JP4418309B2 - Control valve for variable capacity compressor - Google Patents
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本発明は、例えば、車両用空調装置の冷媒循環回路を構成し、クランク室の圧力に基づいて吐出容量を変更可能な容量可変型圧縮機用の制御弁に関する。 The present invention relates to, for example, a control valve for a variable displacement compressor that constitutes a refrigerant circulation circuit of a vehicle air conditioner and can change a discharge capacity based on a pressure in a crank chamber.
この種の制御弁としては、下記の特許文献1に開示されたものが存在する。この刊行物記載の制御弁は、冷媒循環回路を構成し、クランク室の圧力に基づいて吐出容量を変更可能な容量可変型圧縮機に用いられるもので、クランク室と冷媒循環回路の吸入圧力領域とを接続する抽気通路の一部を構成すべくバルブハウジング内に区画された弁室と、弁室内に変位可能に収容され同弁室内での位置に応じて前記抽気通路の開度を調節可能な弁体と、バルブハウジング内に区画された感圧室と、該感圧室内に配設され感圧室を第1圧室と第2圧室とに区画するベローズよりなる感圧部材とを備え、高圧側に位置する第1圧力監視点の圧力は第1圧室に導入され、低圧側に位置する第2圧力監視点の圧力は第2圧室に導入され、第1圧室と第2圧室との圧力差の変動に基づく感圧部材の変位は、同圧力差の変動を打ち消す側に容量可変型圧縮機の吐出容量が変更されるように弁体の位置決めに反映されるものである。
As this type of control valve, there is one disclosed in
ところが、上記刊行物記載の制御弁は、冷媒ポートを4つ具備することから、容量可変型圧縮機・制御弁共に構成が複雑になり、さらに構成が簡単な制御弁の開発が望まれていた。
従って、本発明の目的は、構成が簡単で、吐出側冷媒圧とクランク室冷媒圧との差圧変動を速やかに弁開度に反映させることが可能な容量可変型圧縮機の制御弁を提供することにある。
However, since the control valve described in the above publication has four refrigerant ports, the configuration of both the variable capacity compressor and the control valve is complicated, and further development of a control valve with a simple configuration has been desired. .
Accordingly, an object of the present invention is to provide a control valve for a variable displacement compressor that has a simple configuration and can quickly reflect the fluctuation in the differential pressure between the discharge side refrigerant pressure and the crank chamber refrigerant pressure in the valve opening. There is to do.
上記課題を達成するために、下記の手段を講じた。即ち、
請求項1の容量可変型圧縮機の制御弁は、冷媒循環回路を構成し、吐出室とクランク室の圧力差に基づいて吐出容量を変更可能な容量可変型圧縮機用の制御弁であって、冷媒循環回路の吐出室4とクランク室12とを接続する給気流路の一部を構成すべく本体ハウジング51内に区画された感圧部ハウジング室52と、前記感圧部ハウジング室52内で変位可能に収容され、同感圧部ハウジング室52内での位置に応じて前記給気流路の開度を調節可能な給気弁体65と、前記感圧部ハウジング室52内に区画された感圧室64と、前記感圧室64内に配設され前記給気弁体65と共に同感圧室64を高圧室64aと低圧室64bとに区画するベローズ62とを備え、前記吐出冷媒圧Pdは高圧室64aに導入されるとともに、クランク室冷媒圧Pcは低圧室64bに導入され、前記高圧室64aと低圧室64bとの圧力差の変動に基づくベローズ62の変位は、同圧力差の変動を打ち消す側に容量可変型圧縮機の吐出容量が変更されるように給気弁体65の位置決めに反映されると共に、前記給気弁体65には、高圧室64aから低圧室64bに冷媒が流動可能な絞り流路66が形成されていることを特徴とし、かかる特徴により、給気流路の開度を調節する制御によってクランク室の圧力調節を行う。
In order to achieve the above problems, the following measures were taken. That is,
The control valve of the variable displacement compressor according to
