JP2001032787A - 可変容量スクロール型圧縮機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 エンジン負荷の変動に対して迅速に吐出容量
を所定容量に変化させることができる圧縮機を提供す
る。 【解決手段】 コイルスプリング１１８ｆの弾性力Ｆｓ
と吐出圧Ｐｄを減圧調整した制御圧Ｐｃとの釣り合いに
よりスプール１１６を可動させる。これにより、弾性力
Ｆｓを制御圧Ｐｃ（吸入圧Ｐｓ）の最大圧力による力よ
り大きくしておけば、サイクルの熱負荷の影響を受けず
にスプール１１６を可動させることができ、エンジン５
００の負荷の変動に対して迅速に吐出容量を減少変化さ
せることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可変容量スクロー
ル型圧縮機に関するもので、車両用冷凍サイクルの圧縮
機に適用して有効である。

【０００２】

【従来の技術】冷凍サイクル用の可変容量スクロール型
圧縮機として、例えば特開平９−２９６７８７号公報に
記載の発明では、コイルバネの弾性力と吸入圧との力の
釣り合いにより、圧縮行程中の作動室と吸入側とを連通
させるバイパス孔を開閉するスプール弁を開閉作動させ
ている。

【０００３】しかし、上記公報に記載の発明では、コイ
ルバネの弾性力と吸入圧との力の釣り合いによりバイパ
ス孔を開閉するので、冷凍サイクルの熱負荷（蒸発器内
圧力）に応じてバイパス孔が開閉することとなる。

【０００４】ところで、車両用冷凍サイクルの圧縮機
は、走行用エンジン（以下、エンジンと略す。）から動
力を得て稼働するので、登坂時や加速時等のエンジンの
負荷が大きいときには、圧縮機の吐出容量を減少させる
等してエンジンの負荷を軽減することが加速性能及び燃
料消費率（車両燃費）の向上を図る上で望ましい。

【０００５】これに対して、上記公報に記載の発明で
は、コイルバネの弾性力と吸入圧との力の釣り合いによ
り、圧縮行程中の作動室と吸入側とを連通させるバイパ
ス孔を開閉するので、エンジンの負荷に応じて吐出容量
を変化させることができず、エンジンの適正制御ができ
ないため、加速性能及び車両燃費の向上を図ることが事
実上できない。

【０００６】そして、このような要望に対して、例えば
特開平２−２４９７１７号公報に記載の可変容量斜板型
圧縮機では、斜板室内の圧力をエンジン負荷に基づいて
制御することにより、斜板の傾斜角を変化させて吐出容
量を変化させている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、発明者等
は、特開平２−２４９７１７号公報に記載の発明のごと
く、エンジン負荷に応じて斜板室内の圧力を制御したと
ころ、エンジン負荷の変動に対し迅速に傾斜角（吐出容
量）が変化しなく、車両燃費を十分に向上させることが
できなかった。

【０００８】そこで、エンジン負荷の変動に対し迅速に
傾斜角（吐出容量）が変化しない原因を調査したとこ
ろ、以下の点が判明した。

【０００９】すなわち、特開平２−２４９７１７号公報
に記載の発明では、圧縮反力と斜板室内の圧力との釣り
合いにより斜板の傾斜角を制御しているが、圧縮反力は
吐出圧に連動して変化するものであり、また、斜板室内
の圧力は、吸入圧及び吐出圧を電磁弁等の弁手段にて調
節して斜板室に導入することにより制御している。

【００１０】ここで、吸入圧及び吐出圧の両圧力は、冷
凍サイクルの熱負荷により変動するものであるので、エ
ンジン負荷に応じて弁手段を制御しても、実際に斜板に
作用する力（圧縮反力及び斜板室内の圧力）は、冷凍サ
イクルの熱負荷の影響を強く受ける。したがって、エン
ジン負荷に応じて弁手段を制御しても、エンジン負荷の
変動に対して迅速に傾斜角（吐出容量）を変化させるこ
とができない。

【００１１】また、吐出容量を最大容量と最小容量との
２段に分けて制御する程度では、加速性能の向上を図る
ことができるものの、吐出冷媒流量が減少するので、冷
凍能力が低下してしまう。

【００１２】本発明は、上記点に鑑み、例えばエンジン
負荷の変動に対して迅速に吐出容量を変化させる等、使
用状況に応じて必要な吐出容量に制御することができる
圧縮機を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１、２に記載の発明では、弁体
（１１６）のうち、その可動方向の一端側に弾性力を作
用させる弾性手段（１１８ｆ、１２２）と、圧縮機構
（Ｃｐ）の吐出圧を減圧調整し、その減圧調整した調整
圧力を弁体（１１６）のうち可動方向の他端側に作用さ
せる圧力調整手段（１１８、１２３、１２９）とを備え
ることを特徴とする。

【００１４】これにより、本発明では、弾性力と調整圧
力との釣り合いにより弁体（１１６）を可動させること
となるので、弾性力を十分に大きくしておけば、サイク
ルの熱負荷の影響を受けずに弁体（１１６）を可動させ
ることができる。

【００１５】したがって、加速時や登坂時等のエンジン
の負荷が大きいときに、可変容量スクロール型圧縮機の
吐出容量を減少させるように圧力調整手段（１１８、１
２３、１２９）を作動させれば、エンジンの負荷の変動
に対して迅速に吐出容量を減少変化させることが可能と
なる。延いては、車両燃費を十分に向上させつつ、過度
に吐出容量が低下してしまうことを防止することが可能
となる。

【００１６】なお、本発明では、圧縮行程中の作動室
（Ｖｃ）のうち少なくとも２種類の状態の作動室（Ｖ
ｃ）と吸入側とを連通させる複数個のバイパス孔（１１
４）を有しているので、吐出容量を少なくとも、最小容
量、中間容量及び最大容量の２つの状態に変化させるこ
とができる。

【００１７】請求項２に記載の発明では、弁体（１１
６）の可動方向一端側には、弾性力に加えて圧縮機構
（Ｃｐ）の吸入圧が作用しており、さらに、圧力調整手
段（１１８）は、調整圧力が前記吸入圧と所定の圧力差
を有するように減圧調整することが可能であることを特
徴とする。

