(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定スクロールと、該固定スクロールに対して旋回運動され、固定スクロールとの間に、吸入室側から取り込んだ流体を圧縮する流体ポケットを形成する可動スクロールとを有する可変容量型スクロール圧縮機において、前記可動スクロールに、吸入室側と前記流体ポケットとを連通可能なバイパス孔を設けるとともに、該バイパス孔を、前記連通の方向におけるバイパス孔の中央部が両端部側に比べ徐々に大径になるテーパ状の形状に形成し、該バイパス孔内に、前記流体ポケットと前記吸入室側との差圧によりバイパス孔閉方向に作動し、前記旋回運動による遠心力によりバイパス孔開方向に作動する球体からなる弁体を設けたことを特徴とする可変容量型スクロール圧縮機。
【請求項２】
前記バイパス孔が、可動スクロールの径方向中央部に１箇所設けられている、請求項１の可変容量型スクロール圧縮機。
【請求項３】
前記バイパス孔が複数設けられている、請求項１の可変容量型スクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、たとえば車両用空調装置等に用いられる可変容量型スクロール圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、一対のスクロール部材、たとえば固定スクロールと可動スクロールとを有するスクロール圧縮機はよく知られている。この種の圧縮機においては、図４に示すように可動スクロール５１の底板５２上に設けられたうず巻体５３と固定スクロール５４の底板５５上に設けられたうず巻体５６とを互いに角度をずらせてかみ合せ、可動スクロール５１の自転を阻止しつつ、固定スクロール５４に対して可動スクロール５１を旋回運動させる。そして、吸入ポート５７から吸入室５８内に吸入した流体（たとえば、冷媒）を両うず巻体５３、５６のうす巻外端から取り込み、両うず巻体５３、５６により形成される流体ポケットを中心側に移動させながらその容積を減少させ、固定スクロール５４の底板５５の略中央に設けられた吐出孔５９から圧縮流体を吐出室８０へ吐出させるようになっている。
【０００３】
また、固定スクロール５４の底板５５にはバイパス孔６０が穿設されており、圧縮行程途中の流体の一部はバイパス孔６０から中間圧力室６１内に導入されるようになっている。また、中間圧力室６１とシリンダ室６２とは開口７３を介して連通されている。シリンダ室６２は吸入室５８に連通されており、シリンダ室６２内にはピストン式制御弁６３が摺動自在に挿入されている。ピストン式制御弁６３の内部は、流体通過孔６４を介して吸入室５８と連通されている。
【０００４】
また、ピストン式制御弁６３は、図５に示すように、ばね６５により反吸入室方向へ付勢されており、該ピストン式制御弁６３の内部にはベローズ６６が設けられている。ベローズ６６の反吸入室側の端部には突起６７が設けられており、該突起６７の先端はピストン式制御弁６３の反吐出室側の空隙６８内に挿通されている。空隙６８内にはパイロットボール弁６９が設けられており、パイロットボール弁６９はばね７０によりベローズ６６方向に付勢されている。また、空隙６８とシリンダ室６２とは連通されており、シリンダ室６２内にはオリフィス７１を介して吐出室８０内の圧縮流体が導かれるようになっている。
【０００５】
そして、上記圧縮機においては、圧縮機回転数に対して負荷が大きく、吸入室５８内の圧力が設定圧力よりも大きくなったときはベローズ６６が収縮され、パイロットボール弁６９はばね７０によりベローズ６６側に押しつけられるので、制御弁６３の内部と反ベローズ側の制御弁上部７２とが遮断されて該制御弁上部７２の圧力が上昇する。
【０００６】
制御弁上部７２の圧力が上昇するとピストン式制御弁６３はばね６５の付勢力に抗して図４、図５の左方向へ移動される。このため、中間圧力室６１とシリンダ６３内とを連通する開口７３の開口面積が次第に減少し、中間圧力室６１を介して吸入室５８へ流入する流体量は減少する。
【０００７】
一方、コンプレッサ回転数に対して負荷が小さく、吸入室５８内の圧力が設定圧力よりも小さくなったときは、ベローズ６６が伸張し突起６７により、パイロットボール弁６９は、ばね７０の付勢力に抗して移動されるので、制御弁６３の内部と制御弁上部７２とが連通され、該制御弁上部７２の圧力が低下する。
【０００８】
制御弁上部７２の圧力が低下するとピストン式制御弁６３は、ばね６５の付勢力により図４、図５の右方向へ移動される。このため、開口７３が拡げられ、中間圧力室６１を介して吸入室５８へ流入する流体量が増加する。
【０００９】
