JP4258069B2 - 可変容量スクロール型圧縮機および車両用冷凍サイクル - Google Patents

Description

【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に記載の発明では、固定スクロール（１０４）及び旋回スクロール（１０５）を有し、旋回スクロール（１０５）を固定スクロール（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）、圧縮行程中の作動室（Ｖｃ）のうち少なくとも２種類の状態の作動室（Ｖｃ）と圧縮機構（Ｃｐ）の吸入側とを連通させる第１、第２バイパス孔（１１４ａ、１１４ｂ）、並びに、第１、第２バイパス孔（１１４ａ、１１４ｂ）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、弁体（１１６）の可動方向一端側から、弁体（１１６）に弾性力を作用させる弾性手段（１２２）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、弁体（１１６）のうち可動方向他端側、および、ストッパ（１２０）のうち弁体（１１６）の可動方向他端側に対向する側に、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、ストッパ（１２０）のうち弁体（１１６）の可動方向他端側に対向する側と反対側に、吐出圧及び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バイパス孔（１１４ａ）に連通する状態の作動室（Ｖｃ）の体積は、第２バイパス孔（１１４ｂ）に連通する状態の作動室の体積（Ｖｃ）よりも大きく、
圧縮機構（Ｃｐ）の吐出容量を最大容量とするときは、第１圧力調整手段（１２３）が、弁体（１１６）の可動方向他端側およびストッパ（１２０）のうち弁体（１１６）の可動方向他端側に対向する側に吐出圧を作用させるとともに、第２圧力調整手段（１２９）が、ストッパ（１２０）のうち弁体（１１６）の可動方向他端側に対向する側と反対側に吐出圧を作用させることによって、弾性力の向きと反対の向きに弁体（１１６）を変位させて、第１、第２バイパス孔（１１４ａ、１１４ｂ）の双方を閉じ、
圧縮機構（Ｃｐ）の吐出容量を中間容量とするときは、第１圧力調整手段（１２３）が、弁体（１１６）の可動方向他端側およびストッパ（１２０）のうち弁体（１１６）の可動方向他端側に対向する側に吸入圧を作用させるとともに、第２圧力調整手段（１２９）が、ストッパ（１２０）のうち弁体（１１６）の可動方向他端側に対向する側と反対側に吐出圧を作用させることによって、弾性力の向きと反対の向きに変位させたストッパ（１２０）にて、弁体（１１６）の変位を規制して、第１バイパス孔（１１４ａ）を開くともに、第２バイパス孔（１１４ｂ）を閉じ、
圧縮機構（Ｃｐ）の吐出容量を最小容量とするときは、第１圧力調整手段（１２３）が、弁体（１１６）の可動方向他端側およびストッパ（１２０）のうち弁体（１１６）の可動方向他端側に対向する側に吸入圧を作用させるとともに、第２圧力調整手段（１２９）が、ストッパ（１２０）のうち弁体（１１６）の可動方向他端側に対向する側と反対側に吸入圧を作用させることによって、弾性力の向きに変位させたストッパ（１２０）にて、弁体（１１６）の変位を規制して、第１、第２バイパス孔（１１４ａ、１１４ｂ）の双方を開くことを特徴とする。
【００１４】
これにより、本発明では、弾性手段（１２２）の弾性力と弁体（１１６）の可動方向他端側およびストッパ（１２０）に作用する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、１２３、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（Ｖｃ）と吸入側とを連通させる複数個のバイパス孔（１１４）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３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、請求項１に記載の可変容量スクロール形圧縮機において、第１、第２バイパス孔（１１４ａ、１１４ｂ）は、固定スクロール（１０４）の渦巻き状の歯部（１０４ａ）の根本部に形成された板状の端板部（１０４ｂ）に、それぞれ２箇所づつ設けられており、弁体部は、端板部（１０４ｂ）に形成されて第１、第２バイパス孔（１１４ａ、１１４ｂ）に連通する円柱状の穴（１１５）に対して、摺動可能に配設されたスプール弁体（１１６）で構成され、さらに、スプール弁体（１１６）は、第１、第２バイパス孔（１１４ａ、１１４ｂ）を開閉する複数の弁部（１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ）、および、複数の弁部（１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ）を連結するロッド部（１１６ｄ、１１６ｅ）を有し、複数の弁部（１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ）の外径寸法は、円柱状の穴（１１５）の内径寸法と略等しく形成され、ロッド部（１１６ｄ、１１６ｅ）の外形寸法は、円柱状の穴（１１５）の内径寸法より小さく形成され、円柱状の穴（１１５）とロッド部（１１６ｄ、１１６ｅ）との隙間には、第１、第２バイパス孔（１１４ａ、１１４ｂ）から吸入側へ流体を流す流体通路が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の可変容量スクロール型圧縮機において、弁体（１１６）のうち可動方向他端側とストッパ（１２０）のうち弁体（１１