JP4547332B2 - Control valve for variable capacity compressor - Google Patents
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Description
本発明は可変容量圧縮機の制御弁に関し、特に自動車用空調装置の冷凍サイクルに用いられる可変容量圧縮機の制御弁に関する。 The present invention relates to a control valve for a variable capacity compressor, and more particularly to a control valve for a variable capacity compressor used in a refrigeration cycle of an automotive air conditioner.
自動車用空調装置では、その動力源であるエンジンの回転数が一定でないことから、エンジンの回転数に関係なく冷凍能力が一定に維持されるような制御を行う必要がある。この要求に対して、一般には、冷媒の吐出容量を可変にする斜板式の可変容量圧縮機が用いられている。この可変容量圧縮機は、クランク室内に傾斜角度可変に設けられた斜板が回転軸の回転によって揺動運動をし、その揺動運動によって複数のピストンが回転軸と平行な方向に往復運動することにより、冷媒の吸入、圧縮、吐出を行う。このとき、クランク室内の圧力を制御弁で変化させることにより、斜板の傾斜角度を変え、ピストンのストロークを変えて冷媒の吐出容量を可変するようにしている。 In an automotive air conditioner, since the rotational speed of the engine that is the power source is not constant, it is necessary to perform control such that the refrigeration capacity is maintained constant regardless of the rotational speed of the engine. In response to this requirement, a swash plate type variable capacity compressor that makes the discharge capacity of the refrigerant variable is generally used. In this variable capacity compressor, a swash plate provided with a variable inclination angle in a crank chamber performs a swinging motion by rotation of a rotating shaft, and a plurality of pistons reciprocate in a direction parallel to the rotating shaft by the swinging motion. Thus, the refrigerant is sucked, compressed, and discharged. At this time, by changing the pressure in the crank chamber with the control valve, the inclination angle of the swash plate is changed, and the stroke of the piston is changed to vary the refrigerant discharge capacity.
このような制御弁は、一般に、吐出室とクランク室とを連通させる冷媒通路に配置されて、吐出室からクランク室へ導入する吐出圧力Pdの冷媒の流量を制御することによってクランク室内の圧力Pcを制御している。クランク室内に導入された冷媒は、固定オリフィスを介して吸入室に抜かれる。この制御弁は、たとえば、ダイヤフラムなどの感圧部材で吸入室における吸入圧力Psを感知し、その吸入圧力Psが一定になるようにクランク室に導入する冷媒流量を制御するようにしている。 Such a control valve is generally disposed in a refrigerant passage that connects the discharge chamber and the crank chamber, and controls the pressure Pc in the crank chamber by controlling the flow rate of the refrigerant at the discharge pressure Pd introduced from the discharge chamber into the crank chamber. Is controlling. The refrigerant introduced into the crank chamber is drawn into the suction chamber through a fixed orifice. This control valve senses the suction pressure Ps in the suction chamber with a pressure-sensitive member such as a diaphragm, for example, and controls the flow rate of the refrigerant introduced into the crank chamber so that the suction pressure Ps becomes constant.
また、制御弁を、クランク室と吸入室とを連通させる冷媒通路に配置し、吐出室とクランク室との間に固定オリフィスを設けて、クランク室から抜き出す冷媒の流量を制御することも行われている。 In addition, a control valve is disposed in a refrigerant passage that allows communication between the crank chamber and the suction chamber, and a fixed orifice is provided between the discharge chamber and the crank chamber to control the flow rate of the refrigerant extracted from the crank chamber. ing.
これら両タイプの制御弁を使用した可変容量圧縮機は、いずれも、吐出室からクランク室、またはクランク室から吸入室に至る通路に、流路面積が変化しない固定オリフィスが直列に入っている。したがって、このような制御弁を用いた可変容量圧縮機では、その内部で循環する冷媒が多くなるため、どうしても圧縮効率の悪いものになっていた。 In both variable displacement compressors using both types of control valves, a fixed orifice that does not change the flow path area is inserted in series in the passage from the discharge chamber to the crank chamber or from the crank chamber to the suction chamber. Therefore, in a variable capacity compressor using such a control valve, the amount of refrigerant circulating inside the compressor is increased, so that the compression efficiency is inevitably poor.
