JPH1089786A

JPH1089786A - スクロール圧縮機

Info

Publication number: JPH1089786A
Application number: JP24176496A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Ito; 大輔伊藤; Tatsuhisa Taguchi; 辰久田口; Masahiko Makino; 雅彦牧野; Akihiko Shimizu; 昭彦清水
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-09-12
Filing date: 1996-09-12
Publication date: 1998-04-10

Abstract

(57)【要約】【課題】自動車用空調装置に使用される容量制御スク
ロール圧縮機において、駆動力の増大と冷凍能力の減少
を防止することを目的とする。【解決手段】シリンダ６１において、バイパス孔５０
ａ、５０ｂ、５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂと対称の
位置に、吐出圧力Ｐｄを動力源とする機構５３を設け、
圧縮機運転中、シャトル弁６０とシリンダ６１の間隙部
５４、５５が閉鎖されるように押し続けることにより、
バイパス孔５２ａ、５２ｂから間隙部５４、５５を通っ
て、バイパス孔５０ａ、５０ｂあるいはバイパス孔５１
ａ、５１ｂへバイパスガスが流れることを防ぎ、駆動力
の増大と冷凍能力の減少を防止する高効率の容量制御ス
クロール圧縮機を得ることができる。

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、容量制御機構を備えたスクロール圧縮機
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
たものがある。また他の例として、特開平５−２８０４
７６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機を連通させ
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たものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の構成ではシャトル弁とシリンダの間隙部があるため
に、上流のバイパスガスが前記間隙部から、下流のバイ
パス孔を経て下流の流体ポケットへ逆流することあるい
は吸入室へ漏れ出すことにより駆動力の増大と冷凍能力
の減少が生じるという問題点があった。

【０００４】本発明はこのような従来の課題を解決する
ものであり、駆動力の増大と冷凍能力の減少を防止する
高効率の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。

【０００５】

【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、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させ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
に主軸受を介して回転可能に支持され、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ヶ所を前記凹所を介
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を具備し、両ラップの外周から中心
に向かって圧縮作用を行い、前記シャトル弁によって前
記バイパス孔を順次開閉することにより吐出容量を連続
的に変化させるスクロール圧縮機において、前記バイパ
ス孔に近接する前記シャトル弁と前記シリンダとの間隙
部を閉鎖する機構を設けることにより、容量制御を行う
ものである。

【０００６】上記した構成により、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に近接するシャトル弁とシ
リンダの間隙部を閉鎖する機構を設けることにより、上
流のバイパスガスが前記間隙部から、下流のバイパス孔
を経て下流の流体ポケットへ逆流することあるいは吸入
室へ漏れ出すことを防止するものである。そしてこの構
成によれば、駆動力の増大と冷凍能力の減少を防止して
高効率にすることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下本発明の一実施の形態におけ
るスクロール圧縮機の基本構造について図１を参照して
説明する。

【０００８】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
のラップ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
が配置されている。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７を設けている。駆動軸９はフロントハウジング３
１に取り付けられた主軸受１５を介して回転可能に支持
され、副軸受１６と軸封装置１７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にかか
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
の運動を駆動軸９に直角な一方向のみに拘束する回転拘
束部品６が配置されている。

【０００９】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脚１ｄと吐出孔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。そして吸入孔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。

【００１０】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の吸入孔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
により、それら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の吐出ガス孔１ｃを通
して高圧室１１に吐き出される。吐出ガス孔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。

【００１１】次に、容積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、５２ｂが貫設されてい
る。これらのバイパス孔５０ａ、５０ｂ、５１ａ、５１
ｂ、５２ａ、５２ｂ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ヶ所の凹部６０ａ、６０ｂが設けられてい
る。凹部６０ａはシャトル弁６０は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、５２ｂ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６
７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１２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６
０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。

【００１２】一方、固定鏡板１ａ内には制御圧力Ｐｍを
コントロールする制御弁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
の中間圧力Ｐｃを取り込む流入孔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。この流出孔７３は低圧信号としての吸入圧
力Ｐｓ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１
ａの背面に穿孔されており、Ｏリング７５とリアプレー
ト３５に設けられた孔３６を介して大気に開口してい
る。

【００１３】制御弁７０は中間圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓ
の変化に応じて適正な制御圧力Ｐｍを発生させる。この
制御圧力Ｐｍは固定鏡板１ａの背面に形成された通路７
６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。

【００１４】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６１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６３側）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、最大容量運転となる。図４に示すように、バイパス
孔５１ａ、５１ｂ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５０ａ、５０ｂは１００％〜約５０％、バ
イパス孔５２ａ、５２ｂは約６０％〜約７％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６０によ
って開度を調節することにより、図５に示す制御容量Ｖ
ｃ〜シャトル弁ストロークＬｓの関係が得られる。図５
において、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。Ｌｓ＝０〔mm〕からＬｓ＝７
〔mm〕までは、バイパス孔５０ａ、５１ａ、５０ｂ、５
１ｂが順次開口して、約５０％まで容量制御範囲をカバ
ーする。Ｌｓ＝５〔mm〕以降は、バイパス孔５２ａ、５
２ｂが順次開口し、シャトル弁６０が最上方（Ｌｓ＝１
３〔mm〕）に達した時に約７％容量運転となる。バイパ
ス孔５２ａ、５２ｂ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。

