JPS5928083A - スクロ−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】 本発明は冷暖房装置用圧縮機に係り、特に一対のうず巻
体を角度をずらせてかみ合わせ、一方のうず巻体に相対
的な円運動（公転運動のみ）を与えて、両うず巻体間に
形成した密閉空間を中心方向へ容積の減少を伴なわせな
がら移動させ、中心部から圧縮ガスを吐出させるように
したスクロール型と呼ばれる冷媒圧縮機に関する。

一般の室内冷房あるいは暖房の場合、室内温度が一旦設
定温度にまで達すると、その後に室内温度が上昇あるい
は下降したときに補う冷凍あるいは暖房能力は小さくて
すむ。ところが冷房あるいは暖房装置は普通、室内温度
や室内外の温度差等にしたがってオンオフされるように
なっているため、室内が設定温度にまで冷却あるいは加
温された後は、オンオフの繰り返しが高感度のものほど
多くなり、駆動源に大きな負荷が断続的に加わってしま
う。また特に自動車用冷房装置にあっては、上述の温度
上の問題に加え、回転数が刻々と変化する自動車エンジ
ンによって冷媒圧縮機を駆動するようになっているので
、その冷媒圧縮機の無駄な駆動を避けるには、エンジン
と圧縮機との動力伝達を掛は外しする電磁クラッチを頻
繁にオンオフしなければならず、その都度エンジンにか
かる負荷が変化するため小型車への適用には制限がある
。

さらに、エンジン駆動ヒートポンプにおいては、エンジ
ンの回転数を変化させて、冷暖房能力を制御するよりも
、圧縮機の容量を変化させて冷暖房能力を制御したほう
が、冷暖房装置全体の効率が高くなる場合もある。

さらにまた、従来の容量可変機構、即ち中間圧力室を直
接吸入室と連通させ、あるいはカップ状部分に中間圧力
室へ通じる吸入ポートを取り付けて該中間圧力室を直接
吸入室とし、平常は弾性体あるいは弁口体のばね性によ
って側板に圧接されている強磁性材料より成る弁を、吸
入室に配置した電磁石への通電制御によって動作させ、
流体バイパス孔の開閉を制御することにより、容量を制
御する機構にあっては、吸入室の圧力は両うず巻体間に
形成される密閉空間内の圧力よりも常に低いため、流体
バイパス孔を弁で閉塞した状態、圧縮機を大容量で駆動
させる場合には、両うず巻体間に形成される密閉空間内
の圧縮流体が、流体バイパス孔より吸入室へ漏洩するこ
とがあった。また、弁の動作を制御する電磁石は、通常
２個必要となり、１個の電磁石で弁を制御する場合には
、うず巻の伸開角がπだけずれた位置にある１対の流体
バイパス孔を同時に開閉する必要があるため、大きな電
磁石が必要となっていた。

それ故に本発明の目的は、消費エネルギーに大きな無駄
を生じることなく、必要に応じて圧縮比を小さくして駆
動源の負担を軽減することの可能なスクロール型圧縮機
の提供にある。

さらに本発明は、両うず巻体間に形成される密閉空間の
最初の容積を減少させることで上記目的を達成すること
を目的とする。

本発明のその上の目的は、外周端に形成される通常の流
体取り込み口よりも中心部に近い部分に、開閉制御され
る流体通孔を設けて上記各目的を達成することにある。

本発明のさらに他の目的は、流体通孔の密閉不良により
、密閉圧縮空間の流体が、吸入口に通じ′た吸入室に漏
洩することのないスクロール型圧縮機を提供することに
ある。

以下、本発明を図面に示す実施例を参照して詳細に説明
する。

第１図を参照して、図示の圧縮機ＩＵ、アルミニウムあ
るいはアルミニウム合金で作られたフロントエンドプレ
ート１１と、これに設置されたカップ状部分１２とから
なる圧縮機ハウジング１０を有している。

フロントエンドプレート１１は、主軸１４を挿通させる
ための貫通孔１１１を中心に形成されておシ、背面には
貫通孔１１１と同心状の環状突起１１２が形成されてい
る。一方、カップ状部分１２は、スチール板の絞り加工
、あるいはアルミダイカストによって形成させる。カッ
プ状部分１２は、その開口部をフロントエンドプレート
の環状突起１１２上に嵌合し固着される。なお、０−リ
ング１８が接合部に挾持されてシールを行なっている。

