特開 2024-139802 スクロール型圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024139802

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】スクロール型圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04C 18/02 20060101AFI20241003BHJP

   F16K 31/126 20060101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

F04C18/02 311X

F16K31/126 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023050707

(22)【出願日】2023-03-28

(71)【出願人】

【識別番号】000133652

【氏名又は名称】株式会社テージーケー

(74)【代理人】

【識別番号】110002273

【氏名又は名称】弁理士法人インターブレイン

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 啓介

(72)【発明者】

【氏名】菅村 領太

(72)【発明者】

【氏名】利根川 正明

(72)【発明者】

【氏名】梅谷 将史

【テーマコード（参考）】

3H039

3H056

【Ｆターム（参考）】

3H039AA02

3H039AA04

3H039AA12

3H039BB28

3H039CC02

3H039CC03

3H039CC24

3H039CC28

3H039CC29

3H039CC30

3H056AA01

3H056BB24

3H056CA07

3H056CB03

3H056CC17

3H056CD03

3H056CD06

3H056EE01

3H056GG01

3H056GG03

(57)【要約】

【課題】スクロール型圧縮機における背圧制御に関し、吐出圧力に応じた背圧制御の制御特性を維持しつつ、吸入圧力依存性を高める。
【解決手段】圧縮機１００は、固定スクロールと可動スクロールとが背圧室の圧力によって互いに押し付けられ、吸入室に導入された流体を両スクロール間に形成される圧縮室にて圧縮し、吐出室から吐出するスクロール型圧縮機である。この圧縮機は、吐出室から背圧室へ導入する流体の流量を制御する第１弁と、背圧室から吸入室へ導出する流体の流量を制御する第２弁と、を備える。第１弁および第２弁の少なくとも一方が、内部に基準圧力が満たされた感圧部を有し、その感圧部に作用する圧力に応じて開閉する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定スクロールと可動スクロールとが背圧室の圧力によって互いに押し付けられ、吸入室に導入された流体を両スクロール間に形成される圧縮室にて圧縮し、吐出室から吐出するスクロール型圧縮機であって、
前記吐出室から前記背圧室へ導入する流体の流量を制御する第１弁と、
前記背圧室から前記吸入室へ導出する流体の流量を制御する第２弁と、
を備え、
前記第１弁および前記第２弁の少なくとも一方が、内部に基準圧力が満たされた感圧部を有し、前記感圧部に作用する圧力に応じて開閉することを特徴とするスクロール型圧縮機。

【請求項2】

前記第２弁は、
前記背圧室に連通する制御圧力室と、前記吸入室に連通する吸入圧力室と、前記制御圧力室と前記吸入圧力室とを連通させる弁孔とを有し、前記感圧部が設けられたボディと、
前記弁孔に近接又は離間することにより弁部の開度を調整する弁体と、
を備え、
前記感圧部が前記吸入圧力室の吸入圧力を感知して変位又は変形することで、前記弁体を前記弁部の開閉方向に変位させることを特徴とする請求項１に記載のスクロール型圧縮機。

【請求項3】

前記感圧部は、感圧部材として、前記基準圧力が満たされる基準圧力室と前記吸入圧力室とを仕切るように配置されるダイヤフラムを含むことを特徴とする請求項２に記載のスクロール型圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はスクロール型圧縮機に関し、特に固定スクロールと可動スクロールとを互いに押し付けるための背圧を制御する制御弁を備える圧縮機に関する。

【背景技術】

【0002】

電動圧縮機として、固定スクロールと可動スクロールを備えたスクロール型圧縮機が知られている（特許文献１参照）。この圧縮機は、吸入室に導入された流体を両スクロール間に形成される圧縮室に導いた後、可動スクロールを回転させる。それにより、圧縮室の容積を徐々に小さくすることで流体を圧縮できる。圧縮された流体は、吐出室から導出される。可動スクロールに対して固定スクロールとは反対側に背圧室が設けられている。その背圧室の圧力（「背圧」ともいう）により両スクロールが互いに押し付けられることで、圧縮性能が確保されている。すなわち、圧縮運転中の圧力上昇により両スクロールが離れることによる圧縮不良が防止されている。

【0003】

このような圧縮機は一般に、背圧の制御応答性を高めるべく、高圧である吐出室の圧力（「吐出圧力」ともいう）を利用して背圧を高める。ただし、背圧が必要以上に高くなると、両スクロール間の摩擦抵抗が大きくなり、動力損失が大きくなる。そこで、吐出室と背圧室との間に制御弁を設け、吐出圧力に応じて背圧を制御する、つまり吐出圧力と背圧とが概ね比例関係を有するような制御特性が実現されている（特許文献２参照）。

【0004】

特許文献２の制御弁では、ボディの一端側から吐出室に連通する弁孔、背圧室に連通する第１圧力室、吸入室に連通する吸入圧力室、基準圧力として大気が導入される基準圧力室、および背圧室に連通する第２圧力室が設けられている。ボディの軸線に沿って弁体と一体変位可能な可動体が設けられている。可動体は３つのセグメント（第１～第３セグメント）が直列に連結して構成される。第１セグメントは、ボディ内の隔壁を摺動可能に貫通し、その先端に弁体が設けられる。第２セグメントおよび第３セグメントは、それぞれ周縁部のゴムを介してボディの内面と流体シール方式で連結されている。

