JPS6267288A - 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〕 本発明は可変容量機構を備えたスクロール型圧縮機に関
するものである。

〔従来の技術〕

スクロール型圧縮機は、固定のスクロール部材に設けた
渦巻き状のスクロール歯部と可動のスクロール部材に設
けた補完的な渦巻き状のスクロール歯部とを噛み合せて
、これらのスクロール歯部間に圧縮作動空間を形成し、
可動のスクロール部材を駆動することによって圧縮作動
空間を縮小させながら圧縮作用を行わせるものである。

圧縮容量を増加させる目的で、特開昭５７−１７１００
２号公報や特開昭５７−２０３８０１号公報は、可動ス
クロール部材の両端面側にスクロール歯部を設けたスク
ロール型圧縮機を開示している。しかしながら、これら
の先行技術では、可動スクロール部材に対し軸方向に作
用する力を受ける軸受を可動スクロール部材の外周部に
形成しているので、その外径寸法を小さくすることがで
きないという問題があった。

本願の先願である特願昭５９−２７６８９６は、可動ス
クロール部材の両側に条数の異なるスクロール歯部を設
けて、両側に作動室を設けこの両側の作動室を連通孔に
より連結し、比較的小型で８容￥のスクロール型圧縮機
を開示した。この圧縮機ではさらに、可動スクロール部
材のスラスト力を受ける軸受をスクロール歯部の内側に
形成し、圧縮機外形を小さくするのに成功した。圧縮機
の外形寸法を小さくすることはその応用において大きな
利点がある。例えば、自動車の空調装置の冷媒圧縮機と
して使用される場合、外形寸法が小さく且つ高容量であ
ることは非常に有用である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

空調装置の冷媒圧縮機に対してはさらに、容量制御の可
能なものが求められている。従来、レシプロ型やヘーン
型圧縮機ではＩｊ］変容量機構が設けられているが、ス
クロール型圧縮機では可変容量機構がなかった。本発明
は可変容量機構を備えたスクロール型圧縮機を提供する
ことを目的とするものである。

〔問題点を解決するだめの手段〕

本発明によるスクロール型圧縮機は、ハウジングと、ハ
ウジング内に軸線方向に間隔をあけて配置され且つ相互
に対向する方向に隆起した条数の異る渦巻き状スクロー
ル歯部を有するフロント及びリヤ固定スクロール部材と
、これらのフロント及びリヤ固定部材の間に配置され且
つ前記両同定スクロール部材の渦巻き状歯部とそれぞれ
に協働して圧縮仕事をなすためにその両端面から隆起し
た渦巻き状スクロール山部を有する可動スクロール部材
と、このｌＪ動ススクロール部材ための駆動１段とを具
備し、それによって可動スクロール部材の両側にそれぞ
れ作動室を形成するとともに、一方側の作動室の圧縮作
動空間を他方側の作動室の圧縮作動空間に連通すべく可
動スクロール部材を貫通して連通孔を設け、この連通孔
にベント孔を連結し、このベント孔を選択的に開放又は
閉鎖する手段を設けたことを特徴とする。

〔作　用〕

前記ベント孔が閉じられているときには、流体の吸入は
フロントとリアの作動室でおこなわれフロント作動室の
吸入流体は途中から、連通孔を通りリア作動室へ送られ
、両側より吸入された流体はリア作動室より吐出される
。従って、このときに高容量が実現される。前記ベント
孔を開放することによって前記連通孔が吸入空間に連結
され、少くともフロント作動室の吸入流体はリア作動室
に送られず、第２段目の残りの圧縮作動空間でのみ圧縮
作用が行われる。このときに低容量が実現される。

