JP2013209923A - スクロール型圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】中間圧冷媒をインジェクションする圧縮室30Bは、連結管52A、シリンダ室64を介してインジェクション通路52と連通されている。インジェクション通路52と連結管52Aを連通させる連通孔66Aを備えたスプール弁66は、シリンダ室64内をスライド移動可能である。また、スプール弁66の一端にコイルスプリング69からの付勢力および外気室68からの外気圧により力が加わり、他端に吸入圧導入管62から吸入冷媒の圧力が加わっている。冷暖房回路は、冷房時と暖房時で吸入冷媒の圧力が変化し、スプール弁66に加える力が変化する。これにより、スプール弁66は、シリンダ室64内をスライド移動して、インジェクション通路52と圧縮室30Bとを連通もしくは遮断させることができる。
【選択図】 図3
Description
以下、本発明の第1の実施形態を説明する。
図1に示すように、電動のスクロール型圧縮機1は、ハウジング10を備えている。ハウジング10は、後端側が開口する有底筒状のフロントハウジング11と、フロントハウジング11の後端側を塞ぐ蓋状のリヤハウジング12とから構成されている。フロントハウジング11とリヤハウジング12とは、フロントハウジング11の後端とリヤハウジング12の前端とが図示しないシール部材を介して互いに突き合わされ、複数本のボルト13によって相互に固定されている。フロントハウジング11の外周壁前端には、外部と連通する吸入口15が貫設されている。また、フロントハウジング11には、軸受装置16が設けられる。そして、軸受装置16には前後方向に延びる駆動軸18の一端が回転可能に支持されている。また、フロントハウジング11には、ステータ20がフロントハウジング11の内周面に固定して設けられている。そして、ステータ20の内側には、駆動軸18に固定されたロータ22が設けられている。フロントハウジング11内には、軸支部材24が設けられている。軸支部材24の中央には、軸受装置25が設けられている。軸受装置25は、駆動軸18を回転可能に支持している。
この空調装置では、車両の運転者が操作を行うことにより、スクロール型圧縮機1が駆動する。スクロール型圧縮機1が駆動すると、冷媒が冷暖房回路を循環する。そして、第二熱交換器74は蒸発器として機能し、車室内が冷房される。なお、第一熱交換器71は凝縮器として機能し、冷媒の熱を車外に放出する。このとき、図4(a)に示すように、配管切替弁70は、第一口82と第二口83とを連通した状態である。また、配管切替弁70の第三口87は、第四口88と連通した状態である。スクロール型圧縮機1では、ロータ22と駆動軸18が回転する。駆動軸18が回転すると、偏心ピン36、バランサ付ブッシュ35、軸受装置34を介して、可動スクロール28が、固定スクロール26に対し公転する。すると、吸入口15から吸入室38へ冷媒が吸入されて、吸入ポート40から圧縮室30へ冷媒が取り込まれる。冷媒を取り込んだ圧縮室30、30A、30Bは、可動スクロール28の公転により、徐々に容積を縮小する。そして冷媒は、徐々に圧縮されていく。圧縮された冷媒は、圧縮室30Aから吐出ポート42を介して吐出室44に吐出される。吐出室44の冷媒は、吐出口50から冷暖房回路の配管81へと吐出されていく。
(1)切替機構60は、吸入圧導入管62から吸入冷媒の圧力と、コイルスプリング69による付勢力および外気の圧力のバランスによりスプール弁66をスライド移動させてインジェクション通路52と圧縮室30Bとを連通もしくは遮断している。そのため、冷房および暖房の切り替えにより吸入室の冷媒の圧力が変化すると、自動でインジェクション通路52から圧縮室30Bへの中間圧の冷媒のインジェクションを切り替えることができる。つまり、冷暖房の切り替えとインジェクションの切り替えとを合致させることができる。
(2)切替機構60は、固定スクロール26に設けている。そのため、インジェクションを行う切替機構60をスクロール型圧縮機1に内蔵できる。そして、切替機構60をスクロール型圧縮機1の外部の冷暖房回路に設ける場合に比べ、冷暖房回路の体格増加を抑えることができる。
(3)切替機構60は、吸入冷媒の圧力とコイルスプリング69の付勢力および外気の圧力によりスプール弁66をスライド移動させるため、スプール弁66をスライド移動させる電気的な信号を伝送する必要が無い。そのため、構成が容易で、信号伝送部材のためのコストを低減できる。
