JP2006083837A - 可変容量圧縮機用制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 エンジンの回転数が急変した場合でも、可変容量圧縮機を速やかに所定の吐出容量に回復させることができる可変容量圧縮機用制御弁を提供する。
【解決手段】 可変容量圧縮機の吐出室からクランク室へ流れる冷媒の流量を制御する弁部１３において、吐出圧力Ｐｄを受ける高圧ポート１８に感圧部１２を設ける。感圧部１２では、弁体２５よりも受圧面積の大きな感圧ピストン１９がエンジンの回転数の急変による吐出圧力Ｐｄの急変を受けると、吐出圧力Ｐｄと調圧室２３内の圧力との間に差圧が発生し、一時的に軸線方向に移動しようとする力が発生する。この力は、シャフト２４を介して弁体２５に伝達され、弁体２５が吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧によって開閉する動作を加速させ、これによって可変容量圧縮機を速やかに所定の吐出容量に回復させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は可変容量圧縮機用制御弁に関し、特に自動車用空調装置の冷凍サイクルを構成する可変容量圧縮機に装着されてその吐出容量を吐出圧力と吸入圧力との差圧によって制御するようにした可変容量圧縮機用制御弁に関する。

自動車用空調装置の冷凍サイクル中で冷媒を圧縮するために用いられる圧縮機は、エンジンを駆動源としているので、回転数制御を行うことができない。そこで、エンジンの回転数に制約されることなく適切な冷房能力を得るために、冷媒の圧縮容量を変えることができる可変容量圧縮機が用いられている。

このような可変容量圧縮機においては、エンジンによって回転駆動される軸に取り付けられた揺動板に圧縮用ピストンが連結され、揺動板の角度を変えることによって圧縮用ピストンのストロークを変えることで冷媒の吐出量を変えるようにしている。

揺動板の角度は、密閉されたクランク室内に圧縮された冷媒の一部を導入し、その導入する冷媒の圧力を変化させ、圧縮用ピストンの両面にかかる圧力の釣り合いを変化させることによって連続的に変えている。

クランク室内の圧力は、可変容量圧縮機の吐出室とクランク室との間またはクランク室と吸入室との間に設けて、吐出室からクランク室に導入する冷媒の流量を変えるか、クランク室から吸入室に導出する冷媒の流量を変えることにより調整するようにした可変容量圧縮機用制御弁が知られている（たとえば、特許文献１参照。）。

この特許文献１に記載の可変容量圧縮機用制御弁は、可変容量圧縮機に装着されたときに、その吐出室とクランク室との間の冷媒通路に配置される弁部を有し、クランク室と吸入室との間に設けたオリフィスを介して吐出室から吸入室へ冷媒が流れる経路を形成するようにしている。可変容量圧縮機用制御弁は、開弁方向に吐出圧力Ｐｄを受ける弁体と、この弁体の背面側に弁孔とほぼ同じ径を有するピストンロッドとを一体にして構成した弁部を備え、そのピストンロッドの端面には、閉弁方向に吸入圧力Ｐｓと外部信号によって吐出容量を設定するソレノイドの荷重とを受けるように構成されている。したがって、この可変容量圧縮機用制御弁では、弁体とピストンロッドとの有効受圧面積の等しい両端に吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとを受圧しているため、それらの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）によって弁体が開閉動作をし、吐出室からクランク室へ流れる冷媒流量を制御する。

たとえばエンジンの回転数が上昇することにより可変容量圧縮機の回転数が上昇してその吐出容量が増加してくると、その吐出圧力Ｐｄが上昇し、吸入圧力Ｐｓが低下してそれらの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が大きくなる。すると、可変容量圧縮機用制御弁は、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）によって動作する弁部の弁リフトが大きくなるので、クランク室に導入される冷媒流量を増やし、クランク室の圧力Ｐｃを増加させて可変容量圧縮機の吐出容量を下げ、これによって差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が小さくなるように制御する。すなわち、可変容量圧縮機用制御弁は、可変容量圧縮機を吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を所定値に保つようにクランク室に導入される冷媒流量を制御している。その差圧の所定値は、ソレノイドに供給する電流の値によって外部から設定することができる。

このような吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）によって動作する可変容量圧縮機用制御弁においては、エンジンの回転数が変動することにより可変容量圧縮機の回転数が変動してその吐出容量が変化することによる差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）の変化を受けてからクランク室の圧力Ｐｃを調整しているので、エンジンの回転数が急変した過渡期には、可変容量圧縮機の応答性の悪さから可変容量圧縮機の吐出容量の変化が一時的に大きくなることがある。これは、可変容量圧縮機用制御弁の感度を上げることによって改善することが可能である。
特開２００１−１３２６５０号公報（段落番号〔００４３〕〜〔００４５〕，図４）

