JP2004116407A - 容量制御弁及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】圧力負荷を一定の値で制御して変動のない安定した制御を可能にすることにある、又、圧力負荷の制御を行い、動力の省エネルギーを図ることにある。
【解決手段】ソレノイド部Ｓは吐出圧力Ｐｄと制御室内圧力Ｐｃとの圧力差（Ｐｄ−Ｐｃ１）に第１弁座の開口面積Ｓ１を掛けた値と制御室内圧力Ｐｃ２と吸入圧力Ｐｓとの圧力差に第２弁座の開口面積Ｓ２を掛けた値との和に基づく圧力負荷を設定値として制御するものである。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気機械における制御室内の制御流体の容量又は圧力を可変可能に制御する容量制御弁及びその制御方法に関する。特に、圧縮機等の制御室内の容量又は圧力を容量制御弁の圧力負荷に基づいて制御するようにした容量制御弁及びその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に係わる関連技術として空気機械に属する斜板式容量可変型圧縮機用の容量制御弁が知られている。この容量制御弁の関連技術として、特開２００１−３１７４５４号公報に開示された図８に示すものが存在する。
【０００３】
図８に示す容量制御弁２００の下端に設けられた吸入室２０６には、感圧素子２１０が配置されている。この感圧素子２１０は、ばねを内在する弾発可能なベローズに形成されて外部から吸入される吸入圧力Ｐｓにより収縮して上端が変位するように構成されている。又、この感圧素子２１０の上端には、中間ロッド２０７がハウジング２２０に設けられた案内孔に移動自在に配置されている。更に、中間ロッド２０７に連結された弁体２０１がハウジング２２０の図示上部の弁孔２０８に配置されている。この弁体２０１の開閉移動により弁孔２０８の弁座に接離して弁孔２０８を開閉する。
【０００４】
ハウジング２２０には、Ｐｓ用吸入孔と、Ｐｄ用吐出孔と、Ｐｃ用クランク室流入孔とが形成されており、Ｐｄ用吐出孔と弁孔２０８とは連通路２０９により連通している。そして、弁孔２０８が開閉すると、弁孔２０８とＰｃ用クランク室流入孔とが連通して流体は図示省略のクランク室へと流入する。
この弁体２０１の開閉は、容量制御弁２００の図示上端に設けられた電磁コイル装置２０２の発生力に応じて感圧素子２１０の吸入圧力を変更し、弁体２０１の開弁度に応じて容量可変型圧縮機のクランク室に導入する吐出圧力Ｐｄの導入量を制御しながらクランク室のクランク圧力Ｐｃを調整して容量可変型圧縮機の容量制御を行う。
【０００５】
吸入室２０６に配置された感圧素子２１０は、吸入圧力Ｐｓに感応して吸入圧力Ｐｓの使用圧力域で伸縮する荷重特性に設定されている。
そして、電磁コイル装置２０２の無通電時には、弁体２０１は弁開ばね２０３のばね力によって全開状態に保持されている。この全開状態は、フルアンロード運転状態である。電磁コイル装置２０２に電流が通電されると、プランジャ２０４と固定鉄心２０５との間に電磁吸引力が発生する。この弁開ばね２０３のばね荷重と対抗する電磁吸引力が弁開ばね２０３のばね荷重以上になるまでは、弁体２０１が全開状態を保持して不感帯状態にある。
【０００６】
一方、電磁吸引力が弁開ばね２０３のばね荷重以上になると、弁体２０１は、電磁吸引力により、プランジャロッド２０４Ａを介して閉弁方向へ移動してＰｓ制御域に入る。この場合には、コイル電流が大きいほど閉弁力が大きくなり、Ｐｓ設定値が低くなる。
又、このような容量制御弁２００では、冷房負荷が過大の場合に吸入圧力Ｐｓにより急速に閉弁していることから、冷房負荷を低下することは困難である。このためにクラッチにより圧縮機を停止して空調機をオフの状態にしなければならない。このクラッチによるＯＮ−ＯＦＦは、圧縮機の急激なトルク変動を伴うのでエンジンの出力の増加による燃費の浪費になる。又、走行性能にも影響し問題となる。
更に、圧縮機の運転状況により様々に変化するクランク圧力Ｐｃが不可遍的に吸入圧力Ｐｓの外乱要因となる。このために、電磁コイルへの通電制御に正確さを求めても設定された吸入圧力Ｐｓによる容量の可変精度を向上させることが難しい。
【０００７】
又、吸入圧力を制御の基準にした容量制御弁２００に於いては、電磁コイル装置２０２により設定吸入圧力を変更する場合には、吸入圧力は蒸発器の熱負荷に影響されるために圧縮機の吐出量変化に伴う作動が遅れることになる。このような場合に、圧縮機が急激に回転数を上昇すると、吐出量変化が追随できないために圧縮機の圧力負荷が１時的に上昇することになるので、容量制御弁の作動が不正確になると共に、エネルギーの損失となる。
【０００８】
