JP2006316660A - 可変容量型圧縮機の容量制御機構 - Google Patents

Abstract

【課題】外部駆動源の始動直後においても液冷媒を排出することができる可変容量型圧縮機の容量制御機構を提供すること。
【解決手段】可変容量型圧縮機１０の容量制御機構は、供給通路の開度を調整する電磁弁式の第１制御弁４０と、排出通路５８の開度を調整する第２制御弁６０とを備えている。また、容量制御機構は、吐出室圧Ｐｄと制御圧室圧Ｐｃの差圧に基づいて供給通路を開閉する第３制御弁７０と、外部冷媒回路３３に向かう冷媒ガスのガス通路上に設けられて該ガス通路の開度を調整する第４制御弁８０とを備えている。そして、容量制御機構は、車両エンジンＥの始動直後から第１制御弁４０に通電が行われるまでの第１制御弁４０が開状態にあるとき、第４制御弁８０が閉状態から開状態へ移行した後に、第３制御弁７０が閉状態から開状態へ移行する構成となっている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、供給通路を介して吐出圧領域の冷媒ガスを制御圧室に供給するとともに、排出通路を介して前記制御圧室の冷媒ガスを吸入圧領域に排出して前記制御圧室内の調圧を行い、前記制御圧室内の調圧によって吐出容量を制御する可変容量型圧縮機における容量制御機構に関する。

車両空調装置の冷媒循環回路において用いられる可変容量型圧縮機としては、傾角可変に斜板を収容する制御圧室を備えたものが存在する。そして、この可変容量型圧縮機においては、制御圧室の圧力が高くなると斜板の傾角が小さくなり、制御圧室の圧力が低くなると斜板の傾角が大きくなる。斜板の傾角が小さくなると、ピストンのストロークが小さくなって吐出容量が小さくなり、斜板の傾角が大きくなると、ピストンのストロークが大きくなって吐出容量が大きくなる。

制御圧室へ供給される冷媒は、圧縮された高圧の冷媒であるので、制御圧室から吸入圧領域へ排出される冷媒の排出流量が多くなるほど、可変容量型圧縮機における運転効率が悪くなる。そのため、可変容量型圧縮機における運転効率の観点からすると、制御圧室から吸入圧領域へ冷媒を排出するための排出通路の通路断面積はできるだけ小さい方がよい。

また、可変容量型圧縮機を長時間にわたって停止しておくと、冷媒ガスが液状化した液冷媒が制御圧室に溜まる。制御圧室に液冷媒が溜まった状態で可変容量型圧縮機を始動したとすると、例えば、排出通路上に固定絞りを設けて該排出通路の通路断面積を固定した状態で小さくしてある場合には、制御圧室内の液冷媒が吸入圧領域へ速やかに排出されず、制御圧室内の液冷媒の気化によって制御圧室の圧力が過大になってしまう。その結果、斜板の傾角が小さくなり、吐出容量が小さくなってしまうため、可変容量型圧縮機の始動後において吐出容量が大きくなるまでに時間が掛かり過ぎることになる。

このような問題を解消するための可変容量型圧縮機の容量制御機構が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示の容量制御機構は、吐出圧領域から制御圧室へ冷媒ガスを供給する供給通路の通路断面積を変更するための第１制御弁と、制御圧室から吸入圧領域へ冷媒を排出するための排出通路の通路断面積を変更するための第２制御弁とを備えている。前記第１制御弁は、電磁力を変更して弁開度を連続的に変更可能な弁開度可変型の制御弁である。第１制御弁に対する通電を行わない状態では、第１制御弁における弁開度が最大となり、可変容量型圧縮機は、斜板の傾角が最小となる。一方、第１制御弁に対して通電が行われる状態では、第１制御弁における弁開度が最大よりも小さくなり、可変容量型圧縮機は、斜板の傾角が最小以上となる。

また、前記第２制御弁のスプール（排出通路の通路断面積を変更するための弁体）は、背圧室を区画しており、背圧室は、第１制御弁より下流の圧力領域に連通されている。スプールには連通溝が形成されている。連通溝は、排出通路における微小な最小通路断面積を確保するためのものである。

そして、可変容量型圧縮機が始動され、第１制御弁に対して通電が行われると、第１制御弁が閉じられ、スプールが排出通路の通路断面積を大きくする方向へ移動される。これにより制御圧室内の液冷媒が速やかに吸入圧領域へ排出され、可変容量型圧縮機の始動後において吐出容量が大きくなるまでに掛かる時間が短縮される。
特開２００２−２１７２１号公報

ところで、特許文献１に記載の容量制御機構において、可変容量型圧縮機の始動時、制御圧室内の液冷媒を吸入圧領域へ速やかに排出するためには、上述したように第１制御弁を閉じた状態に維持することが好ましい。しかし、車両においては、エンジン始動直後の該エンジンに対する動力負荷の軽減のために、可変容量型圧縮機への通電が行われない構成とされている。このため、車両のエンジン始動直後においては、第１制御弁への通電が行われず、第１制御弁における弁開度が最大となっている。

したがって、第１制御弁における弁開度が最大となった状態では、第２制御弁においてはスプールが排出通路の通路断面積を小さくする方向へ移動されてしまうこととなる。その結果として、エンジン始動直後においては、制御圧室内の液冷媒が吸入圧領域へ排出されなくなってしまう。