しかしながら、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）によって動作する可変容量圧縮機用制御弁においては、弁体が受ける高圧の吐出圧力Ｐｄに対抗するようにソレノイドの荷重をピストンロッドにかけるような構造を有しているので、受圧面積を大きくして感度を上げるという手法は、ソレノイドの荷重を大きくしなければならないことから、ソレノイドが巨大になってしまうために実用的ではないという問題点があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、エンジンの回転数が急変した場合でも、可変容量圧縮機を速やかに所定の吐出容量に回復させることができるようにした可変容量圧縮機用制御弁を提供することを目的とする。

本発明では上記問題を解決するために、可変容量圧縮機の吐出室の吐出圧力と吸入室の吸入圧力との差圧を感知して前記吐出室からクランク室へ流す冷媒の流量を制御することにより冷媒の吐出容量を変化させるようにした可変容量圧縮機用制御弁において、前記可変容量圧縮機の急激な回転数の変動による圧力変動を感知して前記圧力変動に対する弁部の開閉方向の動きを加速させる感圧部を備えていることを特徴とする可変容量圧縮機用制御弁が提供される。

このような可変容量圧縮機用制御弁によれば、可変容量圧縮機の緩やかな回転数の変動による圧力変動に対して、感圧部は不感であって、従来と同じ動作をするが、急激な回転数の変動による圧力変動に対しては、感圧部が感知し、圧力変動に対する弁部の開閉方向の動きを加速させるようにしている。これにより、可変容量圧縮機は、速やかに可変容量を開始して速やかに所定の吐出容量に回復させることができるようになる。

本発明の可変容量圧縮機用制御弁は、可変容量圧縮機が急激な回転数の変動を受けた場合に、その回転数の変動による圧力変動を感圧部が感知し、圧力変動に対する弁部の開閉方向の動きを加速させるようにしたので、可変容量圧縮機が急激な回転数の変動を受けた場合のみ感度を上げることができるという利点がある。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を模式的に示した中央縦断面図である。

この可変容量圧縮機用制御弁１１は、吐出圧力Ｐｄの急激な圧力変動を感知する感圧部１２と、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を感知して吐出室からクランク室へ流す冷媒の流量を制御する弁部１３と、制御しようとする差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）の所定値を外部から設定することができるソレノイド１４とが同一軸線上に配置されて構成されている。

感圧部１２および弁部１３は、第１ボディ１５と、この第１ボディ１５が圧入された第２ボディ１６とを有している。第１ボディ１５は、図の上端が開口されたシリンダ１７を有し、その開口端は、この可変容量圧縮機用制御弁１１が可変容量圧縮機に装着されたときに、その吐出室に連通する高圧ポート１８を構成している。シリンダ１７の中には、軸線方向に進退自在に感圧ピストン１９が設けられ、この感圧ピストン１９は、第１ボディ１５の図の上端に固定されているストッパ２０との間に配置されたスプリング２１によって図の下方へ付勢されている。シリンダ１７の底部中央には、孔が形成されていて、その孔には筒状の弁座形成部材２２が圧入されている。この弁座形成部材２２は、図の上部が感圧ピストン１９の図の下側中央に凹設されたシリンダに入り込んでいて、第１ボディ１５および感圧ピストン１９とともにドーナツ形状の空間を持った調圧室２３を形成している。感圧ピストン１９は、これに凹設されたシリンダと高圧ポート１８とを連通する貫通孔が形成されていて、高圧ポート１８が感圧ピストン１９の貫通孔を介して弁座形成部材２２の軸線方向に貫通している通路、すなわち弁孔に連通するようになっている。また、感圧ピストン１９は、弁座形成部材２２による弁孔内に配置されたシャフト２４の一端を固定している。

弁座形成部材２２は、図の下端部が弁座を構成し、この弁座に対向して弁体２５が弁孔を開閉可能に配置されている。弁体２５は、ピストンロッド２６と一体に形成されており、そのピストンロッド２６は、第２ボディ１６によって軸線方向に進退自在に保持されている。ピストンロッド２６の外径は、弁座形成部材２２の弁孔の内径に等しく形成されている。弁体２５は、弁座形成部材２２による弁孔内に配置されていてスプリング２１により図の下方へ付勢されているシャフト２４の他端が当接されている。ピストンロッド２６は、また、スプリング２７によって弁体２５が弁座形成部材２２から離れる方向に付勢されている。なお、弁体２５が配置されている空間は、この可変容量圧縮機用制御弁１１が可変容量圧縮機に装着されたときに、そのクランク室に制御された圧力Ｐｃを供給する中圧ポート２８に連通し、スプリング２７が配置されている空間は、吸入室の吸入圧力Ｐｓを受ける低圧ポート２９に連通している。

