JP3585150B2 - 可変容量圧縮機用制御弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば車両空調装置に使用される可変容量圧縮機の制御弁に関するものである。特に、必要に応じて吐出領域から制御圧室内に供給される圧縮冷媒ガス量を制御するとともに、設定吸入圧力の可変機構を具備する可変容量圧縮機用制御弁に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、可変容量圧縮機としては、例えば吐出領域と制御圧室を兼ねるクランク室とを連通する給気通路を備え、そのクランク室内の圧力を調整することにより、カムプレートの傾角を変更して、吐出容量を変更するよう構成されたものが知られている。前記クランク室内の圧力調整は、給気通路の途中に設けられた容量制御弁の開度を変更することによって、吐出領域からクランク室への高圧の圧縮冷媒ガスの供給量が変更されて行われる。
【０００３】
この従来の可変容量圧縮機用制御弁としては、例えば特開平３−２３３８５号公報に開示されたものが知られている。図７に示すように、この従来構成の容量制御弁１０１では、バルブハウジング１０２の一端面の近傍に、弁座１０３が形成されている。この弁座１０３の弁孔１０４には、前記給気通路を開閉するための弁体１０５が接離可能に対向配置されている。この弁体１０５は、感圧ロッド１０６を介して、低圧室１０７内に収容され感圧部を構成するベローズ１０８の上面に支持されている。なお、ここそして以降にいう、上あるい下とは、全て図における上下関係を示している。低圧室１０７には低圧の吸入圧力Ｐｓが導入され、ベローズ１０８が吸入圧力Ｐｓに応じて伸縮するようになっている。前記弁体１０５を収容する高圧室１０９は、上流側の給気通路を介して吐出領域に連通され、高圧の吐出圧力Ｐｄ雰囲気となっている。また、バルブハウジング１０２内の前記弁座１０３と低圧室１０７との間には、下流側の給気通路を介して、圧縮機のクランク室に連通された中圧室１１０が区画形成されている。
【０００４】
前記バルブハウジング１０２の下部には、ソレノイド部１１１が連結されている。ソレノイド部１１１の内部にはプランジャとしての可動鉄心１１２が往復動可能に収容され、その可動鉄心１１２の上部外側には固定鉄心１１３が装着されている。可動鉄心１１２と固定鉄心１１３の外側には、それら両鉄心１１２、１１３を跨ぐように、コイル１１４が収容されている。可動鉄心１１２の上端は、前記ベローズ１０８の上端内側に固着されている。また、可動鉄心１１２の下端とソレノイド部１１１の底部との間には、可動鉄心１１２を常時上方に、つまり感圧ロッド１０６を介して前記弁体１０５を開放する方向に付勢するバネ１１５が介装されている。
【０００５】
前記ソレノイド部１１１のコイル１１４には、必要に応じて外部の制御装置から電流が供給される。この電流の強弱に応じて、前記両鉄心１１２、１１３間の吸引力が変更され、可動鉄心１１２を上方へ付勢する付勢力、つまり弁体１０５に作用する荷重が変更される。そして、弁体１０５に作用する開放方向の押圧力が調整されて、前記低圧室１０７の圧力による弁体１０５の制御開始点の調節が可能となっている。この状態で、低圧室１０７の圧力、つまり吸入圧力Ｐｓが上昇すると、ベローズ１０８が縮められて、感圧ロッド１０６を介して弁体１０５が弁孔１０４を閉止する方向に移動される。逆に、低圧室１０７の圧力、つまり吸入圧力Ｐｓが低下すると、ベローズ１０８が伸ばされて、感圧ロッド１０６を介して弁体１０５が弁孔１０４を開放する方向に移動される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記の従来構成においては、前記弁体１０５の端面には高圧の吐出圧力Ｐｄが作用している。これに対して、弁体１０５の弁孔１０４との当接面には中圧室１１０の圧力、つまりクランク室内の圧力Ｐｃが作用している。
【０００７】
さて、例えば真夏の渋滞時等においては、圧縮機に接続された外部冷媒回路の凝縮器における熱交換容量が著しく低下する。この状態で、圧縮機が最大吐出容量運転されていると、前記吐出圧力Ｐｄは非常に高い値となるとともに、クランク室の圧力Ｐｃは低圧の吸入圧力Ｐｓに近い値となる。このため、容量制御弁１０１の弁体１０５は、吐出圧力Ｐｄとクランク室圧力Ｐｃとの大きな差圧により、弁座１０３に強く押しつけられた状態となる。このように、高吐出圧力Ｐｄ下では、給気通路が開放されにくくなるとともに、ベローズ１０８の伸縮による吸入圧力Ｐｓの制御幅が狭くなる。
【０００８】
ここで、何らかの要因、例えば冷房負荷の低下等により、圧縮機の吐出容量を減少させるべく容量制御弁１０１の開度を増大するためには、前記差圧に打ち勝つ大きな付勢力を弁体１０５に作用させる必要がある。このため、ソレノイド部１１１の励磁による可動鉄心１１２と固定鉄心１１３との吸引力を大きくする必要があって、ソレノイド部１１１を大型化せざるを得ないという問題があった。
【０００９】
また、圧縮機に大型のソレノイド部１１１を装着した場合には、そのソレノイド部１１１での消費電力が大きくなって、オルタネータ等の他の補機の負担が増大するという問題があった。