〔実施例〕

第１図において、本発明によるスクロール型圧縮機のハ
ウジングは軸線方向に連結されたフロントハウジング１
０とリヤハウジング１２とからなり、これら間にフロン
ト固定スクロール部材１４がボルト１６により固定され
ている。リヤハウジング１２内にはリヤ固定スクロール
部材１８が挿入され、ボルト２０によりリヤハウジング
１２に固定される。ハウジング内にはさらにフロント及
びリヤ固定スクロール部材１４　、１８間に、可動スク
ロール部材２２が挿入されている。これら３個のスクロ
ール部材１４　、１８　、２２はそれぞれハウジング内
を横断方向に延びる平板状の基部１４ａ、　１８ａ、２
２ａを備え、且つ、これらの基部からハウジングの軸線
方向に隆起したスクロール歯部を備えている。

即ち、フロント固定スクロール部材１４のスクロール歯
部１４ｂは中間の可動スクロール部材２２に向かって形
成され、リヤ固定スクロール部材１８のスクロール歯部
１８ｂも中間の可動スクロール部材２２に向かって形成
される。そして、中間の可動スクロール部材２２の基部
２２ａの前及び後端面から、スクロール歯部２２ｆ　、
　２２ｒが形成されている。

後でさらに説明されるが、フロント固定スフロール部材
１４のスクロール歯部１４ｂと中間の可動スクロール部
材２２の前側のスクロール歯部２２ｆが噛合ってフロン
ト作動室を形成し、リヤ固定スクロール部材１８のスク
ロール歯部１８ｂと可動スクロール部材２２の後側のス
クロール部材２２ｒが噛合ってリア作動室を形成する。

フロントハウジング１０及びフロント固定スクロール部
材１４の中央をそれぞれ軸線方向に貫通して穴が形成さ
れ、これらの穴にはそれぞれ軸受２４　、２６が取付け
られていて、外部の動力源に連結されるドライブシャフ
ト２８が支承される。このドライブシャフト２８は軸受
２６を突出し、その先端部２８ａは軸受２４　、２６で
支承された根元部分から偏心して形成されており、従っ
て、先端部２８ａはドライブシャフト２８の回転に従っ
て偏心量に応じた半径の円軌道を描いて運動する。ドラ
イブシャフト２８にはバランスウェイト２９が取付けら
れる。一方、可動スクロール部材２２の前面側には、基
部２２ａの中央部から突出するボス部２２ｂが形成され
ている。

ドライブシャフト２８の先端部２８ａはニードル軸受３
０を介して可動スクロール部材２２のボス部２２ｂに嵌
合される。従って、可動スクロール部材２２はドライブ
シャフト２８の先端部とともに前述した円軌道を描いて
運動する。さらに、可動スクロール部材２２の基部２２
ａの前面のスクロール歯部２２ｆより内方には、複数の
円形溝２２Ｃが形成され、これに対面するフロント固定
スクロール部材１４にも、前記円形溝２２ｃに対向する
位置に同一形状の円形溝１４Ｃが複数個形成される。こ
れらの複数の円形溝２２ｃ、１４ｃには複数の鋼球３２
が配置され、可動スクロール部材２２にその後面側から
前面側に軸線方向に加わる力を受けるスラスト軸受を形
成するとともに、可動スクロール部材　　　　　２２の
ハウジングに対する自転を防止している。

従って、可動スクロール部材２２は前述したようにドラ
イブシャフト２８の先端部２８ａとともに円軌道を描い
て公転するが、自転しないのでその姿勢即ち角度位置は
一定である。

フロントハウジング１０とフロント固定スクロール部材
１４によって形成される空間３４ば、この圧縮機を含む
冷凍サイクルの蒸発器（図示せず）に連結されるための
冷媒ガスの吸入口（図示せず）を備えている。この空間
をシールするために、シール３３が設けられる。この吸
入空間３４は、フロント固定スクロール部材１４の周辺
部を貫通して形成されたボート３６を介して、フロント
及びリヤ固定スクロール部材１４　、１８のそれぞれの
基部１４ａ、１８ａ間で各スクロール歯部１４ｂ、２２
ｆ、２２ｒ、１８ｂの最外周端を取囲む吸入室３８に通
じている。この吸入室３８ば可動スクロール部材２２の
前側及び後側にそれぞれ形成されるフロント及びリア作
動室に共通である。一方、吐出室４０ばリヤ固定スクロ
ール部材１８とリヤハウジング１２との間でほぼ中央部
に設けられた環杖壁４０ａにより囲まれた空間として形
成され、この吐出室４０はリヤ固定スクロール部材１８
の基部１８ａのほぼ中央部を貫通する吐出ポート１８ｐ
により可動スクロール部材２２の後側に形成されたリア
作動室の中央部の高圧空間に連通し、さらに排出ボート
１２ａにより冷凍サイクルの凝縮器（図示せず）に連結
される。吐出ポート１８ｐには、吐出弁４１ａ及び弁押
え４１ｂが配される。さらに、フロント及びリア作動室
を連結するために、可動スクロール部材２２の基部２２
ａを貫通してその両端面間を延びる２つの連通孔４２　
、４４が形成されている。次に、第２図から第７図を参
照して、スクロール歯部１４ｂ、２２ｆ。

