JP4095713B2 - 可変容量型圧縮機用制御弁 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は可変容量型圧縮機用制御弁に関し、特に、車両の空調用可変容量型圧縮機に用いられ、圧縮機の制御室圧力を制御して吐出量を可変とするための制御弁に関するものである。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
車両用の空調用可変容量型圧縮機は、冷凍サイクルにおける蒸発器で吸熱気化した冷媒ガスを圧縮してコンデンサへ送るものであって、蒸発器で冷却した空調空気（冷風）の吹き出し温度を安定させるため、可変容量型圧縮機用制御弁を用いて冷媒ガスの吐出容量を可変している。
【０００３】
車両用の空調用可変容量型圧縮機に用いられる可変容量型圧縮機用制御弁の一例を図１２に示す。この可変容量型圧縮機用制御弁６１（以下、制御弁６１という。）は、図１３に示すような空調用可変容量型圧縮機３０（以下、圧縮機３０という。）の弁収容室３６内に装着されるものであって、弁収容室３６内に装着されるボディ６２と、ボディ６２の外周面と弁収容室３６の内周面との間に装着されるとともに、弁収容室３６内を吸入圧導入室２２と制御圧導入室２３に区画する密封部材７５と、ボディ６２内に設けられるとともに、吸入圧導入室２２と制御圧導入室２３とを相互に連通する連通路６６と、連通路６６内に設けられるとともに、吸入圧導入室２２の圧力に応じて変位（伸縮変形）する感圧機構であるベローズ７６と、ベローズ７６の可動端に設けられるとともに、ベローズ７６の伸縮変形に追従して変位して連通路６６の途中に設けられる弁座７４に接離自在な弁機構である弁体７８と、ベローズ７６内に設けられるとともに、ベローズ７６を伸長する方向に付勢する付勢部材であるスプリング７７とを備えている。
【０００４】
圧縮機３０は、内部にクランク室３２、クランク室３２に連通する複数の圧縮室３３、各圧縮室３３に連通する吸入室３４、各圧縮室３３に連通する吐出室３５及び制御弁６１を収容する弁収容室３６を有するボディ３１と、ボディ３１の中心部に回転可能に装着される回転軸３７と、クランク室３２内に設けられるとともに、クランク室３２内に位置する回転軸３７の部分に取り付けられて回転軸３７と一体に回転する斜板３８と、斜板３８に連設されるとともに、斜板３８の回転に追従して回転軸３７の軸線方向に揺動する揺動板３９と、各圧縮室３３内に往復動自在に設けられるピストン４０と、各ピストン４０と揺動板３９との間を連結するロッド４１と、吸入室３４と各圧縮室３３との連通部を開閉する吸入弁４２と、吐出室３５と各圧縮室３３との連通部を開閉する吐出弁４３とを備えている。
【０００５】
吸入圧導入室２２は、圧縮機３０のボディ３１に設けた導圧路４４を介して吸入室３４に連通し、制御圧導入室２３は、圧縮機３０のボディ３１に設けた導圧路４５を介してクランク室３２に連通し、クランク室３２はオリフィス（図示せず）を介して吐出室３５に連通するようになっている。
【０００６】
そして、回転軸３７を回転させると、回転軸３７と一体に斜板３８が回転するとともに、斜板３８の回転に追従して揺動板３９が回転軸３７の軸線方向に揺動し、揺動板３９の揺動に追従して各ロッド４１を介して各ピストン４０が各圧縮室３３内を往復動する。そして、各ピストン４０の往復動によって、蒸発器（図示せず）からの冷媒ガスが吸入室３４から吸入弁４２を介して圧縮室３３内に吸入され、圧縮室３３内で圧縮されて吐出弁４３を介して吐出室３５に吐出され、吐出室３５からコンデンサ（図示せず）に送られるものである。
【０００７】
そもそも、可変容量型圧縮機に要求される機能は、車室内の温度に応じて吐出容量を変化させ、快適な車室内空調を実現することにある。このためには、車室内の温度変化に対し可変容量型圧縮機が敏感に容量可変する必要があり、可変容量型圧縮機の吐出容量可変性能（吸入圧力の変化に対して吐出容量を敏感に反応させること）を向上させる必要がある。このためには、制御弁が車室内の温度変化の代用特性である、吸入圧力の変化に対して敏感に制御圧力を制御しなければならない。
【０００８】
しかしながら、上記のような構成の制御弁６１を用いた圧縮機３０にあっては、構造上、車室内の温度変化に対して冷媒ガスの吐出容量を敏感に可変することに限界があり、車室内の温度変化に対して空調空気（冷風）の吹き出し温度を安定させることができず、快適な車室内空調を得ることが難しい。
【０００９】
上記のような構成の制御弁６１を用いた場合でも、快適な車室内空調が得られるようにするためには、制御弁６１の感圧機構（ベローズ７６）の変位当たりの弁部（弁座７４）の開口面積を増大させ、図１４に示す吸入圧力の変化に対する制御圧力の変化量を大きくすればよい。この方法として、
▲１▼弁口径（弁座７４の口径）を増加させる。
▲２▼感圧機構（ベローズ７６）のばね定数を低下させ、単位圧力当たりの弁体７８の変位量を増加させる。
▲３▼感圧部（ベローズ７６）の有効受圧面積を増加させ、単位圧力当たりの弁体７８の変位量を増加させる。
等が考えられる。
【００１０】
しかし、▲１▼の方法については、制御弁６１の外径寸法が増大し、制御弁６１が大型化するため、車両の狭いエンジンルーム内に配置される圧縮機３０自体を小型化することが困難となる。
【００１１】
また、▲２▼の方法については、感圧機構にベローズ７６を用いた場合には山数を増加させ又は板厚を減少させることによりばね定数を低下させる。ダイアフラムを用いた場合には板厚を減少させることによりばね定数を低下させることになるが、山数の増加はコストの増加となり、板厚の減少は耐圧性の低下による信頼性の低下となる。