【００１０】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的としては、いかなる圧縮機の運転状態においても、吐出圧力及び制御圧室内の圧力の影響を少なくして、弁体の開度制御を確実かつ正確に行うことのできる可変容量圧縮機用制御弁を提供することにある。また、設定吸入圧力を設定するためのソレノイド部を小型化することができて、省動力可能な可変容量圧縮機用制御弁を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、吐出領域と制御圧室とを連通する給気通路の開度を調整し、クランク室内のカムプレートの傾角を変更することによって、吐出容量を変更するようにした可変容量圧縮機の制御弁であって、弁孔を介して前記給気通路に接続される弁室と、その弁室内に収容され、前記弁孔を開閉する弁体と、前記弁体の一方側に感圧ロッドを介して連結され、吸入領域の圧力に応じてその圧力が上昇すると前記弁孔の開度が減少する方向に前記弁体を付勢する感圧部と、前記弁体の他方側にソレノイドロッドを介して連結され、前記弁体に電磁力を付与するソレノイド部とを備え、前記ソレノイド部内にはソレノイドロッドに当接するプランジャを往復動可能に収容するソレノイド室を区画形成し、前記弁室を吐出領域または制御圧室の一方と連通させるとともに、弁孔及びソレノイド室を吐出領域または制御圧室の他方と連通させ、前記ソレノイドロッドの断面積を、弁孔の開口面積よりも僅かに大きくなるように形成したものである。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の可変容量圧縮機用制御弁において、前記ソレノイドロッドの断面積の公差が負側に最大となり、弁孔の開口面積の公差が正側に最大となった場合でも、ソレノイドロッドの断面積が弁孔の開口面積と等しくなるように、ソレノイドロッドの断面積を、弁孔の開口面積よりも僅かに大きく形成したものである。
【００１３】
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の可変容量圧縮機用制御弁において、前記ソレノイド部は、前記弁体に可変荷重を付与し、前記感圧部の設定吸入圧力を変更するようにしたものである。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれかに記載の可変容量圧縮機用制御弁において、前記ソレノイド部は、前記感圧部に作用する吸入圧力に関係なく前記弁孔を開放するようにしたものである。
【００１５】
請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれかに記載の可変容量圧縮機用制御弁において、前記弁室を吐出領域と、前記弁孔及びソレノイド室を制御圧室とそれぞれ連通させたものである。
【００１６】
請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれかに記載の可変容量圧縮機用制御弁において、前記弁室を制御圧室と、前記弁孔及びソレノイド室を吐出領域とそれぞれ連通させたものである。
【００１７】
請求項７に記載の発明では、請求項１〜６のいずれかに記載の可変容量圧縮機用制御弁において、前記弁孔とソレノイド室とを連通させたものである。
さて、請求項１〜４に記載の可変容量圧縮機用制御弁においては、弁体の両側に、ソレノイド部あるいは感圧部と連結されるソレノイドロッド及び感圧ロッドが形成されている。また、ソレノイドロッドの断面積が、弁孔の開口面積よりも僅かに大きくなるように形成されている。このため、ソレノイドロッドの断面積の公差が負側に最大となり、弁孔の開口面積の公差が正側に最大となった場合でも、弁孔の開口面積がソレノイドロッドの断面積よりも大きくなることがない。ここで、弁体の両側にソレノイドロッド及び感圧ロッドが形成され、その弁体に対して弁体を収容する弁室内の圧力、つまり吐出圧力あるいは制御圧室内の圧力が作用している。そして、これら両ロッドの存在により、弁体の可動方向に投影した投影面積、つまり受圧面積が減少される。このため、弁体の可動方向において、その弁体に作用する吐出圧力あるいは制御圧室内の圧力の影響が低減される。従って、吐出圧力と制御圧室内の圧力との差が大きくなった際にも、弁体が弁孔に強く押し付けられることが抑制される。そして、ソレノイド部及び感圧部から弁体に作用する付勢力が変更された際に、弁孔が開放されにくくなるおそれはない。
【００１８】
請求項５〜７に記載の可変容量圧縮機用制御弁では、弁室内へ吐出圧力が導入されている場合に、ソレノイド室及び弁孔内へ制御圧室内の圧力が導入される。また、弁室内へ制御圧室内の圧力が導入されている場合に、ソレノイド室及び弁孔内へ吐出圧力が導入される。つまり、弁体及びソレノイドロッドとを介して対向する弁孔とソレノイド室とが、同じ圧力雰囲気となる。このため、弁体の可動方向において、弁体及びその弁体に連結された感圧ロッド及びソレノイドロッドに作用する制御圧室内の圧力あるいは吐出圧力の影響が低減される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明をクラッチレス可変容量圧縮機の容量制御弁に具体化した一実施形態について図１〜図５に基づいて説明する。
【００２０】
まず、クラッチレス可変容量圧縮機の構成について説明する。
図２に示すように、シリンダブロック１１の前端には、フロントハウジング１２が接合されている。シリンダブロック１１の後端には、リヤハウジング１３がバルブプレート１４を介して接合固定されている。フロントハウジング１２とシリンダブロック１１との間には、制御圧室を兼ねるクランク室１５が形成されているとともに、駆動シャフト１６が回転可能に架設支持されている。
【００２１】
前記駆動シャフト１６の前端は、クランク室１５から外部へ突出しており、この突出端部にはプーリ１７が止着されている。プーリ１７は、ベルト１８を介して外部駆動源をなす車両エンジン（図示略）等に常時作動連結されている。プーリ１７は、アンギュラベアリング１９を介してフロントハウジング１２に支持されている。フロントハウジング１２は、プーリ１７に作用するアキシャル方向の荷重及びラジアル方向の荷重の両方をアンギュラベアリング１９を介して受け止める。
【００２２】
前記駆動シャフト１６の前端部とフロントハウジング１２との間には、リップシール２０が介在されている。リップシール２０は、クランク室１５内の圧力洩れを抑制する。
【００２３】
