JP4118413B2 - 容量可変斜板式コンプレッサ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部制御式のコントロールバルブを備え、当該コントロールバルブの作動によりクランク室内の圧力を調整し、駆動斜板の傾斜角度を変化させて媒体の吐出容量を制御する容量可変斜板式コンプレッサの改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車用空気調和装置に使用されるコンプレッサには、外部制御式のコントロールバルブを備えた電子制御式の容量可変斜板式コンプレッサがある。
【0003】
前記コントロールバルブは、吸入側圧力室とクランク室との低圧側連通路を開閉する低圧側弁体と、吐出側圧力室とクランク室との高圧側連通路を開閉する高圧側弁体と、これら弁体が設けられたプランジャと、当該プランジャを移動させる磁力を発生するソレノイドコイルと、を備えている。コントロールバルブのソレノイドコイルへの通電量は、外気温度、車室内温度、日射量などに基づいて冷房能力の必要量を算出するオートアンプからの信号により制御される。
【0004】
そして、容量可変斜板式コンプレッサでは、コントロールバルブを作動させてクランク室内の圧力を調整し、これにより、駆動斜板の傾斜角度を変化させて、冷媒の吐出容量を冷房能力の必要量に応じた容量に制御している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
外部制御式のコントロールバルブのソレノイドコイルは、小さな設置スペースで大きな力を必要とするため、消費電力が比較的大きく、当該ソレノイドコイルでのジュール熱による発熱量は比較的大きいものである。
【0006】
しかしながら、ソレノイドコイルでの発熱量が大きくなると、コイルの抵抗値が上がり、流れる電流が下がり、発生する磁力が低下してしまう。このため、ソレノイドコイルでの発熱量が大きくなっても十分な磁力を確保するために、ソレノイドコイルの設計には比較的大きな安全率を見込んでいる。この結果、ソレノイドコイルの大型化、ひいては、外部制御式のコントロールバルブが設けられる容量可変斜板式コンプレッサの小型化も阻害されていた。
【0007】
従来、コンプレッサのケーシングないしリアヘッドの設計に際して、コントロールバルブのソレノイドコイルの冷却を考慮した設計がなされていないのが実情である。
【0008】
そこで、本発明は、外部制御式コントロールバルブのソレノイドコイルの冷却を促進するようにリアヘッドを設計し、ソレノイドコイルの小型化を図ると共に消費電量の低減を図り得る容量可変斜板式コンプレッサ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】
上記目的を達成するための請求項1に記載の発明は、複数のシリンダボアが形成されたシリンダブロックと、
前記シリンダブロックの一の側面に取り付けられ、吸入側圧力室と吐出側圧力室とを形成する第1ヘッドと、
前記シリンダブロックの他の側面に取り付けられ、クランク室を形成する第2ヘッドと、
駆動軸に対して傾斜角度が可変に連結された駆動斜板と、
前記吸入側圧力室と前記クランク室との連通路を、ソレノイドコイルへの通電に応じて弁体を移動させることにより開閉する外部制御式のコントロールバルブと、を備え、
前記コントロールバルブの作動により前記クランク室内の圧力を調整し、前記駆動斜板の傾斜角度を変化させて媒体の吐出容量を制御するようにした容量可変斜板式コンプレッサであって、前記コントロールバルブの前記ソレノイドコイルの周囲を前記媒体が流れるように前記連通路を構成した容量可変斜板式コンプレッサにおいて、
前記コントロールバルブの前記ソレノイドコイルを、前記第1ヘッドの前記吸入側圧力室に隔壁を介して臨むように配置し、
前記ソレノイドコイルに臨む前記隔壁に孔部を形成して前記連通路を構成し、
さらに、前記第1ヘッドの前記吸入側圧力室に流入した前記媒体が前記孔部に向けて流れるように、前記吸入側圧力室内に仕切壁を設けたことを特徴とする容量可変斜板式コンプレッサである。
【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つつ説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る、外部制御式のコントロールバルブを備えた電子制御式の容量可変斜板式コンプレッサを示す部分断面図、図2は、図1に示されるリアヘッドを示す正面図、図3は、コントロールバルブを示す断面図である。
【0013】
