JP2002054561A - 容量可変型圧縮機の制御弁及び容量可変型圧縮機 - Google Patents

容量可変型圧縮機の制御弁及び容量可変型圧縮機

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JP2002054561A
JP2002054561A JP2000239817A JP2000239817A JP2002054561A JP 2002054561 A JP2002054561 A JP 2002054561A JP 2000239817 A JP2000239817 A JP 2000239817A JP 2000239817 A JP2000239817 A JP 2000239817A JP 2002054561 A JP2002054561 A JP 2002054561A
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実 米良
Hideki Mizutani
秀樹 水谷
Kazuya Kimura
一哉 木村
Masahiro Kawaguchi
真広 川口
Takeshi Imanishi
岳史 今西
Hiroaki Kayukawa
浩明 粥川
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷房負荷に応じた圧縮機の吐出容量の自律的
な変更および外部からの指令に基づく前記吐出容量の変
更が可能であるとともに、そのための構造が簡単な容量
可変型圧縮機の制御弁及び容量可変型圧縮機を提供す
る。 【解決手段】 吸入室21の圧力に基づく給気通路28
の開度変更によってクランク圧Pcを自律的に制御する
内部制御弁機構44,48,51,52,53,54,
56,57と、給気通路28の開度を外部からの信号に
基づいて他律的に変更する外部制御弁機構60,61,
63,64,67とを、同一のハウジング41,42に
備える。前記内部制御弁機構の第1弁体44を、前記外
部制御弁機構の可動鉄心(第2弁体)63とは非連動の
関係にあるものとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、容量可変型圧縮機
の制御弁及び容量可変型圧縮機に係り、詳しくは容量可
変機構に作用する制御圧に基づいて吐出容量を変更可能
な容量可変型圧縮機及び該圧縮機に用いられる制御弁に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】車輌用空調システムの冷房回路(冷媒循
環回路)には、冷媒ガスを圧縮するための圧縮機が組み
込まれている。この圧縮機は通常、車輌エンジンから動
力を得て駆動される。従来型の車輌用圧縮機には、冷房
負荷の変動に応じて圧縮能力(吐出容量)を自律的に制
御する圧縮能力制御装置と、前記エンジンと該圧縮機と
を他律的に接続及び遮断可能な電磁クラッチ装置とを備
えたものがある。
【0003】前記圧縮能力制御装置は、一般に、制御圧
に基づいて圧縮機の吐出容量を変更可能な容量可変機構
と、冷房負荷に相関する圧力(例えば、圧縮機に吸入さ
れる冷媒ガスの圧力すなわち吸入圧)に応じて前記制御
圧を制御する内部制御弁機構とを備えている。前記容量
可変機構としては、例えば、ピストン式圧縮機の場合、
エンジンによって駆動された回転軸の回動をピストンの
往復動に変換するカムプレートの傾斜角度を前記制御圧
に基づいて変更するものが挙げられる。このカムプレー
トの傾斜角度の変更により、前記ピストンのストローク
が変更されて、圧縮機の吐出容量が変更される。また、
前記内部制御弁機構としては、前記冷房負荷に相関する
圧力の変動によって変位する感圧部材を、前記制御圧を
変更するための冷媒通路の開度を変更可能な弁体に作動
連結したものが挙げられる。前記感圧部材の変位によっ
て前記弁体の位置すなわち前記冷媒通路の開度が変更さ
れて、前記制御圧が変更される。
【0004】この圧縮機は、冷房要求が生じたときなど
に前記電磁クラッチ装置によってエンジンに接続され、
圧縮動作を行うようになっている。そしてこの圧縮動作
時には、前記冷房負荷に相関する圧力(例えば前記吸入
圧)に基づいて、吐出容量を制御するようになってい
る。また、例えば搭乗者によって車輌空調システムの作
動スイッチがOFFされるなど、外部からの他律的な指
令によって冷房機能が停止される場合には、前記電磁ク
ラッチ装置によってエンジンからの動力伝達が遮断され
て、前記圧縮動作が停止されるようになっている。
【0005】しかしながら、圧縮機に前記電磁クラッチ
装置を併設すると、全体重量の増加、製造コストの増
加、更には前記電磁クラッチ装置の接続時に発生する機
械的ショックが避けられないという欠点がある。これら
の欠点を解消するため、電磁クラッチ装置を介在させる
ことなく車輌用圧縮機とエンジンとを直結して圧縮機に
常時動力を伝達するいわゆる圧縮機のクラッチレス化が
要望されている。
【0006】このクラッチレス化を実現するにあたって
は、前記電磁クラッチ装置を用いることなく前述のよう
な圧縮動作停止状態に相当する状態(少なくとも吐出容
量がほぼ皆無である状態)を外部からの指令によって任
意に実現できるようにすることが必要になる。しかし、
前述の内部制御弁機構のみでは、冷房負荷に相関する圧
力に基づく自律的な吐出容量制御に限られるため、外部
からの指令による吐出容量制御を行うことができない。
【0007】これを解消する構成として、例えば、特開
2000−087848公報に開示された制御弁を用い
て圧縮機の吐出容量を制御するものが考えられる。この
制御弁には、前記制御圧を変更するための冷媒通路の開
度を変更可能な弁体と、前記冷房負荷に相関する圧力に
感応して前記弁体の位置を変更する感圧部材と、前記弁
体に外力を付加可能な電磁アクチュエータとが備えられ
ている。前記弁体には、前記感圧部材と、前記電磁アク
チュエータによって作動されるプランジャとが連動可能
に連結されている。前記電磁アクチュエータは外部から
の指令によって前記弁体に外力を付加できるようになっ
ており、この外力付加によって前記冷媒通路の開度を変
更できるようになっている。したがって、この冷媒通路
