JP2972370B2 - 可変容量スクロール圧縮機 - Google Patents

可変容量スクロール圧縮機

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JP2972370B2
JP2972370B2 JP3074434A JP7443491A JP2972370B2 JP 2972370 B2 JP2972370 B2 JP 2972370B2 JP 3074434 A JP3074434 A JP 3074434A JP 7443491 A JP7443491 A JP 7443491A JP 2972370 B2 JP2972370 B2 JP 2972370B2
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    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C28/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/10Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber
    • F04C28/12Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber using sliding valves

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は可変容量スクロール圧縮
機に関する。
【0002】
【従来の技術】スクロール圧縮機は一般に、板体の一面
上にうず巻体を設けた第1及び第2のスクロール部材
を、両うず巻体が角度をずらせてかみ合った状態に互い
に重ね合わせた構造を有している。そして第1のスクロ
ール部材を円軌道上を運動するように第2のスクロール
部材に対して動かして両うず巻体間に閉塞された空間を
形成しつつ該空間に流体を取り込む。第1のスクロール
部材の運動に伴い、閉塞された空間は中心方向に移動す
る。その際、閉塞された空間の容積は徐々に減少する。
こうして一方向性連続流体圧縮作用を行うようになって
いる。
【0003】さらに最近では、圧縮途中の流体を吸入側
に戻すためのバイパス通路と、そのバイパス通路を開閉
制御するための制御弁装置とを設け、容量を可変にした
スクロール圧縮機が提案されている(特開昭64−83
91号公報、実開平1−91092号公報、特開昭62
−38886号公報、及び実開昭62−43189号公
報参照)。それによるとバイパス通路を閉じた状態では
比較的大容量の圧縮機として作動するが、バイパス通路
を開くと比較的小容量の圧縮機に切替わる。
【0004】この種の可変容量スクロール圧縮機は、例
えば車両用空調装置等の冷凍回路に含まれる。その場
合、バイパス通路を開閉制御するための制御弁装置の動
作は、冷凍回路の状態等に基づいて圧縮機の外部にて作
られた制御信号によって電気的に制御され、これにより
容量が変更される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述した
従来の可変容量スクロール圧縮機にあっては、制御信号
を生成するための装置を必要とする上に、その制御信号
によって容量を電気的に制御するのは制御自体を複雑に
するという問題がある。また容量を制御するための制御
弁は10数種類の構成部品からならざるを得ず、かつ高
価な電磁弁やダイヤフラム、ベローズ等が使用されてい
るため、制御弁部のコストは圧縮機を構成する部品の中
で最も大きな割合を占めているのが現状である。
【0006】それ故に本発明の課題は、容量を機械的に
自動的に制御し、製造コストを大幅に低減させることが
でき、かつ応答性に優れた可変容量スクロール圧縮機を
提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、板体の
一面上にうず巻体を設けた第1及び第2のスクロール部
材を、両うず巻体が角度をずらせてかみ合った状態に互
いに重ね合わせ、上記第1のスクロール部材を円軌道上
を運動するように上記第2のスクロール部材に対して動
かして両うず巻体間に閉塞された空間を形成しつつ該空
間に流体を取り込み、上記第1のスクロール部材の運動
