JP2005337044A - 可変容量斜板式圧縮機の機械式容量制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 吸入圧の高い高熱負荷領域でも圧縮機の損傷を招かず、温度膨張弁にハンチング現象が発生しても冷却風温度の大きな変動を招かない可変容量斜板式圧縮機の機械式容量制御弁を提供する。
【解決手段】 可変容量斜板式圧縮機の吐出圧領域の２地点間の差圧に感応して変位する感圧部材と、感圧部材の変位に従動し、前記差圧が所定値以下では可変容量斜板式圧縮機の吐出圧領域とクランク室との間の連通路を閉じ、前記差圧が所定値を超えると前記連通を開く弁体と、前記差圧の前記所定値を設定するバネとを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、可変容量圧縮機の容量制御弁に関するものである。

可変容量斜板式圧縮機の吸入圧に感応して変位する感圧部材と、感圧部材の変位に従動し、前記吸入圧が所定値以下では可変容量斜板式圧縮機の吐出室とクランク室との間の連通路を開き、前記吸入圧が所定値を超えると前記連通路を閉じる弁体と、前記差圧の前記所定値を設定するバネとを備える可変容量斜板式圧縮機の機械式容量制御弁が、特許文献１に開示されている。
特許文献１の機械式容量制御弁には、簡単な構成で、車載空調装置の所望の冷房性能を確保できるという利点がある。
特開昭６２−２８２１８２

特許文献１の機械式容量制御弁には以下の欠点がある。
(1)車載空調装置の熱負荷が非常に大きく、可変容量斜板式圧縮機の吸入圧が所定値を超える状態が長時間に亙って続く場合に、可変容量斜板式圧縮機が長時間に亙って最大容量で運転されて、損傷を被る可能性がある。
(2)車載空調装置の冷凍回路で、温度膨張弁にハンチング現象が発生すると、容量制御弁は、温度膨張弁の開閉により生じた吸入圧力変動を抑制するように、可変容量斜板式圧縮機の吐出容量を制御するため、温度膨張弁のハンチングが増幅され、冷媒循環量が大きく変動して蒸発器出口側の冷却風温度が大きく変動する事態を招く。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、吸入圧の高い高熱負荷領域でも圧縮機の損傷を招かず、温度膨張弁にハンチング現象が発生しても冷却風温度の大きな変動を招かない可変容量斜板式圧縮機の機械式容量制御弁を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明においては、可変容量斜板式圧縮機の吐出圧領域の２地点間の差圧に感応して変位する感圧部材と、感圧部材の変位に従動し、前記差圧が所定値以下では可変容量斜板式圧縮機の吐出圧領域とクランク室との間の連通路を閉じ、前記差圧が所定値を超えると前記連通路を開く弁体と、前記差圧の前記所定値を設定するバネとを備えることを特徴とする、可変容量斜板式圧縮機の機械式容量制御弁を提供する。
本発明においては、可変容量斜板式圧縮機の吐出圧領域の２地点間の差圧に感応して変位する感圧部材と、感圧部材の変位に従動し、前記差圧が所定値未満では可変容量斜板式圧縮機の吸入圧領域とクランク室との間の連通路を開き、前記差圧が所定値以上になると前記連通路を閉じる弁体と、前記差圧の前記所定値を設定するバネとを備えることを特徴とする、可変容量斜板式圧縮機の機械式容量制御弁を提供する。
本発明に係る機械式容量制御弁は、吐出圧領域とクランク室との間の連通路を、或いは吸入圧領域とクランク室との間の連通路を、吐出圧領域の２地点間の差圧の実際値と設定値との大小関係に応じて開閉し、前記連通路の開閉によりクランク室内圧を制御し、吐出圧領域の２地点間の差圧が設定値になるように、可変容量斜板式圧縮機の吐出容量を制御する。
本発明に係る機械式容量制御弁は、電子制御式容量制御弁に比べて簡単な構成で、安価に、車載空調装置の所望の冷房性能を確保することができる。
本発明に係る機械式容量制御弁によれば、圧縮機の吐出容量は吸入圧ではなく吐出圧領域の２地点間の差圧に応じて可変制御されるので、吸入圧の高い高熱負荷領域でも圧縮機の吐出容量は可変制御される。従って、吸入圧の高い高熱負荷領域で、長時間に亙って圧縮機が最大吐出容量で運転され、圧縮機が損傷を被る事態は発生しない。
本発明に係る機械式容量制御弁によれば、圧縮機の吐出容量は吸入圧ではなく吐出圧領域の２地点間の差圧に応じて可変制御されるので、車載空調装置の温度膨張弁にハンチング現象が発生して吸入圧が変動しても、圧縮機の吐出容量変動は招来されず、冷却風温度の大きな変動は招来されない。

本発明の好ましい態様においては、前記差圧の前記所定値は、前記吐出圧領域の圧力に応じて変化する。
前記吐出圧領域の圧力の増加に応じて、吐出圧領域の２地点間の差圧の設定値が増加する場合には、前記吐出圧領域の圧力の増減に応じて、ひいては車両空調装置の熱負荷の増減に応じて、圧縮機の吐出容量が増減するので、熱負荷に見合った容量制御が実現される。
前記吐出圧領域の圧力の増加に応じて、吐出圧領域の２地点間の差圧の設定値が減少する場合には、車両空調装置の熱負荷が極端に大きく、ひいては前記吐出圧領域の圧力が極端に大きい場合に、圧縮機の吐出容量が減少制御されるので、前記場合に圧縮機が大容量で運転されて損傷を被る事態の発生が防止される。