の開度変更により前記制御圧を変更することで、前記圧
縮機の吐出容量を外部から制御することが可能になる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような、弁体に感圧部材とプランジャとが連動可能に連
結された前記制御弁では、通常、前記プランジャを作動
する前記電磁アクチュエータへの供給電力量を可変制御
する装置が必要となり、構造が複雑化する。仮に、この
装置を設けずに前記電磁アクチュエータを作動させる場
合には、該装置を用いた前記供給電力量の可変制御がで
きないため、前記電磁アクチュエータに対して、通電及
び非通電によるON−OFF切換を行うことになる。し
かし、この場合には以下の問題が発生する虞がある。通
常、前述のON−OFF切換において前記電磁アクチュ
エータに通電している状態では、この電磁アクチュエー
タへの給電電圧は電源としての車載バッテリーの電圧に
依拠するものとなる。つまり、前記電磁アクチュエータ
が前記弁体に対して付加する外力は、バッテリーの充電
状態による電圧変化(電源電圧のふらつき)の影響を受
け、不安定なものとなる。したがって、この不安定な外
力によって前記冷媒通路の開度も不安定なものになり、
前記制御圧を冷房負荷に相関する圧力に沿うように制御
することが困難になる。
【0009】本発明の目的は、冷房負荷に応じた圧縮機
の吐出容量の自律的な変更および外部からの指令に基づ
く前記吐出容量の変更が可能であるとともに、そのため
の構造が簡単な容量可変型圧縮機の制御弁及び容量可変
型圧縮機を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、請求項1に記載の発明は、容量可変機構に作用す
る制御圧に基づいて吐出容量を変更可能な容量可変型圧
縮機に用いられる制御弁であって、第1弁体の位置を冷
媒循環回路に設定された圧力監視箇所の圧力に基づいて
自律的に変更する内部制御弁機構と、前記第1弁体とは
非連動の関係にある第2弁体の位置を外部からの信号に
基づいて他律的に変更する外部制御弁機構とを、同一の
ハウジング内に備え、前記制御圧を変更するための冷媒
が通過する冷媒通路の開度を、前記第1及び第2弁体に
よって変更するようにしたことを要旨とする。
【0011】この発明によれば、内部制御弁機構は、圧
力監視箇所の圧力に基づいて制御圧を自律的に制御す
る。これにより、圧縮機の吐出容量が前記圧力監視箇所
の圧力に相関した指標に沿うべく変更される。また、外
部制御弁機構によって、前記吐出容量は、外部からの信
号に基づいて他律的に変更されることが可能になる。更
に、第1弁体と第2弁体とは非連動の関係にあるため、
前記圧力監視箇所の圧力に基づく動作を継続している前
記第1弁体の状態に拘わらず、前記第2弁体はその機能
を発揮することができる。つまり、この制御弁によれ
ば、通常時において室温の安定維持を図るための圧縮機
の吐出容量制御と、非常時における緊急避難的な吐出容
量の迅速な変更とを両立させることが可能となる。
【0012】また、内部制御弁機構と外部制御弁機構と
を、同一のハウジング内に備えたことにより、各制御弁
機構に繋ぐ冷媒通路などの加工を容易にすることが可能
になる。
【0013】請求項2に記載の発明は、請求項1に記載
の発明において、前記ハウジング内において、前記第1
弁体が開度変更する冷媒通路と、前記第2弁体が開度変
更する冷媒通路とは、少なくとも一部が共用されている
ことを要旨とする。
【0014】この発明によれば、制御弁のハウジング内
の冷媒通路の加工を減らすことが可能になり、前記ハウ
ジングの加工を容易にすることができるようになる。請
求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明
において、前記圧力監視箇所は、前記冷媒循環回路を構
成する蒸発器と前記圧縮機の吸入室とを含む両者の間の
低圧領域に設けられていることを要旨とする。
【0015】この低圧領域の圧力は冷媒循環回路の冷房
負荷を反映可能なものであるため、この発明によれば、
内部制御弁機構は、前記冷房負荷の大きさに沿うように
圧縮機の吐出容量を制御することが可能になる。
【0016】請求項4に記載の発明は、請求項1〜3の
うちいずれか一項に記載の発明において、前記第1弁体
は、前記冷媒循環回路を構成する凝縮器と前記圧縮機の
吐出室とを含む両者の間の高圧領域と、前記制御圧が作
用する制御圧領域とを連通する給気通路の開度を変更す
ることを要旨とする。
【0017】請求項5に記載の発明は、請求項1〜4の
うちいずれか一項に記載の発明において、前記第2弁体
は、前記冷媒循環回路を構成する凝縮器と前記圧縮機の
吐出室とを含む両者の間の高圧領域と、前記制御圧が作
用する制御圧領域とを連通する給気通路の開度を変更す
ることを要旨とする。
【0018】この高圧領域の圧力は、制御圧に比較して
高圧であるため、請求項5,6に記載の発明によれば、
前記制御圧の制御に対するレスポンスを向上させること
ができる。
【0019】請求項6に記載の発明は、請求項1〜5の
うちいずれか一項に記載の発明において、前記第2弁体
は、外部からの信号に基づき電磁力を発生可能な電磁ア
クチュエータによって位置変更されて、前記制御圧を変
更するための冷媒が通過する冷媒通路の開度を変更する
ことを要旨とする。
【0020】この発明によれば、圧縮機の吐出容量を外
部からの電気的な制御により変更することができるよう
になる。請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の発
明において、前記電磁アクチュエータへの非通電時にお
いて、前記制御圧が前記圧縮機の吐出容量を減少させる
方向に前記第2弁体を位置決めすることを要旨とする。
【0021】この発明によれば、電力供給の停止等によ
り電磁アクチュエータが非作動状態に陥った場合でも、
圧縮機の吐出容量が減少する方向に制御圧を誘導するこ
とができる。
【0022】請求項8に記載の発明は、請求項6または
7に記載の発明において、前記電磁アクチュエータに対
する電気制御を、通電及び非通電の二値制御としたこと
を要旨とする。
【0023】この発明によれば、電磁アクチュエータへ
の給電側(または電磁アクチュエータの制御側)の構造
