JP2006097673A - 可変容量圧縮機用制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 感度の高い可変容量圧縮機の回転数が急激に変動した場合でも、ハンチングすることなく速やかに所定の吐出容量に回復させることができる可変容量圧縮機用制御弁を提供する。
【解決手段】 吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧に基づい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弁部１３において、高圧ポート１８に感圧部１２を設け、弁体２３よりも受圧面積の大きな感圧ピストン１９が吐出圧力Ｐｄの急激な変化を受けると、吐出圧力Ｐｄと調圧室２０内の圧力との間に発生する差圧が弁体２３に対してその開閉方向とは逆方向に作用し、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧によって開閉しようとする弁体２３の動きを一時的に鈍くすることで、感度の高い可変容量圧縮機をハンチングすることなく速やかに所定の吐出容量に回復させる。
【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冷凍サイクルを構成する可変容量圧縮機に装着されてその吐出容量を吐出圧力と吸入圧力との差圧によって制御するようにした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中で冷媒を圧縮するために用いられる圧縮機は、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、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においては、エンジンによって回転駆動される軸に取り付けられた揺動板に圧縮用ピストンが連結され、揺動板の角度を変えることによって圧縮用ピストンのストロークを変えることで冷媒の吐出量を変えるようにしている。

揺動板の角度は、密閉されたクランク室内に圧縮された冷媒の一部を導入し、その導入する冷媒の圧力を変化させ、圧縮用ピストンの両面にかかる圧力の釣り合いを変化させることによって連続的に変えている。

クランク室内の圧力は、可変容量圧縮機の吐出室とクランク室との間またはクランク室と吸入室との間に設けて、吐出室からクランク室に導入する冷媒の流量を変えるか、クランク室から吸入室に導出する冷媒の流量を変えることにより調整するようにした可変容量圧縮機用制御弁が知られている（たとえば、特許文献１参照。）。

この特許文献１に記載の可変容量圧縮機用制御弁は、可変容量圧縮機に装着されたときに、その吐出室とクランク室との間の冷媒通路に配置される弁部を有し、クランク室と吸入室との間に設けたオリフィスを介して吐出室から吸入室へ冷媒が流れる経路を形成するようにしている。可変容量圧縮機用制御弁は、開弁方向に吐出圧力Ｐｄを受ける弁体と、この弁体の背面側に弁孔とほぼ同じ径を有するピストンロッドとを一体にして構成した弁部を備え、そのピストンロッドの端面には、閉弁方向に吸入圧力Ｐｓと外部信号によって吐出容量を設定するソレノイドの荷重とを受けるように構成されている。したがって、この可変容量圧縮機用制御弁では、弁体とピストンロッドとの有効受圧面積の等しい両端に吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとを受圧しているため、それらの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）によって弁体が開閉動作をし、吐出室からクランク室へ流れる冷媒流量を制御する。

たとえばエンジンの回転数が上昇することにより可変容量圧縮機の回転数が上昇してその吐出容量が増加してくると、その吐出圧力Ｐｄが上昇し、吸入圧力Ｐｓが低下してそれらの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が大きくなる。すると、可変容量圧縮機用制御弁は、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）によって動作する弁部の弁リフトが大きくなるので、クランク室に導入される冷媒流量を増やし、クランク室の圧力Ｐｃを増加させて可変容量圧縮機の吐出容量を下げ、これによって差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が小さくなるように制御する。すなわち、可変容量圧縮機用制御弁は、可変容量圧縮機を吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を所定値に保つようにクランク室に導入される冷媒流量を制御している。その差圧の所定値は、ソレノイドに供給する電流の値によって外部から設定することができる。

このような可変容量圧縮機用制御弁によって制御される可変容量圧縮機は、エンジンの回転数が変動することにより可変容量圧縮機の回転数が変動してその吐出容量が変化することによる差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）の変化でクランク室内の圧力Ｐｃが変化し、これにより揺動板の傾斜角度が変化して吐出容量が最大から最小の間で可変する。たとえば起動時のように差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が０のとき、可変容量圧縮機は、最大容量で運転していて、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）がある値に達すると、容量可変を開始するが、可変容量圧縮機には個性があり、可変容量圧縮機よっては、容量可変を開始するときのクランク室内の圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）の値に幅がある。これは、可変容量圧縮機の揺動板の動きやすさ、すなわち感度の違いに起因している。
特開２００１−１３２６５０号公報（段落番号〔００４３〕〜〔００４５〕，図４）