本発明の好ましい態様においては、機械式容量制御弁は上記の第１容量制御弁に加えて、第１容量制御弁をパイパスして可変容量斜板式圧縮機の吐出圧領域とクランク室とを連通させるパイパス通路を開閉する第２弁体と、第２弁体を駆動してバイパス通路を強制開放する第２弁体駆動手段とを有する第２容量制御弁とを備える。
可変容量斜板式圧縮機が、クラッチを介することなく車両エンジンに直結したクラッチレス可変容量斜板式圧縮機である場合、車載空調装置の停止時には、圧縮機の吐出容量を最小容量に制御するのが、車両エンジンの省エネ運転の観点から望ましい。機械式容量制御弁が、可変容量斜板式圧縮機の吐出圧領域とクランク室とを連通させるパイパス通路を強制的に開放する第２容量制御弁を備えていれば、車載空調装置の停止と同時に第２容量制御弁によりバイパス通路を開放して、圧縮機の吐出容量を速やかに最小値まで減少させることが可能となる。

本発明の好ましい態様においては、第２容量制御弁は電磁弁であり、第２容量制御弁は第１容量制御弁と一体化されており、第１容量制御弁が開閉する可変容量斜板式圧縮機の吐出圧領域とクランク室との間の連通路と、第２容量制御弁が開閉するバイパス通路とは、一部を共有している。
上記構成によれば、車載空調装置の停止と同時にバイパス通路を開放することができ、また機械式容量制御弁が小型化される。

本発明に係る機械式容量制御弁は、電子制御式容量制御弁に比べて簡単な構成で、安価に、車載空調装置の所望の冷房性能を確保できる。
本発明に係る機械式容量制御弁によれば、圧縮機の吐出容量は吸入圧ではなく吐出圧領域の２地点間の差圧に応じて可変制御されるので、吸入圧の高い高熱負荷領域でも圧縮機の吐出容量は可変制御される。従って、吸入圧の高い高熱負荷領域で、長時間に亙って圧縮機が最大吐出容量で運転され、圧縮機が損傷を被る事態は発生しない。
本発明に係る機械式容量制御弁によれば、圧縮機の吐出容量は吸入圧ではなく吐出圧領域の２地点間の差圧に応じて可変制御されるので、車載空調装置の温度膨張弁にハンチング現象が発生して吸入圧が変動しても、圧縮機の吐出容量変動は招来されず、冷却風温度の大きな変動は招来されない。

本発明の実施例に係る車両空調装置を説明する。

図１、２に示すように、可変容量型斜板式圧縮機Ａは、主軸１０と、主軸１０に固定されたローター１１と、傾角可変に主軸１０に支持された斜板１２とを備えている。斜板１２は、斜板１２の傾角変動を許容するリンク機構１３を介してローター１１に連結され、ローター１１ひいては主軸１０に同期して回転する。
斜板１２の周縁部に摺接する一対のシュー１４を介してピストン１５が斜板１２に係留されている。ピストン１５は、シリンダブロック１６に形成されたシリンダボア１６ａに挿入されている。
周方向に互いに間隔を隔てて、複数のピストン１５が配設されている。

主軸１０、ローター１１、斜板１２を収容するクランク室１７を形成する有底円筒状のフロントハウジング１８が配設されている。主軸１０は、フロントハウジング１８を貫通して外部へ延びている。主軸１０のフロントハウジング貫通部を密封する軸封部材１９が配設されている。
フロントハウジング１８に取りつけられ、車載空調装置の蒸発器出口の空気温度を検知してＯＮ／ＯＦＦ制御する電磁クラッチ２０を介して、図示しない車両エンジンから主軸１０の先端部に回転動力が伝達される。

吸入室２１と吐出室２２とを形成するシリンダヘッド２３が配設されている。吸入室２１は図示しない吸入ポートを介して、車載空調装置の図示しない蒸発器に接続している。吐出室２２は絞り２４を介して吐出ポート２５に接続しており、吐出ポート２５は車載空調装置の凝縮器に接続している。
シリンダブロック１６とシリンダヘッド２３との間にボア１６ａに連通する吸入口と吐出口とが形成された弁板２６が配設されている。

フロントハウジング１８、シリンダブロック１６、弁板２６、シリンダヘッド２３は、主軸１０を中心とする円周に沿って互いに間隔を隔てて配設された複数の通しボルト２７により一体に締結されている

吐出室２２に隣接してシリンダヘッド２３に形成された凹部２８に、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量を制御する機械式容量制御弁１００が嵌合固定されている。
機械式容量制御弁１００は、両端が閉鎖された円筒状のケーシング１０１を備えている。ケーシング１０１に緊密に外嵌合する４個のＯリングにより、ケーシング１０１の周囲に、４個の閉鎖空間２８ａ、２８ｂ、２８ｃ、２８ｄが形成されている。
ケーシング１０１内に、ケーシングの一方の端壁１０１ａに隣接して室１０２が形成され、他方の端壁１０１ｂに隣接して室１０３が形成されている。

