(57)【要約】【課題】  簡単な構成にて作動流体の吐出量を制御可能な容量制御弁を備えた可変容量型スクロール圧縮機を提供する。【解決手段】  可変容量型スクロール圧縮機の容量制御弁は、固定スクロール４４と圧縮ケーシング１８の端壁１８ａとの間に設けられ、吸入室７６に連通された延長室６４と吐出室５８とを区画する筒状の仕切壁６２と、固定スクロール４４内に設けられ、圧力室４６と延長室６４とを相互に連通させる弁孔８４と、仕切壁６２の外周面に回転自在に嵌合され、基準位置からの回転角に応じて弁孔８４の開口端を開閉する弁体８６と、延長室６４内に配置された復帰ばねを有し、弁体８６を前記基準位置に位置付ける復帰手段と、弁体８６から突出して延長室６４内での作動流体の流動圧を受け、流動圧が復帰ばねの回転付勢力に打ち勝ったときに弁体８６を前記基準位置から回転させる受圧片とを含む。【選択図】      図１
2006077678.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング内に配置され、可動スクロールとの間に圧力室を形成するとともに、前記ハウジングの内周壁との間に吸入室及び前記ハウジングの内端壁との間に吐出室を確保した固定スクロールと、
前記吸入室と前記圧力室との間を断続可能な容量制御弁と
を備えた可変容量型スクロール圧縮機において、
前記容量制御弁は、
前記固定スクロールの背面から前記ハウジングの内端壁に亘って設けられ、前記固定スクロールの径方向でみて内側に前記吐出室及び外側に前記吸入室に連通された延長室を区画する筒状の仕切壁と、
前記固定スクロール内に設けられ、前記圧力室と前記延長室とを相互に連通させ、前記導入室に臨む開口端を有する弁孔と、
前記仕切壁の外周面に回転自在に嵌合され、基準位置からの回転角に応じて前記弁孔の開口端を開閉する弁体と、
前記延長室内に配置された復帰ばねを有し、この復帰ばねにより前記弁体をその回転方向に付勢し、前記基準位置に位置付ける復帰手段と、
前記弁体から突出して前記延長室内での作動流体の流動圧を受け、前記流動圧が前記回転付勢力に打ち勝ったときに前記弁体を前記基準位置から回転させる受圧片と
を含む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】
前記弁孔の開口端は、前記仕切壁の外周面に開口し、
前記弁体は、前記弁孔の開口端に合致可能な少なくとも１つの出口孔を有する
ことを特徴とする請求項１記載の可変容量型スクロール圧縮機。
【請求項３】
前記出口孔のうちの１つは、前記弁体が前記基準位置から回転されたとき、前記弁孔の開口端に合致することを特徴とする請求項２記載の可変容量型スクロール圧縮機。
【請求項４】
前記出口孔のうちの１つは、前記弁体が前記基準位置にあるとき、前記弁孔の開口端に合致することを特徴とする請求項２又は３記載の可変容量型スクロール圧縮機。
【請求項５】
前記出口孔は、前記弁体の周方向に沿って延びる長孔状をなすことを特徴とする請求項３記載の可変容量型スクロール圧縮機。
【請求項６】
前記容量制御弁は、前記出口孔が前記弁孔の開口端に合致する回転角を超えた前記弁体の回転を規制するストッパを更に含むことを特徴とする請求項３記載の可変容量型スクロール圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可変容量型スクロール圧縮機に関し、より詳しくは車両用空調システムやガスヒートポンプエアコンの冷凍回路に好適した可変容量型スクロール圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の可変容量型スクロール圧縮機は、ハウジング内に配置された固定スクロールを有し、固定スクロールはハウジングの端壁との間に吐出室を、ハウジングの周壁との間に吸入室を確保している（例えば、特許文献１）。また、固定スクロールは、可動スクロールとの間に圧力室を形成し、圧力室は可動スクロールの旋回に伴いその容積が減少し、作動流体の圧縮工程を実施する。更に、固定スクロール内には、圧力室から吸入室に亘って延びる連通路が形成され、連通路には、圧縮機からの作動流体の吐出量を制御する容量制御弁として、スプール弁が配置されている。スプール弁は、一般に、吐出室と吸入室との間の差圧に基づき連通路を開閉し、これにより圧縮工程中の作動流体を圧力室から吸入室へ向けて還流させる。