【００１２】
さらに、▲３▼については、有効受圧面積を増加させるために、ベローズ７６若しくはダイアフラムの外径寸法を増加させる必要があり、制御弁６１が大型化し、車両の狭いエンジンルーム内に配置される圧縮機３０自体を小型化することが困難となる。
【００１３】
この発明は前記のような従来のもののもつ問題点を解決したものであって、全体を大型化することなく、耐圧性を低下させることなく、弁開口面積を拡大することができて、弁性能を大幅に向上させることのできる、信頼性の高い可変容量型圧縮機用制御弁を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【問題点を解決するための手段】
上記の問題点を解決するためにこの発明は、内部に、吸入室、吐出室、該吸入室及び該吐出室に連通する圧縮室並びに弁収容室を有する車両空調用可変容量型圧縮機の前記弁収容室内に装着される可変容量型圧縮機用制御弁であって、前記弁収容室内に装着されるボディと、該ボディと弁収容室との間に装着されて弁収容室内を前記吸入室に連通する吸入圧導入室と前記吐出室に連通する制御圧導入室とに区画する密封部材と、前記ボディ内に設けられて前記吸入圧導入室と前記制御圧導入室とを相互に連通する連通路と、該連通路内に設けられるとともに、吸入圧導入室の圧力に応じて変位する感圧機構と、該感圧機構に連設されるとともに、感圧機構の変位に追従して変位し、連通路の一部に設けた少なくとも二つの弁座を同時に開閉する少なくとも二つの弁部を有する弁機構とを備えた手段を採用したものである。
【００１５】
【作用】
この発明は前記のような手段を採用したことにより、吸入圧導入室の圧力に応じて感圧機構が変位するとともに、感圧機構の変位に追従して弁機構が変位し、弁機構の少なくとも二つの弁部が連通路の一部に設けた少なくとも二つの弁座を同時に開閉することになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示すこの発明の実施の形態について説明する。
図１には、この発明による可変容量型圧縮機用制御弁の第１の実施の形態が示されている。
【００１７】
すなわち、この実施の形態に示す可変容量型圧縮機用制御弁１は、前述した図１３に示す空調用可変容量型圧縮機３０の弁収容室３６に装着されるものであって、弁収容室３６内に装着される略円柱状のボディ２と、ボディ２の外周面と弁収容室３６の内周面との間に装着されるとともに、弁収容室３６内を吸入圧導入室２２と制御圧導入室２３と吐出圧導入室２４に区画するゴム等の弾性体からなる環状の密封部材２５、２５と、ボディ２内に設けられるとともに、吸入圧導入室２２と制御圧導入室２３とを相互に連通する連通路６と、連通路６内に設けられるとともに、吸入圧導入室２２の圧力に応じて変位（伸縮変形）する感圧機構であるベローズ１６と、ベローズ１６の可動端に設けられるとともに、ベローズ１６の伸縮変形に追従して変位して連通路６の途中に設けられる弁座１４、１５に接離自在な弁機構である弁体１８と、ベローズ１６内に設けられるとともに、ベローズ１６を伸長する方向に付勢する付勢部材１７とを備えている。
【００１８】
ボディ２は、ベース３とベース３の左端に一体に取り付けられるカバー５とからなるものであって、ベース３の外周面の両端部にはそれぞれ環状の溝４、４が形成され、この溝４、４内に弁収容室３６との間をシールする密封部材２５、２５が装着されるようになっている。なお、空調用可変容量型圧縮機３０の弁収容室３６に吐出圧力を導入しない場合には、図１における吐出圧力を区画するベース３の右端部の溝４、その溝４内に挿着される密封部材２５及び吐出室３５を設ける必要はないものである。
【００１９】
ボディ２の内部には吸入圧導入室２２と制御圧導入室２３とを相互に連通する連通路６が形成されている。連通路６は、カバー５の内部に形成される主弁室７と、ベース３の内部に形成される副弁室８と、主弁室７と吸入圧導入室２２とを連通する第１連通孔９と、主弁室７と副弁室８とを連通する第２主連通孔１０と第２副連通孔１１と、副弁室８と制御圧導入室２３とを連通する第３連通孔１２と、第２主連通孔１０と制御圧導入室２３とを連通する第４連通孔１３とから構成されている。
【００２０】
主弁室７内にはベローズ１６が水平方向に伸縮変形自在に設けられるようになっている。ベローズ１６は蛇腹筒状をなすものであって、内部にはベローズ１６を伸長する方向に付勢する付勢部材であるスプリング１７が装着されるようになっている。ベローズ１６はその左端を主弁室７の左端に一体に固定されるとともに、ベローズ１６の可動端である右端には弁体１８が連設されるようになっている。
【００２１】
弁体１８は、ベローズ１６の可動端に取り付けられる略円錐台形状の主弁部１９と、主弁部１９に一端が一体に連結される棒状の連結部２０と、連結部２０の他端に一体に連結される略円錐台形状の副弁部２１とから構成されている。主弁部１９は主弁室７内に位置し、副弁部２１は副弁室８内に位置し、連結部２０は第２主連通孔１０内に位置するようになっている。主弁部１９は、主弁室７と第２主連通孔１０との境界部に設けられている環状の主弁座１４に接離自在となっている。副弁部２１は、副弁室８と第３連通孔１２との境界部に設けられている環状の副弁座１５に接離自在となっている。
【００２２】
次に、前記に示すものの作用について説明する。
まず、吸入圧導入室２２の圧力が上昇すると、吸入圧導入室２２の圧力が第１連通孔９を介して主弁室７内に導入され、ベローズ１６がその内圧及びスプリング１７の付勢力に抗して収縮変形し、ベローズ１６の収縮変形に追従して弁体１８が左方に変位し、主弁部１９が主弁座１４から離間し、副弁部２１が副弁座１５から離間し、連通路６を介して吸入圧導入室２２と制御圧導入室２３との間が相互に連通する。
