JP2007138952A - 可変容量圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【課題】 吸入室圧力制御精度を向上させ、かつ強制的に最小容量に維持できるようにした可変容量圧縮機を提供すること。
【解決手段】 可変容量圧縮機において、容量制御弁10は、吸入室65圧力に応答して給気通路を開閉する弁機構と、弁機構の弁体5に電磁力を作用させ、電流を増加させると弁機構の制御吸入室圧力が低下するように構成されたソレノイド12と、ソレノイドを消磁した時、給気通路を開放するための弾性部材2aを有する開放手段とを備えている。弁体の一端側は、吐出室64と連通する弁室6に配設され弁座と対向してクランク室55圧力を受圧する。弁体の他端側は、弁室と画成されかつ吸入室と連通する圧力室11に面している。弁体の他端側の受圧面積は、弁体のー端側が弁座に当接したときにクランク室圧力が作用する部分の面積と同等あるいはそれより僅かに大きく設定されている。
【選択図】 図1
【解決手段】 可変容量圧縮機において、容量制御弁10は、吸入室65圧力に応答して給気通路を開閉する弁機構と、弁機構の弁体5に電磁力を作用させ、電流を増加させると弁機構の制御吸入室圧力が低下するように構成されたソレノイド12と、ソレノイドを消磁した時、給気通路を開放するための弾性部材2aを有する開放手段とを備えている。弁体の一端側は、吐出室64と連通する弁室6に配設され弁座と対向してクランク室55圧力を受圧する。弁体の他端側は、弁室と画成されかつ吸入室と連通する圧力室11に面している。弁体の他端側の受圧面積は、弁体のー端側が弁座に当接したときにクランク室圧力が作用する部分の面積と同等あるいはそれより僅かに大きく設定されている。
【選択図】 図1
Description
本発明は、自動車用空調装置に使用する可変容量圧縮機に関する。
従来、自動車用空調装置の冷媒回路には、可変容量圧縮機が用いられている。この可変容量圧縮機の圧縮する冷却媒体の容量を変化させるように、図4の部分断面図にに示すような容量制御弁機構100が設けられている。
図4を参照すると、リアハウジング53の一端側に設けられた容量制御弁機構100を収容する収容部53aに、容量制御弁機構100が収容されている。容量制御弁機構100は、軸方向に沿って設けられた貫通孔101cを備えたケーシング本体101aと、この一端に装着されたキャップ状の蓋部材101bとよりなる弁ケーシング101を備えている。この弁ケーシング101のケーシング本体101aの一端の窪みと蓋部材101bとによって形成された感圧空間内に、感圧手段としてのベローズ部102が配置されている。ベローズ部102は、ベローズ本体102cの両端に軸部材102dが設けられ、ベローズ本体101cの内部が真空にされ、この内部の軸部材102d間に、内部ばね102aが配置されている。このベローズ部102の配置された空間は、吸入室65に連絡通路67を介して連絡しており、感圧空間内部に配置されたベローズ部102は、吸入室65内の圧力を受けるように構成されている。このベローズ部2の外側一端には、軸部材102の一端に連続して支持部材102bが設けられ、その周囲にばね103が設けられており、ベローズ本体102cを図中下方に押圧するように構成されている。
弁ケーシング101aに設けられた貫通孔101cに挿通可能なように伝達ロッド104が支持され、このベローズ部102の支持部材102bに一端が当接している。この伝達ロッド104の他端側は、ケーシング本体101aの他端側の窪みに連絡しており、ボール弁105が当接して設けられている。
ボール弁105は、ベローズ部102の伸縮に連動して、軸方向に移動し、貫通孔101cの一端に連絡した吐出室64とクランク室55との連通路101dを開閉する。
また、ボール弁105が配設された弁ケーシング本体101aの他端部には、吐出室64と連通孔101eを介して連通した弁室106が形成されている。弁ケーシング本体101aの他端(図では上端)には、ステーター107が設けられており、また、その内部には、ボール弁105の図中上端に、カップ状の収容部108aを一端に備えて当接し、このステーター107に挿通可能に支持されたソレノイドロッド108が設けられている。ソレノイドロッド108が挿通されたステーター107の上部に当接してプランジャー109が設けられ、これらステーター107の上部及びプランジャー109の周囲を覆ってチューブ110が設けられている。チューブ110内で、ステーター107の上部には、プランジャー室111が形成されている。また、このチューブ110の周囲を覆うように、磁界印加手段としてのソレノイド112が配置されている。このソレノイド112は、プランジャー109とステーター107の間隙に電磁力を作用させ、その電磁力をソレノイドロッド108を介してボ−ル弁105に作用させる。
