JP2016108960A - 可変容量圧縮機 - Google Patents

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Abstract

【課題】第2制御弁を圧縮機に組み込む前に検査可能とすると共に容易に配置可能とする可変容量圧縮機を提供する。【解決手段】可変容量圧縮機は、放圧通路の開度を調整する第2制御弁350を備える。第2制御弁350において、弁室351cと背圧室351dとを区画する区画部材351は、スプール352の弁部352bを囲むように設けられた側壁351aと、側壁351aの一端側に接続しスプール352の軸部352cが貫通する端壁351bと、を有する。そして、可変容量圧縮機は、第2制御弁350において区画部材351の側壁の端壁と反対側の端面351a1が弁室351cにおける背圧室と反対側の壁面と当接し、スプール352の弁部352bが前記壁面に当接したときにスプール352の受圧部352aが区画部材の端壁351bと当接するように構成される。【選択図】図5

Description

本発明は、可変容量圧縮機に関し、特に、車輌エアコンシステムに使用される可変容量圧縮機に関する。
特許文献1には、吐出圧領域からクランク室へ冷媒を供給する圧力供給通路の通路断面積を変更する第1制御弁33と、クランク室から吸入圧領域への冷媒を排出するための放圧通路の通路断面積を変更する第2制御弁34とを備える可変容量圧縮機が開示されている。
特開2011−185138号公報
特許文献1の可変容量圧縮機の第2制御弁34において、第2弁部57の排出室59側の端面573が突条541の先端面に接した状態では第1切り欠き溝542が絞り通路となるが、このとき、第1弁部56の突条563の先端面が排出室59の底面591に当接している必要がある。つまり、特許文献1の第2制御弁では、シリンダブロック11に実際に第1弁部56、弁座形成リング54及び第2弁部57を収容した状態で第2弁部の第1弁部56に対する嵌合位置を調整する作業が必須となる。したがって、端面573と突条541の先端面との当接及び突条563の先端面と排出室59の底面591との当接が検査できず、当接状態が適正か否か判定できないという問題があった。
また、第2制御弁34における第1弁部56、弁座形成リング54及び第2弁部57のような構成は、シリンダブロック11に収容することを前提としたものであり、例えばシリンダヘッド(リアハウジング13)の開放端(バルブプレート14側)からシリンダヘッド内に収容可能とはなっていない。つまり、シリンダヘッドに配置することが考慮されておらず、レイアウトに制約があるという問題があった。
そこで、第2制御弁を圧縮機に組み込む前に検査可能とすると共に、第2制御弁を容易に配置可能とする可変容量圧縮機を提供することを目的とする。
本発明による可変容量圧縮機は、圧力供給通路を介して吐出圧力領域の冷媒がクランク室に供給されると共に、放圧通路を介して前記クランク室の冷媒が吸入圧力領域に排出されて前記クランク室内の調圧が行われ、前記クランク室内の調圧によって吐出容量が制御され、前記圧力供給通路の開度を調整する第1制御弁と、前記放圧通路の開度を調整する第2制御弁と、を備え、前記第2制御弁は、前記圧力供給通路における前記第1制御弁よりも下流側の領域と連通する背圧室と、区画部材によって前記背圧室と区画され、前記放圧通路の一部を構成すると共に前記背圧室と反対側の壁面に前記クランク室に連通する弁孔が形成された弁室と、前記背圧室内に配置された受圧部、前記弁室内に配置された弁部、及び前記区画部材を貫通して延びて前記受圧部と前記弁部とを接続する軸部を有したスプールと、を有し、前記第1制御弁が開弁して前記受圧部にかかる圧力によって前記スプールを前記弁孔に近づく方向に移動させる力が前記弁部にかかる圧力によって前記スプールを前記弁孔から離れる方向に移動させる力よりも大きくなると前記弁部が前記弁室の前記壁面に当接して前記弁孔を閉じて前記放圧通路の開度を最小とし、前記第1制御弁が閉弁して前記受圧部にかかる圧力によって前記スプールを前記弁孔に近づく方向に移動させる力が前記弁部にかかる圧力によって前記スプールを前記弁孔から離れる方向に移動させる力よりも小さくなると前記弁部が前記壁面から離れて前記弁孔を開いて前記放圧通路の開度を最大とするように構成され、前記区画部材は、前記弁部を囲むように設けられた側壁と、前記側壁の一端側に接続し前記軸部が貫通する貫通孔が形成された端壁と、を有し、前記側壁の前記端壁と反対側の端面が前記弁室の前記壁面と当接するように位置決めされ、前記スプールの弁部が前記弁室の前記壁面に当接したときに、前記スプールの前記受圧部が前記区画部材の前記端壁と当接する。
前記可変容量圧縮機によれば、第2制御弁を圧縮機に組み込む前に検査でき、また、第2制御弁を容易に配置することができる。
本発明が適用された可変容量圧縮機を示す図である。 前記可変容量圧縮機に備えられた第1制御弁を示す図である。 前記第1制御弁の制御特性を示す図である。 前記可変容量圧縮機に備えられた逆止弁を示す図である。 前記可変容量圧縮機に備えられた第2制御弁を示す図である。 前記第2制御弁におけるスプールと区画部材の一体構成物を示す図である。 前記第2制御弁をシリンダヘッドに仮圧入した状態を示す図である。 前記第2制御弁の他の実施例を示す図である。 前記第2制御弁のさらに他の実施例を示す図である。 前記第2制御弁に抵抗手段を備えた実施例を示す図である。
以下添付図面を参照しつつ本発明の実施例について説明する。
図1に示す可変容量圧縮機100はクラッチレス圧縮機であって、複数のシリンダボア101aを備えたシリンダブロック101と、シリンダブロック101の一端に設けられたハウジング102と、シリンダブロック101の他端にバルブプレート103を介して設けられたシリンダヘッド104とを備えている。
シリンダブロック101と、ハウジング102とによって形成されるクランク室140内を横断して、駆動軸110が設けられ、その中心部の周囲には、斜板111が配置されている。斜板111は、駆動軸110に固定されたロータ112とリンク機構120とを介して連結され、駆動軸110に沿ってその傾角が変化可能となっている。
リンク機構120は、ロータ112から突設された第1アーム112aと、斜板111から突設された第2アーム111aと、一端側が第1連結ピン122を介して第1アーム112aに対して回動自在に連結され、他端側が第2連結ピン123を介して第2アーム111aに対して回動自在に連結されたリンクアーム121と、を含む。
