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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf einen Spiralkompressor zur Verwendung in einer Fahrzeugklimaanlage
und insbesondere auf einen variablen Verdrängungsmechanismus zum Variieren der
Verdrängung
des Spiralkompressors.
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Ein variabler Verdrängungsmechanismus von
einer derartigen Bauart ist beispielsweise in der ungeprüften japanischen
Patenveröffentlichung
Nr. 2001-32787 offenbart. Eine Kompressionskammer kommuniziert mit
einem Saugdruckbereich durch einen Bypassdurchgang in dem Volumenverringerungsprozess.
Ein Steuerventil öffnet
und schließt den
Bypassdurchgang, um die Verdrängung
des Spiralkompressors optional zu variieren.
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In dem Steuerventil ist ein Steuerkolben
verschiebbar in einem Zylinder aufgenommen. Der Steuerkolben hat
einen äußeren Durchmesser,
der im Wesentlichen gleich dem inneren Durchmesser des Zylinders
ist und hat eine Stange zum Teilausbilden des Bypassdurchgangs.
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Eine ungewollte Eigenschaft ist,
dass das Steuerventil des variablen Verdrängungsmechanismus ausgeführt ist,
um einen Anschluss zu öffnen und
zu schließen,
der an der inneren Umfangsfläche des
Zylinders (der inneren Fläche
des Zylinders) durch einen Ventilabschnitt (eine Säule) des
Steuerkolbens öffnet,
so dass es schwierig ist, ein Dichtelement an dem Ventilabschnitt
anzuordnen. Daher kontaktiert der Ventilabschnitt des Steuerkolbens
die innere Umfangsfläche
des Zylinders, so dass verhindert wird, dass Kältemittelgas aus dem Steuerventil ausläuft.
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Ein kleiner Freiraum zwischen dem
Ventilabschnitt des Steuerkolbens und der inneren Umfangsfläche des
Zylinders unterdrückt
wirksam die Leckage des Kältemittelgases
von dem Bypassdurchgang. Da der Freiraum zwischen dem Ventilabschnitt
des Steuerkolbens und der inneren Umfangsfläche des Zylinders klein ist,
steigt ein Gleitwiderstand zwischen dem Steuerkolben und dem Zylinder.
Dementsprechend werden Probleme wie beispielsweise Verschlechterung
des Ansprechens der Variation der Verdrängung und Vergrößerung eines
Antriebs zum Antreiben des Steuerkolbens auftreten.
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Dementsprechend ist in einem Stand
der Technik angesichts des Unterdrückens der Steigerung der Herstellkosten
des hochgenauen Spielraums der Spielraum zwischen dem Ventilabschnitt des
Steuerkolbens und der inneren Umfangsfläche des Zylinders verhältnismäßig groß. Dann
wird beispielsweise, sogar wenn versucht wird, den Spiralkompressor
bei einer maximalen Verdrängung
durch Schließen
des Bypassdurchgangs zu betreiben, die Leckage von dem Steuerventil
(dem Bypassdurchgang) ein Hindernis, um ein gewünschtes Maximum an Verdrängung zu
erzielen. Und zwar tritt eine Verschlechterung der Leistung des
Spiralkompressors auf. Daher besteht ein Bedarf für einen
variablen Verdrängungsmechanismus,
der zuverlässig
einen Bypassdurchgang für
einen Spiralkompressor dichtet.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
definieren in einem Spiralkompressor, der ein bewegliches Spiralelement
und ein fixiertes Spiralelement hat, das bewegliches Spiralelement und
das fixierte Spiralelement dazwischen Kompressionskammern. Die Kompressionskammern
verringern ihr Volumen, wenn sie sich entsprechend einer Umlaufbewegung
des beweglichen Spiralelements relativ zu dem fixierten Spiralelement
bewegen. Somit wird Gas komprimiert. Ein variabler Verdrängungsmechanismus
für den Spiralkompressor
hat einen Bypassdurchgang, eine Schwenkplatte und einen Antrieb.
Der Bypassdurchgang dient dazu, die Kompressionskammer in einem Volumenverringerungsprozess
und einen Saugdruckbereich zu verbinden. Die Schwenkplatte hat ein
kommunizierendes Loch, das teilweise den Bypassdurchgang bildet,
und ist wahlweise zwischen einer ersten Schwenkposition zum Öffnen des
Bypassdurchgangs durch das kommunizierende Loch und einer zweiten
Schwenkposition zum Schließen des
Bypassdurchgangs schwenkbar. Der Antrieb dient dazu, die Schwenkplatte
zu schwenken.
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Weitere Aspekte und Vorteile der
Erfindung werden aus der nachstehenden Beschreibung in Zusammenhang
genommen mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich, die beispielhaft
die Prinzipien der Erfindung darstellen.
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Die Merkmale der vorliegenden Erfindung, die
als neu angesehen werden, sind insbesondere in den anhängenden
Ansprüchen
aufgeführt.