具体的には、冷房の際に、冷房負荷が大きくなると、電磁力が大きくなり、ボール弁105の開度が小さくなるように力が働く。弁開度が小さくなると、クランク室に流入する冷媒量が減少し、クランク室内の圧力が減少して、斜板の傾き(駆動軸に垂直な面に対してなす角度)が大きくなる。一方、冷房負荷が小さい場合には、電磁力が小さくなり、ボール弁105の開度が大きくなるように力が働き、クランク室に流入する冷媒量が増加し、クランク室内の圧力が増加して、斜板の傾きが小さくなる。
このような構成の従来の容量制御弁機構100においては、ボ−ル弁105を閉弁方向に押圧する力Fv及びベローズ部102及び伝達ロッド104に作用し、ボ−ル弁105を開弁方向に押圧する力Fbは、それぞれ以下の数1及び数2のように示される。
上記数4式が容量制御弁機構100の吸入室圧力制御特性となり、図5に示すようにソレノイド112からなる電磁コイルへの通電量(I)を変化させることにより、吸入室圧力が変化する特性となっている。この構造の容量制御弁を採用した可変容量圧縮機は、いわゆる外部制御方式と呼ばれており、外部信号により自在に容量を変化させることが可能となる。
しかしながら、従来の外部制御方式の可変容量圧縮機では、車両の加速状態を検出して強制的に圧縮機を最小容量に維持し、圧縮機の消費動力を低減して車両の加速性能を向上させることが提案されている。
従来の容量制御弁機構では、ソレノイド112への通電をOFFしても、上記数1式からFv=(Pd−Pc)・Sv>0となり、ボール弁105を閉弁させようとする圧力差の力が残っており、例えば、吸入室圧力が制御上限を超えてしまうとベローズが収縮し、上記数2式からFb<0となるため、弁体は閉じてしまい、吐出ガスがクランク室に供給されず、最小容量に維持できないという問題があった。
また、上記数4式に示すように、電磁コイル112ヘー定の電流を通電しても吐出室圧力によって吸入室圧力が変化してしまい、安定な制御が損なわれるという問題があった。
したがって、吐出室圧力の影響を小さくするためには、弁体であるボール弁105のシール面積を小さくする必要があるが、この場合クランク室55に供給する吐出ガス導入量が不足し、容量制御が不安定になる問題があった。
そこで、本発明の技術的課題は、吸入室圧力制御精度を向上させ、かつ強制的に最小容量に維持できるようにした可変容量圧縮機を提供することにある。
本発明によれば、ハウジング内に、吐出室、吸入室、クランク室及びピストンが配設された複数のシリンダボアを区画形成し、ハウジング内に回転可能に支持された駆動軸と、この駆動軸の回転を前記ピストンの往復運動に変換する傾角可変の斜板要素を含む変換機構と、吐出室とクランク室とを連通する給気通路に配置された容量制御弁と、クランク室と吸入室とを連通する抽気通路に配置された絞り要素とを備え、容量制御弁の開度調整によりクランク室圧力を変化させ、ピストンのストロークを調整して吸入室からシリンダボアに吸入された冷媒を圧縮して吐出室に排出する可変容量圧縮機において、容量制御弁は、吸入室圧力に応答して給気通路を開閉する弁機構と、弁機構の弁体に電磁力を作用させ、電流を増加させると弁機構の制御吸入室圧力が低下するように構成されたソレノイドと、ソレノイドを消磁した時、給気通路を開放するための弾性部材を有する開放手段とを含み、弁体は、一端側が吐出室と連通する弁室に配設され弁座と対向してクランク室圧力を受圧し、他端側が弁室と画成されかつ吸入室と連通する圧力室に面して吸入室圧力を受圧するように構成され、弁体の他端側の受圧面積は、弁体のー端側が弁座に当接したときのクランク室圧力が作用する部分の面積と同等あるいはそれより僅かに大きく設定され、ソレノイドを消磁した時、弁体の一端側に作用するクランク室圧力と他端側に作用する吸入室圧力との圧力差が弁体に対し開弁方向に作用することにより、前記開放手段による開放動作を促進することを特徴とする可変容量圧縮機が得られる。
さらに吐出室圧力が僅かに開弁方向に作用することにより、前記開放手段による開放動作を促進するようにしてもよい。
前記開放手段は、ソレノイドを消磁した時、給気通路を強制開放すべく、弁機構の可動系部材全体を連結した状態で押圧するようにしてもよい。