斜板111の貫通孔111bは斜板111が最大傾角と最小傾角の範囲で傾動可能な形状に形成されている。貫通孔111bには駆動軸110と当接する最小傾角規制部が形成されている。なお、斜板111が駆動軸110に対して直交するときの斜板の傾角を0°とした場合、貫通孔111bの最小傾角規制部は斜板111の傾角がほぼ0°となるように形成されている。また、斜板の最大傾角は斜板111がロータ112に当接することにより規制される。
駆動軸110には、傾角を減少させる方向に斜板111を付勢する傾角減少バネ114と、傾角を増大させる方向に斜板111を付勢する傾角増大バネ115とが、斜板111を挟んで装着されている。具体的には、傾角減少バネ114は、斜板111とロータ112との間に装着されており、傾角増大バネ115は、斜板111と駆動軸110に固定又は形成されたバネ支持部材116との間に装着されている。
ここで、斜板111の傾角が最小傾角であるときに、傾角増大バネ115の付勢力の方が傾角減少バネ114の付勢力よりも大きくなるように設定されている。このため、斜板111は駆動軸110が回転していないときに、斜板111は傾角減少バネ114の付勢力と傾角増大バネ115の付勢力との合力がゼロとなる所定の傾角(>最小傾角)に位置する。この所定の傾角は、ピストン136による圧縮動作が確保される最小の傾角範囲として設定されており、例えば1〜3度の範囲に設定することができる。
駆動軸110の一端は、ハウジング102の外側に突出したボス部102a内を貫通して外側まで延在し、図示しない動力伝達装置に連結されている。なお、駆動軸110とボス部102aとの間には軸封装置130が挿入されており、クランク室140内部は外部空間から遮断されている。駆動軸110とロータ112の連結体はラジアル方向においては軸受131、132で支持され、スラスト方向においては軸受133、スラストプレート134で支持されている。すなわち、駆動軸110は、圧縮機の本体に回転可能に支持されている。また、駆動軸110のスラストプレート134側の端部とスラストプレート134との隙間は調整ネジ135により所定の隙間に調整されている。そして、駆動軸110は、外部駆動源からの動力が動力伝達装置(図示せず)に伝達されることにより、駆動軸110は動力伝達装置の回転と同期して回転する。
シリンダボア101a内には、ピストン136が配置され、ピストン136の一端部はクランク室140側に突出している。この端部は内側に内部空間が形成され、その空間に斜板111の外周部が収容され、この斜板111は一対のシュー137を介して、ピストン136と連動する構成となっている。したがって、斜板111の回転によりピストン136がシリンダボア101a内を往復動することが可能となる。換言すると、斜板111は駆動軸110の回転をピストン136の往復運動に変換する。
シリンダヘッド104には、中央部に配置された吸入圧力領域としての吸入室141と、吸入室141をその径方向外側で環状に取り囲む吐出圧領域としての吐出室142と、が形成されている。吸入室141は、バルブプレート103に設けられた連通孔103a、及び吸入弁形成板150に形成された吸入弁(図示せず)を介して、シリンダボア101aと連通している。吐出室142は、吐出弁形成板151に形成された吐出弁(図示せず)、及びバルブプレート103に設けられた連通孔103bを介して、シリンダボア101aと連通している。
ハウジング102、センターガスケット(図示せず)、シリンダブロック101、シリンダガスケット152、吸入弁形成板150、バルブプレート103、吐出弁形成板151、ヘッドガスケット153、シリンダヘッド104が順次接続され、複数の通しボルト105によって締結されて圧縮機の本体が形成される。
シリンダブロック101の上部にはマフラが設けられている。マフラは、吐出ポート106aが形成された蓋部材106と、シリンダブロック101の上部に区画形成された形成壁101bと、が図示しないシール部材を介してボルトにより締結されることにより形成される。マフラ内のマフラ空間143は、連通路144を介して吐出室142と接続されている。そして、マフラ空間143において、連通路144とマフラ空間143との接続部には、吐出逆止弁200が配置されている。このような構成により、吐出室142は、連通路144、吐出逆止弁200、マフラ空間143及び吐出ポート106aで形成される吐出通路を介してエアコンシステムの吐出側冷媒回路と接続されている。また、吐出逆止弁200は、連通路144(上流側)とマフラ空間143(下流側)との圧力差に応じて動作し、圧力差が所定値より小さい場合には連通路144を遮断し、圧力差が所定値より大きい場合には連通路144を開放する。
シリンダヘッド104には、吸入ポート(図示せず)、連通路104aで構成される吸入通路が形成され、この吸入通路はシリンダヘッド104の径方向外側から吐出室142の一部を横切るように直線状に伸びている。また、吸入室141は吸入通路を介してエアコンシステムの吸入側冷媒回路と接続されている。
シリンダヘッド104にはさらに第1制御弁300が設けられている。第1制御弁300はシリンダヘッド104において径方向に延びるように形成された収容孔104bに収容されている。また、第1制御弁300は、連通路104cを介して導入された吸入室141の圧力及び外部信号に基づいてソレノイドに流れる電流により発生する電磁力に応じて、吐出室142とクランク室140とを連通する圧力供給通路145の開度を調整する。これにより、第1制御弁300は吐出圧力領域の冷媒の圧力供給通路145を介してクランク室140に供給される量を制御する。
なお、第1制御弁300より下流の圧力供給通路145には後述する逆止弁250が配設され、逆止弁250は、第1制御弁300の開閉に連動して圧力供給通路145を開閉する。逆止弁250及び圧力供給通路145については後で詳述する。
また、クランク室140内の冷媒は、連通路101c、空間101d、バルブプレート103に形成された固定絞り103cを経由する第1放圧通路146aと、後述する第2制御弁350を経由する第2放圧通路146bと、で構成される放圧通路146を介して吸入室141へ流れる。すなわち、クランク室140の冷媒が放圧通路146を介して吸入圧力領域に排出される。第2制御弁350内の流路断面積は、固定絞り103cの流路断面積より大きく設定されている。
