JPH04350372A - 可変容量型揺動斜板式圧縮機における容量制御弁 - Google Patents

可変容量型揺動斜板式圧縮機における容量制御弁

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JPH04350372A
JPH04350372A JP3121465A JP12146591A JPH04350372A JP H04350372 A JPH04350372 A JP H04350372A JP 3121465 A JP3121465 A JP 3121465A JP 12146591 A JP12146591 A JP 12146591A JP H04350372 A JPH04350372 A JP H04350372A
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Japan
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pressure
chamber
valve
discharge
suction
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Chuichi Kawamura
河村 忠一
Masabumi Ito
正文 伊藤
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Toyota Industries Corp
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Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ワッブルプレートを収
容するクランク室内の圧力と吸入圧とのピストンを介し
た差圧に基づき、ワッブルプレートの傾角を制御する可
変容量型揺動斜板式圧縮機における容量制御弁に関する
【0002】
【従来の技術】ワッブルプレートを使用した揺動斜板式
圧縮機においては、クランク室内の圧力を制御するため
の容量制御弁が設けられている。図6にその一例を示す
。バルブハウジング80の下部には吐出圧力室81が設
けられ、吐出圧力室81の上側には制御ポート80aが
設けられている。制御ポート80aと吐出圧力室81と
は弁孔83を介して連通されている。吐出圧力室81内
にはボール弁84と弁バネ85とが収容されており、弁
バネ85は弁孔83を閉塞する方向へボール弁84を付
勢する。
【0003】バルブハウジング80の上部には上蓋86
、下蓋87及びバネ箱88等によって囲まれた空間が設
けられ、この空間は上下両蓋86,87間に挟着された
ダイアフラム89によって吸入圧力室90とバネ箱室9
1とに区画されている。吸入圧力室90内には下当金9
2と中バネ93とが設けられ、中バネ93は下当金92
を介してダイアフラム89を押し上げる方向に作用する
。バルブハウジング80にはロッド96が上下動可能に
貫設され、ロッド96の上下両端部はそれぞれ吸入圧力
室90及び吐出圧力室81内に突出されている。ロッド
96の下端はボール弁84上に設けられたロッド受け9
7に当接され、ロッド96の上端は弁バネ85の作用に
より下当金92の下面に当接されている。
【0004】バネ箱室91内には吸入圧調整バネ94が
設けられており、吸入圧調整バネ94はダイヤフラム8
9及びロッド96を介してボール弁84を下方へ付勢し
ている。そして、制御ポート80aは圧縮機のクランク
室に連通され、吐出圧力室81は吐出圧導入ポート82
を介して圧縮機の吐出室に連通されている。又、吸入圧
力室90は吸入圧導入ポート80bを介して圧縮機の吸
入室に連通されている。
【0005】この容量制御弁において、    Pd 
:吐出圧、                    
  Ps :吸入圧、    Pc :圧縮機のクラン
ク室の内圧、    S1 :ボール弁84の断面積、
    S2 :ダイヤフラム89の受圧面積、  S
3 :ロッド96の断面積、    B1 :弁バネ8
5のバネ力、          B2 :中バネ93
のバネ力、    B3 :調整バネ94のバネ力、と
すると、ボール弁84を閉弁させる方向に作用する力F
1 及びボール弁84を開弁させる方向に作用する力F
2 は、次のように表される。
【0006】 F1 =Pd S1 +Ps (S2 −S3 )+B
1 +B2 F2 =Pc (S1 −S3 )+B3
 この制御弁はF1 −F2 >0の条件で閉弁し、F
1 −F2 <0の条件で開弁する。この閉開によって
クランク室内圧を調節してワッブルプレートの傾角を制
御し、吐出容量を制御している。
【0007】特開昭62−203980号公報には、上
記容量制御弁のダイヤフラム89に代えてベローズを使