本発明は、外部駆動源の始動直後においても液冷媒を排出することができる可変容量型圧縮機の容量制御機構を提供することを目的とする。

本発明の可変容量型圧縮機の容量制御機構は、外部冷媒回路とで冷媒循環回路を構成し、外部駆動源によって回転軸が回転駆動されることで冷媒ガスの圧縮を行い、供給通路を介して吐出圧領域の冷媒ガスを制御圧室に供給するとともに、排出通路を介して前記制御圧室の冷媒ガスを吸入圧領域に排出して前記制御圧室内の調圧を行い、前記制御圧室内の調圧によって吐出容量を制御する可変容量型圧縮機における容量制御機構において、前記供給通路の開度を調整する電磁弁式の第１制御弁と、前記吐出圧領域の圧力に基づいて排出通路の開度を調整する第２制御弁と、前記供給通路にて前記第１制御弁よりも上流側に設けられ、前記吐出圧領域の圧力と前記制御圧室内の圧力の差圧に基づいて前記供給通路を開閉する第３制御弁と、前記吐出圧領域から外部冷媒回路に向かう冷媒ガスの通路上に設けられて吐出圧領域の圧力に基づいて前記通路を開閉する第４制御弁とを備え、前記外部駆動源の始動直後から前記第１制御弁に通電が行われるまでの第１制御弁が開状態にあるとき、第４制御弁が閉状態から開状態へ移行した後に、前記第３制御弁が閉状態から開状態へ移行する構成としたことを要旨とする。

これによれば、外部駆動源の始動直後にて可変容量型圧縮機への通電が行われず、電磁弁式の第１制御弁が開状態であっても、吐出圧領域の圧力が上昇して第４制御弁が閉状態から開状態へ移行し、さらに、吐出圧領域の圧力と前記制御圧室内の圧力の差圧が大きくなるまでは、第３制御弁によって供給通路を閉状態とすることができる。このため、供給通路を介した吐出圧領域の圧力が第２制御弁に作用することが防止され、該吐出圧領域の圧力によって排出通路が閉状態となることが防止される。したがって、外部駆動源の始動直後であっても、排出通路を開状態として液冷媒を速やかに排出することができると同時に、第４制御弁が第３制御弁より先に開状態となることで、可変容量型圧縮機内の液冷媒を外部冷媒回路へ速やかに排出することができる。

また、前記第３制御弁を閉状態から開状態へ移行させる開弁圧力は、前記第４制御弁を閉状態から開状態へ移行させる開弁圧力より大きく設定されていてもよい。これによれば、吐出圧領域の圧力が大きくなっていく過程で第３制御弁を閉状態から開状態へ移行させるタイミングと、第４制御弁を閉状態から開状態へ移行させるタイミングとをずらすことができる。

また、前記第３制御弁は、前記供給通路の一部を構成する第３弁孔と、該第３弁孔を開閉する第３弁体と、前記第３弁孔を閉じる方向へ前記第３弁体を付勢する第３ばねとを備え、前記第３弁体は第３弁孔を閉じているときには該第３弁孔を介して前記吐出圧領域の圧力を受ける構成であり、前記第４制御弁は、前記通路の一部を構成する第４弁孔と、該第４弁孔を開閉する第４弁体と、前記第４弁孔を閉じる方向へ前記第４弁体を付勢する第４ばねとを備え、前記第４弁体は第４弁孔を閉じているときには該第４弁孔を介して前記吐出圧領域の圧力を受ける構成であり、前記第３弁孔の通路断面積及び第３ばねのばね力のうち少なくとも一方から第３制御弁の開弁圧力が設定され、前記第４弁孔の通路断面積及び第４ばねのばね力のうち少なくとも一方から第４制御弁の開弁圧力が設定されていてもよい。

これによれば、通路断面積及びばね力のうち少なくとも一方を用いることで第３制御弁の開弁圧力と第４制御弁の開弁圧力を容易に設定することができる。また、各開弁圧力の設定要因は、通路断面積及びばね力の２種類が存在することから両設定要因を用いることにより開弁圧力をより正確に設定することができる。したがって、第３制御弁が閉状態から開状態へ移行するタイミングと、第４制御弁が閉状態から開状態へ移行するタイミングを正確にずらすことができる。

また、前記第３弁孔の通路断面積は、第４弁孔の通路断面積より小さく設定されていてもよい。これによれば、第３制御弁及び第４制御弁における開弁圧力の設定を容易に行うことができる。

本発明によれば、外部駆動源の始動直後においても液冷媒を排出することができる。

以下、本発明をクラッチレスの可変容量型圧縮機（以下、単に圧縮機という）の容量制御機構に具体化した一実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の圧縮機１０の縦断面図を示す。図１において左方を圧縮機１０の前方とし、右方を圧縮機１０の後方とする。図１に示すように、圧縮機１０は、シリンダブロック１１と、その前端に接合固定されたフロントハウジング１２と、シリンダブロック１１の後端に弁・ポート形成体１４を介して接合固定されたリヤハウジング１３とを備えている。そして、圧縮機１０にて、シリンダブロック１１と、フロントハウジング１２と、リヤハウジング１３とにより圧縮機１０のハウジングが構成されている。

シリンダブロック１１とフロントハウジング１２との間には、制御圧室１５が区画形成されている。そして、シリンダブロック１１とフロントハウジング１２には、制御圧室１５を貫通する回転軸１８がラジアルベアリング１９，２０を介して回転可能に支持されている。制御圧室１５から外部へ突出する回転軸１８は、プーリ（図示せず）及びベルト（図示せず）を介して外部駆動源（本実施形態では車両エンジンＥ）から駆動力を得て、該駆動力によって回転される。すなわち、本実施形態の圧縮機１０はクラッチレスタイプの圧縮機となっている。

制御圧室１５内にて、回転軸１８には回転支持体２１が止着されているとともに、斜板２２が回転軸１８の軸方向へスライド可能かつ傾動可能に支持されている。また、斜板２２の中央には、ガイド孔２２ａが穿設されており、該ガイド孔２２ａに回転軸１８が挿通されている。回転支持体２１と斜板２２との間には、ヒンジ機構２３が介在されている。斜板２２は、ヒンジ機構２３を介した回転支持体２１との間でのヒンジ連結、及びガイド孔２２ａを介した回転軸１８の支持により、回転軸１８及び回転支持体２１と同期回転可能であるとともに、回転軸の軸方向へのスライド移動を伴いながら回転軸１８に対して傾動可能とされている。

