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発明の名称 容量可変型圧縮機用制御弁
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−115956(P2001−115956A)
公開日 平成13年4月27日(2001.4.27)
出願番号 特願平11−297870
出願日 平成11年10月20日(1999.10.20)
代理人 【識別番号】100060690
【弁理士】
【氏名又は名称】瀧野 秀雄 (外1名)
【テーマコード(参考)】
3H076
【Fターム(参考)】
3H076 AA06 BB32 BB41 CC20 CC41 CC85 CC91 
発明者 大河原 一郎
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 斜板を内蔵した容量可変型圧縮機のクランク室の圧力の上昇に応じて吐出容量を低減し、クランク室の圧力の低下に応じて吐出容量を増大する容量可変型圧縮機の吸入ポートとクランク室との連通度を制御し、クランク室に対して容量可変型圧縮機の吸入圧力を与えることによってクランク室の圧力を制御する容量可変型圧縮機用制御弁において、容量可変型圧縮機の吸入圧力を開弁方向に、クランク室圧力を閉弁方向に及ぼされる弁体と、前記弁体を閉弁方向に付勢する閉弁ばねと、前記弁体と接続され、クランク室圧力に感応し、クランク室圧力の増大に伴い前記弁体を開弁方向に駆動する圧力応動手段と、前記弁体に形成された有底の嵌合孔に弁体開閉方向に摺動可能に嵌合し、前記嵌合孔の底部に開弁力として吐出圧力を直接に及ぼす固定配置の吐出圧力導入管体と、を有していることを特徴とする容量可変型圧縮機用制御弁。
【請求項2】 前記吐出圧力導入管体と前記嵌合孔との間に吐出圧力漏れを防ぐための圧力シール部材が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の容量可変型圧縮機用制御弁。
【請求項3】 前記圧力シール部材により前記吐出圧力導入管体が、前記嵌合孔と同心円上に配置されて該嵌合孔への接触を阻止されていることを特徴とする請求項2に記載の容量可変型圧縮機用制御弁。
【請求項4】 前記圧力応動手段の有効径と前記弁体の弁口径とが実質的に同一径であることを特徴とする請求項1、2または3に記載の容量可変型圧縮機用制御弁。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、容量可変型圧縮機用制御弁に関し、特に、車載空調装置などにて使用される斜板式容量可変型圧縮機のための容量制御弁に関するものである。
【0002】
【従来の技術】斜板式容量可変型圧縮機のための容量制御弁として、特開平8−177735号公報に示されている容量制御弁が従来より知られている。
【0003】この容量制御弁は、基本的には、斜板を内蔵した圧縮機のクランク室の圧力の上昇に応じて吐出容量を低減し、クランク室の圧力の低下に応じて吐出容量を増大する容量可変型圧縮機において、圧縮機の吸入ポートとクランク室とを連通する連通路を、圧縮機の吸入圧力に応動する圧力応動装置の開弁力と閉弁ばねのばね力との平衡関係により駆動される弁体により開閉し、クランク室に対して圧縮機の吸入圧力を供給することを制御する制御弁であり、更に、圧縮機の吐出圧力を開弁方向に及ぼし、前記弁体の開閉動作点を吐出圧力に応じて補償偏移させ、外気負荷(吐出圧力)に相関した容量制御を行うよう構成されている。
【0004】また、実用新案登録公報第2533832号公報には、容量制御弁がクランク室圧力の影響を受けずに吸入圧力によって開閉するよう、クランク室圧力に応動するベローズ装置を設け、開閉弁特性に対するクランク室圧力の影響を低減、キャンセルする容量制御弁が示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】特開平8−177735号公報に示されている容量制御弁は、圧力応動手段に吸入圧力が作用し、吸入圧力が低下すると圧力応動手段によって弁が閉弁し、クランク室圧力=吐出圧力となり、圧縮機はフルアンロード運転となるが、しかし、この容量制御弁では、弁体に作用するクランク室圧力の変化によって開弁方向の荷重が変化し、弁の制御性が不安定となる。
