JP4195633B2 - 容量制御弁を有する可変容量圧縮機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、容量制御弁を有する可変容量圧縮機に関し、一例として自動車用空調装置に使用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来の可変容量型揺動板式圧縮機の容量制御弁について説明する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５に示されるように、シリンダブロック１０１の嵌装孔１０１ａには、可変オリフィスを構成する圧力応動弁１０４が設置される。圧力応動弁１０４は、４個のポート１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄが穿設されたケーシング１０５を有し、ケーシング１０５は、嵌装孔１０１ａ内にはめ込まれる。第１ポート１０５ａはバルブプレート１０２の連通孔１０２ａを介して低圧室１２２に連通し、第２ポート１０５ｂは第１連通路１１１を介して低圧室１２２に連通し、第３ポート１０５ｃは第２連通路１１２を介してクランク室１２１内に連通し、第４ポート１０５ｄは第３連通路１１３を介して高圧室１２３に連通する。
【０００４】
ケーシング１０５内には、内外二重構造のベローズ１０６，１０７が設置される。ベローズ１０６，１０７の各一端はケーシング１０５の一端内面に固定され、各他端は杆状弁体１０８の軸方向略中間部分に突設されたフランジ状部材１０９に固定される。ベローズ１０６，１０７の間に位置するフランジ状部材１０９の部分とケーシング１０５の一端内面との間には、コイルばね１１０が介装される。ベローズ１０６，１０７は、伸長方向にコイルばね１１０によって付勢される。内側ベローズ１０６は、第４ポート１０５ｄと第３通路１１３を介して高圧室１２３に連通する。外側ベローズ１０７内は、第２ポート１０５ｂと第１連通路１１１を介して低圧室１２２に連通する。ケーシング１０５内は、第３ポート１０５ｃと第２連通路１１２を介してクランク室１２１内に連通する。また、ケーシング１０５内は、第１ポート１０５ａとバルブプレート１０２の連通孔１０２ａを介して低圧室１２２に連通する。
【０００５】
杆状弁体１０８の一端側は、フランジ状部材１０９から内側ベローズ１０６の内方まで延出し、その延出端部に頭部１０８ａを有する。頭部１０８ａの端面は、クランク室１２１内の圧力が低いとき、ケーシング１０５の一端内面の第４ポート１０５ｄの開口端と所定間隙Ｌを存して対向する。杆状弁体１０８の他端側は、第１ポート１０５ａ内にスライド自在にはまり、その他端部に第１ポート１０５ａのテーパ面に対応するテーパ状頭部１０８ｂを有する。杆状弁体１０８がスライドすると、テーパ状頭部１０８ｂのテーパ面と第１ポート１０５ａのテーパ面との間の開口面積は変化する。
【０００６】
クランク室１２１内の圧力が低い場合には、ベローズ１０６，１０７は、第３連通路１１３と第４ポート１０５ｄを介して高圧室１２３から内側ベローズ１０６内へ導入される圧力の作用によって伸長する。これに伴って、杆状弁体１０８は低圧室１２２側（図５中左方）に移動した状態に至り、第１ポート１０５ａのテーパ面と杆状弁体１０８のテーパ状頭部１０８ｂのテーパ面との間の開口面積は大きくなる（図５の状態）。
【０００７】
この状態からクランク室１２１内の圧力が上昇すればする程、ベローズ１０６，１０７は第２連通路１１２と第３ポート１０５ｃを介してクランク室１２１からケーシング１０５内に導入される圧力の作用によって、内側ベローズ１０６内に導入される圧力に抗して低圧側１２２の反対側（図５中右方）に移動した状態に至る。したがって、第１ポート１０５ａのテーパ面と杆状弁体１０８のテーパ状頭部１０８ｂのテーパ面との間の開口面積は小さくなる。
【０００８】
【特許文献１】
実公昭６３−３２９３３号公報(第４頁第８欄第３３行− 第５頁第１０欄第１０行、第７図 )
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
実公昭６３−３２９３３号公報は、容量制御弁と可変オリフィスとを備えた圧縮機を開示する。ここでは、容量制御弁によって吐出室とクランク室との連通を制御することによって吐出室からクランク室へ流れるガス量を制御して容量制御を行っている。可変オリフィスは、図５に記載のように、クランク室から吸入室へのガスの逃げ量を調節するためのもので、クランク室圧が高くなると、吐出室圧とクランク室圧との差圧が小さくなるので、オリフィス開口が小さくなるように構成されている。
【００１０】
ところで、この従来例の構成では、圧縮機が停止した状態から起動した場合、滑らかな立ち上がり動作ができない欠点がある。その理由は、以下のとおりである。
【００１１】
