JP2004278511A - 可変容量圧縮機用制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 電磁クラッチを用いることなく可変容量圧縮機を最小容量に制御することができ、ソレノイドを圧力室に収容することなく構成することができる可変容量圧縮機用制御弁を提供すること。
【解決手段】 ソレノイドのプランジャを第１プランジャ２１と第２プランジャ３２とで構成し、これらの間に吸入圧力Ｐｓを感知するダイヤフラム２６を配置し、第１プランジャ２１がシャフト２５を介して弁体１６を制御する構成にし、第１プランジャ２１を除くソレノイドの構成要素をダイヤフラム２６の大気圧受圧側に配置した。また、ソレノイドの非通電時は、高い吸入圧力Ｐｓがダイヤフラム２６を介して第２プランジャ３２をコア３１の側へ押し、第１プランジャ２１がスプリング２４により弁体１６を全開位置へ付勢しているので、可変容量圧縮機を最小容量に制御できるようになる。
【選択図】 図１

Description

本発明は可変容量圧縮機用制御弁に関し、特に自動車用空調装置の可変容量圧縮機にて冷媒の吐出容量を制御する可変容量圧縮機用制御弁に関する。

自動車用空調装置の冷凍サイクルに用いられる圧縮機は、走行状態によって回転数が変化するエンジンを駆動源としているので回転数制御を行うことができない。そこで、一般的には、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、冷媒の吐出容量を可変することのできる可変容量圧縮機が用いられている。

可変容量圧縮機は、一般に、気密に形成されたクランク室内で傾斜角可変に設けられた揺動板が回転軸の回転運動によって駆動されて揺動運動をし、その揺動板の揺動運動により回転軸と平行な方向に往復運動するピストンが吸入室の冷媒をシリンダ内に吸入して圧縮した後、吐出室に吐出する。このとき、クランク室内の圧力を変化させることにより、揺動板の傾斜角度を変化させ、これによって冷媒の吐出量を変化させるようにしている。このクランク室内の圧力を変化させるよう制御するのが、可変容量圧縮機用制御弁である。

このような圧縮機の容量を可変制御するための可変容量圧縮機用制御弁は、一般に、吐出室から吐出された吐出圧力Ｐｄの冷媒の一部を気密に形成されたクランク室に導入するようにし、その導入量を制御することによってクランク室内の圧力Ｐｃを制御し、その導入量の制御は、吸入室の吸入圧力Ｐｓに応じて行うようにしている。つまり、可変容量圧縮機用制御弁は、吸入圧力Ｐｓを感じて、その吸入圧力Ｐｓが一定に保たれるように吐出室からクランク室に導入される吐出圧力Ｐｄの冷媒の流量を制御している。

このため、可変容量圧縮機用制御弁は、吸入圧力Ｐｓを感知する感圧部と、その感圧部が感知した吸入圧力Ｐｓに応じて吐出室からクランク室へ通じる通路を開閉制御する弁部とを備えている。さらに、可変容量動作に入るときの吸入圧力Ｐｓの値を外部から自由に設定することができるようにした可変容量圧縮機用制御弁では、感圧部の設定値を外部電流によって可変できるソレノイドを備えている。

ところで、外部制御が可能な従来の可変容量圧縮機用制御弁の中には、エンジンと揺動板が設けられた回転軸との間にエンジンに駆動力を伝達したり遮断したりする電磁クラッチを用いないで、エンジンと回転軸とを直結した構成の可変容量圧縮機を制御するための制御弁がある（たとえば、特許文献１参照。）。

この制御弁は、吐出室からクランク室へ通じる通路を開閉制御する弁部と、その弁部を閉じ方向に作用させるような電磁力を発生させるソレノイドと、大気圧と比較して吸入圧力Ｐｓが低くなるにつれて弁部を開き方向に作用させる感圧部とをこの順序で配置された構成を有している。このため、ソレノイドが通電されていないときには、弁部は全開状態になっていて、クランク室内の圧力Ｐｃを吐出圧力Ｐｄに近い圧力に維持することができ、これによって揺動板が回転軸に対してほぼ直角になり、可変容量圧縮機を最小容量で運転させることができる。このことは、エンジンと回転軸とが直結されていても、実質的に吐出容量をゼロに近くすることができるので、電磁クラッチを排除することができるのである。
特開２０００−１１０７３１号公報（段落番号〔００１０〕，〔００４４〕，図１）

しかしながら、電磁クラッチを不要とした可変容量圧縮機を制御するための従来の制御弁では、感圧部および弁部がソレノイドを挟んで配置されており、吸入圧力Ｐｓと大気圧とを比較する感圧部には、ソレノイドを介して吸入圧力Ｐｓを導くように構成されているため、ソレノイドの全体を圧力室内に収容しなければならず、ソレノイドの部分についても耐圧を考慮した設計をしなければならないという問題点があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、電磁クラッチを用いることなく可変容量圧縮機を最小容量に制御することができ、ソレノイドを圧力室に収容することなく構成することができる可変容量圧縮機用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、気密に形成された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変化させるようにした可変容量圧縮機用制御弁において、ソレノイドのプランジャを第１プランジャおよび第２プランジャに分割し、前記第１プランジャと前記第２プランジャとの間に吸入室の吸入圧力を感知する感圧体が配置されていることを特徴とする可変容量圧縮機用制御弁が提供される。