【００１８】これにより、さらに、吸入圧の変動すなわ
ちサイクルの熱負荷に影響されることなく、圧力調整手
段（１１８）の作動に対して応答性良く、弁体（１１
６）を稼働させることが可能となる。

【００１９】請求項３に記載の発明では、車両走行用駆
動源（５００）から駆動力を得て稼働する請求項１又は
２に記載の可変容量スクロール型圧縮機（１００）と、
車両走行用駆動源（５００）の駆動負荷を検出する駆動
負荷検出手段（６００）と、駆動負荷検出手段（６０
０）により検出された駆動負荷が所定負荷以上となった
ときに、圧力調整手段（１１８、１２３、１２９）を作
動させて可変容量スクロール型圧縮機（１００）の吐出
容量を縮小させる制御手段（７００）とを備えることを
特徴とする。

【００２０】これにより、加速性能及び車両燃費を十分
に向上させつつ、例えば最小容量運転として加速性能の
向上を図ったり、中間容量運転として燃費と空調能力の
両立を図る等の使用勝手に合わせた吐出容量の選択をす
ることができる。

【００２１】請求項４に記載の発明では、弁体（１１
６）のうち、その可動方向の一端側に弾性力を作用させ
る弾性手段（１２２）と、弁体（１１６）のうち可動方
向の他端側に、圧縮機構（Ｃｐ）の吐出圧及び圧縮機構
（Ｃｐ）の吸入圧を切り替えて作用させる第１圧力調整
手段（１２３）と、弁体（１１６）の可動方向他端側に
おいて、弁体（１１６）の可動方向と平行な方向に変位
可能に配設され、弁体（１１６）の可動範囲を規制する
ストッパ（１２０）と、ストッパ（１２０）のうち弁体
（１１６）と反対側に、吐出圧及び前記吸入圧を切り替
えて作用させる第２圧力調整手段（１２９）とを備える
ことを特徴とする。

【００２２】これにより、請求項１に記載の発明と同様
に、エンジンの負荷の変動に対して迅速に吐出容量を減
少変化させることが可能となる。

【００２３】請求項５に記載の発明では、弁体（１１
６）のうち、その可動方向の一端側に弾性力を作用させ
る弾性手段（１２２）と、弁体（１１６）のうち可動方
向の他端側に、圧縮機構（Ｃｐ）の吐出圧及び圧縮機構
（Ｃｐ）の吸入圧を切り替えて作用させる第１圧力調整
手段（１２３）と、弁体（１１６）の可動方向他端側に
おいて、弁体（１１６）の可動方向と平行な方向に変位
可能に配設され、前記弁体（１１６）の可動範囲を規制
するストッパ（１２０）と、ストッパ（１２０）のうち
弁体（１１６）と反対側に、前記吐出圧及び前記吸入圧
を切り替えて作用させる第２圧力調整手段（１２９）と
を備え、第１圧力調整手段（１２３）に圧力を導く第１
通路（１２６、１２７）と、第２圧力調整手段（１２
９）に圧力を導く第２通路（１３２、１３３）とが、ガ
スケット（１５０）にて区画された状態で略平行に設け
られていることを特徴とする。

【００２４】これにより、第１、２通路（１２６、１２
７、１３２、１３３）が可変容量型スクロール圧縮機の
軸方向に対して直列に並ぶこととなるので、吐出室（１
０７）の容積が小さくなってしまうことを防止できる。
したがって、圧力脈動を十分に平滑化しつつ、請求項４
に記載の発明と同様に、加速性能及び車両燃費を十分に
向上させつつ、例えば最小容量運転として加速性能の向
上を図ったり、中間容量運転として燃費と空調能力の両
立を図る等の使用勝手に合わせた吐出容量の選択をする
ことができる。

【００２５】請求項６に記載の発明では、弁体（１１
６）のうち、その可動方向の一端側に弾性力を作用させ
る弾性手段（１２２）と、弁体（１１６）のうち可動方
向の他端側に、圧縮機構（Ｃｐ）の吐出圧及び圧縮機構
（Ｃｐ）の吸入圧を切り替えて作用させる第１圧力調整
手段（１２３）と、弁体（１１６）の可動方向他端側に
おいて、前記弁体（１１６）の可動方向と平行な方向に
変位可能に配設され、前記弁体（１１６）の可動範囲を
規制するストッパ（１２０）と、ストッパ（１２０）の
うち前記弁体（１１６）と反対側に、吐出圧及び前記吸
入圧を切り替えて作用させる第２圧力調整手段（１２
９）と、ストッパ（１２０）を弁体（１１６）に向けて
押圧する弾性力を作用させる弾性手段（１４０）とを備
えることを特徴とする。

【００２６】これにより、ストッパ（１２０）が振動す
る（がたつく）ことを防止できるので、ストッパ（１２
０）の振動に起因する騒音を未然に防止しつつ、請求項
４に記載の発明と同様に、加速性能及び車両燃費を十分
に向上させつつ、例えば最小容量運転として加速性能の
向上を図ったり、中間容量運転として燃費と空調能力の
両立を図る等の使用勝手に合わせた吐出容量の選択をす
ることができる。

【００２７】請求項７に記載の発明では、車両走行用駆
動源（５００）から駆動力を得て稼働する請求項４ない
し６のいずれか１つに記載の可変容量スクロール型圧縮
機（１００）と、車両走行用駆動源（５００）の駆動負
荷を検出する駆動負荷検出手段（６００）と、駆動負荷
検出手段（６００）により検出された駆動負荷が所定負
荷以上となったときに、第１、２圧力調整手段（１２
３、１２９）のうち少なくとも一方を作動させて可変容
量スクロール型圧縮機（１００）の吐出容量を縮小させ
る制御手段（７００）とを備えることを特徴とする。

【００２８】これにより、加速性能及び車両燃費を十分
に向上させつつ、例えば最小容量運転として加速性能の
向上を図ったり、中間容量運転として燃費と空調能力の
両立を図る等の使用勝手に合わせた吐出容量の選択をす
ることができる。

【００２９】因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後
述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す
一例である。

【００３０】

【発明の実施の形態】（第１実施形態）本実施形態は、
本発明に係る可変容量スクロール型圧縮機（以下、圧縮
機と略す。）を車両用冷凍サイクル（車両用空調装置）
に適用したものであって、図１は車両用冷凍サイクル
（以下、サイクルと略す。）の模式図である。

