JPH1182315A - 可変容量型圧縮機用制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大型化することなく、耐圧性を低下させるこ
となく、弁開口面積を拡大させ、弁性能を向上させる。 【解決手段】 可変容量型圧縮機の弁収容室３６内に装
着されるボディ２と、ボディ２と弁収容室３６との間に
装着されて弁収容室３６内を吸入圧導入室２２と制御圧
導入室２３とに区画する密封部材２５と、ボディ２内に
設けられて吸入圧導入室２２と制御圧導入室２３とを連
通する連通路６と、連通路６内に設けられて吸入圧導入
室２２の圧力に応じて変位するベローズ１６と、ベロー
ズ１６に連設されてベローズ１６の変位に追従して変位
し、連通路６の一部に設けた弁座１４、１５を開閉する
弁体１８とを備えたものであって、弁体１８は連通路６
の一部に設けた主弁座１４を開閉する主弁部１９と副弁
座１５を開閉する副弁部２１とからなり、両弁部１９、
２１は同時に両弁座１４、１５を開閉する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は可変容量型圧縮機
用制御弁に関し、特に、車両の空調用可変容量型圧縮機
に用いられ、圧縮機の制御室圧力を制御して吐出量を可
変とするための制御弁に関するものである。

【０００２】

【従来技術およびその問題点】車両用の空調用可変容量
型圧縮機は、冷凍サイクルにおける蒸発器で吸熱気化し
た冷媒ガスを圧縮してコンデンサへ送るものであって、
蒸発器で冷却した空調空気（冷風）の吹き出し温度を安
定させるため、可変容量型圧縮機用制御弁を用いて冷媒
ガスの吐出容量を可変している。

【０００３】車両用の空調用可変容量型圧縮機に用いら
れる可変容量型圧縮機用制御弁の一例を図１２に示す。
この可変容量型圧縮機用制御弁６１（以下、制御弁６１
という。）は、図１３に示すような空調用可変容量型圧
縮機３０（以下、圧縮機３０という。）の弁収容室３６
内に装着されるものであって、弁収容室３６内に装着さ
れるボディ６２と、ボディ６２の外周面と弁収容室３６
の内周面との間に装着されるとともに、弁収容室３６内
を吸入圧導入室２２と制御圧導入室２３に区画する密封
部材７５と、ボディ６２内に設けられるとともに、吸入
圧導入室２２と制御圧導入室２３とを相互に連通する連
通路６６と、連通路６６内に設けられるとともに、吸入
圧導入室２２の圧力に応じて変位（伸縮変形）する感圧
機構であるベローズ７６と、ベローズ７６の可動端に設
けられるとともに、ベローズ７６の伸縮変形に追従して
変位して連通路６６の途中に設けられる弁座７４に接離
自在な弁機構である弁体７８と、ベローズ７６内に設け
られるとともに、ベローズ７６を伸長する方向に付勢す
る付勢部材であるスプリング７７とを備えている。

【０００４】圧縮機３０は、内部にクランク室３２、ク
ランク室３２に連通する複数の圧縮室３３、各圧縮室３
３に連通する吸入室３４、各圧縮室３３に連通する吐出
室３５及び制御弁６１を収容する弁収容室３６を有する
ボディ３１と、ボディ３１の中心部に回転可能に装着さ
れる回転軸３７と、クランク室３２内に設けられるとと
もに、クランク室３２内に位置する回転軸３７の部分に
取り付けられて回転軸３７と一体に回転する斜板３８
と、斜板３８に連設されるとともに、斜板３８の回転に
追従して回転軸３７の軸線方向に揺動する揺動板３９
と、各圧縮室３３内に往復動自在に設けられるピストン
４０と、各ピストン４０と揺動板３９との間を連結する
ロッド４１と、吸入室３４と各圧縮室３３との連通部を
開閉する吸入弁４２と、吐出室３５と各圧縮室３３との
連通部を開閉する吐出弁４３とを備えている。

【０００５】吸入圧導入室２２は、圧縮機３０のボディ
３１に設けた導圧路４４を介して吸入室３４に連通し、
制御圧導入室２３は、圧縮機３０のボディ３１に設けた
導圧路４５を介してクランク室３２に連通し、クランク
室３２はオリフィス（図示せず）を介して吐出室３５に
連通するようになっている。

