JPH10311287A - 容量制御スクロール圧縮機 - Google Patents

容量制御スクロール圧縮機

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JPH10311287A
JPH10311287A JP9120632A JP12063297A JPH10311287A JP H10311287 A JPH10311287 A JP H10311287A JP 9120632 A JP9120632 A JP 9120632A JP 12063297 A JP12063297 A JP 12063297A JP H10311287 A JPH10311287 A JP H10311287A
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scroll
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pressure
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昭彦 清水
Masahiko Makino
雅彦 牧野
Tatsuhisa Taguchi
辰久 田口
Daisuke Ito
大輔 伊藤
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • F04C28/12Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids characterised by changing the positions of the inlet or outlet openings with respect to the working chamber using sliding valves
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C18/00Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/02Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents
    • F04C18/0207Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of arcuate-engagement type, i.e. with circular translatory movement of co-operating members, each member having the same number of teeth or tooth-equivalents both members having co-operating elements in spiral form

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 容量制御スクロール圧縮機において、起動シ
ョックの軽減とともに固定鏡板の加工性向上を図る。 【解決手段】 シャトル弁60を作動させる為の制御圧
力Pmをコントロールする制御弁70に導く高圧Ph
を、吐出孔1cに開口した高圧通路72より導入するこ
とにより、起動時のショック軽減を図ることができる。
また、バイパス孔52aと高圧通路72を固定鏡板1a
の外周部よりシリンダ61を通る一直線の貫通孔で構成
することにより、固定鏡板1aの加工性の向上が図れ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用空調装置
に使用されるスクロール圧縮機の容量制御機構に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来、バイパス孔を開閉するバルブ機構
を備えた容量制御型スクロール圧縮機として、例えば特
開平4−179886号公報に開示されているように、
固定スクロールの端板にバイパス孔を貫設し、このバイ
パス孔をハウジング内に形成された吸入室に連通するバ
イパス通路とこの通路を開閉するバルブ機構とを内蔵す
る容量制御ブロックを固定スクロールとは別体に構成
し、このバイパス孔を開閉するバルブ機構の制御圧を制
御する制御弁に供給する高圧を吐出キャビティより導入
したものがある。
【0003】また他の例として、特開平5−28047
6号公報に開示されているように、固定スクロール部材
にシリンダを設け、このシリンダと圧縮室を連通させる
バイパス孔群を順次閉塞することができるプランジャを
シリンダ内に挿入し、このプランジャを往復運動させる
ための制御圧を制御する制御弁へ供給する高圧を、固定
スクロール部材に形成された羽根最内周先端付近より導
入したものがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成では制御弁に供給する高圧を吐出キャビティよ
り導入しているため、吐出圧力が高い状態で圧縮機を再
起動した場合、制御弁及びバルブ機構には吐出の高圧が
作用しバイパス孔は閉じられた状態となる。従って圧縮
機は最大能力で起動されることになりショックが大きい
という問題がある。一方、後者の例では制御弁に供給す
る高圧を固定スクロール部材に形成された羽根最内周先
端付近より導入しているが、この導入通路の構成および
加工が非常に困難となる。
【0005】本発明はこのような従来の課題を解決する
ものであり、起動ショックの軽減と共に固定鏡板の加工
性向上を図ることができる容量制御スクロール圧縮機を
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】上記課題を解決するため
に本発明は、圧縮機ハウジングの内部に固定鏡板及びこ
の固定鏡板に直立した渦巻状のラップを有する固定スク
ロールと、前記固定スクロールに取り付けられ前記固定
鏡板背面側に吐出室を形成するリアプレートと、旋回鏡
板及びこの旋回鏡板に直立した渦巻状のラップを有し、
ラップを互いに内側にして前記固定スクロールと噛み合
って配置せられた旋回スクロールと、前記旋回スクロー
ルの渦巻状のラップと反対側の旋回鏡板背面に形成した
旋回機構部と、前記圧縮機ハウジングに主軸受けを介し
て回転可能に支持され軸封装置と副軸受けを貫通して該
圧縮機ハウジングの外側へ主軸部分を延出した駆動軸
と、前記駆動軸からの駆動力を前記旋回機構部に伝達す
る駆動伝達機構と、前記旋回スクロールの自転を拘束し
て旋回させる自転拘束部品と、前記自転拘束部品に近接
して該自転拘束部品を前記駆動軸に直角な一方向に運動
を拘束する回転拘束部品とを具備し、前記旋回スクロー
ルの旋回運動によって両ラップ間で形成された流体ポケ
ットに連通し該流体ポケットに関して対称な位置に貫設
された少なくとも一対の流体バイパス孔と、前記固定鏡
板内に前記バイパス孔を介して前記流体ポケットと連通
するように形成された一本のシリンダと、前記シリンダ
内で往復運動可能な一本のシャトル弁と、前記シャトル
弁の外周面の凹所と、前記バイパス孔及び吐出孔に連通
する流体ポケットに設けられたバイパス孔の少なくとも
一カ所を前記凹所を介して前記シリンダと前記圧縮機ハ
ウジングの吸入室とを連通させる連通孔と、前記シャト
ル弁の往復運動領域内で前記凹所に臨む位置に設けられ
た前記連通孔の前記シリンダ側の開口端と、前記固定鏡
板内に形成され前記シャトル弁を往復運動させるための
制御圧を制御する制御弁を収納した制御圧室と、前記制
御圧室に開口し前記制御弁に高圧を導く高圧通路と、前
記高圧通路の他端を吐出孔に開口することにより起動シ
ョックの軽減を簡単な通路構成で実現できる。
【0007】さらに、前記バイパス孔の一つを吐出孔の
側壁に形成し該バイパス孔と前記シリンダを前記固定鏡
板の外周端より一直線の貫通孔で連通させたり、前記シ
リンダと前記バイパス孔と前記高圧通路とを固定鏡板の
外周端より一直線の貫通で連通させることにより、起動
ショックの軽減と共に固定鏡板の加工性向上を図ること
ができる。
【0008】
【発明の実施の形態】請求項1に記載の発明は、シャト
ル弁によりバイパス孔を開閉させるための制御圧を制御
する制御弁に、吐出孔に開口した通路から高圧を導入す
るものである。この構成によれば、圧縮機の運転停止直
後この高圧は瞬時に低圧となるため、シャトル弁に作用
する制御圧も低圧となりシャトル弁はバイパス孔を開口
する状態となる。従って、圧縮機の最起動時には常に最
小能力で起動されるためショックの軽減を図ることがで
きる。また、制御圧室と吐出孔は近接しているため高圧
通路の構成が容易である。
【0009】請求項2と請求項3に記載の発明は、バイ
パス孔の一つを吐出孔の側壁に形成し、このバイパス孔
とシリンダを固定鏡板の外周端より一直線の貫通孔で連
通させたり、あるいはシリンダと吐出孔側壁に形成した
バイパス孔と吐出孔に開口し制御圧室に高圧を導く高圧
通路とを固定鏡板の外周端より一直線の貫通孔で連通さ
せたものである。この構成によれば、起動ショックの軽
減と共に、固定鏡板の個々の連通孔及び通路の加工を一
度に行うことができて加工性の向上も図ることができ
る。
【0010】
【実施例】以下本発明の実施例の基本構造について図1
を参照して説明する。
【0011】図1において、圧縮機ハウジング3はフロ
ントハウジング31とリアプレート35に分割されて構
成されていて、その内部に、固定鏡板1aと固定鏡板1
aに直立した渦巻状のラップ1bを有する固定スクロー
ル1と、旋回鏡板2aと旋回鏡板2aに直立した渦巻状
ラップ2bを有し、両ラップ1b,2bを互いに内側に
して固定スクロール1と噛み合った旋回スクロール2が
