JPWO2019117225A1 - 容量制御弁及び容量制御弁の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】吸入室の圧力に関わらず液冷媒を効率良く排出でき、また、液冷媒排出運転において圧縮機の駆動力を低下させることができる容量制御弁を提供することを目的としている。【解決手段】第１連通路（１１）、第２連通路（１２）、第３連通路（１３）及び主弁座（１５ａ）を有するバルブ本体（１０）と、中間連通路（２９）、主弁部（２１ｂ）及び補助弁部（２１ｃ）を有する弁体（２１）と、補助弁座（２３ｃ）を有するロッド（３６）を駆動するソレノイド（３０）と、主弁部（２１ｂ）の閉弁方向に付勢する第１付勢部材（４３）と、補助弁部（２１ｃ）の閉弁方向に付勢する第２付勢部材（４４）と、を備え、ロッド（３６）は弁体（２１）に対し相対移動して補助弁部（２１ｃ）を開閉する。【選択図】図１
Description
本発明は、容量可変型圧縮機の流量又は圧力を制御するために使用される容量制御弁及び容量制御弁の制御方法に関する。
容量可変型圧縮機として、たとえば自動車等の空調システムに用いられる斜板式容量可変型圧縮機は、エンジンの回転力により回転駆動される回転軸、回転軸に対して傾斜角度を可変に連結された斜板、斜板に連結された圧縮用のピストン等を備え、斜板の傾斜角度を変化させることにより、ピストンのストロークを変化させて冷媒の吐出量を制御するものである。
この斜板の傾斜角度は、冷媒を吸入する吸入室の吸入圧力、ピストンにより加圧した冷媒を吐出する吐出室の吐出圧力、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。
このような容量制御弁の例を図５に示す。容量制御弁１６０は、圧縮機の吐出室と第２連通路１７３を介して連通する第２弁室１８２、吸入室と第１連通路１７１を介して連通する第１弁室１８３、制御室と第３連通路１７４を介して連通する第３弁室１８４を有するバルブ部１７０と、第３弁室内に配置されて周囲の圧力によって伸縮するとともに伸縮方向の自由端に設けられた弁座体１８０を有する感圧体１７８と、第２弁室１８２と第３弁室１８４を連通する弁孔１７７を開閉する第２弁部１７６、第１連通路１７１と流通溝１７２を開閉する第１弁部１７５、及び第３弁室１８４にて弁座体１８０との係合及び離脱により第３弁室１８４と流通溝１７２を開閉する第３弁部１７９を有する弁体１８１と、弁体１８１に電磁駆動力を及ぼすソレノイド部１９０等を備えている。
そして、この容量制御弁１６０では、容量可変型圧縮機にクラッチ機構を設けなくても、制御室圧力を変更する必要が生じた場合には、吐出室と制御室とを連通させて制御室内の圧力（制御室圧力）Ｐｃ、吸入圧力Ｐｓ（吸入圧力）を制御できるようにしたものである（以下、「従来技術」という。例えば、特許文献１参照。）。
従来技術において、斜板式容量可変型圧縮機を長時間停止させた場合、制御室（クランク室）には液冷媒（放置中に冷却されて冷媒が液化したもの）が溜まるため、この状態で圧縮機を起動しても設定とおりの吐出量を確保することができない。このため、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。
そこで、図６に示すように、従来の容量制御弁１６０においては起動時に制御室（クランク室）の液冷媒をできるだけ素早く排出させるために液冷媒排出機能を備えている。すなわち、容量可変型圧縮機を停止して、長時間放置した後に起動させようとした場合に、制御室（クランク室）に溜まった高圧の液冷媒が、第３連通路１７４から第３弁室１８４へ流入する。すると、感圧体（ベローズ）１７８は収縮して第３弁部１７９と弁座体１８０との間が開弁して、第３弁室１８４から補助連通路１８５、連通路１８６及び流通溝１７２を通じて、液冷媒を制御室（クランク室）から吸入室を介して吐出室に排出して急速に気化させ、短時間で冷房運転状態とすることができるようになっている。
しかしながら、上記の従来技術では、液冷媒排出過程の初期においては、制御室の圧力も高いため第３弁部１７９の開度も大きく液冷媒を効率良く排出できる。しかし、液冷媒の排出が進み制御室の圧力が低下するにつれて第３弁部の開度が小さくなるため、液冷媒の排出に時間を要してしまうという問題があった。