主軸１４の内端にはディスクロータ１４１が固定されて
おり、このディスクロータ１４１は貫通孔１１１内にボ
ールベアリング１ろによって回転可能に支持されている
。

フロントエンドプレート１１は、また主軸１４を取巻く
ように前方に伸びたスリーブ１５を有している。スリー
ブ１５は、フロントエンドプレート１１と一体に成形さ
れても良いが、ここでは、フロントエンドプレートとは
別個にスチールにて形成され、ねじ（図示せず）によっ
て、フロントエンドプレート１１の前面に取付けられて
いる。

スリーブ１５内の前端部には、ボールベアリング１９が
設置されており、主軸１４を回転可能に支持している。

シャフトシール組立体１６は、スリーブ１５中で主軸１
４上に組立てられている。

スリーブ１５の外面上には、ベアリング６１によって、
プーリー１７１が回転可能に支持されるとともに、電磁
石１７２が固定されている。一方主軸１４のスリーブ１
５から突出した端部上には、アーマチャプレー）３０が
弾性支持されている。

即ち、プーリー１７１、電磁石１７２およびアーマチャ
プレート３０により、電磁クラッチが構成されており、
これによって外部駆動源（例えば自動車エンジン）の回
転をベルトを介してプーリー１７１へ伝え、電磁石１７
２への通電によって、アーマチャプレート６０をブー’
Ｊ−１７１へ吸着することによって主軸１４へ回転力を
伝達するようにしている。

フロントエンドプレート１１によって開口部を閉じられ
たカップ状部分１２内には、固定スクロール部材２０、
可動スクロール部材２１、可動スクロール駆動機構およ
び可動スクロール回転阻止機構２２が設けられている。

固定スクロール部材２０は、一般に側板２０１とその一
面に固定されたりず巻体２０２とからなっており、側板
２０１は数箇所をボルト２６によってカップ状部分１２
に固定されている。また側板２０１の外周面には、溝が
形成され、この溝中にはシールリングろ４が配置され、
側板２０１の外周面とカップ状部分１２の内面との間を
シールしている。従って、固定スクロール部材２０の側
板２０１によって、カップ状部分の内部は、後方の室２
６とうず巻体２０２の配置される前方の室２５とに分離
される。

なお、カップ状部分１２の内部には、円筒状の隔壁１２
１が軸方向へ突出するよう形成されている。側板２０１
の側面と接触する隔壁１２１の先端面には溝１２２が形
成されており、該溝１２２中に７−ルリング６２を配設
することにより、側板２０１の背面と隔壁１２１の先端
面との間をシールしている。従って、後方の室２６は、
隔壁１２１によって内側に形成される吐出室２６１と外
側に形成される中間圧力室２６２とに分離される。

室２５中には、可動スクロール部材２１が配置されてい
る。可動スクロール部材２１は側板２１１とその一面に
固定されたりず巻体２１２からなり、うず巻体２１２は
、うず巻体２０２と１８０°の角度ずれをもってかみ合
わされて、両うず巻体の間に密閉空間を形成している。

可動スクロール部材２１は、ディスクロータ１４１の内
端面に偏心して結合した駆動輪２７上に、ラジアルベア
リング２８を介して、回転可能に設置されている。一方
フロントエンドプレート１１へ固定結合された固定リン
グ２２１と、これと対向するように可動、スクロール２
１の側板２１１へ固定された可動リング２２２と、両リ
ングに形成したボール受穴２４１゜２４２中に配置した
ボール２２４とによって回転阻止機構２２が構成されて
いる。

圧縮ハウジング１０は、カップ状部分１２に外部の流体
回路と接続するだめの吸入ポートろ５と吐出ポート３６
を設けている。吸入ポート６５から吸入室２５に導入さ
れ、両スクロール部材２０゜２１間の密閉空間へ取り込
まれ、可動スクロール２１０円軌道運動によシ圧縮され
ながら中心部へ移動し、固定スクロール部材２０の側板
２０１の中心部忙殺けた吐出孔２０４から吐出弁６７を
介して吐出室２６１へ吹出し、そこから吐出ポート３６
を通って流体回路へ流出する。

ところで両スクロール部材２０．２１間の密閉空間への
流体の取り込みは普通、一方のうず巻体２０２又は２１
２の外端と他方のうず巻体の外側面との間にそれぞれ形
成される合計二つの流体取り込み口を通して行われる。