しかしながら、感度の高い可変容量圧縮機は、回転数の急激な変動による吐出圧力Ｐｄおよび吸入圧力Ｐｓの急激な圧力変化に対して敏感に反応し、ハンチングが生じてしまう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、感度の高い可変容量圧縮機に対して、エンジンの回転数が急激に変化することによる急激な圧力変化があっても、ハンチングを起こすことなく安定した制御を行うことができるようにした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、可変容量圧縮機の吐出室の吐出圧力と吸入室の吸入圧力との差圧を感知して前記吐出室からクランク室へ流す冷媒の流量を制御することにより前記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、前記可変容量圧縮機の急激な回転数の変動による圧力変化を感知して前記圧力変化の度合いに比例した値だけ弁部の開閉方向の動きを鈍くさせる感圧部を備え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、可変容量圧縮機の緩やかな回転数の変動による圧力変化に対して、感圧部は不感であって、従来と同じ動作をするが、急激な回転数の変動による圧力変化に対しては、感圧部が感知し、圧力変化の度合いに比例した値だけ弁部に対してその開閉方向とは逆方向に作用させて、弁部の動きを鈍くさせている。これにより、感度の高い可変容量圧縮機は、急激な回転数の変動があった場合に、それによる圧力変化がオーバシュートすることなく、速やかに所定の吐出容量に回復させることができるようになる。

本発明の可変容量圧縮機用制御弁は、可変容量圧縮機が急激な回転数の変動を受けた場合に、その回転数の変動による圧力変化を感圧部が感知し、圧力変化の度合いに比例した値だけ弁部の開閉方向の動きを鈍くさせるようにしたので、感度の高い可変容量圧縮機が急激な回転数の変動を受けた場合においてもハンチングのない安定した容量制御をすることができるという利点がある。

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を模式的に示した中央縦断面図である。

この可変容量圧縮機用制御弁１１は、吐出圧力Ｐｄの急激な圧力変動を感知する感圧部１２と、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を感知して吐出室からクランク室へ流す冷媒の流量を制御する弁部１３と、制御しようとする差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）の所定値を外部から設定することができるソレノイド１４とが同一軸線上に配置されて構成されている。

感圧部１２および弁部１３を収容しているボディ１５は、その図の上部にシリンダ１６が形成され、その上端の開口部は、蓋１７によって閉じられている。そのシリンダ１６の図の下方位置には、この可変容量圧縮機用制御弁１１が可変容量圧縮機に装着されたときに、その吐出室に連通する高圧ポート１８が穿設されている。シリンダ１６の中には、軸線方向に進退自在に感圧ピストン１９が配置され、シリンダ１６の上部には、ボディ１５および蓋１７とともに調圧室２０の空間が形成されている。この調圧室２０は、シリンダ１６と感圧ピストン１９との間の所定のクリアランスを介して高圧ポート１８に連通するようにしている。シリンダ１６の底部中央には、孔が形成されていて、その孔には筒状の弁座形成部材２１が圧入されている。この弁座形成部材２１は、軸線方向に貫通している通路、すなわち弁孔を有し、図の下方の端部が弁部１３の弁座を構成している。また、弁座形成部材２１による弁孔内には、シャフト２２が配置され、その一端は、感圧ピストン１９に固定されている。

弁座形成部材２１による弁座に対向して弁体２３が弁孔を開閉可能に配置されている。弁体２３は、一端が感圧ピストン１９に固定されたシャフト２２およびボディ１５によって軸線方向に進退自在に保持されたピストンロッド２４と一体に形成されている。ピストンロッド２４の外径は、弁座形成部材２１の弁孔の内径に等しく形成されている。ピストンロッド２４は、また、スプリング２５によって弁体２３が弁座形成部材２１から離れる方向に付勢されている。なお、弁体２３が配置されている空間は、この可変容量圧縮機用制御弁１１が可変容量圧縮機に装着されたときに、そのクランク室に制御された圧力Ｐｃを供給する中圧ポート２６に連通し、スプリング２５が配置されている空間は、吸入室の吸入圧力Ｐｓを受ける低圧ポート２７に連通している。

ボディ１５の図の下部中央には、孔が形成されていて、この孔には、有底スリーブ２８の開口縁部が緊密に結合されている。有底スリーブ２８の中には、ソレノイド１４のコア２９およびプランジャ３０が設けられている。コア２９は、ボディ１５の下部中央の孔および有底スリーブ２８に圧入により固定されている。プランジャ３０は、有底スリーブ２８の中に軸線方向に摺動自在に配置され、コア２９を軸線方向に貫通して配置されたシャフト３１の一端に固定されている。プランジャ３０は、また、スプリング３２によってコア２９の方向へ付勢されており、シャフト３１の他端がピストンロッド２４の図の下端面に当接するようにしている。有底スリーブ２８の外周には、コイル３３が配置され、これに給電するためのハーネス３４が外部に導出されている。

以上の構成の可変容量圧縮機用制御弁１１において、弁部１３のピストンロッド２４をソレノイド１４の方向へ付勢しているスプリング２５がソレノイド１４のシャフト３１を弁部１３の方向へ付勢しているスプリング３２よりもばね荷重を大きく設定してあるので、ソレノイド１４が非通電のとき、弁部１３は、その弁体２３が弁座形成部材２１から離されているので全開状態に保持されている。このようなときは、可変容量圧縮機の吐出室から高圧ポート１８に導入された吐出圧力Ｐｄの高圧冷媒は、全開の弁部１３を通過し、中圧ポート２６からクランク室へと流れることになる。したがって、可変容量圧縮機は、クランク室の圧力Ｐｃが吐出圧力Ｐｄに近い圧力になるため、吐出容量最小の運転を行うことになる。