第２ボディ１６の図の下部中央には、孔が形成されていて、この孔には、有底スリーブ３０の開口縁部が緊密に結合されている。有底スリーブ３０の中には、ソレノイド１４のコア３１およびプランジャ３２が設けられている。コア３１は、第２ボディ１６の孔および有底スリーブ３０に圧入により固定されている。プランジャ３２は、有底スリーブ３０の中に軸線方向に摺動自在に配置され、コア３１を軸線方向に貫通して配置されたシャフト３３の一端に固定されている。プランジャ３２は、また、スプリング３４によってコア３１の方向へ付勢されており、シャフト３３の他端がピストンロッド２６の図の下端面に当接するようにしている。有底スリーブ３０の外周には、コイル３５が配置され、これに給電するためのハーネス３６が外部に導出されている。

以上の構成の可変容量圧縮機用制御弁１１において、弁部１３のピストンロッド２６をソレノイド１４の方向へ付勢しているスプリング２７がソレノイド１４のシャフト３３を弁部１３の方向へ付勢しているスプリング３４よりもばね荷重を大きく設定してあるので、ソレノイド１４が非通電のとき、弁部１３は、その弁体２５が弁座形成部材２２から離されているので全開状態に保持されている。このときは、可変容量圧縮機の吐出室から高圧ポート１８に導入された吐出圧力Ｐｄの高圧冷媒は、全開の弁部１３を通過し、中圧ポート２８からクランク室へと流れることになる。したがって、可変容量圧縮機は、クランク室の圧力Ｐｃが吐出圧力Ｐｄに近い圧力になるため、吐出容量最小の運転を行うことになる。

自動車用空調装置の起動時または冷房負荷が最大のときには、ソレノイド１４に供給される電流値は最大になる。このとき、プランジャ３２は、コア３１に最大の吸引力で吸引されることになるので、弁部１３のピストンロッド２６は、スプリング２７の付勢力に抗してプランジャ３２に固定されたシャフト３３によって閉弁方向に押され、これによって、弁体２５が弁座形成部材２２に着座し、弁部１３は、全閉状態となる。このときは、高圧ポート１８に導入される吐出圧力Ｐｄの高圧冷媒は、全閉の弁部１３によって阻止されるので、可変容量圧縮機は、クランク室の圧力Ｐｃが吸入圧力Ｐｓに近い圧力になって、吐出容量最大の運転を行うことになる。

ここで、ソレノイド１４に供給される電流値が所定値に設定されているときには、弁体２５は、開弁方向に付勢しているスプリング２１，２７の荷重と、閉弁方向に付勢しているソレノイド１４の荷重と、開弁方向に受圧する吐出圧力Ｐｄと、閉弁方向に受圧する吸入圧力Ｐｓとがバランスした弁リフト位置にて停止する。

このバランスが取れた状態で、エンジンの回転数が上がるなどして可変容量圧縮機の回転数が上がり、吐出容量が増えたとすると、吐出圧力Ｐｄが上がって吸入圧力Ｐｓが下がるので、その差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が大きくなり、弁体２５とピストンロッド２６とには、開弁方向の力が作用し、弁体２５は、リフトして吐出室からクランク室へ流す冷媒の流量を増やすことになる。これにより、クランク室の圧力Ｐｃが上昇し、可変容量圧縮機は、その吐出容量を減少させる方向に動作し、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）がソレノイド１４によって設定された所定値になるように制御される。エンジンの回転数が低下した場合は、その逆の動作をし、可変容量圧縮機は、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）がソレノイド１４によって設定された所定値になるように制御される。

このように、自動車がほぼ一定速度で巡航しているときのように、可変容量圧縮機の回転数が緩やかに変動しているときは、感圧部１２は不感であって、従来の可変容量圧縮機用制御弁と同じ動作をする。次に、自動車が急加速、急減速した場合のように、エンジンの回転数が急変したことによって可変容量圧縮機の回転数が急変した場合の可変容量圧縮機用制御弁１１の動作について説明する。

図２は可変容量圧縮機の回転数が急増したときの可変容量圧縮機用制御弁の動作説明図である。
可変容量圧縮機の回転数がたとえば毎分８００回転で安定して動作しているときに、たとえば毎分２０００回転まで上昇したとすると、可変容量圧縮機用制御弁１１は、吐出圧力の上昇および吸入圧力Ｐｓの降下を受けて弁リフトが増加し、その結果、クランク室の圧力Ｐｃを上昇させるという破線で示した傾向を有している。このとき、感圧部１２は、急増した吐出圧力Ｐｄを弁体２５よりも受圧面積の大きな感圧ピストン１９が受けることになる。一方、調圧室２３は、急増する前の吐出圧力Ｐｄの平均値である圧力Ｐｄ（ａｖ）のままであるので、感圧ピストン１９は、差圧（Ｐｄ−Ｐｄ（ａｖ））によって弁部１３の方へ押す力が発生する。この力は、シャフト２４を介して弁体２５に加わるので、弁体２５は、急増した吐出圧力Ｐｄの他に感圧部１２の差圧（Ｐｄ−Ｐｄ（ａｖ））が余分に加わることになる。これにより、図２にて実線で示したように、可変容量圧縮機用制御弁１１は、弁リフトがより速やかに大きくなるので、クランク室の圧力Ｐｃをより速やかに上昇させることになる。その後、感圧部１２では、急増した吐出圧力Ｐｄがシリンダ１７と感圧ピストン１９との間のクリアランスおよび感圧ピストン１９と弁座形成部材２２との間のクリアランスを介し調圧室２３に速やかに導入されることによって、差圧（Ｐｄ−Ｐｄ（ａｖ））はなくなり、ここで感圧部１２の機能は消失する。すなわち、この感圧部１２は、吐出圧力Ｐｄの急増を感知して弁部１３を一時的に開弁方向に加速させる微分要素の機能を有している。これにより、可変容量圧縮機用制御弁１１は、可変容量圧縮機を速やかに所定の吐出容量に回復させることができるようになる。

