JP5053740B2 - Volume control valve for variable capacity compressor - Google Patents
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Description
本発明は、空調システム、とくに車両用空調システムに適用される可変容量圧縮機の容量制御弁に関するものである。 The present invention relates to a capacity control valve of a variable capacity compressor applied to an air conditioning system, particularly a vehicle air conditioning system.
例えば、車両用空調システムに用いられる往復動型の可変容量圧縮機は、吐出室、クランク室、吸入室及びシリンダボアが内部に区画形成されたハウジングと、このハウジングのシリンダボアに配設されたピストンと、ハウジング内に回転可能に支持されてエンジンを動力源として回転する駆動軸と、この駆動軸の回転をピストンの往復運動に変換する変換機構を備えており、このピストンが駆動軸の回転力を得て往復運動することで、吸入室からシリンダボア内への作動流体の吸入が成されると共に、この吸入した作動流体の圧縮及び圧縮された作動流体の吐出室への吐出が成されるようになっている。 For example, a reciprocating variable displacement compressor used in a vehicle air conditioning system includes a housing in which a discharge chamber, a crank chamber, a suction chamber, and a cylinder bore are defined, and a piston disposed in the cylinder bore of the housing. And a drive shaft that is rotatably supported in the housing and rotates with the engine as a power source, and a conversion mechanism that converts the rotation of the drive shaft into a reciprocating motion of the piston. By reciprocating, the working fluid is sucked into the cylinder bore from the suction chamber, and the sucked working fluid is compressed and the compressed working fluid is discharged into the discharge chamber. It has become.
この往復動型の可変容量圧縮機において、ピストンのストローク長、即ち圧縮機の吐出容量は、クランク室の圧力(制御圧力)を変化させることで可変となっており、吐出容量を制御する容量制御弁は、吐出室とクランク室とを連通する給気通路に配置され、一方、クランク室と吸入室とを連通する抽気通路には絞りが配置されている。
容量制御弁は制御装置によって制御されるようになっていて、この制御装置は、吐出室の圧力(吐出圧力)と吸入室の圧力(吸入圧力)との間の圧力差(差圧)が目標値に近づくように、吐出容量をフィードバック制御するものとなっている(例えば、特許文献1参照)。
The capacity control valve is controlled by a control device, and this control device targets a pressure difference (differential pressure) between the pressure in the discharge chamber (discharge pressure) and the pressure in the suction chamber (suction pressure). The discharge capacity is feedback-controlled so as to approach the value (see, for example, Patent Document 1).
上記した車両用空調システムに用いられる往復動型の可変容量圧縮機において、エンジンを動力源として作動する都合上、その駆動軸の回転数は、アイドリング状態における低回転数領域から加速状態あるいは高速走行状態における高回転領域までの広い範囲で変化する。
とくに、加速時のような回転数が急激に上昇する状況では、吐出圧力あるいは吸入圧力が急激に変化することから(空調システムの冷媒がCO2である場合には吐出圧力がとくに急変し易いことから)、吐出室とクランク室とを連通する給気通路上に位置している容量制御弁の弁体、即ち吐出室の圧力と吸入室の圧力との圧力差が作用している容量制御弁の弁体が過敏に反応して、いわゆるハンチング現象が生じてしまう可能性がある。
In the reciprocating variable displacement compressor used in the vehicle air conditioning system described above, the rotational speed of the drive shaft is accelerated from the low rotational speed range in the idling state or is driven at a high speed for the convenience of operating with the engine as a power source. It changes in a wide range up to the high rotation region in the state.
In particular, in a situation where the number of revolutions suddenly increases during acceleration, the discharge pressure or the suction pressure changes abruptly (when the refrigerant of the air conditioning system is CO 2 , the discharge pressure is particularly likely to change suddenly. From), a valve body of a capacity control valve located on an air supply passage communicating the discharge chamber and the crank chamber, that is, a capacity control valve on which a pressure difference between the pressure of the discharge chamber and the pressure of the suction chamber acts There is a possibility that a so-called hunting phenomenon may occur due to a sensitive reaction of the valve body.
そして、このハンチング現象によりもたらされる吐出容量制御の不安定さによって、車両空調の快適性や可変容量圧縮機の信頼性が損なわれる可能性がないとは言えないという問題を有しており、この問題を解決することが従来の課題となっていた。
本発明は、上記した課題を解決するためになされたもので、例えば、車両用空調システムにおける往復動型の可変容量圧縮機に用いた場合において、急激なエンジン回転数変動時に吐出圧力あるいは吸入圧力が急変したとしても、吐出圧力及び吸入圧力の差が作用している弁体を安定して開閉作動させることが可能であり、その結果、車両空調の快適性や可変容量圧縮機の信頼性を維持ないし向上させることができる可変容量圧縮機の容量制御弁を提供することを目的としている。
The instability of the discharge capacity control caused by this hunting phenomenon has the problem that the comfort of the vehicle air conditioning and the reliability of the variable capacity compressor may not be impaired. Solving the problem has been a conventional problem.
The present invention has been made to solve the above-described problems. For example, when used in a reciprocating variable displacement compressor in an air conditioning system for a vehicle, the discharge pressure or the suction pressure when the engine speed changes rapidly. Even if there is a sudden change, it is possible to stably open and close the valve element that is affected by the difference between the discharge pressure and the suction pressure.As a result, the comfort of the vehicle air conditioning and the reliability of the variable capacity compressor can be improved. It is an object of the present invention to provide a capacity control valve for a variable capacity compressor that can be maintained or improved.