自動車用空調装置の起動時または冷房負荷が最大のときには、ソレノイド１４に供給される制御電流値は最大になる。このとき、プランジャ３０は、コア２９に最大の吸引力で吸引されることになるので、弁部１３のピストンロッド２４は、スプリング２５の付勢力に抗してプランジャ３０に固定されたシャフト３１によって閉弁方向に押され、これによって、弁体２３が弁座形成部材２１に着座し、弁部１３は、全閉状態となる。このときは、高圧ポート１８に導入される吐出圧力Ｐｄの高圧冷媒は、全閉の弁部１３によって阻止されるので、可変容量圧縮機は、クランク室の圧力Ｐｃが吸入圧力Ｐｓに近い圧力になって、吐出容量最大の運転を行うことになる。

ここで、ソレノイド１４に供給される電流値が所定値に設定されているときには、弁体２３は、開弁方向に付勢しているスプリング２５の荷重と、閉弁方向に付勢しているソレノイド１４の荷重と、開弁方向に受圧する吐出圧力Ｐｄと、閉弁方向に受圧する吸入圧力Ｐｓとがバランスした弁リフト位置にて停止する。

このバランスが取れた状態で、エンジンの回転数が上がるなどして可変容量圧縮機の回転数が上がり、吐出容量が増えたとすると、吐出圧力Ｐｄが上がって吸入圧力Ｐｓが下がるので、その差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が大きくなり、弁体２３およびピストンロッド２４には、開弁方向の力が作用し、弁体２３は、バランス位置からリフトして吐出室からクランク室へ流す冷媒の流量を増やすことになる。これにより、クランク室の圧力Ｐｃが上昇し、可変容量圧縮機は、その吐出容量を減少させる方向に動作し、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）がソレノイド１４によって設定された所定値になるように制御される。エンジンの回転数が低下した場合は、その逆の動作をし、可変容量圧縮機は、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）がソレノイド１４によって設定された所定値になるように制御される。

このように、自動車がほぼ一定速度で巡航しているときのように、可変容量圧縮機の回転数が緩やかに変動しているときは、感圧部１２は不感であって、従来の可変容量圧縮機用制御弁と同じ動作をする。次に、自動車が急加速、急減速した場合のように、エンジンの回転数が急激に変動したことによって可変容量圧縮機の回転数が急変した場合の可変容量圧縮機用制御弁１１の動作について説明する。

図２は可変容量圧縮機の回転数が急増したときの可変容量圧縮機用制御弁の動作説明図である。
可変容量圧縮機の回転数がたとえば毎分８００回転で安定して動作しているときに、たとえば毎分２０００回転まで急上昇したとすると、可変容量圧縮機用制御弁１１は、吐出圧力Ｐｄの上昇および吸入圧力Ｐｓの降下を受けて弁リフトが増加し、その結果、クランク室の圧力Ｐｃを上昇させるが、感度の高い可変容量圧縮機では、図中破線で示したように、弁リフト、吐出圧力Ｐｄ、クランク室の圧力Ｐｃおよび吸入圧力Ｐｓがオーバシュートしてしまい、ハンチング現象が起きるような傾向を有している。

このとき、感圧部１２は、急増した吐出圧力Ｐｄを弁体２３よりも受圧面積の十分に大きな感圧ピストン１９が受けることになる。これに対し、調圧室２０は、急増する前の吐出圧力Ｐｄの平均値である圧力Ｐｄ（ａｖ）のままであるので、感圧ピストン１９には、差圧（Ｐｄ−Ｐｄ（ａｖ））によって弁部１３から離れる方向の力が発生する。この力は、シャフト２２を介して弁体２３に伝達されるので、その弁体２３には、急増した吐出圧力Ｐｄから感圧部１２の差圧（Ｐｄ−Ｐｄ（ａｖ））を差し引いた力が加わることになる。これにより、図２にて実線で示したように、可変容量圧縮機用制御弁１１は、弁リフトがよりゆっくりと大きくなるので、クランク室の圧力Ｐｃをよりゆっくりと上昇させることになる。その後、感圧部１２では、急増した吐出圧力Ｐｄがシリンダ１６と感圧ピストン１９との間のクリアランスを介して調圧室２０に速やかに導入されることによって、差圧（Ｐｄ−Ｐｄ（ａｖ））はなくなり、ここで感圧部１２の機能は消失する。すなわち、この感圧部１２は、吐出圧力Ｐｄの急増を感知して、圧力変化の度合いに比例した値だけ弁部１３の開弁方向の動きを一時的に鈍くさせる機能を有しているということになる。これにより、可変容量圧縮機用制御弁１１は、可変容量圧縮機をハンチングさせることなく速やかに所定の吐出容量に回復させることができるようになる。