圧縮機が停止状態では、クランク室、吐出室、吸入室共に同じ圧力の状態にある。ということは、クランク室と吐出室の圧力に差がないから、オリフィス開口は最小となっている。この状態で、起動スイッチが入ると、圧縮機の主軸の回転が開始されるとともに、同時に電磁ソレノイドが通電され、容量制御弁は、電磁ソレノイドの働きにより、クランク室と吐出室との間の弁を閉じる。圧縮機の主軸の回転と共に、ピストンが最大容量で動作するためには、ピストン背圧が低いことを要し、したがって、クランク室のガス圧が外部へ逃げることが必要である。
【００１２】
しかしながら、上記の従来技術では、オリフィス開口は最小の状態にあるから、クランク室のガスが排出される量は小さいため、ピストンの背圧はなかなか低下しない。このため、起動時は、圧縮機は最大容量で動作することができず、吐出容量が小さく抑えられる。この状態で、徐々に吐出室圧が高くなっていき、これに従ってオリフィス開口が徐々に開いていき、やがて最大開度になり、漸くクランク室圧が十分に低下して、最大吐出容量で動作することになる。
【００１３】
本発明は、この問題を解決することを目的とする。
【００１４】
本発明によれば、容量制御弁と可変オリフィス開口とを連動させているから、上記目的が達成されるばかりでなく、定常の容量制御動作においても、吸入圧が低下して容量制御弁が開いたとき、その開き角度と連動して、可変オリフィス開口も小さくなるので、クランク室圧がその分早めに上昇することになる。したがって、斜板の傾斜角の応答速度を向上させることができる。即ち、応答速度の高い容量制御を実現できる。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、次の手段を採用する。
【００１６】
１．圧縮機の吐出容量を可変制御するための吐出室とクランク室とを連通する第１の通路に弁部を設け、当該弁部の開度を弁閉状態と最大弁開度にわたって制御することによって前記クランク室の圧力を調整する容量制御弁と、前記クランク室と吸入室とを連通する第２の通路に設けたオリフィスの開度を所定の最小オリフィス開度と最大オリフィス開度との間で制御することによって、前記クランク室から前記吸入室へ流れるガス量を制御する可変オリフィス機構とを有する可変容量圧縮機において、前記弁部が弁開状態の時に前記オリフィスが前記最大オリフィス開度になり、前記弁部が最大弁開度にある時に前記オリフィスは前記最小オリフィス開度となるように、前記容量制御弁と前記可変オリフィス機構とを連動させ、前記容量制御弁の弁部と前記可変オリフィス機構の可動部とが一体形成される容量制御弁を有する可変容量圧縮機。
【００１７】
２．前記容量制御弁の弁部は弁ケーシングに設けられた弁室に配置され、前記弁室は前記クランク室と連通し、前記可変オリフィス機構の可動部は前記弁ケーシングに設けられた隔壁の孔を挿通し、前記隔壁を挟んで前記弁室と対向する圧力室は前記吸入室と連通し、前記可動部と前記隔壁の孔との隙間は前記第２の通路のオリフィスを形成し、前記可動部の移動に応じて前記オリフィスを通過する冷媒の流量が変化する前記１記載の容量制御弁を有する可変容量圧縮機。
【００１８】
３．前記可動部にはロッドが延設され、前記ロッドに前記容量制御弁の弁部を閉じる方向に電磁力を作用させるソレノイド部を備える前記１記載の容量制御弁を有する可変容量圧縮機。
【００１９】
４．前記ソレノイド部が消磁されているとき、前記容量制御弁の弁部を開くばねを備える前記３記載の容量制御弁を有する可変容量圧縮機。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例の形態例の容量制御弁を有する可変容量圧縮機について図１〜図３を参照して説明する。
【００２３】
図１は、この圧縮機の断面図である。可変容量圧縮機５０は、前後方向の一軸を中心とした円周上に併設された複数のシリンダボア５１ａを備えたシリンダブロック５１と、シリンダブロック５１の一端に設けられたフロントハウジング５２と、シリンダブロック５１に弁板装置５４を介して設けられたリアハウジング５３とを備えている。シリンダブロック５１と、フロントハウジング５２とによって規定されるクランク室５５内を横断して、駆動軸５６が設けられ、その中心部の周囲には、斜板５７が配置されている。
【００２４】
斜板５７は、駆動軸５６に固着されたロータ５８と連結部（カム機構）５９を介して結合している。
【００２５】
駆動軸５６の一端は、フロントハウジング５２の外側に突出したボス部５２ａ内を貫通して、外側まで延在しており、ボス部５２ａの周囲にベアリング６０を介して電磁クラッチ７０が設けられている。
【００２６】
電磁クラッチ７０は、ボス部５２ａの周囲に設けられたロータ７１と、ロータ７１内に収容された電磁石装置７２と、ロータ７１の外側一端面に設けられたクラッチ板７３とを備えている。駆動軸５６の一端は、ボルト等の固定部材７４を介してクラッチ板７３と連結している。
【００２７】
駆動軸５６とボス部５２ａとの間には、シール部材５２ｂが挿入され、可変容量圧縮機５０の内部と外部とを遮断している。また、駆動軸５６の他端は、シリンダブロック５１内にあり、支持部材７８によって支持されている。なお、符号７５，７６，及び７７は、ベアリングである。