【００２３】
この場合、吐出圧の一部がオリフィス（図示せず）を介してクランク室３２に導入される冷媒量は、制御圧導入室２３から連通路６を介して吸入圧導入室２２へ逃げる冷媒量を下回るため、クランク室３２の圧力が低下し、ピストン４０の背圧が小さくなる。したがって、ピストン４０のストロークが大きくなり、冷媒ガスの吐出容量が増大する。
【００２４】
一方、吸入圧導入室２２の圧力が低下すると、ベローズ１６は、その内圧とスプリング１７の付勢力と第１連通孔９を介して主弁室７内に導入される吸入圧導入室２２の圧力との協働によって伸長変形し、ベローズ１６の伸長変形に追従して弁体１８が右方に変位し、主弁部１９が主弁座１４に接近又は当接し、副弁部２１が副弁座１５に接近又は当接し、吸入圧導入室２２と制御圧導入室２３の連通が断たれ、又は連通面積が減少する。
【００２５】
この場合、吐出圧の一部がオリフィス（図示せず）を介してクランク室３２に導入される冷媒量は、制御圧導入室２３から連通路６を介して吸入圧導入室２２へ逃げる冷媒量を上回るため、クランク室３２の圧力が増加し、ピストン４０の背圧が大きくなる。したがって、ピストン４０のストロークが小さくなり、冷媒ガスの吐出容量が低下する。
【００２６】
上記のように構成したこの実施の形態による制御弁１にあっては、ベローズ１６の収縮時に、弁体１８の主弁部１９の主弁座１４に対する開度に副弁部２１の副弁座１５に対する開度を加えることができるので、吸入圧導入室２２の吸入圧力と弁体１８の変位により変化する制御圧導入室２３の制御圧力との関係における制御圧の上昇率を大きくすることができることになる（図７参照）。
【００２７】
なお、前記に説明においては、連通路６の第２主連通孔１０内に弁体１８の連結部２０を直接に挿通したが、図２に示すように、第２主連通孔１０の内周面に環状の溝２６を設けて、この溝２６内にゴム等の弾性体からなる環状の密封部材２７を装着し、この密封部材２７によって弁体１８の連結部２０と溝２６との間をシールするようにしてもよいものである。
【００２８】
また、図３に示すように、弁体１８の主弁部１９と連結部２０との間を切り離してもよいものであり、図４に示すように、弁体１８の副弁部２１と連結部２０との間を切り離してもよいものであり、図５に示すように、弁体１８の主弁部１９と連結部２０との間及び連結部２０と副弁部２１との間を切り離してもよいものである。さらに、図６に示すように、弁体１８の主弁部１９と連結部２０との間及び連結部２０と副弁部２１との間を切り離すとともに、副弁部２１を球状としてもよいものである。
【００２９】
図８には、この発明による可変容量型圧縮機用制御弁の第２の実施の形態が示されていて、この実施の形態に示す制御弁１は、ボディ２のベース３に、連通路６の第３連通孔１２と吐出圧導入室２４との間を連通する第５連通孔２８を設け、この第５連通孔２８内に往復動軸２９を往復動自在に設けて、その先端を弁体１８の副弁部２１に当接させ、第５連通孔２８の内周面に環状の溝２８ａを設けて、その溝２８ａ内に往復動軸２９と溝２８ａとの間をシールするゴム等の弾性体からなる環状の密封部材５０を装着したものであって、その他の構成は前記第１の実施の形態に示すものと同様の構成を有している。
【００３０】
そして、この実施の形態による制御弁１にあっては、往復動軸２９は吐出圧導入室２４の吐出圧力を受け、その力が弁体１８に伝達されることになるので、図１１に示す吸入圧導入室２２の吸入圧力と弁体１８の主弁部１９及び副弁部２１の変位により変化する制御圧導入室２３の制御圧力との関係における設定吸入圧力を吐出圧力に応じて可変させることができることになる。
【００３１】
なお、図示はしないが、弁体１８の副弁部２１と往復動軸２９との間にコイルスプリング等の付勢部材を介在させて、吐出圧導入室２４の吐出圧力に付勢部材の付勢力を加えてもよいものである。
【００３２】
また、図９に示すように、第５連通孔２８の内周面に溝を設けずに、直接に往復動軸２９を装着するようにしてもよいものであり、この場合には、第５連通孔２８に対する往復動軸２９の嵌め合いをきつくして、漏れを防止するようにすればよいものである。
【００３３】
図１０には、この発明による可変容量型圧縮機用制御弁の第３の実施の形態が示されていて、この実施の形態に示す制御弁１は、ボディ２のベース３の右端にソレノイド５５を連設するとともに、連通路６の第３連通孔１２に連通する第５連通孔２８内にソレノイド５５の往復動軸５６を挿通させて、その先端を弁体１８の副弁部２１に当接させるようにしたものであって、その他の構成は前記第１の実施の形態に示すものと同様の構成を有している。なお、この実施の形態においては、前記第１、第２の実施の形態に示すもののように吐出圧導入室を設ける必要はないものである。
【００３４】
そして、この実施の形態による制御弁１にあっては、ソレノイド５５の往復動軸５６は電磁力を受けて、その力が弁体１８に伝達されることになるので、図１１に示す吸入圧導入室２２の吸入圧力と弁体１８の主弁部１９及び副弁部２１の変位により変化する制御圧導入室２３の制御圧力との関係における設定吸入圧力を電磁力に応じて可変させることができることになる。
【００３５】