を単純にすることができる。請求項9に記載の発明は、
請求項6〜8のうちいずれか一項に記載の発明におい
て、前記電磁アクチュエータにおいて、前記電磁力によ
って作動されるプランジャを前記第2弁体としたことを
要旨とする。
【0024】この発明によれば、プランジャ自体を第2
弁体とすることで、該プランジャとは別に第2弁体を設
ける必要がなくなり、制御弁の構造を簡単にするととも
に、該制御弁を小型化することができるようになる。
【0025】請求項10に記載の発明は、請求項1〜9
のいずれか一項に記載の発明において、前記圧縮機を、
制御圧としてのクランク室内圧を制御することでピスト
ンストロークを変更可能に構成された斜板式又はワッブ
ル式の容量可変型圧縮機としたことを要旨とする。即
ち、本件の制御弁は、斜板式又はワッブル式の容量可変
型圧縮機の容量制御に最も適している。
【0026】請求項11に記載の発明は、容量可変型圧
縮機において、請求項1〜10のうちいずれか一項に記
載の容量可変型圧縮機の制御弁を搭載したことを要旨と
する。
【0027】この発明によれば、容量可変型圧縮機にお
いて、請求項1〜10のうちいずれか一項に記載の容量
可変型圧縮機の制御弁の作用が行われる。
【0028】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図1
及び図2に従って説明する。図1に示すように斜板式容
量可変型圧縮機(以下、単に圧縮機という)Cは、シリ
ンダブロック1と、その前端に接合されたフロントハウ
ジング2と、シリンダブロック1の後端に弁形成体3を
介して接合されたリヤハウジング4とを備えている。こ
れらシリンダブロック1、フロントハウジング2、弁形
成体3及びリヤハウジング4は、複数本の通しボルト1
0(図1では一本のみ図示)により相互に接合固定され
て圧縮機Cのハウジングを構成する。シリンダブロック
1とフロントハウジング2とに囲まれた領域にはクラン
ク室5が区画されている。クランク室5内には駆動軸6
が前後一対のラジアル軸受け8A,8Bによって回転可
能に支持されている。シリンダブロック1の中央に形成
された収容凹部内には、バネ7及び後側スラスト軸受け
9Bが配設されている。他方、クランク室5において駆
動軸6上にはラグプレート11が一体回転可能に固定さ
れ、ラグプレート11とフロントハウジング2の内壁面
との間には前側スラスト軸受け9Aが配設されている。
一体化された駆動軸6及びラグプレート11は、バネ7
で前方付勢された後側スラスト軸受け9Bと前側スラス
ト軸受け9Aとによってスラスト方向(駆動軸軸線方
向)に位置決めされている。ラジアル軸受け8Aよりも
前側において、駆動軸6とフロントハウジング2との間
には、リップシール2Aが配設されている。リップシー
ル2Aは駆動軸6とフロントハウジング2との隙間を封
止して圧縮機Cの内部と外部とを圧力的に隔絶するよう
になっている。
【0029】駆動軸6の前端部は、動力伝達機構PTを
介して外部駆動源としての車輌エンジンEに作動連結さ
れている。動力伝達機構PTとしては、例えば、外部か
らの電気制御によって動力の伝達/遮断を選択可能なク
ラッチ機構(例えば電磁クラッチ)を持たない常時伝達
型のクラッチレス機構(例えばベルト/プーリの組合
せ)などが採用される。
【0030】図1に示すように、クランク室5内にはカ
ムプレートとしての斜板12が収容されている。斜板1
2の中央部には挿通孔が貫設され、この挿通孔を貫通し
て駆動軸6が配置されている。斜板12は、連結案内機
構としてのヒンジ機構13を介してラグプレート11及
び駆動軸6に作動連結されている。ヒンジ機構13は、
ラグプレート11のリヤ面から突設された二つの支持ア
ーム14(一つのみ図示)と、斜板12のフロント面か
ら突設された二本のガイドピン15(一本のみ図示)と
から構成されている。支持アーム14とガイドピン15
との連係および斜板12の中央挿通孔内での駆動軸6と
の接触により、斜板12はラグプレート11及び駆動軸
6と同期回転可能であると共に駆動軸6の軸方向へのス
ライド移動を伴いながら駆動軸6に対し傾動可能となっ
ている。なお、斜板12は、駆動軸6を挟んで前記ヒン
ジ機構13と反対側にカウンタウェイト部12aを有し
ている。
【0031】ラグプレート11と斜板12との間におい
て駆動軸6の周囲には傾角減少バネ16が設けられてい
る。この傾角減少バネ16は斜板12をシリンダブロッ
ク1に接近する方向(傾角減少方向)に付勢する。又、
駆動軸6に固着された規制リング18と斜板12との間
において駆動軸6の周囲には復帰バネ17が設けられて
いる。この復帰バネ17は、斜板12が大傾角状態(二
点鎖線で示す)にあるときには駆動軸6に単に巻装され
るのみで斜板その他の部材に対していかなる付勢作用も
及ぼさないが、斜板12が小傾角状態(実線で示す)に
移行すると、前記規制リング18と斜板12との間で圧
縮されて斜板12をシリンダブロック1から離間する方
向(傾角増大方向)に付勢する。なお、本件では、斜板
12の傾斜角度(傾角)を、駆動軸6に直交する仮想平
面と斜板12とがなす角度としている。
【0032】シリンダブロック1には、駆動軸6を取り
囲んで複数のシリンダボア1a(図1では一つのみ図
示)が形成され、各シリンダボア1aのリヤ側端は前記
弁形成体3で閉塞されている。各シリンダボア1aには
片頭型のピストン20が往復動可能に収容されており、
各シリンダボア1a内にはピストン20の往復動に応じ
て容積変化する圧縮室が区画されている。各ピストン2
0の前端部は一対のシュー19を介して斜板12の外周
部に係留され、これらのシュー19を介して各ピストン
20は斜板12に作動連結されている。このため、斜板
12が駆動軸6と同期回転することで、斜板12の回転
運動がその傾角に対応するストロークでのピストン20
の往復直線運動に変換される。
【0033】更に弁形成体3とリヤハウジング4との間
には、中心域に位置する吸入室21と、それを取り囲む
吐出室22とが区画形成されている。弁形成体3は、吸
入弁形成板、ポート形成板、吐出弁形成板およびリテー
ナ形成板を重合してなるものである。この弁形成体3に
は各シリンダボア1aに対応して、吸入ポート23及び