前記駆動シャフト１６には、回転支持体２１が止着されているとともに、カムプレートとしての斜板２２が駆動シャフト１６の軸線方向へスライド可能かつ傾動可能に支持されている。斜板２２には、先端部が球状をなす一対のガイドピン２３が止着されている。前記回転支持体２１には、支持アーム２４が突設されており、その支持アーム２４には一対のガイド孔２５が形成されている。ガイドピン２３は、ガイド孔２５にスライド可能に嵌入されている。支持アーム２４と一対のガイドピン２３との連係により、斜板２２が駆動シャフト１６の軸線方向へ傾動可能かつ駆動シャフト１６と一体的に回転可能となっている。
【００２４】
そして、前記斜板２２の傾動は、ガイド孔２５とガイドピン２３とのスライドガイド関係、駆動シャフト１６のスライド支持作用により案内される。斜板２２の半径中心部がシリンダブロック１１側へ移動すると、斜板２２の傾角が減少する。回転支持体２１と斜板２２との間には、傾角減少バネ２６が介在されている。傾角減少バネ２６は、斜板２２の傾角を減少する方向へ斜板２２を付勢している。また、回転支持体２１の後面には、斜板２２の最大傾角を規制するための傾角規制突部２１ａが形成されている。
【００２５】
図２〜図４に示すように、前記シリンダブロック１１の中心部には、収容孔２７が駆動シャフト１６の軸線方向に貫設されている。収容孔２７内には、筒状の遮断体２８がスライド可能に収容されている。遮断体２８は、大径部２８ａと小径部２８ｂとからなっている。その大径部２８ａと小径部２８ｂとの段差と、収容孔２７の段差部２７ａとの間には、吸入通路開放バネ２９が介在されている。吸入通路開放バネ２９は、遮断体２８を斜板２２側へ付勢している。
【００２６】
前記遮断体２８の筒内には、駆動シャフト１６の後端部が挿入されている。大径部２８ａの内周面には、ラジアルベアリング３０が嵌入支持されている。ラジアルベアリング３０は、大径部２８ａの内周面に取り付けられたサークリップ３１によって、遮断体２８の筒内から抜け止めされている。駆動シャフト１６の後端部は、ラジアルベアリング３０にスライド可能に嵌入され、そのラジアルベアリング３０及び遮断体２８を介して収容孔２７の周面で支持される。
【００２７】
前記リヤハウジング１３の中心部には、吸入領域を構成する吸入通路３２が形成されている。吸入通路３２は、遮断体２８の移動経路となる駆動シャフト１６の延長線上にある。吸入通路３２は収容孔２７に連通しており、収容孔２７側の吸入通路３２の開口の周囲には位置決め面３３が形成されている。位置決め面３３は、バルブプレート１４上である。遮断体２８の小径部２８ｂの先端面は、位置決め面３３に当接可能である。小径部２８ｂの先端面が位置決め面３３に当接することにより、遮断体２８が後方への移動を規制される。
【００２８】
前記斜板２２と遮断体２８との間の駆動シャフト１６上には、スラストベアリング３４が駆動シャフト１６上をスライド可能に支持されている。スラストベアリング３４は、吸入通路開放バネ２９の付勢力によって常に斜板２２と遮断体２８の大径部２８ａの端面との間に挟み込まれている。
【００２９】
斜板２２が遮断体２８側へ移動するのに伴い、斜板２２の傾動がスラストベアリング３４を介して遮断体２８に伝達される。この傾動伝達により遮断体２８が、吸入通路開放バネ２９の付勢力に抗して位置決め面３３側へ移動し、遮断体２８が位置決め面３３に当接する。斜板２２の回転は、スラストベアリング３４の存在によって遮断体２８への伝達を阻止される。
【００３０】
図２に示すように、前記シリンダブロック１１において、駆動シャフト１６を取り囲むように列設された複数のシリンダボア１１ａ内には、片頭型のピストン３５が収容されている。斜板２２の回転運動は、シュー３６を介してピストン３５の前後往復揺動に変換され、これによって、ピストン３５がシリンダボア１１ａ内で前後動される。
【００３１】
前記リヤハウジング１３内には、吸入領域を構成する吸入室３７及び吐出領域を構成する吐出室３８が区画形成されている。バルブプレート１４上には、吸入ポート３９及び吐出ポート４０が形成され、これらの吸入ポート３９及び吐出ポート４０と対応するように、吸入弁４１及び吐出弁４２が形成されている。吸入室３７内の冷媒ガスは、ピストン３５の下死点位置から上死点位置に向かう復動動作により、吸入ポート３９から吸入弁４１を押し退けてシリンダボア１１ａ内へ流入する。シリンダボア１１ａ内へ流入した冷媒ガスは、ピストン３５の上死点位置から下死点位置に向かう往動動作により、所定の圧力に達するまで圧縮された後、吐出ポート４０から吐出弁４２を押し退けて吐出室３８へ吐出される。なお、吐出弁４２は、リテーナ４３に当接して開度規制される。
【００３２】
前記回転支持体２１とフロントハウジング１２との間には、スラストベアリング４４が介在されている。スラストベアリング４４は、シリンダボア１１ａからピストン３５、シュー３６、斜板２２及びガイドピン２３を介して回転支持体２１に作用する圧縮反力を受け止める。
【００３３】
図２〜図４に示すように、前記吸入室３７は、通口４５を介して収容孔２７に連通している。遮断体２８が位置決め面３３に当接するとき、吸入通路３２の前端が閉じられて、通口４５が吸入通路３２から遮断される。駆動シャフト１６内には、通路４６が形成されている。通路４６の入口４６ａはリップシール２０付近でクランク室１５に開口しており、通路４６の出口４６ｂは遮断体２８の筒内に開口している。遮断体２８の周面には、放圧通口４７が貫設されている。放圧通口４７は、遮断体２８の筒内と収容孔２７とを連通している。
【００３４】
前記吐出室３８とクランク室１５とは、給気通路４８で接続されている。給気通路４８の途中には、その給気通路４８を開閉するための制御弁としての容量制御弁４９が設けられている。また、前記吸入通路３２と容量制御弁４９との間には、その容量制御弁４９内に吸入圧力Ｐｓを導くための検圧通路５０が形成されている。
【００３５】
