WO2004065789A1

WO2004065789A1 - 可変容量圧縮機の制御弁

Info

Publication number: WO2004065789A1
Application number: PCT/JP2004/000505
Authority: WO
Inventors: Yuji Kawamura; Kazutaka Kowada; Kazuhiro Irie; Shunji Muta; Yoshie Sato
Original assignee: Zexel Valeo Climate Control Corporation
Priority date: 2003-01-22
Filing date: 2004-01-21
Publication date: 2004-08-05
Also published as: JP4547332B2; CN1738971A; EP1589223A1; JPWO2004065789A1; CN100396916C; KR100984214B1; US20050254961A1; EP1589223B1; KR20050094868A; EP1589223A4

Abstract

　可変容量圧縮機内部の冷媒循環量を減らして圧縮効率をよくするために、吐出室からクランク室へ流れる冷媒の流量を制御するボール弁（１１）と、クランク室から吸入室へ流れる冷媒の流量を制御するスプール弁（１２）と、吸入圧力（Ｐｓ）を感知するダイヤフラム（１３）と、吸入圧力を設定するソレノイド（１４）とを備え、スプール弁（１２）を、ボール弁（１１）が全閉または全閉近傍になってから流量制御を開始するとともに、ボール弁（１１）を、スプール弁（１２）が最小開度または最小開度近傍になってから流量制御を開始する構成にした。これにより、ボール弁（１１）とスプール弁（１２）を流量制御を切り換えるときに、これらが同時に弁開している領域がほとんどなくなるため、可変容量圧縮機の内部を循環して冷凍作用に寄与しない冷媒の流量を最小限に抑えることができ、可変容量圧縮機の効率を向上させることができる。

Description

明細書可変容量圧縮機の制御弁技術分野

本発明は可変容量圧縮機の制御弁に関し、特に自動車用空調装置の冷凍サイクルに用いられる可変容量圧縮機の制御弁に関する。背景技術

自動車用空調装置では、その動力源であるエンジンの回転数が一定でないことから、エンジンの回転数に関係なく冷凍能力が一定に維持されるような制御を行う必要がある。この要求に対して、一般には、冷媒の吐出容量を可変にする斜板式の可変容量圧縮機が用いられている。この可変容量圧縮機は、クランク室内に傾斜角度可変に設けられた斜板が回転軸の回転によつて揺動運動をし、その揺動運動によって複数のピストンが回転軸と平行な方向に往復運動することにより、冷媒の吸入、圧縮、吐出を行う。このとき、クランク室内の圧力を制御弁で変化させることにより、斜板の傾斜角度を変え、ピストンのスト口一クを変えて冷媒の吐出容量を可変するようにしている。

このような制御弁は、一般に、吐出室とクランク室とを連通させる冷媒通路に配置されて、吐出室からクランク室へ導入する吐出圧力 P dの冷媒の流量を制御することによってクランク室内の圧力 P cを制御している。クランク室内に導入された冷媒は、固定オリフィスを介して吸入室に抜かれる。この制御弁は、たとえば、ダイヤフラムなどの感圧部材で吸入室における吸入圧力 P sを感知し、その吸入圧力 P sが一定になるようにクランク室に導入する冷媒流量を制御するようにしている。

また、制御弁を、クランク室と吸入室とを連通させる冷媒通路に配置し、吐出室とクランク室との間に固定オリフィスを設けて、クランク室から抜き出す冷媒の流量を制御することも行われている。

これら両タイプの制御弁を使用した可変容量圧縮機は、いずれも、吐出室からクランク室、またはクランク室から吸入室に至る通路に、流路面積が変化しない固定オリフィスが直列に入っている。したがって、このような制御弁を用いた可変容量圧縮機では、その内部で循環する冷媒が多くなるため、どうしても圧縮効率の悪いものになっていた。

