JPH07259765A - 圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧縮機の停止および運転の切り替え時におけ
る急激な負荷変化を緩和する小型化可能な圧縮機を提供
する。 【構成】 固定スクロール３１の円板部３１ａには、摺
動孔５０に連通するバイパスポート３５と円板部３１ａ
の中心部に形成される吐出ポート４１に連通するバイパ
スポート３６とが形成されている。バイパスポート３５
は、旋回スクロール３２の回転にともない渦巻部３２ｂ
がバイパスポート３５を順番に通過する位置に形成され
ている。スプール５３が移動してバイパスポート３５の
一部が摺動孔５０と連通すると、バイパスポート３５と
摺動孔５０とを介して圧縮室３４と低圧室３３とが連通
することにより圧縮室３３の圧縮容積が減少する。すな
わち、マグネットクラッチ等の駆動力伝達手段を用いる
ことなく圧縮室３３の圧縮容積を可変に調節することに
より圧縮能力を可変に滑らかに制御できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両等の空調システム
に用いる圧縮機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、空調システムの構成部品として自
動車等に搭載される圧縮機は、圧縮機および他の補機類
の保護または圧縮能力の変更のため、エンジン稼働時、
圧縮機に伝達する駆動力をマグネットクラッチにより断
続している。つまり、マグネットクラッチがＯＮのとき
圧縮機は駆動され、マグネットクラッチがＯＦＦのとき
圧縮機は停止する。このような従来の圧縮機として、特
開平４−２８７８８８号公報に開示されているものが知
られている。このものは、圧縮室と冷媒吸入側とを連通
するバイパス通路に制御弁装置を設け、マグネットクラ
ッチのＯＮ時に発生する冷媒の差圧およびスプリング力
でこの制御弁装置を作動させることにより圧縮室から冷
媒吸入側に還流する冷媒量を調節し圧縮機の圧縮能力を
調節している。この制御弁装置を制御するためにはマグ
ネットクラッチをＯＮする必要があるが、マグネットク
ラッチは構成上電磁コイルを収納しているためプ−リの
外径を余り小さくできないので、高回転化による圧縮機
の小型化には限界がある。また通常のプーリに較べてコ
ストがかなり高くなるという問題がある。さらにマグネ
ットクラッチの断続時、エンジンへの急激な負荷変動に
より乗員に不快なショックを与える。

【０００３】このような問題を解決するため、特開平２
−５５８９０号公報に開示されている圧縮機では、固定
スクロールおよび旋回スクロールの少なくとも一方を内
側渦巻体と外側渦巻体とで構成し、これら内側渦巻体と
外側渦巻とを相対回転させることにより圧縮室の容積を
変更している。この構成では、マグネットクラッチを用
いることなく圧縮機の圧縮能力を０〜１００％の間で調
節している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来の特開平２−５５８９０号公報に示されている圧
縮機では、内側渦巻体と外側渦巻体とを相対回転させる
制御が複雑になることに加え部品点数が増加することに
加え、冷媒の漏れ対策や円滑な作動のために精密な加工
精度が要求されるので製造工程が増加し複雑化すること
により製造コストが上昇するという問題がある。

【０００５】本発明はこのような問題点を解決するため
になされたもので、圧縮機の停止および運転の切り替え
時における急激な負荷変化を緩和する小型化可能な圧縮
機を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の本発明の請求項１記載の圧縮機は、回転型圧縮機の固
定部材と、前記固定部材に対し相対運動する可動部材
と、前記固定部材と前記可動部材との間に形成され、前
記固定部材に対する前記可動部材の相対運動により吸入
ガスが圧縮される圧縮室と、前記圧縮室とガス吐出側と
を連通する吐出通路と、前記圧縮室とガス吸入側とを連
通する還流通路と、前記還流通路の開度を調節可能な弁
部材と、前記弁部材を開方向または閉方向のいずれか一
方に付勢する付勢手段と、前記付勢手段の付勢力に抗し
て前記弁部材を駆動する駆動手段と、を備えることを特
徴とする。

【０００７】また本発明の圧縮機の前記固定部材および
前記可動部材は、請求項２に記載したように渦巻体であ
ることが望ましい。さらに本発明の圧縮機の前記駆動手
段は、請求項３に記載したように、励磁電流により発生
する磁力により前記弁部材を駆動するソレノイドである
ことが望ましい。

