JP4031128B2 - 斜板式可変容量圧縮機 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用空調装置等の冷凍サイクルに介装されて、冷媒ガスの圧縮に用いられる斜板式可変容量圧縮機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
斜板式可変容量圧縮機の中には、例えば特公平６−８９７４１号公報に示されているように、ソレノイドの励磁電流によってパイロット弁の開度を制御して、冷媒吐出室の高圧側冷媒をピストン弁の背部に作用させ、該ピストン弁により冷媒吸入室に流入する冷媒流量を制御するようにしたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の斜板式可変容量圧縮機は、圧縮機駆動プーリーに電磁クラッチを組込んだ所謂クラッチ付きタイプのものを基本構造としているため、構造が複雑となってしまうばかりでなく重量が嵩んでしまい、また、部品点数も嵩んでコスト的にも不利となってしまうことは否めない。
【０００４】
また、クラッチを接続した圧縮機駆動状態にあって、エバポレータの凍結を回避するために圧縮機の冷媒吸入室への冷媒流入量を０にしたい場合には、パイロット弁を作動するソレノイドの励磁電流を最大にしてピストン弁を閉弁側へフルストロークさせる必要があって、消費電力が大きくなってしまう。
【０００５】
そこで、本発明はクラッチを付設しなくても圧縮機の稼動を断・続制御できてクラッチレスとすることができると共に、冷媒の流量制御を司どるパイロット弁を作動するソレノイドを消磁することで圧縮機の冷媒吸入室への冷媒流入量を０にして、エバポレータの凍結防止を行わせることができる斜板式可変容量圧縮機を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明にあっては、冷媒吸入室に流入する冷媒流量を制御して冷媒吸入室とクランク室との圧力を調整する圧力調整手段を備えた斜板式可変容量圧縮機において、
前記圧力調整手段を、スプール弁，該スプール弁を閉弁させるスプリング，およびスプール弁を開弁方向に作用させる圧力を畜圧する圧力室を備え、前記冷媒吸入室の上流の低圧側冷媒通路に設けられた流量制御弁と、
冷媒吐出室と圧力室とを連通する通路に設けられて、常態にあってはスプリングにより閉弁され、ソレノイドの励磁電流により弁開度が制御されて冷媒吐出室の高圧側冷媒を作動圧力として圧力室へ導入制御するパイロット弁を有する流量制御弁駆動機構と、で構成すると共に、
前記スプール弁による低圧側冷媒通路の全閉遮断時に該スプール弁に設けた第２スプール溝により開放されて、冷媒吐出室と低圧側冷媒通路の流量制御弁よりも上流のエバポレータ側とを連通する高圧側冷媒導入通路を設けたことを特徴としている。
【０００７】
請求項２の発明にあっては、請求項１に記載のスプール弁の第２スプール溝は、スプール弁により低圧側冷媒通路が全閉遮断される途中から高圧側冷媒導入通路を徐々に開放し得る溝形状にしたことを特徴としている。
【０００８】
請求項３の発明にあっては、請求項１，２に記載のスプール弁は、その第１スプール溝の両側面の受圧面積を等しくしたことを特徴としている。
【０００９】
請求項４の発明にあっては、請求項１〜３に記載の流量制御弁駆動機構は、低圧側冷媒通路の流量制御弁よりも上流のエバポレータ側の圧力を検出して、パイロット弁の所定開度状態時に該エバポレータ側の圧力が一定圧よりも変化した時にパイロット弁を閉弁方向又は開弁方向に作動させ、流量制御弁の弁開度を調整して前記エバポレータ側の圧力を一定に保持させるフィードバック手段を備えていることを特徴としている。
【００１０】
請求項５の発明にあっては、請求項１〜４に記載の流量制御弁駆動機構は、クランク室と、低圧側冷媒通路の流量制御弁よりも上流のエバポレータ側とを連通する圧力調整通路を備えていることを特徴としている。
【００１１】
請求項６の発明のあっては、請求項１〜５に記載の流量制御弁駆動機構は、流量制御弁の圧力室と冷媒吸入室とを連通する圧力調整室を備えていることを特徴としている。
【００１２】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、流量制御弁駆動機構のソレノイドへの供給電流を０にして該ソレノイドを消磁するとパイロット弁が閉弁し、流量制御弁の圧力室への作動圧力の供給を遮断するため、スプール弁が閉弁して冷媒吸入室への冷媒流入量を０にし、低圧側冷媒通路の流量制御弁上流のエバポレータ側圧力の低下を止めて、エバポレータの凍結防止を行わせることができる。