同ポート23を開閉する吸入弁24、並びに、吐出ポー
ト25及び同ポート25を開閉する吐出弁26が形成さ
れている。吸入ポート23を介して吸入室21と各シリ
ンダボア1aとが連通され、吐出ポート25を介して各
シリンダボア1aと吐出室22とが連通される。
【0034】吸入室21とクランク室5とは、抽気通路
27で接続されている。また、吐出室22とクランク室
5とは、給気通路28で接続されており、該給気通路2
8の途中には制御弁CVが設けられている。
【0035】制御弁CVの開度を調節することで給気通
路28を介したクランク室5への高圧ガスの導入量が制
御され、抽気通路27を介したクランク室5からのガス
導出量とのバランスにより制御圧としてのクランク圧P
cが決定される。つまり、給気通路28及び抽気通路2
7は、クランク圧Pcを変更するための冷媒が通過する
冷媒通路として機能している。クランク圧Pcの変更に
応じて、ピストン20を介してのクランク圧Pcとシリ
ンダボア1aの内圧との差が変更され、斜板12の傾角
が変更される結果、ピストン20のストロークすなわち
吐出容量(冷媒循環量)が調節される。
【0036】なお、斜板12の最大傾角は、斜板12の
カウンタウェイト部12aがラグプレート11に当接す
ることで規制される。他方、最小傾角は、前記ピストン
20を介してのクランク圧Pcとシリンダボア1aの内
圧との差が傾角減少方向にほぼ最大化した状態のもとで
の傾角減少バネ16と復帰バネ17との付勢力バランス
を支配的要因として決定される。
【0037】なお、斜板12、ヒンジ機構13及びガイ
ドピン15等によって、クランク圧Pcに基づいて吐出
容量を変更可能にする容量可変機構が構成される。吸入
室21と吐出室22とは、外部冷媒回路30を介して接
続されている。この外部冷媒回路30は圧縮機Cととも
に冷媒循環回路(車輌用空調システムの冷房回路)を構
成する。外部冷媒回路30は、凝縮器(コンデンサ)3
1、減圧装置としての温度式膨張弁32及び蒸発器(エ
バポレータ)33を備えている。膨張弁32の開度は、
蒸発器33の出口側又は下流側に設けられた感温筒34
の検知温度および蒸発圧力(蒸発器33の出口圧力)に
基づいてフィードバック制御される。膨張弁32は、冷
房負荷に見合った液冷媒を蒸発器33に供給して外部冷
媒回路30における冷媒流量を調節する。外部冷媒回路
30の下流域には、蒸発器33の出口と圧縮機の吸入室
21とをつなぐ冷媒ガスの流通管35が設けられてい
る。外部冷媒回路30の上流域には、圧縮機の吐出室2
2と凝縮器31の入口とをつなぐ冷媒の流通管36が設
けられている。圧縮機は外部冷媒回路30の下流域から
冷媒ガスを吸入室21に吸入して圧縮し、圧縮したガス
を吐出室22を介して外部冷媒回路30の上流域に吐出
する。
【0038】次に、制御弁CVの詳細を図2に基づいて
説明する。制御弁CVは、該制御弁CVのハウジングを
構成する第1及び第2バルブハウジング41,42を備
え、両者は該制御弁CVの中央付近で相互に接合されて
いる。第1バルブハウジング41と第2バルブハウジン
グ42との間には第1弁室43が区画形成され、その第
1弁室43内には第1弁体44が移動可能に収容されて
いる。この第1弁室43は、その側壁部に形成された弁
室ポート45および給気通路28の上流側を介して高圧
領域としての吐出室22に連通されている。
【0039】第1弁室43の上部には弁孔46が開口形
成されている。この弁孔46は、第1バルブハウジング
41の軸線方向に延びている。又、第1バルブハウジン
グ41における第1弁室43の上方には、ポート47が
形成されている。このポート47は弁孔46と直交する
方向に延びている。そして、第1弁室43は、弁孔4
6、ポート47および給気通路28の下流側を介して制
御圧領域としてのクランク室5に連通されている。
【0040】第1バルブハウジング41の上部には、感
圧室48が区画形成されている。この感圧室48は、そ
の側壁部に形成された圧導入ポート49および圧縮機C
に形成された検圧通路50を介して吸入室21に連通さ
れている。感圧室48には、この圧導入ポート49及び
検圧通路50を介して圧力監視箇所及び低圧領域として
の吸入室21の圧力すなわち吸入圧Psが導入されるよ
うになっている。感圧室48の内部には感圧部材として
のベローズ51が設けられ、そのベローズ51内にはベ
ローズ51の可動端(下端)を伸張方向に付勢する設定
バネ52が設けられている。なお、ベローズ51内は真
空又は減圧状態にある。
【0041】感圧室48と第1弁室43との間において
第1バルブハウジング41の中心には、弁孔46と連続
するガイド孔53が形成されている。このガイド孔53
内には、感圧ロッド54が摺動可能に挿通されている。
感圧ロッド54の上端部はベローズ51の可動端に形成
された凹部55に挿入されている。また、感圧ロッド5
4の下端部は第1弁体44の上端に固定されている。な
お、感圧ロッド54の第1弁体44側の端部は、弁孔4
6での冷媒ガス流通を確保するために弁孔46の内径よ
りも小径となっている。
【0042】第1弁室43には、第1弁体44の下方に
弁受け56及び弁受けバネ57が設けられている。弁受
けバネ57は、弁受け56を介して第1弁体44を上方
に付勢するようになっている。これにより、感圧ロッド
54の上端面が凹部55の最奥面に当接した状態で、第
1弁体44がベローズ51の伸縮動に追従できるように
なっている。
【0043】このように、感圧ロッド54を介して第1
弁体44はベローズ51に作動連結されている。弁孔4
6の開度は、設定バネ52の下向き付勢力、弁受けバネ
57の上向き付勢力及び吸入圧Psの変動の影響を受け
るベローズ51の付勢力のバランスにより決定されるよ
うになっている。
【0044】なお、弁室ポート45、第1弁室43、弁
孔46及びポート47は、給気通路28の一部を構成し
ている。また、感圧室48、ベローズ51、設定バネ5
2、ガイド孔53、感圧ロッド54、第1弁体44、弁
受け56及び弁受けバネ57は、給気通路28の開度を
吸入圧Psに基づいて自律的に制御する内部制御弁機構
を構成する。
【0045】制御弁CVの下半部を占める第2バルブハ
ウジング42は、有底円筒状の収容筒60を備えてい
