(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉容器内に設けられ、それぞれの板状渦巻歯が相互間に圧縮室を形成するように噛み合わされた固定スクロール及び揺動スクロールと、前記揺動スクロールを軸方向に支持するとともに、前記揺動スクロールを駆動する主軸を軸受を介して半径方向に支持する可動フレームと、該可動フレームを軸方向に移動可能に係合するガイド部とを備え、前記圧縮室で圧縮した圧縮冷媒を前記密閉容器内に吐出した後、圧縮機外に吐出するスクロール圧縮機において、
前記可動フレームの背面に形成され、内部圧力で前記可動フレームを軸方向の前記固定スクロール側に押圧する可動フレーム背面空間を有し、
該可動フレーム背面空間と前記吐出圧の密閉容器内とが、開閉弁付きの連通路で連通又は連通遮断され、該連通路内には、前記開閉弁を押圧するコイルバネの内径より小径の突起部が設けられた弁押さえが圧入嵌合され、固定され、前記開閉弁と前記突起部の先端との距離δは、前記開閉弁の外径をｄ、前記連通路の内径をＤ及び前記突起部の外径をｈとし、前記開閉弁が前記連通路を閉じたとき、
δ＜０．５×（ｄ2 −（Ｄ−ｈ）2 ）0.5 
と設定されており、
前記開閉弁は、前記突起部に挿入設置された前記コイルバネにより前記連通路が閉じられる方向に前記密閉容器側から押圧され、前記開閉弁の前記可動フレーム背面空間側の圧力が前記密閉容器側の圧力より大きい場合、前記開閉弁が開き連通し、前記開閉弁の前記可動フレーム背面空間側の圧力が前記密閉容器側の圧力より小さい場合、前記開閉弁が閉じ連通遮断することを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項２】
前記可動フレーム背面空間は、前記圧縮室の圧縮途中の冷媒ガスが導入され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】
前記開閉弁を押圧する弾性部材の所定の力は、液圧縮のない通常の起動時には、前記開閉弁が開かず、また、前記可動フレーム背面空間内が異常昇圧し高圧時には開くような所定の力とす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４】
前記連通路はスクロール圧縮機の軸方向に形成されることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかの請求項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項５】
前記開閉弁は、円形または外周部に切欠きを設けた形状であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかの請求項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項６】
前記揺動スクロールの背面と前記可動フレームとで形成される揺動スクロール背面空間と、該揺動スクロール背面空間と吸入圧力空間を連通する連通路を開閉し、前記揺動スクロール背面空間の内部圧力を吸入圧力と吐出圧力との間の所定の中間圧力に維持する中間圧制御弁を有し、該中間圧制御弁を前記開閉弁と共通化することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかの請求項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項７】
前記揺動スクロールの背面と前記可動フレームとで形成される揺動スクロール背面空間と、該揺動スクロール背面空間と吸入圧力空間を連通する連通路を開閉し、前記揺動スクロール背面空間の内部圧力を吸入圧力と吐出圧力との間の所定の中間圧力に維持する中間圧制御弁を有し、該中間圧制御弁の押さえを前記弁押さえと共通化することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかの請求項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項８】
前記揺動スクロールの背面と前記可動フレームとで形成される揺動スクロール背面空間と、該揺動スクロール背面空間と吸入圧力空間を連通する連通路を開閉し、前記揺動スクロール背面空間の内部圧力を吸入圧力と吐出圧力との間の所定の中間圧力に維持する中間圧制御弁を有し、該中間圧制御弁を押圧する中間圧調整バネを前記弾性部材と共通化することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかの請求項に記載のスクロール圧縮機。
【請求項９】
密閉容器内に設けられ、それぞれの板状渦巻歯が相互間に圧縮室を形成するように噛み合わされた固定スクロール及び揺動スクロールと、前記揺動スクロールを軸方向に支持するとともに、前記揺動スクロールを駆動する主軸を軸受を介して半径方向に支持する可動フレームと、該可動フレームを軸方向に移動可能に係合するガイド部とを備え、前記圧縮室で圧縮した圧縮冷媒を前記密閉容器内に吐出した後、圧縮機外に吐出するスクロール圧縮機において、