【００１３】
従って、エバポレータの凍結防止作動時には、ソレノイドへの励磁電流の供給を停止すればよいので、電力消費を節減することができると共にスプール弁の全閉作動により圧縮機の負荷をほぼ０にするため、駆動源の出力の向上を図ることができる。
【００１４】
また、このようにソレノイドへの励磁電流の供給を停止して流量制御弁のスプール弁を閉弁作動させることにより、冷媒吸入室の圧力が降下してクランク室との差圧が最大となり、斜板の傾斜を立ててピストンストロークを最小にさせて圧縮機の圧縮仕事をほぼ０にするため、ソレノイドの励，消磁で圧縮機の稼動を断・続させることができてクラッチレスとすることができる。
【００１５】
従って、圧縮機の構造を簡単にできて小型，軽量化を実現できると共にコスト的に有利に得ることができる。
【００１６】
また、前記流量制御弁のスプール弁による低圧側冷媒通路の全閉遮断時には、該スプール弁の第２スプール溝により高圧側冷媒導入通路が開放されて、低圧側冷媒通路のエバポレータ側へ高圧側冷媒を導入して該エバポレータ側の圧力を上昇させるため、スプール弁から冷媒吸入室へ冷媒が洩れ出たとしても前記エバポレータ側圧力の低下をなくしてエバポレータの凍結防止を確実に行うことができる。
【００１７】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、スプール弁の第２スプール溝による高圧側冷媒通路の開放が、該スプール弁により低圧側冷媒通路が全閉遮断される途中から徐々に開始されるため、該低圧側冷媒通路のエバポレータ側圧力の急上昇をなくして膨脹弁のハンチングを回避でき、この結果、サイクル変動をなくして適正な空調制御を行わせることができる。
【００１８】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１，２の発明の効果に加えて、流量制御弁のスプール弁に設けた第１スプール溝の両側面の受圧面積を等しくしてあるため、スプール弁を閉弁方向に付勢するスプリングのばね力と、圧力室に作用する作動圧力とを管理するだけでスプール弁の開閉ストロークの精度を出すことができ、精度の高い流量制御を行わせることができる。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、請求項１〜３の発明の効果に加えて、所定の励磁電流によりパイロット弁を所定開度にしてある場合に、車両を急加，減速した際には低圧側冷媒通路の流量制御弁上流のエバポレータ側圧力が変化してしまうが、フィードバック手段によって該エバポレータ側圧力を一定圧に保持させることができるため、該車両の急加，減速に伴うエバポレータの制御温度の変動を回避することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明によれば、請求項１〜４の発明の効果に加えて、クランク室は圧力調整通路によって低圧側冷媒通路の流量制御弁よりも上流のエバポレータ側に連通して同圧に一定に保持されるため、クランク室のブローバイガスによる圧力変動をなくして容量可変制御の精度を高めることができる。
【００２１】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１〜５の発明の効果に加えて、流量制御弁の圧力室は圧力調整通路によって冷媒吸入室に連通しているため、パイロット弁が閉弁した際に圧力室の作動圧力を速かに冷媒吸入室へ逃がしてスプール弁を閉弁作動させることができるので、応答性を高めることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面と共に詳述する。
【００２３】
図１において、１は圧縮機ハウジングで複数のシリンダボア３を有するシリンダブロック２と、シリンダブロック２の前側に配置されて該シリンダブロック２との間にクランク室５を形成するフロントハウジング４と、シリンダブロック２の後側にバルブプレート９を介装して配置されて冷媒吸入室７と冷媒吐出室８とを形成するリヤハウジング６とを備えている。
【００２４】
クランク室５内にはドライブシャフト１０に固設したドライブプレート１１と、ドライブシャフト１０に摺動自在に嵌装したスリーブ１２にピン１３により揺動自在に連結したジャーナル１４と、該ジャーナル１４の外周に螺合固定した斜板１５とを備えている。