以上は、可変容量圧縮機の回転数が急上昇した場合の動作であるが、回転数が急激に低下した場合も同様である。すなわち、可変容量圧縮機の回転数が急激に低下すると、感圧部１２の差圧（Ｐｄ（ａｖ）−Ｐｄ）が感圧ピストン１９を弁部１３の方向へ移動させる力となるので、これが閉弁方向に移動しようとしている弁体２３を一時的に開弁方向へ付勢する力となる。これにより、可変容量圧縮機用制御弁１１は、回転数が急激に低下した場合でも、可変容量圧縮機の回転数が急上昇した場合とまったく逆の動作をすることになる。

なお、以上の構成において、感圧ピストン１９に、円周方向に所定の長さに切断されたピストンリングのような流量調整手段を設けて、調圧室２０を出入りする冷媒の通路の大きさを調節することにより、感圧部１２の特性を調整するようにしてもよい。

図３は第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を模式的に示した中央縦断面図である。この図３において、図１に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する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。

この第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ａは、第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１が吐出圧力Ｐｄの急変を感知して弁部１３の弁リフトを制御するようにしているのに対し、クランク室へ供給される圧力Ｐｃの急変を感知して弁部１３の弁リフトを制御するようにしている点で異なる。

このため、この第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ａでは、感圧部１２が中圧ポート２６に連通する空間内に配置され、圧力Ｐｃを受圧する感圧ピストン１９が弁体２３と一体のピストンロッド２４に固定されている。弁座形成部材２１は、フランジ部を有していて、そのフランジ部がボディ１５の図の上部の先端開口部に嵌着されている。弁座形成部材２１の下方位置には、感圧ピストン１９が軸線方向に進退可能に遊嵌されており、ボディ１５と弁座形成部材２１のフランジ部とによってドーナツ形状の調圧室２０の空間を形成している。また、感圧ピストン１９は、その上部中央部が凹設されており、さらにその凹部は、中圧ポート２６に連通する空間に連通するよう連通孔が形成されている。

以上の構成の可変容量圧縮機用制御弁１１ａが所定の弁リフトにて制御しているときに、吐出圧力Ｐｄが急激に増加し、吸入圧力Ｐｓが急激に減少すると、弁体２３およびピストンロッド２４の両端の差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が大きくなって弁リフトが大きくなろうとし、これによって弁部１３の下流側の圧力Ｐｃも急激に大きくなろうとする。このとき、感圧部１２の感圧ピストン１９が弁体２３よりも十分大きな受圧面積を有しているため、感圧ピストン１９には、図の上方へ一時的に移動しようとする力が発生し、その力が感圧ピストン１９に固定されたピストンロッド２４を閉弁方向に作用させる。したがって、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が大きくなることによって開弁方向に移動しようとする弁体２３には、その感圧ピストン１９の閉弁方向の力が反対方向に作用するため、弁リフトは緩慢に大きくなり、これに連れて吐出圧力Ｐｄおよびクランク室の圧力Ｐｃも緩慢に増加する。やがて、調圧室２０の圧力がクランク室の圧力Ｐｃと等しくなると、吐出圧力Ｐｄ、クランク室の圧力Ｐｃ、吸入圧力Ｐｓ、弁リフトがオーバシュートすることなく速やかに元に戻るようになる。もちろん、可変容量圧縮機の回転数が急に低下した場合も同じように、可変容量圧縮機用制御弁１１ａは緩動作し、可変容量圧縮機を速やかに所定の吐出容量に回復させることができる。

図４は第３の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を模式的に示した中央縦断面図である。この図４において、図１に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する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。

この第３の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ｂは、第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１が吐出圧力Ｐｄの急変を感知して弁部１３の弁リフトを制御し、第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ａがクランク室へ供給される圧力Ｐｃの急変を感知して弁部１３の弁リフトを制御するようにしているのに対し、吸入圧力Ｐｓの急変を感知して弁部１３の弁リフトを制御するようにしている点で異なる。

このため、この可変容量圧縮機用制御弁１１ｂでは、スプリング２５が配置されていて低圧ポート２７に連通する空間とソレノイド１４に通じる空間とを遮るように感圧ピストン１９が配置され、その感圧ピストン１９が弁体２３と一体のピストンロッド２４に固定されている。したがって、この可変容量圧縮機用制御弁１１ｂでは、ボディ１５と、感圧ピストン１９と、ピストンロッド２４と、コア２９と、シャフト３１とによって囲まれた空間が調圧室２０を形成している。

以上の構成の可変容量圧縮機用制御弁１１ｂが所定の弁リフトにて制御しているときに、吐出圧力Ｐｄが急激に増加し、吸入圧力Ｐｓが急激に減少すると、弁体２３およびピストンロッド２４の両端の差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が大きくなって弁リフトが大きくなり、これによって吸入圧力Ｐｓが急激に小さくなる。このとき、感圧部１２の感圧ピストン１９が弁体２３よりも十分大きな受圧面積を有しているため、感圧ピストン１９は、図の上方へ移動しようとする力が発生し、その力が感圧ピストン１９に固定されたピストンロッド２４を閉弁方向に作用させる。弁体２３には、その感圧ピストン１９の閉弁方向の力が逆方向に加わるため、弁リフトは緩慢に大きくなって、吐出圧力Ｐｄおよびクランク室の圧力Ｐｃの圧力上昇も緩慢になる。やがて、調圧室２０の圧力が吸入圧力Ｐｓと等しくなると、吐出圧力Ｐｄ、クランク室の圧力Ｐｃ、吸入圧力Ｐｓ、弁リフトがオーバシュートすることなく速やかに元に戻るようになる。もちろん、可変容量圧縮機の回転数が急に低下した場合も同じように、可変容量圧縮機用制御弁１１ｂは速やかに動作し、可変容量圧縮機を速やかに所定の吐出容量に回復させることができる。