室１０２は、ケーシング１０１の周壁に形成された開口１０１ｃと、閉鎖空間２８ｂと、シリンダヘッド２３に形成された連通路２９とを介して、吐出ポート２５に連通している。
室１０２内にベローズ１０４が配設されている。ベローズ１０４の一端は端壁１０１ａに固定されている。ベローズ１０４の内部空間は、端壁１０１ａに形成された開口１０１ｄと、閉鎖空間２８ａと、連通路３０とを介して、吐出室２２に連通している。ベローズ１０４の他端は自由端を形成しており、当該他端にロッド１０５の一方の端部を形成する大径部１０５ａが固定されている。
ロッド大径部１０５ａは、室１０２と室１０３との間の隔壁に形成された貫通穴１０６の一端部が形成するロッド挿通穴１０６ａに往復摺動可能に挿通されている。
ロッド１０５の他方の端部を形成する小径部１０５ｂは、貫通穴１０６の他端部が形成する弁穴１０６ｂを介して室１０３に進退可能に位置決めされている。

室１０３は、ケーシング１０１の周壁に形成された開口１０１ｅと、閉鎖空間２８ｄと、シリンダヘッド２３に形成された連通路３１とを介して、吐出室２２に連通している。
室１０３内に、弁穴１０６ｂを開閉可能に、球状の弁体１０７が配設されている。弁体１０７はロッド小径部１０５ｂの自由端に当接している。弁体１０７を閉鎖方向へ付勢するバネ１０８が配設されている。

貫通穴１０６の、ロッド小径部１０５ｂに対峙する中間部は、ケーシング１０１の周壁に形成された開口１０１ｆと、閉鎖空間２８ｃと、シリンダヘッド２３と弁板２６とシリンダブロック１６とに形成された連通路３２とを介して、クランク室１７に連通している。

クランク室１７はオリフィス穴２６ａを介して吸入室２１に連通している。

図２（ｂ）に示すように、弁体１０７が弁穴１０６ｂの端部に極軽く当接して弁穴１０６ｂを閉鎖した状態で、弁体１０７に加わる外力が平衡状態にある場合の、前記外力の平衡状態は下式で表される。
Ｐｄ１・Ｓｂ−（Ｓｂ−Ｓｒ）・Ｐｄ２+（Ｓｖ−Ｓｒ）・Ｐｃ−Ｐｄ１・Ｓｖ−Ｆ＝０・・・・・・・（１）
Ｐｄ１：吐出室内圧力、Ｐｄ２：吐出ポート内圧力、Ｐｃ：クランク室内圧力、Ｓｂ：ベローズ１０４の有効面積、Ｓｒ：ロッド大径部１０５ａの断面積、Ｓｖ：弁穴１０６ｂの断面積、Ｆ：バネ１０８の付勢力
Ｐｄ１−Ｐｄ２＝△Ｐｄとすると、式（１）は以下のように変形される。
△Ｐｄ・（Ｓｂ−Ｓｖ）−（Ｓｖ−Ｓｒ）・（Ｐｄ２−Ｐｃ）−Ｆ＝０
△Ｐｄ＝Ｆ／（Ｓｂ−Ｓｖ）＋（Ｓｖ−Ｓｒ）／（Ｓｂ−Ｓｖ）・（Ｐｄ２−Ｐｃ）・・・・・・（２）
Ｓｖ＝Ｓｒの場合には、
△Ｐｄ＝Ｆ／（Ｓｂ−Ｓｖ）・・・・・・（３）

Ｓｖ＝Ｓｒの場合には、式（３）から分かるように、吐出室２２の内圧Ｐｄ１と吐出ポート２５の内圧Ｐｄ２との差圧△ＰｄがＦ／（Ｓｂ−Ｓｖ）以下であれば、弁体１０７に加わる外力の合力は弁穴１０６ｂに接近する方向に働き、図２（ｂ）に示すように、ベローズ１０４が縮み、弁体１０７は弁穴１０６ｂを閉じる。クランク室１７は吐出室２２に連通せず、オリフィス穴２６ａを介して吸入室２１に連通する。クランク室１７の内圧Ｐｃが吸入室２１の内圧Ｐｓレベルまで低下し、斜板１２の傾角が増加し、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量が増加する。
吐出室２２の内圧Ｐｄ１と吐出ポート２５の内圧Ｐｄ２との差圧△ＰｄがＦ／（Ｓｂ−Ｓｖ）を超えると、弁体１０７に加わる外力の合力は弁穴１０６ｂから離れる方向に働き、図２（ａ）に示すように、ベローズ１０４が伸び、弁体１０７は弁穴１０６ｂを開く。クランク室１７は、連通路３２、閉鎖空間２８ｃ、開口１０１ｆ、弁穴１０６ｂ、室１０３、開口１０１ｅ、閉鎖空間２８ｄ、連通路３１を介して吐出室２２に連通し、オリフィス穴２６ａを介して吸入室２１に連通する。クランク室１７と吐出室２２との間で延在する連通路の断面積は、クランク室１７と吸入室２１との間で延在するオリフィス穴２６ａの断面積に比べて遥かに大きいので、クランク室１７の内圧Ｐｃは速やかに吐出室２２の内圧Ｐｄ１レベルまで上昇し、斜板１２の傾角が減少し、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量が減少する。
弁体１０７による弁穴１０６ｂの開閉が自律的に繰り返され、斜板１２の傾角の増減が自律的に繰り返されて、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量は、冷媒ガスが絞り２４を通過する際の圧力損失、即ち吐出室２２の内圧Ｐｄ１と吐出ポート２５の内圧Ｐｄ２との差圧△Ｐｄを、設定値Ｆ／（Ｓｂ−Ｓｖ）に一致させる、設定値Ｑ１に漸近する。
バネ１０８のバネ定数を変えることにより、前記差圧の設定値Ｆ／（Ｓｂ−Ｓｖ）を、ひいては可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量の設定値Ｑ１を変えることができる。