前記吸入室３７へ冷媒ガスを導入するための入口となる吸入通路３２と、吐出室３８から冷媒ガスを排出する吐出フランジ５１とは、外部冷媒回路５２で接続されている。外部冷媒回路５２上には、凝縮器５３、膨張弁５４及び蒸発器５５が介在されている。蒸発器５５の近傍には、温度センサ５６が設置されている。温度センサ５６は、蒸発器５５における温度を検出し、この検出温度情報が制御コンピュータ５７に送られる。また、制御コンピュータ５７には、車両の車室内の温度を指定するための室温設定器５８、室温センサ５８ａ及び空調装置作動スイッチ５９等が接続されている。
【００３６】
そして、前記制御コンピュータ５７は、例えば室温設定器５８によって予め指定された室温、温度センサ５６から得られる検出温度、室温センサ５８ａから得られる検出温度、及び空調装置作動スイッチ５９からのオンあるいはオフ信号等の外部信号に基づいて、入力電流値を駆動回路６０に指令する。駆動回路６０は、指令された入力電流値を後述する容量制御弁４９のソレノイド部６２のコイル８６に対して出力する。その他の外部信号としては、例えば室外温度センサ、エンジン回転数等からの信号があって、車両の環境に応じて入力電流値は決定される。
【００３７】
次に、この実施形態の可変容量圧縮機用制御弁としての容量制御弁４９について、詳細に説明する。
図１及び図２に示すように、容量制御弁４９は、バルブハウジング６１とソレノイド部６２とを中央付近において接合して構成されている。バルブハウジング６１とソレノイド部６２との間には弁室６３が区画形成され、その弁室６３内に弁体６４が収容されている。弁室６３には、弁体６４上の当接面としての端面６４ａに対向するように、弁孔６６が開口されている。この弁孔６６は、バルブハウジング６１の軸線方向に延びるように形成されている。弁体６４の段差部６４ｂと弁室６３の内壁面との間には、強制開放バネ６５が介装され、弁体６４を弁孔６６の開放方向に付勢している。また、この弁室６３は、弁室ポート６７、及び前記給気通路４８を介してリヤハウジング１３内の吐出室３８に連通されている。
【００３８】
前記バルブハウジング６１の上部には、感圧室６８が区画形成されている。なお、ここそして以降にいう、上あるい下とは、全て図における上下関係を示している。この感圧室６８は、吸入圧力導入ポート６９及び前記検圧通路５０を介してリヤハウジング１３の吸入通路３２に連通されている。感圧室６８の内部には、感圧部を構成するベローズ７０が収容されている。ベローズ７０の内部には、そのベローズ７０の初期長さを設定するための設定バネ７０ａが配設されている。感圧室６８と弁室６３との間には、前記弁孔６６と連続しかつ弁孔６６より若干小径の感圧ロッドガイド７１が形成されている。この感圧ロッドガイド７１の弁孔６６側開口部には、前記弁孔６６とほぼ同径の大径部７１ａが形成されている。この大径部７１ａは、前記弁孔６６の加工時に同時加工される。
【００３９】
感圧ロッド７２は、その大径部７２ａにおいて感圧ロッドガイド７１内に摺動可能に挿通され、前記ベローズ７０と弁体６４とを作動連結している。感圧ロッド７２の大径部７２ａは、その断面積が弁孔６６の開口面積よりも小さくなるように形成されている。感圧ロッド７２の弁体６４側部分は、弁孔６６内の冷媒ガスの通路を確保するために小径部７２ｂとなっている。また、感圧ロッド７２は、前記弁体６４と一体形成されている。
【００４０】
前記バルブハウジング６１には、弁室６３と感圧室６８との間において、前記弁孔６６と直交するように、ポート７４が形成されている。ポート７４は、給気通路４８を介してクランク室１５に連通されている。
【００４１】
前記ソレノイド部６２は、ほぼ有底円筒状をなす収容筒７５を備えている。収容筒７５の上方開口部には固定鉄心７６が嵌合され、この固定鉄心７６により収容筒７５内にソレノイド室７７が区画されている。ソレノイド室７７には、ほぼ有蓋円筒状をなすプランジャとしての可動鉄心７８が往復動可能に収容されている。可動鉄心７８と収容筒７５の底面との間には、追従バネ７９が介装されている。なお、この追従バネ７９は、前記強制開放バネ６５よりも弾性係数が小さいものとなっている。
【００４２】
前記固定鉄心７６には、ソレノイド室７７と前記弁室６３とを連通するソレノイドロッドガイド８０が形成されている。ソレノイドロッド８１は、前記弁体６４と一体形成されており、ソレノイドロッドガイド８０内に摺動可能に挿通されている。ソレノイドロッド８１の可動鉄心７８側の端部は、前記強制開放バネ６５及び追従バネ７９の付勢力によって可動鉄心７８に当接されている。そして、前記可動鉄心７８と弁体６４とが、ソレノイドロッド８１を介して作動連結されている。
【００４３】
また、前記ソレノイドロッド８１は、その断面積が弁孔６６の開口面積よりも僅かに大きくなるように形成されている。すなわち、ソレノイドロッド８１及び弁孔６６の加工に際して、ソレノイドロッド８１の断面積の公差が負側に最大となり、弁孔６６の開口面積の公差が正側に最大となった場合でも、ソレノイドロッド８１の断面積が弁孔６６の開口面積と等しくなるように、加工上の公差を見込んで、ソレノイドロッド８１の断面積が、弁孔６６の開口面積よりも僅かに大きく形成されている。実質的には、ソレノイドロッド８１の断面積を弁孔６６の開口面積に対して、１〜８％の範囲内で大きく形成するのが望ましく、１．５〜６％の範囲内で大きく形成するのがより望ましく、２〜５％の範囲内で大きく形成するのがさらに望ましい。
【００４４】
前記ソレノイド室７７は、固定鉄心７６の側面に形成された連通溝８２、バルブハウジング６１に形成された連通孔８３及び容量制御弁４９の装着状態においてリヤハウジング１３の内壁面との間に形成される小室８４を介して前記ポート７４に連通されている。つまり、ソレノイド室７７内は、ソレノイドロッド８１及び弁体６４を介して対向する弁孔６６内と同じ圧力環境下、ここでは、ともにクランク室圧力Ｐｃとなるように構成されている。また、前記可動鉄心７８には、孔８５が設けられており、可動鉄心７８の両側の冷媒ガスの流通が可能になっている。