第1制御弁300及び逆止弁250が閉じているときは、第2制御弁350が第2放圧通路146bを開放し、放圧通路146は第1放圧通路146aと第2放圧通路146bとで構成される。これにより、クランク室140内の冷媒は速やかに吸入室141に流れ、クランク室140の圧力が吸入室141の圧力と同等となって斜板の傾角が最大となり、ピストンストローク(吐出容量)が最大となる。
また、第1制御弁300及び逆止弁250が開いているときは、第2制御弁350が第2放圧通路146bを閉鎖し、放圧通路146は第1放圧通路146aのみで構成される。このため、クランク室140内の冷媒が吸入室141に流れることが制限されてクランク室140の圧力が上昇し易くなる。そして、クランク室140の圧力が上昇することにより斜板111の傾角が最大から減少する。このようにして、ピストンストロークを可変制御することができる。
以上説明したように、可変容量圧縮機100は、圧力供給通路145を介して吐出圧力領域の冷媒がクランク室140に供給されると共に、放圧通路146を介してクランク室140の冷媒が吸入圧力領域に排出されてクランク室140内の調圧が行われ、クランク室140内の調圧によって吐出容量が制御される。また、可変容量圧縮機100は、圧力供給通路145の開度を調整する第1制御弁300と、放圧通路146の開度を調整する第2制御弁350と、を備えている。
第1制御弁300について、図2及び図3を参照して説明する。
図2に示すように、第1制御弁300は、弁ユニットと弁ユニットを開閉作動させる駆動ユニット(ソレノイド)とを含む。
弁ユニットは、円筒状の弁ハウジング301を有し、内部に第1感圧室302、弁室303及び第2感圧室307が軸方向に順番に並んで形成されている。第1感圧室302は、弁ハウジング301の外周部に形成された連通孔301aを介してクランク室140と連通している。第2感圧室307は、弁ハウジング301の外周部に形成された連通孔301e、及び連通路104cを介して、吸入室141と連通している。弁室303は、弁ハウジング301の外周部に形成された連通孔301bを介して吐出室142と連通している。第1感圧室302と弁室303とは、弁孔301cを介して連通可能となっている。弁室303と第2感圧室307との間には、支持孔301dが形成されている。
第1感圧室302内には、ベローズ305が配設されている。ベローズ305は、真空となっている内部にバネを備えている。このベローズ305は、弁ハウジング301の軸方向に変位可能に配置されており、第1感圧室302内の圧力、即ちクランク室140内の圧力を受ける感圧手段としての機能を有する。
弁室303内には、円柱状の弁体304が収容されている。弁体304は、その外周面が支持孔301dの内周面に密接すると共に支持孔301d内を摺動可能であって、弁ハウジング301の軸線方向に移動可能である。弁体304の一端は弁孔301cを開閉可能であると共に、他端は第2感圧室307内に突出している。
弁体304の一端には、棒状の連結部306の一端が固定されている。連結部306は、他端がベローズ305に当接可能に配置されており、ベローズ305の変位を弁体304に伝達する機能を有する。
また、駆動ユニットは円筒状のソレノイドハウジング312を有し、ソレノイドハウジング312は弁ハウジング301の他端に同軸的に連結されている。ソレノイドハウジング312内には、電磁コイルを樹脂で覆ったモールドコイル314が収容されていると共に、その内側には円筒状の固定コア310が同心状に収容されている。固定コア310は、弁ハウジング301からモールドコイル314の中央に対応する位置まで延びている。弁ハウジング301とは反対側の固定コア310の端部は筒状のスリーブ313によって囲まれて閉塞している。
固定コア310は、中央に挿通孔310aを有し、挿通孔310aの一方側は第2感圧室307に向けて開口している。また、固定コア310とスリーブ313の閉塞端との間には、円筒状の可動コア308が収容されている。
挿通孔310aには、ソレノイドロッド309が挿通されている。このソレノイドロッド309の一端は弁体304に同軸的に圧入固定されている。ソレノイドロッド309の他端部は可動コア308に形成された貫通孔に圧入され、ソレノイドロッド309と可動コア308とは一体化されている。また、固定コア310と可動コア308との間には、可動コア308を固定コア310から離れる方向(開弁方向)に付勢する強制解放バネ311が備えられている。
可動コア308、固定コア310及びソレノイドハウジング312は磁性材料で形成され、磁気回路を構成する。スリーブ313は非磁性材料のステンレス系材料で形成されている。
モールドコイル314には、圧縮機100の外部に設けられた制御装置(図示せず)が接続されている。制御装置からモールドコイル314に制御電流Iが供給されると、モールドコイル314は電磁力F(I)を発生させる。モールドコイル314の電磁力F(I)は、可動コア308を固定コア310に向けて吸引する。すなわち、モールドコイル314の電磁力F(I)による力は、弁体304に対して閉弁方向に作用する。
第1制御弁300において弁体304に作用する力は、モールドコイル314による電磁力F(I)の他に、強制解放バネ311による付勢力fs、弁室303の圧力(吐出圧力Pd)による力、第1感圧室302の圧力(クランク圧力Pc)による力、第2感圧室307の圧力(吸入圧力Ps)による力及びベローズ305に内蔵するバネによるベローズ付勢力Fbである。これらの関係は、ベローズ305の有効受圧面積Sb、弁体304により遮蔽する弁孔301cの面積であるシール面積Sv、弁体304の円筒外周面の断面積Srを、Sb=Sv=Srとしてあるので、式(1)で示される。なお、式(1)において、+が弁体304の閉弁方向、−が開弁方向を示す。
ベローズ305、連結部306及び弁体304の連結体は、吸入室141の圧力が設定圧力より上昇すると吐出容量を増大すべく圧力供給通路145の開度を小さくしてクランク室140の圧力を低下させる。また、前記連結体は、吸入室141の圧力が設定圧力を下回ると吐出容量を減少すべく圧力供給通路145の開度を大きくしてクランク室140の圧力を上昇させる。これにより、前記連結体は、吸入室141の圧力が設定圧力に近づくように圧力供給通路145の開度を自律制御する。
