JP2004232533A

JP2004232533A - Displacement control valve for variable displacement compressor

Info

Publication number: JP2004232533A
Application number: JP2003021317A
Authority: JP
Inventors: Tomokazu Nakazawa; 智一中沢
Original assignee: TGK Co Ltd
Current assignee: TGK Co Ltd
Priority date: 2003-01-30
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2023-01-30
Also published as: JP4173018B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a displacement control valve for a variable displacement compressor, preventing a sudden pressure rise in refrigeration cycle. <P>SOLUTION: A valve element (a ball 4 and a holder 5) is disposed in the direction of opening on receiving the delivery pressure Pd and closing on receiving solenoid force, and the holder 5 is provided with a relief spring 7 compressed when the ball 4 is subjected to abnormal high pressure to move the valve element in the valve opening direction. Thus, even if abnormal current flows through a solenoid so that the valve part is left immobile in the totally closed state to cause abnormal high pressure of the refrigeration cycle, the relief spring 7 is compressed to separate the ball 4 from an opening end of a valve hole 3, and the delivery pressure Pd is introduced into a crank chamber so that the pressure Pc in the crank chamber is increased to lower the delivery capacity. Accordingly, an accident such as bursting of a condenser or a gas cooler and a high pressure pipe can be prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可変容量圧縮機用容量制御弁に関し、特に車両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冷媒吐出容量を制御する可変容量圧縮機用容量制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用空調装置においては、エンジンの回転数に制約されることなく適切な冷房能力を得るために、冷媒の圧縮容量を変えることができる可変容量圧縮機が用いられている。このような可変容量圧縮機では、エンジンに回転駆動される軸に取り付けられた揺動板に、冷媒圧縮用のピストンを連結させ、この揺動板の角度変化に応じてピストンのストロークを変化させることで、圧縮機の吐出容量を変化させている。また、揺動板の角度は、密閉されたクランク室に圧縮された冷媒の一部を導入してクランク室内の圧力を変化させ、ピストンの両端面にかかる吸入圧力Ｐｓとクランク室の圧力Ｐｃとの釣り合いを変化させることによって、連続的に変えられ、冷媒の吐出容量を可変させるようにしている。
【０００３】
ここで、圧縮された冷媒のクランク室に対する導入量の制御には、容量制御弁が用いられている（たとえば、特許文献１参照。）。この容量制御弁は、たとえば、圧縮機に装着されたときに、圧縮機の吐出室からクランク室へ通じる冷媒流路の途中に配置され、吐出室からの冷媒によって弁を開ける向きに弁体が配置され、その弁体を外部から与えられる電流値によって閉じる向きにソレノイドが作用するようにし、弁体とソレノイドとの間には弁体が受ける吐出室の吐出圧力Ｐｄに対抗して吸入室の吸入圧力Ｐｓを受ける感圧ピストンが配置されている。したがって、この容量制御弁は、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧がソレノイドによって設定された差圧になるように吐出室からクランク室へ供給する冷媒の流量を制御するようにしている。
【０００４】
つまり、エンジンの回転数が上昇したときには、吐出圧力Ｐｄが大きくなるので、弁開度が大きくなってクランク室に導入される冷媒流量が増加してクランク室の圧力Ｐｃを増加させ、これによりピストンのストロークが短くなって圧縮できる容量を小さくし、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧を元に戻すようにする。また、回転数が低下したときには、吐出圧力Ｐｄが小さくなることにより弁開度が小さくなり、クランク室に導入される冷媒流量が減少して圧縮できる容量を大きくする。この結果、圧縮機からの冷媒の吐出容量がエンジンの回転数変動の影響を受けずに所定量に保たれるように制御される。
【０００５】
