(57)【要約】      （修正有）【課題】通常運転時において、逆止弁での圧力損失を低減し、吸込ガスの密度を低下させ、吐出流量を減少させることを防止する。【解決手段】吸込み流路に配設され、冷媒ガスの逆流を防止する吸込弁１８は、板が二分割された形状の弁体を有し、かつ各弁体の分割面側に設けられた回転軸を中心に前記弁体が回動する構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒ガスを吸い込む流路に配設され、冷媒ガスの逆流を防止する逆止弁と、旋回スクロールと固定スクロールとを備えたスクロール圧縮機において、
前記逆止弁は、板が中心を通る面で二分割された形状の弁体であって、当該分割された各弁体の前記面側に設けられた回転軸を中心に回動可能な弁体を有するスクロール圧縮機。
【請求項２】
請求項１において、
前記流路は、前記固定スクロールに圧入された筐体と、前記弁体を前記筐体との間に挟み込むように、当該筐体に圧入されるパイプとによって構成され、
前記筐体に前記回転軸を保持するための溝を設けるとともに、前記溝内で前記回転軸を回転可能に保持するためのピンを設け、
前記ピンを避けるとともに、前記ピンの端部を回転中心とすることができるように前記回転軸に切欠を設け、
前記回転軸が前記溝に挿入されることで、前記弁体を回動可能に保持したことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項３】
請求項２において、
前記弁体の前記筐体側の面が外周側に向けて厚みが薄くなるようなテーパ状であることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかにおいて、
前記逆止弁が開いているときは、前記回転軸の切欠と前記ピンが接触していることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項５】
請求項１乃至３の何れかにおいて、
前記逆止弁が閉じているときは、前記弁体の外周部が前記吸込パイプの端面に接触するとともに前記弁体同士が分割面で接触することを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項６】
請求項１乃至４の何れかにおいて、
前記スクロール圧縮機の吸込側と吐出側の圧力が平衡状態であるときは、前記逆止弁が開いている状態にあることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れかにおいて、
前記逆止弁をスクロール圧縮機外部の吸込側配管に設置したことを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項８】
請求項７において、
前記逆止弁が開いているときは、前記弁体が重力方向に垂れ下がっていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項９】
請求項１乃至８の何れかにおいて、
前記弁体が樹脂で形成されていることを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項１０】
請求項１乃至９の何れかにおいて、
前記弁体に接触する部分であって前記筐体から遠い部分が、弾性体を含む構造であって、前記逆止弁の開閉に応じて弁体との接触を保ちながら移動可能であることを特徴とするスクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクロール圧縮機に係り、特に吸込弁の圧力損失を低減する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
スクロール圧縮機は、停止時に吐出側の高圧ガスが圧縮機構部を通って吸込側へ逆流しようとする。この逆流現象が起きると、ガスの膨張による動力によって圧縮機構部が圧縮とは逆方向に回転され、異音の発生やモータの逆回転による起電力で電気回路へ悪影響を及ぼす。このため、従来のスクロール圧縮機は図１１に示すように、固定スクロールの吸込側にバネと弁体からなる逆止弁構造をした吸込弁が設けられている。しかし、この吸込弁は、通常運転時において、冷媒流によってばねを押し縮めていることによって圧力損失が生じ、吸込ガスの密度を低下させ吐出流量を減少させる問題があった。この吸込弁の圧力損失を低減するスクロール圧縮機として特許文献１がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１２４８３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１は、吸入口を閉塞可能に吸入室内に設けられた弁体と、この弁体と支持棒により接続され且つ吸入管内を往復動可能に設けられたガイド部と、吸入管内に設けられ弁体が吸入口を塞ぐようにガイド部を付勢するスプリングとを備えることにより、圧縮機の吸入部における冷媒ガスの吸入通路面積を十分に確保できるので、吸入圧力損失を低減して圧縮機効率を向上できるといったものである。
