JP2019019743A - 可変容量圧縮機 - Google Patents

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Abstract

【課題】異物混入に起因するスプール動作不良の発生を防止する。
【解決手段】可変容量圧縮機100は、供給通路145の開度を制御する第1制御弁300、逆止弁350、排出通路146の開度を制御する第2制御弁400、及び、背圧逃がし通路147を備える。第2制御弁400は、中間供給通路145b1に連通する背圧室410、弁孔103d及び排出孔431aが開口されると共に排出通路146の一部を構成する弁室420、背圧室410と弁室420とを区画する区画部材430、及び、区画部材430に形成される貫通孔432aを貫通して延びるスプール440を有する。スプール440は、背圧室410内に配置される受圧部441と弁室420内に配置される弁部442と軸部443とを有し、弁部442及び軸部443からなるスプール弁440aを区画部材430に摺接させて区画部材430に対し開閉方向に摺動可能に支持される。
【選択図】図3

Description

本発明は、クランク室などの制御圧室の圧力に応じて吐出容量が変化する可変容量圧縮機に関する。
この種の可変容量圧縮機の一例として、特許文献1に記載された可変容量圧縮機が知られている。特許文献1に記載された可変容量圧縮機は、吐出室とクランク室とを連通する供給通路の開度を制御する第1制御弁と、クランク室と吸入室とを連通する排出通路の開度を制御する第2制御弁と、前記供給通路における前記第1制御弁と前記クランク室との間に設けられ前記クランク室から前記第1制御弁に向かう冷媒の逆流を阻止する逆止弁と、を備え、前記クランク室内の調圧によって吐出容量を制御している。
また、前記第2制御弁は、前記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路を介して連通する背圧室と、区画部材によって前記背圧室と区画され、前記排出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、スプールと、を有する。前記スプールは、前記背圧室内に配置された受圧部と、前記弁室内に配置された弁部と、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と、を有する。そして、前記第2制御弁は、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排出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排出通路の開度を最大とするように構成されている。
特開2016−108960号公報
前記従来の可変容量圧縮機においては、前記第1制御弁が前記供給通路を開いたとき、前記供給通路における前記第1制御弁よりも下流側の領域内の冷媒が前記連通路を経由して前記第2制御弁の前記背圧室内に流入することにより、前記背圧室の圧力が上昇する。これにより、前記スプールが前記排出通路の開度を最小とする方向(前記弁孔に近づく方向)に移動する。
ここで、前記従来の可変容量圧縮機において、微小な異物が前記供給通路等を冷媒と伴に流通するおそれがある。そのため、前記第1制御弁が前記供給通路を開いたとき、異物が冷媒と伴に前記連通路を介して前記背圧室内に流入する可能性がある。さらに、前記従来の可変容量圧縮機では、前記スプールは、該スプールの前記受圧部を前記背圧室の内周面に摺接させることにより、摺動可能に支持されている。そのため、前記背圧室内に冷媒が異物と伴に流入した場合、異物が前記スプールの外周面と前記背圧室の内周面との間に入り込み、前記スプールの作動を阻害するおそれがある。
そこで、本発明は、前記排出通路の開度を制御する第2制御弁における前記背圧室内への異物流入に起因するスプール作動不良の発生を、防止又は抑制することができる可変容量圧縮機を提供することを目的とする。
本発明の一側面によると、冷媒が導かれる吸入室、前記吸入室内の冷媒を吸入して圧縮する圧縮部、前記圧縮部によって圧縮された冷媒が吐出される吐出室、及び、制御圧室を有し、前記制御圧室の圧力に応じて吐出容量が変化する可変容量圧縮機が提供される。前記可変容量圧縮機は、第1制御弁と、逆止弁と、第2制御弁と、絞り通路と、を備える。前記第1制御弁は、前記吐出室内の冷媒を前記制御圧室に供給するための供給通路に設けられ、前記供給通路の開度を制御する。前記逆止弁は、前記供給通路における前記第1制御弁と前記制御圧室との間の下流側供給通路に設けられ、前記制御圧室から前記第1制御弁に向かう冷媒の逆流を阻止する。前記第2制御弁は、前記制御圧室内の冷媒を前記吸入室に排出するための排出通路に設けられ、前記排出通路の開度を制御する。前記絞り通路は、前記下流側供給通路における前記第1制御弁と前記逆止弁との間の中間供給通路と前記吸入室とを連通すると共に絞り部を有する。前記第2制御弁は、前記中間供給通路に連通する背圧室と、弁室と、前記背圧室と前記弁室とを区画する区画部材と、スプールと、を有する。前記弁室は、前記排出通路における前記第2制御弁と前記制御圧室との間の上流側排出通路に連通する弁孔、及び、前記吸入室に連通する排出孔が開口され、前記排出通路の一部を構成する。前記スプールは、前記背圧室内に配置される受圧部、前記弁室内に配置され前記弁孔の周囲の弁座に接離する弁部、及び、前記区画部材に形成される貫通孔を貫通して延び前記受圧部と前記弁部とを連結する軸部を有する。前記第2制御弁は、前記背圧室内の圧力と前記上流側排出通路内の圧力とに応じて前記スプールを移動させて前記弁部を前記弁座に接離させることにより、前記排出通路の開度を制御するように構成されている。前記スプールは、前記弁部及び前記軸部からなるスプール弁を前記区画部材に摺接させることにより、前記区画部材に対して開閉方向に摺動可能に支持されている。
本発明の前記一側面による前記可変容量圧縮機によれば、前記第2制御弁の前記スプールは、前記弁部及び前記軸部からなるスプール弁を前記区画部材に摺接させることにより、前記区画部材に対して開閉方向に摺動可能に支持されている。つまり、前記スプールは、該スプールのうちの異物流入のおそれのある前記背圧室内に配置される前記受圧部を避けた部位(前記弁部及び前記軸部からなるスプール弁の部位)を摺接部位とし、前記区画部材に対して開閉方向に摺動可能に支持されている。このように、前記スプールの支持部位が前記スプールのうちの前記受圧部を避けた部位に設定されている。そのため、前記第1制御弁が前記供給通路を開いたとき、異物が前記供給通路における前記第1制御弁と前記逆止弁との間の前記中間供給通路を介して前記背圧室内に冷媒と伴に流入したとしても、前記スプールを良好に作動させることができる。このようにして、前記背圧室内への異物流入に起因するスプール作動不良の発生を、防止又は抑制することができる可変容量圧縮機を提供することができる。
本発明の第1実施形態に係る可変容量圧縮機の断面図である。 前記可変容量圧縮機の第1制御弁の断面図と共に、冷媒が流通する通路の系統図を示した概念図である。 前記可変容量圧縮機の要部拡大断面図である。 前記可変容量圧縮機の排出通路の一部を含む部分拡大断面図である。 前記可変容量圧縮機の背圧逃がし通路を含む部分拡大断面図である。 前記第1制御弁のコイル通電量と設定圧力との相関を示す線図である。 前記可変容量圧縮機の逆止弁を含む部分拡大断面図である。 前記可変容量圧縮機の第2制御弁の断面図である。 前記第2制御弁における弁部の弁座側端面が弁座から最大に離れた状態を示す断面図である。 前記第2制御弁の変形例を示す断面図である。 本発明の第2実施形態に係る可変容量圧縮機の要部拡大断面図である。 本発明の可変容量圧縮機の参考例の可変容量圧縮機の第1制御弁の断面図と共に、冷媒が流通する通路の系統図を示した概念図である。 前記参考例の可変容量圧縮機の要部拡大断面図である。 前記参考例の可変容量圧縮機の各動作状態における冷媒の流れを説明するための概念図である。
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
[第1実施形態]
図1は、本発明の第1実施形態に係る可変容量圧縮機の断面図であり、車両用のエアコンシステム(エア・コンディショニング・システム)に適用される可変容量型クラッチレス圧縮機を例示する。なお、図1は、この可変容量型クラッチレス圧縮機が車両に搭載されたときの状態(つまり、圧縮機設置状態)を示しており、図において、上側が重力方向上側であり、下側が重力方向下側である。
図1に示す可変容量圧縮機100は、複数のシリンダボア101aが形成され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フロントハウジング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、を備える。シリンダブロック101とフロントハウジング102とによって制御圧室としてのクランク室140が形成され、駆動軸110は、クランク室140内を横断して設けられている。
駆動軸110の軸線Oの延伸方向の中間部分の周囲には、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にリンク機構120を介して連結され、駆動軸110と共に回転する。また、斜板111は、軸線Oに直交する平面に対する角度(以下「傾角」という)が変更可能に構成されている。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、一端が第1連結ピン122を介して第1アーム112aに回動可能に連結され、他端が第2連結ピン123を介して第2アーム111aに回動可能に連結されたリンクアーム121と、を備える。
駆動軸110が挿通される斜板111の貫通孔111bは、斜板111が最大傾角と最小傾角との間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。斜板111が軸線Oに直交するときの斜板111の傾角(最小傾角)を0°とした場合、貫通孔111bの前記最小傾角規制部は、斜板111をほぼ0°となると駆動軸110に当接し、斜板111のそれ以上の傾動を規制するように形成されている。また、斜板111は、その傾角が最大傾角となるとロータ112に当接してそれ以上の傾動が規制される。
駆動軸110には、斜板111の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、斜板111の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とが装着されている。傾角減少バネ114は、斜板111とロータ112との間に配置され、傾角増大バネ115は、斜板111と駆動軸110に固定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の傾角が前記最小傾角であるとき、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おり、駆動軸110が回転していないとき、斜板111は、傾角減少バネ114の付勢力と傾角増大バネ115の付勢力とがバランスする傾角に位置決めされる。