以上は、可変容量圧縮機の回転数が急上昇した場合の動作であるが、回転数が急激に低下した場合も同様である。すなわち、可変容量圧縮機の回転数が急激に低下すると、感圧部１２の差圧（Ｐｄ（ａｖ）−Ｐｄ）は、感圧ピストン１９を弁部１３から離れる方向へ移動させるので、感圧ピストン１９およびシャフト２４を介して弁体２５を開弁方向へ付勢しているスプリング２１の付勢力が弱まることになって、弁体２５は、閉弁方向に移動することになる。結局、可変容量圧縮機用制御弁１１は、回転数が急激に低下した場合でも、可変容量圧縮機の回転数が急上昇した場合とまったく逆の動作をすることになる。

ただし、可変容量圧縮機の回転数が急激に低下する場合に、スプリング２１の設定によっては、シャフト２４が弁体２５から離れることがある。このときは、弁体２５の閉弁方向の移動速度が遅くなるので、開弁特性は、回転数が急激に上昇したときと低下したときとでは、非対称になる。この場合、自動車が急加速するときのように回転数が急激に上昇したときは、可変容量圧縮機は速やかに吐出容量が小さくならないとエンジンの負荷が大きく感じるのに対し、逆のときは、可変容量圧縮機の吐出容量が速やかに大きくならなくても、可変容量圧縮機が負荷となって自動車の速度が速く低下するだけなので、開弁特性が非対称であっても、特に問題になることはない。

図３は第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を模式的に示した中央縦断面図である。この図３において、図１に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ａは、第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１と比較して、感圧部１２のシャフト２４と弁部１３の弁体２５およびピストンロッド２６とを一体に形成し、感圧ピストン１９を弁部１３の方へ付勢しているスプリング２１を削除している。すなわち、この可変容量圧縮機用制御弁１１ａの感圧部１２および弁部１３では、シャフト２４と弁体２５とピストンロッド２６とを一体に形成し、シャフト２４を感圧ピストン１９に固定するようにしている。

この構成により、この可変容量圧縮機用制御弁１１ａは、可変容量圧縮機の回転数が急激に上昇した場合および急激に低下した場合の両方において、弁部１３の動作に対し感圧部１２の影響を直接与えることができるようになる。つまり、可変容量圧縮機の回転数が急激に上昇した場合については、第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１とまったく同じ動作をするが、急激に低下した場合には、感圧部１２の感圧ピストン１９は、一体となったシャフト２４、弁体２５およびピストンロッド２６を弁部１３の閉弁方向へ直接駆動することができる。したがって、この可変容量圧縮機用制御弁１１ａは、回転数が急激に上昇したときと低下したときとで開弁特性を対称としたい場合に好適である。

図４は第３の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を模式的に示した中央縦断面図である。この図４において、図１に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この第３の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ｂは、第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ａと比較して、感圧部１２のシリンダ１７と感圧ピストン１９との間および感圧ピストン１９と弁座形成部材２２との間に、調圧室２３に流入または調圧室２３から流出する冷媒の漏れ量を調整する流量調整手段を備えている。すなわち、この第３の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ｂは、感圧ピストン１９および弁座形成部材２２の外周面にそれぞれ溝を形成し、それぞれの溝にピストンリングのようなシール部材３７，３８が配置されている。このシール部材３７，３８は、円周方向に一部が切断されたＣリングのような形状を有し、摺動抵抗の低いたとえばポリテトラフルオロエチレンのような材料によって作られている。

このように、感圧部１２において、シール部材３７，３８をシリンダ１７と感圧ピストン１９との間および感圧ピストン１９と弁座形成部材２２との間に配置し、切断される円周方向の長さを調整することによって、高圧ポート１８から調圧室２３に流入する冷媒の流量または調圧室２３から高圧ポート１８へ流出する冷媒の流量を調整することができる。これによって、弁リフトの立ち上がりおよび立ち下がり特性を調整することが可能になる。

図５は第４の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を模式的に示した中央縦断面図である。この図５において、図１に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この第４の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ｃは、第１ないし第３の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１，１１ａ，１１ｂが吐出圧力Ｐｄの急変を感知して弁部１３の弁リフトを制御するようにしているのに対し、クランク室へ供給される圧力Ｐｃの急変を感知して弁部１３の弁リフトを制御するようにしている点で異なる。