また、吐出室とクランク室とを連通させる冷媒通路と、クランク室と吸入室とを連通させる冷媒通路とに、それぞれ連動して動作する 2つの弁を配置して、クランク室に入れる冷媒の流量とクランク室から抜き出す冷媒の流量とを同時に制御するようにした制御弁が提案されている（たとえば、特開昭 5 8 - 1 5 8 3 8 2号公報、図 3 ) 。これにより、制御弁は、吐出室とクランク室とを連通させる冷媒通路およびクランク室と吸入室とを連通させる冷媒通路のいずれか一方が冷媒流量を増やすように制御しているときには他方が流量を減らすように制御するため、可変容量圧縮機の内部で循環する冷媒の流量を減らすことができ、前述構成の制御弁より圧縮効率のよい可変容量圧縮機を構成することができる。

さらに、吐出室とクランク室とを連通させる冷媒通路と、クランク室と吸入室とを連通させる冷媒通路とに、それぞれ連動して動作させる 2つの弁を配置して、一方の冷媒通路が開弁して制御状態にあるときには他方の冷媒通路を閉鎖するように構成した制御弁も提案されている（たとえば、特開昭 6 4— 4 1 6 8 0号公報、図 2 ) 。これにより、制御弁は、一方の冷媒通路が冷媒流量を制御しているときには他方の冷媒通路が閉鎖しているので、可変容量圧縮機内部で循環する冷媒をさらに減らすことが可能になる。

しかしながら、前者のクランク室に対して入れ側と抜き側とにそれぞれ弁を配置した特開昭 5 8 - 1 5 8 3 8 2号公報に記載の制御弁では、連動して動作する 2つの弁において、一方が閉じながら他方が開いていくという動作をしているため、必ず両方とも開いている領域があって内部を循環する冷媒流量をある程度までしか減らすことができず、十分な圧縮効率の改善効果は得られていないという問題点があった。

また、後者の一方の弁が開いているときに他方の弁が閉鎖する特開昭 6 4— 4 1 6 8 0号公報に記載の制御弁では、吸入圧力が第 1設定圧以下に低下した場合、クランク室と吸入圧との間の冷媒通路（抜き側）が完全に閉鎖しているため、吐出空間とクランク室との間の冷媒通路（入れ側）の弁の微少な変化に対してクランク室内の圧力が敏感に反応する。しかして、クランク室内の圧力が過渡に上昇した場合、入れ側の開度を変化させてもクランク室内に溜まったガス冷媒を減少させることができず、吐出容量の減少に伴って自然に吸入圧力が第 2設定圧以上まで上昇して抜き側の冷媒通路が開き、ようやくクランク室内の圧力が低下する。そして、クランク室内の圧力の低下に伴い吐出容量が増加し、吸入圧力が第 1設定圧以下まで低下して、再び上記サイクルを繰り返すという、いわゆるハンチング現象が発生する。以上のように、後者の制御弁の構成では、安定した制御性を得ることができないという問題点があつた。発明の開示

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、安定した制御性を得ながら、可変容量圧縮機内部の冷媒循環量を減らして圧縮効率をよくすることができる可変容量圧縮機の制御弁を提供することを目的とする。

本発明では上記問題を解決するために、クランク室内の圧力を制御することにより冷媒の吐出容量を可変することができる可変容量圧縮機の制御弁において、前記可変容量圧縮機の吐出室と前記クランク室との間に配置されて前記吐出室から前記クランク室へ流れる冷媒の流量を制御する第 1の弁と、前記クランク室と前記可変容量圧縮機の吸入室との間に配置されて前記第 1の弁が前記吐出室から前記クランク室へ流れる冷媒の流量を制御しているときに前記クランク室から前記吸入室へ流れる冷媒の流量を最小の所定量に制御するとともに前記第 1の弁が全閉または全閉近傍にあるときに前記クランク室から前記吸入室へ流れる冷媒の流量を制御する第 2の弁と、前記吸入室における吸入圧力を感知して前記第 1の弁および前記第 2の弁のリフト量を変位させる感圧部と、を備えていることを特徵とする可変容量圧縮機の制御弁が提供される。