配置せられている。旋回機構部として、旋回スクロール
2の渦巻状のラップ2bと反対側の旋回鏡板2aの背面
に、円筒状のボス部2cを形成し、そのボス部2cに旋
回軸受け7を設けている。駆動軸9はフロントハウジン
グ31に取り付けられた主軸受け15を介して回転可能
に支持され、軸封装置17と副軸受け16を貫通してフ
ロントハウジング31の外側へ主軸部分9aを延出して
いる。この駆動軸9の旋回スクロール2側の端部の駆動
ピン9bは、旋回軸受け7に挿入された駆動伝達機構と
しての旋回ブッシュ8と連結していて、駆動軸9からの
駆動力を伝達させることにより旋回スクロール2に旋回
運動を与えている。旋回鏡板2aとフロントハウジング
31との間には、旋回鏡板2aと平行して旋回スクロー
ル2に掛かるスラスト力を軸方向に支える平板状のスラ
スト軸受け4と、旋回スクロール2の自転を拘束して旋
回のみをさせる自転拘束部品としての機能を有するオル
ダムリング5を駆動軸9に直角な一方向のみに運動を拘
束する回転拘束部品6が配置されている。
【0012】固定スクロール1の固定鏡板1aの外周部
分1eのシール溝1fに圧縮機ハウジング3内部を高圧
室11と低圧室12とに仕切るシール部材としてOリン
グ18が挿入されている。この固定スクロール1は固定
鏡板1a背面に備えられた締結穴1dと吐出口14を有
するリアプレート35とをボルト19で締結されること
により高圧室11を形成している。そして吸入口13を
有するフロントハウジング31内の前面端部32に回転
拘束部品6を固定させ、スラスト力によって旋回スクロ
ール2をスラスト軸受け4を介して回転拘束部品6に押
し当てている。そしてこのフロントハウジング31は固
定スクロール1の固定鏡板1aの外周近傍で、スラスト
隙間の調整用シム20を介在させてリアプレート35に
よって閉塞されている。
【0013】旋回スクロール2の旋回運動によって、冷
媒は圧縮機ハウジング3の外部よりフロントハウジング
31の吸入口13を通り内部の低圧室12に取り込ま
れ、固定スクロール1と旋回スクロール2の両ラップ1
b,2bの外周付近に導かれる。そして旋回スクロール
2の旋回運動によって両ラップ1b,2bの間で閉塞さ
れた流体ポケット10に吸入され、両ラップ1b,2b
の外周から中心に向かって容積を縮小させながら圧縮さ
れ、固定鏡板1aの吐出ガス穴1cを通して高圧室11
に吐き出される。吐出ガス穴1cには高圧室11側から
リード弁21が取り付けられ、吐出ガスの逆流を防止し
ている。
【0014】次に、容量制御機構の構造について図2,
図3を参照して説明する。固定鏡板1aには、同一圧縮
過程にある一対の流体ポケット50及び51に連通する
一対のバイパス孔50a,50b及び51a,51bが
貫設され、さらに圧縮過程が進んでこれらの一対の流体
ポケットが合わさって一つの流体ポケット52となる領
域に連通するバイパス孔52aが吐出孔の側壁に貫設さ
れている。これらのバイパス孔50a,50b,51
a,51b,52aを順次閉塞するシャトル弁60が固
定鏡板1a内に設けられたシリンダ61に往復運動が可
能なように挿入されている。シリンダ61の一端は固定
鏡板1aの外周部分1eに形成された切り欠き部1gに
開口しており、低圧室12と連通している。シャトル弁
60はスプリング62によって先端方向に押し付けられ
ており、スプリング62の一端はホルダー63と止め輪
64によって固定鏡板1a内に保持されている。シャト
ル弁60は2カ所の凹部60a,60bが設けられてい
る。凹部60aはシャトル弁60が先端方向に押し付け
られた状態の時に、バイパス孔51a,51bと連通し
ている位置に設けられ、同様に凹部60bはバイパス孔
52aと連通している位置に設けられている。さらに凹
部60aはシャトル弁60の内部を通して低圧室12に
連通させる連通孔66が穿孔されている。もう一方の凹
部60bは、固定鏡板1aに貫設された通路67と外周
部分1eに形成された切り欠き部1hを介して低圧室1
2と連通している。シリンダ61の先端には、スプリン
グ62の押し付け力に打ち勝ってシャトル弁60を作動
可能にするための制御圧力Pmを導入するための導入孔
68が穿孔されている。
【0015】一方、固定鏡板1a内には制御圧力Pmを
コントロールする圧力制御弁70が制御圧室71に組み
込まれ、ホルダー78と止め輪79によって保持されて
いる。制御圧室71には、制御圧力Pmを発生させるた
めの高圧Phを取り込む高圧通路72と流出孔73が穿
孔されており、流出孔73は固定鏡板1aの外周部分1
eに形成された切り欠き部1iを介して低圧室12と連
通している。また、高圧通路72は吐出孔1cと連通し
ている。この流出孔73は低圧信号としての吸入圧力P
sを取り込む通路も兼ねている。また、ベース信号とし
ての大気圧Paを取り込む連通孔74が固定鏡板1aの
背面に穿孔されており、Oリング75とリアプレート3
