JP2015137546A - 可変容量型斜板式圧縮機 - Google Patents

可変容量型斜板式圧縮機 Download PDF

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Abstract

【課題】電磁ソレノイドに対する通電が停止されたときに、斜板の傾角を最小傾角に変更し、最小傾角を維持すること。
【解決手段】弁座部材65は、電磁ソレノイド53に対する通電が行われているときに電磁ソレノイド53の励磁により固定鉄心54に吸着されて閉弁する。また、弁座部材65は、電磁ソレノイド53に対する通電が停止し、且つ吸入室15aの圧力が上昇して第1所定値に達したときに、感圧機構60の縮小により、第1弁体68vを弁座65eに着座させ、第1弁体68vにより押圧されることによって開弁する。
【選択図】図6

Description

本発明は、斜板に係留されたピストンが斜板の傾角に応じたストロークで往復動する可変容量型斜板式圧縮機に関する。
この種のものとして、斜板に、斜板の傾角を変更可能な移動体が連結されているものが、例えば特許文献1に開示されている。移動体は、ハウジング内に形成された制御圧室に制御ガスが導入されることに伴い、制御圧室の内部の圧力が変更されることで、回転軸の軸方向に移動可能になっている。そして、この移動体における回転軸の軸方向への移動に伴って、斜板の傾角が変更されるようになっている。
具体的には、制御圧室の圧力が高くなって、制御圧室の圧力が吐出圧領域の圧力に近づくと、移動体が回転軸の軸方向一端側へ移動する。この移動体における回転軸の軸方向一端側への移動に伴って、斜板の傾角が増大する。制御圧室の圧力が低くなって、制御圧室の圧力が吸入圧領域の圧力に近づくと、移動体が回転軸の軸方向他端側へ移動する。この移動体における回転軸の軸方向他端側への移動に伴って、斜板の傾角が減少する。斜板の傾角が減少すると、ピストンのストロークが小さくなって吐出容量が減るとともに、斜板の傾角が増大すると、ピストンのストロークが大きくなって吐出容量が増える。可変容量型斜板式圧縮機は容量制御弁を備えており、この容量制御弁によって制御圧室の圧力の制御が行われる。
特開平1−190972号公報
ところで、このような可変容量型斜板式圧縮機では、車両空調装置のエアコンスイッチがOFFされて容量制御弁の電磁ソレノイドに対する通電が停止されたときに、吸入圧領域の圧力の変動によって、斜板の傾角が最小傾角よりも大きい状態に維持される場合がある。この場合、エアコンスイッチがONされて電磁ソレノイドに対する通電が再び行われたときに、吐出容量の急激な増加により可変容量型斜板式圧縮機に対する負荷が大きくなってしまう。したがって、エアコンスイッチがOFFされて電磁ソレノイドに対する通電が停止されたときには、斜板の傾角が最小傾角に変更されることが望ましい。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、電磁ソレノイドに対する通電が停止されたときに、斜板の傾角を最小傾角に変更し、最小傾角を維持することができる可変容量型斜板式圧縮機を提供することにある。
上記課題を解決する可変容量型斜板式圧縮機は、ハウジング内に収容されるとともに回転軸から駆動力を得て回転し、前記回転軸に対する傾角が変更される斜板と、前記斜板に係留されたピストンと、前記斜板に連結されるとともに前記斜板の傾角を変更可能な移動体と、前記移動体により区画されるとともに制御ガスが導入されて内部の圧力が変更されることで前記移動体を前記回転軸の軸方向に移動させる制御圧室と、前記制御圧室の圧力を制御する容量制御弁と、を備え、前記ピストンが前記斜板の傾角に応じたストロークで往復動する可変容量型斜板式圧縮機であって、前記容量制御弁は、電磁ソレノイドの励磁により、固定鉄心に吸着される可動鉄心が固定された駆動力伝達部材と、前記制御圧室から吸入圧領域に至る排出通路の開度を制御する第1弁体と、前記第1弁体が着座する弁座を有するとともに、前記排出通路において前記第1弁体と並列に配置され、前記排出通路の開度を制御する第2弁体と、前記第1弁体と一体化され、前記吸入圧領域の圧力を感知することによって前記第1弁体の移動方向に伸縮し、前記第1弁体の弁開度を制御する感圧機構と、前記制御圧室と前記第1弁体及び前記第2弁体との間に配置され、前記制御圧室と連通するとともに、前記感圧機構が収容される感圧機構収容室と、前記吸入圧領域と前記第1弁体及び前記第2弁体との間に配置され、前記吸入圧領域と連通する連通室と、を有し、前記第2弁体は、前記電磁ソレノイドに対する通電が行われているときに前記電磁ソレノイドの励磁により前記固定鉄心に吸着されて閉弁するとともに、前記電磁ソレノイドに対する通電が停止し、且つ前記吸入圧領域の圧力が上昇して閾値に達したときに、前記感圧機構の縮小により、前記第1弁体を前記弁座に着座させ、前記第1弁体により押圧されることによって開弁する。
電磁ソレノイドに対する通電が停止されているときに、吸入圧領域の圧力が上昇して閾値に達すると、第1弁体は、吸入圧領域の圧力によって感圧機構が縮小することにより閉弁する。これにより、制御圧室からの制御ガスが、排出通路を介して吸入圧領域に排出されなくなる。ここで、第1弁体は、弁座に着座しながら第2弁体を押圧する。すると、第2弁体が開弁して、感圧機構収容室と連通室とが連通する。これにより、制御圧室からの制御ガスが、感圧機構収容室及び連通室を介して吸入圧領域に排出されるため、制御圧室の圧力を吸入圧領域の圧力とほぼ等しくすることができる。よって、電磁ソレノイドに対する通電が停止されているときに、吸入圧領域の圧力が変動しても、斜板の傾角を最小傾角に変更し、最小傾角を維持することができる。
上記可変容量型斜板式圧縮機において、前記容量制御弁は、前記第1弁体を有する弁部材と、前記弁部材に形成されるとともに前記感圧機構収容室と前記連通室とを連通する連通通路と、前記駆動力伝達部材と前記弁部材との間に設けられるとともに前記連通通路を開閉する第3弁体と、をさらに備え、前記第3弁体は、前記電磁ソレノイドに対する通電が行われているときに前記駆動力伝達部材により前記弁部材に押圧されることで閉弁し、前記電磁ソレノイドに対する通電が停止し、且つ前記吸入圧領域の圧力が上昇して前記閾値に達したときに、前記感圧機構の縮小により、前記弁部材が前記駆動力伝達部材から離間することで開弁することが好ましい。