また、吐出室とクランク室とを連通させる冷媒通路と、クランク室と吸入室とを連通させる冷媒通路とに、それぞれ連動して動作する2つの弁を配置して、クランク室に入れる冷媒の流量とクランク室から抜き出す冷媒の流量とを同時に制御するようにした制御弁が提案されている(たとえば、特開昭58−158382号公報、図3)。これにより、制御弁は、吐出室とクランク室とを連通させる冷媒通路およびクランク室と吸入室とを連通させる冷媒通路のいずれか一方が冷媒流量を増やすように制御しているときには他方が流量を減らすように制御するため、可変容量圧縮機の内部で循環する冷媒の流量を減らすことができ、前述構成の制御弁より圧縮効率のよい可変容量圧縮機を構成することができる。 In addition, two valves that operate in conjunction with each other are disposed in the refrigerant passage that communicates the discharge chamber and the crank chamber and the refrigerant passage that communicates the crank chamber and the suction chamber, respectively, and the flow rate of refrigerant entering the crank chamber And a control valve for simultaneously controlling the flow rate of the refrigerant extracted from the crank chamber (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 58-158382, FIG. 3). Thus, when the control valve controls to increase the refrigerant flow rate, either the refrigerant passage that communicates the discharge chamber and the crank chamber or the refrigerant passage that communicates the crank chamber and the suction chamber, the other controls the flow rate. Since the control is performed so as to reduce, the flow rate of the refrigerant circulating inside the variable capacity compressor can be reduced, and a variable capacity compressor having better compression efficiency than the control valve having the above-described configuration can be configured.
さらに、吐出室とクランク室とを連通させる冷媒通路と、クランク室と吸入室とを連通させる冷媒通路とに、それぞれ連動して動作させる2つの弁を配置して、一方の冷媒通路が開弁して制御状態にあるときには他方の冷媒通路を閉鎖するように構成した制御弁も提案されている(たとえば、特開昭64−41680号公報、図2)。これにより、制御弁は、一方の冷媒通路が冷媒流量を制御しているときには他方の冷媒通路が閉鎖しているので、可変容量圧縮機内部で循環する冷媒をさらに減らすことが可能になる。 Further, two valves that are operated in conjunction with each other are arranged in a refrigerant passage that communicates the discharge chamber and the crank chamber and a refrigerant passage that communicates the crank chamber and the suction chamber, and one of the refrigerant passages is opened. There has also been proposed a control valve configured to close the other refrigerant passage when in the control state (for example, JP-A-64-41680, FIG. 2). Thereby, since the other refrigerant path is closed when one refrigerant path is controlling the refrigerant flow rate, the control valve can further reduce the refrigerant circulating in the variable capacity compressor.
しかしながら、前者のクランク室に対して入れ側と抜き側とにそれぞれ弁を配置した特開昭58−158382号公報に記載の制御弁では、連動して動作する2つの弁において、一方が閉じながら他方が開いていくという動作をしているため、必ず両方とも開いている領域があって内部を循環する冷媒流量をある程度までしか減らすことができず、十分な圧縮効率の改善効果は得られていないという問題点があった。 However, in the control valve described in Japanese Patent Laid-Open No. 58-158382 in which valves are arranged on the inlet side and the outlet side with respect to the former crank chamber, one of the two valves operating in conjunction with each other is closed. Since the other side is opening, there is always an open area, and the flow rate of the refrigerant circulating inside can be reduced only to a certain extent, and a sufficient improvement in compression efficiency has been obtained. There was no problem.
また、後者の一方の弁が開いているときに他方の弁が閉鎖する特開昭64−41680号公報に記載の制御弁では、吸入圧力が第1設定圧以下に低下した場合、クランク室と吸入室との間の冷媒通路(抜き側)が完全に閉鎖しているため、吐出室とクランク室との間の冷媒通路(入れ側)の弁の微少な変化に対してクランク室内の圧力が敏感に反応する。しかして、クランク室内の圧力が過度に上昇した場合、入れ側の開度を変化させてもクランク室内に溜まったガス冷媒を減少させることができず、吐出容量の減少に伴って自然に吸入圧力が第2設定圧以上まで上昇して抜き側の冷媒通路が開き、ようやくクランク室内の圧力が低下する。そして、クランク室内の圧力の低下に伴い吐出容量が増加し、吸入圧力が第1設定圧以下まで低下して、再び上記サイクルを繰り返すという、いわゆるハンチング現象が発生する。以上のように、後者の制御弁の構成では、安定した制御性を得ることができないという問題点があった。 Further, in the control valve described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-41680 in which the other valve is closed when the latter one valve is open, when the suction pressure is lowered to a first set pressure or lower, Since the refrigerant passage (extraction side) between the suction chamber and the suction chamber is completely closed, the pressure in the crank chamber is reduced against slight changes in the valve of the refrigerant passage (insertion side) between the discharge chamber and the crank chamber. Reacts sensitively. Thus, if the pressure in the crank chamber is increased to over time, be changed placed side opening can not be reduced accumulated gas refrigerant in the crank chamber, naturally sucked with decreasing discharge capacity The pressure rises to the second set pressure or higher, and the outlet side refrigerant passage opens, and the pressure in the crank chamber finally decreases. A so-called hunting phenomenon occurs in which the discharge capacity increases as the pressure in the crank chamber decreases, the suction pressure decreases below the first set pressure, and the above cycle is repeated again. As described above, the latter control valve has a problem in that stable controllability cannot be obtained.
