JPS6238886A - 容量可変型のスクロ−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】 （産業上の利用分野） 本発明は、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軌道運動を与えて１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圧縮機に関し、特に容量を変
化することのできるスクロール型圧縮機に関する。

（従来の技術） 冷房装置等に使用されている圧縮機は、−亘設定温度に
なった後には、その能力は小さくて済む。即ち、圧縮機
の圧縮比はそれほど大きくなくてもよい。

従来から、圧縮比を変化することのできるスクロール型
圧縮機が種々知られておシ、−例として特願昭６０−１
３２４８７号明細書に記載されている圧縮機である。

上述の圧縮機では、圧縮比を変化させる場合。

第７図に示すように、電磁弁４５を駆動させて。

シリンダ４９内に吐出室（図示せず）からの高圧に抗し
て、ピストン４４を押し下げ、開口部５゜を塞いで、圧
縮比を大きくシ、一方、電磁弁４５が閉じられている場
合は、スプリング４３の弾性力によって、♂ストン４４
は上方へ押圧されておシ、その結果、中間圧力室２６２
はシリンダ４９を介して吸入連通室２６３と連通される
。従って。

中間圧力室２６２ヘパイノｆスしたガスはシリンダ４９
を介して吸入連通室２６３へ流れる。この結果、密閉空
間から吐出室（図示せず）に吐出される圧縮ガス量が低
下する。即ち、実質的に密閉空間の容量が低下すること
になる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上述の圧縮機の場合、最大圧縮比（即ち、電
磁弁が開いている状態）から、圧縮比を低下させるべく
、電磁弁を閉じると、シリンダ内の高圧ガスはピストン
リングの所謂台くちすきまかられずかづつ漏れ、シリン
ダ内の圧力が徐々に低下する。そして、シリンダ内圧力
によるピストンを押し下げようとする力が中間圧力室の
圧力及びスプリングにぶるピストンを押し上げようとす
る力より小さくなると、ピストンは上方へ移動を開始す
る。ところが、ピストンが上方へ移動すると、ピストン
上部のシリンダ内容積が減少するから、シリンダ内圧力
が上昇し、再びピストンはわずかに押し下げられる。即
ちピストンは振動しながら、徐々に上方へ押し上げられ
ることになシ。

この振動はピストン上部のシリンダ内圧力が大きく低下
するまで続く。

このように従来の容量可変型のスクロール型圧縮機の場
合、容量可変過程においてピストンが振動するから、ピ
ストンの耐久性に問題があシ、シかも騒音が発生すると
いう問題点がある。またピストンの振動によって安定し
た容量可変が実現できないという問題点もある。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、流体吸入口と流体排出口とを備えた圧
縮機ハウジングと、第１のうす巻体を備え、圧縮機ハウ
ジング内に固定配置された固定スクロール部材と、第２
のうす巻き体を備え、第２のうず巻き体が第１のうす巻
き体と角度をずらせて噛み合い２両うす巻き体間に閉塞
された流体ポケットを形成するように固定スクロール部
材と重ね合わされた可動スクロール部材とを有し、可動
スクロール部材をその自転を阻止しながら２円軌道運動
を行わせることによって、流体吸入口に連通した吸入室
から吸入ガスを流体ポケットに取り込み、固定スクロー
ル部材の中心部に設けられた吐出口から吐出室を介して
流体排出口へ高圧ガスを排出するようにしたスクロール
型圧縮機において、前記固定スクロール部材には前記第
１のうず巻体の最外端より内側によった位置に流体パイ
ｉ＋ス孔が設けられ、該流体バイパス孔と前記吸入室と
を逆止弁を介して連通ずる中間圧力室と、該中間圧力室
と連通ずる第１の開口部及び前記吸入室へ連通する第２
の開口部を備え、吐出ガスが導入されるシリンダと、該
シリンダ内に滑動可能に配置されたピストンと、前記シ
リンダへの前記吐出ガスの導入を制御するコントロール
弁機構とを有し、前記ピストンは前記シリンダ内に導入
された吐出ガス圧力と前記中間圧力室の圧力との圧力差
によって滑動し、前記ピストンによって前記第１の開口
部が閉塞された状態で圧縮容量が最大となり、前記第１
の開口部が閉塞された状態から、前記ピストンを前記第
１の開口部を開く方向に滑動させ、該ピストンが予め定
められた位置まで移動すると、前記シリンダ内に導入さ
れた吐出ガスを前記第２の開口部を介して前記吸入室へ
逃がすためのガス抜き手段が設けられていることを特徴
とする容量可変型のスクロール型圧縮機が得られる。