本発明では、吸入室圧力制御精度を向上させ、かつ強制的に最小容量に維持できるようにした可変容量圧縮機を提供することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1は本発明の実施の形態による容量可変制御弁を用いた可変容量圧縮機を示す図である。図1を参照すると、可変容量圧縮機50は、複数のシリンダボア51aを備え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を介して設けられたリアハウジング53とを備えている。シリンダブロック51と、フロントハウジング52とによって規定されるクランク室55内を横断して、駆動軸56が設けられ、その中心部の周囲には、斜板57が配置されている。
斜板57は、駆動軸56に固着されたロータ58と連結部59を介して結合している。
駆動軸56の一端は、フロントハウジング52の外側に突出したボス部52a内を貫通して、外側まで延在しており、ボス部52aの周囲にベアリング60を介して電磁クラッチ70が設けられている。
電磁クラッチ70は、ボス部52aの周囲に設けられたロータ71と、ロータ内に収容された電磁石装置72と、ロータの外側一端面に設けられたクラッチ板73とを備えている。駆動軸56の一端は、ボルト等の固定部材74を介してクラッチ板73と連結している。
駆動軸56とボス部52aとの間には、シール部材52bが挿入され、内部と外部とを遮断している。また、駆動軸56の他端は、シリンダブロック51内にあり、支持部材78によって、他端を支持している。尚、符号75,76,及び77は、ベアリングである。
シリンダボア51a内には、ピストン62が配置され、ピストン62の内側の一端のくぼみ62a内には、斜板57の外周部の周囲が収容され、シュー63を介して、ピストン62と斜面57とが互いに連動する構成となっている。
リアハウジング53は、吸入室65及び吐出室64が区画形成され、吸入室65は、シリンダボア51aとは、弁板装置54に設けられた図示しない吸入弁を介して連絡し、吐出室64は、シリンダボア51aとは、弁板装置54に設けられた吐出弁を介して連絡している。吸入室65は、開口83を介して、駆動軸56の一端に形成された気室84と連絡している。
また、リアハウジング53の後壁の窪み内に容量制御弁機構10が設けられている。
以上までの構成は、容量制御弁機構を除いて、従来技術と同様の構造を備えている。
図2は本発明の第1の実施の形態による可変容量圧縮機の容量制御弁機構を示す図である。図2を参照すると、容量制御弁機構10は、従来技術と同様に可変容量圧縮機のリアハウジング53内の一端にくぼんで形成された制御機構の収容部53aに設けられている。容量制御弁機構10は、弁ケーシング本体1aとこの一端に設けられたキャップ状の蓋部材1bとを備えた弁ケーシング1を備えている。この弁ケーシング1内の一端の感圧空間には、ベローズ部2が配設されている。
ベローズ部2は、ベローズ本体2bと、ベローズ本体2bの両端から内部に突出して先端が離間して設けられた軸部材2dと、軸部材2dの周囲で、ベローズ本体2b内部に配置された内部ばね2aと、ベローズ本体2bの軸部材2dの一端に連続して設けられた支持部材2cとを備え、ベローズ本体2bの内部が真空にされている。また、支持部材2cの周囲には、ベローズ本体2bを軸部材2dを介して図中下方に押圧するように、ばね3が配置されている。
ベローズ部2は、吸入室65の圧力(以下、吸入室圧力と呼ぶ)を受圧する感圧手段として機能する。
ケーシング本体1aには、軸方向に貫通して、貫通孔1cが設けられている。この貫通孔1cには、ベローズ部2の支持部材2cの上端に、一端が当接して弁ケーシング本体1aに挿通可能なように支持された伝達ロッド4を備えている。この伝達ロッド4の他端には、弁体5の一端の大径部5aが当接している。この弁体5は、ベローズ部2の伸縮に応じて吐出室64とクランク室55との連通路66,1d,1e,68を開閉する。この弁体5の周囲には、ケーシング本体1aの上端に接触して設けられ、弁体5の弁軸5bを挿通可能に支持するステーター7が配置され、ケーシング本体1aとステーター7の一端部とによって弁室6を形成している。即ち、この弁体5の一端は、弁室6内に収容されている。
弁室6は、吐出室64,通路68,空間14,及び通路1eを介して連通している。また、ステーター7の他端部には、プランジャー9が設けられ、このプランジャー9をステーター7を含めて覆うように、チューブ8が設けられている。ステーター7とチューブ8とによってプランジャー室11が区画形成されている。このプランジャー室11と、吸入室65とを通路67,孔部1f,感圧空間15を介して連通するように、連通路13が設けられている。
チューブ10の外周部には、プランジャー9とステーター7の間隙に電磁力を作用させ、その電磁力を弁軸5bを介して弁体の大径部5aに作用させる磁界印加手段としてのソレノイド12からなる電磁コイルが配設されている。