【００４５】
前記固定鉄心７６及び可動鉄心７８の外側には、両鉄心７６、７８を跨ぐように円筒状のコイル８６が配置されている。このコイル８６には前記制御コンピュータ５７の指令に基づいて駆動回路６０から所定の電流が供給されるようになっている。
【００４６】
次に、前記のように構成されたクラッチレス可変容量圧縮機の容量制御弁４９の動作について説明する。
さて、空調装置作動スイッチ５９がオン状態のもとで、室温センサ５８ａから得られる検出温度が室温設定器５８の設定温度以上である場合には、制御コンピュータ５７はソレノイド部６２の励磁を指令する。すると、コイル８６に駆動回路６０を介して所定の電流が供給され、図２及び図３に示すように、両鉄心７６、７８間には入力電流値に応じた吸引力が生じる。この吸引力は、強制開放バネ６５の付勢力に抗して、弁開度が減少する方向の力とし、ソレノイドロッド８１を介して弁体６４に伝達される。
【００４７】
一方、このソレノイド部６２の励磁状態においては、ベローズ７０が吸入通路３２から検圧通路５０を介して導入される吸入圧力Ｐｓの変動に応じて変位する。そして、ベローズ７０は吸入圧力Ｐｓに感応し、このベローズ７０の変位が感圧ロッド７２を介して弁体６４に伝えられる。従って、容量制御弁４９は、ソレノイド部６２からの付勢力、感圧部からの付勢力及び強制開放バネ６５とのバランスにより、弁開度が決定される。
【００４８】
冷房負荷が大きい場合には、例えば室温センサ５８ａによって検出された温度と室温設定器５８の設定温度との差が大きくなる。制御コンピュータ５７は、検出温度と設定室温とに基づいて設定吸入圧力を変更するように入力電流値を制御する。すなわち、制御コンピュータ５７は、駆動回路６０に対して、検出温度が高いほど入力電流値を大きくするように指令する。よって、固定鉄心７６と可動鉄心７８との間の吸引力が強くなって、弁体６４の弁開度を小さくする方向への付勢力が増大する。そして、より低い吸入圧力Ｐｓにて、弁体６４の開閉が行われる。従って、容量制御弁４９は、電流値が増大されることによって、より低い吸入圧力Ｐｓを保持するように作動する。
【００４９】
弁体６４の弁開度が小さくなれば、吐出室３８から給気通路４８を経由してクランク室１５へ流入する高圧の圧縮冷媒ガス量が少なくなる。この一方で、クランク室１５内の冷媒ガスは、通路４６、遮断体２８の内部、放圧通口４７、収容孔２７及び通口４５を経由して吸入室３７へ流出している。このため、クランク室１５内の圧力Ｐｃが低下する。また、冷房負荷が大きい状態では、シリンダボア１１ａ内の吸入圧力Ｐｓも高くて、クランク室１５内の圧力Ｐｃとシリンダボア１１ａ内の吸入圧力Ｐｓとの差が小さくなる。このため、斜板２２の傾角が大きくなる。
【００５０】
給気通路４８における通過断面積が零、つまり容量制御弁４９の弁体６４が弁孔６６を完全に閉止した状態になると、吐出室３８からクランク室１５への高圧冷媒ガスの供給は行われなくなる。そして、クランク室１５内の圧力Ｐｃは、吸入室３７内の圧力Ｐｓとほぼ同一になり、斜板２２の傾角は最大となる。斜板２２の最大傾角は、回転支持体２１の傾角規制突部２１ａと斜板２２との当接によって規制され、吐出容量は最大となる。
【００５１】
逆に、冷房負荷が小さい場合には、例えば室温センサ５８ａによって検出された温度と室温設定器５８の設定温度との差は小さくなる。制御コンピュータ５７は、駆動回路６０に対して、検出温度が低いほど入力電流値を小さくするように指令する。このため、固定鉄心７６と可動鉄心７８との間の吸引力が弱くなって、弁体６４の弁開度を小さくする方向への付勢力が減少する。そして、より高い吸入圧力Ｐｓにて、弁体６４の開閉が行われる。従って、容量制御弁４９は、電流値が減少されることによって、より高い吸入圧力Ｐｓを保持するように作動する。
【００５２】
弁体６４の弁開度が大きくなれば、吐出室３８からクランク室１５へ流入する高圧の圧縮冷媒ガス量が多くなり、クランク室１５内の圧力Ｐｃが上昇する。また、この冷房負荷が小さい状態では、シリンダボア１１ａ内の吸入圧力Ｐｓが低くて、クランク室１５内の圧力Ｐｃとシリンダボア１１ａ内の吸入圧力Ｐｓとの差が大きくなる。このため、斜板２２の傾角が小さくなる。
【００５３】
冷房負荷がない状態に近づいてゆくと、蒸発器５５における温度がフロスト発生をもたらす温度に近づくように低下してゆく。温度センサ５６からの検出温度が設定温度以下になると、制御コンピュータ５７は駆動回路６０に対してソレノイド部６２の消磁を指令する。前記設定温度は、蒸発器５５においてフロストを発生しそうな状況を反映する。そして、コイル８６への電流の供給が停止されて、ソレノイド部６２が消磁され、固定鉄心７６と可動鉄心７８との吸引力が消失する。
【００５４】
このため、図４に示すように、弁体６４は、強制開放バネ６５の付勢力により、可動鉄心７８及びソレノイドロッド８１を介して作用する追従バネ７９の付勢力に抗して下方に移動される。そして、弁体６４が弁孔６６を最大に開いた弁開度位置に移行する。よって、吐出室３８内の圧縮冷媒ガスが、給気通路４８を介してクランク室１５内へ多量に供給され、クランク室１５内の圧力Ｐｃが高くなる。このクランク室１５内の圧力上昇によって、斜板２２の傾角が最小傾角へ移行する。
【００５５】
また、空調装置作動スイッチ５９のオフ信号に基づいて、制御コンピュータ５７はソレノイド部６２の消磁を指令し、この消磁によっても、斜板２２の傾角が最小傾角へ移行する。
【００５６】
このように、容量制御弁４９の開閉動作は、ソレノイド部６２のコイル８６に対する入力電流値の大小に応じて変わる。すなわち、入力電流値が大きくなると低い吸入圧力Ｐｓにて開閉が実行され、入力電流値が小さくなると高い吸入圧力Ｐｓにて開閉動作が行われる。圧縮機は、設定された吸入圧力Ｐｓを維持するように、斜板２２の傾角を変更して、その吐出容量を変更する。
