JPH03194188A - 容量可変スクロール型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、車両空調用に供して好適な容量可変スクロー
ル型圧縮機に関する。

「従来の技術１ 一般に冷房顎領に用いられる圧縮機は冷房負荷に応じて
断続的に運転されるが、車両空調用に供される圧縮機で
このような断続運転が繰返されると、クラッチの損耗を
早めるばかりか、駆動源であるエンジンの負荷変動が大
きくなって車両の運転フィーリングを損うため、種別を
問わず圧縮機は容量可変化の傾向を強めている。

例えば、特公平１−３３６７５号公報開示の発明は、ス
クロール型圧縮機に容量可変機構を取入れたものである
。すなわち、同発明になる圧縮機は、固定スクロールの
固定側板に圧縮室への流体導入口よりも渦巻方向に沿っ
て中心側に近づいた位置に各々逆止弁を介して開閉され
る複数のバイパス通路を貫設したものである。この圧縮
機では、各バイパス通路が各逆止弁の開放によって圧縮
室から吸入側へ圧縮途上の流体を開放するため、大容量
と小容量とで容量を可変化できる。しかし、この圧縮機
では、容量可変が各逆止弁の付勢力のみによって司られ
るため、冷房負荷に応じた可変を実現することはできな
い。特開昭６１−２９１７９２号公報には、これを実現
すべく逆止弁を介してバイパス通路と連通するバイパス
室が形成され、このバイパス室から吸入側への圧縮途上
の流体の開放を電磁弁の制御によって行なうバイパス開
閉機構をもつ容量可変スクロール型圧縮機が開示されて
いる。この圧縮機では、冷房負荷に応じて電磁弁を印加
させることにより、これに応じた容量可変が実現される
。

「発明が解決しようとする課題］ しかし、特開昭６１−２９１７９２号公報開示の容量可
変スクロール型圧縮機では、バイパス通路を複数膜Ｃプ
たとしても吐出容量か変化する割合を複数とることがで
きず、多段階に小容量域を選択することができないとい
う不具合がある。すなわち、この圧縮機では、小容量運
転すべく電磁弁を介してバイパス開閉機構を作動させた
としても、複数のバイパス通路が同時にバイパス室を介
して吸入側へ圧縮途上の流体を開放し、中心側のバイパ
ス通路が圧縮流体を吸入側へ開放しておれば外周側のバ
イパス通路は実質的にその作用を果すことができない。

このため、この圧縮機では稼働したまま多段階に小容量
域を選択することができない。

本発明は、圧縮機を稼働させたまま多段階に容量を可変
化させることを解決すべき技術課題とするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記課題解決のため、圧縮途中の流体を吸入側
へ導くバイパス通路か、少なくとも２つの異なる圧力位
置と連通ずるように固定スクロールへ貫設するとともに
、制御弁によって低圧の圧縮流体を導く該バイパス通路
から高圧の圧縮流体を導く該バイパス通路へと順次吸入
側への圧縮流体の開放を行なうバイパス開閉機構を備え
るという新規な手段を採用している。

各バイパス通路は、高圧の圧縮流体を導くものから低圧
の圧縮流体を導くものまで、圧縮室への流体導入口より
も渦巻方向に沿って外周側から中心側へと対応させて設
けることにより得ることかできる。

また、高圧の圧縮流体を導くバイパス通路を吐出段階の
圧縮室や吐出室に通じて貫設することもできる。

ざらに、各バイパス通路と連通する複数のバイパス室を
設番ブることにより、バイパス開閉機構がこれらのバイ
パス室を介して順次吸入側への圧縮流体の開放を行なう
こともできる。

［作用］ 吸入圧力が冷房負荷の低下等により低くなればバイパス
開閉機構が制御弁によって低圧の圧縮流体を導くバイパ
ス通路から高圧の圧縮流体を導くバイパス通路へと順次
吸入側への圧縮流体の開放を行なう。そして、圧縮室を
形成する両スクロールの接点が最高圧の圧縮流体を導く
バイパス通路を通過した後から当該圧縮室は実質的な圧
縮仕事を行ない、多段階で小容量運転を実行する。最高
圧の圧縮流体を導くバイパス通路が吐出段階の圧縮室に
通じて貫設されているならば、実質的な圧縮仕事を行な
わず、０％の容量運転を実行する。