また、従来、液冷媒排出運転時においては、いかに短時間で液冷媒の排出を完了する点にのみ着目されていたため、液冷媒排出運転時においてエンジン負荷を低減させる制御は行われていなかった。しかし、エンジン負荷が高いときに液冷媒排出運転を行うと、エンジン負荷がさらに高まり、自動車全体のエネルギー効率を低下させてしまうという問題もあった。
本発明は、上記従来技術の有する問題点を解決するためになされたものであって、バルブ部の弁開度に応じて容量可変型圧縮機の流量又は圧力を制御する容量制御弁において、吸入室の圧力に関わらず液冷媒を効率良く排出して短時間で冷房運転に移行でき、また、液冷媒排出運転において圧縮機の駆動力を低下させることができる容量制御弁及び容量制御弁の制御方法を提供することを目的としている。
上記課題を解決するために、本発明の容量制御弁は
バルブ部の弁開度に応じて容量可変型圧縮機の流量又は圧力を制御する容量制御弁であって、
第１圧力の流体を通す第１連通路、前記第１連通路に隣接配置され第２圧力の流体を通す第２連通路、第３圧力の流体を通す第３連通路、及び、前記第２連通路と前記第３連通路とを連通する弁孔に配設される主弁座を有するバルブ本体と、
前記第３連通路側の前記バルブ本体内に配置され周囲の圧力に応動して伸縮する感圧体と、
前記第１連通路と前記第３連通路とを連通する中間連通路、前記主弁座と離接し前記弁孔を開閉する主弁部、及び、前記中間連通路に配設される補助弁部を有する弁体と、
前記補助弁部に離接する補助弁座が配設されるロッドを駆動するソレノイドと、
前記主弁部の閉弁方向に付勢する第１付勢部材と、
前記補助弁部の閉弁方向に付勢する第２付勢部材と、を備え、
前記ロッドは前記弁体に対し相対移動して前記補助弁部を開閉することを特徴とする。
この特徴により、ロッドを弁体に対し相対移動させて補助弁部を開閉できるので、液冷媒排出開始から液冷媒排出完了まで補助弁部の開度を全開状態に保つことができ、液冷媒を効率良く排出できる。
バルブ部の弁開度に応じて容量可変型圧縮機の流量又は圧力を制御する容量制御弁であって、
第１圧力の流体を通す第１連通路、前記第１連通路に隣接配置され第２圧力の流体を通す第２連通路、第３圧力の流体を通す第３連通路、及び、前記第２連通路と前記第３連通路とを連通する弁孔に配設される主弁座を有するバルブ本体と、
前記第３連通路側の前記バルブ本体内に配置され周囲の圧力に応動して伸縮する感圧体と、
前記第１連通路と前記第３連通路とを連通する中間連通路、前記主弁座と離接し前記弁孔を開閉する主弁部、及び、前記中間連通路に配設される補助弁部を有する弁体と、
前記補助弁部に離接する補助弁座が配設されるロッドを駆動するソレノイドと、
前記主弁部の閉弁方向に付勢する第１付勢部材と、
前記補助弁部の閉弁方向に付勢する第２付勢部材と、を備え、
前記ロッドは前記弁体に対し相対移動して前記補助弁部を開閉することを特徴とする。
この特徴により、ロッドを弁体に対し相対移動させて補助弁部を開閉できるので、液冷媒排出開始から液冷媒排出完了まで補助弁部の開度を全開状態に保つことができ、液冷媒を効率良く排出できる。
本発明の容量制御弁は、
前記第１付勢部材は前記ソレノイドと前記弁体との間に配設されることを特徴とする。
この特徴によれば、ソレノイドと弁体との間に配設される第１付勢部材によって弁体を主弁部の閉弁方向に付勢し、主弁を閉じることができる。
前記第１付勢部材は前記ソレノイドと前記弁体との間に配設されることを特徴とする。
この特徴によれば、ソレノイドと弁体との間に配設される第１付勢部材によって弁体を主弁部の閉弁方向に付勢し、主弁を閉じることができる。
本発明の容量制御弁は、
前記第２付勢部材は前記感圧体と前記補助弁座との間に配設されることを特徴とする。
この特徴によれば、感圧体と補助弁座との間に配設される第２付勢部材によって補助弁部を閉弁方向に付勢し、補助弁を閉じることができる。
前記第２付勢部材は前記感圧体と前記補助弁座との間に配設されることを特徴とする。
この特徴によれば、感圧体と補助弁座との間に配設される第２付勢部材によって補助弁部を閉弁方向に付勢し、補助弁を閉じることができる。
本発明の容量制御弁は、
前記ロッドは前記主弁部の閉弁方向に前記弁体を押圧する係止部を備えることを特徴とする。
この特徴によれば、ロッドに設けられる係止部が弁体を押圧して確実に主弁を閉弁させることができる。