【００２５】
ジャーナル１４はドライブプレート１１の弧状の長孔１６とピン１７とを介して連結して、該長孔１６によって揺動が規制されている。
【００２６】
各シリンダボア３に嵌装したピストン１８は、斜板１５を挟んだ一対のシュー１９を介して該斜板１５に連結してある。
【００２７】
ドライブシャフト１０の外側の端部にはプーリー２０を軸受２１を介して回転自在に装着してあり、該プーリー２０の内周に螺合固定した第１駆動伝達プレート２２と、ドライブシャフト１０の端末に固定した第２駆動伝達プレート２３とをある一定以上の駆動トルクでは摺動可能に連結して、プーリー２０によりドライブシャフト１０を回転するようにしてある。
【００２８】
斜板１５はリヤハウジング６に配設した圧力調整手段３０により調整される冷媒吸入室７とクランク室５との差圧によって傾斜角度が制御され、この斜板１５の角度変化によりピストン１８のストロークを変化して冷媒の吐出容量を変化させるようになっている。
【００２９】
圧力調整手段３０は図２にも示すように、冷媒吸入室７の上流となる冷媒入口２４の近傍の低圧側冷媒通路２５に設けられて、該冷媒吸入室７への冷媒流入量を直接制御する流量制御弁３１と、該流量制御弁３１を駆動制御する流量制御弁駆動機構３２とで構成している。
【００３０】
流量制御弁３１は、低圧側冷媒通路２５に直交状態に配置したスプール弁３３と、スプール弁３３を閉弁方向に付勢するスプリング３４と、スプール弁３３を開弁方向に作用させる圧力を蓄圧する圧力室３５とを備えている。
【００３１】
スプール弁３３の第１スプール溝３６の両側面３６ａ，３６ｂは受圧面積を等しくしてある。
【００３２】
スプリング３４を収容したスプリング室３７は、通路３８により低圧側冷媒通路２５の流量制御弁３１よりも下流の冷媒吸入室７側に連通してある。
【００３３】
流量制御弁駆動機構３２は、冷媒吐出室８と圧力室３５とを連通する通路４０に設けられて、冷媒吐出室８の高圧側冷媒を作動圧力として圧力室３５へ導入制御するパイロット弁としてのボール弁４１と、励磁電流に応じてボール弁４１の弁開度を制御するソレノイド４２とを備えている。
【００３４】
ボール弁４１は常態にあってはスプリング４３によって弁座に着座して閉弁するようにしてある。
【００３５】
ソレノイド４２は励磁電流が供給されることによりアーマチュア４４を図２の上方へ移動させ、プランジャ４５を押動してボール弁４１の弁開度を制御するようにしてある。
【００３６】
流量制御弁駆動機構３２は、低圧側冷媒通路２５の流量制御弁３１よりも上流のエバポレータ側の圧力を検出して、前記ソレノイド４２の励磁電流によって可変制御される該エバポレータ側の圧力を一定に保持させるフィードバック手段４６を備えている。
【００３７】
フィードバック手段４６は、大気圧室４８と冷媒圧室４９とを隔成するダイヤフラム４７と、冷媒圧室４９に前記エバポレータ側の圧力を導入する通路５０と、ダイヤフラム４７に保持され、前記ソレノイド４２のプランジャ４５と同軸上に対向してボール弁４１に当接したプランジャ５１とを備えていて、低圧側冷媒通路２５の前記エバポレータ側の圧力が一定圧よりも変化した時に該圧力変化をダイヤフラム４７で感知してボール弁４１を閉弁方向又は開弁方向に作動させ、流量制御弁３１の弁開度を調整して前記エバポレータ側の圧力を一定に保持させるようにしてある。
【００３８】
また、冷媒圧室４９は圧力調整通路５２によりクランク室５に連通させて、該クランク室５を低圧側冷媒通路２５の前記エバポレータ側に連通させている。
【００３９】
一方、流量制御弁３１の圧力室３５に連絡する通路４０のボール弁４１よりも下流側には、冷媒吸入室７に連絡する圧力調整通路５３を連通してあり、該圧力調整通路５３により前記圧力室３１と冷媒吸入室７とを連通している。
【００４０】
また、この流量制御弁３１のスプール弁３３には第２スプール溝３９を設けてある一方、流量制御弁駆動機構３２の冷媒吐出室８に直接連絡するボール弁４１の上流部分と、低圧側冷媒通路２５の流量制御弁３１よりも上流のエバポレータ側とに跨って、該エバポレータ側の通路に高圧側冷媒を導入する高圧側冷媒導入通路５４を設け、該高圧側冷媒導入通路５４にスプール弁３３を直交状態に配置して、スプール弁３３による低圧側冷媒通路２５の全閉遮断時に該スプール弁３３の第２スプール溝３９によって高圧側冷媒導入通路５４を開放するようにしてある。
