| 【発明の名称】 |
容量制御弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】荻原 雅人
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| 【要約】 |
【課題】圧縮機を最小容量へ強制的に移行させた際に弁体が常時開いた状態になることを防止した容量制御弁を提供すること。
【解決手段】クランク質圧力変動に応じて容量が変化するタイプの可変容量型圧縮機の吐出領域をクランク室に連通させる第１のガス通路１７a，１７bと、この第１のガス通路の開度を調整するための弁体１８と、この弁体を駆動する弁駆動機構１２，２１と、弁体に対し第１のガス通路を閉じる向きにガス圧を作用させるための第２のガス通路１１ａとを有する容量制御弁１０において、圧縮機の吸入領域の圧力とクランク室の圧力との圧力差により第２のガス通路を開閉する差圧弁２７と、差圧弁が閉じたときに吐出領域の圧力を弁体に対し第１のガス通路を閉じる向きに作用させるための微細通路とを設けた。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 クランク室の圧力変動に応じて容量が変化するタイプの可変容量型圧縮機に用いられる容量制御弁であって、前記圧縮機の吐出領域を前記クランク室に連通させる第１のガス通路と、前記第１のガス通路の開度を調整するための弁体と、前記弁体を駆動する弁駆動機構と、前記弁体に対し前記第１のガス通路を閉じる向きにガス圧を作用させるための第２のガス通路とを有する容量制御弁において、前記圧縮機の吸入領域の圧力と前記クランク室の圧力との圧力差により前記第２のガス通路を開閉する差圧弁と、前記差圧弁が閉じたときに前記吐出領域の圧力を前記弁体に対し前記第１のガス通路を閉じる向きに作用させるための微細通路とを設けたことを特徴とする容量制御弁。
【請求項２】 前記ガス圧は前記クランク室の圧力である請求項１記載の容量制御弁。
【請求項３】 前記ガス圧は前記吸入領域の圧力である請求項１記載の容量制御弁。
【請求項４】 前記微細通路は、前記吐出領域の圧力を前記弁体に直接に作用させるものである請求項１−３のいずれかに記載の容量制御弁。
【請求項５】 前記弁駆動機構は、前記弁体に対向しこれを前記第１のガス通路を閉じる向きに押庄するための可動なソレノイドロッドを有し、前記微細通路は、前記吐出領域の圧力を前記ソレノイドロッドを介して前記弁体に作用させるものである請求項１−３のいずれかに記載の容量制御弁。
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【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等に用いられる可変容量型圧縮機の容量を制御するための容量制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の容量可変型圧縮機として、ピストンを有するタイプのものがある。このタイプの圧縮機は、公知のように、クランク室、吸入室、及び吐出室を備え、ビストンのストロークがクランク室の圧力に応じて制御されるように設計されている。したがって、この種の圧縮機においては、容量が可変でかつそのピストンストロークにしたがって決まる値をもつ。
【０００３】クランク室の圧力を変動させるために、容量可変型圧縮機に容量制御弁が組み付けられる。従来、様々な容量制御弁が知られている。
【０００４】例えば特開平９−２６８９７３号公報では、ソレノイド室を吐出圧領域またはクランク室に連通させ、吐出圧力またはクランク室圧力をソレノイド室に導入するように構成している。
【０００５】また、例えば特開平１１−１０７９２９号公報には、容量可変型圧縮機の吐出領域をその圧縮機のクランク室に連通させる第１のガス通路と、この第１のガス通路の開度を調整するための弁体と、この弁体を外部信号等により駆動する弁駆動機構と、弁体に対し第１のガス通路を閉じる向きにガス圧を作用させるための第２のガス通路とを有する容量制御弁が開示されている。なお弁体は開放バネにより開く向きに常時付勢されている。