【0005】

弁孔と隔壁との間に第１圧力室が形成され、隔壁と第２セグメントとの間に吸入圧力室が形成される。第２セグメントと第３セグメントとの間に基準圧力室が形成され、第３セグメントの基準圧力室とは反対側に第２圧力室が形成される。基準圧力室は大気に開放される。このような構成により、第２セグメントで圧縮機の吸入圧力を感知しつつ、背圧を制御できる。すなわち、吐出圧力に応じた背圧の変化を表す制御特性を維持しつつ、その背圧を吸入圧力の変化に応じた要求値に近づけることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１８－１５０８３５号公報

【特許文献2】特表２０１８－５３６１１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献２の圧縮機では、制御弁が直接的には吐出圧力の導入量を制御するものであるため、吸入圧力が低下したときに背圧が上記要求値に到るまでに時間を要し、応答性の面では改善の余地があった。

【0008】

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、スクロール型圧縮機における背圧制御に関し、吐出圧力に応じた背圧制御の制御特性を維持しつつ、吸入圧力依存性を高めることにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のある態様は、固定スクロールと可動スクロールとが背圧室の圧力によって互いに押し付けられ、吸入室に導入された流体を両スクロール間に形成される圧縮室にて圧縮し、吐出室から吐出するスクロール型圧縮機である。この圧縮機は、吐出室から背圧室へ導入する流体の流量を制御する第１弁と、背圧室から吸入室へ導出する流体の流量を制御する第２弁と、を備える。第１弁および第２弁の少なくとも一方が、内部に基準圧力が満たされた感圧部を有し、その感圧部に作用する圧力に応じて開閉する。

【0010】

この態様によれば、圧縮機において第１弁の開度を調整することにより、吐出圧力に応じた背圧制御の制御特性を実現できる。また、第２弁の開度を調整することにより、その制御特性を吸入圧力の変化に追従させることもできる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、スクロール型圧縮機における背圧制御に関し、吐出圧力に応じた背圧制御の制御特性を維持しつつ、吸入圧力依存性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態に係る圧縮機を含む冷凍サイクルを概略的に表す図である。

【図2】図１のＡ－Ａ矢視断面図である。

【図3】制御弁（第１弁）の構成を示す断面図である。

【図4】制御弁（第２弁）の構成を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。

【0014】

図１は、実施形態に係る圧縮機を含む冷凍サイクルを概略的に表す図である。図２は、図１のＡ－Ａ矢視断面図である。
図１に示すように、圧縮機１００は、モータにより駆動されるスクロール型圧縮機であり、自動車用空調装置の冷凍サイクルに設置される。本実施形態の空調装置は、高圧で作動する二酸化炭素を冷媒とするいわゆる超臨界冷凍サイクルを備える。この空調装置は、冷凍サイクルを循環する気相状態の冷媒を圧縮する圧縮機１００、圧縮された高温高圧の気相状態の冷媒を冷却する外部熱交換器としてのガスクーラ１０２、冷却された冷媒を断熱膨張させて減圧する膨張装置１０４、膨張された冷媒を蒸発させて蒸発潜熱を奪って車室内の空気を冷却する蒸発器１０６、蒸発された冷媒を気液分離し、分離された気相状態の二酸化炭素を圧縮機１００に戻す受液器１０８を備える。

【0015】

圧縮機１００は、そのハウジング１１０内にスクロールユニット１１２、スクロールユニット１１２を駆動するモータ１１４、モータ１１４の回転数を制御するインバータ１１６、およびスクロールユニット１１２の背圧を制御する制御弁１，２を備える。制御弁１が「第１弁」として機能し、制御弁２が「第２弁」として機能する。ハウジング１１０は、センターハウジング１１８と、センターハウジング１１８の前端側に接合されたフロントハウジング１２０と、センターハウジング１１８の後端側に接合されたリアハウジング１２２とを組み付けて構成される。

【0016】

センターハウジング１１８の内方にスクロールユニット１１２が配置されている。スクロールユニット１１２は、固定スクロール１２４と可動スクロール１２６とを軸線方向に対向配置して構成される。固定スクロール１２４は、段付円板状のベース１２８と、ベース１２８の前面に渦巻状に立設されたラップ１３０を有する。ベース１２８は、センターハウジング１１８とリアハウジング１２２とに挟持されるようにしてハウジング１１０に固定されている。ベース１２８は、センターハウジング１１８の後端部を概ね閉止している。ベース１２８とリアハウジング１２２との間には吐出室１３２が形成される。ベース１２８の中央を軸線方向に貫通するように吐出通路１３４が形成されている。ベース１２８の裏面側には、リリーフ弁１３６が設けられている。リリーフ弁１３６は、一方向弁であり、吐出通路１３４の吐出室１３２側の開口端を開閉する。

【0017】

可動スクロール１２６は、段付円板状のベース１３８と、ベース１３８の後面に渦巻状に立設されたラップ１４０を有する。ラップ１４０は、固定スクロール１２４のラップ１３０と噛みあい、両者の間に圧縮室１４２が形成される。可動スクロール１２６の前面中央部が円ボス状に突出し、ブッシュ１４４が回転可能に嵌合している。ブッシュ１４４には、モータ１１４の回転軸１４６が接続されている。

