JP3678824B2 - Capacity controller for variable capacity compressor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車用空調装置などの冷凍サイクル中で冷媒を圧縮するために用いられる容量可変圧縮機の容量制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
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、エンジンにベルトで直結され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、冷媒の容量(吐出量)を変えることのできる容量可変圧縮機が用いられている。
【0003】
そのような容量可変圧縮機においては、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往復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あと吐出室に吐出し、クランク室内の圧力と吸入室内の圧力との差によって揺動板の傾斜角度を変化させることによって冷媒の吐出量が変化するようになっている。
【0004】
そのような容量可変圧縮機において、必要に応じて揺動板の傾斜角を変えるために、吐出室とクランク室との間の連通を開閉する高圧側弁部と、吸入室とクランク室との間の連通を開閉する低圧側弁部とを、両弁部の開閉関係が逆になるように電磁ソレノイドによって開閉させている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような容量可変圧縮機の容量制御装置において、電磁ソレノイドで両弁部を開閉駆動する際には、吐出室内の圧力とクランク室内の圧力との差圧、及びクランク室内と吸入室内の圧力との差圧の、両方の差圧に抗して駆動しなければならない。
【0006】
しかし、圧縮後の冷媒が吐出される吐出室は、例えば30気圧程度という高圧になる場合があるので、吐出室に連通する高圧側弁部をその高圧に抗して開くためには、駆動用の電磁ソレノイドの電磁コイルに相当の大電流を通電する必要がある。
【0007】
その結果、電磁ソレノイドの電磁コイルが著しく発熱をして、例えばシール用のOリングが劣化して冷媒漏れが発生する等の不具合発生の原因になる場合がある。
【0008】
そこで本発明は、弁部を小さい力で開閉させることができて、弁駆動用の電磁ソレノイドへの通電電流が小さくて済み、コイルの発熱を抑制することができる容量可変圧縮機の容量制御装置を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の容量可変圧縮機の容量制御装置は、気密に形成されたクランク室内で回転軸に対して傾斜角可変に設けられて上記回転軸の回転運動によって駆動されて揺動運動をする揺動体と、上記揺動体に連結されて往復動することにより吸入室の冷媒をシリンダ内に吸入して圧縮したあと吐出室に吐出するピストンとを有し、上記クランク室内の圧力と上記吸入室内の圧力との差によって上記揺動体の傾斜角度を変化させて上記冷媒の吐出量を変化させるようにした容量可変圧縮機の容量を制御するための容量制御装置であって、上記吐出室と上記クランク室との間の連通を開閉する高圧側弁部と、上記クランク室と上記吸入室との間の連通を開閉する低圧側弁部と、上記高圧側弁部と上記低圧側弁部とを両弁部の開閉関係が逆になるように同時に開閉駆動する電磁ソレノイドとを設けたものにおいて、上記吐出室内の圧力と上記クランク室内の圧力との差圧が上記高圧側弁部を開く方向に作用する有効受圧面積と閉じる方向に作用する有効受圧面積とを等しく形成すると共に、上記クランク室内の圧力と上記吸入室内の圧力との差圧が上記低圧側弁部を開く方向に作用する有効受圧面積と閉じる方向に作用する有効受圧面積とを等しく形成したことを特徴とする。
【0010】
なお、上記高圧側弁部と上記低圧側弁部の少なくとも一方が、棒状に形成された弁体の一方の端部に形成されて、その端部とそこから離れた位置の側面とに開口する冷媒通過孔が上記棒状弁体に形成されていて、上記棒状弁体の直径と弁部の有効径とが等しく形成されていてもよい。