(4)切替機構60において、スプール弁66には、外気の圧力を付加している。状態変動の少ない安定した外気を用いてスプール弁66をスライド移動させるため、吸入冷媒との圧力差を取りやすく、切替機構60の動作を安定させることができる。
以下、本発明の第2の実施形態を説明する。第2の実施形態は、第1の実施形態の切替機構60を変更したものである。変更のない部材については、同一の部材番号を用いるとともに、説明を省略する。
図6に示す切替機構100は、第一シリンダ室164と第二シリンダ室102とを備えている。吸入圧導入管162は、一端が吸入ポート40に連通されている。そして、吸入圧導入管162の他端は、第一シリンダ室164と連通している。つまり、第一シリンダ室164は、吸入圧導入管162、吸入ポート40を介して吸入室38と連通している。第一シリンダ室164は、円筒形状である。また、第一シリンダ室164は、吐出圧導入管144と接続されている。吐出圧導入管144は、一端が吐出室44に連通され、他端が第一シリンダ室164の周面に連通されている。また、第一シリンダ室164は、外気室68と連通している。外気室68は、第一シリンダ室164を挟み、吸入圧導入管162の他端に対向するように配置されている。外気室68には、図7に示すように、外部連通孔68Aが設けられている。第一シリンダ室164は、外気室68を介して圧縮機外と連通した状態である。
(5)切替機構100は、吸入圧導入管162から吸入冷媒の圧力と、コイルスプリング69による付勢力および外気の圧力のバランスにより第一スプール弁166をスライド移動させて吐出圧導入管144又は吸入圧導入管162を選択的に第二シリンダ室102に対して連通もしくは遮断している。そして、第二シリンダ室102では、吐出圧導入管144を介して連通する吐出室44の吐出冷媒の圧力又は吸入圧導入管162を介して連通する吸入室38の吸入冷媒の圧力と、インジェクション通路52および圧縮室30Bの冷媒の圧力のバランスにより第二スプール弁104をスライド移動させている。そして、第二スプール弁104のスライド移動により、インジェクション通路152と圧縮室30Bとを連通もしくは遮断している。これにより、冷房および暖房の切り替えにより、自動でインジェクション通路152から圧縮室30Bへの中間圧の冷媒のインジェクションを切り替えることができる。つまり、冷暖房の切り替えとインジェクションの切り替えとを合致させることができる。
(6)切替機構100は、固定スクロール26に設けている。そのため、インジェクションを行う切替機構をスクロール型圧縮機1に内蔵できる。そして、切替機構60をスクロール型圧縮機1の外部の冷暖房回路に設ける場合に比べ、冷暖房回路の体格増加を抑えることができる。
(7)切替機構100は、第一シリンダ室164および第二シリンダ室102を連結管152Aにて連結する構造である。そのため、第一シリンダ室164の配置に自由度が増加する。そして、インジェクション通路152を圧縮室30Bに近い位置に配置できる。
以下、本発明の第3の実施形態を説明する。第3の実施形態は、第2の実施形態の切替機構100における第二スプール弁104を変更したものである。変更のない部材については、同一の部材番号を用いるとともに、説明を省略する。図9に示すように、第二シリンダ室102に収容される第二スプール弁106は、段付きの円筒形状である。第二スプール弁106の連結管152A側が、連結管152B側に比べて小径に形成されている。なお、第二スプール弁106の小径部分の径は、連結管152Aの径よりも大きく設定されている。
次に、本実施形態における切替機構110の作用について以下に説明する。
車室内が冷房されているとき、切替機構110は、図9に示す状態である。第一シリンダ室164の第一スプール弁166には、左側から吸入冷媒の圧力が加わっている。そして、第一スプール弁166には、右側からコイルスプリング69の付勢力と外気の圧力が加わっている。ここで、車室内が冷房されるときは、吸入冷媒の温度と圧力が高い。そのため、第一スプール弁166は、第一シリンダ室164内を外気室68側にスライド移動する。
(8)車室内を冷房するとき、インジェクション通路152は、第二シリンダ室102、連結管152A、第一シリンダ室164、吐出圧導入管144を介して吐出室44と連通する。そのため、インジェクション通路152をマフラーチャンバーとして活用することができる。
以下、本発明の第4の実施形態を説明する。第4の実施形態は、第1の実施形態の切替機構60を変更したものである。変更のない部材については、同一の部材番号を用いるとともに、説明を省略する。