前記揺動スクロールの背面と前記可動フレームとで形成される揺動スクロール背面空間と、該揺動スクロール背面空間と吸入圧力空間を連通する連通路を開閉し、前記揺動スクロール背面空間の内部圧力を吸入圧力と吐出圧力との間の所定の中間圧力に維持する中間圧制御弁と、前記可動フレームの背面に形成され、内部圧力で前記可動フレームを軸方向の前記固定スクロール側に押圧する可動フレーム背面空間を有し、
前記揺動スクロール背面空間と前記可動フレーム背面空間とが、開閉弁付きの連通路で連通又は連通遮断され、前記開閉弁の前記可動フレーム背面空間側の圧力が前記揺動スクロール背面空間側の圧力より大きい場合、前記開閉弁が開き連通し、前記開閉弁の前記可動フレーム背面空間側の圧力が前記揺動スクロール背面空間側の圧力より小さい場合、前記開閉弁が閉じ連通遮断することを特徴とするスクロール圧縮機。
【請求項１０】
密閉容器内に設けられ、それぞれの板状渦巻歯が相互間に圧縮室を形成するように噛み合わされた固定スクロール及び揺動スクロールと、前記揺動スクロールを軸方向に支持するとともに、前記揺動スクロールを駆動する主軸を軸受を介して半径方向に支持する可動フレームと、該可動フレームを軸方向に移動可能に係合するガイド部とを備え、前記圧縮室で圧縮した圧縮冷媒を前記密閉容器内に吐出した後、圧縮機外に吐出するスクロール圧縮機において、
前記揺動スクロールの背面と前記可動フレームとで形成される揺動スクロール背面空間と、該揺動スクロール背面空間と吸入圧力空間を連通する連通路を開閉し、前記揺動スクロール背面空間の内部圧力を吸入圧力と吐出圧力との間の所定の中間圧力に維持する中間圧制御弁と、前記可動フレームの背面に形成され、内部圧力で前記可動フレームを軸方向の前記固定スクロール側に押圧する可動フレーム背面空間を有し、
該可動フレーム背面空間と前記吐出圧の密閉容器内とが、前記中間圧制御弁と共通化された開閉弁付きの連通路で連通又は連通遮断され、前記開閉弁の前記可動フレーム背面空間側の圧力が前記密閉容器側の圧力より大きい場合、前記開閉弁が開き連通し、前記開閉弁の前記可動フレーム背面空間側の圧力が前記密閉容器側の圧力より小さい場合、前記開閉弁が閉じ連通遮断す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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷凍空調機器に使用されるスクロール圧縮機に係わり、特に軸方向に移動可能な可動フレームが揺動スクロールを軸方向に支持し、固定スクロールに押圧するスクロール圧縮機の起動がスムーズに行うことができるスクロール圧縮機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、軸方向に揺動スクロールを支持し、揺動スクロールを駆動する主軸を軸受を介して半径方向に支持する可動フレームであるコンプライアントフレームを有するスクロール圧縮機には、次のように記載されている。
定常運転時は、コンプライアントフレームには、揺動スクロールの背面空間（ボス部外部空間）の中間圧に起因する力及びスラスト軸受を介しての揺動スクロールからの押付け力の合力が下向きの力として作用し、また、コンプライアントフレームの背面空間（フレーム空間）の中間圧に起因する力及びコンプライアントフレームの下端面の密閉容器内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力が上向きの力として作用する。定常運転時には、この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おり、揺動スクロールはコンプライアントフレームにより固定スクロールに押圧されている。
【０００３】
また、圧縮機の起動時には、密閉容器内の圧力上昇よりも早く、起動直後にコンプライアントフレームの背面空間に起動前のバランス圧力よりやや高い圧力が導入され、圧力が上昇し、コンプライアントフレームは比較的短時間に持ち上げられ、それに伴い揺動スクロールが持ち上げられ固定スクロールに接触する。即ち、起動性が優れている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−１６１２５４号公報（第５頁〜第７頁、図1、図２）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、コンプライアントフレームが浮上したまま停止し、さらに、圧縮室内、コンプライアントフレームの背面空間内に液冷媒や油が溜まったまま起動がかかると、圧縮室内で異常な圧力上昇が起こり、コンプライアントフレームが下方へリリーフしようとするが、コンプライアントフレームの背面空間内にも液冷媒等が溜まっているため、コンプライアントフレームの背面空間も異常に高い圧力となり、コンプライアントフレームがリリーフできず圧縮機が起動できない、または、異常圧力による板状渦巻歯の損傷等の問題が生じていた。
【０００６】
この発明は、前記の課題を解決するためになされたものであり、圧縮室及びコンプライアントフレームの背面空間に液冷媒、油が溜まった状態からでもスムーズに起動できるスクロール圧縮機を得ることを目的とする。