弁体304にはソレノイドロッド309を介して電磁力が閉弁方向に作用するので、図3に示すように、モールドコイル314への通電量が増加すると圧力供給通路145の開度を小さくする方向の力が増大し、設定圧力が低下する方向に変化する。
駆動ユニットは、例えば400Hz〜500Hzの範囲の所定の周波数でパルス幅変調(PWM制御)により駆動されて、モールドコイル314を流れる電流値が所望の値となるようにパルス幅(デューティ比)が変更される。
エアコン作動時、つまり可変容量圧縮機100の作動状態では空調設定や外部環境に基づいてモールドコイル314への通電量が調整され、吸入室141の圧力が通電量に対応する設定圧力になるように吐出容量が制御される。また、エアコン非作動時、つまり可変容量圧縮機100の非作動状態ではモールドコイル314への通電がOFFにされることによって圧力供給通路145が強制開放バネ311により開放され、可変容量圧縮機100の吐出容量が最小の状態に制御される。
ここで、逆止弁250について図4を参照して説明する。
第1制御弁300より下流の圧力供給通路145には、逆止弁250が配設されている。逆止弁250は、弁体251と、弁体251を収容する収容孔101eと、収容孔101eの一端を閉塞する弁孔150a及び弁座150bを有する弁座形成部材としての吸入弁形成板150とを備えており、吸入弁形成板150には弁孔150a及び弁座150bが形成されている。
弁体251は、円筒状の側壁251aと、側壁251aの一端を閉鎖する端壁251bとを備えている。円筒状の側壁251aは、小径部251a1と、小径部251a1より大径の大径部251a2と、を含む。弁体251には、側壁251aの開放端から端壁251bに向けて形成された第1通路251c1と、小径部251a1の外周面と第1通路251c1とを接続する第2通路251c2とで構成される内部通路が形成されている。なお、弁体251は、例えば樹脂材料で形成されるが、金属材料等他の材料で形成されても良い。
シリンダブロック101のバルブプレート103側の端面には、小径部101e1と小径部101e1より大径の大径部101e2とで構成された収容孔101eが形成されている。弁体の大径部251a2が収容孔の小径部101e1に摺動支持されている。また、弁体の小径部251a1と収容孔の大径部101e2との間は環状の通路を構成しており、第2通路251c2及び第1通路251c1で構成される内部通路と連通している。
収容孔101eは、シリンダブロック101の端面に直交するように形成されており、弁体251は駆動軸110の軸線方向に移動する。弁体の端壁251bが吸入弁形成板の弁座150bに当接することにより弁体251の一方の移動が規制され、また、側壁251aの他端が収容孔の端面101e3に当接することにより弁体251の他方の移動が規制される。端壁251bが弁座150bに当接すると、弁孔150aが閉鎖され、端壁251bが弁座150bから離れると弁孔150aが開放される。
収容孔101eは、逆止弁250より上流の圧力供給通路145を介して、収容孔104bにおける、第1制御弁300の弁孔301cより下流のクランク室140の圧力領域に連通する。また、収容孔101eの端面101e3には逆止弁250より下流の圧力供給通路145が形成され、この圧力供給通路145はクランク室140に連通する。
したがって、弁体251の一端には逆止弁250より上流の圧力供給通路145の圧力Pmが作用し、弁体251の他端には逆止弁250より下流のクランク室140の圧力Pcが作用し、弁体251は弁体251に作用する上流と下流の圧力差(Pm−Pc)に応じて軸線方向に移動する。
第1制御弁300と逆止弁250との間の圧力供給通路145は、後述する絞り通路を経由して吸入室141と連通している。したがって、第1制御弁300の弁体304が弁孔301cを開放している状態では、吐出室142の冷媒ガスが弁孔301cより下流の圧力供給通路145を経由して逆止弁250の弁孔150aに至る。このため、弁体251の一端に作用する上流の圧力、すなわち逆止弁250より上流の圧力供給通路145の圧力Pmが上昇し、Pm−Pc>0となる。そして、弁体251に作用する上流と下流の圧力差(Pm−Pc)によって、弁体251の端壁251bが弁座150bから離れ側壁251aの他端が収容孔の端面101e3に当接した状態となる。これにより、吐出室142の冷媒ガスは、弁孔150aから収容孔101eの大径部101e2、第2通路251c2、第1通路251c1及び逆止弁250より下流の圧力供給通路145を経由してクランク室140に供給される。
また、第1制御弁300の弁体304が弁孔301cを開放している状態から弁孔301cを閉鎖した場合には、吐出室142の冷媒ガスが弁孔301cより下流の圧力供給通路145に供給されず、第1制御弁300と逆止弁250との間の圧力供給通路145の冷媒ガスは、後述する絞り通路を経由して吸入室141に流れる。このため、弁体251の一端に作用する上流の圧力が低下してPm−Pc<0となる。そして、弁体251に作用する上流と下流の圧力差(Pm−Pc)によって、側壁251aの他端が収容孔の端面101e3から離れ弁体の端壁251bが弁座150bに当接し、逆止弁250より下流の圧力供給通路145と逆止弁より上流の圧力供給通路145とが遮断される。
これにより、第1制御弁300と逆止弁250との間の圧力供給通路145の領域の圧力は、吸入室141の圧力と同等となる。すなわち、第1制御弁300と逆止弁250との間の圧力供給通路145の領域は、吸入室141の圧力領域となる。
以上説明したように、逆止弁250は、第1制御弁300の開閉に連動して圧力供給通路145を開閉するように構成されている。
なお、逆止弁250は、弁体251を弁座150bに向けて付勢する圧縮コイルバネ等の付勢手段を付加するような構成としても良い。また、弁座形成部材は、吸入弁形成板150に限定されず、例えばバルブプレートであっても良い。
第2制御弁350について図5を参照して説明する。
第2制御弁350は、シリンダヘッド104に配設されており、圧力供給通路145における第1制御弁300よりも下流側の領域と連通する背圧室351dと、区画部材351によって背圧室351dと区画され、放圧通路146の一部を構成すると共に背圧室351dと反対側の壁面にクランク室140に連通する弁孔151aが形成された弁室351cと、背圧室351d内に配置された受圧部352a、弁室351c内に配置された弁部352b、及び区画部材351を貫通して延びて受圧部352aと弁部352bとを接続する軸部352cを有したスプール352と、を備えている。