つまり、上記のようなスクロール圧縮機においては、吸入室５８内の圧力と設定圧力（ベローズ６６を伸縮させる圧力）とを対比し、中間圧力室６１から吸入室５８内に流入させる流体量を調節することにより容量制御が行われるようになっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記可変容量機構は、部品点数が多く、また構造も複雑であるため、コストアップの要因になるおそれがある。また、可変容量機構の作動は、吸入室５８内の吸入圧によりベローズ６６を伸縮させることにより行われているので、圧縮機回転数に即応した容量制御が困難になるおそれがある。
【００１１】
本発明は、上記のような問題点に着目し、簡単な機構で、しかも圧縮機回転数に即応した効果的な容量制御ができる低コストの可変容量型スクロール圧縮機を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的に沿う本発明の可変容量型スクロール圧縮機は、固定スクロールと、該固定スクロールに対して旋回運動され、固定スクロールとの間に、吸入室側から取り込んだ流体を圧縮する流体ポケットを形成する可動スクロールとを有する可変容量型スクロール圧縮機において、前記可動スクロールに、吸入室側と前記流体ポケットとを連通可能なバイパス孔を設けるとともに、該バイパス孔を、前記連通の方向におけるバイパス孔の中央部が両端部側に比べ徐々に大径になるテーパ状の形状に形成し、該バイパス孔内に、前記流体ポケットと前記吸入室側との差圧によりバイパス孔閉方向に作動し、前記旋回運動による遠心力によりバイパス孔開方向に作動する球体からなる弁体を設けたことを特徴とするものからなる。
【００１４】
また、上記バイパス孔は、可動スクロールの径方向中央部に１箇所設けてもよく、複数設けてもよい。
【００１５】
【作用】
上記のような可変容量型スクロール圧縮機においては、低速回転時には、流体ポケットと吸入室側の差圧により弁体をバイパス孔閉方向に作動させる力が、旋回運動に伴う遠心力により弁体をバイパス孔開方向に作動させる力よりも大きくなっているので、バイパス孔は弁体により閉塞される。一方、高速回転時には、弁体に作用する遠心力が大きくなるので、上記弁体をバイパス孔閉方向に作動させる力に対して、上記弁体をバイパス孔開方向に作動させる力が大きくなり、バイパス孔は開放される。したがって、圧縮機の回転数に即応した容量制御が達成できる。
【００１６】
また、上記バイパス孔は、吸入室側と流体ポケットとの連通方向中央部をその両端部に比べてテーパ状に徐々に大径になる形状に形成し、弁体を球体として、該弁体をバイパス孔内に封入するといったごく簡単な構造で容量可変機構を構成することができる。したがって、従来に比べて部品点数を低減でき、大幅なコストダウンが可能になる。
【００１７】
【実施例】
以下に、本発明の可変容量型スクロール圧縮機の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。
図１ないし図３は、本発明の一実施例に係る可変容量型スクロール圧縮機を示している。図において、１はコンプレッサを示している。コンプレッサ１は、フロントハウジング２とケーシング３とクラッチ機構２７とから構成されている。
【００１８】
フロントハウジング２には、ベアリング４を介して駆動軸５が回転自在に内挿されている。駆動軸５の一方の先端にはクランク機構６が設けられており、クランク機構６のクランクピン６ａは、駆動軸５の回転中心（軸心）から偏心した位置に設けられた偏心ブッシュ７に挿入されている。
【００１９】
偏心ブッシュ７は、可動スクロール１０の環状の突起の８内に固着（圧入）されたドライブベアリング９に内輪の回転自在に挿入されている。
【００２０】
可動スクロール１０は、底板１１と、該底板１１上に設けられたうず巻体１２とを有している。うず巻体１２には、固定スクロール１３のうず巻体１５が角度をずらせてかみ合されている。また、うず巻体１５は底板１４上に設けられている。
【００２１】
固定スクロール１３の底板１４には、吐出孔１６が穿設されている。吐出孔１６には、吐出弁１７が設けられており、該吐出弁１７の吐出室１８側へのリフト量はリテーナ１９に当接し規制されるようになっている。吐出室１８は吐出ポート２９へと連通されている。
【００２２】
可動スクロール１０の底板１１の径方向中央部には、バイパス孔２０が設けられている。バイパス孔２０は、両うず巻体１２、１５により形成される流体ポケット３１と、該両うず巻体１２、１５の外周に設けられた吸入室２１とを連通するようになっている。また、バイパス孔２０の、流体ポケット３１と吸入室２１との連通方向の中央部２０ａは、両端部側に比べてテーパ状に大径になる形状に形成されている。
【００２３】