本実施形態の容量可変斜板式コンプレッサ10は、自動車用空気調和装置の冷房サイクルを、コンデンサ、膨張弁およびエバポレータとともに構成している。コンプレッサ10から吐出された高圧ガス状の冷媒(媒体に相当する)は、コンデンサで凝縮された後、膨張弁で断熱膨張されて低温低圧の気液混合冷媒となってエバポレータに流入する。この冷媒は、エバポレータにおいて車室内に吹き出される空気と熱交換してガス状冷媒となり、コンプレッサ10に帰還する。
【0014】
容量可変斜板式コンプレッサ10は、複数のシリンダボア11が形成されたシリンダブロック12と、前記シリンダブロック12の一の側面に取り付けられると共に吸入側圧力室13と吐出側圧力室14とを形成するリアヘッド15(第1ヘッドに相当する)と、前記シリンダブロック12の他の側面に取り付けられると共にクランク室16を形成するフロントヘッド17(第2ヘッドに相当する)と、を有している。前記クランク室16内には、軸受を介して駆動軸18が回転自在に設けられ、当該駆動軸18は、エンジンの回転動がベルト、プーリ19およびマグネットクラッチ20を介して伝達されて回転駆動される。
【0015】
駆動軸18には、当該駆動軸18とともに回転する駆動棒21が駆動軸18と直交する方向に突出して設けられている。この駆動棒21にはピン22を支点として駆動斜板23が駆動軸18に対して傾斜して揺動し得るように連結されている。これにより、駆動軸18の回転力が、駆動棒21およびピン22を介して駆動斜板23に伝達されるようになっている。そして、この駆動斜板23には、スラスト軸受24およびラジアル軸受25を介して、非回転のソケットプレート26が摺動自在に取付けられている。
【0016】
ソケットプレート26は、クランク室16に固定された案内プレート27に対して滑動自在に連結され、これにより、回転が防止される一方、軸線方向の往復動が許容されている。このソケットプレート26には、球面軸受28を介して複数のピストンロッド29が円周方向等間隔に取付けられており、このピストンロッド29の他端には球面軸受30を介しピストン31が連結されている。
【0017】
そして、駆動斜板23の回転により、ソケットプレート26がいわゆるみそすり的動作をして軸線方向に往復動して、ピストンロッド29を介してピストン31を往復動させるようになっている。このピストン31が嵌挿されたシリンダボア11のピストン31の前面側部分は圧縮室となり、背面側部分は前記クランク室16と連通している。
【0018】
図2に示すように、リアヘッド15には、吸入側圧力室13に通路35を介して連通する吸入ポート36と、吐出側圧力室14に通路37を介して連通する吐出ポート38と、が設けられている。吸入ポート36にはエバポレータ33に連通する低圧側導管39が接続され、吐出ポート38にはコンデンサ34に連通する高圧側導管40が接続されている。低圧側導管39、吸入ポート36および通路35を経て、エバポレータ33からの帰環冷媒が吸入側圧力室13に導かれ、この冷媒は、図1に示すように、バルブプレート41に開設された吸入口42を閉鎖する吸入弁の閉鎖弾発力に抗してシリンダボア11内の圧縮室に流入する。一方、前記バルブプレート41に開設された吐出口43を閉鎖する吐出弁44の閉鎖弾発力に抗して吐出側圧力室14に吐出された圧縮冷媒は、通路37、吐出ポート38および高圧側導管40を経て、コンデンサ34に送り込まれる。
【0019】
図1に示すように、オートアンプからの信号で作動する外部制御式のコントロールバルブCvがリアヘッド15に設けられている。
【0020】
本実施形態のコントロールバルブCvは、図3に示すように、吸入側圧力室13とクランク室16とを連通する低圧側弁口51(低圧側の連通路70の一部を構成する)を開閉する低圧側弁体52と、吐出側圧力室14とクランク室16とを連通する高圧側弁口53(高圧側の連通路の一部を構成する)を開閉する高圧側弁体54と、これら2つの弁体52、54が設けられたニードル55と、進退移動(図示例では上下移動)自在なプランジャ56と、当該プランジャ56を移動させる磁力を発生するソレノイドコイル57と、を備えている。
【0021】
高圧側弁体54はニードル55の頂部に設けられる一方、低圧側弁体52はニードル55の下部に設けられている。プランジャ56およびソレノイドコイル57は、ケース体58内に収納され、このケース体58の上部開口を変位自在なダイアフラム59により閉塞することにより、冷媒からシールされている。ニードル55は、ダイアフラム59を介してプランジャ56の上に配置されている。
【0022】