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、安定した制御性を得ながら、可変容量圧縮機内部の冷媒循環量を減らして圧縮効率をよくすることができる可変容量圧縮機の制御弁を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and controls a variable capacity compressor that can improve the compression efficiency by reducing the refrigerant circulation amount inside the variable capacity compressor while obtaining stable controllability. The purpose is to provide a valve.
本発明では上記問題を解決するために、クランク室内の圧力を制御することにより冷媒の吐出容量を可変することができる可変容量圧縮機の制御弁において、前記可変容量圧縮機の吐出室と前記クランク室との間に配置されて前記吐出室から前記クランク室へ流れる冷媒の流量を制御する第1の弁と、前記クランク室と前記可変容量圧縮機の吸入室との間に配置されて前記第1の弁が前記吐出室から前記クランク室へ流れる冷媒の流量を制御しているときに前記クランク室から前記吸入室へ流れる冷媒の流量を最小の所定量に制御するとともに前記第1の弁が全閉または全閉近傍にあるときに前記クランク室から前記吸入室へ流れる冷媒の流量を制御する第2の弁と、前記吸入室における吸入圧力を感知して前記第1の弁および前記第2の弁のリフト量を変位させる感圧部と、を備え、前記第2の弁は、前記第2の弁の弁孔の径と前記第1の弁が前記吐出室から前記クランク室へ流れる冷媒の流量を制御するときに前記第2の弁の弁孔に挿入される前記第2の弁の弁体の径との間に設定されるクリアランスに前記クランク室から前記吸入室へ流れる冷媒の流量を最小の所定量にする固定オリフィス機能を持たせていることを特徴とする可変容量圧縮機の制御弁が提供される。 In the present invention, in order to solve the above problem, in a control valve of a variable capacity compressor capable of varying a refrigerant discharge capacity by controlling a pressure in the crank chamber, the discharge chamber of the variable capacity compressor and the crank A first valve for controlling the flow rate of the refrigerant flowing from the discharge chamber to the crank chamber, and the first valve disposed between the crank chamber and the suction chamber of the variable capacity compressor. When the first valve controls the flow rate of the refrigerant flowing from the discharge chamber to the crank chamber, the flow rate of the refrigerant flowing from the crank chamber to the suction chamber is controlled to a minimum predetermined amount, and the first valve A second valve that controls the flow rate of the refrigerant flowing from the crank chamber to the suction chamber when it is in a fully closed state or in the vicinity of the fully closed state, and the first valve and the second valve that sense the suction pressure in the suction chamber. Valve Comprising a pressure sensitive portion for displacing the lift, and the second valve, the flow rate of refrigerant wherein the diameter of the valve hole of the second valve the first valve flows from the discharge chamber to the crank chamber When the control is performed, the flow rate of the refrigerant flowing from the crank chamber to the suction chamber is reduced to a clearance set between the valve body diameter of the second valve inserted into the valve hole of the second valve. There is provided a control valve for a variable displacement compressor characterized by having a fixed orifice function of a predetermined amount .
このような可変容量圧縮機の制御弁によれば、クランク室から可変容量圧縮機の吸入室に流れる冷媒の流量を制御する第2の弁は、第1の弁が全閉または全閉近傍になってから流量制御を開始し、第1の弁も第2の弁が最小開度または最小開度近傍になってから流量制御を開始するような構成にしたことで、吐出室からクランク室、さらには、クランク室から吸入室へ流れる冷媒の流量、つまり、可変容量圧縮機の内部を循環して冷凍作用に寄与しない冷媒の流量を最小限に抑えることができ、また、クランク室内の圧力が過敏に上昇することが抑えられる。この結果、安定した制御性を得ながら圧縮効率を向上させることができる。 According to such a control valve of the variable capacity compressor, the second valve that controls the flow rate of the refrigerant flowing from the crank chamber to the suction chamber of the variable capacity compressor is such that the first valve is fully closed or near the fully closed state. Since the first valve is configured to start the flow control after the second valve is at or near the minimum opening, the discharge chamber is changed to the crank chamber, Furthermore, the flow rate of the refrigerant flowing from the crank chamber to the suction chamber, that is, the flow rate of the refrigerant that does not contribute to the refrigeration by circulating through the variable capacity compressor can be minimized, and the pressure in the crank chamber can be reduced. Increased sensitivity is suppressed. As a result, compression efficiency can be improved while obtaining stable controllability.
本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。 These and other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following description taken in conjunction with the accompanying drawings which illustrate preferred embodiments by way of example of the present invention.