【０００６】ところで、この種の圧縮機を自動車のエンジンにて駆動する場合は、自動車の発進や追い越し等の加速時の性能、即ち、加速性能を阻害する虞がある。そこで、車輛の加速状態を検知して必要時に強制的に圧縮機を最小容量へと移行・維持させ、これにより圧縮機の消費動力を低減させることが、加速性能を向上するために求められている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の容量制御弁では、加速時に外部信号を断って圧縮機を最小容量へ移行させると、上述した開放バネにより、弁体が常時開いた状態になり、高圧の吐出冷媒がクランク室に多量に導入されてしまう。この結果、クランク室の圧力が急上昇して吸入室の圧力とクランク室の圧力との差が過大になり、圧縮機の耐久信頼性が悪化するという問題があった。
【０００８】それ故に本発明の課題は、圧縮機を最小容量へ強制的に移行させた際に弁体が常時開いた状態になることを防止した容量制御弁を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、クランク室の圧力変動に応じて容量が変化するタイプの可変容量型圧縮機に用いられる容量制御弁であって、前記圧縮機の吐出領域を前記クランク室に連通させる第１のガス通路と、前記第１のガス通路の開度を調整するための弁体と、前記弁体を駆動する弁駆動機構と、前記弁体に対し前記第１のガス通路を閉じる向きにガス圧を作用させるための第２のガス通路とを有する容量制御弁において、前記圧縮機の吸入領域の圧力と前記クランク室の圧力との圧力差により前記第２のガス通路を開閉する差圧弁と、前記差圧弁が閉じたときに前記吐出領域の圧力を前記弁体に対し前記第１のガス通路を閉じる向きに作用させるための微細通路とを設けたことを特徴とする容量制御弁が得られる。
【００１０】前記ガス圧は前記クランク室の圧力であってもよい。
【００１１】前記ガス圧は前記吸入領域の圧力であってもよい。
【００１２】前記微細通路は、前記吐出領域の圧力を前記弁体に直接に作用させるものであってもよい。
【００１３】前記弁駆動機構は、前記弁体に対向しこれを前記第１のガス通路を閉じる向きに押圧するための可動なソレノイドロツドを有し、前記微細通路は、前記吐出領域の圧力を前記ソレノイドロッドを介して前記弁体に作用させるものであってもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】図１を参照して、まず、本発明に係る容量制御弁を有する可変容量圧縮機を説明する。
【００１５】この可変容量圧縮機は自動車用空調装置に使用するものであり、筒状のケーシング３１と，ケーシング３１の軸方向一端を閉塞したフロントハウジング３２と，ケーシング３１の軸方向他端に弁板アセンブリ３３を介して配されたシリンダヘッド３４とを含む。ケーシング３１，フロントハウジング３２，及びシリンダヘツド３４はボルト３５により互いに固定されている。
【００１６】ケーシング３１は内部にシリンダブロック３６を一体に有する。ケーシング３１の中央にはシャフト３７が軸方向にのびている。シャフト３７はフロントハウジング３２及びシリンダブロツク３６に回転可能に支持されている。
【００１７】フロントハウジング３２にはプーリ３８が回転可能に支持されている。プーリ３８は自動車のエンジンにて回転駆動される。一方、シャフト３７の外端にはゴム部材３９を介してリング状のアーマチュア４１が軸方向に可動に支持されている。
【００１８】アーマチュア４１はプーリ３８の軸端面に対向し、電磁吸着装置４２によりプーリ３８への接離を制御される。即ち、電磁吸着装置４２に通電されたときには、アーマチュア４１がプーリ３８に電磁力により吸着され、エンジンの回転力がシャフト３７に伝わり、また電磁吸着装置４２の通電が断たれたときには、アーマチュア４１がゴム部材３９の復元力でプーリ３８から離され、エンジンの回転力がシャフト３７には伝わらない。