請求項2の容量可変型圧縮機の制御弁は、請求項1に記載の容量可変型圧縮機の制御弁において、前記ベローズ62に付与する力を外部からの制御によって変更可能で、同ベローズ62による前記給気弁体65の位置決め動作の基準となる設定差圧を変更可能な外部制御手段を備えたことを特徴とし、かかる特徴により、外部制御手段によって設定差圧を変更可能としており、同外部制御手段を備えない、言い換えれば、単一の設定差圧しか持ち得ない制御弁と比較して、細やかな空調制御が可能となる。
The control valve for a variable displacement compressor according to
請求項3の容量可変型圧縮機の制御弁は、請求項2に記載の容量可変型圧縮機の制御弁において、前記外部制御手段は、前記ベローズ62に付与する力を外部からの電気制御によって変更可能な電磁駆動部を具備してなることを特徴とし、かかる特徴により、外部制御手段の好適な構成を限定するものである。
Control valve variable displacement compressor according to
請求項4の容量可変型圧縮機の制御弁は、請求項1から3のいずれかに記載の容量可変型圧縮機の制御弁において、前記絞り流路66の入口は高圧室64aに開口し、出口は前記低圧室64bに開口して形成されていることを特徴とし、かかる特徴により、制御弁における構成・容量可変型圧縮機の冷媒流路共に簡略化される。
なお、上記構成要素の記載において、下記の実施形態との対応関係を明確にするために図面符号を付しているが、本発明はこれに限定されるものではない。
The control valve of the variable capacity compressor according to
In the description of the above-described constituent elements, reference numerals are attached to clarify the correspondence with the following embodiments, but the present invention is not limited to this.
本発明によれば、構成が簡単で、吐出側冷媒圧とクランク室冷媒圧との差圧変動を速やかに弁開度に反映させることが可能な容量可変型圧縮機の制御弁を提供することができる。また、本発明は、容量可変型圧縮機と連通する冷媒ポートが2箇所であるために、制御弁・容量可変型圧縮機共に、構成を簡略化できる。 According to the present invention, there is provided a control valve for a variable displacement compressor that has a simple configuration and can quickly reflect a variation in differential pressure between a discharge side refrigerant pressure and a crankcase refrigerant pressure in a valve opening degree. Can do. In addition, since the present invention has two refrigerant ports communicating with the variable capacity compressor, the configuration of both the control valve and the variable capacity compressor can be simplified.
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。図1は本実施形態の可変容量型圧縮機に用いられる制御弁の縦断面図、図2は上記可変容量型圧縮機の概略説明図、図3は上記可変容量型圧縮機内に配置された状態の制御弁の縦断面図である。なお、以下の説明において、上・下・左・右の表現を用いるが、これは図面上で説明するための便宜上のものであり、実際の位置関係はこれに限るものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a control valve used in the variable displacement compressor of the present embodiment, FIG. 2 is a schematic explanatory view of the variable displacement compressor, and FIG. 3 is a state in which the control valve is disposed in the variable displacement compressor. It is a longitudinal cross-sectional view of the control valve. In the following description, upper, lower, left, and right expressions are used. However, this is for convenience of explanation on the drawings, and the actual positional relationship is not limited to this.
先ず、実施形態の制御弁を適用する可変容量型圧縮機について説明する。図2において符号20は斜板式の可変容量型圧縮機であり、例えば、自動車の空調用冷凍サイクルに用いられているものである。冷媒としてはフロンガスが用いられるが、二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルに適用してもよく、冷媒についてその種類を限定するものではない。この可変容量型圧縮機20は、フロントハウジング5と、該フロントハウジング5と一体のリヤハウジング6に支持されている。