本発明の請求項1に係る発明は、吐出室,クランク室,吸入室及びシリンダボアが内部に区画形成されたハウジングと、前記シリンダボアに配設されたピストンと、前記ハウジングに回転可能に支持された駆動軸と、前記クランク室に収容されて前記駆動軸の回転を前記ピストンの往復運動に変換する変換機構を備えた可変容量圧縮機における容量制御弁であって、前記可変容量圧縮機の吐出室と連通する弁孔と、この弁孔と連通し且つ前記可変容量圧縮機のクランク室と連通する弁室と、この弁室と区画され且つ前記可変容量圧縮機の吸入室と連通する第一感圧室を具備したバルブハウジングと、前記弁室と第一感圧室との間の区画部分で支持されていると共に前記弁室内に位置する一端側に形成されて前記弁孔を開閉して前記吐出室の圧力を受ける第一受圧面を有し且つ前記第一感圧室側に位置する他端側に形成されて前記吸入室の圧力を受ける第二受圧面を有する弁体と、前記弁体に電磁力を作用させて前記吐出室の圧力による力と対向する方向の力を付与するソレノイドを備えた容量制御弁において、前記吐出室と絞りを介して連通する第二感圧室を設けると共に、この第二感圧室の圧力を第三受圧面で受けてこの圧力による力を前記弁体の一端側に作用させる伝達部を設け、第二感圧室の圧力を受ける前記伝達部における第三受圧面の面積は、前記弁体の第一受圧面で弁孔を閉塞した状態において規定されるシール面積と同等ないし小さく設定してある構成としたことを特徴としており、この可変容量圧縮機の容量制御弁の構成を前述した従来の課題を解決するための手段としている。 According to the first aspect of the present invention, a discharge chamber, a crank chamber, a suction chamber and a cylinder bore are defined in a housing, a piston disposed in the cylinder bore, and a housing rotatably supported by the housing. A displacement control valve in a variable displacement compressor having a drive shaft and a conversion mechanism housed in the crank chamber and converting the rotation of the drive shaft into a reciprocating motion of the piston, the discharge chamber of the variable displacement compressor A valve hole communicating with the valve hole, a valve chamber communicating with the valve hole and communicating with the crank chamber of the variable capacity compressor, and a first sense that is separated from the valve chamber and communicates with the suction chamber of the variable capacity compressor. A valve housing having a pressure chamber, and supported by a partition portion between the valve chamber and the first pressure sensing chamber, and formed on one end side located in the valve chamber to open and close the valve hole, and Discharge chamber pressure A valve body having a first pressure receiving surface for receiving the pressure and having a second pressure receiving surface for receiving the pressure of the suction chamber formed on the other end side located on the first pressure sensing chamber side, and an electromagnetic force on the valve body And a second pressure sensing chamber that communicates with the discharge chamber via a throttle, and a second pressure sensing chamber that communicates with the discharge chamber via a throttle. A third pressure receiving surface in the transmission portion for receiving the pressure of the second pressure sensing chamber by providing a transmission portion for receiving the pressure of the second pressure sensing chamber on one end side of the valve body by receiving the pressure by the third pressure receiving surface; Is configured to be set to be equal to or smaller than a seal area defined in a state where the valve hole is closed at the first pressure receiving surface of the valve body, and the capacity control of this variable capacity compressor Hands to solve the conventional problems described above for the valve configuration It is set to.
また、請求項2に係る発明において、前記吸入室の圧力を受ける前記弁体の第二受圧面の面積は、前記弁室と第一感圧室との間の区画部分で支持される弁体の断面積に基づいて規定される面積であって、前記弁体の第一受圧面で弁孔を閉塞した状態において規定されるシール面積と同等ないし小さく設定してある構成としている。 Further, in the invention according to claim 2, the area of the second pressure receiving surface of said valve body for receiving the pressure before Symbol suction chamber is supported by the partition portion between the valve chamber and the first pressure sensing chamber valve The area is defined based on the cross-sectional area of the body, and is set to be equal to or smaller than the seal area defined when the valve hole is closed by the first pressure receiving surface of the valve body.
さらに、請求項3に係る発明は、第二感圧室に連なる挿通孔に挿通可能に支持され且つ弁体の一端側に一体又は別体で配置したロッドを前記伝達部とした構成としている。
さらにまた、請求項4に係る発明において、第二感圧室の圧力を受ける第三受圧面の面積は、第二感圧室に連なる挿通孔に挿通可能に支持されたロッドの断面積である構成としている。
Furthermore, the invention according to claim 3 has a structure in which a rod arranged integrally or separately and said transmitting portion at one end of and the valve body is inserted rotatably supported in the insertion hole communicating with the second pressure sensing chamber .
Furthermore, in the invention according to claim 4 , the area of the third pressure receiving surface that receives the pressure of the second pressure sensing chamber is the cross-sectional area of the rod that is supported so as to be able to be inserted into the insertion hole connected to the second pressure sensing chamber. It is configured.
さらにまた、請求項5に係る発明は、前記伝達部に対して前記弁体に向かう方向の力を与える付与手段を備えている構成としている。
さらにまた、請求項6に係る発明は、前記付与手段から伝達部に与える前記弁体に向かう方向の力を調整する調整部材を備えている構成としている。
さらにまた、請求項7に係る発明は、前記調整部材と前記バルブハウジングとで第二感圧室を形成している構成としている。
Furthermore, the invention which concerns on Claim 5 is set as the structure provided with the provision means to give the force of the direction which goes to the said valve body with respect to the said transmission part.
Furthermore, the invention which concerns on Claim 6 is set as the structure provided with the adjustment member which adjusts the force of the direction toward the said valve body given to the transmission part from the said provision means.
Furthermore, the invention according to claim 7 is configured such that a second pressure sensing chamber is formed by the adjustment member and the valve housing.
さらにまた、請求項8に係る発明は、第二感圧室に連なる挿通孔とこの挿通孔に支持されるロッドとの間の微小隙間を前記絞りとした構成としている。
さらにまた、請求項9に係る発明は、前記バルブハウジングとともに第二感圧室を形成する調整部材に前記絞りを設置した構成としている。
さらにまた、請求項10に係る発明は、第二感圧室を構成する前記バルブハウジングに前記絞りを設置した構成としている。
Furthermore, the invention according to claim 8 is configured such that the narrow gap between the insertion hole connected to the second pressure sensing chamber and the rod supported by the insertion hole is the throttle.
Furthermore, the invention according to claim 9 is configured such that the throttle is installed in an adjustment member that forms a second pressure sensing chamber together with the valve housing.