【０００８】さらにまた本発明の圧縮機の前記駆動手段
は、請求項４に記載したように、前記弁部材と当接可能
なプランジャと、励磁電流により発生する磁力により前
記プランジャを駆動可能なソレノイドとからなることが
望ましい。さらにまた本発明の圧縮機の前記駆動手段
は、請求項５に記載したように、前記プランジャに形成
されたガス通路を介して前記弁部材と前記プランジャと
の間の空間部に高圧通路から高圧ガスを供給可能である
ガス制御手段を備えることが望ましい。さらにこのガス
制御手段は、前記空間部に供給された前記高圧ガスを前
記ガス通路を介して低圧通路から排出可能であることが
望ましい。

【０００９】

【作用および発明の効果】本発明の請求項１および２記
載の圧縮機によると、圧縮室とガス吸入側とを連通する
還流通路の開度を調節可能な弁部材を駆動手段により駆
動することにより、還流通路を介してガス吸入側に流出
する圧縮室内のガス量を調節可能となる。すなわち、圧
縮室の圧縮容積を可変に調節可能であるので、マグネッ
トクラッチ等の駆動力伝達手段を用いることなく圧縮機
の圧縮能力を可変に滑らかに制御可能である。

【００１０】本発明の請求項３記載の圧縮機によると、
ソレノイドにより弁部材を駆動させるので励磁電流を調
節することにより任意の位置に弁部材を移動可能である
ため、還流通路からガス吸入側に流出するガス量をさら
に精密に調節可能である。本発明の請求項４記載の圧縮
機によると、弁部材と当接するプランジャをソレノイド
により駆動する構成であるのでソレノイドの設置位置に
自由度があり、例えば圧縮機の外周壁に設置することも
可能であるからソレノイドの設置が容易になる。

【００１１】本発明の請求項５記載の圧縮機によると、
ソレノイドにより駆動されるプランジャと弁部材との間
の空間部に高圧ガスを供給し、この高圧ガスによっても
弁部材を駆動可能であるため、弁部材の移動量に比して
プランジャの移動量を小さくできる。このため、プラン
ジャを駆動するソレノイドの小型化が可能である。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。本発明の圧縮機の一実施例を図１〜図３に示す。
図１に示すように、圧縮機１のハウジングは、フロント
ハウジング１１、シェル１２、リアハウジング１４、固
定スクロール３１の一部外壁で構成されている。フロン
トハウジング１１とシェル１２および固定スクロール３
１の一部外壁の端部とはＯリング６１で液密にシールさ
れ、シェル１２とリアハウジング１３とはＯリング６２
で液密にシールされている。

【００１３】シャフト２１は小径シャフト２１ａ、大径
シャフト２１ｂ、偏心シャフト２１ｃからなる。小径シ
ャフト２１ａは、シャフトシール２２によりフロントハ
ウジング１１の内壁と液密にシールされている。大径シ
ャフト２１ｂは、ベアリング２３によりフロントハウジ
ング１１の内壁に回動可能に支持されている。偏心シャ
フト２１ｃは小径シャフト２１ａおよび大径シャフト２
１ｂの回転軸と偏心して形成され、偏心シャフト２１ｃ
の外周壁にブッシュ２４を介してバランスウェイト２５
が偏心シャフト２１ｃと一体に回動可能に設けられてい
る。

【００１４】固定スクロール３１は、円板部３１ａと渦
巻部３１ｂとからなり、フロントハウジング１１とシェ
ル１２との間に挟持されボルトで固定されている。固定
スクロール３１の円板部３１ａには、後述する圧縮室３
４に連通するバイパスポート３５と円板部３１ａの中心
部に形成される吐出ポート４１に連通する１個のバイパ
スポート３６とが形成されている。バイパスポート３５
および３６はそれぞれ後述する摺動孔５０に連通してい
る。本発明では、バイパスポート３６は吐出ポート４１
近傍の圧縮室３４に連通するように形成してもよい。