これによれば、電磁ソレノイドに対する通電が停止されているときに、吸入圧領域の圧力が上昇して閾値に達したときに、第3弁体が開弁している。よって、第2弁体の開弁による感圧機構収容室及び連通室を介した制御圧室から吸入圧領域への制御ガスの排出に加えて、制御圧室からの制御ガスが、感圧機構収容室、連通通路及び連通室を介して吸入圧領域に排出される。その結果、斜板の傾角を最小傾角に変更し、最小傾角を維持し易くすることができる。
上記可変容量型斜板式圧縮機において、前記容量制御弁は、前記第2弁体が開弁方向へ移動した際に、前記第2弁体における開弁方向側の端面が当接可能なストッパ部材をさらに備えていることが好ましい。
これによれば、第2弁体における開弁方向への過度な移動をストッパ部材によって規制することができる。その結果、第2弁体を吸着して閉弁しようとする際に必要な電磁ソレノイドの電磁力を極力小さくすることができる。
上記可変容量型斜板式圧縮機において、前記ピストンは両頭ピストンであることが好ましい。両頭ピストンを採用した両頭ピストン型斜板式圧縮機は本発明の適用対象として好適である。
上記可変容量型斜板式圧縮機において、クラッチレス機構よりなる動力伝達機構を介して外部駆動源から前記回転軸の回転駆動力を得ることが好ましい。
これによれば、例えば、電磁ソレノイドに対する通電が行われているときのみ、電磁クラッチ機構よりなる動力伝達機構を介して外部駆動源から回転軸の回転駆動を得る構成に比べると、可変容量型斜板式圧縮機の全体重量、電磁クラッチ機構よりなる動力伝達機構を作動させるための電力消費が抑えられる。
しかしながら、クラッチレス機構よりなる動力伝達機構を介して外部駆動源から回転軸の回転駆動力を得る場合、電磁ソレノイドに対する通電が停止されていても、外部駆動源から動力伝達機構を介して回転軸の回転駆動力が常時伝達されているため、外部駆動源の動力を僅かながら消費してしまう。よって、外部駆動源の動力消費を極力抑えるためには、電磁ソレノイドに対する通電が停止されている状態においては、斜板の傾角が最小傾角に維持された最小吐出容量で運転されている状態が好ましい。
したがって、電磁ソレノイドに対する通電が停止されているときには、第1弁体の弁開度を最大にして、制御圧室からの制御ガスを、排出通路を介して吸入圧領域に排出することで、制御圧室の圧力を吸入圧領域の圧力とほぼ等しくして、斜板の傾角を最小傾角に変更する制御が容量制御弁により行われる。しかしながら、電磁ソレノイドに対する通電が停止されているときに、吸入圧領域の圧力が上昇して閾値に達すると、第1弁体は、吸入圧領域の圧力によって感圧機構が縮小することにより閉弁してしまうという不具合が生じる場合がある。
このとき、第1弁体は、弁座に着座しながら第2弁体を押圧する。すると、第2弁体が開弁して、感圧機構収容室と連通室とが連通する。これにより、制御圧室からの制御ガスが、感圧機構収容室及び連通室を介して吸入圧領域に排出されるため、制御圧室の圧力を吸入圧領域の圧力とほぼ等しくすることができる。よって、電磁ソレノイドに対する通電が停止されているときに、吸入圧領域の圧力が変動しても、斜板の傾角を最小傾角に変更し、最小傾角を維持することができる。したがって、クラッチレス機構よりなる動力伝達機構を介して外部駆動源から回転軸の回転駆動力を得る構成において、電磁ソレノイドに対する通電が停止されているときに、吸入圧領域の圧力が変動しても、斜板の傾角を最小傾角に変更し、最小傾角に維持することができ、最小吐出容量での運転を確実に行うことができる。その結果として、外部駆動源の動力消費を極力抑えることができる。
この発明によれば、電磁ソレノイドに対する通電が停止されたときに、斜板の傾角を最小傾角に変更し、最小傾角を維持することができる。
実施形態における可変容量型斜板式圧縮機を示す側断面図。 斜板の傾角が最小傾角のときの容量制御弁の断面図。 斜板の傾角が最大傾角のときの容量制御弁の断面図。 斜板の傾角が最大傾角のときの可変容量型斜板式圧縮機を示す側断面図。 吸入室の圧力が第1所定値よりも小さく、且つ第2所定値以上のときの容量制御弁の断面図。 吸入室の圧力が第1所定値に達したときの容量制御弁の断面図。
以下、可変容量型斜板式圧縮機を具体化した一実施形態を図1〜図6にしたがって説明する。なお、可変容量型斜板式圧縮機は車両空調装置に用いられる。
図1に示すように、可変容量型斜板式圧縮機10のハウジング11は、互いに接合された第1シリンダブロック12及び第2シリンダブロック13と、前方側(一方側)の第1シリンダブロック12に接合されたフロントハウジング14と、後方側(他方側)の第2シリンダブロック13に接合されたリヤハウジング15とから構成されている。
フロントハウジング14と第1シリンダブロック12との間には、第1弁・ポート形成体16が介在されている。また、リヤハウジング15と第2シリンダブロック13との間には、第2弁・ポート形成体17が介在されている。
フロントハウジング14と第1弁・ポート形成体16との間には、吸入室14a及び吐出室14bが区画されている。吐出室14bは吸入室14aの外周側に配置されている。また、リヤハウジング15と第2弁・ポート形成体17との間には、吸入室15a及び吐出室15bが区画されている。さらに、リヤハウジング15には、圧力調整室15cが形成されている。圧力調整室15cは、リヤハウジング15の中央部に位置しており、吸入室15aは、圧力調整室15cの外周側に配置されている。さらに、吐出室15bは吸入室15aの外周側に配置されている。各吐出室14b,15b同士は、図示しない吐出通路を介して接続されている。そして、吐出通路は図示しない外部冷媒回路に接続されている。各吐出室14b,15bは吐出圧領域となっている。