図11に示すように、本実施形態の切替機構121は、バイメタル124、連結部材126、シリンダ室64、スプール弁266とから構成されている。シリンダ室64には、円筒形状のスプール弁266が収容されている。スプール弁266は、吸入室38の温度変化に伴いスライド移動可能である。スプール弁266のスライド移動により圧縮室30Bとインジェクション通路52とを連通または遮断する。また、切替機構121は、吸入ポート40にブラケット122が設けられている。ブラケット122は、可動スクロール28から吸入ポート40に突出している。ブラケット122には、バイメタル124の一端が支持されている。バイメタル124の他端には、連結部材126の一端が接続されている。連結部材126の他端は、スプール弁266に接続されている。バイメタル124は連結部材126を介してスプール弁266に接続されている。バイメタル124は、熱膨張率の異なる2枚の金属板124A、124Bが張り合わされ形成されている。本実施形態では、図12に示すように、吸入圧導入管62に近い側に、熱膨張率が低い金属板124Bを配置している。また、冷房時の吸入室38の冷媒の温度で金属板124A、124Bの長さがほぼ等しく、バイメタル124が屈曲変形しないように設定されている。また、連結部材126は、熱膨張率が低く、弾性を有する金属を用いている。なお、本実施形態では、図12、図13に示すように、スプール弁266は環状溝66B及びOリング67を有さず、シリンダ室64には、コイルスプリング69は収容されていない。また、外気室68は、設けられていない。
車室内が冷房されているとき、切替機構121は、図12に示す状態である。切替機構121では、吸入ポート40の吸入冷媒が、吸入圧導入管62を介してシリンダ室64に供給されている。冷房時の吸入冷媒は、暖房時の吸入冷媒に比べ、冷媒温度が高くなる。すると、バイメタル124は、2枚の金属板124A、124Bでそれほど熱膨張差がなく、図12に示すように屈曲変形していない。バイメタル124が屈曲変形せずに伸びていると、連結部材126は、シリンダ室64におけるスプール弁266を突部64Aに当接するまで右側にスライド移動させる。スプール弁266の連通孔266Aは、インジェクション通路52と連結管52Aと対向する位置から移動する。そのため、インジェクション通路52と圧縮室30Bはスプール弁266により遮断される。これにより、車室内が冷房されるときは、レシーバ73およびガス冷媒供給管90からの中間圧の冷媒がインジェクション通路52から圧縮室30Bに導入されることは無い。
(9)切替機構121は、吸入冷媒の温度により屈曲変形するバイメタル124に接続された連結部材126およびスプール弁266が、シリンダ室64内をスライド移動して、インジェクション通路52と圧縮室30Bとを連通もしくは遮断させる。そのため、冷房および暖房の切り替えにより、自動でインジェクション通路52から圧縮室30Bへの中間圧力の冷媒のインジェクションを切り替えることができる。つまり、冷暖房の切り替えとインジェクションの切り替えとを合致させることができる。
(10)切替機構121は、固定スクロール26に設けている。そのため、インジェクションを行う切替機構121をスクロール型圧縮機1に内蔵できる。
(11)切替機構121は、バイメタル124を用いているため、吸入冷媒の温度に応じて切替機構121を駆動することができる。また、バイメタル124を用いることで、構造が簡素化できる。
以下、本発明の第5の実施形態を説明する。第5の実施形態は、第4の実施形態の切替機構121を変更したものである。変更のない部材については、同一の部材番号を用いるとともに、説明を省略する。
図14に示すように、本実施形態の切替機構130は、感温筒131、伸縮部材132、連結部材133、シリンダ室64、スプール弁266とから構成される。切替機構130は、第4の実施形態におけるブラケット122、バイメタル124を廃止している。そして、吸入圧導入管62の一方の端部の開口に、吸入室38の冷媒の温度変化を検出する感温部材としての感温筒131が設けられている。感温筒131は、筒状に形成されている。本実施形態では、感温筒131は、熱伝導率の高い金属板(例えばステンレス板や銅板など)から形成している。感温筒131の内部は、吸入圧導入管62に配置した伸縮部材132の内部に連通している。そして、感温筒131および伸縮部材132の内部には、温度により膨張収縮する充填剤が封入されている。伸縮部材132の先端には、連結部材133の一端が接続されている。連結部材133の他端は、スプール弁266に接続されている。伸縮部材132は連結部材133を介してスプール弁266に接続されている。
