JP4642505B2 - 可変容量斜板式圧縮機の容量制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、可変容量圧縮機の容量制御弁に関するものである。

吐出室とクランク室との間の連通路を開閉して可変容量斜板式圧縮機の吐出容量を制御する可変容量斜板式圧縮機の容量制御弁であって、前記連通路が形成する弁孔と、弁孔を開閉する弁体とを備える容量制御弁が特許文献１等に開示されている。
特開２００１−１３２６５０

上記の可変容量斜板式圧縮機の容量制御弁においては、開放されていた弁孔を閉鎖して吐出容量を最小容量から増加させる際には、圧縮トルクの急激な増加を抑制するのが望ましい。従って弁孔の開口面積を漸減させ、吐出室からクランク室へ流入する冷媒の流量を漸減させて吐出容量を漸増させるのが望ましい。他方閉鎖されていた弁孔を開放して吐出容量を最小容量にする際には、迅速な応答が望ましい。従って弁孔の開口面積を急増させ、吐出室からクランク室へ流入する冷媒の流量を急増させて吐出容量を急減させるのが望ましい。しかし、従来技術の容量制御弁においては、弁体の弁孔に対峙する端面が、弁孔に対して凸の球面、弁孔に対して凸の単なる円錐面、単なる平面等であったので、上記機能を十分に奏することができなかった。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、吐出室とクランク室との間の連通路を開閉して可変容量斜板式圧縮機の吐出容量を制御する可変容量斜板式圧縮機の容量制御弁であって、前記連通路が形成する弁孔と、弁孔を開閉する弁体とを備え、開放されていた弁孔を閉鎖して吐出容量を最小容量から増加させる際には、圧縮トルクの急激な増加を従来技術よりも抑制でき、閉鎖されていた弁孔を開放して吐出容量を最小容量にする際には、従来技術よりも迅速な応答を実現できる容量制御弁を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明においては、吐出室とクランク室との間の連通路を開閉して可変容量斜板式圧縮機の吐出容量を制御する可変容量斜板式圧縮機の容量制御弁であって、前記連通路が形成する弁孔と、弁孔を開閉する弁体とを備え、弁体の弁孔に対峙する端面が弁孔に対して突出する凹に湾曲した円錐面を形成していることを特徴とする容量制御弁を提供する。
弁孔の開口面積は、弁座の角部と弁体との間の最短距離に依存する。本発明に係る容量制御弁においては、弁体の弁孔に対峙する端面が弁孔に対して突出する凹に湾曲した円錐面を形成しているので、開放されていた弁孔を閉鎖して吐出容量を最小容量から増加させる際には、圧縮トルクの急激な増加を、弁体の弁孔に対峙する面が弁孔に対して凸の球面、弁孔に対して凸の単なる円錐面、単なる平面等であった従来技術よりも抑制でき、閉鎖されていた弁孔を開放して吐出容量を最小容量にする際には、弁体の弁孔に対峙する面が弁孔に対して凸の球面、弁孔に対して凸の単なる円錐面、単なる平面等であった従来技術よりも迅速な応答を実現できる。

前記凹に湾曲した円錐面は、連続的に形成された曲面でも良く、あるいは複数の単なる円錐面を接続して形成した単なる円錐面の集合体でも良い。

本発明により、吐出室とクランク室との間の連通路を開閉して可変容量斜板式圧縮機の吐出容量を制御する可変容量斜板式圧縮機の容量制御弁であって、前記連通路が形成する弁孔と、弁孔を開閉する弁体とを備え、開放されていた弁孔を閉鎖して吐出容量を最小容量から増加させる際には、圧縮トルクの急激な増加を従来技術よりも抑制でき、閉鎖されていた弁孔を開放して吐出容量を最小容量にする際には、従来技術よりも迅速な応答を実現できる容量制御弁が提供される。