第1弁・ポート形成体16には、吸入室14aに連通する吸入ポート16a、及び吐出室14bに連通する吐出ポート16bが形成されている。第2弁・ポート形成体17には、吸入室15aに連通する吸入ポート17a、及び吐出室15bに連通する吐出ポート17bが形成されている。各吸入ポート16a,17aには、図示しない吸入弁機構が設けられるとともに、各吐出ポート16b,17bには、図示しない吐出弁機構が設けられている。
ハウジング11内には回転軸21が回転可能に支持されている。回転軸21において、中心軸線Lが延びる方向(回転軸21の軸方向)に沿った一端側であり、ハウジング11の前方側(一方側)に位置する前端部側は、第1シリンダブロック12に貫設された軸孔12hに挿通されている。そして、回転軸21の前端は、フロントハウジング14内に位置している。また、回転軸21において、中心軸線Lが延びる方向に沿った他端側であり、ハウジング11の後方側(他方側)に位置する後端部側は、第2シリンダブロック13に貫設された軸孔13hに挿通されている。そして、回転軸21の後端は、圧力調整室15c内に位置している。
回転軸21は、その前端部側が軸孔12hを介して第1シリンダブロック12に回転可能に支持されるとともに、後端部側が軸孔13hを介して第2シリンダブロック13に回転可能に支持されている。フロントハウジング14と回転軸21との間にはリップシール型の軸封装置22が介在されている。回転軸21の前端には、動力伝達機構PTを介して外部駆動源としての車両のエンジンEが作動連結されている。本実施形態では、動力伝達機構PTは、常時伝達型のクラッチレス機構(例えばベルト及びプーリの組合せ)である。
ハウジング11内には、第1シリンダブロック12及び第2シリンダブロック13により区画されたクランク室24が形成されている。クランク室24には、回転軸21から駆動力を得て回転するとともに、回転軸21に対して軸方向へ傾動可能な斜板23が収容されている。斜板23には、回転軸21が挿通可能な挿通孔23aが形成されている。そして、回転軸21が挿通孔23aに挿通されることにより、斜板23が回転軸21に取り付けられている。
第1シリンダブロック12には、第1シリンダブロック12の軸方向に貫通形成される第1シリンダボア12aが回転軸21の周囲に複数(図1では1つの第1シリンダボア12aのみ図示)配列されている。各第1シリンダボア12aは、吸入ポート16aを介して吸入室14aに連通するとともに、吐出ポート16bを介して吐出室14bに連通している。第2シリンダブロック13には、第2シリンダブロック13の軸方向に貫通形成される第2シリンダボア13aが回転軸21の周囲に複数(図1では1つの第2シリンダボア13aのみ図示)配列されている。各第2シリンダボア13aは、吸入ポート17aを介して吸入室15aに連通するとともに、吐出ポート17bを介して吐出室15bに連通している。第1シリンダボア12a及び第2シリンダボア13aは、前後で対となるように配置されている。対となる第1シリンダボア12a及び第2シリンダボア13a内には、ピストンとしての両頭ピストン25が前後方向へ往復動可能にそれぞれ収容されている。すなわち、本実施形態の可変容量型斜板式圧縮機10は両頭ピストン型斜板式圧縮機である。
各両頭ピストン25は、一対のシュー26を介して斜板23の外周部に係留されている。そして、回転軸21の回転に伴う斜板23の回転運動が、シュー26を介して両頭ピストン25の往復直線運動に変換される。各第1シリンダボア12a内には、両頭ピストン25と第1弁・ポート形成体16とによって第1圧縮室20aが区画されている。各第2シリンダボア13a内には、両頭ピストン25と第2弁・ポート形成体17とによって第2圧縮室20bが区画されている。
第1シリンダブロック12には、軸孔12hに連続するとともに軸孔12hよりも大径である第1大径孔12bが形成されている。第1大径孔12bは、クランク室24に連通している。クランク室24と吸入室14aとは、第1シリンダブロック12及び第1弁・ポート形成体16を貫通する吸入通路12cにより連通している。
第2シリンダブロック13には、軸孔13hに連続するとともに軸孔13hよりも大径である第2大径孔13bが形成されている。第2大径孔13bは、クランク室24に連通している。クランク室24と吸入室15aとは、第2シリンダブロック13及び第2弁・ポート形成体17を貫通する吸入通路13cにより連通している。
第2シリンダブロック13の周壁には吸入口13sが形成されている。吸入口13sは外部冷媒回路に接続されている。そして、外部冷媒回路から吸入口13sを介してクランク室24に吸入された冷媒ガスは、吸入通路12c,13cを介して吸入室14a,15aに吸入される。よって、吸入室14a,15a及びクランク室24は、吸入圧領域となっており、圧力がほぼ等しくなっている。
回転軸21には、第1大径孔12b内に配置される環状のフランジ部21fが突設されている。回転軸21の軸方向において、フランジ部21fと第1シリンダブロック12との間には第1スラスト軸受27aが配設されている。また、回転軸21における後端側には、円筒状の支持部材39が圧入されている。支持部材39の外周面からは、第2大径孔13b内に配置される環状のフランジ部39fが突設されている。回転軸21の軸方向において、フランジ部39fと第2シリンダブロック13との間には第2スラスト軸受27bが配設されている。
回転軸21におけるフランジ部21fよりも後方側であって、且つ斜板23よりも前方側には、回転軸21と一体回転可能な環状の固定体31が固定されている。フランジ部21fと固定体31との間には、固定体31に対して回転軸21の軸方向に移動可能な有底円筒状の移動体32が配置されている。
移動体32は、回転軸21が挿通される挿通孔32eを有する円環状の底部32aと、底部32aの外周縁から回転軸21の軸方向に沿って延びる円筒部32bとから形成されている。円筒部32bの内周面は、固定体31の外周縁に対して摺動可能になっている。これにより、移動体32は、固定体31を介して回転軸21と一体回転可能になっている。円筒部32bの内周面と固定体31の外周縁との間はシール部材33によりシールされるとともに、挿通孔32eと回転軸21との間はシール部材34によりシールされている。そして、固定体31と移動体32との間には制御圧室35が区画されている。