このため、この第４の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ｃでは、弁部１３とソレノイド１４との間に感圧部１２を配置し、圧力Ｐｃを受圧する感圧ピストン１９が弁体２５と一体のピストンロッド２６に固定されている。そして、弁部１３の側の端面にシリンダ１７が形成された第１ボディ１５と感圧ピストン１９とによって形成されるドーナツ形状の調圧室２３には、感圧ピストン１９を介してピストンロッド２６を吐出圧力Ｐｄに抗して閉弁方向に付勢するためのスプリング３９が配置されている。

以上の構成の可変容量圧縮機用制御弁１１ｃが所定の弁リフトにて制御しているときに、吐出圧力Ｐｄが急に増加し、吸入圧力Ｐｓが急に低下すると、弁体２５およびピストンロッド２６の両端の差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が大きくなって弁リフトが大きくなり、これによって弁部１３の下流側の圧力Ｐｃも急に大きくなる。このとき、感圧部１２の感圧ピストン１９が弁体２５よりも十分大きな受圧面積を有しているため、感圧ピストン１９は、弁部１３から離れる方向へさらに移動しようとする力が発生し、その力が感圧ピストン１９に固定されたピストンロッド２６を開弁方向に作用させる。弁体２５には、その感圧ピストン１９の開弁方向の力が余分に加わるため、弁リフトは速やかに大きくなって、吐出圧力Ｐｄおよびクランク室の圧力Ｐｃも急増する。やがて、調圧室２３の圧力がクランク室の圧力Ｐｃと等しくなると、吐出圧力Ｐｄ、クランク室の圧力Ｐｃ、吸入圧力Ｐｓ、弁リフトが速やかに元に戻るようになる。もちろん、可変容量圧縮機の回転数が急に低下した場合も同じように、可変容量圧縮機用制御弁１１ｃは速やかに動作し、可変容量圧縮機を速やかに所定の吐出容量に回復させることができる。

図６は第５の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を模式的に示した中央縦断面図である。この図６において、図１に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この第５の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ｄは、第１ないし第３の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１，１１ａ，１１ｂが吐出圧力Ｐｄの急変を感知して弁部１３の弁リフトを制御し、第４の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ｃがクランク室へ供給される圧力Ｐｃの急変を感知して弁部１３の弁リフトを制御するようにしているのに対し、吸入圧力Ｐｓの急変を感知して弁部１３の弁リフトを制御するようにしている点で異なる。

このため、この可変容量圧縮機用制御弁１１ｄでは、ピストンロッド２６を保持している第１ボディ１５のソレノイド１４の側の端面にシリンダ１７を形成し、その中に感圧ピストン１９を配置し、その感圧ピストン１９が弁体２５と一体のピストンロッド２６に固定されている。そして、ドーナツ形状の調圧室２３には、感圧ピストン１９を介してピストンロッド２６を開弁方向に付勢するためのスプリング２７が配置されている。

以上の構成の可変容量圧縮機用制御弁１１ｄが所定の弁リフトにて制御しているときに、吐出圧力Ｐｄが急に増加し、吸入圧力Ｐｓが急に低下すると、弁体２５およびピストンロッド２６の両端の差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が大きくなって弁リフトが大きくなる。このとき、感圧部１２の感圧ピストン１９が弁体２５よりも十分大きな受圧面積を有しているため、感圧ピストン１９は、弁部１３から離れる方向へさらに移動しようとする力が発生し、その力が感圧ピストン１９に固定されたピストンロッド２６を開弁方向に作用させる。これにより、弁体２５には、その感圧ピストン１９の開弁方向の力が余分に加わるため、弁リフトは速やかに大きくなって、クランク室の圧力Ｐｃを急増させ、可変容量圧縮機を吐出容量が減る方向へ速やかに移行させる。やがて、調圧室２３の圧力が吸入圧力Ｐｓと等しくなると、吐出圧力Ｐｄ、クランク室の圧力Ｐｃ、吸入圧力Ｐｓ、弁リフトが速やかに元に戻るようになる。もちろん、可変容量圧縮機の回転数が急に低下した場合も同じように、可変容量圧縮機用制御弁１１ｃは速やかに動作し、可変容量圧縮機を速やかに所定の吐出容量に回復させることができる。

図７は第６の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示した中央縦断面図である。この図７において、図１に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この第６の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ｅは、第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１では、感圧部１２が吐出圧力Ｐｄの増加および減少方向の急激な変化を感知して弁部１３の弁リフトを制御しているのに対し、吐出圧力Ｐｄの増加方向の急激な変化を敏感に感知し、吐出圧力Ｐｄの減少方向の急激な変化に対してはこれを鈍感に感知して弁部１３の弁リフトを制御するようにしている点、および、高圧の冷媒の主通路が感圧部１２を通らない構成にした点で異なる。