図５は第４の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を模式的に示した中央縦断面図である。この図５において、図１に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する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。

この第４の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ｃは、第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１では、感圧部１２が吐出圧力Ｐｄの増加方向および減少方向の急激な変化を感知して弁部１３の弁リフトを制御しているのに対し、吐出圧力Ｐｄの増加方向の急激な変化は感知せずに、吐出圧力Ｐｄの減少方向の急激な変化に対してのみこれを敏感に感知して弁部１３の弁リフトを制御するようにしている点で異なる。

すなわち、この可変容量圧縮機用制御弁１１ｃでは、感圧部１２を構成する感圧ピストン１９に、吐出圧力Ｐｄの増加方向と減少方向との急激な変化に対して感度を切り換えるための逆止弁機構（感度切り換え手段）が設けられている。この逆止弁機構は、感圧ピストン１９に高圧ポート１８と調圧室２０とを連通するように段差のある通路を形成し、調圧室２０側の径の大きな通路にボール形状の弁体４１を配置し、その弁体４１が調圧室２０の側に脱落しないよう調圧室２０側の開口端部に板ばね４２を係止して構成される。

以上の構成の可変容量圧縮機用制御弁１１ｃが所定の弁リフトにて制御しているときにおいて、吐出圧力Ｐｄが急激に増加すると、吐出圧力Ｐｄと調圧室２０内の圧力との差圧によって感圧ピストン１９に設けられた逆止弁機構が直ぐに開き、吐出圧力Ｐｄと調圧室２０内の圧力との差圧がなくなる。このため、感圧部１２は、不感状態になり、可変容量圧縮機用制御弁１１ｃは、吐出圧力Ｐｄの急激な増加に敏感に応答して弁部１３が急激に開弁方向に作用し、これによってクランク室の圧力Ｐｃをより速やかに上昇させ、可変容量圧縮機の吐出容量を速やかに減少させる方向に制御する。

逆に、吐出圧力Ｐｄが急激に低下した場合には、急激に低下した吐出圧力Ｐｄと急激に低下する前の吐出圧力Ｐｄの平均値である調圧室２０内の圧力Ｐｄ（ａｖ）との差圧により感圧ピストン１９に設けられた逆止弁機構が閉じるため、弁体２３よりも受圧面積の大きな感圧ピストン１９が急激に低下した吐出圧力Ｐｄの変化を敏感に感知する。このため、弁体２３は吐出圧力Ｐｄの急激な低下に応答して閉弁方向に作用しようとするが、感圧ピストン１９が急激な圧力変化を受けて瞬間的に開弁方向に作用するため、弁体２３の閉弁方向の動きが鈍くさせられる。つまり、この可変容量圧縮機用制御弁１１ｃは、吐出圧力Ｐｄの急激な増加方向の変化に対して感度が高く、吐出圧力Ｐｄの急激な低下方向の変化に対しては感度が低いといった非対称の開弁特性を有している。これにより、たとえば吐出圧力Ｐｄの急激な増加方向の変化に対して可変容量圧縮機が過渡応答して、吐出圧力Ｐｄが急激に減少方向に変化したとしても、吐出圧力Ｐｄの急激な減少方向では、過渡応答することはないので、ハンチング現象が発生してしまうことはない。

図６は第５の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を模式的に示した中央縦断面図である。この図６において、図５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。

この第５の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ｄは、第４の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ｃが感圧部１２の逆止弁機構を感圧ピストン１９に設け、その逆止弁の弁体をボール弁で構成していたのに対し、感圧部１２の逆止弁機構を蓋１７に設け、その逆止弁の弁体をポペット弁で構成している点で異なる。

すなわち、この可変容量圧縮機用制御弁１１ｄでは、感圧部１２に設けられた逆止弁機構は、感圧部１２の蓋１７に吐出圧力Ｐｄを受ける空間と調圧室２０とを連通するように段差のある通路を形成し、調圧室２０側の径の大きな通路に茸形状の弁体４１を配置し、その弁体４１が調圧室２０の側に脱落しないよう調圧室２０側の開口端部に板ばね４２を係止し、さらに蓋１７と感圧ピストン１９との間に感圧ピストン１９を蓋１７から離れる方向に付勢する荷重の小さなスプリング４３を配置して構成される。

このような構成の感圧部１２を持った可変容量圧縮機用制御弁１１ｄの動作は、第４の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ｃと同じである。なお、この第５の実施の形態では、逆止弁機構は、感圧部１２の蓋１７に設けられているが、調圧室２０を吐出圧力Ｐｄに曝される側から隔離しているボディ１５に設けても良い。