【００１５】バイパスポート３５は、旋回スクロール３
２の回転により圧縮室３４の容積が減少して冷媒が圧縮
されるとき、図３の（Ａ）の左方向に向けて順番に渦巻
部３２がバイパスポート３５を通過する位置に４個形成
されている。旋回スクロール３２は円板部３２ａと渦巻
部３２ｂとからなり、円板部３２ａの端面が偏心シャフ
ト２１ｃに連結している。旋回スクロール３２は自転す
ることなく偏心シャフト２１ｃとともに円軌道上を回転
する。

【００１６】渦巻部３１ｂおよび渦巻部３２ｂの図１の
上方向に示す最外周部間に低圧室３３が形成され、この
低圧室３３に図示しない吸入ポートから冷媒が吸入され
る。低圧室３３は旋回スクロール３２の回転により後述
する圧縮室３４と遮断および連通を繰り返す。圧縮室３
４は、渦巻部３１ｂと渦巻部３２ｂとの間に低圧室３３
に続き渦巻部３２ｂの中心に向かって形成され、吐出ポ
ート４１を介して高圧室４２と連通している。圧縮室３
４で圧縮された冷媒は、吐出ポート４１、高圧室４２、
図示しない配管を介し図示しない凝縮器に送出される。

【００１７】高圧室４２の吐出ポート４１出口付近の内
壁には吐出弁４３および弁ストッパ４４がボルト４５で
固定されている。合成樹脂または金属により薄板状に形
成された吐出弁４３は、吐出ポート４１から吐出する高
圧冷媒の圧力により開弁可能であるととともに、高圧室
４２から圧縮室３４に冷媒が逆流することを防止する。
弁ストッパ４４は中央付近から徐々に高圧室４２の内壁
から離れるように曲げて形成されているので、吐出ポー
ト４１から高圧室４２に吐出する高圧冷媒の圧力により
吐出弁４３が弾性限界以上に曲げられることを防止す
る。

【００１８】シェル１２内にはシェル１２の径方向に摺
動孔５０が設けられている。摺動孔５０を形成するシェ
ル１２の内壁にプランジャ５１およびスプール５３が往
復動可能に支持されている。シェル１２のプランジャ５
１を収容している端部外壁にはソレノイド５２が取付け
られている。プランジャ５１は、大径円柱部５１ａと５
１ｂとの間に小径円柱部５１ｃが一体に形成されてい
る。大径円柱部５１ａおよび５１ｂの外周壁は摺動孔５
０を形成する内壁に摺動しながら往復動可能である。大
径円柱部５１ａには大径円柱部５１ａを軸方向に貫通す
る連通孔５１ｄが形成され、大径円柱部５１ａの端面、
摺動孔５０を形成する内壁およびスプール５３の端面で
形成される空間部と小径円柱部５１ｃの周囲に形成され
る円筒状の空間部とを連通している。プランジャ５１付
近の摺動孔５０を形成する内壁には、高圧の吐出冷媒を
導入する高圧ポート３８と低圧の吸入冷媒を導入する低
圧ポート３９とが設けられている。高圧ポート３８は、
例えば高圧室４２に連通して高圧冷媒を摺動孔５０に送
出する。低圧ポート３９は例えば低圧室３３に連通し、
摺動孔５０内の高圧冷媒を低圧室３３に排出する。ソレ
ノイド５２に加える励磁電流を制御することによりプラ
ンジャ５１は摺動孔５０内を往復動し、このプランジャ
５１の往復動により高圧ポート３８および低圧ポート３
９は開閉される。

【００１９】スプール５３はプランジャ５１と対向する
側に底を有する有底円筒状に形成され、圧縮コイルスプ
リング５４によりプランジャ５１側に付勢されている。
次に、圧縮機１の作動を図３に基づいて説明する。 (1) １００％運転時の状態を図３の（Ａ）に示す。ソレ
ノイド５２の磁力により、圧縮コイルスプリング５４の
付勢力に抗してプランジャ５１は図３の（Ａ）に示す位
置に停止する。高圧ポート３８より導入される高圧冷媒
は、プランジャ５１の小径円柱部５１ｃ周囲の空間部、
連通孔５１ｄを通過してプランジャ５１とスプール５３
間の摺動孔５０内に流入することによりプランジャ５１
とスプール５３間の摺動孔５０内の圧力が上昇する。圧
縮コイルスプリング５４側のスプール５３の空間部は冷
媒通路３７を介して低圧室３３と連通しているので、差
圧によりスプール５３はバイパスポート３５および３６
を完全に閉じる位置に停止し、圧縮室３４内の冷媒は低
圧室３４にバイパスされることなくすべて圧縮される。