また、起動がスムーズであるとともに、定常運転時に安定した運転ができるスクロール圧縮機を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明のスクロール圧縮機は、揺動スクロールを軸方向に支持するとともに、揺動スクロールを駆動する主軸を軸受を介して半径方向に支持する可動フレームと、該可動フレームを軸方向に移動可能に係合するガイド部とを備え、圧縮室で圧縮した圧縮冷媒を前記密閉容器内に吐出した後、圧縮機外に吐出するスクロール圧縮機であって、可動フレームの背面に形成され、内部圧力で可動フレームを軸方向の固定スクロール側に押圧する可動フレーム背面空間を有し、該可動フレーム背面空間と吐出圧の密閉容器内とが、開閉弁付きの連通路で連通又は連通遮断され、連通路内には、開閉弁を押圧するコイルバネの内径より小径の突起部が設けられた弁押さえが圧入嵌合され、固定され、開閉弁と突起部の先端との距離δは、開閉弁の外径をｄ、前記連通路の内径をＤ及び前記突起部の外径をｈとし、開閉弁が連通路を閉じたとき、δ＜０．５×（ｄ2 −（Ｄ−ｈ）2 ）0.5 と設定されており、開閉弁は、突起部に挿入設置されたコイルバネにより連通路が閉じられる方向に密閉容器側から押圧され、開閉弁の可動フレーム背面空間側の圧力が密閉容器側の圧力より大きい場合、開閉弁が開き連通し、開閉弁の可動フレーム背面空間側の圧力が密閉容器側の圧力より小さい場合、開閉弁が閉じ連通遮断するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図1は、本発明の実施の形態１の一例を示す図で、スクロール圧縮機の縦断面図である。
図において、１は固定スクロールであり、外周部はガイドフレーム１５にボルト（図示せず）によって締結されている。台板部１ａの一方の面（図１において下側）には板状渦巻歯１ｂが形成されると同時に、外周部にはオルダム案内溝１ｃがほぼ一直線上に２ヶ形成されている。このオルダム案内溝1ｃにはオルダムリング９の爪９ｃが往復摺動自在に係合されている。さらに固定スクロール１の側面からは、吸入管１０ａが密閉容器１０を貫通して圧入されている。
【０００９】
２は揺動スクロールであり、台板部２ａの上面には固定スクロール1の板状渦巻歯１ｂと実質的に同一形状の板状渦巻歯２ｂが設けられており、台板部１ａ、板状渦巻歯１ｂ、台板部２ａ及び板状渦巻歯２ｂとで幾何学的に圧縮室１ｄを形成している。台板部２ａの板状渦巻歯２ｂと反対側の面の中心部には中空円筒のボス部２ｆが形成されており、主軸４上端の揺動軸部４ｂと回転自在に係合されている。また、同面にはコンプライアントフレーム３のスラスト軸受け３ａと圧接摺動可能なスラスト面２ｄが形成されている。揺動スクロール２の台板部２ａの外周部には、前記固定スクロール１のオルダム案内溝１ｃと９０度の位相差をもつオルダム案内溝２ｅがほぼ一直線上に２ヶ形成されており、このオルダム案内溝２ｅにはオルダムリング９の爪９ａが往復摺動自在に係合されている。また台板部２ａには前記圧縮室１ｄとスラスト面２ｄを貫通する抽出孔２ｊが設けられ、圧縮途中の冷媒ガスを抽出してスラスト面２ｄに導く構造となっている。
【００１０】
コンプライアントフレーム３は、その外周部に設けられた上下２つの円筒面３ｄ、３ｅを、ガイドフレーム１５の内周部に設けた円筒面１５ａ、１５ｂにより半径方向に支持されており、その中心部にはモータ７により回転駆動される主軸４を半径方向に支持する主軸受３ｃおよび副主軸受３ｈが形成されている。またスラスト軸受３ａ面内から軸方向に貫通する連絡通路３ｓが設けてあり、そのスラスト軸受側開口部２ｋは揺動スクロール抽出孔２ｊに対面して配置されている。
抽出孔２ｊのスラスト面側開口部２ｋは、運転時には通常、そのなす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の軸受面内部に設けた連絡通路３ｓの開口部３ｆにおさまるように配置されており、揺動スクロール２とコンプライアントフレーム３の密着摺動により、吸入圧力空間１ｇへのリークはない構造となっている。
【００１１】
揺動スクロール２の背面側で、主軸４側寄りには、揺動スクロール２の背面とコンプライアントフレーム３とで囲まれる揺動スクロール背面空間であるボス部外部空間２ｈが形成されている。
【００１２】
また、コンプライアントフレーム３には、中間圧調整弁収納空間３ｐも形成されており、この中間圧調整弁収納空間３ｐの一端は中間圧調整弁前流路３ｊを介してボス部外部空間２ｈに連通すると共に他端は、中間圧調整弁後流路３ｎを介して吸入圧力空間１ｇに連通する。この中間圧調整弁収納空間３ｐには、連通路を開閉する開閉弁である往復運動自在な中間圧調整弁３ｌが収納され、また、開閉弁である中間圧調整弁押さえ３ｔがコンプライアントフレーム３に固着されている。これら中間圧調整弁３ｌと中間圧調整弁押さえ３ｔとの間には弾性部材である中間圧調整バネ３ｍ（本例では、コイルバネ３ｍ）が自然長より縮められて収納されている。即ち、所定の力で中間圧調整弁３ｌを押圧する。
【００１３】