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明による可変容量圧縮機の制御弁の構成を示す概念図である。
本発明による可変容量圧縮機の制御弁は、第1の弁を構成するボール弁11と、第2の弁を構成するスプール弁12と、感圧部を構成するダイヤフラム13と、圧力設定部を構成するソレノイド14とがこの順序で配列されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a conceptual diagram showing the configuration of a control valve of a variable capacity compressor according to the present invention.
The control valve of the variable capacity compressor according to the present invention includes a
ボール弁11は、可変容量圧縮機の吐出室から吐出圧力Pdの冷媒を導入し、流量制御した圧力Pc1の冷媒を可変容量圧縮機のクランク室に供給する。スプール弁12は、クランク室から圧力Pc2の冷媒を導入し、ボール弁11の動作に連動して可変容量圧縮機の吸入室に供給する冷媒流量を制御する。ダイヤフラム13は、吸入室の吸入圧力Psを受圧して所定の吸入圧力設定点を下回るとクランク室内の圧力を上昇させるようボール弁11およびスプール弁12を変位させる。クランク室内の圧力が上昇することにより、圧縮機の吐出容量が減少し、結果として、空調装置の吸入圧力が所定の吸入圧力設定点近傍に制御される。ソレノイド14は、ダイヤフラム13に付勢荷重を与えて吸入圧力設定点を設定するもので、その付勢荷重は、外部から供給される電流値に応じて設定される。
The
スプール弁12は、弁座15と弁孔に対して挿抜自在な弁体16とを有し、弁座15と弁体16との間には、所定のクリアランス17が設けられている。このクリアランス17は、弁体16が弁孔内に挿入されたときに、クランク室と吸入室との間に流路面積が変化しない固定オリフィスを構成するもので、その大きさは、可変容量圧縮機の斜板の安定性によって決定される。また、弁体16は、ボール弁11を駆動するシャフト18と一体に形成されており、弁体16およびシャフト18は、断面がテーパ状に形成された截頭円錐形状の接合部分19によって接合されている。
The
このスプール弁12は、可変容量圧縮機のハンチング、制御性、安定性などの特性に応じて、連動するボール弁11の開閉タイミングとは別の開閉タイミングを持つように自由に変更することができる。この開閉タイミングの変更は、接合部分19との境界である弁体16の先端とボール弁11の弁体20に当接するシャフト18の先端との間の距離を変えて、ボール弁11が全閉したときの弁体16の先端を軸線方向にずらすことによって容易に行うことができる。
The
なお、ボール弁11は、シャフト18が図の右方向に移動することによって弁体20が弁開方向に移動するが、その最大開度は、シャフト18に設けた段部21がボディに形成された段部22に当接することによって規制されている。
In the
図2は第1の開閉タイミングに設定された制御弁を示す部分拡大説明図、図3は第1の開閉タイミングに設定された制御弁の特性を示す図である。
この第1の開閉タイミングは、ボール弁11の開閉タイミングとスプール弁12の開閉タイミングとを一致させたもので、ボール弁11が全閉したときに、スプール弁12の弁体16の先端が弁座15のソレノイド側の開口端面と一致するようにしている。
FIG. 2 is a partially enlarged explanatory view showing the control valve set at the first opening / closing timing, and FIG. 3 is a diagram showing the characteristics of the control valve set at the first opening / closing timing.
The first opening / closing timing is the same as the opening / closing timing of the
これにより、スプール弁12の弁体16が軸線方向に移動したときのこの制御弁の特性は、図3に示したようになる。この図3において、横軸は、シャフト18のストロークを示しており、原点は、シャフト18の段部21がボディの段部22に当接されてシャフト18が最もボール弁11の側に位置しているとき(または、ソレノイドが非通電のとき)を表している。図3の縦軸は、ボール弁11およびスプール弁12の開口面積を示している。また、Pd−Pcで表した線は、ボール弁11の開口面積の変化を示し、Pc−Psで表した線は、スプール弁12の開口面積の変化を示している。
Thus, the characteristics of the control valve when the
この第1の開閉タイミングでは、ボール弁11が開いている間、スプール弁12は、クリアランス17に相当する開口面積を有し、固定オリフィスになっている。シャフト18がソレノイド14の側に移動して位置s1に達すると、ボール弁11はその弁体20が着座することによって全閉する。シャフト18がソレノイド14の側にさらに移動すると、シャフト18の先端はボール弁11の弁体20から離れてボール弁11は全閉状態を維持し、スプール弁12は固定オリフィスの状態から開き始め、ストロークに応じて開口面積が増えていく。このボール弁11が全閉のとき、この制御弁を介して圧縮された冷媒がクランク室へ流出することはないが、冷媒を吸入圧縮するピストンとこのピストンを摺動自在に収容しているシリンダとの間の隙間を通ってブローバイガスがクランク室へ微少リークしていることによりクランク室内の圧力Pc(=Pc1=Pc2)の制御が可能になっている。
At this first opening / closing timing, while the
図4は第2の開閉タイミングに設定された制御弁を示す部分拡大説明図、図5は第2の開閉タイミングに設定された制御弁の特性を示す図である。
この第2の開閉タイミングは、スプール弁12が開くタイミングをボール弁11が閉じるタイミングより遅らせたもので、ボール弁11が全閉したときは、スプール弁12は、まだ閉じた状態(固定オリフィス状態)にある。このためには、第1の開閉タイミングの場合に比較して、弁体16のボール弁11側の先端とボール弁11の弁体20に当接するシャフトの先端との間を距離aだけ小さくし、ボール弁11が閉じたときに、スプール弁12の弁体16のボール弁11側の先端が弁孔内にあるようにしている。
FIG. 4 is a partially enlarged explanatory view showing the control valve set at the second opening / closing timing, and FIG. 5 is a diagram showing the characteristics of the control valve set at the second opening / closing timing.