このような可変容量圧縮機用制御弁によれば、第１プランジャと、この第１プランジャを除くソレノイドとの間に感圧体を配置し、この感圧体が可変容量圧縮機内の圧力と大気圧との間を仕切っているので、ソレノイドを圧力室に収容することなく構成することができる。また、ソレノイドの非通電時は、第１プランジャが弁部を全開位置へ付勢し、吸入圧力が感圧体を介して第２プランジャを第１プランジャから離れる方向に付勢するよう構成することによって、可変容量圧縮機を最小容量に制御できることから、電磁クラッチを用いない可変容量圧縮機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、ソレノイドのプランジャを２つに分割してそれらの間に吸入圧力を感知する感圧体を配置し、分割された一方のプランジャでクランク室の圧力を制御する弁部の開度制御を行う構成にした。これにより、弁部からこの弁部の開度制御を行う側のプランジャを含めて感圧体の配置されているところまでを圧力がかかる部分として構成し、弁部の開度制御を行う側のプランジャを除くソレノイドは圧力室に収容することなく大気開放状態で構成することができる。

また、ソレノイドの非通電時は、感圧体が弁部の開度制御を行う側のプランジャから離れて感圧体の変位が弁部に伝達されず、かつ、弁部は全開状態に維持されることから、電磁クラッチを用いることなしに可変容量圧縮機を最小容量に制御することができる。

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は第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。

この可変容量圧縮機用制御弁は、図の上方に弁部を備えている。弁部は、ボディ１１の上部開口部が可変容量圧縮機の吐出室に連通して吐出圧力Ｐｄを受けるポート１２を構成し、そのポート１２には、ストレーナ１３が冠着されている。吐出圧力Ｐｄを受けるポート１２は、可変容量圧縮機のクランク室に連通していてクランク室に制御された圧力Ｐｃを導出するようボディ１１に形成されているポート１４と内部で連通していて、そのポート１２とポート１４とを連通する冷媒通路に弁座１５がボディ１１と一体に形成されている。この弁座１５の吐出圧力Ｐｄを受ける側から対向して弁体１６が軸線方向に進退自在に配置されている。この弁体１６は、スプリング１７によって閉弁方向に付勢されており、そのスプリング１７は、ポート１２に螺着されたアジャストねじ１８によって荷重が調整されている。ボディ１１の図の下方には、可変容量圧縮機の吸入室に連通して吸入圧力Ｐｓを受けるポート１９が形成されている。

ボディ１１の下端面には、筒状体２０が配置され、その筒状体２０の中には、第１プランジャ２１が軸線方向に進退自在に配置されている。この第１プランジャ２１は、図の下方位置に、たとえばポリテトラフルオロエチレンで作られた摺動抵抗の低いガイド２２が周設されていて、その外周面は筒状体２０の内壁に摺接されており、第１プランジャ２１が軸線方向に進退移動するときに筒状体２０の内壁面と所定間隔を保ちながらガイドする機能を有している。なお、このガイド２２は、全周に設けられているのではなく、一部が切断されていて、吸入圧力Ｐｓが第１プランジャ２１の下端面側に形成される空間に導入できるようになっている。

第１プランジャ２１は、また、その図の上端位置にフランジ部２３が圧入により固定されており、そのフランジ部２３と筒状体２０の上端面との間にスプリング２４が介挿されている。第１プランジャ２１の上部軸線位置には、ボディ１１の軸線位置にてボディ１１とはほとんどクリアランスがない状態で軸線方向に進退可能に配置されたシャフト２５の下端部が圧入固定されている。これにより、第１プランジャ２１は、シャフト２５とガイド２２とによってボディ１１の軸線位置に位置決めされている。シャフト２５の上端部は、弁孔を貫通して延びていて、弁体１６に当接されている。

第１プランジャ２１を図の上方へ付勢しているスプリング２４は、弁体１６を閉弁方向に付勢しているスプリング１７よりも大きなばね力を有するようにしている。したがって、ソレノイドへの通電がないときには、図示のように、第１プランジャ２１は、ポート１９に連通する部屋の天井に当接され、シャフト２５に当接されている弁体１６はその全開状態に位置している。