図７は第６の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を模式的に示した中央縦断面図である。この図７において、図６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。

この第６の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ｅは、第４および第５の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ｃ，１１ｄが逆止弁機構を有しているのに対し、吐出圧力Ｐｄが急激に増加するときと急激に低下するときとで感度を切り換えるようにした感度切り換え機構を備えている点で異なる。

すなわち、この可変容量圧縮機用制御弁１１ｅでは、感圧部１２に設けられた感度切り換え機構は、調圧室２０を出入りする冷媒の流れ易さを切り換えるもので、感圧ピストン１９の外周形状を高圧ポート１８の側から調圧室２０に向かって外径が徐々に大きくなるテーパ形状になっている。したがって、感圧ピストン１９の外周の隙間は、調圧室２０内の図の上端では、最も絞られた絞り部を構成し、それより高圧ポート１８に連通する空間に向かって流路断面積が徐々に拡大している。これにより、その絞り部の高圧ポート１８側は流路断面積が急拡大していて、絞り部から急拡大部へ冷媒が流れ込む場合には、そこに縮流が発生し、その縮流作用によって、高圧ポート１８の側と調圧室２０内との差圧が同じであれば、この感圧部１２は、高圧ポート１８に入った冷媒が徐々に絞られてから絞り部を通過して調圧室２０に入るときに比べて、調圧室２０内の冷媒が絞り部で急激に絞られてから高圧ポート１８の側へ流れるときの方が冷媒流量は少ないという特性になっている。

可変容量圧縮機の回転数が急激に増加して吐出圧力Ｐｄが急激に増加したときは、高圧になった高圧ポート１８の圧力と高圧になる前の調圧室２０内の圧力との差によって、高圧ポート１８の側から感圧ピストン１９の外周の隙間を通って調圧室２０に冷媒が流れようとし、逆に、回転数が急激に低下して吐出圧力Ｐｄが急激に低下したときは、調圧室２０から感圧ピストン１９の外周の隙間を通って高圧ポート１８の側に冷媒が流れようとする。このとき、吐出圧力Ｐｄが急激に増加したときと急激に低下したときとでは、感圧ピストン１９の外周の隙間を流れる冷媒流量に差ができ、吐出圧力Ｐｄが急激に増加したときは、調圧室２０の圧力は急激に増加した吐出圧力Ｐｄと均圧になる時間が短く、吐出圧力Ｐｄが急激に低下したときには、調圧室２０の圧力は急激に増加した吐出圧力Ｐｄと均圧になる時間が長くなる。吐出圧力Ｐｄが急激に増加したときに感圧ピストン１９が弁部１３の弁体２３をその閉弁方向に作用する力は、吐出圧力Ｐｄが急激に低下したときに感圧ピストン１９が弁部１３の弁体２３をその開弁方向に作用する力よりも小さくなるので、吐出圧力Ｐｄが急激に増加したときには、感圧部１２はより鈍感になり、弁部１３の感度はあまり低下しない。一方、吐出圧力Ｐｄが急激に低下する過渡期には、感圧ピストン１９が開弁方向に動きやすいため、感圧部１２はより敏感になる。吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧が小さくなることで、弁部１３が閉弁方向に作用しようとする力が感圧部１２の開弁方向に作用しようとする力によって瞬間的にキャンセルされるため、弁部１３の弁体２３は閉弁方向の動きが抑制される。この結果、吐出圧力Ｐｄが急激に低下する方向では、弁部１３が過渡応答することはないので、感度の高い可変容量圧縮機が吐出圧力Ｐｄの急激な圧力変動によってハンチング現象を起こしてしまうことはない。

図８は第７の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を模式的に示した中央縦断面図である。この図８において、図３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。

この第７の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ｆは、第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ａでは、感圧部１２がクランク室へ供給される圧力Ｐｃの増加方向および減少方向の急激な変化を感知して弁部１３の弁リフトを制御しているのに対し、クランク室へ供給される圧力Ｐｃの増加方向の急激な変化は感知せずに、圧力Ｐｃの減少方向の急激な変化に対してのみこれを敏感に感知して弁部１３の弁リフトを制御するようにしている点で異なる。

すなわち、この可変容量圧縮機用制御弁１１ｆでは、感圧部１２を構成する感圧ピストン１９に、クランク室へ供給される圧力Ｐｃの増加方向と減少方向との急激な変化に対して感度を切り換えるための逆止弁機構が設けられている。この逆止弁機構は、感圧ピストン１９に中圧ポート２６と調圧室２０とを連通するように段差のある通路を形成し、調圧室２０側の径の大きな通路にボール形状の弁体４１を配置し、その弁体４１が調圧室２０内に脱落しないよう調圧室２０側の開口端部にストッパ４４を嵌合して構成される。