に伴い該空間を中心方向に移動せしめかつ容積の減少を
伴わせて一方向性連続流体圧縮作用を行わせるようにな
し、さらに圧縮途中の流体を吸入側に戻すためのバイパ
ス通路と、該バイパス通路を制御するための制御弁装置
とを設けた可変容量スクロール圧縮機において、上記制
御弁装置は上記バイパス通路の開度を制御する可動なピ
ストン式制御弁を有し、該ピストン式制御弁を吸入圧
力、中間圧力、吐出圧力、及びスプリング力の力関係に
より作動するようになし、上記吸入圧力は上記ピストン
式制御弁に上記バイパス通路を閉じる向きに作用するも
のであることを特徴とする可変容量スクロール圧縮機が
得られる。
【0008】
【実施例】図1は本発明の一実施例による可変容量スク
ロール圧縮機の要部を示している。
【0009】この可変容量スクロール圧縮機は、ケーシ
ング10と、このケーシング10に固定された固定スク
ロール部材11と、この固定スクロール部材11に重ね
合わされる可動スクロール部材(図示省略)とを含んで
いる。固定スクロール部材11は板体12の一面上にう
ず巻体13を設けたものである。可動スクロール部材も
同様な構成を有している。
【0010】固定及び可動スクロール部材を両うず巻体
が角度をずらせてかみ合った状態に互いに重ね合わせ
る。そして可動うず巻体を円軌道上を運動するように固
定スクロール部材11に対して動かして両うず巻体間に
閉塞された空間を形成しつつ該空間に流体を取り込む。
可動スクロール部材の運動に伴い、閉塞された空間は中
心方向に移動する。その際、閉塞された空間の容積は徐
々に減少する。こうして一方向性連続流体圧縮作用を行
った後、圧縮された流体を板体1の中央の吐出孔14か
ら吐出室(図示せず)に吐出するようになっている。勿
論、吐出室から流体は吐出ポート(図示せず)を通して
圧縮機外部に吐出される。
【0011】ケーシング10の端部には一軸方向に直線
的にのびた空所15が形成されている。空所15は比較
的小径の上下端部16,17と比較的大径の中間部18
とを有している。空所15にはピストン式制御弁20が
一軸方向でスライド可能に配されている。ピストン式制
御弁20は、空所15の中間部18に一軸方向でスライ
ド可能に嵌合した大径部21と、この大径部21と一体
でかつ空所15の上端部16にスライド可能に嵌合した
小径部22とを有している。ピストン式制御弁20の大
径部21及び小径部22にはそれぞれピストンリング2
3,24が備えられている。ピストンリング23,24
は通常のピストンリングと同等な封止作用を果すもので
ある。
【0012】空所15の下端部17には圧縮ばね22が
配されている。圧縮スプリング22はそのスプリング力
でピストン式制御弁20の大径部21を空所15の上端
部16に向けて押圧している。
【0013】さらに空所15の中間部18を固定スクロ
ール部材11の周囲の流体取り込み空間25に連通させ
た第1の通路31と、空所15の上端部16を吐出孔1
4に連通させた第2の通路32と、空所15の下端部1
7を流体圧縮途中の空間、即ち、中間圧をもつ空間に連
通させる第3の通路33と、空所15の中間部18のう
ち上端部16に隣接した部分を流体取り込み空間25に
連通させた第4の通路34とを備えている。なお第2の
通路32にはフィルター35が備えられている。
【0014】図1に加えて図2をも参照して、吸入圧を
Ps、吐出圧をPd、及び中間圧をPmとする。またピ
ストン式制御弁20の大径部21の外径をΦ1 、小径部
22の外径をΦ2 とする。
【0015】この結果、図2の状態ではピストン式制御
弁20に次式(1),(2),(3),(4) で示すFb、Fs、F
d、及びFmの4つの力が作用する。但しkは圧縮スプ
リング22のばね定数、Δlはその圧縮長である。 Fb=kΔl …(1) Fs=π/4(Φ1 2 −Φ2 2 )×Ps…(2) Fd=π/4・Φ2 2 ×Pd …(3) Fm=π/4・Φ1 2 ×Pm …(4) さて始動前には、吸入圧(Ps)、中間圧力(Pm)、
吐出圧力(Pd)は互いに等しいため、ピストン式制御
弁20は図3のようにスプリング力(Fb)により空所
15の上部、即ち上端部16側に押し上げられている。
この状態では、第1の通路31と第3の通路33とが空
所15を介して連通している。したがってこの圧縮機は
最小容量状態にある。ここで第1の通路31、第3の通