このような可変容量圧縮機の制御弁によれば、クランク室から可変容量圧縮機の吸入室に流れる冷媒の流量を制御する第 2の弁は、第 1の弁が全閉または全閉近傍になつてから流量制御を開始し、第 1の弁も第 2の弁が最小開度または最小開度近傍になつてから流量制御を開始するような構成にしたことで、吐出室からクランク室、さらには、クランク室から吸入室へ流れる冷媒の流量、つまり、可変容量圧縮機の内部を循環して冷凍作用に寄与しない冷媒の流量を最小限に抑えることができ、また、クランク室内の圧力が過敏に上昇することが抑えられる。この結果、安定した制御性を得ながら圧縮効率を向上させることができる。本発明の上記および他の目的、特徴および利点は本発明の例として好ましい実施の形態を表す添付の図面と関連した以下の説明により明らかになるであろう。図面の簡単な説明

図 1は、本発明による可変容量圧縮機の制御弁の構成を示す概念図である。図 2は、第 1の開閉夕ィミングに設定された制御弁を示す部分拡大説明図である。

図 3は、第 1の開閉タイミングに設定された制御弁の特性を示す図である。図 4は、第 2の開閉夕イミングに設定された制御弁を示す部分拡大説明図である。

図 5は、第 2の開閉タイミングに設定された制御弁の特性を示す図である。図 6は、第 3の開閉夕イミングに設定された制御弁を示す部分拡大説明図である。

図 7は、第 3の開閉タイミングに設定された制御弁の特性を示す図である。図 8は、入れ側および抜き側に固定オリフィスが形成される制御弁を示す部分拡大説明図である。

図 9は、第 4の開閉夕ィミングに設定された制御弁の特性を示す図である。図 1 0は、入れ側および抜き側に固定オリフィスが形成される制御弁を示す概念図である。

図 1 1は、第 5の開閉タイミングに設定された制御弁の特性を示す図である。図 1 2は、可変容量圧縮機の機械式の制御弁の構成を示す概念図である。図 1 3は、可変容量圧縮機の機械式の制御弁の構成を示す概念図である。図 1 4は、第 2の弁の固定オリフィス機能を独立させた可変容量圧縮機の制御弁の構成を示す概念図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。

図 1は本発明による可変容量圧縮機の制御弁の構成を示す概念図である。

本発明による可変容量圧縮機の制御弁は、第 1の弁を構成するポール弁 1 1と、第 2の弁を構成するスプール弁 1 2と、感圧部を構成するダイヤフラム 1 3と、圧力設定部を構成するソレノィド 1 4とがこの順序で配列されている。

ポール弁 1 1は、可変容量圧縮機の吐出室から吐出圧力 P dの冷媒を導入し、流量制御した圧力 P c 1の冷媒を可変容量圧縮機のクランク室に供給する。スプ —ル弁 1 2は、クランク室から圧力 P c 2の冷媒を導入し、ポール弁 1 1の動作に連動して可変容量圧縮機の吸入室に供給する冷媒流量を制御する。ダイヤフラム 1 3は、吸入室の吸入圧力 P sを受圧して所定の吸入圧力設定点を下回るとクランク室内の圧力を上昇させるようポール弁 1 1およびスプール弁 1 2を変位させる。クランク室内の圧力が上昇することにより、圧縮機の吐出容量が減少し、結果として、空調装置の吸入圧力が所定の吸入圧力設定点近傍に制御される。ソレノィド 1 4は、ダイヤフラム 1 3に付勢荷重を与えて吸入圧力設定点を設定するもので、その付勢荷重は、外部から供給される電流値に応じて設定される。スプール弁 1 2は、弁座 1 5と弁孔に対して揷抜自在な弁体 1 6とを有し、弁座 1 5と弁体 1 6との間には、所定のクリアランス 1 7が設けられている。このクリアランス 1 7は、弁体 1 6が弁孔内に挿入されたときに、クランク室と吸入室との間に流路面積が変化しない固定オリフィスを構成するもので、可変容量圧縮機の斜板の安定性によって決定される。また、弁体 1 6は、ポール弁 1 1を駆動するシャフト 1 8と一体に形成されており、弁体 1 6およびシャフト 1 8は、断面がテーパ状に形成された截頭円錐形状の接合部分 1 9によって接合されている。