【0018】

センターハウジング１１８における前壁１４８の中央部がフロントハウジング１２０側に膨出し、その内方に軸受１５０が設けられている。前壁１４８の先端中央に挿通孔１５２が設けられ、回転軸１４６がその挿通孔１５２および軸受１５０を貫通している。前壁１４８と可動スクロール１２６との間には、環状のスラストプレート１５４が配置されている。前壁１４８は、可動スクロール１２６からのスラスト力を、そのスラストプレート１５４を介して受ける。前壁１４８と可動スクロール１２６とに囲まれる空間が背圧室１５６を形成する。固定スクロール１２４と可動スクロール１２６とは、背圧室１５６の圧力（背圧Ｐｂ）によって互いに押し付けられる。

【0019】

前壁１４８とスラストプレート１５４との間にはシールリング１５８が介装され、可動スクロール１２６とスラストプレート１５４との間にはシールリング１６０が介装されている。一方、挿通孔１５２と軸受１５０との間にはシール部材１６２（リップシール）が配設されている。このような構成により、背圧室１５６の密封性（シール性）が確保されている。

【0020】

フロントハウジング１２０は、隔壁１６４により吸入室１６６と制御室１６８とに区画されている。吸入室１６６にモータ１１４が収容され、制御室１６８にインバータ１１６が収容されている。制御室１６８は、ハウジング１１０の前端部に位置し、カバー１７０により閉止されている。隔壁１６４の後面中央には円ボス状の支持部１６５が突設され、軸受１６７（滑り軸受）が圧入されている。

【0021】

モータ１１４は、例えば三相交流モータであり、回転軸１４６と、回転軸１４６と一体に設けられたロータ１７２と、フロントハウジング１２０に固定されたステータ１７４を含む。例えば、図示しない車載バッテリから供給される直流電流がインバータ１１６により交流電流に変換され、モータ１１４に供給される。

【0022】

回転軸１４６は、その前端側が軸受１６７に支持され、後端側が軸受１５０に支持されている。回転軸１４６の後端には、その中心軸から偏心した位置に円柱状の偏心連結部１７８が突設されている。偏心連結部１７８は、ブッシュ１４４を介して可動スクロール１２６に連結されている。回転軸１４６の後端部には、バランスウェイト１８０が一体に設けられている。バランスウェイト１８０は、可動スクロール１２６の公転に伴う遠心力を相殺する。

【0023】

フロントハウジング１２０には、吸入室１６６へ冷媒を導入するための入口通路１８２が設けられている。センターハウジング１１８には、圧縮室１４２の入口につながる吸入圧空間１８４と吸入室１６６とを連通させる連通路１８６が形成されている。

【0024】

リアハウジング１２２には、吐出室１３２、取付孔１８７および取付孔１８８が区画形成されている。制御弁１は、取付孔１８７に挿入されるように取り付けられる。制御弁２は、取付孔１８８に挿入されるように取り付けられる。リアハウジング１２２にはまた、吐出室１３２からガスクーラ１０２側へ吐出冷媒を導出するための出口通路１９０が設けられている。

【0025】

リアハウジング１２２にはさらに、吐出室１３２と取付孔１８７とを連通させる連通路１９１、背圧室１５６と取付孔１８７とを連通させるための連通路１９３、および吸入圧空間１８４と取付孔１８７とを連通させるための連通路１９５が設けられている。後述のように、制御弁１には吐出室連通ポート、背圧室連通ポートおよび吸入室連通ポートが設けられている。連通路１９１は吐出室連通ポートと連通し、連通路１９３は背圧室連通ポートと連通し、連通路１９５は吸入室連通ポートに連通する。連通路１９３は、センターハウジング１１８に形成された連通路１９７を介して背圧室１５６に連通する。連通路１９５は、ベース１２８に形成された連通孔１９９を介して吸入圧空間１８４に連通する。また、取付孔１８７の開口端部と背圧室連通ポートとを連通させるための連通路２００が形成されている。

【0026】

一方、リアハウジング１２２には、背圧室１５６と取付孔１８８とを連通させるための連通路１９４、および吸入圧空間１８４と取付孔１８８とを連通させるための連通路１９６が設けられている。後述のように、制御弁２には背圧室連通ポートおよび吸入室連通ポートが設けられている。連通路１９４は背圧室連通ポートと連通し、連通路１９６は吸入室連通ポートに連通する。連通路１９４は、センターハウジング１１８に形成された連通路１９８を介して背圧室１５６に連通する。

【0027】

以上のように構成された圧縮機１００は、入口通路１８２を介して吸入室１６６に導入された吸入圧力Ｐｓの冷媒を、スクロールユニット１１２の圧縮室１４２に導入する。図２に示すように、固定スクロール１２４と可動スクロール１２６とを噛みあわせることにより、ラップ１３０，１４０間に圧縮室１４２ａ，１４２ｂ（これらを総称して「圧縮室１４２と表記する」）が形成されている。