【０００５】
しかし、特許文献１はガイド部を付勢するスプリングを備えており、吸入する際、冷媒ガスの流れによって、スプリングをたわませなければならない。スプリングをたわませる力は、スプリングのガイド部側と弁体側に作用する圧力差によるもので、この圧力差は冷媒ガスの圧力損失である。また、冷媒ガスの流れは脈動やモータの回転数の増減等の影響で時間的に変化するため、圧縮機の運転時にも逆止弁が常に全開であるとは限らず、流路断面積が減少することによる圧力損失が生じ得る。このように、特許文献１では、逆止弁がスプリングを有するために発生する圧力損失が存在する。
【０００６】
本発明は、上述の圧力損失を低減させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の目的は、
冷媒ガスを吸い込む流路に配設され、冷媒ガスの逆流を防止する逆止弁と、旋回スクロールと固定スクロールとを備えたスクロール圧縮機において、
前記逆止弁は、板が中心を通る面で二分割された形状の弁体であって、当該分割された各弁体の前記面側に設けられた回転軸を中心に回動可能な弁体を有するスクロール圧縮機
によって達成される。
【０００８】
また、更に、
前記流路は、前記固定スクロールに圧入された筐体と、前記弁体を前記筐体との間に挟み込むように、当該筐体に圧入されるパイプとによって構成され、
前記筐体に前記回転軸を保持するための溝を設けるとともに、前記溝内で前記回転軸を回転可能に保持するためのピンを設け、
前記ピンを避けるとともに、前記ピンの端部を回転中心とすることができるように前記回転軸に切欠を設け、
前記回転軸が前記溝に挿入されることで、前記弁体を回動可能に保持することで達成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、冷媒の圧力損失を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明におけるスクロール圧縮機の縦断面図。
【図２】本発明における吸込弁の展開図。
【図３】本発明における吸込弁の縦断面図。
【図４】本発明における吸込弁の開の状態図。
【図５】本発明における吸込弁の閉の状態図。
【図６】弁体の回転軸説明図。
【図７】弁体の回転軸の動作説明図。
【図８】従来吸込弁のスプリング有無による年間エネルギ効率の比較。
【図９】第２の実施形態図（横吸込みスクロール圧縮機）。
【図１０】第３の実施形態図（横置きタイプのスクロール圧縮機）。
【図１１】従来吸込弁の開の状態図。
【図１２】従来吸込弁の閉の状態図。
【図１３】弁体の回転軸端付近の拡大図。
【図１４】第４の実施形態の弁体図。
【図１５】第４の実施形態の縦断面図（回転軸平行断面）。
【図１６】第４の実施形態の縦断面図（回転軸垂直方向）。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら実施例を説明する。
【実施例１】
【００１２】
本発明の第１の実施形態を以下詳細に説明する。以下の実施例では本発明における逆止弁は吸込部に設けられた吸込弁であるとする。
【００１３】
スクロール圧縮機の基本動作について図１を用いて説明する。スクロール圧縮機１は、渦巻状のラップ６ａを立設した旋回スクロール６及び渦巻状のラップ５ｃを立設した固定スクロール５からなる圧縮機構部３と、この圧縮機構部３を駆動する電動機４と、この圧縮機構部３と電動機４を収納する密閉容器２を備えている。密閉容器２内の上部には圧縮機構部３が、下部には電動機４が配置されている。そして、密閉容器２の底部には潤滑油１３が貯留されている。
【００１４】
密閉容器２は、円筒状のケース２ａに対して、蓋チャンバ２ｂが上部に、底チャンバ２ｃが下部に、それぞれ溶接されて構成されている。蓋チャンバ２ｂには吸込パイプ２ｄが設けられ、ケース２ａ側面には吐出パイプ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。
【００１５】
圧縮機構部３は、台板５ｄ上に渦巻状のラップ５ｃを有する固定スクロール５と、同じく台板６ｂ上に渦巻状のラップ６ａを有する旋回スクロール６と、固定スクロール５にボルト８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。
【００１６】
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。
【００１７】