Furthermore, the invention according to
さらにまた、請求項11に係る発明において、前記弁体及び前記伝達部としてのロッドが同軸を成し、前記弁室と第一感圧室との間の区画部分における弁体支持孔及び第二感圧室に連なる挿通孔は、前記弁体及びロッドをそれぞれ僅かな隙間をもって支持すると共に、前記弁体及びロッドが前記隙間の範囲で傾いた状態において前記弁体及びロッドにそれぞれ一点を当接させて支持する構成としている。 Furthermore, in the invention according to claim 11 , the valve body and the rod as the transmission portion are coaxial, and the valve body support hole and the second in the partition portion between the valve chamber and the first pressure sensing chamber. The insertion hole connected to the pressure sensing chamber supports the valve body and the rod with a slight gap, and makes contact with the valve body and the rod when the valve body and the rod are inclined within the gap. It is configured to support it.
本発明の請求項1に係る可変容量圧縮機の容量制御弁によれば、上記した構成としているので、吐出圧力及び吸入圧力の差が作用している弁体の応答性を鈍くすることができ、即ち、弁体が吐出圧力あるいは吸入圧力の急変に反応して急激に開閉作動するのを抑制することができ、例えば、車両用空調システムにおける往復動型の可変容量圧縮機に用いた場合には、急激なエンジン回転数変動時に吐出圧力が急変したとしても、ハンチング現象の発生を抑えつつ弁体を安定して開閉作動させることが可能であり、したがって、車両空調の快適性や可変容量圧縮機の信頼性を維持ないし向上させることができる。
According to the displacement control valve of the variable displacement compressor according to
また、この請求項1に係る可変容量圧縮機の容量制御弁によれば、弁体の第一受圧面で弁孔を閉塞した状態において規定されるシール面積に対して、第二感圧室の圧力を受ける伝達部の第三受圧面の面積を等しく設定したり小さく設定したりすることで、弁体の開閉作動の安定度を調整することが可能である。
さらに、本発明の請求項2に係る可変容量圧縮機の容量制御弁によれば、弁体の第一受圧面で弁孔を閉塞した状態において規定されるシール面積に対して、吸入室の圧力を受ける弁体の第二受圧面の面積、即ち、弁室と第一感圧室との間の区画部分で支持される弁体の断面積に基づいて規定される面積を同等ないしは小さ目に設定することで、クランク室の圧力が弁体の開閉作動に影響するのを排除したり、弁体の開閉作動を安定させるべくクランク室の圧力を作用させたりすることが可能である。
Further, according to the displacement control valve of a variable displacement compressor according to
Furthermore, according to the capacity control valve of the variable capacity compressor according to claim 2 of the present invention, the pressure of the suction chamber is compared with the seal area defined in a state where the valve hole is closed by the first pressure receiving surface of the valve body. The area defined on the basis of the area of the second pressure receiving surface of the valve body that receives the pressure, that is, the cross-sectional area of the valve body that is supported in the partition portion between the valve chamber and the first pressure sensing chamber is set to be equal or smaller Thus, it is possible to eliminate the influence of the crank chamber pressure on the opening / closing operation of the valve body, or to apply the crank chamber pressure to stabilize the opening / closing operation of the valve body.
さらにまた、本発明の請求項3に係る可変容量圧縮機の容量制御弁によれば、弁体の一端側に一体又は別体で配置したロッドを伝達部としているので、伝達部の構造の簡略化が図られるのに加えて、弁体及び伝達部としてのロッドが、弁室と第一感圧室との間の区画部分及び第二感圧室に連なる挿通孔でそれぞれ支持されているので、弁体の安定度を向上させることができる。 Furthermore, according to the displacement control valve of the variable displacement compressor according to claim 3 of the present invention, since the rod arranged integrally or separately on one end side of the valve body is used as the transmission portion, the structure of the transmission portion is simplified. Since the valve body and the rod as the transmission part are respectively supported by the partition part between the valve chamber and the first pressure sensing chamber and the insertion hole connected to the second pressure sensing chamber. The stability of the valve body can be improved.
さらにまた、本発明の請求項4に係る可変容量圧縮機の容量制御弁では、第二感圧室に連なる挿通孔に支持されたロッドの断面積を第二感圧室の圧力を受ける第三受圧面の面積としているので、第三受圧面を簡単に形成することができる。
さらにまた、本発明の請求項5に係る可変容量圧縮機の容量制御弁では、ソレノイドを消磁した状態において、弁体を開放方向に迅速に移動させることができる。
Furthermore, in the capacity control valve of the variable capacity compressor according to claim 4 of the present invention, the third cross section of the rod supported by the insertion hole connected to the second pressure sensing chamber receives the pressure of the second pressure sensing chamber. Since it is set as the area of a pressure receiving surface, a 3rd pressure receiving surface can be formed easily.
Furthermore, in the capacity control valve of the variable capacity compressor according to claim 5 of the present invention, the valve body can be quickly moved in the opening direction with the solenoid demagnetized.
さらにまた、本発明の請求項6に係る可変容量圧縮機の容量制御弁では、付与手段から伝達部に与える力の調整を行うことができ、本発明の請求項7に係る可変容量圧縮機の容量制御弁では、付与手段から伝達部に与える力の調整を行う調整部材が、バルブハウジングとともに第二感圧室を形成する部材を兼ねているので、構造の簡略化を実現することができる。 Furthermore, in the capacity control valve of the variable capacity compressor according to claim 6 of the present invention, the force applied from the applying means to the transmission portion can be adjusted, and the variable capacity compressor according to claim 7 of the present invention can be adjusted. In the capacity control valve, the adjustment member that adjusts the force applied from the applying means to the transmission unit also serves as a member that forms the second pressure sensing chamber together with the valve housing, so that the structure can be simplified.
さらにまた、本発明の請求項8に係る可変容量圧縮機の容量制御弁によれば、絞りを別途形成する必要がない分だけ構造の簡略化及び製造工数の低減化を実現することが可能である。
さらにまた、本発明の請求項9及び10に係る可変容量圧縮機の容量制御弁によれば、いずれも絞りを簡単に形成することができる。
Furthermore, according to the capacity control valve of the variable capacity compressor according to claim 8 of the present invention, it is possible to realize simplification of the structure and reduction of manufacturing man-hours as much as it is not necessary to separately form a throttle. is there.