る。収容筒60の上部には固定鉄心61が嵌合され、こ
の嵌合により収容筒60内に第2弁室62が区画され
る。第2弁室62には、ほぼ有底円筒状をなすプランジ
ャ及び第2弁体としての可動鉄心63が上下方向に往復
動可能に収容されている。可動鉄心63と固定鉄心61
の底面との間には、開弁バネ64が介装されている。開
弁バネ64は、可動鉄心63を下方向(可動鉄心63が
固定鉄心61から離間する方向)に付勢している。
【0046】固定鉄心61の中心には第1弁室43と第
2弁室62とを連通する孔65が形成されている。ま
た、第2弁室62と給気通路28の下流側とは、固定鉄
心61の周面側及び第1バルブハウジング41の下部側
を上下方向に貫通するように形成された連通路66を介
して連通されるようになっている。つまり、第2弁室6
2は、孔65、第1弁室43、弁室ポート45及び給気
通路28の上流側を介して吐出室22に連通されるよう
になっている。また、第2弁室62は、連通路66及び
給気通路28の下流側等を介してクランク室5に連通さ
れるようになっている。
【0047】固定鉄心61及び可動鉄心63の周囲に
は、これら鉄心61,63を跨ぐようにコイル67が巻
回されている。このコイル67には、図示しない制御装
置の指令信号に基づいて、駆動回路70からの電力供給
がなされるようになっている。そして、その電力供給に
応じて発生する電磁力によって可動鉄心63が固定鉄心
61に吸引され開弁バネ64の付勢力に抗して上動する
ようになっている。この吸引によって可動鉄心63が固
定鉄心61に当接したとき、第2弁室62を介した孔6
5と連通路66との連通が断たれるようになっている。
駆動回路70からコイル67への電力供給量が所定値を
下回ったり、供給が絶たれたりすると、開弁バネ64の
付勢力により可動鉄心63が固定鉄心61から離間し
て、孔65と連通路66とが第2弁室62を介して連通
されるようになっている。
【0048】なお、孔65、第2弁室62及び連通路6
6は、弁室ポート45及び第1弁室43等とともに給気
通路28の一部を構成している。また、収容筒60、固
定鉄心61、可動鉄心63、開弁バネ64及びコイル6
7は、外部の制御装置からの指令信号に基づき電磁力を
発生させ可動鉄心63の位置変更を行う電磁アクチュエ
ータを構成するとともに、前記信号に基づき給気通路2
8の開度を他律的に変更する外部制御弁機構を構成す
る。
【0049】次に、前述のように構成された圧縮機の作
用について説明する。車輌エンジンEから動力伝達機構
PTを介して駆動軸6に動力が供給されると、駆動軸6
とともに斜板12が回転する。斜板12の回転に伴って
各ピストン20が斜板12の傾角に対応したストローク
で往復動され、各シリンダボア1aにおいて冷媒の吸
入、圧縮及び吐出が順次繰り返される。
【0050】例えば、搭乗者によって車輌空調システム
の作動スイッチがONされるなど、外部からの他律的な
指令によって冷房機能が要求される場合には、前記制御
装置は、駆動回路70に指令してコイル67に電力供給
を行う。コイル67に対する電力供給が開始されると、
両鉄心61,63間には吸引力が生じる。この吸引力に
より、可動鉄心63が上動して固定鉄心61に当接し、
第2弁室62を介した孔65と連通路66との連通が断
たれる。つまり、孔65、第2弁室62及び連通路66
を介した吐出室22側とクランク室5側との連通が断た
れる。
【0051】この状態において、ベローズ51は、検圧
通路50を介して感圧室48に導入される吸入圧Psの
変動に応じて変位する。このベローズ51の変位が感圧
ロッド54を介して第1弁体44に伝達され、弁孔46
の開度が変更される。吸入圧Psは蒸発器33の出口側
の圧力値に近似したものとして検出される。蒸発器33
の出口側の圧力は、冷房回路(冷媒循環回路)の冷房負
荷を反映するものであり、該冷房負荷が大きくなれば、
圧力値も大きくなる。つまり、感圧室48に導入される
吸入圧Psの変動に応じて変位するベローズ51によっ
て変更される弁孔46の開度は、冷房回路における冷房
負荷を反映するものとなる。
【0052】冷房回路における冷房負荷が大きくなって
吸入圧Psが上昇し、感圧室48の圧力が上昇すると、
ベローズ51は第1弁体44を上動するように変位す
る。第1弁体44が上動して弁孔46の開度が小さくな
ると、吐出室22から給気通路28を経由してクランク
室5へ流入する冷媒ガス量が少なくなる。この一方で、
クランク室5の冷媒ガスは、抽気通路27を介して吸入
室21へ流出している。このため、クランク室5の圧力
が低下する。従って、クランク室5の圧力とシリンダボ
ア1aの圧力とのピストン20を介した差が小さくな
り、斜板12の傾斜角が大きくなる。その結果、ピスト
ン20のストロークが大きくなって吐出容量が増大す
る。
【0053】冷房回路における冷房負荷が小さくなって
吸入圧Psが下降し、感圧室48の圧力が下降すると、
ベローズ51は第1弁体44を下動するように変位す
る。第1弁体44が下動して弁孔46の開度が大きくな
ると、吐出室22からクランク室5へ流入する冷媒ガス
量が多くなり、クランク室5の圧力が上昇する。このた
め、クランク室5の圧力とシリンダボア1aの圧力との
ピストン20を介した差が大きくなり、斜板12の傾斜
角が小さくなる。その結果、ピストン20のストローク
が小さくなって吐出容量が減少する。
【0054】このように、制御弁CVは、コイル67に
電力が供給されて第2弁室62を介した孔65と連通路
66との連通が断たれた状態では、冷房回路における冷
房負荷に応じて圧縮機Cの吐出容量を自律的に制御する
作用を行う。
【0055】一方、例えば、搭乗者によって車輌空調シ
ステムの作動スイッチがOFFされるなど、外部からの
他律的な指令によって冷房機能が停止される場合には、
前記制御装置は、駆動回路70に指令してコイル67へ
の電力供給を停止する。コイル67に対する電力供給が
停止された状態では、両鉄心61,63間には電磁力に
よる吸引力が発生しないため、可動鉄心63は、開弁バ
ネ64の付勢力によって収容筒60の底面側に配置され
る。これにより、孔65と連通路66とが第2弁室62
を介して連通される。この連通により、クランク室5に