【０００６】そして、回転軸３７を回転させると、回転
軸３７と一体に斜板３８が回転するとともに、斜板３８
の回転に追従して揺動板３９が回転軸３７の軸線方向に
揺動し、揺動板３９の揺動に追従して各ロッド４１を介
して各ピストン４０が各圧縮室３３内を往復動する。そ
して、各ピストン４０の往復動によって、蒸発器（図示
せず）からの冷媒ガスが吸入室３４から吸入弁４２を介
して圧縮室３３内に吸入され、圧縮室３３内で圧縮され
て吐出弁４３を介して吐出室３５に吐出され、吐出室３
５からコンデンサ（図示せず）に送られるものである。

【０００７】そもそも、可変容量型圧縮機に要求される
機能は、車室内の温度に応じて吐出容量を変化させ、快
適な車室内空調を実現することにある。このためには、
車室内の温度変化に対し可変容量型圧縮機が敏感に容量
可変する必要があり、可変容量型圧縮機の吐出容量可変
性能（吸入圧力の変化に対して吐出容量を敏感に反応さ
せること）を向上させる必要がある。このためには、制
御弁が車室内の温度変化の代用特性である、吸入圧力の
変化に対して敏感に制御圧力を制御しなければならな
い。

【０００８】しかしながら、上記のような構成の制御弁
６１を用いた圧縮機３０にあっては、構造上、車室内の
温度変化に対して冷媒ガスの吐出容量を敏感に可変する
ことに限界があり、車室内の温度変化に対して空調空気
（冷風）の吹き出し温度を安定させることができず、快
適な車室内空調を得ることが難しい。

【０００９】上記のような構成の制御弁６１を用いた場
合でも、快適な車室内空調が得られるようにするために
は、制御弁６１の感圧機構（ベローズ７６）の変位当た
りの弁部（弁座７４）の開口面積を増大させ、図１４に
示す吸入圧力の変化に対する制御圧力の変化量を大きく
すればよい。この方法として、 弁口径（弁座７４の口径）を増加させる。 感圧機構（ベローズ７６）のばね定数を低下させ、単
位圧力当たりの弁体７８の変位量を増加させる。 感圧部（ベローズ７６）の有効受圧面積を増加させ、
単位圧力当たりの弁体７８の変位量を増加させる。 等が考えられる。

【００１０】しかし、の方法については、制御弁６１
の外径寸法が増大し、制御弁６１が大型化するため、車
両の狭いエンジンルーム内に配置される圧縮機３０自体
を小型化することが困難となる。

【００１１】また、の方法については、感圧機構にベ
ローズ７６を用いた場合には山数を増加させ又は板厚を
減少させることによりばね定数を低下させる。ダイアフ
ラムを用いた場合には板厚を減少させることによりばね
定数を低下させることになるが、山数の増加はコストの
増加となり、板厚の減少は耐圧性の低下による信頼性の
低下となる。

【００１２】さらに、については、有効受圧面積を増
加させるために、ベローズ７６若しくはダイアフラムの
外径寸法を増加させる必要があり、制御弁６１が大型化
し、車両の狭いエンジンルーム内に配置される圧縮機３
０自体を小型化することが困難となる。

【００１３】この発明は前記のような従来のもののもつ
問題点を解決したものであって、全体を大型化すること
なく、耐圧性を低下させることなく、弁開口面積を拡大
することができて、弁性能を大幅に向上させることので
きる、信頼性の高い可変容量型圧縮機用制御弁を提供す
ることを目的とするものである。

【００１４】

【問題点を解決するための手段】上記の問題点を解決す
るためにこの発明は、内部に、吸入室、吐出室、該吸入
室及び該吐出室に連通する圧縮室並びに弁収容室を有す
る車両空調用可変容量型圧縮機の前記弁収容室内に装着
される可変容量型圧縮機用制御弁であって、前記弁収容
室内に装着されるボディと、該ボディと弁収容室との間
に装着されて弁収容室内を前記吸入室に連通する吸入圧
導入室と前記吐出室に連通する制御圧導入室とに区画す
る密封部材と、前記ボディ内に設けられて前記吸入圧導
入室と前記制御圧導入室とを相互に連通する連通路と、
該連通路内に設けられるとともに、吸入圧導入室の圧力
に応じて変位する感圧機構と、該感圧機構に連設される
とともに、感圧機構の変位に追従して変位し、連通路の
一部に設けた少なくとも二つの弁座を同時に開閉する少
なくとも二つの弁部を有する弁機構とを備えた手段を採
用したものである。