旋回スクロール６の下面側とフレーム９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。このオルダムリング１２は、旋回スクロール６を自転することなく、クランク軸７の偏心部７ｂの偏心回転を受けて公転運動をさせる働きをする。
【００１８】
電動機４は、固定子４ａおよび回転子４ｂを備えている。固定子４ａは密閉容器２に圧入および溶接など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。回転子４ｂにはクランク軸７が固定されている。
【００１９】
クランク軸７は、主軸７ａと偏心部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６ｃに嵌合されている。クランク軸７は電動機４によって駆動され、偏心部７ｂは主軸７ａに対して偏心回転運動し、旋回スクロール６を旋回運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および旋回軸受６ｃへ潤滑油１３を導く給油通路７ｃが設けられている。
【００２０】
電動機４で駆動されるクランク軸７を介して旋回スクロール６が旋回運動すると、冷媒ガスは、吸込パイプ２ｄから旋回スクロール６および固定スクロール５により形成される圧縮室１１に導かれ、スクロールの中心方向に移動するに従い容積を縮小し圧縮される。圧縮された冷媒ガスは固定スクロール５の台板５ｄの略中央に設けられた吐出口５ｅから密閉容器２内の吐出圧室２ｆへ吐出され、吐出パイプ２ｅから外部へと流出していく。
【００２１】
図２は吸込弁の展開図である。吸込パイプ２ｄ内には吸込弁１８が設置されている。吸込弁１８は、固定スクロールに圧入される筐体１８ａ，前記筐体１８ａの穴１８ｂに挿入されるピン１８ｃ，前記筐体１８ａの溝１８ｄに回転軸１８ｅが挿入される弁体１８ｆ，前記回転軸１８ｅが前記溝１８ｄから飛び出さないように前記筐体１８ａに圧入される吸込パイプ２ｄからなり、図に示す位置関係で組み立てられる。弁体は例えば樹脂で形成する。金属製の弁では、閉じるときに大きな音が発生する虞があるからである。
【００２２】
図３に示すように、ピン１８ｃは筐体１８ａの穴１８ｂに挿入され、その上から溝１８ｄに弁体１８ｆの回転軸１８ｅが挿入される。
【００２３】
圧縮機の運転時から完全に停止するまでの吸込弁１８の一連の動作について説明する。図４は、図３で示された断面であって、吸込弁１８が開いた状態である。逆止弁の上下，向こう側とこちら側、つまり、スクロール圧縮機の吸込側と吐出側の圧力が平衡状態であるときは、逆止弁が開いている状態にある。
【００２４】
スクロール圧縮機１が運転されている時は図４の上から下への方向に冷媒ガスが流れる。このとき、弁体１８ｆの表面を流れる冷媒によって、中心側に向かって弁体１８ｆが押されることになるので、回転軸１８ｅの切欠部１８ｉとピン１８ｃが接触していることとなる。
【００２５】
運転が停止されると、電動機４への通電が遮断され、トルクを発生しなくなる。すると、渦巻状のラップ５ｃ，６ａで構成されている圧縮室に閉じ込められている高圧の冷媒が電動機４を逆回転させる。このようにして、吐出ガスが圧縮機構部３を通って逆流し、つまり、図４の下から上への方向に冷媒ガスが流れる。
【００２６】
弁体１８ｆの筐体側の面は、外周側に向けて厚みが薄くなるようなテーパ状となっている。これは、放射状にテーパ形状となっているのではなく、弁体１８ｆの回転軸１８ｅを仮にｘ軸とすると、ｙ軸方向の絶対値が増えるに従ってテーパ形状が形成されていることとなる。
【００２７】
図１，図４において、下から上へ冷媒ガスが流れると、弁体１８ｆのテーパ１８ｇの隙間に冷媒ガスが流れ込む。隙間に冷媒ガスが流れ込むと、動圧により弁体１８ｆが広がろうとし、そして実際に広がって、図５のように吸込弁１８が閉じた状態となる。吸込弁１８が閉じた瞬間は、弁体１８ｆを境に上と下に圧力差が生じている。上はほぼ吸込圧力、下はほぼ吐出圧力となる。この圧力差により、弁体１８ｆのテーパ１８ｇには押付力Ｆが作用する。
【００２８】
この時、押付力Ｆの分力は、テーパ部の角度θを用いてＦcosθとＦsinθとなり、弁体１８ｆの外周部はＦcosθの力で吸込パイプ２ｄの端面２ｇに押しつけられる。弁体１８ｆは、Ｆsinθの力で分割面１８ｈ（例えば図６参照）で互いに押し合う。これにより、弁体１８ｆの外周部と分割面１８ｈはシールされ、運転が停止しても冷媒ガスが逆流しないようになる。
【００２９】
このような現象の他、吐出パイプ側から冷凍サイクル内を回って吸込パイプ側に冷媒が流れ、吐出圧力と吸込圧力との圧力差は小さくなっていき、十分長い時間が経過すると平衡状態に達する。このとき、弁体１８ｆは重力により図４の状態となっていることになる。
【００３０】