そして、斜板２２のガイド孔２２ａ側（中心部側）が回転支持体２１側へ移動すると、斜板２２の傾角が増大する。斜板２２の最大傾角は回転支持体２１と斜板２２との当接によって規制される。図１に実線で示す斜板２２は、最小傾角状態にあり、２点鎖線で示す斜板２２は、最大傾角状態にある。斜板２２の最小傾角は、０°よりも僅かに大きくしてある。

シリンダブロック１１にて回転軸１８の周りには、複数のシリンダボア１１ａ（図１では１つのシリンダボア１１ａのみ図示）が貫通形成されており、各シリンダボア１１ａ内にはピストン２４が収容されている。斜板２２の回転運動は、シュー２５を介してピストン２４の前後往復運動に変換され、ピストン２４がシリンダボア１１ａ内を往復動する。シリンダボア１１ａの前後開口は、弁・ポート形成体１４の前端面及びピストン２４によって閉塞されており、このシリンダボア１１ａ内にはピストン２４の前後方向への移動に応じて容積変化する圧縮室１６が区画されている。

リヤハウジング１３内には吸入室１３ａ及び吐出室１３ｂが区画形成されている。また、弁・ポート形成体１４には、前記圧縮室１６と吸入室１３ａとの間に位置するように吸入ポート２６と吸入弁２７が形成されている。また、弁・ポート形成体１４には、圧縮室１６と吐出室１３ｂとの間に位置するように吐出ポート２８と吐出弁２９が形成されている。そして、吸入圧領域である吸入室１３ａ内の冷媒ガスは、ピストン２４の復動動作により吸入ポート２６から吸入弁２７を押し退けてシリンダボア１１ａ内へ流入する。シリンダボア１１ａ内に流入した冷媒ガスは、ピストン２４の往動動作により圧縮室１６で圧縮された後、吐出ポート２８から吐出弁２９を押し退けて吐出圧領域である吐出室１３ｂへ吐出される。

また、リヤハウジング１３には、前記吸入室１３ａへ冷媒を導入する吸入口３１と、吐出室１３ｂから冷媒を排出する吐出口３２が形成されている。そして、吸入口３１と吐出口３２とは、外部冷媒回路３３で接続されており、該外部冷媒回路３３と圧縮機１０とで冷媒循環回路が構成されている。外部冷媒回路３３上には、冷媒から熱を奪うための熱交換器３３ａ、膨張弁３３ｂ、及び周囲の熱を冷媒に移すための熱交換器３３ｃが介在されている。吐出口３２より下流、かつ熱交換器３３ａよりも上流の外部冷媒回路３３の途中には絞り３４が設けられている。

リヤハウジング１３には第１制御弁４０、第２制御弁６０、第３制御弁７０、及び第４制御弁８０が組み付けられており、これら第１制御弁４０、第２制御弁６０、第３制御弁７０及び第４制御弁８０によって圧縮機１０の容量制御機構が構成されている。

まず、前記第１制御弁４０について説明する。図２に示すように、リヤハウジング１３の後側に設けられた第１制御弁４０は、その第１制御弁４０内の上側に感圧体４３が収容され、該感圧体４３の内側には感圧ばね４４が配設されている。そして、第１制御弁４０内の上側には、前記感圧体４３によって感圧室４１，４２が区画されている。また、感圧体４３は前記感圧ばね４４によって感圧室４１側から感圧室４２側へ付勢されている。

感圧室４１は、圧力導入通路４６ａを介して絞り３４よりも上流の外部冷媒回路３３に連通されており、感圧室４１内は吐出室１３ｂ内の圧力になっている。また、感圧室４２は、圧力導入通路４６ｂを介して絞り３４よりも下流、かつ熱交換器３３ａよりも上流の外部冷媒回路３３に連通されており、感圧室４２は絞り３４よりも下流、かつ熱交換器３３ａよりも上流の外部冷媒回路３３の圧力になっている。そして、感圧室４１内の圧力と、感圧室４２内の圧力とは、感圧体４３を介して対抗している。感圧室４１，４２、感圧体４３及び感圧ばね４４は、吐出室１３ｂ内の圧力（吐出室圧Ｐｄ）と、絞り３４より下流、かつ熱交換器３３ａよりも上流の外部冷媒回路３３の圧力との差圧に感応する感圧手段４５を構成する。

また、第１制御弁４０の内側にて、前記感圧手段４５の下側には第１弁孔４９が形成されている。前記感圧体４３には第１弁体４７が連結されており、前記第１弁孔４９の第１弁座４８には第１弁体４７が接離可能となっている。感圧室４１内の圧力及び感圧ばね４４のばね力は、第１弁体４７が第１弁座４８に接する着座位置（第１制御弁４０が閉状態）から離間する方向へ第１弁体４７を付勢する。第１弁体４７が着座位置から離間しているとき（第１制御弁４０が開状態のとき）には、第１弁孔４９は、第２連通路５７を介して制御圧室１５に連通している。

そして、外部冷媒回路３３における冷媒流量が増大し、絞り３４前後の圧力の差が増大すると、感圧手段４５は、第１弁体４７を第１弁座４８から離間する方向へ移動させる。すなわち、第１制御弁４０を閉状態から開状態へ移行させる。一方、外部冷媒回路３３における冷媒流量が減少し、絞り３４の前後の圧力の差が減少すると、感圧手段４５は、第１弁体４７を第１弁座４８に近づける。つまり、感圧手段４５は、吐出圧領域における冷媒流量の増大に応じて第１弁体４７の第１弁孔４９に対する弁開度を増大し、吐出圧領域における冷媒流量の減少に応じて前記弁開度を減少する。