用した容量制御弁が開示されている。このような容量制
御弁を備えた可変容量型圧縮機はエアコンディショナー
等に利用される。例えば冷房負荷の減少に伴い、エバポ
レータより圧縮機の吸入室に送り込まれる冷媒ガスの圧
力(吸入圧Ps )が低下するが、このPs が設定吸
入圧を下回るとその圧力差によりベローズが伸長し、こ
のベローズの伸長作用を介して開閉弁が開かれる。これ
により、吐出ガスがクランク室に送り込まれワッブルプ
レートの傾角が小さくされ、吐出容量が減少する。一方
、吐出容量の減少によって冷房負荷が増大して吸入圧P
s が上昇すると、吐出ガスのクランク室への導入が遮
断されワッブルプレートの傾角が再び大きくなり、吐出
容量が増大する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】さて、前記開閉判別式
(F1 −F2 )はPd 項を含む式となる。これは
、圧縮機の回転軸の回転数変動等に基づく吐出圧Pd 
の変動によって、ボール弁84の支持機構全体が上下動
し得ることを意味する。吐出圧Pd はボール弁84、
ロッド96及び下当金92を介してダイアフラム89に
作用し、吸入圧調整バネ94のバネ力に対抗してそのバ
ネ作用を減殺する。そのため、吐出圧Pdの変動に伴っ
て吸入圧調整バネ94のバネ作用の減殺の程度も変動す
ることになるが、これは、吸入圧Ps の設定値に変動
を来すことを意味する。このような設定吸入圧の変動は
、エアコンディショナー等に利用した場合に安定した冷
却作用の達成を阻害する。
【0009】本発明の目的は、圧縮機の吐出圧変動に影
響されることなく、設定吸入圧を安定に保持することが
できる可変容量型揺動斜板式圧縮機における容量制御弁
を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、吐出室と連通し、吐出圧力を受承する第一
感圧部材によって区画された吐出圧力室と、吸入室と連
通し、吸入圧力を受承する第二感圧部材によって区画さ
れた吸入圧力室と、クランク室と吐出圧力室とを連通す
る制御ポートと、第二感圧部材を介して吸入圧力室の吸
入圧に対抗する吸入圧設定用付勢手段と、吐出圧力室と
制御ポートとの間の弁孔を開閉するように吐出圧力室に
収容された開閉弁と、開閉弁を介して第一感圧部材の変
位を第二感圧部材に伝達する変位伝達部材とを備え、前
記開閉弁における吐出圧受圧面積と第一感圧部材におけ
る吐出圧受圧面積とを一致させることにより、容量制御
弁を構成した。
【0011】
【作用】吐出圧力室内において、吐出圧は開閉弁に作用
して開閉弁を閉弁方向に付勢すると共に、第一感圧部材
に作用して第一感圧部材を開弁方向に付勢する。開閉弁
の吐出圧受圧面積と第一感圧部材の吐出圧受圧面積とは
等しいため、吐出圧による開閉弁の付勢作用と第一感圧
部材の付勢作用とは等しく、互いに打ち消し合う関係に
ある。故に、吐出圧は開閉弁の開閉に関与せず、吐出圧
が変動しても、開閉弁及びその支持系の移動はない。従
って、吸入圧設定用付勢手段の付勢力が吐出圧によって
減殺されることはなく、吐出圧が変動しても吸入圧の設
定値はその影響を受けることなく安定に保たれる。
【0012】
【実施例】以下に、本発明を具体化した第1及び第2実
施例について図面を参照しながら説明する。 (第1実施例)図1に示すように、シリンダブロック1
の一端側にはフロントハウジング2が接合され、他端側
にはバルブプレート4を介在させてリアハウジング3が
接合されている。フロントハウジング2内のクランク室
13にはドライブシャフト17が収容され、ドライブシ
ャフト17はシリンダブロック1側の軸受部5A及びフ
ロントハウジング2側の軸受部5Bによって回転可能に
支持されている。
【0013】シリンダブロック1には軸受部5Bを取り
囲む位置に複数個のシリンダボア14(一つのみ図示)
が穿設されている。各シリンダボア14はクランク室1
3に連通されると共に、各シリンダボア14にはピスト
ン16がそれぞれ嵌挿されており、各ピストン16とバ
ルブプレート4との間には圧縮室15が構成される。ク
ランク室13内においてドライブシャフト17には、ラ
グプレート18がドライブシャフト17と同行回転可能
に支持されると共に、スリーブ19がスライド可能に支
持されている。スリーブ19はラグプレート18の当接
面18aによって軸受部5A方向へのスライドを規制さ
れている。スリーブ19には左右一対の連結ピン24を
介してドライブプレート20が揺動可能に支承されてい
る。ドライブプレート20はドライブシャフト17を包
囲する如く環状に形成されると共に、その一部にはブラ
ケット20aが突設されている。
【0014】ラグプレート18には支持アーム18cが
突設され、支持アーム18cには長孔22が透設されて
いる。ブラケット20a先端にはガイドピン23が取り