【００２８】
シリンダボ５１ａ内には、ピストン６２が配置され、ピストン６２の内側の一端のくぼみ６２ａ内には、斜板５７の外周部の周囲が収容され、シュー６３を介して、ピストン６２と斜板５７とが互いに連動するように構成されている。
【００２９】
リアハウジング５３には、吸入室６５及び吐出室６４が区画形成され、吸入室６５は、シリンダボア５１ａとは、弁板装置５４に設けられた図示しない吸入弁を介して連絡し、吐出室６４は、シリンダボア５１ａとは、弁板装置５４に設けられた吐出弁を介して連絡している。リアハウジング５３の後壁の窪み内に容量制御弁２０が設けられている。
【００３０】
以上までの構成は、容量制御弁２０を除いて、従来の技術と同様の構造である。
【００３１】
可変容量圧縮機の圧縮容量を制御するために使用される本発明の２つの実施の形態例における容量制御弁について説明する。
【００３２】
まず、第１実施の形態例の容量制御弁について図２と図３を参照して説明する。
【００３３】
容量制御弁２０は、弁ケーシング２１と、弁ケーシング２１の下部室２１ａ内に配設され、内部が真空でコイルばね２２ａを収納するベローズ２２と、ベローズ２２の伸縮量を調整し、弁ケーシング２１の下部に固定される調整部材２３と、ベローズ２２の上部に下端が当接して弁ケーシング２１に摺動可能に支持される第１ロッド部２４ａと、第１ロッド部２４ａの上端に一体形成され、ベローズ２２の伸縮に応じて可変容量圧縮機５０のクランク室５５と吐出室６４とを連通する連通路６６，６８を開閉する弁部２４ｂと、弁部２４ｂの上部に形成される段差部（円錐台部）２４ｃが挿通され、弁ケーシング２１に固定される隔壁２５と、段差部２４ｃの上端に一体形成され、隔壁２５から突出する第２ロッド部２４ｄと、第２ロッド部２４ｄが挿通し、弁ケーシング２１に固定される固定鉄心２６と、第２ロッド部２４ｄの上部に固定されるプランジャ２７と、固定鉄心２６とプランジャ２７との間に配置され、プランジャ２７を開弁方向に押圧するコイルばね２８と、固定鉄心２６とプランジャ２７とコイルばね２８とを収容する非磁性体製の筒状部材２９と、筒状部材２９の外周部に配置される電磁コイル３０と、電磁コイル３０が収容され、弁ケーシング２１にはまるハウジング３１と、電磁コイル３０の一端を閉塞し、磁路の一部を形成する閉塞部材３２とから構成される。なお、電磁コイル３０と閉塞部材３２は、樹脂材料により一体成形されている。
【００３４】
弁ケーシング２１には、弁部２４ｂが配置される弁室２１ｂが形成される。弁室２１ｂには、クランク室５５の圧力が作用し、ベローズ２２には、吸入室６５の圧力が作用する。隔壁２５を挟んで弁室２１ｂと対向する圧力室２１ｃは、下部室２１ａと連通路２１ｄを介して連通しているため、圧力室２１ｃには、吸入室６５の圧力が作用する。段差部２４ｃと、段差部２４ｃが挿入抜出される隔壁２５の孔２５ａとは、可変オリフィス機構を構成し、段差部２４ｃは、可変オリフィス機構の可動部として機能する。段差部２４ｃは隔壁２５の孔２５ａとは接触せず、また、第２ロッド部２４ｄは固定鉄心２６の孔２６ａとは接触しない。第１ロッド部２４ａは弁ケーシング２１に摺動可能に支持され、プランジャ２７は筒状部材２９に摺動可能に支持されている。弁部２４ｂと第１ロッド部２４ａに作用する吐出圧力は、図２において上下方向にほぼ同等の面積に作用するため、相殺され、この結果、吐出圧力は、弁部２４ｂの軸方向にはほとんど作用しない。したがって、弁部２４ｂは、電磁コイル３０の電磁力とベローズ２２に作用する吸入室６５の圧力に応じて開閉制御される。
【００３５】
容量制御弁２０の動作について説明する。電磁コイル３０に所定電流を流すと、プランジャ２７と固定鉄心２６との対向面に電磁力が発生するので、プランジャ２７を固定鉄心２６側に吸引する力（閉弁方向の力）が作用する。この電磁力が所定値を越えると、弁部２４ｂが連通路６６，６８を全閉するので、クランク室５５と吐出室６４との連通が遮断される。これにより、吐出室６４の冷媒がクランク室５５に導入されないので、クランク室５５から可変オリフィス機構を介して吸入室６５に向かう冷媒の流れが発生する。このとき、段差部２４ｃの大径部が隔壁２５の孔２５ａから外れるため、図３（ａ）に示されるように、段差部２４ｃと隔壁２５の孔２５ａとの隙間は大きくなる。したがって、ピストン６２が冷媒を圧縮する際に発生するブローバイガスを吸入室６５に流すのに必要十分な口径を可変オリフィス機構が有するため、クランク室５５の圧力が速やかに低下して吸入室６５の圧力と同等となる。よって、可変容量圧縮機５０は最大容量に維持され、吸入室６５の圧力が徐々に低下する。
【００３６】
吸入圧力が所定値まで低下すると、ベローズ２２が伸長するから、弁部２４ｂが連通路６６，６８を開弁する。したがって、吐出室６４の冷媒がクランク室５５に導入されるから、クランク室５５と吸入室６５との圧力差が増加するので、吐出容量が減少する。これにより、吸入室６５の圧力が上昇すると、ベローズ２２が収縮するから、弁部２４ｂの開度が減少する。したがって、クランク室５５の圧力が速やかに低下するから、クランク室５５と吸入室６５との圧力差が減少するので、吐出容量が増加する。このようにして、電磁コイル３０により固定鉄心２６とプランジャ２７との対向面に発生する電磁力が一定の場合では、吸入室６５の圧力が所定値になるように、弁部２４ｂが連通路６６，６８を開弁する程度が調整されるので、吐出容量が制御される。