【００１９】フロントハウジング３２とシリンダブロック３６との間にはクランク室４３が形成されている。クランク室４３において、シャフト３７にロータ４４が固定されている。ロータ４４には、ヒンジ機構４５を介して斜板４６が連結されている。ヒンジ機構４５は，シャフト３７の軸心に対する斜板４６の傾斜角を可変にするためのものである。なお斜板４６はロータ４４と一緒に回転する。
【００２０】斜板４６の周辺部には、複数のピストン４７がそれぞれシュー４８を介して軸方向で係合されている。これらのピストン４７は、シリンダブロック３６に形成した複数のシリンダボア４８にそれぞれ軸方向に摺動可能に挿入されている。斜板４６が回転すると、その斜板４６の傾斜角に応じたストロークをもってピストン４７がシリンダボア４８内で往復動する。
【００２１】シリンダヘッド３４には、周辺部に吸入室５１が、また中央部に吐出室５２が形成されている。吸入室５１と吐出室５２との間には、公知の冷凍回路が接続される。
【００２２】弁板アセンプリ３３は，シリンダボア４８の各々を吸入室５１及び吐出室５２に連通させる吸入孔５３及び吐出孔５４，及びこれらに対応した弁機構を備えている。
【００２３】今、シャフト３７が回転すると、ピストン４７がシリンダボア４８内で往復動する。ピストン４７の往復動にしたがい、冷凍回路の冷媒ガスが吸入室５１からシリンダボア４８内に吸入され、かつ吐出室５２から冷凍回路に吐出される。
【００２４】この可変容量圧縮機の圧縮容量は、斜板４６の傾斜角で決まるピストン４７のストロークに依存する。斜板４６の傾斜角を制御するため、この可変容量圧縮機はさらに、シリンダヘツド３４に形成した制御弁室５５に容量制御弁１０を備えている。
【００２５】制御弁室５５は通路５６，５７，及び５８によりクランク室４３，吸入室５１，及び吐出室５２に接続されている。なお吸入室５１は狭い通路５９を介してクランク室４３に連通している。
【００２６】さらに、この可変容量圧縮機は容量制御弁１０を備えている。容量制御弁１０は以下に説明する様々な形態にて実施可能である。
【００２７】図２をも参照して、本発明の第１の実施の形態に係る容量制御弁を説明する。
【００２８】この容量制御弁はクランク室４３の圧力を調整することにより可変容量圧縮機のピストン４７のストロークを制御するものであり、弁ケーシング１１と，この弁ケーシング１１内に配設され、内部を真空にしてバネを配置したベローズ１２と、このベローズ１２の図中下端を受け、弁ケーシング１１に移動可能なように支持されたガイド１３と、このガイド１３を図中上方に付勢するバネ１４と，弁ケーシング１１の一部を構成し、バネ１４の下端を受けたバネ受け１５と，ベローズ１２の図中上端に下端を当接して弁ケーシング１１に移動可能なように支持された伝達ロッド１６と，この伝達ロッド１６の上端に当接し、ベローズ１２の伸縮に応じて可変容量圧縮機の吐出室５２に通じた通路１７ａとクランク室４３に通じた通路１７ｂとの間を開閉する弁体１８と、プランジャー室１９のプランジャー２０とセンターポスト２１に上下動可能にガイドされた伝達口ッド２２とを介して弁体１８を閉弁方向に付勢する電磁力を発生させる電磁コイル２９とを含んでいる。通路１７ａ及び１７ｂは合わせて第１のガス通路を構成する。
【００２９】弁ケーシング１１の内部には上方に圧力室２３を形成するガイド２４が固定されている。このガイド２４にて弁体１８が上下動可能に案内されている。
【００３０】弁ケーシング１１には、横穴２５と，圧力室２３から横穴２５までのびた通路１１ａと，ベローズ１２を収容したベローズ室２６を横穴２５の奥部に連通させた通路１１ｂとが形成されている。横穴２５には図中左右に移動可能な差圧弁２７とこれを外方に付勢するバネ２８とが装着されている。差圧弁２７には、その位置に応じて通路１１ａと連通したり切り離されたりする通路２７ａが形成されている。
【００３１】なお通路２７ａはクランク室４３に通じ、またベローズ室２６は吸入室５１に通じている。また弁体１８は互いに面積の等しい受圧面１８ａ及び１８ｂを有する。
【００３２】次に図３（ａ）〜（ｅ）をも参照して，図２の容量制御弁の動作について説明する。