駆動軸110の一端(図1における左端)は、フロントハウジング102のボス部102a内を貫通してフロントハウジング102の外側まで延在している。そして、駆動軸110の前記一端に図示省略の動力伝達装置が連結されている。駆動軸110とボス部102aとの間には、軸封装置130が設けられており、軸封装置130によってクランク室140内は外部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。そして、駆動軸110(及びロータ112)は、外部駆動源からの動力が前記動力伝達装置に伝達されることにより、前記動力伝達装置の回転と同期して回転するように構成されている。なお、駆動軸110の他端、すなわち、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によって所定の隙間に調整されている。
各シリンダボア101a内には、ピストン136が配置されている。ピストン136のクランク室140内に突出する突出部の内側空間には、一対のシュー137を介して、斜板111の外周部及びその近傍が収容され、これにより、斜板111は、ピストン136と連動する。そして、駆動軸110の回転に伴う斜板111の回転によってピストン136がシリンダボア101a内を往復動する。また、ピストン136のストローク量は、斜板111の傾角に応じて変化する。
フロントハウジング102、センターガスケット(図示せず)、シリンダブロック101、ラバーコートされた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、ラバーコートされたヘッドガスケット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ハウジングが形成される。
シリンダヘッド104には、中央部に吸入室141が形成されると共に、吸入室141の径方向外側を環状に取り囲むように吐出室142が区画形成されている。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(図示省略)を介してシリンダボア101aに連通している。吐出室142は、バルブプレート103に設けられた連通孔103b及び吐出弁形成板151に形成された吐出弁(図示省略)を介してシリンダボア101aに連通している。シリンダヘッド104には、吸入通路104aがシリンダヘッド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延設されている。
吸入室141は、吸入通路104aを介して前記エアコンシステムの吸入側冷媒回路と接続されている。
また、シリンダブロック101の上部には、冷媒(冷媒ガス)の圧力脈動による騒音・振動を低減するため、マフラが設けられる。マフラは、吐出ポート106aが開口される蓋部材106と、シリンダブロック101の上部に区画形成されたマフラ形成壁101bとが図示省略のシール部材を介して締結されることによって形成されている。蓋部材106とマフラ形成壁101bとで囲まれるマフラ空間143には吐出逆止弁200が配置されている。
吐出逆止弁200は、吐出室142とマフラ空間143とを連通する連通路144のマフラ空間143側の端部に配置されている。吐出逆止弁200は、連通路144(上流側)とマフラ空間143(下流側)との圧力差に応答して動作する。具体的には、吐出逆止弁200は、前記圧力差が所定値より小さい場合には連通路144を遮断し、前記圧力差が所定値より大きい場合には連通路144を開くように構成されている。
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、前記エアコンシステムの冷媒回路(の高圧側)と接続される。また、前記エアコンシステムの前記冷媒回路の高圧側から吐出室142に向かう冷媒(冷媒ガス)の逆流が吐出逆止弁200によって阻止される。
前記エアコンシステムの前記冷媒回路の低圧側の冷媒は、吸入通路104aを介して吸入室141に導かれる。吸入室141内の冷媒は、ピストン136の往復運動によってシリンダボア101a内に吸入され、圧縮されて吐出室142に吐出される。すなわち、本実施形態においては、シリンダボア101a及びピストン136によって吸入室141内の冷媒を吸入して圧縮する圧縮部が構成されている。そして、吐出室142に吐出された冷媒(前記圧縮部によって圧縮された冷媒)は、前記吐出通路を介して前記エアコンシステムの前記冷媒回路の高圧側へと導かれる。
シリンダヘッド104には、供給通路145が形成されている。この供給通路145には、第1制御弁300及び逆止弁350が設けられている。そして、シリンダブロック101及びシリンダヘッド104には、排出通路146が形成されている。この排出通路146には、第2制御弁400が設けられている。また、シリンダブロック101とシリンダヘッド104との間には、背圧逃がし通路147が設けられている。
[供給通路]
図2は、第1制御弁300の断面図と共に、冷媒が流通する通路の系統図を示した概念図であり、図3は逆止弁350及び第2制御弁400を含む可変容量圧縮機100の要部断面図である。供給通路145は、吐出室142内の冷媒をクランク室140に供給するための通路である。ここで、供給通路145における吐出室142と第1制御弁300との間の通路を上流側供給通路145aと言い、供給通路145における第1制御弁300とクランク室140との間の通路を下流側供給通路145bと言う。供給通路145は、後述するように第1制御弁300を経由し第1制御弁300によって開閉される。また、逆止弁350は下流側供給通路145bに設けられている。
本実施形態において、供給通路145は、シリンダヘッド104に形成された連通路104b、シリンダヘッド104に形成された第1制御弁300の収容穴104cのうちの後述する第2領域S2(図2参照)、第1制御弁300の内部(図2参照)、収容穴104cのうちの後述する第3領域S3(図2参照)、シリンダヘッド104に形成された連通路104d、シリンダヘッド104におけるシリンダブロック101(ヘッドガスケット153)との接続端面104hに開口する接続部104e、ヘッドガスケット153の連通孔、吐出弁形成板151の連通孔、バルブプレート103に形成された連通孔103c、吸入弁形成板150の連通孔、シリンダガスケット152に形成される弁孔152a、シリンダブロック101を貫通する連通路101e、及び、逆止弁350の後述する第2通路351c2及び第1通路351c1(後述する図7参照)を経由して、吐出室142とクランク室140とを連通するように形成されている。したがって、本実施形態では、連通路104b及び第2領域S2が上流側供給通路145aを構成し、第3領域S3(図2参照)、連通路104d、接続部104e、ヘッドガスケット153の連通孔、吐出弁形成板151の連通孔、連通孔103c、吸入弁形成板150の連通孔、シリンダガスケット152の弁孔152a、連通路101e、第2通路351c2及び第1通路351c1からなる通路が下流側供給通路145bを構成する。
[排出通路]
排出通路146は、クランク室140内の冷媒を吸入室141に排出するための通路である。本実施形態では、排出通路146は、図1〜図3に示すように、吸入室141側において二つの通路に分岐しており、その一方の通路(後述する第1排出通路146a)が第2制御弁400を経由し第2制御弁400によって開閉される。本実施形態において、排出通路146は、シリンダブロック101のフロントハウジング102側の端面を貫通してシリンダヘッド104側に延びる連通路101c、及び、連通路101cが接続されると共にシリンダブロック101のシリンダヘッド104側の端面に開口する空間部101dを有する。
図4は、排出通路146の一部(後述する第2排出通路146b)を含む部分拡大図である。本実施形態では、排出通路146は、図1〜図3に示すように、空間部101dから第1排出通路146aと第2排出通路146bに分岐している。第1排出通路146aは、空間部101dから、シリンダガスケット152の連通孔、吸入弁形成板150の連通孔、バルブプレート103を貫通する後述する弁孔103d、第2制御弁400の後述する弁室420、排出孔431aを経由して吸入室141に開口するように形成されている。第2排出通路146bは、図4に示すように、空間部101dから、シリンダガスケット152に形成された連通孔、吸入弁形成板150に形成された固定絞りとしての溝部150a、バルブプレート103に形成された連通孔103e、吐出弁形成板151の連通孔、ヘッドガスケット153の連通孔を経由し第2制御弁400を迂回するように形成され、空間部101dと吸入室141との間を常時連通している。また、排出通路146における第2制御弁400とクランク室140との間の通路を上流側排出通路146c(図2参照)と言う。なお、第2制御弁400によって開かれたときの第1排出通路146aの流路断面積は、第2排出通路146bの固定絞りとしての溝部150aの流路断面積より大きく設定されている。
[背圧逃がし通路(絞り通路)]
背圧逃がし通路147は、図2及び図3に示すように、下流側供給通路145bにおける第1制御弁300と逆止弁350との間の中間供給通路145b1と吸入室141とを連通すると共に絞り部147aを有する絞り通路としての通路である。
図5は、背圧逃がし通路147を含む部分拡大図である。
本実施形態では、絞り部147aは、吐出弁形成板151に貫通形成された溝部からなり、この溝部が接続部104eに開口すると共にヘッドガスケット153の連通孔に開口している。本実施形態では、背圧逃がし通路147は、吐出弁形成板151に形成された絞り部147a及びヘッドガスケット153の連通孔を経由して、接続部104e(つまり、中間供給通路145b1)と吸入室141との間を常時連通している。
下流側供給通路145bのうちの中間供給通路145b1(図2参照)は、第3領域S3(図2参照)、連通路104d、接続部104e、ヘッドガスケット153の連通孔、吐出弁形成板151の連通孔、連通孔103c、吸入弁形成板150の連通孔、シリンダガスケット152の弁孔152a、及び、連通路101eのうちの接続部104eと逆止弁350との間の通路により構成されている。
第1制御弁300が閉じた場合は、中間供給通路145b1の冷媒は背圧逃がし通路147を介して吸入室141へ流出されることになる。これにより、中間供給通路145b1及び第2制御弁400の後述する背圧室410の圧力が下がる。その結果、後述するように、逆止弁350及び第2制御弁400のスプール440が移動する。
[第1制御弁の概要]