６）の可動方向他端側に対向する側との間に形成されて第１圧力調整手段（１２３）によって供給される圧力が作用する空間を第１制御圧室（１２４）とし、ストッパ（１２０）のうち弁体（１１６）の可動方向他端側に対向する側と反対側に形成されて第２圧力調整手段（１２９）によって供給される圧力が作用する空間を第２制御圧室（１３０）としたときに、第１圧力調整手段（１２３）は、固定絞り（１２５）を介して圧縮機構（Ｃｐ）の吐出側と第１制御圧室（１２４）とを連通させる第１吐出側連通路（１２６）、圧縮機構（Ｃｐ）の吸入側と第１制御圧室（１２４）とを連通させる第１吸入側連通路（１２７）、および、第１吸入側連通路（１２７）を開閉する電磁弁（１２８）を有し、第２圧力調整手段（１２９）は、固定絞り（１３１）を介して圧縮機構（Ｃｐ）の吐出側と第２制御圧室（１３０）とを連通させる第２吐出側連通路（１３２）、圧縮機構（Ｃｐ）の吸入側と第２制御圧室（１３０）とを連通させる第２吸入側連通路（１３３）、および、第２吸入側連通路（１３３）を開閉する電磁弁（１３４）を有することを特徴とする。
【００２３】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の可変容量スクロール型圧縮機において、さらに、固定スクロール（１０４）に対して、ガスケット（１５０）を介して固定されるとともに、作動室（Ｖｃ）から吐出する流体の脈動を平滑化する吐出室（１０７）を形成するリアハウジング（１５１）を備え、第１吐出側連通路（１２６）および第１吸入側連通路（１２７）の少なくとも一部が、第２吐出側連通路（１３２）および第２吸入側連通路（１３３）の少なくとも一部に対して、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、１２７、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（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、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５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の可変容量スクロール型圧縮機において、さらに、ストッパ（１２０）のうち弁体（１１６）の可動方向他端側に対向する側と反対側に配置されて、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ストッパ側弾性手段（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（１２０）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６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ないし５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（１２３、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）とを備える車両用冷凍サイクルを特徴とする。
【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】
（本発明の前提となる形態）
本形態は、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４００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１０４ａ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、本形態では、ブッシング１０１ｃ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１０７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（本形態では、図示せず。）を介して固定スクロール１０４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１１４ａ、１１４ｂを総称するときは、バイパスポート１１４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１０１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１１５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１１６ａ〜１１６ｃ、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、１１６ｅ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Ｐｓ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１０６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１１８ｄ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１１８ｆ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１１８ｂ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１１８ｄ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１１８ｆ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、本形態の特徴を述べる。