第2制御弁350が収容される収容室104eは、シリンダヘッド104におけるシリンダブロック101との接続端面104d側に形成されている。収容室104eは、円筒状に形成されて、シリンダヘッドの接続端面104d側に大径部、奥側に大径部より小径の小径部、及び大径部と小径部との間に段差部を有し、小径部が第1収容室104e1を構成し、大径部が区画部材351を収容する第2収容室104e2を構成している。
区画部材351は、第2収容室104e2の周壁に圧入嵌合されて、収容室104eを背圧室351dと弁室351cとに区画するものであり、弁部352bを囲むように設けられた側壁351aと、側壁351aの一端側に接続し軸部352cが貫通する貫通孔351b1が形成された端壁351bと、を有する。具体的には、側壁351aは、円筒状に形成され、第2収容室104e2を、内側の円筒空間と、吸入室141と連通する外側の円環状の空間とに区画する。また、端壁351bは、中央部に貫通孔351b1が形成され、円筒状の側壁351aと、第1収容室104e1と第2収容室104e2の内側の円筒空間とを区画する。そして、側壁351aと端壁351bとで区画された第2収容室104e2の内側の円筒空間は弁室351cを構成し、側壁351aと端壁351bとで区画された第2収容室104e2の外側の空間と第1収容室104e1とが背圧室351dを構成する。
区画部材351は、側壁351aの端壁351bと反対側の端面351a1が、弁室351cにおける背圧室351dと反対側の壁面となっている吐出弁形成板151に当接するように、第2収容室104e2内で位置決めされる。側壁351aには、弁室351cと側壁351aの外側の第2収容室104e2内の円環状の空間とを連通する連通部351a2が形成されている。連通部351a2を介して、弁室351cは吸入室141と連通している。なお、連通部351a2は孔として形成されても良いし、切り欠きとして形成されても良い。
第1収容室104e1は、連通路104fを介して、収容孔104b内のクランク室140の圧力領域であって圧力供給通路145における第1制御弁300の弁孔301cよりも下流側の領域と連通している。背圧室の壁面である第1収容室の壁面104e3には、スプール352の一端面が接離する。
また、第2収容室104e2の周壁には、第2収容室104e2と吸入室141とを連通する連通路104gが形成されている。
第2収容室104e2の第1収容室104e1と反対側の開放端を閉塞する吐出弁形成板151(閉塞部材)の端面、すなわち、弁室における背圧室と反対側の壁面には弁孔151aが形成され、弁孔151aの周囲にはスプール352の他端面が当接する弁座151bが形成されている。第2収容室104e2は、弁孔151a、バルブプレート103及び吸入弁形成板150に形成された各連通孔、空間101d、連通路101cを介してクランク室140と連通している。このため、連通路101c、空間101d、吸入弁形成板150及びバルブプレート103の各連通孔、弁孔151a、第2収容室104e2及び連通路104gによって第2放圧通路146bが構成される。
なお、収容孔101eの一端を閉塞する閉塞部材は、吐出弁形成板151でなく、シリンダブロック101とシリンダヘッド104との間に介在する部材、例えば、吸入弁形成板150及びバルブプレート103のどちらか一方としても良い。また、閉塞部材として、専用の閉塞部材を付加して用いても良い。吸入弁形成板150、吐出弁形成板151及びバルブプレート103のいずれか一つを閉塞部材とすれば、専用の閉塞部材を付加する必要が無く、また平面度の精度も良いので弁座を有する閉塞部材として好適である。
スプール352の受圧部352aは、第1収容室104e1に収容されて一端面352a1が第1収容室104e1の端壁104e3に接離する。また、弁部352bは、弁室351cに収容されて他端面352b1が弁座151bに接離して弁孔151aを開閉する。そして、受圧部352aと弁部352bとを連結する軸部352cは、受圧部352aと弁部352bより小径に形成されている。
軸部352cは弁部352bと一体に形成されている。軸部352cを区画部材351の貫通孔351b1に挿通させた状態で受圧部352aを軸部352cbに圧入することによりスプール352が構成される。なお、スプールの弁部352bが弁室351cにおける背圧室と反対側の壁面に当接したときにスプールの受圧部352aが区画部材の端壁351bと当接する。具体的には、弁部の一端面352b1が吐出弁形成板の弁座151bに当接したとき、同時に受圧部の他端面352a2が端壁351bの一端面351b2に当接するように、弁部352bに対する受圧部352aの軸線方向の圧入位置が調整されている。
区画部材351は、側壁351aの端壁351bと反対側の端面351a1が、弁室351cにおける背圧室と反対側の壁面に、具体的には、弁座151bと同一平面を成す吐出弁形成板151の弁座151bの周囲の領域に当接するように、第2収容室104e2に位置決めされる。
ここで、スプール352と区画部材351は、例えば、以下のように組み立てられる。
まず、弁部352bと軸部352cの一体構成物を、弁部の端面352b1を下にして平面V上に置き、区画部材351の側壁351aの端壁351bと反対側の端面351a1を下にして貫通孔351b1に軸部352cを挿通させて、端壁と反対側の端面351a1を平面V上に当接させる。
次に、この状態で、受圧部の貫通孔352a4を軸部352cの先端に嵌合させ、受圧部の一端面352a1を押圧して、受圧部の他端面352a2が端壁の一端面351b2に当接するまで受圧部352aを軸部352cに圧入する。
このようにすると、可変容量圧縮機100において側壁の端壁と反対側の端面351a1は弁座151bと同一平面にあるので、弁部の端面352b1が弁座151bに当接したとき、同時に受圧部の他端面352a2が端壁の一端面351b2に当接するようになる。このため、スプール352及び区画部材351をシリンダヘッド104に装着しなくても弁部352bに対する受圧部352aの軸線方向の位置が容易に調整できるので、スプール352と区画部材351とを適切に組み立てることができる。さらに、スプール352と区画部材351の組立体をシリンダヘッド104に装着しなくても組み立てることができるので、この組立体において弁部の端面352b1と弁座151bとの当接状態及び受圧部の他端面352a2と端壁の一端面351b2との当接状態が適正か否かを容易に検査可能である。例えば、スプール352と区画部材351の組立体を検査装置に収容し、空気等の流体を供給して、2つの当接部の漏れ量を測定することにより当接状態が適正か否か検査することができる。