第１制御弁４０内の下側には、ソレノイド５１を構成する固定鉄芯５２が配設されている。固定鉄芯５２内には前記第１弁体４７が挿通されており、該第１弁体４７には可動鉄芯５４が止着されている。また、固定鉄芯５２の周囲にはコイル５３が配設されている。加えて、固定鉄芯５２と可動鉄芯５４の間には開放付勢バネ５５が介在されている。

そして、ソレノイド５１は、コイル５３への電流供給（通電）による励磁に基づいて可動鉄芯５４が固定鉄芯５２に引き付けられる構成となっている。すなわち、ソレノイド５１の電磁力は、開放付勢バネ５５のばね力に抗して、第１弁座４８に接する着座位置に向けて第１弁体４７を付勢する。ソレノイド５１は、制御コンピュータＣの電流供給制御（本実施形態ではデューティ比制御）を受ける。

そして、第１制御弁４０において、第１弁孔４９に対する第１弁体４７の弁開度は、ソレノイド５１で生じる電磁力、開放付勢バネ５５のばね力、感圧手段４５の付勢力のバランスによって決定される。第１制御弁４０は、電磁力を変える（デューティ比を変える）ことによって第１弁体４７と第１弁座４８の間隔（弁開度）を連続的に調整できる。

また、制御コンピュータＣは、車両エンジンＥの始動直後には所定時間（例えば数秒程度）にわたって、ソレノイド５１に対する電流供給制御としてデューティ比を零とする制御を行なう。すなわち、制御コンピュータＣは、第１制御弁４０に対して通電を行わない制御を行う。この制御は、圧縮機１０の運転による負荷トルクを最小にするためである。また、制御コンピュータＣは、車両エンジンＥ始動直後から所定時間経過した後、ソレノイド５１に対する電流供給制御としてデューティ比を１００％とする制御を行なう。

次に、第２制御弁６０について説明する。リヤハウジング１３には吸入口３１に連通する収容室５６（吸入圧領域）が区画形成されている。この収容室５６は、リヤハウジング１３に形成された吸入連通路５９を介して前記吸入室１３ａに連通されている。また、リヤハウジング１３には、収容室５６と前記第１制御弁４０とを連通させる第３連通路６５が形成されている。この第３連通路６５は、前記第２連通路５７から分岐形成されている。加えて、リヤハウジング１３には、制御圧室１５（制御圧領域）と収容室５６（吸入圧領域）とを連通する排出通路５８が形成されており、この排出通路５８は、制御圧室１５の冷媒ガスを吸入室１３ａ及び収容室５６に排出するために設けられている。また、排出通路５８には吸入室１３ａに連通する第４連通路７８が分岐形成され、この第４連通路７８は制御圧室１５と吸入室１３ａとを連通している。

収容室５６には下側の小径をなす第１収容室５６ａと、該第１収容室５６ａより大径をなす第２収容室５６ｂが形成されている。第１収容室５６ａの底側（図２では下側）には第２弁孔６１が形成されている。また、第１収容室５６ａ内には、前記第２弁孔６１を開閉する第２弁体６３が移動自在に収容されている。

収容室５６にて、前記第２収容室５６ｂ内には吸入逆止弁６６が収容されている。この吸入逆止弁６６には連通口６６ａが形成されている。この連通口６６ａは前記収容室５６と吸入口３１とを連通している。収容室５６内にて、吸入逆止弁６６と第２弁体６３の間には連結ばね６７が介在されている。そして、前記第２弁体６３は、前記連結ばね６７によって第２弁座６９に着座する方向へ付勢されている。すなわち、前記連結ばね６７は、第２弁体６３を第２弁孔６１を閉じる方向へ付勢している。また、第２制御弁６０において、前記第２弁体６３にて前記第２弁孔６１に臨む面には第３連通路６５を介した吐出室１３ｂの吐出室圧Ｐｄが作用するようになっている。また、吸入逆止弁６６には、吸入口３１に臨む面に吸入圧領域たる吸入室１３ａ内の圧力（吸入室圧Ｐｓ）が作用する。

そして、第２制御弁６０において、第２弁孔６１の開閉は吐出室圧Ｐｄと連結ばね６７のばね力のバランスに基づいて行われる。すなわち、圧縮機１０停止時のように、制御圧室圧Ｐｃと吸入室圧Ｐｓの差圧が零のときには、第２弁体６３は第２弁座６９に着座しており、圧縮機１０始動後に吐出室圧Ｐｄが大きくなると第２弁体６３は第２弁座６９から離間する。このように構成された第２制御弁６０は、第２弁体６３が着座している（第２制御弁６０が閉状態にある）ときには、制御圧室１５と収容室５６とは排出通路５８を介して連通し、排出通路５８の開度は最大となっている。

一方、第２弁体６３が着座位置から離間している（第２制御弁６０が開状態にある）ときには、制御圧室１５と収容室５６とは排出通路５８を介して連通し、排出通路５８の開度は最大より小さくなっている。そして、吐出室圧Ｐｄが大きくなればなるほど、第２弁体６３によって排出通路５８の開度は小さくなる。上記構成の第２制御弁６０は、第２弁体６３による第２弁孔６１の弁開度に応じて排出通路５８の開度を調整する構成とされている。

次に、第３制御弁７０について説明する。リヤハウジング１３には、前記吐出室１３ｂに連通する連通室７１が区画されており、該連通室７１は開状態とされた第１制御弁４０の第１弁孔４９に連通されている。前記連通室７１内には、弁座形成体７２が収容配置されている。弁座形成体７２には第３弁孔７４が形成されており、弁座形成体７２にて第３弁孔７４の周囲には突部７９が形成されている。そして、突部７９の端面によって第３弁座７５が形成されている。