本発明の実施例に係る容量制御弁を説明する。
図１、２に示すように、可変容量型斜板式圧縮機Ａは、主軸１０と、主軸１０に固定されたローター１１と、傾角可変に主軸１０に支持された斜板１２とを備えている。斜板１２は、斜板１２の傾角変動を許容するリンク機構１３を介してローター１１に連結され、ローター１１ひいては主軸１０に同期して回転する。
斜板１２の周縁部に摺接する一対のシュー１４を介してピストン１５が斜板１２に係留されている。ピストン１５は、シリンダブロック１６に形成されたシリンダボア１６ａに挿入されている。
周方向に互いに間隔を隔てて、複数のピストン１５が配設されている。

主軸１０、ローター１１、斜板１２を収容するクランク室１７を、シリンダブロック１６と協働して形成する皿状のフロントハウジング１８が配設されている。主軸１０は、フロントハウジング１８を貫通して外部へ延びている。主軸１０のフロントハウジング貫通部を密封する軸封部材１９が配設されている。
主軸１０の先端部に固定されたプーリー２０が図示しないベルトを介して、図示しない車両エンジンに連結されている。

吸入室２１と吐出室２２とを形成するシリンダヘッド２３が配設されている。吸入室２１は図示しない吸入ポートを介して、車載空調装置の図示しない蒸発器に接続している。吐出室２２は図示しない吐出ポートを介して、車載空調装置の図示しない凝縮器に接続している。
シリンダブロック１６とシリンダヘッド２３との間にシリンダボア１６ａに連通する吸入口と吐出口とが形成された弁板２４が配設されている。弁板２４に吐出弁と吸入弁とが装着されている。
弁板２４に形成されたオリフィス孔２４ａを介して、クランク室１７と吸入室２１とが連通している。

フロントハウジング１８、シリンダブロック１６、弁板２４、シリンダヘッド２３は、主軸１０を中心とする円周に沿って互いに間隔を隔てて配設された複数の通しボルト２５により一体に締結されている

吐出室２２に隣接してシリンダヘッド２３に形成された凹部２６に、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量を制御する容量制御弁Ｂが嵌合固定されている。
図１、図２に示すように、容量制御弁Ｂは、弁部１００と、弁部１００に連結された電磁アクチュエータ１１０とを備えている。

弁部１００は、円筒状の弁ハウジング１０１を有している。弁ハウジング１０１に緊密に外嵌合する３個のＯリングにより、弁ハウジング１０１の周囲に、３個の閉鎖空間２７ａ、２７ｂ、２７ｃが形成されている。
閉鎖空間２７ａは、シリンダヘッド２３に形成された連通路２３ａを介して吐出室２２に連通している。閉鎖空間２７ｂはシリンダヘッド２３に形成された連通路２３ｂとシリンダブロック１６に形成された連通路１６ｂとを介してクランク室１７に連通している。閉鎖空間２７ｃはシリンダヘッド２３に形成された連通路２３ｃを介して吸入室２１に連通している。

弁ハウジング１０１の一端に、閉鎖空間２７ａひいては吐出室２２に常時連通する弁孔１０２が形成されている。
弁孔１０２に隣接して、弁孔１０２に連通可能な弁室１０３が弁ハウジング１０１内に形成されている。弁室１０３は、弁ハウジング１０１に形成された連通孔１０４を介して、閉鎖空間２７ｂひいてはクランク室１７に連通している。
弁孔１０２に接近離隔して弁孔１０２を開閉する弁体１０５が弁室１０３内に配設されている。弁体１０５の弁孔１０２に対峙する端面１０５ａは、弁孔１０２に対して突出する凹に湾曲した円錐面を形成している。
弁体１０５に一端が固定されたロッド１０６が、弁ハウジング１０１に形成されたロッド支持孔１０７を通って、電磁アクチュエータ１１０へ向けて延びている。
弁ハウジング１０１に形成された連通孔１０８が、ロッド支持孔１０７と閉鎖空間２７ｃとに連通している。

