JP4408402B2 - 車両空調装置用可変容量斜板式圧縮機の容量制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、車両エンジンにより駆動される、車両空調装置用可変容量斜板式圧縮機の容量制御弁に関するものである。

本願出願人は、車両エンジンにより駆動される、車両空調装置用可変容量斜板式圧縮機の容量制御弁であって、可変容量斜板式圧縮機の吸入室圧力を感知して伸縮する感圧部材と、感圧部材に作動係合して可変容量斜板式圧縮機の吐出室とクランク室との間の連通路を開閉する弁体と、弁体を閉弁方向へ付勢して弁体の開閉動作点を調整する電磁アクチュエータと、弁体が開弁する方向へ感圧部材を駆動するバネとを備え、弁体の弁座に当接する面と反対側の面とがクランク室圧力を受圧し、クランク室圧力を調整して可変容量斜板式圧縮機の吐出容量を制御する車両空調装置用可変容量斜板式圧縮機の容量制御弁を、特許文献１において提案した。
特許文献１の可変容量斜板式圧縮機の容量制御弁は、電磁アクチュエータの付勢力に対して吸入室圧力を一義的に制御することができ、且つ電磁アクチュエータへの通電停止により吐出容量を強制的に最小容量に維持することができるという利点を有している。
特開平１１−１０７９２９

特許文献１の可変容量斜板式圧縮機の容量制御弁が行う吸入室圧力制御は、車室内温度を快適に維持できるという利点を有するが、空調装置の熱負荷の変動に応じて圧縮機の吐出容量が変動し、ひいては圧縮機の駆動トルクが変動するので、車両エンジン起動時や急加速時のエンジントルクに余力がない時に大きな圧縮機駆動トルクを車両エンジンに負担させ、エンジンの起動や急加速を妨げる可能性があるという欠点を有している。また急激なエンジントルクの増加は乗員に不快感を与える。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、可変容量斜板式圧縮機の吸入室圧力を感知して伸縮する感圧部材と、感圧部材に作動係合して可変容量斜板式圧縮機の吐出室とクランク室との間の連通路を開閉する弁体と、弁体を閉弁方向へ付勢して弁体の開閉動作点を調整する電磁アクチュエータと、弁体が開弁する方向へ感圧部材を駆動するバネとを備え、弁体の弁座に当接する面と反対側の面とがクランク室圧力を受圧し、クランク室圧力を調整して可変容量斜板式圧縮機の吐出容量を制御する、車両エンジンにより駆動される、車両空調装置用可変容量斜板式圧縮機の容量制御弁であって、車両エンジンの起動時や急加速時に車両エンジンに過大な負荷を負わせるおそれが無く、また車両エンジンの急激なトルク増加を抑制して乗員の不快感を抑制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、可変容量斜板式圧縮機の吸入室圧力を感知して伸縮する感圧部材と、感圧部材に作動係合して可変容量斜板式圧縮機の吐出室とクランク室との間の連通路を開閉する弁体と、弁体を閉弁方向へ付勢して弁体の開閉動作点を調整する電磁アクチュエータと、弁体が開弁する方向へ感圧部材を駆動するバネとを備え、弁体の弁座に当接する面と反対側の面とがクランク室圧力を受圧し、クランク室圧力を調整して可変容量斜板式圧縮機の吐出容量を制御する、車両エンジンにより駆動される、車両空調装置用可変容量斜板式圧縮機の容量制御弁であって、感圧部材は吐出室圧力を受圧して弁体が開弁する方向へ駆動されると共に、弁体が閉弁する方向への感圧部材の移動を規制する規制部材を備え、可変容量斜板式圧縮機の駆動トルクと吸入室圧力とを制御可能な容量制御弁を提供する。