図2において、符号11は、気密に構成されたクランク室12(調圧室)内に配置された回転軸であり、エンジンに直結された駆動ベルト13aによって回転駆動されるプーリ13に連結されていて、回転軸11の回転に従って、回転軸11に対して傾斜してクランク室12内に配置された揺動板14が揺動する。クランク室12内の周辺部に配置されたシリンダ15内には、ピストン17が往復動自在に配置されており、ロッド18によってピストン17と揺動板14とが連結されている。
First, a variable displacement compressor to which the control valve of the embodiment is applied will be described. In FIG. 2,
In FIG. 2,
その結果、揺動板14が回転・揺動すると、ピストン17がシリンダ15内で往復動して、吸入室3からシリンダ15内に低圧(吸入冷媒圧)の冷媒が吸入され、その冷媒がシリンダ15内で圧縮されて、高圧(吐出冷媒圧Pd)になり、その冷媒が吐出室4から吐出される。吸入室3には、上流側の蒸発器30側から吸入管路1を経由して冷媒が送り込まれ、吐出室4からはその下流側の凝縮器40側へ吐出管路2を経由して高圧冷媒が送り出される。
As a result, when the
上記揺動板14の傾斜角度はクランク室12内の冷媒圧(クランク室冷媒圧Pc)によって変化し、その揺動板14の傾斜角度によってピストン17のストロークの長さが変化し、シリンダ15からの冷媒の吐出量(即ち、圧縮容量)が変化する。吐出量は揺動板14が実線で示されるように傾斜しているときが多く、二点鎖線で示されるように傾斜していないときは少ない。そして、揺動板14が回転軸11に対して垂直になれば吐出量はゼロになる。ただし、揺動板14が次第に傾斜のない状態(二点鎖線に近づく状態)に移行するにしたがって、回転軸11を囲んで装着された最低流量保持スプリング19が揺動板14によって次第に圧縮される。
The inclination angle of the
その結果、最低流量保持スプリング19から揺動板14への反力が次第に大きくなって、揺動板14が回転軸11に対して垂直の向きまでは到達せず、吐出量が最大吐出量の例えば3〜5%程度より少なくならないようになっている。
As a result, the reaction force from the minimum flow
次に、上記可変容量型圧縮機20に適用される制御弁100について詳細に説明する。図1,3に示す制御弁100は、図2に示す可変容量型圧縮機20のリヤハウジング6側に設けられ、該リヤハウジング6に形成された制御弁用空間8内に、Oリングs1,s2を介して気密性を保った状態で配設される。
Next, the
図1に示すように、制御弁100は、本体部50と、クランク室12内の冷媒圧Pcを制御して可変圧縮容量制御を行うためのソレノイド励磁部70と、感圧部61とで形成されており、前記ソレノイド励磁部70は制御弁100の下部に配置され、前記本体部50の内側には前記感圧部61が配置されている。
As shown in FIG. 1, the
前記本体部50を構成する本体ハウジング51には、図1に示すように、上下に長い筒状体で、その軸芯部には孔部、即ち、上方の大径孔部52a及び小径孔部52bからなる感圧部ハウジング室52と、下方のスプリング室55が連通して形成され、スプリング室55の側部にはクランク室連通ポート54が形成されている。
As shown in FIG. 1, the main body housing 51 that constitutes the
また、上記感圧部ハウジング室52内には、その底部にベローズ受環63が嵌合されると共に、該ベローズ受環63の上面に当接するように、感圧部ハウジング60がOリングs3を介して嵌合・装着されている。なお、前記ベローズ受環63の下面は、本体ハウジング51に形成されている受け段部53に支持されている。
In addition, a
また、上記感圧部ハウジング60は、筒部60aと上底部60bとからなり、筒部60aの下端部が上記ベローズ受環63に当接すると共に本体ハウジング51の内壁に嵌合されている。また、前記上底部60bの中心部には吐出冷媒ポート60cが穿設され、該吐出冷媒ポート60cは、図3に示すように、吐出管連通路10に連通している。
The pressure-
上記感圧部ハウジング室52内には、上下に所定長さの感圧室64が形成される。該感圧室64には、全体として円筒状のベローズ62が配置され、該ベローズ62の下部はベローズ受環63に気密状態で固定・支持されると共に、その上部は給気弁体65の周部に気密状態で固定される。そして、このベローズ62の内部は低圧室64bとして下方のスプリング室55に連通させると共に、ベローズ62の外部は高圧室64aとして吐出冷媒ポート60cに連通させている。つまり、ベローズ62の長さ(上下高さ)は、高圧室64aに作用する冷媒圧(Pd)と低圧室64bに作用する冷媒圧(Pc)との差圧によって決定される。
A pressure
上記ベローズ62の上端部に密閉・固定されている給気弁体65は、その上部が上底部60bに形成されている給気弁座部60dに離接するように、配置されている。即ち、給気弁体65の下部に設けられているベローズ62が伸長すると給気弁体65は給気弁座部60dに当接して閉弁する。また、ベローズ62が縮小すると給気弁体65はベローズ62の縮小度に応じてその分だけ給気弁座部60dから離れる。上記給気弁体65には、上記高圧室64aと低圧室64bとを連通させる絞り流路66が形成される。