ガイドフレーム１５の外周面１５ｇは焼きばめ、もしくは溶接などによって密閉容器１０に固着されているものの、その外周部に設けた切り欠き部１５ｃにより、固定スクロール１の吐出ポート１ｆから吐出される高圧の冷媒ガスをモータ側に設けられた吐出管１０ｂに導く流路は確保されている。
また、ガイドフレーム１５の内周面には、コンプライアントフレーム３の外周面に形成された上下円筒面３ｄ、３ｅと係合する円筒面１５ａ、１５ｂ、およびシール材を収納するシール溝が２カ所設けられており、それぞれシール材１６ａ、１６ｂが設置されている。
これら２つのシール材を用いて密封されたガイドフレーム１５の内周面とコンプライアントフレーム３の外周面からなる可動フレーム背面空間であるフレーム空間１５ｆは、コンプライアントフレーム３の連絡通路３ｓと連通しており、揺動スクロール抽出孔２ｊより供給される圧縮途中の冷媒ガスを封入する構造となっている。
【００１４】
４は主軸であり、その上端部は揺動スクロール２の揺動軸受２ｃと回転自在に係合する揺動軸４ｂが形成されており、その下側には主軸バランサ４ｅが焼きばめられている。さらにその下にはコンプライアントフレーム３の主軸受３ｃおよび副主軸受３ｈと回転自在に係合する主軸部４ｃが形成されている。また主軸４の下側はサブフレーム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、この副軸部４ｄと前述した主軸部４ｃ間にはモータのロータ８が焼きばめられている。
ロータ８の上端面には上バランサ８ａが、下端面には下バランサ８ｂが固定されており、前述した主軸バランサ４ｅと合せて合計３個のバランサにより、静バランスおよび動バランスがとられている。さらに主軸４の下端にはオイルパイプ４ｆが圧入されており、密閉容器１０底部にたまった冷凍機油１０ｅを吸い上げる構造となっている。
密閉容器１０の側面にはガラス端子１０ｆが設置されており、モータ７からのリード線が接合されている。
【００１５】
また、１５ｊはガイドフレーム１５に形成した圧力リリーフ弁流路、１５ｌは開閉弁である圧力リリーフ弁、１５ｍは弾性部材である圧力調整バネ（本例ではコイルバネ）であり、所定の力で圧力リリーフ弁１５ｌを押圧する。１５ｎは弁押さえである。ここで、圧力リリーフ弁流路１５ｊが、可動フレーム背面空間であるフレーム空間１５ｆが密閉容器１０内に連通する連通路であり、圧力リリーフ弁１５ｌが差圧で開閉する開閉弁である。弾性部材である圧力調整バネ１５ｍは、圧力リリーフ弁１５ｌが連通路を閉止する方向に形成されている。そこで、圧力リリーフ弁１５ｌは、密閉容器１０内の圧力及び圧力調整バネ１５ｍによる押圧力の合計の圧力の方がフレーム空間１５ｆの圧力より大きい場合は、連通路を閉止し、両者の合計圧力よりフレーム空間１５ｆの圧力の方が大きい場合は、連通路を開く。
即ち、開閉弁１５ｌの可動フレーム背面空間１５ｆ側の圧力が密閉容器１０側の圧力より大きい場合、開閉弁１５ｌが開き連通し、開閉弁１５ｌの可動フレーム背面空間１５ｆ側の圧力が密閉容器１０側の圧力より小さい場合、開閉弁１５ｌが閉じ連通遮断する。
【００１６】
つぎに、このスクロール圧縮機の動作について説明する。
低圧の吸入冷媒は吸入管１０ａから吸入圧力空間１ｇを経て固定スクロール１および揺動スクロール２の板状渦巻歯で形成される圧縮室１ｄにはいる。モータ７により駆動される揺動スクロール２は偏芯旋回運動とともに圧縮室１ｄの容積を減少させる。この圧縮行程により吸入冷媒は高圧となり、固定スクロール１の吐出ポート１ｆより密閉容器１０内に吐き出される。高圧となった吐出ガスは密閉容器１０内を高圧雰囲気で満たし、やがて吐出パイプ１０ｂから圧縮機外に放出される。
なお、上記圧縮行程において圧縮途中の中間圧力の冷媒ガスは揺動スクロール２の抽出孔２ｊよりコンプライアントフレーム３の連絡通路３ｓを経て、フレーム空間１５ｆに導かれ、この空間の中間圧力雰囲気を維持する。そこで、圧縮室１ｄを選択することにより、望ましい中間圧の導入が可能となる。
【００１７】
密閉容器１０底部の冷凍機油１０ｅは、差圧により主軸４を軸方向に貫通する給油路４ｇを通り揺動軸受２ｃからなる揺動軸受部２ｇに導かれる。この軸受部２ｇの絞り作用によって中間圧力となった冷凍機油１０ｅは、ボス部外部空間２ｈを満たし、この空間から中間圧調整弁３ｌを経由して低圧空間である吸入圧力空間１ｇに導かれ、低圧の冷媒ガスとともに圧縮室１ｄに吸入される。圧縮行程により冷凍機油１０ｅは高圧の冷媒ガスとともに吐出ポート１ｆから密閉容器１０内に開放され、ここで冷媒ガスと分離されて、再び密閉容器底部に戻る。
また、ボス部外部空間２ｈは、中間圧調整バネ３ｍの押圧力に対応する差圧分だけ吸入圧力空間１ｇの圧力より高い中間圧に設定される。このため、揺動スクロール２に働く下向きの力は、この中間圧により、一部キャンセルされ、スラスト力の軽減をはかることが可能となる。
【００１８】
さて、コンプライアントフレーム３には、圧縮作用により固定スクロール1と揺動スクロール２が軸方向に離れようとするスラストガス力と、ボス部外部空間２ｈの中間圧力によりコンプライアントフレーム３と揺動スクロール２が離れようとする力の合計が、図中下向きの力として作用する。