このスプール弁 1 2は、可変容量圧縮機のハンチング、制御性、安定性などの特性に応じて、連動するポール弁 1 1の開閉タイミングとは別の開閉タイミングを持つように自由に変更することができる。この開閉タイミングの変更は、接合部分 1 9との境界である弁体 1 6の先端とポール弁 1 1の弁体 2 0に当接するシャフト 1 8の先端との間の距離を変えて、ポール弁 1 1が全閉したときの弁体 1 6の先端を軸線方向にずらすことによつて容易に行うことができる。

なお、ポール弁 1 1は、シャフト 1 8が図の右方向に移動することによって弁体 2 0が弁開方向に移動するが、その最大開度は、シャフト 1 8に設けた段部 2 1がボディに形成された段部 2 2に当接することによって規制されている。

図 2は第 1の開閉タイミングに設定された制御弁を示す部分拡大説明図、図 3 は第 1の開閉タイミングに設定された制御弁の特性を示す図である。

この第 1の開閉タイミングは、ポール弁 1 1の開閉タイミングとスプール弁 1 2の開閉タイミングとを一致させたもので、ポール弁 1 1が全閉したときに、スプール弁 1 2の弁体 1 6の先端が弁座 1 5のソレノィド側の開口端面と一致するようにしている。

これにより、スプール弁 1 2の弁体 1 6が軸線方向に移動したときのこの制御弁の特性は、図 3に示したようになる。この図 3において、横軸は、シャフト 1 8のストロークを示しており、原点は、シャフト 1 8の段部 2 1がボディの段部 2 2に当接されてシャフト 1 8が最もポール弁 1 1の側に位置しているとき（または、ソレノイドが非通電のとき）を表している。図 3の縦軸は、ポール弁 1 1 およびスプール弁 1 2の開口面積を示している。また、 P d— P cで表した線は、ポール弁 1 1の開口面積の変化を示し、 P c— P sで表した線は、スプール弁 1 2の開口面積の変化を示している。

この第 1の開閉タイミングでは、ボール弁 1 1が開いている間、スプール弁 1 2は、クリアランス 1 7に相当する開口面積を有し、固定オリフィスになっている。シャフト 1 8がソレノィド 1 4の側に移動して位置 s 1に達すると、ポール弁 1 1はその弁体 2 0が着座することによって全閉する。シャフト 1 8がソレノイド 1 4の側にさらに移動すると、シャフト 1 8の先端はポール弁 1 1の弁体 2 0から離れてポール弁 1 1は全閉状態を維持し、スプール弁 1 2は固定オリフィスの状態から開き始め、ストロークに応じて開口面積が増えていく。このポール弁 1 1が全閉のとき、この制御弁を介して圧縮された冷媒がクランク室へ流出することはないが、冷媒を吸入圧縮するピストンとこのピストンを摺動自在に収容しているシリンダとの間の隙間を通ってブローバイガスがクランク室へ微少リ一クしていることによりクランク室内の圧力 P c (= P c 1 = P c 2 ) の制御が可能になっている。

図 4は第 2の開閉タイミングに設定された制御弁を示す部分拡大説明図、図 5 は第 2の開閉タイミングに設定された制御弁の特性を示す図である。

この第 2の開閉タイミングは、スプール弁 1 2が開くタイミングをポール弁 1 1が閉じるタイミングより遅らせたもので、ポール弁 1 1が全閉したときは、スプール弁 1 2は、まだ閉じた状態（固定オリフィス状態）にある。このためには、第 1の開閉タイミングの場合に比較して、弁体 1 6のポール弁 1 1側の先端とポール弁 1 1の弁体 2 0に当接するシャフトの先端との間を距離 aだけ小さくし、ポール弁 1 1が閉じたときに、スプール弁 1 2の弁体 1 6のポール弁 1 1側の先端が弁孔内にあるようにしている。