【0006】これに対し、実用新案登録公報第2533832号公報に示されてい容量制御弁は、クランク室圧力の変化の影響を受けずに、吸入圧力に応動するが、圧縮機の吐出圧力を開弁方向に及ぼして吐出圧力影響特性を得ることに関して、制御杆等の別部材を必要とし、吐出圧力を間接的に弁体に作用させるため、応答性が悪く、部品点数、組付工数が増え、また、圧縮機ハウジングに直接組み込むものでは、容量制御弁の各部に吸入圧力や吐出圧力を導くための通路構造が複雑になったり、圧縮機ハウジングにおける配置位置の自由度が制限されたりする。
【0007】この発明は、上述の如き問題点に着目してなされたものであり、クランク室圧力の変化の影響を受けずに、吸入圧力に応動し、しかも、構造簡単にして、応答性に優れた吐出圧力影響特性を得ることができると共に、部品点数、組付工数を増加することがなく、また、圧縮機ハウジング組込式のものとして、通路構造を複雑にすることがなく、圧縮機ハウジングにおける配置位置の自由度に優れた容量可変型圧縮機用制御弁を提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述の如き目的を達成するため、請求項1記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁は、斜板を内蔵した容量可変型圧縮機のクランク室の圧力の上昇に応じて吐出容量を低減し、クランク室の圧力の低下に応じて吐出容量を増大する容量可変型圧縮機の吸入ポートとクランク室との連通度を制御し、クランク室に対して容量可変型圧縮機の吸入圧力を与えることによってクランク室の圧力を制御する容量可変型圧縮機用制御弁において、容量可変型圧縮機の吸入圧力を開弁方向に、クランク室圧力を閉弁方向に及ぼされる弁体と、前記弁体を閉弁方向に付勢する閉弁ばねと、前記弁体と接続され、クランク室圧力に感応し、クランク室圧力の増大に伴い前記弁体を開弁方向に駆動する圧力応動手段と、前記弁体に形成された有底の嵌合孔に弁体開閉方向に摺動可能に嵌合し、前記嵌合孔の底部に開弁力として容量可変型圧縮機の吐出圧力を直接に及ぼす固定配置の吐出圧力導入管体とを有しているものである。
【0009】請求項2記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁は、さらに、前記吐出圧力導入管体と前記嵌合孔との間に吐出圧力漏れを防ぐための圧力シール部材が設けられているものである。
【0010】請求項3記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁は、さらに、前記圧力シール部材により前記吐出圧力導入管体が、前記嵌合孔と同心円上に配置されて該嵌合孔への接触を阻止されているものである。
【0011】請求項4記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁は、さらに、前記圧力応動手段の有効径と前記弁体の弁口径とが実質的に同一径であるものである。
【0012】請求項1の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、圧力応動手段がクランク室圧力の増大に伴い前記弁体を開弁方向に駆動することにより、弁体に対して閉弁方向に直接作用するクランク室圧力の影響が低減、キャンセルされ、吸入圧力変化を主体とする安定した制御特性が得られ、しかも、吐出圧力導入管体により嵌合孔に導入される吐出圧力が、嵌合孔の底部、換言すれば、弁体に直接作用し、応答性がよい吐出圧力影響特性が得られる。
【0013】請求項2の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、圧力シール部材により吐出圧力漏れが防止され、吐出圧力漏れによる圧縮機損失がなくなる。
【0014】請求項3記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、弁体に形成された有底の嵌合孔が吐出圧力導入管体に接触することなく作動するので、安定した制御特性が得られる。