一方、圧縮途中の冷媒ガスを導いて中間圧力雰囲気となったフレーム空間１５ｆがコンプライアントフレーム３とガイドフレーム１５を引き離そうとする力と、密閉容器１０内の高圧雰囲気に露出している下部の部分に作用する差圧力の合計が、上向きの力として作用する。
【００１９】
定常運転時においては前述した上向きの力が下向きの力を上回るように設定されており、このためコンプライアントフレーム３は上下２つの円筒面３ｄ、３ｅが嵌合されたガイドフレーム１５の内周部に設けた円筒面１５ａ、１５ｂにガイドされて上方に浮上する。即ち、この場合、ガイドフレーム１５が可動フレームであるコンプライアントフレーム３を軸方向に移動可能に係合するガイド部である。
そこで、揺動スクロール２は、コンプライアントフレーム３と密着摺動して同様に浮上し、その板状渦巻歯２ｂを固定スクロール１に接触させて摺動する。
【００２０】
また、液圧縮等の生じない通常の起動時には、コンプライアントフレーム３及び揺動スクロール２が下がり、揺動スクロール２と固定スクロール１の歯先と歯底には隙間が生じたリリーフ状態から圧縮機が起動し、起動直後にフレーム空間１５ｆに抽出孔２ｊ、連絡通路３ｓから圧縮途中のガスが供給され圧力が上昇し、また密閉容器内の圧力上昇も加わり、コンプライアントフレーム３及び揺動スクロール２が浮上し定常運転に移行する。
この時、フレーム空間１５ｆの圧力リリーフ弁流路１５ｊを塞ぐ圧力リリーフ弁１５ｌを押圧する圧力調整バネ１５ｍのバネ力を所定の圧力に設定し、フレーム空間１５ｆの圧力が上昇しても圧力リリーフ弁１５ｌが開くことがないようにすることで起動特性を良好にできる。
【００２１】
また、起動時に液圧縮を生じる場合は、前述したスラストガス力が大きくなり、揺動スクロール２はスラスト軸受３ａを介してコンプライアントフレーム３を下方に強く押し下げるリリーフ動作により、揺動スクロール２と固定スクロール１の歯先と歯底には比較的大きな隙間が生じるリリーフ状態となり、圧縮室の異常な圧力上昇は回避される。
この際、リリーフ量はコンプライアントフレーム３とガイドフレーム１５が衝突するまでの距離により管理される。
【００２２】
次に、コンプライアントフレーム３が浮上したまま停止し、さらに、圧縮室１ｄ内、フレーム空間１５ｆ内に液冷媒や油が溜まった状態からの起動、即ち、従来は圧縮室１ｄ内が異常昇圧し、また、フレーム空間１５ｆ内も異常昇圧し、リリーフできず、起動できない場合について記載する。
本実施の形態では、フレーム空間１５ｆと密閉容器１０内とを連通する圧力リリーフ弁流路１５ｊの圧力リリーフ弁１５ｌは、密閉容器１０内の圧力及び圧力調整バネ１５ｍの押圧力がフレーム空間１５ｆの圧力より大きい場合は、図２のとおり閉じており、小さくなると、図３のとおり、圧力リリーフ弁１５ｌが開く。
【００２３】
そこで、フレーム空間１５ｆ内で異常昇圧し高圧となると、圧力リリーフ弁１５ｌが開き、フレーム空間１５ｆが密閉容器１０内と連通し、フレーム空間１５ｆの異常昇圧した高圧の圧力を密閉容器１０内へ開放することができる。従って、正常にコンプライアントフレーム３がリリーフするため、圧縮室１ｄ内の異常昇圧も回避でき、起動不良、板状渦巻歯の破壊等を避けることができる。
即ち、フレーム空間１５ｆの圧力リリーフ弁流路１５ｊを塞ぐ圧力リリーフ弁１５ｌを押圧する圧力調整バネ１５ｍのバネ力を、通常の起動時は、圧力リリーフ弁１５ｌを閉じた状態に維持し、フレーム空間１５ｆ内が所定の圧力より大きな異常昇圧時には開く所定の大きさに設定することにより、通常の起動時は、起動特性を良好にし、異常昇圧時は異常高圧を開放することができる。
【００２４】
また、圧力リリーフ弁流路１５ｊの圧力リリーフ弁１５ｌは、弾性部材である圧力調整バネ１５ｍで押圧しなくても、密閉容器１０内の圧力がフレーム空間１５ｆの圧力より高い場合閉止し、フレーム空間１５ｆの圧力の方が高い場合に開く差圧弁とすることにより、定常運転、起動時に液圧縮を生じる場合のリリーフ及び起動時のフレーム空間１５ｆの異常昇圧の開放は可能であり、液圧縮等の生じない通常の起動時も、定常運転への移行にやや時間がかかるが、密閉容器１０内の圧力上昇により起動可能である。
但し、圧力リリーフ弁流路１５ｊが閉じられる方向に圧力リリーフ弁１５ｌを押圧する圧力調整バネ１５ｍを設けることにより、定常運転時に、確実に開閉弁は閉じ、フレーム空間１５ｆは密閉容器１０内の吐出圧力の影響を受けることがなく、所定の中間圧によりコンプライアントフレーム３を固定スクロール１側に押圧することにより、揺動スクロール２を固定スクロール１に押圧する圧力の管理が容易となり、安定した定常運転が可能である。
【００２５】
また、連通路である圧力リリーフ弁流路１５ｊはスクロール圧縮機の軸方向に形成されているので、コンプライアントフレーム３が固定スクロール１側に移動して停止し、さらに、圧縮室１ｄ内及びフレーム空間１５ｆに液冷媒や油が溜まった状態から圧縮機を起動する際に、フレーム空間１５ｆの異常昇圧が生じても、圧力リリーフ弁流路１５ｊの圧力リリーフ弁１５ｌが開かれ、異常高圧が密閉容器１０内に開放されるとき、液冷媒や油がフレーム空間１５ｆから容易に排出し、そこでコンプライアントフレーム３が迅速にリリーフし、起動不良、板状渦巻歯折損等を確実に解消する効果がある。