【００１５】

【作用】この発明は前記のような手段を採用したことに
より、吸入圧導入室の圧力に応じて感圧機構が変位する
とともに、感圧機構の変位に追従して弁機構が変位し、
弁機構の少なくとも二つの弁部が連通路の一部に設けた
少なくとも二つの弁座を同時に開閉することになる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面に示すこの発明の実施
の形態について説明する。図１には、この発明による可
変容量型圧縮機用制御弁の第１の実施の形態が示されて
いる。

【００１７】すなわち、この実施の形態に示す可変容量
型圧縮機用制御弁１は、前述した図１３に示す空調用可
変容量型圧縮機３０の弁収容室３６に装着されるもので
あって、弁収容室３６内に装着される略円柱状のボディ
２と、ボディ２の外周面と弁収容室３６の内周面との間
に装着されるとともに、弁収容室３６内を吸入圧導入室
２２と制御圧導入室２３と吐出圧導入室２４に区画する
ゴム等の弾性体からなる環状の密封部材２５、２５と、
ボディ２内に設けられるとともに、吸入圧導入室２２と
制御圧導入室２３とを相互に連通する連通路６と、連通
路６内に設けられるとともに、吸入圧導入室２２の圧力
に応じて変位（伸縮変形）する感圧機構であるベローズ
１６と、ベローズ１６の可動端に設けられるとともに、
ベローズ１６の伸縮変形に追従して変位して連通路６の
途中に設けられる弁座１４、１５に接離自在な弁機構で
ある弁体１８と、ベローズ１６内に設けられるととも
に、ベローズ１６を伸長する方向に付勢する付勢部材１
７とを備えている。

【００１８】ボディ２は、ベース３とベース３の左端に
一体に取り付けられるカバー５とからなるものであっ
て、ベース３の外周面の両端部にはそれぞれ環状の溝
４、４が形成され、この溝４、４内に弁収容室３６との
間をシールする密封部材２５、２５が装着されるように
なっている。なお、空調用可変容量型圧縮機３０の弁収
容室３６に吐出圧力を導入しない場合には、図１におけ
る吐出圧力を区画するベース３の右端部の溝４、その溝
４内に挿着される密封部材２５及び吐出室３５を設ける
必要はないものである。

【００１９】ボディ２の内部には吸入圧導入室２２と制
御圧導入室２３とを相互に連通する連通路６が形成され
ている。連通路６は、カバー５の内部に形成される主弁
室７と、ベース３の内部に形成される副弁室８と、主弁
室７と吸入圧導入室２２とを連通する第１連通孔９と、
主弁室７と副弁室８とを連通する第２主連通孔１０と第
２副連通孔１１と、副弁室８と制御圧導入室２３とを連
通する第３連通孔１２と、第２主連通孔１０と制御圧導
入室２３とを連通する第４連通孔１３とから構成されて
いる。

【００２０】主弁室７内にはベローズ１６が水平方向に
伸縮変形自在に設けられるようになっている。ベローズ
１６は蛇腹筒状をなすものであって、内部にはベローズ
１６を伸長する方向に付勢する付勢部材であるスプリン
グ１７が装着されるようになっている。ベローズ１６は
その左端を主弁室７の左端に一体に固定されるととも
に、ベローズ１６の可動端である右端には弁体１８が連
設されるようになっている。