（実施例） 以下２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２図示の圧縮機１は、フロントエンド
プレート１１と、と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が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。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１１の環状突起１
１２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１３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、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、が−ルベアリング１９が設置されてお
シ、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１４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３１によって、
ブー’）−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
１５から突出した端部上には。

アーマチャプレート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１７が構成されてお
シ、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ブー’）−１７１へ伝え、電磁
石１７２への通電によって、アーマチャプレート３０を
プーリー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。

７ｏントエンドプレート１１によって開ロ部ヲ閉じられ
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とからなっておシ、側板
２０１は数箇所をボルト２３によってカップ状部分１２
に固定されている。またカップ状部分１２の内部には隔
壁１２１が軸方向へ突出するように形成されていて、側
板２０１の背面とその背面に接触する隔壁１２１の先端
面との間にはガスケット３２を配してシールされている
。

従ってカップ状部分１２の内部は固定スクロール部材の
側板２０．１によってうず巻体２０２の配置される前方
の室２５と後方の室２６とに分離されている。さらに、
後方の室２６は、隔壁１２１によって吐出室２６１と、
中間圧力室２６２と、前方の室２５の吸入室２５１に連
通している吸入連通室２６３とに分離されている。なお
、隔壁１２１の先端面と側板２０１の背面とのシールは
隔壁１２１の先端面に溝を設けてシールリングで行って
もよい。

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
固定されたうず巻体２１２からなシ。

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２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、７′ｊイ
スクロータ１４１の内端面に偏心して結合した駆動輪２
７上に、ラジアルベアリング２８を介して２回転可能に
設置されている。一方フロントエンドプレー）１１へ固
定結合された固定リング２２２と、これと対向するよう
に可動スクロール部材２１の側板２１１へ固定された可
動リング２１５と２両リングに形成したポール受人２４
１．２４２中に配置したが一ル２２４とによって回転阻
止機構２２が構成されている。　　、圧縮機ハウジング
１０には、外部の流体回路と接続するための流体吸込口
３５と流体排出口３６とが設けられている。冷媒ガスは
流体吸込口３５から両スクロール体の外側に形成される
吸入室２５１に導入され２両スクロール部材２０．２１
間の密閉空間へ取シ込まれ、可動スクロール部材２１の
円軌道運動により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の中心部に設けた吐出
口２０′４から吐出弁３７を介して吐出室２６１へ吹出
し、そこから流体排出口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
流体の取シ込みは普通、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域シ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
流体域シ込み口が開閉され、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り込む。ここでうず
巻体２０２，２１２の外端の位置はいわゆる最終伸開角
φｅｎｄで表わされるので、流体域シ込み口の位置も最
終伸開角φｅｎｄで実質的に定まる。

さらに第２図（ａ）をも参照すると、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
越えるものであシ、シかも中間圧力室２６２に通じた２
つの流体パイＩ？ス孔２０５および２０６を有している
。一方の流体バイパス孔２０６は。

うず巻体２０２の成る伸開角φ１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。他方の流体パイ・やス孔２０７は、うず巻体２０
２の成る伸開角（φｌ−π）の位置に対応し、かつうず
巻体２０２の外側に開口するよりに設けられている。し
たがって流体バイパス孔２０５．２０６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２０５，２０６が設けられる角度位置は。