【0011】
また、冷媒が上記棒状部材の外周面に沿って上記吐出室側から上記クランク室側にリークするのを防止するためのシール膜部材が、上記棒状部材の外周部に設けられていてもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】
図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。
図1及び図2は、自動車用空調装置の冷凍サイクル中に用いられる容量可変圧縮機10と、その容量制御装置30を示しており、図1は最大容量状態、図2は最小容量状態である。
【0013】
11は、気密に構成されたクランク室12内に配置され、駆動プーリ13によって回転駆動される回転軸であり、回転軸11に対して傾斜してクランク室12内に配置された揺動板14が、回転軸11の回転にしたがって揺動する。
【0014】
クランク室12内の周辺部に配置されたシリンダ15内には、ピストン17が往復動自在に配置されており、ロッド18によってピストン17と揺動板14とが連結されている。
【0015】
したがって、揺動板14が揺動すると、ピストン17がシリンダ15内で往復動して、シリンダ15の上流側に形成された吸入室20からシリンダ15内に冷媒を吸入し、その冷媒をシリンダ15内で圧縮した後、下流側の吐出室21に吐出する。
【0016】
容量制御装置30を囲むブロック31は、容量可変圧縮機10と同じブロックで形成されており、そこに形成された同軸多段状の孔内に、本体筒32が嵌め込まれている。33は、その嵌合部及びその他の嵌合部をシールするためのOリングである。
【0017】
本体筒32の軸線位置に形成された貫通孔内には、棒状の高圧側弁体34とそれよりやや太く形成された棒状の低圧側弁体35とが、軸方向に進退自在に同軸線上に真っ直ぐに配置されている。
【0018】
なお、高圧側弁体34には、その外周面に沿って冷媒が吐出室21側からクランク室12側にリークするのを防止するための可撓性のあるダイアフラム36(シール膜部材)が外周部に取り付けられている。したがって、吐出室21からクランク室12に流れる冷媒は、必ず後述の高圧側弁部44を通ることになる。
【0019】
ダイアフラム36を取り付けるために、高圧側弁体34は二つの部品34a,34bに分けて形成されているが、一部品で形成してもよい。また、高圧側弁体34と低圧側弁体35とを一部品で形成してもよい。
【0020】
高圧側弁体34には、吐出室21に通じる側の端部から有底の冷媒通過孔38が軸線位置に穿設されている。冷媒通過孔38は一端が高圧側弁体34の端部に開口しており、他端は、高圧側弁体34の外周面と本体筒32側の孔との嵌合部分より先の位置で高圧側弁体34の側面に開口していて、クランク室12に通じる加圧用流路38に通じている。
【0021】
その冷媒通過孔38が開口する高圧側弁体34の端部に対向して、弁座39が本体筒32に固定的に取り付けられており、高圧側弁体34の端部が、高圧(Pd)の吐出室21に通じる高圧連通路40とクランク室12に通じる加圧用流路41との間の連通路を開閉する高圧側弁部44になっている。
【0022】
この高圧側弁部44が開くと、吐出室21とクランク室12内とが通じてクランク室12内の圧力(Pc)が高められる。45は、高圧側弁部44が開く方向に高圧側弁体34を付勢する圧縮コイルバネである。高圧側弁部44への入口部分には、ゴミ等を除去するためのフィルタ46が被せられている。
【0023】
低圧側弁体35には、吸入室20に通じる側の端部から冷媒通過孔51が軸線位置に穿設されている。冷媒通過孔51は一端が低圧側弁体35の端部に開口しており、他端は、低圧側弁体35の外周面と本体筒32側の孔との嵌合部分より先の位置で低圧側弁体35の側面に開口していて、クランク室12に通じる減圧用流路52に通じている。
【0024】
その冷媒通過孔51が開口する低圧側弁体35の端部に対向して、後述する電磁ソレノイド60の可動鉄心61の端面に形成された弁座が位置しており、低圧側弁体35の端部が、低圧(Ps)の吸入室20に通じる低圧連通路53とクランク室12に通じる減圧用流路52との間の連通路を開閉する低圧側弁部55になっている。