又、容量制御弁では、制御室の圧力を急速に変更することが困難であるために、例えば、容量可変型圧縮機などではクラッチが必要となり、作動時に作動音が発生する。更には、クラッチのＯＮ−ＯＦＦに伴うトルクの上昇により、容量制御が困難になる問題が存する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述のような問題点に鑑み成されたものであって、その発明が解決しようとする課題は、容量制御弁の圧力又は容量の制御を回転数や温度に伴う不安定な吸入圧力に影響させることなく、吐出圧力をソレノイド部により正確な制御を可能にすることにある。
又、容量制御弁の制御による圧力負荷を設定値に基づいて制御し、圧力負荷の変動を伴わない安定した制御を可能にすると共に、回転トルクの損出を防止することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述のような技術的課題を解決するために成されたものであって、その技術的解決手段は以下のように構成されている。
【００１１】
請求項１に係わる本発明の容量制御弁は、バルブ部の開弁度をソレノイド部により制御し、開弁した通路を流れる制御圧力流体で制御室内の流量又は圧力が制御される容量制御弁であって、バルブ部に設けられて吐出圧力室と連通可能な第１連通路（７）に連通する第１弁室（３）と、第１弁室（３）の第１連通路（７）との通路に有する第１弁座（１０）と、第１弁室（３）に連通すると共に制御室に連通可能な第３連通路（９Ａ）と、制御室に連通可能な第４連通路（９Ｂ）に連通する第２弁室（４）と、第２弁室（４）に連通して吸入圧力室と連通可能な第２連通路（８）と、第２弁室（４）の第２連通路（８）との通路に有する第２弁座（１１）と、第１弁室（３）に配置されて第１弁座（１０）と開閉可能な第１弁体面（２０Ａ）を有する第１弁体（２０）と、第２弁室（４）に配置されて第２弁座（１１）と開閉可能な第２弁体面（２１Ａ）を有する第２弁体（２１）と、第１弁体（２０）と第２弁体（２１）とに連動して一方の弁体が一方の弁座と閉弁したときに他方の弁体が他方の弁座と開弁する連結ロッド（２５Ｂ）と、第１弁体（２０）と第２弁体（２１）がソレノイドロッド（２５，２５Ａ）を介して弁体（２０，２１）を開閉方向へ移動させるソレノイド部（Ｓ）を具備し、ソレノイド部（Ｓ）は吐出圧力（Ｐｄ）と制御室内圧力（Ｐｃ１）との圧力差（Ｐｄ−Ｐｃ１）に第１弁体（２０）を開弁させる受圧面積（Ｓ１）を掛けた値と、制御室内圧力（Ｐｃ２）と吸入圧力（Ｐｓ）との圧力差（Ｐｃ２−Ｐｓ）に第２弁体（２１）を開弁させる受圧面積（Ｓ２）を掛けた値との和に基づく圧力負荷を制御部に入力された設定値で制御するものである。
【００１２】
この請求項１に係わる本発明の容量制御弁１では、圧力負荷を次の式により求められる。すなわち、Ｆ１＝Ｓ１×（Ｐｄ−Ｐｃ）＋Ｓ２×（Ｐｃ−Ｐｓ）である。
この式に於いて、
Ｆ１＝圧力負荷。Ｆ１はソレノイド部Ｓにより開閉弁する出力である（この式では、ソレノイド部Ｓに付勢力ＦＫ１の第１ばね手段４８のみが内在する）。
Ｐｄ＝吐出圧力。
Ｐｓ＝吸入圧力。
Ｐｃ＝制御室内圧力。尚、Ｐｃ＝Ｐｃ１＝Ｐｃ２
Ｓ１≒第１弁体に吐出圧力を受ける受圧面積。
Ｓ２≒第２弁体に吐出圧力を受ける受圧面積。
このソレノイド部Ｓの出力をＦ１＝Ｓ１×（Ｐｄ−Ｐｃ）＋Ｓ２×（Ｐｃ−Ｐｓ）に対応させると、第１弁体２０と第２弁体２１とは開閉弁が相反する方向へ作用して制御室内圧力を制御する。
この為に、従来のような吸入圧力Ｐｓの制御ではなく、吐出圧力Ｐｃの圧力を利用して容量制御弁１による制御室内圧力を制御することが可能になる。すなわち、吐出圧力Ｐｄを第１弁体２０を開弁して制御室内に流入させ、第１弁体２０と第２弁体２１との相反する開閉弁により制御室内の圧力変化を制御するために、制御室内の圧力変化によって生じる斜板の角度変化を短時間で行うことが可能になる。
言い換えれば、容量可変型圧縮機（以下、圧縮機とも略称する）の斜板による総圧縮量の変化による制御室内圧力の変化を短時間で行うことが可能になる。一方、従来の吸入圧力による制御では吸入温度や圧縮機の回転数により影響を受けるので短時間で行うことは困難である。
【００１３】
又、急激な圧縮機の回転数上昇時の運転状況に伴って生じる圧力負荷の変動に対応し、ソレノイド部で設定された圧力負荷の制御を行うので、設定された適切な圧力負荷による変更制御が可能になる。
更に、ソレノイド部ＳのＯＦＦにより、容量制御弁は、第１弁体が開弁すると共に、第２弁体は閉弁するから、制御室の圧力は急上昇する。このため、圧縮機の容量は最小に保持されるので、エンジンの駆動力のロスが少ない状態で圧縮機の連続運転を可能にする。そして、クラッチレスを可能としてクラッチによる騒音防止と共に、回転トルクの変動を減少させる効果が発揮される。