２２ｒ、　１８ｂ及び連通孔４２　、４４の詳細につい
て説明する。

第２図から第５図は第１図の線■−■に沿って見た断面
図であり、ドライブシャフト２８が９０度ずつ回転した
ときの可動スクロール部材２２のフロント固定スクロー
ル部材１４に対する関係を示すものである。又、第６図
及び第７図は第１図の線Ｖｌ　−Ｖｌに沿って見た断面
図で、第７図は第６図に対し１′ライブシヤフト２８が
１８０度回転した状態を示すものである。第２図から第
５図はフロント作動室を示しており、可動スクロール部
材２２のスクロール歯部２２ｆは渦巻き状に１条、即ち
ほぼ３６０度の範囲だけ設けられているのが分る。

そして可動スクロール部材２２の姿勢は、例えばその外
端部２２ｅ及び内端部２２ｉが図面でそれぞれ下端及び
ト端にあるように一定であるのが分る。

フロント固定スクロール部材１４のスクロール山部１４
ｂも同様に渦巻き状に形成されているが、これはほぼ１
条崖だけ延びる。即ち、その外端は可動スクロール歯部
２２ｆの外端２２ｅとは山径方向に対向する位置にあり
、その内端は可動スクロール歯部２２ｆの内端を閉じ込
めるようになっている。

従って、可動スクロール歯部２２ｆの内面側及び外面側
にそれぞれ圧縮作動空間となる閉じ込め空間４６　、４
８が形成される。これらの閉じ込め空間４６゜４８はド
ライブシャフト２８の回転につれて小さくなり、流体を
圧縮する。

前述した連通孔４２　、４４は可動スクロール歯部２２
ｆの内端部２２ｉの近く　（圧縮作動空間の終端部近く
）でその内壁及び外壁に隣接するような（−７置で基部
２２ａを貫通して形成されたものである。第６図及び第
７図に示されるように、リア作動室は３条の渦巻きによ
り形成され、同様に可動スクロ−ル山部２２ｒの内側及
び外側にそれぞれｎ縮作動空間となる閉し込め空間５０
　、５２が条数に応して形成される。前述した連通孔４
２　、４４はリア作動室に対してはスクロール山部２２
ｒの渦巻き途中、外端部から約１条分くらいの部位の内
外側に開ｎする。

従ってフロント作動室及びリア１１動室より吸入される
冷媒ガスは途中からリア作動室に合流し、以鋒リア作動
室にて圧縮されるものである。

第１図に戻って、可動スクロール部材２２の゛■ゞ板状
基部２２ａには、前述した連通孔４２　、４．１と交差
してシリンダ５４が形成される。ンリンダ５４の外端は
吸入室３８に開口し７、従ってヘント孔の機能を有する
。その内端部はポーＬ　５６　、５Ｂに、ｔり制御圧力
室６０に通し、ている。ポート５６は可動スクロール部
材２２の基部２２ａ内を通ってリヤ固定スクロール部材
１８との接触面まご延び、ポート５８は同接触面からリ
ヤ固定スクロール部材１８を通って延びる。可動スクロ
ール部材２２がリヤ固定スフ［１−小部材に対して相対
的に連動する間にこわらのポート５６　、５８が惰実に
連通ずるようにするために、ポート５Ｂの開口部５８ａ
は座くりにより広げられている。この接触面にはシール
を配置することができる。