Furthermore, according to the capacity control valve of the variable capacity compressor according to
さらにまた、本発明の請求項11に係る可変容量圧縮機の容量制御弁では、上記した構成としたから、弁体と弁体支持孔との隙間及びロッドと第二感圧室に連なる挿通孔との隙間によって生じる弁体の傾きを少なく抑えることができるうえ、例え弁体が傾いたとしても円滑に動作させることが可能である。 Furthermore, since the capacity control valve of the variable capacity compressor according to claim 11 of the present invention has the above-described configuration, the gap between the valve body and the valve body support hole and the insertion hole connected to the rod and the second pressure sensing chamber. It is possible to suppress the inclination of the valve body caused by the gap between the valve body and the valve body even if the valve body is inclined.
以下、本発明に係る可変容量圧縮機の容量制御弁を図面に基づいて詳細に説明する。
図1〜図3は本発明に係る可変容量圧縮機の容量制御弁の一実施形態を示し、この実施形態では、本発明に係る可変容量圧縮機の容量制御弁を車両用空調システムの冷凍サイクルに採用した場合を示している。
図1に示すように、車両用空調システムの冷凍サイクル10は、作動流体としての冷媒が循環する循環路12を備えている。この循環路12には、可変容量圧縮機100、放熱器(凝縮器)14、膨張器(膨張弁)16及び蒸発器18が冷媒の流動方向に沿って順次配置してあり、可変容量圧縮機100が作動して冷媒の吸入工程,吸入した冷媒の圧縮工程及び圧縮した冷媒の吐出工程からなる一連のプロセスを行うと、循環路12を冷媒が循環するようになっている。
Hereinafter, a capacity control valve of a variable capacity compressor according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 to 3 show an embodiment of a capacity control valve of a variable capacity compressor according to the present invention. In this embodiment, the capacity control valve of the variable capacity compressor according to the present invention is used as a refrigeration cycle of a vehicle air conditioning system. The case where it is adopted is shown.
As shown in FIG. 1, the
この場合、蒸発器18は、車両用空調システムの空気回路の一部も構成しており、蒸発器18を通過する空気流は、蒸発器18内の冷媒によって気化熱を奪われることで冷却される。
この実施形態において、可変容量圧縮機100は斜板式のクラッチレス圧縮機であり、複数のシリンダボア101aを有するシリンダブロック101を備えている。このシリンダブロック101の一端にはフロントハウジング102が連結されており、シリンダブロック101の他端には、バルブプレート103を介してリアハウジング(シリンダヘッド)104が連結されている。
In this case, the
In this embodiment, the
シリンダブロック101及びフロントハウジング102で囲まれる内部はクランク室105として形成されており、このクランク室105内を縦断して駆動軸106が配置されている。駆動軸106は、同じくクランク室105内に配置された環状の斜板107を貫通しており、斜板107は、駆動軸106に固定されたロータ108と連結部109を介してヒンジ結合されている。従って、斜板107は、駆動軸106に沿って移動しながら傾動可能である。
An interior surrounded by the
駆動軸106のロータ108と斜板107との間に位置する部分には、斜板107を最小傾角に向けて付勢するコイルばね110が装着され、一方、斜板107を挟んで反対側の部分、即ち駆動軸106の斜板107とシリンダブロック101との間に位置する部分には、斜板107を最大傾角に向けて付勢するコイルばね111が装着されている。
駆動軸106のフロントハウジング102側の端部は、フロントハウジング102に外側に向けて形成したボス部102aを貫通して外部に突出しており、この駆動軸106の端部には、動力伝達装置としてのプーリ112が連結されている。プーリ112は、ボール軸受113を介してボス部102aに回転自在に支持されており、このプーリ112と外部駆動源としてのエンジン114との間にはベルト115が架け回されている。
A
An end portion of the
ボス部102aの内側には軸封装置116が配置され、フロントハウジング102の内部と外部とを遮断している。駆動軸106はラジアル方向及びスラスト方向にベアリング117,118,119,120によって回転自在に支持され、エンジン114からの動力がプーリ112に伝達され、プーリ112の回転と同期して回転可能である。
上記シリンダボア101a内にはピストン130が配置されており、ピストン130には、クランク室105内に突出するテール部が一体に形成されている。テール部に形成された凹所130a内には一対のシュー132が配置されていて、これらのシュー132は斜板107の外周部に対して挟み込むように摺接している。従って、シュー132を介してピストン130と斜板107とは互いに連動するようになっており、駆動軸106の回転によってピストン130がシリンダボア101a内を往復動するようになっている。
A
A
リアハウジング104には、吸入室140及び吐出室142が区画形成され、吸入室140は、バルブプレート103に設けられた吸入孔103aを介してシリンダボア101aと連通可能となっている。吐出室142は、バルブプレート103に設けられた吐出孔103bを介してシリンダボア101aと連通している。なお、吸入孔103a及び吐出孔103bは、図示しない吸入弁及び吐出弁によってそれぞれ開閉される。
A
シリンダブロック101の側部にはマフラ150が設けられており、マフラケーシング152は、シリンダブロック101に一体に形成されたマフラベース101bに図示しないシール部材を介して接合されている。マフラケーシング152及びマフラベース101bはマフラ空間154を形成していて、マフラ空間154は、リアハウジング104、バルブプレート103及びマフラベース101bを貫通する吐出通路156を介して吐出室142と連通している。