【特許文献１】特開2001-32787号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、スプール弁からなる容量制御弁はその構成が複雑であり、圧縮機の生産コストを高めている。また、スプール弁の弁体は、吐出室と吸入室との間の差圧に基づいて駆動されるため、外部から吸入室が液状の冷媒を吸入したとき、スプール弁は必ずしも開作動しない。容量制御弁が開作動せずに圧力室内にて液状の冷媒が圧縮されると、圧力室内の圧力は異常に上昇し、可動及び固定スクロールその他の圧縮機の構成部品に過剰な負荷がかかり、圧縮機の静粛性や寿命が損なわれるという問題がある。
【０００４】
本発明は上述の事情に基づいてなされもので、その目的とするところは、簡単な構成にて作動流体の吐出量を制御可能な容量制御弁を備えた圧縮機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明の可変容量型スクロール圧縮機は、ハウジング内に配置され、可動スクロールとの間に圧力室を形成するとともに、前記ハウジングの内周壁との間に吸入室及び前記ハウジングの内端壁との間に吐出室を確保した固定スクロールと、前記吸入室と前記圧力室との間を断続可能な容量制御弁とを備えた可変容量型スクロール圧縮機において、前記容量制御弁は、前記固定スクロールの背面から前記ハウジングの内端壁に亘って設けられ、前記固定スクロールの径方向でみて内側に前記吐出室及び外側に前記吸入室に連通された延長室を区画する筒状の仕切壁と、前記固定スクロール内に設けられ、前記圧力室と前記延長室とを相互に連通させ、前記導入室に臨む開口端を有する弁孔と、前記仕切壁の外周面に回転自在に嵌合され、基準位置からの回転角に応じて前記弁孔の開口端を開閉する弁体と、前記延長室内に配置された復帰ばねを有し、この復帰ばねにより前記弁体をその回転方向に付勢し、前記基準位置に位置付ける復帰手段と、前記弁体から突出して前記延長室内での作動流体の流動圧を受け、前記流動圧が前記回転付勢力に打ち勝ったときに前記弁体を前記基準位置から回転させる受圧片とを含むことを特徴としている（請求項１）。具体的には、前記弁孔の開口端は、前記仕切壁の外周面に開口し、前記弁体は、前記弁孔の開口端に合致可能な少なくとも１つの出口孔を有する（請求項２）。そして、前記出口孔のうちの１つは、前記弁体が前記基準位置から回転されたとき、前記弁孔の開口端に合致する（請求項３）。
【０００６】
上記した構成によれば、圧縮機の容量制御弁は、延長室内で作動流体の流動圧を受けた受圧片により弁体が回転され、この弁体の回転角に応じて弁孔が開閉される。つまり、この容量制御弁は、作動流体の流量に直接対応して開閉され、簡単な構成ながらも圧縮機からの作動流体の吐出量を制御可能である。
また、この容量制御弁は、作動流体としての冷媒の吐出量が多いときは勿論、ガス状の冷媒に比べて密度が大きい液状の冷媒が延長室内を流動したとき、受圧片が液状冷媒の流動圧を受けて弁体が回転され、開作動される。このため、液圧縮により圧力室の圧力が異常に上昇するのが確実に防止され、可動及び固定スクロールその他の圧縮機の構成部品に過剰な負荷が加わることがない。この結果、上記した構成の可変容量型スクロール圧縮機は良好な静粛性を有するとともに長寿命である。
【０００７】
好適な態様として、前記出口孔のうちの１つは、前記弁体が前記基準位置にあるとき、前記弁孔の開口端に合致する（請求項４）。この場合、圧縮機の始動時に吐出量が低減され、圧縮機及びその冷凍回路に衝撃力が加わるのを防止することができ、圧縮機の静粛性及び寿命の向上を更に図ることができる。
好適な態様として、前記出口孔は、前記弁体の周方向に沿って延びる長孔状をなし（請求項５）、又は前記容量制御弁は、前記出口孔が前記弁孔の開口端に合致する回転角を超えた前記弁体の回転を規制するストッパを更に含む（請求項６）。これらの場合、出口孔が弁口に確実に合致されるので、吐出量の制御が安定して行われる。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１〜６の圧縮機は、簡単な構成にて作動流体の吐出量を制御可能な容量制御弁を備え低コストであり、また、液圧縮が防止され良好な静粛性を有するとともに長寿命である。