【００３３】電磁コイル２９に通電しない状態では電磁力は発生しないため、圧カバランス状態では弁体１８を閉弁方向に付勢する力は無く、また可変容量圧縮機の吸入室５１の圧力が高い場合にはベローズ１２は収縮するが、バネ１４によって図中上方に付勢されているため、弁体１８は常時開弁している。この状態で圧縮機を起動した場合、吐出室５２のガスが常時クランク室４３に導入されクランク室４３と吸入室５１との庄力差が増加するため、圧縮機は最小容量に維持される。
【００３４】さて、高外気温度条件にあるときには電磁コイル２９に通電し、図３（ａ）に示すように弁体１８を強制的に閉じた状態に保つ。すると、クランク室４３へのガスの導入が断たれるので、クランク室４３と吸入室５１との圧力差が減少し、圧縮機は大容量に維持される。
【００３５】このとき、車両加速性能等を向上させる必要が生じた場合は、電磁コイル２９への通電をＯＦＦ（０Ａ）にする。すると電磁コイル２９による電磁力は失われ、直後にバネ１４により弁体１８が図中上方に動かされ、図３（ｂ）に示すように開き、吐出冷媒がクランク室４３に導入される。次いで、クランク室４３と吸入室５１との圧力差がある一定の圧力に達すると、クランク室圧力Ｐｃがバネ２８の付勢力と通路１１ｂから導入される吸入庄力Ｐｓとの和に打ち勝ち、図３（ｃ）に示すように差圧弁２７が図中左方へ動いて通路１１ａを閉じる。この状態では、弁体１８とガイド１５とのクリアランスよりなる微細通路から吐出冷媒が圧力室１６に入り、弁体１８の受圧面１８ｂには吐出圧力Ｐｄが作用し、対向する受圧面１８ａに作用しているクランク室圧力Ｐｃに勝つようになる。したがって、図３（ｄ）に示すように弁体１８は閉じるか又は開度が非常に小さくなり、過度の高圧吐出冷媒がクランク室４３に導入されることを防止できる。
【００３６】その後、クランク室４３と吸入室５１との圧力差がある一定圧力以下になると、図３（ｅ）に示すようにバネ２８により差圧弁２７は図中右方に動かされ、通路２７ａが通路１１ａに連通することで圧力室２３とクランク室４３とが連通される。このとき通路１１ａ及び２７ａは合わせて第２のガス通路を構成する。この結果、圧力室２３にはクランク圧力Ｐｃが導入され、弁体１８の受圧面１８ａ及び１８ｂにいずれもクランク圧力Ｐｃが作用する。弁体１８の受圧面１８ａ及び１８ｂの面積が互いに等しいので、弁可動方向（図中上下方向）の圧力が相殺され、バネ１４の付勢力により弁体１８が開かれる。
【００３７】図４及び図５（ａ）〜（ｅ）を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る容量制御弁を説明する。図２及び図３（ａ）〜（ｅ）と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【００３８】図４の容量制御弁において、差圧弁２７はその位置に応じて通路１１ａ，１１ｂ間を連通させたり遮断されたりするように構成されている。即ち、差圧弁２７が横穴２８の入口部にあるときには通路１１ａ，１１ｂ間が横穴２８を介して連通し、また差圧弁２７が横穴２８の奥部にあるときには通路１１ａ，１１ｂ間が差圧弁２７により遮断される。
【００３９】今、図５（ａ）に示すように高外気温度条件下で庄縮機を駆動しているときに、車両加速性能等を向上させる必要が生じた場合は、電磁コイル２９への通電をＯＦＦ（０Ａ）とする。すると電磁コイル２９による電磁力は失われ、直後にバネ１４により弁体１８が図中上方に動かされ、図５（ｂ）に示すように開き、吐出冷媒がクランク室４３に導入される。次いで、クランク室４３と吸入室５１との圧力差がある一定の圧力に達すると、クランク室圧力Ｐｃがバネ２８の付勢力と通路１１ｂから導入される吸入圧力Ｐｓとの和に打ち勝ち、図５（ｃ）に示すように差圧弁２７が図中左方へ動いて通路１１ａ，１１ｂ間を遮断する。この状態では、弁体１８とガイド１５とのクリアランスよりなる微細通路から吐出冷媒が圧力室１６に入り弁体１８の受圧面１８ｂには吐出圧力Ｐｄが作用し、対向する受庄面１８ａに作用しているクランク室圧力Ｐｃに勝つようになる。したがって、図５（ｄ）に示すように弁体１８は閉じるか又は開度が非常に小さくなり、過度の高圧吐出冷媒がクランク室４３に導入されることを防止できる。
