JPH0636311Y2 - スクロール型圧縮機における容量可変機構 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案はハウジング内に収容された固定スクロールと、
該固定スクロールに対向して自転不能かつ公転可能に設
けられた可動スクロールとの間に可動スクロールの公転
に基づいて容積減少する密閉空間を形成するスクロール
型圧縮機における容量可変機構に関するものである。

［従来の技術］ 容量可変スクロール型圧縮機として第６図に示すものが
特開昭61−291792号公報に開示されている。このスクロ
ール型圧縮機は固定スクロール41の渦巻部42の最外端よ
り内側に寄った位置にバイパス孔43,44が設けられ、該
バイパス孔43,44と吸入室45とを逆止弁46を介して連通
する中間圧力室（バイパス室）47と、該中間圧力室47と
前記吸入室45とを選択的に接続するため前記中間圧力室
47の出力側に設けられた開閉弁機構48を動作させるため
の管路49を介して吐出室50から導入される吐出ガスの導
入量を制御する制御弁機構51とを有し、前記開閉弁機構
48を開閉動作させて中間圧力室47の圧力を制御し、これ
によって前記逆止弁46を開閉させ、開閉弁機構48が閉じ
たとき圧縮容量が大きくなるように構成されている。

又、特開昭62−46164号公報には、吸入冷媒ガスの流入
量を調整し得る吸入絞り機構とバイパス開閉機構とを併
設したスクロール型圧縮機が開示されている。この圧縮
機の吸入絞り機構では絞り前の冷媒ガスの絞り弁に対す
る直接の圧力作用によって絞り調整が行われるようにな
っている。バイパス開閉機構の開閉制御は吸入絞り機構
の前後の吸入圧の対抗によって行われており、バイパス
はバイパス開閉機構を構成するロータリバルブによって
開閉される。ロータリバルブはピストンに連結されてお
り、吸入絞り機構の前後の吸入圧がピストンを介して対
抗し、これによりロータリバルブの回動制御が行われ
る。すなわち、吸入冷媒ガスの導入量を絞ったときには
バイパスが開き、吸入冷媒ガスの導入量が多いときには
バイパスが閉じるようになっている。

［考案が解決しようとする課題］ ところが、前者の圧縮機では圧縮機の回転速度が高速度
領域にある場合には容積減少途上にある密閉空間がバイ
パス通路の入口を短時間で通過してしまうため、低速度
回転の場合に比較して冷媒ガスがバイパス通路を介して
吸入圧領域へ還流され難い。高速度領域の可変効果を高
めるためにバイパス通路の導入口を大きくすれば低速度
領域における冷媒ガスの還流量が多くなり過ぎて可変効
果が効き過ぎることになり、逆に低速度領域の可変効果
の適性化のためにバイパス通路の導入口を小さくすれば
高速度領域における可変効果が小さくなってしまうとい
う問題がある。

一方、後者の圧縮機では吸入絞り機構とバイパス開閉機
構の併用によって可変効果の高い回転速度領域の拡張を
図ることができる。しかしながら、吸入絞り機構の前後
の吸入圧の対抗、すなわち冷房負荷を反映する絞り前の
吸入圧と絞り後の吸入圧との対抗によってロータリバル
ブの回動を直接制御する構成、及び冷房負荷を反映する
吸入圧の絞り弁に対する直接作用によって絞り量を調整
する構成では、バイパス開閉及び絞り調整における高い
精度を達成することは困難であり、低速度から高速度の
全領域で適正な可変効果を得ることが難しいという問題
がある。

そこで本願出願人は前記の問題点を解消するため、吸入
絞り機構とバイパス開閉機構とを併用して低速度から高
速度の全領域で適正な可変効果をもたらし得るスクロー
ル型圧縮機における容量可変機構を先に提案した。（特
願平１−24286号）この圧縮機では吸入絞り機構として
第７図に示すように、中央部に小径部53aが冷媒ガス導
入用の導入通路52の径と同一長に形成された絞りスプー
ル53が導入通路52と直交する状態でスライド可能に設け
られ、絞りスプール53の一方の大径部53bにより閉塞さ
れた室に介装された押圧ばね54の付勢力と、他方の大径
部側に形成された制御圧室55の圧力との対抗により絞り
スプール53が作動されるようになっている。ところがこ
の構成では、絞りスプール53を挟んで一次側（第７図の
上側）と二次側（下側）とでは差圧が生じ、その差圧に
より絞りスプール53が下側すなわち移動方向と直交する
方向に押される状態となり、摩擦抵抗が大きくなって絞
りスプールの作動性が悪くなるという問題がある。