なお、前記各実施の形態においては、感圧機構にベローズ１６を用いたが、ベローズ１６の代わりに主弁室７内を２室に区画するダイアフラム（図示せず）を用いてもよいものであり、ダイアフラムに限らず同様の特性を有する他の既存のものを用いてもよいものである。また、吸入圧導入室２２を制御圧導入室２３に、制御圧導入室２３を吸入圧導入室２２に変更してもよいものである。さらに、弁体１８の主弁部１９及び副弁部２１の形状は円錐台形状に限らず、Ｒ形状、球状、半球状等にしてもよいものであり、要は、主弁座１４及び副弁座１５の形状に応じた適宜の形成にすればよいものである。そして、前記各実施の形態においては、弁体１８に主弁部１９と副弁部２１の二つの弁部を設けたが、二つ以上の弁部を設けてもよいものであり、その場合には、弁部の数に応じた弁座を連通路６内に設ければよいものである。
【００３６】
【発明の効果】
この発明は前記のように構成したことにより、制御弁を径方向に大型化することなく、制御弁の感圧機構の変位当たりの弁部開口面積を増大させることができることになる。また、感圧機構のばね定数を低下させることなく、制御弁の感圧機構の変位当たりの弁部開口面積を増大させることができることになる。さらに、感圧機構の有効受圧面積を増加させることなく、感圧機構の変位当たりの弁部開口面積を増大させることができることになる。したがって、車両の狭いエンジンルーム内に配置される圧縮機自体の小型化を阻害することなく、感圧機構にベローズを用いた場合には山数が増加することがなく、板厚が減少することがなく、ダイアフラムを用いた場合には板厚が減少することがなくなるので、耐圧性の低下による信頼性の低下等の問題が解消され、山数の増加も必要ないため、コストを低減させることもできることになる。
また、車内の温度変化に対して可変容量型圧縮機が敏感に容量可変できるようになるため、可変容量型圧縮機の吐出容量可変性能（吸入圧力の変化に対して吐出容量を敏感に反応させること）を向上させることができ、可変容量型圧縮機の機能を充分に発揮させることができることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による可変容量型圧縮機用制御弁の第１の実施の形態を示した断面図である。
【図２】第１の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御弁の変形例を示した断面図である。
【図３】第１の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御弁の変形例を示した断面図である。
【図４】第１の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御弁の変形例を示した断面図である。
【図５】第１の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御弁の変形例を示した断面図である。
【図６】第１の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御弁の変形例を示した断面図である。
【図７】第１の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御弁を用いた可変容量型圧縮機の特性を示した説明図である。
【図８】この発明による可変容量型圧縮機用制御弁の第２の実施の形態を示した断面図である。
【図９】第２の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御弁の変形例を示した断面図である。
【図１０】この発明による可変容量型圧縮機用制御弁の第３の実施の形態を示した断面図である。
【図１１】第２の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御弁及び第３の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御弁を用いた可変容量型圧縮機の特性を示した説明図である。
【図１２】従来の可変容量型圧縮機用制御弁の一例を示した断面図である。
【図１３】この発明による可変容量型圧縮機用制御弁及び従来の可変容量型圧縮機用制御弁が装着される可変容量型圧縮機の一例を示した断面図である。
【図１４】従来の可変容量型圧縮機用制御弁を用いた可変容量型圧縮機の特性を示した説明図である。
【符号の説明】
１、６１……可変容量型圧縮機用制御弁
２、３１、６２……ボディ
３……ベース
４、２６、２８ａ……溝
５……カバー
６、６６……連通路
７……主弁室
８……副弁室
９……第１連通孔
１０……第２主連通孔
１１……第２副連通孔
１２……第３連通孔
１３……第４連通孔
１４……主弁座
１５……副弁座
１６、７６……感圧機構（ベローズ）
１７、７７……付勢部材（スプリング）
１８、７８……弁機構（弁体）
１９……主弁部
２０……連結部
２１……副弁部
２２……吸入圧導入室
２３……制御圧導入室
２４……吐出圧導入室
２５、２７、７５……密封部材
２８……第５連通孔
２９、５６……往復動軸
３０……空調用可変容量型圧縮機
３２……クランク室
３３……圧縮室
３４……吸入室
３５……吐出室
３６……弁収容室
３７……回転軸
３８……斜板
３９……揺動板
４０……ピストン
４１……ロッド
４２……吸入弁
４３……吐出弁
４４、４５……導圧路
５０……密封部材
５５……ソレノイド
７４……弁座
【発明の属する技術分野】
この発明は可変容量型圧縮機用制御弁に関し、特に、車両の空調用可変容量型圧縮機に用いられ、圧縮機の制御室圧力を制御して吐出量を可変とするための制御弁に関するものである。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