即ち可動スクロール部材２１の円軌道運動にしたがって
流体取り込み口が開閉され、その際に両スクロール部材
２０゜２１間の密閉空間へ流体を取シ込む。ここでうず
巻体２０２，２１２の外端の位置は最終伸開角φｅｎｄ
で表わされるので、流体取り込み口の位置も最終伸開角
φｅｎｄで実質的に定まる。

さらに第２図をも参照して、固定スクロール部材２０は
うず巻体２０２の最終伸開角φｅｎｄが４πを越えるも
のであり、しかも中間圧力室２６２に通じた２つの流体
バイパス孔２０５および２０６を有している。一方の流
体バイパス孔２０５Ｉ′ｉ、うず巻体２０２の成る伸開
角銘の位置に対応し、かつうず巻体２０２の内側に開口
するように設けられている。他方の流体バイパス孔２０
６は、うず巻体２０２の成る伸開角（翰−π）の位置に
対応し、かつうず巻体２０２の外側に開口するように設
けられている。したがって流体バイパス孔２０５．２０
６はいずれも、流体取り込み口（三箇所）よりもうず巻
方向に沿って中心に近づいた位置に対応することとなる
。ここで流体バイパス孔２２５，２２６が設けられる角
度位置は、φｅｎｄ　）φ、〉φｅｎｄ−２π　　・・
・・・・・・・・・・・・・（１１で定まる範囲内に選
ぶ。

さて流体バイパス孔２０５，２０６の形成は、固定スク
ロール部材２０の側板２０１にうず巻体２０２とは反対
面からドリルを適用することにより行う。その際、一方
の流体バイパス孔２０５はうず巻体２０２の内側面に少
し喰い込んだ位置に形成し、また他方の流体バイパス孔
２０６はうず巻体２０２の外側面に少し喰い込んだ位置
に形成する。これらの流体バイパス孔２０５．２０６は
またいずれも、第６図からもわかるように、可動スクロ
ール部材２１のうず巻体２１２が固定スクロール部材２
０のうず巻体２０２の流体バイノくス孔２０５（又は２
０６）を設けた部分に接触したときにも、チップシール
６８の部分を越えてそのうず巻体２１２の反対側空間６
９へ連通してしまうことのないように設計される。流体
バイパス孔２０５．２０６はうず巻体２０２に喰い込ん
で形成されているため、そのような設計条件を満しつつ
断面積を十分に大きくとることができる。なお流体バイ
パス孔２０５．２０６は、うず巻方向に沼って複数個を
隣接形成するか、それらの複数個の孔を一体化せしめて
長孔となし、それにより断面積の拡大を計ってもよい。

また固定スクロール部材２０の側板２０１のうず巻体２
０２とは反対の面には、流体バイパス孔２０５．２０６
に一対一で対応した位置に板状の弁４１をビス等の固着
手段４２でそれぞれ固着する。なお、弁４１には流体バ
イパス孔２０５゜２０６を閉じた時に、それらの流体バ
イパス孔２０５．２０６に嵌入する部分を設けた方が良
い。

さらに、固定スクロール部材２０の側板２０１には、う
ず巻体２０２，２１２の最終伸開角φｅｎｄで実質的に
定まる流体取り込み口の位置よりもうず巻の外側の位置
に、吸入室２５と中間圧力室２６２を連通ずる流体通孔
４０が設けられている。

中間圧力室２６２内には、カップ状部分１２に穿設され
た孔４９に嵌合取付された電磁弁４６が配されている。

電磁弁４３の弁体４４は平常では、弾性体４７のバネ力
によって固定スクロール部材２０の側板２０１に圧接さ
れ、流体通孔４０を閉じているが、電磁弁４３の電磁石
４５に通電すると、弁体４４は、軸方向で側板２０１と
は反対方向に吸引され流体通孔４０を開放する。電磁弁
４３の孔４９への増刊はスナップリング５０を用いて行
なっているが、種々の変形が可能なことはいうまでもな
い。

電磁弁４６が嵌合取付られる孔４９のカップ状部分１２
の内周面には溝が形成され、この溝中にはシールリング
４８が配置され、カップ状部分１２の孔４９の内周面と
電磁弁４３のきよう体４６の外周面との間をシールし、
中間圧力室６４と外気とを分離している。