第１プランジャ２１の図の下方には、感圧部を構成するダイヤフラム２６が配置されている。このダイヤフラム２６は、その外周縁部が筒状体２０とソレノイドのケース２７とによって挾持され、パッキン２８によってシールされている。筒状体２０とソレノイドのケース２７とによるダイヤフラム２６の挾持は、ケース２７の図の上縁部を、筒状体２０を挟んでボディ１１の図の下端部にかしめ加工により固定することによって行われる。これにより、この可変容量圧縮機用制御弁の圧力室を構成する部分は、このダイヤフラム２６によって仕切られた部分までであり、これよりも図の下方部分は、大気圧がかかる部分である。なお、このダイヤフラム２６は、１枚のたとえばポリイミドフィルムによって構成されるが、必要に応じて、複数枚重ねて使用すると、第１プランジャ２１が繰り返し衝突することによる耐破損性を高めることができる。

ケース２７内には、電磁コイル２９が配置され、その内側にはスリーブ３０が配置されている。このスリーブ３０の図の下方部分には、コア３１が挿入されて固定されている。コア３１とダイヤフラム２６との間には、スリーブ３０内を軸線方向に進退自在に第２プランジャ３２が配置されている。この第２プランジャ３２は、軸線位置に配置されたシャフト３３の図の上端部が圧入固定されており、そのシャフト３３の下端部は、ケース２７の開口端部を閉止している取っ手３４内に配置された軸受３５によって支持されている。第２プランジャ３２とコア３１との間には、スプリング３６が配置されていて、第２プランジャ３２をダイヤフラム２６の方へ付勢している。

吐出圧力Ｐｄが導入されるポート１２とクランク室へ圧力Ｐｃを導出するポート１４との間のボディ１１には、Ｏリング３７が周設され、圧力Ｐｃを導出するポート１４と吸入圧力Ｐｓを導くポート１９との間のボディ１１には、Ｏリング３８が周設され、ケース２７の図の下端側には、吸入圧力Ｐｓを大気圧から遮断するＯリング３９が周設されている。そして、電磁コイル２９には、ハーネス４０を介して制御電流を供給するようにしている。

以上の構成において、筒状体２０、ケース２７および取っ手３４は磁性体によって形成されて、ソレノイドの磁気回路におけるヨークの機能を果たし、電磁コイル２９によって発生された磁力線は、ケース２７、筒状体２０、第１プランジャ２１、第２プランジャ３２、コア３１および取っ手３４からなる磁気回路を通ることになる。

この可変容量圧縮機用制御弁の図示の状態は、ソレノイドが通電されていなくて、吸入圧力Ｐｓが高い場合の状態、すなわち、空調装置が動作していないときの状態を示している。吸入圧力Ｐｓが高いので、ダイヤフラム２６は、スプリング３６の荷重に抗して図の下方へ変位し、第２プランジャ３２をコア３１へ当接させている。一方、第１プランジャ２１は、スプリング２４によって図の上方へ付勢されているため、ダイヤフラム２６から離れていて、吸入圧力Ｐｓの変化によって変位するダイヤフラム２６の影響は受けない状態になっている。また、第１プランジャ２１は、シャフト２５を介して弁体１６をその全開位置に付勢している。したがって、この状態で、可変容量圧縮機の回転軸がエンジンによって回転駆動されていても、可変容量圧縮機は吐出容量が最小の状態で運転されることになる。

図２は可変容量圧縮機が起動時の状態を示す可変容量圧縮機用制御弁の中央縦断面図、図３は可変容量圧縮機が定常運転時の状態を示す可変容量圧縮機用制御弁の中央縦断面図である。

可変容量圧縮機が起動されたときのように、ソレノイドの電磁コイル２９に最大の制御電流が供給されると、図２に示したように、第２プランジャ３２については、高い吸入圧力Ｐｓにより図の下方へ押されてコア３１に当接しているので、コア３１との間で吸引状態になってもそのままの位置にある。したがって、このときには、第２プランジャ３２およびコア３１は、固定鉄芯のように振る舞い、第２プランジャ３２が、第１プランジャ２１を吸引し、第１プランジャ２１がダイヤフラム２６を介して第２プランジャ３２に吸着される。第１プランジャ２１が第２プランジャ３２に吸着されることにより、シャフト２５が引き下ろされるので、弁体１６はスプリング１７によって弁座に着座され、弁部は全閉になる。これにより、吐出室からクランク室への通路は遮断されるので、可変容量圧縮機は、速やかに最大容量の運転に移行するようになる。

可変容量圧縮機が最大容量の運転を続けて、吸入室の吸入圧力Ｐｓが十分に低くなると、ダイヤフラム２６がその吸入圧力Ｐｓを感知して図の上方へ変位しようとする。このとき、ソレノイドの電磁コイル２９に供給される制御電流を空調の設定温度に応じて小さくすると、図３に示したように、第１プランジャ２１、ダイヤフラム２６および第２プランジャ３２は吸着状態のまま一体となって、吸入圧力Ｐｓとスプリング１７，２４，３６の荷重とソレノイドの吸引力とがバランスした位置まで図の上方へ移動する。これにより、弁体１６がシャフト２５により押し上げられ、弁座１５から離れて所定の開度に設定される。したがって、吐出圧力Ｐｄの冷媒が開度に応じた流量に制御されてクランク室に導入され、可変容量圧縮機は、制御電流に対応した容量の運転に移行するようになる。