【００１５】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：Ｘ_i（＝１３〔mm〕）シリンダ６１の内径：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。

【００１６】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＋Ｘ_i−Ｌｓ）上式より、シャトル弁６０が最下方にある時シャトル弁
６０に作用しているバネ力Ｆｓ₀は、Ｆｓ₀＝ｋ×（Ｘ₀＋Ｘ_i）シャトル弁６０が最上方にある時シャトル弁６０に作用
しているバネ力Ｆｓ₁は、Ｆｓ₁＝ｋ×Ｘ₀ となる。

【００１７】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。

【００１８】本実施形態の圧縮機における制御弁７０の
圧力特性（Ｐｍ〜Ｐｓ特性）は、例えば中間圧力Ｐｃ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。

【００１９】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。

【００２０】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は最下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。１．３〔kgf/cm²〕＜Ｐｓ
＜１．８〔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。

【００２１】次に、シャトル弁６０とシリンダ６１の間
隙部５４、５５を閉鎖する機構について図７を参照して
説明する。

【００２２】シリンダ６１において、バイパス孔５０
ａ、５０ｂ、５１ａ、５１ｂ、５２ａ、５２ｂと対称の
位置に、吐出圧力Ｐｄを動力源とする機構５３を設け、
圧縮機運転中、シャトル弁６０とシリンダ６１の間隙部
５４、５５が閉鎖されるように機構５３が押し続けるよ
うにする。すると、バイパス孔５２ａ、５２ｂから、間
隙部５４、５５を通って、バイパス孔５０ａ、５０ｂあ
るいはバイパス孔５１ａ、５１ｂへバイパスガスが流れ
ないため、下流の流体ポケットへ逆流することあるいは
吸入室へ漏れ出すことを防ぎ、駆動力の増大と冷凍能力
の減少を防止し高効率にすることができる。

【００２３】次に第２の実施形態として、第１の実施形
態と異なるシャトル弁とシリンダの間隙部を閉鎖する機
構について図８を参照して説明する。

【００２４】シャトル弁６０とシリンダ６１の間隙部５
４、５５において、バイパス孔５０ａ、５０ｂとバイパ
ス孔５２ａ、５２ｂの間にシール５６を、バイパス孔５
１ａ、５１ｂとバイパス孔５２ａ、５２ｂの間にシール
５７を各々設ける。この時、シャトル弁６０がどのよう
な位置になってもバイパス孔５０ａ、５０ｂ、５１ａ、
５１ｂ、５２ａ、５２ｂの位置にシール５６と５７が来
ないようにすると、バイパス孔５２ａ、５２ｂから間隙
部５４、５５を通って、バイパス孔５０ａ、５０ｂある
いはバイパス孔５１ａ、５１ｂへバイパスガスが流れな
いため、下流の流体ポケットへ逆流することあるいは吸
入室へ漏れ出すことを防ぎ、駆動力の増大と冷凍能力の
減少を防止し高効率にすることができる。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、バイパス孔に近接するシャト
ル弁とシリンダの間隙部を閉鎖しているため、駆動力の
増大と冷凍能力の減少を防止する高効率な容量制御スク
ロール圧縮機を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態を示すスクロール圧縮
機の断面図

【図２】図１に示すスクロール圧縮機の固定鏡板部分の
断面図

【図３】図１に示すスクロール圧縮機の圧縮室の横断面
図

【図４】第１実施形態における旋回角度と閉込容積の関
係を示す特性を示す特性線図

【図５】同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】同制御弁の圧力特性線図

【図７】同シャトル弁とシリンダの間隙部を閉鎖する機
構の断面図

【図８】本発明の第２の実施形態におけるシャトル弁と
シリンダの間隙部を閉鎖する機構の断面図（一部透視
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３圧縮機ハウジング９駆動軸９ａ主軸部分１０流体ポケット１３吸入孔１４吐出孔１５主軸受２１吐出弁５０流体ポケット５０ａバイパス孔５０ｂバイパス孔５１流体ポケット５１ａバイパス孔５１ｂバイパス孔５２流体ポケット５２ａバイパス孔５２ａバイパス孔５３機構５４間隙部５５間隙部６０シャトル弁６０ａ凹所６０ｂ凹所６１シリンダ６６連通孔７４連通孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者清水昭彦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

【特許請求の範囲】

【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させた旋回スクロール
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
ングに主軸受を介して回転可能に支持され、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ヶ所を前記凹所
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を具備し、両ラップの外周から
中心に向かって圧縮作用を行い、前記シャトル弁によっ
て前記バイパス孔を順次開閉することにより吐出容量を
連続的に変化させるスクロール圧縮機において、前記バ
イパス孔に近接する前記シャトル弁と前記シリンダとの
間隙間部を閉鎖する機構を設けることにより容量制御を
行うことを特徴とするスクロール圧縮機。