前記ロッドは前記主弁部の閉弁方向に前記弁体を押圧する係止部を備えることを特徴とする。
この特徴によれば、ロッドに設けられる係止部が弁体を押圧して確実に主弁を閉弁させることができる。
前記中間連通路は、前記補助弁座と前記感圧体との間の内部空間に連通することを特徴としている。
この特徴によれば中間連通路を介して第１圧力の流体を感圧体に導き、第１圧力に応じて主弁部の開度を制御することができる。
この特徴によれば中間連通路を介して第１圧力の流体を感圧体に導き、第１圧力に応じて主弁部の開度を制御することができる。
本発明の容量制御弁は、
前記第１圧力は前記容量可変型圧縮機の吸入圧力、前記第２圧力は前記容量可変型圧縮機の吐出圧力、前記第３圧力は前記容量可変型圧縮機のクランク室の圧力であり、また、
前記第１圧力は前記容量可変型圧縮機のクランク室の圧力、前記第２圧力は前記容量可変型圧縮機の吐出圧力、前記第３圧力は前記容量可変型圧縮機の吸入圧力であることを特徴とする。
この特徴によれば、様々な容量可変型圧縮機に対応することができる。
前記第１圧力は前記容量可変型圧縮機の吸入圧力、前記第２圧力は前記容量可変型圧縮機の吐出圧力、前記第３圧力は前記容量可変型圧縮機のクランク室の圧力であり、また、
前記第１圧力は前記容量可変型圧縮機のクランク室の圧力、前記第２圧力は前記容量可変型圧縮機の吐出圧力、前記第３圧力は前記容量可変型圧縮機の吸入圧力であることを特徴とする。
この特徴によれば、様々な容量可変型圧縮機に対応することができる。
上記課題を解決するために、本発明の容量制御弁の制御方法は、
前記補助弁部が開状態のときに、前記主弁部を閉状態から開状態にすることを特徴とする。
この特徴によれば、液冷媒排出時に弁体に感圧体の付勢力が作用しない状態で主弁部を開弁させ、吐出室から制御室への流量を増加させて圧縮機の負荷を低減させることができる。
前記補助弁部が開状態のときに、前記主弁部を閉状態から開状態にすることを特徴とする。
この特徴によれば、液冷媒排出時に弁体に感圧体の付勢力が作用しない状態で主弁部を開弁させ、吐出室から制御室への流量を増加させて圧縮機の負荷を低減させることができる。
以下に図面を参照して、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的な位置などは、特に明示的な記載がない限り、それらのみに限定する趣旨のものではない。
図１ないし図４を参照して、本発明に係る容量制御弁について説明する。図１において、１は容量制御弁である。容量制御弁１は、バルブ本体１０、バルブ本体１０内に配設される弁体２１及び感圧体２４、並びにバルブ本体１０に取付けられるソレノイド３０から主に構成される。
以下、図１及び図２を参照して容量制御弁１のそれぞれの構成要素について説明する。バルブ本体１０は、真鍮、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属又は合成樹脂材等で構成される。バルブ本体１０は軸方向へ貫通する貫通孔を有する中空円筒状の部材で、貫通孔の区画には第１弁室１４、第１弁室１４に隣接する第２弁室１５、第２弁室１５に隣接する第３弁室１６が連続して配設される。
第２弁室１５には第２連通路１２が連設される。この第２連通路１２は、容量可変型圧縮機の吐出室内（図示省略）に連通して吐出圧力Ｐｄ（本発明に係る第２圧力）の流体が容量制御弁１の開閉によって第２弁室１５から第３弁室１６に流入できるように構成される。
第３弁室１６には第３連通路１３が連設される。第３連通路１３には、容量可変型圧縮機の制御室（図示省略）と連通しており、容量制御弁１の開閉によって第２弁室１５から第３弁室１６へ流入した吐出圧力Ｐｄの流体を容量可変型圧縮機の制御室（クランク室）へ流出させたり、第３弁室１６へ流入した制御室圧力Ｐｃ（本発明に係る第３圧力）の流体を後述する中間連通路２９を介して第１弁室１４を経て容量可変型圧縮機の吸入室へ流出させる。
さらに、第１弁室１４には第１連通路１１が連設される。この第１連通路１１は、容量可変型圧縮機の吸入室からの吸入圧力Ｐｓ（本発明に係る第１圧力）の流体を後述する中間連通路２９を介して感圧体２４に導いて、圧縮機の吸入圧力を設定値に制御する。