Die Erfindung kann zusammen mit ihren Aufgaben und Vorteilen am
besten unter Bezugnahme auf die nachstehende Beschreibung der vorliegenden
bevorzugten Ausführungsbeispiele
zusammen mit den begleitenden Zeichnungen verstanden werden, in
denen:
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1 eine
Längsschnittansicht
eines Hybridkompressors gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist;
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2 eine
Schnittansicht entlang der Linie I-I in 1 ist;
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3 eine
Schnittansicht entlang der Linie II-II in 1 ist;
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4 eine
Schnittansicht, die 3 entspricht,
in einem Zustand ist, in dem eine Schwenkplatte zu einer zweiten
Schwenkposition geschalten ist; und
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5 eine
Schnittansicht entlang der Linie I-I in 1 gemäß einem
alternativen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung ist.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 1 bis 4 beschrieben. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel
wendet die vorliegende Erfindung auf einen Hybridkompressor C an,
der von einer Bauart mit Spirale ist. Die linke Seite und die rechte
Seite von 1 entsprechend
der vorderen Seite beziehungsweise hinteren Seite des Kompressors
C.
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Der Hybridkompressor C wird zu Beginn schematisch
beschrieben.
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1 stellt
eine Längsschnittansicht
des Kompressors C gemäß dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung dar. Der Kompressor C bildet einen Teil
eines Kältezyklus
einer Fahrzeugklimaanlage. Der Kompressor C hat einen Kompressionsmechanismus 12 und
einen Elektromotor 21 in einem Gehäuse 11 untergebracht.
Ein Kraftübertragungsmechanismus 22 ist
an einer äußeren Wand
des Gehäuses 11 angeordnet.
Der Kompressionsmechanismus 12 ist von einer Bauart mit Spirale
und ist ausgeführt,
eine Verdrängung
des Kompressors C optional zu variieren. Der Kraftübertragungsmechanismus 22 erhält eine
Kraft von einem Verbrennungsmotor (Brennkraftmaschine) E zum Fahren
eines Fahrzeugs.
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Der Kompressor C wird wahlweise durch eine
Kraft des Verbrennungsmotors E durch den Kraftübertragungsmechanismus 22 und
eine Kraft von dem Elektromotor 21 angetrieben. Somit ist
mit dem Elektromotor 21 ein Luftklimatisieren (Kühlen) während einem
Stopp des Verbrennungsmotors E optional ermöglicht. Dementsprechend ist
die Fahrzeugklimaanlage des bevorzugten Ausführungsbeispiels insbesondere
für ein
Leerlaufstopp-Fahrzeug oder ein Hybridfahrzeug geeignet.
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Der Kompressor C wird nachstehend
im Detail beschrieben.
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Weiterhin Bezug nehmend auf 1 hat das Gehäuse 11 einen
Kasten 11a und eine Abdeckung 11b. Der Kasten 11a hat
eine zylindrische Form und hat an einem Ende einen Boden. Die Abdeckung 11b ist
fest mit dem hinteren Ende des Kastens 11a verbunden. Der
Kasten 11a des Gehäuses 11 hat
ein Durchgangsloch 34 an der Mitte des Bodens des Gehäuses 11,
wobei das Durchgangsloch 34 sich durch den Boden des Gehäuses 11 erstreckt.
Eine Riemenscheibenwelle 13 ist durch das Durchgangsloch 34 eingeführt und
ist drehbar durch das Gehäuse 11 mit einem
Lager 35 in dem Durchgangsloch 34 gelagert.
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Ein Wellenlagerelement 31 ist
nahe dem Öffnungsende
des Kastens 11a in dem Gehäuse 11 fixiert. Ein
Durchgangsloch 31a erstreckt sich durch die Mitte des Wellenlagerelements 31.
Eine Kompressorwelle 19 ist koaxial mit der Riemenscheibenwelle 13 in
dem Gehäuse 11 angeordnet.
Das hintere Ende der Kompressorwelle 19 ist in das Durchgangsloch 31a des
Wellenlagerelements 31 eingeführt und ist durch das Wellenlagerelement 31 mit
einem Lager 32 in dem Durchgangsloch 31a drehbar
gelagert. Das vordere Ende der Kompressorwelle 19 ist an
das hintere Ende der Riemenscheibenwelle 13 mit einem Lager 32 gepasst,
so dass es relativ zu der Riemenscheibenwelle 13 drehbar
ist.
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Der Kraftübertragungsmechanismus 22 hat eine
Riemenscheibe 17 und eine elektromagnetische Kupplung 18.
Die Riemenscheibe 17 ist durch das Gehäuse 11 drehbar gelagert
und überträgt Kraft
von dem Verbrennungsmotor E auf die Riemenscheibenwelle 13.
Die elektromagnetische Kupplung 18 erlaubt, wenn sie in
einem Ein-Zustand ist (angeregt) eine Kraftübertragung zwischen der Riemenscheibe 17 und
der Riemenscheibenwelle 13 und unterbricht, wenn sie in
einem Aus-Zustand (nicht angeregt) ist, die Kraftübertragung
dazwischen.
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Ein Drehzahlerhöhungsmechanismus 23, der
einen Planetengetriebemechanismus hat, ist zwischen der Riemenscheibenwelle 13 und
der Kompressorwelle 19 in dem Gehäuse 11 zum Erhöhen der
Drehzahl der Riemenscheibenwelle 13 und zum Übertragen
der Drehung der Riemenscheibenwelle 13 auf die Kompressorwelle 19 vorgesehen.