【００３１】１００は本実施形態に係る圧縮機であり、
２００は圧縮機１００から吐出した冷媒（流体）を冷却
する凝縮器（放熱器）である。３００は凝縮器２００か
ら流出した冷媒を減圧するとともに、後述する蒸発器４
００の出口側の加熱度が所定値となるように開度が制御
される膨張弁（減圧器）であり、４００は膨張弁３００
にて減圧された液相冷媒を蒸発させる蒸発器である。

【００３２】なお、圧縮機１００は、Ｖベルト５１０、
プーリ５２０及び電磁クラッチ等の動力を断続可能に伝
達する動力伝達手段（図示せず）を介して車両走行用エ
ンジン（以下、エンジンと略す。）５００により駆動さ
れる。

【００３３】また、６００はエンジン５００の負荷（本
実施形態では、スロットルバルブ（図示せず））の開度
を検出する駆動負荷センサ（駆動負荷検出手段）であ
り、７００は駆動負荷センサ６００の検出値に基づいて
予め設定されたプログラムに従って後述する圧力調整手
段１１８（第１、２電磁弁１１８ｃ、１１８ｄ）を制御
する電子制御装置（ＥＣＵ）である。

【００３４】次に、圧縮機１００の構造について述べ
る。

【００３５】図２は圧縮機１００の断面を示しており、
１０１は動力伝達手段（電磁クラッチ）を介して回転駆
動されるシャフトである。１０２はシャフト１０１を回
転可能に支持する転がり軸受１０３を保持するフロント
ハウジングであり、このフロントハウジング１０２に
は、渦巻き状の歯部１０４ａが形成された固定スクロー
ル（固定部）１０４が固定されている。

【００３６】また、固定スクロール１０４とフロントハ
ウジング１０２とによって形成される空間には、歯部１
０４ａに噛み合う渦巻き状の歯部１０５ａが形成された
旋回スクロール（可動部）１０５が配設されており、旋
回スクロール１０５は、シャフト１０１の回転中心から
所定量偏心した位置に形成されたクランク部（偏心部）
１０１ａに軸受１０１ｂ及びブッシング１０１ｃを介し
て回転可能に組付けれている。

【００３７】因みに、本実施形態では、ブッシング１０
１ｃはクランク部１０１ａに対して僅かに摺動可能とな
っており、旋回スクロール１０５に作用する圧縮反力に
よって、両歯部１０４ａ、１０５ａの接触圧力が増大す
る向きに旋回スクロール１０５を摺動変位させることに
より、両歯部１０４ａ、１０５ａの接触圧力を増大させ
ている（従動クランク機構）。

【００３８】そして、旋回スクロール１０５が、シャフ
ト１０１の回転とともにシャフト１０１周りを旋回する
ことにより、両スクロール１０４、１０５によって構成
された作動室Ｖｃの体積を拡大縮小させて冷媒を吸入圧
縮する。なお、以下、両スクロール１０４、１０５等の
冷媒を吸入圧縮する機構を圧縮機構Ｃｐと呼ぶ。

【００３９】また、１０６は蒸発器４００の出口側に接
続される吸入口（図示せず）に連通する吸入室であり、
１０７は凝縮器２００の入口側に接続される吐出口（図
示せず）に連通するとともに、作動室Ｖｃから吐出する
冷媒の脈動を平滑する吐出室である。そして、吐出室１
０７は、固定スクロール１０４の端板部（歯部１０４ａ
の根本部に形成された板状の部位）１０４ｂに形成され
た吐出ポート（図示せず）を介して作動室Ｖｃと連通し
ており、吐出ポートのうち吐出室１０７側には、冷媒が
吐出室１０７から作動室Ｖｃに逆流することを防止する
リード弁状の吐出弁１０８が配設されている。

【００４０】なお、吐出室１０７は、ガスケット（本実
施形態では、図示せず。）を介して固定スクロール１０
４に固定されたリアハウジング１５１と固定スクロール
１０４とによって囲まれた空間に形成されている。ま
た、吐出弁１０８は、吐出弁１０８の最大開度を規制す
る弁止板（弁押さえ）１０９とともにボルト１１０によ
り端板部１０４ｂに共締め固定されている。

【００４１】ところで、端板部１０４ｂには、圧縮行程
中の作動室Ｖｃと吸入室１０６とを連通させるパイパス
ポート（バイパス孔）１１４が形成されており、このバ
イパスポート１１４は、端板部１０４ｂのうち、作動室
Ｖｃの体積がその最大体積に対して約５０％となる部
位、及び最大体積に対して約２０％となる部位に設けら
れている。以下、バイパスポート１１４のうち最大体積
に対して５０％となる部位に位置するバイパスポートを
第１バイパスポート１１４ａと表記し、最大体積に対し
て２０％となる部位に位置するバイパスポートを第２バ
イパスポート１１４ｂと表記し、両バイパスポート１１
４ａ、１１４ｂを総称するときは、バイパスポート１１
４と表記する。

【００４２】因みに、スクロール型圧縮機では、図３に
示すように、旋回スクロール１０５の旋回とともに、作
動室Ｖｃは、歯部１０４ａ、１０５ｂの渦巻き外方側か
ら内方側に旋回移動しながらその体積を縮小させている
ので、第１バイパスポート１１４ａは、第２バイパスポ
ート１１４ｂより渦巻き外方側に位置している。

【００４３】なお、シャフト１０１を回転させると、旋
回スクロール１０５は、クランク部１０１ａ周りに自転
しようとするが、図２に示すように、ピン及びリングか
らなる周知の自転防止機構１０５ｃが設けられているの
で、旋回スクロール１０５は自転せずに、シャフト１０
１周りを旋回（公転）する。

【００４４】また、端板部１０４ｂ内には、図２、４に
示すように、直線上に延びるガイドシリンダボア（円柱
状の穴）１１５が形成されており、このガイドシリンダ
ボア（以下、シリンダと略す。）１１５内には、バイパ
スポート１１４を開閉するスプール弁体（以下、スプー
ルと略す。）１１６が摺動可能に配設されている。