は、弁孔46を介した吐出室22からの冷媒ガスの流入
がある場合にはこれに加え、吐出室22から、孔65、
第2弁室62及び連通路66を介して冷媒ガスが流入す
るようになる。この流入によりクランク圧Pcが大きく
上昇すると、クランク室5の圧力とシリンダボア1aの
圧力とのピストン20を介した差が極めて大きくなり、
斜板12の傾斜角が最小になる。その結果、ピストン2
0のストロークが最小になって吐出容量も最小になる。
【0056】本実施形態では、以下のような効果を得る
ことができる。 (1) 給気通路28の開度を吸入圧Psに基づいて自
律的に制御する内部制御弁機構に加え、前記開度を外部
の制御装置からの信号に基づいて他律的に変更する外部
制御弁機構を設けた。これにより、内部制御弁機構によ
る自律的な圧縮機Cの吐出容量制御のみならず、外部か
らの指令による他律的な前記吐出容量の変更が可能にな
る。したがって、必要時(又は非常時)には、冷房回路
の冷房負荷状況にかかわりなく、圧縮機Cの吐出容量
(ひいては、該圧縮機Cを駆動するための負荷トルク)
を短時間に急変させるような緊急避難的な容量変更も可
能となる。つまり、この制御弁CVによれば、通常時に
おいて室温の安定維持を図るための圧縮機Cの吐出容量
制御と、非常時における緊急避難的な吐出容量の迅速な
変更(例えば、圧縮機を動作停止相当状態にすること)
とを両立させることが可能となる。
【0057】(2) 第1弁体44による弁孔46を介
した給気通路28の開度変更動作と、可動鉄心63によ
る第2弁室62を介した給気通路28の開度変更動作と
を、連動関係にないものとした。これにより、前記圧力
監視箇所の圧力(吸入圧Ps)に基づく動作を継続して
いる第1弁体44の状態に拘わらず、可動鉄心63はそ
の第2弁体としての機能を発揮することができる。した
がって、この制御弁CVによれば、内部制御弁機構によ
る自律的な圧縮機Cの吐出容量制御と、外部からの指令
による他律的な吐出容量の変更とが、互いに干渉するこ
となく両立可能になる。
【0058】また、例えば、コイル67に供給される電
力が、車輌側のバッテリー電圧の影響を受けるものであ
る場合、該バッテリー電圧がバッテリー充電量などによ
って左右されると、コイル67に供給される電力も一定
値を保つことが困難になる。例えば、特開2000−0
87848公報に開示されているような、コイルの電磁
力によって作動されるアクチュエータと給気通路の開度
を変更する弁体とが連動可能な制御弁が、前記バッテリ
ー電圧の影響を受けるものであった場合、前記弁体は前
記給気通路の開度を制御することが困難になる。本実施
形態の制御弁CVでは、第1弁体44と可動鉄心63と
が非連動の関係にあるため、前述のようなバッテリー電
圧のふらつきの影響を受けることなく、圧縮機Cの吐出
容量を、冷房回路の冷房負荷に基づいて制御することが
可能である。つまり、本実施形態の制御弁CVの内部制
御弁機構は、外部制御弁機構に供給される電力が一定値
を保つことが困難な状況においても、冷房回路の冷房負
荷に基づいて圧縮機Cの吐出容量を制御することができ
る。これにより、例えば、車輌において、電磁クラッチ
装置を搭載した圧縮機に代えて、本実施形態の圧縮機C
を搭載し、電磁クラッチ装置に電力供給するために使用
していたハーネス等を制御弁CVに接続することなどが
可能になる。
【0059】(3) 内部制御弁機構と外部制御弁機構
とを、第1及び第2バルブハウジング41,42によっ
て構成される同一のハウジング内に備えた。これによ
り、例えば、両制御弁機構を別体のハウジングに備えた
場合に比較して、各制御弁機構と吐出室22及びクラン
ク室5とを繋ぐ給気通路28などの通路を共用化などに
よって減らすことができ、加工を容易にすることが可能
になる。
【0060】(4) 制御弁CVのハウジング内におい
て、給気通路28の一部を構成する弁室ポート45及び
第1弁室43を、内部制御弁機構と外部制御弁機構とが
ともに共用する冷媒通路とした。これにより、両制御弁
機構が前記冷媒通路を共用しなかった場合に比較して、
制御弁CVのハウジング内の冷媒通路の加工を減らすこ
とが可能になり、前記ハウジングの加工を容易にするこ
とができるようになる。
【0061】(5) 感圧室48に吸入室21の圧力
(吸入圧Ps)を導入し、この圧力に基づいてベローズ
51が変位するようにした。つまり、内部制御弁機構の
圧力監視箇所を、冷房回路(冷媒循環回路)を構成する
蒸発器33と圧縮機Cの吸入室21とを含む両者の間の
低圧領域に設けた。この低圧領域の圧力は前記冷房回路
の冷房負荷を反映可能なものであるため、この構成によ
れば、前記内部制御弁機構は、前記冷房負荷の大きさに
沿うように圧縮機Cの吐出容量を制御することが可能に
なる。
【0062】(6) 前記両弁体(第1弁体44、可動
鉄心63)が、吐出室22とクランク室5とを連通する
給気通路28の開度を変更することで、クランク圧Pc
ひいては圧縮機Cの吐出容量を変更するようにした。つ
まり、クランク圧Pcの変更のために、冷房回路(冷媒
循環回路)を構成する凝縮器31と圧縮機Cの吐出室2
2とを含む両者の間の高圧領域のクランク室5への冷媒
導入量を変更するようにした。前記高圧領域の圧力は、
クランク圧Pcに比較して高圧であるため、この構成に
よれば、クランク圧Pcの制御に対するレスポンスを向
上させることができる。
【0063】(7) コイル67の発生する電磁力によ
って、第2弁体である可動鉄心63の位置変更を行うよ
うにした。これによれば、圧縮機Cの吐出容量を外部か
らの電気的な制御により変更することができる。
【0064】(8) コイル67への非通電時におい
て、圧縮機Cの吐出容量が減少するように可動鉄心63
を位置決めするようにした。これによれば、電力供給の
停止等により前記電磁アクチュエータが非作動状態に陥
った場合でも、圧縮機Cの吐出容量が減少する方向にク
ランク圧Pcを誘導すること、つまりは圧縮機Cの負荷
トルクをゼロ又は最小にすることができる。したがっ
て、容量可変型圧縮機の安全性(非常事態に対する安全
化対応能力)が高まる。
【0065】(9) 駆動回路70からコイル67への
電力供給を、可動鉄心63が固定鉄心61に当接する状
態と、当接しない状態(収容筒60の底面に当接する状