付けられており、長孔22によって係合案内される。ガ
イドピン23と長孔22との係合に基づき、ドライブプ
レート20は前後揺動可能な状態でドライブシャフト1
7及びラグプレート18と一体的に回転される。ドライ
ブプレート20の前後揺動に伴い、スリーブ19はドラ
イブシャフト17上を前後に摺動する。尚、図1に示す
ように、スリーブ19がラグプレート18の当接面18
aに接した状態において、トライブプレート20はラグ
プレート18に斜状に形成された当接面18bに当接し
、これによってドライブプレート20は時計回り方向へ
の更なる傾動を規制されている。
【0015】ドライブプレート20上にはワッブルプレ
ート21がスラスト軸受け25を介して支承されている
。ワッブルプレート21はドライブプレート20と同様
、ドライブシャフト17を包囲する如く環状に形成され
ており、コネクティングロッド26を介して各ピストン
16と作動連結されている。このため、ワッブルプレー
ト21の自転は規制されるが、ドライブシャフト17及
び傾斜状態のドライブプレート20の回転に連動して、
ワッブルプレート21は軸方向に沿った前後揺動を行う
。この前後揺動に伴い、各ピストン16がシリンダボア
14内を往復運動する。尚、シリンダボア14の対向位
置に支持アーム18cが存在する場合、当該シリンダボ
ア14内のピストン16は上死点にある。
【0016】リアハウジング3内は隔壁8によって吸入
室6及び吐出室7に区画されている。シリンダブロック
1には逃がし孔27が穿設され、吸入室6とクランク室
13とが逃がし孔27によって連通されている。バルブ
プレート4には各シリンダボア14に対応して吸入口9
及び吐出口10が開口形成され、これらを介して各圧縮
室15が吸入室6及び吐出室7と連通可能となっている
。各吸入口9及び吐出口10には吸入弁11及び吐出弁
12がそれぞれ設けられている。ピストン16の吸入行
程では吸入弁11が開弁すると共に吐出口10が閉弁し
、ピストン16の吐出行程では吸入弁11が閉弁すると
共に吐出口10が開弁する。
【0017】図1及び図2に示すように、リアハウジン
グ3には容量制御弁30が設けられている。バルブハウ
ジング31の上部には下蓋33、上蓋32及び円筒状の
バネ箱34が取着され、上下両蓋32,33間には第二
感圧部材としてのダイアフラム35が挟着収容されてい
る。ダイアフラム35は下蓋33との間に吸入圧力室3
6を区画形成し、吸入圧力室36はリアハウジング3内
に設けられた通路37を介して吸入室6と連通されてい
る。吸入圧力室36内には中バネ38が収容され、中バ
ネ38には下当金39が懸架されている。下当金39の
上面はダイアフラム35の下面に当接され、中バネ38
及び下当金39によってダイアフラム35は下方から支
承されている。
【0018】ダイアフラム35上にはストッパ41を介
して上当金42が載置されると共に、上当金42上には
ボール43が転がり不能に載置されている。又、バネ箱
34の上端部にはバネ受けを兼用する調整ネジ40が螺
着されており、調整ネジ40とボール43上に載せられ
たバネ受け45との間には吸入圧設定用付勢手段として
の調整バネ44が介装されている。調整バネ44はダイ
アフラム35を押圧する方向に作用する。調整ネジ40
を位置調節することによって調整バネ44の押圧作用を
変化させることができる。
【0019】バルブハウジング31の中央部には制御ポ
ート51が透設され、制御ポート51はリアハウジング
3中の通路50を介してクランク室13と連通されてい
る。バルブハウジング31の下部にはベローズ押さえ箱
47が取着され、両者31,47間には第一感圧部材と
してのベローズ46が挟着支持されている。ベローズ4
6上にはボール受け56が止着されており、ボール受け
56上にはボール弁57が載せられている。ボール弁5
7は弁孔52に係合して吐出圧力室48と制御ポート5
1との連通を遮断する。
【0020】即ち、ベローズ46及びボール受け56は
バルブハウジング31の下端部内に吐出圧力室48を区
画形成し、吐出圧力室48はリアハウジング3中の通路
49を介して吐出室7と連通されると共に、弁孔52を
介して制御ポート51に連通されている。又、ベローズ
押さえ箱47内はリアハウジング3中の迂回通路53を
介して制御ポート51に連通されている。ベローズ押さ
え箱47内には弁バネ54及び円柱状の支持棒55が収
容され、弁バネ54が支持棒55のバネ受部55aとベ
ローズ押さえ箱47との間に介在されている。
【0021】支持棒55の上端は弁バネ54のバネ力に
よってボール受け56の下面に当接している。ベローズ
46はボール受け56を介して吐出圧を弁開閉方向へ受
けることになるため、ベローズ46の吐出圧受圧面積は
ボール受け56の底面積に一致する。バルブハウジング
