JP2007315187A - 可変容量圧縮機 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】容量制御弁は、冷媒循環回路の2圧力監視点間の差圧が印加する付勢力に応じて変位する感圧部材204と、前記付勢力に対向する方向の電磁力を感圧部材に印加するソレノイド250とを有する第1部材260と、給気通路122を開閉する弁体206aを有する第2部材206と、第2部材206を弁体206aの閉弁方向へ付勢する付勢手段207とを備え、前記差圧が印加する付勢力よりソレノイド250の電磁力が小さい場合には、前記差圧をソレノイド250の通電量に応じた所定値に自律制御する弁機構を形成し、前記差圧が印加する付勢力よりソレノイド250の電磁力が大きい場合には、クランク室105を吸入室119に連通させる第2放圧通路が形成される。
【選択図】図2
Description
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、クランク室の冷媒排出性能が従来に比べて向上した可変容量圧縮機を提供することを目的とする。
本発明に係る可変容量圧縮機においては、弁体が給気通路を閉じると共に第1部材の連結部が第2部材の連結部から離間してクランク室を吸入室に連通させる第2放圧通路が形成されるので、吐出室からクランク室への冷媒の供給が停止すると共にクランク室内の冷媒は第1放圧通路と第2放圧通路とを介して吸入室へ排出される。この結果、クランク室の冷媒排出性能が従来に比べて向上する。ソレノイドの電磁力を感圧部材に作用させたので、給気通路の閉鎖と第2放圧通路の形成とを連動させることができる。第2放圧通路は、圧縮機が最大吐出容量で動作すべき時のみに形成されるので、圧縮機の容量制御動作に支障を来さない。
容量制御弁内部に第2放圧通路が形成されるので、圧縮機本体に新たな放圧通路を形成する必要がなく、圧縮機の構造が簡素化される。
上記構成により、冷媒排出性能が大幅に向上する。
上記構成により、第1部材の連結部が第2部材の連結部から離間した時に、両者間の隙間が微小でも第2部材の貫通孔と同等の流路断面積を確保できる。
漏斗状凹部と円錐台状凸部とが嵌合することにより、第1部材の連結部と第2部材の連結部とが確実に当接する。
本発明の好ましい態様においては、冷媒循環回路の2圧力監視点の一方は吐出室であり、他方は吐出よりも下流の高圧力領域である。
本発明の好ましい態様においては、冷媒循環回路の2圧力監視点の一方は吸入圧領域であり、他方は吐出圧領域である。
上記何れの2圧力監視点間にも、差圧が形成される。
本発明の好ましい態様においては、冷媒循環回路の2圧力監視点間に、差圧により動作する開閉弁が配設されている。
冷媒循環回路の2圧力監視点間に絞り要素が配設されることにより、差圧が顕在化し制御精度が向上する。
冷媒循環回路の2圧力監視点が共に圧縮機内部にあれば、容量制御弁への圧力導入路の形成が容易になる。
ソレノイドを消磁した時に給気通路を強制開放できるので、可変容量圧縮機はクラッチレス圧縮機として好適なものになる。
弁体が不必要に移動するのを防止することができる。
駆動軸106の一端はフロントハウジング102のボス部102aを貫通してハウジング外まで延在しており、図示しない動力伝達装置を介して図示しない車両エンジンに作動係合している。駆動軸106とボス部102aとの間に軸封装置111が配設されている。
フロントハウジング102に圧入固定されたラジアルベアリング112が駆動軸106の一端部を回転可能に支持している。シリンダブロック101に圧入固定されたラジアルベアリング113が駆動軸106の他端部を回転可能に支持している。駆動軸106は、ロータ108とフロントハウジング102との間に配設されたスラストベアリング114と、駆動軸106の他端に隣接して配設された支持部材115とにより挟持されている。駆動軸106の他端と支持部材115との間の軸方向隙間は、調整部材116により所定値に管理されている。