絞り流路66の流路は小断面積であり、冷媒は高圧室64aから低圧室64bに徐々に流れることになり、低圧室64bの冷媒は、スプリング室55及びクランク室連通ポート54を介して、図2,3に示すように、クランク室連通路9に流れる。
The air
The flow path of the
上記給気弁体65の下部にはシャフト80が装着されている。該シャフト80は、断面円形で異径の棒状体からなり、上記給気弁体65の下部に装着される細径部(上端部)83と、該細径部83に連続し低圧室64b及びスプリング室55に位置する小径部82と、該小径部82に連続し大径の吸引子76に摺接して支持される吸引子摺接部85と、後述のプランジャ74に連結されるプランジャ連結部84と、からなる。また、小径部82と吸引子摺接部85との間には、スプリング受け段部81が形成され、該スプリング受け段部81と前記ベローズ受環63の下面との間には開弁スプリング86が縮装され、前記シャフト80を下方に、つまり、給気弁体65を開弁方向に弾発している。
A
前記シャフト80と前記吸引子76との間には、プランジャ74を吸引子76側から離す方向に付勢する開弁スプリング86が設けられている。
電磁駆動部としてのソレノイド励磁部70は、本体ハウジング51の下部に装着されているソレノイドハウジング71を備え、該ソレノイドハウジング71の内部には、ソレノイド73と、該ソレノイド73の励磁によって上下方向に移動するプランジャ74と、吸引子76と、を備え、前記プランジャ74を配置したプランジャ室72は、前記本体ハウジング51に備えられたクランク室連通ポート54と連通している。また、前記ソレノイド73には、制御部(図示なし)によって制御される励磁電流を供給できるリード線91がコイルアセンブリ90を介して接続されている。
A
The
次に、制御弁100の作用について可変容量型圧縮機20の作動と共に説明する。可変容量型圧縮機20が運転状態において、ソレノイド励磁部70への通電がオフの状態では、図1に示すように、給気弁体65は「全開」の状態にある。したがって、この状態では、吐出冷媒圧Pdの変動に伴うクランク室冷媒圧Pcの冷媒圧制御はなされない。
リード線91からソレノイド励磁部70へ通電されて制御開始の後には、通電量に応じて吸引子76が磁化し、プランジャ74が吸引子76に吸引されてシャフト80が所定長さ上動し、給気弁体65は「全開」から「開」の状態となる。
Next, the operation of the
After energization from the
そして、ソレノイド73への通電電流値を変化させて吸引子76の磁力を変えると、それに対応して、クランク室冷媒圧Pcが変化し、それによって圧縮容量(吐出量)が変更され、クランク室冷媒圧Pcが異なるレベルで一定に維持された状態になる。
Then, when the value of the energization current to the
即ち、ソレノイド励磁部70の電磁力が小さくなると、プランジャ74が開弁スプリング86により所定量下動することからシャフト80を介して給気弁体65が下動する(一層、「開」となる)結果、図2,3に示すように、吐出冷媒ポート60cに流入した高圧冷媒(吐出冷媒圧Pd)は、給気弁座部60dと給気弁体65との間、高圧室64a、絞り横流路66a及び絞り縦流路66b、低圧室64b、スプリング室55、クランク室連通ポート54、及び、クランク室連通路9を通ってクランク室12へ流れる冷媒の冷媒流量が増大し、クランク室冷媒圧Pcが速やかに上昇し、揺動板14が回転軸11に対して垂直になる方向に近づいて冷媒の吐出量が速やかに少なくなる。
That is, when the electromagnetic force of the solenoid
逆に、制御弁100の電磁力が大きくなると、プランジャ74が吸引子76の吸引力により所定量上動してシャフト80が上動し、給気弁体65が上動する(一層、「閉」となる)結果、吐出冷媒ポート60cからクランク室への冷媒流量が減少し、クランク室冷媒圧Pcが速やかに下降し、揺動板14が回転軸11に対して傾斜角度が小さくなり冷媒の吐出量が速やかに多くなる。
On the contrary, when the electromagnetic force of the
なお、ソレノイド73への通電電流値の制御は、エンジン、車室内外の温度、蒸発器センサ、その他各種条件を検知する複数のセンサからの検知信号が、CPU等を内蔵する制御部に入力され、その演算結果に基づく制御信号が制御部からソレノイド73に送られて行われる。ソレノイド73の駆動回路は、図示が省略されている。
In addition, control of the energization current value to the
そして、ソレノイド73への通電が停止された状態では、シャフト80を付勢する開弁スプリング86の付勢力により、給気弁体65が給気弁座部60dから離れて全開状態になる。
When the energization of the
電流値が一定でソレノイド励磁部70の電磁力が一定の状態(制御状態)において、給気弁体65には、開弁スプリング86による下向き(弁開方向)のバネ力の外に、吐出冷媒ポート60c(吐出冷媒圧Pd)から下向きの冷媒圧が作用し、クランク室冷媒圧Pcが給気弁体65の下面に、また、プランジャ74に作用するクランク室冷媒圧Pcがシャフト80を介して上向き(弁閉方向)の冷媒圧が作用し、更に、ベローズ62に対しては、高圧室64aから吐出冷媒圧Pdより低い圧(吐出冷媒圧Pdとクランク室冷媒圧Pcとの中間圧)の冷媒圧と、低圧室64b側のクランク室圧力Pcとの差圧による縮小力、即ち、下向きの力が作用する。
In a state where the current value is constant and the electromagnetic force of the solenoid