【００５７】
つまり、容量制御弁４９は、入力電流値を変えて吸入圧力Ｐｓの設定値を変更する役割、及び、吸入圧力Ｐｓに関係なく弁孔６６を開放し最小容量運転を行う役割を担っている。このような容量制御弁４９を具備することにより、圧縮機は冷凍回路の冷凍能力を変更する役割を担っている。
【００５８】
図４に示すように、斜板２２の傾角が最小になると、遮断体２８が位置決め面３３に当接し、吸入通路３２が遮断される。この状態では、吸入通路３２における通過断面積が零となり、外部冷媒回路５２から吸入室３７への冷媒ガスの流入が阻止される。この斜板２２の最小傾角は、０°よりも僅かに大きくなるように設定されている。つまり、この最小傾角状態は、遮断体２８が吸入通路３２と収容孔２７との連通を遮断する閉位置に配置されたときにもたらされる。遮断体２８は、前記閉位置とこの位置から離間した開位置とへ、斜板２２に連動して切り換え配置される。
【００５９】
斜板２２の最小傾角は０°ではないため、最小傾角状態においても、シリンダボア１１ａから吐出室３８への冷媒ガスの吐出は行われている。シリンダボア１１ａから吐出室３８へ吐出された冷媒ガスは、給気通路４８を通ってクランク室１５へ流入する。クランク室１５内の冷媒ガスは、通路４６、遮断体２８の内部、放圧通口４７、収容孔２７及び通口４５を通って吸入室３７へ流入する。吸入室３７内の冷媒ガスは、シリンダボア１１ａ内へ吸入されて、再度吐出室３８へ吐出される。
【００６０】
すなわち、最小傾角状態では、吐出領域である吐出室３８、給気通路４８、クランク室１５、通路４６、遮断体２８の内部、放圧通口４７、収容孔２７、通口４５、吸入領域である吸入室３７、シリンダボア１１ａを経由する循環通路が、圧縮機内に形成されている。そして、吐出室３８、クランク室１５及び吸入室３７の間では、圧力差が生じている。従って、冷媒ガスが前記循環通路を循環し、冷媒ガスとともに流動する潤滑油が圧縮機内の各摺動部を潤滑する。
【００６１】
空調装置作動スイッチ５９がオン状態にあって、斜板２２が最小傾角位置にある状態で、車室内の温度が上昇して冷房負荷が増大すると、室温センサ５８ａによって検出された温度が室温設定器５８の設定温度を越える。制御コンピュータ５７は、この検出温度変移に基づいて、ソレノイド部６２の励磁を指令する。ソレノイド部６２の励磁により、給気通路４８が閉じられ、クランク室１５の圧力Ｐｃが通路４６遮断体２８の内部、放圧通口４７、収容孔２７及び通口４５を介した放圧に基づいて減圧してゆく。この減圧により、吸入通路開放バネ２９が図４の縮小状態から伸長する。そして、遮断体２８が、位置決め面３３から離間し、斜板２２の傾角が図４の最小傾角状態から増大する。
【００６２】
この遮断体２８の離間に伴い、吸入通路３２における通過断面積が緩慢に増大してゆき、吸入通路３２から吸入室３７への冷媒ガス流入量は徐々に増えていく。従って、吸入室３７からシリンダボア１１ａ内へ吸入される冷媒ガス量も徐々に増大してゆき、吐出容量が徐々に増大してゆく。そのため、吐出圧力Ｐｄが徐々に増大してゆき、圧縮機における負荷トルクが短時間で大きく変動することはない。その結果、最小吐出容量から最大吐出容量に到る間のクラッチレス可変容量圧縮機における負荷トルクの変動が緩慢になり、負荷トルクの変動による衝撃が緩和される。
【００６３】
外部駆動源をなす車両エンジン等が停止すれば、圧縮機の運転も停止、つまり斜板２２の回転も停止し、容量制御弁４９のコイル８６への通電も停止される。このため、ソレノイド部６２が消磁されて、給気通路４８が開放され、斜板２２の傾角は最小となる。圧縮機の運転停止状態が続けば、圧縮機内の圧力が均一化するが、斜板２２の傾角は傾角減少バネ２６の付勢力によって小さい傾角に保持される。従って、車両エンジンの起動によって圧縮機の運転が開始されると、斜板２２は、負荷トルクの最も少ない最小傾角状態から回転開始し、圧縮機の起動時のショックもほとんどない。
【００６４】
ここで、図１及び図５に示すように、この実施形態の容量制御弁４９においては、ソレノイド部６２と連結されるソレノイドロッド８１及びベローズ７０と連結される感圧ロッド７２が形成されている。しかも、前記ソレノイドロッド８１の断面積Ｂ２が、弁体６４に対向する弁孔６６の開口面積Ｂ１よりも僅かに大きくなるように形成されている。また、弁体６４を収容する弁室６３内には、給気通路４８を介して吐出室３８の圧力Ｐｄが導入されている。ここで、弁体６４の可動方向に投影した投影面積、つまり弁体６４の受圧面積を考えると、弁体６４が弁孔６３を閉止した状態において、弁体６４の可動方向両側の受圧面積がほぼ等しいものとなる。このため、弁体６４の可動方向において、その弁体６４に作用する吐出圧力Ｐｄが、ほぼ完全にキャンセルされる。
【００６５】
また、弁孔６６内には、給気通路４８及びポート７４を介してクランク室１５内の圧力Ｐｃが導入されている。さらに、弁孔６６内の圧力Ｐｃは、容量制御弁４９が圧縮機に装着された状態で、小室８４、連通孔８３及び連通溝８２を介してソレノイド室７７内に導入される。つまり、弁体６４及びソレノイドロッド８１を介して対向する弁孔６６とソレノイド室７７とが、同じ圧力雰囲気となっている。
【００６６】
さらに、感圧ロッド７２の断面積が、弁孔６６の開口面積より小さくなるように形成されている。この弁孔６６内の圧力バランスを考えると、弁孔６６の開口面積と感圧ロッド７２の断面積との差分に対応して、弁孔６６内の圧力により弁体６４がソレノイド部６２側に付勢される。一方、ソレノイド室７７内の圧力バランスを考えると、ソレノイドロッド８１の断面積分に対応して、ソレノイド室７７内の圧力により可動鉄心７８が感圧室６８側に付勢される。そして、前記のように、弁孔６６内とソレノイド室７７内とは、同じクランク室圧力Ｐｃ雰囲気となっている。このため、感圧ロッド７２の断面積を小さくすることにより、感圧ロッド７２にかかるクランク室圧力Ｐｃの影響を可及的に小さくできる。従って、弁体６４の可動方向において、その弁体６４に作用するクランク室圧力Ｐｃが、ほぼ完全にキャンセルされる。