ソレノイドの電磁コイル２９に供給される制御電流が一定の場合、ダイヤフラム２６は吸入圧力Ｐｓを感知して弁部の開度を制御する。たとえば冷凍負荷が大きくなって、吸入圧力Ｐｓが高くなった場合は、ダイヤフラム２６は図の下方へ変位するので、弁体１６も下方へ移動して弁部の開度が小さくなり、可変容量圧縮機は、吐出容量を増やすよう動作する。逆に、冷凍負荷が小さくなって吸入圧力Ｐｓが低くなった場合は、ダイヤフラム２６は図の上方へ変位して弁部の開度が大きくなるので、可変容量圧縮機は、吐出容量を減らすよう動作して、吸入圧力Ｐｓが一定になるよう制御する。

図４は第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。図４において、図１に示した構成要素と同じまたは同等の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。

この第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁は、第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁と比較して、吐出室から吐出圧力Ｐｄを受けるポート１２とクランク室に制御された圧力Ｐｃを導出するポート１４との位置を逆にしてある。

この可変容量圧縮機用制御弁では、弁体１６と感圧ピストン４１とが一体に形成され、これらを結合している細径部に吐出室からの吐出圧力Ｐｄを導入するようにしている。感圧ピストン４１の外径は、弁座１５を構成する弁孔の内径と同じにして、弁体１６の受圧面積と感圧ピストン４１の受圧面積とを同じにしてある。これにより、吐出圧力Ｐｄが弁体１６を図の上方へ作用する力を感圧ピストン４１を図の下方へ作用する力によってキャンセルし、ソレノイドおよびダイヤフラム２６による弁体１６の制御が高圧の吐出圧力Ｐｄの影響を受けないようにしている。

この感圧ピストン４１は、吐出圧力Ｐｄの影響をキャンセルするための機能と、第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁と同じように、ソレノイドおよびダイヤフラム２６の動きを弁体１６に伝達するためのシャフトの機能も有している。

それ以外の、プランジャを２つに分けてそれらの間にダイヤフラム２６を配置した構成およびソレノイドの構成については、第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁と同じである。したがって、この可変容量圧縮機用制御弁の動作についても、第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁と同じであるので、動作の説明は省略する。

図５は第３の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。図５において、図１に示した構成要素と同じまたは同等の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。

この第３の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁は、第１および第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁がクランク室に導入する吐出圧力Ｐｄの冷媒の流量を制御していたのに加えて、クランク室から吸入室に逃がす圧力Ｐｃの冷媒の流量も制御するようにしている。

この可変容量圧縮機用制御弁では、クランク室との間で連通する通路を２つに分けて設けている。すなわち、ボディ１１には、制御された圧力Ｐｃ１をクランク室に導出するポート１４ａとクランク室内の圧力Ｐｃ２を導入するポート１４ｂとを有している。これは、吐出室から導入されて弁部によって制御された冷媒が一旦クランク室に入ってから吸入室へ抜けるようにする通路を形成するためのもので、冷媒に混入されている圧縮機の潤滑オイルがクランク室の中を確実に経由することができるようにしている。

クランク室から冷媒が戻ってくるポート１４ｂは、連通路４２を介して、吸入室へのポート１９に連通する空間に開口している。この開口している部分は、第１プランジャ２１によって開閉するよう構成されている。したがって、弁部が全閉しているときには、クランク室と吸入室との間の通路が開けられて、クランク室から吸入室へ逃がす冷媒の流量を最大にすることで最大容量運転への移行を速やかにし、弁部が全開しているときには、クランク室と吸入室との間の通路が閉じられて、吐出室からクランク室へ導入する冷媒の流量を最大にすることで最小容量運転への移行を速やかにすることができる。

それ以外の、プランジャを第１プランジャ２１および第２プランジャ３２の２つに分けてそれらの間にダイヤフラム２６を配置した構成およびソレノイドの構成については、第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁と同じである。したがって、この可変容量圧縮機用制御弁の動作についても、第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁と同じであるので、動作の説明は省略する。

図６は第４の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。図６において、図１に示した構成要素と同じまたは同等の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。

この第４の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁では、ソレノイドが通電されて第１プランジャ２１が第２プランジャ３２に吸引されるときに、第１プランジャ２１がダイヤフラム２６に衝突するときの衝撃を緩和する緩衝手段を備えている。すなわち、第１プランジャ２１とダイヤフラム２６との間にディスク４３が介挿され、第１プランジャ２１とディスク４３との間にはスプリング４４が介挿され、ディスク４３を常にダイヤフラム２６へ当接させておく機能に加え、第１ないし第３の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁において第１プランジャ２１を弁部の方向へ付勢しているスプリング２４と同じ機能も有している。ディスク４３は、第１プランジャ２１に周設されてその下端部よりも下方へ延びているガイド２２に保持されている。