【0028】

可動スクロール１２６の旋回運動に伴ってその冷媒が吸入圧空間１８４に吸入され、圧縮室１４２の入口に導かれる。可動スクロール１２６が旋回運動することで、各圧縮室１４２が外周側から中央へ向けて容積を減少しながら移動する。その過程で圧縮室１４２内の冷媒が徐々に圧縮され、高温・高圧となる。この冷媒は、圧縮室１４２が吐出通路１３４との導通位置に達することで吐出圧力Ｐｄの冷媒として吐出室１３２に吐出される。この吐出冷媒は、出口通路１９０からガスクーラ１０２へ向けて導出される。その吐出冷媒の一部は、制御弁１を介して背圧室１５６に導入され、背圧制御に供される。すなわち、制御弁１が吐出室１３２から背圧室１５６へ導入する冷媒の流量を制御し（入れ制御）、制御弁２が背圧室１５６から吸入室１６６へ導出する冷媒の流量を制御する（抜き制御）。それにより、背圧室１５６の圧力（背圧Ｐｂ）を調整できる。

【0029】

図３は、制御弁１の構成を示す断面図である。
制御弁１は、段付円筒状のボディ５を有する。ボディ５には、その上端側からポート１０，１２，１４が設けられている。ポート１０は「吐出室連通ポート」として機能し、上述した連通路１９１を介して吐出室１３２に連通する（図１参照）。ポート１２は「背圧室連通ポート」として機能し、上述した連通路１９３，１９７を介して背圧室１５６に連通する。ポート１４は「吸入室連通ポート」として機能し、上述した連通路１９５，１９９を介して吸入圧空間１８４に連通する。

【0030】

ボディ５の内部を軸線方向に３つの領域に区画するように隔壁１６，１８が設けられている。隔壁１６の上方に吐出圧力室２０が形成され、下方に第１圧力室２２が形成されている。第１圧力室２２は「制御圧力室」として機能する。そして、隔壁１６の中央を軸線方向に貫通するように弁孔２４が設けられている。弁孔２４は、吐出圧力室２０と第１圧力室２２とを連通させる。弁孔２４の第１圧力室２２側の開口端に弁座２６が形成されている。吐出圧力室２０は、ポート１０を介して吐出室１３２と連通する。第１圧力室２２は、ポート１２を介して背圧室１５６と連通する。吐出圧力室２０に導入された吐出圧力Ｐｄは、弁部（弁孔２４）を経ることで背圧Ｐｂとなり、第１圧力室２２から背圧室１５６に向けて導出される。

【0031】

隔壁１８の下方に吸入圧力室２８が形成されている。隔壁１８の中央を軸線方向に貫通するようにガイド孔３２が設けられている。そのガイド孔３２を軸線方向に貫通するように長尺状の弁駆動体３４が配設されている。ボディ５の下半部（ポート１４の下方）もガイド孔３３として機能する。弁駆動体３４は、段付円柱状をなし、その上部がガイド孔３２に摺動可能に支持され、下部がガイド孔３３に摺動可能に支持されている。弁駆動体３４は、一端側（上端側）にテーパ状の弁体３６を有する一方、下部に拡径部３８を有する。その拡径部３８がガイド孔３３に沿って摺動する。弁体３６が弁孔２４に近接又は離間することにより弁部の開度が調整される。

【0032】

ガイド孔３２と拡径部３８との間に吸入圧力室２８が形成される。吸入圧力室２８は、ポート１４を介して吸入室１６６に連通し、吸入圧力Ｐｓを導入する。吸入圧力室２８におけるボディ５の内部底面と拡径部３８との間に、弁駆動体３４を開弁方向に付勢するスプリング４０（付勢部材）が介装されている。

【0033】

ボディ５における拡径部３８の下方に第２圧力室３０が形成される。すなわち、拡径部３８は、吸入圧力室２８と第２圧力室３０とを仕切るようにボディ５に配置される。ボディ５の下端部には、径方向に開放される複数のスリット３１が設けられている。第２圧力室３０は、スリット３１および連通路２００を介して、取付孔１８７におけるポート１２が開口している空間（Ｏリング５０，５２により画定される空間）に連通する（図１参照）。それにより、背圧Ｐｂが第２圧力室３０にも導入される。

【0034】

本実施形態では、弁駆動体３４とガイド孔３２とのクリアランスが微小に設定されており、いわゆるクリアランスシールが実現される。それにより、第１圧力室２２から吸入圧力室２８への冷媒の漏洩が規制されている。また、弁駆動体３４とガイド孔３３とのクリアランスも微小に設定されており、クリアランスシールが実現される。それにより、第２圧力室３０から吸入圧力室２８への冷媒の漏洩が規制されている。なお、変形例においては、弁駆動体３４とガイド孔３２との間、および弁駆動体３４とガイド孔３３との間の少なくとも一方にＯリング等のシール部材を設け、冷媒の流通を規制してもよい。

【0035】

ボディ５の上端開口部には、ポート１０への異物の侵入を抑制するフィルタ部材４２が嵌着されている。圧縮機１００の吐出冷媒には金属粉等の異物が含まれることがあるため、フィルタ部材４２は、その異物が制御弁１の内部に侵入することを防止又は抑制する。フィルタ部材４２は、有底筒状のフィルタ４４を有し、そのフィルタ４４の開口端部をリング状の金属プレート４６にて補強して構成される。フィルタ４４は金属メッシュからなる。フィルタ部材４２は、その底部を上にした状態で金属プレート４６をボディ５に圧入することにより固定される。フィルタ部材４２は、図示のようにボディ５の内側に装着されることにより、外部構造物との接触による変形が防止されている。