【００３７】
弁部２４ｂが連通路６６，６８を開弁する程度が大きい領域、つまり吸入圧が低い領域では、段差部２４ｃの大径部が隔壁２５の孔２５ａに挿入されるから、図３（ｂ）に示されるように、段差部２４ｃと隔壁２５の孔２５ａとの隙間は小さくなる。したがって、吸入室６５への冷媒の逃げ量は少なく押さえられる。このため、クランク室５５へ導入される吐出ガスの量は、弁部２４ｂの開度と協働して、過剰とならず、適正な量に維持される。
【００３８】
また、弁部２４ｂが隔壁２５に接触しないようにして、最小オリフィス開度を保証し、段差部２４ｃと隔壁２５の孔２５ａとの隙間が、可変のオリフィス開度を提供する。更に、第１ロッド部２４ａ、弁部２４ｂ、段差部２４ｃ、第２ロッド部２４ｄ及びプランジャ２７の結合系（１本の部材が構成される。）は、弁ケーシング２１と筒状部材２９との２箇所のみで摺動を支持される。したがって、摺動抵抗が小さいから、弁部２４ｂはスムーズに移動する。よって、弁部２４ｂによる連通路６６，６８の開閉は、電磁コイル３０により固定鉄心２６とプランジャ２７との対向面に発生する電磁力、又は吸入室６５の圧力の変化に正確に追従して高い精度で行われる。
【００３９】
本発明においては、ベローズの代わりにダイヤフラム等を使用することもできる。
【００４０】
なお、本発明においては、クランク室５５と吸入室６５とを連通する連通路６６，６７を圧力逃がし通路、クランク室６５と吐出室６４とを連通する連通路６６，６８を吐出圧力供給通路と、それぞれいう。
【００４１】
次に、第２実施の形態例における容量制御弁について図４を参照して説明する。第２実施の形態例については、第１実施の形態例と同様な点の説明を省略し、相違する点の説明のみを行う。
【００４２】
第２実施の形態例の容量制御弁４０は、第１実施の形態例の容量制御弁２０と対比して、クランク室５５に連通する連通路６６と吸入室６５に連通する連通路６７とが逆に変更された点で相違する。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次の効果が奏される。
【００４４】
１．最大容量時において、圧力逃がし通路の開度を確実に最大開度に設定することができるため、クランク室内の冷媒を速やかに吸入室に逃がすことができる。したがって、可変容量圧縮機の起動の際の立ち上がり特性が改善される。
【００４５】
２．容量制御弁が可変オリフィス機構を内蔵するので、可変容量圧縮機の構造が簡素化される。
【００４６】
３．容量制御弁の弁部の移動に伴う摺動抵抗が低減するので、可変容量圧縮機の吐出容量がスムーズに制御される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態例の容量制御弁を有する可変容量圧縮機の断面図である。
【図２】同容量制御弁の断面図である。
【図３】同容量制御弁における可変オリフィス機構の断面図であり、（ａ）は弁部が全閉したときの状態、（ｂ）は弁部が全開したときの状態を、それぞれ示す。
【図４】本発明の第２実施の形態例における容量制御弁の断面図である。
【図５】従来の可変容量圧縮機に使用される容量制御弁の断面図である。
【符号の説明】
２０ 容量制御弁
２１ 弁ケーシング
２１ａ 下部室
２１ｂ 弁室
２１ｃ 圧力室
２１ｄ 連通路
２２ ベローズ
２２ａ コイルばね
２３ 調整部材
２４ａ 第１ロッド部
２４ｂ 弁部
２４ｃ 段差部（円錐台部）
２４ｄ 第２ロッド部
２５ 隔壁
２５ａ 孔
２６ 固定鉄心
２６ａ 孔
２７ プランジャ
２８ コイルばね
２９ 筒状部材
３０ 電磁コイル
３１ ハウジング
３２ 閉塞部材
４０ 容量制御弁
５０ 可変容量圧縮機
５５ クランク室
６２ ピストン
６４ 吐出室
６５ 吸入室
６６ 連通路
６７ 連通路
６８ 連通路
【発明の属する技術分野】
本発明は、容量制御弁を有する可変容量圧縮機に関し、一例として自動車用空調装置に使用される。
【０００２】
【従来の技術】
従来の可変容量型揺動板式圧縮機の容量制御弁について説明する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５に示されるように、シリンダブロック１０１の嵌装孔１０１ａには、可変オリフィスを構成する圧力応動弁１０４が設置される。圧力応動弁１０４は、４個のポート１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄが穿設されたケーシング１０５を有し、ケーシング１０５は、嵌装孔１０１ａ内にはめ込まれる。第１ポート１０５ａはバルブプレート１０２の連通孔１０２ａを介して低圧室１２２に連通し、第２ポート１０５ｂは第１連通路１１１を介して低圧室１２２に連通し、第３ポート１０５ｃは第２連通路１１２を介してクランク室１２１内に連通し、第４ポート１０５ｄは第３連通路１１３を介して高圧室１２３に連通する。