シリンダボア101a内に、ピストン117が配設され、ピストン117の一端部の窪み117a内に収容された一対のシュー118が斜板107の外周部を相対摺動可能に挟持している。駆動軸106の回転は、斜板107とシュー118とを介してピストン117の往復動に変換される。
リアハウジング104には、吸入室119と吐出室120とが形成されている。吸入室119はバルブプレート103に形成された連通孔103aと図示しない吸入弁とを介してシリンダボア101aに連通し、吐出室120は図示しない吐出弁とバルブプレート103に形成された連通孔103bとを介してシリンダボア101aに連通している。吸入室119は吸入ポート104aを介して空調装置の蒸発器に接続し、吐出室120は吐出ポート104bを介して空調装置の凝縮器に接続している。吸入室119と吸入ポート104aとの間には縮径部104cが形成されている。
フロントハウジング102、シリンダブロック101、バルブプレート103、リアハウジング104は図示しないガスケットを介して隣接し、通しボルト121を用いて一体に組付けられている。
リアハウジング104に容量制御弁200が取り付けられている。容量制御弁200は吐出室120とクランク室105との間の連通路122の開度を調整し、クランク室105への吐出ガスの導入量を制御する。
クランク室105内の冷媒は、ラジアルベアリング113のシェル開口と駆動軸106との間の隙間、支持部材115の隙間、調整部材116の隙間、シリンダブロック101に形成された空間123、固定オリフィス124が形成する第1放圧通路を介して吸入室119へ流入する。
容量制御弁200は、第2圧力室203の圧力P2と第1圧力室202の圧力P1との差圧が印加する付勢力に応じて変位するベローズ204と、前記付勢力に対向する方向の電磁力をベローズ204に印加するソレノイド250とを有する第1部材260を備えている。
容量制御弁200は、ボデー201に摺動可能に支持され、吐出室120とクランク室105との連通路122に配設された弁孔205を開閉する弁体206aを有する第2部材206を備えている。弁体206aはバネ207により閉弁方向へ付勢されている。
ベローズ204は、連結部204aとベローズ本体204bと固定部材204cとを有している。連結部204aとベローズ本体204bとは第1圧力室202内に配設されている。ベローズ本体204bの内部空間は第2圧力室203に連通している。従ってベローズ本体204bは第1圧力室202の圧力P1を外圧として受圧し、第2圧力室203の圧力P2を内圧として受圧する。連結部204aは円錐台形状の当接部を有している。
ソレノイド250は、一端がベローズ204の連結部204aに圧入固定され、他端が可動鉄心251に圧入固定されたソレノイドロッド252と、所定隙間を隔てて可動鉄心251に対峙する固定鉄心253と、可動鉄心251と固定鉄心253の間に配設され連結部204a、ソレノイドロッド252、可動鉄心251の結合体を弁体206aの開弁方向へ付勢するバネ254と、可動鉄心251と固定鉄心253とを収容し、ソレノイドケース255に固定された筒状部材256と、筒状部材256を取り囲むように配設されソレノイドケース255に収容された電磁コイル257とを有している。バネ254の付勢力はバネ207の付勢力よりも大きな値に設定されている。
第2部材206は、第1部材260の連結部204aに当接可能な連結部206bを一端に有し、弁体206aを他端に有している。連結部206bは漏斗形状の当接部を有している。弁体206aが配設された弁室209は、連通穴208aを介してクランク室105と連通し、弁孔205と連通孔201aとを介して吐出室120と連通している。従って、連通孔208a、弁室209、弁孔205、連通孔201aは、吐出室120とクランク室105との間の連通路122の一部を形成している。