このように吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧を感知して冷媒の吐出容量を制御する容量制御弁では、特に、吐出圧力Ｐｄが大きくなると開弁方向に作用して吐出容量が小さくなるよう制御している。しかしながら、容量制御弁は、たとえばソレノイド駆動回路の故障によりソレノイドに異常電流が流れたり、機械的な故障により弁体が開かなくなるといった障害が発生する場合がある。このような場合、吐出圧力Ｐｄがソレノイドによって設定可能な最大の差圧を越えるようなことがあっても、吐出圧力Ｐｄを低下させる方向への制御は働かないため、冷凍サイクル内の熱交換器が破裂するおそれが生じる。特に、二酸化炭素のような超臨界域で作動する冷媒を使用した冷凍サイクルの可変容量圧縮機では、冷媒の作動圧力自体が非常に高いため、弁体が開かなくなるような故障は非常に危険であり、よりいっそう深刻である。
【０００６】
このような障害に対処するため、従来では、高圧配管上にリリーフバルブを設け、高圧配管が異常高圧になった場合に、このリリーフバルブが高圧の冷媒を大気に開放することで、高圧圧力の異常上昇を回避していた。また、冷媒圧力を圧力センサで検出し、検出された冷媒圧力がある規定値を超えたときに可変容量圧縮機を停止させ、異常高圧がなくなった場合に再び可変容量圧縮機を稼動させるような制御を行うことにより、高圧圧力の異常上昇を回避する手法もある。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−３６４５３２号公報（段落番号〔００４３〕〜〔００４４〕、図７）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、高圧圧力の異常上昇を回避する手段としてリリーフバルブを設けた場合、リリーフバルブの作動が少しでも遅れたり、リリーフバルブを介して開放される冷媒容量が少ないと、高圧圧力の異常上昇を招く可能性があり、リリーフバルブが働いた場合は、新しいリリーフバルブへの交換や冷媒の充填が必要になる。また、可変容量圧縮機をオン・オフさせて高圧圧力の異常上昇を回避する手法では、可変容量圧縮機がオフしている状態では冷力が得られないため、所定の冷力が得られるまで時間がかかるという問題があった。
【０００９】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、冷凍サイクルにおける急激な圧力上昇を回避することが可能な可変容量圧縮機用容量制御弁を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記問題を解決するために、吐出圧力を受けて開弁し、ソレノイド力を受けて閉弁するよう弁体が配置された可変容量圧縮機用容量制御弁において、前記弁体とソレノイドとの間に配置され、前記弁体が所定圧力以上の前記吐出圧力を受けることにより変形されて前記ソレノイドとの間の距離が小さくなる弾性部材を備えていることを特徴とする可変容量圧縮機用容量制御弁が提供される。
【００１１】
このような可変容量圧縮機用容量制御弁によれば、たとえばソレノイド駆動回路の故障により弁部が全閉状態のまま動かなくなった場合、可変容量圧縮機は、その最大容量で運転するため、吐出圧力が異常高圧になることがある。その場合に、弾性部材が異常高圧を受けて弾性変形し、弁部を開放し、クランク室に吐出圧力を導入して、可変容量圧縮機の吐出容量を下げるように作用する。これにより、冷凍サイクルの異常高圧が回避され、凝縮器またはガスクーラおよび高圧配管の破裂などを防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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は本発明の第１の実施例に係る可変容量圧縮機用容量制御弁の構造を示す中央断面図である。
【００１３】
この可変容量圧縮機用容量制御弁は、上部が開口した上部ボディ１を有し、その開口部には、弁座形成部材２が圧入されている。この弁座形成部材２は、その中間部に、吐出室から吐出圧力Ｐｄの冷媒を受ける空間とクランク室に圧力Ｐｃの冷媒を供給する空間との間を連通するように弁孔３が形成されている。弁孔３のクランク室に通じる空間側の開口縁部が弁座を構成し、この弁座に対向してボール４が配置されている。このボール４は、弁座形成部材２の下部開口部内に軸線方向に進退自在に配置されたホルダ５によって保持され、ホルダ５とともに弁体を構成し、弁座とともに可変容量圧縮機の吐出室からクランク室に供給される冷媒の流量を制御するようにした可変容量圧縮機用容量制御弁の弁部を構成している。このホルダ５は、スプリング６によってボール４が弁座から離れる方向に付勢されている。
【００１４】
このホルダ５は、また、その中央の下部に開口部を有し、その下部開口部内にはリリーフ用スプリング７とリリーフ用プレート８とが配置されている。このリリーフ用スプリング７は、ボール４が弁孔３を介して受ける吐出圧力Ｐｄが所定の圧力以上に高くなった異常動作時に圧縮されるようなばね力に設定されている。たとえば冷媒として二酸化炭素を使用した冷凍サイクルでは、このリリーフ用スプリング７は、最大圧力がたとえば１０ＭＰａを越えるような高圧下で圧縮開始されるようなばね定数を有している。したがって、リリーフ用スプリング７およびリリーフ用プレート８は、この可変容量圧縮機用容量制御弁が正常動作しているときには機能せず、吐出圧力Ｐｄが異常高圧になったときに、弾性変形して軸線方向の長さが短くなることで弁部が開弁する高圧回避機能を有している。
【００１５】
上部ボディ１の上部開口端部には、その上部開口端部を覆うようにストレーナ９が冠着されている。また、弁座形成部材２を収容している上部ボディ１の下部の軸線位置には、弁座形成部材２の弁孔３と同じ直径を有する感圧ピストンロッド１０が、軸線方向に進退自在に配置されている。この感圧ピストンロッド１０の一端は、ホルダ５に収容されたリリーフ用プレート８に当接しており、他端は上部ボディ１の中央開口部内にて終端している。
【００１６】
上部ボディ１は、その中間位置にて下部ボディ１１の上部開口部に螺入され、下端部にはソレノイド部の固定鉄芯１２が螺着されている。固定鉄芯１２は、その軸線位置に中央開口部が貫通形成され、その中央開口部は周囲から穿設された連通孔を介して可変容量圧縮機の吸入室に連通して、感圧ピストンロッド１０の他方の端部に吸入室の吸入圧力Ｐｓが受圧するようにしている。
【００１７】