第１連通路１１と第２連通路１２との間にはこれらの室の径より小径の孔部１８が連続して形成され、この孔部１８は後述する弁体２１のラビリンス２１ｆと摺動して、第１弁室１４と第２弁室１５との間をシールするシール部を形成する。また、第２連通路１２と第３連通路１３との間にはこれらの室の径より小径の弁孔１７が連設され、第２連通路１２側の弁孔１７の周りには主弁座１５ａが形成される。この主弁座１５ａは後述する主弁部２１ｂと離接して、第２連通路１２と第３連通路１３との連通を開閉制御する。
第３弁室１６内には感圧体２４が配設される。この感圧体２４は、金属製のベローズ２４ａの一端部が仕切調整部２４ｆに密封状に結合される。このベローズ２４ａは、リン青銅、ステンレス等により製作するが、そのばね定数は所定の値に設計されている。感圧体２４の内部空間は真空又は空気が内在している。そして、この感圧体２４のベローズ２４ａの有効受圧面積に対し、圧力が作用して感圧体２４を伸縮作動させるように構成されている。感圧体２４の自由端部側にはフランジ部２４ｃが配設される。フランジ部２４ｃには鍔部２４ｄが形成され、該鍔部２４ｄは後述するアダプタ２３の大径部２３ａと接触して、感圧体２４とアダプタ２３によって囲まれる内部空間２８を形成する。後述するように吸入室からの吸入圧力Ｐｓの流体は内部空間２８に導かれ感圧体２４は吸入圧力Ｐｓに応じて伸縮する。さらに、フランジ部２４ｃの鍔部２４ｄはアダプタ２３を介してロッド３６からのソレノイド力によって押圧され感圧体２４は伸縮する。すなわち、感圧体２４は、吸入圧力Ｐｓによって伸縮するとともに、ロッド３６の押圧力によって伸縮する。
感圧体２４の仕切調整部２４ｆは、バルブ本体１０の第３弁室１６を塞ぐように密封嵌着、固定される。なお、仕切調整部２４ｆはねじ込みにして止めねじ（図示省略）により固定すれば、ベローズ２４ａ内に並列に配置した圧縮ばね又はベローズ２４ａのばね力を軸方向へ移動調整できるようになる。
なお、第１連通路１１、第２連通路１２、第３連通路１３は、バルブ本体１０の周面に各々、例えば、２等配から６等配に貫通している。さらに、バルブ本体１０の外周面にはＯリング用の取付溝が軸方向に離間して３カ所に設けられる。そして、この各取付溝には、バルブ本体１０と、バルブ本体１０と嵌合するケーシングの装着孔（図示省略）との間をシールするＯリング４７、４８、４９が取り付けられ、第１連通路１１、第２連通路１２、第３連通路１３の各流路は独立した流路として構成される。
つぎに弁体２１について説明する。弁体２１は中空の円筒部材で、その外周部の軸方向の略中央部にはラビリンス２１ｆが形成される。弁体２１はバルブ本体１０内に挿入され、ラビリンス２１ｆは第１連通路１１側と第２連通路１２側の間に形成された孔部１８と摺動して第１弁室１４と第２弁室１５とをシールするシール部を形成する。これにより、第１弁室１４と第２弁室１５とは独立した弁室として構成される。また、弁体２１の内部には軸方向に貫通する中間連通路２９が形成される。
弁体２１はバルブ本体１０内に挿入され、ラビリンス２１ｆを挟んで弁体２１の一端が第１連通路１１側に、弁体２１の他端が第２連通路１２側に配置される。第２連通路１２側に配置される弁体２１の端部には主弁部２１ｂが形成され、主弁部２１ｂは主弁座１５ａと離接して第２連通路１２と第３連通路１３とを連通する弁孔１７を開閉制御する。主弁部２１ｂと主弁座１５ａが主弁２７ｂを構成する。ここで、主弁部２１ｂと主弁座１５ａが接触状態から離間状態になることを主弁２７ｂが開弁する又は主弁部２１ｂが開弁するといい、主弁部２１ｂと主弁座１５ａが離間状態から接触状態になることを主弁２７ｂが閉弁する又は主弁部２１ｂが閉弁するという。
また、第１連通路１１側に配置される弁体２１の端部には遮断弁部２１ａが形成される。遮断弁部２１ａは後述するソレノイド３０がＯＦＦのときコア３２の端部３２ｃと接触して、第１連通路１１と中間連通路２９との連通を遮断する。逆に、ソレノイド３０がＯＮのとき、遮断弁部２１ａはコア３２の端部３２ｃと離間し、第１連通路１１と中間連通路２９とは連通する。遮断弁部２１ａとコア３２の端部３２ｃが遮断弁２７ａを構成する。遮断弁部２１ａと主弁部２１ｂは互いに逆向きに開閉動作する。なお、遮断弁部２１ａとコア３２の端部３２ｃが接触状態から離間状態になることを遮断弁２７ａが開弁する又は遮断弁部２１ａが開弁するといい、遮断弁部２１ａとコア３２の端部３２ｃが離間状態から接触状態になることを遮断弁２７ａが閉弁する又は遮断弁部２１ａが閉弁するという。