A
マフラケーシング152には吐出ポート152aが形成され、マフラ空間154には、吐出通路156と吐出ポート152aとの間を遮るように逆止弁200が配置されている。具体的には、逆止弁200は、吐出通路156側の圧力とマフラ空間154側の圧力との圧力差に応じて開閉し、圧力差が所定値より小さい場合閉作動し、圧力差が所定値より大きい場合開作動する。
A
したがって吐出室142は、吐出通路156、マフラ空間154及び吐出ポート152aを介して循環路12の往路部分と連通可能であり、マフラ空間154は逆止弁200によって断続される。一方、吸入室140は、リアハウジング104に形成された吸入ポート104aを介して循環路12の復路部分と連通している。
この可変容量圧縮機100の容量制御弁(電磁制御弁)300は、リアハウジング104に収容されており、容量制御弁300は給気通路160に配置されている。給気通路160は、吐出室142とクランク室105との間を連通するように、リアハウジング104からバルブプレート103を経てシリンダブロック101にまで亘って形成されている。
Therefore, the
A capacity control valve (electromagnetic control valve) 300 of the
一方、吸入室140は、クランク室105と抽気通路162を介して連通している。抽気通路162は、駆動軸106とベアリング119,120との間の隙間を含めて、空間164及びバルブプレート103に形成された固定オリフィス103cからなる。
また、吸入室140は、リアハウジング104に形成された感圧通路166を通じて、給気通路160とは独立して容量制御弁300に接続されている。
On the other hand, the
The
より詳述すれば、図2に示すように、容量制御弁300は、弁ユニットと弁ユニットを開閉作動させる駆動ユニットとからなる。弁ユニットは、円筒状の弁ハウジング301を有し、弁ハウジング301の一端側には弁孔302が形成されている。弁孔302は、入口ポート301a及び給気通路160の上流側部分を介して吐出室142と連通し、且つ、弁ハウジング301の内部に区画された弁室303に開口している。
More specifically, as shown in FIG. 2, the
弁室303内には、円柱状の弁体304が収容されている。弁体304は、弁室303内を弁ハウジング301の軸線方向に移動可能であり、弁ハウジング301の端面に当接することで弁孔302を閉塞可能である。すなわち、弁ハウジング301の端面は弁座として機能する。
また、弁ハウジング301の外周面には出口ポート301bが形成され、出口ポート301bは、給気通路160の下流側部分を介してクランク室105と連通する。出口ポート301bも弁室303に開口しており、弁孔302、弁室303及び出口ポート301bを通じて、吐出室142とクランク室105とは連通可能となっている。
A
Further, an
さらに、弁ハウジング301の他端側には区画部材305を間にして弁室303と隣接する第一感圧室306が形成されており、この第一感圧室306は、感圧ポート307及び感圧通路166を介して吸入室140と連通している。
この場合、弁体304は、弁体本体である大径部(第一受圧面,第二受圧面)304a及びこの大径部304aに一体且つ同軸に形成されて弁孔302側に突出する小径のロッド304bを有しており、大径部304aは区画部材305に形成された挿通孔305aに摺動可能に支持されていると共に、小径のロッド304bは弁ハウジング301に弁孔302と連続して形成された挿通孔301cに摺動可能に支持されている。
Further, a first
In this case, the
つまり、弁体304を概ね両端部で支持することで、大径部304aと挿通孔305aとのクリアランス及び小径のロッド304bと挿通孔301cとのクリアランスによって生じる弁体304の傾きを少なく抑え得るようにしており、例え弁体304が傾いたとしても、両挿通孔305a,301cのそれぞれにおいて一点で支える構造(二点支持構造)とすることで、弁体304のかじり付きを起こり難くして、弁体304の動作が円滑に成されるようにしてある。
That is, by supporting the
さらにまた、弁ハウジング301の一端部には環状の段差301dが形成されており、この段差301dにはキャップ308が圧入固定されていて、弁ハウジング301の一端面及びキャップ308で閉塞される内部空間には第二感圧室309が形成されている。
この第二感圧室309には上記弁体304の小径のロッド304bが突出していて、この小径のロッド304bには、第二感圧室309内に配置されたばね310からばねガイド311を介して常時開弁方向の力が付与されている。この際、ばね310の端部をキャップ308に当接させており、ばね310からロッド304bに付与する力の調整は、段差301dに対するキャップ308の圧入量を変えることで成されるようにしてある。
Furthermore, an
A
上記第二感圧室309は弁体304のロッド304bと挿通孔301cとの微小な隙間を介して弁孔302と連通しており、即ち、第二感圧室309は上記微小な隙間を介して吐出室142と連通しており、弁体304の小径のロッド304bは、第二感圧室309内の圧力を弁体304に作用させる伝達部であり且つ第三受圧面として機能するものとなっている。
The second
一方、駆動ユニットは弁ハウジング301の他端側に配置されたソレノイドユニット315であって、弁ハウジング301に同軸的に連結された円筒状のソレノイドハウジング321と、このソレノイドハウジング321の弁ハウジング301とは反対側の開口端を閉塞するエンドキャップ322を備えている。
このソレノイドハウジング321の軸心上には、弁ハウジング301側で開口する有底の円筒状を成すスリーブ323が配置されており、このスリーブ323の開口端から中央にかけての部分には固定コア324が収容されていると共に、スリーブ323のエンドキャップ322側の閉塞端と固定コア324との間に形成されたコア収容空間325には可動コア326が軸方向に移動可能に収容されている。
On the other hand, the drive unit is a
A
固定コア324の軸心に位置する挿通孔324aにはソレノイドロッド327が摺動可能に設けられていて、このソレノイドロッド327の第一感圧室306に突出する一端は弁体304に一体的に連結され、コア収容空間325に突出する他端は可動コア326に形成された貫通孔に嵌合固定され、これにより、可動コア326とソレノイドロッド327とは一体的に動作するようになっている。
A
ソレノイドハウジング321内におけるスリーブ323の周囲には、ボビン328に巻回されてモールドされて成るコイル329が配置されており、ソレノイドハウジング321,エンドキャップ322,固定コア324及び可動コア326はいずれも磁性材料で形成されて磁気回路を構成し、一方、スリーブ323は非磁性材料のステンレス系材料で形成されている。
A
固定コア324には、フランジ部324bが設けられており、このフランジ部324bには、弁ハウジング301の第一感圧室306と固定コア324の挿通孔324aとを連通する連通孔324cが形成されていて、このように、第一感圧室306,連通孔324c及び挿通孔324aを通じて吸入室140と可動コア収容空間325とを連通させることで、吸入室140の圧力がソレノイドロッド327及び弁体304に対して閉弁方向の力として作用するようにしてある。