これにより、この第 2の開閉タイミングでは、図 5に示したように、シャフト 1 8がソレノィド 1 4の側に移動していくと、まず、ポール弁 1 1が位置 s 1において全閉する。このとき、スプール弁 1 2は、クリアランス 1 7に相当する開口面積を有している。シャフト 1 8がさらにソレノィド 1 4の側に移動して位置 s 2に達すると、初めて、スプール弁 1 2は開き始めるようになる。

図 6は第 3の開閉タイミングに設定された制御弁を示す部分拡大説明図、図 Ί は第 3の開閉タイミングに設定された制御弁の特性を示す図である。

この第 3の開閉タイミングは、スプール弁 1 2が開くタイミングをポール弁 1 1が閉じるタイミングより早くしたものである。このためには、第 1の開閉タイミングの場合に比較して、弁体 1 6のポール弁 1 1側の先端とポール弁 1 1の弁体 2 0に当接するシャフトの先端との間の距離を bだけ大きくし、ポール弁 1 1 が閉じたときに、スプール弁 1 2の弁体 1 6のポール弁 1 1側の先端が弁座 1 5 よりもソレノィド 1 4側にあるようにしている。

これにより、この第 3の開閉タイミングでは、図 7に示したように、シャフト 1 8がソレノイド 1 4の側に移動していくと、まず、位置 s iにおいて、スプール弁 1 2が先に開き始め、その後、位置 s 2において、ポール弁 1 1が全閉するようになる。

図 8は入れ側および抜き側に固定オリフィスが形成される制御弁を示す部分拡大説明図、図 9は第 4の開閉タイミングに設定された制御弁の特性を示す図である。なお、図 8において、図 1に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してある。

この制御弁は、クランク室に対して入れ側および抜き側の両方に固定オリフィスが形成されるもので、ポール弁 1 1において、弁体 2 0が当接する側のシャフト 1 8の先端部分がスプール形状になっていて、弁体 2 0との当接端部 2 3は、その外周と弁孔の内壁との間にクリアランス 2 4を有している。このクリアランス 2 4は、ポール弁 1 1が全閉近傍にあるとき、弁孔内に位置して、圧縮室とクランク室との間に流路面積が変化しない固定オリフィスを構成している。この固定オリフィスは、クランク室への冷媒導入をブローバイガスにより行い、クランク室から抜かれる冷媒流量の制御をスプール弁 1 2で行っている領域において、吐出室からクランク室へ導入される冷媒流量を安定的に確保するためのものである。当接端部 2 3の後端（縮径開始位置）と弁体 2 0の着座位置との間は、距離 cを有している。また、この例では、ポール弁 1 1が全閉していて弁体 2 0が当接端部 2 3に当接しているとき、スプール弁 1 2の弁体 1 6の先端とスプール弁 1 2の弁閉開始位置との間の距離 dは、距離 Cと同じ値にしてある。

このときの制御弁の特性は、図 9に示したように、まず、ソレノイドが非通電のとき、シャフト 1 8の段部 2 1がボディの段部 2 2に当接しているので、ポール弁 1 1は全開状態、スプール弁 1 2は固定オリフィス状態にある。

通電電流が増えていくと、ポール弁 1 1は全開状態から開口面積を減らす方向に変化し、スプール弁 1 2は固定オリフィス状態を維持している。そして、シャフト 1 8が位置 s 1まで移動すると、当接端部 2 3の後端が弁体 2 0の着座位置に達し、スプール弁 1 2は弁体 1 6が固定オリフィス状態から抜け出る弁開開始位置に達する。位置 s 1からさらにシャフト 1 8が移動すると、当接端部 2 3の後端が弁孔に進入して固定オリフィス状態になり、スプール弁 1 2は固定オリフィス状態から開口面積を増やす方向に変化していく。

その後、このポール弁 1 1の固定オリフィス状態は、このポール弁 1 1の開口面積が固定オリフィスの開口面積より小さくなるまで維持し、最後には、ポール弁 1 1は着座して全閉状態になる。

なお、ここでは、距離 Cと距離 dとを同じ値にしたが、可変容量圧縮機の特性に応じて、距離 dを増減することにより、スプール弁 1 2の開閉タイミングを容易に変更することができる。