また、区画部材351は、収容室104eに、側壁の端壁と反対側の端面351a1がシリンダブロック101とシリンダヘッド104との間に介在する部材に当接するように収容される。例えば、スプール352と区画部材351の組立体は、区画部材の側壁の端壁と反対側の端面351a1がシリンダヘッドの接続端面104dから予め決められた値(h)だけ突出するように、第2収容室104e2の周壁に仮圧入される。この状態で圧縮機を組み立てて複数の通しボルト105で締結すれば、突出した側壁の端壁と反対側の端面351a1が吐出弁形成板151に当接した状態で複数の通しボルト105が締結される。そして、締結による押圧力により区画部材351が第2収容室104e2の奥側に押し込まれ、側壁の端壁と反対側の端面351a1が吐出弁形成板151に当接した状態で区画部材351が第2収容室104e2に位置決めされる。このようにすれば、区画部材351を、側壁の端壁と反対側の端面351a1が吐出弁形成板151に当接した状態でシリンダヘッド104内に容易に位置決めできる。なお、前記予め定められた値(h)をある一定の定められた範囲の値としても良い。
ここで、第2制御弁350におけるスプール352の動作について説明する。
スプール352の一端面(受圧部の一端面352a1)は、第1制御弁300と逆止弁250との間の圧力供給通路145の圧力、いわゆる背圧Pmを受け、スプール352の他端面(弁部の一端面352b1)は、クランク室140の圧力Pcを受けるので、スプール352は圧力差(Pm−Pc)に応じて軸線方向に移動する。Pm−Pc>0となれば、スプール352の他端面が弁座151bに当接し、第2制御弁350が第2放圧通路146bを閉鎖する。Pm−Pc<0となれば、スプール352の一端面が端壁104e3に当接し、第2制御弁350が第2放圧通路146bを最大に開放する。背圧Pmを受ける軸線方向のスプール352の受圧面積S1及びクランク室140の圧力Pcを受けるスプール352の受圧面積S2は、例えばS1=S2に設定されるが、スプール352の動作を調整するためS1>S2又はS1<S2としても良い。
なお、第1収容室104e1の内周面に摺動支持される受圧部の最外周面352a3と第1収容室104e1の内周面との間には微小な隙間が形成されている。このため、受圧部の一端面352a1が端壁104e3から僅かに離れた状態では、連通路104fから第1収容室104e1に流入した冷媒ガスは、最外周面352a3と第1収容室104e1の内周面との間の隙間及び軸部352cの外周面と貫通孔351b1の内周面との間の隙間を経由して弁室351cに流れるようになっている。一方、弁部の端面352b1が弁座151bに当接したときは、受圧部の他端面352a2が端壁の一端面351b2に当接するように構成されているので、軸部352cの外周面と貫通孔351b1の内周面との間の隙間を経由する第1収容室104e1から弁室351cへの冷媒の流れは遮断される。つまり、受圧部の他端面35a2と端壁の一端面351b2とは弁手段を構成している。
ただし、第1収容室104e1と弁室351cとは、端壁351bに形成された連通孔351b3を介して連通している。したがって、弁部の端面352b1が弁座151bに当接して第2制御弁350が閉じているとき、連通路104fから第1収容室104e1に流入した冷媒ガスは、連通孔351b3、弁室351c、連通孔351a2、側壁351aの外側の第2収容室104e2の空間及びシリンダヘッド104に設けられた連通路104gを介して吸入室141に僅かに流れるようになっている。連通路104f、第1収容室104e1、連通孔351b3、弁室351c、連通孔351a2、側壁351aの外側の第2収容室104e2の空間及びシリンダヘッド104に設けられた連通路104gは、第1制御弁300と逆止弁250との間の圧力供給通路145の領域と吸入室141とを連通するための絞り通路を構成する。また、連通孔351b3がこの絞り通路で最も流路断面積が小さく設定されている。つまり、この連通孔351b3により絞り通路において絞りが形成されている。
また、受圧部の一端面352a1が第1収容室の端壁104e3に当接して弁部の端面352b1が弁座151bから最大に離れたとき、受圧部の一端面352a1に形成された溝352a5によって、第1制御弁300と逆止弁250との間の圧力供給通路145の領域は、第1収容室104e1、軸部352cの外周面と貫通孔351b1の内周面との間の隙間(及び連通孔351b3)、弁室351c、連通孔351a2、側壁351aの外側の第2収容室104e2の空間及びシリンダヘッド104に設けられた連通路104gを介して吸入室141と連通するようになっている。
ここで、可変容量圧縮機100の動作について説明する。
可変容量圧縮機100が運転されている状態で第1制御弁300のモールドコイル314への通電を遮断すると、第1制御弁300が最大に開放される。これによって背圧Pmが昇圧するので、逆止弁250が圧力供給通路145を閉じている場合は(最大吐出容量時)、逆止弁250が圧力供給通路145を開放し、同時に第2制御弁350が第2放圧通路146bを閉鎖する。このため、放圧通路146は第1放圧通路146aのみとなり、クランク室140の圧力が昇圧して斜板111の傾角が減少し、吐出容量が最小の状態に維持される。
これとほぼ同時に逆止弁200が吐出通路を遮断し、最小の吐出容量で吐出された冷媒ガスは外部冷媒回路へは流れず、吐出室142、圧力供給通路145、クランク室140、放圧通路146a、吸入室141、シリンダボア101aで構成される内部循環路を循環する。この状態では、第1制御弁300と逆止弁250との間の圧力供給通路145の領域における冷媒ガスは、第2制御弁350内に形成される絞り通路を介して吸入室141に僅かに流出している。