第1制御弁300は、供給通路145の開口面積(開度)を調整(制御)し、これによって、吐出室142からクランク室140への冷媒の供給量を制御するように構成されている。第1制御弁300は、具体的には、図1及び図2に示すように、シリンダヘッド104に形成された収容穴104c内に収容される。本実施形態において、第1制御弁300にはOリング300a〜300cが装着されており、これらOリング300a〜300cによって収容穴104c内には、連通路104fを介して吸入室141に連通する第1領域S1と、連通路104bを介して吐出室142に連通する第2領域S2と、連通路104d、接続部104e、連通路101e及び逆止弁350を介してクランク室140に連通する第3領域S3とが区画形成される。そして、収容穴104cの第2領域S2及び第3領域S3が供給通路145の一部を構成している。第1制御弁300は、連通路104fを介して導入された吸入室141の圧力と外部信号に応じてソレノイドに流れる電流により発生する電磁力とに応答して供給通路145の開度を制御(調整)し、クランク室140への冷媒の供給量を制御する。
[逆止弁の概要]
逆止弁350は、供給通路145における下流側供給通路145b(換言すると、第1制御弁300より下流の供給通路145)に設けられている。逆止弁350は、クランク室140から第1制御弁300に向かう冷媒の逆流を阻止すると共に、第1制御弁300からクランク室140に向かう冷媒の流れを許容するように作動する弁である。逆止弁350は、具体的には、シリンダブロック101の連通路101eにおけるバルブプレート103側の開口端部に形成され、連通路101eの一部を構成する収容穴101g内に収容されている。
[第2制御弁の概要]
第2制御弁400は、排出通路146(本実施形態では第1排出通路146a)に設けられ、この排出通路146の開度を制御し、これによって、クランク室140から吸入室141への冷媒の排出量を制御するように構成されている。第2制御弁400は、具体的には、シリンダヘッド104に形成されると共に吸入室141に開口する収容穴104g内に収容され、排出通路146のうちの第1排出通路146aを開閉するためのスプール440を含んで構成される。第2制御弁400は、下流側供給通路145bにおける第1制御弁300と逆止弁350との間の中間供給通路145b1の圧力(詳しくは、後述する背圧室410内の圧力)と、クランク室140の圧力(詳しくは、上流側排出通路146c内の圧力)に応じてスプール440を移動させて排出通路146の開度を制御(調整)し、クランク室140から吸入室141への冷媒の排出量を制御する。
第1制御弁300及び逆止弁350が供給通路145を閉じた場合には、第2制御弁400が第1排出通路146aを開く。この場合、排出通路146は第1排出通路146aと第2排出通路146bとで構成される。その結果、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、これによって、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350が供給通路145を開いた場合には、第2制御弁400が第1排出通路146aを閉じる。この場合、排出通路146は第2排出通路146bのみで構成される。その結果、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し、これによって、ピストンストローク(吐出容量)が減少する。
このように、可変容量圧縮機100は、吸入室141、前記圧縮部、吐出室142、及び、制御圧室としてのクランク室140とを有し、クランク室140の圧力に応じて吐出容量が変化する圧縮機、換言すると、クランク室140内の調圧によって吐出容量が制御される圧縮機である。
次に、第1制御弁300、逆止弁350、及び、第2制御弁400について詳述する。
[第1制御弁]
図2に戻って、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)とから構成され、シリンダヘッド104に形成された収容穴104c内に収容されている。
第1制御弁300の前記弁ユニットは、円筒状の弁ハウジング301を有し、弁ハウジング301の内部には、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の外周面に形成された連通孔301a、収容穴104cのうちの第3領域S3、及び、シリンダヘッド104に形成された連通路104d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の外周面に形成された連通孔301e、収容穴104cのうちの第1領域S1、及び、シリンダヘッド104に形成された連通路104f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の外周面に形成された連通孔301b、収容穴104cのうちの第2領域S2、及び、シリンダヘッド104に形成された連通路104b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、内部を真空にしてバネを内蔵し、弁ハウジング301の軸方向に変位可能に配置され、第1感圧室302内、即ちクランク室140内の圧力を受圧す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、外周面が支持孔301dの内周面に密接しつつ支持孔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を開閉可能であり、弁体304の他端は第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。
第1制御弁300の前記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の端部に同軸に連結される。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が収容される。また、ソレノイドハウジング312内には、モールドコイル314と同軸的に円筒状の固定コア310が収容され、固定コア310は弁ハウジング301からモールドコイル314の中央付近にまで延びている。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によって囲まれている。固定コア310は、中央に挿通孔310aを有し、挿通孔310aの一端は第2感圧室307に開口している。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、ソレノイドロッド309の一端は弁体304の基端側に圧入により固定される。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とは一体化される。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)に付勢する解放バネ311が備えられる。
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て磁気回路を構成する。スリーブ313は、ステンレス系材料などの非磁性材料で形成されている。モールドコイル314は、可変容量圧縮機100の外部に設けられた制御装置に信号線を介して接続される。モールドコイル314は、制御装置から制御電流iが供給されると電磁力F(i)を発生する。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に向けて吸引し、弁体304を閉弁方向に駆動する。
第1制御弁300の弁体304には、モールドコイル314による電磁力F(i)の他に、解放バネ311による付勢力fs、弁室303の圧力(吐出室圧力Pd)による力、第1感圧室302の圧力(クランク室圧力Pc)による力、第2感圧室307の圧力(吸入室圧力Ps)による力、及び、ベローズ305が内蔵するバネによる付勢力Fが作用する。ここで、ベローズ305の伸縮方向の有効受圧面積Sb、弁孔301c側より弁体304に作用するクランク室の圧力受圧面積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、弁体304に作用する力の関係は数式1で示される。なお、数式1において、「+」は弁体304の閉弁方向、「−」は開弁方向を示す。
ベローズ305、連結部306及び弁体304の連結体は、吸入室圧力Psが設定圧力よりも高くなると吐出容量を増大させるために供給通路145の開度を小さくしてクランク室圧力Pcを低下させ、吸入室圧力Psが設定圧力を下回ると吐出容量を減少させるために供給通路145の開度を大きくしてクランク室圧力Pcを上昇させる。つまり、第1制御弁300は、吸入室圧力Psが設定圧力に近づくように供給通路145の開度(開口面積)を自律制御する。
図6は、第1制御弁300のコイル通電量と設定圧力との相関を示す線図である。弁体304には、ソレノイドロッド309を介してモールドコイル314の電磁力が閉弁方向に作用するので、モールドコイル314への通電量が増加すると供給通路145の開度を小さくする方向の力が増大し、図6に示すように設定圧力が低下方向に変化する。制御装置(駆動ユニット)は、例えば400Hz〜500Hzの範囲の所定周波数でのパルス幅変調(PWM制御)によりモールドコイル314への通電を制御し、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)を変更する。
前記エアコンシステムの作動時、つまり可変容量圧縮機100の作動状態では、設定温度などの空調設定や外部環境に基づいてモールドコイル314への通電量が制御装置によって調整され、吸入室圧力Ps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、エアコンシステムの非作動時、つまり可変容量圧縮機100の非作動状態では、制御装置はモールドコイル314への通電をOFFする。これにより、供給通路145が解放バネ311によって開かれ、可変容量圧縮機100の吐出容量は最小の状態に制御される。
[逆止弁]
次に、逆止弁350について図7を参照して説明する。図7は、可変容量圧縮機100の逆止弁350を含む部分拡大断面図である。図7(A)は、逆止弁350が第1制御弁300からクランク室140に向かう冷媒の流れを許容する方向に作動した状態を示し、図7(B)は、逆止弁350がクランク室140から第1制御弁300に向かう冷媒の逆流を阻止する方向に作動した状態を示している。
逆止弁350は、弁体351と、弁体351を収容する収容穴101gと、収容穴101gの一端(図7では右端)を閉塞すると共に弁孔152a及び弁座152bを有する弁座形成部材としてのシリンダガスケット152とを備えている。つまり、シリンダガスケット152には弁孔152a及び弁座152bが形成されている。