5に設けられた孔36を介して大気に開口している。
【0016】圧力制御弁70は高圧Phと吸入圧力Ps
の変化に応じて適正な制御圧力Pmを発生する。この制
御圧力Pmは固定鏡板1aの背面に形成された通路76
と前記導入孔68を通してシリンダ61に流入される。
通路76はリアプレート35とOリング77でシールさ
れている。
【0017】次に、容量制御機構の作動について図4,
図5を参照して説明する。シャトル弁60が最も上方
(シリンダ先端方向)に位置している時は、全てのバイ
パス孔は全開状態にあり最小容量運転となる。反対に、
シャトル弁60が最も下方(ホルダー側)に位置してい
る時は、全てのバイパス孔は全閉状態にあり最大容量運
転となる。図4に示すように、バイパス孔51a,51
bは最大圧縮容積Vmax の100%〜約60%の領域ま
での流体ポケットに連通しており、同様にバイパス孔5
0a,50bは100%〜約50%、バイパス孔52a
は約60%〜約0%の領域に連通している。これらのバ
イパス孔をシャトル弁によって開度を調整することによ
り、図5に示す制御容量Vc〜シャトル弁ストロークL
sの関係が得られる。図5において、縦軸の制御容量V
cは、圧縮機の最大閉込容積に対する制御時の閉込容積
の比率を%で表したものであり、横軸Ls=0〔mm〕
は、シャトル弁が最下方に位置している状態である。L
s=0〔mm〕からLs=7〔mm〕までは、バイパス
孔50a,51a,50b,51bが順次開口して、約
50%まで容量制御範囲をカバーする。Ls=7〔m
m〕以降は、バイパス孔52aが開口し、シャトル弁6
0が最下方(Ls=13〔mm〕)に達した時に約0%
容量運転となる。バイパス孔52aは、前述したよう
に、バイパス通路が独立しており、バイパスガスが下流
側のバイパス孔(50a,51a,50b,51b)に
逆流することがなく、制御効率を低下させずに容量制御
することが可能である。
【0018】次に、シャトル弁60の作動について下記
の記号を用いて説明する。 スプリング62のバネ定数:k スプリング62の初期たわみ:X0 シャトル弁60の最大ストローク量:X1 (=13〔m
m〕) シリンダ61の断面積:Sv とすると、シャトル弁60に作用する力として下記の関
係が得られる。
【0019】制御圧力Pmによってシャトル弁60を下
方に移動させる力Fpは、 Fp=(Pm−Ps)×Sv スプリング62によってシャトル弁60を上方に移動さ
せる力Fsは、 Fs=k×(X0 +X1 −Ls) 上式より、シャトル弁60が最下方にあるとき(Ls=
0)、シャトル弁60に作用しているバネ力Fs0は、 Fs0 =k×(X0 +X1 ) シャトル弁60が最上方にあるとき(Ls=X1 )、シ
ャトル弁60に作用しているバネ力Fs1 は、 Fs1 =k×X0 となる。
【0020】したがって、最大容量運転時においては、
Fp≧Fs0 でシャトル弁60は最下方に位置してお
り、最小容量運転時においては、Fp≦Fs1 でシャト
ル弁60は最上方に位置している。また、容量制御運転
時においては、Fp=Fsでシャトル弁60は中間位置
でバランスしている。
【0021】本発明の実施例である圧縮機における圧力
制御弁70の圧力特性(Pm〜Ps特性)は、例えば高
圧Phが15〔kgf/cm2 〕の時、図6に示される
ように設定されている。また、スプリング62の荷重特
性は、 FS0 /Sv=3.0〔kgf/cm2 〕 FS1 /Sv=0.5〔kgf/cm2 〕 となるように設定されている。
【0022】冷房負荷が高い時には吸入圧力Psが上昇
し、それに伴って制御圧力Pmも上昇する。図6におい
て、Ps≧1.8〔kgf/cm2 〕になると、 Pm−Ps≧3〔kgf/cm2 〕(=FS0 /Sv) すなわち、Fp≧Fs0 となり、シャトル弁60は最下
方まで押し下げられ最大容量運転となって冷房能力が増
大する。
【0023】逆に冷房負荷が低い時には吸入圧力Psが
下降し、それに伴って制御圧力Pmも下降する。Ps≦
1.3〔kgf/cm2 〕になると、Fp≦Fs1 とな
り、シャトル弁60は最上方まで押し上げられ最小容量
運転となって、冷房能力が低下する。1.8〔kgf/
cm2 〕<Ps<1.3〔kgf/cm2 〕では、制御
運転域となって、吸入圧力Psを冷房負荷に応じた最適
値に安定させるように制御機構が働く。
【0024】また、圧縮機の停止時は高圧Phが減少
し、それに伴って制御圧力Pmも減少してPm≒Psと
なり、Fp≒0〔kgf/cm2 〕となってシャトル弁
60は最上方へ押し上げられ、全てのバイパス孔は開口
状態となる。したがって、次の起動時は最小容量から運
転が開始されるため、起動ショックが緩和されてスムー
ズな立ち上がり効果が得られる。
【0025】
【発明の効果】上記実施例から明らかなように、請求項
1記載の発明によれば、バイパス孔を開閉するシャトル