さらに、第３連通路１３側に配置される弁体２１の端部には補助弁部２１ｃが形成される。補助弁部２１ｃは弁孔１７より内径側に配設される。補助弁部２１ｃは後述するアダプタ２３の底部２３ｃと離接して、第１連通路１１と第３連通路１３を連通する中間連通路２９を開閉する。補助弁部２１ｃとアダプタ２３の底部２３ｃ（本発明に係る補助弁座）が補助弁２７ｃを構成する。なお、補助弁部２１ｃとアダプタ２３の底部２３ｃが接触状態から離間状態になることを補助弁２７ｃが開弁する又は補助弁部２１ｃが開弁するといい、補助弁部２１ｃとアダプタ２３の底部２３ｃが離間状態から接触状態になることを補助弁２７ｃが閉弁する又は補助弁部２１ｃが閉弁という。
つぎに、アダプタ２３について説明する。アダプタ２３は、有底状の円筒部材で大径に形成された大径部２３ａと、大径部２３ａより小径に形成される筒部２３ｂ、筒部２３ｂの底部を塞ぐ底部２３ｃとから主に構成される。大径部２３ａは感圧体２４のフランジ部２４ｃの鍔部２４ｄと接触して、アダプタ２３と感圧体２４の間に内部空間２８を形成する。また、底部２３ｃには孔部２３ｅが形成され、該孔部２３ｅにはロッド３６の端部３６ｆが挿入される。ロッド３６の端部３６ｆの一部は平たんに切欠かれ、中間連通路２９と内部空間２８は孔部２３ｅを介して連通する。なお、遮断弁２７ａにおけるシール部径、主弁２７ｂにおけるシール部径、弁体２１のラビリンス２１ｆにおけるシール部径、アダプタ２３の大径部２３ａと感圧体２４の鍔部２４ｄとの接触部のシール部径、ベローズ２４ａにおける有効受圧径は等しく設定されている。これにより、吸入室からの吸入圧力Ｐｓの流体は第１連通路１１、中間連通路２９及び孔部２３ｅを介して内部空間２８に導かれ、感圧体２４は吸入圧力Ｐｓに応じて伸縮する。
また、アダプタ２３の大径部２３ａと感圧体２４のフランジ部２４ｃの間にはスプリング４４（本発明に係る第２付勢部材）が配設される。スプリング４４の反発力は補助弁部２１ｃとアダプタ２３の底部２３ｃを接触させる方向、すなわち補助弁２７ｃの閉弁方向、また遮断弁２７ａの閉弁方向に作用する。
つぎに、ソレノイド３０について説明する。ソレノイド３０は、ロッド３６、プランジャケース３８、電磁コイル３１、センターポスト３２ａとベース部材３２ｂとからなるコア３２、プランジャ３５、プレート３４及びソレノイドケース３３を備える。プランジャケース３８は一方が開放された有底状の中空円筒部材である。プランジャ３５は、プランジャケース３８とプランジャケース３８の内部に配置されるセンターポスト３２ａとの間でプランジャケース３８に対して軸方向に移動自在に配置される。コア３２はバルブ本体１０と嵌合され、コア３２はプランジャ３５とバルブ本体１０との間に配置される。ロッド３６は、コア３２のセンターポスト３２ａ及びバルブ本体１０内に配置される弁体２１を貫通して配置される。ロッド３６はコア３２のセンターポスト３２ａの貫通孔３２ｅ及び弁体２１の中間連通路２９と隙間を有し、コア３２及び弁体２１に対し相対移動できるようになっている。そして、ロッド３６の一方の端部３６ｅはプランジャ３５に接続され、他方の端部３６ｆはアダプタ２３が接続される。
また、コア３２とプランジャ３５との間には、プランジャ３５をコア３２から離間するように付勢するスプリング３７が配設される。スプリング３７の付勢力は、ロッド３６を遮断弁２７ａの閉弁方向、主弁２７ｂの開弁方向、補助弁２７ｃの閉弁方向に作用する。
また、コア３２のベース部材３２ｂの内周部にはプランジャケース３８の開放端部が密封状に固定され、ベース部材３２ｂの外周部にはソレノイドケース３３が密封状に固定される。そして、電磁コイル３１はプランジャケース３８、コア３２のベース部材３２ｂ及びソレノイドケース３３によって囲まれる空間に配置され、冷媒と接触することがないので絶縁抵抗の低下を防止することができる。
つぎに、スプリング４３（本発明に係る第１付勢部材）について説明する。スプリング４３はソレノイド３０のコア３２と弁体２１との間に配設される。具体的にはスプリング４３の一端はコア３２の凹部３２ｇの底部３２ｈに接触し、他端が弁体２１の遮断弁部２１ａ側の端部２１ｅに接触する。これにより、スプリング４３の付勢力は遮断弁２７ａを開弁させる方向、主弁２７ｂを閉弁させる方向に作用する。なお、スプリング４４の付勢力はスプリング４３の付勢力より大きく設定されている。