This second opening / closing timing is a timing in which the timing at which the
これにより、この第2の開閉タイミングでは、図5に示したように、シャフト18がソレノイド14の側に移動していくと、まず、ボール弁11が位置s1において全閉する。このとき、スプール弁12は、クリアランス17に相当する開口面積を有している。シャフト18がさらにソレノイド14の側に移動して位置s2に達すると、初めて、スプール弁12は開き始めるようになる。
Thus, at this second opening / closing timing, as shown in FIG. 5, when the
図6は第3の開閉タイミングに設定された制御弁を示す部分拡大説明図、図7は第3の開閉タイミングに設定された制御弁の特性を示す図である。
この第3の開閉タイミングは、スプール弁12が開くタイミングをボール弁11が閉じるタイミングより早くしたものである。このためには、第1の開閉タイミングの場合に比較して、弁体16のボール弁11側の先端とボール弁11の弁体20に当接するシャフトの先端との間の距離をbだけ大きくし、ボール弁11が閉じたときに、スプール弁12の弁体16のボール弁11側の先端が弁座15よりもソレノイド14側にあるようにしている。
FIG. 6 is a partially enlarged explanatory view showing a control valve set at the third opening / closing timing, and FIG. 7 is a diagram showing characteristics of the control valve set at the third opening / closing timing.
The third opening / closing timing is a timing at which the
これにより、この第3の開閉タイミングでは、図7に示したように、シャフト18がソレノイド14の側に移動していくと、まず、位置s1において、スプール弁12が先に開き始め、その後、位置s2において、ボール弁11が全閉するようになる。
Thus, at the third opening / closing timing, as shown in FIG. 7, when the
図8は入れ側および抜き側に固定オリフィスが形成される制御弁を示す部分拡大説明図、図9は第4の開閉タイミングに設定された制御弁の特性を示す図である。なお、図8において、図1に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してある。 FIG. 8 is a partially enlarged explanatory view showing a control valve in which fixed orifices are formed on the inlet side and the outlet side, and FIG. 9 is a diagram showing the characteristics of the control valve set at the fourth opening / closing timing. In FIG. 8, the same components as those shown in FIG.
この制御弁は、クランク室に対して入れ側および抜き側の両方に固定オリフィスが形成されるもので、ボール弁11において、弁体20が当接する側のシャフト18の先端部分がスプール形状になっていて、弁体20との当接端部23は、その外周と弁孔の内壁との間にクリアランス24を有している。このクリアランス24は、ボール弁11が全閉近傍にあるとき、弁孔内に位置して、圧縮室とクランク室との間に流路面積が変化しない固定オリフィスを構成している。この固定オリフィスは、クランク室への冷媒導入をブローバイガスにより行い、クランク室から抜かれる冷媒流量の制御をスプール弁12で行っている領域において、吐出室からクランク室へ導入される冷媒流量を安定的に確保するためのものである。当接端部23の後端(縮径開始位置)と弁体20の着座位置との間は、距離cを有している。また、この例では、ボール弁11が全閉していて弁体20が当接端部23に当接しているとき、スプール弁12の弁体16の先端とスプール弁12の弁閉開始位置との間の距離dは、距離cと同じ値にしてある。
In this control valve, fixed orifices are formed on both the inlet side and the outlet side with respect to the crank chamber. In the
このときの制御弁の特性は、図9に示したように、まず、ソレノイドが非通電のとき、シャフト18の段部21がボディの段部22に当接しているので、ボール弁11は全開状態、スプール弁12は固定オリフィス状態にある。
As shown in FIG. 9, the characteristics of the control valve at this time are as follows. First, when the solenoid is not energized, the stepped