シリンダ５４にはスプール６２が挿入されており、シリ
ンダ５４の外側開口部付近にはストッパ６４が固定され
、ストッパ６４とスプール６２との間にはスプリング６
６が配置される。第８図はスプール６２、ストッパ６４
、スプリング６６を詳細に示したものである。スプール
６２及びストッパ６４は長円形状の断面を有し、従って
、これらを挿入すべきシリンダ５４も同様に長円形の断
面を有する。スプール６２はその長手方向に２つの部分
に区画され、その先端側の部分には、前述した連通孔４
２　、４４に対応した２つの孔６８　、７０が設けられ
る。残りの部分７２は偏平に切欠かれている。ストッパ
６４には穴７４が設けられている。

制御圧力室６０からシリンダ５４内のスプール６２の背
後に供給される作動圧力を制御することにより、スプー
ル６２の位置を、孔６８　、７０が連通孔４２　、４４
と一致する位Ｗ（第１図）、切欠部７２が連通孔４２　
、４４と一致する位置（第１０図）、並びにスプール６
２が連通孔４２　、４４を通りすぎた位置（第１１図）
に制御することができる。

第９図は制御圧力室６０の作動圧力を調整するためのブ
ロック図である。制御圧力室６０は電磁弁７６を介して
吐出室４０の高圧を導入することができるようになって
おり、さらに絞り７８を介して吸入室３８の低圧を導入
することができるようになっている。電磁弁７６は空調
装置の負荷等に応じて作用する電気制御装置の下で通電
制御され、電磁弁７６が第９図に示す位置にあるときに
吐出室４０から制御圧力室６０に高圧が導入される。従
って、このときには圧縮機は第１図に示すような状態に
なり、連通孔４２　、４４はスプール６２の孔６８　、
７０と一致し、シリンダ５４の下端部分（ベント孔）は
連通孔４２　、４４に対して閉鎖される。

従って、このときには、圧縮機はフロント作動室及びリ
ア作動室をフルに利用した１００％の容量状態になる。

尚この状態での容量は第２図及び第６図中、閉じ込め空
間４６　、４８と閉じ込め空間５０　、５２の和の容量
である。

電磁弁７６を切換えると制御圧力室６０には吐出室４０
の高圧の導入がなくなり、絞りを介した吸入室３８の低
圧が導入される。電磁弁７６はこれらの全開位置と全閉
位置を維持する他に、デユーティ制御として知られるよ
うに短時間のサイクルで全開と全開の位置を繰返すこと
ができ、それによって吐出室４０の高圧と吸入室３８の
低圧との間の中間圧を作り出すことができる。この中間
圧において、圧縮機は第１０図に示すような状態になり
、スプール６２の切欠部７２（第８図）が連通孔４２　
、４４と交差する位置に来る。ここで、切欠部７２の切
欠面が連通孔４２　、４４に対して開かれ、フロント作
動室の閉じ込め空間４６　、４８は連通孔４２゜４４、
スプール切欠部７２並びにシリンダ５４及びストッパ６
６０穴７２を介して吸入室３８に連通されることになり
、フロント作動室の作用は実質的になくなる。切欠部７
２の背後側の実体部はリア作動室への開口を遮断し、リ
ア作動室の圧縮作用はフロント作動室及び連通孔４２　
、４４がないかのような単一ステージとして行われるこ
とになる。