更に、第１弁体２０と第２弁体２１とが共に開弁した制御状態では、ソレノイド部Ｓの圧力負荷Ｆ１に基づき所定の圧力負荷Ｆｘに成るように、吐出圧力Ｐｄ、制御室内圧力Ｐｃ、吸入圧力Ｐｓを第１弁体２０と第２弁体２１の弁開度を調整することによって制御する。
【００１４】
請求項２に係わる本発明の容量制御弁の制御方法は、吐出圧力室の吐出圧力流体を制御室内に容量制御弁で制御して流入させると共に制御室内の制御圧力流体を容量制御弁で制御して吸入圧力室へ流出させて制御室内の圧力又は容量を制御する容量制御方法であって、吐出圧力（Ｐｄ）と制御内圧力（Ｐｃ１）との第１圧力差（Ｐｄ−Ｐｃ１）に第１弁体が開弁するときに受ける受圧面積（Ｓ１）を掛けた値と、制御室内圧力（Ｐｃ２）と吸入圧力（Ｐｓ）との第２圧力差（Ｐｃ２−Ｐｓ）に第２弁体が開弁するときに受ける受圧面積（Ｓ２）を掛けた値との和に基づく容量制御弁の圧力負荷を制御部に入力された設定値に基づいて制御して容量制御弁の弁体を開閉するものである。
【００１５】
この請求項２に係わる本発明の容量制御弁の制御方法では、このソレノイド部Ｓの出力をＦ１＝Ｓ１×（Ｐｄ−Ｐｃ）＋Ｓ２×（Ｐｃ−Ｐｓ）になるように制御するものである。
そして、第１弁体２０を開弁すると共に、第２弁体は閉弁する方向に構成されているので、制御室内の圧力は、吸入圧力の影響を受けずに吐出圧力のみの圧力変化で制御室内の圧力を制御することが可能になる。このために、第１弁体により吐出圧力を制御室内に流入させると共に、第１弁体２０と第２弁体２１とが互いに相反する方向へ開閉弁して制御室内の圧力変化を制御するために、制御室内の圧力変化によって生じる斜板の角度変化を短時間で行うことが可能になる。つまり、圧縮機の斜板による総圧縮量の変化による出圧力の変化を短時間で行うことが可能になる。
【００１６】
更に、ソレノイド部ＳのＯＦＦにより容量制御弁１が停止されて圧縮機の制御が停止されると、第１弁体２０は開弁すると共に、第２弁体２１は閉弁するから、制御室内圧力は急上昇する。このため、圧縮機の容量は最小に保持されるので、エンジンの駆動力のロスが少ない状態で圧縮機の連続運転を可能にする。そして、トルクの変動を防止することが可能になる。
更に、第１弁体２０と第２弁体２１とが共に開弁した制御状態では、ソレノイド部Ｓの圧力負荷Ｆ１に基づき所定の圧力負荷Ｆｘに成るように、吐出圧力Ｐｄ、制御室内圧力Ｐｃ、吸入圧力Ｐｓを第１弁体２０と第２弁体２１の弁開度を調整することによって制御する。
【００１７】
請求項３に係わる本発明の容量制御弁の制御方法は、第１圧力差（Ｐｄ−Ｐｃ１）を吐出圧力室と制御室との連通路内に設けられた圧力センサ（３５Ａ）により検知し、第２圧力差（Ｐｃ２−Ｐｓ）を制御室と吸入圧力室との連通路内で圧力センサ（３５Ｂ）により検知し、この検知した各圧力値を制御部（５５）に入力して圧力負荷（Ｆ１）を演算するものである。
【００１８】
この請求項３に係わる本発明の容量制御弁の制御方法では、第１圧力差（Ｐｄ−Ｐｃ１）を吐出圧力室と制御室内との間の連通路内で圧力センサ（３５Ａ）により検知すると共に、第２圧力差（Ｐｃ２−Ｐｓ）を制御室と吸入圧力室の連通路との間の連通路で圧力センサ（３５Ｂ）により検知するので、制御部が安価になり、且つ、より正確に圧力負荷（Ｆ１）を演算することが可能になる。そして、請求項２の発明に記載したような作用効果を奏する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる好ましい実施の形態の容量制御弁を図面に基づいて詳述する。尚、以下に説明する各図面は、設計図を基にした正確な図面である。
【００２０】
図１は、本発明に係わる容量制御弁の断面図である。
図１に於いて、１は容量制御弁である。容量制御弁１には、外形を形成するバルブハウジング２が設けられている。このバルブハウジング２は、内部に貫通孔を形成しており、第１バルブハウジング２Ａの一体面２Ａ２と、第２バルブハウジング２Ｂの嵌着面２Ｂ２とが一体に結合して形成されている。この第１バルブハウジング２Ａと、第２バルブハウジング２Ｂは、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属、合成樹脂材等で製作されている。
【００２１】
第１バルブハウジング２Ａには、貫通孔の一端に仕切調整部２Ｃが結合している。又、第２バルブハウジング２Ｂは、ソレノイド部Ｓに結合している。そして、第１バルブハウジング２Ａと第２バルブハウジング２Ｂは、内部に第１弁体２０と第２弁体２１等を組み込むために、組立構造に構成されているものである。
この第１及び第２弁体２０，２１を別別なソレノイド部Ｓ、Ｓで作動する構造にすれば、図１に示す形状は適宜に変更しても良い。