態)との二通りのものとした。つまり、前記電磁アクチ
ュエータに対して、通電及び非通電によるON−OFF
切換(二値制御)を行うようにした。これによれば、前
記電磁アクチュエータへの給電側(例えば、制御装置や
駆動回路70)の構造を単純にすることができる。例え
ば、車輌において、圧縮機と駆動源側との連結及び切断
を通電及び非通電の二値制御で行う電磁クラッチ装置が
設けられた圧縮機に代えて、本実施形態の圧縮機Cを搭
載したとする。このような場合、この電磁クラッチ装置
に給電するために使用していた制御装置や駆動装置など
を流用して、圧縮機Cの電磁アクチュエータを駆動する
ことができる。
【0066】(10) 第2弁室62を介した孔65と
連通路66との連通を保持または遮断する第2弁体を、
コイル67が発生する電磁力によって作動される可動鉄
心63そのものとした。これによれば、第2弁室62を
介した孔65と連通路66との連通を保持または遮断す
る弁体を可動鉄心63とは別に設けた場合に比較して、
構造を簡単にするとともに、第2バルブハウジング42
ひいては制御弁CVを小型化することができる。
【0067】実施の形態は前記に限定されるものではな
く、例えば、以下の様態としてもよい。 ○ 制御弁CVのハウジングにおいて、第1弁体44が
開度変更する冷媒通路と、可動鉄心63が開度変更する
冷媒通路とは、互いに共用部分を持たないものであって
もよい。
【0068】○ 感圧室48内には、流通管35や、蒸
発器33の出口近傍の圧力を導入するようにしてもよ
い。 ○ 感圧室48には、蒸発器33と吸入室21とを含む
両者の間の低圧領域以外の圧力が導入されるようにして
もよい。例えば、吐出室22と凝縮器31とを含む両者
の間の高圧領域の圧力が導入されるようにしてもよい。
【0069】○ 前記実施形態では、制御弁CVの弁室
ポート45に、吐出室22に連通する給気通路28の上
流側を接続し、ポート47に、クランク室5に連通する
給気通路28の下流側を接続した。この構成に代えて、
弁室ポート45に給気通路28の下流側を接続し、ポー
ト47に給気通路28の上流側を接続するようにしても
よい。この場合、連通路66は、給気通路28の下流側
ではなく上流側と、第2弁室62とを連通するように形
成されていればよい。
【0070】○ 第2弁体としての可動鉄心63を、給
気通路28の開度を変更するものとする代わりに、抽気
通路27の開度を変更するものとしてもよい。例えば、
図3に示すような構成としてもよい。この構成では、前
記実施形態において第1弁室43と第2弁室62とを連
通していた孔65と、給気通路28の下流側と第2弁室
62とを連通していた連通路66とを廃止している。そ
の代わりに、クランク室5と吸入室21とを連通する抽
気通路27の制御弁CVを挟んだ上流側と第2弁室62
とを連通する連通路80と、該抽気通路27の制御弁C
Vを挟んだ下流側と第2弁室62とを連通する連通路8
1とを設けている。連通路80と連通路81との第2弁
室62を介した連通は、可動鉄心63の位置に基づいて
保持または遮断されるようになっている。この構成によ
れば、コイル67への非通電時には、抽気通路27が連
通状態となり、ベローズ51や第1弁体44などによる
給気通路28の開度変更により、圧縮機の吐出容量の自
律的制御が行われる。また、コイル67への通電時に
は、抽気通路27が遮断され、クランク室5から吸入室
21への冷媒流出が阻止されるため、給気通路28を介
した吐出室22からの冷媒導入により、クランク圧Pc
が上昇する。このクランク圧Pcの上昇により、斜板1
2の傾斜角度が減少し、圧縮機の吐出容量も減少する。
【0071】○ 第1弁体44を、給気通路28の開度
を変更するものとする代わりに、抽気通路27の開度を
変更するものとしてもよい。感圧室48に吸入圧Psを
導入して、冷房回路の冷房負荷が大きくなったときに圧
縮機Cの吐出容量を増加するように制御する場合には、
前記冷房負荷が大きくなったときに抽気通路27の開度
が大きくなるように構成すればよい。このようにすれ
ば、前記冷房負荷が大きくなったときには、抽気通路2
7の開度増加に伴うクランク圧Pcの低下により、前記
吐出容量を増加させることが可能になる。
【0072】○ 前記第2弁体は、外部からの電気信号
により位置変更されるものでなくてもよい。例えば、流
体圧力などによって位置変更されるものであってもよ
い。 ○ 第2弁体としての可動鉄心63は、コイル67への
通電時において、圧縮機Cの吐出容量を減少させる方向
に位置決めされるものであってもよい。
【0073】○ 前記電磁アクチュエータに対する電気
制御は、通電及び非通電の二値制御でなくてもよい。例
えば、通電時の供給電力が、無段階または多段階で増減
されるものであってもよい。
【0074】○ 第2弁室62を介した孔65と連通路
66との連通を保持または遮断する第2弁体と、コイル
67が発生する電磁力によって作動される可動鉄心63
とを同一のものとせず、別体のものとして形成してもよ
い。
【0075】○ カムプレート(斜板12)が駆動軸6
と一体回転する構成に代えて、カムプレートが駆動軸に
対して相対回転可能に支持されて揺動するタイプ、例え
ば、揺動(ワッブル)式の容量可変型圧縮機としてもよ
い。
【0076】○ 容量可変機構を有し、該機構に作用す
る制御圧に基づいて吐出容量を変更可能な圧縮機であれ
ば、カムプレート(斜板12)が駆動軸6と一体回転す
る斜板タイプや、カムプレートが駆動軸に対して相対回
転可能に支持されて揺動するタイプ(例えば、揺動(ワ
ッブル)式)でなくてもよい。
【0077】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項1〜11に
記載の発明によれば、内部制御弁機構を備えた容量可変
型圧縮機の制御弁及び容量可変型圧縮機において、冷房
負荷に応じた圧縮機の吐出容量の自律的な変更および外
部からの指令に基づく前記吐出容量の変更が可能になる
とともにそのための構造が簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施形態の容量可変型圧縮機の概要を示す断
面図。
【図2】同じく制御弁の概要を示す断面図。