The fixed
このソレノイドユニット315には、可変容量圧縮機100の外部に設けられた制御装置400が接続され、制御装置400から制御電流Iが供給されると、電磁力F(I)を発生する。このソレノイドユニット315の電磁力F(I)は、可動コア326を固定コア324側に吸引して、弁体304に閉弁作動を行わせる。
この容量制御弁300を有する可変容量圧縮機100を備えた車両用空調システムの冷凍サイクル10において、エンジン作動状態でエアコンを作動させない場合には、可変容量圧縮機100の容量制御弁300のソレノイドユニット315に対して電流が流れないので、弁体304がばね310の弾性力によって弁孔302から強制的に離間させられて開弁状態となっており、吐出容量は最小となっている。
The
In the
このとき、逆止弁200には常時閉じる方向の力が付与されているので、空調システム側への冷媒循環は遮断されており、その結果、最小の吐出容量で吐出室142に吐出された冷媒は、容量制御弁300を含む吐出室142とクランク室105との給気通路160を経てクランク室105に流入し、次いで、駆動軸106とベアリング119,120との間の隙間,空間164及び固定オリフィス103cから成る抽気通路162を介してクランク室105から吸入室140に戻る内部循環回路を循環するようになっている。
At this time, since the
一方、エアコンを作動させた場合には、可変容量圧縮機100の容量制御弁300のソレノイドユニット315に対して電流が流れて、図3に示すように、弁体304がばね310の弾性力に抗して弁孔302に当接して閉弁状態となり、吐出室142とクランク室105との給気通路160が遮断されることから、クランク室105内の圧力が低下して吸入圧力と同等になる。
On the other hand, when the air conditioner is operated, a current flows to the
これにより、斜板107の傾角が増してピストン130のストロークが増大するので、吐出室142の圧力が高まり、逆止弁200の前後差圧が所定値を越えると、この逆止弁200が開弁して圧縮冷媒が空調システム側へ流れることとなる。
そして、このような可変容量圧縮機100の作動中において、制御装置400は、容量制御弁300のソレノイドユニット315に対して制御電流Iを供給して電磁力F(I)を発生させ、可変容量圧縮機100の吐出容量を制御する。
As a result, the inclination angle of the
During the operation of the
次に、上記した可変容量圧縮機100の容量制御弁300の制御特性について説明する。この容量制御弁300において、弁体304の一端側に位置する第一受圧面としての大径部304aには吐出室142の圧力(以下、吐出圧力Pd1と呼ぶ)が作用すると共に伝達部であり且つ第三受圧面としての小径のロッド304bには第二感圧室309の圧力(以下、第二感圧室圧力Pd2と呼ぶ)が作用し、一方、弁体304の他端側に位置する第二受圧面としての大径部304aには吸入室140の圧力(以下、吸入圧力Psと呼ぶ)が作用しており、したがって、弁体304は感圧部材として機能する。
Next, the control characteristics of the
ここで、弁体304が弁孔302を閉じた時の弁体304の受圧面積(シール面積Svと呼ぶ)と、区画部材305の挿通孔305aに支持された弁体304の大径部304aの断面積とを同等に形成すると、弁体304には、クランク室105の圧力(以下、クランク圧力と呼ぶ)は開方向及び閉方向のいずれにも作用しない。
したがって、この状況において弁体304に作用する力は、弁体304のロッド304bの断面積をSr、ばね310から小径部304bに常時付与される開弁方向の力をfsとすると、式(1)で示され、この式(1)を変形すると式(2)となる。
fs+Sr・Pd2+(Sv−Sr)・Pd1−Sv・Ps−F(I)=0 式(1)
Pd1−Ps=(1/Sv)・F(I)+(Sr/Sv)・(Pd1−Pd2) −(fs/Sv) (但し、Pd2≦Pd1,Sr≦Sv) 式(2)
式(2)は、吐出圧力Pd1と吸入圧力Psとの圧力差をソレノイドユニット315で発生する電磁力F(I)、即ち、電流Iで調整し得ることを示している。
Here, the pressure receiving area (referred to as seal area Sv) of the
Therefore, the force acting on the
fs + Sr · Pd2 + (Sv−Sr) · Pd1−Sv · Ps−F (I) = 0 Formula (1)
Pd1−Ps = (1 / Sv) · F (I) + (Sr / Sv) · (Pd1−Pd2) − (fs / Sv) (where Pd2 ≦ Pd1, Sr ≦ Sv) (2)
Expression (2) indicates that the pressure difference between the discharge pressure Pd1 and the suction pressure Ps can be adjusted by the electromagnetic force F (I) generated by the
つまり、電流Iを増加させると、ソレノイドユニット315で発生する電磁力F(I)は弁体304を閉弁方向に移動させるべく作用するので、図4に示すように、電流Iを増加させる従って、吐出圧力Pd1と吸入圧力Psとの圧力差を大きく設定し得ることとなる。
上記制御部400では、外部情報検知手段からの種々の外部情報に基づいて、目標とする吐出圧力Pd1と吸入圧力Psとの圧力差(目標差圧ΔP)を設定するので、即ち、制御電流Iを設定するので、吐出圧力Pd1と吸入圧力Psとの圧力差が目標差圧ΔPになるように、吐出容量がフィードバック制御されることとなる。
That is, when the current I is increased, the electromagnetic force F (I) generated by the
The
この際、制御電流Iをゼロとすると、ばね310から小径部304bに常時付与されている力により、弁体304が開弁方向に動作して弁孔302が開放され、これにより、吐出ガスがクランク室105に導入されて吐出容量が最小に維持されることとなる。
ここで、上記式(2)の右辺には、(Pd1−Pd2)を変数とする第二項があるので、この式(2)において、Pd1=Pd2とすれば第二項が消滅して、式(3)となる。
At this time, if the control current I is zero, the
Here, on the right side of the above equation (2), there is a second term with (Pd1−Pd2) as a variable. In this equation (2), if Pd1 = Pd2, the second term disappears, Equation (3) is obtained.