ここで、ソレノイド12からなる電磁コイルへの通電量(I)をゼロとした場合、電磁力f(I)=0となり、Fv=(Sv−Sp)・(Pd−Ps)一α・Svとなるが、Pd−Ps>0、α=Pc−Ps>0であること、また、Sv≦Spと設定すれば常時Fv<0が成立する。すなわち、弁軸5bの吸入室圧力受圧面積(Sp)を弁体5のシール面積(Sv)と同等か、または大きく設定することにより、吸入室65内の圧力が制御上限を越えてベローズ部2が収縮しFb<0となっても、電磁コイル12への通電量(I)をゼロにすれば常時Fv<0となり、弁体は圧力差による力で、常時図中上方に押し上げられ、開弁する。これにより常時吐出ガスがクランク室55に導入され、最小容量が維持できる。
上記数9式が第1の実施の形態による容量制御弁機構の吸入圧力制御特性となる。
したがって、弁体の弁軸5bの吸入室圧力受圧面積(Sp)を弁体シール面積(Sv)よりわずかに大きく設定すれば、吐出室内の圧力(以下、吐出室圧力と呼ぶ)の影響の少ない吸入室圧力制御特性が得られる。
尚、上記数9式で、Sv=Spとすれば吐出室圧力の影響を受けない吸入室圧力制御特性が得られ、さらにSv=Srとすればα、つまりクランク室の圧力の影響を受けない下記数10で示されるような吸入室圧力制御特性が得られる。
図3は本発明の第2の実施の形態による可変容量圧縮機の容量制御弁機構を示す断面図である。図3に示される第2の実施の形態による可変容量圧縮機の容量制御弁機構20は、図2で示される第1の実施の形態による可変容量圧縮機の容量制御弁機構に対して、ベローズ2の図中下側で、蓋部材1bの下部にくぼんだカップ部1gにベローズ部2を開弁方向に押し上げるためのばね3´を配置したことのみが異なる。このばね3´は、従来技術と同様に、特にベローズ部2が収縮した時ベローズ2を支持する目的があるが、さらに電磁力f(I)がゼロとなった場合、ベローズ部2の全体を図中上方に押し上げ、弁体5を開弁させる機能がある。
このような本発明の実施の形態による可変容量圧縮機の容量制御弁機構においては、ソレノイドへの通電量をOFFすると、弁体の開閉方向に作用する圧力差により弁体5が常時開弁し、最小容量を維持することができるとともに吸入室圧力の制御精度が向上する。
また、ベローズ部2と弁ケーシング1aの間にばねを介在させた構成でも、ソレノイドへの通電量をOFFすると、弁体が常時開弁し、最小容量を維持することができる。
1 弁ケーシング
1a ケーシング本体
1b 蓋部材
1c 貫通孔
1d,1e,66,68 連通路
1f 孔部
2 ベローズ部
2a 内部ばね
2b ベローズ本体
2c 支持部材
2d 軸部材
3、3´ ばね
4 伝達ロッド
5 弁体
5b 弁軸
6 弁室
7 ステーター
8 チューブ
9 プランジャー
10 容量制御弁機構
11 プランジャー室
12 ソレノイド
13 連通路
14 空間
15 感圧空間
50 可変容量圧縮機
51a シリンダボア
51 シリンダブロック
52 フロントハウジング
52a ボス部
53 リアハウジング
53a 収容部
55 クランク室
56 駆動軸
57 斜板
58 駆動体
59 連結部
60 ベアリング
61 ばね
62 ピストン
62a くぼみ
63 シュー
64 吐出室
65 吸入室
66 連絡通路
67 連絡通路
70 電磁クラッチ
71 ロータ
72 電磁石装置
73 クラッチ板
74 固定部材
75、76、77 ベアリング
81 吸入口
82 吐出口
83 開口
84 気室
100 容量制御弁機構
101a ケーシング本体
101b 蓋部材
101c 貫通孔
101d,101e 連通路
101 弁ケーシング
102 ベローズ部
102a 内部ばね
102b 支持部材
102c ベローズ本体
102d 軸部材
103 ばね
104 伝達ロッド
105 ボール弁
106 弁室
107 ステーター
108a 収容部
108 ソレノイドロッド
109 プランジャー
110 チューブ
111 プランジャー室
112 ソレノイド
1a ケーシング本体
1b 蓋部材
1c 貫通孔
1d,1e,66,68 連通路
1f 孔部
2 ベローズ部
2a 内部ばね
2b ベローズ本体
2c 支持部材
2d 軸部材
3、3´ ばね
4 伝達ロッド
5 弁体
5b 弁軸
6 弁室
7 ステーター
8 チューブ
9 プランジャー
10 容量制御弁機構
11 プランジャー室
12 ソレノイド
13 連通路
14 空間
15 感圧空間
50 可変容量圧縮機
51a シリンダボア
51 シリンダブロック
52 フロントハウジング
52a ボス部
53 リアハウジング
53a 収容部
55 クランク室
56 駆動軸
57 斜板
58 駆動体
59 連結部
60 ベアリング
61 ばね
62 ピストン
62a くぼみ
63 シュー