Ｓｂ＞Ｓｖであり、Ｐｄ２＞Ｐｃなので、Ｓｖ＞Ｓｒの場合には、式（２）から分かるように、差圧△Ｐｄの設定値Ｆ／（Ｓｂ−Ｓｖ）＋（Ｓｖ−Ｓｒ）／（Ｓｂ−Ｓｖ）・（Ｐｄ２−Ｐｃ）は、（Ｐｄ２−Ｐｃ）の増加と共に増加する。（Ｐｄ２−Ｐｃ）は車載空調装置の熱負荷の増加と共に増加する。従って、車載空調装置の熱負荷の増加と共に差圧△Ｐｄの設定値が増加し、ひいては可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量の設定値Ｑ１が増加する。この結果、車載空調装置の負荷に見合った吐出容量制御が実現される。

Ｓｂ＞Ｓｖであり、Ｐｄ２＞Ｐｃなので、Ｓｖ＜Ｓｒの場合には、式（２）から分かるように、差圧△Ｐｄの設定値Ｆ／（Ｓｂ−Ｓｖ）＋（Ｓｖ−Ｓｒ）／（Ｓｂ−Ｓｖ）・（Ｐｄ２−Ｐｃ）は、（Ｐｄ２−Ｐｃ）の増加と共に減少する。（Ｐｄ２−Ｐｃ）は車載空調装置の熱負荷の増加と共に増加する。従って、車載空調装置の熱負荷の増加と共に差圧△Ｐｄの設定値が減少し、ひいては可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量の設定値Ｑ１が減少する。この結果、車両空調装置の熱負荷が極端に大きく、ひいては吐出ポート２５の内圧Ｐｄ２が極端に大きい場合に、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量が減少制御されるので、前記の場合に可変容量斜板式圧縮機Ａが大きな吐出容量で運転されて損傷を被る事態の発生が防止される。

機械式容量制御弁１００は、電子制御式容量制御弁に比べて簡単な構成で、安価に、車載空調装置の所望の冷房性能を確保することができる。
機械式容量制御弁１００によれば、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量は、吸入圧、即ち吸入室２１の内圧Ｐｓではなく、吐出室２２の内圧Ｐｄ１と吐出ポート２５の内圧Ｐｄ２の差圧△Ｐｄに応じて可変制御されるので、吸入圧Ｐｓの高い車載空調装置の高熱負荷領域でも可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量は可変制御される。従って、吸入圧Ｐｓの高い車載空調装置の高熱負荷領域で、長時間に亙って可変容量斜板式圧縮機Ａが最大吐出容量で運転され、可変容量斜板式圧縮機Ａが損傷を被る事態は発生しない。
機械式容量制御弁１００によれば、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量は吸入圧Ｐｓではなく、吐出室２２の内圧Ｐｄ１と吐出ポート２５の内圧Ｐｄ２の差圧△Ｐｄに応じて可変制御されるので、車載空調装置の温度膨張弁にハンチング現象が発生して吸入圧Ｐｓが変動しても、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量変動は招来されず、車載空調装置の冷却風温度の大きな変動は招来されない。

シリンダヘッド２３の凹部２８に嵌合固定された機械式容量制御弁２００は、図３に示すように、両端が閉鎖された円筒状のケーシング２０１を備えている。ケーシング２０１に緊密に外嵌合する３個のＯリングにより、ケーシング２０１の周囲に、３個の閉鎖空間２８ｅ、２８ｆ、２８ｇが形成されている。
ケーシング２０１内に、ケーシングの一方の端壁２０１ａに隣接して室２０２が形成され、他方の端壁２０１ｂに隣接して室２０３が形成されている。

室２０２は、ケーシング１０１の周壁に形成された開口２０１ｃと、閉鎖空間２８ｆと、シリンダヘッド２３に形成された連通路３３とを介して、吐出室２２に連通している。
室２０２内にベローズ２０４が配設されている。ベローズ２０４の一端は端壁２０１ａに固定されている。ベローズ２０４の内部空間は、端壁２０１ａに形成された開口２０１ｄと、閉鎖空間２８ｅと、連通路３４とを介して、吐出ポート２５に連通している。ベローズ２０４の他端は自由端を形成しており、当該他端に弁体２０５が固定されている。ベローズ２０４の自由端を固定端から離隔する方向へ付勢するバネ２０６がベローズ２０４内に配設されている。
弁体２０５は、室２０２と室２０３との間の隔壁に形成された弁穴２０７を開閉可能に配設されている。

室２０３は、ケーシング２０１の周壁に形成された開口２０１ｅと、閉鎖空間２８ｇと、シリンダヘッド２３と弁板２６とシリンダブロック１６とに形成された連通路３５とを介して、クランク室１７に連通している。

クランク室１７はオリフィス穴２６ａを介して吸入室２１に連通している。

図３に示すように、弁体２０５が弁穴２０７の端部に極軽く当接して弁穴２０７を閉鎖した状態で、弁体２０５に加わる外力が平衡状態にある場合の、前記外力の平衡状態は下式で表される。
Ｐｄ２・Ｓｂ−（Ｓｂ−Ｓｖ）・Ｐｄ１−Ｐｃ・Ｓｖ＋Ｆ＝０・・・・・・・（４）
Ｐｄ１：吐出室内圧力、Ｐｄ２：吐出ポート内圧力、Ｐｃ：クランク室内圧力、Ｓｂ：ベローズ２０４の有効面積、Ｓｖ：弁穴２０７の断面積、Ｆ：バネ２０６の付勢力
Ｐｄ１−Ｐｄ２＝△Ｐｄとすると、式（４）は以下のように変形される。
−△Ｐｄ・Ｓｂ＋Ｓｖ・（Ｐｄ１−Ｐｃ）＋Ｆ＝０
△Ｐｄ＝Ｆ／Ｓｂ＋Ｓｖ／Ｓｂ・（Ｐｄ１−Ｐｃ）・・・・・・（５）