これにより、ディスク４３がスプリング４４により付勢されているため、第２プランジャ３２、ダイヤフラム２６およびディスク４３は、常に接触された状態にあって、常に一体で動くことになる。ソレノイドが通電されていないときは、図示のように、第１プランジャ２１とディスク４３とはスプリング４４により離間されている。ソレノイドが通電されると、第１プランジャ２１は一体となったディスク４３に吸引され、ディスク４３に衝突して吸着される。そのときの衝撃力は、ディスク４３に緩衝吸収されてダイヤフラム２６に伝達されるため、ダイヤフラム２６への衝撃は軽減される。

それ以外の、プランジャを第１プランジャ２１および第２プランジャ３２の２つに分けてそれらの間にダイヤフラム２６を配置した構成およびソレノイドの構成については、第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁と同じである。したがって、この可変容量圧縮機用制御弁の動作についても、第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁と同じであるので、動作の説明は省略する。

図７は第５の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。図７において、図４に示した構成要素と同じまたは同等の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。

この第５の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁は、図４に示した第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁にスプリング３６の荷重を調整する機構を備えている。すなわち、図の下端部の取っ手３４の部分にアジャストねじ４５が螺着されており、そのアジャストねじ４５は、シャフト３３の下端部をその軸線方向に移動可能に支持するような形状に形成されている。シャフト３３の途中には、止輪４６が嵌合され、その止輪４６によって図の上方への移動が規制されるようにばね受け４７が設けられていて、そのばね受け４７とアジャストねじ４５との間にスプリング３６が配置されている。これにより、取っ手３４に対するアジャストねじ４５の螺入量を調節することにより、スプリング３６の荷重を調整して、この可変容量圧縮機用制御弁のセット値を調整することができる。

図８は第６の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。図８において、図６および図７に示した構成要素と同じまたは同等の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。

この第６の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁は、第１プランジャ２１およびディスク４３を筒状体２０に圧入により固定されたスリーブ４８によってその軸線方向に進退自在にガイドされる構成を有し、第１プランジャ２１は、弁体１６と一体に形成されている感圧ピストン４１に当接されている。筒状体２０は、図の下方が拡径されていてスリーブ４８との間に環状の空間を有し、その段差部には連通孔４９が設けれていて、吸入圧力Ｐｓが導入されるポート１９とダイヤフラム２６の上面の空間とが連通されるようになっている。また、ソレノイドの図の下端部は、ハーネスのコネクタが接続されるコネクタ５０が設けられている。このコネクタ５０は、スプリング３６の荷重を調整するアジャストねじ４５が螺着され、ソレノイド内を大気と連通するための連通孔５１が設けられている。それ以外の構成は、弁体１６がテーパ形状のものになっていることを除いて、図６に示した第４の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成と同じであるので、その動作の説明は省略する。

図９は第７の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。図９において、図８に示した構成要素と同じまたは同等の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。

この第７の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁は、図８に示した第６の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁が第１プランジャ２１およびディスク４３の芯決めを筒状体２０に固定されたスリーブ４８により行っているのに対し、別の方法で行っている。すなわち、第１プランジャ２１は、弁体１６と一体の感圧ピストン４１に勘合されることにより芯決めされ、ディスク４３は、そのダイヤフラム２６の側の端面の中心に凸設された凸部がダイヤフラム２６および第２プランジャ３２の中心に凹設された凹部に嵌ることによって芯決めされている。なお、ディスク４３に凹部を設け、ダイヤフラム２６および第２プランジャ３２に凸部を設けても同じ効果を有する。それ以外の構成は、図７に示した第５の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成と同じであるので、その動作の説明は省略する。

図１０は第８の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。図１０において、図７および図８に示した構成要素と同じまたは同等の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。

この第８の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁は、図７に示した第５の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁が第１プランジャ２１の形状を変えて、ダイヤフラム２６に速やかに当接させる構造にしている。

すなわち、第１プランジャ２１は、その周囲に２つ設けられたＣ型のガイド２２によって筒状体２０の内壁に摺接しながらその内壁面と所定間隔を保ってその軸線方向に進退自在に保持されている。したがって、第１プランジャ２１は、筒状体２０と比較的大きなクリアランスを持たせて筒状体２０に保持されていることになる。第１プランジャ２１は、ダイヤフラム２６との対向端面が平面ではなく、中心近傍を平面にしてその周囲を緩やかなテーパ形状にするか、もしくは、半径が大きな断面円弧形状に形成してある。