車両用の空調用可変容量型圧縮機は、冷凍サイクルにおける蒸発器で吸熱気化した冷媒ガスを圧縮してコンデンサへ送るものであって、蒸発器で冷却した空調空気（冷風）の吹き出し温度を安定させるため、可変容量型圧縮機用制御弁を用いて冷媒ガスの吐出容量を可変している。
【０００３】
車両用の空調用可変容量型圧縮機に用いられる可変容量型圧縮機用制御弁の一例を図１２に示す。この可変容量型圧縮機用制御弁６１（以下、制御弁６１という。）は、図１３に示すような空調用可変容量型圧縮機３０（以下、圧縮機３０という。）の弁収容室３６内に装着されるものであって、弁収容室３６内に装着されるボディ６２と、ボディ６２の外周面と弁収容室３６の内周面との間に装着されるとともに、弁収容室３６内を吸入圧導入室２２と制御圧導入室２３に区画する密封部材７５と、ボディ６２内に設けられるとともに、吸入圧導入室２２と制御圧導入室２３とを相互に連通する連通路６６と、連通路６６内に設けられるとともに、吸入圧導入室２２の圧力に応じて変位（伸縮変形）する感圧機構であるベローズ７６と、ベローズ７６の可動端に設けられるとともに、ベローズ７６の伸縮変形に追従して変位して連通路６６の途中に設けられる弁座７４に接離自在な弁機構である弁体７８と、ベローズ７６内に設けられるとともに、ベローズ７６を伸長する方向に付勢する付勢部材であるスプリング７７とを備えている。
【０００４】
圧縮機３０は、内部にクランク室３２、クランク室３２に連通する複数の圧縮室３３、各圧縮室３３に連通する吸入室３４、各圧縮室３３に連通する吐出室３５及び制御弁６１を収容する弁収容室３６を有するボディ３１と、ボディ３１の中心部に回転可能に装着される回転軸３７と、クランク室３２内に設けられるとともに、クランク室３２内に位置する回転軸３７の部分に取り付けられて回転軸３７と一体に回転する斜板３８と、斜板３８に連設されるとともに、斜板３８の回転に追従して回転軸３７の軸線方向に揺動する揺動板３９と、各圧縮室３３内に往復動自在に設けられるピストン４０と、各ピストン４０と揺動板３９との間を連結するロッド４１と、吸入室３４と各圧縮室３３との連通部を開閉する吸入弁４２と、吐出室３５と各圧縮室３３との連通部を開閉する吐出弁４３とを備えている。
【０００５】
吸入圧導入室２２は、圧縮機３０のボディ３１に設けた導圧路４４を介して吸入室３４に連通し、制御圧導入室２３は、圧縮機３０のボディ３１に設けた導圧路４５を介してクランク室３２に連通し、クランク室３２はオリフィス（図示せず）を介して吐出室３５に連通するようになっている。
【０００６】
そして、回転軸３７を回転させると、回転軸３７と一体に斜板３８が回転するとともに、斜板３８の回転に追従して揺動板３９が回転軸３７の軸線方向に揺動し、揺動板３９の揺動に追従して各ロッド４１を介して各ピストン４０が各圧縮室３３内を往復動する。そして、各ピストン４０の往復動によって、蒸発器（図示せず）からの冷媒ガスが吸入室３４から吸入弁４２を介して圧縮室３３内に吸入され、圧縮室３３内で圧縮されて吐出弁４３を介して吐出室３５に吐出され、吐出室３５からコンデンサ（図示せず）に送られるものである。
【０００７】
そもそも、可変容量型圧縮機に要求される機能は、車室内の温度に応じて吐出容量を変化させ、快適な車室内空調を実現することにある。このためには、車室内の温度変化に対し可変容量型圧縮機が敏感に容量可変する必要があり、可変容量型圧縮機の吐出容量可変性能（吸入圧力の変化に対して吐出容量を敏感に反応させること）を向上させる必要がある。このためには、制御弁が車室内の温度変化の代用特性である、吸入圧力の変化に対して敏感に制御圧力を制御しなければならない。
【０００８】
しかしながら、上記のような構成の制御弁６１を用いた圧縮機３０にあっては、構造上、車室内の温度変化に対して冷媒ガスの吐出容量を敏感に可変することに限界があり、車室内の温度変化に対して空調空気（冷風）の吹き出し温度を安定させることができず、快適な車室内空調を得ることが難しい。
【０００９】
上記のような構成の制御弁６１を用いた場合でも、快適な車室内空調が得られるようにするためには、制御弁６１の感圧機構（ベローズ７６）の変位当たりの弁部（弁座７４）の開口面積を増大させ、図１４に示す吸入圧力の変化に対する制御圧力の変化量を大きくすればよい。この方法として、
▲１▼弁口径（弁座７４の口径）を増加させる。
▲２▼感圧機構（ベローズ７６）のばね定数を低下させ、単位圧力当たりの弁体７８の変位量を増加させる。
▲３▼感圧部（ベローズ７６）の有効受圧面積を増加させ、単位圧力当たりの弁体７８の変位量を増加させる。
等が考えられる。
【００１０】
しかし、▲１▼の方法については、制御弁６１の外径寸法が増大し、制御弁６１が大型化するため、車両の狭いエンジンルーム内に配置される圧縮機３０自体を小型化することが困難となる。
【００１１】
また、▲２▼の方法については、感圧機構にベローズ７６を用いた場合には山数を増加させ又は板厚を減少させることによりばね定数を低下させる。ダイアフラムを用いた場合には板厚を減少させることによりばね定数を低下させることになるが、山数の増加はコストの増加となり、板厚の減少は耐圧性の低下による信頼性の低下となる。
【００１２】
さらに、▲３▼については、有効受圧面積を増加させるために、ベローズ７６若しくはダイアフラムの外径寸法を増加させる必要があり、制御弁６１が大型化し、車両の狭いエンジンルーム内に配置される圧縮機３０自体を小型化することが困難となる。
【００１３】
この発明は前記のような従来のもののもつ問題点を解決したものであって、全体を大型化することなく、耐圧性を低下させることなく、弁開口面積を拡大することができて、弁性能を大幅に向上させることのできる、信頼性の高い可変容量型圧縮機用制御弁を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【問題点を解決するための手段】