【0036】

ポート１２にも円筒状のフィルタ部材４３が取り付けられている。フィルタ部材４３は、ボディ５の内部への異物の侵入を抑制するためのメッシュを含む。

【0037】

制御弁１の外周面には、取付孔１８７に取り付けられた際の各ポート間のシールを実現する複数のシールリングが設けられている。すなわち、ボディ５の外周面には、ポート１２の上方にＯリング５０、ポート１２とポート１４の間にＯリング５２、ポート１４の下方にＯリング５４が嵌着されている（図１参照）。

【0038】

以上のような構成において、ガイド孔３３の断面積Ａが、ガイド孔３２の断面積Ｂと弁孔２４の断面積Ｃとの差よりも大きい（Ａ＞Ｂ－Ｃ）。このため、弁駆動体３４には実質的に背圧Ｐｂが閉弁方向に作用する一方、吸入圧力Ｐｓおよび吐出圧力Ｐｄが開弁方向に作用する。制御弁１は、吸入圧力Ｐｓおよび吐出圧力Ｐｄに応じてその弁部の開度を変化させつつ、背圧Ｐｂを制御する。

【0039】

なお、弁駆動体３４の下端（拡径部３８）をボディ５の開口端（下端）の近傍に配置している。このため、図１に示したように、ボディ５の開口端を圧縮機１００の固定スクロール１２４の壁面に突き当てることにより、その壁面を弁部の最大開度を規定するストッパとして機能させることができる。なお、弁駆動体３４とストッパ（壁面）との間に緩衝部材を設けてもよい。それにより、弁駆動体３４の破損や損傷を防止又は抑制できる。

【0040】

図４は、制御弁２の構成を示す断面図である。
制御弁２は、ボディ２０５とパワーエレメント２０６とを同軸状に組み付けて構成される。パワーエレメント２０６は「感圧部」として機能する。ボディ２０５は、段付円筒状をなし、その上端部にポート２１０を有し、側部にポート２１２を有する。ポート２１０は「吸入室連通ポート」として機能し、上述した連通路１９６を介して吸入圧空間１８４に連通する。ポート２１２は「背圧室連通ポート」として機能し、上述した連通路１９４，１９８を介して背圧室１５６に連通する。

【0041】

ボディ２０５の下端部に雄ねじ部、パワーエレメント２０６の上端部に雌ねじ部がそれぞれ形成されている。ボディ２０５の下端部をパワーエレメント２０６の上端部に螺入することで、両者が同軸状に連結される。パワーエレメント２０６は、ボディ２０５の下端開口部を閉止するように組み付けられている。

【0042】

ボディ２０５の内部を軸線方向に３つの領域に区画するように隔壁２１６，２１８が設けられている。隔壁２１６の上方に吸入圧力室２２０が形成され、下方に第１圧力室２２２が形成されている。第１圧力室２２２は「制御圧力室」として機能する。そして、隔壁２１６の中央を軸線方向に貫通するように弁孔２２４が設けられている。弁孔２２４は、吸入圧力室２２０と第１圧力室２２２とを連通させる。弁孔２２４の吸入圧力室２２０側の開口端に弁座２２６が形成されている。吸入圧力室２２０は、ポート２１０を介して吸入室１６６と連通する。第１圧力室２２２は、ポート２１２を介して背圧室１５６と連通する。第１圧力室２２２に導入された背圧Ｐｂは、弁部（弁孔２２４）を経ることで吸入圧力Ｐｓとなり、吸入圧力室２２０から吸入圧空間１８４ひいては吸入室１６６に向けて導出される。

【0043】

隔壁２１８の下方に作動室２２８が形成されている。隔壁２１８の中央を軸線方向に貫通するようにガイド孔２３２が設けられている。そのガイド孔２３２を軸線方向に貫通するように長尺状の弁駆動体２３４が配設されている。弁駆動体２３４は、段付円筒状をなし、その上部が弁孔２２４を貫通し、中央部がガイド孔２３２に摺動可能に支持されている。弁駆動体２３４の下端部は、連結部材２４０を介してパワーエレメント２０６に連結されている。

【0044】

弁駆動体２３４の上端部が縮径して弁孔２２４を貫通し、その先端部に弁体２３６が一体に設けられている。弁体２３６が弁孔２２４に近接又は離間することにより弁部の開度が調整され、弁体２３６が弁座２２６に着脱することにより弁部が開閉される。弁駆動体２３４には、軸線方向に貫通する内部通路２３５が設けられている。また、弁駆動体２３４の下部側面には、内外を連通する連通孔２３７が設けられている。内部通路２３５は、上端開口部にて吸入圧力室２２０と連通する一方、連通孔２３７を介して作動室２２８に連通する。このため、吸入圧力室２２０の吸入圧力Ｐｓが内部通路２３５を介して作動室２２８に導入される。

【0045】

ボディ２０５の上端開口部にはばね受け２３１が螺着されており、そのばね受け２３１と弁駆動体２３４との間には、弁体２３６を閉弁方向に付勢するスプリング２３９（「付勢部材」として機能する）が介装されている。スプリング２３９の荷重は、ばね受け２３１のボディ２０５への螺入量を調整することにより設定できる。ポート２１２には円筒状のフィルタ部材２４３が取り付けられている。フィルタ部材２４３は、ボディ２０５の内部への異物の侵入を抑制するためのメッシュを含む。

