JP5050150B2 - 冷凍サイクルおよび可変容量圧縮機 - Google Patents
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Description
この冷凍サイクルは、高圧で作動する二酸化炭素を冷媒とするいわゆる超臨界冷凍サイクルとして車両用空調装置を構成している。すなわち、この空調装置は、冷凍サイクルを循環する気相状態の冷媒を圧縮する可変容量圧縮機(単に「圧縮機」という)201、圧縮された高温高圧の気相状態の冷媒を冷却するガスクーラ202(「外部熱交換器」に該当する)、冷却された冷媒を断熱膨張させて減圧する膨張装置203、膨張された冷媒を蒸発させて蒸発潜熱を奪って車室内の空気を冷却する蒸発器204、および蒸発された冷媒を気液分離し、分離された気相状態の二酸化炭素を再び圧縮機201に戻す受液器205を備えている。
圧縮機201は、そのハウジングとして、複数のシリンダ252が形成されたシリンダブロック101と、その前端側に接合されたフロントハウジング102と、後端側にバルブプレート103を介して接合されたリアハウジング104とを備えている。シリンダブロック101とフロントハウジング102とにより囲まれた内部空間によりクランク室254が形成されている。
制御弁1は、圧縮機201の吸入圧力Psを設定圧力に保つように、吐出室253からクランク室254に導入する冷媒流量を制御するいわゆるPs感知弁として構成されている。
図4は、図3の上半部に対応する部分拡大断面図である。同図は、制御弁1が大気に放置された状態を表している。
Claims (10)
- 空調装置を構成する冷凍サイクルにおいて、
吸入室から吸入された冷媒を圧縮して吐出室から吐出する可変容量圧縮機と、
前記可変容量圧縮機から吐出された冷媒を冷却する外部熱交換器と、
前記外部熱交換器から送出された冷媒を減圧する膨張装置と、
前記膨張装置にて減圧された冷媒を蒸発させるとともに前記可変容量圧縮機に向けて送出する蒸発器と、
前記可変容量圧縮機の吐出室および吸入室の少なくとも一方とクランク室とを連通させる制御通路に設けられた第1制御弁部と、吐出圧力が減圧されて得られた設定圧力以上の中間圧力が満たされる中圧室と、前記中間圧力を感知し、その中間圧力が予め設定された基準圧力となるように前記第1制御弁部の開閉方向の力を発生させる感圧部と、前記吸入室または前記クランク室と前記中圧室とを連通させる調圧通路に設けられ、その開閉によりその前後差圧を発生させる第2制御弁部と、その第2制御弁部の前後差圧が供給電流量に応じた設定差圧となるようソレノイド力を発生させ、その設定差圧の変更により前記設定圧力を変化させるソレノイドとを含み、前記可変容量圧縮機の吸入圧力またはクランク圧力を前記設定圧力に保つように、前記吐出室から前記クランク室に導入する冷媒流量および前記クランク室から前記吸入室へ導出する冷媒流量の少なくとも一方を制御して前記可変容量圧縮機の吐出容量を変化させる制御弁と、
所定の外部情報に基づいて前記設定圧力を決定し、その設定圧力を得るために必要な設定差圧に応じて前記制御弁への通電制御を行う制御部と、
前記可変容量圧縮機の吐出室と前記外部熱交換器との間の冷媒通路に設けられた吐出弁部と、前記吸入室または前記クランク室と前記外部熱交換器との間の冷媒通路に設けられた差圧応動部とを含み、前記吸入圧力または前記クランク圧力と前記吐出圧力との差圧が開弁差圧以上になると前記吐出弁部が開弁する一方、前記差圧応動部の前後差圧が設定値以下になると前記差圧応動部が前記吐出弁部を閉弁方向に付勢し、前記吐出弁部の前後差圧を大きくして前記吐出圧力の低下を抑制する吐出弁と、
を備えたことを特徴とする冷凍サイクル。 - 前記制御弁が、前記吐出室に連通する高圧室から前記中圧室へ冷媒を漏洩させる冷媒漏洩通路を有していることを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル。
- 前記吐出弁は、前記可変容量圧縮機の内部に設けられ、
前記吐出弁部が、前記可変容量圧縮機の出口と前記吐出室とをつなぐ第1冷媒通路に配設され、
前記差圧応動部が、前記可変容量圧縮機の出口と前記吸入室または前記クランク室とをつなぐ第2冷媒通路に配設されていることを特徴とする請求項1または2に記載の冷凍サイクル。 - 前記吐出弁は、
前記吐出室に連通する高圧室連通ポートと、前記可変容量圧縮機の出口に連通する出口連通ポートと、前記吸入室または前記クランク室に連通する低圧室連通ポートとが形成されたボディと、
前記ボディの前記低圧室連通ポートと前記出口連通ポートとの間に摺動可能に設けられて、前記差圧応動部として機能する差圧応動部材と、
前記ボディの前記出口連通ポートと前記高圧室連通ポートとの間に設けられて、前記吐出弁部として機能する弁体と、
前記差圧応動部材を前記弁体の閉弁方向に付勢する第1付勢部材と、
前記弁体と前記差圧応動部材との間に設けられて、前記弁体を閉弁方向に付勢する第2付勢部材と、