Dieser Drehzahlerhöhungsmechanismus 23 hat
einen bekannten Aufbau, der ein Sonnenrad 45, ein Hohlrad 46,
einen Halter 47 und eine Vielzahl von Planetenrädern 48 aufweist.
Mit dem Drehzahlerhöhungsmechanismus 23 wird
beispielsweise, sogar wenn die Drehzahl der Riemenscheibenwelle 13 durch
einen Leerlaufzustand des Verbrennungsmotors verhältnismäßig niedrig
ist, die Kompressorwelle 19 mit einer verhältnismäßig hohen
Drehzahl gedreht, so dass ein großer Betrag an Kältemittelgas
sichergestellt ist, der von dem Kompressionsmechanismus 12 pro Zeiteinheit
abgegeben wird, das heißt,
um eine verhältnismäßig hohe
Kühlleistung
auszuführen.
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Ein Stator 15 ist an der
inneren Umfangsfläche
des Kastens 11a des Gehäuses 11 vorgesehen und
ist an der vorderen Seite des Gehäuses 11 angeordnet.
Ein Rotor 14 ist fest mit der Kompressorwelle 19 in
dem Gehäuse 11 verbunden,
so dass er innerhalb des Stators 15 angeordnet ist. Der
Elektromotor 21 hat den Stator 15 und den Rotor 14.
Der Elektromotor 21 dreht den Rotor 14 und die
Kompressorwelle 19 integral durch Zuführen von elektrischem Strom zu
dem Stator 15.
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Ein fixiertes Spiralelement 41 ist
fest an dem Öffnungsende
des Kastens 11a in dem Gehäuse 11 untergebracht.
Das fixierte Spiralelement 41 hat eine Basisplatte 61,
die eine Schreibenform hat, eine äußere Wand 62, die
eine zylindrische Form hat, und eine Spiralwand 63. Die äußere Wand 62 erstreckt sich
von dem äußeren Umfang
der Basisplatte 61. Die Spiralwand 63 erstreckt
sich von der Basisplatte 61 innerhalb der äußeren Wand 62.
Das fixierte Spiralelement 41 ist fest mit der hinteren
Fläche
des Wellenlagerelements 31 an der entfernten Endfläche der äußeren Wand 62 verbunden.
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Eine Kurbelwelle 43 ist
an dem hinteren Ende der Kompressorwelle 19 vorgesehen
und ist an einer Position angeordnet, die von einer Achse L der Kompressorwelle 19 versetzt
ist. Eine Buchse 51 ist fest um die Kurbelwelle 43 gepasst.
Ein bewegliches Spiralelement 42 ist durch die Buchse 51 durch
ein Lager 52 zur Drehung relativ zu dem fixierten Spiralelement 41 gelagert,
so dass es dem fixierten Spiralelement 41 zugewandt ist.
Das bewegliche Spiralelement 42 hat eine Basisplatte 65,
die eine Scheibenform hat, und eine Spiralwand 66, die
sich von der Basisplatte 65 zu dem fixierten Spiralelement 41 hin erstreckt.
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Das fixierte Spiralelement 41 und
das bewegliche Spiralelement 42 greifen miteinander durch die
Spiralwände 63, 66 der
fixierten und beweglichen Spiralelemente 41, 42 ein,
während
die entfernten Enden der Spiralwände 63, 66 jeweils
die Basisplatten 65, 61 des beweglichen und des
fixierten Spiralelements 42, 41 berühren. Dementsprechend
definieren die Basisplatte 61 des fixierten Spiralelements 41,
die Spiralwand 63 des fixierten Spiralelements 41,
die Basisplatte 65 des beweglichen Spiralelements 42 und
die Spiralwand 66 des beweglichen Spiralelements 42 Kompressionskammern 67.
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Ein Selbstdrehblockiermechanismus 68 ist zwischen
der Basisplatte 65 des beweglichen Spiralelements 42 und
dem Wellenlagerelement 31 zwischengeordnet, das der Basisplatte 65 zugewandt ist.
Der Selbstdrehblockiermechanismus 68 hat eine Vielzahl
von zylindrischen Vertiefungen 68a und eine Vielzahl von
Stiften 68b. Die zylindrischen Vertiefungen 68a sind
an der Rückseite
(der Vorderseite) der Basisplatte 65 des beweglichen Spiralelements 42 vorgesehen.
Die Stifte
68b sind an radial äußeren Abschnitten 64 des
Wellenlagerelements 31 angeordnet und sind lose in den
zugehörigen
zylindrischen Vertiefungen 68a gepasst.
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Eine Saugkammer 69 ist zwischen
der äußeren Wand 62 des
fixierten Spiralelements 41 und dem äußersten Abschnitt der Spiralwand 66 definiert.
Eine Aufnahmevertiefung 61b ist teilweise an einer Rückseite 61a der
Basisplatte 61 des fixierten Spiralelements 41 in
dem Bereich von dem angrenzenden Mittelabschnitt zu dem angrenzenden äußeren Umfang ausgebildet.