通電電流が増えていくと、ボール弁11は全開状態から開口面積を減らす方向に変化し、スプール弁12は固定オリフィス状態を維持している。そして、シャフト18が位置s1まで移動すると、当接端部23の後端が弁体20の着座位置に達し、スプール弁12は弁体16が固定オリフィス状態から抜け出る弁開開始位置に達する。位置s1からさらにシャフト18が移動すると、当接端部23の後端が弁孔に進入して固定オリフィス状態になり、スプール弁12は固定オリフィス状態から開口面積を増やす方向に変化していく。
As the energization current increases, the
その後、このボール弁11の固定オリフィス状態は、このボール弁11の開口面積が固定オリフィスの開口面積より小さくなるまで維持し、最後には、ボール弁11は着座して全閉状態になる。
Thereafter, the fixed orifice state of the
なお、ここでは、距離cと距離dとを同じ値にしたが、可変容量圧縮機の特性に応じて、距離dを増減することにより、スプール弁12の開閉タイミングを容易に変更することができる。
Here, the distance c and the distance d are set to the same value, but the opening / closing timing of the
図10は入れ側および抜き側に固定オリフィスが形成される制御弁を示す概念図、図11は第5の開閉タイミングに設定された制御弁の特性を示す図である。なお、図10において、図1に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してある。 FIG. 10 is a conceptual diagram showing a control valve in which fixed orifices are formed on the inlet side and the outlet side, and FIG. 11 is a diagram showing the characteristics of the control valve set at the fifth opening / closing timing. In FIG. 10, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.
この制御弁は、圧縮機とクランク室との間に配置される弁およびクランク室と吸入室との間に配置される弁を、いずれもスプール弁11a,12にて構成してある。スプール弁12の弁体16と、シャフト18と、スプール弁11aの弁体20aとは一体に形成され、この弁体20aはボディに支持されているシャフト18よりも小さな径を有して弁孔の内壁との間にクリアランス24を設けている。そして、この弁体20aとシャフト18との間は、縮径されていてスプール形状になっている。また、スプール弁12が弁閉開始位置にあるとき、弁体20aの後端(縮径開始位置)と弁体20aが弁孔に入り込む弁閉開始位置との間に距離eを有している。
In this control valve,
このときの制御弁の特性は、図11に示したように、まず、ソレノイドが非通電のとき、シャフト18の段部21がボディの段部22に当接しているので、スプール弁11aは全開状態、スプール弁12は全閉していて固定オリフィス状態にある。
As shown in FIG. 11, the characteristic of the control valve at this time is that, when the solenoid is not energized, the
通電電流が増えていくと、スプール弁11aはその弁体20aの後端が弁孔に接近していって全開状態から開口面積を減らす方向に変化し、スプール弁12は固定オリフィス状態を維持している。そして、シャフト18が位置s1まで移動すると、スプール弁11aは弁閉開始位置に達し、スプール弁12はその弁体16が固定オリフィス状態から抜け出る弁開開始位置に達する。位置s1からさらにシャフト18が移動すると、弁体20aが弁孔に進入してスプール弁11aは固定オリフィス状態になってその状態を維持し、スプール弁12は固定オリフィス状態から開口面積を増やす方向に変化していく。
As the energization current increases, the
以上の実施の形態では、吸入室の吸入圧力Psを設定する手段として、その設定値(圧力制御点)を外部からの制御電流によって自由に設定できるソレノイドを用いた電気式の制御弁について説明したが、次に、吸入圧力Psの圧力設定を固定した機械式の制御弁について説明する。 In the above embodiment, an electric control valve using a solenoid that can freely set the set value (pressure control point) by an external control current as means for setting the suction pressure Ps of the suction chamber has been described. Next, a mechanical control valve in which the pressure setting of the suction pressure Ps is fixed will be described.