【0015】請求項4の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、圧力応動手段の有効径と弁体の弁口径とが実質的に同一径であることにより、弁体に対して閉弁方向に直接作用するクランク室圧力の影響が完全にキャンセルされ、吸入圧力変化を主体とする安定した制御特性が得られる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下に添付の図を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
【0017】図1は本発明による制御弁を組み込まれた容量可変型圧縮機を、図2はこの本発明による容量可変型圧縮機用制御弁の実施の形態1を各々示している。
【0018】図1に示されているように、斜板式容量可変型圧縮機1は、圧縮機ハウジング2により画定されたクランク室3と、各々一方のストロークエンド部にてクランク室3に連通している複数個のシリンダ室4とを有している。シリンダ室4の各々にはピストン5が軸線方向に摺動自在に嵌合しており、各ピストン5のクランク室3側にはピストンロッド6の一端が連結されている。
【0019】圧縮機ハウジング2は駆動軸7を回転可能に支持しており、駆動軸7は、プーリ8に掛け渡された図示されていない駆動ベルトにより図示されていないエンジンと駆動連結され、エンジンによって回転駆動される。
【0020】駆動軸7はクランク室3内においてウオブル板(斜板)9を公知の連繋機構(図示省略)により取付角度変更可能にトルク伝達関係にて連結されており、ウオブル板9のシリンダ室4側の板面にはピストンロッド6が軸力伝達可能に係合している。
【0021】ウオブル板9が傾斜状態にて駆動軸7により回転駆動されることにより、各シリンダ室4のピストン5がウオブル板9の傾斜角に応じたストロークをもって往復動し、その傾斜角がクランク室圧力Pcと各シリンダ室4の吸入圧力(圧縮機吸入圧力)Psとの差圧に応じて自動調整される。
【0022】この場合、圧縮機1は、クランク室圧力Pcの上昇に応じてウオブル板9の傾斜角が減少してピストン5のストロークが低減することにより吐出容量を低減し、クランク室圧力Pcの低下に応じてウオブル板9の傾斜角が増大してピストン5のストロークが増大することにより吐出容量を増大し、クランク室圧力Pcが吸入圧力Psに実質的に等しい圧力になることによってフルロード運転状態になる。
【0023】各シリンダ室4には、各々一方向弁による吸入弁10、吐出弁11を有する吸入ポート12、吐出ポート13が形成されており、各シリンダ室4の吸入ポート12は吸入通路14によって吸入接続ポート15に連通し、吐出ポート13は吐出通路16によって吐出接続ポート17に連通しており、吸入接続ポート15と吐出接続ポート17とに、蒸発器20、膨張弁21、凝縮器22などを含む冷凍サイクル用循環管路が接続されている。
【0024】圧縮機ハウジング2には有底孔による制御弁受入孔18が形成されており、この制御弁受入孔18にこの発明による容量可変型圧縮機用制御弁30(以下、容量制御弁30と略称する)が挿入固定されている。
【0025】容量制御弁30は、制御弁受入孔18に嵌合挿入される弁ハウジング31を有しており、弁ハウジング31は、弁座部32によって画定された弁ポート33と、弁ポート33の一方の側に形成された吸入ポート側通路34と、弁ポート33の他方の側に形成されたベローズ室35とを有し、ベローズ室35は弁ハウジング31に固定された蓋体36と蓋体36にねじ係合している調整ねじ37により閉じられている。また、弁ハウジング31にはベローズ室35に連通するクランク室ポート38が形成されている。
【0026】ベローズ室35には弁体39が配置されており、弁体39は、弁座部32に選択的に着座することにより、弁ポート33を開閉し、吸入ポート側通路34とベローズ室35との連通、遮断を行う。ここで、弁体39は、構造上、吸入ポート側通路34よりの圧縮機1の吸入圧力Psを開弁方向に、クランク室ポート38よりベローズ室35に導入される圧縮機1のクランク室圧力Pcを閉弁方向に及ぼされる。