又、仕切調整部２Ｃは、第１バルブハウジング２Ａの第１弁室３を塞ぐように密封に嵌着されているが、密封にねじ込みして固定すれば、各弁座１０，１１に対する各弁体２０，２１との開閉弁するときの位置関係を正確に配置することが可能になる。
【００２２】
バルブハウジング２を軸方向へ貫通した貫通孔の区画は、一端側が第１弁室３に形成されている。更に、貫通孔には第１弁室３に連通して第２弁室４が連設されている。そして、第１弁室３には、図示省略する可変容量圧縮機（以下、圧縮機とも略称する）の吐出圧力流体通路（室）と連通可能な第１連通路７が設けられている。第１連通路７と第１弁室３との間は第１連通路７より大径にされた弁座室７Ａが形成されている。この弁座室７Ａの第１弁室３側の開口には第１弁座１０が形成されている。この第１弁座１０は第１弁室３に向かってテーパ面に形成しても良い。
更に、バルブハウジング２の第１弁室３には、クランク室と連通可能な複数の第３連通路９Ａが形成されている。この第３連通路９Ａは、可変容量圧縮機のクランク室（総称して制御室と言う）へ第１連通路７から流入した吐出圧力Ｐｄの冷媒（流体）を流入させる通路の役目をする。
【００２３】
更に又、バルブハウジング２の貫通孔に沿って大径の第２弁室４が形成されている。この第２弁室４と第１弁室３とは案内孔２Ａ１により連通している。又、第２弁室４にはクランク室の制御流体が流入する第４連通路９Ｂが複数に形成されている。この制御流体は第２弁室４に流入してクランク室の圧力を調整する役目をする。
更に、第２弁室４の流出側の貫通孔には弁座孔８Ａが形成されている。この弁座孔８Ａの第２弁室４側の開口には、第２弁座１１が形成されている。この第２弁座１１は、角状に形成されているが第２弁室４に向かってテーパ面に形成しても良い。
この弁座孔８Ａには、第２連通孔８が連通可能に連接されている。この第２連通孔８は、図示省略する可変容量圧縮機の吸入圧力室と連通してクランク室から流入した第２弁室４内の流体が流出できるように構成されている。
尚、第１連通路７、第２連通路８、第３連通路９Ａ、第４連通路９Ｂは、バルブハウジング２の周面に向かって放射状に形成されている。例えば、これらの連通孔は、２等配又は４等配に貫通すると良い。
【００２４】
このバルブハウジング２の外周には環状を成すＯリング取付溝１９が並列に４箇所設けられている。そして、ゴム材製又は樹脂材製のＯリング３５が、このＯリング取付溝１９に取り付けられて容量制御弁１を可変容量圧縮機に取り付けるときに嵌合面間をシールする
又、このバルブハウジング２の一端には、ソレノイド部Ｓの嵌合面４３Ａと嵌着する結合面２Ｂ１が形成されていて、バルブ部Ｂとソレノイド部Ｓとを結合している。
【００２５】
バルブハウジング２の貫通孔には第１弁体２０と第２弁体２１とに連結した作動ロッド２５が配置されている。
そして、弁座室７Ａには、第３ばね３０（ばね付勢力はＦＫ３）が配置されている。この第３ばね３０は、第１弁体２０をソレノイド部Ｓ側へ弾発に押圧している。
この第１弁体２０は、円柱状に形成されて第１弁室３内に配置されている。又、第１弁体２０の端面には第１弁体面２０Ａが設けられている。この第１弁体面２０Ａは、第１弁座１０に対してテーパ面に形成されている。第１弁体面２０Ａと第１弁座１０との閉弁接合する内周の面積が第１受圧面積はＳ１に形成されている。そして、第１連通路７から流入する吐出圧力Ｐｄ流体（冷媒）を第１弁体２０の開閉により流入させる。第１弁体２０の開閉はソレノイド部Ｓに流れる電流の大きさにより作動するプランジャ４２の力（第１ばね４８の反力も含む）と第３ばね力ＦＫ３と各弁体に作用する受圧作用力の総和により作動する。
【００２６】
第１弁体２０に連結した第２連結部２５Ｂは、案内孔２Ａ１に摺動自在に嵌合して第２弁体２１に連結している。この第２連結部２５Ｂは作動ロッド２５の一部である。
第２弁体２１は第１弁体２０と対称に配置されている。この第２弁体２１も第１弁体と同形に形成されているが、第２弁体面２１Ａは、第１弁体面２０Ａと反対面を向いて第２弁座１１と開閉弁を成す。第２弁体面２１Ａは、第２弁座１１に向かってテーパ面に形成されている。この第２弁体面２１Ａと第２弁座１１との開閉接合する内周の面積が第２受圧面積Ｓ２である。
又、第２弁体２１に連結する第１連結部２５Ａは、弁座孔８Ａより小径に形成されて第２弁室４と第２連通路８とを連通可能に構成している。
この弁座孔８Ａと第２連通路８はクランク室の制御流体が吸入圧力Ｐｓ側へ流入するように形成されているが、この制御流体の流出は第２弁体２１の開閉により行われる。この第２弁体２１の開閉はソレノイド部Ｓの吸引力と第３ばね３０力と弁体に作用する受圧面積の作用力の総和により作動する。この第２弁体２１を第２弁座１１に押圧するように、図示省略する第２ばねを設けても良い。