【００６７】
さて、この実施形態の容量制御弁４９において、弁体６４に作用する力の釣り合いについて考える。ところで、コイル８６への通電により発生する電磁力Ｆの方向を正とすると、前記弁体６４に作用する力の釣り合いは次式のように表される。
【００６８】

なお、Ａ ： ベローズ７０の有効受圧面積
Ｂ１： 弁孔６６の開口面積
Ｂ２： ソレノイドロッド８１の断面積
Ｆ ： コイル８６への通電により発生する電磁力
ｆ０： 設定バネ７０ａの付勢力
ｆ１： 追従バネ７９の付勢力
ｆ２： 強制開放バネ６５の付勢力
となっている。
【００６９】
ここで、圧縮機が最大吐出容量状態で運転されていて、しかも吐出圧力Ｐｄが高い状態では、吐出圧力Ｐｄとクランク室圧力Ｐｃとの差が大きくなって、Ｐｄ−Ｐｃ＞＞０となる。この一方で、例えば公差等の要因によって、弁孔６６の開口面積Ｂ１が、ソレノイドロッド８１の断面積Ｂ２より大きく設定されたと仮定すると、Ｂ１−Ｂ２＞０となる。この状態で、例えば車室内の冷房負荷が低下するなどして、制御コンピュータ５７がコイル８６の消磁を指令して、コイル８６への通電により発生する電磁力Ｆが０となったとする。そして、追従バネ７９と強制開放バネ６５との付勢力の差（ｆ１−ｆ２、ただしｆ１＜ｆ２）の絶対値より、（Ｂ１−Ｂ２）（Ｐｄ−Ｐｃ）の大きさの絶対値が大となると、前式は右辺＞０となる。つまり、弁体６４に作用する力の釣り合いが崩れ、弁体６４は弁孔６６の周囲の弁室６３の内壁面に強く押しつけられた状態となる。言い換えると、制御コンピュータ５７が、弁体６４による弁孔６６の開度を増大させるべく、コイル８６の消磁をしても、弁体６４が弁孔６６を閉鎖したままの状態に保持されることになる。
【００７０】
これに対して、この実施形態の容量制御弁４９においては、ソレノイドロッド８１の断面積Ｂ２の公差が負側に最大となり、弁孔６６の開口面積Ｂ１の公差が正側に最大となった場合でも、ソレノイドロッド８１の断面積Ｂ２が弁孔６６の開口面積Ｂ１と等しくなるように、加工上の公差を見込んで、ソレノイドロッド８１の断面積Ｂ２が、弁孔６６の開口面積Ｂ１よりも僅かに大きく形成されている。このため、加工上の誤差により、弁孔６６の開口面積Ｂ１がソレノイドロッド８１の断面積Ｂ２よりも大きくなることがなく、前式において常にＢ１−Ｂ２≦０となる。そして、前式の釣り合いが保たれる。これにより、吐出圧力Ｐｄが高くなって、クランク室圧力Ｐｃとの差が大きくなっても、弁体６４が弁孔６６に強く押し付けられて、開放されにくくなるのが抑制される。
【００７１】
以上のように、この実施形態の容量制御弁４９では、弁体６４が吐出圧力Ｐｄ及びクランク室圧力Ｐｃの影響を受けることがほとんどない。このため、吸入圧力Ｐｓの変動により確実かつ正確な弁体６４の開度制御を実行できると共に、設定吸入圧力を設定する電磁力が小さくできる。
【００７２】
以上のように構成されたこの実施形態によれば、以下の効果を奏する。
例えば真夏の渋滞時で、圧縮機が最大吐出容量運転されている場合には、前述のように吐出圧力Ｐｄが極めて高く、かつクランク室圧力Ｐｃが低くくなる。しかし、この実施形態の容量制御弁４９では、弁体６４に作用する吐出圧力Ｐｄ及びクランク室圧力Ｐｃがほぼ完全にキャンセルされている。このため、吐出圧力Ｐｄとクランク室圧力Ｐｃとの差圧によって、弁体６４が弁孔６６に押し付けられたりするのが抑制される。従って、吐出圧力Ｐｄ及びクランク室圧力Ｐｃの高低に拘らず、ソレノイド部６２の励消磁動作及びベローズ７０の伸縮動作に応じて、確実かつ正確に弁体６４の開閉動作を行うことができる。また、高吐出圧力Ｐｄ条件下でも、従来構成のようにソレノイド部６２を大型化することなく、確実に給気通路４８を開放することができる。従って、ソレノイド部６２を小型化することができて、圧縮機の省動力化が可能である。特に、この実施形態の容量制御弁４９は、駆動シャフト１６が外部駆動源に常時作動連結されるクラッチレス可変容量圧縮機用制御弁として好適である。
【００７３】
また、ソレノイドロッド８１の断面積Ｂ２が、弁孔６６の開口面積Ｂ１よりも僅かに大きくなるように形成されている。このため、ソレノイドロッド８１の断面積Ｂ２の公差が負側に最大となり、弁孔６６の開口面積Ｂ１の公差が正側に最大となった場合でも、弁孔６６の開口面積Ｂ１がソレノイドロッド８１の断面積Ｂ２よりも大きくなることはない。従って、吐出圧力Ｐｄが高くなった際にも、弁体６４が弁孔６６に強く押し付けられて、開放されにくくなるおそれを確実に抑制することができる。
【００７４】
なお、この発明は以下のように変更して具体化することもできる。
○ 図６に示すように、ポート７４に上流側の給気通路４８を介して吐出室３８を接続して、弁孔６６内及びソレノイド室７７内に吐出圧力Ｐｄを導入するとともに、弁室ポート６７に下流側の給気通路４８を介してクランク室１５を接続して、弁室６３内にクランク室圧力Ｐｃを導入すること。
【００７５】
このように構成しても、弁体６４の可動方向において作用する吐出圧力Ｐｄ及びクランク室圧力Ｐｃを、キャンセルすることができる。
○ 前記実施形態の容量制御弁４９を、クラッチ付きの可変容量圧縮機の制御弁に適用すること。
【００７６】
このように構成した場合、例えば空調装置作動スイッチ５９がオフ状態のときのみクラッチを切り、空調装置作動スイッチ５９がオン状態のときにはクラッチレス可変容量圧縮機と同様の動作を行うようにすれば、クラッチの断続回数を激減することができ、走行フィーリングを向上できる。
【００７７】