【0027】ベローズ室35には圧力応動手段である密閉構造のベローズ装置40が配置されている。ベローズ装置40は、両端のベローズカバー41、42と、ベローズカバー41と42との間に設けられた蛇腹状のベローズ本体43とにより構成され、内部は真空圧になっている。一方のベローズカバー41は調整ねじ37にかしめ結合され、他方のベローズカバー42は弁体39にかしめ結合されている。また、ベローズカバー41と42との間にはベローズ装置40を伸長付勢して弁体39を閉弁方向に付勢する閉弁ばね44を内蔵している。
【0028】ベローズ装置40は、クランク室ポート38よりベローズ室35に導入される圧縮機1のクランク室圧力Pcに応動し、クランク室圧力Pcの増大に伴い収縮して弁体39を開弁方向に駆動する。ベローズ装置40の有効径Dbと弁体39の弁口径(弁ポート径)Dvとは実質的に同一径に設定されている。
【0029】弁ハウジング31には吐出圧力導入管体45の基端部が固定装着されている。吐出圧力導入管体45は、先端側にて弁体39に形成された有底の嵌合孔46に弁体開閉方向に摺動可能に嵌合しており、嵌合孔46の底部47に開弁力として吐出圧力Pdを直接に及ぼすようになっている。
【0030】弁体39には弁体39にかしめ結合された止め板48によってOリング49が装着されており、Oリング49は、吐出圧力導入管体45と嵌合孔46との間にあって吐出圧力漏れを防ぎ、かつ、吐出圧力導入管体45を嵌合孔46と同心円上に配置して嵌合孔46への接触を阻止するための圧力シール部材として作用している。
【0031】また、止め板48と弁ハウジング31との間には弁体39を開弁方向に付勢する弱い圧縮コイルばね50が設けられている。また、弁ハウジング31の外周には、各通路、ポート間の気密シールを行うOリング51、52が装着されている。
【0032】上述の構成による容量制御弁30は、図1に示されているように、圧縮機ハウジング2の制御弁受入孔18に挿入固定され、吸入ポート側通路34は吸入圧力通路25によって吸入ポート12に連通し、クランク室ポート38、ベローズ室35はクランク室圧力通路26によってクランク室3に連通し、吐出圧力導入管体45は基端側にて吐出圧力通路27によって吐出ポート13に連通している。なお、吸入圧力通路25、クランク室圧力通路26、吐出圧力通路27は、各々、圧縮機ハウジング2の内部に形成されている圧力通路である。
【0033】次に上述の構成よりなる容量制御弁30の動作を説明する。
【0034】弁体39は、吸入ポート側通路34よりの圧縮機1の吸入圧力Psを開弁方向に及ぼされると共に、クランク室ポート38よりベローズ室35に導入される圧縮機1のクランク室圧力Pcを閉弁方向に及ぼされる。この状態において、ベローズ装置40は、クランク室ポート38よりベローズ室35に導入される圧縮機1のクランク室圧力Pcに応動し、クランク室圧力Pcの増大に伴い収縮して弁体39を開弁方向に駆動する。
【0035】これにより、ベローズ装置40は、弁体39に作用するクランク室圧力Pcによる閉弁力を相殺するように作用し、ベローズ装置40の有効径Dbと弁体39の弁口径(弁ポート径)Dvとが実質的に同一径に設定されていることにより、弁体39、クランク室圧力Pcの変化影響を全く受けずに、吸入圧力Psの変化を主体とする安定した制御特性が得られる。
【0036】従って、吸入圧力Psが閉弁ばね44の設定荷重により決まる制御弁設定圧(基準設定圧力Pss)以下であると、圧縮コイルばね44のばね力によって弁体39が閉弁移動し、弁座部32に着座して閉弁する。これにより、クランク室3に対する吸入圧力Psの供給が停止され、クランク室圧力Pcが上昇し、圧縮機1はアンロード運転状態になる。
【0037】これに対し、吸入圧力Psが制御弁設定圧(基準設定圧力Pss)以上になると、閉弁ばね44のばね力に抗して弁体37が開弁移動し、弁座部32より離間して開弁する。これにより、クランク室3に対して吸入圧力Psが供給され、クランク室圧力Pcが吸入圧力Psと同じ圧力になり、圧縮機1はフルロード運転状態になる。
【0038】上述のように、弁体39に補正圧として作用する吐出圧Pdを一定にした場合には、すなわち、高圧補正を行わない場合には、圧縮機1は、図3にて破線により示されているように、吸入圧力Psが基準設定圧力Pssで一定となる容量制御運転となる。