【００４０】その後、クランク室４３と吸入室５１との圧力差がある一定圧力以下になると、図５（ｅ）に示すようにバネ２８により差圧弁２７は図中右方に動かされ、通路１１ｂが通路１１ａに連通することで圧力室２３に吸入室５１が連通される。このとき通路１１ａ及び１１ｂは合わせて第２のガス通路を構成する。この結果、圧力室２３には吸入圧力Ｐｓが導入され、弁体１８の一方の受圧面１８ａにクランク圧力Ｐｃが作用する一方、他方の受圧面１８ｂには吸入圧力Ｐｓが作用するので、弁可動方向（図中上下方向）の圧力がほぼ相殺され、バネ１４の付勢力により弁体１８が開かれる。この場合、弁体１８の受圧面１８ａ及び１８ｂの面積を互いに等しくするか、または受圧面１８ｂの方を若干大きくすることが望ましい。
【００４１】図６及び図７（ａ）〜（ｅ）を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る容量制御弁を説明する。図２及び図３（ａ）〜（ｅ）と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【００４２】図６の容量制御弁において、ソレノイドロッド２２は弁体１８と一体に形成されている。また、通路１１ａはセンターポスト２１の周囲の通路２１ａを介してプランジャー室１９に連通している。即ち、プランジャー室圧力室１９を図２及び図３（ａ）〜（ｅ）における圧力室２３の代わりに用いる。
【００４３】今、図７（ａ）に示すように高外気温度条件下で圧縮機を駆動しているときに、車両加速性能等を向上させる必要が生じた場合は、電磁コイル２９への通電をＯＦＦ（０Ａ）とする。すると電磁コイル２９による電磁力は失われ、直後にバネ１４により弁体１８が図中上方に動かされ、図７（ｂ）に示すように開き、吐出冷媒がクランク室４３に導入される。次いで、クランク室４３と吸入室５１との圧力差がある一定の圧力に達すると、クランク室圧力Ｐｃがバネ２８の付勢力と通路１１ｂから導入される吸入圧力Ｐｓとの和に打ち勝ち、図７（ｃ）に示すように差圧弁２７が図中左方へ動いて通路１１ａを閉じる。この状態では、弁体１８とセンターポスト２１とのクリアランスよりなる微細通路から吐出冷媒がプランジャー室１９に入り、弁体１８の受圧面１８ｂには吐出圧力Ｐｄが作用し、対向する受圧面１８ａに作用しているクランク室圧力Ｐｃに勝つようになる。したがって、図７（ｄ）に示すように弁体１８は閉じるか又は開度が非常に小さくなり、過度の高圧吐出冷媒がクランク室４３に導入されることを防止できる。
【００４４】その後、クランク室４３と吸入室５１との圧力差がある一定圧力以下になると、図７（ｅ）に示すようにバネ２８により差圧弁２７は図中右方に動かされ、通路２７ａが通路１１ａに連通することで、通路２１ａを介してプランジャー室１９にクランク室４３が連通される。このとき通路１１ａ，２１ａ，及び２７ａは合わせて第２のガス通路を構成する。この結果、プランジャー室１９にはクランク室圧力Ｐｃが導入され、弁体１８の受圧面１８ａ，１８ｂにクランク圧力Ｐｃが作用するので、弁可動方向（図中上下方向）の圧力が相殺され、バネ１４の付勢力により弁体１８が開かれる。
【００４５】図８及び図９（ａ）〜（ｅ）を参照して、本発明の第４の実施の形態に係る容量制御弁を説明する。図６及び図７（ａ）〜（ｅ）と同様な部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【００４６】図８の容量制御弁において、差圧弁２７はその位置に応じて通路１１ａ，１１ｂ間を連通させたり遮断されたりするように構成されている。即ち、差圧弁２７が横穴２８の入口部にあるときには通路１１ａ，１１ｂ間が横穴２８を介して連通し、また差圧弁２アが横穴２８の奥部にあるときには通路１１ａ，１１ｂ間が差庄弁により遮断される。