Pd1−Ps=(1/Sv)・F(I)−(fs/Sv)
(但し、Pd2=Pd1,Sr≦Sv) 式(3)
つまり、第二感圧室309は弁体304の小径のロッド304bと挿通孔301cとの微小な隙間を介して弁孔302と連通しているので、即ち、第二感圧室309は上記微小な隙間を介して吐出室142と連通しているので、吐出圧力Pd1の変化が緩やかであれば、上記微小な隙間における絞り効果はほとんどなく、Pd2=Pd1となる。このような状態では、吐出圧力Pd1と吸入圧力Psとの圧力差が単純に所定値となるように吐出容量がフィードバック制御されることとなる。
Pd1-Ps = (1 / Sv) .F (I)-(fs / Sv)
(However, Pd2 = Pd1, Sr ≦ Sv) Formula (3)
That is, the second
一方、吐出圧力Pd1の変化が急激であれば、例えば、吐出圧力Pd1が急上昇したとすれば、上記微小な隙間において絞り効果が生じて、Pd2<Pd1となる。この際、式(2)及び図4に示すように、本来のPd2=Pd1のラインから、吐出圧力Pd1と吸入圧力Psとの圧力差が増大する方向(図示上方向)に特性がシフトする(目標差圧ΔP→目標差圧ΔP‘)。言い換えれば、本来のPd2=Pd1のラインで制御電流をIからI‘まで増大させたのと同様の効果がもたらされ、その結果、弁体304が吐出圧力Pd1の急上昇に反応して急激に開弁作動するのを抑え得る効果、及び、弁体304が吐出圧力Pd1の急降下に反応して急激に閉弁作動するのを抑え得る効果がもたらされる。
On the other hand, if the change in the discharge pressure Pd1 is abrupt, for example, if the discharge pressure Pd1 rises rapidly, a throttling effect occurs in the small gap, and Pd2 <Pd1. At this time, as shown in the equation (2) and FIG. 4, the characteristic shifts from the original line Pd2 = Pd1 in the direction in which the pressure difference between the discharge pressure Pd1 and the suction pressure Ps increases (the upward direction in the figure) ( Target differential pressure ΔP → Target differential pressure ΔP ′). In other words, the same effect as increasing the control current from I to I ′ in the original line of Pd2 = Pd1 is brought about. As a result, the
このように、この実施形態に係る可変容量圧縮機の容量制御弁300では、弁体304の伝達部であり且つ第三受圧面としての小径のロッド304bに第二感圧室309の圧力Pd2を作用させるようにしているので、弁体304の開閉作動の応答性を鈍くすることができ、したがって、急激なエンジン回転数変動に伴う吐出圧力Pd1の急変に起因するハンチング現象の発生を抑え得ることとなる。
As described above, in the
なお、弁体304の伝達部としてのロッド304bの断面積Srが上記シール面積Svに近づけば近づくほど、弁体304の開閉作動の応答性が鈍くなり、Sr=Svとすれば、式(4)となる。
Pd2−Ps=(1/Sv)・F(I)−(fs/Sv) (但し、Sr=Sv)
式(4)
このように、Sr=Svとなると、弁体304は吐出圧力Pd1にまったく応答せずに、第二感圧室309の圧力Pd2と吸入圧力Psとの圧力差が目標圧力差となるように吐出容量がフィードバック制御されることとなる。
In addition, the closer the cross-sectional area Sr of the
Pd2-Ps = (1 / Sv) .F (I)-(fs / Sv) (where Sr = Sv)
Formula (4)
Thus, when Sr = Sv, the
上記弁体304の開閉作動の応答性を鈍くする方法として、絞りの面積を調整する方法や、第二感圧室309の容積を調整する方法を適宜採用することができ、これらの方法及び伝達部としてのロッド304bの断面積Srの調整を組み合わせて、開閉作動の応答性を調整するように成すことも可能である。
上記した実施形態において、弁体304の小径のロッド304bと挿通孔301cとの微小な隙間を介して第二感圧室309と吐出室142とを連通するようにしているが、これに限定されるものではなく、他の構成として、例えば、図5に示すように、弁ハウジング301とともに第二感圧室309を形成するキャップ308に絞り308aを設けたり、図6に示すように、弁ハウジング301に絞り301eを設けたりしてもよい。
As a method of reducing the responsiveness of the opening / closing operation of the
In the above-described embodiment, the second
また、上記した実施形態では、弁体304が、大径部304a及びこの大径部304aに一体且つ同軸に形成された小径のロッド304bから成っている場合を示したが、他の構成として、例えば、図7に示すように、大径部304a及びロッド304bが互いに別体を成すものとしてもよい。
さらに、可変容量圧縮機の容量制御弁における弁体に、吐出圧力及び吸入圧力の他にクランク室内の圧力を作用させる構造としてもよく、さらにまた、上記した容量制御弁とは異なる構成として、例えば、小型のベローズを感圧部材として採用して、このベローズの一端側に弁体を連結して吐出圧力を受圧すると共に、ベローズの内側に吸入圧力を作用させ、ベローズの端面にソレノイドロッドを連結する構成を採用することも可能である。
Moreover, in the above-described embodiment, the
Further, the valve body in the capacity control valve of the variable capacity compressor may have a structure in which the pressure in the crank chamber is applied in addition to the discharge pressure and the suction pressure. Further, as a configuration different from the capacity control valve described above, for example, Adopting a small bellows as a pressure-sensitive member, connecting a valve body to one end of this bellows to receive the discharge pressure, applying suction pressure to the inside of the bellows, and connecting a solenoid rod to the end face of the bellows It is also possible to adopt a configuration that does this.