弁の制御圧力となる高圧を吐出孔に開口した高圧通路よ
り導入するため、起動ショックの軽減を図ることができ
る。
【0026】また、請求項2記載の発明によれば、バイ
パス孔の一つを吐出孔の側壁に形成し、このバイパス孔
とシリンダとを結ぶ連通孔を固定鏡板の外周端より同時
加工できる構成とすることにより、固定鏡板の加工性の
向上が図れる。
【0027】さらに、請求項3記載の発明によれば、前
記高圧通路と前記バイパス孔とシリンダとを結ぶ連通孔
を固定鏡板の外周端より同時加工できる構成とすること
により、起動ショックの軽減とともに固定鏡板の加工性
に優れた圧縮機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す容量制御スクロール圧
縮機の断面図(一部透視図)
【図2】同一実施例の固定鏡板部分の断面図(一部透視
図)
【図3】同一実施例の圧縮室の横断面図(一部透視図)
【図4】同一実施例の旋回角度と閉込容積の関係を示す
特性線図
【図5】同一実施例のシャトル弁ストロークと制御容量
の関係を示す特性線図
【図6】同一実施例の圧力制御弁の圧力特性線図
【符号の説明】
1 固定スクロール 1a 固定鏡板 1b 固定スクロールの渦巻状のラップ 1c 吐出孔 1d 締結穴 1e 固定鏡板外周部分 1f シール溝 1g,1h,1i 固定鏡板外周切り欠き溝 2 旋回スクロール 2a 旋回鏡板 2b 旋回スクロールの渦巻状のラップ 2c ボス部 3 圧縮機ハウジング 4 スラスト軸受け 5 オルダムリング 6 回転拘束部品 7 旋回軸受け 8 旋回ブッシュ 9 駆動軸 9a 主軸部分 9b 駆動ピン 10,50,51,52 流体ポケット 11 高圧室 12 低圧室 13 吸入口 14 吐出口 15 主軸受け 16 副軸受け 17 軸封装置 18,75,77 Oリング 19 ボルト 20 シム 21 吐出弁 31 フロントハウジング 32 前面端部 35 リアプレート 36 穴 50a,50b,51a,51b,52a バイパス孔 60 シャトル弁 60a,60b 凹所 61 シリンダ 62 スプリング 63,78 ホルダー 64,79 止め輪 66,74 連通孔 67,76 通路 68 導入孔 70 圧力制御弁 71 制御圧室 72 高圧通路 73 流出孔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 大輔 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機ハウジングの内部に、固定鏡板及
    びこの固定鏡板に直立した渦巻状のラップを有する固定
    スクロールと、旋回鏡板及びこの旋回鏡板に直立した渦
    巻状のラップを有し、ラップを互いに内側にして前記固
    定スクロールと噛み合って配置せられた旋回スクロール
    と、前記旋回スクロールの渦巻状のラップと反対側の旋
    回鏡板背面に形成した旋回機構部と、前記圧縮機ハウジ
    ングに主軸受けを介して回転可能に支持され軸封装置と
    副軸受けを貫通して該圧縮機ハウジングの外側へ主軸部
    分を延出した駆動軸と、前記駆動軸からの駆動力を前記
    旋回機構部に伝達する駆動伝達機構と、前記旋回スクロ
    ールの自転を拘束して旋回させる自転拘束部品と、前記
    自転拘束部品に近接して該自転拘束部品を前記駆動軸に
    直角な一方向に運動を拘束する回転拘束部品と、前記旋
    回スクロールの旋回運動によって両ラップ間で形成され
    た流体ポケットに連通し該流体ポケットに関して対称な
    位置に貫設された少なくとも一対の流体バイパス孔と、
    前記固定鏡板内に前記バイパス孔を介して前記流体ポケ
    ットと連通するように形成された一本のシリンダと、前
    記シリンダ内で往復運動可能な一本のシャトル弁と、前
    記固定鏡板内に形成され前記シャトル弁を往復運動させ
    るための制御圧を制御する制御弁を収納した制御圧室
    と、前記制御圧室に開口し前記制御弁に高圧を導く高圧
    通路と、前記高圧通路の他端を吐出孔に開口したことを
    特徴とする容量制御スクロール圧縮機。
  2. 【請求項2】 前記バイパス孔の一つを吐出孔の側壁に
    形成し、該バイパス孔と前記シリンダを前記固定鏡板の
    外周端より一直線の貫通孔で連通させたことを特徴とす
    る請求項1記載の容量制御スクロール圧縮機。
  3. 【請求項3】 前記シリンダと前記バイパス孔と前記高
    圧通路とを連通させる連通孔を、固定鏡板の外周端より
    一直線の貫通孔で連通させたことを特徴とする請求項1
    記載の容量制御スクロール圧縮機。
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