車室内が冷房されているとき、切替機構130は、図14に示す状態である。切替機構130では、吸入ポート40の吸入冷媒が、感温筒131の周囲に供給されている。冷房時の吸入冷媒は、暖房時の吸入冷媒に比べ、冷媒温度が高くなる。すると、充填剤は、感温筒131を介して吸入冷媒の温度を受けて膨張する。充填剤が膨張すると、伸縮部材132が伸張する。すると、スプール弁266は、伸縮部材132の伸張に伴い連結部材133を介してシリンダ室64内を右側にスライド移動する。そして、スプール弁266の連通孔266Aは、インジェクション通路52と連結管52Aと対向する位置から移動する。そのため、インジェクション通路52と圧縮室30Bはスプール弁266により遮断される。これにより、車室内が冷房されるときは、レシーバ73およびガス冷媒供給管90からの中間圧の冷媒がインジェクション通路52から圧縮室30Bに導入されることは無い。
(12)切替機構130は、吸入冷媒の温度により膨張収縮する充填剤を収容した感温筒131及び伸縮部材132を備えている。吸入冷媒の温度が変化すると、充填剤の膨張もしくは収縮により、伸縮部材132が伸張もしくは縮小して、スプール弁266が、シリンダ室64内をスライド移動する。そして、スプール弁266がインジェクション通路52と圧縮室30Bとを連通もしくは遮断させる。そのため、冷房および暖房の切り替えにより、自動でインジェクション通路52から圧縮室30Bへの中間圧力の冷媒のインジェクションを切り替えることができる。つまり、冷暖房の切り替えとインジェクションの切り替えとを合致させることができる。
(13)切替機構130は、固定スクロール26に設けている。そのため、インジェクションを行う切替機構130をスクロール型圧縮機1に内蔵できる。
(14)切替機構130は、感温筒131、伸縮部材132及び充填剤を用いているため、吸入冷媒の温度に応じて切替機構130を駆動することができる。また、感温筒131及び伸縮部材132を用いることで、構造が簡素化できる。
○インジェクション通路52、152は、圧縮室30B以外の圧縮室30に連通しても良い。また、インジェクション通路52、152を複数設けて、複数の圧縮室30にインジェクション可能な構造としても良い。
○付勢手段は、コイルスプリング69以外の構成としても良い。例えば、板ばねなど他の弾性体を収容しても良い。また、スプール弁66の外気室68側から付勢力を与える場合に限らず、スプール弁66の吸入圧導入管62側から左向きの付勢力を付加しても良い。
○第2の実施形態において、連結管152Aの長さおよび形状を変更しても良い。第一シリンダ室164を第二シリンダ室102の吸入ポート40側にずらして配置することで、圧縮室30と吐出室44との間をさらにコンパクトすることができる。その他、配置や各部の寸法は、各実施形態に限定されない。
○第2の実施形態における第一スプール弁166及び第二スプール弁104を、第4の実施形態あるいは第5の実施形態に適用したものでも良い。
○第3の実施形態の構成は、ガス冷媒供給管90に設けられた逆止弁の位置まで供給した吐出圧力を、冷暖房切り替え時の四方弁の切り替え荷重に利用しても良い。
○第4の実施形態において、バイメタル124の代わりに形状記憶合金を用いてもよい。その他、吸入冷媒の温度変化によりスプール弁266をスライド移動させることができる部材もしくは構造を採用すれば良い。
10 ハウジング
11 フロントハウジング
12 リヤハウジング
13 ボルト
15 吸入口
16 軸受装置
18 駆動軸
20 ステータ
22 ロータ
24 軸支部材
25 軸受装置
26 固定スクロール
28 可動スクロール
30、30A、30B 圧縮室
32 自転防止リング
33 自転防止ピン
34 軸受装置
35 バランサ付ブッシュ
36 偏心ピン
38 吸入室
40 吸入ポート
42 主吐出ポート
44 吐出室
46 吐出リード
48 リテーナ
50 吐出口
52、152 インジェクション通路
52A、152A、152B 連結管
60、100、110、121、130 切替機構
62、162 吸入圧導入管
64 シリンダ室
64A、164A 突部
66、266 スプール弁
66A、266A 連通孔
66B、166B 環状溝
67 Oリング
68 外気室
68A 外部連通孔
69 コイルスプリング
70 配管切替弁
71 第一熱交換器
72、76 膨張弁
73 レシーバ
74 第二熱交換器
75 ブロア
81、84、85、86、89 配管
82 第一口
83 第二口
87 第三口
88 第四口
90 ガス冷媒供給管
102 第二シリンダ室