本発明に係る容量制御弁は、吸入室圧力制御に加えて圧縮機の駆動トルク制御も可能なので、車両エンジンのトルクに余力が無い車両エンジンの起動時や急加速時には、圧縮機の駆動トルクを微小値に制御して、車両エンジンに与える負荷を軽減すると共に、車両エンジンの急激なトルク増加を抑制して乗員の不快感を軽減することができる。他方、車両エンジンのトルクに余力がある車両の通常走行時には、圧縮機の吸入室圧力を制御して、車室内温度を快適に維持することができる。

本発明に係る容量制御弁は、感圧部材は吐出室圧力を受圧して弁体が開弁する方向へ駆動されると共に、弁体が閉弁する方向への感圧部材の移動を規制する規制部材を備えている。

車両エンジン停止時には、圧縮機は停止しており、電磁アクチュエータへの通電も停止されている。弁体、感圧部材に印加されるガス圧はバランスしている。感圧部材は高圧の吸入室圧力を受けて最小寸法まで縮小している。感圧部材はバネの付勢力を受けて弁体が開弁する方向へ移動し、弁体は吐出室とクランク室との間の連通路を開いている。

車両エンジンが起動すると、弁体が吐出室とクランク室との間の連通路を開いているので、吐出室圧力が導入されるクランク室圧力と吸入室圧力との間の差圧が増加して、圧縮機は最小吐出容量状態で運転を開始する。
電磁アクチュエータに通電すると、感圧部材を付勢するバネの付勢力に抗して弁体が閉弁方向へ移動し吐出室とクランク室との間の連通路を閉じる。バネの付勢力を小さな値に設定しておけば、微小電流を通電して弁体を閉弁させることができる。感圧部材は最小寸法まで縮小した状態を維持しつつ、弁体が閉弁する方向へ移動する。弁体が閉弁することにより、吐出室とクランク室との間の連通が遮断され、クランク室圧力と吸入室圧力との間の差圧が減少して、圧縮機の吐出容量は増加する。吐出容量が増加すると、感圧部材に印加される吸入室圧力は低下し、吐出室圧力は増加する。吐出室圧力と吸入室圧力との差圧が印加された感圧部材は、徐々に伸長しつつ、弁体が開弁する方向へ移動し、弁体を開弁させる。
弁体が開弁すると、圧縮機の吐出容量が減少し、吐出室圧力と吸入室圧力との差圧が減少して、感圧部材は弁体が閉弁する方向へ移動する。電磁アクチュエータの弁体閉弁方向への付勢力が小さいので、感圧部材は規制部材に当接する位置までは移動しない。従って感圧部材の弁体閉弁方向への移動は規制されない。
感圧部材の往復移動と弁体の開閉とが繰り返され、圧縮機の吐出容量が増減制御されて、吐出室圧力と吸入室圧力との差圧が、電磁アクチュエータへの通電量に対応する値に漸近する。吐出室圧力と吸入室圧力との差圧は、冷媒循環量と相関があり、ひいては圧縮機の駆動トルクと相関があるので、電磁アクチュエータへの通電量を微小値に制御し、圧縮機の駆動トルクを微小値に制御することにより、車両エンジンのトルクに余力が無い車両エンジンの起動時や急加速時に、車両エンジンに与える負荷を軽減して、エンジンの起動や急加速を支障なく完了させると共に、車両エンジンの急激なトルク増加を抑制して乗員の不快感を軽減することかできる。

車両エンジンのトルクに余力がある車両の通常走行時には、電磁アクチュエータへの通電量を所定値まで増加させて、感圧部材を弁体閉弁方向へ駆動する。感圧部材が規制部材に当接して、弁体閉弁方向への感圧部材の移動が規制部材により規制される。前記所定値よりも大きな通電量領域では、感圧部材の移動が規制されるので、感圧部材に印加される吐出室圧力とバネの付勢力は、吐出量制御に関しては無効になる。吐出室とクランク室との間の連通が遮断されて吐出容量が増加し、吸入室圧力が更に低下することにより、感圧部材が伸長して、弁体を開弁方向へ付勢する。弁体が開弁すると、吐出室とクランク室とが連通し、吐出容量が減少する。吐出容量が減少すると吸入室圧力が上昇して感圧部材を縮小させる。感圧部材が縮小すると、弁体が閉弁する。感圧部材の伸縮と、弁体の開閉とが繰り返され、圧縮機の吐出容量が増減制御されて、吸入室圧力が、電磁アクチュエータへの通電量に対応する値に漸近する。吸入室圧力は車室温度と相関があるので、電磁アクチュエータへの通電量を制御することにより、車室温度が快適に維持される。