また、連通室７１内には、前記第３弁孔７４を開閉する第３弁体７６が移動自在に収容されている。さらに、連通室７１内には第３ばね７７が収容されており、この第３ばね７７は第３弁体７６を第３弁座７５に接する着座位置（第３制御弁７０が閉状態）に向けて第３弁体７６を付勢する。すなわち、第３ばね７７は、第３弁体７６を第３弁孔７４を閉じる方向へ付勢する。前記第３弁体７６はその第３弁孔７４に臨む面が、該第３弁体７６が第３弁孔７４を閉じているときには吐出室１３ｂの吐出室圧Ｐｄを受ける構成とされている。また、第３弁体７６はその第１連通路５０に臨む面が、該第３弁体７６が第３弁孔７４を閉じているときには制御圧室１５内の圧力（制御圧室圧Ｐｃ）を受ける構成とされている。

そして、第３制御弁７０において、第３弁体７６による第３弁孔７４の開閉は、吐出室圧Ｐｄと制御圧室圧Ｐｃの差圧及び第３ばね７７のばね力に基づいて行われる。すなわち、圧縮機１０停止時のように、吐出室圧Ｐｄと制御圧室圧Ｐｃの差圧が零のときには、第３弁体７６は第３弁座７５に着座しており、圧縮機１０始動後に差圧が生じて吐出室圧Ｐｄが制御圧室圧Ｐｃより大きくなると第３弁体７６は第３弁座７５から離間する。このように構成された第３制御弁７０では、第３弁体７６が着座位置から離間しているとき（第３制御弁７０が開状態にあるとき）には、吐出室１３ｂと第１制御弁４０は、連通室７１及び第１連通路５０を介して連通している。

第３制御弁７０が開状態にあり、第１制御弁４０が開状態にあるときには、吐出室１３ｂと制御圧室１５とが第３弁孔７４、連通室７１、第１連通路５０、第１弁孔４９、及び第２連通路５７を介して連通している。第３弁孔７４、連通室７１、第１連通路５０、第１弁孔４９、及び第２連通路５７は、吐出室１３ｂから制御圧室１５へ冷媒を供給するための供給通路を構成している。そして、第１制御弁４０は、第１弁体４７によって第１弁孔４９を開閉することで供給通路の開度を調整する。また、第３制御弁７０は、第３弁体７６によって第３弁孔７４を開閉することで供給通路における第１制御弁４０の上流側を開閉する。

次に、第４制御弁８０について説明する。リヤハウジング１３には前記吐出室１３ｂに連通する連通室８１が区画されており、該連通室８１は前記吐出口３２に連通している。また、連通室８１の底側（吐出室１３ｂ側）たる底面８１ａには、連通室８１を前記吐出室１３ｂと連通する第４弁孔８２が形成されている。前記底面８１ａにて第４弁孔８２の周囲には突部８８が突設されており、該突部８８の端面に第４弁座８６が形成されている。また、連通室８１内には、前記第４弁孔８２を開閉する第４弁体８３が移動自在に収容されている。

前記第４弁体８３はその第４弁孔８２に臨む面が、該第４弁体８３が第４弁孔８２を閉じているときには吐出室１３ｂの吐出室圧Ｐｄを受ける構成となっている。また、連通室８１内には第４ばね８４が収容されており、この第４ばね８４は第４弁体８３が第４弁座８６に接する着座位置（第４制御弁８０が閉状態）に向けて第４弁体８３を付勢している。すなわち、第４ばね８４は、第４弁体８３を第４弁孔８２を閉じる方向へ付勢する。

そして、第４制御弁８０において、第４弁体８３による第４弁孔８２の開閉は、吐出室圧Ｐｄと第４ばね８４のばね力に基づいて行われる。すなわち、圧縮機１０の停止時には、第４弁体８３は第４弁座８６に着座しており、圧縮機１０始動後に吐出室圧Ｐｄが大きくなると第４弁体８３は第４弁座８６から離間する。このように構成された第４制御弁８０は、第４弁体８３が着座位置から離間しているとき（第４制御弁８０が開状態にあるとき）には、連通室８１及び吐出口３２を介して外部冷媒回路３３に連通する。第４弁孔８２、連通室８１、及び吐出口３２は、吐出室１３ｂから外部冷媒回路３３へ冷媒ガスを吐出するためのガス通路を構成しており、圧縮機１０はガス通路上に設けられている。そして、第４制御弁８０は、第４弁体８３によって第４弁孔８２を開閉することでガス通路の開度を調整する。

ここで、前記第３制御弁７０及び第４制御弁８０について詳細に説明する。第３制御弁７０は、吐出室１３ｂに連通された連通室７１内に設けられており、第４制御弁８０は、吐出室１３ｂに連通された連通室８１内に設けられている。このため、第３制御弁７０の第３弁孔７４及び第４制御弁８０の第４弁孔８２には同圧の吐出室圧Ｐｄが導入される構成となっている。

ここで、第３制御弁７０において前記第３弁孔７４の通路断面積をＳ１とし、第４制御弁８０において第４弁孔８２の通路断面積をＳ２とした場合、第３弁孔７４の通路断面積Ｓ１は第４弁孔８２の通路断面積Ｓ２よりも小さくなっている。すなわち、第３制御弁７０の第３弁体７６が吐出室１３ｂから吐出室圧Ｐｄを受ける受圧面積は、第４制御弁８０の第４弁体８３が吐出室１３ｂから吐出室圧Ｐｄを受ける受圧面積より小さくなっている。このため、吐出室１３ｂへ吐出された冷媒ガスの吐出室圧Ｐｄは、第３弁体７６よりも第４弁体８３に大きく作用するようになっている。また、第３制御弁７０における第３ばね７７のばね力をＦ１とし、第４制御弁８０における第４ばね８４のばね力をＦ２とする。