を備えていることを特徴とする請求項3に記載の冷凍サイクル。 - 空調装置の冷凍サイクルを構成し、蒸発器側から吸入室に導入された冷媒を圧縮して吐出室から外部熱交換器側へ吐出する可変容量圧縮機において、
前記可変容量圧縮機の吐出室および吸入室の少なくとも一方とクランク室とを連通させる制御通路に設けられた第1制御弁部と、吐出圧力が減圧されて得られた設定圧力以上の中間圧力が満たされる中圧室と、前記中間圧力を感知し、その中間圧力が予め設定された基準圧力となるように前記第1制御弁部の開閉方向の力を発生させる感圧部と、前記吸入室または前記クランク室と前記中圧室とを連通させる調圧通路に設けられ、その開閉によりその前後差圧を発生させる第2制御弁部と、その第2制御弁部の前後差圧が供給電流量に応じた設定差圧となるようソレノイド力を発生させ、その設定差圧の変更により前記設定圧力を変化させるソレノイドとを含み、前記可変容量圧縮機の吸入圧力またはクランク圧力を前記設定圧力に保つように、前記吐出室から前記クランク室に導入する冷媒流量および前記クランク室から前記吸入室へ導出する冷媒流量の少なくとも一方を制御して前記可変容量圧縮機の吐出容量を変化させる制御弁と、
前記可変容量圧縮機の出口と前記吐出室との間の冷媒通路に設けられた吐出弁部と、前記可変容量圧縮機の出口と前記吸入室または前記クランク室との間の冷媒通路に設けられた差圧応動部とを含み、前記吸入圧力または前記クランク圧力と前記吐出圧力との差圧が開弁差圧以上になると前記吐出弁部が開弁する一方、前記差圧応動部の前後差圧が設定値以下になると前記差圧応動部が前記吐出弁部を閉弁方向に付勢し、前記吐出弁部の前後差圧を大きくして前記吐出圧力の低下を抑制する吐出弁と、
を備えたことを特徴とする可変容量圧縮機。 - 前記中圧室に連通する高圧室を備え、
前記制御弁は、前記高圧室から前記中圧室へ冷媒を漏洩させる冷媒漏洩通路を有していることを特徴とする請求項5に記載の可変容量圧縮機。 - 前記吐出弁は、
前記吐出室に連通する高圧室連通ポートと、前記可変容量圧縮機の出口に連通する出口連通ポートと、前記吸入室または前記クランク室に連通する低圧室連通ポートとが形成されたボディと、
前記ボディの前記低圧室連通ポートと前記出口連通ポートとの間に摺動可能に設けられて、前記差圧応動部として機能する差圧応動部材と、
前記ボディの前記出口連通ポートと前記高圧室連通ポートとの間に設けられて、前記吐出弁部として機能する弁体と、
前記差圧応動部材を前記弁体の閉弁方向に付勢する第1付勢部材と、
前記弁体と前記差圧応動部材との間に設けられて、前記弁体を閉弁方向に付勢する第2付勢部材と、
を備えていることを特徴とする請求項6に記載の可変容量圧縮機。 - 前記制御弁は、
前記制御通路を形成する第1弁孔に接離するように配置されて前記第1制御弁部を開閉する第1弁体と、
前記感圧部による力を受けて前記第1弁体と一体に動作可能な作動ロッドと、
前記調圧通路を形成する第2弁孔に接離するように配置され、前記ソレノイド力を受けて前記第2制御弁部を開閉する第2弁体と、
を備え、
前記感圧部は、ボディに設けられたハウジングと、前記ハウジング内を前記中間圧力が導入される開放空間と密閉空間とに仕切るように配設された感圧部材とを含んで構成され、前記吸入圧力またはクランク圧力が前記設定圧力よりも低くなったときに前記感圧部材が変位して、前記作動ロッドを介して前記第1弁体に開弁方向の駆動力を付与し、
前記ソレノイドは、前記第2弁体に閉弁方向のソレノイド力を付与することを特徴とする請求項5〜7のいずれかに記載の可変容量圧縮機。 - 前記制御弁は、
前記感圧部が前記ボディの一端側に設けられる一方、前記ソレノイドが前記ボディの他端側に設けられ、
前記ボディの一端側から順に前記クランク室に連通するクランク室連通ポート、前記吐出室に連通する吐出室連通ポート、前記吸入室に連通する吸入室連通ポートが設けられ、
前記ボディ内において、前記感圧部と前記クランク室連通ポートとの間に摺動孔、前記クランク室連通ポートと前記吐出室連通ポートとの間に前記第1弁孔、前記吐出室連通ポートと前記吸入室連通ポートとの間にガイド孔がそれぞれ設けられ、
前記作動ロッドは前記第1弁孔を貫通し、その一端側が前記摺動孔に摺動可能に支持される一方、他端側が前記ガイド孔に摺動可能に支持され、
前記中圧室が、前記作動ロッドと前記ガイド孔とに囲まれる空間に形成され、前記作動ロッドを貫通するように設けられた内部通路を介して前記開放空間へ連通するように構成されていることを特徴とする請求項8に記載の可変容量圧縮機。 - 前記制御弁は、前記摺動孔の断面積、前記第1弁孔の断面積、および前記ガイド孔の断面積が実質的に等しく形成されることにより、前記作動ロッドに作用する吐出圧力および前記クランク圧力の影響をキャンセルし、前記中間圧力が前記基準圧力に保持されるように前記第1弁体が自律的に動作するように構成されていることを特徴とする請求項9に記載の可変容量圧縮機。
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