【００４５】そして、スプール１１６には、シリンダ１
１５の内径寸法と略等しい外形寸法を有して第１、２バ
イパスポート１１４ａ、１１４ｂを開閉する第１〜３弁
部１１５ａ〜１１５ｃ、及びシリンダ１１５の内径寸法
より小さい外形寸法を有してバイパスポート１１４から
流出する冷媒の通路を構成するロッド部１１６ｄ、１１
６ｅが形成されている。

【００４６】因みに、１１７ａ〜１１７ｃは、バイパス
ポート１１４から流出した冷媒を吸入室１０６に導くバ
イパス通路である。

【００４７】ところで、スプール１１６の摺動方向（図
２の矢印方向）一端側（本実施形態では、図２、４の上
方側）には、スプール１１６の摺動方向他端側に向けて
スプール１１６を押圧する弾性力を発揮するコイルスプ
リング（弾性手段）１１８ｆが配設されているととも
に、バイパス通路１１７ａ、１１７ｃを介して圧縮機構
Ｃｐの吸入圧（吸入室１０６内の圧力）Ｐｓが作用して
いる。以下、スプール１１６の摺動方向一端側に作用す
るコイルスプリング１１８ｆの弾性力Ｆｓ及び吸入圧Ｐ
ｓによる力を開弁力と呼ぶ。

【００４８】一方、スプール１１６の摺動方向他端側
（本実施形態では、図２、４の下方側）には、図２に示
すように、圧縮機構Ｃｐの吐出圧Ｐｄを減圧調整し、そ
の減圧調整した調整圧力（以下、この調整圧力を制御圧
Ｐｃと呼ぶ。）をスプール１１６のうち摺動方向の他端
側に作用させる圧力調整手段１１８が設けられている。

【００４９】なお、以下、スプール１１６の摺動方向他
端側（制御圧Ｐｃが導入されている空間１１９）を制御
圧力室１１９と呼び、スプール１１６の摺動方向他端側
に作用する制御圧Ｐｃによる力を閉弁力と呼ぶ。

【００５０】また、圧力調整手段１１８は、吸入室１０
６と制御圧力室１１９とを連通させる第１、２制御通路
１１８ａ、１１８ｂと、第１制御通路１１８ａを開閉す
る第１電磁弁（第１弁手段）１１８ｃ及び第２制御通路
１１８ｂを開閉する第２電磁弁（第２弁手段）１１８ｄ
と、第２制御通路１１８ｂに配設されて吸入室１０６と
制御圧力室１１９との差圧が所定圧力（以下、この圧力
を設定差圧と呼ぶ。）以上となったときのみ、制御圧力
室１１９内の冷媒を吸入室１０６側に流通させる（逃が
す）差圧弁１１８ｅとから構成されている。

【００５１】なお、第１電磁弁１１８ｃは、非通電時開
（ノーマルオープン）型の電磁弁であり、第２電磁弁１
１８ｄは非通電時閉（ノーマルクローズ）型の電磁弁で
ある。

【００５２】因みに、差圧弁１１８ｅは、第２制御通路
１１８ｂを開閉する球状弁体と、この球状弁体に対して
第２制御通路１１８ｂを閉じる向きの弾性力を作用させ
るコイルバネ（弾性部材）から構成された周知のもので
ある。

【００５３】また、１２０はスプール１１６の最大変位
を規制するとともに、シリンダ１１５の一端側を閉塞す
る蓋（プラグ）を兼ねるストッパであり、１２１は吐出
室１０７と制御圧力室１１９とを所定圧力損失をもって
連通させる固定絞り（絞り手段）である。

【００５４】次に、圧縮機１００の特徴的作動について
図５を用いて述べる。

【００５５】１．最小容量（約２０％）運転時（図５
（ａ）参照） 第１、２電磁弁１１８ｃ、１１８ｄへの通電を遮断し、
第１制御通路１１８ａを連通させ、かつ、第２制御通路
１１８ｂを閉じる。

【００５６】これにより、制御圧力室１１９内の制御圧
Ｐｃは吸入圧Ｐｓとなるので、コイルスプリング１１８
ｆの弾性力Ｆｓにより開弁力が閉弁力を上回り、スプー
ル１１６がストッパ１２０に衝突するまで弾性力Ｆｓの
向きに摺動変位する。

【００５７】そして、この状態では、第１、２バイパス
ポート１１４ａ、１１４ｂが開くように構成されている
ため、圧縮機１００（圧縮機構Ｃｐ）の吐出容量が、最
大時の約２０％となる。

【００５８】２．中間容量（約５０％）運転時（図５
（ｂ）参照） 第１、２電磁弁１１８ｃ、１１８ｄへ通電することによ
り、第１制御通路１１８ａを閉じ、第２制御通路１１８
ｂを連通させる。

【００５９】これにより、閉弁力は、最小容量運転時に
比べて差圧弁１１８ｅの設定差圧に対応する分だけ増大
するので、スプール１１６は、弾性力Ｆｓと釣り合う位
置まで閉弁力の向きに摺動変位する。

【００６０】そして、この状態では、第１バイパスポー
ト１１４ａが開き、第２バイパスポート１１４ｂが閉じ
るように構成されているため、圧縮機１００（圧縮機構
Ｃｐ）の吐出容量が、最大時の約５０％となる。

【００６１】３．最大容量（１００％）運転時（図５
（ｃ）参照） 第１電磁弁１１８ｃへ通電するとともに、第２電磁弁１
１８ｄへの通電を遮断することにより、第１、２制御通
路１１８ａ、１１８ｂを閉じる。

【００６２】これにより、制御圧Ｐｃは吐出圧Ｐｄとな
るので、閉弁力が開弁力を上回り、コイルスプリング１
１８ｆを押し縮めるようにスプール１１６が弾性力Ｆｓ
の向きと反対の向きに摺動変位する。

【００６３】そして、この状態では、第１、２バイパス
ポート１１４ａ、１１４ｂが閉じるように構成されてい
るため、圧縮機１００（圧縮機構Ｃｐ）の吐出容量が、
最大容量となる。

