JP6224011B2 - 容量制御弁 - Google Patents
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Description
この斜板の傾斜角度は、冷媒ガスを吸入する吸入室の吸入室圧力、ピストンにより加圧した冷媒ガスを吐出する吐出室の吐出室圧力、斜板を収容した制御室(クランク室)の制御室圧力を利用しつつ、電磁力により開閉駆動される容量制御弁を用いて、制御室内の圧力を適宜制御し、ピストンの両面に作用する圧力のバランス状態を調整することで連続的に変化させ得るようになっている。
起動直後から所望の容量制御を行うには、制御室(クランク室)の液冷媒をできるだけ素早く排出させる必要がある。
この状態で、ソレノイドSがオンとされて弁体81が起動し始めると、第1弁部76が閉弁方向に移動すると同時に第2弁部75が開弁方向に移動し、第2弁部75が開弁される。そのとき、制御室圧力Pcが感圧体78を収縮させると、第3弁部79が弁座体80から離脱されて第3弁部79が開弁されると、制御室内の液冷媒が吸入側通路71、72、74から容量可変型圧縮機の吸入室に排出される。そして、制御室圧力Pcが所定レベル以下になると、感圧体78は弾性復帰して伸長し、弁座体80は第3弁部79と係合して閉弁し、吸入側通路71、72、74を閉塞するようになっている。
一方、コイル68が所定電流値(I)以上に通電されると、感圧体78及びコイルスプリング67の付勢力と逆向きに作用するソレノイドSの電磁駆動力(付勢力)により、弁体81は図中の下側に移動して、第1弁部76が座面77に着座して吐出側通路73、77を閉塞すると同時に第2弁部75が座面83aから離れて吸入側通路71、72、74における第2弁部75の部分を開放する。この起動直後において、制御室圧力Pcが所定レベル以上のとき、弁座体80が第3弁部79から離脱して吸入側通路71、72、74が開放される。この状態から第3弁部79が弁座体80に着座するまでの間に、制御室12内に溜まった液冷媒等が吸入側通路71、72、74を経由して吸入室13に排出される。
本発明は、第一に、従来技術においては固定されていたセンターポストを移動自在とし、液冷媒の排出時にセンターポストを移動させて液冷媒の排出のための通路の面積を従来技術の容量制御弁に比較して大きくできるようにした点に特徴がある。
第二に、液冷媒排出のための専用のバイパス通路を設け、該バイパス通路を液冷媒の排出時にのみセンターポストにより開とし、液冷媒の排出のための通路の面積を更に大きくした点に特徴がある。
本発明の容量制御弁は、第1に、流体を吐出する吐出室と流体の吐出量を制御する制御室とを連通させる吐出側通路と、
前記吐出側通路の途中に形成された第1弁室と、
前記第1弁室にて前記吐出側通路を開閉する第1弁部を一体的に有する弁体と、
流体を吸入する吸入室と前記制御室とを連通させる吸入側通路と、
前記吸入側通路の途中に形成された第2弁室及び第3弁室と、
前記吸入側通路の途中に設けられた吸入側通路開閉手段と
前記弁体を制御するための電磁駆動力を及ぼすソレノイドを備え、
前記吸入側通路開閉手段は、前記第3弁室にて前記制御室の圧力を受けて前記吸入側通路を開閉する第3弁部と、前記第2弁室にて電磁駆動力を受けて前記吸入側通路を開閉する第2弁部とを有し、
前記ソレノイドの構成部材であるセンターポストは、一方の端面が前記第2弁部に対向するようにして軸方向に移動自在に設けられ、液冷媒の排出時には前記センターポストは前記第2弁部から離れる方向に駆動されて前記第2弁部との間隔が大きくなるように制御されることを特徴としている。
この特徴によれば、液冷媒排出時において、センターポストは第2弁部と離れる方向に移動されるため、第2弁室の通路面積はセンターポストが固定されている場合に比べて格段に増大し、制御室内に溜まった液冷媒等の吸入側通路を経由して吸入室に排出される冷媒の量を格段に増大することができる。
この特徴によれば、第2弁室における冷媒排出のため通路面積の調整を特別な部材を設けることなく、既存の部材を利用して行うことができる。
この特徴によれば、第2弁部の閉時における密封を確実なものとすることができる。