Ein Ausgabeloch 61c ist durch die Mitte der Basisplatte 61 des
fixierten Spiralelements 41 ausgebildet und die Kompressionskammer 67 nahe der
Mitte der Basisplatte 61 kommuniziert mit dem Innenraum
der Aufnahmevertiefung 61b durch das Ausgabeloch 61c.
Ein Ausgabeventil 55, das ein Reedventil ausbildet, ist
in der Aufnahmevertiefung 61b des fixierten Spiralelements
41 zum Öffnen
und Schließen
des Ausgabelochs 61c angeordnet. Der Öffnungsgrad des Ausgabeventils 55 ist
durch einen Spannbügel 56 reguliert,
der fest in der Aufnahmevertiefung 61b des fixierten Spiralelements 41 angeordnet
ist.
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Wenn die Kompressorwelle 19 durch
den Verbrennungsmotor E oder durch den Elektromotor 21 gedreht
wird, läuft
das bewegliche Spiralelement 42 durch die Kurbelwelle 43 um
die Achse L des fixierten Spiralelements 41 in dem Kompressionsmechanismus 12.
Dann blockiert der Selbstdrehblockiermechanismus 68 die
Selbstdrehung des beweglichen Spiralelements 42 und erlaubt
nur die Umlaufbewegung des beweglichen Spiralelements 42. Wenn
das bewegliche Spiralelement 42 relativ zu dem fixierten
Spiralelement 41 umläuft,
werden die Kompressionskammern 67 fortschreitend im Volumen
verringert und werden von der Außenseite der Spiralwände 63, 66 der
Spiralelemente 41, 42 zu der Mittelseite der Spiralwände 63, 66 der
Spiralelemente 41, 42 bewegt. Hierdurch wird Kältemittelgas
mit verhältnismäßig geringem
Druck, das von der Saugkammer 69 zu den Kompressionskammer 67 eingeführt wird,
komprimiert. Das komprimierte Kältemittelgas
wird von der Kompressionskammer 67 nahe der Mitte der Spiralwände 63, 66 zu
dem Innenraum der Aufnahmevertiefung 61b durch das Ausgabeloch 61c durch
Wegdrücken
des Ausgabeventils 55 ausgegeben.
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Eine Aufnahmekammer 36 ist
zwischen der Basisplatte 61 des fixierten Spiralelements 41 und der
Abdeckung 11b in dem Gehäuse 11 definiert. Eine
Schwenkplatte 37, die eine Ringform hat, ist in der Aufnahmekammer 36 aufgenommen.
Die Schwenkplatte 37 ist auf die Rückseite 61 der Basisplatte 61 des
fixierten Spiralelements 41 gelegt. Die Öffnung der
Aufnahmevertiefung 61b des fixierten Spiralelements 41 ist
durch Legen der Schwenkplatte 37 auf die Rückseite 61a der
Basisplatte 61 geschlossen. Dementsprechend ist die Aufnahmekammer 36 durch
die Schwenkplatte 37 in eine Ausgabekammer 70 und
eine Einführkammer 38 aufgeteilt. Der
Innenraum der Aufnahmevertiefung 61b sieht die Ausgabekammer 70 vor.
Der Raum zwischen der Schwenkplatte 37 und der Abdeckung
llb sieht die Einführkammer 38 vor.
Und zwar dient die Schwenkplatte 37 auch als eine Trennwand
zum Abtrennen der Aufnahmekammer 36 in die Einführkammer 38 und
die Ausgabekammer 70.
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Ein Lagerabschnitt 54, der
eine zylindrische Form hat, erstreckt sich von dem Mittelabschnitt
der Abdeckung 11b in die Aufnahmekammer 36. Eine entfernte
Endfläche
des Lagerabschnitts 54 ist verlängert, um die Rückseite 61a der Basisplatte 61 des fixierten
Spiralelements 41 zu kontaktieren. Ein Nabenvorsprung 37a ist
an der Rückseite
und dem Mittelabschnitt der Schwenkplatte 37 vorgesehen.
Die Schwenkplatte 37 ist durch den Lagerabschnitt 54 mit dem
Nabenvorsprung 37a drehbar gelagert.
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Wie in 1, 3 und 4 gezeigt ist, ist ein elektromagnetischer
Antrieb 60 in der Abdeckung 11b des Gehäuses 11 angeordnet.
Der Antrieb 60 ist ausgeführt, um eine Stange 60b durch
Anregen und Nichtanregen eines Solenoids 60a basierend
auf einem externen Befehl hin und her zu bewegen. Ein Stift 37d ist
mit der Schwenkplatte 37 verbunden, und die Stange 60d des
Antriebs 60 ist wirkend mit dem Stift 37d verbunden.
Dementsprechend ist die Schwenkplatte 37 zwischen einer
ersten Schwenkposition (ein Zustand, der in 3 gezeigt ist) und einer zweiten Schwenkposition
(einem Zustand, der in 4 gezeigt
ist) durch Betätigen
des Antriebs 60 schwenkbar geschaltet. Die erste Schwenkposition ist
durch einen Ein-Zustand des Antriebs 60 ausgeführt (Anregen
des Solenoids 60a). Die zweite Schwenkposition ist durch
einen Aus-Zustand des Antriebs 60 ausgeführt (Nichtanregen
des Solenoids 60a).