【００６４】次に、本実施形態の特徴を述べる。

【００６５】本実施形態によれば、コイルスプリング１
１８ｆの弾性力Ｆｓと吐出圧Ｐｄを減圧調整した制御圧
Ｐｃとの釣り合いによりスプール１１６を可動させるの
で、弾性力Ｆｓを制御圧Ｐｃ（吸入圧Ｐｓ）の最大圧力
による力より（十分に）大きくしておけば、サイクルの
熱負荷の影響を受けずにスプール１１６を可動させるこ
とができる。

【００６６】したがって、加速時や登坂時等のエンジン
５００の負荷が大きいときに、圧縮機１００の吐出容量
を減少させるべく、圧力調整手段１１８（第１、２電磁
弁１１８ｃ、１１８ｄ）を作動させれば、エンジン５０
０の負荷の変動に対して迅速に吐出容量を減少変化させ
ることが可能となる。延いては、加速性能及び車両燃費
を十分に向上させつつ、過度に吐出容量が低下してしま
うことを防止することができる。

【００６７】また、圧縮機１００の吐出容量を減少させ
たとき（例えば、中間容量運転時）には、制御圧Ｐｃ
は、吸入圧Ｐｓに対して設定差圧（本実施形態では、約
０．２ＭＰａ）を有する圧力となるので、吸入圧Ｐｓの
変動、すなわちサイクルの熱負荷に影響されことなく、
圧力調整手段１１８の作動に対して応答性良く、スプー
ル１１６を稼働させることができる。

【００６８】また、圧縮機１００が停止した状態におい
て、少なくとも第１電磁弁１１８ｃを開いておけば、圧
縮機１００の起動時には、圧縮機１００は最小容量運転
状態となって起動するので、圧縮機１００起動時に発生
するショック（エンジン５００に発生する大きなトルク
変動）を緩和することができる。

【００６９】また、圧縮機１００の吐出容量を３段階
（２０％、５０％、１００％）に分けて制御しているの
で、エンジン５００の負荷は勿論、サイクルの熱負荷に
応じても木目細かに吐出容量を制御することができる。

【００７０】また、図４に示すように、バイパスポート
１１４を略一直線上に配置させることにより、１本のス
プール１１６により複数個のバイパスポート１１４を開
閉することができる。したがって、部品点数の増加を抑
制しつつ、バイパスポート１１４の開閉機構の構造を簡
素なものとすることができる。

【００７１】なお、本実施形態では、第１電磁弁１１８
ｃをノーマルオープン型とし、第２電磁弁１１８ｄをノ
ーマルクローズ型としたが、本実施形態はこれに限定さ
れるものではない。

【００７２】（第２実施形態）本実施形態は、図６に示
すように、スプール１１６の摺動方向他端側に位置する
ストッパ１２０を、スプール１１６と同様な方向に摺動
可能とすることにより、スプール１１６の最大変位幅を
変化させて吐出容量を３段に分けて制御するようにした
ものである。

【００７３】以下、図６を基に本実施形態の特徴部分を
説明する。なお、スプール１１６の可動（摺動）を制御
する圧力調整手段以外は、第１実施形態と同じであるの
で、圧縮機１００の全体構造の説明は省略する。

【００７４】スプール１１６の摺動方向（図６の矢印方
向）一端側（本実施形態では、図６の上方側）には、ス
プール１１６の摺動方向他端側に向けてスプール１１６
を押圧する弾性力を発揮するコイルスプリング（弾性手
段）１２２が配設されているとともに、バイパス通路１
１７ａ、１１７ｃを介して吸入圧Ｐｓが作用している。

【００７５】一方、スプール１１６の摺動方向他端側
（本実施形態では、図６下方側）には、吐出圧Ｐｄと吸
入圧Ｐｓとを切り替えて、その切り替えた制御圧をスプ
ール１１６の摺動方向他端側作用させる第１圧力調整手
段１２３が設けられている。なお、以下、第１圧力調整
手段１２３によりスプール１１６の摺動方向他端側に供
給される圧力を第１制御圧Ｐｃ１と呼び、第１制御圧Ｐ
ｃ１が作用している空間１２４を第１制御圧室１２４と
表記する。因みに、第１制御圧室１２４は、図６から明
らかなように、シリンダ１１５、スプール１１６及びス
トッパ１２０から構成されている。

【００７６】ここで、第１圧力調整手段１２３は、所定
の圧力損失を発生する第１固定絞り１２５を有して吐出
室１０７と第１制御圧室１２４とを連通させる冷媒通路
１２６と、第１制御圧室１２４と吸入室１０６とを連通
させる冷媒通路１２７を開閉するノーマルオープン型の
第３電磁弁１２８とから構成されている。

【００７７】また、１２９は、ストッパ１２０のうちス
プール１１６と反対側に、吐出圧Ｐｄと吸入圧Ｐｓとを
切り替えて、その制御圧を作用させる第２圧力調整手段
である。なお、以下、第２圧力調整手段１２９によりス
トッパ１２０のうちスプール１１６と反対側に供給され
る圧力を第２制御圧Ｐｃ２と呼び、第２制御圧Ｐｃ２が
作用している空間１３０を第２制御圧室１３０と表記す
る。

【００７８】ここで、第２圧力調整手段１２９は、所定
の圧力損失を発生する第２固定絞り１３１を有して吐出
室１０７と第２制御圧室１３０とを連通させる冷媒通路
１３２と、第２制御圧室１３０と吸入室１０６とを連通
させる冷媒通路１３３を開閉するノーマルオープン型の
第４電磁弁１３４とから構成されている。

【００７９】次に、圧縮機１００の特徴的作動について
図６を用いて述べる。

【００８０】１．最小容量（約２０％）運転時（図６
（ａ）参照） 第３、４電磁弁１２８、１３４への通電を遮断し、第
１、２制御圧Ｐｃ１、Ｐｃ２を吸入圧Ｐｓとする。

【００８１】これにより、コイルスプリング１２２の弾
性力Ｆｓによりスプール１１６がストッパ１２０に衝突
したまま、ストッパ１２０がシリンダ１１５の段付き部
１１５ａに衝突するまで弾性力Ｆｓの向きに摺動変位す
る。ここで、段付き部１１５ａは、ストッパ１２０の最
大変位を規制するストッパ手段を構成するものである。

【００８２】そして、この状態では、第１、２バイパス
ポート１１４ａ、１１４ｂが開くように構成されている
ため、圧縮機１００（圧縮機構Ｃｐ）の吐出容量が、最
大時の約２０％となる。