弁体351は、概ね円筒状の周壁351aと、周壁351aの一端に接続される端壁351bとを備えている。周壁351aは、弁体長手方向の中間部をなす大径部351a1と、大径部351a1と端壁351bとの間を連結すると共に大径部351a1より小径の第1小径部351a2と、大径部351a1における第1小径部351a2とは反対側の端面から延伸する大径部351a1より小径の第2小径部351a3と、を含む。弁体351には、供給通路145の一部を構成する内部通路が形成されている。この内部通路は、周壁351aの開口端から端壁351bに向けて形成された第1通路351c1と、第1小径部351a2の周壁を貫通して第1通路351c1と第1小径部351a2の周囲の収容穴101gの領域とを連通する第2通路351c2とにより構成されている。なお、弁体351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よい。
収容穴101gは、シリンダブロック101の連通路101eにおけるバルブプレート103側の開口端部に形成され、連通路101e(換言すると、供給通路145)の一部を構成する。収容穴101gは、クランク室140側の小径部101g1と、小径部101g1より大径のバルブプレート103側の大径部101g2とで構成されている。
収容穴101g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351は駆動軸110の軸線Oの延伸方向に移動する。弁体351の端壁351bが弁座152bに当接することにより弁体351の一方の移動が規制され、また、周壁351aの他端が収容穴101gの端面101g3に当接することにより弁体351の他方の移動が規制される。端壁351bが弁座152bに当接すると、弁孔152aが閉鎖され、端壁351bが弁座152bから離れると弁孔152aが開放される。
収容穴101gは、下流側供給通路145bにおける第1制御弁300と逆止弁350との間の中間供給通路145b1を介して、第1制御弁300の収容穴104cにおける第3領域S3に連通する。連通路101eは、シリンダブロック101のフロントハウジング102側の端面を貫通してシリンダヘッド104側に延びると共に、収容穴101gの端面101g3を貫通し、収容穴101gを経由してシリンダヘッド104側端面に開口している。
したがって、弁体351の一端には中間供給通路145b1の圧力Pm(逆止弁350より上流の圧力)が作用し、弁体351の他端にはクランク室圧力Pc(逆止弁350より下流の圧力)が作用し、弁体351は弁体351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。
中間供給通路145b1は、背圧逃がし通路147を経由して吸入室141と連通しているが、この背圧逃がし通路147には絞り部147aが設けられている。したがって、第1制御弁300が弁孔301cを開放している状態では、吐出室142の冷媒の大半が連通路104d、接続部104e、ヘッドガスケット153の連通孔、吐出弁形成板151の連通孔、連通孔103c、吸入弁形成板150の連通孔を経由して逆止弁350の弁孔152aに至る。このため、弁体351の一端に作用する中間供給通路145b1の圧力Pmが上昇し、Pm−Pc>0となる。そして、弁体351に作用する上流と下流の圧力差(Pm−Pc)によって、弁体351の端壁351bが弁座152bから離れ周壁351aの他端が収容穴101gの端面101g3に当接した状態となる。これにより、吐出室142の冷媒は、弁孔152aから収容穴101gの大径部101g2、第2通路351c2、第1通路351c1及び逆止弁350より下流の連通路101e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が弁孔301cを閉鎖した場合には、吐出室142の冷媒が中間供給通路145b1に供給されず、中間供給通路145b1の冷媒は、背圧逃がし通路147を経由して吸入室141に流れる。このため、弁体351の一端に作用する中間供給通路145b1の圧力Pmが低下してPm−Pc<0となる。そして、弁体351に作用する上流と下流の圧力差(Pm−Pc)によって、周壁351aの他端が収容穴101gの端面101g3から離れ弁体351の端壁351bが弁座152bに当接し、逆止弁350より下流の連通路101eと中間供給通路145b1との連通が遮断される。これにより、中間供給通路145b1の圧力Pmは、吸入室圧力Psと同等となる。このように、逆止弁350は、第1制御弁300の開閉に連動して供給通路145を開閉するように構成されている。
なお、逆止弁350は、弁体351を弁座152bに向けて付勢する圧縮コイルバネ等の付勢手段を備える構成としてもよい。また、逆止弁350の前記弁座形成部材は、シリンダガスケット152に限定されず、例えば、吸入弁形成板150やバルブプレート103であってもよい。
[第2制御弁]
第2制御弁400について、図1〜図3、図8及び図9を参照して説明する。図8は第2制御弁400の断面図であり、図9は第2制御弁400における後述する弁部442の弁座側端面442aが後述する弁座103fから最大に離れた状態を示す断面図である。
第2制御弁400は、背圧室410と、弁室420と、区画部材430と、スプール440とを有する。本実施形態では、第2制御弁400は、シリンダヘッド104に形成されると共に吸入室141に開口する収容穴104gに収容されている。
収容穴104gは、図3に示すように、シリンダヘッド104におけるシリンダブロック101(ヘッドガスケット153)との接続端面104h側に開口するように形成されている。収容穴104gは、具体的には、シリンダヘッド104における吸入室形成壁のうちの閉塞端壁104iからバルブプレート103側に向って突設される突起部104jに、段付き円柱状に形成されている。突起部104jは、具体的には、駆動軸110の軸線Oの延長上に配置されており、吸入室141の径方向中央部に位置している。突起部104jは、ヘッドガスケット153との間に隙間を有するように、シリンダヘッド104の閉塞端壁104iから接続端面104hの手前の位置まで延設されている。収容穴104gは、その中心軸が駆動軸110の軸線Oと略一致し、シリンダヘッド104の接続端面104h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104g1を構成し、大径部が区画部材430を収容する第2収容室104g2を構成している。
背圧室410は、中間供給通路145b1に連通する。具体的には、背圧室410は、背圧室410と中間供給通路145b1とに接続される連通路104kを介して中間供給通路145b1に連通している。したがって、背圧室410内の圧力は、中間供給通路145b1の圧力Pmと同等である。本実施形態では、背圧室410は、区画部材430によって区画された第1収容室104g1からなる。なお、連通路104kについては、後に詳述する。
例えば、第1制御弁300が供給通路145を開いたとき、冷媒は連通路104kを介して、背圧室410に流入する。この背圧室410は比較的に大きな容積を有している。つまり、背圧室410は、連通路104kと、軸部443の外周面と区画部材430の貫通孔432aの孔壁面との間の隙間からなる通路と、の間の拡張(拡大)空間をなしている。したがって、連通路104kから背圧室410に流入した冷媒は、背圧室410内で、流速が低下する。その結果、微小な異物が連通路104kを介して冷媒と伴に流入した場合には、異物が第2制御弁400の背圧室410内、特に、背圧室410の重力方向下側部位に溜まり易い。
弁室420は、排出通路146における第2制御弁400とクランク室140との間の上流側排出通路146c(図2及び図3参照)の第2制御弁側端部をなす弁孔103d、及び、吸入室141に連通する排出孔431aが開口され、排出通路146(詳しくは第1排出通路146a)の一部を構成する。本実施形態では、排出孔431aは区画部材430の後述する周壁431に形成され、弁孔103dはバルブプレート103に形成されている。
区画部材430は、背圧室410と弁室420とを区画する部材である。本実施形態では、区画部材430は、円筒状の周壁431と、円盤状の端壁432とを有する。周壁431は、端壁432からバルブプレート103側(換言すると、後述する弁座103f側)に延びると共に、バルブプレート103(換言すると、弁座103fが形成される壁面)に当接し、スプール440の後述する弁部442を囲むように設けられている。周壁431には、排出孔431aが形成されている。また、端壁432には、スプール440の後述する軸部443が貫通する貫通孔432aが形成されている。端壁432は、収容穴104gを第1収容室104g1側の領域と第2収容室104g2側の領域とに区画する。端壁432により区画された収容穴104gのうちの第1収容室104g1側の領域が背圧室410を構成する。そして、端壁432により区画された収容穴104gのうちの第2収容室104g2側の領域(詳しくは、周壁431の内側の円筒空間)が弁室420を構成する。
具体的には、区画部材430の周壁431の外径は第2収容室104g2の内壁の内径より小さく設定され、周壁431の端壁432と反対側の端面431bがバルブプレート103に当接した状態で、周壁431の一部が第2収容室104g2内に収容されている。これにより、周壁431は端壁432を位置決めしている。また、第1収容室104g1から流入した冷媒が端壁432の外周面と第2収容室104g2の内壁との間の隙間を経由して吸入室141に流出するのを防止するため、Oリング460が端壁432の外周面と第2収容室104g2の内壁との間に配置されている。
本実施形態では、スプール440の後述する受圧部441の外周面と背圧室410の内壁面との間には、区画部材430をバルブプレート103側(後述する弁座103f側)へ付勢するための付勢部材450を更に含む。具体的には、付勢部材450は、圧縮コイルバネからなる。圧縮コイルバネからなる付勢部材450の一端部は第1収容室104g1の底壁部104g3の径方向外縁部に当接し、付勢部材450の他端部は区画部材430の端壁432の受圧部側端面432bの径方向外縁部に当接している。
また、区画部材430は、第2収容室104g2内に収容された状態で、付勢部材450によりバルブプレート103側に向けて付勢されることにより、周壁431の端壁432と反対側の端面431bが弁室420における背圧室410と反対側の壁面となっているバルブプレート103(後述する弁座103fが形成される壁面)に当接するように、第2収容室104g2内で位置決めされている。この状態で、区画部材430は、周壁431の端壁432と反対側の端面431bが突起部104jの突設端面104j1よりバルブプレート103側に突出している。
弁室420に開口する排出孔431aは、周壁431の周方向に離間した複数の箇所において、周壁431を貫通している。排出孔431aを介して、弁室420は吸入室141と連通している。具体的には、周壁431の端面431b側の部位は、排出孔431aが吸入室141に直接開口するように、突起部104jの突設端面104j1よりバルブプレート103側に突出している。なお、排出孔431aは孔に限らず、切り欠きとして形成されてもよい。