上記の問題点を解決するためにこの発明は、内部に、吸入室、吐出室、該吸入室及び該吐出室に連通する圧縮室並びに弁収容室を有する車両空調用可変容量型圧縮機の前記弁収容室内に装着される可変容量型圧縮機用制御弁であって、前記弁収容室内に装着されるボディと、該ボディと弁収容室との間に装着されて弁収容室内を前記吸入室に連通する吸入圧導入室と前記吐出室に連通する制御圧導入室とに区画する密封部材と、前記ボディ内に設けられて前記吸入圧導入室と前記制御圧導入室とを相互に連通する連通路と、該連通路内に設けられるとともに、吸入圧導入室の圧力に応じて変位する感圧機構と、該感圧機構に連設されるとともに、感圧機構の変位に追従して変位し、連通路の一部に設けた少なくとも二つの弁座を同時に開閉する少なくとも二つの弁部を有する弁機構とを備えた手段を採用したものである。
【００１５】
【作用】
この発明は前記のような手段を採用したことにより、吸入圧導入室の圧力に応じて感圧機構が変位するとともに、感圧機構の変位に追従して弁機構が変位し、弁機構の少なくとも二つの弁部が連通路の一部に設けた少なくとも二つの弁座を同時に開閉することになる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面に示すこの発明の実施の形態について説明する。
図１には、この発明による可変容量型圧縮機用制御弁の第１の実施の形態が示されている。
【００１７】
すなわち、この実施の形態に示す可変容量型圧縮機用制御弁１は、前述した図１３に示す空調用可変容量型圧縮機３０の弁収容室３６に装着されるものであって、弁収容室３６内に装着される略円柱状のボディ２と、ボディ２の外周面と弁収容室３６の内周面との間に装着されるとともに、弁収容室３６内を吸入圧導入室２２と制御圧導入室２３と吐出圧導入室２４に区画するゴム等の弾性体からなる環状の密封部材２５、２５と、ボディ２内に設けられるとともに、吸入圧導入室２２と制御圧導入室２３とを相互に連通する連通路６と、連通路６内に設けられるとともに、吸入圧導入室２２の圧力に応じて変位（伸縮変形）する感圧機構であるベローズ１６と、ベローズ１６の可動端に設けられるとともに、ベローズ１６の伸縮変形に追従して変位して連通路６の途中に設けられる弁座１４、１５に接離自在な弁機構である弁体１８と、ベローズ１６内に設けられるとともに、ベローズ１６を伸長する方向に付勢する付勢部材１７とを備えている。
【００１８】
ボディ２は、ベース３とベース３の左端に一体に取り付けられるカバー５とからなるものであって、ベース３の外周面の両端部にはそれぞれ環状の溝４、４が形成され、この溝４、４内に弁収容室３６との間をシールする密封部材２５、２５が装着されるようになっている。なお、空調用可変容量型圧縮機３０の弁収容室３６に吐出圧力を導入しない場合には、図１における吐出圧力を区画するベース３の右端部の溝４、その溝４内に挿着される密封部材２５及び吐出室３５を設ける必要はないものである。
【００１９】
ボディ２の内部には吸入圧導入室２２と制御圧導入室２３とを相互に連通する連通路６が形成されている。連通路６は、カバー５の内部に形成される主弁室７と、ベース３の内部に形成される副弁室８と、主弁室７と吸入圧導入室２２とを連通する第１連通孔９と、主弁室７と副弁室８とを連通する第２主連通孔１０と第２副連通孔１１と、副弁室８と制御圧導入室２３とを連通する第３連通孔１２と、第２主連通孔１０と制御圧導入室２３とを連通する第４連通孔１３とから構成されている。
【００２０】
主弁室７内にはベローズ１６が水平方向に伸縮変形自在に設けられるようになっている。ベローズ１６は蛇腹筒状をなすものであって、内部にはベローズ１６を伸長する方向に付勢する付勢部材であるスプリング１７が装着されるようになっている。ベローズ１６はその左端を主弁室７の左端に一体に固定されるとともに、ベローズ１６の可動端である右端には弁体１８が連設されるようになっている。
【００２１】
弁体１８は、ベローズ１６の可動端に取り付けられる略円錐台形状の主弁部１９と、主弁部１９に一端が一体に連結される棒状の連結部２０と、連結部２０の他端に一体に連結される略円錐台形状の副弁部２１とから構成されている。主弁部１９は主弁室７内に位置し、副弁部２１は副弁室８内に位置し、連結部２０は第２主連通孔１０内に位置するようになっている。主弁部１９は、主弁室７と第２主連通孔１０との境界部に設けられている環状の主弁座１４に接離自在となっている。副弁部２１は、副弁室８と第３連通孔１２との境界部に設けられている環状の副弁座１５に接離自在となっている。
【００２２】
次に、前記に示すものの作用について説明する。
まず、吸入圧導入室２２の圧力が上昇すると、吸入圧導入室２２の圧力が第１連通孔９を介して主弁室７内に導入され、ベローズ１６がその内圧及びスプリング１７の付勢力に抗して収縮変形し、ベローズ１６の収縮変形に追従して弁体１８が左方に変位し、主弁部１９が主弁座１４から離間し、副弁部２１が副弁座１５から離間し、連通路６を介して吸入圧導入室２２と制御圧導入室２３との間が相互に連通する。
【００２３】
この場合、吐出圧の一部がオリフィス（図示せず）を介してクランク室３２に導入される冷媒量は、制御圧導入室２３から連通路６を介して吸入圧導入室２２へ逃げる冷媒量を下回るため、クランク室３２の圧力が低下し、ピストン４０の背圧が小さくなる。したがって、ピストン４０のストロークが大きくなり、冷媒ガスの吐出容量が増大する。