この特徴によれば、液冷媒の排出時には電磁駆動力でセンターポストを第2弁部から離れる方向に駆動させることができると共に、連続制御時及びOFF運転制御時にはセンターポストを弾性部材の付勢力で元の位置に戻すことができるため、簡単な構成でセンターポストを制御することができる。
この特徴によれば、吸入側通路が内部通路から構成されるため、バルブボデーの径を小さくすることができる。
この特徴によれば、液冷媒排出時において、制御室圧力Pcが所定レベル以上のとき、第3弁室と第2弁室との間の液冷媒の排出のための通路の面積を格段に大きくすることができる。また、液冷媒排出時において、制御室圧力Pcが所定レベル以下のときでも、制御室内に溜まった液冷媒等は、バイパス通路を経由して吸入室に排出することができる。
この特徴によれば、バイパス通路とセンターポストの端面との閉時における密封を確実なものとすることができる。
(1)ソレノイドの構成部材であるセンターポストが、一方の端面が第2弁部に対向するようにして軸方向に移動自在に設けられ、液冷媒の排出時にはセンターポストが第2弁部から離れる方向に駆動されて第2弁部との間隔が大きくなるように制御されることにより、液冷媒排出時において、センターポストは第2弁部と離れる方向に移動されるため、第2弁室の通路面積はセンターポストが固定されている場合に比べて格段に増大し、制御室内に溜まった液冷媒等の吸入側通路を経由して吸入室に排出される冷媒の量を格段に増大することができる。
(3)センターポストの第2弁部に対向する端面がテーパ形状をなしていることにより、第2弁部の閉時における密封を確実なものとすることができる。
(7)センターポストのバイパス路に対向する端面が平坦な形状をなし、該平坦な部分にシール用の弾性部材が設けられることにより、バイパス通路とセンターポストの端面との閉時における密封を確実なものとすることができる。
斜板式容量可変型圧縮機Mは、図1に示すように、吐出室11、制御室(クランク室とも称す)12、吸入室13、複数のシリンダ14、シリンダ14と吐出室11とを連通させ吐出弁11aにより開閉されるポート11b、シリンダ14と吸入室13とを連通させ吸入弁13aにより開閉されるポート13b、外部の冷却回路に接続される吐出ポート11c及び吸入ポート13c、吐出室11と制御室12とを連通させる吐出側通路としての連通路15、16、制御室12と吸入室13とを連通させる吸入側通路としての連通路16、17等を画定するケーシング10、制御室(クランク室)12内から外部に突出して回動自在に設けられた回転軸20、回転軸20と一体的に回転すると共に回転軸20に対して傾斜角度を可変に連結された斜板21、各々のシリンダ14内に往復動自在に嵌合された複数のピストン22、斜板21と各々のピストン22を連結する複数の連結部材23、回転軸20に取り付けられた被動プーリ24、ケーシング10に組み込まれた本発明の容量制御弁V等を備えている。
また、斜板式容量可変型圧縮機Mには、制御室(クランク室)12と吸入室13とを直接連通する連通路18が設けられており、該連通路18には固定オリフィス19が設けられている。
さらに、この斜板式容量可変型圧縮機Mには、吐出ポート11c及び吸入ポート13cに対して冷却回路が接続され、この冷却回路には、コンデンサ(凝縮器)25、膨張弁26、エバポレータ(蒸発器)27が順次に配列して設けられている。
容量制御弁Vは、図2に示すように、金属材料又は樹脂材料により形成されたバルブボデー30、バルブボデー30内に往復動自在に配置された第1弁部41、第1弁部41を一方向に付勢する感圧体50、バルブボデー30に接続されて第1弁部41に電磁駆動力を及ぼすソレノイド60等を備えている。
そして、第1弁室35において、連通路(弁孔)32の縁部には、後述する弁体40の第1弁部41が着座する座面35aが形成され、又、第2弁室36において、後述するセンターポスト64の一方の端面64aには、第2弁部42が着座する座面36aが形成されている。
ここでは、制御室12から第3弁室38までの吸入側通路と第3弁室38から制御室12までの吐出側通路とを、同一の連通路33として形成しているため、第1弁室35、第2弁室36、及び第3弁室38を、弁体40の長手方向(往復動方向)に沿って容易に配列でき、全体の集約化、構造の簡略化、小型化を達成できる。