以上の構成の可変容量圧縮機用制御弁１１ｆが所定の弁リフトにて制御しているときにおいて、吐出圧力Ｐｄが急激に増加することにより弁部１３が開弁方向に動作してクランク室へ供給される圧力Ｐｃが急激に増加した場合には、感圧ピストン１９に設けられた逆止弁機構は、クランク室の圧力Ｐｃと調圧室２０内の圧力との差圧によって直ちに開弁する。このため、感圧部１２は、弁部１３の動作に影響を与えないので、弁部１３は、圧力Ｐｃの急激な増加に応答して速やかに開弁方向に動作してクランク室の圧力Ｐｃをより速やかに上昇させ、可変容量圧縮機の吐出容量を速やかに減少させる方向に制御する。

逆に、クランク室へ供給される圧力Ｐｃが急激に低下した場合には、急激に低下する前の圧力Ｐｃの平均値である調圧室２０内の圧力Ｐｃ（ａｖ）よりも中圧ポート２６の圧力Ｐｃが低くなるため、感圧ピストン１９に設けられた逆止弁機構が閉じる。このため、弁体２３よりも受圧面積の大きな感圧ピストン１９が圧力Ｐｃの急激な低下を敏感に感知し、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧が小さくなることで、弁部１３は、開弁方向に敏感に作用する感圧部１２によって、閉弁方向の作用が瞬間的に抑制される。

これにより、可変容量圧縮機用制御弁１１ｆは、クランク室へ供給される圧力Ｐｃの急激な増加方向の変化に対して感度が高く、圧力Ｐｃの急激な低下方向の変化に対しては感度が低いといった非対称の開弁特性になるので、吐出圧力Ｐｄの急激な変動に起因した圧力Ｐｃの急激な変動があっても、ハンチングすることはない。

図９は第８の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を模式的に示した中央縦断面図である。この図９において、図４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。

この第８の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ｇは、第３の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１ｂでは、感圧部１２が吸入圧力Ｐｓの増加方向および減少方向の急激な変化を感知して弁部１３の弁リフトを制御しているのに対し、吸入圧力Ｐｓの減少方向の急激な変化は感知せずに、吸入圧力Ｐｓの増加方向の急激な変化に対してのみこれを敏感に感知して弁部１３の弁リフトを制御するようにしている点で異なる。

すなわち、この可変容量圧縮機用制御弁１１ｇでは、感圧部１２を構成する感圧ピストン１９に、吸入圧力Ｐｓの増加方向と減少方向との急激な変化に対して感度を切り換えるための逆止弁機構が設けられている。この逆止弁機構は、感圧ピストン１９に低圧ポート２７と調圧室２０とを連通するように段差のある通路を形成し、低圧ポート２７側の径の大きな通路にボール形状の弁体４１を配置し、その弁体４１が低圧ポート２７に連通する空間内に脱落しないよう低圧ポート２７側の開口端部にストッパ４４を嵌合して構成される。

以上の構成の可変容量圧縮機用制御弁１１ｇが所定の弁リフトにて制御しているときにおいて、吐出圧力Ｐｄが急激に増加することにより吸入圧力Ｐｓが急激に低下した場合には、感圧ピストン１９に設けられた逆止弁機構は、吸入圧力Ｐｓと調圧室２０内の圧力との差圧によって直ちに開弁する。このため、感圧部１２は、弁部１３の動作に影響を与えないので、弁部１３は、吐出圧力Ｐｄの急激な増加に応答して速やかに開弁方向に動作し、クランク室の圧力Ｐｃをより速やかに上昇させ、可変容量圧縮機の吐出容量を速やかに減少させる方向に制御する。

逆に、吐出圧力Ｐｄが急激に低下することにより吸入圧力Ｐｓが急激に増加した場合には、急激に増加する前の吸入圧力Ｐｓの平均値である調圧室２０内の圧力Ｐｓ（ａｖ）よりも低圧ポート２７の吸入圧力Ｐｓが高くなるため、感圧ピストン１９に設けられた逆止弁機構が閉じる。このため、感圧ピストン１９が吸入圧力Ｐｓの急激な増加を敏感に感知し、弁部１３は、開弁方向に敏感に作用する感圧部１２によって、閉弁方向の作用が瞬間的に抑制される。

これにより、可変容量圧縮機用制御弁１１ｇは、吸入圧力Ｐｓの急激な低下方向の変化に対して感度が高く、圧力Ｐｃの急激な増加方向の変化に対しては感度が低いといった非対称の開弁特性になるので、ハンチングすることはない。

第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を模式的に示した中央縦断面図である。 可変容量圧縮機の回転数が急増したときの可変容量圧縮機用制御弁の動作説明図である。 第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を模式的に示した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を模式的に示した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を模式的に示した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を模式的に示した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を模式的に示した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を模式的に示した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を模式的に示した中央縦断面図である。