下部ボディ１１の内部には、スリーブ１３が配置されている。このスリーブ１３の図の下部開口部は、ストッパ１４が嵌着され、その中央開口部には、これを閉止するようにガイド１５が螺着されている。スリーブ１３内には、上部ボディ１に螺着された固定鉄芯１２および可動鉄芯１６が配置されている。この可動鉄芯１６は、一端が固定鉄芯１２を貫通して上部ボディ１の中央開口下端部に支持され、他端がガイド１５の中央開口上端部に支持されたシャフト１７に固着されていて、シャフト１７に嵌合された止め輪１８によって感圧ピストンロッド１０の方向への移動が規制されている。これにより、可動鉄芯１６は、スリーブ１３とは接触することなく軸線方向に進退可能になっている。また、固定鉄芯１２と可動鉄芯１６との間には、スプリング１９が配置され、可動鉄芯１６とガイド１５との間には、スプリング２０が配置されている。
【００１８】
スリーブ１３の外周には、電磁コイル２１およびヨーク２２が設けられ、固定鉄芯１２および可動鉄芯１６とともに可変容量圧縮機の吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧を設定するソレノイド部を構成している。
【００１９】
そして、この容量制御弁が可変容量圧縮機の内部に装着されたときにおいて、吐出室に連通して吐出圧力Ｐｄを受ける部分と、クランク室に連通してその圧力Ｐｃを受ける部分との間をシールするために、上部ボディ１にＯリング２３が周設されている。また、下部ボディ１１には、クランク室の圧力Ｐｃを受ける部分と、吸入室に連通して吸入圧力Ｐｓを受ける部分との間をシールするためのＯリング２４と、この吸入圧力Ｐｓを受ける部分と大気との間をシールするためのＯリング２５とが周設されている。
【００２０】
ここで、この可変容量圧縮機用容量制御弁の動作を、可変容量圧縮機の動作と併せて説明する。
まず、可変容量圧縮機用容量制御弁の内部において、ボール４には、吐出室から導入される冷媒の吐出圧力Ｐｄが図の上方向からかかる。一方、ボール４を保持しているホルダ５に収容されたリリーフ用プレート８に当接している感圧ピストンロッド１０の下端面には、吸入室の吸入圧力Ｐｓが上部ボディ１と固定鉄芯１２との間、固定鉄芯１２に穿設された連通孔、および上部ボディ１と感圧ピストンロッド１０との間のクリアランスを介して図の下方向からかかる。感圧ピストンロッド１０は弁孔３と同じ直径を有しているため、ボール４における吐出圧力Ｐｄの有効受圧面積と、感圧ピストンロッド１０における吸入圧力Ｐｓの受圧面積とは同一である。したがって、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４は、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧を感じて動作する差圧弁を構成していることになる。
【００２１】
この可変容量圧縮機用容量制御弁において、ソレノイド部の電磁コイル２１に制御電流が供給されていないときには、ソレノイド部の可動鉄芯１６は、軸線方向に自由に進退可能な状態になっているので、吐出圧力Ｐｄがボール４を押し開き、弁部は全開状態となる。これにより、可変容量圧縮機では、クランク室の圧力Ｐｃが吐出圧力Ｐｄに近い値となり、クランク室に面して設けられた冷媒の吸入圧縮用のピストンにおいては、その両面にかかる吸入圧力Ｐｓとクランク室の圧力Ｐｃとの圧力差が最も大きくなる。したがって、ピストンのストロークを決定するクランク室内の揺動板が、ストロークを最も小さくするような傾斜角を持つようになり、可変容量圧縮機は最小容量の運転を行うことになる。
【００２２】
また、ソレノイド部の電磁コイル２１に最大の制御電流が供給されると、可動鉄芯１６が固定鉄芯１２に吸引されて図の上方向に移動し、これにより、シャフト１７および感圧ピストンロッド１０が図の上方向に押し上げられて、ボール４が弁座形成部材２に着座され、弁部は全閉状態となる。このとき、クランク室は、固定オリフィスを介して吸入室に連通されているので、クランク室の冷媒がオリフィスを介して吸入室へ流れ、クランク室の圧力Ｐｃが吸入室の吸入圧力Ｐｓに近い値まで低下する。これにより、ピストンの両面にかかる圧力差が最も小さくなって、揺動板がピストンのストロークが最も大きくするような傾斜角を持つようになり、可変容量圧縮機は最大容量の運転に移行する。
【００２３】
ここで、ソレノイド部の電磁コイル２１に所定の制御電流が供給される通常の制御が行われている場合は、その制御電流の大きさに応じて可動鉄芯１６が固定鉄芯１２に吸引され、図の上方向へ所定量移動する力が生じる。この力が、差圧弁として動作する可変容量圧縮機用容量制御弁の設定値になる。したがって、この可変容量圧縮機用容量制御弁は、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧を感知し、その差圧がソレノイド部によって設定された値に対応する差圧を保つように、吐出室からクランク室へ流れる冷媒の流量を制御するという動作を行うことになる。
【００２４】
ここで、たとえばソレノイド駆動回路の故障によりソレノイドに異常電流が流れて、弁部が全閉状態のまま動かなくなった場合、可変容量圧縮機は、その最大容量で運転しようとする。このため、吐出圧力Ｐｄは、ソレノイドによって設定可能な最大の差圧を越えるようになるが、そのときに、リリーフ用スプリング７が異常高圧になった吐出圧力Ｐｄを受けて弾性変形して圧縮されるため、ボール４がその弁座から離れて弁孔３を開放し、クランク室に吐出圧力Ｐｄを導入して、可変容量圧縮機を最大容量から所定容量の運転に移行させ、吐出圧力Ｐｄを下げるようにする。これによって、冷凍サイクルが異常高圧になることによる凝縮器またはガスクーラおよび高圧配管を破裂などの事故に対して、これらを防止することができる。
【００２５】
図２は本発明の第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用容量制御弁の構造を示す中央断面図である。なお、図２において、図１に示した可変容量圧縮機用容量制御弁の構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００２６】