従って、前記１００％の容量に対して、例えば６０％に
低下した容量が実現される。尚この状態での容量は第６
図中、閉じ込め空間５０　、５２の容量である。

この実施例においては前述したように、制御圧力室６０
にはさらに吸入室３８の低圧が導入される。この場合に
は、スプール６２はスプリング６６のばね力によって連
通孔４２　、４４を通りすぎた位置へもたらされ（第１
１図）、連通孔４２　、４４は可動スクロール部材２２
の基部２２ａの両端面間を再び連通させることになるが
、この場合には連通孔４２　、４４はシリンダ５４の外
端部及びストッパ６４の穴７２を介して吸入室３８に通
じている（ヘント孔が完全に開放された）ために、フロ
ント作動室の作用が行われなくなるばかりでなく、リア
作動室においても圧縮容量が低減される。即ち、第６図
及び第７図に示されるように、連通孔４２　、４４はリ
ア作動室に対してはスクロール歯部２２ｒの渦巻き途中
、外端部から約１条分くらいの部位の内外側に開口して
おり、且つ連通孔４２　、４４が、シリンダ５４を介し
て吸入室３８にベントしているので、リア作動室におい
ては連通孔４２　、４４の開口部より外側においては圧
縮作用は行われず、連通孔４２，４４の開口部より内側
の閉じ込め空間によってのみ圧縮作用が行われることに
なる。従ってこのときには、前記１００％の容量に対し
て、例えば４０％に低下した容量が実現される。面この
状態での容量は第６図中、閉じ込め空間５０ａと第７図
中、閉じ込め空間５２ａの和の容量となる。

第１２図は制御圧力室６０の圧力を調整するための別の
例のブロック図であり、この例においては第９図の電磁
弁７６の代りに、冷房負荷に応じて圧縮機の吸入圧力が
変化することを利用した圧力制御弁８２を使用している
。

圧力制御弁８２の本体内には２段の径をもつシリンダ８
４が形成され、このシリンダ８４内には同様に２段の径
をもつスプール８６が摺動自在に挿入されている。シリ
ンダ８４の小径部８５にはスプール８６の小径部８８が
挿入され、その先端にボール９０が固定されている。ス
プール８６とストッパ９２との間にスプリング９４が挿
入され、スプール８６を先端側に付勢している。シリン
ダ８４にはスプール８６の大径部先端側にボート９６が
連結され、このボート９６が吸入室３８に連結される。

シリンダ８４の小径部８５にはボール９０によって閉鎖
されることのできるボート９８が連結され、このボート
９８ば制御圧力室６０に連結されるとともにボート１０
０及び絞り１０２を介して吸入室３８に連結される。さ
らに、シリンダ８４の小径部８５にはスプール８６の小
径部８８先端側にボート１０４が連結され、このボート
１０４は吐出室４０に連結される。

第１２図の例の作動について説明する。制御を行う冷房
負荷に応じた吸入圧力をＰｓ　　（ｋｇ／ｃｊ、ａｂｓ
）とする。圧縮機の運転開始時には冷房負荷が大きいた
め、圧縮機の吸入室３８内の吸入圧力はＰ、よりも大で
ある。この圧力はボート９６からスプール８６に作用し
ており、スプリング９４の力に打ち克ってスプール８６
を第１２図で右方に移動する。これにともなって、ボー
ル９０がボート９８の開口部の弁座から離れ、その結果
、ボート９８とポート９０が連通することになる。その
ために制御圧力室６０１には吐出室４０の高圧が導入さ
れることになる。これは第１図の例で説明したように圧
縮機の容量１００％を実現する。

更に運転を続行すると、冷房負荷が減少していき、吸入
室３８の圧力がＰ、に達し、さらにＰｓ以下になる。す
ると、スプリング９４のばね力がスプール８６に作用す
る吸入圧力による力よりも大きくなり、スプール８６ば
左方に移動する。よって、ポール９０がその弁座に着座
してポート９８とボート１０４の連通を遮断し、制御圧
力室６０には絞り１０２を介して吸入圧力が導入される
ことになる。従って、圧縮機は第１０図に示した状態を
介して第１１図に示した状態になり、容量を低下した状
態になる。容量を低下した運転を続行すると、やがて冷
房負荷が大きくなり、吸入室３８の吸入圧力がＰ、より
も大きくなるであろう。