【００４７】今、図９（ａ）に示すように高外気温度条件下で圧縮機を駆動しているときに、車両加速性能等を向上させる必要が生じた場合は、電磁コイル２９への通電をＯＦＦ（０Ａ）とする。すると電磁コイル２９による電磁力は失われ、直後にバネ１４により弁体１８が図中上方に動かされ、図９（ｂ）に示すように開き、吐出冷媒がクランク室４３に導入される。次いで、クランク室４３と吸入室５１との圧力差がある一定の圧力に達すると、クランク室圧力Ｐｃがバネ２８の付勢力と通路１１ｂから導入される吸入圧力Ｐｓとの和に打ち勝ち、図９（ｃ）に示すように差圧弁２７が図中左方へ動いて通路１１ａ，１１ｂ間を遮断する。この状態では、弁体１８とセンターポスト２１とのクリアランスよりなる微細通路から吐出冷媒がプランジヤー室１９に入り、弁体１８の受圧面１８ｂには吐出圧力Ｐｄが作用し、対向する受圧面１８ａに作用しているクランク室圧力Ｐｃに勝つようになる。したがって、図９（ｄ）に示すように弁体１８は閉じるか又は開度が非常に小さくなり、過度の高圧吐出冷媒がクランク室４３に導入されることを防止できる。
【００４８】その後、クランク室４３と吸入室５１との圧力差がある一定圧力以下になると、図９（ｅ）に示すようにバネ２８により差圧弁２７は図中右方に動かされ、通路１１ｂが通路１１ａに連通することで、通路２１ａを介してプランジャー室１９に吸入室５１が連通される。このとき通路１１ａ，１１ｂ，及び２１ａは合わせて第２のガス通路を構成する。この結果、プランジャー室１９には吸入室圧力Ｐｓが導入され、弁体１８の一方の受圧面１８ａにクランク圧力Ｐｃが作用する一方、他方の受圧面１８ｂには吸入圧力Ｐｓが作用するので、弁可動方向（図中上下方向）の圧力がほぼ相殺され、バネ１４の付勢力により弁体１８が開かれる。この場合、弁体１８の受圧面１８ａ及び１８ｂの面積を互いに等しくするか、または受圧面１８ｂのほうを若干大きくすることが望ましい。
【００４９】上述の各実施例においては、弁体１８の端面が当接する圧力室２３（又はプランジャー室１９）とクランク室４３（又は吸入室５１）とを連通する第２のガス通路を設け、その途中にクランク室圧力と吸入圧力との圧力差により開閉する差圧弁２７を設けている。これによると、吐出圧力が高い時に電磁コイル２９への通電をＯＦＦ（０Ａ）にすると、開弁バネ１４により弁体１８が開いて高圧吐出冷媒がクランク室４３に導入される。クランク室４３と吸入室５１との圧力差がある一定圧力に達すると差圧弁２７は閉じ、圧力室２３（又はプランジャー室１９）に弁体１８とガイド２４（又はセンターポスト２１）とのクリアランスから吐出冷媒が入り、弁体１８の端面に吐出圧力が閉弁方向に作用し、弁体１８は閉じるか又は開度が非常に小さくなり、過度の吐出冷媒がクランク室４３に導入されることを防止でき、可変容量圧縮機の耐久信頼性が向上する。
【００５０】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、差圧弁の装着により、過度の高圧吐出冷媒がクランク室に導入されるのを防ぐことが可能になり、可変容量圧縮機の耐久信頼性を向上させることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００１８４５
【氏名又は名称】サンデン株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年１１月４日（１９９９．１１．４） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７１２７２
【弁理士】
【氏名又は名称】後藤 洋介 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−１３２６３１（Ｐ２００１−１３２６３１Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年５月１８日（２００１．５．１８） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−３１３８４５ |
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