【００８３】２．中間容量（約５０％）運転時（図６
（ｂ）参照） 第３電磁弁１２８への通電を遮断し、第４電磁弁へ通電
することにより、第１制御圧Ｐｃ１を吸入圧Ｐｓとし、
第２制御圧Ｐｃ２を吐出圧Ｐｄとする。

【００８４】これにより、ストッパ１２０が弾性力Ｆｓ
に対向してコイルスプリング１２２を押し縮めるよう
に、スプール１６６の摺動方向一端側に移動するので、
第２バイパスポート１１４ｂが閉じた状態となり、圧縮
機１００（圧縮機構Ｃｐ）の吐出容量が、最大時の約５
０％となる。

【００８５】３．最大容量（１００％）運転時（図６
（ｃ）参照） 第３、４電磁弁１２８、１３４へ通電し、第１、２制御
圧Ｐｃ１、Ｐｃ２を吐出圧Ｐｄとする。

【００８６】これにより、コイルスプリング１２２を押
し縮めるようにスプール１１６が弾性力Ｆｓの向きと反
対の向きに摺動変位するので、第１、２バイパスポート
１１４ａ、１１４ｂが閉じ、圧縮機１００（圧縮機構Ｃ
ｐ）の吐出容量が、最大容量となる。

【００８７】そして、第１実施形態で述べたように、エ
ンジン５００の負荷に応じて圧縮機１００の吐出容量を
制御すれば、加速性能及び車両燃費を十分に向上させつ
つ、過度に吐出容量が低下してしまうことを防止するこ
とができる。

【００８８】（第３実施形態）本実施形態は、図７に示
すように、第１圧力調整手段１２３に第１制御圧Ｐｃ１
導く冷媒通路（第１通路）１２６、１２７と、第２圧力
調整手段１２９に第２制御圧を導く冷媒通路（第２通
路）１３２、１３３とを、リアハウジング１５１と固定
スクロール１０４との間に挟まれたガスケット１５０に
て区画した状態で略平行に設けたものである。

【００８９】すなわち、図７、８に示すように、固定ス
クロール１０４の端板部１０４ｂのうちリアハウジング
１５１側の面に冷媒通路１２６、１２７を構成する溝を
形成し、一方、リアハウジング１５１のうち端板部１０
４ｂ側の面に冷媒通路１３２、１３３を構成する溝を形
成するとともに、端板部１０４ｂの溝及びリアハウジン
グ１５１の溝の開口側をガスケット１５０にて閉塞した
ものである。

【００９０】ここで、ガスケット１５０とは、リアハウ
ジング１５１と固定スクロール１０４とを隙間なく密閉
（シール）するものであり、本実施形態では、金属の表
裏両面にゴム等の樹脂を被覆したものである。

【００９１】次に、本実施形態の特徴を述べる。

【００９２】ところで、作動室Ｖｃから吐出する冷媒の
脈動は吐出室１０７にて平滑化されるが、脈動を十分に
平滑化するためには、吐出室１０７の容積を十分に大き
くする必要がある。

【００９３】ここで仮に、冷媒通路１２６、１２７（以
下、この冷媒通路を第１冷媒通路１２６と表記する。）
と冷媒通路１３２、１３３（以下、この冷媒通路を第２
冷媒通路１３２と表記する。）との両者をリアハウジン
グ１５１及び固定スクロール１０４（端板部１０４ｂ）
のいずれか一方側に形成すると、必然的に両通路１２
６、１３２は、圧縮機の軸方向に対して並列に（図８の
紙面方向に並列に）並んでしまうので、吐出室１０７の
容積が小さくなってしまうおそれがある。

【００９４】これに対して、本実施形態によれば、第
１、２冷媒通路１２６、１３２がガスケット１５０にて
区画された状態で略平行に設けられているので、第１、
２冷媒通路１２６、１３２が圧縮機の軸方向に対して直
列に並ぶこととなり、吐出室１０７の容積が小さくなっ
てしまうことを防止できる。したがって、圧力脈動を十
分に平滑化しつつ、加速性能及び車両燃費を十分に向上
させ、かつ、過度に吐出容量が低下してしまうことを防
止することができる。

【００９５】なお、本実施形態では、第３、４電磁弁１
２８、１３４をフロントハウジング１０２とリアハウジ
ング１５１との間に配設し、かつ、冷媒通路１２７、１
３３をリアハウジング１５１内に設けたが、図９に示す
ように、第３、４電磁弁１２８、１３４をフロントハウ
ジング１０２と固定スクロール１０４との間に配設し、
かつ、冷媒通路１２７、１３３を固定スクロール１０４
内に形成してもよく、また、図１０に示すように、第
３、４電磁弁１２８、１３４及び冷媒通路１２７、１３
３の両者をリアハウジング１５１内に設けてもよい。

【００９６】（第４実施形態）本実施形態は、図１１に
示すように、第２、３実施形態に係る圧縮機において、
ストッパ１２０をスプール１１６に向けて押圧する弾性
力をストッパ１２０に作用させるコイルスプリング（弾
性手段）１４０を第２制御室１３０内に設けたものであ
る。

【００９７】これにより、エンジン５００の振動や車両
振動により、ストッパ１２０が第１制御室１２４（空間
１２４）内で振動する（がたつく）ことを防止できるの
で、ストッパ１２０の振動に起因する騒音を未然に防止
できる。

【００９８】なお、図１１（ａ）、（ｂ）から明らかな
ように、最小容量運転時及び中間容量運転時において
は、ストッパ１２０はスプール１１６とコイルスクリン
グ１４０とにより挟まれた状態になることにより振動が
抑制され、最大容量運転時には、ストッパ１２０は段付
き部１１５ａとコイルスクリング１４０とにより挟まれ
た状態になることにより振動が抑制される。

【００９９】（その他の実施形態）第１実施形態では、
最小容量運転時に第２電磁弁１１８ｄを閉じていたが、
この状態では、第１電磁弁１１８ｃを開いているので、
第２電磁弁１１８ｄを開くように制御しても実用上問題
ない。

【０１００】また、上述の実施形態では、スロットルバ
ルブの開度を検出することにより、エンジン５００の負
荷を検出したが、エンジン５００の回転数変化及び吸入
負圧等その他のパラメータからエンジン５００の負荷を
検出してもよい。