【０００４】
ケーシング１０５内には、内外二重構造のベローズ１０６，１０７が設置される。ベローズ１０６，１０７の各一端はケーシング１０５の一端内面に固定され、各他端は杆状弁体１０８の軸方向略中間部分に突設されたフランジ状部材１０９に固定される。ベローズ１０６，１０７の間に位置するフランジ状部材１０９の部分とケーシング１０５の一端内面との間には、コイルばね１１０が介装される。ベローズ１０６，１０７は、伸長方向にコイルばね１１０によって付勢される。内側ベローズ１０６は、第４ポート１０５ｄと第３通路１１３を介して高圧室１２３に連通する。外側ベローズ１０７内は、第２ポート１０５ｂと第１連通路１１１を介して低圧室１２２に連通する。ケーシング１０５内は、第３ポート１０５ｃと第２連通路１１２を介してクランク室１２１内に連通する。また、ケーシング１０５内は、第１ポート１０５ａとバルブプレート１０２の連通孔１０２ａを介して低圧室１２２に連通する。
【０００５】
杆状弁体１０８の一端側は、フランジ状部材１０９から内側ベローズ１０６の内方まで延出し、その延出端部に頭部１０８ａを有する。頭部１０８ａの端面は、クランク室１２１内の圧力が低いとき、ケーシング１０５の一端内面の第４ポート１０５ｄの開口端と所定間隙Ｌを存して対向する。杆状弁体１０８の他端側は、第１ポート１０５ａ内にスライド自在にはまり、その他端部に第１ポート１０５ａのテーパ面に対応するテーパ状頭部１０８ｂを有する。杆状弁体１０８がスライドすると、テーパ状頭部１０８ｂのテーパ面と第１ポート１０５ａのテーパ面との間の開口面積は変化する。
【０００６】
クランク室１２１内の圧力が低い場合には、ベローズ１０６，１０７は、第３連通路１１３と第４ポート１０５ｄを介して高圧室１２３から内側ベローズ１０６内へ導入される圧力の作用によって伸長する。これに伴って、杆状弁体１０８は低圧室１２２側（図５中左方）に移動した状態に至り、第１ポート１０５ａのテーパ面と杆状弁体１０８のテーパ状頭部１０８ｂのテーパ面との間の開口面積は大きくなる（図５の状態）。
【０００７】
この状態からクランク室１２１内の圧力が上昇すればする程、ベローズ１０６，１０７は第２連通路１１２と第３ポート１０５ｃを介してクランク室１２１からケーシング１０５内に導入される圧力の作用によって、内側ベローズ１０６内に導入される圧力に抗して低圧側１２２の反対側（図５中右方）に移動した状態に至る。したがって、第１ポート１０５ａのテーパ面と杆状弁体１０８のテーパ状頭部１０８ｂのテーパ面との間の開口面積は小さくなる。
【０００８】
【特許文献１】
実公昭６３−３２９３３号公報(第４頁第８欄第３３行− 第５頁第１０欄第１０行、第７図 )
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
実公昭６３−３２９３３号公報は、容量制御弁と可変オリフィスとを備えた圧縮機を開示する。ここでは、容量制御弁によって吐出室とクランク室との連通を制御することによって吐出室からクランク室へ流れるガス量を制御して容量制御を行っている。可変オリフィスは、図５に記載のように、クランク室から吸入室へのガスの逃げ量を調節するためのもので、クランク室圧が高くなると、吐出室圧とクランク室圧との差圧が小さくなるので、オリフィス開口が小さくなるように構成されている。
【００１０】
ところで、この従来例の構成では、圧縮機が停止した状態から起動した場合、滑らかな立ち上がり動作ができない欠点がある。その理由は、以下のとおりである。
【００１１】
圧縮機が停止状態では、クランク室、吐出室、吸入室共に同じ圧力の状態にある。ということは、クランク室と吐出室の圧力に差がないから、オリフィス開口は最小となっている。この状態で、起動スイッチが入ると、圧縮機の主軸の回転が開始されるとともに、同時に電磁ソレノイドが通電され、容量制御弁は、電磁ソレノイドの働きにより、クランク室と吐出室との間の弁を閉じる。圧縮機の主軸の回転と共に、ピストンが最大容量で動作するためには、ピストン背圧が低いことを要し、したがって、クランク室のガス圧が外部へ逃げることが必要である。
【００１２】
しかしながら、上記の従来技術では、オリフィス開口は最小の状態にあるから、クランク室のガスが排出される量は小さいため、ピストンの背圧はなかなか低下しない。このため、起動時は、圧縮機は最大容量で動作することができず、吐出容量が小さく抑えられる。この状態で、徐々に吐出室圧が高くなっていき、これに従ってオリフィス開口が徐々に開いていき、やがて最大開度になり、漸くクランク室圧が十分に低下して、最大吐出容量で動作することになる。
【００１３】
本発明は、この問題を解決することを目的とする。
【００１４】