【００２７】
ソレノイド部Ｓには、プランジャ４２がソレノイドケース４３に一体のプランジャケース４４に移動自在に内設けられている。そして、容量制御弁１の軸心を通る作動ロッド２５の嵌着部２５Ｃは、プランジャ４２の嵌合孔４２Ａに嵌着して結合している。
更に、バルブハウジング２の嵌合面２Ｂ３には、固定鉄心４１の嵌着面４１Ｂが嵌着して固定されている。そして、作動ロッド２５は、固定鉄心４１の内周面４１Ｃと移動自在に嵌合している。尚、固定鉄心４１とソレノイドケース４３は磁性材である。
固定鉄心４１のプランジャ４２側には、ばね座室が形成されている。このばね座室にはプランジャ４２と固定鉄心４１の間に第１ばね手段（第１弾発手段とも称する）４８が配置されている。そして、第１ばね手段４８はプランジャ４２を固定鉄心５１から引き離すように弾発している。この容量制御弁１に於いては、第１ばね手段４８のみで第１弁体２０及び第２弁体２１を作動させることが可能であるが、第３ばね３０を設けると、より作動性が向上するので設けるものである。更に、第２弁体２１に第２ばねを設けると更に応答性は向上するが、その構造は複雑になる。
【００２８】
固定鉄心４１の吸着面４１Ａとプランジャ４２の接合面４２Ｂとは互いに対向するテーパ面を成して離接可能に構成されている。
この固定鉄心４１の吸着面４１Ａとプランジャ４２の接合面４２Ｂの離接は、電磁コイル４５に流れる電流の強さにより行われる。
又、ソレノイドケース４３は、第２バルブハウジング２Ｂの一端側の結合面２Ｂ１と嵌着面４３Ａにより固着されていると共に、空室内面４３Ｃに電磁コイル４５を配置している。ソレノイド部Ｓは全体を示すものであり、このソレノイド部Ｓに設けられた電磁コイル４５は、結線４６を介して図示省略の制御部（コンピュータ）により制御される。
プランジャケース４４は固定鉄心５１と嵌着すると共に、プランジャ４２とは摺動自在に嵌合している。このプランジャケース４４は一端が第２バルブハウジング２Ｂの嵌合孔２Ｂ３と嵌着すると共に、他端がソレノイドケース４３と一体の部品の嵌着孔に固定されている。以上の構成がソレノイド部４０である。
【００２９】
このように構成された、容量制御弁１では、各弁体２０，２１の受圧面積Ｓ１、Ｓ２に作用する吐出圧力Ｐｄ、吸入圧力Ｐｓ、制御室内圧力Ｐｃとプランジャ４２の作動力、各ばね４８、３０力等の作動機構に作用する力の釣り合い式は下記のようになる。
Ｆ２＝（Ｐｄ−Ｐｃ１）Ｓ１＋（Ｐｃ２−Ｐｓ）Ｓ２＋Ｆｋ１＋Ｆｋ２＋Ｆｋ３
尚、Ｆ２＝ソレノイドに印加する力
Ｓ１＝第１受圧面積
Ｓ２＝第２受圧面席
Ｆｋ１＝第１ばねの付勢力
（Ｆｋ２は、第２ばねの付勢力で、図７の容量制御弁１の場合）
Ｆｋ３＝第３ばねの付勢力
Ｐｄ＝吐出圧力
Ｐｃ＝制御室内圧力（クランク室内圧力）
Ｐｃ１＝制御室内流入圧力
Ｐｃ２＝制御室内流出圧力
Ｐｓは、吸入圧力
【００３０】
そして、容量可変型圧縮機の圧力負荷に影響を及ぼす要因として，吐出圧力Ｐｄ、制御室内圧力Ｐｃ、吸入圧力Ｐｓが介在する。
又、容量可変型圧縮機に発生する負荷は、圧縮媒体を圧縮前に容量可変型圧縮機に吸入する際に発生する圧力負荷と、圧縮媒体を圧縮室に吸入後に圧縮する際に発生する圧力負荷に分けられる。
圧縮媒体を吸入する際に発生する圧力負荷は、制御室（クランク室）内圧力Ｐｃと吸入圧力との差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）と相関関係を持ち、圧縮する際に発生する圧力負荷は、吐出圧力と制御室内圧力の差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）に関係を持つために、圧力負荷Ｆ１は、Ｆ１＝（Ｐｄ−Ｐｃ）Ａ＋（Ｐｃ−Ｐｓ）Ｂとなる。
この式は、近似した簡略式である。
この式に於いて、ＡとＢは、容量可変型圧縮機の容量可変機構の設計仕様、その構造及び冷却システムにより変化する常数である。この常数は、Ａ≒Ｓ１及びＢ≒Ｓ２に設計可能である。
従って、制御室内圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧及び吐出圧力Ｐｄと制御室内圧力Ｐｃとの差圧により容量可変型圧縮機の圧力負荷を算出することが可能になる。つまり、圧力負荷Ｆ１の変化は、容量制御弁１によりＦ１を一定に制御することにより安定した容量制御が可能になる。
【００３１】
図２は、本発明の第２実施の形態を示す容量制御弁１の断面図である。
図２に於いて、図１と相違する点は、プランジャ４２がバルブ部Ｂ側に配置したものである。
このプランジャ４２は、図１のプランジャ４２と反対方向へ移動する。このために、第１連通孔（吐出圧力Ｐｄ連通孔）７と第３連通孔（流入制御室内圧力Ｐｃ１連通孔）９Ａをソレノイド部Ｓ側に配置することが可能になる。又、第２連通孔（吸入圧力Ｐｓ連通孔）８と第４連通孔（流出制御室内圧力Ｐｃ２連通孔）９Ｂを端部側に配置することが可能になる。