図 1 0は入れ側および抜き側に固定オリフィスが形成される制御弁を示す概念図、図 1 1は第 5の開閉タイミングに設定された制御弁の特性を示す図である。なお、図 1 0において、図 1に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してある。

この制御弁は、圧縮機とクランク室との間に配置される弁およびクランク室と吸入室との間に配置される弁を、いずれもスプール弁 1 1 a， 1 2にて構成してある。スプール弁 1 2の弁体 1 6と、シャフト 1 8と、スプール弁 1 1 aの弁体 2 0 aとは一体に形成され、この弁体 2 0 aはボディに支持されているシャフト 1 8よりも小さな径を有して弁孔の内壁との間にクリアランス 2 4を設けている。そして、この弁体 2 0 aとシャフト 1 8との間は、縮径されていてスプール形状になっている。また、スプール弁 1 2が弁閉開始位置にあるとき、弁体 2 0 aの後端（縮径開始位置）と弁体 2 0 aが弁孔に入り込む弁閉開始位置との間に距離 eを有している。

このときの制御弁の特性は、図 1 1に示したように、まず、ソレノイドが非通電のとき、シャフト 1 8の段部 2 1がボディの段部 2 2に当接しているので、スプール弁 1 1 aは全開状態、スプール弁 1 2は全閉していて固定オリフィス状態あ ₀

通電電流が増えていくと、スプール弁 1 1 aはその弁体 2 0 aの後端が弁に接近していって全開状態から開口面積を減らす方向に変化し、スプール弁 1 2は固定オリフィス状態を維持している。そして、シャフト 1 8が位置 s 1まで移動すると、スプール弁 1 1 aは弁閉開始位置に達し、スプール弁 1 2はその弁体 1 6が固定オリフィス状態から抜け出る弁開開始位置に達する。位置 s 1からさらにシャフト 1 8が移動すると、弁体 2 0 aが弁孔に進入してスプール弁 1 1 aは固定オリフィス状態になってその状態を維持し、スプール弁 1 2は固定オリフィス状態から開口面積を増やす方向に変化していく。

以上の実施の形態では、吸入室の吸入圧力 P sを設定する手段として、その設定値（圧力制御点）を外部からの制御電流によって自由に設定できるソレノイドを用いた電気式の制御弁について説明したが、次に、吸入圧力 P sの圧力設定を固定した機械式の制御弁について説明する。

図 1 2は可変容量圧縮機の機械式の制御弁の構成を示す概念図である。なお、図 1 2において、図 1に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。

この制御弁は、第 1の弁を構成するポール弁 1 1と、第 2の弁を構成するスプ —ル弁 1 2と、感圧部を構成するダイヤフラム 1 3と、圧力設定部を構成するスプリング 2 5とがこの順序で配列されている。

この制御弁においても、スプール弁 1 2は、ポール弁 1 1がその開口面積を可変制御している間、固定オリフィスとして機能し、ポール弁 1 1が全閉状態にあるとき、開口面積を可変制御する構成になっている。もちろん、そのスプール弁 1 2の開閉タイミングは、可変容量圧縮機の特性に応じて上述した第 1ないし第 3の開閉夕イミングのいずれかに設定されている。

ダイヤフラム 1 3は、スプリング 2 5側の面にディスク 2 6が配置され、そのディスク 2 6を介してスプリング 2 5によりスプール弁 1 2の方向へ付勢されている。このスプリング 2 5は、所定の吸入圧力制御点に対応したばね荷重に調整されている。したがって、この制御弁は、吸入室の吸入圧力 P sを受圧して所定の吸入圧力制御点を下回るとクランク室内の圧力を上昇させるようダイヤフラム 1 3がポ一ル弁 1 1およびスプール弁 1 2を付勢することにより、可変容量圧縮機の吐出容量を制御して、空調装置の吸入圧力を所定の吸入圧力制御点近傍に制御する。

もちろん、この制御弁においても、シャフト 1 8の先端に、図 8に示した固定オリフィスを構成する当接端部 2 3を設けることにより、クランク室の冷媒入れ側および抜き側の両方に固定オリフィスを形成し、第 4の開閉タイミングに設定した制御弁にすることができる。