本考案は前記の問題点に鑑みてなされたものであって、
その目的は低速度から高速度の全領域で適正な可変効果
をもたらすことができ、しかも絞りスプールの作動性の
良いスクロール型圧縮機における容量可変機構を提供す
ることにある。

［課題を解決するための手段］ 前記の目的を達成するため本考案においては、冷媒ガス
を圧縮機内へ導入するための導入通路上にはその通過断
面積を冷媒ガス圧を用いて変更可能な吸入絞り機構を設
け、それとともに両スクロールの基端壁に立設された渦
巻部の始端側（中心側）へ移行する密閉空間の容積減少
途上領域と吸入圧領域とを固定スクロールの基端壁を貫
通して接続するバイパス通路を設け、該バイパス通路上
には冷媒ガス圧を用いてバイパス通路を開閉可能なバイ
パス開閉機構を設け、前記吸入絞り機構を、一端が閉じ
た中空の絞りスプールと、該絞りスプールを導入通路の
通過断面積を減少する方向に付勢する付勢手段と、該付
勢手段と対抗する制御圧が供給される制御圧室とから構
成し、さらに絞り前の吸入冷媒ガス圧に応じて作動する
とともに、前記バイパス開閉機構に吸入冷媒ガス圧を供
給して開状態に保持するときに前記制御圧室に吸入冷媒
ガス圧を供給し、前記バイパス開閉機構に吐出冷媒ガス
圧を供給して閉状態に保持するときに前記制御圧室に吐
出冷媒ガス圧を供給する制御弁機構を設けた。

［作用］ バイパス開閉機構では回転速度が高くなるほど可変効果
が小さくなるが、吸入絞り機構では回転速度が高くなる
ほど冷媒ガスの通過抵抗が大きくなり、可変効果が大き
くなる。冷房負荷が小さいときに制御弁機構は、バイパ
ス開閉機構に吸入冷媒ガス圧を供給するとともに、吸入
絞り機構の制御圧室に吸入冷媒ガス圧を供給する状態と
なる。そして、バイパス開閉機構が開状態に保持され、
吸入絞り機構のスプールが導入通路の通過断面積を減少
させる位置に配置される。本考案では低速度領域で可変
効果の大きいバイパス開閉機構の開閉制御と、高速度領
域で可変効果の大きい吸入絞り機構の吸入絞り制御とを
前記のように連動して制御することにより両機構が各々
の可変効果の発揮され難い回転速度領域の可変作用を互
いに補償しあう。バイパスの開閉は吐出冷媒ガス圧導入
と吸入冷媒ガス圧導入との切換えによって行われるた
め、精度良く制御可能となる。又、吸入絞り機構におい
ては、吸入冷媒ガスの圧力が導入通路を開閉する絞りス
プールに対してその移動方向と平行に作用し、絞りスプ
ールが円滑に作動する。これにより、低速度領域から高
速度領域にわたる全領域で適正な可変作用が行われる。

［実施例１］ 以下、本考案を具体化した第１実施例を第１〜３図に従
って説明する。

第１図に示すようにフロントハウジング１とリヤハウジ
ング２とは環状の固定基板３を挟んで接合固定され、フ
ロントハウジング１内に収容された回転軸４の大径部4a
には偏心軸５がリヤハウジング２内に突設されている。
偏心軸５にはバランスウエイト６及びブッシュ７が回動
可能に支持され、ブッシュ７には可動スクロール８が回
動可能に支持されている。リヤハウジング２内には固定
スクロール９が可動スクロール８と対向する状態で収容
固定され、両スクロール8,9の基端壁8a,9a及び渦巻部8
b,9bにより密閉空間（圧縮空間）Ｐが形成されるように
なっている。