【0046】

ガイド孔２３２の中央部には、円環状の凹溝からなるシール収容部２４２が設けられ、Ｏリング２４４（シールリング）が嵌着されている。Ｏリング２４４は、弁駆動体２３４とガイド孔２３２との間隙をシールし、第１圧力室２２２から作動室２２８への冷媒の漏洩を規制する。弁駆動体２３４とガイド孔２３２との間にはシール収容部２４２の前後に間隙が形成されるところ、シール収容部２４２の第１圧力室２２２側（高圧側）のクリアランスのほうが作動室２２８側（低圧側）のクリアランスよりも大きくなるように構成されている。

【0047】

Ｏリング２４４は、シール収容部２４２の上下の差圧（前後差圧）により低圧側のクリアランスを閉じるように押しつけられる。その結果、弁駆動体２３４の摺動部のシール性を良好に維持できる。また、低圧側のクリアランスが相対的に小さいため、Ｏリング２４４が変形してもそのクリアランスに挟まって摺動抵抗を増大させることもない。一方、高圧側のクリアランスが相対的に大きいため、仮に高圧側から異物が侵入してきたとしても、その異物の噛み込みが生じることを防止又は抑制できる。その結果、弁駆動体２３４ひいては弁体２３６の円滑な作動を維持できる。

【0048】

パワーエレメント２０６は、ボディ２０５の下端部に固定されるハウジング２５０と、「感圧部材」としてのダイヤフラム２５２と、ダイヤフラム２５２の中央を軸線方向に支持する皿ばね２５４とを含む。

【0049】

ハウジング２５０は、段付円筒状のアッパーハウジング２５６と、段付円板状のロアハウジング２５８とを含む。アッパーハウジング２５６が雌ねじ部を有し、ボディ２０５に締結されている。アッパーハウジング２５６とロアハウジング２５８との間にダイヤフラム２５２が介装される。パワーエレメント２０６は、アッパーハウジング２５６とロアハウジング２５８との互いの開口部を突き合わせ、その外縁部にダイヤフラム２５２の外周部を挟むようにして組み付け、両ハウジングの接合部に沿って外周溶接が施されることにより容器状に形成されている。ダイヤフラム２５２は、本実施形態では金属ダイヤフラムである。

【0050】

アッパーハウジング２５６の内方に作動室２２８が形成され、ロアハウジング２５８の内方に基準圧力室Ｓが形成される。ロアハウジング２５８の内部は大気に開放され、基準圧力室Ｓに基準圧力Ｐｏとして大気圧が満たされる。

【0051】

ロアハウジング２５８の上端部に段部２６０が設けられ、段部２６０と嵌合するように皿ばね２５４が配設されている。なお、本実施形態では、皿ばね２５４がその耐圧強度を確保するために皿ばねの積層体とされているが、変形例においては単層（一枚）の皿ばねであってもよい。

【0052】

皿ばね２５４とダイヤフラム２５２との間に、両者間の摩耗を抑制するための薄膜状の耐摩耗シート（薄膜状部材）を介装してもよい。皿ばね２５４の積層体を構成する複数の皿ばね間にも耐摩耗シートを介装してもよい。耐摩耗シートとしては、例えばポリテトラフルオロエチレンなどのフッ素樹脂からなる薄膜シートあるいはポリイミドフィルム等を使用することができる。

【0053】

ロアハウジング２５８の上部には、皿ばね２５４の下方（ダイヤフラム２５２とは反対側）に円板状の芯材２６４が配設されている。一方、ロアハウジング２５８の下部には、円板状のばね受け２６６が螺着されている。芯材２６４とばね受け２６６との間に、芯材２６４を開弁方向に付勢するスプリング２６８（「付勢部材」として機能する）が介装されている。上方のスプリング２３９と下方のスプリング２６８の付勢力により、弁駆動体２３４とパワーエレメント２０６が作動連結される。スプリング２６８の荷重は、ばね受け２６６のロアハウジング２５８への螺入量を調整することにより設定できる。

【0054】

芯材２６４の外周面とロアハウジング２５８の内周面とのクリアランスが微小に設定され、芯材２６４の径方向への変位が規制されている。すなわち、芯材２６４は、パワーエレメント２０６の内部を軸線に沿って変位する。

【0055】

皿ばね２５４は概ね円板状をなすが、その周縁部がやや下方に向けて傾斜するテーパ部２５５を有するため、全体的にみて作動室２２８側に向けてやや膨らんだ形状をなしている。ダイヤフラム２５２は、皿ばね２５４を上方から押さえるように設けられている。このため、ダイヤフラム２５２は、皿ばね２５４の上面に沿った形状となる。皿ばね２５４はダイヤフラム２５２の下面に当接するように配置される。

【0056】

芯材２６４の上面中央部が皿ばね２５４の下面中央の平坦部（テーパ部２５５の内側）に当接する。このような構成により、ダイヤフラム２５２が冷媒圧力を受けることで変位（変形）するとしても軸線に沿った変位となり、弁駆動体２３４を軸線方向に安定に駆動できる。ばね受け２６６には、基準圧力室Ｓを大気に開放するための連通孔２６７が設けられている。ダイヤフラム２５２は、作動室２２８の吸入圧力Ｐｓと基準圧力室Ｓの基準圧力Ｐｏとの差圧を感知して（実質的に吸入圧力Ｐｓを感知して）弁部の開閉方向に作動する。すなわち、パワーエレメント２０６が、吸入圧力Ｐｓを感知して変位又は変形することで、弁体２３６に対して弁部の開閉方向の駆動力を付与する。