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Wie in 1 gezeigt
ist, ist ein Dichtelement 57 an der äußeren Umfangsfläche des
nahen Abschnitts des Lagerabschnitts 54 angeordnet. Dieses Dichtelement 57 dient
dazu, einen Kontaktabschnitt zwischen dem Lagerabschnitt 54 und
der Schwenkplatte 37 (der Nabenvorsprung 37a)
mit einem zylindrischen Kontaktbereich zu dichten. Ein Dichtelement 59 ist
an der Rückseite 61a der
Basisplatte 61 in dem fixierten Spiralelement 41 angeordnet,
um die Aufnahmevertiefung 61b zu umgeben. Dieses Dichtelement 59 dient
dazu, um einen Kontaktabschnitt zwischen der Rückseite 61a der Basisplatte 61 und der
Schwenkplatte 37 mit einem ringförmigen Kontaktbereich abzudichten.
Und zwar greifen diese Dichtelemente 57, 59 und
Schmieröl,
das in dem Kältemittelgas
enthalten ist, in eine Schicht zwischen dem Lagerabschnitt 54 und
der Schwenkplatte 37 (dem Nabevorsprung 37a) und
zwischen der Rückseite 61a der
Basisplatte 61 und der Schwenkplatte 37. Als ein
Ergebnis ist die Einführkammer 38 von
der Ausgabekammer 70 getrennt.
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Ein Einlass 50 ist an der äußeren Umfangswand
des Kastens 11a des Gehäuses 11 ausgebildet,
um mit dem Aufnahmeraum für
den Elektromotor 21 zu korrespondieren. Eine äußere Leitung
zum Verbinden mit einem Verdampfer eines externen Kältemittelkreislaufes
(nicht gezeigt) ist mit dem Einlass 50 verbunden. Ein Saugkanal 39 ist
an dem äußeren Umfangsabschnitt
des Wellenlagerelements 31 und dem fixierten Spiralelement 41 in
dem Gehäuse
11 zum Verbinden der Aufnahmebereichs des Elektromotors 21 und
der Einführkammer 38 ausgebildet.
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Ein Saugloch 61d ist an
dem Radialaußenabschnitt
der Basisplatte 61 des fixierten Spiralelements 41 ausgebildet.
Das Saugloch 61d öffnet
zu der Saugkammer 69 an dem vorderen Ende und öffnet an
der Rückseite 61a an
dem hinteren Ende. Ein Sauganschluss 37b ist an dem Radialaußenabschnitt
der Schwenkplatte 37 zum Verbinden der Einführkammer 38 und des
Sauglochs 61d bei jeglicher Schwenkpositionen der Schwenkplatte 37 ausgebildet.
Dementsprechend wird das Kältemittelgas
mit verhältnismäßig niedrigem
Druck von dem externen Kältemittelkreislauf
in die Saugkammer 69 durch den Einlass 50, den
Saugkanal 39, die Einführkammer 38,
den Sauganschluss 37b und das Saugloch 61d eingeführt.
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Der Mittelabschnitt der Abdeckung 11b des Gehäuses 11 bildet
einen Ausgabedurchgang 58. Das vordere Ende des Ausgabedurchgangs 58 erstreckt
sich durch die Mitte des Lagerabschnitts 54 und die Mitte
der Schwenkplatte 37 (der Nabenvorsprung 37a)
und kommuniziert dann mit der Ausgabekammer 70, während eine
externe Leitung, die einen Kondensator eines externen Kältemittelkreislaufs
(nicht gezeigt) anschließt,
mit dem hinteren Ende des Ausgabedurchgangs 58 verbunden
ist. Dementsprechend wird das Kältemittelgas
mit dem verhältnismäßig hohen
Druck in der Ausgabekammer 70 durch den Ausgabedurchgang 58 zu
dem externen Kältemittelkreislauf
ausgegeben.
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Wie in 1 bis 4 gezeigt ist, hat die Basisplatte 61 des
fixierten Spiralelements 41 eine Vielzahl von Bypasslöchern 61e.
Ein Ende jedes Bypasslochs 61e öffnet zu der Kompressionskammer 67,
die volumenverringernd ist, während
das andere Ende an der Rückseite 61a öffnet. Eine
Vielzahl von Bypasslöchern 61e ist
auf eine solche Weise angeordnet, dass jedes der Bypasslöcher 61e alternativ
mit der Kompressionskammer 67, die volumenverringernd ist,
bei den Zeiten kommuniziert, wenn die Kompressionskammer 67 an
einer Anfangsposition, die das maximale Volumen darstellt, im Volumen
auf einen vorgegebenen Wert verringert ist (zum Beispiel 20% des Maximalvolumens).
Eine Vielzahl von kommunizierenden Löchern 37c erstrecken
sich durch die Schwenkplatte 37 in Richtung der Achse L,
um mit den Bypasslöchern 61e der
Basisplatte 61 korrespondieren.