なお、本明細書において、第2弁部42から第3弁部43まで貫通し吸入側通路として機能する連通路44を内部通路と呼ぶことがある。
第3弁部43は、第1弁室35から第3弁室38に向かって縮径した状態から末広がり状に形成されて連通路(弁孔)32を挿通すると共に、その外周縁において後述する弁座体53と対向する環状の係合面43aを備えている。
弁座体53は、その外周縁に第3弁部43の係合面43aと対向して係合及び離脱する環状の座面53aを備えている。
すなわち、感圧体50は、第3弁室38内に配置されて、その伸長(膨張)により第1弁部41を開弁させる方向に付勢力を及ぼすと共に周囲(第3弁室38及び弁体40の連通路44内)の圧力増加に伴って収縮して第1弁部41に及ぼす付勢力を弱めるように作動する。
なお、弾性部材69はセンターポスト64側(移動側)とボデー側(静止側)との間に設けられればよく、センターポスト64とバルブボデー30との間に設けられてもよい。
弾性部材69の付勢力は、液冷媒排出時のセンターポスト64に対する電磁駆動力F1より小さく、かつ、連続可変制御時のセンターポストに対する電磁駆動力F2より大きくなるように設定される。電磁駆動力F1とF2との比は、設計的に決定されるものであるが、例えば、F1/F2=2〜5の範囲が好ましい。
コイル68が励磁された場合、コイル68の内側、すなわち、センターポスト64及びプランジャ66の配設された部分に磁束が生じ、センターポスト64及びプランジャ66は、それぞれ、磁化され、センターポスト64及びプランジャ66の対向する端面に異なる磁極が形成されるので、センターポスト64とプランジャ66との間には引き合う力、すなわち、センターポスト64に対する電磁駆動力が発生する。
上記構成において、コイル68が非通電の状態では、図4に示すように、感圧体50及びコイルスプリング67の付勢力により、弁体40は図中の右側に移動して、第1弁部41が座面35aから離れて連通路(吐出側通路)31,32を開放すると同時に第2弁部42が座面36aに着座して連通路(吸入側通路)34,44を閉塞する。
連通路(吸入側通路)34、44が閉塞された状態で容量可変型圧縮機が長時間停止状態に放置されると、容量可変型圧縮機の制御室(クランク室)12には液冷媒が溜まった状態となり、容量可変型圧縮機の内部は均圧となり、制御室圧力Pcは、容量可変型圧縮機の駆動時における制御室圧力Pc及び吸入室圧力Psよりも遙かに高い状態となっている。
今、起動時、すなわち、液冷媒排出時の電流値がコイル68に通電されると、センターポスト64に対するプランジャ66による駆動力は弾性部材69の付勢力より大きいので、センターポスト64は図中右側に移動する。センターポスト64の移動により、第2弁室の通路面積はセンターポスト64が固定されている場合に比べて格段に増大する。
この起動直後において、制御室圧力Pcが所定レベル以上のとき、図2に示すように、感圧体51は収縮されて、弁座体53が第3弁部43から離脱して吸入側通路を開放した状態となり、制御室12内に溜まった液冷媒等が、矢印で示すように、連通路(吸入側通路)33、44,34を経由して吸入室13に排出される。
制御室圧力Pcが所定レベル以下になると、感圧体51は伸張され、第3弁部43が弁座体53に着座する。
図3は、連続制御時の状態を示すものであって、圧縮機が連続制御状態にある場合、ソレノイド60により第1弁部41は微小開度の状態にあり、同時に第2弁部42も微小開度の状態にある。
また、センターポスト64は、弾性部材69の付勢力によりバルブボデー30の収容孔30aの左端に当接した状態にある。この連続制御時においては、制御室圧力Pcは所定レベル以下であるため、感圧体51は伸張され、第3弁部43が弁座体53に着座した状態にあるため、制御室12と吸入室13の間の吸入側通路は遮断されている。
この状態では、矢印で示すように、吐出室から制御室に所定量の制御流体が流れる。
図4は、OFF運転時時の状態を示すものであって、コイル68が非通電の状態では、感圧体50及びコイルスプリング67の付勢力により、弁体40は図中の右側に移動して、第1弁部41が座面35aから離れて連通路(吐出側通路)31、32を開放すると同時に第2弁部42が座面36aに着座して連通路(吸入側通路)34、44を閉塞する。