また、高圧側弁体54の上方には、ニードル55をダイアフラム59を介してプランジャ56に押しつけるばね力を付勢するスプリング60が設けられている。一方、プランジャ56の下方には、高圧側弁体54が高圧側弁口53を開くと共に低圧側弁体52が低圧側弁口51を閉じる方向にプランジャ56を移動させるばね力を付勢するセットスプリング61が設けられている。
【0023】
ソレノイドコイル57は、オートアンプ80からの信号に基づいて電流が印加されて前記磁力を発生し、この磁力と両スプリング60、61のばね力との均衡により、低圧側弁口51および高圧側弁口53の開度が、低圧側弁体52および高圧側弁体54のそれぞれにより調整される。これらの弁体52、54は連動して動作し、低圧側弁体52が低圧側弁口51の開度を大きくする場合には、高圧側弁体54が高圧側弁口53の開度を小さくするように作動し、これとは逆に、低圧側弁体52が低圧側弁口51の開度を小さくする場合には、高圧側弁体54が高圧側弁口53の開度を大きくするように作動する。
【0024】
上記のコントロールバルブCvはつぎのように作用する。
冷房サイクルにおける熱負荷が小さい場合には、オートアンプ80は、冷房能力の必要量は少なくてよいと判断し、ソレノイドコイル57に流す電流を減じさせる信号を出力する。電流の減少に伴い、プランジャ56に下向きに働いていた磁力が減少し、セットスプリング61のばね力によって、ダイアフラム59の上にあるニードル55が押し上げられ、高圧側弁体54は高圧側弁口53を開く方向に、低圧側弁体52は低圧側弁口51を閉じる方向に移動する。この結果、ピストン31によって圧縮された高圧冷媒(吐出圧力Pd)の一部が、吐出側圧力室14から高圧側弁口53より通路62→中心孔63を通ってクランク室16に導入され、このクランク室16の内部圧力(クランク室圧Pc)が高められる。
【0025】
ここに、ソケットプレート26の傾斜角度(駆動軸18に直交する方向からの傾斜角度)は、複数のピストン31に対して加わる前後の圧力バランスによってコントロールされている。つまり、クランク室圧Pcが吸入圧力Psより少しでも大きくなると、複数のピストン31の背面に加わる力の合成力は、ソケットプレート26に、ピン22を中心とするモーメントとして働き、このソケットプレート26の傾斜角度を減少させるにように作用する。
【0026】
このため、吸入工程にあるピストン31は、充分に大きなストロークとなるように後退できず、次に圧縮工程に入るときに僅かな圧縮ストロークしかとることができない。したがって、冷媒の圧縮量は少なくなり、吐出冷媒量は少なく、冷房サイクル内を循環する冷媒流量が減少し、低い熱負荷に応じた適正な冷媒量となる。
【0027】
一方、冷房サイクルにおける熱負荷が大きい場合には、オートアンプ80は、冷房能力の必要量が多いと判断し、ソレノイドコイル57に電流を印加する信号を出力する。電流の印加に伴い、プランジャ56に下向きの磁力が発生し、セットスプリング61のばね力に抗して、ダイアフラム59の上にあるニードル55が押し下げられ、高圧側弁体54は高圧側弁口53を閉じる方向に、低圧側弁体52は低圧側弁口51を開く方向に移動する。この結果、高圧の吐出圧力Pdはクランク室16内に導入されず、吸入圧力Psがクランク室圧Pcより小さいと、クランク室16内の冷媒は、シリンダ通路64→低圧側弁口51を通って吸入側圧力室13に流れ、これによりクランク室圧Pcと吸入圧力Psとがほぼ等しくなる。
【0028】
このため、前述したモーメントの作用によりソケットプレート26が最大に傾斜することになり、ピストン31の往復動ストロークが長くなる。したがって、この状態で圧縮を行なうと、吐出冷媒量は増大し、冷房サイクル内を循環する冷媒流量が増大し、高い熱負荷に応じた適正な冷媒流量となる。
【0029】
本実施形態の容量可変斜板式コンプレッサ10にあっては、低圧側弁口51を含む低圧側連通路70を、コントロールバルブCvのソレノイドコイル57の周囲を冷媒が流れるように構成してある。
【0030】
すなわち、ソレノイドコイル57は、リアヘッド15の吸入側圧力室13に隔壁71を介して臨むように配置され、前記隔壁71のうちソレノイドコイル57に臨む部位には、孔部72が形成されている。この孔部72を通って、ソレノイドコイル57の周囲に形成される通路73に吸入側圧力室13内の冷媒が導かれるようになっている。また、この通路73は低圧側弁口51と連通している。
【0031】