【００２０】(2) 可変運転時の状態を図３の（Ｂ）に示
す。ソレノイド５２の磁力によりプランジャ５１が図３
の（Ａ）の位置よりも左に移動すると、高圧ポート３８
は閉じ低圧ポート３９は開く。すると、プランジャ５１
とスプール５３間の摺動孔５０内の高圧ガスが、連通孔
５１ｄ、プランジャ５１の小径円柱部５１ｃ周囲の空間
部、低圧ポート３９を介して低圧室３３に流出すること
によりプランジャ５１とスプール５３間の摺動孔５０内
の圧力が減少するので、スプール５３は圧縮コイルスプ
リング５４に付勢されてプランジャ５１の端面に当接し
て停止する。プランジャ５３が図３の（Ｂ）に示す位置
で停止すると、バイパスポート３６は閉じたままである
がバイパスポート３５は開く。各バイパスポート３５
は、図２に示すように、圧縮室３４の所定の位置に連通
しているため、旋回スクロール３２の回転により圧縮さ
れる冷媒がバイパスポート３５を介して冷媒吸入側の低
圧室３３に吐出される。すなわち、１００％運転時の圧
縮室３４の圧縮容積よりも圧縮容積が減少するので圧縮
能力がその分だけ低下する。ソレノイド５２によるプラ
ンジャ５１の停止位置の調節、バイパスポート３５の形
成位置またはバイパスポート３５の形成数等により圧縮
容積は任意に調節可能であるので、圧縮能力も可変に設
定可能である。

【００２１】(3) 無負荷運転時の状態を図３の（Ｃ）に
示す。ソレノイド５２の磁力によりプランジャ５１が図
３の（Ｂ）に示す位置よりもさらに左に移動する。この
とき、図３の（Ｂ）に示す可変運転時と同様に、プラン
ジャ５１は高圧ポート３８を閉じ、低圧ポート３９を開
いた状態である。プランジャ５１が左に移動すると圧縮
コイルスプリング５４に付勢されてスプール５３も左に
移動するのでバイパスポート３５に加えバイパスポート
３６も開になることにより、旋回スクロール３２の回転
により圧縮される圧縮室３４内の冷媒はすべて低圧室３
３にバイパスされ圧縮仕事をしない。

【００２２】例えば、自動車のエアコンスイッチをＯＮ
にした場合、プランジャ５１が図３の（Ｃ）の位置から
徐々に図３の（Ｂ）、（Ａ）に示す位置に移動して圧縮
容積を増加させることにより、マグネットクラッチをＯ
Ｎしたときのような不快なショックを乗員に与えること
なく無負荷運転から１００％運転に移行できる。ソレノ
イド５２に加える励磁電流を制御することにより、図３
の（Ｂ）に示す位置または図３の（Ａ）に示す位置と図
３の（Ｂ）に示す位置との間にプランジャ５１を停止さ
せ、無負荷運転から可変運転に移行することも可能であ
る。

【００２３】またエアコンスイッチをＯＮからＯＦＦに
した場合、スイッチ断を検出することにより図３の
（Ａ）または（Ｂ）の位置から図３の（Ｃ）に示す位置
にプランジャ５１を移動させることができる。このと
き、圧縮容積が徐々に減少するので滑らかに圧縮機１の
負荷が解除される。本実施例では、圧縮機１の内部は均
圧されているため、圧縮室３４の内部圧によるスラスト
力は発生しない。また、旋回スクロール３２の渦巻部３
２ｂは固定スクロール３１の渦巻部３１ｂに内部圧で接
触するようにシャフトが構成されているため、内部圧が
均一な無負荷運転時、渦巻部３２ｂは渦巻部３１ｂと接
触しない。このため、渦巻部３１ｂおよび渦巻部３２ｂ
の接触による摩耗が軽減する。渦巻部３１ｂまたは渦巻
部３２ｂにオイルセパレータ等を取付けることにより摩
耗を軽減することも可能である。