【０１０１】また、本発明に係る圧縮機は、作動室Ｖｃ
がその体積を拡大縮小させながら移動していくタイプの
圧縮機に対して適用することができるものであるから、
ローリングピストン型やべーン型等の圧縮機に対しても
適用することができる。

【０１０２】また、上述の実施形態では、圧力制御手段
（電磁弁等）が圧縮機に内蔵されていたが、圧力制御手
段（電磁弁等）を固定スクロール１０４に外付けしても
よい。

【図面の簡単な説明】

【図１】冷凍サイクルの模式図である。

【図２】本発明の第１実施形態に係る圧縮機の断面図で
ある。

【図３】旋回スクロールの作動を示す説明図である。

【図４】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図５】本発明の第１実施形態に係る圧縮機におけるス
プールの作動を示す説明図である。

【図６】本発明の第２実施形態に係る圧縮機におけるス
プールの作動を示す説明図である。

【図７】本発明の第３実施形態に係る圧縮機の断面図で
ある。

【図８】図７のＢ−Ｂ断面図である。

【図９】本発明の第３実施形態の変形例に係る圧縮機の
断面図である。

【図１０】本発明の第３実施形態の変形例に係る圧縮機
の断面図である。

【図１１】本発明の第４実施形態に係る圧縮機における
スプールの作動を示す説明図である。

【符号の説明】

１０１…シャフト、１０４…固定スクロール、１０５…
旋回スクロール、１１４…バイパスポート、１１８…圧
力調整手段、１１８ｃ…第１電磁弁、１１８ｄ…第２電
磁弁、１１８ｅ…差圧弁、１１８ｆ…コイルスプリング
（弾性手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 井上 孝 愛知県西尾市下羽角町岩谷14番地 株式会 社日本自動車部品総合研究所内 (72)発明者 岩波 重樹 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 神谷 治雄 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3H039 AA02 AA12 BB12 BB22 CC02 CC29 CC30 CC34 CC40 CC46