【0025】
この低圧側弁部55が開くと、吸入室20とクランク室12内とが通じてクランク室12内の圧力(Pc)が低下する。57は、低圧側弁部55が開く方向に低圧側弁体35を付勢する圧縮コイルバネ、58は、低圧側弁体35の軸線方向の動きを一定範囲に規制するためのストッパである。
【0026】
電磁ソレノイド60は、高圧側弁体34と低圧側弁体35とを軸線方向に駆動するための電磁ソレノイドであり、62はその電磁コイルである。可動鉄心61は高圧側弁体34及び低圧側弁体35と同軸線上に配置されていて、その端面に圧縮コイルバネ57の一端が当接している。
【0027】
高圧側弁部44と低圧側弁部55は、前述のように軸線方向に一体的に進退する高圧側弁体34と低圧側弁体35の端部に形成されている。したがって、高圧側弁部44が閉じると低圧側弁部55が開き、高圧側弁部44が開くと低圧側弁部55が閉じる。
【0028】
このように構成された装置において、図2に示されるように、高圧側弁部44の有効径をA、高圧側弁体34と本体筒32との嵌合部の径をBとすると、A=Bに設定されている。したがって、吐出室21内の圧力(Pd)とクランク室12内の圧力(Pc)との差圧が高圧側弁部44を開く方向に作用する有効受圧面積と閉じる方向に作用する有効受圧面積が等しいので、PdとPcとの差圧はキャンセルされて高圧側弁部44の開閉力に作用しない。
【0029】
また、低圧側弁部55の有効径をC、低圧側弁体35と本体筒32との嵌合部の径をDとすると、C=Dに設定されている。したがって、クランク室12内の圧力(Pc)と吸入室20内の圧力(Ps)との差圧が低圧側弁部55を開く方向に作用する有効受圧面積と閉じる方向に作用する有効受圧面積が等しいので、PcとPdとの差圧はキャンセルされて低圧側弁部55の開閉力に作用しない。
【0030】
その結果、高圧側弁体34と低圧側弁体35とを電磁ソレノイド60で開閉駆動する際には、電磁ソレノイド60には二つの圧縮コイルバネ45,57の付勢力が作用するだけで、冷媒の圧力は全く作用しない。
【0031】
したがって、両弁部44,55の開閉に大きな力は必要とせず、電磁コイル62に大電流を流すことなく両弁部44,55を開閉させることができ、電磁コイル62があまり発熱しない。
【0032】
そして、電磁コイル62への通電量を加減することによって、高圧側弁部44と低圧側弁部55が両方とも開いた中間状態で高圧側弁体34と低圧側弁体35を停止させて、揺動板14をそれに応じた傾斜角にセットし、容量可変圧縮機10の容量(吐出量)を任意に制御することができる。
【0033】
【発明の効果】
本発明によれば、吐出室内の圧力とクランク室内の圧力との差圧が高圧側弁部を開く方向に作用する有効受圧面積と閉じる方向に作用する有効受圧面積とを等しくし、且つクランク室内の圧力と吸入室内の圧力との差圧が低圧側弁部を開く方向に作用する有効受圧面積と閉じる方向に作用する有効受圧面積とを等しくしたことにより、両弁部の開閉に対して作用する冷媒の圧力が各々キャンセルされてほぼゼロになるので、弁駆動用の電磁ソレノイドへの通電電流が小さくて済み、電磁コイルの発熱を大幅に抑制して、発熱に起因する不具合の発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の最大容量状態の断面図である。
【図2】本発明の実施の形態の最小容量状態の断面図である。
【符号の説明】
10 容量可変圧縮機
12 クランク室
14 揺動板
15 シリンダ
17 ピストン
20 吸入室
21 吐出室
30 容量制御装置
34 高圧側弁体
35 低圧側弁体
44 高圧側弁部
55 低圧側弁部
60 電磁ソレノイド
62 電磁コイル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a capacity control device for a variable capacity compressor used for compressing refrigerant in a refrigeration cycle such as an air conditioner for automobiles.