次に吸込弁１８が閉じようとする瞬間の弁体１８ｆの安定性について図６と図７を用いて説明する。図７は、図３で示したような断面図と同じ向きの図である。（ａ）は弁が開いた状態であり、逆止弁が開いているときは、弁体１８ｆが重力方向に垂れ下がっている。（ｂ）は弁が閉じた状態であり、逆止弁が閉じているときは、弁体１８ｆの外周部が吸込パイプ２ｄの端面に接触するとともに弁体同士が分割面１８ｈで接触している。
【００３１】
弁体１８ｆの回転軸１８ｅには切欠部１８ｉ（例えば図６参照）が設けられている。弁体１８ｆが溝１８ｄに挿入される際、この切欠部１８ｉによってピン１８ｃを避けて設置される。このような構造にすることにより、図７の右側の弁体１８ｆは時計で例えると６時の方向から時計周り方向への回転が切欠部１８ｉとピン１８ｃの接触により規制され、左側の弁体１８ｆは６時の方向から反時計周り方向への回転が切欠部１８ｉとピン１８ｃの接触により規制される。この弁体１８ｆの動きを規制することにより、スクロール圧縮機１が停止し冷媒ガスが図７の下から上へ流れた際、二つの弁体１８ｆが同じ方向に回転することを防止している。つまり、弁体１８ｆが広がらず吸込弁１８が半分しか閉じないといった現象を防止している。
【００３２】
図８は、図１１と図１２に示した従来吸込弁タイプのスクロール圧縮機をルームエアコンに搭載し、スプリング１９が有る場合と無い場合の年間エネルギ効率を比較したものである。スプリング有を１としたときの向上率で記載している。
【００３３】
図１１は吸込弁が開いた状態で、図１２は吸込弁が閉じた状態である。ここで、年間エネルギ効率とは、年間を通じてのエアコンの熱負荷を消費電力で除した値である。従来吸込弁２０は、固定スクロール５の吸込ポート２１内にスプリング１９が挿入され、その上から弁体２２が挿入される。圧縮機が起動すると、吸込パイプ２ｄ内を上から下へ冷媒ガスが流れる。この流れによって、弁体２２が押されスプリング１９がたわみ、冷媒ガスが固定スクロール５と旋回スクロール６のラップ内へ吸い込まれる。
【００３４】
図８に示すように、スプリング１９が無い場合は、有る場合に比べて、年間エネルギ効率が高い。スプリング１９をたわませる力は、スプリング１９の上下面に作用する圧力差によるもので、この圧力差は冷媒ガスの圧力損失となる。
【００３５】
スプリング１９を除去することにより、この圧力損失が無くなり冷媒ガスが吸込パイプ２ｄ入口の圧力とほぼ同じ圧力で固定スクロール５と旋回スクロール６のラップ内へ吸い込まれる。従って、ラップ内における冷媒ガスの密度低下が起きず、スクロール圧縮機の吐出循環量が増える。吐出循環量が増えると、ルームエアコンとしての冷房（暖房）能力を一定にするならば、スクロール圧縮機の回転速度を下げることができ、スクロール圧縮機の消費電力が低減し年間エネルギ効率を上昇させることができる。
【００３６】
以上、第１の実施形態では、スクロール圧縮機１が停止した時の冷媒ガスの逆流による電動機４の逆転を防止するために吸込弁１８を設け、この吸込弁１８はスプリングを不要とした構成となっており、冷媒ガスが固定スクロール５と旋回スクロール６のラップ内に吸い込まれる時の圧力損失が低減でき、年間エネルギ効率が上昇する。
【００３７】
本実施形態では、弁体は円盤を２分割した形状としたが、円盤以外の形状を２分割した弁体を用いても、本実施例の効果は同様に得ることができる。
【実施例２】
【００３８】
図９に第２の実施形態を示す。図９に示したスクロール圧縮機は、ほぼ第１の実施例と同じ構成であり、同一名称，同一符号のものは同じ作用効果が得られる。第２の実施形態と第１の実施形態で異なる点は、固定スクロール５と旋回スクロール６のラップ内に吸い込まれる冷媒ガスの流れの向きが横向きである点である。圧縮室１１内の冷媒ガスはラップの中央に向かって圧縮していくので、横向きで冷媒ガスが吸い込まれるということは、圧縮される軸直角平面と同一平面内で冷媒ガスを吸い込むということである。これは、スムーズな吸込みとなり、圧力損失が低減できるといった利点がある。吸込弁１８は図２に示すように簡単に組み立てができるので、横向きで冷媒ガスが吸い込まれる場合においても、密閉容器２の外側の配管に容易に取り付けられる。取り付ける際に、スクロール圧縮機に比較的近く、向きが縦となっている配管に取り付ければ、実施例１と同じ効果を奏し、年間エネルギ効率が高まる。
【実施例３】
【００３９】
図１０に第３の実施形態を示す。図１０に示したスクロール圧縮機は、ほぼ第１の実施例と同じ構成であり、同一名称，同一符号のものは同じ作用効果が得られる。第３の実施形態と第１の実施形態で異なる点は、スクロール圧縮機１が横置きタイプである点である。製品によっては、横置きタイプの方が熱交換器等の配置がし易くなり、ユニットのスペースを有効に利用できる。例えば、コンビニやスーパーに設置されるショーケース等には横置きタイプが多く採用されている。図１０に示すように、吸込弁１８は簡単に組み立てができるので、横置きタイプのスクロール圧縮機でも、密閉容器２の外側の配管に容易に取り付けられる。取り付ける際に、スクロール圧縮機に比較的近く、スクロール圧縮機外部の向きが縦となっている吸込側配管に取り付ければ、実施例１と同じ効果を奏し、年間エネルギ効率が高まる。