以上説明した構成を有する容量制御弁１の動作を説明する。なお、第３連通路１３から中間連通路２９を通り第１連通路１１へ至る流路を、以下「Ｐｃ−Ｐｓ流路」と記す。また、第２連通路１２から弁孔１７を通り第３連通路１３へ至る流路を、以下「Ｐｄ−Ｐｃ流路」と記す。
最初にロッド３６の動きと弁体２１の各弁部の動きについて説明する。まず、ソレノイド３０の非通電状態においてはスプリング３７（図１）の付勢力によりロッド３６は上方に押し上げられる。またスプリング４４の付勢力はスプリング４３の付勢力より大きいので、弁体２１とアダプタ２３とが一体となって補助弁２７ｃが閉弁状態のまま上方へ移動して、主弁２７ｂが全開し、遮断弁２７ａは全閉となる。
つぎに、図３に示すように、ソレノイド３０が非通電状態から通電を開始すると、ロッド３６を進み方向（ロッド３６がコア３２の端部３２ｃから外側へ飛び出す方向）に徐々に駆動される。このとき、ソレノイド３０とスプリング４３による下向きの付勢力が、スプリング４４と感圧体２４の上向きの付勢力を上回り、ロッド３６、弁体２１、アダプタ２３は一体、すなわち、補助弁２７ｃは閉弁状態で下方へ移動する。これにより、遮断弁部２１ａはコア３２の端部３２ｃから離間して遮断弁２７ａは全閉状態から開弁し、主弁２７ｂは全開状態から徐々に絞られる。
さらにロッド３６を進み方向に駆動すると、図４に示すように遮断弁２７ａは全開状態となり、主弁部２１ｂは主弁座１５ａと接触して主弁２７ｂは全閉状態となり、弁体２１の動きは停止する。この状態からロッド３６をさらに進み方向に駆動すると、ロッド３６は弁体２１に対して相対移動し、アダプタ２３の底部２３ｃは弁体２１の補助弁部２１ｃから離間し補助弁２７ｃが開弁する。さらにロッド３６を駆動させると補助弁２７ｃの開度はさらに大きくなり、スプリング４４が所定量縮むとロッド３６に固定された係止部材４２が弁体２１の端部２１ｅに接触してロッド３６の移動も停止し、補助弁２７ｃは全開状態となる。なお、主弁２７ｂが閉じない状態で弁体２１が停止しても、係止部材４２が弁体２１の端部２１ｅに接触し、ソレノイド力を利用して弁体２１を主弁２７ｂの閉弁方向に押圧して、主弁２７ｂを全閉状態にすることができる。また、係止部材４２が弁体２１の端部２１ｅに接触した状態でも、Ｐｃ−Ｐｓ流路の冷媒の流れを阻害しないように、弁体２１又は係止部材４２には図示しない連通路が形成されている。
つぎに容量制御弁１の制御状態について図３に基づいて説明する。制御状態は、補助弁２７ｃが閉状態で、主弁２７ｂの開度をあらかじめ決められた開度にセットし、容量可変型圧縮機の吸入室の圧力が設定値Ｐｓｅｔになるように制御される状態である。この状態で、容量可変型圧縮機の吸入室から第１連通路１１、第１弁室１４、遮断弁２７ａを通過した吸入圧力Ｐｓの流体は中間連通路２９及びアダプタ２３の孔部２３ｅを通り内部空間２８に導かれ、感圧体２４は吸入圧力Ｐｓに応じて伸縮する。その結果、主弁部２１ｂはスプリング４３による閉弁方向の力と、スプリング３７及びスプリング４４の開弁方向の力と、ソレノイド３０による力と、吸入圧力Ｐｓに応じて伸縮する感圧体２４による力とが釣り合った位置で停止し、容量可変型圧縮機の吸入室の圧力が設定値Ｐｓｅｔになるように制御される。しかし、主弁２７ｂの開度をあらかじめ決められた開度にセットしても、吸入室の圧力Ｐｓが外乱などにより設定値Ｐｓｅｔに対して変動する場合がある。たとえば、吸入室の圧力Ｐｓが外乱などにより設定値Ｐｓｅｔより高くなると、感圧体２４が縮み、主弁２７ｂ開度が小さくなる。これにより、Ｐｄ−Ｐｃ流路が絞られるので、吐出室からクランク室へ流れ込む吐出圧力Ｐｄの冷媒量が減少してクランク室の圧力が低下する結果、圧縮機の斜板の傾斜角度が大きくなり、圧縮機の吐出容量が増加し、吐出圧力を低下させる。逆に、吸入室の圧力Ｐｓが設定値Ｐｓｅｔより低くなると、感圧体２４が伸び、主弁２７ｂ開度が大きくなる。これにより、Ｐｄ−Ｐｃ流路か大きくなるので、吐出室からクランク室へ流れ込む吐出圧力Ｐｄの冷媒量が増加してクランク室の圧力が上昇する結果、圧縮機の斜板の傾斜角度が小さくなり、吐出容量を減少させ、吐出圧力を上昇させる。このように容量制御弁１によって、容量可変型圧縮機の吸入室の圧力を設定値Ｐｓｅｔになるように制御することができる。