このとき、第３制御弁７０を閉状態から開状態へ移行させる開弁圧力Ｐ１は、第３弁孔７４の通路断面積Ｓ１と第３ばね７７のばね力Ｆ１に基づいて設定される。また、第４制御弁８０を閉状態から開状態へ移行させる開弁圧力Ｐ２は、第４弁孔８２の通路断面積Ｓ２と第４ばね８４のばね力Ｆ２に基づいて設定される。そして、本実施形態においては、第３制御弁７０の開弁圧力Ｐ１が、第４制御弁８０の開弁圧力Ｐ２よりも大きくなるように、前記通路断面積Ｓ１，Ｓ２及びばね力Ｆ１，Ｆ２が設定されている。

上記のように開弁圧力Ｐ１，Ｐ２が設定されていることから、吐出室１３ｂに冷媒ガスが吐出された状態において、第４制御弁８０は第３制御弁７０よりも先に閉状態から開状態へ移行することとなる。すなわち、第３制御弁７０が閉状態から開状態へ移行する前に、第４制御弁８０が閉状態から開状態へ移行するようになっている。なお、第４制御弁８０の開弁圧力Ｐ２は、車両エンジンＥが始動して圧縮機１０が運転状態となり、制御圧室１５の圧力が上昇し、吐出室１３ｂから外部冷媒回路３３へ冷媒ガスが導入されるときの吐出室圧Ｐｄと同じとなっている。

また、開状態の第３制御弁７０を閉状態へ移行させる圧力を第３制御弁７０の閉弁圧力とし、開状態の第４制御弁８０を閉状態へ移行させる圧力を第４制御弁８０の閉弁圧力とする。第３制御弁７０の閉弁圧力は、圧縮機１０停止時における吐出室圧Ｐｄと制御圧室圧Ｐｃの差圧よりも小さい圧力となるように設定されている。

以下、本実施形態に係る圧縮機１０の動作について説明する。
さて、車両エンジンＥの始動まで該車両エンジンＥが長時間にわたって停止している場合には、圧縮機１０内の冷媒圧力が均一になり、制御圧室圧Ｐｃと吸入室圧Ｐｓの差圧が零になる。この差圧が零のときには、第２制御弁６０における第２弁体６３が第２ばね６２のばね力によって第２弁孔６１を閉じる位置に保持されている。

また、可変容量型圧縮機１０内の冷媒圧力が均一であるため、制御圧室１５内の圧力と吐出室１３ｂ内の圧力との差圧が零になる。この差圧が零のときには、第３制御弁７０における第３弁体７６が第３ばね７７のばね力によって第３弁孔７４を閉じる位置に保持されている。

図２は、車両エンジンＥが始動して圧縮機１０が運転状態にあり、かつソレノイド５１に対する電流供給制御としてデューティ比を零とした状態を表している。エンジン始動後の所定時間の間、第１制御弁４０の第１弁孔４９の弁開度は最大であるが、第３制御弁７０は閉状態のままである。すなわち、供給通路は全閉とされる。このため、圧縮機１０が運転状態にあっても、吐出室１３ｂの冷媒ガスが供給通路を介して制御圧室１５へ供給されることがない。したがって、第２制御弁６０にて第２弁体６３には吐出室圧Ｐｄが作用せず第２弁孔６１は閉じられた状態が保持される。

このため、排出通路５８が第２弁体６３によって閉じられることなく開度は最大となる。したがって、車両エンジンＥ停止が長期にわたった場合には、制御圧室１５内に液冷媒が溜まるが、車両エンジンＥ始動直後、制御圧室１５内の液冷媒は、排出通路５８及び第４連通路７８を経由して吸入圧領域である吸入室１３ａ及び収容室５６へ速やかに流出（排出）される。そして、吐出室１３ｂから制御圧室１５への冷媒流入がなく、制御圧室圧Ｐｃと吸入室圧Ｐｓとの差圧が最も小さくなる。このため、制御圧室圧Ｐｃは速やかに低下し、斜板２２の傾角が最大となり、吐出容量が最大となる。

冷媒ガスの流量が徐々に多くなっていくと、吐出室１３ｂへ吐出される冷媒ガスの流量が多くなり、吐出室圧Ｐｄが上昇する。そして、吐出室圧Ｐｄが、冷媒ガスが外部冷媒回路３３へ導入される圧力まで上昇すると、吐出室圧Ｐｄは第４制御弁８０の開弁圧力Ｐ２まで上昇したこととなり、図３に示すように、第４弁体８３は第４ばね８４のばね力に抗して開弁方向へ移行し、第４制御弁８０が閉状態から開状態へ移行する。その結果として、吐出室１３ｂから外部冷媒回路３３へ冷媒ガスが導入される。また、第４制御弁８０が開状態となることで、液冷媒が外部冷媒回路３３へ速やかに排出される。

第４制御弁８０が閉状態から開状態へ移行した後に吐出室圧Ｐｄが第３制御弁７０の開弁圧力Ｐ１まで上昇すると、図４に示すように、第３制御弁７０は閉状態から開状態へ移行する。第３制御弁７０が開状態となると、制御コンピュータＣは第１制御弁４０に対してデューティ比１００％の通電を行う。すると、第１制御弁４０にて第１弁体４７が第１弁孔４９を閉じる位置に配置され、第１制御弁４０は開状態から閉状態へ移行される。すなわち、第１制御弁４０によって供給通路が全閉される。