符号の説明

１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ 可変容量圧縮機用制御弁
１２ 感圧部
１３ 弁部
１４ ソレノイド
１５ ボディ
１６ シリンダ
１７ 蓋
１８ 高圧ポート
１９ 感圧ピストン
２０ 調圧室
２１ 弁座形成部材
２２ シャフト
２３ 弁体
２４ ピストンロッド
２５ スプリング
２６ 中圧ポート
２７ 低圧ポート
２８ 有底スリーブ
２９ コア
３０ プランジャ
３１ シャフト
３２ スプリング
３３ コイル
３４ ハーネス
４１ 弁体
４２ 板ばね
４３ スプリング
４４ ストッパ
Ｐｄ 吐出圧力
Ｐｓ 吸入圧力
Ｐｃ クランク室の圧力

Claims (13)

1. 可変容量圧縮機の吐出室の吐出圧力と吸入室の吸入圧力との差圧を感知して前記吐出室からクランク室へ流す冷媒の流量を制御することにより前記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、
   前記可変容量圧縮機の急激な回転数の変動による圧力変化を感知して前記圧力変化の度合いに比例した値だけ弁部の開閉方向の動きを鈍くさせる感圧部を備えていることを特徴とする可変容量圧縮機用制御弁。
2. 前記感圧部は、前記吐出圧力が導入される高圧ポートに設けられ、弁体よりも大きな受圧面積で前記吐出圧力を受圧する感圧ピストンと、前記感圧ピストンが受圧する前記吐出圧力と前記感圧ピストンによって閉じられた調圧室内の圧力との差圧によって発生する軸線方向の動きを弁孔を介して前記弁体へ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１記載の可変容量圧縮機用制御弁。
3. 前記シャフトは、一方の端面に前記吐出圧力を受圧する前記弁体と他方の端面に前記吸入圧力を受圧するピストンロッドとともに一体に形成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。
4. 前記感圧部は、前記感圧ピストンが前記シャフトを介して前記弁体に作用する力を、前記吐出圧力の急激な増加のときの方が前記吐出圧力の急激な低下のときよりも小さくするようにした感度切り換え手段をさらに有し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。
5. 前記感度切り換え手段は、前記高圧ポートの側と前記調圧室とを連通するように前記感圧ピストンに貫通形成された通路に設けられ、前記高圧ポートの側から前記調圧室へ向かう冷媒の流れを許容し、前記調圧室から前記高圧ポートの側へ向かう冷媒の流れを阻止する逆止弁であ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. 前記感度切り換え手段は、前記感圧ピストンとともに前記調圧室を形成している部材に前記吐出圧力を受けている側と前記調圧室とを連通するように貫通形成された通路に設けられ、前記吐出圧力を受けている側から前記調圧室へ向かう冷媒の流れを阻止し、前記調圧室から前記吐出圧力を受けている側へ向かう冷媒の流れを許容する逆止弁であ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。
7. 前記感度切り換え手段は、前記感圧ピストンの外周に形成される隙間の流路断面積が高圧ポートの側から前記調圧室へ向かって徐々に縮小するように、前記感圧ピストンの外周をテーパ形状に形成することによっ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。
8. 前記感圧部は、前記弁部によって制御された制御圧力が前記クランク室へ導出される中圧ポートに設けられていて弁体よりも大きな受圧面積で前記制御圧力を受圧する感圧ピストンを有し、前記感圧ピストンは、これが受圧する前記制御圧力と前記感圧ピストンによって閉じられた調圧室内の圧力との差圧によって発生する軸線方向の動きを前記弁体へ伝達するようにした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。
9. 前記感圧部は、前記感圧ピストンが前記弁体に作用する力を、前記制御圧力の急激な増加のときの方が前記制御圧力の急激な低下のときよりも小さくするようにした感度切り換え手段をさらに有していることを特徴とする請求項８記載の可変容量圧縮機用制御弁。
10. 前記感度切り換え手段は、前記中圧ポートの側と前記調圧室とを連通するように前記感圧ピストンに貫通形成された通路に設けられ、前記中圧ポートの側から前記調圧室へ向かう冷媒の流れを許容し、前記調圧室から前記中圧ポートの側へ向かう冷媒の流れを阻止する逆止弁であることを特徴とする請求項９記載の可変容量圧縮機用制御弁。
11. 前記感圧部は、前記吸入圧力が導入される低圧ポートに設けられていて弁体よりも大きな受圧面積で前記吸入圧力を受圧する感圧ピストンを有し、前記感圧ピストンは、これが受圧する前記吸入圧力と前記感圧ピストンによって閉じられた調圧室内の圧力との差圧によって発生する軸線方向の動きを前記弁体へ伝達するようにした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。
12. 前記感圧部は、前記感圧ピストンが前記弁体に作用する力を、前記吸入圧力の急激な増加のときの方が前記吸入圧力の急激な低下のときよりも大きくするようにした感度切り換え手段をさらに有し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. 前記感度切り換え手段は、前記低圧ポートの側と前記調圧室とを連通するように前記感圧ピストンに貫通形成された通路に設けられ、前記低圧ポートの側から前記調圧室へ向かう冷媒の流れを許容し、前記調圧室から前記低圧ポートの側へ向かう冷媒の流れを阻止する逆止弁であることを特徴とする請求項１２記載の可変容量圧縮機用制御弁。
    

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