回転軸21には、回転軸21の軸方向に沿って延びる第1軸内通路21aが形成されている。第1軸内通路21aの後端は、圧力調整室15cに開口している。さらに、回転軸21には、回転軸21の径方向に沿って延びる第2軸内通路21bが形成されている。第2軸内通路21bの一端は第1軸内通路21aの先端に連通するとともに、他端は制御圧室35に開口している。よって、制御圧室35と圧力調整室15cとは、第1軸内通路21a及び第2軸内通路21bを介して連通している。
クランク室24内において、斜板23とフランジ部39fとの間にはラグアーム40が配設されている。ラグアーム40は一端から他端に向かって略L字形状に形成されている。ラグアーム40の一端にはウェイト部40aが形成されている。ウェイト部40aは、斜板23の溝部23bを通過して斜板23の前面側に位置している。
ラグアーム40の一端側は、溝部23b内を横切る第1ピン41によって斜板23の上端側(図1における上側)に連結されている。これにより、ラグアーム40の一端側は、第1ピン41の軸心を第1揺動中心M1として、斜板23に対して第1揺動中心M1周りで揺動可能に支持されている。ラグアーム40の他端側は、第2ピン42によって支持部材39に連結されている。これにより、ラグアーム40の他端側は、第2ピン42の軸心を第2揺動中心M2として、支持部材39に対して第2揺動中心M2周りで揺動可能に支持されている。
移動体32の円筒部32bの先端には、斜板23側に向けて突出する連結部32cが設けられている。連結部32cには第3ピン43が挿通可能な移動体側挿通孔32hが形成されている。また、斜板23の下端側(図1における下側)には、第3ピン43が挿通可能な斜板側挿通孔23hが形成されている。そして、第3ピン43によって連結部32cが斜板23の下端側に連結されている。
第2弁・ポート形成体17には、吐出室15bに連通する絞り部36aが貫通形成されている。また、第2シリンダブロック13における第2弁・ポート形成体17側の端面には、圧力調整室15cと絞り部36aとを連通する連通部36bが凹設されている。そして、吐出室15bと制御圧室35とは、絞り部36a、連通部36b、圧力調整室15c、第1軸内通路21a及び第2軸内通路21bを介して連通している。よって、絞り部36a、連通部36b、圧力調整室15c、第1軸内通路21a及び第2軸内通路21bは、吐出室15bから制御圧室35に至る供給通路を形成している。そして、絞り部36aにより、供給通路の開度が絞られている。
制御圧室35の圧力の調整は、吐出室15bから制御圧室35への冷媒ガスの導入と、制御圧室35から吸入室15aへの冷媒ガスの排出とが行われることにより行われる。よって、制御圧室35に導入される冷媒ガスは、制御圧室35の圧力を調整する制御ガスである。そして、制御圧室35とクランク室24との圧力差に伴って移動体32が固定体31に対して回転軸21の軸方向に移動するようになっている。リヤハウジング15には、制御圧室35の圧力を制御する電磁式の容量制御弁50が組み付けられている。容量制御弁50は制御コンピュータ50cに電気接続されている。制御コンピュータ50cにはエアコンスイッチ50sが信号接続されている。
図2に示すように、容量制御弁50のバルブハウジング50hは、電磁ソレノイド53が収容される筒状の第1ハウジング51を有する。電磁ソレノイド53は、固定鉄心54と、コイル53cへの電流供給による励磁に基づいて固定鉄心54に吸着される可動鉄心55とを有する。電磁ソレノイド53の電磁力は、可動鉄心55を固定鉄心54に向けて引き付ける。電磁ソレノイド53は、制御コンピュータ50cの通電制御(デューティ比制御)を受ける。固定鉄心54と可動鉄心55との間には、可動鉄心55を固定鉄心54から離間させる方向へ付勢するばね56が配設されている。
可動鉄心55には、柱状の駆動力伝達部材57が取り付けられている。駆動力伝達部材57は、可動鉄心55と一体的に移動可能になっている。固定鉄心54は、コイル53cの内側に位置する小径部54aと、第1ハウジング51における可動鉄心55とは反対側の開口から突出するとともに小径部54aよりも大径である大径部54bとから構成されている。大径部54bにおける小径部54aとは反対側の端面には、嵌合凹部54cが形成されている。嵌合凹部54cには、筒状の第2ハウジング52が嵌合固定されている。
第2ハウジング52内には感圧機構収容室59が形成されている。感圧機構収容室59内には感圧機構60が収容されている。感圧機構60は、ベローズ61と、ベローズ61の一端に結合されるとともに第2ハウジング52における第1ハウジング51とは反対側の開口に圧入される受圧体62と、ベローズ61の他端に結合された連結体63と、ベローズ61内で受圧体62と連結体63とを互いに遠ざける方向に付勢するばね64とから構成されている。
ベローズ61内において、受圧体62にはストッパ62aが一体形成されている。また、連結体63には、受圧体62のストッパ62aに向けて突出するストッパ63aが形成されている。受圧体62のストッパ62aと連結体63のストッパ63aとは、ベローズ61の最短長を規定している。
第2ハウジング52内における嵌合凹部54cの底面側には、磁性材料により形成された筒状の弁座部材65が配設されている。弁座部材65の中央部には弁孔65hが形成されている。嵌合凹部54cの底面の中央部には凹部541cが形成されている。そして、凹部541cと弁座部材65との間には連通室58が区画されている。連通室58は、弁孔65hを介して感圧機構収容室59に連通しており、電磁ソレノイド53と感圧機構収容室59との間に位置している。
駆動力伝達部材57は、固定鉄心54を貫通して連通室58内に突出している。また、連通室58内における駆動力伝達部材57よりも弁座部材65側には、弁部材68が収容されている。弁部材68は、第1弁体68vを有する。第1弁体68vは、弁座部材65における弁孔65h周りに対して接離する。よって、弁座部材65における弁孔65h周りは、第1弁体68vが着座する弁座65eになっている。そして、第1弁体68vは、弁座65eに接離することで弁孔65hを開閉可能である。