【００６５】
本形態によれば、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５００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１１８ｃ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１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、前提となる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１１７ａ、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Ｐｃ１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５０％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Ｃｐ）の吐出容量が、最大容量となる。
【００８７】
そして、前提となる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２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を導く冷媒通路（第１通路）１２６、１２７と、第２圧力調整手段１２９に第２制御圧Ｐｃ２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１０４ｂ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１２６、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１２８、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、１３３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、１３３の両者をリアハウジング１５１内に設けてもよい。
【００９６】
（第３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】 本発明の前提となる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】 本発明の前提となる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７】 本発明の第２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２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２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３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】
１０４ 固定スクロール
１０５ 旋回スクロール
１１４ａ、１１４ｂ 第１、第２バイパスポート
１１４ｂ 第２バイパスポート
１１５ ガイドシリンダボア
１１６ スプール弁体
１１６ａ〜１１６ｃ 弁部
１１６ｄ、１１６ｅ ロッド部
１２０ ストッパ
１２２、１４０ コイルスプリング
１２３、１２９ 第１、第２圧力調整手段
１２４、１３０ 第１、第２制御圧室
１２５、１３１ 固定絞り
１２８、１３４ 第３、第４電磁弁
１５０ ガスケット

Claims (6)

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（１０５）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（Ｖｃ）と前記圧縮機構（Ｃｐ）の吸入側とを連通させる第１、第２バイパス孔（１１４ａ、１１４ｂ）、並びに、前記第１、第２バイパス孔（１１４ａ、１１４ｂ）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）の可動方向一端側から、前記弁体（１１６）に弾性力を作用させる弾性手段（１２２）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、
   前記弁体（１１６）のうち前記可動方向他端側、および、前記ストッパ（１２０）のうち前記弁体（１１６）の前記可動方向他端側に対向する側に、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（１２３）と、
   前記ストッパ（１２０）のうち前記弁体（１１６）の前記可動方向他端側に対向する側と反対側に、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バイパス孔（１１４ａ）に連通する状態の作動室（Ｖｃ）の体積は、前記第２バイパス孔（１１４ｂ）に連通する状態の作動室の体積（Ｖｃ）よりも大きく、
   前記圧縮機構（Ｃｐ）の吐出容量を最大容量とするときは、
   前記第１圧力調整手段（１２３）が、前記弁体（１１６）の前記可動方向他端側および前記ストッパ（１２０）のうち前記弁体（１１６）の前記可動方向他端側に対向する側に前記吐出圧を作用させるとともに、前記第２圧力調整手段（１２９）が、前記ストッパ（１２０）のうち前記弁体（１１６）の前記可動方向他端側に対向する側と反対側に前記吐出圧を作用させることによって、前記弾性力の向きと反対の向きに前記弁体（１１６）を変位させて、第１、第２バイパス孔（１１４ａ、１１４ｂ）の双方を閉じ、