【0057】

制御弁２の外周面には、取付孔１８８に取り付けられた際の各ポート間のシールを実現し、また大気への冷媒の漏洩を規制する複数のシールリングが設けられている。すなわち、ボディ２０５の外周面には、ポート２１２の上方にＯリング２７０、ポート２１２の下方にＯリング２７２が嵌着されている。アッパーハウジング２５６の外周面にはＯリング２７４が嵌着されている（図１参照）。

【0058】

以上のような構成において、ガイド孔２３２の断面積Ｂ２と弁孔２２４の断面積Ｃ２が等しく、ダイヤフラム２５２の有効受圧面積Ａ２がこれらの断面積よりも大きい（Ａ２＞Ｂ２＝Ｃ２）。このため、弁体２３６の作動に関し、背圧Ｐｂの影響はキャンセルされ、吸入圧力Ｐｓのみが感知される。制御弁２は、吸入圧力Ｐｓに応じてその弁部の開度を変化させつつ、背圧Ｐｂを制御する。

【0059】

次に、圧縮機１００の制御動作について説明する。
圧縮機１００が駆動されると、可動スクロール１２６が固定スクロール１２４の軸線周りに旋回（公転）する。この可動スクロール１２６の公転によって、両スクロール間に形成される圧縮室１４２が外周側から中央へ向けて容積を減少しながら移動される。この過程で冷媒圧力が吸入圧力Ｐｓから吐出圧力Ｐｄへ昇圧される。その吐出冷媒が冷凍サイクルを循環することにより、車両用空調装置の空調が行われる。このとき、吐出冷媒の一部が制御弁１のポート１０へ供給される。

【0060】

このとき、制御弁１および制御弁２により圧縮機１００の背圧Ｐｂが制御される。制御弁１では、弁体３６が、吐出圧力Ｐｄによる開弁方向の力、吸入圧力Ｐｓによる開弁方向の力、背圧Ｐｂによる閉弁方向の力、およびスプリング４０による開弁方向の力がつり合う弁リフト位置に保たれる。

【0061】

背圧Ｐｂの制御過程で吐出圧力Ｐｄが上昇すると、弁体３６に作用する開弁方向の力が大きくなる。このため、その荷重につり合う閉弁方向の力を大きくするよう背圧Ｐｂも上昇する。すなわち、吐出圧力Ｐｄの上昇に伴って背圧Ｐｂが比例的に上昇する制御特性（「Ｐｄ－Ｐｂ特性」ともいう）が得られる。その制御特性は、吸入圧力Ｐｓの影響も受ける（「吸入圧力依存性」ともいう）。

【0062】

一方、制御弁２により、制御特性の吸入圧力依存性が高められる。制御弁２では、弁体２３６は、パワーエレメント２０６が感知する吸入圧力Ｐｓによる閉弁方向の力、スプリング２３９による閉弁方向の力、およびスプリング２６８による開弁方向の力がつり合う弁リフト位置に保たれる。

【0063】

吸入圧力Ｐｓが上昇すると、パワーエレメント２０６がこれを感知し、弁体２３６を閉弁方向に作動させることで背圧Ｐｂの低下を抑制する。結果的に、制御弁１との協働により背圧Ｐｂが上昇する。すなわち、吸入圧力Ｐｓの上昇に応じて背圧Ｐｂの基準値を高くしつつ、吐出圧力Ｐｄの上昇に伴って背圧Ｐｂが上昇する上記制御特性（Ｐｄ－Ｐｂ特性）を維持できる。

【0064】

吸入圧力Ｐｓが低下すると、パワーエレメント２０６がこれを感知し、弁体２３６を開弁方向に作動させることで背圧Ｐｂを低下させる。制御弁１との協働により背圧Ｐｂの低下が促される。すなわち、吸入圧力Ｐｓの低下に応じて背圧Ｐｂの基準値を低くしつつ、吐出圧力Ｐｄの上昇に伴って背圧Ｐｂが上昇する上記制御特性（Ｐｄ－Ｐｂ特性）を維持できる。

【0065】

以上に説明したように、本実施形態では、圧縮機１００に設けた制御弁１と制御弁２との協働により、吐出圧力Ｐｄの上昇に伴って背圧Ｐｂが所定割合で上昇する制御特性（Ｐｄ－Ｐｂ特性）を実現しつつ、そのＰｄ－Ｐｂ特性を維持しながら制御における吸入圧力依存性を高めることができる。

【0066】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はその特定実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。

【0067】

上記実施形態では、制御弁２において、パワーエレメント２０６の基準圧力室Ｓに大気を導入する例を示した。変形例においては、ハウジング２５０の底部を閉止し、基準圧力室Ｓを真空状態としてもよい。あるいは、基準圧力室Ｓに大気その他の圧力媒体を封入し、基準圧力を満たしてもよい。また、上記実施形態では、制御弁２の感圧部材としてダイヤフラムを例示したが、ベローズその他の感圧部材としてもよい。