【００２６】
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に発生する転覆モーメントの一部または全部が、スラスト軸受３ａを介して伝達されるものの、主軸受３ｃから受ける軸受負荷と、その反作用である２つの合力、すなわちコンプライアントフレーム３とガイドフレーム１５の上下２つの円筒嵌合面３ｄ、３ｅから受ける反力の合力によって生じる偶力が前記転覆モーメントを打ち消すように作用するので、非常に良好な定常運転時追随動作安定性、およびリリーフ動作安定性を有する。
【００２７】
なお、前記の実施の形態では、フレーム空間１５ｆを密閉容器１０内に連通するリリーフ弁通路１５ｊを設けることにより、起動時にフレーム空間１５ｆが異常昇圧する場合のコンプライアントフレーム３のリリーフを可能としたが、コンプライアントフレーム３に連通路を形成して、フレーム空間１５ｆをボス部外部空間２ｈに連通させ、起動時の異常昇圧時にボス部外部空間２ｈを経由して、中間圧調整弁収納空間３ｐから吸入圧力空間１ｇに高圧を開放してもよい。
【００２８】
本実施の形態のスクロール圧縮機は、可動フレーム背面空間１５ｆは、圧縮室１ｄの圧縮途中の冷媒ガスが導入されるので、導入する圧縮室１ｄを選択することにより、望ましい中間圧が導入できる。
【００２９】
また、本実施の形態のスクロール圧縮機においては、開閉弁１５ｌは、弾性部材１５ｍにより所定の圧力で連通路１５ｊが閉じられる方向に密閉容器１０側から押圧されるので、定常運転時は、確実に開閉弁１５ｌは閉じ、可動フレーム背面空間１５ｆは密閉容器１０内の吐出圧力の影響を受けることがなく、中間圧により可動フレーム３を固定スクロール１側に押圧することにより、揺動スクロール２を固定スクロール１に押圧することができ、安定した定常運転が可能である。
【００３０】
また、本実施の形態のスクロール圧縮機においては、開閉弁１５ｌを押圧する弾性部材１５ｍの所定の圧力は、液圧縮のない通常の起動時には、開閉弁１５ｌが開かず、また、可動フレーム背面空間１５ｆ内が異常昇圧し高圧時には開くような所定の圧力とするので、通常の起動時は、起動特性を良好にし、異常昇圧時は異常高圧を開放することができる。
【００３１】
また、本実施の形態のスクロール圧縮機においては、連通路１５ｊはスクロール圧縮機の軸方向に形成されるので、圧縮機の起動時に、可動フレーム３が固定スクロール１側に移動して停止し、さらに、圧縮室１０内及び可動フレーム背面空間１５ｆに液冷媒や油が溜まった状態であっても、可動フレーム背面空間１５ｆの異常昇圧は連通路１５ｊの開閉弁１５ｌが開かれ、密閉容器１０内に高圧が逃がされ、そのとき液冷媒や油が可動フレーム背面空間１５ｆから容易に排出し、可動フレーム３が迅速にリリーフし、起動不良、板状渦巻歯折損等を確実に解消する効果がある。
【００３２】
また、本実施の形態のスクロール圧縮機は、吸入圧力と吐出圧力との間の中間圧とされ、内部圧力が所定の圧力を越えると開閉弁３ｌが開き、吸入圧力空間１ｇに連通することにより所定の中間圧力に維持され、その圧力により前記揺動スクロール２のスラスト力を軽減するとともに、可動フレーム３を軸方向で、固定スクロール１と離れる方向に押圧する、揺動スクロール背面と可動フレーム３とで形成される揺動スクロール背面空間２ｈを有し、可動フレーム背面空間１５ｆは、吐出圧の密閉容器１０内と連通するようにされる代りに揺動スクロール背面空間２ｈと連通路により連通されるので、圧縮機の起動時に、可動フレーム３が固定スクロール１側に移動して停止し、さらに、圧縮室１ｄ内及び可動フレーム背面空間１５ｆに液冷媒や油が溜まった状態であっても、可動フレーム背面空間１５ｆの異常昇圧は、連通路により揺動スクロール背面空間２ｈ、さらに開閉弁３ｌが開き、吸入圧力空間１ｇに連通することにより高圧が逃がされ、正常に可動フレーム３がリリーフし、起動不良、板状渦巻歯折損等を解消する効果がある。
【００３３】
実施の形態２．
図４は本発明の実施の形態２の一例を示す図で、圧力リリーフ弁周りの部分縦断面図である。各部の名称と機能が実施の形態１と同じものは、同じ符号を付して説明を割愛する。また、圧縮機のその他の部分は実施の形態１と同様である。
図４において、圧力リリーフ弁流路１５ｊには、円形または外周部に切欠きを設けた開閉弁である圧力リリーフ弁１５ｌ、弾性部材である圧力調整バネ１５ｍ、及び弁押さえ１５ｎが収納されている。弁押さえ１５ｎは略円板状であり、円板の外周部に切欠きを設けた形状であり、その外周が圧力リリーフ弁流路１５ｊの内周に密着するように圧力リリーフ弁流路１５ｊ内に圧入嵌合される。これにより弁押さえ１５ｎを固定し、例えば固定用のネジなどの部品を省略しつつも簡単な構成で圧力リリーフ弁１５ｌに付与する押圧を確保し、開閉弁の容易な組立が可能となる。
【００３４】