このように図１と図２の容量制御弁１の連通路の構成を変更することにより、容量可変型圧縮機に容量制御弁１を取り付けるときに、容量可変型圧縮機の構造を設計変更しなくとも、取り付けることが可能になる。尚、図１に示す弁座室７Ａと弁座孔８Ａの形状が図２と図３では逆の形になる。
【００３２】
図３は、本発明の第３実施の形態を示す容量制御弁１の断面図である。
図３は、図２と略同一構成である。相違する点は、第１弁体２０と、第２弁体２１を円柱状から球状に設計変更したものである。この場合は弁体２０，２１の開閉弁する弁座１０，１１の開口する受圧面積Ｓ１，Ｓ２におけるよりすぐれた密封閉弁が可能になる。叉、作動ロッド２５の外周面と第２連結部２５Ｂの外周面は、バルブハウジング２と嵌合して摺動するときに、この摺動抵抗を低減することが可能になる。
【００３３】
図４は、本発明の第１実施の形態を示す容量制御弁１の制御方法の構成図である。
図４に於いて、容量可変型圧縮機５０に取り付けられた容量制御弁１を図示右側に拡大して示す。この容量制御弁１は図２の容量制御弁１と略同一である。図２と相違する点は、第１弁体２０が球状に形成されている点である。又、第１弁体２０は、ばね付勢力がＦｋ２の第２ばね３１により弾発に押圧されている。更に、第２連通路８はバルブハウジング２の径方向へ貫通状態に形成されている。
【００３４】
この容量制御弁１の圧力負荷に於いて、Ｆ２＝（Ｐｄ−ＰＣ１）Ｓ１＋（ＰＣ２−Ｐｓ）Ｓ２＋Ｆｋ１−Ｆｋ２−Ｆｋ３となる。
そして、容量制御弁１を制御部（ＣＰＵ）３０により、入力された設定値に応じてＦ２を一定になるようにソレノイド部Ｓを制御する。ソレノイド部Ｓは電流が流れる大きさにより各弁体２０，２１を作動させて各弁体２０，２１の開度を制御する。
そして、容量制御弁１により容量可変型圧縮機のクランク室（制御室とも言う）へ第１弁体２０を開弁して吐出圧力を流入させる。同時に、第２弁体２１によりクランク室から流出する制御室内圧力Ｐｃを絞りながら（Ｐｃ１−Ｐｃ２）、クランク室内の圧力を調整してクランク室内の圧力を一定に保持するように制御する。
【００３５】
図５は、本発明の第２実施の形態を示す容量制御弁１の制御方法の構成図である。図５に於いて、制御部（ＣＰＵ）３０により吸入圧力Ｐｓと制御室（クランク室５５）内圧力Ｐｃと吐出圧力Ｐｄと検知し、この圧力値を制御部３０に入力し演算処理し、容量制御弁１の圧力負荷が、Ｆ２＝（Ｐｄ−Ｐｃ１）Ｓ１＋（Ｐｃ２−Ｐｓ）Ｓ２＋Ｆｋ１−Ｆｋ２−Ｆｋ３の値になるように制御する。
その他の構成は第１実施の形態と略同一である。
【００３６】
図６は、本発明の第３実施の形態を示す容量制御弁１の制御方法の構成図である。
図６は、図５と略同一の容量制御弁１の構成を示すものである。相違する点は、吸入圧力Ｐｓと制御室５５内の制御室内圧力Ｐｃとの連通路と、吐出圧力と制御室内圧力Ｐｃとの連通路に圧力センサ３５ＢＡ，３５Ｂを取り付けてある。この圧力センサ３５Ａ，３５Ｂから得られた圧力値を制御部３０に入力する。この圧力値を制御部（ＣＰＵ）３０に入力して演算し、容量制御弁１の圧力負荷が、Ｆ２＝（Ｐｄ−Ｐｃ１）Ｓ１＋（Ｐｃ２−Ｐｓ）Ｓ２＋Ｆｋ１−Ｆｋ２−Ｆｋ３の値になるように制御する。
尚、この圧力負荷は、実施の形態２及び３に於いて、Ｆ１＝Ａ（Ｐｄ−Ｐｃ）＋Ｂ（Ｐｃ−Ｐｓ）として制御しても同様な効果が得られる。
【００３７】
次に、本発明の容量制御弁１は、空気ポンプ、圧縮器等の空気機械に利用することが可能である。以下、１実施例として容量制御弁１を容量可変型圧縮機に用いた場合を説明する。
図７は、この容量可変型圧縮機５０と容量制御弁１との関係を示す断面図である。この内、容量制御弁１は、前述した図４と同一構成であるから、容量制御弁１の構成の説明は簡単にする。
【００３８】
図７に於いて、容量可変型圧縮機５０は、複数のシリンダボア５１Ａを設けたシリンダブロック５１と、シリンダブロック５１の一端に設けられたフロントハウジング５２と、シリンダブロック５１に弁板装置５４を介して結合されたリアハウジング５３とにより外形を成すケーシングが形成されている。
このケーシングには、シリンダブロック５１と、フロントハウジング５２とによって区画されたクランク室（制御室とも言う）５５が設けられていると共に、このクランク室５５内を横断したシャフト５６が設けられている。このシャフト５６の中心部の周囲には円板状の斜板５７が配置されている。この斜板５７は、シャフト５６に固着されたロータ５８と連結部５９を介して連結し、傾斜した角度を可変になるように構成されている。
【００３９】