路33、及び空所15は合わせて、圧縮途中の流体を吸
入側に戻すためのバイパス通路を構成している。
【0016】圧縮機駆動時に吐出圧力が上昇すると、F
d>(Fb+Fm)となりピストン弁が動きだし、さら
に、圧縮機の回転数に対して熱負荷が大きいと、吸入圧
及び吐出圧が高くなる。このとき、ピストン式制御弁2
0の上部に加わる力(Fs+Fd)が下部に加わる力
(Fm+Fb)よりも大きくなると、ピストン式制御弁
20は図1や図2のように下部へ押し下げられ、最大容
量運転となる。
【0017】圧縮機の回転数に対して熱負荷が小さい
と、吸入圧及び吐出圧が低下する。このとき、ピストン
式制御弁20の上部に加わる力(Fs+Fd)が下部に
加わる力(Fm+Fb)よりも小さくなると、ピストン
式制御弁20は上部へ移動し、第1の通路31と第3の
通路33とを空所15を介して連通させる。こうして所
望の容量制御状態が得られる。
【0018】なお第3の通路33に逆止弁を設けること
は好ましい。それによれば中間圧力の低下が少なくなる
より早く容量制御状態になる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
容量を機械的に自動的に制御するようにした可変容量ス
クロール圧縮機を提供することができる。さらに容量制
御を行う制御弁を単一部品のみとすることが可能にな
り、可変容量圧縮機の製造コストを大幅に低減させるこ
とができる。また制御時のピストン弁(制御弁)の動き
の速さは、バネ定数と、ピストン弁の大径部と小径部と
の関係とにより任意に設定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による可変容量スクロール圧
縮機の要部のみの断面図である。
【図2】図1の可変容量スクロール圧縮機の最大容量状
態を示す作用説明図である。
【図3】図1の可変容量スクロール圧縮機の最小容量状
態を示す作用説明図である。 10 ケーシング 11 固定スクロール部材 12 板体 13 うず巻体 14 吐出孔 15 空所 16 上端部 17 下端部 18 中間部 20 ピストン式制御弁 21 大径部 22 小径部 31 第1の通路 32 第2の通路 33 第3の通路 34 第4の通路 35 フィルター

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 板体の一面上にうず巻体を設けた第1及
    び第2のスクロール部材を、両うず巻体が角度をずらせ
    てかみ合った状態に互いに重ね合わせ、上記第1のスク
    ロール部材を円軌道上を運動するように上記第2のスク
    ロール部材に対して動かして両うず巻体間に閉塞された
    空間を形成しつつ該空間に流体を取り込み、上記第1の
    スクロール部材の運動に伴い該空間を中心方向に移動せ
    しめかつ容積の減少を伴わせて一方向性連続流体圧縮作
    用を行わせるようになし、さらに圧縮途中の流体を吸入
    側に戻すためのバイパス通路と、該バイパス通路を制御
    するための制御弁装置とを設けた可変容量スクロール圧
    縮機において、上記制御弁装置は上記バイパス通路の開
    度を制御する可動なピストン式制御弁を有し、該ピスト
    ン式制御弁を吸入圧力、中間圧力、吐出圧力、及びスプ
    リング力の力関係により作動するようになし、上記吸入
    圧力は上記ピストン式制御弁に上記バイパス通路を閉じ
    る向きに作用するものであることを特徴とする可変容量
    スクロール圧縮機。
  2. 【請求項2】 前記ピストン式制御弁に対し、前記中間
    圧力及び前記スプリング力は前記バイパス通路を開く向
    きに作用し、前記吸入圧力と前記吐出圧力は前記バイパ
    ス通路を閉じる向きに作用する請求項1記載の可変容量
    スクロール圧縮機。
  3. 【請求項3】 前記ピストン式制御弁は、前記吸入圧力
    及び前記吐出圧力が比較的高いときには前記バイパス通
    路を閉じる向きに移動し、前記吸入圧力及び前記吐出圧
    力が比較的低いときには前記バイパス通路を開く向きに
    移動する請求項1又は2記載の可変容量スクロール圧縮
    機。
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