弁室420に開口する弁孔103dは、区画部材430の開口端を閉塞するバルブプレート103に形成されている。そして、バルブプレート103における弁孔103dの周囲の部位が、スプール440の後述する弁部442が接離する弁座103fを構成する。弁室420は、弁孔103d、吸入弁形成板150の連通孔、シリンダガスケット152の連通孔、空間部101d、連通路101cを介してクランク室140と連通している。つまり、本実施形態では、弁孔103d、吸入弁形成板150の連通孔、シリンダガスケット152の連通孔、空間部101d、連通路101cによって、排出通路146の上流側排出通路146cが構成される。
スプール440は、受圧部441と、弁部442と、軸部443とを有する。スプール440は、円形断面を有して一方向に延びるように形成され、受圧部441、弁部442及び軸部443は、それぞれ円形断面を有している。
受圧部441は、背圧室410(第1収容室104g1)内に配置され、背圧Pmを受ける部材である。詳しくは、受圧部441の外径は、図3及び図9に示すように、受圧部441の外周面と背圧室410の内壁面との間の円筒状の空間に、圧縮コイルバネからなる付勢部材450を設置できるように設定されている。圧縮機設置状態において、受圧部441の外周面と背圧室410の内壁面との間の隙間は、軸部443の外周面と区画部材430の貫通孔432aの孔壁面との間の隙間より大きくなるように設定されている。そして、受圧部441は、第1収容室104g1の底壁部104g3(図3及び図9参照)に対向する受圧端面441aと、区画部材430(受圧部側端面432b)と対向する区画部材側端面441bとを有する。
弁部442は、弁室420内に配置され、弁孔103dの周囲の弁座103fに接離する部材である。弁部442は、図8及び図9に示すように、弁座103fに対向する弁座側端面442aと、区画部材430の端壁432に対向する端壁側端面442bとを有する。弁部442は、弁室420に収容されて弁座側端面442aが弁座103fに接離して弁孔103dを開閉する。
軸部443は、受圧部441と弁部442とを連結する部材であり、区画部材430の端壁432に形成される貫通孔432a(図8及び図9参照)を貫通して延びるように形成されている。軸部443は、受圧部441及び弁部442の外径より小さい外径を有する。軸部443の外周面と貫通孔432aの孔壁面との間の隙間は、例えば、0.2mm〜0.5mm程度に設定することが望ましい。また、軸部443の外周面と貫通孔432aの孔壁面との間の隙間からなる通路により、背圧室410と弁室420との間が連通され得る。なお、軸部443の外周面と貫通孔432aの孔壁面との間の隙間からなる前記通路に加えて、軸部443の外周面又は貫通孔432aの孔壁面に背圧室410と弁室420との間を接続する通路をなす溝を形成してもよい。
具体的には、軸部443は弁部442と一体に形成されている。軸部443を区画部材430の貫通孔432aに挿通させた状態で、受圧部441を軸部443に圧入することにより、スプール440が構成される。この軸部443及び弁部442からなる部位を、スプール440のうちのスプール弁440aと言う。
本実施形態では、スプール440は、円形断面を有し、圧縮機設置状態において、重力方向(上下方向)を横切る一方向に延びるように配置されている。具体的には、スプール440は、圧縮機設置状態において、重力方向と直交する一方向に延びるように配置されている。そして、スプール440は、圧縮機設置状態において、スプール弁440aの軸部443の外周面のうちの重力方向下側部位を、区画部材430の貫通孔432aの孔壁面のうちの重力方向下側部位に摺接させている。
このようにして、スプール440は、弁部442及び軸部443からなるスプール弁440aを区画部材430に摺接させることにより、区画部材430に対して開閉方向に摺動可能に支持されている。
本実施形態では、スプール440は、重力方向を横切る前記一方向(スプール長手方向)のスプール重心位置Gが区画部材430の貫通孔432a内に位置するように配置されている。詳しくは、スプール440は、開閉いずれの状態においてもスプール重心位置Gが貫通孔432a内に位置するように構成されている。
本実施形態では、第1制御弁300が供給通路145を閉じて、弁部442の弁座側端面442aが弁座103fから最大に離れた状態で、端壁側端面442bが、図9に示すように、端壁432に当接している。具体的には、スプール440が弁座103fから離れる方向に移動したときに、受圧部441の受圧端面441aが第1収容室104g1の底壁部104g3に当接する前に、弁部442の端壁側端面442bが端壁432の弁部側端面432cに当接するように、受圧部441の長さが設定されている。
本実施形態では、第1制御弁300が供給通路145を開いて、弁部442が弁座103fに当接したときに、受圧部441が、図3及び図8に示すように、区画部材430の端壁432に当接している。具体的には、弁部442の弁座側端面442aが弁座103fに当接したとき、同時に受圧部441の区画部材430に対向する区画部材側端面441bが端壁432の受圧部441に対向する受圧部側端面432bに当接するように、スプール弁440aに対する受圧部441の軸線方向の圧入位置が調整されている。
次に、第2制御弁400におけるスプール440の動作について説明する。
第2制御弁400は、背圧室410内の圧力(以下において、背圧という)と上流側排出通路146c内の圧力(つまり、クランク室圧力Pc)とに応じてスプール440を移動させて弁部442を弁座103fに接離させることにより、排出通路146の開度を制御するように構成されている。前述したように、背圧室410は、中間供給通路145b1に連通路104kを介して連通しているため、背圧室410内の圧力(背圧)は、中間供給通路145b1の圧力Pmと同等である。また、上流側排出通路146c内の圧力は、クランク室圧力Pcと同等である。したがって、第2制御弁400は、背圧(中間供給通路145b1の圧力)Pmとクランク室圧力Pcとに応じてスプール440を作動させている。
スプール440の一端面(受圧部441の受圧端面441a)は背圧Pmを受け、スプール440の他端面(弁部442の弁座側端面442a)はクランク室圧力Pcを受けるので、スプール440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440の他端面が弁座103fに当接し、第2制御弁400が第1排出通路146aを閉じる。Pm−Pc<0となれば、弁部442が区画部材430の端壁432に当接し、第2制御弁400が第1排出通路146aを最大に開く。背圧Pmを受ける軸線方向のスプール440の受圧面積A1及びクランク室圧力Pcを受けるスプール440の受圧面積A2は、例えばA1=A2に設定されるが、スプール440の動作を調整するためA1>A2又はA1<A2としてもよい。
詳しくは、第2制御弁400は、主に受圧部441に作用する圧力(背圧Pm)によってスプール440を弁座103fに近づく方向に移動させる閉弁方向の力が弁部442に作用する圧力によってスプール440を弁座103fから離れる方向に移動させる開弁方向の力よりも大きくなると、弁部442が弁座103fに当接することにより、弁孔103dと排出孔431aとの連通を遮断して排出通路146の開度を最小とし、前記閉弁方向の力が前記開弁方向の力よりも小さくなると、弁部442が弁座103fから離れることにより、弁孔103dと排出孔431aとを連通して排出通路146の開度を最大とするように構成されている。
ここで、軸部443の外周面と貫通孔432aの孔壁面との間には、スプール440が移動可能に、微小な隙間を有している(図9等では、この隙間は、説明の便宜のため実際よりも大きく示されている)。このため、第1制御弁300が供給通路145を閉じて、弁部442の弁座側端面442aが弁座103fから僅かに離れ始めた状態では、クランク室140から弁孔103dを介して弁室420に流入した冷媒の一部は、弁部442の端壁側端面442bと端壁432(詳しくは弁部側端面432c)との間の隙間及び軸部443の外周面と貫通孔432aの孔壁面との間の隙間を経由して背圧室410に流れ得る。一方、第1制御弁300が供給通路145を閉じて、弁部442の弁座側端面442aが弁座103fから最大に離れた状態では、弁部442の端壁側端面442bが、図9に示すように、端壁432(詳しくは弁部側端面432c)に当接するように構成されているので、軸部443の外周面と貫通孔432aの孔壁面との間の隙間を経由する弁室420から背圧室410への冷媒の流れは遮断される。したがって、弁部442の端壁側端面442bと端壁432の弁部側端面432cとは弁手段を構成している。
また、第1制御弁300が供給通路145を開いて、弁部442の端壁側端面442bが端壁432の弁部側端面432cから僅かに離れ始めた状態では、連通路104kから背圧室410に流入した冷媒は、受圧部441の外周面と背圧室410の内壁面との間の円筒状の空間及び軸部443の外周面と貫通孔432aの孔壁面との間の隙間を経由して弁室420に流れる。一方、第1制御弁300が供給通路145を開いて、弁部442の弁座側端面442aが弁座103fに当接したときは、受圧部441の区画部材側端面441bが端壁432の受圧部側端面432bに当接するように構成されているので、軸部443の外周面と貫通孔432aの孔壁面との間の隙間を経由する背圧室410から弁室420への冷媒の流れは遮断される。したがって、受圧部441の区画部材側端面441bと端壁432の受圧部側端面432bとは弁手段を構成している。
なお、第1制御弁300が供給通路145を開いた直後においては、背圧室410は軸部443の外周面と貫通孔432aの孔壁面との間の隙間により弁室420と連通している。この状態で、背圧室410に異物が流入したとしても、背圧室410において冷媒の流速は減速する上、この連通状態は瞬時に解消されるため、異物が軸部443の外周面と貫通孔432aの孔壁面との間の隙間に流入することは防止又は抑制されている。
また、弁部442が弁座103fに当接した状態で、中間供給通路145b1内の冷媒は、背圧逃がし通路147を介して吸入室141に僅かに流れるようになっている。本実施形態では、背圧逃がし通路147は、図5に示すように、吐出弁形成板151に形成された絞り部147a及びヘッドガスケット153の連通孔を経由して吸入室141に開口している。詳しくは、背圧逃がし通路147は、中間供給通路145b1における接続部104eと吸入室141との間を、シリンダブロック101とシリンダヘッド104との間の介在物(吐出弁形成板151、ヘッドガスケット153)に形成された通路を介して連通するように構成されている。このように、本実施形態では、背圧逃がし通路147は、第2制御弁400を迂回して、中間供給通路145b1における接続部104eと吸入室141との間を直接的に連通するように形成されている。