請求項４の圧縮機は、その始動時に吐出量が低減され、圧縮機に衝撃力が加わるのを防止することができ、静粛性及び寿命が更に向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は一実施例の可変容量型スクロール圧縮機２を示し、図２は圧縮機２を適用した車両用空調システムの冷凍回路を示す。
冷凍回路の冷媒循環経路４には可変容量型スクロール圧縮機２、凝縮器６、レシーバ８、膨脹弁１０及び蒸発器１２が順次配置され、圧縮機２は作動流体としての冷媒を圧縮して凝縮器６に送出し、これにより、冷媒が冷媒循環経路４を循環する。
【００１０】
圧縮機２のハウジング１４は駆動ケーシング１６及び圧縮ケーシング１８から形成され、これらケーシング１６，１８は連結ボルト（図示せず）を介して互いに結合されている。駆動ケーシング１６内には駆動軸２０が配置され、この駆動軸２０は圧縮ケーシング１８側に位置した大径端部２２と、駆動ケーシング１６から突出した小径軸部２４とを有する。大径端部２２はニードル軸受２６を介して駆動ケーシング１６に回転自在に支持され、小径軸部２４はボール軸受２８を介して駆動ケーシング１６に回転自在に支持されている。更に、小径軸部２４にはリップシール３０が配置されている。このリップシール３０はボール軸受２８と大径端部２２との間に位置付けられ、駆動ケーシング１６内を気密に区画する。
【００１１】
また、駆動ケーシング１６の外側には、軸受３２を介して駆動プーリ３４が回転自在に支持されており、駆動プーリ３４と一体に設けられた電磁クラッチ３６が小径軸部２４の突出端に取付けられている。駆動プーリ３４には車両のエンジン３８の動力が駆動ベルト４０を介して伝達され、そして、駆動プーリ３４の回転は電磁クラッチ３６を介して駆動軸２０に断続的に伝達可能である。従って、エンジン３８の駆動中、電磁クラッチ３６がオン作動されると、駆動軸２０は駆動プーリ３４と一体的に回転する。
【００１２】
一方、圧縮ケーシング１８内にはスクロールユニットが収容され、このスクロールユニットは互いに噛み合う可動スクロール４２及び固定スクロール４４から構成されている。これらスクロール４２，４４の噛み合いはその内部に圧力室４６を形成し、この圧力室４６の容積が固定スクロール４４に対する可動スクロール４２の旋回運動に伴い増減される。
【００１３】
上述した可動スクロール４２に旋回運動を付与するため、可動スクロール４２と駆動軸２０の大径端部２２とは、クランクピン４８、偏心ブッシュ５０及びニードル軸受５２を介して互いに連結され、そして、可動スクロール４２の自転が可動スクロール４２と駆動ケーシング１６との間に配置されたボール型の旋回スラストベアリング５４により阻止されている。なお、図１中の参照符号５６はカウンタウエイトを示し、このカウンタウエイト５６は偏心ブッシュ５０に取付けられている。
【００１４】
固定スクロール４４は圧縮ケーシング１８内にて複数の固定ボルト（図示せず）を介して固定され、固定スクロール４４の基板４４ａ（以下、固定基板という）と圧縮ケーシング１８の端壁１８ａとの間に吐出室５８が形成されている。より詳しくは、固定基板４４ａの背面及び圧縮ケーシング１８の端壁１８ａには、それぞれ相手側に突出した筒部６０ａ,６０ｂが形成されている。これら筒部６０ａ,６０ｂは互いに突き合わされることで、固定基板４４ａの背面から圧縮ケーシングの端壁に亘る筒状の仕切壁６２を形成し、仕切壁６２は、固定スクロール４４の径方向でみて内側に吐出室５８を区画し且つ外側に環状の延長室６４を区画している。
【００１５】
固定スクロール４４は、固定基板４４ａの略中央を貫通して圧力室４６と吐出室５８を互いに連通させる吐出孔６６を有し、吐出孔６６は吐出弁６８により開閉される。吐出弁６８はリード弁体７０と、リード弁体７０の開度を規制するストッパプレート７２からなり、これらリード弁体７０及びストッパプレート７２は共に取付けねじ７４を介して固定基板４４ａに取付けられている。
【００１６】
また、固定スクロール４４と圧縮ケーシング１８の周壁１８ｂとの間は吸入室７６として確保され、吸入室７６は固定基板４４ａの外周を介して延長室６４に連通している。