図12は可変容量圧縮機の機械式の制御弁の構成を示す概念図である。なお、図12において、図1に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。 FIG. 12 is a conceptual diagram showing a configuration of a mechanical control valve of the variable capacity compressor. In FIG. 12, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
この制御弁は、第1の弁を構成するボール弁11と、第2の弁を構成するスプール弁12と、感圧部を構成するダイヤフラム13と、圧力設定部を構成するスプリング25とがこの順序で配列されている。
This control valve includes a
この制御弁においても、スプール弁12は、ボール弁11がその開口面積を可変制御している間、固定オリフィスとして機能し、ボール弁11が全閉状態にあるとき、開口面積を可変制御する構成になっている。もちろん、そのスプール弁12の開閉タイミングは、可変容量圧縮機の特性に応じて上述した第1ないし第3の開閉タイミングのいずれかに設定されている。
Also in this control valve, the
ダイヤフラム13は、スプリング25側の面にディスク26が配置され、そのディスク26を介してスプリング25によりスプール弁12の方向へ付勢されている。このスプリング25は、所定の吸入圧力制御点に対応したばね荷重に調整されている。したがって、この制御弁は、吸入室の吸入圧力Psを受圧して所定の吸入圧力制御点を下回るとクランク室内の圧力を上昇させるようダイヤフラム13がボール弁11およびスプール弁12を付勢することにより、可変容量圧縮機の吐出容量を制御して、空調装置の吸入圧力を所定の吸入圧力制御点近傍に制御する。
The
もちろん、この制御弁においても、シャフト18の先端に、図8に示した固定オリフィスを構成する当接端部23を設けることにより、クランク室の冷媒入れ側および抜き側の両方に固定オリフィスを形成し、第4の開閉タイミングに設定した制御弁にすることができる。
Of course, also in this control valve, the fixed orifice is formed on both the refrigerant inlet side and the outlet side of the crank chamber by providing the
図13は可変容量圧縮機の機械式の制御弁の構成を示す概念図である。なお、図13において、図1および図10に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。 FIG. 13 is a conceptual diagram showing a configuration of a mechanical control valve of the variable capacity compressor. In FIG. 13, the same components as those shown in FIGS. 1 and 10 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
この制御弁は、第1の弁を構成するスプール弁11aと、第2の弁を構成するスプール弁12と、感圧部を構成するダイヤフラム13と、圧力設定部を構成するスプリング25とがこの順序で配列されている。
This control valve includes a
スプール弁11aにおいては、図10に示したものと同じ構成を有し、したがって、この制御弁は、図11に示される第5の開閉タイミングの特性を有することになる。
この制御弁においても、吸入室の吸入圧力Psを受圧してスプール弁11a,12のリフト量を変位させ、結果として吸入圧力Psが一定になるようにクランク室内の圧力を制御する。
The
Also in this control valve, the suction pressure Ps in the suction chamber is received and the lift amount of the
図14は第2の弁の固定オリフィス機能を独立させた可変容量圧縮機の制御弁の構成を示す概念図である。なお、図14において、図1に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。 FIG. 14 is a conceptual diagram showing the configuration of the control valve of the variable displacement compressor in which the fixed orifice function of the second valve is made independent. In FIG. 14, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
この制御弁は、図1に示した制御弁がスプール弁12の弁体16と弁孔の内壁との間に設けていたクリアランス17で固定オリフィスの機能を持たせていたのに対し、そのクリアランス17によってできる開口面積相当の開口面積を持った固定オリフィス27をボディに形成するようにしている。この場合、弁体16と弁孔の内壁との間に設けられるクリアランス17は、できるだけ小さくされる。これにより、スプール弁12がクランク室と吸入室との間の冷媒通路を絞ったときに、冷媒を径の大きな固定オリフィス27の方に流すようにして、隙間の小さなクリアランス17には流さないようにしている。この結果、冷媒中に含まれるスラッジが付着することによる冷媒の流量変化を小さくすることができるという効果がある。
The control valve shown in FIG. 1 has the function of a fixed orifice with a
すなわち、スプール弁12の弁体16と弁孔の内壁との間のクリアランス17がたとえば0.1mmであり、それに相当する開口面積を持った固定オリフィス27が直径1mmの穴であったとし、弁体16または弁孔の内壁、あるいは固定オリフィス27の内壁にスラッジが付着してたとえば0.1mmの厚みまで成長したとすると、クリアランス17の場合は、そのスラッジの厚みによってほぼ閉鎖されてしまうのに対し、固定オリフィス27の場合は、その直径が0.8mmまでしか減少しないことになり、スラッジが付着したことによる冷媒流量の変化は小さいことになる。しかも、冷媒としては、流れ易い固定オリフィス27の方を主に流れるため、狭いクリアランス17には冷媒の流れは少なく、スラッジが付着し難いというメリットもある。
That is, the
なお、固定オリフィス27を第2の弁を構成するスプール弁12と並列に設ける構成は、図1に示したソレノイド14を有するタイプの制御弁に適用した場合を例にして説明したが、図12および図13に示した機械式の制御弁についても同様に適用することができる。
The configuration in which the fixed orifice 27 is provided in parallel with the
以上説明したように、本発明では、吐出室からクランク室へ流れる冷媒の流量を制御する第1の弁と、クランク室から吸入室へ流れる冷媒の流量を制御する第2の弁と、吸入圧力を感知する感圧部と、吸入圧力Psを設定する圧力設定部とを備え、第2の弁を、第1の弁が全閉または全閉近傍になってから流量制御を開始し、第1の弁を、第2の弁が最小開度または最小開度近傍になってから流量制御を開始するような構成にした。これにより、第1の弁と第2の弁の制御の切り換えのときに、第1の弁と第2の弁が同時に開弁状態にある領域がなくなるため、吐出室からクランク室、さらには、クランク室から吸入室へ流れる冷媒の流量、つまり、可変容量圧縮機の内部を循環して冷凍作用に寄与しない冷媒の流量を最小限に抑えることができるようになって、可変容量圧縮機の効率を向上させることができる。さらに、第2の弁に、クランク室から吸入室へ流れる冷媒の流量を最小の所定の流量にする固定オリフィス機能を持たせたので、クランク室内の圧力を安定して調節することができ、優れた制御性を得ることができる。 