【００２４】
一方、吸入圧導入室２２の圧力が低下すると、ベローズ１６は、その内圧とスプリング１７の付勢力と第１連通孔９を介して主弁室７内に導入される吸入圧導入室２２の圧力との協働によって伸長変形し、ベローズ１６の伸長変形に追従して弁体１８が右方に変位し、主弁部１９が主弁座１４に接近又は当接し、副弁部２１が副弁座１５に接近又は当接し、吸入圧導入室２２と制御圧導入室２３の連通が断たれ、又は連通面積が減少する。
【００２５】
この場合、吐出圧の一部がオリフィス（図示せず）を介してクランク室３２に導入される冷媒量は、制御圧導入室２３から連通路６を介して吸入圧導入室２２へ逃げる冷媒量を上回るため、クランク室３２の圧力が増加し、ピストン４０の背圧が大きくなる。したがって、ピストン４０のストロークが小さくなり、冷媒ガスの吐出容量が低下する。
【００２６】
上記のように構成したこの実施の形態による制御弁１にあっては、ベローズ１６の収縮時に、弁体１８の主弁部１９の主弁座１４に対する開度に副弁部２１の副弁座１５に対する開度を加えることができるので、吸入圧導入室２２の吸入圧力と弁体１８の変位により変化する制御圧導入室２３の制御圧力との関係における制御圧の上昇率を大きくすることができることになる（図７参照）。
【００２７】
なお、前記に説明においては、連通路６の第２主連通孔１０内に弁体１８の連結部２０を直接に挿通したが、図２に示すように、第２主連通孔１０の内周面に環状の溝２６を設けて、この溝２６内にゴム等の弾性体からなる環状の密封部材２７を装着し、この密封部材２７によって弁体１８の連結部２０と溝２６との間をシールするようにしてもよいものである。
【００２８】
また、図３に示すように、弁体１８の主弁部１９と連結部２０との間を切り離してもよいものであり、図４に示すように、弁体１８の副弁部２１と連結部２０との間を切り離してもよいものであり、図５に示すように、弁体１８の主弁部１９と連結部２０との間及び連結部２０と副弁部２１との間を切り離してもよいものである。さらに、図６に示すように、弁体１８の主弁部１９と連結部２０との間及び連結部２０と副弁部２１との間を切り離すとともに、副弁部２１を球状としてもよいものである。
【００２９】
図８には、この発明による可変容量型圧縮機用制御弁の第２の実施の形態が示されていて、この実施の形態に示す制御弁１は、ボディ２のベース３に、連通路６の第３連通孔１２と吐出圧導入室２４との間を連通する第５連通孔２８を設け、この第５連通孔２８内に往復動軸２９を往復動自在に設けて、その先端を弁体１８の副弁部２１に当接させ、第５連通孔２８の内周面に環状の溝２８ａを設けて、その溝２８ａ内に往復動軸２９と溝２８ａとの間をシールするゴム等の弾性体からなる環状の密封部材５０を装着したものであって、その他の構成は前記第１の実施の形態に示すものと同様の構成を有している。
【００３０】
そして、この実施の形態による制御弁１にあっては、往復動軸２９は吐出圧導入室２４の吐出圧力を受け、その力が弁体１８に伝達されることになるので、図１１に示す吸入圧導入室２２の吸入圧力と弁体１８の主弁部１９及び副弁部２１の変位により変化する制御圧導入室２３の制御圧力との関係における設定吸入圧力を吐出圧力に応じて可変させることができることになる。
【００３１】
なお、図示はしないが、弁体１８の副弁部２１と往復動軸２９との間にコイルスプリング等の付勢部材を介在させて、吐出圧導入室２４の吐出圧力に付勢部材の付勢力を加えてもよいものである。
【００３２】
また、図９に示すように、第５連通孔２８の内周面に溝を設けずに、直接に往復動軸２９を装着するようにしてもよいものであり、この場合には、第５連通孔２８に対する往復動軸２９の嵌め合いをきつくして、漏れを防止するようにすればよいものである。
【００３３】
図１０には、この発明による可変容量型圧縮機用制御弁の第３の実施の形態が示されていて、この実施の形態に示す制御弁１は、ボディ２のベース３の右端にソレノイド５５を連設するとともに、連通路６の第３連通孔１２に連通する第５連通孔２８内にソレノイド５５の往復動軸５６を挿通させて、その先端を弁体１８の副弁部２１に当接させるようにしたものであって、その他の構成は前記第１の実施の形態に示すものと同様の構成を有している。なお、この実施の形態においては、前記第１、第２の実施の形態に示すもののように吐出圧導入室を設ける必要はないものである。
【００３４】
そして、この実施の形態による制御弁１にあっては、ソレノイド５５の往復動軸５６は電磁力を受けて、その力が弁体１８に伝達されることになるので、図１１に示す吸入圧導入室２２の吸入圧力と弁体１８の主弁部１９及び副弁部２１の変位により変化する制御圧導入室２３の制御圧力との関係における設定吸入圧力を電磁力に応じて可変させることができることになる。
【００３５】
なお、前記各実施の形態においては、感圧機構にベローズ１６を用いたが、ベローズ１６の代わりに主弁室７内を２室に区画するダイアフラム（図示せず）を用いてもよいものであり、ダイアフラムに限らず同様の特性を有する他の既存のものを用いてもよいものである。また、吸入圧導入室２２を制御圧導入室２３に、制御圧導入室２３を吸入圧導入室２２に変更してもよいものである。さらに、弁体１８の主弁部１９及び副弁部２１の形状は円錐台形状に限らず、Ｒ形状、球状、半球状等にしてもよいものであり、要は、主弁座１４及び副弁座１５の形状に応じた適宜の形成にすればよいものである。そして、前記各実施の形態においては、弁体１８に主弁部１９と副弁部２１の二つの弁部を設けたが、二つ以上の弁部を設けてもよいものであり、その場合には、弁部の数に応じた弁座を連通路６内に設ければよいものである。