【００２４】以上説明した本発明の実施例は、回転型圧
縮機として固定スクロール３１と旋回スクロール３２と
により冷媒を圧縮するスクロール型圧縮機において圧縮
室３４内の冷媒を低圧室３３にバイパスするこにより圧
縮能力を可変に制御可能な構成を示したが、本発明は、
ベーン型圧縮機またはロータリー型圧縮機等の他の回転
型圧縮機にも適用可能である。

【００２５】また本実施例では、プランジャ５１を駆動
する手段としてソレノイド５２を用いたが、本発明で
は、プレッシャレギュレータや電磁弁を用いて圧変化に
よりプランジャを駆動することも可能である。さらに本
実施例では、プランジャ５１とスプール５３との間の摺
動孔５０に供給する高圧冷媒の圧力およびソレノイド５
２の磁力によるプランジャ５０の往復動によりスプール
５３を往復動させたが、本発明では高圧ガスを用いず、
ソレノイド５２の磁力だけでプランジャ５１とスプール
５３とを往復動させることも可能である。また、本発明
ではプランジャを用いず、ソレノイドの磁力で直接スプ
ールを往復動させることも可能である。

【００２６】さらにまた本実施例では、バイパスポート
３５を４個、バイパスポート３６を１個形成したが、本
発明ではそれぞれの形成数は４個および１個に限るもの
ではない。また、本発明では連続した一連のバイパスポ
ートとして固定スクロールの径方向にバイパスポートを
形成し、スプールの移動によりさらに精密に圧縮室の圧
縮容積を調節することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧縮機の一実施例を示す断面図であ
る。

【図２】図１のII-II 線断面図である。

【図３】本発明の圧縮機による運転状態を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 圧縮機 １１ フロントハウジング １２ シェル １３ リハウジング ３１ 固定スクロール（固定部材） ３２ 旋回スクロール（可動部材） ３３ 低圧室 ３４ 圧縮室 ３５ バイパスポート（還流通路） ３６ バイパスポート（還流通路） ３７ 冷媒通路（還流通路） ３８ 高圧ポート（高圧通路） ３９ 低圧ポート（低圧通路） ４１ 吐出ポート（吐出通路） ４２ 高圧室 ５０ 摺動孔 ５１ プランジャ ５２ ソレノイド ５３ スプール（弁部材） ５４ 圧縮コイルスプリング（付勢手段）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転型圧縮機の固定部材と、 前記固定部材に対し相対運動する可動部材と、 前記固定部材と前記可動部材との間に形成され、前記固
   定部材に対する前記可動部材の相対運動により吸入ガス
   が圧縮される圧縮室と、 前記圧縮室とガス吐出側とを連通する吐出通路と、 前記圧縮室とガス吸入側とを連通する還流通路と、 前記還流通路の開度を調節可能な弁部材と、 前記弁部材を開方向または閉方向のいずれか一方に付勢
   する付勢手段と、 前記付勢手段の付勢力に抗して前記弁部材を駆動する駆
   動手段と、 を備えることを特徴とする圧縮機。
2. 【請求項２】 前記固定部材および前記可動部材は渦巻
   体であることを特徴とする請求項１記載の圧縮機。
3. 【請求項３】 前記駆動手段は、励磁電流により発生す
   る磁力により前記弁部材を駆動するソレノイドであるこ
   とを特徴とする請求項１または２記載の圧縮機。
4. 【請求項４】 前記駆動手段は、前記弁部材と当接可能
   なプランジャと、励磁電流により発生する磁力により前
   記プランジャを駆動可能なソレノイドとからなることを
   特徴とする請求項１または２記載の圧縮機。
5. 【請求項５】 前記プランジャに形成されたガス通路を
   介して前記弁部材と前記プランジャとの間の空間部に高
   圧通路から高圧ガスを供給可能であるとともに、前記空
   間部に供給された前記高圧ガスを前記ガス通路を介して
   低圧通路から排出可能であるガス制御手段を前記駆動手
   段に備えることを特徴とする請求項４記載の圧縮機。