逆に、吸入圧力が冷房負荷の向上等により高くなればバ
イパス開閉機構が制御弁によって高圧の圧縮流体を導く
バイパス通路から低圧の圧縮流体を導くバイパス通路へ
と順次吸入側への圧縮流体の閉鎖を行なう。最低圧の圧
縮流体を導くバイパス通路における吸入側への圧縮流体
の閉鎖を経た後は、圧縮室を形成する両スクロールの接
点の位置に拘らず当該圧縮室は圧縮を行ない、１００％
の容量運転を実行する。

このため、本発明の容量可変スクロール型圧縮機では、
バイパス通路の数に応じて、対で設けたバイパス通路で
あれば対の数に応じて、小容量域が多段階に選択される
。バイパス通路の吸入側への圧縮流体の開放を全開・半
開で調整すれば、さらに小容量域が多段階に選択される
。

［実施例］ 以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説
明する。

（実施例１） 第１図に実施例１の容量可変スクロール型圧縮機を示す
。この圧縮機では、第１ハウジング１に固定側板１１と
固定渦巻体１２とからなる固定スクロール１０が支持さ
れ、第１ハウジング１と締結手段により結゛合され内部
に吸入室７を備えた第２ハウジング２内にはシャフト３
が回転自在に支承されている。シャフト３の大径部３０
の内端には駆動ピン３１が偏心して植設され、この駆動
ピン３１にカウンターウェイト３２及び偏心ブツシュ３
３が結合されている。偏心ブツシュ３３はベアリング３
４を介して可動側板２１と可動渦巻体２２とからなる可
動スクロール２０を支承している。第１及び第２ハウジ
ング１．２の結合面近傍には自転防止機構３５が配設さ
れており、この自転防止機構３５によって可動スクロー
ル２０が公転運動のみ可能で自転運動を阻止されて固定
スクロール１０と噛合し、両スクロール１０．２０で圧
縮室５を形成している。固定側板１１の中央部分には吐
出段階の圧縮室５と連通ずる吐出口６１が貫設されてお
り、第１ハウジング１の内部には逆止弁６１１を介して
この吐出口６１と連通ずる吐出室６が形成されている。

また、第２ハウジング２には図示しない外部の冷凍回路
から吸入室７に至る吸入通路７１が設けられており、自
転防止機構３５を介して吸入室７と連通ずる流体導入ロ
ア２が第１ハウジング１の内周と固定渦巻体１２の外壁
とで形成されている。

本実施例の最も特徴的な構成として、この圧縮機は、二
対のバイパス通路５１．５２がそれぞれバイパス室８１
．８２と連通して貫設され（第１図中、８対の一方づつ
図示）、かつバイパス開閉機構４が外部に設けられた制
御弁９と接続して装備されている。

すなわち、８対のバイパス通路５１．５２は固定側板１
１に貫設されてあり、一方の一対のバイパス通路５１は
流体導入ロア２よりも固定渦巻体１２の渦巻方向に沿っ
て外周側から中心側に近づいた位置に、他方の一対のバ
イパス通路５２はバイパス通路５１よりさらに中心側に
近づいた位置に貫設されている。８対のバイパス通路５
１．５２は対となる圧縮室５のそれぞれに貫設され、そ
れぞれ逆止弁５１１．５２１を介してバイパス室８１．
８２と連通している。

バイパス室８１は固定側板１１によって形成されており
、バイパス室８２はバイパス室８１を覆うように固定側
板１１及び第１ハウジング１によって吐出室６と隔てら
れて形成されている。

バイパス開閉機構４は、第１ハウジング１の内部におい
て軸方向に形成され圧縮室５から遠さかる順の連通孔８
１１．８２１によってバイパス室８１．８２とそれぞれ
連通した略円柱状の空間４０をもち、固定側板１１に形
成された開口４１の周囲に支持されたスプリングＳ１を
介して空間４０内において摺動可能な断面口字状の開閉
スプル４２を備えている。こうして、開閉スプール４２
によって仕切られた空間４０におけるスプリングＳ１と
反対側が制御室Ｐ１とされ、開閉スプル４２が自身の周
壁によって連通孔８１１．８２１を順次開閉可能として
いる。