すると、再びスプール８６が右方に移動して、制御圧力
室６０に吐出室４０の高圧が導入される。

これらの動作を繰返すことにより、吸入室３８の吸入圧
力は目標とする値Ｐ３付近に維持されることになり、冷
房負荷に応じた圧縮機の容量調整を行うことができる。

第１３図から第１５図は本発明によるスクロ−ル型圧縮
機の第２実施例を示すものである。全体的な構成は第１
実施例と同様であり、可動スクロール部材２２の基部２
２ａを貫通する連通孔４２　、４４と交差するシリンダ
５４に挿入されたスプールが第１実施例と異っているも
のである。スプール１６２は第１４図に示されるように
円筒体として形成され、従って、これを挿入すべきシリ
ンダ５４も円筒形に形成される。スプール１６２の外周
には、連通孔４２　、４４の間隅に合せて２つの環状１
１６８，１７２が形成されている。又、ストッパ１６４
も円筒形であり、穴１７４をもっている。従って、シリ
ンダ５４に高圧を導入したときに、第１３図に示Ｊよう
に、スプール１６２の環状溝１６８．１７０がそれぞれ
連通孔４２　、４４に一致し、第１図を参照して説明し
たのと同様に１００％の容量が実現される。又、シリン
ダ５４に低圧を導入したときには、第１５図に示すよう
に、スプール１６２が連通孔４２　、４４を通りすぎた
位置になり、第１１図を参照して説明したのと同様に約
４０％の容量が実現される。スプール１６２に、第８図
のスプール６２の切欠部７２と同様の切欠部を設けてさ
らに第１０図で説明したような中間の容量を実現するこ
ともできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明により容量可変のスクロー
ル型圧縮機が得られた。

【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実施例
の断面図、第２図は第１図の線ｎ−ｎに沿って見た断面
図、第３図から第５図はそれぞれ別の作動状態にある第
２図と同様の断面図、第６図は第１図の線■−■に沿っ
て見た断面図、第７図は別の作動状態にある第６図と同
様の断面図、第８図は第１図のスプールとスプリングと
ストッパの拡大分解斜視図、第９図は圧力制御ブロック
図、第１０図及び第１１図はそれぞれ別の作動状態にあ
る第１図の部分図、第１２図は第９図の変化例を示す圧
力制御ブロック図、第１３図は第２実施例の第１図に対
応する部分図、第１４１１？１は第１３図のスプールと
スプリングとストッパの拡大分解斜視図、第１５図は別
の作動状態にある第１３図と同様の図である。 １０　、１２・・・ハウジング、 １４・・・フロント固定スクロール部材、１８・・・リ
ヤ固定スクロール部材、 ２２・・・可動スクロール部材、 １４ｂ、１８ｂ、２２ｆ、２２ｒ　−スクロール歯部、
４２　、４４・・・連通孔、　　　　　　５４・・・シ
リンダ、６２・・・スプール。 第２図 第３図 第６図 、５８゜ 第７図 ′７４ 第８図 第９図 第１１図 第１２図 第１４図 ４８　１４ｔ）　　４４　１ｂ４　　１ｂｂ’）ｉ第１
５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ハウジングと、ハウジング内に軸線方向に間隔をあけ
   て配置され且つ相互に対向する方向に隆起した条数の異
   る渦巻き状スクロール歯部を有するフロント及びリヤ固
   定スクロール部材と、これらのフロント及びリヤ固定ス
   クロール部材の間に配置され且つ前記両固定スクロール
   部材の渦巻き状スクロール歯部とそれぞれに協働して圧
   縮仕事をなすためにその両端面から隆起した渦巻き状ス
   クロール歯部を有する可動スクロール部材と、この可動
   スクロール部材のための駆動手段とを具備し、それによ
   って可動スクロール部材の両側にそれぞれ圧縮ステージ
   を形成するとともに、一方側の圧縮ステージの圧縮作動
   空間を他方側の圧縮ステージの圧縮作動空間に連通すべ
   く前記可動スクロール部材を貫通して連通孔を設け、該
   連通孔にベント孔を連結し、該ベント孔を選択的に開放
   又は閉鎖する手段を設けたことを特徴とするスクロール
   型圧縮機。