図 1 3は可変容量圧縮機の機械式の制御弁の構成を示す概念図である。なお、図 1 3において、図 1および図 1 0に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。

この制御弁は、第 1の弁を構成するスプール弁 1 1 aと、第 2の弁を構成するスプール弁 1 2と、感圧部を構成するダイヤフラム 1 3と、圧力設定部を構成するスプリング 2 5とがこの順序で配列されている。

スプール弁 1 1 aにおいては、図 1 0に示したものと同じ構成を有し、したがつて、この制御弁は、図 1 1に示される第 5の開閉タイミングの特性を有することになる。

この制御弁においても、吸入室の吸入圧力 P sを受圧してスプール弁 1 1 a， 1 2のリフト量を変位させ、結果として吸入圧力 P sが一定になるようにクランク室内の圧力を制御する。

図 1 4は第 2の弁の固定オリフィス機能を独立させた可変容量圧縮機の制御弁の構成を示す概念図である。なお、図 1 4において、図 1に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。

この制御弁は、図 1に示した制御弁がスプール弁 1 2の弁体 1 6と弁孔の内壁との間に設けていたクリアランス 1 7で固定オリフィスの機能を持たせていたのに対し、そのクリアランス 1 7によってできる開口面積相当の開口面積を持った固定オリフィス 2 7をボディに形成するようにしている。この場合、弁体 1 6と弁孔の内壁との間に設けられるクリアランス 1 7は、できるだけ小さくされる。これにより、スプール弁 1 2がクランク室と吸入室との間の冷媒通路を絞ったときに、冷媒を径の大きな固定オリフィス 2 7の方に流すようにして、隙間の小さなクリアランス 1 7には流さないようにしている。この結果、冷媒中に含まれるスラッジが付着することによる冷媒の流量変化を小さくすることができるという効果がある。

すなわち、スプール弁 1 2の弁体 1 6と弁孔の内壁との間のクリアランス 1 7 がたとえば 0 . 1 mmであり、それに相当する開口面積を持った固定オリフィス 2 7が直径 l mmの穴であったとし、弁体 1 6または弁孔の内壁、あるいは固定オリフィス 2 7の内壁にスラッジが付着してたとえば 0 . l mmの厚みまで成長したとすると、クリアランス 1 7の場合は、そのスラッジの厚みによってほぼ閉鎖されてしまうのに対し、固定オリフィス 2 7の場合は、その直径が 0 . 8 mm までしか減少しないことになり、スラッジが付着したことによる冷媒流量の変化は小さいことになる。しかも、冷媒としては、流れ易い固定オリフィス 2 7の方を主に流れるため、狭いクリアランス 1 7には冷媒の流れは少なく、スラッジが付着し難いというメリッ卜もある。

なお、固定オリフィス 2 7を第 2の弁を構成するスプール弁 1 2と並列に設ける構成は、図 1に示したソレノィド 1 4を有するタイプの制御弁に適用した場合を例にして説明したが、図 1 2および図 1 3に示した機械式の制御弁についても同様に適用することができる。

以上説明したように、本発明では、吐出室からクランク室へ流れる冷媒の流量を制御する第 1の弁と、クランク室から吸入室へ流れる冷媒の流量を制御する第 2の弁と、吸入圧力を感知する感圧部と、吸入圧力 P sを設定する圧力設定部とを備え、第 2の弁を、第 1の弁が全閉または全閉近傍になつてから流量制御を開始し、第 1の弁を、第 2の弁が最小開度または最小開度近傍になつてから流量制御を開始するような構成にした。これにより、第 1の弁と第 2の弁の制御の切り換えのときに、第 1の弁と第 2の弁が同時に開弁状態にある領域がなくなるため、吐出室からクランク室、さらには、クランク室から吸入室へ流れる冷媒の流量、つまり、可変容量圧縮機の内部を循環して冷凍作用に寄与しない冷媒の流量を最小限に抑えることができるようになって、可変容量圧縮機の効率を向上させることができる。さらに、第 2の弁に、クランク室から吸入室へ流れる冷媒の流量を最小の所定の流量にする固定オリフィス機能を持たせたので、クランク室内の圧力を安定して調節することができ、優れた制御性を得ることができる。