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In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
bilden die Bypasslöcher 61e der
Basisplatte 61 und die kommunizierenden Löcher 37c der
Schwenkplatte 37 Bypassdurchgänge (nachstehend die Bypassdurchgänge 37c, 61e)
zum Verbinden der Kompressionskammer 67, die volumenverringernd
ist, und der Einführkammer
oder einem Saugdruckbereich 38. Die Schwenkplatte 37 ist
zwischen einer offenen Position zum Öffnen der Bypassdurchgänge 37c, 31e durch
die kommunizierenden Löcher 37c und
einer geschlossenen Position zum Schließen der Bypasskanäle 37c, 31e mittels
einer Ein/Aus-Steuerung des Antriebs 60 schwenkbar geschaltet.
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Und zwar ist, wie in 4 gezeigt ist, jedes Kommunikationsloch 37c der
Schwenkplatte 37 von dem korrespondierenden Bypassloch 61e der
Basisplatte 61 versetzt, wenn die Schwenkplatte 37 an
der zweiten Schwenkposition (der Schließposition) durch Ausschalten
des Antriebs 60 angeordnet ist. Als ein Ergebnis sind die
Bypasslöcher 61e durch
die Plattenfläche
der Schwenkplatte 37 geschlossen. Dementsprechend kommuniziert
die Kompressionskammer 37, die volumenverringernd ist,
nicht mit der Einführkammer 38 und
komprimiert das Kältemittelgas vollständig, so
dass die Menge an Kältemittelgas,
die von dem Kompressionsmechanismus 12 pro Dreheinheit
ausgegeben wird, das heißt
die Verdrängung
des Kompressionsmechanismus 12, maximal wird.
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Der Kompressionsmechanismus 12 führt die maximale
Verdrängung
beispielsweise aus, wenn der Verbrennungsmotor E ausgewählt ist,
um den Kompressionsmechanismus 12 anzutreiben. Dementsprechend
stellt, sogar wenn die Drehzahl der Riemenscheibenwelle 13 durch
einen Leerlaufzustand des Verbrennungsmotors E gering ist, der Kompressionsmechanismus 12 eine
große
Menge an ausgegebenen Kältemittelgas
pro Zeiteinheit sicher, das heißt
der Kompressionsmechanismus 12 führt eine verhältnismäßig hohe
Kühlleistung
aus.
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Wie in 3 gezeigt
ist, wenn die Schwenkplatte 37 an der ersten Schwenkposition
(der offenen Position) durch Ein-Schalten
des Antriebs 60 angeordnet ist, kommuniziert jedes Kommunikationsloch 37c mit
dem korrespondierenden Bypassloch 61e. Dementsprechend
kommuniziert die Kompressionskammer 67, die volumenverringernd
ist, konstant mit der Einführkammer 38 durch
eines der Bypasslöcher 61e und
eines der kommunizierenden Löcher 37c während Zeiten,
wenn das Volumen der Kompressionskammer 67, die volumenverringernd
ist, auf einen vorgegebenen Wert verringert ist. Als ein Ergebnis komprimiert
die Kompressionskammer 67 das Kältemittelgas nicht vollständig, so
dass die Verdrängung des
Kompressionsmechanismus 12 in Vergleich mit der maximalen
Verdrängung
verringert ist.
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Der Kompressionsmechanismus 12 ist
in der Verdrängung
zum Beispiel verringert, wenn der Elektromotor 21 ausgewählt ist,
um den Kompressionsmechanismus 12 anzutreiben. Da die Verdrängung des
Kompressionsmechanismus 12 verringert ist, ist ebenso ein
Drehmoment, das für
das Antreiben des Kompressionsmechanismus 12 erforderlich
ist, verringert. Dementsprechend wird der Kompressor C durch Verringern
der Größe des Elektromotors 21 kompakt.
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Gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
werden die nachstehenden vorteilhaften Wirkungen erhalten.
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(1) Das Öffnen und Schließen der
Bypassdurchgänge 37c, 61e,
das heißt
die Veränderung
der Verdrängung
des Kompressors C, wird durch schwenkendes Schalten der Schwenkplatte 37 ausgeführt. Dementsprechend
dichtet eine Anhaftung zwischen der Schwenkplatte 37 und
dem fixierten Spiralelement 41, an dem die Schwenkplatte 37 gleitet,
die Bypassdurchgänge 37c,
61e um die Schwenkplatte 37. Das plattenartige Element,
wie beispielsweise die Schwenkplatte 37, verstärkt mit
einer verhältnismäßig großen Flächen eine
Anhaftung gegenüber
einem zugewandten Element, an dem das plattenartige Element im Vergleich
dazu gleitet, beispielsweise das zylindrische Element (der Ventilabschnitt
des Steuerkolbens), das in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 2001-32787 offenbart
ist, leicht. Zusätzlich
ist eine Schmierölschicht
zwischen der Schwenkplatte 37 und der Basisplatte 61 des
fixierten Spiralelements 41 zwischengeordnet. Dementsprechend
sind die Bypassdurchgänge 37c, 61e um
die Schwenkplatte 37 zuverlässig abgedichtet. Als ein Ergebnis
wird die Verschlechterung der Leistung des Kompressors C durch die
Leckage des Kältemittelgases
von den Bypassdurchgängen 37c, 61e unterdrückt.