可動スクロール８と対向する固定基板３上には固定リン
グ10が止着され、固定リング10には円形状の公転位置規
制孔10aが複数個等間隔位置に透設されている。可動ス
クロール８の基端壁8aの裏面には前記公転位置規制孔10
aと対向して円形状の公転位置規制孔11aが同数形成され
た可動リング11が止着されている。各公転位置規制孔10
a,11aにはこれより小径の円板状のシュー12a,12bが収容
され、対向するシュー12a,12b間にはボール13が介在さ
れている。両シュー12a,12b及びボール13は圧縮反作用
によって固定基板３と可動スクロール８との間で圧接嵌
合し、見掛けの上で一体化する。そして、第２図に鎖線
で示すように全てのシュー12a,12bが偏心軸５の公転に
よって公転位置規制孔10a,11a間に挟み込まれながら同
一方向に公転位置規制孔10a,11aの周縁を周回し、可動
スクロール８が自転することなく公転するようになって
いる。

フロントハウジング１には冷媒ガス導入用の導入通路14
が形成され、固定基板３には導入通路14から吸入室1aに
導入された冷媒ガスを両スクロール8,9間へ導く通路3a
が形成されている。固定スクロール９の基端壁9aの中心
部には、基端壁9aの背面側に設けられた吐出室15に連通
するとともに吐出弁16により開放可能に閉塞される吐出
口9cが形成されている。導入通路14は一端がフロントハ
ウジング１の前端に開口するように駆動軸４と平行に延
びるとともに絞りスプール17を収容する収容部を兼ねた
導入部14aと、導入部14aと直交するとともに吸入室1aに
連通する連通部14bとから形成されている。前記収容部
には絞りスプール17が連通部14bと直交する方向にスラ
イド変位可能にかつ絞りスプール17により収容部内に制
御圧室S₁が区画形成される状態で配置されている。絞り
スプール17は制御圧室S₁側が閉じた中空に形成されると
ともに、その閉鎖端部寄りに連通部14bの径と同一長の
開口17aが第３図に示すように３個等間隔で形成されて
いる。絞りスプール17は中空部内に介装された付勢手段
としての押圧ばね18により導入通路14の通過断面積を減
少する方向、すなわち制御圧室S₁の容積減少をもたらす
方向へ付勢されている。前記絞りスプール17、押圧ばね
18及び制御圧室S₁により吸入絞り機構が構成されてい
る。

固定スクロール９とリヤハウジング２との間にはバイパ
ス室19が吐出室15から区画して形成され、バイパス室19
の外側にはバイパス室19と連通する室20が形成されてい
る。固定スクロール９の基端壁9aにはバイパス室19に連
通するバイパス孔21が形成され、渦巻部9bを隔てたバイ
パス孔21より外側位置には室20に連通する１個の透孔22
が形成されている。バイパス室19は室20及び透孔22を介
して渦巻部9bを隔てて隣合うリヤハウジング２の外周壁
付近の吸入圧領域と連通されている。室20内にはバイパ
ス室19と室20とを連通する通路23を開閉するスプール24
が収容され、押圧ばね25によって通路23を開放する方向
へ付勢されている。バイパス室19内には逆止弁26がバイ
パス孔21を開閉可能に配設されている。前記バイパス室
19、室20、バイパス孔21、透孔22及び通路23によりバイ
パス通路が構成されている。

スプール24は押圧ばね25と反対側の制御圧室S₂への冷媒
ガス圧の供給制御によって開閉動作され、制御圧室S₂へ
の冷媒ガス圧の供給は制御弁機構27によって制御され
る。スプール24、押圧ばね25及び制御圧室S₂によりバイ
パス開閉機構が構成されている。バルブハウジング28内
のボール弁29はロッド29aを介してダイヤフラム30に連
結されている。バルブハウジング28内の周面上の入力ポ
ート28aはリヤハウジング２の吸入圧領域に接続され、
下面の入力ポート28bは吐出室15に接続されている。バ
ルブハウジング28の周面上の一方の出力ポート28cには
制御圧室S₁が接続され、他方の出力ポート28dには制御
圧室S₂が接続されている。ダイヤフラム30によってバル
ブハウジング28内に区画形成された圧力室28eは導入通
路14の絞りスプール17より入口側に接続されている。