本発明によれば、容量制御弁と可変オリフィス開口とを連動させているから、上記目的が達成されるばかりでなく、定常の容量制御動作においても、吸入圧が低下して容量制御弁が開いたとき、その開き角度と連動して、可変オリフィス開口も小さくなるので、クランク室圧がその分早めに上昇することになる。したがって、斜板の傾斜角の応答速度を向上させることができる。即ち、応答速度の高い容量制御を実現できる。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するため、次の手段を採用する。
【００１６】
１．圧縮機の吐出容量を可変制御するための吐出室とクランク室とを連通する第１の通路に弁部を設け、当該弁部の開度を弁閉状態と最大弁開度にわたって制御することによって前記クランク室の圧力を調整する容量制御弁と、前記クランク室と吸入室とを連通する第２の通路に設けたオリフィスの開度を所定の最小オリフィス開度と最大オリフィス開度との間で制御することによって、前記クランク室から前記吸入室へ流れるガス量を制御する可変オリフィス機構とを有する可変容量圧縮機において、前記弁部が弁開状態の時に前記オリフィスが前記最大オリフィス開度になり、前記弁部が最大弁開度にある時に前記オリフィスは前記最小オリフィス開度となるように、前記容量制御弁と前記可変オリフィス機構とを連動させ、前記容量制御弁の弁部と前記可変オリフィス機構の可動部とが一体形成される容量制御弁を有する可変容量圧縮機。
【００１７】
２．前記容量制御弁の弁部は弁ケーシングに設けられた弁室に配置され、前記弁室は前記クランク室と連通し、前記可変オリフィス機構の可動部は前記弁ケーシングに設けられた隔壁の孔を挿通し、前記隔壁を挟んで前記弁室と対向する圧力室は前記吸入室と連通し、前記可動部と前記隔壁の孔との隙間は前記第２の通路のオリフィスを形成し、前記可動部の移動に応じて前記オリフィスを通過する冷媒の流量が変化する前記１記載の容量制御弁を有する可変容量圧縮機。
【００１８】
３．前記可動部にはロッドが延設され、前記ロッドに前記容量制御弁の弁部を閉じる方向に電磁力を作用させるソレノイド部を備える前記１記載の容量制御弁を有する可変容量圧縮機。
【００１９】
４．前記ソレノイド部が消磁されているとき、前記容量制御弁の弁部を開くばねを備える前記３記載の容量制御弁を有する可変容量圧縮機。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例の形態例の容量制御弁を有する可変容量圧縮機について図１〜図３を参照して説明する。
【００２３】
図１は、この圧縮機の断面図である。可変容量圧縮機５０は、前後方向の一軸を中心とした円周上に併設された複数のシリンダボア５１ａを備えたシリンダブロック５１と、シリンダブロック５１の一端に設けられたフロントハウジング５２と、シリンダブロック５１に弁板装置５４を介して設けられたリアハウジング５３とを備えている。シリンダブロック５１と、フロントハウジング５２とによって規定されるクランク室５５内を横断して、駆動軸５６が設けられ、その中心部の周囲には、斜板５７が配置されている。
【００２４】
斜板５７は、駆動軸５６に固着されたロータ５８と連結部（カム機構）５９を介して結合している。
【００２５】
駆動軸５６の一端は、フロントハウジング５２の外側に突出したボス部５２ａ内を貫通して、外側まで延在しており、ボス部５２ａの周囲にベアリング６０を介して電磁クラッチ７０が設けられている。
【００２６】
電磁クラッチ７０は、ボス部５２ａの周囲に設けられたロータ７１と、ロータ７１内に収容された電磁石装置７２と、ロータ７１の外側一端面に設けられたクラッチ板７３とを備えている。駆動軸５６の一端は、ボルト等の固定部材７４を介してクラッチ板７３と連結している。
【００２７】
駆動軸５６とボス部５２ａとの間には、シール部材５２ｂが挿入され、可変容量圧縮機５０の内部と外部とを遮断している。また、駆動軸５６の他端は、シリンダブロック５１内にあり、支持部材７８によって支持されている。なお、符号７５，７６，及び７７は、ベアリングである。
【００２８】
シリンダボ５１ａ内には、ピストン６２が配置され、ピストン６２の内側の一端のくぼみ６２ａ内には、斜板５７の外周部の周囲が収容され、シュー６３を介して、ピストン６２と斜板５７とが互いに連動するように構成されている。
【００２９】
リアハウジング５３には、吸入室６５及び吐出室６４が区画形成され、吸入室６５は、シリンダボア５１ａとは、弁板装置５４に設けられた図示しない吸入弁を介して連絡し、吐出室６４は、シリンダボア５１ａとは、弁板装置５４に設けられた吐出弁を介して連絡している。リアハウジング５３の後壁の窪み内に容量制御弁２０が設けられている。
【００３０】
以上までの構成は、容量制御弁２０を除いて、従来の技術と同様の構造である。
【００３１】
可変容量圧縮機の圧縮容量を制御するために使用される本発明の２つの実施の形態例における容量制御弁について説明する。
【００３２】
まず、第１実施の形態例の容量制御弁について図２と図３を参照して説明する。
【００３３】