ガイド２２は、熱または冷媒の種類によって伸縮する特性を持ったたとえばポリテトラフルオロエチレン製であると、ソレノイドに給電して第１プランジャ２１と第２プランジャ３２とが吸引するときに、第１プランジャ２１を傾斜させてからダイヤフラム２６に当接することがある。このとき、第１プランジャ２１のダイヤフラム２６との対向端面は、そのテーパ形状の部分で当接することになるので、弁体１６を速やかに閉じることができるようになる。これにより、第１プランジャ２１のダイヤフラム２６との対向端面が平面の場合に起きる２段階作動、つまり、吸引力により第１プランジャ２１の平面外周部がダイヤフラム２６に当接し、次に、第１プランジャ２１の平面がダイヤフラム２６に当接するといった２段階作動にならないため、弁体１６を速やかに閉じることができるとともに、第１プランジャ２１が１段階目の作動で止まってしまう現象も起きないので、弁体１６を精度良く閉じることができるようになる。

なお、この可変容量圧縮機用制御弁は、第１プランジャ２１のダイヤフラム２６との当接端面がテーパ形状になっていて、第１プランジャ２１が２つのガイド２２によって保持されている以外、図７に示した第５の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成と同じであるので、その動作の説明は省略する。

図１１は第９の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。図１１において、図１０に示した構成要素と同じまたは同等の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。

この第９の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁は、図１０に示した第８の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁と比較して、吸入圧力Ｐｓを感知する感圧体にベローズを使用している点で異なる。

すなわち、第１プランジャ２１と第２プランジャ３２との間には、ベローズ５２が配置されている。このベローズ５２は、図の上方の端面にて半径方向に広がっているフランジ部が筒状体２０とソレノイドのケース２７とによって挾持され、パッキン２８によってシールされている。ベローズ５２の図の下方端面は閉止されていて、第２プランジャ３２と当接している。第１プランジャ２１は、図の下方に円柱体５３が一体に形成され、その円柱体５３は、ベローズ５２の中空部に位置している。ソレノイドが非通電状態にあって、第１プランジャ２１がスプリング２４によって図の上方へ付勢されているときには、この第１プランジャ２１の円柱体５３は、ベローズ５２から離間されている。

なお、この可変容量圧縮機用制御弁は、感圧体にベローズ５２を使用している以外は、図１０に示した第８の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁と同じであり、したがって、その動作についても、第８の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁と同じであるので、その動作の説明は省略する。

図１２は第１０の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の弁部の構成を説明する部分拡大中央縦断面図である。図１２において、図１１に示した構成要素と同じまたは同等の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。

この第１０の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁は、弁部における吐出圧力Ｐｄの受圧バランスを崩して吸入圧力Ｐｓがいかなる状態であっても迅速に全開状態にすることができる構成にしてある。

すなわち、図４、図７ないし図１１に示した可変容量圧縮機用制御弁では、弁部のポート配置は、ソレノイドの側から吸入圧力Ｐｓ、吐出圧力Ｐｄおよびクランク室内への圧力Ｐｃの順になっていて、最も圧力の高い吐出圧力Ｐｄが弁体１６の制御に影響を与えないようにしている。これは、弁孔の内径Ａと感圧ピストン４１の外径Ｂとを等しくして、弁体１６の受圧面積と感圧ピストン４１の受圧面積とを同じにすることで、吐出圧力Ｐｄが弁体１６を図の上方へ作用する力を感圧ピストン４１を図の下方へ作用する力によってキャンセルすることで達成している。この吐出圧力Ｐｄをキャンセルする構成では、弁体１６は、クランク室内への圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）によって、弁部が制御されることになる。

しかしながら、弁体１６にかかる圧力Ｐｃと感圧ピストン４１にかかる吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）は、圧力Ｐｃが吸入圧力Ｐｓより高いため、弁体１６および感圧ピストン４１に対して自閉側に荷重をかけていることになる。このため、たとえばソレノイドへの給電をオフにして弁部を全開にしようとした場合、第１プランジャ２１を開弁方向へ付勢しているスプリング２４が感圧ピストン４１を押して弁体１６を弁座１５から離間させるが、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が大きくなるに従って自閉側にかかる荷重も大きくなるため、弁部は次第に開きにくくなり、場合によっては開かないという現象が発生する。特に、電磁クラッチを不要とした可変容量圧縮機では、吸入圧力Ｐｓがいかなる圧力状態においても、ソレノイドへの給電をオフにしたときに、強制的に制御弁を全開にして吐出容量を最小に制御する必要がある。

そこで、この可変容量圧縮機用制御弁では、弁孔の内径Ａを感圧ピストン４１の外径Ｂよりもたとえば３％程度大きくし、弁体１６の受圧面積が感圧ピストン４１の受圧面積より大きくなるようにして、吐出圧力Ｐｄの受圧バランスを開弁方向の側に崩すようにしている。これにより、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が大きくなっても自閉側にかかる荷重が軽減されるため、ソレノイドへの給電をオフにしたときに、弁部をスプリング２４の付勢力によって確実に全開させることができるようになる。

図１３は第１１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。図１３において、図５および図１０に示した構成要素と同じまたは同等の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。

この第１１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁は、図１０に示した第８の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁がクランク室に導入する冷媒の吐出圧力Ｐｄをキャンセルしつつクランク室に導入する冷媒の流量を制御していたのに加えて、クランク室から吸入室に逃がす圧力Ｐｃの冷媒の流量も制御するようにしている。