さらに、図2に明らかに示されるように、吸入側圧力室13内において、ヘッド中心に対して孔部72とは略反対側の部位には、仕切壁75が設けられている。この仕切壁75により、吸入側圧力室13に通路35を経て流入した帰還冷媒は、吸入側圧力室13内で矢印Aで示す一の方向に沿って流れる。このように仕切壁75により帰還冷媒が二方向に分れて流れることがなく、帰還冷媒は、前記孔部72に向けて確実に流れ、ソレノイドコイル57の周囲に確実に導かれることになる。
【0032】
低圧側連通路70を上記のように構成した本実施形態にあっては、コントロールバルブCvのソレノイドコイル57は通電に伴うジュール熱の発生により比較的高温(約100℃〜120℃)となっているが、当該ソレノイドコイル57の周囲には、エバポレータ33からの帰還冷媒や、コントロールバルブCvの作動に伴うクランク室16内の冷媒が導かれている。帰還冷媒の温度は、ソレノイドコイル57の温度よりもはるかに低く、約0℃〜30℃である。これらの冷媒がソレノイドコイル57の周囲を通過するときに、ソレノイドコイル57が冷却されることになる。
【0033】
このようにしてソレノイドコイル57の冷却が促進されると、冷却を促進しない場合に比べて、コイル57の抵抗値が下がり、流れる電流が多くなり、十分な大きさの磁力を発生させることができる。このため、ソレノイドコイル57を設計する際に大きな安全率を見込む必要がなくなり、この結果、ソレノイドコイル57の小型化、ひいては、外部制御式のコントロールバルブCvが設けられる容量可変斜板式コンプレッサ10の小型化を図ることができる。しかも、ソレノイドコイル57における消費電量の低減も図ることができる。
【0034】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載の発明によれば、外部制御式のコントロールバルブのソレノイドコイルの冷却を促進して、当該ソレノイドコイルの小型化を図ると共に消費電量の低減を図ることができる。さらに、第1ヘッドの吸入側圧力室に流入した媒体が、仕切壁によってソレノイドコイルの周囲に確実に導かれ、上記の効果がより顕著なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態に係る、外部制御式のコントロールバルブを備えた電子制御式の容量可変斜板式コンプレッサを示す部分断面図である。
【図2】 図1に示されるリアヘッドを示す正面図である。
【図3】 ントロールバルブを示す断面図である。
【符号の説明】
10…容量可変斜板式コンプレッサ
11…シリンダボア
12…シリンダブロック
13…吸入側圧力室
14…吐出側圧力室
15…リアヘッド(第1ヘッド)
16…クランク室
17…フロントヘッド(第2ヘッド)
18…駆動軸
21…駆動斜板
51…低圧側弁口
52…低圧側弁体(弁体)
53…高圧側弁口
54…高圧側弁体
57…ソレノイドコイル
70…低圧側連通路(連通路)
71…隔壁
72…孔部
75…仕切壁
Cv…外部制御式のコントロールバルブ
Claims (1)
- 複数のシリンダボア(11)が形成されたシリンダブロック(12)と、
前記シリンダブロック(12)の一の側面に取り付けられ、吸入側圧力室(13)と吐出側圧力室(14)とを形成する第1ヘッド(15)と、
前記シリンダブロック(12)の他の側面に取り付けられ、クランク室(16)を形成する第2ヘッド(17)と、
駆動軸(18)に対して傾斜角度が可変に連結された駆動斜板(21)と、
前記吸入側圧力室(13)と前記クランク室(16)との連通路(70)を、ソレノイドコイル(57)への通電に応じて弁体(52)を移動させることにより開閉する外部制御式のコントロールバルブ(Cv)と、を備え、
前記コントロールバルブ(Cv)の作動により前記クランク室(16)内の圧力を調整し、前記駆動斜板(21)の傾斜角度を変化させて媒体の吐出容量を制御するようにした容量可変斜板式コンプレッサであって、前記コントロールバルブ(Cv)の前記ソレノイドコイル(57)の周囲を前記媒体が流れるように前記連通路(70)を構成した容量可変斜板式コンプレッサにおいて、
前記コントロールバルブ(Cv)の前記ソレノイドコイル(57)を、前記第1ヘッド(15)の前記吸入側圧力室(13)に隔壁(71)を介して臨むように配置し、
前記ソレノイドコイル(57)に臨む前記隔壁(71)に孔部(72)を形成して前記連通路(70)を構成し、
さらに、前記第1ヘッド(15)の前記吸入側圧力室(13)に流入した前記媒体が前記孔部(72)に向けて流れるように、前記吸入側圧力室(13)内に仕切壁(75)を設けたことを特徴とする容量可変斜板式コンプレッサ。
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