容量制御弁２０は、弁ケーシング２１と、弁ケーシング２１の下部室２１ａ内に配設され、内部が真空でコイルばね２２ａを収納するベローズ２２と、ベローズ２２の伸縮量を調整し、弁ケーシング２１の下部に固定される調整部材２３と、ベローズ２２の上部に下端が当接して弁ケーシング２１に摺動可能に支持される第１ロッド部２４ａと、第１ロッド部２４ａの上端に一体形成され、ベローズ２２の伸縮に応じて可変容量圧縮機５０のクランク室５５と吐出室６４とを連通する連通路６６，６８を開閉する弁部２４ｂと、弁部２４ｂの上部に形成される段差部（円錐台部）２４ｃが挿通され、弁ケーシング２１に固定される隔壁２５と、段差部２４ｃの上端に一体形成され、隔壁２５から突出する第２ロッド部２４ｄと、第２ロッド部２４ｄが挿通し、弁ケーシング２１に固定される固定鉄心２６と、第２ロッド部２４ｄの上部に固定されるプランジャ２７と、固定鉄心２６とプランジャ２７との間に配置され、プランジャ２７を開弁方向に押圧するコイルばね２８と、固定鉄心２６とプランジャ２７とコイルばね２８とを収容する非磁性体製の筒状部材２９と、筒状部材２９の外周部に配置される電磁コイル３０と、電磁コイル３０が収容され、弁ケーシング２１にはまるハウジング３１と、電磁コイル３０の一端を閉塞し、磁路の一部を形成する閉塞部材３２とから構成される。なお、電磁コイル３０と閉塞部材３２は、樹脂材料により一体成形されている。
【００３４】
弁ケーシング２１には、弁部２４ｂが配置される弁室２１ｂが形成される。弁室２１ｂには、クランク室５５の圧力が作用し、ベローズ２２には、吸入室６５の圧力が作用する。隔壁２５を挟んで弁室２１ｂと対向する圧力室２１ｃは、下部室２１ａと連通路２１ｄを介して連通しているため、圧力室２１ｃには、吸入室６５の圧力が作用する。段差部２４ｃと、段差部２４ｃが挿入抜出される隔壁２５の孔２５ａとは、可変オリフィス機構を構成し、段差部２４ｃは、可変オリフィス機構の可動部として機能する。段差部２４ｃは隔壁２５の孔２５ａとは接触せず、また、第２ロッド部２４ｄは固定鉄心２６の孔２６ａとは接触しない。第１ロッド部２４ａは弁ケーシング２１に摺動可能に支持され、プランジャ２７は筒状部材２９に摺動可能に支持されている。弁部２４ｂと第１ロッド部２４ａに作用する吐出圧力は、図２において上下方向にほぼ同等の面積に作用するため、相殺され、この結果、吐出圧力は、弁部２４ｂの軸方向にはほとんど作用しない。したがって、弁部２４ｂは、電磁コイル３０の電磁力とベローズ２２に作用する吸入室６５の圧力に応じて開閉制御される。
【００３５】
容量制御弁２０の動作について説明する。電磁コイル３０に所定電流を流すと、プランジャ２７と固定鉄心２６との対向面に電磁力が発生するので、プランジャ２７を固定鉄心２６側に吸引する力（閉弁方向の力）が作用する。この電磁力が所定値を越えると、弁部２４ｂが連通路６６，６８を全閉するので、クランク室５５と吐出室６４との連通が遮断される。これにより、吐出室６４の冷媒がクランク室５５に導入されないので、クランク室５５から可変オリフィス機構を介して吸入室６５に向かう冷媒の流れが発生する。このとき、段差部２４ｃの大径部が隔壁２５の孔２５ａから外れるため、図３（ａ）に示されるように、段差部２４ｃと隔壁２５の孔２５ａとの隙間は大きくなる。したがって、ピストン６２が冷媒を圧縮する際に発生するブローバイガスを吸入室６５に流すのに必要十分な口径を可変オリフィス機構が有するため、クランク室５５の圧力が速やかに低下して吸入室６５の圧力と同等となる。よって、可変容量圧縮機５０は最大容量に維持され、吸入室６５の圧力が徐々に低下する。
【００３６】
吸入圧力が所定値まで低下すると、ベローズ２２が伸長するから、弁部２４ｂが連通路６６，６８を開弁する。したがって、吐出室６４の冷媒がクランク室５５に導入されるから、クランク室５５と吸入室６５との圧力差が増加するので、吐出容量が減少する。これにより、吸入室６５の圧力が上昇すると、ベローズ２２が収縮するから、弁部２４ｂの開度が減少する。したがって、クランク室５５の圧力が速やかに低下するから、クランク室５５と吸入室６５との圧力差が減少するので、吐出容量が増加する。このようにして、電磁コイル３０により固定鉄心２６とプランジャ２７との対向面に発生する電磁力が一定の場合では、吸入室６５の圧力が所定値になるように、弁部２４ｂが連通路６６，６８を開弁する程度が調整されるので、吐出容量が制御される。
【００３７】
弁部２４ｂが連通路６６，６８を開弁する程度が大きい領域、つまり吸入圧が低い領域では、段差部２４ｃの大径部が隔壁２５の孔２５ａに挿入されるから、図３（ｂ）に示されるように、段差部２４ｃと隔壁２５の孔２５ａとの隙間は小さくなる。したがって、吸入室６５への冷媒の逃げ量は少なく押さえられる。このため、クランク室５５へ導入される吐出ガスの量は、弁部２４ｂの開度と協働して、過剰とならず、適正な量に維持される。
【００３８】