一方、図２に示したように、圧縮ケーシング１８の周壁１８ｂには、端壁１８ａ近傍にブロック部７８が設けられ、ブロック部７８は、周壁１８ｂの内側にて延長室６４の一部を跨ぐように筒部６０ｂに繋がれている。このブロック部７８を貫通して吸入ポート８０及び吐出ポート８２が形成され、吸入ポート８０は周壁１８ａの内周面、つまり延長室６４にて開口し、延長室６４を介して吸入室７６に連通する一方、吐出ポート８２は筒部６０ｂの内周面、つまり吐出室５８にて開口している。なお、吸入ポート８０及び吐出ポート８２は、それぞれ冷媒循環経路４を介して蒸発器１２又は凝縮器６に接続される。
【００１７】
上述した圧縮機２は、その吐出量を制御するための容量制御弁を更に内蔵し、容量制御弁は、圧力室４６から延長室６４に亘って延びる弁孔８４を有する。
より詳しくは、固定スクロール４４の固定基板４４ａの背面には、筒部６０ａからその径方向内側に向けて延びる柱状の膨出部６０ｃが形成され、膨出部６０ｃには径方向孔が設けられている。径方向孔は筒部６０ａの外周面にて開口する一方、その内端が、固定基板４４ａの正面、つまり圧力室４６にて開口する軸方向孔に接続されることで、弁孔８４を形成している。
【００１８】
そして、筒部６０ａの外周面には、容量制御弁の弁体８６が回転自在に嵌合され、弁体８６は、基準位置からの回転角に応じて弁孔８４を開閉する。
より詳しくは、図５及び６に示したように、弁体８６は環状をなし、弁孔８４の開口を閉塞可能な内周面を有する。一方、弁体８６には、弁孔８４の開口に合致可能な円形状の出口孔８６ａが形成され、弁孔８４の開口に出口孔８６ａが合致したときに弁孔８４が開かれる。また、弁体８６には、吸入ポート８０を介して流入し、延長室６４内を流れる作動流体の流動圧を受け、弁体８６に回転力を付与するための受圧片８８として、弁体８６からその径方向に突出し、延長室６４を部分的に遮る突起が形成されている。
【００１９】
なお、図３は、弁体８６が基準位置にあるときを示し、弁孔８４が弁体８６によって閉じられている。このとき弁体８６は、延長室６４内にて固定基板４４ａとの間に架け渡された引張コイルばねからなる復帰ばね９０により、図５中、反時計回りの回転方向に付勢され、この付勢力により、受圧片８８は固定基板４４ａに設けられたピン状の第１のストッパ９２に当接している。
【００２０】
また、図４は、弁体８６が基準位置から最大回転角にて回転された最大回転位置にあるときを示しており、このとき受圧片８８は、第１のストッパ９２から回転方向に離間して固定基板４４ａに設けられたピン状の第２のストッパ９４に当接している。ここで、弁体８６の基準位置からの回転は、受圧片８８が吸入ポート８０から延長室６４内に流入した作動流体の流動圧を受け、図６中、時計回りの回転力を弁体８６に付与し、この回転力が引張コイルばねの付勢力に打ち勝つことでもたらされる。従って、弁体８６の回転角は、作動流体の流動圧に応じ、第１及び第２のストッパ９２,９４により規定される範囲内にて変化する。
【００２１】
以下、可変容量型スクロール圧縮機２の動作を説明する。
圧縮機２は、電磁クラッチ３６を介してエンジン３８からの動力供給を受けて作動し、その作動中、駆動軸２０の回転に伴って可動スクロール４２が自転することなく旋回運動する。可動スクロール４２の旋回運動は、吸入室７６から圧力室４６内への冷媒の吸入工程や、吸入した冷媒の圧縮／吐出工程をもたらす。この結果、高圧の冷媒が圧力室４６から吐出弁６８を通じて吐出室５８内に吐出され、吐出ポート８２を介して冷媒循環経路４内を循環し、そして、蒸発器１２で気化して再び圧縮機２へと流入する。
【００２２】
圧縮機２内では、吸入ポート８０を介して延長室６４に流入した冷媒が、延長室６４内を流れて吸入室７６へと向かう。このとき容量制御弁の弁体８６には、延長室６４内で冷媒の流動圧を受けた受圧片８８により回転力が付与され、この回転力が復帰ばね９０の付勢力に打ち勝つと弁体８６が回転される。例えば、エンジン３８の回転数が高くなって圧縮機２からの冷媒の吐出量が増え、受圧片８８が受ける冷媒の流動圧が所定値を超えると、受圧片８８が第２ストッパ９４に当接するまで弁体８６が回転される。この回転角においては、出口孔８６ａが弁孔８４の開口に合致して弁孔８４が開かれ、圧縮工程中の圧力室４６から冷媒の一部が延長室６４に還流される。冷媒が還流されると、吐出孔６６を介した圧力室４６から吐出室５８への冷媒の吐出量、換言すれば、圧縮機２から凝縮器６への冷媒の吐出量が減少する。
【００２３】
