバネの縮み量を調整することでコイルバネ１９の塑性変形を抑制し、高圧リリーフバルブ１の信頼性を向上させることができる。
また、コイルバネ１９の姿勢を保つことも同時にできるので部品点数を削減することができる。
さらに、受け板２１の材質を弾性材であるバネ鋼板としたので、作動時に受け板２１にかかる衝撃や繰返し荷重を吸収し、受け板２１の板厚を薄くしても信頼性を保つことができる。
【００２８】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２を示す圧縮機の高圧リリーフバルブの拡大詳細断面図である。本実施の形態は実施の形態１の高圧リリーフバルブ１のバネ保持部２０の凸部２０ｂに、冷媒ガス流路２０ａと略直交する横穴の冷媒ガス流路２０ｅを設けたものである。
【００２９】
この構成において、バネ保持部２０の凸部２０ｂの上端面２０ｄとピストン１８の下端面１８ｂが接触した場合に、冷媒ガスの流路を確保することができる。
なお、ピストン１８の軸方向の冷媒ガス流路１８ｃと略直交する横穴の冷媒ガス流路を設けてもよい。
【００３０】
実施の形態３．
図６はこの発明の実施の形態３を示す圧縮機の高圧リリーフバルブの拡大詳細断面図である。本実施の形態は実施の形態１の高圧リリーフバルブ１の鋼球１７、連通穴１６ａに形成された着座面１６ｂ、鋼球１７を保持する保持穴１８ａを除いたものである。
図において、ピストン２４は、円筒部１６の端部内面１６ｄに当接する上端面２４ａが設けられている。                                          
【００３１】
この構成において、連通穴１６ａは、ピストン２４の上端面２４ａにより開閉され、コイルバネ１９によりピストン２４が円筒部１６の端部内面１６ｄに押圧され連通穴１６ａが閉となり、高圧空間４と低圧空間１０の圧力差をシールする。
【００３２】
このように、構成が簡単で部品点数を削減することができる。
なお、バネ保持部２０の凸部２０ｂの上端面２０ｄとピストン２４の下端面２４ｂが接触した場合に、冷媒ガスの流路を確保するために、バネ保持部２０の凸部２０ｂに、冷媒ガス流路２０ａと略直交する冷媒ガス流路を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の実施の形態１を示す圧縮機の縦断面図である。
【図２】この発明の実施の形態１を示す圧縮機の高圧リリーフバルブの拡大詳細断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１を示す圧縮機の高圧リリーフバルブの作動圧力確認方法を示す断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１を示す圧縮機の高圧リリーフバルブの動作を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態２を示す圧縮機の高圧リリーフバルブの拡大詳細断面図である。
【図６】この発明の実施の形態３を示す圧縮機の高圧リリーフバルブの拡大詳細断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  高圧リリーフバルブ、２  潤滑油、３  密閉容器、４  高圧空間、５  電動機、６  圧縮機構部、台板部、１０  低圧空間、１６  円筒部、１６ａ  連通穴、１６ｃ  冷媒ガス流路、１７  鋼球、１８  ピストン、１８ａ  保持穴、１８ｂ  下端面、１９  コイルバネ、２０  バネ保持部、２０ａ、２０ｅ  冷媒ガス流路、２０ｂ  凸部、２０ｃ  フランジ、２１  受け板、２４  ピストン、２４ａ  上端面。
【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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