[0002]
[Prior art]
Since the compressor used in the refrigeration cycle of the air conditioner for automobiles is directly connected to the engine with a belt, the rotational speed cannot be controlled. Therefore, in order to obtain an appropriate cooling capacity without being restricted by the engine speed, a variable capacity compressor capable of changing the refrigerant capacity (discharge amount) is used.
[0003]
In such a variable capacity compressor, generally, an oscillating plate provided with a variable inclination angle in an airtight crank chamber is driven by an oscillating motion of a rotary shaft, and oscillating the oscillating plate. The piston that reciprocates due to the rocking motion sucks the refrigerant in the suction chamber into the cylinder, compresses it, discharges it to the discharge chamber, and the inclination angle of the rocking plate is adjusted by the difference between the pressure in the crank chamber and the pressure in the suction chamber. By changing it, the discharge amount of the refrigerant is changed.
[0004]
In such a variable capacity compressor, in order to change the inclination angle of the swing plate as necessary, a high-pressure side valve portion that opens and closes communication between the discharge chamber and the crank chamber, and a suction chamber and a crank chamber The low pressure side valve portion that opens and closes the communication between them is opened and closed by an electromagnetic solenoid so that the open / close relationship of both valve portions is reversed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
In the capacity control device for the variable capacity compressor as described above, when the both solenoid valves are driven to open and close by the electromagnetic solenoid, the pressure difference between the pressure in the discharge chamber and the pressure in the crank chamber, and the pressure in the crank chamber and the suction chamber Must be driven against both differential pressures.
[0006]
However, the discharge chamber into which the compressed refrigerant is discharged may have a high pressure of, for example, about 30 atm. Therefore, in order to open the high-pressure side valve portion communicating with the discharge chamber against the high pressure, the drive chamber It is necessary to apply a considerable current to the electromagnetic coil of the electromagnetic solenoid.
[0007]
As a result, the electromagnetic coil of the electromagnetic solenoid may generate a significant amount of heat, which may cause problems such as deterioration of the sealing O-ring and refrigerant leakage.
[0008]
Accordingly, the present invention provides a capacity control device for a variable capacity compressor that can open and close the valve part with a small force, requires a small energization current to the solenoid solenoid for driving the valve, and suppresses heat generation of the coil. The purpose is to provide.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a capacity control device for a variable capacity compressor according to the present invention is provided with a variable inclination angle with respect to a rotary shaft in an airtight crank chamber and is driven by the rotary motion of the rotary shaft. An oscillating body that oscillates and a piston that is connected to the oscillating body and reciprocates to suck and compress the refrigerant in the suction chamber into the cylinder and then discharge the refrigerant into the discharge chamber. A capacity control device for controlling the capacity of a variable capacity compressor that changes the discharge amount of the refrigerant by changing the inclination angle of the oscillator according to the difference between the pressure of the suction chamber and the pressure in the suction chamber. A high pressure side valve portion that opens and closes communication between the discharge chamber and the crank chamber, a low pressure side valve portion that opens and closes communication between the crank chamber and the suction chamber, the high pressure side valve portion, and the The low pressure side valve part An effective pressure receiving pressure in which a differential pressure between the pressure in the discharge chamber and the pressure in the crank chamber acts in the direction to open the high-pressure side valve portion, provided with an electromagnetic solenoid that opens and closes simultaneously so that the closing relationship is reversed The area and the effective pressure receiving area acting in the closing direction are formed equally, and the differential pressure between the pressure in the crank chamber and the pressure in the suction chamber acts in the direction to open the low pressure side valve portion and the closing direction. The effective pressure receiving area that acts on the same is formed equally.
[0010]
Note that at least one of the high-pressure side valve portion and the low-pressure side valve portion is formed at one end portion of a rod-shaped valve body and opens to the end portion and a side surface at a position away from the end portion. The refrigerant passage hole may be formed in the rod-shaped valve body, and the diameter of the rod-shaped valve body may be equal to the effective diameter of the valve portion.