電磁弁４ろの弁体４４の先端形状、および固定スクロー
ル部材２０の側板２０１の流体通孔４０の弁座５１の形
状は、弁座５１と弁体４４の圧接部の密着状態を良好と
するように種々の形状に設計される。

次に作用につき説明する。

今、流体通孔４０を閉じた状態、・即ち電磁弁４６の電
磁石４５の非励磁状態において、可動部材２１を所定の
如く駆動すると上述した流体取り込み口から流体を両う
ず巻体２０１．２０２間に形成される空間に取り込みか
つその空間の容積の減少に伴って流体を圧縮しつつ中心
に移動せしめて吐出孔２０４から吐出室２６１へ吐出さ
れる。

このとき、初期の圧縮過程では両うず巻体２０２゜２１
２間に形成される密閉空間の圧縮流体圧力は、中間圧力
室２６２の圧力より高いため、圧縮流体は弁４１を押し
あけて、流体バイパス孔２ｏ５゜２０６を通して、中間
圧力室３４中に流入し、中間圧力室３４内の流体圧力が
、流体バイパス孔２０５．２０６を介して連通する両う
ず巻体２０２゜２１２間に形成される密閉空間の容積が
最小となる時点の圧縮流体圧力に達すると両うず巻体２
０２゜２１２間に形成される密閉空間から中間圧力室２
６２への圧縮流体の流入は止まる。また圧縮過程におい
て、中間圧力室２６２中の流体圧力が、両うず巻体２０
１，２０２間に形成される密閉空間中の流体圧力よりも
高い間は、弁４１が固定スクロール部材２０の側板２０
１に圧接され、流体バイパス孔２０５，２０６を閉塞す
るため、中間圧力室２６２内の流体は、両うず巻体２０
２゜２１２に形成される密閉空間内に流入し、再膨張す
ることはない。

しだがって、このとき両うず巻体２０２．．２１２間に
形成される密閉空間の最初の容積は大きいだめ、圧縮比
が大きく大能力の圧縮機として働く。

また、電磁弁４６の電磁石４４に通電して流体通孔４０
を開いた状態では、中間圧力室２６２と吸入室２５は流
体通孔４０を介して連通し、中間圧力室２６２内の圧力
は、吸入室２５の圧力と同等となり、中間圧力室２６２
内の圧力は、流体バイパス孔２０５．２０６によって連
通ずる、両うず巻体２０２，２１２間に形成される密閉
空間内の圧力よりも常に低くなる。

したがって、この状態で可動スクロール部材２１を同様
に駆動すると、第４図に示すように両うず巻体２０２，
２１２間に形成される最も外側の二つの空間ａ１．ｂ１
に取り込まれた流体は、第５図に示すようにその空間の
容積減少に伴って、流体バイパス孔２０５．２０６から
中間圧力室２６２へ排出され、中間圧力室２６２からは
流体通孔４０を通して吸入室２５へ戻る。

この結果、両うず巻体２０２，２１２間の空間は、流体
バイパス孔２０５．２０６および流体通孔４０を通して
吸入室２５へ連通している状態では、取り込んだ流体の
圧縮を行うことはない。そしてそれらの空間ａ１．ｂ１
が中心へ向って移動し、第６図に示すように流体バイパ
ス孔２０５．２０６から遮断されると、それ以降におい
て残りの流体の圧縮を行うことになる。このとき両うず
巻体２０２．２１２間に形成される密閉空間の最初の容
積が小さくなっているため、圧縮比が小さく小能力の圧
縮機として働く。

こうしてこのスクロール型圧縮機は、必要に応じて能力
の大小を切換えることができ、かついずれの能力で使用
するときにも無駄な圧縮作業を行うことはない。なお流
体バイパス孔２０５．．２０６が開いた状態を示す第４
図〜第６図においては、流体に圧縮作用を及ぼす空間に
は斜視を施しである。

なお流体バイパス孔２０５，２０６が設けられる角度位
置は上記（１）式で定まる範囲内に選ばれるが、その際
φ１を（φｅｎｄ　−２π）に近づければ、流体バイパ
ス孔２０５，２０６を開いたときの圧縮比の減少幅が大
きくなり、したがって切換えられる能力の差を大きくと
ることができる。ただしＶ、が（φｅｎｄ−’ｌπ）よ
りも小さくなると、無駄な圧縮作業を行なうようになっ
てしまうため好ましくないことが理解されよう。