すなわち、ボディ１１には、クランク室へ冷媒を導出するポート１４ａとクランク室から冷媒を導入するポート１４ｂとを備え、このポート１４ｂは、感圧ピストン４１と同軸の冷媒通路５４によって第１プランジャ２１が収容されている空間に連通している。感圧ピストン４１のソレノイド側の端部には、弁体５５が一体に形成されており、その端面は第１プランジャ２１と当接している。弁体５５は、スプール弁の弁体構造を有し、弁体１６が弁座１５からリフトしているときは、冷媒通路５４を閉じてクランク室から吸入室への冷媒の流れを阻止し、弁体１６が弁座１５に着座しているときには、冷媒通路５４を開けポート１９を介してクランク室の冷媒を吸入室へ逃がすようにする。これにより、クランク室内の圧力Ｐｃの昇降を迅速に行うことが可能になり、可変容量圧縮機をその最小容量運転または最大容量運転の状態に速やかに移行させることができるようになる。

第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。 可変容量圧縮機が起動時の状態を示す可変容量圧縮機用制御弁の中央縦断面図である。 可変容量圧縮機が定常運転時の状態を示す可変容量圧縮機用制御弁の中央縦断面図である。 第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。 第３の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。 第４の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。 第５の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。 第６の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。 第７の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。 第８の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。 第９の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。 第１０の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の弁部の構成を説明する部分拡大中央縦断面図である。 第１１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。

符号の説明

１１ ボディ
１２ ポート
１３ ストレーナ
１４，１４ａ，１４ｂ ポート
１５ 弁座
１６ 弁体
１７ スプリング
１８ アジャストねじ
１９ ポート
２０ 筒状体
２１ 第１プランジャ
２２ ガイド
２３ フランジ部
２４ スプリング
２５ シャフト
２６ ダイヤフラム
２７ ケース
２８ パッキン
２９ 電磁コイル
３０ スリーブ
３１ コア
３２ 第２プランジャ
３３ シャフト
３４ 取っ手
３５ 軸受
３６ スプリング
３７，３８，３９ Ｏリング
４０ ハーネス
４１ 感圧ピストン
４２ 連通路
４３ ディスク
４４ スプリング
４５ アジャストねじ
４６ 止輪
４７ ばね受け
４８ スリーブ
４９ 連通孔
５０ コネクタ
５１ 連通孔
５２ ベローズ
５３ 円柱体
５４ 冷媒通路
５５ 弁体
Ｐｃ クランク室内の圧力
Ｐｄ 吐出圧力
Ｐｓ 吸入圧力

Claims (20)