104 第二スプール弁
106 第二スプール弁
144 吐出圧導入管
164 第一シリンダ室
166 第一スプール弁
166A 第一連通路
166C 第二連通孔
122 ブラケット
124 バイメタル
124A、124B 金属板
126、133 連結部材
131 感温筒
132 伸縮部材
Claims (5)
- ハウジングと、
該ハウジング内に固定された固定スクロールと、
該ハウジング内に収容され、該固定スクロールとの間に圧縮室を形成し、該固定スクロールに対し公転して該圧縮室の容積を変化させる可動スクロールと、
該圧縮室内に低圧の冷媒を吸入させる吸入室と、
該圧縮室から高圧の冷媒が吐出される吐出室と、
該圧縮室に中間圧の冷媒を導入するインジェクション通路と、を有するスクロール型圧縮機において、
前記吸入室の冷媒の圧力変化もしくは温度変化に伴い前記圧縮室と前記インジェクション通路とを連通または遮断させる切替弁を有することを特徴とするスクロール型圧縮機。 - 前記切替弁は、
前記吸入室と、圧縮機外と、前記インジェクション通路および前記圧縮室のそれぞれに連通するシリンダ室と、
該シリンダ室に前記吸入室の冷媒の圧力変化に伴いスライド移動可能に収容され、スライド移動により前記圧縮室と前記インジェクション通路とを連通または遮断するスプール弁と、
前記圧縮室と前記インジェクション通路とが連通する方向に前記スプール弁を付勢する付勢手段と、を有し、
前記スプール弁のスライド移動方向の一端に前記吸入室の圧力が付加されるように前記吸入室は前記シリンダ室に連通し、
前記スプール弁のスライド移動方向の他端に前記圧縮機外の外気圧が付加させるように前記圧縮機外は前記シリンダ室に連通していることを特徴とする請求項1に記載のスクロール型圧縮機。 - 前記切替弁は、
前記吸入室と、圧縮機外および前記吐出室のそれぞれに連通する第一シリンダ室と、
前記第一シリンダ室と、前記インジェクション通路および前記圧縮室のそれぞれに連通する第二シリンダ室と、
前記第一シリンダ室に前記吸入室の冷媒の圧力変化に伴いスライド移動可能に収容され、該第一シリンダ室の一端側へのスライド移動により前記吐出室と前記第二シリンダ室とを連通するとともに前記吸入室と前記第二シリンダ室との連通を遮断し、該第一シリンダ室の他端側へのスライド移動により前記吐出室と前記第二シリンダ室との連通を遮断するとともに前記吸入室と前記第二シリンダ室とを連通する第一スプール弁と、
前記第二シリンダ室にスライド移動可能に収容され、該第二シリンダ室が前記吐出室に連通すると前記圧縮室と前記インジェクション通路とを連通し、該第二シリンダ室が前記吸入室に連通すると前記圧縮室と前記インジェクション通路とを遮断する第二スプール弁と、
前記吸入室と前記第二シリンダ室とが連通する方向に前記第一スプール弁を付勢する付勢手段と、を有し、
前記第一スプール弁のスライド移動方向の一端に前記吸入室の圧力が付加されるように前記吸入室は前記第一シリンダ室に連通し、
前記第一スプール弁のスライド移動方向の他端に前記圧縮機外の圧力が付加されるように前記圧縮機外は前記第一シリンダ室に連通し、
前記第二スプール弁のスライド移動方向の一端に前記吸入室の圧力または前記吐出室の圧力が付加されるように前記第一シリンダ室は前記第二シリンダ室に連通し、
前記第二スプール弁のスライド移動方向の他端に前記圧縮室の圧力が付加されるように前記圧縮室は前記第二シリンダ室に連通することを特徴とする請求項1に記載の圧縮機。 - 前記切替弁は、
前記インジェクション通路および前記圧縮室に連通するシリンダ室と、
該シリンダ室に前記吸入室の冷媒の温度変化に伴いスライド移動可能に収容され、スライド移動により前記圧縮室と前記インジェクション通路とを連通または遮断するスプール弁と、
該スプール弁に接続され、前記吸入室の冷媒の温度変化により変形して、該スプール弁をスライド移動させるバイメタルとを有することを特徴とする請求項1に記載のスクロール型圧縮機。 - 前記切替弁は、
前記インジェクション通路および前記圧縮室に連通するシリンダ室と、
該シリンダ室に前記吸入室の冷媒の温度変化に伴いスライド移動可能に収容され、スライド移動により前記圧縮室と前記インジェクション通路とを連通または遮断するスプール弁と、
前記吸入室の冷媒の温度を検出する感温部材と、
該感温部材における検出温度に応じて、内部に封入された充填剤の膨張収縮により伸縮して前記スプール弁をスライド移動させる伸縮部材とを有することを特徴とする請求項1に記載のスクロール型圧縮機。
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