弾性部材１５ｍによる圧力リリーフ弁１５ｌへの押圧を管理する場合は、組立て治具を用いて弁押さえ１５ｎの圧入深さ（図４中のｄ寸法）を一定に保てばよく、また図５に示すように圧力リリーフ弁流路１５ｊに段部１５ｐを設け、段付きの円筒面に構成すれば、この段部１５ｐに突き当たるまで弁押さえ１５ｎを圧入して弁押さえ１５ｎの圧入深さｄ寸法を一定に保することで、容易に圧力リリーフ弁１５ｌの安定した押圧を管理することができる。
【００３５】
本実施の形態のスクロール圧縮機においては、開閉弁１５ｌは、弁押さえ１５ｎにより支持された弾性部材１５ｍにより押圧され、弁押さえ１５ｎは、連通路１５ｊ内に圧入嵌合され、固定されるので、固定用のネジなどの部品を省略しつつも簡単な構成にて開閉弁の組立が可能となる。
【００３６】
また、本実施の形態のスクロール圧縮機においては、弾性部材１５ｍをコイルバネ１５ｍとし、弁押さえ１５ｎにコイルバネ１５ｍの内径より小径の突起部１５ｑを設け、コイルバネ１５ｍを突起部１５ｑに挿入設置するので、コイルバネ１５ｍは突起部１５ｑにガイドされて開閉弁１５ｌのほぼ中央を支持することができるので、安定した押圧を確保することができる。
【００３７】
実施の形態３．
図６は本発明の実施の形態３の圧力リリーフ弁周りの部分縦断面図であり、図６（ａ）は、その一例であり、図６（ｂ）は、別の例である。各部の名称と機能が実施の形態１、２と同じものは、同じ符号を付して説明を割愛する。また、その他の部分は実施の形態１、２と同様である。
図６（ａ）において、弁押さえ１５ｎには弾性部材であるコイルバネ１５ｍの内径部に挿入される突起部１５ｑが設けられており、コイルバネ１５ｍはこの突起部１５ｑにガイドされることにより、圧力リリーフ弁１５ｌのほぼ中央部を支持することができ、安定した押圧を得る。
図６（ｂ）は弁押さえ１５ｎを板金部品で構成した例である。同様の効果が得られる。
【００３８】
また、図７は弁押さえ１５ｎが正常位置にある場合と圧力リリーフ弁流路１５ｊ内で側方に落下した状態を示す模式図である。
突起部１５ｑの先端と圧力リリーフ弁１５ｌの距離δが大きい場合、圧力リリーフ弁１５ｌがストロークすると、圧力リリーフ弁１５ｌが圧力リリーフ弁流路１５ｊ内で側方に落下してしまい、即ち、バネ力に打ち勝って、大きく押し下げられると、圧力リリーフ弁１５ｌの中心がコイルバネ１５ｍの中心から外れて、圧力リリーフ弁流路１５ｊ内の側方に落下してしまい、元の位置に復帰できないことから、通常運転状態で閉塞すべき圧力リリーフ弁流路１５ｊが常に開放状態となる可能性がある。
フレーム空間１５ｆの圧力は、圧縮機構である固定スクロール１と揺動スクロール２で構成される圧縮室１ｄより、中間圧力を導入して得られているが、圧力リリーフ弁流路１５ｊが常に開放状態（連通状態）となった場合、密閉容器内の高圧冷媒ガスがフレーム空間１５ｆに流入し、圧縮室１ｄに逆流するので性能の著しい低下の原因となり、またフレーム空間１５ｆの圧力も上昇するので、コンプライアントフレーム３を上方に移動させる力が大きくなり、摺動損失の増大などの原因となる。
【００３９】
図８は圧力リリーフ弁が落下しない限界を示す図である。圧力リリーフ弁１５ｌの落下を防止するためには、弁押さえ１５ｎに設けた突起部１５ｑの先端と圧力リリーフ弁１５ｌの隙間（距離）を小さくすれば、落下は防止できる。
図中、圧力リリーフ弁１５ｌが傾斜して突起部と接触する接触点Ｚが圧力リリーフ弁１５ｌの中心よりも左側にあれば、圧力リリーフ弁１５ｌは接触部をのりこえて側方に落下することはない。すなわち接触点Ｚを圧力リリーフ弁１５ｌの中心とすれば、三角形ＸＹＺと三角形ＵＶＷは合同となり、三平方の定理より、
ａ2＋δ2＝（ｄ／２）2
となる。ここで、ａは圧力リリーフ弁流路１５ｊの側壁と突起部１５ｑの距離、δは圧力リリーフ弁１５ｌと突起部１５ｑの隙間、ｄは圧力リリーフ弁１５ｌの直径である。
圧力リリーフ弁流路１５ｊの内径をＤ、突起部１５ｑの外径をｈとすれば、圧力リリーフ弁流路１５Ｊｎｏ側壁と突起部１５ｑの距離ａは、
ａ＝（Ｄ−ｈ）／２
となり、これを先の式に代入して下式となる。
δ＝０．５×（ｄ2−（Ｄ−ｈ）2）0.5
圧力リリーフ弁１５ｌの落下を防止するには、突起部１５ｑの先端との隙間δを上式で与えられる値よりも小さく設定すればよい。
【００４０】
本実施の形態のスクロール圧縮機においては、開閉弁１５ｌの外径をｄ、連通路１５ｊの内径をＤ及び突起部１５ｑの外径をｈとし、開閉弁１５ｌが連通路１５ｊを閉じたとき、開閉弁１５ｌと突起部１５ｑの先端との距離をδとした場合、このδを、δ＜０．５×（ｄ2−（Ｄ−ｈ）2）0.5と設定するので、開閉弁１５ｌは弁座から外れて連通路１５ｊに落下することがなく、したがってフレーム空間１５ｆに密閉容器１０内の高圧ガスが流入して、圧縮室１ｄへの逆流が起こることはない。またフレーム空間１５ｆの圧力が上昇し、摺動損失が増大することはない。
【００４１】
実施の形態４．
図９は、本発明の実施の形態４のスクロール圧縮機の主要箇所の部分縦断面図である。図において、各部の名称と機能が実施の形態１、２、３と同様のものは、同じ符号を付して説明を割愛する。また、圧縮機のその他の部分は、実施の形態１、２、３と同様である。