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定スクロール（１０４）及び旋回スク
   ロール（１０５）を有し、前記旋回スクロール（１０
   ５）を前記固定スクロール（１０４）に対して旋回させ
   ることにより、流体を吸入圧縮する作動室（Ｖｃ）を拡
   大縮小させる圧縮機構（Ｃｐ）、圧縮行程中の前記作動
   室（Ｖｃ）のうち少なくとも２種類の状態の作動室（Ｖ
   ｃ）と前記圧縮機構（Ｃｐ）の吸入側とを連通させる複
   数個のバイパス孔（１１４）、並びに前記バイパス孔
   （１１４）を開閉する弁体（１１６）を備える可変容量
   スクロール型圧縮機であって、 前記弁体（１１６）のうち、その可動方向の一端側に弾
   性力を作用させる弾性手段（１１８ｆ、１２２）と、 前記圧縮機構（Ｃｐ）の吐出圧を減圧調整し、その減圧
   調整した調整圧力を前記弁体（１１６）のうち前記可動
   方向の他端側に作用させる圧力調整手段（１１８、１２
   ３、１２９）とを備えることを特徴とする可変容量スク
   ロール型圧縮機。
2. 【請求項２】 前記弁体（１１６）の可動方向一端側に
   は、前記弾性力に加えて前記圧縮機構（Ｃｐ）の吸入圧
   が作用しており、 さらに、前記圧力調整手段（１１８）は、前記調整圧力
   が前記吸入圧と所定の圧力差を有するように減圧調整す
   ることが可能であることを特徴とする請求項１に記載可
   変容量スクロール型圧縮機。
3. 【請求項３】 車両走行用駆動源（５００）から駆動力
   を得て稼働する請求項１又は２に記載の可変容量スクロ
   ール型圧縮機（１００）と、 前記可変容量スクロール型圧縮機（１００）から吐出す
   る冷媒を冷却する放熱器（２００）と、 前記放熱器（２００）から流出する冷媒を減圧する減圧
   器（３００）と、 前記減圧器（３００）にて減圧された冷媒を蒸発させる
   とともに、その蒸発した冷媒を前記可変容量スクロール
   型圧縮機（１００）の吸入側に向けて流出させる蒸発器
   （４００）と、 前記車両走行用駆動源（５００）の駆動負荷を検出する
   駆動負荷検出手段（６００）と、 前記駆動負荷検出手段（６００）により検出された駆動
   負荷が所定負荷以上となったときに、前記圧力調整手段
   （１１８、１２３、１２９）を作動させて前記可変容量
   スクロール型圧縮機（１００）の吐出容量を縮小させる
   制御手段（７００）とを備えることを特徴とする車両用
   冷凍サイクル。
4. 【請求項４】 固定スクロール（１０４）及び旋回スク
   ロール（１０５）を有し、前記旋回スクロール（１０
   ５）を前記固定スクロール（１０４）に対して旋回させ
   ることにより、流体を吸入圧縮する作動室（Ｖｃ）を拡
   大縮小させる圧縮機構（Ｃｐ）、圧縮行程中の前記作動
   室（Ｖｃ）のうち少なくとも２種類の状態の作動室（Ｖ
   ｃ）と前記圧縮機構（Ｃｐ）の吸入側とを連通させる複
   数個のバイパス孔（１１４）、並びに前記バイパス孔
   （１１４）を開閉する弁体（１１６）を備える可変容量
   スクロール型圧縮機であって、 前記弁体（１１６）のうち、その可動方向の一端側に弾
   性力を作用させる弾性手段（１２２）と、 前記弁体（１１６）のうち前記可動方向の他端側に、前
   記圧縮機構（Ｃｐ）の吐出圧及び前記圧縮機構（Ｃｐ）
   の吸入圧を切り替えて作用させる第１圧力調整手段（１
   ２３）と、 前記弁体（１１６）の可動方向他端側において、前記弁
   体（１１６）の可動方向と平行な方向に変位可能に配設
   され、前記弁体（１１６）の可動範囲を規制するストッ
   パ（１２０）と、 前記ストッパ（１２０）のうち前記弁体（１１６）と反
   対側に、前記吐出圧及び前記吸入圧を切り替えて作用さ
   せる第２圧力調整手段（１２９）とを備えることを特徴
   とする可変容量スクロール型圧縮機。
5. 【請求項５】 固定スクロール（１０４）及び旋回スク
   ロール（１０５）を有し、前記旋回スクロール（１０
   ５）を前記固定スクロール（１０４）に対して旋回させ
   ることにより、流体を吸入圧縮する作動室（Ｖｃ）を拡
   大縮小させる圧縮機構（Ｃｐ）、圧縮行程中の前記作動
   室（Ｖｃ）のうち少なくとも２種類の状態の作動室（Ｖ
   ｃ）と前記圧縮機構（Ｃｐ）の吸入側とを連通させる複
   数個のバイパス孔（１１４）、前記バイパス孔（１１
   ４）を開閉する弁体（１１６）、並びに前記固定スクロ
   ール（１０４）とガスケット（１５０）を介して前記固
   定スクロール（１０４）に固定され、前記作動室（Ｖ
   ｃ）から吐出する流体の脈動を平滑化する吐出室（１０
   ７）を構成するリアハウジング（１５１）を備える可変
   容量スクロール型圧縮機であって、 前記弁体（１１６）のうち、その可動方向の一端側に弾
   性力を作用させる弾性手段（１２２）と、 前記弁体（１１６）のうち前記可動方向の他端側に、前
   記圧縮機構（Ｃｐ）の吐出圧及び前記圧縮機構（Ｃｐ）
   の吸入圧を切り替えて作用させる第１圧力調整手段（１
   ２３）と、 前記弁体（１１６）の可動方向他端側において、前記弁
   体（１１６）の可動方向と平行な方向に変位可能に配設
   され、前記弁体（１１６）の可動範囲を規制するストッ
   パ（１２０）と、 前記ストッパ（１２０）のうち前記弁体（１１６）と反
   対側に、前記吐出圧及び前記吸入圧を切り替えて作用さ
   せる第２圧力調整手段（１２９）とを備え、 前記第１圧力調整手段（１２３）に圧力を導く第１通路
   （１２６、１２７）と、前記第２圧力調整手段（１２
   ９）に圧力を導く第２通路（１３２、１３３）とが、前
   記ガスケット（１５０）にて区画された状態で略平行に
   設けられていることを特徴とする可変容量スクロール型
   圧縮機。
6. 【請求項６】 固定スクロール（１０４）及び旋回スク
   ロール（１０５）を有し、前記旋回スクロール（１０
   ５）を前記固定スクロール（１０４）に対して旋回させ
   ることにより、流体を吸入圧縮する作動室（Ｖｃ）を拡
   大縮小させる圧縮機構（Ｃｐ）、圧縮行程中の前記作動
   室（Ｖｃ）のうち少なくとも２種類の状態の作動室（Ｖ
   ｃ）と前記圧縮機構（Ｃｐ）の吸入側とを連通させる複
   数個のバイパス孔（１１４）、並びに前記バイパス孔
   （１１４）を開閉する弁体（１１６）を備える可変容量
   スクロール型圧縮機であって、 前記弁体（１１６）のうち、その可動方向の一端側に弾
   性力を作用させる弾性手段（１２２）と、 前記弁体（１１６）のうち前記可動方向の他端側に、前
   記圧縮機構（Ｃｐ）の吐出圧及び前記圧縮機構（Ｃｐ）
   の吸入圧を切り替えて作用させる第１圧力調整手段（１
   ２３）と、 前記弁体（１１６）の可動方向他端側において、前記弁
   体（１１６）の可動方向と平行な方向に変位可能に配設
   され、前記弁体（１１６）の可動範囲を規制するストッ
   パ（１２０）と、 前記ストッパ（１２０）のうち前記弁体（１１６）と反
   対側に、前記吐出圧及び前記吸入圧を切り替えて作用さ
   せる第２圧力調整手段（１２９）と、 前記ストッパ（１２０）を前記弁体（１１６）に向けて
   押圧する弾性力を作用させる弾性手段（１４０）とを備
   えることを特徴とする可変容量スクロール型圧縮機。
7. 【請求項７】 車両走行用駆動源（５００）から駆動力
   を得て稼働する請求項４ないし６のいずれか１つに記載
   の可変容量スクロール型圧縮機（１００）と、 前記可変容量スクロール型圧縮機（１００）から吐出す
   る冷媒を冷却する放熱器（２００）と、 前記放熱器（２００）から流出する冷媒を減圧する減圧
   器（３００）と、 前記減圧器（３００）にて減圧された冷媒を蒸発させる
   とともに、その蒸発した冷媒を前記可変容量スクロール
   型圧縮機（１００）の吸入側に向けて流出させる蒸発器
   （４００）と、 前記車両走行用駆動源（５００）の駆動負荷を検出する
   駆動負荷検出手段（６００）と、 前記駆動負荷検出手段（６００）により検出された駆動
   負荷が所定負荷以上となったときに、前記第１、２圧力
   調整手段（１２３、１２９）のうち少なくとも一方を作
   動させて前記可変容量スクロール型圧縮機（１００）の
   吐出容量を縮小させる制御手段（７００）とを備えるこ
   とを特徴とする車両用冷凍サイクル。
8. 【請求項８】 固定部材（１０４）及び前記固定部材
   （１０４）に対して可動する可動部材（１０５）を有し
   て流体を吸入圧縮する作動室（Ｖｃ）を拡大縮小する圧
   縮機構（Ｃｐ）、圧縮行程中の前記作動室（Ｖｃ）のう
   ち少なくとも２種類の状態の作動室（Ｖｃ）と前記圧縮
   機構（Ｃｐ）の吸入側とを連通させる複数個のバイパス
   孔（１１４）、並びに前記バイパス孔（１１４）を開閉
   する弁体（１１６）を備える可変容量型圧縮機であっ
   て、 前記弁体（１１６）のうち、その可動方向の一端側に弾
   性力を作用させる弾性手段（１１８ｆ、１２２）と、 前記圧縮機構（Ｃｐ）の吐出圧を減圧調整し、その減圧
   調整した調整圧力を前記弁体（１１６）のうち前記可動
   方向の他端側に作用させる圧力調整手段（１１８、１２
   ３、１２９）とを備えることを特徴とする可変容量型圧
   縮機。