【００４１】
以上の実施形態の構造によれば、ソレノイド４２を励磁すると励磁電流に応じてボール弁４１の弁開度が制御され、冷媒吐出室８の高圧側冷媒が該ボール弁４１を通過して通路４０へ流れ、流量制御弁３１の圧力室３５に作動圧力として導入される。
【００４２】
この圧力室３５内の圧力に応じてスプール弁３３はスプリング３４のばね力に抗して開弁する方向に移動し、低圧側冷媒通路２５の流路を拡大して冷媒吸入室７への冷媒流入量を制御し、該冷媒吸入室７とクランク室５との差圧を調整して斜板１５の傾斜角度を制御し、ピストン１８のストロークを変化させて冷媒吐出量を制御することにより図外のエバポレータの温度制御が行われる。
【００４３】
ここで、冷媒サイクルの稼働中におけるエバポレータの凍結防止の目的で、冷媒吸入室７への冷媒流入量を０にして低圧側冷媒通路２５の流量制御弁３１よりも上流のエバポレータ側の圧力低下を止めるには、ソレノイド４２への供給電流を０にして該ソレノイド４２を消磁すればよく、該ソレノイド４２の消磁によりボール弁４１が閉弁して流量制御弁３１の圧力室３５への作動圧力の供給を停止するから、スプール弁３３はスプリング３４のばね力によって閉弁作動して低圧側冷媒通路２５を遮断し、冷媒吸入室７への冷媒流入量を０にして該低圧側冷媒通路２５のエバポレータ側圧力の低下を止め、エバポレータの凍結を防止する。
【００４４】
このように、エバポレータの凍結防止作動時には、ソレノイド４２への励磁電流の供給を停止すればよいので、電力消費を節減することができると共にスプール弁３３の全閉作動により圧縮機の負荷をほぼ０にするため、駆動源の出力の向上を図ることができる。
【００４５】
又、前述したようにソレノイド４２への励磁電流の供給を停止して流量制御弁３１のスプール弁３３を閉弁作動させると、冷媒吸入室７の圧力が降下してクランク室５との差圧が最大となり、斜板１５の傾斜を立ててピストン１８のストロークを最小にさせて圧縮機の圧縮仕事をほぼ０にするため、ソレノイド４２の励、消磁で圧縮機の稼動を断・続させることができてクラッチレスとすることができる。
【００４６】
従って、圧縮機の構造を簡単にできて小型、軽量化を実現できると共にコスト的に有利に得ることができる。
【００４７】
ここで、前記エバポレータの凍結防止作動時に流量制御弁３１のスプール弁３３により低圧側冷媒通路２５を全閉遮断すると、スプール弁３３の第２スプール溝３９により高圧側冷媒導入通路５４が開放されて、低圧側冷媒通路２５の流量制御弁３１よりも上流のエバポレータ側に、冷媒吐出室８の高圧側冷媒が導入されて該エバポレータ側の圧力を上昇させるため、スプール弁３３から冷媒吸入室７へ冷媒が洩れ出たとしても前記エバポレータ側圧力の低下をなくしてエバポレータの凍結防止を確実に行うことができる。
【００４８】
特に本実施形態では前述の流量制御弁３１のスプール弁３３に設けた第１スプール溝３６の両側面３６ａ，３６ｂは受圧面積を等しくしてあるから、スプール弁３３を閉弁方向に付勢するスプリング３４のばね力と、圧力室３５に作用する作動圧力とを管理するだけでスプール弁３３の開閉ストロークの精度を出すことができ、精度の高い流量制御を行わせることができる。
【００４９】
また、流量制御弁駆動機構３２のソレノイド４２に所定の励磁電流を供給してボール弁４１を所定開度に制御してある状態で、車両を急加、減速すると圧縮機の回転数変動で低圧側冷媒通路２５の流量制御弁３１上流のエバポレータ側圧力が変化してしまうが、フィードバック手段４６によって該エバポレータ側圧力を前記ソレノイド４２の励磁電流に見合った一定の圧力に保持させることかできるため、車両の急加、減速に伴うエバポレータの制御温度の変動を回避することができる。
【００５０】
更に、クランク室５は圧力調整通路５２によって低圧側冷媒通路２５の流量制御弁３１よりも上流のエバポレータ側に連通して同圧に一定に保持されるため、クランク室５のブローバイガスによる圧力変動をなくして容量可変制御の精度を高めることができる。
【００５１】
更にまた、流量制御弁３１の圧力室３５は圧力調整通路５３によつて冷媒吸入室７に連通しているため、流量制御弁駆動機構３２のソレノイド４２の消磁によりボール弁４１が閉弁した際に、前記圧力室３５の作動圧力を速やかに冷媒吸入室７側へ逃がしてスプール弁３５を閉弁作動させることができるので、応答性を高めることができる。
【００５２】