【００２１】弁体１８は、ベローズ１６の可動端に取り
付けられる略円錐台形状の主弁部１９と、主弁部１９に
一端が一体に連結される棒状の連結部２０と、連結部２
０の他端に一体に連結される略円錐台形状の副弁部２１
とから構成されている。主弁部１９は主弁室７内に位置
し、副弁部２１は副弁室８内に位置し、連結部２０は第
２主連通孔１０内に位置するようになっている。主弁部
１９は、主弁室７と第２主連通孔１０との境界部に設け
られている環状の主弁座１４に接離自在となっている。
副弁部２１は、副弁室８と第３連通孔１２との境界部に
設けられている環状の副弁座１５に接離自在となってい
る。

【００２２】次に、前記に示すものの作用について説明
する。まず、吸入圧導入室２２の圧力が上昇すると、吸
入圧導入室２２の圧力が第１連通孔９を介して主弁室７
内に導入され、ベローズ１６がその内圧及びスプリング
１７の付勢力に抗して収縮変形し、ベローズ１６の収縮
変形に追従して弁体１８が左方に変位し、主弁部１９が
主弁座１４から離間し、副弁部２１が副弁座１５から離
間し、連通路６を介して吸入圧導入室２２と制御圧導入
室２３との間が相互に連通する。

【００２３】この場合、吐出圧の一部がオリフィス（図
示せず）を介してクランク室３２に導入される冷媒量
は、制御圧導入室２３から連通路６を介して吸入圧導入
室２２へ逃げる冷媒量を下回るため、クランク室３２の
圧力が低下し、ピストン４０の背圧が小さくなる。した
がって、ピストン４０のストロークが大きくなり、冷媒
ガスの吐出容量が増大する。

【００２４】一方、吸入圧導入室２２の圧力が低下する
と、ベローズ１６は、その内圧とスプリング１７の付勢
力と第１連通孔９を介して主弁室７内に導入される吸入
圧導入室２２の圧力との協働によって伸長変形し、ベロ
ーズ１６の伸長変形に追従して弁体１８が右方に変位
し、主弁部１９が主弁座１４に接近又は当接し、副弁部
２１が副弁座１５に接近又は当接し、吸入圧導入室２２
と制御圧導入室２３の連通が断たれ、又は連通面積が減
少する。

【００２５】この場合、吐出圧の一部がオリフィス（図
示せず）を介してクランク室３２に導入される冷媒量
は、制御圧導入室２３から連通路６を介して吸入圧導入
室２２へ逃げる冷媒量を上回るため、クランク室３２の
圧力が増加し、ピストン４０の背圧が大きくなる。した
がって、ピストン４０のストロークが小さくなり、冷媒
ガスの吐出容量が低下する。

【００２６】上記のように構成したこの実施の形態によ
る制御弁１にあっては、ベローズ１６の収縮時に、弁体
１８の主弁部１９の主弁座１４に対する開度に副弁部２
１の副弁座１５に対する開度を加えることができるの
で、吸入圧導入室２２の吸入圧力と弁体１８の変位によ
り変化する制御圧導入室２３の制御圧力との関係におけ
る制御圧の上昇率を大きくすることができることになる
（図７参照）。

【００２７】なお、前記に説明においては、連通路６の
第２主連通孔１０内に弁体１８の連結部２０を直接に挿
通したが、図２に示すように、第２主連通孔１０の内周
面に環状の溝２６を設けて、この溝２６内にゴム等の弾
性体からなる環状の密封部材２７を装着し、この密封部
材２７によって弁体１８の連結部２０と溝２６との間を
シールするようにしてもよいものである。

【００２８】また、図３に示すように、弁体１８の主弁
部１９と連結部２０との間を切り離してもよいものであ
り、図４に示すように、弁体１８の副弁部２１と連結部
２０との間を切り離してもよいものであり、図５に示す
ように、弁体１８の主弁部１９と連結部２０との間及び
連結部２０と副弁部２１との間を切り離してもよいもの
である。さらに、図６に示すように、弁体１８の主弁部
１９と連結部２０との間及び連結部２０と副弁部２１と
の間を切り離すとともに、副弁部２１を球状としてもよ
いものである。