電磁アクチュエータ１１０は、ケース１１１を備えている。ケース１１１内に、固定鉄心１１２と、固定鉄心１１２の一端に一端を対峙させて配設された可動鉄心１１３と、可動鉄心１１３を固定鉄心１１２から離間する方向へ付勢する図示しない開放バネと、固定鉄心１１２と可動鉄心１１３とを取り囲む電磁コイル１１４とが配設されている。
一端が弁体１０５に固定されたロッド１０６は、固定鉄心１１２に形成されたロッド挿通孔を通って、可動鉄心１１３に連結されている。
固定鉄心１１２に形成されたロッド挿通孔と可動鉄心１１３の収容空間とは、ロッド支持孔１０７を介して連通路１０８に連通しており、連通路１０８と同圧になっている。

容量制御弁Ｂの作動を説明する。
可変容量斜板式圧縮機Ａの容量制御運転時には、通電により電磁コイル１１４を励磁する。開放バネの付勢力に抗して可動鉄心１１３が固定鉄心１１２側へ移動し、図３（ａ）に示すように、弁体１０５が弁孔１０２を閉鎖する。この結果、連通路２３ａと閉鎖空間２７ａと弁孔１０２と弁室１０３と連通孔１０４と閉鎖空間２７ｂと連通路２３ｂと連通路１６ｂとにより形成される吐出室２２とクランク室１７との間の連通路を閉鎖する。従って、吐出室２２内の高圧冷媒ガスはクランク室１７に供給されない。オリフィス通路２４ａは、ピストン１５がシリンダボア１６ａ内の冷媒ガスを圧縮する際にシリンダボア１６ａからクランク室１７へ漏出するブローバイガスを吸入室２１へ排出するのに充分な面積を有しているので、クランク室圧力は徐々に低下する。クランク室圧力が低下すると、斜板傾角が増加し、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量が増加する。
クランク室内圧は吸入圧Ｐｓと略同一になり、弁室１０３と可動鉄心１１３の収容空間の内圧は吸入圧Ｐｓになる。従って、弁体１０５には、吐出圧Ｐｄによる付勢力と開放バネによる付勢とが弁体１０５を開弁方向へ付勢する力として働き、吸入圧Ｐｓによる付勢力と電磁コイル１１４の電磁力ｆとが弁体１０５を閉弁方向へ付勢する力として働く。

容量制御運転時に、吐出圧Ｐｄと吸入圧Ｐｓの差圧が所定値を超え、弁体１０５に働く吐出圧Ｐｄによる付勢力と開放バネによる付勢との和と吸入圧Ｐｓによる付勢力との差が電磁力ｆを超えると、弁体１０５は弁孔１０２を開放し、吐出室２２とクランク室１７との間の連通路が開放されて吐出圧Ｐｄがクランク室１７に導入され、斜板１２の傾角が減少して可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量が減少する。この結果、吐出圧Ｐｄと吸入圧Ｐｓの差圧が減少し、弁体１０５に働く吐出圧Ｐｄによる付勢力と開放バネによる付勢との和と吸入圧Ｐｓによる付勢力との差が減少する。弁体１０５に働く吐出圧Ｐｄによる付勢力と開放バネによる付勢との和と吸入圧Ｐｓによる付勢力との差が電磁力ｆ未満になると、弁体１０５は弁孔１０２を閉鎖し、吐出室２２とクランク室１７との間の連通路が閉鎖されて吐出圧Ｐｄのクランク室１７への導入が停止し、斜板１２の傾角が増加して可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量が増加する。
弁体１０５による弁孔１０２の開閉が繰り返され、斜板傾角の増減が繰り返されることにより、弁体１０５に働く吐出圧Ｐｄによる付勢力と開放バネによる付勢との和と吸入圧Ｐｓによる付勢力との差が電磁力ｆと釣り合う状態が維持され、吐出圧Ｐｄと吸入圧Ｐｓの差圧が電磁力ｆにより決定される所定値に維持される。