弁部材68における感圧機構収容室59側の端面には、柱状の突出部68aが設けられている。突出部68aは連結体63に連結されている。すなわち、弁部材68(第1弁体68v)は感圧機構60と一体化されている。弁部材68は、弁座部材65の内周面によって、駆動力伝達部材57の移動方向へ案内される。また、弁部材68の外周面の一部には、弁部材68の軸方向に延びる溝部68bが形成されている。
感圧機構収容室59は、通路71を介して圧力調整室15cに連通している。よって、感圧機構収容室59は、制御圧室35と第1弁体68v及び弁座部材65との間に配置されている。また、連通室58は、通路72を介して吸入室15aに連通している。よって、連通室58は、吸入室15aと第1弁体68v及び弁座部材65との間に配置されている。そして、第2軸内通路21b、第1軸内通路21a、圧力調整室15c、通路71、感圧機構収容室59、弁孔65h、連通室58及び通路72は、制御圧室35から吸入室15aに至る排出通路を形成している。
第1弁体68vによって開閉される弁孔65hの断面積は、ベローズ61の有効受圧面積と同じである。よって、第1弁体68vの閉弁状態で、感圧機構収容室59内の圧力の影響を感圧機構60が受けないようになっており、ベローズ61は、連通室58内で弁部材68に加わる圧力を感知することで駆動力伝達部材57の移動方向に伸縮する。このベローズ61の伸縮が、第1弁体68vの位置決めに利用されて第1弁体68vの弁開度の制御に寄与している。第1弁体68vの弁開度は、電磁ソレノイド53で生じる電磁力、ばね56の付勢力、及び感圧機構60の付勢力のバランスによって決まる。
第1弁体68vは、排出通路の開度(通過断面積)を制御する。第1弁体68vは、弁座65eに着座することで排出通路を閉鎖する閉弁状態となるとともに、弁座65eから離間することで排出通路を開放する開弁状態となる。
弁座部材65は、電磁ソレノイド53に対する通電が行われると、電磁ソレノイド53の励磁により嵌合凹部54cの底面に吸着され、感圧機構収容室59と連通室58との間を閉鎖する。また、電磁ソレノイド53の通電が停止すると、電磁ソレノイド53の励磁による弁座部材65に対しての嵌合凹部54cの底面への吸着作用が無くなる。そして、弁座部材65は、第1弁体68vが弁座65eに着座しながら第1弁体68vによって押圧されることで、嵌合凹部54cの底面から離間し、感圧機構収容室59と連通室58との連通を許容する。
弁座部材65は、嵌合凹部54cの底面に吸着されることで、感圧機構収容室59と連通室58との間を閉鎖する閉弁状態となるとともに、嵌合凹部54cの底面から離間することで、感圧機構収容室59と連通室58との間を開放する開弁状態となる。
感圧機構収容室59内には、弁座部材65が開弁方向へ移動して、弁座部材65における開弁方向側の端面が当接可能な環状のストッパ部材75が収容されている。ストッパ部材75は、感圧機構収容室59内において、弁座部材65と感圧機構60との間に配置されている。ストッパ部材75には、感圧機構収容室59内におけるストッパ部材75よりも感圧機構60側の空間と、感圧機構収容室59内における弁座部材65の外側の空間とを連通する透孔75hが形成されている。ストッパ部材75における透孔75hよりも内側は、弁座部材65における開弁方向側の端面が当接する座部になっている。ストッパ部材75における透孔75hよりも外側は、第2ハウジング52の内周面に形成された段差部52eに当接する。
感圧機構収容室59内において、ストッパ部材75と受圧体62との間には付勢ばね66が配設されている。そして、ストッパ部材75は、付勢ばね66によって段差部52eに押し付けられることにより位置決めされている。
弁部材68には、感圧機構収容室59と連通室58とを連通する連通通路73が形成されている。連通通路73は、弁部材68の軸方向に沿って延びるとともに一端部が連通室58に開口する第1通路73aと、第1通路73aの他端部に連通するとともに第1通路73aに直交する方向に延びて感圧機構収容室59に開口する第2通路73bとから構成されている。
駆動力伝達部材57における弁部材68側の端部は、弁部材68における駆動力伝達部材57側の端部に接離することで、連通通路73を開閉する第3弁体74になっている。よって、第3弁体74は、駆動力伝達部材57と弁部材68との間に設けられており、本実施形態では、第3弁体74は駆動力伝達部材57と一体になっている。すなわち、駆動力伝達部材57は第3弁体74を有する。
第3弁体74は、エアコンスイッチ50sがONされて、電磁ソレノイド53に対する通電が行われているときに連通通路73を閉鎖するとともに、エアコンスイッチ50sがOFFされて、電磁ソレノイド53に対する通電が停止されているときに連通通路73を開放する。
図3に示すように、上記構成の可変容量型斜板式圧縮機10において、エアコンスイッチ50sがONされて、電磁ソレノイド53に対する通電が行われると、電磁ソレノイド53の電磁力が、ばね56のばね力に抗して、可動鉄心55が固定鉄心54に向けて引き付けられる。すると、第3弁体74は、駆動力伝達部材57により弁部材68に押圧されることで、連通通路73を閉鎖するとともに、駆動力伝達部材57が弁部材68を押圧することで、第1弁体68vの弁開度が減少する。すると、制御圧室35から第2軸内通路21b、第1軸内通路21a、圧力調整室15c、通路71、感圧機構収容室59、弁孔65h、連通室58及び通路72を介して吸入室15aへ排出される冷媒ガスの流量が少なくなる。そして、吐出室15bから絞り部36a、連通部36b、圧力調整室15c、第1軸内通路21a及び第2軸内通路21bを介して制御圧室35へ冷媒ガスが導入されることにより、制御圧室35の圧力が吐出室15bの圧力に近づく。
図4に示すように、制御圧室35の圧力が吐出室15bの圧力に近づいて、制御圧室35とクランク室24との圧力差が大きくなることで、移動体32の底部32aが固定体31から離間するように移動体32が移動する。すると、斜板23が第1揺動中心M1周りで揺動する。この斜板23の第1揺動中心M1周りでの揺動に伴って、ラグアーム40の両端がそれぞれ第1揺動中心M1及び第2揺動中心M2周りで揺動し、ラグアーム40が支持部材39のフランジ部39fから離間する。これにより、斜板23の傾角が大きくなり、両頭ピストン25のストロークが大きくなって吐出容量が増える。移動体32は、斜板23の傾角が最大傾角に達したとき、フランジ部21fに当接するようになっている。この移動体32とフランジ部21fとの当接により、斜板23の傾角が最大傾角に維持される。