[0011]
Further, a seal film member for preventing the refrigerant from leaking from the discharge chamber side to the crank chamber side along the outer peripheral surface of the rod-shaped member may be provided on the outer periphery of the rod-shaped member.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 and 2 show a
[0013]
Reference numeral 11 denotes a rotating shaft that is disposed in an
[0014]
A
[0015]
Therefore, when the
[0016]
A
[0017]
In the through hole formed at the axial position of the
[0018]
The high pressure
[0019]
In order to attach the
[0020]
The high-pressure
[0021]
The valve seat 39 is fixedly attached to the
[0022]
When the high-pressure side valve portion 44 is opened, the
[0023]
A
[0024]
A valve seat formed on an end surface of a
[0025]
When the low-pressure
[0026]
The
[0027]
The high-pressure side valve portion 44 and the low-pressure
[0028]
In the apparatus configured in this manner, as shown in FIG. 2, when the effective diameter of the high-pressure side valve portion 44 is A and the diameter of the fitting portion between the high-pressure
[0029]
Further, C = D, where C is the effective diameter of the low pressure
[0030]
As a result, when the high pressure
[0031]
Therefore, a large force is not required to open and close both the
[0032]
Then, by adjusting the energization amount to the
[0033]
【The invention's effect】
According to the present invention, the differential pressure between the pressure in the discharge chamber and the pressure in the crank chamber equalizes the effective pressure receiving area acting in the direction of opening the high pressure side valve portion and the effective pressure receiving area acting in the closing direction, and The pressure difference between the pressure in the suction chamber and the pressure in the suction chamber acts on the opening and closing of both valve parts by making the effective pressure receiving area acting in the direction of opening the low pressure side valve part equal to the effective pressure receiving area acting in the closing direction. Since the pressure of the refrigerant to be canceled is almost zero, the energization current to the solenoid solenoid for driving the valve can be reduced, greatly suppressing the heat generation of the electromagnetic coil and preventing the occurrence of problems caused by the heat generation can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a maximum capacity state according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a minimum capacity state according to the embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
上記吐出室と上記クランク室との間の連通を開閉する高圧側弁部と、上記クランク室と上記吸入室との間の連通を開閉する低圧側弁部と、上記高圧側弁部と上記低圧側弁部とを両弁部の開閉関係が逆になるように同時に開閉駆動する電磁ソレノイドとを設けたものにおいて、
上記高圧側弁部と上記低圧側弁部の少なくとも一方が、棒状に形成された弁体の一方の端部に形成されると共に、その端部とそこから離れた位置の側面とに開口する冷媒通過孔が上記棒状の弁体に形成されていて、上記棒状の弁体の直径とその弁体の端部の弁部の有効径とが等しく形成されていることを特徴とする容量可変圧縮機の容量制御装置。An oscillating body that is provided with a variable inclination angle with respect to the rotating shaft in an airtight crank chamber and that is driven by the rotating motion of the rotating shaft to perform an oscillating motion, and reciprocatingly connected to the oscillating body. A piston that sucks and compresses the refrigerant in the suction chamber into the cylinder and then discharges it into the discharge chamber, and changes the inclination angle of the oscillator according to the difference between the pressure in the crank chamber and the pressure in the suction chamber. A capacity control device for controlling the capacity of the variable capacity compressor configured to change the discharge amount of the refrigerant,
A high pressure side valve portion that opens and closes communication between the discharge chamber and the crank chamber, a low pressure side valve portion that opens and closes communication between the crank chamber and the suction chamber, the high pressure side valve portion and the low pressure side In an electromagnetic solenoid that opens and closes the side valve part at the same time so that the opening and closing relationship of both valve parts is reversed,
At least one of the high-pressure side valve portion and the low-pressure side valve portion is formed at one end portion of a rod-shaped valve body, and opens to the end portion and a side surface at a position away from the end portion. A variable displacement compressor characterized in that a passage hole is formed in the rod-shaped valve body, and the diameter of the rod-shaped valve body is equal to the effective diameter of the valve portion at the end of the valve body. Capacity controller.
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