○ 前記実施形態の容量制御弁４９を、制御圧室をクランク室１５とは独立して設け、その制御圧室の圧力を調整することにより斜板２２の傾角を変更するようにした可変容量圧縮機の制御弁に適用すること。
【００７８】
○ ソレノイド室７７へのクランク室圧力Ｐｃの導入通路を給気通路４８とは独立して設けること。
これらのように構成しても、前記実施形態とほぼ同様の効果が期待される。
【００７９】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば以下の優れた効果を奏する。
この発明によれば、弁体の両側には、ソレノイド部あるいは感圧部と連結されるソレノイドロッド及び感圧ロッドが形成されている。このため、両ロッドの存在により、弁体の可動方向両側の受圧面積が減少され、弁体の可動方向において、その弁体に作用する吐出圧力あるいは制御圧室内の圧力の影響が低減される。
【００８０】
また、ソレノイドロッドの断面積が、弁孔の開口面積よりも僅かに大きくなるように形成されている。このため、弁体が弁孔を閉止した状態において、弁体の可動方向両側の受圧面積がほぼ等しいものとなる。そして、弁体の可動方向において、その弁体に作用する弁室内の圧力がほぼ完全にキャンセルされる。
【００８１】
しかも、ソレノイドロッドの断面積の公差が負側に最大となり、弁孔の開口面積の公差が正側に最大となった場合でも、弁孔の開口面積がソレノイドロッドの断面積よりも大きくなることがない。このため、吐出圧力と制御圧室内の圧力との差が大きくなった際に、弁体が弁孔に強く押し付けられて、開放されにくくなるのが抑制される。
【００８２】
さらに、弁体及びソレノイドロッドとを介して対向する弁孔とソレノイド室とが、吐出圧力あるいは制御圧室内の圧力のいずれか一方でかつ同じ圧力雰囲気となっている。このため、感圧ロッドにかかる制御圧室内の圧力の影響が小さくなり、弁体の可動方向において、その弁体に作用する弁孔内及びソレノイド室内の圧力がほぼ完全にキャンセルされる。
【００８３】
よって、吐出圧力及び制御圧室内の圧力の高低に拘らず、ソレノイド部の励消磁動作及び感圧部の感圧動作に応じて、確実かつ正確に弁体の開閉動作を行うことができる。また、高吐出圧力条件下でも、従来構成のようにソレノイド部を大型化することなく、確実に給気通路を開放することができる。従って、ソレノイド部を小型化することができて、圧縮機の省動力化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】前記実施形態の可変容量圧縮機用制御弁を示す断面図。
【図２】図１の制御弁をクラッチレス可変容量圧縮機に装着した状態を示す断面図。
【図３】斜板が最大傾角位置にある状態を示す要部拡大断面図。
【図４】斜板が最小傾角位置にある状態を示す要部拡大断面図。
【図５】弁体に作用する力の釣り合いに関する説明図。
【図６】別例の可変容量圧縮機用制御弁を示す断面図。
【図７】従来の可変容量圧縮機用制御弁を示す断面図。
【符号の説明】
１５…制御圧室を兼ねるクランク室、２２…カムプレートとしての斜板、３２…吸入領域を構成する吸入通路、３７…吸入領域を構成する吸入室、３８…吐出領域を構成する吐出室、４８…給気通路、４９…制御弁としての容量制御弁、６２…ソレノイド部、６３…弁室、６４…弁体、６６…弁孔、７０…感圧部を構成するベローズ、７２…感圧ロッド、７７…ソレノイド室、７８…プランジャとしての可動鉄心、８１…ソレノイドロッド、Ｂ１…弁孔の開口面積、Ｂ２…ソレノイドロッドの断面積。

Claims (7)

1. 吐出領域と制御圧室とを連通する給気通路の開度を調整し、クランク室内のカムプレートの傾角を変更することによって、吐出容量を変更するようにした可変容量圧縮機の制御弁であって、
   弁孔を介して前記給気通路に接続される弁室と、
   その弁室内に収容され、前記弁孔を開閉する弁体と、
   前記弁体の一方側に感圧ロッドを介して連結され、吸入領域の圧力に応じてその圧力が上昇すると前記弁孔の開度が減少する方向に前記弁体を付勢する感圧部と、
   前記弁体の他方側にソレノイドロッドを介して連結され、前記弁体に電磁力を付与するソレノイド部とを備え、
   前記ソレノイド部内にはソレノイドロッドに当接するプランジャを往復動可能に収容するソレノイド室を区画形成し、
   前記弁室を吐出領域または制御圧室の一方と連通させるとともに、弁孔及びソレノイド室を吐出領域または制御圧室の他方と連通させ、
   前記ソレノイドロッドの断面積を、弁孔の開口面積よりも僅かに大きくなるように形成した可変容量圧縮機用制御弁。
2. 前記ソレノイドロッドの断面積の公差が負側に最大となり、弁孔の開口面積の公差が正側に最大となった場合でも、ソレノイドロッドの断面積が弁孔の開口面積と等しくなるように、ソレノイドロッドの断面積を、弁孔の開口面積よりも僅かに大きく形成した請求項１に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
3. 前記ソレノイド部は、前記弁体に可変荷重を付与し、前記感圧部の設定吸入圧力を変更するようにした請求項１または２に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
4. 前記ソレノイド部は、前記感圧部に作用する吸入圧力に関係なく前記弁孔を開放するようにした請求項１〜３のいずれかに記載の可変容量圧縮機用制御弁。
5. 前記弁室を吐出領域と、前記弁孔及びソレノイド室を制御圧室とそれぞれ連通させた請求項１〜４のいずれかに記載の可変容量圧縮機用制御弁。
6. 前記弁室を制御圧室と、前記弁孔及びソレノイド室を吐出領域とそれぞれ連通させた請求項１〜４のいずれかに記載の可変容量圧縮機用制御弁。
7. 前記弁孔とソレノイド室とを連通させた請求項１〜６のいずれかに記載の可変容量圧縮機用制御弁。

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