【0039】弁体39の嵌合孔46の底部47には補正圧として吐出圧力導入管45に導入された圧縮機1の吐出圧力Pdが直接作用し、底部47の有効面積をAhとすると、Ah・Pdによる開弁力が弁体39に作用する。
【0040】弁体39には吐出圧力Pdに相関するAh・Pdによる開弁力が作用するから、基準吐出圧力Pdsにおけるバランス状態にて基準設定圧力Pssを設定しておくと、吐出圧力Pdの低下(吐出圧力Pd<基準吐出圧力Pds)により開弁に必要な吸入圧力Psが高くなり、吐出圧力Pdの上昇(吐出圧力Pd>基準吐出圧力Pds)により開弁に必要な吸入圧力Psが低くなる。
【0041】即ち、吐出圧力PdがPd´にまで低下すると、開弁力はAh(Pd−Pd´)分、小さくなり、この開弁力とベローズ装置40の有効受圧面積Adとの比率から、開弁圧がAh(Pd−Pd´)/Adに応じて上昇する圧力特性が得られる。
【0042】このことは下式により示され、底部47の有効面積Ahを決定する吐出圧力導入中空管体49の有効径Dpを選定することにより、目的とする高圧影響特性が得られる。
Ps=Pss−Ah(Pd−Pds)/Ad【0043】これにより、図3に実線により示されているように、吐出圧力Pdの増加に比例して吸入圧力Psが低下する制御特性が得られ、システム負荷特性に相関する吐出圧力Pdにより容量制御圧縮機の制御特性を合わすことができる。
【0044】このことは、冷媒回路システムにおいては、蒸発負荷と凝縮負荷とは比例関係にあり、蒸発負荷は冷媒循環量に比例し、蒸発器内圧力損失は冷媒循環量に比例すると云うことにおいて、効率よい省エネルギシステムとする容量制御圧縮機の容量制御に叶うことになる。
【0045】しかも、上述の高圧補正は、吐出圧力導入管体45により嵌合孔46に導入された吐出圧力Pdが、嵌合孔46の底部47、換言すれば、弁体39に直接作用して行われるから、応答性がよい高圧補正が行われ、応答性がよい吐出圧力影響特性が得られる。
【0046】なお、吐出圧力導入管体45により嵌合孔46に導入される吐出圧力PdはOリング49によって漏れを防止されるから、吐出圧力漏れによる圧縮機損失を生じることがない。
【0047】また、上述のような構造によれば、部品点数、組付工数を増加することがなく、圧縮機ハウジング組込式のものとしても、通路構造を複雑にすることがなく、圧縮機ハウジングにおける配置位置の自由度に優れた容量制御弁となる。
【0048】
【発明の効果】以上の説明から理解される如く、請求項1記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、ベローズ装置のような圧力応動手段がクランク室圧力の増大に伴い弁体を開弁方向に駆動するから、弁体に対して閉弁方向に直接作用するクランク室圧力の影響が低減、キャンセルされ、吸入圧力変化を主体とする安定した制御特性が得られ、しかも、吐出圧力導入管体により嵌合孔に導入される吐出圧力が弁体に直接作用し、応答性がよい吐出圧力影響特性が得られる。
【0049】請求項2の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、Oリングのような圧力シール部材により吐出圧力漏れが防止され、吐出圧力漏れによる圧縮機損失を生じることがなくなる。
【0050】請求項3記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、弁体に形成された有底の嵌合孔が吐出圧力導入管体に接触することなく作動するので、安定した制御特性が得られる。
【0051】請求項4の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、圧力応動手段の有効径と弁体の弁口径とが実質的に同一径であることにより、弁体に対して閉弁方向に直接作用するクランク室圧力の影響が完全にキャンセルされ、吸入圧力変化を主体とする安定した制御特性が得られる。




 

 


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