式（５）から分かるように、吐出室２２の内圧Ｐｄ１と吐出ポート２５の内圧Ｐｄ２との差圧△ＰｄがＦ／Ｓｂ＋Ｓｖ／Ｓｂ・（Ｐｄ１−Ｐｃ）以下であれば、弁体２０５に加わる外力の合力は弁穴２０７に接近する方向に働き、ベローズ２０４が伸び、図３に示すように、弁体２０５は弁穴２０７を閉じる。クランク室１７は吐出室２２に連通せず、オリフィス穴２６ａを介して吸入室２１に連通する。クランク室１７の内圧Ｐｃが吸入室２１の内圧Ｐｓレベルまで低下し、斜板１２の傾角が増加し、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量が増加する。
吐出室２２の内圧Ｐｄ１と吐出ポート２５の内圧Ｐｄ２との差圧△ＰｄがＦ／Ｓｂ＋Ｓｖ／Ｓｂ・（Ｐｄ１−Ｐｃ）を超えると、弁体２０５に加わる外力の合力は弁穴２０７から遠ざかる方向に働き、ベローズ２０４が縮み、弁体２０５は弁穴２０７を開く。クランク室１７は、連通路３５、閉鎖空間２８ｇ、開口２０１ｅ、室２０３、弁穴２０７、室２０２、開口２０１ｃ、閉鎖空間２８ｆ、連通路３３を介して吐出室２２に連通し、オリフィス穴２６ａを介して吸入室２１に連通する。クランク室１７と吐出室２２との間で延在する連通路の断面積は、クランク室１７と吸入室２１との間で延在するオリフィス穴２６ａの断面積に比べて遥かに大きいので、クランク室１７の内圧Ｐｃは速やかに吐出室２２の内圧Ｐｄ１レベルまで上昇し、斜板１２の傾角が減少し、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量が減少する。
弁体２０５による弁穴２０７の開閉が自律的に繰り返され、斜板１２の傾角の増減が自律的に繰り返されて、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量は、冷媒ガスが絞り２４を通過する際の圧力損失、即ち吐出室２２の内圧Ｐｄ１と吐出ポート２５の内圧Ｐｄ２との差圧△Ｐｄを、設定値Ｆ／Ｓｂ＋Ｓｖ／Ｓｂ・（Ｐｄ１−Ｐｃ）に一致させる、設定値Ｑ２に漸近する。
バネ２０６のバネ定数を変えることにより、前記差圧の設定値Ｆ／Ｓｂ＋Ｓｖ／Ｓｂ・（Ｐｄ１−Ｐｃ）を、ひいては可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量の設定値Ｑ２を変えることができる。

機械式容量制御弁２００は、電子制御式容量制御弁に比べて簡単な構成で、安価に、車載空調装置の所望の冷房性能を確保することができる。
機械式容量制御弁２００によれば、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量は、吸入圧、即ち吸入室２１の内圧Ｐｓではなく、吐出室２２の内圧Ｐｄ１と吐出ポート２５の内圧Ｐｄ２の差圧△Ｐｄに応じて可変制御されるので、吸入圧Ｐｓの高い車載空調装置の高熱負荷領域でも可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量は可変制御される。従って、吸入圧Ｐｓの高い車載空調装置の高熱負荷領域で、長時間に亙って可変容量斜板式圧縮機Ａが最大吐出容量で運転され、可変容量斜板式圧縮機Ａが損傷を被る事態は発生しない。
機械式容量制御弁２００によれば、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量は吸入圧Ｐｓではなく、吐出室２２の内圧Ｐｄ１と吐出ポート２５の内圧Ｐｄ２の差圧△Ｐｄに応じて可変制御されるので、車載空調装置の温度膨張弁にハンチング現象が発生して吸入圧Ｐｓが変動しても、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量変動は招来されず、車載空調装置の冷却風温度の大きな変動は招来されない。
式（５）から分かるように、差圧△Ｐｄの設定値Ｆ／Ｓｂ＋Ｓｖ／Ｓｂ・（Ｐｄ１−Ｐｃ）は、（Ｐｄ１−Ｐｃ）の増加と共に増加する。（Ｐｄ１−Ｐｃ）は車載空調装置の熱負荷の増加と共に増加する。従って、車載空調装置の熱負荷の増加と共に差圧△Ｐｄの設定値が増加し、ひいては可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量の設定値Ｑ２が増加する。この結果、車載空調装置の負荷に見合った吐出容量制御が実現される。

シリンダヘッド２３の凹部２８に嵌合固定された機械式容量制御弁３００は、図４に示すように、両端が閉鎖された円筒状のケーシング３０１を備えている。ケーシング３０１に緊密に外嵌合する４個のＯリングにより、ケーシング３０１の周囲に、４個の閉鎖空間２８ｈ、２８ｉ、２８ｊ、２８ｋが形成されている。
ケーシング３０１内に、ケーシングの一方の端壁３０１ａに隣接して室３０２が形成され、他方の端壁３０１ｂに隣接して室３０３が形成されている。