【００２９】図８には、この発明による可変容量型圧縮
機用制御弁の第２の実施の形態が示されていて、この実
施の形態に示す制御弁１は、ボディ２のベース３に、連
通路６の第３連通孔１２と吐出圧導入室２４との間を連
通する第５連通孔２８を設け、この第５連通孔２８内に
往復動軸２９を往復動自在に設けて、その先端を弁体１
８の副弁部２１に当接させ、第５連通孔２８の内周面に
環状の溝２８ａを設けて、その溝２８ａ内に往復動軸２
９と溝２８ａとの間をシールするゴム等の弾性体からな
る環状の密封部材５０を装着したものであって、その他
の構成は前記第１の実施の形態に示すものと同様の構成
を有している。

【００３０】そして、この実施の形態による制御弁１に
あっては、往復動軸２９は吐出圧導入室２４の吐出圧力
を受け、その力が弁体１８に伝達されることになるの
で、図１１に示す吸入圧導入室２２の吸入圧力と弁体１
８の主弁部１９及び副弁部２１の変位により変化する制
御圧導入室２３の制御圧力との関係における設定吸入圧
力を吐出圧力に応じて可変させることができることにな
る。

【００３１】なお、図示はしないが、弁体１８の副弁部
２１と往復動軸２９との間にコイルスプリング等の付勢
部材を介在させて、吐出圧導入室２４の吐出圧力に付勢
部材の付勢力を加えてもよいものである。

【００３２】また、図９に示すように、第５連通孔２８
の内周面に溝を設けずに、直接に往復動軸２９を装着す
るようにしてもよいものであり、この場合には、第５連
通孔２８に対する往復動軸２９の嵌め合いをきつくし
て、漏れを防止するようにすればよいものである。

【００３３】図１０には、この発明による可変容量型圧
縮機用制御弁の第３の実施の形態が示されていて、この
実施の形態に示す制御弁１は、ボディ２のベース３の右
端にソレノイド５５を連設するとともに、連通路６の第
３連通孔１２に連通する第５連通孔２８内にソレノイド
５５の往復動軸５６を挿通させて、その先端を弁体１８
の副弁部２１に当接させるようにしたものであって、そ
の他の構成は前記第１の実施の形態に示すものと同様の
構成を有している。なお、この実施の形態においては、
前記第１、第２の実施の形態に示すもののように吐出圧
導入室を設ける必要はないものである。

【００３４】そして、この実施の形態による制御弁１に
あっては、ソレノイド５５の往復動軸５６は電磁力を受
けて、その力が弁体１８に伝達されることになるので、
図１１に示す吸入圧導入室２２の吸入圧力と弁体１８の
主弁部１９及び副弁部２１の変位により変化する制御圧
導入室２３の制御圧力との関係における設定吸入圧力を
電磁力に応じて可変させることができることになる。

【００３５】なお、前記各実施の形態においては、感圧
機構にベローズ１６を用いたが、ベローズ１６の代わり
に主弁室７内を２室に区画するダイアフラム（図示せ
ず）を用いてもよいものであり、ダイアフラムに限らず
同様の特性を有する他の既存のものを用いてもよいもの
である。また、吸入圧導入室２２を制御圧導入室２３
に、制御圧導入室２３を吸入圧導入室２２に変更しても
よいものである。さらに、弁体１８の主弁部１９及び副
弁部２１の形状は円錐台形状に限らず、Ｒ形状、球状、
半球状等にしてもよいものであり、要は、主弁座１４及
び副弁座１５の形状に応じた適宜の形成にすればよいも
のである。そして、前記各実施の形態においては、弁体
１８に主弁部１９と副弁部２１の二つの弁部を設けた
が、二つ以上の弁部を設けてもよいものであり、その場
合には、弁部の数に応じた弁座を連通路６内に設ければ
よいものである。