また、センターポスト64は、弾性部材69の付勢力によりバルブボデー30の収容孔30aの左端に当接した状態にある。すなわち、この状態では、連通路(吐出側通路)31、32は開放され、連通路(吸入側通路)34、44は閉塞されている。
この状態では、矢印で示すように、吐出室から制御室に高圧の流体が流れる。
なお、実施例1と同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
図5において、第3弁室38と第2弁室36とを直接連通するバイパス通路55が軸方向に沿ってバルブボデー30に設けられている。図5では、バイパス通路55は1つだけ示されており、周方向に例えば30°〜120°の間隔で等配に複数配列されてもよい。
なお、このバイパス通路55は少なくとも1つ設けられればよい。
上記構成において、コイル68が非通電の状態では、図8に示すように、感圧体50及びコイルスプリング67の付勢力により、弁体40は図中の右側に移動して、第1弁部41が座面35aから離れて連通路(吐出側通路)31、32を開放すると同時に第2弁部42が座面36aに着座して連通路(吸入側通路)34、44を閉塞する。
連通路(吸入側通路)34、44が閉塞された状態で容量可変型圧縮機が長時間停止状態に放置されると、容量可変型圧縮機の制御室(クランク室)12には液冷媒が溜まった状態となり、容量可変型圧縮機の内部は均圧となり、制御室圧力Pcは、容量可変型圧縮機の駆動時における制御室圧力Pc及び吸入室圧力Psよりも遙かに高い状態となっている。
同時に、センターポスト64に対するプランジャ66の駆動力は弾性部材69の付勢力より大きいので、センターポスト64は図中右側に移動する。センターポスト64の移動により、第2弁室の通路面積はセンターポスト64が固定されている場合に比べて格段に増大する。
この起動直後において、制御室圧力Pcが所定レベル以上のとき、図5に示すように、感圧体51は収縮されて、弁座体53が第3弁部43から離脱して吸入側通路を開放した状態となり、また、センターポスト64の平坦な外径側端面64eがバイパス通路55の開口端55aから離れた状態となるため、制御室12内に溜まった液冷媒等が連通路(吸入側通路)44、34、及び、バイパス通路55を経由して吸入室13に排出される。このように、液冷媒等は吸入側通路と並行してバイパス通路55を通って排出されるため、排出量が増大される。
制御室圧力Pcが所定レベル以下になると、感圧体51は伸張され、第3弁部43が弁座体53に着座する。
図7は、連続制御時の状態を示すものであって、圧縮機が連続制御状態にある場合、ソレノイド60により第1弁部41は微小開度の状態にあり、同時に第2弁部42も微小開度の状態にある。また、センターポスト64は、弾性部材69の付勢力によりバルブボデー30の収容孔30aの左端に当接した状態にある。この連続制御時においては、制御室圧力Pcは所定レベル以下であるため、感圧体51は伸張され、第3弁部43が弁座体53に着座した状態にあるため、制御室12と吸入室13の間の吸入側通路は遮断されている。また、センターポスト64の平坦な外径側端面64eはバイパス通路55の開口端55aに当接した状態にあるため、制御室12と吸入室13とが連通されることはない。
この状態では、矢印で示すように、吐出室から制御室に所定量の制御流体が流れる。
図8は、OFF運転時時の状態を示すものであって、コイル68が非通電の状態では、感圧体50及びコイルスプリング67の付勢力により、弁体40は図中の右側に移動して、第1弁部41が座面35aから離れて連通路(吐出側通路)31、32を開放すると同時に第2弁部42が座面36aに着座して連通路(吸入側通路)34、44を閉塞する。
また、センターポスト64は、弾性部材69の付勢力によりバルブボデー30の収容孔30aの左端に当接した状態にある。
すなわち、この状態では、連通路(吐出側通路)31、32は開放され、連通路(吸入側通路)34、44を閉塞されている。
また、センターポスト64の平坦な外径側端面64eはバイパス通路55の開口端55aに当接した状態にあるため、制御室12と吸入室13とが連通されることはない。
この状態においては、矢印で示すように、吐出室から制御室に高圧の流体が流れる。