シャフト５６の一端は、図示省略するが、フロントハウジング５２の外側に突出したボス部内を貫通して外部まで延在している。ボス部の周囲にはベアリングが設けられてシャフト５６を支持している。
シャフト５６とボス部との間にはシール部が配置されており、シール部を介して内部と外部とを遮断している。又、シャフト５６の他端は、シリンダブロック５１内に存在し、支持部８０により他端を支持している。尚、シャフト５６を回転可能に支持するスラストベアリング７７Ａ、７７Ｂは、シャフト５６の両端に設けられており、シャフト５６を回転可能に支持している。
【００４０】
シリンダボア５１Ａ内には、ピストン６２が設けられている。ピストン６２と斜板５７とは、両端にボール６３を設けたコンネクチングロッドにより連結されている。又、斜板５７と連結部５９とはスラストベアリングを介して互いに回転可能に連結している。又、ピストン６２と斜板５７とは、互いに連動するように構成されている。そして、吐出圧力Ｐｄとクランク室５５のクランク室内圧力ＰＣとの圧力差によりピストン６２を作動させてコンネクチングロッドにより斜板５７の傾斜を加減する。
【００４１】
リアハウジング５３には、吸入室６５及び吐出圧力室６４が区画して形成されている。
吸入室６５とシリンダボア５１Ａとは、弁板装置５４に設けられた吸入弁を介して連通している。又、吐出圧力室６４は、シリンダボア５１Ａと弁板装置５４に設けられた吐出弁を介して連通している。
【００４２】
リアハウジング５３の図示右側の凸部には図示省略された空室が設けられており、この空室に容量制御弁１が配置される。尚、図７の容量制御弁１は、図４に示す容量制御弁１と同じものであり、この容量制御弁１を外部に取り出して分かりやすく拡大して図示したものである。
この容量制御弁１によりクランク室５５のクランク室内圧力ＰＣを制御されることにより、車両用空調装置の冷媒循環回路は、冷凍サイクルを行う。この冷媒循環回路９０は、凝縮器Ｐと蒸発器Ｇと湿度式膨張弁Ｅとが主要な構成である。
【００４３】
容量制御弁１を設けた容量可変型圧縮機５０の構成に於いて、ロータ５８の回転により斜板５７が共に回転するから、斜板５７の傾斜角度変化は、ピストン６２を往復運動させる。このピストン６２の往復運動に伴い吐出圧力室６４から吐出される冷媒は、凝縮室Ｐから膨張弁Ｅを介して蒸発室Ｇに供給され、設定通りの冷凍サイクルを行いながら吸入室６５へ戻るように構成されている。
【００４４】
このような働きをする容量可変型圧縮機に容量制御弁１を設けてクランク室５５内の圧力を制御し、容量可変型圧縮機の回転数が上昇したときでも圧力負荷を一定に値に制御すると共に、吐出圧力Ｐｄの変化遅れを防止してより安定した制御を行うものである。
このために、容量制御弁１の第１連通路７を容量可変型圧縮機の吐出圧力室６４と連通する。又、吸入圧力室６５を第２連通路８と連通する。更に、第３連通路９Ａと第４連通路９Ｂとをクランク室５５に連通する。
そして、第１連通路７と第２連通路８とは、従来と同様に吐出圧力Ｐｄを流入させると共に、吸入圧力Ｐｓを流出させる構成である。同時に、この第３連通路９Ａからクランク室５５へ制御室内圧力Ｐｃ流体を第１弁体２０の開弁により供給してクランク室５５の圧力を制御する。更に、クランク室５５から流出する制御室内圧力Ｐｃ流体を第２弁体２１の開弁により制御する。この第１弁体２０と第２弁体２１の開弁状態は相反する開弁状態になる。そして、この制御室内圧力Ｐｃの圧力制御は、Ｆ１又はＦ２の圧力負荷により一定に制御する。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の容量制御弁及びその制御方法によれば、吐出圧力と制御室内圧力の圧力差と、制御室内圧力と吸入圧力との圧力差にそれぞれの係数、例えば、弁体に開弁する受圧面積の係数を掛けて合計した値の圧力負荷を用いて制御を行う。この制御は、制御室の出入り口で制御室内圧力変化を発生させるために、制御室内の圧力変化によって生じる斜板の角度変化を急速に対応することが可能になる。
このために、容量可変型圧縮機の総圧縮量の変化による吐出圧力の変化を短時間で行うことのできる効果が期待できる。
【００４６】
又、急激な回転数の上昇時の運転状況の変化に伴って生じる圧力負荷の変動に合わせた適切な制御をすることにより適切な圧力負荷になるように変更が可能になる。
更に、第１圧力差を吐出圧力流体の連通路と制御室内との間の連通路内で圧力センサにより検知すると共に、第２圧力差を制御室と吸入圧力流体の連通路との間の連通路で圧力センサにより検知するので、正確に圧力負荷を制御部で演算することが可能になり、制御遅れを防止できると共に、安定した制御が可能な効果を奏する。更に、制御部を安価にすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係わる容量制御弁の断面図である。