1. 気密に形成された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変化させるようにした可変容量圧縮機用制御弁において、
   ソレノイドのプランジャを第１プランジャおよび第２プランジャに分割し、前記第１プランジャと前記第２プランジャとの間に吸入室の吸入圧力を感知する感圧体が配置されていることを特徴とする可変容量圧縮機用制御弁。
2. 前記第１プランジャは前記クランク室内の圧力を制御する弁部と前記感圧体との間にて前記弁部を開弁するよう付勢されて配置され、前記第２プランジャは、前記ソレノイドの通電時は前記感圧体を介し前記第１プランジャに吸着されて一体となるとともに非通電時は前記感圧体が受圧する前記吸入圧力によって前記第１プランジャから離れる方向に付勢されていることを特徴とする請求項１記載の可変容量圧縮機用制御弁。
3. 前記感圧体は、ダイヤフラムであることを特徴とする請求項２記載の可変容量圧縮機用制御弁。
4. 前記ダイヤフラムは、ポリイミドフィルムによって構成されていることを特徴とする請求項３記載の可変容量圧縮機用制御弁。
5. 前記ポリイミドフィルムは、複数枚重ねて構成されていることを特徴とする請求項４記載の可変容量圧縮機用制御弁。
6. 前記感圧体は、ベローズであることを特徴とする請求項２記載の可変容量圧縮機用制御弁。
7. 前記弁部は、可変容量圧縮機の吐出室と前記クランク室とにそれぞれ連通する第１および第２のポートの間に配置されていることを特徴とする請求項２記載の可変容量圧縮機用制御弁。
8. 前記弁部は、前記可変容量圧縮機の前記吐出室に連通する前記第１のポートと前記クランク室に連通する前記第２のポートとの間の通路に形成された弁座に対して前記第１のポートの側から接離自在に配置された弁体と、前記弁体と前記第１プランジャとの間に配置されて前記第１プランジャの動きを前記弁体に伝達するシャフトとを有していることを特徴とする請求項７記載の可変容量圧縮機用制御弁。
9. 前記弁部は、前記可変容量圧縮機の前記吐出室に連通する前記第１のポートと前記クランク室に連通する前記第２のポートとの間の通路に形成された弁座に対して前記第２のポートの側から接離自在に配置された弁体と、前記弁座をなす弁孔の内径と略同じ外径を有して前記弁体と同じ受圧面積で、かつ前記弁体とは逆方向に前記吐出室からの吐出圧力を受圧するとともに前記ソレノイド側の端面には前記吸入圧力を受圧して前記第１プランジャの動きを前記弁体に伝達するよう前記弁体と一体に形成された感圧ピストンとを有していることを特徴とする請求項７記載の可変容量圧縮機用制御弁。
10. 前記感圧体と前記第１プランジャとの間に緩衝手段が配置されていることを特徴とする請求項１記載の可変容量圧縮機用制御弁。
11. 前記緩衝手段は、前記感圧体と前記第１プランジャとの間に配置されたディスクと、前記ディスクを前記感圧体に当接させるように常時付勢しているスプリングとを有していることを特徴とする請求項１０記載の可変容量圧縮機用制御弁。
12. 前記第１プランジャおよび前記ディスクは、スリーブによって芯決めされていることを特徴とする請求項１１記載の可変容量圧縮機用制御弁。
13. 前記第１プランジャは、前記クランク室内の圧力を制御する弁部の弁体と一体に形成されて軸線方向に進退自在に保持された感圧ピストンに固定されることによって芯決めされ、前記ディスクは、前記感圧体と対向する端面の中心に形成された凹凸部と前記感圧体および前記第２プランジャの中心に形成された凹凸部とが嵌合することによって芯決めされていることを特徴とする請求項１１記載の可変容量圧縮機用制御弁。
14. 前記第１プランジャは、前記クランク室内の圧力を制御する弁部の側が前記弁部の弁体と一体に形成されて軸線方向に進退自在に保持された感圧ピストンに固定され、前記感圧体の側が外側に周設されたＣ型のガイドによって保持されていることを特徴とする請求項１記載の可変容量圧縮機用制御弁。
15. 前記第１プランジャは、その外側にて軸線方向に離間して周設された２つのＣ型のガイドによって軸線方向に進退自在に保持されていることを特徴とする請求項１記載の可変容量圧縮機用制御弁。
16. 前記第１プランジャは、前記感圧体との当接面をテーパ形状にして前記感圧体に対向する平面の面積を少なくしたことを特徴とする請求項１５記載の可変容量圧縮機用制御弁。
17. 前記弁部は、前記可変容量圧縮機の前記吐出室に連通する前記第１のポートと前記クランク室に連通する前記第２のポートとの間の通路に形成された弁座に対して前記第２のポートの側から接離自在に配置された弁体と、前記弁座をなす弁孔の内径よりも小さな外径を有して前記弁体より小さな受圧面積で、かつ前記弁体とは逆方向に前記吐出室からの吐出圧力を受圧するとともに前記ソレノイド側の端面には前記吸入圧力を受圧して前記第１プランジャの動きを前記弁体に伝達するよう前記弁体と一体に形成された感圧ピストンとを有していることを特徴とする請求項７記載の可変容量圧縮機用制御弁。
18. 前記弁部は、可変容量圧縮機の吐出室と前記クランク室とにそれぞれ連通する第１および第２のポートの間および前記クランク室と前記吸入室とにそれぞれ連通する第３および第４のポートの間に配置され、前記第１のポートと前記第２のポートとの間の第１の通路に形成された弁座に対して前記第１のポートの側から接離自在に配置された弁体と、前記弁体と前記第１プランジャとの間に配置されて前記第１プランジャの動きを前記弁体に伝達するシャフトとを有し、前記第３のポートと前記第４のポートとの間の第２の通路を前記第１プランジャが開閉するようにしたことを特徴とする請求項２記載の可変容量圧縮機用制御弁。
19. 前記弁部は、可変容量圧縮機の吐出室と前記クランク室とにそれぞれ連通する第１および第２のポートの間および前記クランク室と前記吸入室とにそれぞれ連通する第３および第４のポートの間に配置され、前記第１のポートと前記第２のポートとの間の第１の通路に形成された弁座に対して前記第２のポートの側から接離自在に配置された第１の弁体と、前記第１の弁体と一体に形成され前記弁座をなす弁孔の内径と略同じ外径を有して前記弁体と同じ受圧面積で、かつ前記弁体とは逆方向に前記吐出室からの吐出圧力を受圧する感圧ピストンと、前記第３のポートと前記第４のポートとの間の第２の通路を開閉するとともに前記ソレノイド側の端面には前記吸入圧力を受圧して前記第１プランジャの動きを前記弁体に伝達するよう前記感圧ピストンと一体に形成された第２の弁体とを有することを特徴とする請求項２記載の可変容量圧縮機用制御弁。
20. 前記ソレノイドは、前記感圧体が受圧する前記吸入圧力に抗して前記第１プランジャの側に前記第２プランジャを付勢するスプリングと、前記スプリングの荷重を調節するアジャストねじとを有していることを特徴とする請求項１記載の可変容量圧縮機用制御弁。
    

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