【0068】

上記実施形態では、制御弁１，２において、弁体を弁駆動体と一体成形する構成を例示した。変形例においては、弁体とロッド状の伝達部材とを連結して弁駆動体としてもよい。すなわち、弁駆動体が複数の部材を含むものとしてもよい。

【0069】

上記実施形態では、制御弁１（第１弁）と制御弁２（第２弁）とを独立したモジュールとし、圧縮機１００に設けられた複数の取付孔にそれぞれ組み込む構成を例示した。変形例においては、共用のボディに第１弁および第２弁の各弁部を設けた複合弁又は集合弁とし、圧縮機に設けた単一の取付孔に組み付けてもよい。

【0070】

上記実施形態では、制御弁１においてポート１４を介して吸入圧力Ｐｓを導入し、弁駆動体３４がその吸入圧力Ｐｓを受圧する構成を例示した。変形例においては、ポート１４を省略し、吸入圧力Ｐｓを導入しない構成としてもよい。その場合、吸入圧力室２８に代えて作動室を形成し、背圧Ｐｂを導入してもよい。スプリング４０に代えて弁駆動体３４を閉弁方向に付勢するスプリングを設けてもよい。そのスプリングを第２圧力室３０に設けてもよい。ただし、その場合には制御弁１における吸入圧力依存性がなくなる。このため、吸入圧力依存性を制御弁２のみで賄う必要がある。圧縮機全体でみた場合、吸入圧力依存性を向上させる観点からは、上記実施形態のように制御弁１にもその一部を負担させるほうが効率はよいと考えられる。

【0071】

上記実施形態では、上記圧縮機を、二酸化炭素を冷媒とする超臨界冷凍サイクルに適用する例を示した。変形例においては、二酸化炭素以外を冷媒とする超臨界冷凍サイクルに適用してもよい。あるいは、超臨界域での動作はしないものの、冷媒の圧力が高圧となる冷凍サイクルに適用してもよい。例えば、ＨＦＣ－１３４ａやＨＦＯ－１２３４ｙｆ等を冷媒とする冷凍サイクルに適用してもよい。その場合、冷凍サイクルにおいて、外部熱交換器としてガスクーラ１０２に代えて凝縮器が設けられる。耐圧強度に問題がなければ、制御弁のパワーエレメントを構成するダイヤフラムとして樹脂製ダイヤフラムを採用することもできる。

【0072】

上記実施形態では述べなかったが、制御弁２において、連結部材２４０とパワーエレメント２０６との間に緩衝部材（例えばゴム等）を設けてもよい。あるいは、連結部材を省略して弁駆動体とパワーエレメントとを連結する構成とし、両者の間に緩衝部材を設けてもよい。それにより、ダイヤフラムの破損や損傷を防止又は抑制できる。端面に緩衝部材が設けられた弁駆動体としてもよい。

【0073】

上記実施形態では、制御弁２に感圧部（パワーエレメント）を設け、吸入圧力Ｐｓを感知する構成を例示した。変形例においては、制御弁１に感圧部を設け、吸入圧力Ｐｓを感知させてもよい。例えば図３に示した構成において、ボディ５の下部にパワーエレメントを設け、弁駆動体３４を下方から支持する構成としてもよい。その場合、パワーエレメントの内部に密閉された基準圧力室を形成し、基準圧力を満たしてもよい。

【0074】

上記実施形態では、制御弁１が適用されるスクロール型圧縮機として、自動車用空調装置に搭載される圧縮機を例示した。変形例においては、一般用（家庭用、業務用）の空調装置に搭載されるスクロール型圧縮機に対し、制御弁１を適用してもよい。また、冷媒以外を作動流体とするスクロール型圧縮機に制御弁１を適用してもよい。

【0075】

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

【符号の説明】

【0076】

１ 制御弁、２ 制御弁、５ ボディ、１０ ポート、１２ ポート、１４ ポート、２０ 吐出圧力室、２２ 第１圧力室、２４ 弁孔、２６ 弁座、２８ 吸入圧力室、３０ 第２圧力室、３４ 弁駆動体、３６ 弁体、４０ スプリング、１００ 圧縮機、１０２ ガスクーラ、１０４ 膨張装置、１０６ 蒸発器、１１０ ハウジング、１１４ モータ、１２４ 固定スクロール、１２６ 可動スクロール、１３２ 吐出室、１３４ 吐出通路、１４２ 圧縮室、１５６ 背圧室、１６６ 吸入室、１７２ ロータ、１７４ ステータ、１８２ 入口通路、１８４ 吸入圧空間、１８６ 連通路、１８７ 取付孔、１８８ 取付孔、１９０ 出口通路、２０５ ボディ、２０６ パワーエレメント、２１０ ポート、２１２ ポート、２２０ 吸入圧力室、２２２ 第１圧力室、２２４ 弁孔、２２６ 弁座、２２８ 作動室、２３４ 弁駆動体、２３４ 弁体、２３５ 内部通路、２３６ 弁体、２３７ 連通孔、２３９ スプリング、２４０ 連結部材、２４２ シール収容部、２４４ Ｏリング、２５０ ハウジング、２５２ ダイヤフラム、２５４ 皿ばね、２５６ アッパーハウジング、２５８ ロアハウジング、２６４ 芯材、２６６ ばね受け、２６７ 連通孔、２６８ スプリング、Ｓ 基準圧力室。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】