また、液冷媒排出時において、制御室圧力Pcが所定レベル以下のときは、図6に示すように、感圧体51は伸張され、第3弁部43が弁座体53に着座しているので、連通路(吸入側通路)33、44、34は閉鎖され、この連通路(吸入側通路)33、44、34から液冷媒は排出されないが、センターポスト64の平坦な外径側端面64eがバイパス通路55の開口端55aから離れた状態にあるから、バイパス通路55は開の状態にあり、制御室12内に溜まった液冷媒等は、図6の矢印で示すように、バイパス通路55を経由して吸入室13に排出される。
11 吐出室
12 制御室(クランク室)
13 吸入室
14 シリンダ
15 連通路
16 連通路
17 連通路
18 連通路
19 固定オリフィス
20 回転軸
21 斜板
22 ピストン
23 連結部材
24 被動プーリ
25 コンデンサ(凝縮器)
26 膨張弁
27 エバポレータ(蒸発器)
30 バルブボデー
31、32、33 連通路(吐出側通路)
33、34 連通路(吸入側通路)
35 第1弁室
36 第2弁室
36a 座面
37 ガイド通路
38 第3弁室
39 閉塞部材
40 弁体
41 第1弁部
42 第2弁部
43 第3弁部
44 連通路
50 感圧体50
51 ベローズ
52 コイルスプリング
53 弁座体
60 ソレノイド
61 ソレノイドボデー
62 ケーシング
63 スリーブ
64 センターポスト
65 駆動ロッド
66 プランジャ
67 コイルスプリング
68 励磁用のコイル
69 弾性部材
M 斜板式容量可変型圧縮機
V 容量制御弁
Pd 吐出室圧力
Ps 吸入室圧力
Pc 制御室圧力
Claims (7)
- 流体を吐出する吐出室と流体の吐出量を制御する制御室とを連通させる吐出側通路と、
前記吐出側通路の途中に形成された第1弁室と、
前記第1弁室にて前記吐出側通路を開閉する第1弁部を一体的に有する弁体と、
流体を吸入する吸入室と前記制御室とを連通させる吸入側通路と、
前記吸入側通路の途中に形成された第2弁室及び第3弁室と、
前記吸入側通路の途中に設けられた吸入側通路開閉手段と
前記弁体を制御するための電磁駆動力を及ぼすソレノイドを備え、
前記吸入側通路開閉手段は、前記第3弁室にて前記制御室の圧力を受けて前記吸入側通路を開閉する第3弁部と、前記第2弁室にて電磁駆動力を受けて前記吸入側通路を開閉する第2弁部とを有し、
前記ソレノイドの構成部材であるセンターポストは、一方の端面が前記第2弁部に対向するようにして軸方向に移動自在に設けられ、液冷媒の排出時には前記センターポストは前記第2弁部から離れる方向に駆動されて前記第2弁部との間隔が大きくなるように制御されることを特徴とする容量制御弁。 - 前記センターポストの前記第2弁部に対向する端面は、前記第2弁部の弁座面として機能することを特徴とする請求項1記載の容量制御弁。
- 前記センターポストの前記第2弁部に対向する端面がテーパ形状をなしていることを特徴とする請求項1又は2記載の容量制御弁。
- 前記ソレノイドには、前記センターポストを前記第2弁部の側に付勢する弾性部材が設けられ、前記弾性部材の付勢力は、液冷媒排出時の前記センターポストに対する電磁駆動力より小さく、かつ、連続可変制御時の前記センターポストに対する電磁駆動力より大きく設定されることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の容量制御弁。
- 前記吸入側通路が、前記第3弁部、前記第1弁部、及び、前記第2弁部の内部を貫通する内部通路から構成されることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の容量制御弁。
- 前記内部通路に加えて、前記第3弁室と前記第2弁室とを直接連通するバイパス通路がバルブボデーに設けられ、前記バイパス通路は液冷媒の排出時に前記センターポストの移動に伴い開かれるように構成されることを特徴とする請求項5記載の容量制御弁。
- 前記センターポストの前記バイパス通路に対向する端面が平坦な形状をなし、該平坦な部分にシール用の弾性部材が設けられることを特徴とする請求項6記載の容量制御弁。
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