64 吐出室
65 吸入室
66 連絡通路
67 連絡通路
70 電磁クラッチ
71 ロータ
72 電磁石装置
73 クラッチ板
74 固定部材
75、76、77 ベアリング
81 吸入口
82 吐出口
83 開口
84 気室
100 容量制御弁機構
101a ケーシング本体
101b 蓋部材
101c 貫通孔
101d,101e 連通路
101 弁ケーシング
102 ベローズ部
102a 内部ばね
102b 支持部材
102c ベローズ本体
102d 軸部材
103 ばね
104 伝達ロッド
105 ボール弁
106 弁室
107 ステーター
108a 収容部
108 ソレノイドロッド
109 プランジャー
110 チューブ
111 プランジャー室
112 ソレノイド
Claims (3)
- ハウジング内に、吐出室、吸入室、クランク室及びピストンが配設された複数のシリンダボアを区画形成し、ハウジング内に回転可能に支持された駆動軸と、この駆動軸の回転を前記ピストンの往復運動に変換する傾角可変の斜板要素を含む変換機構と、吐出室とクランク室とを連通する給気通路に配置された容量制御弁と、クランク室と吸入室とを連通する抽気通路に配置された絞り要素とを備え、容量制御弁の開度調整によりクランク室圧力を変化させ、ピストンのストロークを調整して吸入室からシリンダボアに吸入された冷媒を圧縮して吐出室に排出する可変容量圧縮機において、
容量制御弁は、吸入室圧力に応答して給気通路を開閉する弁機構と、弁機構の弁体に電磁力を作用させ、電流を増加させると弁機構の制御吸入室圧力が低下するように構成されたソレノイドと、ソレノイドを消磁した時、給気通路を開放するための弾性部材を有する開放手段とを含み、
弁体は、一端側が吐出室と連通する弁室に配設され弁座と対向してクランク室圧力を受圧し、他端側が弁室と画成されかつ吸入室と連通する圧力室に面して吸入室圧力を受圧するように構成され、
弁体の他端側の受圧面積は、弁体のー端側が弁座に当接したときにクランク室圧力が作用する部分の面積と同等あるいはそれより僅かに大きく設定され、
ソレノイドを消磁した時、弁体の一端側に作用するクランク室圧力と他端側に作用する吸入室圧力との圧力差が弁体に対し開弁方向に作用することにより、前記開放手段による開放動作を促進することを特徴とする可変容量圧縮機。 - 請求項1に記載の可変容量圧縮機において、
さらに吐出室圧力が僅かに開弁方向に作用することにより、前記開放手段による開放動作を促進することを特徴とする可変容量圧縮機。 - 請求項1又は2に記載の可変容量圧縮機おいて、
前記開放手段は、ソレノイドを消磁した時、給気通路を強制開放すべく、弁機構の可動系部材全体を連結した状態で押圧することを特徴とする可変容量圧縮機。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007016390A JP2007138952A (ja) | 2007-01-26 | 2007-01-26 | 可変容量圧縮機 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007016390A JP2007138952A (ja) | 2007-01-26 | 2007-01-26 | 可変容量圧縮機 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19113798A Division JP4111593B2 (ja) | 1998-07-07 | 1998-07-07 | 可変容量圧縮機の容量制御弁機構 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2007138952A true JP2007138952A (ja) | 2007-06-07 |
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ID=38202092
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2007016390A Withdrawn JP2007138952A (ja) | 2007-01-26 | 2007-01-26 | 可変容量圧縮機 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2007138952A (ja) |
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2007
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20070808 |