φｅｎｄ　）φ１〉φｅｎｄ　−２ｙｒ　　　　　　−
−（１）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、一方の流体パイｉ４ス孔２０６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
パイ・セス孔２０５はすす巻体２０２の外側面に少し喰
い込んだ位置に形成する。これらの流体パイＡ’ス孔２
０５．２０１６はまたいずれも、可動スクロ、−ル部材
２１のうず巻体２１２の端部が固定スクロール部材２０
の側板２０１の流体バイパス孔２０５（又は２０６）を
設けた部分に接触したときにも、うず巻き体２１２の端
部の溝に嵌入配設されたシール部材２１３の部分を越え
て、圧縮流体がうず巻体２１２で隔てられている反対側
空間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、うず巻方向に沿って複数個
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、流体パイノクス孔２０５’、　
２０６に一対一で対応した位置に板状の弁４１をビス４
２等でそれぞれ固着して、逆止弁としている。なお、弁
４１には流体パイｉ’？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、第２図（ｂ）も参照して固定スクロール部材２
０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２５１と吸入連通室
２６３を連通する連通孔４゜が設けられている。

、中間圧力室２６２には、シリンダー４９が設置され、
このシリンダ４９の内壁面には図示のようにテーパ状に
段差が設けられておシ、この段差によってシリンダ４９
は第１のシリンダ部と、第１のシリンダ部の下側に位置
し、第１のシリンダ部よりも径の小さい第２のシリンダ
部とに分けられている。第２のシリンダ部の側面部及び
底面部にはそれぞれ開口部３９及び５０が形成されてい
る。

そして、側面の開口部３９は吸入連通室２６３に連通し
、底面の開口部５０は中間圧力室２６２に連通している
。またシリンダ４９の上端には、中心部に連結孔５１が
形成さ′れた板体５２がＯ−リング５２１を介、して配
設されておシ、との板体５２の上面にはＯ−リング４５
１を介して電磁弁４５が取シ付けられている。そして、
この電磁弁４５へは吐出室２６１からの高圧ガス導入管
４６が接続されている。シリンダ４９内には断面形状が
略Ｉ字形のピストン４４が配設されておシワピストン４
４には高圧ガス漏れを防止するためのピストンリング４
７が取シ付けられている。

このピストンリング４７は、第３図に示すように所謂あ
い口すきま４７１が形成されている。ピストン４４は第
１のシリンダ部において、第１図に示すように、ピスト
ンリング４７がシリンダ内壁面に当接しておシ、ピスト
ンリング４７のあい口すきま４７１は大きく開かれた状
態にある。一方、第２のシリンダ部ではピストンリング
４７は径方向に押圧されて、あい口すきま４７１はわず
かに開かれた状態にある。

次に、との圧縮機の動作について説明する。

第１図を参照して、主軸１４の回転によって。

可動スクロール部材２１が公転運動を行うと、流体吸入
口３５から吸入室２５１へはいった冷媒ガスは２両うず
巻体２０２，２１２間に形成される流体ポケットに取シ
込まれ、圧縮されながら、中心部へ移動し、吐出口２０
４がら吐出室２６１に吐出される。

電磁弁４５が開かれている状態では、高圧ガス導入側ｖ
４６を通って、シリンダー室４９内に高圧ガスが導入さ
れる。この高圧ガス力によって、即ち、シリンダ４９内
圧力が中間圧力室２６２の圧力よりも高くなって、ピス
トン４４は下方へ押圧され。

ピストン４４によってシリンダー４９の底面の開口部５
０が遮断される。開口部５０が遮断されると、流体パイ
ｔ４ス孔２０５．．２０６からバイパスするガスによっ
て中間圧力室２６２のガス圧力が上昇し、弁４１が閉じ
られる。なお、この場合、シリンダ４９内圧力は中間圧
力室２６２の圧力よりも高い。従って流体バイパス孔２
０５，２０６を通して吸入室２５１ヘバイパスガスを戻
すことができない状態となり、高い圧縮比となる。ピス
トン４４が開口部５０を遮断している状態では、ぎスト
ン４４の上層は第１のシリンダ部と第２のシリンダ部と
の境界、即ち２段差部よりもわずかに下方（従ってピス
トン４４は第２のシリンダ部に存在する）に位置するよ
うにピストン４４及びシリンダ４９は設計される。

