JP3603107B2 - 容量可変コンプレッサ用容量制御弁 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、容量可変コンプレッサ用容量制御弁に関し、特に車載空調装置などにて使用される斜板式容量可変コンプレッサのための容量制御弁に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
斜板式容量可変コンプレッサのための容量制御弁として特公平3−53474号公報に示されているものが従来より知られている。
この容量制御弁は、斜板を内蔵したクランク室の圧力の上昇に応じて吐出容量を低減し、クランク室の圧力の低下に応じて吐出容量を増大し、クランク室の圧力がコンプレッサの吸入圧力に実質的に等しい圧力になることによってフルロード運転状態になる斜板式の容量可変コンプレッサにおいて、コンプレッサの吸入ポートとクランク室とを連通する連通路に設けられ、クランク室に対してコンプレッサの吸入圧力を供給することを制御する制御弁であり、基本的にはコンプレッサのクランク室圧力、あるいは吸入圧力に応じて開閉し、その開閉動作点を吐出圧力に応じて偏移させるよう構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上述の容量制御弁は、一様、所期の目的を達成するが、しかし、弁体の支持構造からして、弁体の開閉動作の確実性に欠け、またアクタューティングロッドによって吐出圧力を弁体に伝達する構造であるから、アクタューティングロッドの端部に吐出圧力を作用させるために、アクタューティングロッドの端部を吐出室内に配置しなければならず、これは容量制御弁のコンプレッサにおける配置位置の自由度を阻害する。
【0004】
本発明は、上述の如き問題点に着目してなされたものであり、弁体の開閉動作の確実性に優れ、コンプレッサにおける配置位置の自由度に優れた容量可変コンプレッサ用容量制御弁を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上述の如き目的を達成するため、本発明による容量可変コンプレッサ用容量制御弁は、斜板を内蔵したクランク室の圧力の上昇に応じて吐出容量を低減し、クランク室の圧力の低下に応じて吐出容量を増大し、クランク室の圧力がコンプレッサの吸入圧力に実質的に等しい圧力になることによってフルロード運転状態になる容量可変コンプレッサのための容量制御弁において、コンプレッサの吸入ポートとクランク室とを連通する連通路に設けられて当該連通路を開閉する弁体と、前記弁体を閉弁方向へ付勢するばねと、一方の面部にコンプレッサの吸入圧力を及ぼされて前記弁体を開弁方向へ駆動するダイヤフラムとを有するダイヤフラム装置と、コンプレッサの吐出圧力を導入され吐出圧力を前記弁体に開弁方向の圧力として及ぼす高圧補正圧力室とを有し、前記弁体はカップ状をなし弁ハウジングに設けられた均圧管の先端外周に開閉弁方向に摺動可能に嵌合し、前記高圧補正圧力室は前記均圧管を吐出圧力の導入通路として前記弁体と前記均圧管との間に形成されていることを特徴としている。
【0006】
【作用】
上述の如き構成によれば、開弁により連通路が連通状態になってコンプレッサの吸入圧力がクランク室に導入され、コンプレッサの吸入圧力とコンプレッサの吐出圧力とを開弁方向に及ぼされることによって吐出圧力の低下により開弁に必要な吸入圧力が高くなり、システム負荷特性に相関するコンプレッサ吐出圧力に応じた高圧影響特性(吐出圧力影響特性)が設定される。
【0007】
弁体は、均圧管より支持され、当該均圧管に案内されて開閉移動し、横ぶれなどを生じることがない。
吐出圧力を導入される高圧補正圧力室が弁体と均圧管との間に形成され、この高圧補正圧力室には均圧管を導入通路として吐出圧力が導入されるから、均圧管に対する吐出圧力の供給通路構成により、コンプレッサの吐出室と高圧補正圧力室との相対的な位置関係が拘束されることがない。
【0008】
また高圧補正圧力室における吐出圧力の受圧面積の設定により任意の高圧影響特性が得られ、この受圧面積は均圧管の管径により決まる。
【0009】
【実施例】
以下に添付の図を参照して本発明を実施例について詳細に説明する。
図1は本発明による容量制御弁を組み込まれた容量可変コンプレッサを、図2は本発明による容量制御弁を各々示している。
【0010】
斜板式容量可変コンプレッサ1は、コンプレッサハウジング2により画定されたクランク室3と、各々一方のストロークエンド部にてクランク室3に連通している複数個のシリンダ室4とを有している。シリンダ室4の各々にはピストン5が軸線方向に摺動自在に嵌合しており、各ピストン5のクランク室3側にはピスントロッド6の一端が連結されている。
【0011】
コンプレッサハウジング1は駆動軸7を回転可能に支持しており、駆動軸7は、プーリ8に掛け渡された図示されていない駆動ベルトにより図示されていないエンジンと駆動連結され、エンジンによって回転駆動される。