上記については単に本発明の原理を示すものである。さらに、多数の変形、変更が当業者にとって可能であり、本発明は上記に示し、説明した正確な構成および応用例に限定されるものではなく、対応するすべての変形例および均等物は、添付の請求項およびその均等物による本発明の範囲とみなされる。

Claims

請求の範囲

1 . クランク室内の圧力を制御することにより冷媒の吐出容量を可変することができる可変容量圧縮機の制御弁において、

前記可変容量圧縮機の吐出室と前記クランク室との間に配置されて前記吐出室力前記クランク室へ流れる冷媒の流量を制御する第 1の弁と、

前記クランク室と前記可変容量圧縮機の吸入室との間に配置されて前記第 1の弁が前記吐出室から前記クランク室へ流れる冷媒の流量を制御しているときに前記クランク室から前記吸入室へ流れる冷媒の流量を最小の所定量に制御するとともに前記第 1の弁が全閉または全閉近傍にあるときに前記クランク室から前記吸入室へ流れる冷媒の流量を制御する第 2の弁と、

前記吸入室における吸入圧力を感知して前記第 1の弁および前記第 2の弁のリフト量を変位させる感圧部と、

を備えていることを特徴とする可変容量圧縮機の制御弁。

2 . 前記第 2の弁は、弁孔の径と前記第 1の弁が前記吐出室から前記クランク室へ流れる冷媒の流量を制御するときに前記弁孔に揷入される弁体の径との間に設定されるクリアランスに前記クランク室から前記吸入室へ流れる冷媒の流量を最小の所定量にする固定オリフィス機能を持たせたことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の可変容量圧縮機の制御弁。

3 . 前記第 2の弁の弁孔を貫通して前記弁孔と同一軸線上に延在されて前記第 2の弁の開閉動作を前記第 1の弁に伝達するシャフトを備えていることを特徴とする請求の範囲第 1項または第 2項記載の可変容量圧縮機の制御弁。

4. 前記シャフトは、前記弁体との接合部分を截頭円錐形状にしたことを特徴とする請求の範囲第 3項記載の可変容量圧縮機の制御弁。

5 . 前記シャフトは、前記第 1の弁の弁体と当接する先端部分がスプール形状を有していることを特徴とする請求の範囲第 3項記載の可変容量圧縮機の制御弁。

6 . 前記シャフトは、前記第 1の弁の弁体と接離可能であることを特徴とする請求の範囲第 3項記載の可変容量圧縮機の制御弁。

7 . 前記第 1の弁の弁体に当接する前記シャフトの先端部分の径と前記第 1の弁の弁孔との間に設定されるクリアランスに前記吐出室から前記クランク室へ流れる冷媒の流量を最小の所定量にする固定ォリフィス機能を持たせたことを特徴とする請求の範囲第 3項記載の可変容量圧縮機の制御弁。

8 . 前記第 1の弁は、スプール弁であることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の可変容量圧縮機の制御弁。

9 . 前記第 2の弁と並列に設けられて、前記第 1の弁が前記吐出室から前記クランク室へ流れる冷媒の流量を制御するときに前記クランク室から前記吸入室へ流れる冷媒の流量を最小の所定量にする固定ォリフィスを備えていることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の可変容量圧縮機の制御弁。

1 0 . 前記感圧部に付勢荷重を与えて制御弁の圧力制御点を設定する圧力設定部を備えていることを特徴とする請求の範囲第 1項ないし第 9項のいずれか 1項に記載の可変容量圧縮機の制御弁。

1 1 . 前記圧力設定部は、外部信号によって付勢荷重を与えて前記圧力制御点を設定するソレノィドであることを特徴とする請求の範囲第 1 0項記載の可変容量圧縮機の制御弁。

1 2 . 前記圧力設定部は、ばね力によって前記圧力制御点を設定するスプリングであることを特徴とする請求の範囲第 1 0項記載の可変容量圧縮機の制御弁。