この第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用容量制御弁は、第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用容量制御弁と比較して、高圧回避機能の要素を可動鉄芯１６内に配置している点で異なる。すなわち、この可変容量圧縮機用容量制御弁では、スリーブ１３内を軸線方向に進退自在に配置された可動鉄芯１６は、その軸線位置に中央開口部が貫通形成され、その中央開口部にリリーフ用プレート８と、このリリーフ用プレート８をその中央開口部内の段差部に当接させるよう付勢するリリーフ用スプリング７と、このリリーフ用スプリング７の受け部材であるリリーフ用ストッパ２６とが設けられている。このリリーフ用ストッパ２６は、可動鉄芯１６に螺着されており、その螺入量を調節することにより、リリーフ用スプリング７の荷重を調節して、異常高圧時に弁部が開く設定値を調節することができる。また、このリリーフ用プレート８と感圧ピストンロッド１０との間には、ソレノイド力を弁体に伝達したり異常高圧を高圧回避機能部に伝達するシャフト１７が配置されている。それ以外の構成および動作は、第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用容量制御弁と同じである。
【００２７】
ここで、この可変容量圧縮機用容量制御弁が全閉状態のまま動かなくなった場合、可変容量圧縮機は、その最大容量で運転しようとするので、吐出圧力Ｐｄは、ソレノイドによって設定可能な最大の差圧を越えるようになる。このとき、高圧の吐出圧力Ｐｄが、ボール４、ホルダ５、感圧ピストンロッド１０、シャフト１７を介してリリーフ用プレート８に伝達されるので、リリーフ用スプリング７が弾性変形して圧縮される。これにより、ボール４がその弁座から離れて弁孔３を開放し、クランク室に吐出圧力Ｐｄを導入して、可変容量圧縮機を最大容量から所定容量の運転に移行させ、吐出圧力Ｐｄを下げるのである。
【００２８】
なお、以上の実施の形態では、吐出室の吐出圧力Ｐｄと吸入室の吸入圧力Ｐｓとの差圧を一定に保つように制御する電磁式の可変容量圧縮機用容量制御弁の例について説明したが、たとえば、ダイヤフラムが吸入圧力Ｐｓを受圧して吸入圧力Ｐｓを一定に保つように制御する電磁式の可変容量圧縮機用容量制御弁についても本発明を適用できることはもちろんである。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、弁体が吐出圧力を受けて開弁するよう構成された可変容量圧縮機用容量制御弁において、弁体が異常高圧受けたときに弾性変形して圧縮されることにより開弁する弾性部材を備える構成にした。これにより、たとえば可変容量圧縮機用容量制御弁を駆動するソレノイド駆動回路が故障するなどして、弁部が全閉状態のまま動かなくなることにより冷凍サイクルが異常高圧になったとしても、弾性部材が高圧で圧縮されて吐出容量を低下させる方向に作用するので、凝縮器またはガスクーラおよび高圧配管が破裂するなどの事故を未然に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る可変容量圧縮機用容量制御弁の構造を示す中央断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用容量制御弁の構造を示す中央断面図である。
【符号の説明】
１上部ボディ
２弁座形成部材
３弁孔
４ボール
５ホルダ
６スプリング
７リリーフ用スプリング（弾性部材）
８リリーフ用プレート
９ストレーナ
１０感圧ピストンロッド
１１下部ボディ
１２固定鉄芯
１３スリーブ
１４ストッパ
１５ガイド
１６可動鉄芯
１７シャフト
１８止め輪
１９，２０スプリング
２１電磁コイル
２２ヨーク
２３，２４，２５Ｏリング
２６リリーフ用ストッパ
Ｐｃクランク室の圧力
Ｐｄ吐出圧力
Ｐｓ吸入圧力[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a displacement control valve for a variable displacement compressor, and more particularly to a displacement control valve for a variable displacement compressor that controls a refrigerant discharge displacement of a variable displacement compressor used in a refrigeration cycle of a vehicle air conditioner.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In an automotive air conditioner, a variable displacement compressor capable of changing a compression capacity of a refrigerant is used in order to obtain an appropriate cooling capacity without being restricted by an engine speed. In such a variable displacement compressor, a piston for refrigerant compression is connected to a swing plate attached to a shaft that is rotationally driven by an engine, and the stroke of the piston is changed according to a change in the angle of the swing plate. This changes the displacement of the compressor. Further, the angle of the swinging plate changes the pressure in the crank chamber by introducing a part of the compressed refrigerant into the closed crank chamber, and changes the suction pressure Ps applied to both end surfaces of the piston and the pressure Pc in the crank chamber. By changing the balance, the displacement of the refrigerant can be varied continuously.