かかるバイパス開閉機構４は制御弁９によって制御され
る。制御弁９は、バルブハウジング９０内で、スプリン
グＳ２によって支持されたボール弁９１がロッド９２を
介してダイヤフラム９３に連結されており、ダイヤフラ
ム９３の両側に各々スプリングＳ３、Ｓ４を介して第１
圧力室ｘ１及び第２圧力室Ｘ２を形成している。第１圧
力室Ｘ１には孔によって大気圧が供給されてあり、第２
圧力室×２には入力ボート９ａが吸入通路７１と接続さ
れて吸入圧力ｐｓ相当の冷媒ガスが供給される。また、
バルブハウジング９０の周面上の入力ボート９ｂは流体
導入ロア２近傍に接続されて吸入圧力ｐｓ相当の冷媒ガ
スが供給される。さらに、下面の入力ボート９Ｃは吐出
室６と接続されて吐出圧力ｐｄ相当の冷媒ガスが供給さ
れる。そして、バルブハウジング９０の周面上の出力ホ
ト９ｄはバイパス開閉機構４の制御室Ｐ１と接続されて
いる。

本実施例の圧縮機では、冷媒ガスが吸入通路７１を経て
吸入室７に至り、流体導入ロア２を介して圧縮室５へと
導入される。その後、冷媒ガスは、可動スクロール２０
の公転運動よって圧縮室５の０ 容積変化により順次圧力が高められ、吐出口６１から吐
出弁６１１を押し開いて吐出室６内へ導出され、図示し
ない冷凍回路へと送り出される。表にこの圧縮機におけ
るバイパス通路５１．５２の状態と容量との関係を示す
。また、第２図にこの圧縮機におけるシャフト３の回転
角θと圧縮室５の圧力Ｐとの関係を示す。

冷房負荷が大きく吸入圧力ｐｓが高い段階では、制御弁
９において、第２圧力室Ｘ２が膨脂しておりロッド９２
が上昇した位置にある。このため、ポール弁９１が入力
ポート９ｂと出力ポート９ｄとの連通を遮断してあり、
入力ポート９Ｃと出力ポート９ｄとが連通状態にある。

よって、バイパス開閉機＠４の制御室Ｐ１には吐出圧力
ｐｄが作用し、開閉スプール４２がスプリングＳ１にう
ちかって進動し、連通孔８１１．８２１を密閉する。

こうして、バイパス通路５１．５２を介して出てきたバ
イパス室８１．８２の冷媒ガスを閉鎖する。

したがって、圧縮途上の圧縮室５に存在する冷媒ガスが
可動スクロール２０の公転に伴いバイパス１ １２− 通路５２．５１の存在に拘らず圧縮される。つまり、圧
縮室５の冷媒ガスがバイパス通路５１．５２を介してバ
イパスされることがないため、１００％の容量運転を実
行している（第１表及び第２図参照）。

次に、上記１００％容量運転を継続後、冷房負荷がやや
小さくなってきて吸入圧力ｐｓがやや低くなってきた段
階では、制御弁９において、第２圧力室×２が縮小され
ロッド９２が下降してくる。

このため、ポール弁９１が入力ポート９Ｃと出力ポート
９ｄとの連通を遮断し、入力ポート９ｂと出力ポート９
ｄとが連通する。よって、バイパス開閉機構４の制御室
Ｐ１には吸入圧力ｐｓが作用し、開閉スプール４２がス
プリングＳ１にうちまけて退勤じ、連通孔８１１を徐々
に開放する。こうして、バイパス通路５１を介して出て
きたバイパス室８１の冷媒ガスを開放する。ただし、こ
の時点では、連通孔８２１は、未だ開閉スプール４２の
周壁によって密閉されてあり、バイパス通路５２を介し
て出てきたバイパス室８２の冷媒ガス３ は閉鎖されている。このため、低圧の冷媒ガスを導くバ
イパス通路５１から吸入側への冷媒ガスの開放が行なわ
れ、圧縮室５における冷媒ガスはこのバイパス通路５１
を介して吸入側へバイパスされる。このため、この圧縮
機は吐出容量をやや低下した状態となり、大容量運転か
ら中容量運転へと移行する（第１表及び第２図参照〉。