室３０２は、ケーシング３０１の周壁に形成された開口３０１ｃと、閉鎖空間２８ｉと、シリンダヘッド２３に形成された連通路３６とを介して、吐出室２２に連通している。
室３０２内にベローズ３０４が配設されている。ベローズ３０４の一端は端壁３０１ａに固定されている。ベローズ３０４の内部空間は、端壁３０１ａに形成された開口３０１ｄと、閉鎖空間２８ｈと、連通路３７とを介して、吐出ポート２５に連通している。ベローズ３０４の他端は自由端を形成しており、当該他端にロッド３０５の一方の端部を形成する大径部３０５ａが固定されている。ロッド大径部３０５ａは、室３０２と室３０３との間の隔壁に形成された貫通穴３０６の一端部が形成するロッド挿通穴３０６ａに往復摺動可能に挿通されている。
ロッド３０５の他方の端部を形成する小径部３０５ｂは、貫通穴３０６の他端部が形成する弁穴３０６ｂを介して室３０３に進退可能に位置決めされている。
ベローズ３０４の自由端を固定端から離隔する方向へ付勢するバネ３０７がベローズ３０４内に配設されている。

室３０３は、ケーシング３０１の周壁に形成された開口３０１ｅと、閉鎖空間２８ｋと、シリンダヘッド２３に形成された連通路３８とを介して、吸入室２１に連通している。
室３０３内に、弁穴３０６ｂを開閉可能に、球状の弁体３０８が配設されている。弁体３０８はロッド小径部３０５ｂの自由端に当接している。弁体３０８を閉鎖方向へ付勢するバネ３０９が配設されている。

貫通穴３０６の、ロッド小径部３０５ｂに対峙する中間部は、ケーシング３０１の周壁に形成された開口３０１ｆと、閉鎖空間２８ｊと、シリンダヘッド２３と弁板２６とシリンダブロック１６とに形成された連通路３９とを介して、クランク室１７に連通している。

本実施例においては、可変容量斜板式圧縮機Ａは、実施例１の場合と異なり、クランク室１７と吸入室２１とを連通させるオリフィス穴を備えていない。

図４に示すように、弁体３０８が弁穴３０６ｂの端部に極軽く当接して弁穴３０６ｂを閉鎖した状態で、弁体３０８に加わる外力が平衡状態にある場合の、前記外力の平衡状態は下式で表される。
Ｐｄ２・Ｓｂ−（Ｓｂ−Ｓｒ）・Ｐｄ１+（Ｓｖ−Ｓｒ）・Ｐｃ−Ｐｓ・Ｓｖ＋Ｆ１−Ｆ２＝０・・・・・・・（６）
Ｐｄ１：吐出室内圧力、Ｐｄ２：吐出ポート内圧力、Ｐｃ：クランク室内圧力、Ｐｓ：吸入室内圧力、Ｓｂ：ベローズ３０４の有効面積、Ｓｒ：ロッド大径部３０５ａの断面積、Ｓｖ：弁穴３０６ｂの断面積、Ｆ１：バネ３０７の付勢力、Ｆ２：バネ３０９の付勢力
Ｐｄ１−Ｐｄ２＝△Ｐｄとすると、Ｓｖ＝Ｓｒの場合には、式（１）は以下のように変形される。
−△Ｐｄ・Ｓｂ＋Ｓｖ・（Ｐｄ１−Ｐｓ）＋Ｆ１−Ｆ２＝０
△Ｐｄ＝（Ｆ１−Ｆ２）／Ｓｂ＋（Ｐｄ１−Ｐｓ）・Ｓｖ／Ｓｂ・・・・・・（７）

式（７）から分かるように、吐出室２２の内圧Ｐｄ１と吐出ポート２５の内圧Ｐｄ２との差圧△Ｐｄが（Ｆ１−Ｆ２）／Ｓｂ＋（Ｐｄ１−Ｐｓ）・Ｓｖ／Ｓｂ未満であれば、弁体３０８に加わる外力の合力は弁穴３０６ｂから遠ざかる方向に働き、ローズ３０４が伸び、弁体３０８は弁穴３０６ｂを開く。クランク室１７は、連通路３９、閉鎖空間２８ｊ、開口３０１ｆ、弁穴３０６ｂ、室３０３、開口３０１ｅ、閉鎖空間２８ｋ、連通路３８を介して、吸入室２１に連通する。クランク室１７の内圧Ｐｃが吸入室２１の内圧Ｐｓレベルまで低下し、斜板１２の傾角が増加し、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量が増加する。
吐出室２２の内圧Ｐｄ１と吐出ポート２５の内圧Ｐｄ２との差圧△Ｐｄが（Ｆ１−Ｆ２）／Ｓｂ＋（Ｐｄ１−Ｐｓ）・Ｓｖ／Ｓｂ以上になると、弁体３０８に加わる外力の合力は弁穴３０６ｂに接近する方向に働き、ベローズ３０４が縮み、弁体３０８は弁穴３０６ｂを閉じる。この結果、クランク室１７と吸入室２１の連通が遮断される。シリンダボア１６ａとシリンダ１５との摺動部を介して、シリンダボア１６ａ内の高圧冷媒ガスがクランク室１７へ流入し、クランク室１７の内圧Ｐｃが増加する。この結果、斜板１２の傾角が減少し、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量が減少する。
弁体３０８による弁穴３０６ｂの開閉が自律的に繰り返され、斜板１２の傾角の増減が自律的に繰り返されて、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量は、冷媒ガスが絞り２４を通過する際の圧力損失、即ち吐出室２２の内圧Ｐｄ１と吐出ポート２５の内圧Ｐｄ２との差圧△Ｐｄを、設定値（Ｆ１−Ｆ２）／Ｓｂ＋（Ｐｄ１−Ｐｓ）・Ｓｖ／Ｓｂに一致させる、設定値Ｑ３に漸近する。
バネ３０７、３０９のバネ定数を変えることにより、前記差圧の設定値（Ｆ１−Ｆ２）／Ｓｂ＋（Ｐｄ１−Ｐｓ）・Ｓｖ／Ｓｂを、ひいては可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量の設定値Ｑ３を変えることができる。