いずれの力も、吐出冷媒圧Pdとクランク室冷媒圧Pcとの差圧(Pd−Pc)によるもので、この差圧の変動に伴って給気弁体65が上下動して、開度調整(開閉)がなされ、速やかなクランク室冷媒圧Pcの調整がなされる。
なお、本実施形態に係る制御弁は、容量可変型圧縮機用として開発したものであるが、その他の流量制御弁として用いることができることは言うまでもない。
Both of these forces are due to the pressure difference (Pd−Pc) between the discharge refrigerant pressure Pd and the crank chamber refrigerant pressure Pc. The crank chamber refrigerant pressure Pc is quickly adjusted.
Although the control valve according to the present embodiment has been developed for a variable displacement compressor, it goes without saying that the control valve can be used as another flow control valve.
Pd・・吐出冷媒圧、Pc・・クランク室冷媒圧、
1・・吸入管路、1a・・支管、2・・吐出管路、3・・吸入室、
4・・吐出室、 5・・フロントハウジング、6・・リヤハウジング、
8・・制御弁用空間、9・・クランク室連通路、10・・吐出管連通路、
11・・回転軸、12・・クランク室、
13・・プーリ、13a・・駆動ベルト、14・・揺動板、
15・・シリンダ、17・・ピストン、18・・ロッド、
19・・最低流量保持スプリング、20・・可変容量型圧縮機、30・・蒸発器、
Pd .. Discharge refrigerant pressure, Pc .. Crank chamber refrigerant pressure,
1 ··· suction pipe, 1a · · · branch pipe, 2 · · discharge pipe, 3 · · suction chamber,
4 .... Discharge chamber, 5 .... Front housing, 6 .... Rear housing,
8 .... Control valve space, 9 .... Crank chamber communication passage, 10 .... Discharge pipe communication passage,
11..Rotating shaft, 12 .... Crank chamber,
13 .... Pulley, 13a ... Drive belt, 14 .... Oscillating plate,
15 ·· cylinder, 17 · · piston, 18 · · rod,
19 .... Minimum flow rate retaining spring, 20 .... Variable capacity compressor, 30 ... Evaporator,
40・・凝縮器、50・・本体部、51・・本体ハウジング、
52・・感圧部ハウジング室、52a・・大径孔部、52b・・小径孔部、
53・・受け段部、54・・クランク室連通ポート、55・・スプリング室、
60・・感圧部ハウジング、60a・・筒部、60b・・上底部、
60c・・吐出冷媒ポート、60d・・給気弁座部、61・・感圧部、
62・・ベローズ、63・・ベローズ受環、
64・・感圧室、64a・・高圧室、64b・・低圧室、
65・・給気弁体、66・・絞り流路、
66a・・絞り横流路、66b・・絞り縦流路、
40 ... Condenser, 50 ... Main body, 51 ... Main body housing,
52..Pressure-sensitive part housing chamber, 52a..large diameter hole part, 52b..small diameter hole part,
53 .. Receiving step part, 54 .. Crank chamber communication port, 55 .. Spring chamber,
60..Pressure sensitive housing, 60a..Cylinder, 60b..Upper bottom,
60c ··· Discharge refrigerant port, 60d · · Supply valve seat portion, 61 · · Pressure sensing portion,
62 ... Bellows, 63 ... Bellows ring,
64..Pressure sensitive chamber, 64a..High pressure chamber, 64b..Low pressure chamber,
65 ... Air supply valve body, 66 ... Throttle flow path,
66a .. Restriction horizontal flow path, 66b .. Restriction vertical flow path,
70・・ソレノイド励磁部、71・・ソレノイドハウジング、
72・・プランジャ室、73・・ソレノイド、74・・プランジャ、
75・・ソレノイド部支持筒、76・・吸引子、
80・・シャフト、81・・スプリング受け段部、82・・小径部、
83・・細径部、84・・プランジャ連結部、85・・吸引子摺接部、
86・・開弁スプリング、90・・コイルアセンブリ、91・・リード線、