【図２】本発明の第２実施の形態に係わる容量制御弁の断面図である。
【図３】本発明の第３実施の形態に係わる容量制御弁の断面図である。
【図４】本発明の第１実施の形態を示す容量制御弁の制御方法の構成図である。
【図５】本発明の第２実施の形態を示す容量制御弁の制御方法の構成図である。
【図６】本発明の第３実施の形態を示す容量制御弁の制御方法の構成図である。
【図７】本発明に係わる１実施例の容量可変型圧縮機に容量制御弁を取り付けた断面図である。
【図８】本発明に関連する従来の容量可変型圧縮機用制御弁の断面図である。
【符号の説明】
１　容量制御弁
２　バルブハウジング
２Ａ　第１バルブハウジング
２Ａ１　案内孔
２Ａ２　一体面
２Ｂ　第２バルブハウジング
２Ｂ１　結合面
２Ｂ２　嵌着面
２Ｂ３　嵌合面
２Ｃ　仕切調整部
３　第１弁室
４　第２弁室
７　第１連通孔
７Ａ　弁座室
８　第２連通路
８Ａ　弁座孔
９Ａ　第３連通路
９Ｂ　第４連通孔
１０　第１弁座
１１　第２弁座
１９　Ｏリング取付溝
２０　第１弁体
２０Ａ　第１弁体面
２１　第２弁体
２１Ａ　第２弁体面
２５　作動度ロッド
２５Ａ　第１連結部
２５Ｂ　第２連結部
２５Ｃ　嵌着部
３０　第３ばね（第１弾発手段）
３１　第２ばね（第２弾発手段）
４１　固定鉄心
４１Ａ　吸着面
４１Ｂ　嵌着面
４１Ｃ　内周面
４２　プランジャ
４２Ａ　嵌合孔
４２Ｂ　接合面
４３　ソレノイドケース
４３Ａ　嵌着面
４４　プランジャケース
Ｂ　バルブ部
Ｓ　ソレノイド部
Ｐｓ　吸入圧力
Ｐｄ　吐出圧力
Ｐｃ　制御室圧力（クランク室圧力）
Ｓ１　第１受圧面積
Ｓ２　第２受圧面積
Ｆｋ１　第１ばねの付勢力
Ｆｋ２　第２ばねの付勢力
Ｆｋ３　第３ばねの付勢力

Claims (3)

1. バルブ部の開弁度をソレノイド部により制御し、前記開弁した通路を流れる制御圧力流体で前記制御室内の流量又は圧力が制御される容量制御弁であって、前記バルブ部に設けられて吐出圧力室と連通可能な第１連通路（７）に連通する第１弁室（３）と、前記第１弁室（３）の前記第１連通路（７）との通路に有する第１弁座（１０）と、前記第１弁室（３）に連通すると共に前記制御室に連通可能な第３連通路（９Ａ）と、前記制御室に連通可能な第４連通路（９Ｂ）に連通する第２弁室（４）と、前記第２弁室（４）に連通して吸入圧力室と連通可能な第２連通路（８）と、前記第２弁室（４）の前記第２連通路（８）との通路に有する第２弁座（１１）と、前記第１弁室（３）に配置されて前記第１弁座（１０）と開閉可能な第１弁体面（２０Ａ）を有する第１弁体（２０）と、前記第２弁室（４）に配置されて前記第２弁座（１１）と開閉可能な第２弁体面（２１Ａ）を有する第２弁体（２１）と、前記第１弁体（２０）と前記第２弁体（２１）とに連動して一方の弁体が一方の弁座と閉弁したときに他方の弁体が他方の弁座と開弁させる連結ロッド（２５Ｂ）と、前記第１弁体（２０）と前記第２弁体（２１）とがソレノイドロッド（２５，２５Ａ）を介して開閉方向へ移動させるソレノイド部（Ｓ）とを具備し、前記ソレノイド部（Ｓ）は前記吐出圧力（Ｐｄ）と前記制御室内圧力（Ｐｃ１）との圧力差（Ｐｄ−Ｐｃ１）に前記第１弁体（２０）を開弁させる受圧面積（Ｓ１）を掛けた値と、前記制御室内圧力（Ｐｃ２）と吸入圧力（Ｐｓ）との圧力差（Ｐｃ２−Ｐｓ）に前記第２弁体（２１）を開弁させる受圧面積（Ｓ２）を掛けた値との和に基づく圧力負荷を制御部に入力された設定値で制御することを特徴とする容量制御弁。
2. 吐出圧力室の吐出圧力流体を制御室内に容量制御弁で制御して流入させると共に前記制御室内の制御圧力流体を容量制御弁で制御して吸入圧力室へ流出させて前記制御室内の圧力又は容量を制御する容量制御方法であって、前記吐出圧力（Ｐｄ）と前記制御室内圧力（Ｐｃ１）との第１圧力差（Ｐｄ−Ｐｃ１）に第１弁体が開弁するとき受ける受圧面積（Ｓ１）を掛けた値と、前記制御室内圧力（Ｐｃ２）と前記吸入圧力（Ｐｓ）との第２圧力差（Ｐｃ２−Ｐｓ）に第２弁体が開弁するとき受ける受圧面積（Ｓ２）を掛けた値との和に基づく前記容量制御弁の圧力負荷を制御部に入力された設定値に基づいて制御して前記容量制御弁の前記弁体を開閉すること、を特徴とする容量制御弁の制御方法。
3. 前記第１圧力差（Ｐｄ−Ｐｃ１）を前記吐出圧力室と前記制御室との連通路内に設けられた圧力センサ（３５Ａ）により検知し、前記第２圧力差（Ｐｃ２−Ｐｓ）を前記制御室と前記吸入圧力室との連通路内で圧力センサ（３５Ｂ）により検知し、この検知した各圧力値を制御部に入力して圧力負荷を演算することを特徴とする請求項２に記載の容量制御弁の制御方法。

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