また、弁部２４ｂが隔壁２５に接触しないようにして、最小オリフィス開度を保証し、段差部２４ｃと隔壁２５の孔２５ａとの隙間が、可変のオリフィス開度を提供する。更に、第１ロッド部２４ａ、弁部２４ｂ、段差部２４ｃ、第２ロッド部２４ｄ及びプランジャ２７の結合系（１本の部材が構成される。）は、弁ケーシング２１と筒状部材２９との２箇所のみで摺動を支持される。したがって、摺動抵抗が小さいから、弁部２４ｂはスムーズに移動する。よって、弁部２４ｂによる連通路６６，６８の開閉は、電磁コイル３０により固定鉄心２６とプランジャ２７との対向面に発生する電磁力、又は吸入室６５の圧力の変化に正確に追従して高い精度で行われる。
【００３９】
本発明においては、ベローズの代わりにダイヤフラム等を使用することもできる。
【００４０】
なお、本発明においては、クランク室５５と吸入室６５とを連通する連通路６６，６７を圧力逃がし通路、クランク室６５と吐出室６４とを連通する連通路６６，６８を吐出圧力供給通路と、それぞれいう。
【００４１】
次に、第２実施の形態例における容量制御弁について図４を参照して説明する。第２実施の形態例については、第１実施の形態例と同様な点の説明を省略し、相違する点の説明のみを行う。
【００４２】
第２実施の形態例の容量制御弁４０は、第１実施の形態例の容量制御弁２０と対比して、クランク室５５に連通する連通路６６と吸入室６５に連通する連通路６７とが逆に変更された点で相違する。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次の効果が奏される。
【００４４】
１．最大容量時において、圧力逃がし通路の開度を確実に最大開度に設定することができるため、クランク室内の冷媒を速やかに吸入室に逃がすことができる。したがって、可変容量圧縮機の起動の際の立ち上がり特性が改善される。
【００４５】
２．容量制御弁が可変オリフィス機構を内蔵するので、可変容量圧縮機の構造が簡素化される。
【００４６】
３．容量制御弁の弁部の移動に伴う摺動抵抗が低減するので、可変容量圧縮機の吐出容量がスムーズに制御される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態例の容量制御弁を有する可変容量圧縮機の断面図である。
【図２】同容量制御弁の断面図である。
【図３】同容量制御弁における可変オリフィス機構の断面図であり、（ａ）は弁部が全閉したときの状態、（ｂ）は弁部が全開したときの状態を、それぞれ示す。
【図４】本発明の第２実施の形態例における容量制御弁の断面図である。
【図５】従来の可変容量圧縮機に使用される容量制御弁の断面図である。
【符号の説明】
２０ 容量制御弁
２１ 弁ケーシング
２１ａ 下部室
２１ｂ 弁室
２１ｃ 圧力室
２１ｄ 連通路
２２ ベローズ
２２ａ コイルばね
２３ 調整部材
２４ａ 第１ロッド部
２４ｂ 弁部
２４ｃ 段差部（円錐台部）
２４ｄ 第２ロッド部
２５ 隔壁
２５ａ 孔
２６ 固定鉄心
２６ａ 孔
２７ プランジャ
２８ コイルばね
２９ 筒状部材
３０ 電磁コイル
３１ ハウジング
３２ 閉塞部材
４０ 容量制御弁
５０ 可変容量圧縮機
５５ クランク室
６２ ピストン
６４ 吐出室
６５ 吸入室
６６ 連通路
６７ 連通路
６８ 連通路
Claims (4)
- 圧縮機の吐出容量を可変制御するための吐出室とクランク室とを連通する第１の通路に弁部を設け、当該弁部の開度を弁閉状態と最大弁開度にわたって制御することによって前記クランク室の圧力を調整する容量制御弁と、前記クランク室と吸入室とを連通する第２の通路に設けたオリフィスの開度を所定の最小オリフィス開度と最大オリフィス開度との間で制御することによって、前記クランク室から前記吸入室へ流れるガス量を制御する可変オリフィス機構とを有する可変容量圧縮機において、
前記弁部が弁開状態の時に前記オリフィスが前記最大オリフィス開度になり、前記弁部が最大弁開度にある時に前記オリフィスは前記最小オリフィス開度となるように、前記容量制御弁と前記可変オリフィス機構とを連動させ、
前記容量制御弁の弁部と前記可変オリフィス機構の可動部とが一体形成されることを特徴とする容量制御弁を有する可変容量圧縮機。 - 前記容量制御弁の弁部は弁ケーシングに設けられた弁室に配置され、前記弁室は前記クランク室と連通し、前記可変オリフィス機構の可動部は前記弁ケーシングに設けられた隔壁の孔を挿通し、前記隔壁を挟んで前記弁室と対向する圧力室は前記吸入室と連通し、前記可動部と前記隔壁の孔との隙間は前記第２の通路のオリフィスを形成し、前記可動部の移動に応じて前記オリフィスを通過する冷媒の流量が変化することを特徴とする請求項１記載の容量制御弁を有する可変容量圧縮機。
- 前記可動部にはロッドが延設され、前記ロッドに前記容量制御弁の弁部を閉じる方向に電磁力を作用させるソレノイド部を備えることを特徴とする請求項１記載の容量制御弁を有する可変容量圧縮機。
- 前記ソレノイド部が消磁されているとき、前記容量制御弁の弁部を開くばねを備えることを特徴とする請求項３記載の容量制御弁を有する可変容量圧縮機。
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