上記説明から分かるように、本発明に係る容量制御弁は、車両エンジンのトルクに余力が無い車両エンジンの起動時や急加速時には、圧縮機の駆動トルクを微小値に制御して、車両エンジンに与える負荷を軽減すると共に、車両エンジンの急激なトルク増加を抑制して乗員の不快感を軽減することができる。他方、車両エンジンのトルクに余力がある車両の通常走行時には、圧縮機の吸入室圧力を制御して、車室内温度を快適に維持することができる。

本発明に係る容量制御弁は、吸入室圧力制御に加えて圧縮機の駆動トルク制御も可能なので、車両エンジンのトルクに余力が無い車両エンジンの起動時や急加速時には、圧縮機の駆動トルクを微小値に制御して、車両エンジンに与える負荷を軽減すると共に、車両エンジンの急激なトルク増加を抑制して乗員の不快感を軽減することができる。車両エンジンのトルクに余力がある車両の通常走行時には、圧縮機の吸入室圧力を制御して、車室内温度を快適に維持することができる。

本発明の実施例に係る車両空調装置用可変容量斜板式圧縮機の容量制御弁を説明する。

図１に示すように、車両エンジンにより駆動される、車両空調装置用可変容量型斜板式圧縮機の容量制御弁は、弁ケーシング１１と、弁ケーシング１１内に配設され、内部を真空にしてバネを配したベローズ１２と、ベローズ１２の図中下端に固着され、弁ケーシング１１に移動可能に支持されたガイド１３ａと、ガイド１３ａを図中上方へ付勢するバネ１４と、弁ケーシング１１に螺合して弁ケーシング１１の一部を構成し、ベローズ１２の伸縮量を調整する調整螺子１５と、ガイド１３ａと一体形成され、ガイド１３ａ及び弁ケーシング１１と協働して、弁ケーシング１１内の他部から圧力的に隔離された小径の感圧室１３ｂを形成する筒部１３ｃと、一端がベローズ１２の図中上端に当接し、弁ケーシング１１により移動可能に支持された伝達ロッド１６と、伝達ロッド１６の他端に当接し、ベローズ１２の伸縮に応じて可変容量斜板式圧縮機の吐出室とクランク室との間の連通路１７を開閉する弁体１８と、弁体１８をプランジャー１９と伝達ロッド２０とを介して閉弁方向へ付勢する電磁力を発生させる電磁コイル２１とを備えている。
弁体１８の弁座との当接面１８ａとは反対側の面１８ｂは、連通路１７に接続した導圧路２２を介して、クランク室圧力を受圧する。当接面１８ａはクランク室圧力を受圧する。当接面１８ａのクランク室圧力受圧面積と面１８ｂのクランク室圧力受圧面積とは同等に設定されている。弁体１８の周側面１８ｃは弁ケーシング１１により移動可能に支持され、且つ周側面１８ｃと弁ケーシング１１の弁体支持穴周壁との間の隙間は、極小値に設定されている。

容量制御弁の作動を説明する。
車両エンジン停止時には、車両空調装置用可変容量斜板式圧縮機は停止しており、電磁コイル２１への通電も停止されている。弁体１８、ベローズ１２とガイド１３ａと筒部１３ｃとにより構成される感圧部材に印加されるガス圧はバランスしている。図１（ａ）に示すように、感圧部材を構成するベローズ１２は高圧の吸入室圧力を受けて最小寸法まで縮小している。感圧部材はバネ１４の付勢力を受け、弁ケーシング１１の端部から離れて弁体１８の開弁方向へ移動し、弁体１８は吐出室とクランク室との間の連通路１７を開いている。