【実施例４】
【００４０】
図１３〜図１６を用いて、第４の実施形態を説明する。それぞれ、図１３は第１〜３実施形態の弁の閉塞時における回転軸１８ｅの片側の端付近の拡大図、図１４は第４の実施形態における吸込弁の弁体の図、図１５は第４の実施形態における吸込弁付近の縦断面図、そして図１６は第４の実施形態において吸込弁が閉じる動作中の縦断面図である。
【００４１】
本実施形態の目的は、弁の閉塞時に吸込弁と吸込パイプ２ｄは図１３のＡで示した環状領域で接触するため、回転軸１８ｅの間の部分Ｂでは閉弁時の冷媒漏れのシール部分が面ではなく線となってシール効果が部分的に下がることを改善し、冷媒逆流をより低減させることにある。
【００４２】
なお、図７等では言及しなかったが、図１３（ａ）のようになっていないと、弁体１８ｆが回転しないことをここで付言しておく。
【００４３】
さて、本実施形態では、閉弁時の漏れを減少するため、図１４で示す通り、Ｃの部分で、回転軸１８ｅにそって丸めずに、吸込弁の吸込パイプ２ｄ側との接触部分が全て面となるような弁体１８ｆを用いる。さらに、部分Ｃが弁の開閉時に吸込パイプ２ｄ側に飛び出して弁体の回転を妨げることを防ぐため、図１５で示す通り、吸込パイプ２ｄよりわずかに外径の小さなリング２４を弁の上部に配置し、さらに吸込パイプ２ｄの内径以上外径未満の径のコイルばね２３をリング２４と吸込パイプ２ｄとの間に配置する。また、吸込パイプ２ｄの下端はコイルばね２３に合わせて図のように内径を広げる。これらの構造により、図１６で示したように弁が閉じるときには一度リング２４が持ち上がることでその回転を阻害せず、かつ吸込パイプ２ｄの下端部外側の突出部により弁体の鉛直方向への移動が制限され、冷媒の圧力差によってコイルばね２３が圧縮されて吸込弁が飛び出すのを防止できる。
【００４４】
このように、弁体１８ｆに接触する部分であって、吸込パイプ２ｄ側の部分、つまり筐体１８ａから遠い部分が、弾性体を含む構造であって、逆止弁の開閉に応じて弁体１８ｆとの接触を保ちながら移動可能である構造とすることにより、リング２４内側を通る漏れ経路ではリング２４と弁体１８ｆが全周において面接触し、リング２４外側を通る漏れ経路ではリングと吸込パイプ２ｄが全周において面接触することで、圧縮機停止時の吸込弁を通過する冷媒漏れをさらに低減させることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１  スクロール圧縮機
２  密閉容器
２ａ  ケース
２ｂ  蓋チャンバ
２ｃ  底チャンバ
２ｄ  吸込パイプ
２ｅ  吐出パイプ
２ｆ  吐出圧室
２ｇ  端面
３  圧縮機構部
４  電動機
４ａ  固定子
４ｂ  回転子
５  固定スクロール
５ｃ，６ａ  ラップ
５ｄ，６ｂ  台板
５ｅ  吐出口
６  旋回スクロール
６ｃ  旋回軸受
７  クランク軸
７ａ  主軸
７ｂ  偏心部
７ｃ  給油通路
８  ボルト
９  フレーム
９ａ  主軸受
１１  圧縮室
１２  オルダムリング
１３  潤滑油
１７  下軸受
１８  吸込弁
１８ａ  筐体
１８ｂ  穴
１８ｃ  ピン
１８ｄ  溝
１８ｅ  回転軸
１８ｆ，２２  弁体
１８ｇ  テーパ
１８ｈ  分割面
１８ｉ  切欠部
１９  スプリング
２０  従来吸込弁
２１  吸込ポート
２３  コイルばね
２４  リング
【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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【図７】
2012013025.tif 000009
【図８】
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【図９】
2012013025.tif 000011
【図１０】
2012013025.tif 000012
【図１１】
2012013025.tif 000013
【図１２】
2012013025.tif 000014
【図１３】
2012013025.tif 000015
【図１４】
2012013025.tif 000016
【図１５】
2012013025.tif 000017
【図１６】
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