第2部材206には、一端から他端まで貫通する貫通穴206cが形成されている。弁室209と連結部206bの内部空間211とが貫通孔206cを介して連通している。従って、第1部材260の連結部204aが第2部材206の連結部206bから離間すると、連結部206bと連結部204aとの間の隙間212、連結部206bの内部空間211、貫通孔206cを介して第1圧力室202と弁室209とが連通し、クランク室105と吸入室119とを連通させる第2の放圧通路が形成される。第2の放圧通路の最小流路断面積は、第1の放圧通路の最小流路断面積を規定する固定オリフィス124の流路断面積よりも大きな値に設定されている。第1部材260の連結部204aが第2部材206の連結部206bに当接して両者が連結すると、第1圧力室202と弁室209との間の連通が遮断され、第2の放圧通路が遮断される。隙間212の流路断面積を十分大きくとるために、第1部材260の連結部204aと第2部材106の連結部206bの当接部径は十分大きな値に設定されており、少なくとも貫通孔206cの径よりも大きな値に設定されている。
冷媒循環量が増加すると、縮径部104cで圧力損失が生じ、吸入ポート104aの圧力と吸入室119の圧力との差圧△Psが増加する。冷媒循環量が減少すると差圧△Psが減少する。
連結部204aと連結部206bとが当接して連結された状態での容量制御弁200の動作特性を図3の式(1)に示す。ソレノイドの制御電流Iを変化させることにより差圧△Psを可変制御できる。ベローズ204の有効面積Sbに対して弁孔面積Svを十分小さく設定しているので、クランク室圧力Pcと吸入室圧力Psの差圧(Pc−Ps)が制御特性に与える影響は小さい。
ソレノイドの制御電流Iを所定値に維持すると、以下に説明するように、差圧△Psが所定値に自律制御される。
差圧△Psが式(1)で規定された所定値より小さいと、第1部材260のベローズ204が収縮して連結部204aが図2中下方へ移動し、同時にバネ207の付勢力を受けた第2部材206が図2中下方へ移動し、図2(a)、(b)に示すように、弁体206aが弁座201dに当接して弁孔205を閉じ、第2部材206の下方への移動が規制される。第1部材260の連結部204aが第2部材206の連結部206bから離間して、両者間に隙間212が形成される。この結果、クランク室105と吸入室119との間に、連通路122のクランク室105と連通孔208aとの間で延在する部分、連通孔208a、弁室209、貫通孔206c、内部空間211、隙間212、第1圧力室202、連通孔201b、連通路210を経由する第2の放圧通路が形成される。
弁孔205が閉鎖されたので、吐出室120の冷媒はクランク室105に導入されず、ピストン117が吸入冷媒を圧縮する際に発生するブローバイガスは第1の放圧通路と第2の放圧通路とを通って、クランク室105から吸入室119へ排出される。第1の放圧通路の最小流路断面積を規定する固定オリフィス124は、ブローバイガスを吸入室119へ排出するのに必要な流路断面積を有しており、第2の放圧通路は固定オリフィス124よりも大きな最小流路断面積を有しているので、クランク室105内のガスは速やかに吸入室119へ排出される。この結果、クランク室圧力が迅速に低下して吸入室圧力と同等になり、斜板107の傾角が増加して圧縮機の吐出容量は最大になる。
圧縮機が最大吐出容量で運転され、差圧△Psが式(1)で規定された所定値を越えて増加すると、ベローズ204が伸長して図2中上方へ移動し、図2(c)に示すように、連結部204aが連結部206bに当接し、第2の放圧通路が遮断される。連結部204aの円錐台状の当接部が、連結部206bの漏斗状の当接部に嵌合することにより、第1部材260の連結部204aと第2部材206の連結部206bとが確実に当接する。
ベローズ204は第2部材206を上方へ押し上げ、弁体206aが弁座201dから離れて弁孔205を開く。吐出室120とクランク室105とが連通路122を介して連通し、吐出室120の冷媒がクランク室105に導入される。クランク室105と吸入室119との間の連通路は第1の放圧通路のみなので、クランク室105から吸入室119へ流れる冷媒量は固定オリフィス124により制限される。この結果、クランク室圧力が上昇し、クランク室圧力Pcと吸入室圧力Psとの差圧(Pc−Ps)が増加して、斜板107の傾角が減少し、圧縮機の吐出容量が減少する。