車両エンジンが起動すると、弁体１８が吐出室とクランク室との間の連通路１７を開いているので、吐出室圧力が導入されるクランク室圧力と吸入室圧力との間の差圧が増加して、圧縮機は最小吐出容量状態で運転を開始する。
電磁コイル２１に通電すると、感圧部材を付勢するバネ１４の付勢力に抗して弁体１８が閉弁方向へ移動し、吐出室とクランク室との間の連通路１７を閉じる。バネ１４の付勢力を小さな値に設定しておけば、微小電流を通電して弁体１８を閉弁させることができる。吸入室圧力はまだ高いので、ベローズ１２ひいては感圧部材は最小寸法まで縮小した状態を維持しつつ、弁体１８が閉弁する方向へ移動する。
弁体１８が閉弁することにより、吐出室とクランク室との間の連通が遮断され、クランク室圧力と吸入室圧力との間の差圧が減少して、圧縮機の吐出容量は増加する。吐出容量が増加すると、感圧部材に印加される吸入室圧力は低下し、吐出室圧力は増加する。感圧部材は徐々に伸長する。弁体１８の面１８ａに印加されるクランク室圧力による付勢力と面１８ｂに印加されるクランク室圧力による付勢力とは相殺し、吐出室圧力は弁体１８の軸方向には作用しないので、弁体１８は、感圧部材に印加される吐出室圧力と吸入室圧力との差圧による付勢力とバネ１４の付勢力との和と電磁コイル２１が発生させる付勢力との大小関係に応じて、連通路１７を開閉する。感圧部材に印加される吐出室圧力と吸入室圧力との差圧による付勢力とバネ１４の付勢力との和が電磁コイル２１の電磁力が発生させる付勢力を超えると、感圧部材は、弁体１８が開弁する方向へ移動し、弁体１８を開弁させる。弁体１８が開弁すると、圧縮機の吐出容量が減少し、吐出室圧力と吸入室圧力との差圧が減少し、感圧部材に印加される吐出室圧力と吸入室圧力との差圧による付勢力とバネ１４の付勢力との和が電磁コイル２１が発生させる付勢力未満となり、感圧部材は弁体が閉弁する方向へ移動する。電磁コイル２１への通電量は微小であり電磁コイル２１が発生させる弁体閉弁方向への付勢力は小さいので、感圧部材のガイド部１３ａと筒１３ｂとは、弁ケーシング１１の端部に当接せず、感圧部材は弁ケーシング１１の端部から離れた状態を維持する。従って、感圧部材の弁体閉弁方向への移動は、弁ケーシング１１の端部により規制されない。感圧部材の往復移動と弁体１８の開閉とが繰り返され、圧縮機の吐出容量が増減制御されて、吐出室圧力と吸入室圧力との差圧が、電磁コイル２１への通電量に対応する値に漸近する。
吐出室圧力と吸入室圧力との差圧は、冷媒循環量と相関があり、ひいては圧縮機の駆動トルクと相関があるので、電磁コイル２１への通電量を微小値に制御し、圧縮機の駆動トルクを微小値に制御することにより、車両エンジンのトルクに余力が無い車両エンジンの起動時に、車両エンジンに与える負荷を軽減して、エンジンの起動を支障なく完了させることかできる。