次に前記のように構成された圧縮機の作用を説明する。

回転軸４の回転とともに可動スクロール８の渦巻部8bが
固定スクロール９の渦巻部9bに局部的に接触しながら第
２図の時計方向に公転されると、両渦巻部8b,9bの接触
部が渦巻部9bの内周面上を中心に向かって移動し、二つ
の接触部間に形成される密閉空間Ｐが導入通路14から圧
縮機に導入された冷媒ガスを圧縮しながら徐々に中心側
へ移動され、圧縮された冷媒ガスは吐出弁16により開放
可能に閉塞されている吐出口9cから吐出室15内へ吐出さ
れる。

制御弁機構27の圧力室28eに導入される吸入圧が高い場
合、すなわち冷房負荷が大きい場合には第１図の状態か
らダイヤフラム30が押し上げられ、ボール弁29が一方の
入力ポート28a側を閉塞するとともに、他方の入力ポー
ト28bを開放する。これにより吐出室15内の吐出冷媒ガ
スが両制御圧室S₁，S₂へ供給され、制御圧室S₁，S₂内が
吐出圧相当の圧力に上昇する。制御圧室S₁が吐出圧相当
の高圧になると絞りスプール17が押圧ばね18に抗して移
動し、導入通路14の連通部14bと、絞りスプール17の開
口17aとが完全に対応した状態となる。この状態では導
入通路14における通過断面積が最大となる。又、制御圧
室S₂内が吐出圧相当の高圧になるとスプール24が押圧ば
ね25に抗して移動し、通路23が閉じられる。そして、容
積減少途上にある密閉空間Ｐ内の冷媒ガスが通路23を経
て吸入圧領域へ還流するのが阻止される。

一方、吸入圧が低い場合、すなわち冷房負荷が小さい場
合にはダイヤフラム30が押し下げられ、ボール弁29が入
力ポート28b側を閉塞するとともに、入力ポート28aを開
放する。これによりリヤハウジング２内の吸入圧相当部
が両制御圧室S₁，S₂と連通し、制御圧室S₁，S₂内が吸入
圧相当の圧力に低下する。制御圧室S₁が吸入圧相当の低
圧になると、絞りスプール17の開口17aが連通部14bと対
応する位置からずれ、導入通路14における通過断面積が
絞られる。又、制御圧室S₂内が吸入圧相当の低圧になる
と、スプール24が押圧ばね25の作用によって開放方向に
移動し、通路23が開放される。これにより容積減少途上
にある密閉空間Ｐ内の冷媒ガスが通路23を経て吸入圧領
域へ還流され、圧縮容量が小容量となる。

すなわち、絞りスプール17、押圧ばね18及び制御圧室S₁
からなる吸入絞り機構の絞り調整と、スプール24、押圧
ばね25及び制御圧室S₂からなるバイパス開閉機構の開閉
とが制御弁機構27による吐出圧又は吸入圧のいずれか一
方の供給によって連動制御される。冷房負荷を反映する
絞り前の吸入圧が可変作用のための駆動力として直接用
いられることなく制御弁機構27の切換制御に用いられる
構成のため、バイパス開閉機構及び吸入絞り機構がとも
に確実に制御される。又、回転速度が高くなるほど可変
効果が小さくなるバイパス開閉機構と、回転速度が高く
なるほど冷媒ガスの通過抵抗が大きくなって可変効果が
大きくなる吸入絞り機構との併用により、それぞれの可
変効果の発揮され難い回転速度領域の可変作用が相互に
補償される。従って、低速度領域から高速度領域にわた
る全領域での可変効果の補償作用の適性化が容易とな
り、低速度から高速度の全領域で適性な可変効果を達成
することができ、安定した容量変更が行われる。

又、冷媒ガスが絞りスプール17の中空部を通って吸入室
1aに導入されるため、絞りスプール17を挟んで高圧側
（導入通路14の入口側）と低圧側（吸入室1a側）との差
圧によって絞りスプール17に作用する力が絞りスプール
17の移動方向に掛かり、差圧による力が絞りスプール17
の移動方向と直角に作用する従来装置と異なり差圧によ
り摩擦抵抗が増大することがなくなり、絞りスプール17
が円滑に作動する。