[0003]
Here, a displacement control valve is used to control the amount of compressed refrigerant introduced into the crank chamber (for example, see Patent Document 1). This capacity control valve is disposed, for example, in the middle of a refrigerant flow passage from the discharge chamber of the compressor to the crank chamber when mounted on the compressor, and a valve body is opened in a direction in which the valve is opened by the refrigerant from the discharge chamber. The solenoid is arranged so as to close the valve body in a direction to close the valve body by a current value given from the outside, and between the valve body and the solenoid, the solenoid valve of the suction chamber is opposed to the discharge pressure Pd of the discharge chamber received by the valve body. A pressure-sensitive piston that receives the suction pressure Ps is provided. Therefore, the displacement control valve controls the flow rate of the refrigerant supplied from the discharge chamber to the crank chamber so that the differential pressure between the discharge pressure Pd and the suction pressure Ps becomes a differential pressure set by the solenoid.
[0004]
That is, when the engine speed increases, the discharge pressure Pd increases, so that the valve opening increases, the flow rate of the refrigerant introduced into the crank chamber increases, and the pressure Pc in the crank chamber increases. Is reduced, the capacity that can be compressed is reduced, and the differential pressure between the discharge pressure Pd and the suction pressure Ps is restored. Further, when the rotation speed decreases, the discharge pressure Pd decreases, the valve opening decreases, and the flow rate of the refrigerant introduced into the crank chamber decreases to increase the compressible capacity. As a result, control is performed such that the displacement of the refrigerant from the compressor is maintained at a predetermined amount without being affected by fluctuations in the engine speed.
[0005]
As described above, in the displacement control valve that controls the discharge capacity of the refrigerant by sensing the differential pressure between the discharge pressure Pd and the suction pressure Ps, the discharge capacity is reduced by acting in the valve opening direction as the discharge pressure Pd increases. Is controlled as follows. However, in the capacity control valve, for example, an abnormal current may flow through the solenoid due to a failure of the solenoid drive circuit, or a failure may occur such that the valve body cannot be opened due to a mechanical failure. In such a case, even if the discharge pressure Pd exceeds the maximum differential pressure that can be set by the solenoid, the control in the direction to decrease the discharge pressure Pd does not work, so the heat exchanger in the refrigeration cycle May rupture. In particular, in a variable displacement compressor of a refrigeration cycle using a refrigerant operating in a supercritical region such as carbon dioxide, since the operating pressure of the refrigerant itself is very high, a failure that the valve body cannot be opened is extremely dangerous. Yes, even more serious.
[0006]
Conventionally, in order to cope with such an obstacle, a relief valve is provided on the high-pressure pipe, and when the high-pressure pipe becomes abnormally high pressure, the relief valve releases the high-pressure refrigerant to the atmosphere, thereby reducing the high-pressure pressure. Abnormal rise was avoided. In addition, the refrigerant pressure is detected by a pressure sensor, the variable capacity compressor is stopped when the detected refrigerant pressure exceeds a predetermined value, and the variable capacity compressor is operated again when the abnormally high pressure disappears. There is also a method of avoiding an abnormal rise in the high pressure by performing the control.
[0007]
[Patent Document 1]
JP-A-2002-364532 (paragraph numbers [0043] to [0044], FIG. 7)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when a relief valve is provided as means for avoiding an abnormal increase in high pressure, if the operation of the relief valve is delayed even a little, or if the refrigerant capacity opened via the relief valve is small, an abnormal increase in high pressure is caused. If there is a possibility that the relief valve operates, it is necessary to replace the relief valve with a new one or to charge the refrigerant. In the method of turning on and off the variable capacity compressor to avoid an abnormal increase in high pressure, cooling power cannot be obtained when the variable capacity compressor is off. There was a problem that it took time.
[0009]
The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a displacement control valve for a variable displacement compressor that can avoid a rapid pressure increase in a refrigeration cycle.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, the present invention provides a displacement control valve for a variable displacement compressor, in which a valve element is arranged to open by receiving a discharge pressure and close by receiving a solenoid force. And a resilient member disposed between the solenoid and the valve body, the elastic member being deformed by receiving the discharge pressure equal to or higher than a predetermined pressure to reduce a distance between the valve body and the solenoid. A volume control valve is provided.