As described above, in the present invention, the first valve that controls the flow rate of the refrigerant flowing from the discharge chamber to the crank chamber, the second valve that controls the flow rate of the refrigerant flowing from the crank chamber to the suction chamber, and the suction pressure And a pressure setting unit for setting the suction pressure Ps. The second valve starts flow rate control after the first valve is fully closed or close to the fully closed state. The valve was configured such that the flow rate control was started after the second valve reached the minimum opening or near the minimum opening. As a result, when the control of the first valve and the second valve is switched, there is no region where the first valve and the second valve are in the open state at the same time, so that from the discharge chamber to the crank chamber, The flow rate of the refrigerant flowing from the crank chamber to the suction chamber, that is, the flow rate of the refrigerant that does not contribute to refrigeration by circulating inside the variable displacement compressor can be minimized, and the efficiency of the variable displacement compressor Can be improved. Furthermore, since the second valve has a fixed orifice function for setting the flow rate of the refrigerant flowing from the crank chamber to the suction chamber to the minimum predetermined flow rate, the pressure in the crank chamber can be stably adjusted, which is excellent. Controllability can be obtained.
上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。 The above merely illustrates the principle of the present invention. In addition, many modifications and changes can be made by those skilled in the art, and the present invention is not limited to the precise configuration and application shown and described above, and all corresponding modifications and equivalents may be And the equivalents thereof are considered to be within the scope of the invention.
11 ボール弁
11a,12 スプール弁
13 ダイヤフラム
14 ソレノイド
15 弁座
16 弁体
17 クリアランス
18 シャフト
19 接合部分
20,20a 弁体
21 段部
22 段部
23 当接端部
24 クリアランス
25 スプリング
26 ディスク
27 固定オリフィス
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記可変容量圧縮機の吐出室と前記クランク室との間に配置されて前記吐出室から前記クランク室へ流れる冷媒の流量を制御する第1の弁と、
前記クランク室と前記可変容量圧縮機の吸入室との間に配置されて前記第1の弁が前記吐出室から前記クランク室へ流れる冷媒の流量を制御しているときに前記クランク室から前記吸入室へ流れる冷媒の流量を最小の所定量に制御するとともに前記第1の弁が全閉または全閉近傍にあるときに前記クランク室から前記吸入室へ流れる冷媒の流量を制御する第2の弁と、
前記吸入室における吸入圧力を感知して前記第1の弁および前記第2の弁のリフト量を変位させる感圧部と、
を備え、
前記第2の弁は、前記第2の弁の弁孔の径と前記第1の弁が前記吐出室から前記クランク室へ流れる冷媒の流量を制御するときに前記第2の弁の弁孔に挿入される前記第2の弁の弁体の径との間に設定されるクリアランスに前記クランク室から前記吸入室へ流れる冷媒の流量を最小の所定量にする固定オリフィス機能を持たせていることを特徴とする可変容量圧縮機の制御弁。In the control valve of the variable capacity compressor that can vary the discharge capacity of the refrigerant by controlling the pressure in the crank chamber,
A first valve disposed between a discharge chamber of the variable capacity compressor and the crank chamber to control a flow rate of refrigerant flowing from the discharge chamber to the crank chamber;
The suction from the crank chamber when the first valve is disposed between the crank chamber and the suction chamber of the variable capacity compressor and controls the flow rate of the refrigerant flowing from the discharge chamber to the crank chamber. A second valve for controlling the flow rate of the refrigerant flowing into the chamber to the minimum predetermined amount and controlling the flow rate of the refrigerant flowing from the crank chamber to the suction chamber when the first valve is fully closed or in the vicinity of the fully closed state. When,
A pressure sensing unit that senses a suction pressure in the suction chamber and displaces lift amounts of the first valve and the second valve;
Equipped with a,
The second valve is provided in the valve hole of the second valve when the diameter of the valve hole of the second valve and the flow rate of the refrigerant flowing from the discharge chamber to the crank chamber are controlled by the first valve. A fixed orifice function is provided in the clearance set between the valve body diameter of the second valve to be inserted so that the flow rate of the refrigerant flowing from the crank chamber to the suction chamber is a minimum predetermined amount . A control valve for a variable capacity compressor.
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