図2に示すように、第1弁体68vの弁開度が増大すると、制御圧室35から第2軸内通路21b、第1軸内通路21a、圧力調整室15c、通路71、感圧機構収容室59、弁孔65h、連通室58及び通路72を介して吸入室15aへ排出される冷媒ガスの流量が多くなり、制御圧室35の圧力が吸入室15aの圧力に近づく。
図1に示すように、制御圧室35の圧力が吸入室15aの圧力に近づいて、制御圧室35とクランク室24との圧力差が少なくなることで、移動体32の底部32aが固定体31に近づくように移動体32が移動する。すると、斜板23が第1揺動中心M1周りで、斜板23の傾角増大時の揺動方向とは逆方向に揺動する。この斜板23の第1揺動中心M1周りでの斜板23の傾角増大時の揺動方向とは逆方向の揺動に伴って、ラグアーム40の両端がそれぞれ第1揺動中心M1及び第2揺動中心M2周りで、斜板23の傾角増大時の揺動方向とは逆方向に揺動し、ラグアーム40が支持部材39のフランジ部39fに接近する。これにより、斜板23の傾角が小さくなり、両頭ピストン25のストロークが小さくなって吐出容量が減る。ラグアーム40は、斜板23の傾角が最小傾角に達したとき、支持部材39のフランジ部39fに当接するようになっている。このラグアーム40とフランジ部39fとの当接により、斜板23の傾角が最小傾角に維持される。
次に、本実施形態の作用について説明する。
エアコンスイッチ50sがOFFされて、電磁ソレノイド53に対する通電が停止されると、可動鉄心55がばね56の付勢力により固定鉄心54から離間することで、駆動力伝達部材57が可動鉄心55の移動方向に移動する。このとき、吸入室15aの圧力が、閾値である第1所定値よりも小さい第2所定値未満の場合、図2に示すように、ベローズ61のばね64の付勢力によって、弁部材68が駆動力伝達部材57と共に可動鉄心55の移動方向に移動する。そして、弁部材68の移動に伴い、第1弁体68vが開弁する。弁部材68は、駆動力伝達部材57に当接した状態を維持するため、第3弁体74は閉弁状態を維持している。
このため、制御圧室35からの冷媒ガスが、第2軸内通路21b、第1軸内通路21a、圧力調整室15c、通路71、感圧機構収容室59、弁孔65h、連通室58及び通路72を介して吸入室15aへ排出される。その結果、電磁ソレノイド53に対する通電が停止されたときに、制御圧室35の圧力が吸入室15aの圧力とほぼ等しくなり、斜板23の傾角が最小傾角に変更される。
図5に示すように、吸入室15aの圧力が第1所定値よりも小さく、且つ第2所定値以上のとき、感圧機構60の縮小により、弁部材68が駆動力伝達部材57から離間して、第3弁体74が開弁する。吸入室15aの圧力が第1所定値に近づくほど、第1弁体68vの開度が小さくなり、第3弁体74の開度が大きくなる。このため、制御圧室35からの冷媒ガスが、第2軸内通路21b、第1軸内通路21a、圧力調整室15c、通路71、感圧機構収容室59、連通通路73、連通室58及び通路72を介して吸入室15aへ排出される。その結果、電磁ソレノイド53に対する通電が停止されたときに制御圧室35の圧力が吸入室15aの圧力とほぼ等しくなり、斜板23の傾角が最小傾角に変更される。
図6に示すように、吸入室15aの圧力が第1所定値に達したとき、吸入室15aの圧力によって、弁部材68は、ベローズ61側に付勢されて、感圧機構60の縮小により、第1弁体68vが閉弁状態となり、弁部材68が駆動力伝達部材57から離間して、第3弁体74が開弁する。ここで、第1弁体68vは、弁座65eに着座しながら弁座部材65を押圧する。弁座部材65は、電磁ソレノイド53の通電が停止しているため、嵌合凹部54cの底面に吸着されていない。よって、第1弁体68vが弁座部材65を押圧することにより、弁座部材65が嵌合凹部54cの底面から離間する。すると、弁座部材65が開弁状態となり、感圧機構収容室59と連通室58とが連通する。具体的には、感圧機構収容室59内におけるストッパ部材75よりも感圧機構60側の空間と連通室58とが、透孔75h、感圧機構収容室59内における弁座部材65の外側の空間、弁座部材65と嵌合凹部54cとの隙間を介して連通する。弁座部材65が開弁方向へ移動すると、弁座部材65における開弁方向側の端面がストッパ部材75に当接する。
そして、第3弁体74の開弁による制御圧室35から吸入室15aへの冷媒ガスの排出に加えて、弁座部材65の開弁による感圧機構収容室59、連通室58及び通路72を介した制御圧室35から吸入室15aへの冷媒ガスの排出が行われる。このとき、第2軸内通路21b、第1軸内通路21a、圧力調整室15c、通路71、感圧機構収容室59、連通室58及び通路72は、制御圧室35から吸入室15aに至る排出通路を形成している。その結果、電磁ソレノイド53に対する通電が停止されたときに制御圧室35の圧力が吸入室15aの圧力とほぼ等しくなり、斜板23の傾角が最小傾角に変更される。すなわち、弁座部材65は、排出通路において、第1弁体68vと並列に配置され、排出通路の開度を制御する第2弁体として機能する。
そして、エアコンスイッチ50sがONされて、電磁ソレノイド53に対する通電が再び行われたときには、可変容量型斜板式圧縮機10は最小吐出容量で運転される。よって、吐出容量の急激な増加により可変容量型斜板式圧縮機10に対する負荷が大きくなってしまうことが回避される。
電磁ソレノイド53に対する通電が行われると、弁座部材65は、電磁ソレノイド53の電磁力によって嵌合凹部54cの底面に吸着される。これにより、弁座部材65が閉弁状態となり、感圧機構収容室59と連通室58との間が閉鎖される。さらに、第3弁体74が弁部材68における駆動力伝達部材57側の端部に当接して、連通通路73を閉鎖するとともに、駆動力伝達部材57が弁部材68を押圧することで、第1弁体68vの弁開度が減少する。これにより、斜板23の傾角が増大する。