【００３６】
【発明の効果】
この発明は前記のように構成したことにより、制御弁を径方向に大型化することなく、制御弁の感圧機構の変位当たりの弁部開口面積を増大させることができることになる。また、感圧機構のばね定数を低下させることなく、制御弁の感圧機構の変位当たりの弁部開口面積を増大させることができることになる。さらに、感圧機構の有効受圧面積を増加させることなく、感圧機構の変位当たりの弁部開口面積を増大させることができることになる。したがって、車両の狭いエンジンルーム内に配置される圧縮機自体の小型化を阻害することなく、感圧機構にベローズを用いた場合には山数が増加することがなく、板厚が減少することがなく、ダイアフラムを用いた場合には板厚が減少することがなくなるので、耐圧性の低下による信頼性の低下等の問題が解消され、山数の増加も必要ないため、コストを低減させることもできることになる。
また、車内の温度変化に対して可変容量型圧縮機が敏感に容量可変できるようになるため、可変容量型圧縮機の吐出容量可変性能（吸入圧力の変化に対して吐出容量を敏感に反応させること）を向上させることができ、可変容量型圧縮機の機能を充分に発揮させることができることになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による可変容量型圧縮機用制御弁の第１の実施の形態を示した断面図である。
【図２】第１の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御弁の変形例を示した断面図である。
【図３】第１の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御弁の変形例を示した断面図である。
【図４】第１の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御弁の変形例を示した断面図である。
【図５】第１の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御弁の変形例を示した断面図である。
【図６】第１の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御弁の変形例を示した断面図である。
【図７】第１の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御弁を用いた可変容量型圧縮機の特性を示した説明図である。
【図８】この発明による可変容量型圧縮機用制御弁の第２の実施の形態を示した断面図である。
【図９】第２の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御弁の変形例を示した断面図である。
【図１０】この発明による可変容量型圧縮機用制御弁の第３の実施の形態を示した断面図である。
【図１１】第２の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御弁及び第３の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御弁を用いた可変容量型圧縮機の特性を示した説明図である。
【図１２】従来の可変容量型圧縮機用制御弁の一例を示した断面図である。
【図１３】この発明による可変容量型圧縮機用制御弁及び従来の可変容量型圧縮機用制御弁が装着される可変容量型圧縮機の一例を示した断面図である。
【図１４】従来の可変容量型圧縮機用制御弁を用いた可変容量型圧縮機の特性を示した説明図である。
【符号の説明】
１、６１……可変容量型圧縮機用制御弁
２、３１、６２……ボディ
３……ベース
４、２６、２８ａ……溝
５……カバー
６、６６……連通路
７……主弁室
８……副弁室
９……第１連通孔
１０……第２主連通孔
１１……第２副連通孔
１２……第３連通孔
１３……第４連通孔
１４……主弁座
１５……副弁座
１６、７６……感圧機構（ベローズ）
１７、７７……付勢部材（スプリング）
１８、７８……弁機構（弁体）
１９……主弁部
２０……連結部
２１……副弁部
２２……吸入圧導入室
２３……制御圧導入室
２４……吐出圧導入室
２５、２７、７５……密封部材
２８……第５連通孔
２９、５６……往復動軸
３０……空調用可変容量型圧縮機
３２……クランク室
３３……圧縮室
３４……吸入室
３５……吐出室
３６……弁収容室
３７……回転軸
３８……斜板
３９……揺動板
４０……ピストン
４１……ロッド
４２……吸入弁
４３……吐出弁
４４、４５……導圧路
５０……密封部材
５５……ソレノイド
７４……弁座
Claims (1)
- 内部に、吸入室、吐出室、該吸入室及び該吐出室に連通する圧縮室並びに弁収容室を有する車両空調用可変容量型圧縮機の前記弁収容室内に装着される可変容量型圧縮機用制御弁であって、前記弁収容室内に装着されるボディと、該ボディと弁収容室との間に装着されて弁収容室内を前記吸入室に連通する吸入圧導入室と前記吐出室に連通する制御圧導入室とに区画する密封部材と、前記ボディ内に設けられて前記吸入圧導入室と前記制御圧導入室とを相互に連通する連通路と、該連通路内に設けられるとともに、吸入圧導入室の圧力に応じて変位する感圧機構と、該感圧機構に連設されるとともに、感圧機構の変位に追従して変位し、連通路の一部に設けた少なくとも二つの弁座を同時に開閉する少なくとも二つの弁部を有する弁機構とを備えたことを特徴とする可変容量型圧縮機用制御弁。
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