吐出容量が減少すると、△Psが減少し、ベローズ204が収縮して弁体206aが弁孔205を閉じる方向へ移動し、クランク室105に導入される吐出室120の冷媒量が減少してクランク室圧Pcが低下し、クランク室圧力Pcと吸入室圧力Psとの差圧(Pc−Ps)が減少して、斜板107の傾角が増加し、圧縮機の吐出容量が増加し、差圧△Psが増加する。
ベローズ204の伸縮が繰り返されて吐出容量が自律的に増減制御され、差圧△Psが所定値に維持される。
容量制御弁200では、ソレノイド250の電磁力をベローズ204に作用させたので、弁体206aが弁孔205を閉じる動作と連動して第2の放圧通路を形成できる利点がある。つまり、弁体206aが弁孔205を閉じて圧縮機が最大容量で動作すべき時にだけ第2放圧通路が形成され、圧縮機の容量制御動作に支障を来さないという利点がある。また、第2の放圧通路を容量制御弁200の内部に形成したので、圧縮機本体に新たな放圧通路を形成する必要がなく、圧縮機の構造が簡素化されるという利点がある。
第1部材260の連結部204aと第2部材106の連結部206bの当接部径は貫通孔206cの径よりも大きな値に設定されているので、連結部204aが連結部206bから離間した時に、両者間の隙間が微小でも貫通孔206cと同等の流路断面積を確保できる。
吸入ポート104aと吸入室119との間に縮径部104cを配設したことにより差圧△Psが顕在化されるので、差圧制御の精度が向上する。
冷媒循環回路の2圧力監視点である吸入ポート104aと吸入室119とは共に可変容量圧縮機100の内部にあるので、容量制御弁200への圧力導入路の形成が容易になる。
バネ254の付勢力はバネ207の付勢力よりも大きな値に設定されているので、ソレノイド250を消磁すると、バネ254の付勢力を受けた第1部材260が図2中上方へ移動し、第1部材260に押されて第2部材206が図2中上方へ移動し、弁体206aが弁座201dから離れて弁孔205が強制開放され、吐出室120とクランク室105とが連通路122を介して連通する。連結部206bがボデー201に当接して第2部材206の移動が規制され、弁孔205の強制開放状態が維持される。従って、容量制御弁200を備える可変容量圧縮機100はクラッチレス圧縮機に好適である。
ソレノイド250が消磁して、バネ254により連通路122が強制開放された時に、連結部206bがボデー201に当接して第2部材206の移動が規制されるので、弁体206aが不必要に移動するのを防止することができる。
図2〜4の構造で、感圧部材としてベローズに代えてダイアフラムを使用しても良い。
第1部材260の連結部204aと第2部材206の連結部206bとが当接した時に第2の放圧通路が完全に遮断されずに当接部からの若干の冷媒漏洩を許容する構造にしても良い。
第1の放圧通路の絞り要素を流量可変の絞り要素として、圧縮機起動時のクランク室105から吸入室119への冷媒の排出を促進させても良い。
第1の放圧通路の絞り要素を第2の放圧通路の内部に設けても良い。より具体的には、第1の放圧通路を廃止し、図1の固定オリフィス124を図2の連結部206bに形成し、連結部204aと連結部206bとが当接した時に最小流路断面積が当該固定オリフィス124の流路断面積なる第1の放圧通路を第2の放圧通路内に形成する。第2の放圧通路が第1の放圧通路をも兼ねることにより、圧縮機の構成が簡素になる。
連結部204a、206bを形成する材料を異種材料とし、或いは連結部204a、206bを高硬度の素材で形成し、或いは連結部204a、206bに表面硬化処理を施して、連結部204a、206bの繰り返し当接による磨耗を抑制しても良い。
冷媒として現状のR134aに代えて、CO2やR152aを使用しても良い。
104a 吸入ポート
104b 吐出ポート
106 駆動軸
107 斜板
117 ピストン
119 吸入室
120 吐出室
122 連通路
200、300、400 容量制御弁
Claims (13)