つぎに、容量制御弁１の液冷媒排出状態について図４に基づいて説明する。圧縮機を長時間停止後にクランク室に液冷媒（放置中に冷却されて冷媒が液化したもの）が溜まるため、圧縮機を起動してから所定の吐出圧、吐出流量を確保するため、できるだけ早く液冷媒を排出する必要がある。液冷媒排出時においては、クランク室に連通する第３弁室１６の圧力及び吸入圧力Ｐｓは高圧となり感圧体２４は大きく縮むとともに、弁体２１はスプリング４３によって下方に押圧されるので、主弁２７ｂは閉状態、補助弁２７ｃは開弁状態となる。この状態でも、Ｐｃ−Ｐｓ流路を通って液冷媒をクランク室から吸入室へ排出することができる。しかし、液冷媒排出の排出が進むについて第３弁室１６の圧力及び吸入圧力Ｐｓが徐々に低下するので補助弁２７ｃの開度が徐々に小さくなり、液冷媒の排出を完了するまでの時間が長くなってしまう。そこで、ソレノイド３０を進み方向に駆動してロッド３６によってアダプタ２３を押圧して、補助弁２７ｃを強制的に全開状態とする。これにより、補助弁２７ｃは全開状態を保つので、液冷媒排出開始から液冷媒排出完了まで補助弁２７ｃの開度は変化することなくクランク室からＰｃ−Ｐｓ流路を経由して吸入室へ液冷媒を短時間で排出することができる。
なお、従来、液冷媒排出運転時においては、いかに短時間で液冷媒の排出を完了する点にのみ着目されていたため、液冷媒排出運転の間はエンジン負荷が過大になってしまうこともあった。一方、従来の容量制御弁を用いた液冷媒排出時には補助弁２７ｃが開弁状態となり、感圧体２４から弁体２１に付勢力が作用しないため、弁体２１を急速に駆動することが困難であるという事情もあった。本発明に係る容量制御弁１は、液冷媒排出時においても弁体２１を急速に駆動できるようになっている。液冷媒排出時において、エンジン負荷を低減させるときの容量制御弁１の動作を説明する。
液冷媒排出時においてエンジン負荷を低減させる場合には、ソレノイド３０をＯＦＦして、コア３２とプランジャ３５との間の磁気吸引力Ｆｓｏｌがゼロに操作される。弁体２１に作用する上向きの圧力と下向きの圧力はキャンセルするよう設定されているので、液冷媒排出時において弁体２１に作用する主な力は、主弁２７ｂの開弁方向に作用するスプリング３７の付勢力と、主弁２７ｂの閉弁方向に作用するスプリング４３の付勢力及びソレノイド３０の磁気吸引力Ｆｓｏｌの合力と、が釣り合っている。ここで、ソレノイド３０の磁気吸引力Ｆｓｏｌがゼロになると、主弁２７ｂの開弁方向に作用するスプリング３７の付勢力が優勢となりロッド３６が上方へ移動するとともに、スプリング４４が伸びて補助弁２７ｃが閉弁して、弁体２１とアダプタ２３が急速に押し上げられ、主弁２７ｂが全開となる。主弁２７ｂが全開すると、圧縮機の吐出室からＰｄ−Ｐｃ流路を通りクランク室へ流れる冷媒量が増加し、クランク室内の圧力Ｐｃが高くなり、圧縮機は最小容量で運転されるようになる。このように、液冷媒排出時のように補助弁２７ｃが開弁状態で、感圧体２４から弁体２１に力が作用しない状態であっても、圧縮機の負荷を低減でき、延いては液冷媒排出時においもエンジン負荷を低減させることができる。
また、容量制御弁１により圧縮機の吸入室の圧力を設定値Ｐｓｅｔになるように制御状態において、エンジンの負荷を低減させたい場合にも、上記と同じくソレノイド３０を非通電状態とすることにより、主弁２７ｂを全開状態として圧縮機の吐出室からＰｄ−Ｐｃ流路を通りクランク室へ流れるＰｄ圧の冷媒量を増加させ、圧縮機を最小容量で運転してエンジンの負荷を低減させる運転を行うことができる。
このように、主弁２７ｂが全開状態から全閉状態になるまでの間においてロッド３６、弁体２１、アダプタ２３は一体に移動し、主弁２７ｂが全閉後においてロッド３６は弁体２１に対し相対移動してアダプタ２３を押圧して補助弁２７ｃを開弁させることができる。すなわち、１つのロッド３６によって３つの異なる弁、遮断弁２７ａ、主弁２７ｂ及び補助弁２７ｃを開閉できる。また液冷媒排出時のように補助弁２７ｃが開弁状態で、感圧体２４から弁体２１に力が作用しない状態であっても、主弁２７ｂを急速に全開にできるので、遮断弁２７ａ、主弁２７ｂ、補助弁２７ｃをあらゆる組合せで開閉できる。
以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