なお、第２図に示すように、圧縮室５を形成する両スク
ロル１０．２０の接点がバイパス通路５１の位置Ａを通
過した後から当該圧縮室５は実質的な圧縮仕事を行なう
。

そして、上記中容量運転を継続後、冷房負荷がさらに小
さくなってきて吸入圧力ｐｓがより小さくなってきた段
階では、バイパス開閉機構４の制御室Ｐ１にはより小さ
な吸入圧力ｐｓが作用し、開閉スプール４２がスプリン
グＳ１にさらにうちまけて退勤し、連通孔８１１のみで
なく連通孔８２１も徐々に開放する。こうして、バイパ
ス通路５１を介して出てきたバイパス室８１の冷媒ガス
のみでなく、バイパス通路５２を介して出てきた４ バイパス室８２の冷媒ガスも開放する。このため、高圧
の冷媒カスを導くバイパス通路５２から吸入側への冷媒
カスの開放か行なわれ、圧縮室５にお（プる冷媒カスは
このバイパス通路５２を介して吸入側へバイパスされる
。このため、この圧縮機は吐出容量をざらに低下した状
態となり、小容量から最小容量で運転を実行する（第１
表及び第２図参照）。なお、第２図に示すように、圧縮
室５を形成する両スクロール１０，２０の接点がバイパ
ス通路５２の位置Ｂを通過した後から当該圧縮室５は実
質的な圧縮仕事を行なう。

逆に、上記最小容量運転を継続後、冷房負荷がやや大き
くなってきて吸入圧ツノｐｓがやや高くなってきた段階
では、制御弁９において、第２圧力室×２が膨脂を始め
てロッド９２を上昇させ、ポル弁９１で入力ポート９ｂ
と出力ポート９ｄとの連通を遮断する。このとき、入力
ポート９Ｃと出力ポート９ｄとか連通状態となるため、
バイパス開閉機構４の制御至Ｐ１には吐出圧力ｐｄが作
用し、開閉スプール４２がスプリングＳ１にやや５ うちかって進動し、連通孔８２１を徐々に閉鎖する。こ
うして、バイパス通路５２を介して出てきたバイパス室
８２の冷媒ガスは連通孔８２１が閉塞した時点で、吸入
側への流出は止まる。ただし、この時点では、連通孔８
１１は、未だ開閉スプル４２の周壁によっては密閉され
ておらず、バイパス通路５１を介して出てきたバイパス
室８１の冷媒ガスを開放している。このため、低圧の冷
媒ガスを導くバイパス通路５１から吸入側への冷媒ガス
の開放が行なわれ、圧縮室５における冷媒ガスはこのバ
イパス通路５１を介して吸入側へバイパスされる。この
ため、この圧縮機は吐出容量をやや向上させた状態とな
り、小容量運転から中容量運転へと移行する（第１表及
び第２図参照）。

そして、中容量運転を継続後、冷房負荷がさらに大きく
なってきて吸入圧力ｐｓがより高くなってきた段階では
、制御室Ｐ１にはさらに吐出圧力ｐｄが作用し、開閉ス
プール４２がスプリングＳ１にうちかって進動し、連通
孔８２１ばがゆでなく、連通孔８１１も徐々に閉鎖する
。こうして、６ バイパス通路５１．５２を介して出てきたバイパス室８
１．８２の冷媒ガスは連通孔８２１が閉塞した時点で、
吸入側への流出は止まる。このため、中容量運転から大
容量運転へと移行する（第１表及び第２図参照）。バイ
パス通路５１．５２が完全に閉じられれば、圧縮途上の
圧縮室５に存在する冷媒ガスが可動スクロール２０の公
転に伴い通常のように圧縮され、吐出容量を全く低下さ
せることなく、１００％容量運転を実行する（第１表及
び第２図参照〉。

このように、この圧縮機では、バイパス通路５１．５２
の対の数」−１の１００％・中・最小の３段階の容量で
、バイパス通路５１．５２の全開・半開も含めれば対の
数＋３の１００％・大・中・）］い最小の５段階の容量
で運転できる。

（実施例２） 第３図に実施例２の容量可変スクロール型圧縮機を示す
。この圧縮機は、高圧の圧縮流体を導くバイパス通路を
吐出室に通じて貫設したものである。仙の構成及び作用
は実施例１の圧縮機と同様７ であるため、同一の構成には同一符号を付し、詳）ホは
省略する。