以上説明したように、可変容量型スクロール圧縮機２は、簡単な構成にて冷媒の吐出量を制御可能な容量制御弁を有する。この圧縮機２を車両用空調装置の冷凍回路に適用すれば、エンジン３８の回転数変動に伴い冷媒の吐出量が過剰となって、冷凍回路の冷凍能力が過多になるのが防止され、この結果、乗員の快適性を確保することができる。
また、圧縮機２は、冷媒の吐出量が多いときは勿論、ガス状の冷媒に比べて密度が大きい液状の冷媒が延長室６４内を流動したときも、受圧片８８が液状冷媒の流動圧を受けて弁体８６が回転され、弁孔８４が開かれる。このため、液圧縮により圧力室４６の圧力が異常に上昇するのが確実に防止され、可動及び固定スクロール４２,４４その他の圧縮機２の構成部品に過剰な負荷が加わることがない。この結果、圧縮機２は良好な静粛性を有するとともに長寿命である。
【００２４】
更に、圧縮機２では、第２のストッパ９４により、出口孔８６ａが弁孔８４の開口に合致する回転角を超えた弁体８６の回転を規制しているので、流動圧が異常に高くなったときでも出口孔８６ａが弁孔８４の開口に確実に合致され、吐出量の制御が安定して行われる。
また、圧縮機２では、容量制御弁が始動時、つまり電磁クラッチ３６のオン作動時の衝撃を緩和することから、電磁クラッチ３６に対する要求性能が緩和され、電磁クラッチ３６の小型化も可能である。
【００２５】
本発明は上述の一実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能であり、例えば、一実施例の場合、固定基板４４ａに弁孔８４が２つ設けられていたが、弁孔の数は１つ又は３つ以上であってもよく、弁孔８４の軸方向孔が固定基板４４ａの正面にて開口する位置についても特に限定されない。
一実施例の場合、出口孔８６ａは丸孔であったが、長孔であってもよく、この場合、第２のストッパ９４を設けなくても、弁体８６が回転されたときに弁孔８４の開口に対して出口孔８６ａを確実に合致させることができる。
【００２６】
一実施例の場合、弁孔８４は仕切壁６２、つまり固定スクロール４４の筒部６０ａの外周面にて開口しているが、弁孔８４は、固定基板４４ａの背面にて開口していてもよい。
図５及び６は、変形例の弁体９６を有した圧縮機２を示しており、弁体９６は、基準位置にあるときに弁孔８４の開口に合致する出口孔８６ｂを更に有する。この場合、圧縮機２の始動時、つまり作動流体が非流動状態から流動状になるとき、その吐出量が低減され、作動流体の流動圧が圧縮機２の内外の部品に衝撃力として加わるのが防止される。そして、圧縮機２が始動して作動流体が低流量にて冷媒循環経路４内を循環し始めると、作動流体の流動圧を受けて弁体９６が回転され、弁孔８４は閉じられるので、圧縮機２の吐出量は増大される。このように、基準位置にて弁孔８４の開口に合致する出口孔８６ｂを弁体９６に設ければ、圧縮機２を少ない吐出量で緩やかに始動させること（ソフトスタート）が可能となり、圧縮機２の静粛性及び寿命が更に向上する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一実施例の可変容量型スクロール圧縮機を示した縦断面図である。
【図２】車両用空調装置の冷凍回路に適用した図１の圧縮機を、同図中のII-II線に沿う横断面で示した図である。
【図３】図１の圧縮機において、弁体が基準位置にあるときのIII−III線に沿う横断面図である。
【図４】図１の圧縮機において、弁体が最大回転位置にあるときのIII−III線に沿う横断面図である。
【図５】図１の圧縮機において、変形例の弁体が基準位置にあるときのIII−III線に沿う横断面図である。
【図６】図１の圧縮機において、変形例の弁体が最大回転位置にあるときのIII−III線に沿う横断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１８    圧縮ケーシング
１８ａ  端壁
４４    固定スクロール
５８    吐出室
６２    仕切壁
６４    延長室
７６    吸入室
８４    弁孔
８６    弁体
８８    受圧片
【図１】
2006077678.tif 000003
【図２】
2006077678.tif 000004
【図３】
2006077678.tif 000005
【図４】
2006077678.tif 000006
【図５】
2006077678.tif 000007
【図６】
2006077678.tif 000008