[連通路]
次に、背圧室410と中間供給通路145b1との間を連通する連通路104kについて詳述する。
本実施形態では、連通路104kの一端は中間供給通路145b1の途上に設けられる接続部104eに接続され、連通路104kの他端は背圧室410に接続される。連通路104kのうちの少なくとも接続部104eから背圧室410側に向って延びる連通路側接続部位104k1(図3参照)は、中間供給通路145b1のうちの接続部104eから第1制御弁300側に向って延びる中間供給通路側接続部位としての連通路104dに対して、鋭角に延伸している。つまり、中間供給通路側接続部位としての連通路104kは、中間供給通路145b1を第1制御弁300から逆止弁350に向かって流れる冷媒流れの主流の流れ方向に対して逆向きに折り返すように、中間供給通路145b1における接続部104eから分岐している。連通路側接続部位104k1とは、連通路104kにおける接続部104e近傍の通路部位である。
本実施形態では、連通路104kは、連通路全長に亘って、中間供給通路側接続部位としての連通路104dに対して鋭角に延伸している。つまり、連通路104kは、連通路全長に亘って、中間供給通路145b1を第1制御弁300から逆止弁350に向かって流れる冷媒の主流の流れ方向に対して逆向きの一方向に延伸している。したがって、連通路104kと直線的に一方向に延伸している連通路104dとにより、V字状の通路をなしている。
本実施形態では、連通路104kは、その背圧室側開口端が圧縮機設置状態において背圧室410の内壁面における重力方向下側部位に開口するように形成されている。
本実施形態では、中間供給通路145b1における接続部104eは、圧縮機設置状態において第2制御弁400よりも重力方向下側に位置するように配置されている。そして、接続部104eは、背圧室410よりもバルブプレート103側に配置されている。したがって、連通路104kは、接続部104eから折り返して斜め上方に延伸して背圧室410に開口している。
[可変容量圧縮機の動作]
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が最大に開かれる。これによって背圧Pmが昇圧するので、逆止弁350が供給通路145を閉じている場合は(最大吐出容量時)、逆止弁350が供給通路145を開き、同時に第2制御弁400が第1排出通路146aを閉じる。このため、排出通路146は第2排出通路146b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。
これとほぼ同時に吐出逆止弁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は外部冷媒回路へは流れず、吐出室142、供給通路145、クランク室140、第2排出通路146b、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350との間の供給通路145の領域、つまり、中間供給通路145b1における冷媒は、第2制御弁400を迂回して設けられた背圧逃がし通路147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が閉弁して供給通路145が閉じられ、中間供給通路145b1における冷媒は、背圧逃がし通路147を介して吸入室141に流出する。そして、中間供給通路145b1の圧力(背圧Pm)が低下して逆止弁350が供給通路145を閉じ、逆止弁350より上流の供給通路145に冷媒が逆流することが阻止される。同時に第2制御弁400が第1排出通路146aを開く。したがって、このとき、排出通路146は、第1排出通路146aと第2排出通路146bとの2つで構成される。
第2制御弁400内の流路断面積は、固定絞りとしての溝部150a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吐出逆止弁200が開弁し、冷媒が外部冷媒回路を循環して前記エアコンシステムが作動状態となる。
前記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350が供給通路145を開き、同時に第2制御弁400が第1排出通路146aを閉じる。したがって、このとき、排出通路146は第2排出通路146b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。
本実施形態による可変容量圧縮機100によれば、第2制御弁400のスプール440は、弁部442及び軸部443からなるスプール弁440aを区画部材430に摺接させることにより、区画部材430に対して開閉方向に摺動可能に支持されている。つまり、スプール440は、スプール440のうちの異物流入のおそれのある背圧室410内に配置される受圧部441を避けた部位(スプール弁440aの部位)を摺接部位とし、区画部材430に対して開閉方向に摺動可能に支持されている。このように、スプール440の支持部位がスプール440のうちの受圧部441を避けた部位に設定されている。そのため、第1制御弁300が供給通路145を開いたとき、異物が中間供給通路145b1を介して背圧室410内に冷媒と伴に流入したとしても、スプール440を良好に作動させることができる。このようにして、背圧室410内への異物流入に起因するスプール作動不良の発生を、防止又は抑制することができる可変容量圧縮機100を提供することができる。
また、背圧室410は、連通路104kと、軸部443の外周面と区画部材430の貫通孔432aの孔壁面との間の隙間からなる通路と、の間の拡張(拡大)空間をなしているため、連通路104kから背圧室410に流入した冷媒の背圧室410内における流速を低下させることができる。その結果、仮に、異物が連通路104kから冷媒と伴に背圧室410に流入したとしても、その異物を背圧室410内に滞留させることができ、異物が軸部443の外周面と貫通孔432aの孔壁面との間の隙間に流入することを防止又は抑制することができる。
本実施形態では、スプール440は、円形断面を有し、重力方向を横切る一方向に延びるように配置され、スプール弁440aの軸部443の外周面のうちの重力方向下側部位を、区画部材430の貫通孔432aの孔壁面のうちの重力方向下側部位に摺接させている。これにより、スプール440の区画部材430に対する支持部位を、スプール440の前記一方向(スプール長手方向)及び径方向の中央部位である軸部443に設定することができるため、スプール440をより良好に作動させることができる。
本実施形態では、スプール440は、前記一方向のスプール重心位置Gが区画部材430の貫通孔432a内に位置するように配置されている。これにより、スプール440の傾きが防止又は抑制され、スプール440を区画部材430の貫通孔432aにより安定して支持することができるため、スプール440をさらに良好に作動させることができる。
本実施形態では、区画部材430は、貫通孔432aが形成された端壁432と、端壁432から弁座103f側に延びると共に弁座103fが形成される壁面(バルブプレート103)に当接し、且つ、排出孔431aが形成された筒状の周壁431と、を有している。これにより、周壁431により端壁432を位置決めし、端壁432により背圧室410と弁室420とを区画することができる。
本実施形態では、可変容量圧縮機100(第2制御弁400)は、受圧部441の外周面と背圧室410の内壁面との間に設けられ、区画部材430を弁座103f側へ付勢するための付勢部材450を更に含む。これにより、スプール440の受圧部441の外周面と背圧室410の内壁面との間の空きスペースを有効利用して、付勢部材450を配置して区画部材430を位置決め保持することができる。付勢部材450の配置スペースを容易に確保することができるため、付勢部材450として、比較的に製作コストが低廉で且つ品質管理の容易な圧縮コイルバネを採用することができる。
本実施形態では、図9に示すように、区画部材430に形成される貫通孔432aの弁室420側の端部は、背圧室410側の拡径されている。これにより、弁部442の端壁側端面442bが端壁432の弁部側端面432cに当接した状態において、端壁側端面442bも背圧Pmの受圧面として機能する。その結果、スプール440は、受圧部441の受圧端面441aと弁部442の端壁側端面442bとにより、背圧Pmを受圧することができる。したがって、受圧部441の外径を比較的に小さくすることができる。
本実施形態では、逆止弁350は供給通路145における第1制御弁300とクランク室140との間の下流側供給通路145bに設けられ、第2制御弁400の背圧室410は、この下流側供給通路145bにおける第1制御弁300と逆止弁350との間の中間供給通路145b1に連通路104kを介して連通している。そして、この連通路104kのうちの少なくとも接続部104eから背圧室410側に向って延びる連通路側接続部位104k1は、中間供給通路145b1のうちの接続部104eから第1制御弁300側に向って延びる中間供給通路側接続部位としての連通路104dに対して、鋭角に延伸している。これにより、第1制御弁300が供給通路145を開いて、異物が中間供給通路145b1を冷媒と伴に流通したとしても、異物の全部又は大半は接続部104eにおいて第1制御弁300から逆止弁350側へ流れる冷媒流れの主流に沿って流れることになる。その結果、背圧室410への異物の流入自体を防止又は抑制することができ、ひいては、スプール440の作動の確実性をより高めることができる。
本実施形態では、弁部442が弁座103fに当接した状態で、受圧部441が区画部材430の受圧部側端面432bに当接することにより、軸部443の挿通用に区画部材430に形成される貫通孔432aと軸部443との間の隙間を経由する背圧室410と弁室420との連通が遮断されるように、弁部442の弁座側端面442aと受圧部441の区画部材側端面441bとの間の距離が設定されている。そして、背圧逃がし通路147は、第2制御弁400を迂回して、中間供給通路145b1における接続部104eと吸入室141との間を直接的に連通するように形成されている。これにより、第1制御弁300が供給通路145を開いているときに、背圧室410への冷媒の定常的な流れが無く又はほぼ無く、背圧室410への異物の流入自体をより確実に防止又は抑制するができる。