第１制御弁４０によって供給通路が閉じられるため、吐出室１３ｂの冷媒ガスが制御圧室１５へ流入することはなく、第２制御弁６０にて第２弁体６３には吐出室圧Ｐｄが作用せず第２弁孔６１は閉じられた状態が保持される。したがって、排出通路５８はその開度が最大のままとなり、液冷媒は、排出通路５８及び第４連通路７８を経由して吸入室１３ａ及び収容室５６へ速やかに流出（排出）される。

その後、制御コンピュータＣは通電制御（デューティ比制御）を行い、感圧手段４５は、第１弁座４８から離間する方向へ第１弁体４７を遠ざける。その結果、第１制御弁４０の弁開度が調整され、供給通路の開度が調整される。また、制御圧室圧Ｐｃは、第２制御弁６０の第２弁体６３に作用し、第２弁体６３によって排出通路５８の開度が調整される。その結果、供給通路を介した制御圧室１５への冷媒ガス供給量と排出通路５８を介した制御圧室１５からの冷媒ガス排出量とのバランスが制御されて制御圧室１５の圧力が決定される（制御圧室１５が調圧される）。制御圧室１５の圧力が変更されると、ピストン２４を介した制御圧室１５内とシリンダボア１１ａ内との差圧が変更され、斜板２２の傾斜角度が変化する。この結果、ピストン２４のストローク（圧縮機１０の吐出容量）が調整される。

上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）供給通路にて第１制御弁４０よりも上流側に第３制御弁７０を設け、外部冷媒回路３３に向かう冷媒ガスのガス通路上に第４制御弁８０を設けた。そして、車両エンジンＥ始動直後の第１制御弁４０への通電が行われない第１制御弁４０の開状態では、第４制御弁８０が閉状態から開状態へ移行し、吐出室１３ｂから外部冷媒回路３３へ冷媒ガスが導入された後に第３制御弁７０が閉状態から開状態へ移行する構成とした。このため、車両エンジンＥ始動直後にて圧縮機１０への通電が行われず、第１制御弁４０が開状態であっても、吐出室圧Ｐｄが上昇するまでは、第３制御弁７０によって供給通路を閉状態とすることができ、第２制御弁６０に吐出室圧Ｐｄが作用することを防止することができる。したがって、車両エンジンＥ始動直後であっても、排出通路５８を開状態として外部冷媒回路３３へ液冷媒を速やかに排出することができる。また、第４制御弁８０が第３制御弁７０より先に開状態となることで、圧縮機１０内の液冷媒を外部冷媒回路３３へ速やかに排出することができる。

（２）第３制御弁７０が閉状態から開状態へ移行した後は、制御コンピュータＣによって第１制御弁４０には通電が行われるため、第１制御弁４０を閉状態として供給通路を閉状態とすることができる。したがって、車両エンジンＥ始動直後から制御圧室１５の液冷媒が排出されるまでは供給通路を閉状態として排出通路５８を開状態とすることができ、液冷媒を速やかに排出することができる。

（３）第３制御弁７０の開弁圧力Ｐ１を、第４制御弁８０の開弁圧力Ｐ２より大きく設定して、第４制御弁８０が閉状態から開状態へ移行した後に第３制御弁７０が閉状態から開状態へ移行する構成とした。したがって、吐出室圧Ｐｄが大きくなっていく過程で第３制御弁７０を開状態へ移行させるタイミングと、第４制御弁８０を開状態へ移行させるタイミングとをずらすことができる。その結果として、吐出室圧Ｐｄが大きくなり、外部冷媒回路３３へ冷媒ガスが導入されるタイミングで第４制御弁８０を開状態へと移行させた後に、第３制御弁７０を開状態へ移行させることが確実に行われる。

（４）第３制御弁７０において、閉状態の第３弁体７６に対する吐出室圧Ｐｄの受圧面積を第３弁孔７４の通路断面積Ｓ１とし、第４制御弁８０において、閉状態の第４弁体８３に対する吐出室圧Ｐｄの受圧面積を第４弁孔８２の通路断面積Ｓ２とした。そして、第３弁孔７４の通路断面積Ｓ１を第４弁孔８２の通路断面積Ｓ２より小さくした。このため、第３弁体７６が開状態へ移行するタイミングと、第４弁体８３が開状態へ移行するタイミングとにずれを生じさせる設定を容易に行うことができる。

（５）第３制御弁７０において、閉状態の第３弁体７６に対する吐出室圧Ｐｄの受圧面積を第３弁孔７４の通路断面積Ｓ１とした。そして、第３弁体７６が閉状態から開状態へ移行した後には、第３弁体７６に対する吐出室圧Ｐｄの受圧面を第３弁体７６の第３弁孔７４側全面とすることができる。したがって、第３弁体７６が開状態へ移行した後は、閉状態に比して吐出室圧Ｐｄの受圧面積を広くして第３弁体７６を閉状態へ移行させにくくして、第３弁体７６によって第３弁孔７４を閉じにくくすることができる。その結果として、第３制御弁７０が開状態へ移行した後は、供給通路を用いた容量制御を行い続けることが可能となる。

（６）第３制御弁７０において、弁座形成体７２に突部７９を形成し、該突部７９の端面に第３弁座７５を形成した。このため、突部７９を形成せず、第３弁座７５を弁座形成体７２の連通室７１内に臨む面とした場合に比して、第３弁座７５の受圧面積を小さくすることができる。したがって、第３制御弁７０を閉状態から開状態へ移行させる際の制御圧室圧Ｐｃの影響を小さくして、吐出室圧Ｐｄによって第３制御弁７０を確実に閉状態から開状態へ移行させることができる。

（７）開弁圧力Ｐ１，Ｐ２は、通路断面積Ｓ１，Ｓ２及びばね力Ｆ１，Ｆ２の２種類の設定要因から設定される。このため、両設定要因を用いることにより開弁圧力Ｐ１，Ｐ２を正確に設定することができる。したがって、第３制御弁７０が閉状態から開状態へ移行するタイミングと、第４制御弁８０が閉状態から開状態へ移行するタイミングを正確にずらすことができる。

なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 吸入逆止弁６６は削除してもよい。
○ 第３制御弁７０において、弁座形成体７２の突部７９を削除して第３弁孔７４の周囲を第３弁座７５とするとともに、第３弁体７６の弁座形成体７２側の面に第３弁座７５に当接可能な突部を形成してもよい。また、第４制御弁８０において、底面８１ａの突部８８を削除して第４弁孔８２の周囲を第４弁座８６とするとともに、第４弁体８３の底面８１ａ側の面に第４弁座８６に当接可能な突部を形成してもよい。

○ 第３制御弁７０の第３弁孔７４の通路断面積Ｓ１と第４制御弁８０の第４弁孔８２の通路断面積Ｓ２を同一とし、第３ばね７７のばね力と第４ばね８４のばね力を調整して、第４制御弁８０が閉状態から開状態へ移行した後に第３制御弁７０が閉状態から開状態へ移行する構成としてもよい。

○ 逆に、第３ばね７７のばね力と第４ばね８４のばね力を同一とし、第３制御弁７０の第３弁孔７４の通路断面積Ｓ１と第４制御弁８０の第４弁孔８２の通路断面積Ｓ２を調整して第４制御弁８０が閉状態から開状態へ移行した後に第３制御弁７０が閉状態から開状態へ移行する構成としてもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（１）請求項１〜請求項４のうちいずれか一項に記載の容量制御機構を備えた可変容量型圧縮機。

可変容量型圧縮機及び容量制御機構を示す縦断面図。 エンジン始動直後の容量制御機構を示す模式断面図。 第４制御弁が開状態へ移行した状態を示す模式断面図。 第１制御弁が閉状態へ移行し、第３制御弁が開状態へ移行した状態を示す模式断面図。

符号の説明

Ｆ１，Ｆ２…ばね力、Ｐ１，Ｐ２…開弁圧力、Ｓ１，Ｓ２…通路断面積、Ｅ…外部駆動源としての車両エンジン、１０…可変容量型圧縮機、１３ａ…吸入圧領域としての吸入室、１３ｂ…吐出圧領域としての吐出室、１５…制御圧室、１８…回転軸、３２…通路を構成する吐出口、３３…外部冷媒回路、４０…容量制御機構を構成する第１制御弁、４９…供給通路を構成する第１弁孔、５０…供給通路を構成する第１連通路、５６…吸入圧領域としての収容室、５７…供給通路を構成する第２連通路、５８…排出通路、６０…容量制御機構を構成する第２制御弁、７０…容量制御機構を構成する第３制御弁、７１…供給通路を構成する連通室、７４…供給通路を構成する第３弁孔、７６…第３弁体、７７…第３ばね、８０…容量制御機構を構成する第４制御弁、８１…通路を構成する連通室、８２…通路を構成する第４弁孔、８３…第４弁体、８４…第４ばね。

Claims (4)

1. 外部冷媒回路とで冷媒循環回路を構成し、外部駆動源によって回転軸が回転駆動されることで冷媒ガスの圧縮を行い、供給通路を介して吐出圧領域の冷媒ガスを制御圧室に供給するとともに、排出通路を介して前記制御圧室の冷媒ガスを吸入圧領域に排出して前記制御圧室内の調圧を行い、前記制御圧室内の調圧によって吐出容量を制御する可変容量型圧縮機における容量制御機構において、
   前記供給通路の開度を調整する電磁弁式の第１制御弁と、
   前記吐出圧領域の圧力に基づいて排出通路の開度を調整する第２制御弁と、
   前記供給通路にて前記第１制御弁よりも上流側に設けられ、前記吐出圧領域の圧力と前記制御圧室内の圧力の差圧に基づいて前記供給通路を開閉する第３制御弁と、
   前記吐出圧領域から外部冷媒回路に向かう冷媒ガスの通路上に設けられて吐出圧領域の圧力に基づいて前記通路を開閉する第４制御弁とを備え、
   前記外部駆動源の始動直後から前記第１制御弁に通電が行われるまでの第１制御弁が開状態にあるとき、第４制御弁が閉状態から開状態へ移行した後に、前記第３制御弁が閉状態から開状態へ移行する構成とした可変容量型圧縮機の容量制御機構。
2. 前記第３制御弁を閉状態から開状態へ移行させる開弁圧力は、前記第４制御弁を閉状態から開状態へ移行させる開弁圧力より大きく設定されている請求項１に記載の可変容量型圧縮機の容量制御機構。
3. 前記第３制御弁は、前記供給通路の一部を構成する第３弁孔と、該第３弁孔を開閉する第３弁体と、前記第３弁孔を閉じる方向へ前記第３弁体を付勢する第３ばねとを備え、前記第３弁体は第３弁孔を閉じているときには該第３弁孔を介して前記吐出圧領域の圧力を受ける構成であり、
   前記第４制御弁は、前記通路の一部を構成する第４弁孔と、該第４弁孔を開閉する第４弁体と、前記第４弁孔を閉じる方向へ前記第４弁体を付勢する第４ばねとを備え、前記第４弁体は第４弁孔を閉じているときには該第４弁孔を介して前記吐出圧領域の圧力を受ける構成であり、
   前記第３弁孔の通路断面積及び第３ばねのばね力のうち少なくとも一方から第３制御弁の開弁圧力が設定され、前記第４弁孔の通路断面積及び第４ばねのばね力のうち少なくとも一方から第４制御弁の開弁圧力が設定されている請求項２に記載の可変容量型圧縮機の容量制御機構。
4. 前記第３弁孔の通路断面積は、第４弁孔の通路断面積より小さく設定されている請求項３に記載の可変容量型圧縮機の容量制御機構。

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