すなわち、この可変容量圧縮機用制御弁１１ｅでは、感圧部１２を構成する感圧ピストン１９に、吐出圧力Ｐｄの増加方向と減少方向との急激な変化に対して感度を切り換えるための逆止弁機構が設けられている。この逆止弁機構は、高圧ポート１８と調圧室２３とを連通するように感圧ピストン１９に段差のある通路を形成し、高圧ポート１８側の径の大きな通路にボール形状の弁体４０を配置して構成される。感圧ピストン１９は、これを収容するように弁座形成部材２２と一体に形成されたシリンダ形成部材４１の開口端部に係止されている板ばね４２によって、この感圧部１２の動きを弁部１３の弁体２５へ伝達するシャフト２４に当接するように付勢されている。板ばね４２は、また、逆止弁機構の弁体４０が径の大きな通路から脱落しないような働きもしている。シャフト２４は、シリンダ形成部材４１に所定のクリアランスをもって軸線方向に進退自在に支持されている。また、弁座形成部材２２は、その弁孔が高圧ポート１８に直接開口している。さらに、第１ボディ１５には、感圧部１２を含めて高圧ポート１８を覆うようにストレーナ４３が取り付けられている。

以上の構成の可変容量圧縮機用制御弁１１ｅが所定の弁リフトにて制御しているときにおいて、吐出圧力Ｐｄが急激に増加すると、感圧ピストン１９に設けられた逆止弁機構が閉じるので、弁体２５よりも受圧面積の大きな感圧ピストン１９が急激に増加した吐出圧力Ｐｄの変化を感知して弁部１３を急激に開弁方向に作用させ、これによってクランク室の圧力Ｐｃをより速やかに上昇させ、可変容量圧縮機の吐出容量を速やかに減少させる方向に制御する。逆に、吐出圧力Ｐｄが急激に低下した場合には、調圧室２３内の圧力との差圧によって、感圧ピストン１９に設けられた逆止弁機構が開くので、感圧ピストン１９が急激に低下した吐出圧力Ｐｄの変化を少ししか感知しなくなる。つまり、この可変容量圧縮機用制御弁１１ｅは、吐出圧力Ｐｄの急激な増加方向の変化に対して感度が高く、吐出圧力Ｐｄの急激な低下方向の変化に対しては感度が低いといった非対称の開弁特性を有している。これにより、たとえば吐出圧力Ｐｄの急激な増加方向の変化に対して可変容量圧縮機が過渡応答して、吐出圧力Ｐｄが急激に減少方向に変化したとしても、その減少方向では、過渡応答することはないので、ハンチング現象が発生してしまうことはない。

図８は第７の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の要部構成の詳細を示した部分拡大中央縦断面図である。この図８において、図７に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この第７の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ｆは、第６の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ｅが感圧部１２の逆止弁機構をボール弁で構成していたのに対し、ポペット弁で構成している点で異なる。

すなわち、この可変容量圧縮機用制御弁１１ｆでは、感圧部１２に設けられた逆止弁機構は、高圧ポート１８と調圧室２３とを連通するように感圧ピストン１９に形成された高圧ポート１８側の径の大きな通路に茸形状の弁体４０ａを配置し、その弁体４０ａを荷重の小さなばね４４によって閉弁方向に付勢して構成される。このような構成の感圧部１２を持った可変容量圧縮機用制御弁１１ｆの動作は、第６の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ｅと同じである。

図９は第８の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の要部構成の詳細を示した部分拡大中央縦断面図、図１０は第８の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の吐出圧力急減時の動作状態を示す部分拡大中央縦断面図である。これら図９および図１０において、図８に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この第８の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ｇは、第７の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ｆが感圧部１２の逆止弁機構をポペット弁で構成していたのに対し、リード弁で構成している点で異なる。

すなわち、この可変容量圧縮機用制御弁１１ｇでは、感圧部１２に設けられた逆止弁機構は、高圧ポート１８と調圧室２３とを連通するように感圧ピストン１９に形成された貫通孔を有し、その貫通孔を高圧ポート１８の側の端面にて開閉するように弁体４０ｂが設けられている。この弁体４０ｂは、高圧ポート１８における吐出圧力Ｐｄと調圧室２３内の圧力との差圧によって容易に撓むことができるフィルム状部分と感圧ピストン１９に固定される基部とからなり、ゴムまたは可撓性の樹脂によって一体に形成されている。弁体４０ｂは、その基部が感圧ピストン１９に形成された固定用貫通孔に嵌め込まれ、フィルム状部分の基部に近いところが板ばね４２によって押さえ込まれることにより、感圧ピストン１９に固定されている。

以上の構成の感圧部１２を持つ可変容量圧縮機用制御弁１１ｇにおいて、可変容量圧縮機の回転数が緩やかに変動しているとき、および可変容量圧縮機の回転数が急激に増加して吐出圧力Ｐｄが急激に増加したときは、図９に示したように、感圧部１２の逆止弁機構は閉弁している。一方、可変容量圧縮機の回転数が急激に低下して吐出圧力Ｐｄが急激に低下したときは、図１０に示したように、感圧部１２の逆止弁機構は、吐出圧力Ｐｄと調圧室２３内の圧力との差圧によって開弁する。