車両エンジンのトルクに余力がある車両の通常走行時には、電磁アクチュエータへの通電量を所定値まで増加させて、感圧部材を弁体閉弁方向へ駆動する。図１（ｂ）に示すように、感圧部材のガイド部１３ａと筒部１３ｂとが弁ケーシング１１の端部に当接し、弁体１８閉弁方向への感圧部材の移動が規制される。感圧室１３ｂの受圧面積は小さいので、比較的少ない通電量で、感圧部材を弁ケーシング１１の端部に当接させることができる。前記所定値よりも大きな通電量領域では、感圧部材の移動が規制されるので、感圧部材に印加される吐出室圧力による付勢力とバネ１４の付勢力とは、吐出量制御に関しては無効になる。弁体１８の面１８ａに印加されるクランク室圧力による付勢力と面１８ｂに印加されるクランク室圧力による付勢力とは相殺し、吐出室圧力は弁体１８の軸方向には作用しないので、弁体１８は、感圧部材のベローズ１２印加される吸入室圧力と電磁コイル２１が発生させる付勢力との大小関係に応じて、連通路１７を開閉する。
吐出室とクランク室との間の連通が遮断されて吐出容量が増加し、吸入室圧力が更に低下することにより、感圧部材が伸長し、弁体１８を開弁方向へ付勢する。弁体１８が開弁すると、吐出室とクランク室とが連通し、吐出容量が減少する。吐出容量が減少すると吸入室圧力が上昇して感圧部材を縮小させる。感圧部材が縮小すると、弁体１８が閉弁する。感圧部材の伸縮と、弁体１８の開閉とが繰り返され、圧縮機の吐出容量が増減制御されて、吸入室圧力が、電磁コイル２１への通電量に対応する値に漸近する。吸入室圧力は車室温度と相関があるので、電磁アクチュエータへの通電量を制御することにより、車室温度が快適に維持される。

本実施例に係る容量制御弁の作動特性を図２に示す。上述の説明に加えて図２からも分かるように、本実施例に係る容量制御弁は、電磁コイル２１への通電量が所定値以下では、吐出室圧力と吸入室圧力との差圧が電磁コイル２１への通電量に対応する値になるように圧縮機の吐出容量を制御し、電磁コイル２１への通電量が所定値を超えると、吸入室圧力が電磁コイル２１への通電量に対応する値になるように圧縮機の吐出容量を制御する。従って、本実施例に係る容量制御弁においては、電磁コイル２１への通電量を適正に制御することにより、車両エンジンのトルクに余力が無い車両エンジンの起動時や急加速時には、吐出室圧力と吸入室圧力との差圧ひいては圧縮機の駆動トルクを微小値に制御して、車両エンジンに与える負荷を軽減すると共に、車両エンジンの急激なトルク増加を抑制して乗員の不快感を軽減することができ、他方、車両エンジンのトルクに余力がある車両の通常走行時には、圧縮機の吸入室圧力を制御して、車室内温度を快適に維持することができる。

本発明は、車両エンジンにより駆動される、車両空調装置用可変容量斜板式圧縮機の容量制御弁に広く利用可能である。

本発明の実施例に係る車両空調装置用可変容量斜板式圧縮機の容量制御弁の断面図である。 本発明の実施例に係る車両空調装置用可変容量斜板式圧縮機の容量制御弁の作動特性図である。

符号の説明

１１ 弁ケーシング
１２ ベローズ
１３ａ ガイド
１３ｂ 感圧室
１３ｃ 筒部
１４ バネ
１５ 螺子
１６、２０ 伝達ロッド
１７ 連通路
１８ 弁体
１９ プランジャー
２１ 電磁コイル
２２ 導圧路

Claims (1)

1. 可変容量斜板式圧縮機の吸入室圧力を感知して伸縮する感圧部材と、感圧部材に作動係合して可変容量斜板式圧縮機の吐出室とクランク室との間の連通路を開閉する弁体と、弁体を閉弁方向へ付勢して弁体の開閉動作点を調整する電磁アクチュエータと、弁体が開弁する方向へ感圧部材を駆動するバネとを備え、弁体の弁座に当接する面と反対側の面とがクランク室圧力を受圧し、クランク室圧力を調整して可変容量斜板式圧縮機の吐出容量を制御する、車両エンジンにより駆動される、車両空調装置用可変容量斜板式圧縮機の容量制御弁であって、感圧部材は吐出室圧力を受圧して弁体が開弁する方向へ駆動されると共に、弁体が閉弁する方向への感圧部材の移動を規制する規制部材を備え、可変容量斜板式圧縮機の駆動トルクと吸入室圧力とを制御可能な容量制御弁。

Images