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(2) Der Bypassdurchgang 37c, 61e ist
ausgeführt,
um durchgehend die Kompressionskammer 67, die volumenverringernd
ist, und die Einführkammer 38 zu
verbinden, bis das Volumen der Kompressionskammer 37, die
volumenverringernd ist, auf einen vorgegebenen Wert verringert ist,
wenn die Schwenkplatte 37 zu der offenen Stellung geschaltet ist.
Und zwar komprimiert die Kompressionskammer 67 nicht vollständig, bis
das Volumen der Kompressionskammer 67 auf einen vorgegebenen
Wert nach dem Fortschreiten des Verringerns des Volumens verringert
ist. Dementsprechend wird zum Beispiel im Vergleich zu einem variablen
Verdrängungsmechanismus,
der eine Kompressionskammer, die volumenverringernd ist, und einen
Saugdruckbereich verbindet, nachdem die Kompressionskammer komprimiert,
bis das Volumen der Kompressionskammer auf eine vorgegebenen Wert
verringert ist, ein Druckverlust des Kompressors C durch Wiederkomprimieren
des Kältemittelgases,
das heißt
nutzlose Kompressionsarbeit, unterdrückt.
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Insbesondere werden in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
eine Vielzahl von Bypassdurchgängen 37c, 61e vorgesehen,
um die vorstehend beschriebene konstante Kommunikation zu erreichen. Und
zwar sieht das fixierte Spiralelement 41 eine Vielzahl
von Bypasslöchern 61e vor.
Eine Vielzahl von Bypasslöchern 61e ist
um die Achse L und entlang der senkrechten Richtung relativ zu der
Achse L verteilt. Beispielsweise muss, wenn eine Vielzahl von Bypasslöchern 61e durch
das Steuerventil geöffnet oder
geschlossen ist, wie in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichung
Nr. 2001-32787 offenbart ist, eine Vielzahl der Steuerventile durch
die Verteilung der Bypasslöcher 61e vorgesehen
werden. Die plattenartige Schwenkplatte 37 des bevorzugten Ausführungsbeispiels
bildet jedoch eine Vielzahl von kommunizierenden Löchern 37c aus,
die um die Achse L und entlang der senkrechten Richtung relativ
zu der Achse L verteilt sind, um mit den verteilten Bypasslöchern 61e zu
korrespondieren. Als ein Ergebnis kann die vorstehend beschriebene
konstante Kommunikation leicht ohne jeglichen komplizierten Aufbau
erhalten werden.
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(3) Die Schwenkplatte 37 ist
verschiebbar auf die Rückseite 61a der
Basisplatte 61 des fixierten Spiralelements 41 gelegt.
Die vorstehende Anordnung der Schwenkplatte 37 verhindert
durch das Vorsehen des variablen Verdrängungsmechanismus den vergrößerten Kompressor
C in die Richtung der Achse L. In anderen Worten ermöglicht der Einsatz des
plattenartigen Elements, wie beispielsweise der Schwenkplatte 37 zum Öffnen und
Schließen
der Bypassdurchgänge 37c, 61e,
eine für
das Legen des plattenartige Elements auf die Rückseite 61a der Basisplatte 61 des
fixierten Spiralelements 41 allgemein kompakte Konstruktion.
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Insbesondere ist der Kompressor C
von einer Hybridbauart, die alternativ durch die Kraft von dem Verbrennungsmotor
E durch den Kraftübertragungsmechanismus 22,
der in dem Gehäuse 11 angeordnet
ist, oder durch die Kraft von dem Elektromotor 21, der
in dem Gehäuse 11 aufgenommen
ist, angetrieben wird. Dementsprechend tendiert der Kompressor C
dazu, durch den Kraftübertragungsmechanismus 22 und
den Elektromotor 21 groß zu werden. Wenn ein kompakter
variabler Verdrängungsmechanismus
für den
Kompressor C eingesetzt wird, wird eine vergrößerte Größe des Kompressors C wirksam unterdrückt.
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(4) Die Schwenkplatte 37 dient
auch als eine Trennwand zum Abtrennen der Ausgabekammer 70. Dementsprechend
ist eine alleinige Trennwand zum Abtrennen der Ausgabekammer 70 nicht
erforderlich, so dass der Kompressor C vereinfacht ist und kompakt
wird.
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(5) Die Schwenkplatte 37 dient
auch als eine Trennwand zum Abtrennen der Einführkammer 38 und der
Ausgabekammer 70. Dementsprechend ist eine alleinige Trennwand
zum Abtrennen der Einführkammer 38 und
der Ausgabekammer 70 nicht erforderlich, aber der Kompressor
C ist vereinfacht und wird kompakt. Des Weiteren ist ein Abschnitt
der Schwenkplatte 37 (die Seite der Rückseite) zu der Atmosphäre in der
Einführkammer 38 exponiert,
so dass die Schwenkplatte 37 leicht durch verhältnismäßig kurzes
Ausbilden der Bypassdurchgänge 37c, 61e gehandhabt
werden kann.