クラッチレス機構よりなる動力伝達機構PTを介してエンジンEから回転軸21の回転駆動力を得る場合、電磁ソレノイド53に対する通電が停止されていても、エンジンEから動力伝達機構PTを介して回転軸21の回転駆動力が常時伝達されているため、エンジンEの動力を僅かながら消費してしまう。よって、エンジンEの動力消費を極力抑えるためには、電磁ソレノイド53に対する通電が停止されている状態においては、斜板23の傾角が最小傾角に維持された最小吐出容量で運転されている状態が好ましい。
したがって、電磁ソレノイド53に対する通電が停止されているときには、第1弁体68vの弁開度を最大にして、制御圧室35からの冷媒ガスを、排出通路を介して吸入室15aに排出することで、制御圧室35の圧力を吸入室15aの圧力とほぼ等しくして、斜板23の傾角を最小傾角に変更する制御が容量制御弁50により行われる。しかしながら、電磁ソレノイド53に対する通電が停止されているときに、吸入室15aの圧力が上昇して第1所定値に達すると、連通室58の圧力も高くなることから、第1弁体68vは、連通室58の圧力によって排出通路を閉鎖してしまうという不具合が生じる場合がある。
しかし、本実施形態では、第1弁体68vが弁座部材65を押圧することにより、弁座部材65が嵌合凹部54cの底面から離間し、弁座部材65が開弁状態となるため、感圧機構収容室59と連通室58とが連通し、制御圧室35からの冷媒ガスが、感圧機構収容室59、連通室58及び通路72を介して吸入室15aに排出される。このため、電磁ソレノイド53に対する通電が停止されたときに制御圧室35の圧力が吸入室15aの圧力とほぼ等しくなるため、斜板23の傾角が最小傾角に変更される。よって、クラッチレス機構よりなる動力伝達機構PTを介してエンジンEから回転軸21の回転駆動力を得る構成において、電磁ソレノイド53に対する通電が停止されている状態で、吸入室15aの圧力が変動しても、斜板23の傾角が最小傾角に変更され、最小傾角が維持され、最小吐出容量での運転が確実に行われる。その結果として、エンジンEの動力消費が極力抑えられる。
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
(1)弁座部材65は、電磁ソレノイド53に対する通電が行われているときに電磁ソレノイド53の励磁により固定鉄心54に吸着されて閉弁する。また、弁座部材65は、電磁ソレノイド53に対する通電が停止し、且つ吸入室15aの圧力が上昇して第1所定値に達したときに、感圧機構60の縮小により、第1弁体68vを弁座65eに着座させ、第1弁体68vにより押圧されることによって開弁する。これによれば、電磁ソレノイド53に対する通電が停止されると、弁座部材65が開弁して、感圧機構収容室59と連通室58とが連通する。これにより、制御圧室35からの冷媒ガスが、感圧機構収容室59、連通室58及び通路72を介して吸入室15aに排出される。その結果、制御圧室35の圧力を吸入室15aの圧力とほぼ等しくすることができるため、電磁ソレノイド53に対する通電が停止されているときに、吸入室15aの圧力が変動しても、斜板23の傾角を最小傾角に変更し、最小傾角を維持することができる。
(2)第3弁体74は、電磁ソレノイド53に対する通電が行われているときに駆動力伝達部材57により弁部材68に押圧されることで閉弁し、電磁ソレノイド53に対する通電が停止し、且つ吸入室15aの圧力が上昇して第1所定値に達したときに、感圧機構60の縮小により、弁部材68が駆動力伝達部材57から離間することで開弁する。これによれば、弁座部材65の開弁による感圧機構収容室59、連通室58及び通路72を介した制御圧室35から吸入室15aへの冷媒ガスの排出に加えて、制御圧室35からの冷媒ガスが、感圧機構収容室59、連通通路73、連通室58及び通路72を介して吸入室15aに排出される。その結果、斜板23の傾角を最小傾角に変更し、最小傾角を維持し易くすることができる。
(3)容量制御弁50は、弁座部材65が開弁方向へ移動した際に、弁座部材65における開弁方向側の端面が当接可能なストッパ部材75を備えている。これによれば、弁座部材65における開弁方向への過度な移動をストッパ部材75によって規制することができる。その結果、弁座部材65を吸着して閉弁しようとする際に必要な電磁ソレノイド53の電磁力を極力小さくすることができる。
(4)両頭ピストン25を採用した両頭ピストン型斜板式圧縮機においては、片頭ピストンを有する可変容量型斜板式圧縮機のように、斜板23の傾角を変更するためにクランク室24を制御圧室として機能させることができない。そこで、本実施形態では、移動体32により区画される制御圧室35の圧力を変更することで、斜板23の傾角を変更している。制御圧室35は、クランク室24に比べて小さい空間であるため、制御圧室35の内部に導入される冷媒ガスの量が少なくて済み、斜板23の傾角の変更の応答性が良い。
(5)本実施形態の可変容量型斜板式圧縮機10は、クラッチレス機構よりなる動力伝達機構PTを介してエンジンEから回転軸21の回転駆動力を得る。これによれば、例えば、電磁ソレノイド53に対する通電が行われているときのみ、電磁クラッチ機構よりなる動力伝達機構を介してエンジンEから回転軸21の回転駆動を得る構成に比べると、可変容量型斜板式圧縮機10の全体重量、電磁クラッチ機構よりなる動力伝達機構を作動させるための電力消費が抑えられる。
(6)本実施形態によれば、クラッチレス機構よりなる動力伝達機構PTを介してエンジンEから回転軸21の回転駆動力を得る構成において、電磁ソレノイド53に対する通電が停止されている状態で吸入室15aの圧力が上昇して第1所定値に達した場合でも、斜板23の傾角を最小傾角に変更し、最小傾角を維持することができる。その結果、最小吐出容量での運転を確実に行うことができ、エンジンEの動力消費を極力抑えることができる。