［実施例２］ 次に第２実施例を第４図に従って説明する。この実施例
では絞りスプール17の構成が前記実施例と異なってい
る。すなわち、この実施例の絞りスプール17は中空部に
開口17aの手前部分から大径となる段差部17bが形成さ
れ、押圧ばね18はその一端が段差部17bに当接する状態
で介装されている。従って、この実施例では押圧ばね18
が開口17aに掛からない状態に保持され、冷媒ガスが連
通部14bへ導入される際に押圧ばね18が冷媒ガスの通過
抵抗となることがない。

なお、本考案は前記実施例に限定されるものではなく、
例えば、第５図に示すように絞りスプール17の外周部に
設けたばね装着部17cに押圧ばね18を取りつけてもよ
い。この構成の場合は押圧ばね18が導入通路14を経過す
る冷媒ガスの抵抗となることが全くない。又、冷房負荷
を反映する吸入圧検出信号に基づく電磁弁の切換制御に
よって吐出圧と吸入圧とのいずれか一方を両制御圧室
S₁，S₂へ供給するようにした構成を採用してもよい。

［考案の効果］ 以上詳述したように本考案によれば、絞り前の吸入冷媒
ガス圧の情報に基づいて吐出冷媒ガス圧と吸入冷媒ガス
圧とのいずれか一方を制御弁機構によって切換供給して
バイパス開閉機構と吸入絞り機構とを連動制御するよう
にしたので、吸入絞り機構の絞り動作及びバイパス開閉
機構の開閉動作が確実かつ高精度で行われ、回転速度全
領域にわたって適正な可変効果を安定して達成し得る。
又、吸入絞りを構成する絞りスプールに対して、一次側
と二次側の差圧に基づく力がその作動方向と直交する方
向へ作用せず、絞りスプールが円滑に作動する。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本考案を具体化した第１実施例を示すもの
であって、第１図は断面図、第２図は第１図のII−II線
断面図、第３図は絞りスプールの断面図、第４図は第２
実施例の要部断面図、第５図は変更例の要部断面図、第
６図は従来装置の部分断面図、第７図は別の従来装置の
部分断面図である。 フロントハウジング１、吸入室1a、リヤハウジング２、
可動スクロール８、固定スクロール９、基端壁8a,9a、
渦巻部8b,9b、導入通路14、導入部14a、連通部14b、吸
入絞り機構を構成する絞りスプール17,付勢手段として
の押圧ばね18及び制御圧室S₁、開口17a、段差部17b、ば
ね装着部17c、バイパス開閉機構を構成するスプール24,
押圧ばね25及び制御圧室S₂、バイパス通路を構成するバ
イパス室19,室20,バイパス孔21,透孔22及び通路23、制
御弁機構27、密閉空間Ｐ。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】ハウジング内に収容された固定スクロール
   と、該固定スクロールに対向して自転不能かつ公転可能
   に設けられた可動スクロールとの間に可動スクロールの
   公転に基づいて容積減少する密閉空間を形成するスクロ
   ール型圧縮機において、冷媒ガスを圧縮機内へ導入する
   ための導入通路上にはその通過断面積を冷媒ガス圧を用
   いて変更可能な吸入絞り機構を設け、それとともに両ス
   クロールの基端壁に立設された渦巻部の始端側へ移行す
   る密閉空間の容積減少途上領域と吸入圧領域とを固定ス
   クロールの基端壁を貫通して接続するバイパス通路を設
   け、該バイパス通路上には冷媒ガス圧を用いてバイパス
   通路を開閉可能なバイパス開閉機構を設け、前記吸入絞
   り機構を、一端が閉じた中空の絞りスプールと、該絞り
   スプールを導入通路の通過断面積を減少する方向に付勢
   する付勢手段と、該付勢手段と対抗する制御圧が供給さ
   れる制御圧室とから構成し、さらに絞り前の吸入冷媒ガ
   ス圧に応じて作動するとともに、前記バイパス開閉機構
   に吸入冷媒ガス圧を供給して開状態に保持するときに前
   記制御圧室に吸入冷媒ガス圧を供給し、前記バイパス開
   閉機構に吐出冷媒ガス圧を供給して閉状態に保持すると
   きに前記制御圧室に吐出冷媒ガス圧を供給する制御弁機
   構を設けたことを特徴とするスクロール型圧縮機におけ
   る容量可変機構。