- ハウジング内に区画形成された吐出室と吸入室とクランク室と複数のシリンダボアと、シリンダボアに配設されたピストンと、クランク室を横断して配設された駆動軸と、傾角可変の斜板を有し駆動軸の回転をピストンの往復運動に変換する変換機構と、吐出室をクランク室に連通させる給気通路と、給気通路に配設された容量制御弁と、クランク室を吸入室に連通させる第1放圧通路と、第1放圧通路に配設された絞りとを備え、容量制御弁の開度を調整して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る冷媒量を制御する可変容量圧縮機であって、容量制御弁は、冷媒循環回路の2圧力監視点間の差圧が印加する付勢力に応じて変位する感圧部材と、前記付勢力に対向する方向の電磁力を感圧部材に印加するソレノイドとを有する第1部材と、給気通路を開閉する弁体を有する第2部材と、第2部材を弁体の閉弁方向へ付勢する付勢手段とを備え、前記差圧が印加する付勢力よりソレノイドの電磁力が小さい場合には、第2部材の連結部が第1部材の連結部に当接して、前記差圧をソレノイドの通電量に応じた所定値に自律制御する弁機構を形成し、前記差圧が印加する付勢力よりソレノイドの電磁力が大きい場合には、感圧部材が変位すると共に第2部材が弁体の閉弁方向へ移動して、弁体が給気通路を閉じ、第1部材の連結部が第2部材の連結部から離間してクランク室を吸入室に連通させる第2放圧通路が形成されることを特徴とする可変容量圧縮機。
- 第2部材は一端に第1部材の連結部との連結部を他端に弁体を有し、第2部材を一端から他端まで貫通する貫通穴が第2部材に形成され、貫通穴の弁体側端部はクランク室と連通し、貫通穴の連結部側端部は、第2部材の連結部が第1部材の連結部から離間することにより吸入室と連通することを特徴とする請求項1に記載の可変容量圧縮機。
- 第2放圧通路の最小流路断面積は、第1放圧通路に配設された絞りの流路断面積よりも大きな値に設定されていることを特徴とする請求項2に記載の可変容量圧縮機。
- 第1部材の連結部と第2部材の連結部との当接部は第2部材の貫通穴よりも大径に形成されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の可変容量圧縮機。
- 第1部材の連結部と第2部材の連結部との当接部は、漏斗状凹部と、当該凹部に嵌合する円錐台状凸部とを有していることを特徴とする請求項1乃至4の何れか1項に記載の可変容量圧縮機。
- 冷媒循環回路の2圧力監視点の一方は吸入室であり、他方は吸入室よりも上流の低圧力領域であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の可変容量圧縮機。
- 冷媒循環回路の2圧力監視点の一方は吐出室であり、他方は吐出よりも下流の高圧力領域であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の可変容量圧縮機。
- 冷媒循環回路の2圧力監視点間に、冷媒循環を制限する縮径部が形成されていることを特徴とする請求項6又は7に記載の可変容量圧縮機。
- 冷媒循環回路の2圧力監視点間に、差圧により動作する開閉弁が配設されていることを特徴とする請求項6又は7に記載の可変容量圧縮機。
- 冷媒循環回路の2圧力監視点の一方は吸入圧領域であり、他方は吐出圧領域であることを特徴とする請求項1乃至5の何れか1項に記載の可変容量圧縮機。
- 冷媒循環回路の2圧力監視点は共に圧縮機内部にあることを特徴とする1乃至10の何れか1項に記載の可変容量圧縮機。
- ソレノイドが消磁した時に、感圧部材を第2部材の弁体の開弁方向へ付勢して給気通路を強制開放するバネを備えることを特徴とする請求項1乃至11の何れか1項に記載の可変容量圧縮機。
- ソレノイドが消磁して、バネにより給気通路が強制開放された時に、第2部材が規制部材に当接して移動を規制されることを特徴とする請求項12に記載の可変容量圧縮機。
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