   前記圧縮機構（Ｃｐ）の吐出容量を中間容量とするときは、
   前記第１圧力調整手段（１２３）が、前記弁体（１１６）の前記可動方向他端側および前記ストッパ（１２０）のうち前記弁体（１１６）の前記可動方向他端側に対向する側に前記吸入圧を作用させるとともに、前記第２圧力調整手段（１２９）が、前記ストッパ（１２０）のうち前記弁体（１１６）の前記可動方向他端側に対向する側と反対側に前記吐出圧を作用させることによって、前記弾性力の向きと反対の向きに変位させた前記ストッパ（１２０）にて、前記弁体（１１６）の変位を規制して、前記第１バイパス孔（１１４ａ）を開くともに、前記第２バイパス孔（１１４ｂ）を閉じ、
   前記圧縮機構（Ｃｐ）の吐出容量を最小容量とするときは、
   前記第１圧力調整手段（１２３）が、前記弁体（１１６）の前記可動方向他端側および前記ストッパ（１２０）のうち前記弁体（１１６）の前記可動方向他端側に対向する側に前記吸入圧を作用させるとともに、前記第２圧力調整手段（１２９）が、前記ストッパ（１２０）のうち前記弁体（１１６）の前記可動方向他端側に対向する側と反対側に前記吸入圧を作用させることによって、前記弾性力の向きに変位させた前記ストッパ（１２０）にて、前記弁体（１１６）の変位を規制して、前記第１、第２バイパス孔（１１４ａ、１１４ｂ）の双方を開くことを特徴とする可変容量スクロール型圧縮機。
2. 前記第１、第２バイパス孔（１１４ａ、１１４ｂ）は、前記固定スクロール（１０４）の渦巻き状の歯部（１０４ａ）の根本部に形成された板状の端板部（１０４ｂ）に、それぞれ２箇所づつ設けられており、
   前記弁体部は、前記端板部（１０４ｂ）に形成されて前記第１、第２バイパス孔（１１４ａ、１１４ｂ）に連通する円柱状の穴（１１５）に対して、摺動可能に配設されたスプール弁体（１１６）で構成され、
   さらに、前記スプール弁体（１１６）は、前記第１、第２バイパス孔（１１４ａ、１１４ｂ）を開閉する複数の弁部（１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ）、および、前記複数の弁部（１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ）を連結するロッド部（１１６ｄ、１１６ｅ）を有し、
   前記複数の弁部（１１６ａ、１１６ｂ、１１６ｃ）の外径寸法は、前記円柱状の穴（１１５）の内径寸法と略等しく形成され、
   前記ロッド部（１１６ｄ、１１６ｅ）の外形寸法は、前記円柱状の穴（１１５）の内径寸法より小さく形成され、
   前記円柱状の穴（１１５）と前記ロッド部（１１６ｄ、１１６ｅ）との隙間には、前記第１、第２バイパス孔（１１４ａ、１１４ｂ）から前記吸入側へ流体を流す流体通路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量スクロール形圧縮機。
3. 前記弁体（１１６）のうち前記可動方向他端側と前記ストッパ（１２０）のうち前記弁体（１１６）の前記可動方向他端側に対向する側との間に形成されて前記第１圧力調整手段（１２３）によって供給される圧力が作用する空間を第１制御圧室（１２４）とし、前記ストッパ（１２０）のうち前記弁体（１１６）の前記可動方向他端側に対向する側と反対側に形成されて前記第２圧力調整手段（１２９）によって供給される圧力が作用する空間を第２制御圧室（１３０）としたときに、
   前記第１圧力調整手段（１２３）は、固定絞り（１２５）を介して前記圧縮機構（Ｃｐ）の吐出側と前記第１制御圧室（１２４）とを連通させる第１吐出側連通路（１２６）、前記圧縮機構（Ｃｐ）の吸入側と前記第１制御圧室（１２４）とを連通させる第１吸入側連通路（１２７）、および、前記第１吸入側連通路（１２７）を開閉する電磁弁（１２８）を有し、
   前記第２圧力調整手段（１２９）は、固定絞り（１３１）を介して前記圧縮機構（Ｃｐ）の吐出側と前記第２制御圧室（１３０）とを連通させる第２吐出側連通路（１３２）、前記圧縮機構（Ｃｐ）の吸入側と前記第２制御圧室（１３０）とを連通させる第２吸入側連通路（１３３）、および、前記第２吸入側連通路（１３３）を開閉する電磁弁（１３４）を有することを特徴とする請求項１または２に記載の可変容量スクロール型圧縮機。
4. さらに、前記固定スクロール（１０４）に対して、ガスケット（１５０）を介して固定されるとともに、前記作動室（Ｖｃ）から吐出する流体の脈動を平滑化する吐出室（１０７）を形成するリアハウジング（１５１）を備え、
   前記第１吐出側連通路（１２６）および前記第１吸入側連通路（１２７）の少なくとも一部が、前記第２吐出側連通路（１３２）および前記第２吸入側連通路（１３３）の少なくとも一部に対して、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請求項３に記載の可変容量スクロール型圧縮機。
5. さらに、前記ストッパ（１２０）のうち前記弁体（１１６）の前記可動方向他端側に対向する側と反対側に配置されて、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ストッパ側弾性手段（１４０）とを備えることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の可変容量スクロール型圧縮機。
6. 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ないし５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。

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