Ｆ１−Ｆ２＞０にしておけば、Ｐｄ１−Ｐｓ＞０なので、式（７）から分かるように、差圧△Ｐｄの設定値（Ｆ１−Ｆ２）／Ｓｂ＋（Ｐｄ１−Ｐｓ）・Ｓｖ／Ｓｂは、（Ｐｄ１−Ｐｓ）の増加と共に増加する。（Ｐｄ１−Ｐｓ）は車載空調装置の熱負荷の増加と共に増加する。従って、車載空調装置の熱負荷の増加と共に差圧△Ｐｄの設定値が増加し、ひいては可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量の設定値Ｑ３が増加する。この結果、車載空調装置の負荷に見合った吐出容量制御が実現される。

機械式容量制御弁３００は、電子制御式容量制御弁に比べて簡単な構成で、安価に、車載空調装置の所望の冷房性能を確保することができる。
機械式容量制御弁３００によれば、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量は、吸入圧、即ち吸入室２１の内圧Ｐｓはなく、吐出室２２の内圧Ｐｄ１と吐出ポート２５の内圧Ｐｄ２の差圧△Ｐｄに応じて可変制御されるので、吸入圧Ｐｓの高い車載空調装置の高熱負荷領域でも可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量は可変制御される。従って、吸入圧Ｐｓの高い車載空調装置の高熱負荷領域で、長時間に亙って可変容量斜板式圧縮機Ａが最大吐出容量で運転され、可変容量斜板式圧縮機Ａが損傷を被る事態は発生しない。
機械式容量制御弁３００によれば、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量は吸入圧Ｐｓではなく、吐出室２２の内圧Ｐｄ１と吐出ポート２５の内圧Ｐｄ２の差圧△Ｐｄに応じて可変制御されるので、車載空調装置の温度膨張弁にハンチング現象が発生して吸入圧Ｐｓが変動しても、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量変動は招来されず、車載空調装置の冷却風温度の大きな変動は招来されない。

図５に示すように、実施例１の機械式容量制御弁１００の、ケーシングの他方の端壁１０１ｂが、電磁弁４００のケーシング４０１の開放端部４０１ａと、開放端部４０１ａに緊密に嵌合する固定鉄心４０２のフランジ状の一端部４０２ａとにより形成されている。固定鉄心４０２の他端に対峙して、可動鉄心４０３が配設されている。可動鉄心４０３はバネ４０４により、固定鉄心４０２の他端から遠ざかる方向へ付勢されている。固定鉄心４０２を取り巻いて、コイル４０５が配設されている。
実施例１の機械式容量制御弁１００と電磁弁４００とが一体化されて、機械式容量制御弁５００が形成されている。
機械式容量制御弁１００の室１０３は、固定鉄心４０２の中心部を貫通する貫通穴４０６と、固定鉄心４０２の他端と可動鉄心４０３との間に形成される隙間４０７と、固定鉄心４０２の外側面に沿って形成された通路４０８と、機械式容量制御弁１００のケーシング１０１の周壁に形成された通路１０１ｇとを介して、機械式容量制御弁１００のケーシング１０１の周壁に形成された開口１０１ｆに連通している。
連通路３１、閉鎖空間２８ｄ、開口１０１ｅ、室１０３、貫通穴４０６、隙間４０７、通路４０８、通路１０１ｇ、開口１０１ｆ、閉鎖空間２８ｃ、連通路３２が形成する、電磁弁４００により開閉される吐出室２２とクランク室１７との間の連通路は、機械式容量制御弁１００をバイパスして吐出室２２とクランク室１７とを連通させるバイパス通路を形成している。
機械式容量制御弁５００が取り付けられた可変容量斜板式圧縮機Ａは、電磁クラッチを介することなく、図示しない車両エンジンに直結されている。

可変容量斜板式圧縮機Ａを備える車載空調装置が作動している時は、電磁弁４００のコイル４０５に通電されており、図５（ｂ）に示すように、可動鉄心４０３は固定鉄心４０２の他端に当接して隙間４０７を閉じている。この結果、電磁弁４００の内部に形成された通路を介する室１０３と開口１０１ｆとの連通は遮断されており、吐出室２２とクランク室１７とを連通させるバイパス通路は遮断されている。従って、機械式容量制御弁５００の一部を形成する機械式容量制御弁１００により、実施例１と同一の吐出容量制御が行われ、実施例１と同一の作用効果が得られる。
可変容量斜板式圧縮機Ａを備える車載空調装置が停止すると、車載空調装置の停止と同時にコイル４０５への通電が停止され、図５（ａ）に示すように、可動鉄心４０３が固定鉄心４０２の他端から離れ、隙間４０７を開放する。この結果、電磁弁４００の内部に形成された通路を介して室１０３が開口１０１ｆに連通する。
クランク室１７は、連通路３２、閉鎖空間２８ｃ、開口１０１ｆ、通路１０１ｇ、通路４０８、隙間４０７、貫通穴４０６、室１０３、開口１０１ｅ、閉鎖空間２８ｄ、連通路３１により形成されるバイパス通路を介して吐出室２２に連通する。クランク室１７の内圧Ｐｃが速やかに吐出室２２の内圧Ｐｄ１レベルまで上昇し、斜板１２の傾角が速やかに最小傾角まで減少し、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量が速やかに最小容量まで減少する。
車載空調装置の作動時に、蒸発器出口空気温度を検知する温度センサーの出力信号に応じて接点をＯＮ／ＯＦＦする蒸発器サーモスタットにより、コイル４０５への通電を制御して、蒸発器の凍結を防止し、且つ所望の冷房性能を得ている。