この状態から第1制御弁300のモールドコイル314へ通電すると、第1制御弁300が閉弁して圧力供給通路145が閉鎖され、第1制御弁300と逆止弁250との間の圧力供給通路145の領域における冷媒ガスは、第2制御弁350内の絞り通路を介して吸入室141に流出する。そして、第1制御弁300と逆止弁250との間の圧力供給通路145の領域の圧力が低下して逆止弁250が圧力供給通路145を閉鎖し、クランク室140から逆止弁250より上流の圧力供給通路145に冷媒ガスが逆流することが阻止される。同時に第2制御弁350が第2放圧通路146bを開放する。
したがって、このとき、放圧通路146は、第1放圧通路146aと第2放圧通路146bとの2つで構成される。
第2制御弁350内の流路断面積は、固定絞り103cの流路断面積より大きく設定されており、クランク室140内の冷媒が速やかに吸入室141に流出してクランク室140の圧力が低下し、吐出容量が最小の状態から速やかに最大吐出容量に増大する。これにより、吐出室142の圧力が急激に昇圧して逆止弁200が開弁し、冷媒が外部冷媒回路を循環してエアコンシステムが作動状態となる。
エアコンシステムが作動して吸入室141の圧力が低下し、モールドコイル314に流れる電流で設定される設定圧力に到達すると第1制御弁300が開弁する。これにより、背圧Pmが昇圧することによって、逆止弁250が圧力供給通路145を開放し、同時に第2制御弁350が第2放圧通路146bを閉鎖する。したがって、このとき、放圧通路146は第1放圧通路146aのみとなる。このため、クランク室140の冷媒が吸入室141に流れることが制限されてクランク室140の圧力が昇圧し易くなる。そして、吸入室141の圧力が設定圧力を維持するように、第1制御弁300の開度が調整されて吐出容量が可変制御される。
このように、第2制御弁350は、第1制御弁300が開弁して受圧部352aにかかる圧力によってスプール352を弁孔151aに近づく方向に移動させる力が弁部352bにかかる圧力によってスプール352を弁孔151aから離れる方向に移動させる力よりも大きくなると弁部352bが弁室351cの壁面に当接して弁孔151aを閉じて放圧通路146の開度を最小とする。また、第2制御弁350は、第1制御弁300が閉弁して受圧部352aにかかる圧力によってスプール352を弁孔151aに近づく方向に移動させる力が弁部352bにかかる圧力によってスプール352を弁孔151aから離れる方向に移動させる力よりも小さくなると弁部352bが前記壁面から離れて弁孔151aを開いて放圧通路146の開度を最大とする。すなわち、第2制御弁350は、第1制御弁300の開閉に連動して動作し、第1制御弁300が閉弁しているとき、放圧通路146の開度を最大とし(第1放圧通路146aと第2放圧通路146b)、第1制御弁300が開弁しているとき、放圧通路146の開度を最小とする(第1放圧通路146aのみ)。
第2制御弁の第2実施例について、図8を参照しつつ以下に説明する。
図8に示す第2制御弁350´では、区画部材の側壁の外径は第2収容室の周壁の内径より小さく設定され、側壁が第2収容室の周壁に摺動可能に支持されている。
区画部材の端壁の一端面の径方向における最外部近傍と、第2収容室と第1収容室との接続端面、換言すると、収容室の大径部と小径部との間の段差部には、弾性を有するシール部材、例えばOリングが配設されている。そして、Oリングに力が作用しない状態では側壁の端壁と反対側の端面351a1がシリンダヘッドの接続端面104dから予め決められた値(h´)だけ突出するように各部寸法が設定されている。なお、前記予め定められた値をある一定の定められた範囲の値としても良い。
この状態で可変容量圧縮機を組み立てて複数の通しボルト105で締結すれば、突出した側壁の端壁と反対側の端面351a1が吐出弁形成板151に当接した状態で複数の通しボルト105が締結される。このように締結すると、Oリングの付勢力が区画部材を吐出弁形成板151に押し付ける方向に作用し、これにより、側壁の端壁と反対側の端面351a1が吐出弁形成板151に当接した状態で区画部材351が第2収容室104e2に位置決めされる。
このようにすれば、スプール352と区画部材351の組立体を、側壁の端壁と反対側の端面351a1が吐出弁形成板151に当接した状態でシリンダヘッド内に容易に配設できる。また、Oリングによって、第1収容室から流入した冷媒が側壁の外側の隙間を経由して吸入室に流出するのを防止できる。なお、弾性を有するシール部材は、Oリング等のラバー製のものでなく、樹脂製のものであっても良い。
第2制御弁の第3実施例について図9を参照しつつ以下に説明する。
図9に示す第2制御弁350´´は、区画部材を付勢する付勢手段としてバネ(皿バネ)を使用したものである。そして、第1収容室から流入した冷媒が側壁の外側の隙間を経由して吸入室に流出するのを防止するため、側壁と第1収容室との間にOリングを配置している。その他の構成は上記説明した第2実施例と同様である。
第2制御弁の第4実施例について図10を参照しつつ以下に説明する。
図10に示す第2制御弁350´´´は、スプール352が弁座151bから離れようとすると、スプール352の移動を妨げる向きに付勢力が作用する付勢手段を備えたものである。
付勢手段としては、例えば、スプール352を弁座151bに向けて付勢する圧縮コイルバネ353を設けることができる。この圧縮コイルバネ353は、連通路104fの一部を構成すると共に第1収容室104e1に開口する収容孔104hに収容されている。また、圧縮コイルバネ353は、一端が受圧部の一端面352a1に当接し、他端が収容孔104hの底壁に当接しており、弁部の端面352b1が弁座151bに当接しているときにスプール352を弁座151bに向けて付勢している。
このように、圧縮コイルバネ353を設けているので、スプール352が弁座151bから離れようとする圧力差(Pm−Pc<0)を圧縮コイルバネ353の付勢力で容易に調整できる。なお、圧縮コイルバネは、第1収容室104e1に配設しても良い。
このような第2制御弁350´´´の作用について説明する。
吐出容量が最小の状態に維持された状態で可変容量圧縮機100が定常運転されると、吐出室142の圧力と吸入室141の圧力との圧力差が小さくなり、クランク室140の圧力と吸入室141の圧力との圧力差も小さくなる。特に低外気温度かつ圧縮機回転数が低い状態では、この圧力差は極めて小さくなる。