【００３６】

【発明の効果】この発明は前記のように構成したことに
より、制御弁を径方向に大型化することなく、制御弁の
感圧機構の変位当たりの弁部開口面積を増大させること
ができることになる。また、感圧機構のばね定数を低下
させることなく、制御弁の感圧機構の変位当たりの弁部
開口面積を増大させることができることになる。さら
に、感圧機構の有効受圧面積を増加させることなく、感
圧機構の変位当たりの弁部開口面積を増大させることが
できることになる。したがって、車両の狭いエンジンル
ーム内に配置される圧縮機自体の小型化を阻害すること
なく、感圧機構にベローズを用いた場合には山数が増加
することがなく、板厚が減少することがなく、ダイアフ
ラムを用いた場合には板厚が減少することがなくなるの
で、耐圧性の低下による信頼性の低下等の問題が解消さ
れ、山数の増加も必要ないため、コストを低減させるこ
ともできることになる。また、車内の温度変化に対して
可変容量型圧縮機が敏感に容量可変できるようになるた
め、可変容量型圧縮機の吐出容量可変性能（吸入圧力の
変化に対して吐出容量を敏感に反応させること）を向上
させることができ、可変容量型圧縮機の機能を充分に発
揮させることができることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による可変容量型圧縮機用制御弁の第
１の実施の形態を示した断面図である。

【図２】第１の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御弁
の変形例を示した断面図である。

【図３】第１の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御弁
の変形例を示した断面図である。

【図４】第１の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御弁
の変形例を示した断面図である。

【図５】第１の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御弁
の変形例を示した断面図である。

【図６】第１の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御弁
の変形例を示した断面図である。

【図７】第１の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御弁
を用いた可変容量型圧縮機の特性を示した説明図であ
る。

【図８】この発明による可変容量型圧縮機用制御弁の第
２の実施の形態を示した断面図である。

【図９】第２の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御弁
の変形例を示した断面図である。

【図１０】この発明による可変容量型圧縮機用制御弁の
第３の実施の形態を示した断面図である。

【図１１】第２の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御
弁及び第３の実施の形態の可変容量型圧縮機用制御弁を
用いた可変容量型圧縮機の特性を示した説明図である。

【図１２】従来の可変容量型圧縮機用制御弁の一例を示
した断面図である。

【図１３】この発明による可変容量型圧縮機用制御弁及
び従来の可変容量型圧縮機用制御弁が装着される可変容
量型圧縮機の一例を示した断面図である。

【図１４】従来の可変容量型圧縮機用制御弁を用いた可
変容量型圧縮機の特性を示した説明図である。

【符号の説明】

１、６１……可変容量型圧縮機用制御弁 ２、３１、６２……ボディ ３……ベース ４、２６、２８ａ……溝 ５……カバー ６、６６……連通路 ７……主弁室 ８……副弁室 ９……第１連通孔 １０……第２主連通孔 １１……第２副連通孔 １２……第３連通孔 １３……第４連通孔 １４……主弁座 １５……副弁座 １６、７６……感圧機構（ベローズ） １７、７７……付勢部材（スプリング） １８、７８……弁機構（弁体） １９……主弁部 ２０……連結部 ２１……副弁部 ２２……吸入圧導入室 ２３……制御圧導入室 ２４……吐出圧導入室 ２５、２７、７５……密封部材 ２８……第５連通孔 ２９、５６……往復動軸 ３０……空調用可変容量型圧縮機 ３２……クランク室 ３３……圧縮室 ３４……吸入室 ３５……吐出室 ３６……弁収容室 ３７……回転軸 ３８……斜板 ３９……揺動板 ４０……ピストン ４１……ロッド ４２……吸入弁 ４３……吐出弁 ４４、４５……導圧路 ５０……密封部材 ５５……ソレノイド ７４……弁座

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部に、吸入室、吐出室、該吸入室及び
   該吐出室に連通する圧縮室並びに弁収容室を有する車両
   空調用可変容量型圧縮機の前記弁収容室内に装着される
   可変容量型圧縮機用制御弁であって、前記弁収容室内に
   装着されるボディと、該ボディと弁収容室との間に装着
   されて弁収容室内を前記吸入室に連通する吸入圧導入室
   と前記吐出室に連通する制御圧導入室とに区画する密封
   部材と、前記ボディ内に設けられて前記吸入圧導入室と
   前記制御圧導入室とを相互に連通する連通路と、該連通
   路内に設けられるとともに、吸入圧導入室の圧力に応じ
   て変位する感圧機構と、該感圧機構に連設されるととも
   に、感圧機構の変位に追従して変位し、連通路の一部に
   設けた少なくとも二つの弁座を同時に開閉する少なくと
   も二つの弁部を有する弁機構とを備えたことを特徴とす
   る可変容量型圧縮機用制御弁。