[0011]
According to such a displacement control valve for a variable displacement compressor, for example, when the valve section stops operating in a fully closed state due to a failure of a solenoid drive circuit, the variable displacement compressor operates at its maximum displacement, so that the discharge capacity is reduced. The pressure may be abnormally high. In this case, the elastic member is elastically deformed by receiving an abnormally high pressure, opens the valve section, introduces discharge pressure into the crank chamber, and acts to reduce the discharge capacity of the variable displacement compressor. Thus, abnormally high pressure in the refrigeration cycle can be avoided, and rupture of the condenser or gas cooler and the high-pressure pipe can be prevented.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a central sectional view showing the structure of a displacement control valve for a variable displacement compressor according to a first embodiment of the present invention.
[0013]
The displacement control valve for a variable displacement compressor has an upper body 1 having an open upper portion, and a valve seat forming member 2 is press-fitted into the opening. The valve seat forming member 2 has a valve hole 3 formed at an intermediate portion thereof so as to communicate between a space for receiving the refrigerant of the discharge pressure Pd from the discharge chamber and a space for supplying the refrigerant of the pressure Pc to the crank chamber. ing. The opening edge of the valve hole 3 on the space side communicating with the crank chamber constitutes a valve seat, and a ball 4 is arranged facing this valve seat. The ball 4 is held by a holder 5 disposed in the lower opening of the valve seat forming member 2 so as to be able to advance and retreat in the axial direction. The ball 4 constitutes a valve body together with the holder 5, and together with the valve seat, from the discharge chamber of the variable displacement compressor. The valve portion of the displacement control valve for the variable displacement compressor is configured to control the flow rate of the refrigerant supplied to the crank chamber. The holder 5 is urged by a spring 6 in a direction in which the ball 4 moves away from the valve seat.
[0014]
The holder 5 also has an opening at the center lower part, and a relief spring 7 and a relief plate 8 are arranged in the lower opening. The relief spring 7 is set to have such a spring force that the ball 4 is compressed at the time of an abnormal operation in which the discharge pressure Pd received through the valve hole 3 becomes higher than a predetermined pressure. For example, in a refrigeration cycle using carbon dioxide as a refrigerant, the relief spring 7 has a spring constant such that the compression is started under a high pressure at which the maximum pressure exceeds, for example, 10 MPa. Therefore, the relief spring 7 and the relief plate 8 do not function when the displacement control valve for the variable displacement compressor is operating normally, and when the discharge pressure Pd becomes abnormally high, the spring 7 and the relief plate 8 are elastically deformed. It has a high-pressure avoidance function in which the valve section opens when the length in the direction becomes shorter.
[0015]
A strainer 9 is mounted on an upper opening end of the upper body 1 so as to cover the upper opening end. A pressure-sensitive piston rod 10 having the same diameter as the valve hole 3 of the valve seat forming member 2 is provided at an axial position at a lower portion of the upper body 1 housing the valve seat forming member 2 so as to be able to advance and retreat in the axial direction. Are located. One end of the pressure-sensitive piston rod 10 is in contact with the relief plate 8 accommodated in the holder 5, and the other end is terminated in the central opening of the upper body 1.
[0016]
The upper body 1 is screwed into an upper opening of the lower body 11 at an intermediate position, and a fixed iron core 12 of a solenoid is screwed to a lower end. The fixed iron core 12 has a central opening penetratingly formed at an axial position thereof, and the central opening communicates with a suction chamber of the variable displacement compressor through a communication hole formed from the periphery thereof, thereby forming a pressure-sensitive piston rod. A suction pressure Ps of the suction chamber is received at the other end of the suction chamber 10.
[0017]
A sleeve 13 is disposed inside the lower body 11. A stopper 14 is fitted into the lower opening of the sleeve 13 in the drawing, and a guide 15 is screwed into the central opening so as to close the stopper. In the sleeve 13, a fixed iron core 12 and a movable iron core 16 screwed to the upper body 1 are arranged. One end of the movable iron core 16 is supported by the lower end of the central opening of the upper body 1 through the fixed iron core 12, and the other end is fixed to a shaft 17 supported by the upper end of the central opening of the guide 15. The movement of the pressure-sensitive piston rod 10 in the direction is restricted by a retaining ring 18 fitted to the shaft 17. Thereby, the movable iron core 16 can move forward and backward in the axial direction without contacting the sleeve 13. Further, a spring 19 is arranged between the fixed iron core 12 and the movable iron core 16, and a spring 20 is arranged between the movable iron core 16 and the guide 15.
[0018]
An electromagnetic coil 21 and a yoke 22 are provided on the outer periphery of the sleeve 13, and together with the fixed iron core 12 and the movable iron core 16, constitute a solenoid unit for setting a differential pressure between the discharge pressure Pd and the suction pressure Ps of the variable capacity compressor. are doing.
[0019]
When the displacement control valve is mounted inside the variable displacement compressor, a portion between the portion communicating with the discharge chamber and receiving the discharge pressure Pd and the portion communicating with the crank chamber and receiving the pressure Pc is set. An O-ring 23 is provided around the upper body 1 for sealing. The lower body 11 has an O-ring 24 for sealing between a portion receiving the pressure Pc of the crank chamber, a portion communicating with the suction chamber and receiving the suction pressure Ps, and a portion receiving the suction pressure Ps. An O-ring 25 for sealing between the air and the atmosphere is provided.