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(6) Die Schwenkplatte 37 hat
eine Ringform und der Ausgabedurchgang 58 verläuft durch
die Mitte des Durchgangslochs der Schwenkplatte 37. Wenn
ein Durchgangsloch an der Mitte der Schwenkplatte 37 ausgebildet
ist, das heißt
nicht zum Öffnen und
Schließen
der Bypassdurchgänge 37c, 61e eingesetzt
wird, ist der Ausgabedurchgang 58 mit dem Durchgangsloch
definiert. Somit sind die radial innere Kompressionskammer 67 und
der Ausgabedurchgang 58 bei einen minimalen Abstand verbunden. Dementsprechend
fließt
Gas gleichmäßig von
der radial inneren Kompressionskammer 67 zu dem Ausgabedurchgang 58,
so dass bei dem Kompressor verhindert wird, dass der Wirkungsgrad
des Kompressors C durch den Druckverlust, der auf dem Leitungswiderstand
zwischen der Kompressionskammer 67 und dem Ausgabekanal 58 basiert,
verschlechtert wird.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht
auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern
kann in den nachstehenden alternativen Ausführungsbeispielen modifiziert
werden.
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Die Schwenkplatte 37 ist
schwenkbar zwischen zwei Positionen (die erste Schwenkposition und
die zweite Schwenkposition) in dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
schaltbar ausgeführt.
In anderen Worten ist die Verdrängung
des Kompressors C ausgeführt,
um zwischen dem Maximum und dem Minimum zu variieren. In zu diesen
des bevorzugten Ausführungsbeispiels
alternativen Ausführungsbeispielen
ist die Zahl an Schwenkpositionen nicht beschränkt. Die Schwenkplatte 37 ist
ausgeführt,
um schwenkend zwischen drei oder mehr Schwenkpositionen schaltbar
zu sein, und ist ausgeführt,
um wahlweise die Verdrängung
des Kompressors C an einer zwischenliegenden Verdrängung zwischen
dem Maximum und dem Minimum zu variieren.
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Die Bypassdurchgänge 37c, 61e sind
ausgeführt,
um konstant die Kompressionskammer 67, die volumenverringernd
ist, und die Einführkammer 38 zu
verbinden, bis das Volumen der Kompressionskammer 67, die
volumenverringernd ist, auf einen vorgegebenen Wert verringert ist,
wenn die Schwenkplatte 37 zu der offenen Stellung geschalten ist.
In alternativen Ausführungsbeispielen
zu denen des vorstehenden bevorzugten Ausführungsbeispiels sind die Bypassdurchgänge 37c, 61e nicht
auf den vorstehenden Aufbau beschränkt. Bezugnehmend auf 1 und 5 sind die Bypassdurchgänge 37c und 61e nicht
an der radial äußeren Seite
der Basisplatte 61 des fixierten Spiralelements 41 beziehungsweise
der Schwenkplatte 37 ausgebildet, sondern sind nur an der
radial inneren Seite der Basisplatte 61 des fixierten Spiralelements 41 beziehungsweise
der Schwenkplatte 37 im Vergleich zu den vorstehend beschriebenen
bevorzugten Ausführungsbeispiel
ausgebildet. In diesem Zustand sind die Bypassdurchgänge 37c, 61e ausgeführt, um
die Kompressionskammer 67, die volumenverringernd ist, und
den Saugdruckbereich zu verbinden, nachdem die Kompressionskammer 67 komprimiert
ist, um das Volumen auf einen vorgegebenen Wert zu verringern, das
heißt
nachdem das Volumen der Kompressionskammer 67, die volumenverringernd
ist, auf einen vorgegebene Wert verringert ist. Dies vereinfacht den
Aufbau des Bypassdurchgangs.
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Daher sind die vorliegenden Beispiele
und Ausführungsbeispiele
als veranschaulichend und nicht als restriktiv zu betrachten und
die Erfindung ist nicht auf die darin gegebenen Details beschränkt, sondern
kann innerhalb des Umfangs der anhängenden Ansprüche modifiziert
werden.
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In einem Spiralkompressor, der ein
bewegliches Spiralelement und ein fixiertes Spiralelement hat, definieren
das bewegliche Spiralelement und das fixierte Spiralelement Kompressionskammern dazwischen.
Die Kompressionskammern verringern ihre Volumina, wenn sie sich
in Übereinstimmung
mit einer Umlaufbewegung des beweglichen Spiralelements relativ
zu dem fixierten Spiralelement bewegen. Somit wird Gas komprimiert.
Ein variabler Verdrängungsmechanismus
für den
Spiralkompressor hat einen Bypassdurchgang, eine Schwenkplatte und einen
Antrieb. Der Bypassdurchgang dient dazu, die Kompressionskammer
in einem Volumenverringerungsprozess und einen Saugdruckbereich
zu verbinden. Die Schwenkplatte hat ein kommunizierendes Loch, das
teilweise den Bypassdurchgang ausbildet und wahlweise zwischen einer
ersten Schwenkposition zum Öffnen
des Bypasskanals durch das kommunizierende Loch und einer zweiten Schwenkposition
zum Schließen
des Bypassdurchgangs geschwenkt wird. Der Antrieb dient dazu, die Schwenkplatte
zu schwenken.