これによって、背圧Pmによりスプール352を弁座151bに押圧する力が極めて小さくなる。しかし、第2制御弁350´´´においては、圧縮コイルバネ353による付勢力によって弁部の端面352b1が弁座151bに当接した状態となっているので、スプール352が振動等の外力を受けて弁部の端面352b1が弁座151bから離間しようとすると、スプール352の移動を妨げる向きに付勢力が作用する。このため、弁部の端面352b1が弁座から離間することが妨げられ、第2放圧通路146bが意図せずに開放されることが回避される。
本明細書に記載の実施例においては、第2制御弁の弁部が第2放圧通路を閉鎖するようにしたが、弁部の端面352b1に溝(絞り)を形成して、完全に閉鎖しない構造としても良い。
本明細書に記載の実施例においては、第2制御弁が第2放圧通路を閉鎖したとき、第2制御弁内部に絞り通路が形成されるが、絞り通路は第2制御弁とは別に設けて、受圧部の他端面35a2が端壁の一端面351b2に当接して第1収容室104e1から弁室351cへの冷媒の流れが遮断されるように構成しても良い。
また、第2制御弁を他の本体構成部材、例えばシリンダブロックに配設しても良い。そして、逆止弁250はシリンダヘッドに配設しても良い。そしてまた、第1制御弁はソレノイドが無い機械式制御弁でも良い。
本明細書に記載の実施例においては、圧縮機を斜板式のクラッチレス可変容量圧縮機としたが、これに限定されない。例えば、圧縮機を、電磁クラッチを装着した可変容量圧縮機、モータで駆動される可変容量圧縮機としても良い。
100…可変容量圧縮機、140…クランク室、141…吸入室(吸入圧力領域)、142…吐出室(吐出圧力領域)、145…圧力供給通路、146…放圧通路、151a…弁孔、300…第1制御弁、350…第2制御弁、351…区画部材、351a…側壁、351a1…側壁の端壁と反対側の端面、351b…端壁、351b1…貫通孔、351c…弁室、351d…背圧室、352…スプール、352a…受圧部、352b…弁部、352c…軸部

Claims (7)

  1. 圧力供給通路を介して吐出圧力領域の冷媒がクランク室に供給されると共に、放圧通路を介して前記クランク室の冷媒が吸入圧力領域に排出されて前記クランク室内の調圧が行われ、前記クランク室内の調圧によって吐出容量が制御される可変容量圧縮機であって、
    前記圧力供給通路の開度を調整する第1制御弁と、
    前記放圧通路の開度を調整する第2制御弁と、
    を備え、
    前記第2制御弁は、
    前記圧力供給通路における前記第1制御弁よりも下流側の領域と連通する背圧室と、
    区画部材によって前記背圧室と区画され、前記放圧通路の一部を構成すると共に前記背圧室と反対側の壁面に前記クランク室に連通する弁孔が形成された弁室と、
    前記背圧室内に配置された受圧部、前記弁室内に配置された弁部、及び前記区画部材を貫通して延びて前記受圧部と前記弁部とを接続する軸部を有したスプールと、
    を有し、前記第1制御弁が開弁して前記受圧部にかかる圧力によって前記スプールを前記弁孔に近づく方向に移動させる力が前記弁部にかかる圧力によって前記スプールを前記弁孔から離れる方向に移動させる力よりも大きくなると前記弁部が前記弁室の前記壁面に当接して前記弁孔を閉じて前記放圧通路の開度を最小とし、前記第1制御弁が閉弁して前記受圧部にかかる圧力によって前記スプールを前記弁孔に近づく方向に移動させる力が前記弁部にかかる圧力によって前記スプールを前記弁孔から離れる方向に移動させる力よりも小さくなると前記弁部が前記壁面から離れて前記弁孔を開いて前記放圧通路の開度を最大とするように構成され、
    前記区画部材は、前記弁部を囲むように設けられた側壁と、前記側壁の一端側に接続し前記軸部が貫通する貫通孔が形成された端壁と、を有し、前記側壁の前記端壁と反対側の端面が前記弁室の前記壁面と当接するように位置決めされ、
    前記スプールの弁部が前記弁室の前記壁面に当接したときに、前記スプールの前記受圧部が前記区画部材の前記端壁と当接することを特徴とする、可変容量圧縮機。
  2. 前記区画部材は、前記側壁に前記弁室と前記吸入圧力領域とを連通するための連通部が形成されることを特徴とする請求項1に記載の可変容量圧縮機。
  3. 複数のシリンダボアが区画形成されたシリンダブロックと、
    前記シリンダブロックの一端側と接続されて前記クランク室を形成するハウジングと、
    前記シリンダブロックの他端側と接続され、前記吸入圧力領域としての吸入室と前記吐出圧領域としての吐出室が形成されたシリンダヘッドと、
    前記ハウジング、シリンダブロック及びシリンダヘッドで構成される本体内に回転可能に支持された駆動軸と、
    前記複数のシリンダボアに配設されたピストンと、
    前記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と、
    を備え、前記クランク室の調圧によって前記斜板の傾角が変更され前記ピストンのストロークが変化することにより吐出容量が制御されるように構成され、
    前記第2制御弁における前記弁室の前記壁面は、前記シリンダブロックとシリンダヘッドとの間に介在する部材の端面であることを特徴とする請求項1又は2に記載の可変容量圧縮機。
  4. 前記部材は、前記複数のシリンダボアと連通する吐出孔及び吸入孔が形成されたバルブプレート、前記吐出孔を開閉する吐出弁が形成された吐出弁形成板、及び前記吸入孔を開閉する吸入弁が形成された吸入弁形成板のいずれか一つであることを特徴とする請求項3に記載の可変容量圧縮機。
  5. 前記区画部材は、前記シリンダヘッドにおける前記シリンダブロック側の端面に形成された収容室に収容され、前記側壁の前記端壁と反対側の端面が前記部材に当接することを特徴とする請求項3又は4に記載の可変容量圧縮機。
  6. 前記区画部材は、前記収容室に移動可能に嵌合され、
    前記第2制御弁は、前記区画部材を、前記部材の端面に向けて付勢する付勢手段を備えることを特徴とする請求項5に記載の可変容量圧縮機。
  7. 前記収容室は、円筒状に形成されて前記シリンダヘッドにおける前記シリンダブロック側に大径部、前記大径部より奥側に小径部、及び前記大径部と小径部との間に段差部を有し、
    前記区画部材は、前記小径部の径よりも大きな外径を有し前記大径部に収容され、
    前記付勢手段は、前記区画部材と前記段差部との間に配設された弾性を有するシール部材であることを特徴とする請求項6に記載の可変容量圧縮機。
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