以上説明したように、本発明は電磁弁の弁体により開口
の開閉を制御される流体通孔を介して吸入室と連通し、
かつ弁により開口の開閉を制御される流体バイパス孔を
介して、うず巻体間に形成される密閉空間と連通ずる中
間圧力室を圧縮機ハウジング内に形成することにより、
圧縮機を大容量で使用する場合、即ち電磁弁に通電せず
弾性体により弁体が側板側に圧接され、流体通孔の開口
を閉塞している状態で使用する場合、中間圧力室内の圧
力より高くなるので、弁体を側板側へ更に圧接する力が
働くため、中間圧力室内の流体は吸入室側へは漏れず、
また中間圧力室内の圧力はうず巻体間に最初に形成され
る密閉空間内の圧力より常に高いか、あるいは同等とな
っているので。

該密閉空間内の流体は流体バイパス孔を介して中間圧力
室へ漏れることが無く、このため高効率で信頼性の高い
圧縮機を得ることが可能となる。

１だ、流体バイパス孔の開口を開閉制御する１対の弁の
動作を、１個の電磁弁で流体通孔を開閉制御することに
より間接的に制御することができるので、電磁弁の占め
る容積が小さくてすみ、小型で軽量、廉価な圧縮機を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるスクロール型圧縮機の一実施例を
示す断面図、第２図は固定スクロール部材の正面図、第
６図は流体バイパス孔を設けた部分のみの断面図、第４
図は両うず巻体で流体゛を取シ込んだ瞬間を示す説明図
、第５図および第６図はさらに可動のうず巻体の駆動が
進行した状態を示す説明図である。 １・・・圧縮機　　２０・・・固定スクロール部材２０
１・・・側板　　２０′２・・・うず巻体２０４・・・
吐出孔　　２０５，２０６・・・流体バイパス孔２１・
・・可動スクロール部材　　２１１・・・側板２１２・
・・うず巻体　　４ｏ・・・流体通孔４１・・・弁　　
４６・・・電磁弁 特許出願人ぞ−）、 第２図 第３図 第４図 ２υ１ 第、６図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 流体吸入口と流体排出口とを有する圧縮機ハウジングと
   、第１の板体の一側面上に固定された第１のうず巻体を
   有し上記ハウジング内に固定配置された固定スクロール
   部材と、第２の板体の一側面上に固定された第２のうず
   巻体を有し、該第２のうず巻体が上記第１のうず巻体と
   角・度をずらせて噛み合い、それらの間に閉塞された′
   流体ポケットを形成するように上記固定スクロール部材
   と重ね合わされた可動スクロール部材と、該可動スクロ
   ール部材と、該可動スクロール部材に円軌道運動を与え
   るために該可動スクロール部材と結合された駆動機構と
   、該可動スクロール部材の上記円軌道運動の間該可動ス
   クロール部材の回転を阻止する回転阻止機構とを有し、
   上記可動スクロール部材の上記円軌道運動によって、上
   記流体ポケットが容麺を減少しながら上記両うず巻体の
   中心方向へ移動し、これによって流体の圧縮が行なわれ
   るスクロール型圧縮機において、上記固定スクロール部
   材は、上記第１の板体が上肢ノ・ウジング内に形成され
   た密閉空間を、上記流体吸入口に連通ずる前方の室と後
   方の室とに仕切るとともに、上記第１のうず巻体が該前
   方の室に位置するように配置されており、後方の室は、
   上記第１の板体の側面と上記ハウジング内壁間に配設さ
   れた円筒部によって流体排出口に連通し、円筒部の中央
   に位置するとともに、両うず巻体の中央部に形成される
   高圧流体ポケットと連通ずる吐出室と円筒部の外周に形
   成される室とに仕切られ、上記第１の板体にはうず巻体
   の最終伸開角ｇｅｎｄで実質的に定まる通常の流体取り
   込み口よりもうず巻方向に沿って中心部に近づいた位置
   に、流体ポケットと後方の室の外周に形成される室とを
   連通ずる少なくとも一対の流体バイパス孔と、上記流体
   取り込み口よりもうず巻の外側の位置に、上記流体吸入
   口に連通した前方の室と後方の室の外周に形成される室
   とを連通ずる流体通孔とを設け、Ｊ：記第１の板体の後
   方の室に面する側面側には、上記流体通孔の開閉を制御
   する電磁弁及び流体バイパス孔の開閉を制御する板状弁
   を配設したことを特徴とするスクロール型圧縮機。