圧縮比最大の状態から圧縮比を減少させるべく。

電磁弁４５を閉じると、吐出室２６１からシリンダ４９
への高圧ガスの導入が遮断される。ピストわずかに開か
れているから、この合い口すきまから高圧ガスがわずか
づつ漏れて、シリンダ４９内圧力は徐々に低下する。シ
リンダ４９内圧力が中間圧力室２６２の圧力よりも低下
すると、ピストン４４は上方へわずかに移動する。この
時ピストン４４の上端はテーノｆ状の段差部を越えて、
第１のシリンダ部へはいる。その結果、前述のように。

ピストンリング４７は径方向に押圧されていた力が取シ
除かれ１合い口すきまが大きく開く。従ってこの合い口
すきまから、高圧ガスが一気に流れ出て、シリンダ４９
内圧力は大きく低下する。その結果、ピストン４４は一
気に上方へ押し上げられ、中間圧力室２６２と吸入連通
室２６３とが連通され、中間圧力室２６２の圧力が低下
する。中間圧力室２６２の圧力が低下すると、弁４１が
開かれて、流体パイノ＜？ス孔２０５．２０６から中間
圧力室２６２ヘパイノｆスしたガスはシリンダ４９を通
って吸入連通室２６３へはいる。従って両スクロール部
材間に形成された密閉空間から吐出室２６１に吐出され
る圧縮ガス量が低下し、圧縮比が低下する。

このように、圧縮機の容量を低下させる場合。

ピストン４４がわずかに上方に移動して、所定の位置に
達すると、シリンダ内の高圧ガスが一気にピストンに振
動が生じることはない。

また、上述の実施例では、第７図で示すところの従来例
のようにピストンを上下へ付勢するスプリング４３を用
いていないから、スプリング４３を配設するための台座
を設ける必要がなく、シたかって中間圧力室２６２とシ
リンダ４９とを連結する開口部５０を大きくすることが
できる。その結果、中・間圧力室２６２と吸入連通室２
６３の圧損が少なくなシ、特に、圧縮比減少から圧縮比
最大に変化させる場合の応答性が良くなる。

次に、第４図を参照して２本発明の第２の実施例を説明
する。

この実施例ではシリンダ４９の内壁に上下方向に延びる
溝４９１が設けられている。この溝４９１はシリンダ４
９の上端から、下方に所定の位置まで延びている。中間
圧力室２６２とシリンダ４９とを連結する開口部５０が
ピストン４４によって塞がれている状態では、ピストン
４４の上端は溝ると、ピストンリング４７のわずかに開
かれた合い口すきまから高圧ガスが徐々にもれて、シリ
ントン４４が上方へわずかに移動すると、ピストン４４
と溝４９１とによってすきまが形成され、このすきまか
ら高圧ガスが一気に吸入連通室２６３に流れて、シリン
ダ４９の圧力は大きく低下する。

その結果、ピストン４４は一気に上方へ移動し。

振動することはない。

また、第５図に示す第３の実施例ではシリンダ４９の内
壁面が上方に向って径が広がるようにテーノ９状に形成
された第１のシリンダ部と、径が一定で第１のシリンダ
部の下側に連続する第２のシリンダ部とに分かれている
。第２のシリンダ部の側面及び底面にそれぞれ開口部３
９及び開口部５０が設けられている。ピストン４４によ
って開口部５０が塞がれている状態（電磁弁４５が開の
状態）ではピストン４４はシリンダ４９の内壁面（第２
のシリンダ部の内壁面）としつかシと当接している。次
に、電磁弁４５を閉とすると、ピストン４４がわずかに
上方へ移動して、ピストン４４の上端が第１のシリンダ
部に達すると、ピストン４４とシリンダ４９内壁面との
間にすきまが形成されて、高圧ガスが一気に逃れるよう
にしである。

さらに、第６図の実施例では、シリンダ４９上部とシリ
ンダの所定の位置（略中央部）とを連通ずる細孔（バイ
パス通路）４９２が設けられている。ピストン４４が開
口部５０を塞いでいる状態（電磁弁４５が開の状態）で
は、ピストン４４の上部によって細孔４９２の一端は塞
がれておシ。