駆動軸7はクランク室4内においてウオブル板(斜板)9を公知の連繋機構により取り付け角度変更可能にトルク伝達関係にて連結されており、ウオブル板9のシリンダ室4側の板面にはピスントロッド6が軸力伝達可能に係合している。
【0012】
ウオブル板9が傾斜状態にて駆動軸7により回転駆動されることにより、各シリンダ室4のピストン5がウオブル板9の傾斜角に応じたストロークをもって往復動し、その傾斜角がクランク室圧力Pcと各シリンダ室4の吸入圧力(コンプレッサ吸入圧力)Psとの差圧に応じて自動調整される。
【0013】
この場合、コンプレッサ1は、クランク室圧力Pcの上昇に応じてウオブル板8の傾斜角が減少してピストン5のストロークが低減することにより吐出容量を低減し、クランク室圧力Pcの低下に応じてウオブル板8の傾斜角が増大してピストン5のストロークが増大することにより吐出容量を増大し、クランク室圧力Pcが吸入圧力Psに実質的に等しい圧力になることによってフルロード運転状態になる。
【0014】
クランク室圧力Pcは吐出圧力Pdのシリンダ室4とピストン5との間より漏れ量、あるいは吐出圧力Pdの導入通路10に設けられた設置オリフィス11の絞り量により決まる。
各シリンダ室4には各々一方向弁による吸入弁12、吐出弁13を有する吸入口14と吐出口15とが形成されており、各シリンダ室4の吸入口14は吸入通路16によって吸入接続ポート17に連通し、吐出口15は吐出通路18によって吐出接続ポート19に連通しており、吸入接続ポート17と吐出接続ポート119とに蒸発器20、膨張弁21、凝縮器23などを含む冷凍サイクル用循環管路が接続されている。
【0015】
コンプレッサハウジング1の弁受け入れ孔Aには容量制御弁31の弁ハウジング32が挿入装着されている。
弁ハウジング32の下端部にはダイヤフラム装置33のケーシング34がかしめにより固定装着されている。ダイヤフラム装置33は、ケーシング34に取り付けられたカバー35とによって装着されたダイヤフラム36と、カバー35に固定装着されたばね箱37と、ばね箱37に螺合したアジャスタブルキャップ38とダイヤフラム36に装着された止金39にボール40を介して当接するばね受け部材41との間に設けられた調整ばね42とを有し、調整ばね42のばね力と対抗する側、即ちダイヤフラム36の上面側に弁ハウジング32と共働して受圧室を兼ねた弁室43を画定している。
【0016】
弁室43は、弁ハウジング32に形成されたポート44をもってコンプレッサハウジング1の吸入圧力通路45を介して吸入口14と連通し、吸入圧力Psを導入される。
これによりダイヤフラム36は、弁室43の吸入圧力Psとダイヤフラム36の有効受圧面積Adとの積Ps・Adによる押圧力と調整ばね42のばね力との平衡関係に応じて図にて上下に動作する。
【0017】
弁ハウジング32の上端側には均圧管46が固定装着されている。均圧管46の先端外周部にはカップ状の弁体47が軸線方向に摺動可能に嵌合している。弁体47は、均圧管46より支持されてこれに案内されて図にて上下動、即ち開閉移動し、図にて下方へ移動することにより弁ハウジング32に形成されている弁座部48より離間して弁室43とポート49との連通を確立し、これに対し図にて上方へ移動することにより弁座部48に着座して弁室43とポート49との連通を遮断する。
【0018】
ポート49はコンプレッサハウジング1に形成された通路50によってクランク室3と連通している。
弁体47は、均圧管46との間に設けられた圧縮コイルばね51によって図にて下方、即ち開弁方向へ付勢され、ボール52によってダイヤフラム36の止金53と当接し、調整ばね42のばね力を図にて上向きの閉弁力として及ぼされる。
【0019】
弁体47と均圧管46とは該両者間に高圧補正圧力室55を画定している。高圧補正圧力室55は、均圧管46を圧力導入通路とし、その端部がなすポート56をもってコンプレッサハウジング1の吐出圧力通路57を介して吐出口15と連通し、吐出圧力Pdを導入される。この吐出圧力Pdは高圧補正圧力室55において均圧管46の外径により決まる受圧面積Ahをもって開弁方向の圧力として弁体47に作用する。
【0020】
次に上述の構成よりなる容量制御弁31の動作を説明する。
高圧補正圧力室55の内圧が一定であると仮定すると、即ち高圧補正を行わない場合には、吸入圧力Psが調整ばね42の設定圧により決まる容量制御弁31の設定圧以下になると、調整ばね42のばね力によって弁体47が、均圧管46との嵌合関係により横方向の移動を禁止され、横ぶれを生じることなく弁座48に確実に着座し、閉弁する。これによりクランク室3に対する吸入圧力Psの供給が停止され、クランク室圧力Pcが上昇し、コンプレッサ1はアンロード運転状態になる。
【0021】
これに対して吸入圧力Psが容量制御弁31の設定圧以上になると、調整ばね42のばね力に抗してダイヤフラム36が図にて下方へ変位することにより、それに追随して弁体47が均圧管46に案内されて圧縮コイルばね51のばね力により弁座48より離間し、開弁する。これによりクランク室3に対して吸入圧力Psが供給され、クランク室圧力Pcが吸入圧力Psと同じ圧力になり、コンプレッサ1はフルロード運転状態になる。