図１１は第９の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の吐出圧力急増および急減時の動作状態を示す部分拡大中央縦断面図である。この図１１において、図９および図１０に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この第９の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ｈは、第８の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ｇと比較して、リード弁構成の逆止弁機構を違う構成にしている点で異なる。

すなわち、この可変容量圧縮機用制御弁１１ｈでは、感圧部１２に設けられた逆止弁機構は、感圧ピストン１９の外周に形成される隙間を弁孔とし、その弁孔を高圧ポート１８側にて塞ぐように弁体４０ｃが配置され、その中央部を板ばね４２と感圧ピストン１９とで挟持して保持するようにしている。弁体４０ｃは、ゴムまたは可撓性の樹脂によって作られた円形のフィルムとすることができる。

ここで、可変容量圧縮機の回転数が緩やかに変動しているとき、および可変容量圧縮機の回転数が急激に増加して吐出圧力Ｐｄが急激に増加したとき、逆止弁機構の弁体４０ｃは、図１１にてその左半分に示したように、感圧ピストン１９の外周の隙間を跨いで感圧ピストン１９およびシリンダの上端面に密着されて閉弁し、可変容量圧縮機の回転数が急激に低下して吐出圧力Ｐｄが急激に低下したときは、図１１にて右半分に示したように、吐出圧力Ｐｄと調圧室２３内の圧力との差圧によって外周近傍が上方に撓められて開弁することになる。

図１２は第１０の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の要部構成の詳細を示した部分拡大中央縦断面図である。この図１２において、図１１に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。

この第１０の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ｉは、第６ないし第９の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ｅ〜１１ｈが逆止弁機構を有しているのに対し、吐出圧力Ｐｄが急激に増加するときと急激に低下するときとで感度を切り換えるようにした感度切り換え機構を備えている点で異なる。

すなわち、この可変容量圧縮機用制御弁１１ｉでは、感圧部１２に設けられた感度切り換え機構は、調圧室２３を出入りする冷媒の流れ易さを切り換えるもので、感圧ピストン１９の外周形状を高圧ポート１８の側から調圧室２３に向かって外径が徐々に小さくなるテーパ形状になっている。したがって、感圧ピストン１９の外周の隙間は、図の上端では、最も絞られた絞り部を構成し、それより調圧室２３に向かって流路断面積が徐々に拡大している。これにより、その絞り部の高圧ポート１８側は断面積が急拡大していて、絞り部から急拡大部へ冷媒が流れ込む場合には、そこに縮流が発生し、その作用によって、高圧ポート１８に入った冷媒が急激に絞られてから絞り部を通過するときは、調圧室２３の冷媒が徐々に絞られてから絞り部を通過するときに比べて、高圧ポート１８の側と調圧室２３内との差圧が同じであれば冷媒流量が少なくなるという特性になっている。

可変容量圧縮機の回転数が急激に増加して吐出圧力Ｐｄが急激に増加したときは、高圧ポート１８の側から感圧ピストン１９の外周の隙間を通って調圧室２３に冷媒が流れようとし、逆に、回転数が急激に低下して吐出圧力Ｐｄが急激に低下したときは、調圧室２３から感圧ピストン１９の外周の隙間を通って高圧ポート１８の側に冷媒が流れようとする。このとき、吐出圧力Ｐｄが急激に増加したときと急激に低下したときとでは、感圧ピストン１９の外周の隙間を流れる冷媒流量に差ができるので、吐出圧力Ｐｄが急激に増加したときに感圧ピストン１９が弁部１３の弁体２５をその開弁方向に作用する力は、吐出圧力Ｐｄが急激に低下したときに感圧ピストン１９が弁部１３の弁体２５をその閉弁方向に作用する力よりも大きくすることができる。

第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を模式的に示した中央縦断面図である。 可変容量圧縮機の回転数が急増したときの可変容量圧縮機用制御弁の動作説明図である。 第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を模式的に示した中央縦断面図である。 第３の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を模式的に示した中央縦断面図である。 第４の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を模式的に示した中央縦断面図である。 第５の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を模式的に示した中央縦断面図である。 第６の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示した中央縦断面図である。 第７の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の要部構成の詳細を示した部分拡大中央縦断面図である。 第８の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の要部構成の詳細を示した部分拡大中央縦断面図である。 第８の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の吐出圧力急減時の動作状態を示す部分拡大中央縦断面図である。 第９の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の吐出圧力急増および急減時の動作状態を示す部分拡大中央縦断面図である。 第１０の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の要部構成の詳細を示した部分拡大中央縦断面図である。