次に、電磁弁４５を閉とすると、ピストンリング４７の
わずかに開かれた合い口すきまから高圧ガスがもれて、
ピストン４４がわずかに上方に移動すると、細孔４９２
の一端が開かれて、シリンダ４９内の高圧ガスが一気に
吸入連通室に流れ、ピストン４４は一気に上方に移動す
る。

（発明の効果） 以上説明したように９本発明によるスクロール型圧縮機
によれば、容量可変過程において、ピストンが振動する
ことがないから、ピストンの耐久性の向　　　“上がは
かれ、しかも騒音が発生することもなくなる。

さらには容量可変の応答性がよくなシ、安定して容量の
可変を行うことができるという利点がある。

【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第１の実施
例を示す断面図、第２図（、）は第１図のＡ　−Ａ’線
断面図、第２図（ｂ）は第１図のＢ　−Ｂ’線断面図、
第３図はピストンリングの斜視図、第４図は本発明によ
るスクロール型圧縮機の第２の実施例に用いられる容量
可変機構を示す断面図、第５図は本発明によるスクロー
ル型圧縮機の第３の実施例に用いられる容量可食機構を
示す断面図、第６図は本発明によるスクロール型圧縮機
の第４の実施例に用いられる容量可変機構を示す断面図
。 第７図は従来のスクロール型圧縮機に用いられる容量可
変機構を示す図である。 １・・・圧縮機、１０・・・圧縮機ノーウジング、１１
・・・フロントエンドプレート、１２・・・カップ状部
分。 １３・・・ボールベアリング、１４・・・主軸、１５・
・・スリーブ、１６・・・シャフトシール組立体、２０
・・・固定スクロール部材、２１・・・可動スクロール
部材。 ２２・・・回転阻止機構、２５１・・・吸入室、２７・
・・駆動輪、３６・・・流体排出口、３５・・・流体吸
入口。 ３９・・・側面開口部、４１・・・逆止弁、４３・・・
スプリング、４４・・・ピストン弁、４５・・・電磁弁
、４６・・・高圧ガス導入管、５０・・・底面開口部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、流体吸入口と流体排出口とを備えた圧縮機ハウジン
   グと、第１のうず巻体を備え、前記圧縮機ハウジング内
   に固定配置された固定スクロール部材と、第２のうず巻
   体を備え、該第２のうず巻き体が前記第１のうず巻体と
   角度をずらせて噛み合い、両うず巻体間に閉塞された流
   体ポケットを形成するように前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を有し、該可動ス
   クロール部材をその自転を阻止しながら、円軌道運動を
   行わせることによって前記流体吸入口に連通した吸入室
   から吸入ガスを前記流体ポケットに取り込み、前記固定
   スクロール部材の中心部に設けられた吐出口から吐出室
   を介して前記流体排出口へ高圧ガスを排出するようにし
   たスクロール型圧縮機において、前記固定スクロール部
   材には前記第１のうず巻体の最外端より内側によった位
   置に流体バイパス孔が設けられ、該流体バイパス孔と前
   記吸入室とを逆止弁を介して連通する中間圧力室と、該
   中間圧力室と連通する第１の開口部及び前記吸入室へ連
   通する第２の開口部を備え、吐出ガスが導入されるシリ
   ンダと、該シリンダ内に滑動可能に配置されたピストン
   と、前記シリンダへの前記吐出ガスの導入を制御するコ
   ントロール弁機構とを有し、前記ピストンは前記シリン
   ダ内に導入された吐出ガス圧力と前記中間圧力室の圧力
   との圧力差によって滑動し、前記ピストンによって前記
   第１の開口部が閉塞された状態で圧縮容量が最大となり
   、前記第１の開口部が閉塞された状態から、前記ピスト
   ンを前記第１の開口部を開く方向に滑動させ、該ピスト
   ンが予め定められた位置まで移動すると、前記シリンダ
   内に導入された吐出ガスを前記第２の開口部を介して前
   記吸入室へ逃がすためのガス抜き手段が設けられている
   ことを特徴とする容量可変型のスクロール型圧縮機。