また、上記実施例において、第１圧力は容量可変型圧縮機の吸入圧力Ｐｓ、第２圧力は容量可変型圧縮機の吐出圧力Ｐｄ、第３圧力は容量可変型圧縮機のクランク室の圧力Ｐｃとしたが、これに限らず、第１圧力は容量可変型圧縮機のクランク室の圧力Ｐｃ、第２弁室１５の第２圧力は容量可変型圧縮機の吐出圧力Ｐｄ、第３圧力は容量可変型圧縮機の吸入圧力Ｐｓとして、様々な容量可変型圧縮機に対応させることができる。
１ 容量制御弁
１０ バルブ本体
１１ 第１連通路
１２ 第２連通路
１３ 第３連通路
１４ 第１弁室
１５ 第２弁室
１５ａ 主弁座
１６ 第３弁室
１７ 弁孔
２１ 弁体
２１ａ 遮断弁部
２１ｂ 主弁部
２１ｃ 補助弁部
２３ アダプタ
２３ｃ 底部（補助弁座）
２４ 感圧体
２４ａ ベローズ
２４ｃ フランジ部
２７ａ 遮断弁
２７ｂ 主弁
２７ｃ 補助弁
２８ 内部空間
２９ 中間連通路
３０ ソレノイド部
３１ 電磁コイル
３２ コア
３５ プランジャ
３６ ロッド
４２ 係止部
４３ スプリング（第２付勢部材）
４４ スプリング（第１付勢部材）
Ｆｓｏｌ 磁気吸引力
Ｐｓ 吸入圧力（第１圧力）（第３圧力）
Ｐｄ 吐出圧力
Ｐｃ 制御室圧力（第３圧力）（第１圧力）
Ｐｓｅｔ 吸入圧力設定値
１０ バルブ本体
１１ 第１連通路
１２ 第２連通路
１３ 第３連通路
１４ 第１弁室
１５ 第２弁室
１５ａ 主弁座
１６ 第３弁室
１７ 弁孔
２１ 弁体
２１ａ 遮断弁部
２１ｂ 主弁部
２１ｃ 補助弁部
２３ アダプタ
２３ｃ 底部（補助弁座）
２４ 感圧体
２４ａ ベローズ
２４ｃ フランジ部
２７ａ 遮断弁
２７ｂ 主弁
２７ｃ 補助弁
２８ 内部空間
２９ 中間連通路
３０ ソレノイド部
３１ 電磁コイル
３２ コア
３５ プランジャ
３６ ロッド
４２ 係止部
４３ スプリング（第２付勢部材）
４４ スプリング（第１付勢部材）
Ｆｓｏｌ 磁気吸引力
Ｐｓ 吸入圧力（第１圧力）（第３圧力）
Ｐｄ 吐出圧力
Ｐｃ 制御室圧力（第３圧力）（第１圧力）
Ｐｓｅｔ 吸入圧力設定値
Claims (8)
- バルブ部の弁開度に応じて容量可変型圧縮機の流量又は圧力を制御する容量制御弁であって、
第１圧力の流体を通す第１連通路、前記第１連通路に隣接配置され第２圧力の流体を通す第２連通路、第３圧力の流体を通す第３連通路、及び、前記第２連通路と前記第３連通路とを連通する弁孔に配設される主弁座を有するバルブ本体と、
前記第３連通路側の前記バルブ本体内に配置され周囲の圧力に応動して伸縮する感圧体と、
前記第１連通路と前記第３連通路とを連通する中間連通路、前記主弁座と離接し前記弁孔を開閉する主弁部、及び、前記中間連通路に配設される補助弁部を有する弁体と、
前記補助弁部に離接する補助弁座が配設されるロッドを駆動するソレノイドと、
前記主弁部の閉弁方向に付勢する第１付勢部材と、
前記補助弁部の閉弁方向に付勢する第２付勢部材と、を備え、
前記ロッドは前記弁体に対し相対移動して前記補助弁部を開閉することを特徴とする容量制御弁。 - 前記第１付勢部材は前記ソレノイドと前記弁体との間に配設されることを特徴とする請求項１に記載の容量制御弁。
- 前記第２付勢部材は前記感圧体と前記補助弁座との間に配設されることを特徴とする請求項１又は２に記載の容量制御弁。
- 前記ロッドは前記主弁部の閉弁方向に前記弁体を押圧する係止部を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の容量制御弁。
- 前記中間連通路は、前記補助弁座と前記感圧体との間の内部空間に連通することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の容量制御弁。
- 前記第１圧力は前記容量可変型圧縮機の吸入圧力、前記第２圧力は前記容量可変型圧縮機の吐出圧力、前記第３圧力は前記容量可変型圧縮機のクランク室の圧力である請求項１ないし５のいずれかに記載の容量制御弁。
- 前記第１圧力は前記容量可変型圧縮機のクランク室の圧力、前記第２圧力は前記容量可変型圧縮機の吐出圧力、前記第３圧力は前記容量可変型圧縮機の吸入圧力である請求項１ないし５いずれかに記載の容量制御弁。
- 請求項１ないし７のいずれかに記載の容量制御弁を使用して、
前記補助弁部が開状態のときに、前記主弁部を閉状態から開状態にする容量制御弁の制御方法。
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