符号の説明

１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ，１１ｈ，１１ｉ 可変容量圧縮機用制御弁
１２ 感圧部
１３ 弁部
１４ ソレノイド
１５ 第１ボディ
１６ 第２ボディ
１７ シリンダ
１８ 高圧ポート
１９ 感圧ピストン
２０ ストッパ
２１ スプリング
２２ 弁座形成部材
２３ 調圧室
２４ シャフト
２５ 弁体
２６ ピストンロッド
２７ スプリング
２８ 中圧ポート
２９ 低圧ポート
３０ 有底スリーブ
３１ コア
３２ プランジャ
３３ シャフト
３４ スプリング
３５ コイル
３６ ハーネス
３７，３８ シール部材
３９ スプリング
４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ 弁体
４１ シリンダ形成部材
４２ 板ばね
４３ ストレーナ
４４ ばね

Claims (11)

1. 可変容量圧縮機の吐出室の吐出圧力と吸入室の吸入圧力との差圧を感知して前記吐出室からクランク室へ流す冷媒の流量を制御することにより冷媒の吐出容量を変化させるようにした可変容量圧縮機用制御弁において、
   前記可変容量圧縮機の急激な回転数の変動による圧力変動を感知して前記圧力変動に対する弁部の開閉方向の動きを加速させる感圧部を備えていることを特徴とする可変容量圧縮機用制御弁。
2. 前記感圧部は、前記吐出圧力が導入される高圧ポートに設けられ、前記弁部の弁体よりも大きな受圧面積で前記吐出圧力を受圧する感圧ピストンと、前記感圧ピストンが受圧する前記吐出圧力と前記感圧ピストンによって閉じられた調圧室内の圧力との差圧によって発生する軸線方向の動きを弁孔を介して前記弁体へ伝達するシャフトとを有していることを特徴とする請求項１記載の可変容量圧縮機用制御弁。
3. 前記シャフトは、一方の端面に前記吐出圧力を受圧する前記弁体と他方の端面に前記吸入圧力を受圧するピストンロッドとともに一体に形成されていることを特徴とする請求項２記載の可変容量圧縮機用制御弁。
4. 前記感圧ピストンは、前記高圧ポートと前記調圧室との間で冷媒の漏れ量を調節する流量調整手段を有していることを特徴とする請求項２記載の可変容量圧縮機用制御弁。
5. 前記流量調整手段は、前記感圧ピストンの摺動面に配置され、円周方向に前記漏れ量に応じた長さに切断された形状を有し、摺動抵抗の低い材料によって作られたＣリングであることを特徴とする請求項４記載の可変容量圧縮機用制御弁。
6. 前記感圧部は、前記弁部によって制御された制御圧力が前記クランク室へ導出される中圧ポートに設けられていて弁体よりも大きな受圧面積で前記制御圧力を受圧する感圧ピストンを有し、前記感圧ピストンは、これが受圧する前記制御圧力と前記感圧ピストンによって閉じられた調圧室内の圧力との差圧によって発生する軸線方向の動きを前記弁体へ伝達するようにしたことを特徴とする請求項１記載の可変容量圧縮機用制御弁。
7. 前記感圧部は、前記吸入圧力が導入される低圧ポートに設けられていて弁体よりも大きな受圧面積で前記吸入圧力を受圧する感圧ピストンを有し、前記感圧ピストンは、これが受圧する前記吸入圧力と前記感圧ピストンによって閉じられた調圧室内の圧力との差圧によって発生する軸線方向の動きを前記弁体へ伝達するようにしたことを特徴とする請求項１記載の可変容量圧縮機用制御弁。
8. 前記感圧部は、前記感圧ピストンが前記シャフトを介して前記弁体に作用する力を、前記吐出圧力の急激な増加のときの方が前記吐出圧力の急激な低下のときよりも大きくするようにした感度切り換え手段をさらに有していることを特徴とする請求項２記載の可変容量圧縮機用制御弁。
9. 前記感度切り換え手段は、前記高圧ポートの側と前記調圧室とを連通するように前記感圧ピストンに貫通形成された通路に設けられ、前記高圧ポートの側から前記調圧室へ向かう冷媒の流れを阻止し、前記調圧室から前記高圧ポートの側へ向かう冷媒の流れを許容する逆止弁であることを特徴とする請求項８記載の可変容量圧縮機用制御弁。
10. 前記感度切り換え手段は、前記感圧ピストンの外周に形成される隙間を前記高圧ポートの側にて塞ぐようにフィルム状弁体が配置され、前記隙間を介して前記高圧ポートの側から前記調圧室へ向かう冷媒の流れを阻止し、前記調圧室から前記高圧ポートの側へ向かう冷媒の流れを許容する逆止弁であることを特徴とする請求項８記載の可変容量圧縮機用制御弁。
11. 前記感度切り換え手段は、前記感圧ピストンの外周に形成される隙間の流路断面積が高圧ポートの側から前記調圧室へ向かって徐々に拡大するように、前記感圧ピストンの外周をテーパ形状に形成することによって構成されていることを特徴とする請求項８記載の可変容量圧縮機用制御弁。
    

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