電磁コイル１１４を消磁すると、開放バネの付勢力により可動鉄心１１３が固定鉄心１１２から離間する方向へ側へ移動し、図３（ｂ）に示すように、弁体１０５は弁孔１０２を開放する。この結果、連通路２３ａと閉鎖空間２７ａと弁孔１０２と弁室１０３と連通孔１０４と閉鎖空間２７ｂと連通路２３ｂと連通路１６ｂとにより形成される吐出室２２とクランク室１７との間の連通路を通って、吐出圧Ｐｄがクランク室１７に導入される。クランク室圧力が上昇し、斜板傾角が減少し、可変容量斜板式圧縮機Ａの吐出容量は最小容量まで減少する。

吐出室とクランク室との間の連通路が形成する弁孔を開閉して可変容量斜板式圧縮機の吐出容量を制御する可変容量斜板式圧縮機の容量制御弁においては、開放されていた弁孔を閉鎖して吐出容量を最小容量から増加させる際には、圧縮トルクの急激な増加を抑制するのが望ましい。従って弁孔の開口面積を漸減させ、吐出室からクランク室へ流入する冷媒の流量を漸減させて吐出容量を漸増させるのが望ましい。他方閉鎖されていた弁孔を開放して吐出容量を最小容量にする際には、迅速な応答が望ましい。
弁孔１０２の開口面積は、弁座の角部と弁体１０５との間の最短距離に依存する。容量制御弁Ｂにおいては、弁体１０５の弁孔１０２に対峙する端面１０５ａが、弁孔１０２に対して突出する凹に湾曲した円錐面を形成しているので、開放されていた弁孔１０２を閉鎖して吐出容量を最小容量から増加させる際には、図３（ｂ）から分かるように、端面１０５ａが弁孔１０２に対して凸の球面をしている場合（一点鎖線で示す）や単なる円錐面である場合（二点鎖線で示す）或いは平面である場合よりも、弁孔１０２の開口面積の減少速度を低下させ、吐出室からクランク室へ流入する冷媒の流量の減少速度を低下させて、圧縮トルクの急激な増加を抑制でき、閉鎖されていた弁孔を開放して吐出容量を最小容量にする際には、図３（ａ）から分かるように、端面１０５ａが弁孔１０２に対して凸の球面をしている場合や単なる円錐面である場合或いは平面である場合よりも、弁孔１０２の開口面積の増加速度を高め、吐出室からクランク室へ流入する冷媒の流量の増加速度を高めて、迅速な応答を実現できる。

端面１０５ａは、連続的に形成された曲面でも良く、あるいは複数の単なる円錐面を接続して形成した単なる円錐面の集合体でも良い。

本発明は、吐出室とクランク室との間の連通路を開閉して可変容量斜板式圧縮機の吐出容量を制御する可変容量斜板式圧縮機の容量制御弁であって、前記連通路が形成する弁孔と、弁孔を開閉する弁体とを備える容量制御弁に利用可能である。

本発明の実施例に係る容量制御弁を備える可変容量斜板式圧縮機の断面図である。 本発明の実施例に係る容量制御弁の断面図である。 本発明の第１実施例に係る容量制御弁の部分断面図である。（ａ）は閉弁状態を示し、（ｂ）は開弁状態を示す。

符号の説明

Ａ 可変容量斜板式圧縮機
Ｂ、Ｃ 容量制御弁
１７ クランク室
２１ 吸入室
２２ 吐出室
２６ 凹部
１００ 弁部
１０２ 弁孔
１０５ 弁体
１２０ 電磁アクチュエータ

Claims (2)

1. 吐出室とクランク室との間の連通路を開閉して可変容量斜板式圧縮機の吐出容量を制御する可変容量斜板式圧縮機の容量制御弁であって、前記連通路が形成する弁孔と、弁孔を開閉する弁体とを備え、弁体の弁孔に対峙する端面が弁孔に対して突出する凹に湾曲した円錐面を形成していることを特徴とする容量制御弁。
2. 前記凹に湾曲した円錐面は、複数の単なる円錐面の集合体であることを特徴とする請求項１に記載の容量制御弁。

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