本実施形態では、第2制御弁400は、第1制御弁300が供給通路145を閉じて、弁部442の弁座側端面442aが弁座103fから最大に離れた状態で、弁部442の端壁側端面442bが端壁432(弁部側端面432c)に当接することにより、貫通孔432aを介した弁室420と背圧室410との連通を遮断する。これにより、第1制御弁300が供給通路145を閉じて、異物が排出通路146を冷媒と伴に流通して弁室420内に流入したとしても、異物の全部又は大半は冷媒と伴に開かれた排出通路146を介して吸入室141に流れることになる。その結果、異物が軸部443の外周面と区画部材430の貫通孔432aの孔壁面との間の隙間に入り込むことを防止又は抑制することができる。したがって、異物が排出通路146を介して弁室420へ流入するおそれがある場合であっても、スプール440を良好に作動させることができる。
[第1実施形態の変形例]
なお、本実施形態では、スプール重心位置Gは区画部材430の貫通孔432a内に位置しているものとしたが、必ずしもこれに限定されない。
本実施形態では、付勢部材450は圧縮コイルバネからなるものとしたが、これに限らず、スプール440の受圧部441の外周面と背圧室410の内壁面との間の空きスペースを有効利用して、適宜の形態の部材を採用することができる。
本実施形態では、区画部材430の開口端をバルブプレート103により閉塞し、バルブプレート103を第2制御弁400の弁座形成部材として用いたが、これに限らない。第2制御弁400の弁座形成部材として、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又は吐出弁形成板151を用いてもよい。また、第2制御弁400は、図10に示すように、専用の弁座形成部材148を一体に備えてもよい。具体的には、図10に示すように、弁座形成部材148を、例えば、周壁431の端面431b側の開口部に圧入固定する。この場合、周壁431の端面431b又は弁座形成部材148の端面をラバーコートされたヘッドガスケット153に当接させることが望ましい。なお、吸入弁形成板150、吐出弁形成板151及びバルブプレート103のいずれか一つを弁座形成部材として用いれば、専用の弁座形成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形成部材として好適である。
本実施形態では、区画部材430の周壁431は、第2収容室104g2の周壁に摺動可能に支持されるものとしたが、これに限らず、第2収容室104g2に圧入嵌合されて、シリンダヘッド104に位置決めされてもよい。この場合、Oリング460や付勢部材450は不要である。また、本実施形態では、区画部材430は、端壁432と周壁431とを有し、端壁432により背圧室410と弁室420とを区画すると共に、円筒状の周壁431により端壁432をバルブプレート103に対して安定して位置出しする構造を有するものとしたが、これに限らない。区画部材430は、貫通孔432aが形成され且つ背圧室410と弁室420とを区画する端壁432を有すると共に、端壁432をバルブプレート103に対して位置出し可能な部材を有していればよい。例えば、区画部材430は、円筒状の周壁431に替えて、端壁432から弁座103f側に延びると共にバルブプレート103にそれぞれ当接する複数本(例えば、3本)のロッドを備えていてもよい。この場合、互いに隣り合う前記ロッドの間の隙間部分のそれぞれが排出孔431aに相当する。
本実施形態では、排出通路146は空間部101dから第1排出通路146aと第2排出通路146bに分岐するものとし、第1排出通路146aが第2制御弁400により開閉され、第2排出通路146bが常時開放させる構成とすることにより、第2制御弁400の閉弁時における排出通路146の最小開度を確保するものとしたが、これに限らない。例えば、第2排出通路146bの替りに、弁部442の周壁に貫通孔を形成したり、弁部442の弁座側端面442aに溝を設けたりすることにより、排出通路146の最小開度を確保するように構成してもよい。また、排出通路146は、クランク室140から吸入室141までの延びる通路を並列して設け、一方の通路を第2制御弁400により開閉させる構成としてもよい。
[第2実施形態]
図11は、本発明の第2実施形態に係る可変容量圧縮機の要部拡大断面図であり、図11(A)は、第2制御弁400が第1排出通路146aを閉じた状態を示し、図11(B)は、第2制御弁400が第1排出通路146aを開いた状態を示している。第1実施形態と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
第2実施形態の可変容量圧縮機100は、第2制御弁400の設置位置及び区画部材430の形状が第1実施形態と異なっている。第2制御弁400は、シリンダブロック101に配置されている。区画部材430は、リング状に形成されている。
具体的には、第2制御弁400は、シリンダブロック101におけるバルブプレート103側の端部に形成された収容穴101i内に収容されている。
より詳しくは、収容穴101iは、クランク室140側の小径部101i1と、小径部101i1より大径のバルブプレート103側の大径部101i2とで構成されている。弁部442は小径部101i1内に配置され、受圧部441は大径部101i2内に配置されている。区画部材430は、円盤状に形成され、大径部101i2と小径部101i1との間の段差部に、区画部材430の端面のうちの径方向外縁部が当接し、大径部101i2の領域と小径部101i1の領域との間を区画するように配置されている。
小径部101i1の底壁部には、空間部101dに連通する弁孔101d’が開口している。弁孔101d’は、排出通路146における第2制御弁400とクランク室140との間の上流側排出通路146cの第2制御弁側端部をなし、第1実施形態の弁孔103dに相当するものである。小径部101i1の底壁部における弁孔101d’の周囲に、弁部442が接離する弁座101i3が形成されている。また、小径部101i1の内壁面には、吸入室141に連通する排出孔101hが開口している。排出孔101hは、第1実施形態の排出孔431aに相当するものである。したがって、小径部101i1が弁室420を構成している。
大径部101i2のバルブプレート103側の開口端には、シリンダヘッド104内において連通路104kから延長して延びると共にシリンダブロック101とシリンダヘッド104との間の介在物(153、151、103、150、152)を貫通する連通路104k’が開口している。大径部101i2は、連通路104k及び連通路104k’を介して中間供給通路145b1に連通している。したがって、大径部101i2が背圧室410を構成している。
図11では図示を省略されているが、区画部材430を弁座101i3側に付勢する付勢部材(450)が配置されている。また、第2実施形態では、図11(B)に示すように、第1制御弁300が供給通路145を閉じて、第2制御弁400の弁部442が弁座101i3から最大に離れた状態で、受圧部441はシリンダガスケット152に当接して連通路104k’の開口を閉塞している。なお、受圧部441が当接する部材は、シリンダガスケット152に限らず、吸入弁形成板150やバルブプレート103であってもよい。
第2実施形態による可変容量圧縮機100においても、第2制御弁400のスプール440は、弁部442及び軸部443からなるスプール弁440aを区画部材430に摺接させることにより、区画部材430に対して開閉方向に摺動可能に支持されている。したがって、第1実施形態と同様に背圧室410内への異物流入に起因するスプール作動不良の発生を防止又は抑制することができる可変容量圧縮機100を提供することができる。なお、第2実施形態においても、第1実施形態と同様の変形例を適用することができる。
各実施形態では、可変容量圧縮機100を斜板式のクラッチレス可変容量圧縮機としたが、これに限らず、電磁クラッチを装着した可変容量圧縮機や、モータで駆動される可変容量圧縮機とすることができる。
以上、好ましい実施形態を参照して本発明の内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様をさらに採り得ることは自明である。
[参考例]
最後に、本発明に係る可変容量圧縮機の参考例の可変容量圧縮機について説明する。
図12は参考例の可変容量圧縮機100’の第1制御弁300の断面図と共に、冷媒が流通する通路の系統図を示した概念図である。図13は可変容量圧縮機100’の要部拡大断面図であり、図14は可変容量圧縮機100’の各動作状態における冷媒の流れを説明するための概念図である。本発明の第1実施形態に係る可変容量圧縮機100と同一の要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
本参考例に係る可変容量圧縮機100’は、(1)第1排出通路146a及び第2排出通路146bが並列的に延伸して、排出通路146を構成している点、(2)供給通路145の下流側供給通路145bの一部が排出通路146の一部を兼用している点、(3)第2制御弁400が逆止弁350を兼用している点において、本発明の第1実施形態に係る可変容量圧縮機100の構成と相違している。以下では、主に上記(1)〜(3)に関する事項について説明する。
[参考例の排出通路]
図12及び図13に示すように、本参考例に係る可変容量圧縮機100’では、第2制御弁400により開閉制御される第1排出通路146aと、クランク室140と吸入室141との間を常時連通する第2排出通路146bとが並列的に延伸している。つまり、第1排出通路146a及び第2排出通路146bが個別にクランク室140と吸入室141との間を延伸している。クランク室140内の冷媒を吸入室141に排出するための排出通路146は、これら並列的に設けられた第1排出通路146a及び第2排出通路146bにより構成されている。そして、第2制御弁400は、第1排出通路146aの途上に設けられ、第1排出通路146aの開度を調整(制御)することにより、排出通路146の開度を調整する。
第1排出通路146aは、詳しくは、シリンダブロック101のフロントハウジング102側の端面を貫通してシリンダヘッド104側に延びる連通路101c、空間部101d、シリンダガスケット152の連通孔、吸入弁形成板150の連通孔、弁孔103d、弁室420、排出孔431aを経由して吸入室141に開口するように形成されている。なお、本参考例は、第1排出通路146aについて、詳しくは、連通路101cが駆動軸110の下方で延伸している点において、連通路101cが駆動軸110の上方で延伸している第1実施形態の構成と相違している。
第2排出通路146bは、詳しくは、シリンダブロック101を貫通して駆動軸110の上方を軸線Oの延伸方向に延びる連通路101j、シリンダガスケット152の連通孔、吸入弁形成板150に形成された固定絞りとしてのオリフィス150a’、バルブプレート103の連通孔103e、吐出弁形成板151の連通孔、ヘッドガスケット153の連通孔を経由し第2制御弁400を迂回するように形成され、クランク室140と吸入室141との間を常時連通している。第2制御弁400によって開かれたときの第1排出通路146aの流路断面積は、第2排出通路146bの固定絞りとしてのオリフィス150a’の流路断面積より大きく設定されている。なお、本参考例は、第2排出通路146bについて、詳しくは、連通路101jがシリンダブロック101に新たに設けられている点、及び、第1実施形態の吸入弁形成板150に形成された固定絞り(溝部150a)に相当するものが溝ではなくオリフィス150a’からなる点において、第1実施形態の構成と相違している。