さらにまた、第二感圧室309内に配置するばね310から小径部304bに付与する力を大きく設定したうえで、ソレノイドロッドユニット315の可動コア326に閉弁方向の力を付与する弾性体を設置する構成とすることも可能である。
さらにまた、上記した実施形態では、吐出圧力と吸入圧力との圧力差が所定値となるように吐出容量をフィードバック制御する場合を例示したが、この制御に限定されるものではない。即ち、一端に吐出圧力が作用すると共に他端に吸入圧力が作用する感圧部材を有する容量制御弁を使用した吐出容量のフィードバック制御であればよく、例えば、感圧部材に作用する吸入圧力又は吐出圧力が所定値となるように吐出容量をフィードバック制御する場合であってもよい。
Furthermore, an elastic body that applies a force in the valve closing direction to the
Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the discharge capacity is feedback controlled so that the pressure difference between the discharge pressure and the suction pressure becomes a predetermined value is exemplified, but the present invention is not limited to this control. In other words, it may be feedback control of the discharge capacity using a capacity control valve having a pressure-sensitive member in which the discharge pressure acts on one end and the suction pressure acts on the other end, for example, the suction pressure acting on the pressure-sensitive member or It may be a case where the discharge capacity is feedback-controlled so that the discharge pressure becomes a predetermined value.
さらにまた、上記した実施形態では、可変容量圧縮機100がクラッチレス圧縮機である場合を示したが、電磁クラッチを装着した可変容量圧縮機であってもよい。
さらにまた、上記した実施形態では、可変容量圧縮機100が斜板式の往復動圧縮機である場合を示したが、揺動板式の可変容量圧縮機であってもよいほか、電動モータを内蔵した密閉型可変容量圧縮機であってもよい。
Furthermore, although the case where the
Furthermore, in the above-described embodiment, the
さらにまた、上記した実施形態における可変容量圧縮機100において、クランク室105内の圧力を高めるべく流量を規制する抽気通路162の絞り要素として、バルブプレート103に形成された固定オリフィス103cを採用しているが、これに限定されるものではなく、他の構成として、例えば、可変の絞りや弁を採用して流量を規制するようにしてもよい。
Furthermore, in the
さらにまた、本発明の可変容量圧縮機の容量制御弁は、車両用空調システム以外の室内用空調システムの冷凍サイクルや、冷凍・冷蔵庫等の冷凍装置の冷凍サイクル等、冷凍サイクル全般に適用可能であり、加えて、R134aや二酸化炭素を冷媒とする冷凍サイクルのみならず、R134aや二酸化炭素以外の新規の冷媒を使用する冷凍サイクルにも適用可能である。 Furthermore, the capacity control valve of the variable capacity compressor of the present invention can be applied to refrigeration cycles in general, such as refrigeration cycles for indoor air conditioning systems other than vehicle air conditioning systems, and refrigeration cycles for refrigeration equipment such as refrigeration / refrigerators. In addition, in addition to the refrigeration cycle using R134a and carbon dioxide as a refrigerant, the present invention can be applied to a refrigeration cycle using a new refrigerant other than R134a and carbon dioxide.
100 可変容量圧縮機
101 ハウジング
101a シリンダボア
105 クランク室
106 駆動軸
130 ピストン
140 吸入室
142 吐出室
300 容量制御弁
301 バルブハウジング
301c 挿通孔
301e 絞り
302 弁孔
303 弁室
304 弁体
304a 大径部(第一受圧面,第二受圧面)
304b 小径のロッド(伝達部;第三受圧面)
306 第一感圧室
308 キャップ(調整部材)
308a 絞り
309 第二感圧室
310 ばね(付与手段)
315 ソレノイドユニット
DESCRIPTION OF
304b Small-diameter rod (transmission part; third pressure-receiving surface)
306 First
315 Solenoid unit
Claims (11)
前記可変容量圧縮機の吐出室と連通する弁孔と、この弁孔と連通し且つ前記可変容量圧縮機のクランク室と連通する弁室と、この弁室と区画され且つ前記可変容量圧縮機の吸入室と連通する第一感圧室を具備したバルブハウジングと、
前記弁室と第一感圧室との間の区画部分で支持されていると共に前記弁室内に位置する一端側に形成されて前記弁孔を開閉して前記吐出室の圧力を受ける第一受圧面を有し且つ前記第一感圧室側に位置する他端側に形成されて前記吸入室の圧力を受ける第二受圧面を有する弁体と、
前記弁体に電磁力を作用させて前記吐出室の圧力による力と対向する方向の力を付与するソレノイドを備えた容量制御弁において、
前記吐出室と絞りを介して連通する第二感圧室を設けると共に、この第二感圧室の圧力を第三受圧面で受けてこの圧力による力を前記弁体の一端側に作用させる伝達部を設け、第二感圧室の圧力を受ける前記伝達部における第三受圧面の面積は、前記弁体の第一受圧面で弁孔を閉塞した状態において規定されるシール面積と同等ないし小さく設定してある
ことを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御弁。 A housing having a discharge chamber, a crank chamber, a suction chamber and a cylinder bore defined therein, a piston disposed in the cylinder bore, a drive shaft rotatably supported by the housing, and a housing accommodated in the crank chamber A displacement control valve in a variable displacement compressor having a conversion mechanism for converting rotation of the drive shaft into reciprocating motion of the piston,
A valve hole communicating with the discharge chamber of the variable capacity compressor; a valve chamber communicating with the valve hole and communicating with a crank chamber of the variable capacity compressor; A valve housing having a first pressure sensing chamber communicating with the suction chamber;
A first pressure receiving pressure that is supported at a partition portion between the valve chamber and the first pressure sensing chamber and that is formed on one end side located in the valve chamber to open and close the valve hole and receive the pressure of the discharge chamber. A valve body having a second pressure receiving surface that is formed on the other end side that has a surface and is located on the first pressure sensing chamber side and that receives the pressure of the suction chamber;
In a capacity control valve provided with a solenoid that applies an electromagnetic force to the valve body to apply a force in a direction opposite to the force due to the pressure of the discharge chamber,
A second pressure sensing chamber is provided that communicates with the discharge chamber via a throttle, and the pressure of the second pressure sensing chamber is received by a third pressure receiving surface, and the force caused by this pressure is applied to one end side of the valve body. The area of the third pressure receiving surface in the transmission portion that receives the pressure of the second pressure sensing chamber is equal to or smaller than the seal area defined in a state where the valve hole is closed by the first pressure receiving surface of the valve body. Set
A capacity control valve for a variable capacity compressor.
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