【図3】別例の制御弁の概要を示す断面図。
【符号の説明】
5…制御圧領域としてのクランク室、12…斜板、13
…ヒンジ機構、15…ガイドピン(12,13及び15
は容量可変機構を構成する)、21…圧力監視箇所及び
低圧領域としての吸入室、22…高圧領域としての吐出
室、27…抽気通路、28…給気通路(27及び28は
制御圧を変更するための冷媒が通過する冷媒通路を構成
する)、30…外部冷媒回路、31…凝縮器、33…蒸
発器、41…第1バルブハウジング、42…第2バルブ
ハウジング(41及び42は制御弁のハウジングを構成
する)、43…第1弁室、44…第1弁体、45…弁室
ポート、46…弁孔、47…ポート、48…感圧室、5
1…ベローズ、52…設定バネ、53…ガイド孔、54
…感圧ロッド、56…弁受け、57…弁受けバネ(4
4,48,51,52,53,54,56及び57は内
部制御弁機構を構成する)、60…収容筒、61…固定
鉄心、62…第2弁室、63…第2弁体及びプランジャ
としての可動鉄心、64…開弁バネ、65…孔、66…
連通路(43,45,46,47,62,65及び66
は給気通路の一部を構成する)、67…コイル(60,
61,63,64及び67は外部制御弁機構及び電磁ア
クチュエータを構成する)、C…斜板式容量可変型圧縮
機(30及びCは冷媒循環回路を構成する)、CV…制
御弁、Pc…制御圧としてのクランク圧。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木村 一哉 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 川口 真広 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 今西 岳史 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 粥川 浩明 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Fターム(参考) 3H045 AA04 AA12 AA27 BA13 CA02 CA03 CA29 CA30 DA25 DA42 DA47 EA13 EA33 EA38 EA42 3H057 AA04 BB32 CC06 DD05 FA24 FB05 FC01 GG02 HH16 HH18 HH20 3H076 AA06 BB32 BB41 CC05 CC13 CC16 CC20 CC84 CC85 3H106 DA07 DA12 DB02 DB12 DB22 DB32 DC02 DC17 DD02 EE34 GA13 GB06 KK17 KK23

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 容量可変機構に作用する制御圧に基づい
    て吐出容量を変更可能な容量可変型圧縮機に用いられる
    制御弁であって、 第1弁体の位置を冷媒循環回路に設定された圧力監視箇
    所の圧力に基づいて自律的に変更する内部制御弁機構
    と、前記第1弁体とは非連動の関係にある第2弁体の位
    置を外部からの信号に基づいて他律的に変更する外部制
    御弁機構とを、同一のハウジング内に備え、 前記制御圧を変更するための冷媒が通過する冷媒通路の
    開度を、前記第1及び第2弁体によって変更するように
    した容量可変型圧縮機の制御弁。
  2. 【請求項2】 前記ハウジング内において、前記第1弁
    体が開度変更する冷媒通路と、前記第2弁体が開度変更
    する冷媒通路とは、少なくとも一部が共用されている請
    求項1に記載の容量可変型圧縮機の制御弁。
  3. 【請求項3】 前記圧力監視箇所は、前記冷媒循環回路
    を構成する蒸発器と前記圧縮機の吸入室とを含む両者の
    間の低圧領域に設けられている請求項1または2に記載
    の容量可変型圧縮機の制御弁。
  4. 【請求項4】 前記第1弁体は、前記冷媒循環回路を構
    成する凝縮器と前記圧縮機の吐出室とを含む両者の間の
    高圧領域と、前記制御圧が作用する制御圧領域とを連通
    する給気通路の開度を変更する請求項1〜3のうちいず
    れか一項に記載の容量可変型圧縮機の制御弁。
  5. 【請求項5】 前記第2弁体は、前記冷媒循環回路を構
    成する凝縮器と前記圧縮機の吐出室とを含む両者の間の
    高圧領域と、前記制御圧が作用する制御圧領域とを連通
    する給気通路の開度を変更する請求項1〜4のうちいず
    れか一項に記載の容量可変型圧縮機の制御弁。
  6. 【請求項6】 前記第2弁体は、外部からの信号に基づ
    き電磁力を発生可能な電磁アクチュエータによって位置
    変更されて、前記制御圧を変更するための冷媒が通過す
    る冷媒通路の開度を変更する請求項1〜5のうちいずれ
    か一項に記載の容量可変型圧縮機の制御弁。
  7. 【請求項7】 前記電磁アクチュエータへの非通電時に
    おいて、前記制御圧が前記圧縮機の吐出容量を減少させ
    る方向に前記第2弁体を位置決めする請求項6に記載の
    容量可変型圧縮機の制御弁。
  8. 【請求項8】 前記電磁アクチュエータに対する電気制
    御を、通電及び非通電の二値制御とした請求項6または
    7に記載の容量可変型圧縮機の制御弁。
  9. 【請求項9】 前記電磁アクチュエータにおいて、前記
    電磁力によって作動されるプランジャを前記第2弁体と
    した請求項6〜8のうちいずれか一項に記載の容量可変
    型圧縮機の制御弁。
  10. 【請求項10】 前記圧縮機を、制御圧としてのクラン
    ク室内圧を制御することでピストンストロークを変更可
    能に構成された斜板式又はワッブル式の容量可変型圧縮
    機とした請求項1〜9のいずれか一項に記載の容量可変
    型圧縮機の制御弁。
  11. 【請求項11】 請求項1〜10のうちいずれか一項に
    記載の容量可変型圧縮機の制御弁を搭載した容量可変型
    圧縮機。
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