[参考例の供給通路]
供給通路145は、第2制御弁400を経由してクランク室140に接続されている。そして、供給通路145の下流側供給通路145bの一部が排出通路146の一部を兼用している。本参考例における上流側供給通路145aは第1実施形態と同じである。そして、本参考例における下流側供給通路145bのうちの第1制御弁300から接続部104eまでの構成についても第1実施形態と同じである。
下流側供給通路145bは、詳しくは、シリンダヘッド104の連通路104d、シリンダヘッド104の接続部104e、シリンダヘッド104の傾斜した連通路104k、第1収容室104g1の底壁部104g3の中央部に開口すると共に第1収容室104g1と連通路104kとの間を接続する弁孔104k”、第1収容室104g1(背圧室410)、内部通路400a、弁孔103d、吸入弁形成板150の連通孔、シリンダガスケット152の連通孔、シリンダブロック101の空間部101d、及び、シリンダブロック101の連通路101cを経由して、クランク室140に開口するように形成されている。したがって、下流側供給通路145bのうちの、弁孔103d、吸入弁形成板150の連通孔、シリンダガスケット152の連通孔、空間部101d、及び、連通路101cからなる通路部位は、第1排出通路146aの一部を兼用している。
[参考例の第2制御弁]
図12〜図14に示すように、本参考例の可変容量圧縮機100’は、逆止弁350を第1制御弁300や第2制御弁400等とは別に有していない。本参考例では、第2制御弁400が逆止弁350の機能を兼用するように構成されている。
第2制御弁400は、スプール440内を受圧部441から弁部442に亘って貫通して延びる内部通路400aを有している。そして、本参考例では、第1制御弁300が供給通路145を閉じて、弁部442の弁座側端面442aが弁座103fから最大に離れた状態で、図14(C)に示すように、受圧部441の受圧端面441a(図13参照)が第1収容室104g1の底壁部104g3に当接し、弁孔104k”を閉塞するように構成されている。したがって、第2制御弁400は、第1制御弁300が供給通路145を閉じて、受圧部441が底壁部104g3に当接することにより、下流側供給通路145bを閉じる。これにより、第2制御弁400は、クランク室140から第1制御弁300に向かう冷媒の逆流を阻止すると共に、第1制御弁300からクランク室140に向かう冷媒の流れを許容するように作動する。このように、本参考例の第2制御弁400は、第1実施形態の逆止弁350を兼用している。
内部通路400aは、詳しくは、一端部が受圧部441の外周面における周方向に離間した複数の箇所に開口し、他端部が弁部442の弁座側端面442aに開口している。本参考例の第2制御弁400の構造は、内部通路400aを有している点、及び、受圧部441が底壁部104g3に当接する点を除いて、第1実施形態の第2制御弁400の構造と同じである。
本参考例において、以下では、便宜上、受圧部441を第1弁部441と、弁孔104k”を第1弁孔104k”と、底壁部104g3を第1弁座104g3と、弁部442を第2弁部442と、弁孔103dを第2弁孔103dと、弁座103fを第2弁座103fと、それぞれ言い換える。
第2制御弁400は、換言すると、上記のように構成された下流側供給通路145bに配置されることにより、以下に詳述する第1の状態(図14(A)に示す状態)と第2の状態(図14(C)に示す状態)とに切り替わるように構成された切替弁である。詳しくは、第2制御弁400は、下流側供給通路145bに設けられた切替弁であって、下流側供給通路145bにおける第1制御弁300と第2制御弁400との間の第1下流側供給通路の背圧室410側開口端部をなす第1弁孔104k”と、下流側供給通路145bにおける第2制御弁400とクランク室140の間の第2下流側供給通路の第2制御弁側端部をなす第2弁孔103dとを連通させる第1の状態と、第2弁孔103dと吸入室141に連通する排出孔431aとを連通させる第2の状態とに切り替わるように構成されている。
詳しくは、図14(A)に示すように、第2制御弁400のスプール440は、第1制御弁300が供給通路145を開き、前記第1下流側供給通路の圧力(背圧Pm)がクランク室140の圧力Pcよりも高い場合に、第1弁座104g3から離間すると共に第2弁座103fに当接することにより、内部通路400aを介して第1弁孔104k”と第2弁孔103dとを連通させると共に第2弁孔103dと排出孔431aとの連通を遮断するように作動する。これにより、第2制御弁400は、図14(A)に示すように前記第1の状態に切り替わり、この状態で、冷媒は、太線矢印で示すように、内部通路400aを含む下流側供給通路145bを経由して、クランク室140へ供給される。
そして、図14(B)に示すように、スプール440は、第1制御弁300が供給通路145を閉じた直後においては、背圧Pmがクランク室140の圧力Pcより低下し始め、第1弁座104g3側に移動し始める。この状態で、冷媒は、太線矢印で示すように、内部通路400aを第1弁部441側に向って流れ、スプール440を第1弁座104g3側へ押圧する。
その後、図14(C)に示すように、スプール440は、第1弁座104g3に当接すると共に第2弁座103fから離間することにより、第1弁孔104k”と第2弁孔103dとの連通を遮断すると共に第2弁孔103dと排出孔431aとを連通させるように作動する。これにより、第2制御弁400は、図14(C)に示すように前記第2の状態に切り替わり、この状態で、冷媒は、太線矢印で示すように、クランク室140内の冷媒は、第1排出通路146a及び第2排出通路146bを経由して、吸入室141へ排出される。そして、第2制御弁400は、この第2の状態で、第1制御弁300が供給通路145を開くと、図14(A)に示す前記第1の状態に切り替わる。
本参考例の可変容量圧縮機100’においても、第2制御弁400のスプール440は、スプール弁440aを区画部材430に摺接させることにより、区画部材430に対して開閉方向に摺動可能に支持されている。したがって、第1実施形態と同様に背圧室410内への異物流入に起因するスプール作動不良の発生を防止又は抑制することができる可変容量圧縮機100’を提供することができる。また、この可変容量圧縮機100’では、第2制御弁400が逆止弁350の機能を兼用するように構成されているため、逆止弁350を別途設ける場合と比較して、コストを低減させることができる。なお、本参考例においても、第1実施形態と同様の変形例を適用することができる。また、第2実施形態のように、第2制御弁400をシリンダブロック101に設けるように構成してもよい。
100…可変容量圧縮機、101a…シリンダボア(圧縮部)、101d’…弁孔(第2実施形態の弁孔)、101h…排出孔(第2実施形態の排出孔)、101i3…弁座(第2実施形態の弁座)、103d…弁孔(第1実施形態の弁孔)、103f…弁座(第1実施形態の弁座)、136…ピストン(圧縮部)、140…クランク室(制御圧室)、141…吸入室、142…吐出室、145…供給通路、145b…下流側供給通路、145b1…中間供給通路、146…排出通路、146c…上流側排出通路、147…背圧逃がし通路(絞り通路)、147a…絞り部、300…第1制御弁、350…逆止弁、400…第2制御弁、410…背圧室、420…弁室、430…区画部材、431…周壁、431a…排出孔(第1実施形態の排出孔)、432…端壁、432a…貫通孔、440…スプール、440a…スプール弁、441…受圧部、442…弁部、443…軸部、450…付勢部材、G…スプール重心位置

Claims (6)

  1. 冷媒が導かれる吸入室、前記吸入室内の冷媒を吸入して圧縮する圧縮部、前記圧縮部によって圧縮された冷媒が吐出される吐出室、及び、制御圧室を有し、前記制御圧室の圧力に応じて吐出容量が変化する可変容量圧縮機において、
    前記吐出室内の冷媒を前記制御圧室に供給するための供給通路に設けられ、前記供給通路の開度を制御する第1制御弁と、
    前記供給通路における前記第1制御弁と前記制御圧室との間の下流側供給通路に設けられ、前記制御圧室から前記第1制御弁に向かう冷媒の逆流を阻止する逆止弁と、
    前記制御圧室内の冷媒を前記吸入室に排出するための排出通路に設けられ、前記排出通路の開度を制御する第2制御弁と、
    前記下流側供給通路における前記第1制御弁と前記逆止弁との間の中間供給通路と前記吸入室とを連通すると共に絞り部を有する絞り通路と、
    を備え、
    前記第2制御弁は、
    前記中間供給通路に連通する背圧室と、
    前記排出通路における前記第2制御弁と前記制御圧室との間の上流側排出通路の第2制御弁側端部をなす弁孔、及び、前記吸入室に連通する排出孔が開口され、前記排出通路の一部を構成する弁室と、
    前記背圧室と前記弁室とを区画する区画部材と、
    前記背圧室内に配置される受圧部、前記弁室内に配置され前記弁孔の周囲の弁座に接離する弁部、及び、前記区画部材に形成された貫通孔を貫通して延び前記受圧部と前記弁部とを連結する軸部を有するスプールと、
    を有し、前記背圧室内の圧力と前記上流側排出通路内の圧力とに応じて前記スプールを移動させて前記弁部を前記弁座に接離させることにより、前記排出通路の開度を制御するように構成されており、
    前記スプールは、前記弁部及び前記軸部からなるスプール弁を前記区画部材に摺接させることにより、前記区画部材に対して開閉方向に摺動可能に支持されている、可変容量圧縮機。
  2. 前記スプールは、円形断面を有し、重力方向を横切る一方向に延びるように配置され、前記スプール弁の前記軸部の外周面のうちの重力方向下側部位を、前記区画部材の前記貫通孔の孔壁面のうちの重力方向下側部位に摺接させている、請求項1に記載の可変容量圧縮機。
  3. 前記スプールは、前記一方向のスプール重心位置が前記区画部材の前記貫通孔内に位置するように配置されている、請求項2に記載の可変容量圧縮機。
  4. 前記区画部材は、前記貫通孔が形成された端壁と、前記端壁から弁座側に延びると共に前記弁座が形成される壁面に当接し、且つ、前記排出孔が形成された周壁と、を有している、請求項1〜3のいずれか一つに記載の可変容量圧縮機。
  5. 前記受圧部の外周面と前記背圧室の内壁面との間に設けられ、前記区画部材を前記弁座側へ付勢するための付勢部材を更に含む、請求項1〜4のいずれか一つに記載の可変容量圧縮機。
  6. 前記付勢部材は、圧縮コイルバネからなる、請求項5に記載の可変容量圧縮機。
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