[0020]
Here, the operation of the variable displacement compressor displacement control valve will be described together with the operation of the variable displacement compressor.
First, inside the variable displacement compressor displacement control valve, the discharge pressure Pd of the refrigerant introduced from the discharge chamber is applied to the ball 4 from above in the figure. On the other hand, the suction pressure Ps of the suction chamber is applied to the upper body 1 and the fixed iron core 12 at the lower end surface of the pressure-sensitive piston rod 10 which is in contact with the relief plate 8 accommodated in the holder 5 holding the ball 4. , Through a communication hole formed in the fixed iron core 12 and a clearance between the upper body 1 and the pressure-sensitive piston rod 10 from below in the drawing. Since the pressure-sensitive piston rod 10 has the same diameter as the valve hole 3, the effective pressure receiving area of the discharge pressure Pd on the ball 4 is the same as the pressure receiving area of the suction pressure Ps on the pressure-sensitive piston rod 10. Therefore, the ball 4 that controls the flow rate of the refrigerant flowing from the discharge chamber to the crank chamber constitutes a differential pressure valve that operates by sensing a differential pressure between the discharge pressure Pd and the suction pressure Ps.
[0021]
In this variable displacement compressor displacement control valve, when the control current is not supplied to the electromagnetic coil 21 of the solenoid portion, the movable iron core 16 of the solenoid portion is in a state where it can freely advance and retreat in the axial direction. Then, the discharge pressure Pd pushes the ball 4 open, and the valve portion is fully opened. Thereby, in the variable displacement compressor, the pressure Pc of the crank chamber becomes a value close to the discharge pressure Pd, and the suction pressure Ps applied to both surfaces of the piston for suction and compression of the refrigerant provided facing the crank chamber is determined. The pressure difference with the pressure Pc of the crank chamber becomes the largest. Therefore, the swinging plate in the crank chamber that determines the stroke of the piston has an inclination angle that minimizes the stroke, and the variable displacement compressor operates with the minimum displacement.
[0022]
When the maximum control current is supplied to the electromagnetic coil 21 of the solenoid portion, the movable iron core 16 is attracted by the fixed iron core 12 and moves upward in the drawing, whereby the shaft 17 and the pressure-sensitive piston rod are moved. 10 is pushed upward in the figure, the ball 4 is seated on the valve seat forming member 2, and the valve portion is fully closed. At this time, since the crank chamber is communicated with the suction chamber via the fixed orifice, the refrigerant in the crank chamber flows to the suction chamber via the orifice, and the pressure Pc in the crank chamber is close to the suction pressure Ps in the suction chamber. Down to As a result, the pressure difference between the two surfaces of the piston is minimized, the swing plate has an inclination angle that maximizes the stroke of the piston, and the variable displacement compressor shifts to the operation of the maximum displacement.
[0023]
Here, when a normal control in which a predetermined control current is supplied to the electromagnetic coil 21 of the solenoid portion is performed, the movable iron core 16 is attracted to the fixed iron core 12 according to the magnitude of the control current. , A force to move a predetermined amount upward in the figure is generated. This force becomes the set value of the displacement control valve for a variable displacement compressor that operates as a differential pressure valve. Therefore, the displacement control valve for the variable displacement compressor senses the pressure difference between the discharge pressure Pd and the suction pressure Ps, and discharges the pressure so as to maintain the pressure difference corresponding to the value set by the solenoid unit. The operation of controlling the flow rate of the refrigerant flowing from the chamber to the crank chamber is performed.
[0024]
Here, for example, when an abnormal current flows through the solenoid due to a failure of the solenoid drive circuit and the valve unit does not operate in the fully closed state, the variable displacement compressor attempts to operate at its maximum displacement. For this reason, the discharge pressure Pd exceeds the maximum differential pressure that can be set by the solenoid. At this time, the relief spring 7 receives the abnormally high discharge pressure Pd and is elastically deformed and compressed. Therefore, the ball 4 separates from the valve seat to open the valve hole 3, introduces the discharge pressure Pd into the crank chamber, and shifts the variable displacement compressor from the maximum displacement to the operation of the predetermined displacement, thereby reducing the discharge pressure Pd. Try to lower it. Thus, it is possible to prevent accidents such as bursting of the condenser or gas cooler and the high-pressure pipe caused by the refrigeration cycle having an abnormally high pressure.