機械式容量制御弁５００が取り付けられた可変容量斜板式圧縮機Ａは、クラッチを介することなく車両エンジンに直結したクラッチレス可変容量斜板式圧縮機なので、車載空調装置の停止時には、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量を速やかに最小容量まで減少させるのが、車両エンジンの省エネ運転の観点から望ましい。機械式容量制御弁５００は、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出室２２とクランク室１７とを連通させる連通路を開閉して通常の容量可変制御を行う機械式容量制御弁１００と、機械式容量制御弁１００をバイパスして可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出室２２とクランク室１７とを連通させるパイパス通路を強制的に開放する電磁弁４００とを備えているので、車載空調装置の停止と同時に電磁弁４００によりバイパス通路を開放して、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量を速やかに最小値まで減少させることが可能である。
機械式容量制御弁１００と電磁弁４００とは一体化されており、また機械式容量制御弁１００が開閉する吐出室２２とクランク室１７との間の連通路と、電磁弁４００が開閉する吐出室２２とクランク室１７との間のバイパス通路とは、閉鎖空間２８ｄ、開口１０１ｅ、室１０３、開口１０１ｆを共有しているので、機械式容量制御弁５００は小型化されている。

実施例１乃至実施例４において、機械式容量制御弁により所定値に維持される、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出圧領域の２地点間の差圧は、吐出室内圧と吐出ポート内圧の差圧に限定されず、吐出圧領域内の任意の２点間の差圧で良い。例えば、吐出室内の２地点間の差圧でも良く、吐出ポート内の２地点間の差圧でも良く、吐出室と吐出ポートとの間の通路上の２地点間の差圧でも良い。
ベローズ１０４、２０４、３０４を、ダイヤフラムに代えても良い。
弁体１０７、３０８の前後の圧力を逆にしても良い。
ロッド小径部１０５ｂと弁体１０７とを一体化しても良く、ロッド小径部３０５ｂと弁体３０８とを一体化しても良い。

本発明は、可変容量斜板式圧縮機の容量制御弁に広く利用可能である。

本発明の第１実施例に係る機械式容量制御弁を備える可変容量斜板式圧縮機の断面図である。 本発明の第１実施例に係る機械式容量制御弁の断面図である。 本発明の第２実施例に係る機械式容量制御弁の断面図である。 本発明の第３実施例に係る機械式容量制御弁の断面図である。 本発明の第４実施例に係る機械式容量制御弁の断面図である。

符号の説明

Ａ 可変容量斜板式圧縮機
１７ クランク室
２１ 吸入室
２２ 吐出室
２８ 凹部
１００、２００、３００、５００ 機械式容量制御弁
４００ 電磁弁
Ｐｄ１ 吐出室内圧
Ｐｄ２ 吐出ポート内圧
Ｐｃ クランク室内圧
Ｐｓ 吸入室内圧
△Ｐｄ 差圧

Claims (5)

1. 可変容量斜板式圧縮機の吐出圧領域の２地点間の差圧に感応して変位する感圧部材と、感圧部材の変位に従動し、前記差圧が所定値以下では可変容量斜板式圧縮機の吐出圧領域とクランク室との間の連通路を閉じ、前記差圧が所定値を超えると前記連通路を開く弁体と、前記差圧の前記所定値を設定するバネとを備えることを特徴とする、可変容量斜板式圧縮機の機械式容量制御弁。
2. 可変容量斜板式圧縮機の吐出圧領域の２地点間の差圧に感応して変位する感圧部材と、感圧部材の変位に従動し、前記差圧が所定値未満では可変容量斜板式圧縮機の吸入圧領域とクランク室との間の連通路を開き、前記差圧が所定値以上になると前記連通路を閉じる弁体と、前記差圧の前記所定値を設定するバネとを備えることを特徴とする、可変容量斜板式圧縮機の機械式容量制御弁。
3. 前記差圧の前記所定値は、前記吐出圧領域の圧力に応じて変化することを特徴とする請求項１又は２に記載の可変容量斜板式圧縮機の機械式容量制御弁。
4. 請求項１に記載の第１容量制御弁と、第１容量制御弁をパイパスして可変容量斜板式圧縮機の吐出圧領域とクランク室とを連通させるパイパス通路を開閉する第２弁体と、第２弁体を駆動してバイパス通路を強制開放する第２弁体駆動手段とを有する第２容量制御弁とを備えることを特徴とする可変容量斜板式圧縮機の機械式容量制御弁。
5. 第２容量制御弁は電磁弁であり、第２容量制御弁は第１容量制御弁と一体化されており、第１容量制御弁が開閉する可変容量斜板式圧縮機の吐出圧領域とクランク室との間の連通路と、第２容量制御弁が開閉するバイパス通路とは、一部を共有していることを特徴とする請求項４に記載の可変容量斜板式圧縮機の機械式容量制御弁。

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