100・・(可変容量型圧縮機用の)制御弁
70 .. Solenoid excitation part, 71 .. Solenoid housing,
72-Plunger chamber, 73-Solenoid, 74-Plunger,
75 .. Solenoid support cylinder, 76 .. Suction element,
80 .. Shaft, 81 .. Spring receiving step part, 82 .. Small diameter part,
83 ..Small diameter part, 84 ..plunger connecting part, 85 ..slider sliding contact part,
86..Valve opening spring, 90..Coil assembly, 91..Lead wire,
100 ・ ・ Control valve (for variable capacity compressor)
Claims (4)
冷媒循環回路の吐出室とクランク室とを接続する給気流路の一部を構成する本体ハウジング内に区画された感圧部ハウジング室と、前記感圧部ハウジング室内で変位可能に収容され、同感圧部ハウジング室内の位置に応じて前記給気流路の開度を調節可能な給気弁体と、前記感圧部ハウジング室内に区画された感圧室と、前記感圧室内に配設され前記給気弁体と共に同感圧室を高圧室と低圧室とに区画するベローズとを備え、前記吐出冷媒圧は高圧室に導入されるとともに、クランク室冷媒圧は低圧室に導入され、前記高圧室と低圧室との圧力差の変動に基づくベローズの変位は、同圧力差の変動を打ち消す側に容量可変型圧縮機の吐出容量が変更されるように給気弁体の位置決めに反映されると共に、前記給気弁体には、高圧室から低圧室に冷媒が流動可能な絞り流路が形成されていることを特徴とする容量可変型圧縮機の制御弁。 A control valve for a variable displacement compressor that constitutes a refrigerant circulation circuit and can change a discharge capacity based on a pressure difference between a discharge chamber and a crank chamber,
A pressure-sensitive part housing chamber defined in a main body housing constituting a part of an air supply flow path connecting the discharge chamber of the refrigerant circulation circuit and the crank chamber, and is housed displaceably in the pressure-sensitive part housing chamber. and air supply valve body adjustable the degree of opening of the inlet channel, depending on the position of the pressure portion housing chamber, a pressure sensitive chamber which is divided into the pressure sensing housing chamber, wherein disposed in said sensitive pressure chamber And a bellows that divides the pressure sensitive chamber into a high pressure chamber and a low pressure chamber together with an air supply valve body , the discharge refrigerant pressure is introduced into the high pressure chamber, and the crank chamber refrigerant pressure is introduced into the low pressure chamber. The displacement of the bellows based on the pressure difference between the low pressure chamber and the low pressure chamber is reflected in the positioning of the air supply valve body so that the discharge capacity of the variable displacement compressor is changed to cancel the pressure difference fluctuation. , wherein the air supply valve body, the low pressure chamber from the high pressure chamber Control valve variable displacement compressor, wherein the refrigerant can flow throttle flow paths are formed.
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