(7)本実施形態によれば、電磁ソレノイド53に対する通電が停止されたときに斜板23の傾角を最小傾角に変更することができるため、電磁ソレノイド53に対する通電が再び行われたときには、可変容量型斜板式圧縮機10は最小吐出容量で運転される。よって、吐出容量の急激な増加により可変容量型斜板式圧縮機10に対する負荷が大きくなってしまうことを回避することができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態において、駆動力伝達部材57と弁部材68とが一体化されていてもよく、第3弁体74が削除された構成であってもよい。
○ 実施形態において、ストッパ部材75を削除してもよい。
○ 実施形態において、第3弁体74を、駆動力伝達部材57とは別部材としてもよい。
○ 実施形態において、弁座部材65と嵌合凹部54cの底面との間に介在部材が介在されていてもよい。この場合、電磁ソレノイド53の励磁により、弁座部材65が固定鉄心54に吸着されることが可能であれば、介在部材が磁性材料により形成されていなくてもよい。
○ 実施形態において、連通室58は、通路72を介して吸入室14aに連通していてもよく、要は、制御圧室35から吸入圧領域に至る排出通路が形成されていればよい。
○ 実施形態において、吐出室14bと制御圧室35とが、絞り部36a、連通部36b、圧力調整室15c、第1軸内通路21a及び第2軸内通路21bを介して連通していてもよい。
○ 実施形態において、弁孔65hの断面積とベローズ61の有効受圧面積とが完全に同一である必要はなく、略同じであればよい。
○ 実施形態において、クラッチを介して外部駆動源から駆動力を得るようにしてもよい。
○ 実施形態において、可変容量型斜板式圧縮機10は、両頭ピストン25を採用した両頭ピストン型斜板式圧縮機であったが、片頭ピストンを採用した片頭ピストン型斜板式圧縮機であってもよい。
10…可変容量型斜板式圧縮機、11…ハウジング、14a,15a…吸入圧領域である吸入室、14b,15b…吐出圧領域である吐出室、15c…排出通路を形成する圧力調整室、21…回転軸、21a…排出通路を形成する第1軸内通路、21b…排出通路を形成する第2軸内通路、23…斜板、25…ピストンとしての両頭ピストン、32…移動体、35…制御圧室、50…容量制御弁、53…電磁ソレノイド、54…固定鉄心、55…可動鉄心、57…駆動力伝達部材、58…連通室、59…感圧機構収容室、60…感圧機構、65…第2弁体として機能する弁座部材、65e…弁座、65h…排出通路を形成する弁孔、68…弁部材、68v…第1弁体、71,72…排出通路を形成する通路、73…連通通路、74…第3弁体、75…ストッパ部材、E…外部駆動源としてのエンジン、PT…動力伝達機構。

Claims (5)

  1. ハウジング内に収容されるとともに回転軸から駆動力を得て回転し、前記回転軸に対する傾角が変更される斜板と、
    前記斜板に係留されたピストンと、
    前記斜板に連結されるとともに前記斜板の傾角を変更可能な移動体と、
    前記移動体により区画されるとともに制御ガスが導入されて内部の圧力が変更されることで前記移動体を前記回転軸の軸方向に移動させる制御圧室と、
    前記制御圧室の圧力を制御する容量制御弁と、を備え、
    前記ピストンが前記斜板の傾角に応じたストロークで往復動する可変容量型斜板式圧縮機であって、
    前記容量制御弁は、
    電磁ソレノイドの励磁により、固定鉄心に吸着される可動鉄心が固定された駆動力伝達部材と、
    前記制御圧室から吸入圧領域に至る排出通路の開度を制御する第1弁体と、
    前記第1弁体が着座する弁座を有するとともに、前記排出通路において前記第1弁体と並列に配置され、前記排出通路の開度を制御する第2弁体と、
    前記第1弁体と一体化され、前記吸入圧領域の圧力を感知することによって前記第1弁体の移動方向に伸縮し、前記第1弁体の弁開度を制御する感圧機構と、
    前記制御圧室と前記第1弁体及び前記第2弁体との間に配置され、前記制御圧室と連通するとともに、前記感圧機構が収容される感圧機構収容室と、
    前記吸入圧領域と前記第1弁体及び前記第2弁体との間に配置され、前記吸入圧領域と連通する連通室と、を有し、
    前記第2弁体は、前記電磁ソレノイドに対する通電が行われているときに前記電磁ソレノイドの励磁により前記固定鉄心に吸着されて閉弁するとともに、前記電磁ソレノイドに対する通電が停止し、且つ前記吸入圧領域の圧力が上昇して閾値に達したときに、前記感圧機構の縮小により、前記第1弁体を前記弁座に着座させ、前記第1弁体により押圧されることによって開弁することを特徴とする可変容量型斜板式圧縮機。
  2. 前記容量制御弁は、
    前記第1弁体を有する弁部材と、
    前記弁部材に形成されるとともに前記感圧機構収容室と前記連通室とを連通する連通通路と、
    前記駆動力伝達部材と前記弁部材との間に設けられるとともに前記連通通路を開閉する第3弁体と、をさらに備え、
    前記第3弁体は、前記電磁ソレノイドに対する通電が行われているときに前記駆動力伝達部材により前記弁部材に押圧されることで閉弁し、前記電磁ソレノイドに対する通電が停止し、且つ前記吸入圧領域の圧力が上昇して前記閾値に達したときに、前記感圧機構の縮小により、前記弁部材が前記駆動力伝達部材から離間することで開弁することを特徴とする請求項1に記載の可変容量型斜板式圧縮機。
  3. 前記容量制御弁は、前記第2弁体が開弁方向へ移動した際に、前記第2弁体における開弁方向側の端面が当接可能なストッパ部材をさらに備えていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の可変容量型斜板式圧縮機。
  4. 前記ピストンは両頭ピストンであることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の可変容量型斜板式圧縮機。
  5. クラッチレス機構よりなる動力伝達機構を介して外部駆動源から前記回転軸の回転駆動力を得ることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載の可変容量型斜板式圧縮機。
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