図３は本発明の第２実施形態を示すもので、本実施形態にあっては前記第１実施形態における流量制御弁３１の第２スプール溝３９を、スプール弁３３により低圧側冷媒通路２５が全閉遮断される途中から高圧側冷媒導入通路５４を徐々に開放し得る溝形状にしてある。
【００５３】
この実施形態では第２スプール溝３９の溝形状を段差形状としてあるが、この他テーパ形状にすることも可能である。
【００５４】
従って、この第２実施形態の構造によれば、前記第１実施形態とほぼ同様の作用効果が得られる他、スプール弁３３の第２スプール溝３９による高圧側冷媒通路５４の開放が、該スプール弁３３により低圧側冷媒通路２５が全閉遮断される途中から徐々に開始されるため、該低圧側冷媒通路２５のエバポレータ側圧力の急上昇をなくして図外の膨脹弁のハンチングを回避でき、この結果、サイクル変動をなくして適正な空調制御を行わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を示す断面図。
【図２】同実施形態における圧力調整手段を系統的に示す断面説明図。
【図３】本発明の第２実施形態の要部を示す説明図。
【符号の説明】
５…クランク室
７…冷媒吸入室
８…冷媒吐出室
２５…低圧側冷媒通路
３０…圧力調整手段
３１…流量制御弁
３２…流量制御弁駆動機構
３３…スプール弁
３４…スプリング
３５…圧力室
３６…第１スプール溝
３９…第２スプール溝
４０…通路
４１…パイロット弁
４２…ソレノイド
４３…スプリング
４６…フィードバック手段
５２，５３…圧力調整通路
５４…高圧側冷媒導入通路

Claims (6)

1. 冷媒吸入室（７）に流入する冷媒流量を制御して冷媒吸入室（７）とクランク室（５）との圧力を調整する圧力調整手段（３０）を備えた斜板式可変容量圧縮機において、
   前記圧力調整手段（３０）を、スプール弁（３３），該スプール弁（３３）を閉弁方向に付勢するスプリング（３４），およびスプール弁（３３）を開弁方向に作用させる圧力を畜圧する圧力室（３５）を備え、前記冷媒吸入室（７）の上流の低圧側冷媒通路（２５）に設けられた流量制御弁（３１）と、
   冷媒吐出室（８）と圧力室（３５）とを連通する通路（４０）に設けられて、常態にあってはスプリング（４３）により閉弁され、ソレノイド（４２）の励磁電流により弁開度が制御されて冷媒吐出室（８）の高圧側冷媒を作動圧力として圧力室（３５）へ導入制御するパイロット弁（４１）を有する流量制御弁駆動機構（３２）と、で構成すると共に、
   前記スプール弁（３３）による低圧側冷媒通路（２５）の全閉遮断時に該スプール弁（３３）に設けた第２スプール溝（３９）により開放されて、冷媒吐出室（８）と低圧側冷媒通路（２５）の流量制御弁（３１）よりも上流のエバポレータ側とを連通する高圧側冷媒導入通路（５４）を設けたことを特徴とする斜板式可変容量圧縮機。
2. スプール弁（３３）の第２スプール溝（３９）は、スプール弁（３３）により低圧側冷媒通路（２５）が全閉遮断される途中から高圧側冷媒導入通路（５４）を徐々に開放し得る溝形状にしたことを特徴とする請求項１に記載の斜板式可変容量圧縮機。
3. スプール弁（３３）は、その第１スプール溝（３６）の両側面の受圧面積を等しくしたことを特徴とする請求項１，２に記載の斜板式可変容量圧縮機。
4. 流量制御弁駆動機構（３２）は、低圧側冷媒通路（２５）の流量制御弁（３１）よりも上流のエバポレータ側の圧力を検出して、パイロット弁（４１）の所定開度状態時に該エバポレータ側の圧力が一定圧よりも変化した時にパイロット弁（４１）を閉弁方向又は開弁方向に作動させ、流量制御弁（３１）の弁開度を調整して前記エバポレータ側の圧力を一定に保持させるフィードバック手段（４６）を備えていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の斜板式可変容量圧縮機。
5. 流量制御弁駆動機構（３２）は、クランク室（５）と、低圧側冷媒通路（２５）の流量制御弁（３１）よりも上流のエバポレータ側とを連通する圧力調整通路（５２）を備えていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の斜板式可変容量圧縮機。
6. 流量制御弁駆動機構（３２）は、流量制御弁（３１）の圧力室（３５）と冷媒吸入室（７）とを連通する圧力調整通路（５３）を備えていることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の斜板式可変容量圧縮機。

Images