図中ボス部外部空間２ｈと吸入圧力空間１ｇを連通する中間圧調整弁収納空間３ｐに、実施の形態３で記述した開閉弁である圧力リリーフ弁１５ｌ、弾性部材である圧力調整バネ１５ｍ、弁押さえ１５ｎを同様に配置したものである。即ち、中間圧調整弁収納空間３ｐ、中間圧調整弁３ｌ、中間圧調整バネ３ｍ、中間圧調整弁押さえ３ｔを、それぞれ、圧力リリーフ弁流路１５ｊ、圧力リリーフ弁１５ｌ、弾性部材１５ｍ、弁押さえ１５ｎとしたものである。
このように部品を共通化することで低コストを実現でき、またボス部外側空間２ｈの安定した中間圧力の確保、さらに中間圧力調整弁３ｌの落下を防止することが可能となる。
【００４２】
本実施の形態のスクロール圧縮機においては、内部圧力が吸入圧力と吐出圧力との間の所定の中間圧力を越えると開閉弁が開き、吸入圧力空間に連通することにより所定の中間圧力に維持され、内部圧力により揺動スクロールのスラスト力を軽減するとともに、可動フレームを軸方向で、固定スクロールと離れる方向に押圧し、揺動スクロール背面と可動フレームとで形成される揺動スクロール背面空間を有し、該揺動スクロール背面空間を吸入圧力空間に連通、連通遮断する開閉弁、弁押さえ、弾性部材であるコイルバネを可動フレーム背面空間と吐出圧の密閉容器内とを連通、連通遮断する前記実施の形態２又は実施の形態３に記載の開閉弁、弁押さえ、弾性部材であるコイルバネと同じ構成とするので、部品を共通化することで低コストを実現しつつも、ボス部外側空間の安定した中間圧力維持を実現できる。
【００４３】
【発明の効果】
本発明のスクロール圧縮機は、揺動スクロールを軸方向に支持するとともに、揺動スクロールを駆動する主軸を軸受を介して半径方向に支持する可動フレームと、該可動フレームを軸方向に移動可能に係合するガイド部とを備え、圧縮室で圧縮した圧縮冷媒を前記密閉容器内に吐出した後、圧縮機外に吐出するスクロール圧縮機であって、可動フレームの背面に形成され、内部圧力で可動フレームを軸方向の固定スクロール側に押圧する可動フレーム背面空間を有し、該可動フレーム背面空間と吐出圧の密閉容器内とが、開閉弁付きの連通路で連通又は連通遮断され、連通路内には、開閉弁を押圧するコイルバネの内径より小径の突起部が設けられた弁押さえが圧入嵌合され、固定され、開閉弁と突起部の先端との距離δは、開閉弁の外径をｄ、前記連通路の内径をＤ及び前記突起部の外径をｈとし、開閉弁が連通路を閉じたとき、δ＜０．５×（ｄ2 −（Ｄ−ｈ）2 ）0.5 と設定されており、開閉弁は、突起部に挿入設置されたコイルバネにより連通路が閉じられる方向に密閉容器側から押圧され、開閉弁の可動フレーム背面空間側の圧力が密閉容器側の圧力より大きい場合、開閉弁が開き連通し、開閉弁の可動フレーム背面空間側の圧力が密閉容器側の圧力より小さい場合、開閉弁が閉じ連通遮断するものである。そこで、圧縮機の起動時に、可動フレームが固定スクロール側に移動して停止し、さらに、圧縮室内及び可動フレーム背面空間に液冷媒や油が溜まった状態であっても、可動フレーム背面空間の異常昇圧は連通路の開閉弁が開かれ、密閉容器内に高圧が逃がされ、正常に可動フレームがリリーフし、圧縮室内の異常昇圧も防止され、起動不良、板状渦巻歯折損等を解消し、スムーズに起動できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態1のスクロール圧縮機の縦断面図である。
【図２】  本発明の実施の形態1のスクロール圧縮機の主要箇所の部分縦断面図（開閉弁が閉じた状態を示す）である。
【図３】  本発明の実施の形態1のスクロール圧縮機の主要箇所の部分縦断面図（開閉弁が開いた状態を示す）である。
【図４】  本発明の実施の形態２のスクロール圧縮機の主要箇所の部分縦断面図である。
【図５】  本発明の実施の形態２のスクロール圧縮機の圧力リリーフ弁周りの部分拡大図である。
【図６】  本発明の実施の形態３のスクロール圧縮機の圧力リリーフ弁周りの部分拡大図である。
【図７】  本発明の実施の形態３のスクロール圧縮機の圧力リリーフ弁周りの部分拡大図（リリーフ弁が側方に落下した状態を示す）である。
【図８】  本発明の実施の形態３のスクロール圧縮機の圧力リリーフ弁落下を防ぐための説明図である。
【図９】  本発明の実施の形態４のスクロール圧縮機の主要箇所の部分縦断面図である。
【符号の説明】
１  固定スクロール、１ｂ  板状渦巻歯、１ｄ  圧縮室、１ｇ  吸入圧力空間、２  揺動スクロール、２ｂ  板状渦巻歯、２ｈ  揺動スクロール背面空間、３可動フレーム、３ｃ、３ｈ  軸受、３ｌ  開閉弁、３ｍ  弾性部材（コイルバネ）、３ｔ  弁押さえ、４  主軸、１０  密閉容器、１５  ガイド部、１５ｆ  可動フレーム背面空間、１５ｌ  開閉弁、１５ｊ  連通路、１５ｍ  弾性部材（コイルバネ）、１５ｎ  弁押さえ、１５ｑ  突起部。
【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】
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【図８】
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【図９】
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