また、バイパス孔２０内には、球体からなる弁体２２が封入されている。本実施例においては、底板１１に凹部２３を形成し、該凹部２３に流体ポケット３１方向に径が絞られる先細り孔２４を穿設し、孔２４と対応し該孔２４とは反対方向に径が絞られる孔２５を有する板状部材２６が凹部２３内に圧入されかしめられて固着されている。そして、孔２４、２５によりバイパス孔２０が構成され内部に弁体２２が封入されるようになっている。
【００２４】
本実施例に係る可変容量型スクロール圧縮機においては、たとえば自動車用エンジンまたは駆動モータ等の駆動源（図示略）からの駆動力がクラッチ機構２７を介して駆動軸５に伝達される。さらに、該駆動力がクランク機構６を介して偏心ブッシュ７に伝達され、偏心ブッシュ７が回転する。このため、ボールベアリング３０により自転が阻止された可動スクロール１０に旋回運動が付与される。
【００２５】
そして、吸入ポート２８から吸入室２１内に吸入された流体（たとえば、冷媒）が、両うず巻体１２、１５の先端から取り込まれ、中央方向に移動するのに伴って次第にその容積を減少する流体ポケット３１内で圧縮され、吐出孔１６から吐出室１８内へと吐出され、さらに吐出ポート２９から外部へと送られるようになっている。
【００２６】
また、本実施例に係る可変容量型スクロール圧縮機においては、負荷が大きく圧縮機回転数が低速の場合には、可動スクロール１０の旋回運動に伴い弁体２２に作用する遠心力は比較的小さくなる。一方吸入室２１と流体ポケット３１との差圧により弁体２２をバイパス孔２０閉方向へ作動させる力、つまり弁体２２をバイパス孔２０の端部へ押し付ける力は大きくなるので、バイパス孔２０は閉塞される。バイパス孔２０が閉塞された状態においては、流体ポケット３１内での流体の圧縮効率が上昇し、吐出容量が増大して最大容量の運転が行われる（図２）。
【００２７】
また、次第に負荷が小さくなり圧縮機回転数が高速になると、これに伴い可動スクロール１０の旋回運動により弁体２２に作用する遠心力が大きくなる。このため、吸入室２１と流体ポケット３１との差圧によりバイパス孔２０の閉方向（つまり、バイパス孔２０の端部）に移動されていた弁体２２は、上記遠心力により、テーパ内面に沿って中央部２０ａに向けて移動する。したがって、バイパス孔２０は開放された状態となり流体ポケット３１内での圧縮効率が低下し、吐出容量が減少して容量制御状態での運転が行われる（図３）。なお、設計の段階において、バイパス孔２０のテーパ角度を適切に設定することにより、圧縮機回転数と負荷による容量制御開始点を任意に設定することができる。
【００２８】
つまり、本実施例に係る可変容量型スクロール圧縮機においては、圧縮機回転数に即応してバイパス孔２０が開放、閉塞され、効率的な容量制御が可能になる。
【００２９】
また、従来の可変容量機構に比べ、極めて簡単な構造であるから、部品点数の低減、組付作業性の向上が可能となり、大幅なコストダウンが達成できる。
【００３０】
なお、本実施例においては、バイパス孔２０を可動スクロール１０の底板１１の径方向中央部に１箇所設けたものを示しているが、これに限定されるものではなく複数設けてもよい。複数設ける場合のスクロール径方向の位置は、特に限定しない。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の可変容量型スクロール圧縮機においては、従来に比べて極めて簡単な構造でありながら、圧縮機回転数に即応した効率的な容量制御が可能な、高性能で低コストの可変容量型スクロール圧縮機を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係る可変容量型スクロール圧縮機の断面図である。
【図２】図１の圧縮機の最大容量運転時のバイパス孔内の弁体位置を示す部分拡大断面図である。
【図３】図１の圧縮機の容量制御運転時のバイパス孔内の弁体の位置を示す部分拡大断面図である。
【図４】従来の可変容量型スクロール圧縮機の部分断面図である。
【図５】従来の可変容量型スクロール圧縮機の可変容量機構の拡大断面図である。
【符号の説明】
１  コンプレッサ
２  フロントハウジング
３  ケーシング
４  ベアリング
５  駆動軸
６  クランク機構
６ａ  クランクピン
７  偏心ブッシュ
８  突起
９  ドライブベアリング
１０  可動スクロール
１１  底板
１２  うず巻体
１３  固定スクロール
１４  底板
１５  うず巻体
１６  吐出孔
１７  吐出弁
１８  吐出室
１９  リテーナ
２０  バイパス孔
２０ａ  中央部
２１  吸入室
２２  弁体
２３  凹部
２４  孔
２５  孔
２６  板状部材
２７  クラッチ機構
２８  吸入ポート
２９  吐出ポート
３０  ボールベアリング
３１  流体ポケット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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