【0022】
上述のように高圧補正を行わない場合には、コンプレッサ1は、図3にて破線により示されているように、吸入圧力Psが一定となるコンプレッサ容量制御運転となる。
高圧補正圧力室55に吐出圧力Pdが導入される高圧補正においては、吐出圧力Pdに相関するPd・Ahによる開弁力が弁体47に作用するから、基準吐出圧力Pdsにおけるバランス状態にて基準設定圧力Pssを調整ばね42のばね力の調整により設定しておくと、吐出圧力Pdの低下により開弁に必要な吸入圧力が高くなる。
【0023】
即ち、吐出圧力PdがPd´にまで低下すると、開弁力はPd・AhよりAh(Pd−Pd´)分小さくなり、この開弁力とダイヤフラム36の有効受圧面積Adとの比率から、開弁圧がAh(Pd−Pd´)/Adに応じて上昇する圧力特性が得られる。
【0024】
このことは下式により示され、受圧面積Ahを決定する均圧管46の外径の選定により目的とする高圧影響特性が得られる。
Ps´=Pss−Ah(Pd−Pds)/Ad
ただし、Pdsは基準吐出圧力である。
【0025】
これにより図3に実線により示されているように、吐出圧力Pdに反比例する制御特性が得られる。
このことは、冷媒回路システムにおいては、蒸発負荷と凝縮負荷とは比例関係にあり、蒸発負荷は冷媒循環量に比例し、蒸発器内圧力損失は冷媒循環量に比例すると云うことにおいて、効率よい省エネルギシステムとする容量制御コンプレッサの容量制御に叶うことになる。
【0026】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、本発明による容量制御弁によれば、開弁により連通路が連通状態になってコンプレッサの吸入圧力がクランク室に導入され、コンプレッサの吸入圧力とコンプレッサの吐出圧力とを開弁方向に及ぼされることによって吐出圧力の低下により開弁に必要な吸入圧力が高くなり、システム負荷特性に相関するコンプレッサ吐出圧力に応じた高圧影響特性が設定されるから、コンプレッサの圧力損失を増加することがなく、省エネルギ化に対応してシステム負荷特性に相関する所要の高圧影響特性を設定することができる。
【0027】
弁体は、均圧管より支持され、当該均圧管に案内されて横ぶれなどを生じることなく開閉移動するから、弁体の開閉動作が確実なものになる。
また高圧補正圧力室が弁体と均圧管との間に形成され、この高圧補正圧力室には均圧管を導入通路として吐出圧力が導入されるから、均圧管に対する吐出圧力の供給通路構成により、コンプレッサの吐出室と高圧補正圧力室との相対的な位置関係が拘束されることがなく、コンプレッサにおける容量制御弁の配置位置の自由度が優れたものになる。
【0028】
また高圧補正圧力室における吐出圧力の受圧面積の設定により任意の高圧影響特性が得られ、弁体は弁ハウジングに設けられた均圧管の外周に開閉弁方向に摺動可能に嵌合し、弁体と均圧管との間に高圧補正圧力室が形成されていことにより、弁体に対する吐出圧力の受圧面積を均圧管の外径の選定により簡便に適正値に設定でき、高圧影響特性の設定が簡便、かつ確実に行われるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による容量制御弁を組み込まれた容量可変コンプレッサの一実施例を示す断面図である。
【図2】本発明による容量可変コンプレッサ用容量制御弁の一実施例を示す断面図である。
【図3】本発明による容量可変コンプレッサ用容量制御弁の吐出圧力−吸入圧力特性を示すグラフである。
【符号の説明】
1 斜板式容量可変コンプレッサ
2 コンプレッサハウジング
3 クランク室
4 シリンダ室
5 ピストン
7 駆動軸
9 ウオブル板
14 吸入口
15 吐出口
31 容量制御弁
32 弁ハウジング
33 ダイヤフラム装置
36 ダイヤフラム
42 調整ばね
43 弁室
46 均圧管
47 弁体
48 弁座部
55 高圧補正圧力室
Claims (1)
- 斜板を内蔵したクランク室の圧力の上昇に応じて吐出容量を低減し、クランク室の圧力の低下に応じて吐出容量を増大し、クランク室の圧力がコンプレッサの吸入圧力に実質的に等しい圧力になることによってフルロード運転状態になる容量可変コンプレッサのための容量制御弁において、
コンプレッサの吸入ポートとクランク室とを連通する連通路に設けられて当該連通路を開閉する弁体と、
前記弁体を閉弁方向へ付勢するばねと、
一方の面部にコンプレッサの吸入圧力を及ぼされて前記弁体を開弁方向へ駆動するダイヤフラムとを有するダイヤフラム装置と、
コンプレッサの吐出圧力を導入され、吐出圧力を前記弁体に開弁方向の圧力として及ぼす高圧補正圧力室と、
を有し、
前記弁体はカップ状をなし弁ハウジングに設けられた均圧管の先端外周に開閉弁方向に摺動可能に嵌合し、前記高圧補正圧力室は前記均圧管を吐出圧力の導入通路として前記弁体と前記均圧管との間に形成されていることを特徴とする容量可変コンプレッサ用容量制御弁。
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