すなわち、一対のバイパス通路５１は実施例１の圧縮機
と同様に固定側板１１の流体導入ロア２よりも固定渦巻
体１２の渦巻方向に沿って外周側から中心側に近づいた
位置に貫設されている。これらのバイパス通路５１はそ
れぞれ逆止弁５１１を介してバイパス室８３と連通して
いる。バイパス室８３は、固定側板１１及び第１ハウジ
ング１によって形成され、バイパス開閉機構４の空間４
０と連通孔８３１で連通している。

他方の一対のバイパス通路６２は、第１ハウジング１の
吐出室６と連通して第１ハウジング１に貫設されている
。このバイパス通路６２中にはバイパス室が設けられて
おらず、バイパス開閉機構４の空１Ｊ４０と連通孔６２
１で連通している。

この圧縮機においては、本発明の作用及び効果を得るこ
とができるとともに、稼働したまま最小容量を０％にす
ることができるため、クラッチの損耗を格段に遅めたり
、運転フィーリングを格段８ と向上させたりすることができる。

（実施例３） 第４図に実施例３の容量可変スクロール型圧縮機を示す
。この圧縮機は、高圧の圧縮流体を導くバイパス通路を
吐出段階の圧縮室に通じて貫設したものである。他の構
成及び作用は実施例１の圧縮機と同様であるため、同一
の構成には同一符号を付し、詳述は省略する。

すなわち、一対のバイパス通路５１は実施例１の圧縮機
と同様に固定側板１１の流体導入ロア２よりも固定渦巻
体１２の渦巻方向に沿って外周側から中心側に近づいた
位置に貫設されている。これらのバイパス通路５１はそ
れぞれ逆止弁５１１を介してバイパス室８４と連通して
いる。バイパス室８４は、固定側板１１及び第１ハウジ
ング１によって形成され、バイパス開閉機構４の空間４
０と連通孔８４１で連通している。

他方の一対のバイパス通路６３は、固定側板１１のバイ
パス通路５１よりさらに中心側に近づいた位置の吐出口
６１から分岐して固定側板１１及９ び第１ハウジング１に貫設されている。このバイパス通
路６３中にはバイパス室が設けられておらず、バイパス
開閉機構４の空間４０と連通孔６３１で連通している。

この圧縮機においては、実施例２と同様の作用及び効果
を得ることができるとともに、−量適止弁６１１を押し
開いて吐出室６に吐出させた冷媒ガスをバイパスさせな
いため、余分な圧縮仕事を行なわせることがないという
効果も奏する。

［発明の効果］ 以上、詳述したように本発明の容量可変スクロル型圧縮
機は、低圧の圧縮流体を導くバイパス通路から高圧の圧
縮流体を導くバイパス通路へと順次吸入側への圧縮流体
の開放を行なうため、圧縮機を稼働させたまま多段階に
圧縮機の容量を可変化させることができる。

したがって、この圧縮機を車両空調用に供した場合には
、この圧縮機が冷房負荷に応じた容量で段階的に運転さ
れるため、クラッチの損耗を早めることなく、かつ駆動
源であるエンジンの負荷変０ 動によって車両の運転フィーリングを損うこともない。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は実施例１の容量可変スクロル型圧縮
機に係り、第１図は圧縮機の縦断面図、第２図は回転角
と圧縮室圧力との関係を示すグラフである。第３図は実
施例２の圧縮機の縦断面図である。第４図は実施例３の
圧縮機の縦断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定スクロールと、該固定スクロールとの間に圧
   縮室を形成すべく公転運動を介して噛合される可動スク
   ロールと、該固定スクロール及び該可動スクロールを支
   持するハウジングとを含み、圧縮途中の流体を吸入側へ
   導くバイパス通路が、少なくとも２つの異なる圧力位置
   と連通するように固定スクロールへ貫設するとともに、
   制御弁によつて低圧の圧縮流体を導く該バイパス通路か
   ら高圧の圧縮流体を導く該バイパス通路へと順次吸入側
   への圧縮流体の開放を行なうバイパス開閉機構を備える
   ことを特徴とする容量可変スクロール型圧縮機。