[0025]
FIG. 2 is a central sectional view showing the structure of a displacement control valve for a variable displacement compressor according to a second embodiment of the present invention. In FIG. 2, the same components as those of the variable displacement compressor displacement control valve shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0026]
The displacement control valve for a variable displacement compressor according to the second embodiment differs from the displacement control valve for a variable displacement compressor according to the first embodiment in that the element of the high pressure avoidance function is a movable iron core 16. The difference is that they are placed inside. That is, in the displacement control valve for a variable displacement compressor, the movable iron core 16 disposed so as to be able to advance and retreat in the axial direction in the sleeve 13 has a central opening formed in the axial position, and a relief opening in the central opening. Spring 8, which urges the relief plate 8 to abut on a step in the central opening thereof, and a relief stopper 26 which is a receiving member of the relief spring 7. ing. The relief stopper 26 is screwed to the movable iron core 16, and by adjusting the amount of screwing, the load of the relief spring 7 is adjusted to adjust the set value at which the valve section opens when the pressure is abnormally high. can do. Further, a shaft 17 that transmits a solenoid force to a valve body and transmits an abnormally high pressure to a high-pressure avoidance function unit is disposed between the relief plate 8 and the pressure-sensitive piston rod 10. Other configurations and operations are the same as those of the variable displacement compressor displacement control valve according to the first embodiment.
[0027]
Here, when the displacement control valve for the variable displacement compressor stops operating in the fully closed state, the variable displacement compressor attempts to operate at its maximum displacement, so that the discharge pressure Pd is set to the maximum value that can be set by the solenoid. Pressure difference. At this time, the high discharge pressure Pd is transmitted to the relief plate 8 via the ball 4, the holder 5, the pressure-sensitive piston rod 10, and the shaft 17, so that the relief spring 7 is elastically deformed and compressed. As a result, the ball 4 separates from the valve seat to open the valve hole 3, introduces the discharge pressure Pd into the crank chamber, and shifts the variable displacement compressor from the maximum displacement to the operation of the predetermined displacement, thereby reducing the discharge pressure Pd. Lower it.
[0028]
In the above embodiment, an example of the displacement control valve for an electromagnetic variable displacement compressor that controls the differential pressure between the discharge pressure Pd of the discharge chamber and the suction pressure Ps of the suction chamber to be constant has been described. However, it goes without saying that, for example, the present invention can also be applied to an electromagnetic variable displacement compressor displacement control valve that controls the diaphragm to receive the suction pressure Ps and maintain the suction pressure Ps constant.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a displacement control valve for a variable displacement compressor in which a valve element is configured to open upon receiving a discharge pressure, the valve element is elastically deformed and compressed when the valve element receives an abnormally high pressure. The elastic member is configured to be opened by opening. Accordingly, even if the solenoid drive circuit that drives the displacement control valve for the variable displacement compressor fails, for example, and the valve section stops operating in the fully closed state, and the refrigeration cycle becomes abnormally high in pressure, the elastic member can be used. Acts in the direction of reducing the discharge capacity by being compressed at a high pressure, so that accidents such as rupture of the condenser or gas cooler and the high-pressure pipe can be prevented beforehand.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a central sectional view showing the structure of a displacement control valve for a variable displacement compressor according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a central sectional view showing a structure of a displacement control valve for a variable displacement compressor according to a second embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 Upper body 2 Valve seat forming member 3 Valve hole 4 Ball 5 Holder 6 Spring 7 Spring for relief (elastic member)
8 Relief Plate 9 Strainer 10 Pressure Sensitive Piston Rod 11 Lower Body 12 Fixed Iron Core 13 Sleeve 14 Stopper 15 Guide 16 Movable Iron Core 17 Shaft 18 Retaining Ring 19, 20 Spring 21 Electromagnetic Coil 22 Yoke 23, 24, 25 O-ring 26 Relief stopper Pc Crank chamber pressure Pd Discharge pressure Ps Suction pressure

Claims

吐出圧力を受けて開弁し、ソレノイド力を受けて閉弁するよう弁体が配置された可変容量圧縮機用容量制御弁において、
前記弁体とソレノイドとの間に配置され、前記弁体が所定圧力以上の前記吐出圧力を受けることにより変形されて前記ソレノイドとの間の距離が小さくなる弾性部材を備えていることを特徴とする可変容量圧縮機用容量制御弁。In a displacement control valve for a variable displacement compressor in which a valve is arranged to open upon receiving a discharge pressure and close upon receiving a solenoid force,
An elastic member disposed between the valve body and the solenoid, wherein the valve body is deformed by receiving the discharge pressure equal to or higher than a predetermined pressure to reduce a distance between the valve body and the solenoid. Control valve for variable displacement compressor.

前記弾性部材は、前記弁体の中に収容されて自由端が前記ソレノイド力を前記弁体に伝達する伝達部材に当接されているスプリングであることを特徴とする請求項１記載の可変容量圧縮機用容量制御弁。The variable capacity according to claim 1, wherein the elastic member is a spring housed in the valve body and a free end of which is in contact with a transmission member that transmits the solenoid force to the valve body. Capacity control valve for compressor.

前記弾性部材は、前記ソレノイドの可動鉄芯の中に収容されて自由端が前記ソレノイド力を前記弁体に伝達する伝達部材に当接されているスプリングであることを特徴とする請求項１記載の可変容量圧縮機用容量制御弁。2. The spring according to claim 1, wherein the elastic member is a spring housed in a movable iron core of the solenoid and a free end of which is in contact with a transmission member that transmits the solenoid force to the valve body. 3. Control valve for variable displacement compressor.