31の中央部には変位伝達部材としてのロッド58が上
下動可能に貫設されている。ロッド58の下端は弁孔5
2内においてボール弁57上に設けられたロッド受け5
9に当接される一方、ロッド58の上端は吸入圧力室3
6内に突出されて下当金39の下面に当接されている。 従って、弁バネ54のバネ力は支持棒55及びボール受
け56を介してボール弁57に作用し、調整バネ44の
バネ力は、バネ受け45、ボール43、上当金42、ス
トッパ41、ダイアフラム35、下当金39、ロッド5
8及びロッド受け59を介してボール弁57に作用する
。これらバネ作用によってダイヤフラム35、ロッド5
8、ボール弁57、ボール受け56及び支持棒55が常
に一体的に上下動できるようになっている。
【0022】クランク室13内の圧力は逃がし孔27か
ら吸入室6への冷媒ガス漏洩と容量制御弁30から通路
50を経由する冷媒ガス流入との関係によって左右され
る。容量制御弁30は吸入圧の昇降、即ち熱負荷の増減
に応じて、クランク室13内の圧力を制御するように弁
を開閉する。この容量制御弁30において、    P
d :吐出圧、                  
    Ps :吸入圧、    Pc :圧縮機のク
ランク室の内圧、    S1 :ボール弁57の断面
積、    S2 :ダイヤフラム35の受圧面積、 
 S3 :ロッド58の断面積、        S4
 :ベローズ46の受圧面積、      B1 :弁
バネ54のバネ力、        B2 :中バネ3
8のバネ力、          B3 :調整バネ4
4のバネ力、  とすると、ボール弁57を閉弁させる
方向に作用する力F1 、ボール弁57を開弁させる方
向に作用する力F2 及び開閉判別式(F1−F2 )
は、次のように表される。閉弁条件はF1 −F2 >
0であり、開弁条件はF1 −F2 <0である。
【0023】         F1 =Pd S1 +Ps (S2
 −S3 )+Pc S4 +B1 +B2     
    F2 =Pd S4 +Pc (S1 −S3
 )+B3   F1 −F2 =Pd (S1 −S
4 )+Ps (S2 −S3 )         
               +Pc (S4 −S
1 +S3 )+B1 +B2 −B3   ここで、
S1 =S4 とすると上式(F1 −F2 )は、 
 F1 −F2 =Ps (S2 −S3 )+Pc 
S3 +B1 +B2 −B3 となり、吐出圧Pd 
が関与しない式となる。従って、圧縮機のドライブシャ
フト17の回転数の変動等によって吐出圧Pd が変動
しても、バネ力B3 によって決定される設定吸入圧が
変化することはない。
【0024】尚、上記容量制御弁30では、ベローズ押
さえ箱47内を迂回通路53、制御ポート51及び通路
50を介してクランク室13と連通したが、ベローズ押
さえ箱47内を吸入室6に連通して内部が吸入圧Ps 
となるようにしてもよい。この場合、         F1 =Pd S1 +Ps (S2
 −S3 )+Ps S4 +B1 +B2     
    F2 =Pd S4 +Pc (S1 −S3
 )+B3   F1 −F2 =Pd (S1 −S
4 )+Ps (S2 −S3 +S4 )     
                   −Pc (S
1 −S3 )+B1 +B2 −B3 となるが、S
1 =S4 である限り、開閉判別式F1 −F2 は
Pd 項を含まない式となる。従って、この場合でも前
記同様に容量制御弁は吐出圧Pd の変動によって設定
吸入圧が変動することはない。
【0025】(第2実施例)図3に示すように、容量制
御弁60は基本的構成を前記第1実施例と同じにしなが
らも、ベローズ押さえ箱47内にはガスが封入されてい
る。この封入ガスの種類は特に限定されないが、例えば
冷媒ガスのようにガス温度Tの変化に伴う蒸気圧Pg 
の変化量が大きいものが適している。従って、封入ガス
がベローズ46及びボール受け56に作用する力をガス
温度Tの関数F(T)で表すと、         F1 =Pd S1 +Ps (S2
 −S3 )+F(T)+B1 +B2       
  F2 =Pd S4 +Pc (S1 −S3 )
+B3   F1 −F2 =Pd (S1 −S4 
)+Ps (S2 −S3 )           
           −Pc (S1 −S3 )+
B1 +B2 −B3 +F(T)となるが、S1 =
S4 とすると、   F1 −F2 =Ps (S2 −S3 )−Pc
 (S1 −S3 )               
                 +B1 +B2 
−B3 +F(T)となり、Pd 項を含まない式とな
る。従って、前記第1実施例と同様にこの容量制御弁6
0は吐出圧Pd に影響されない。又、開閉判別式(F
1 −F2 )はF(T)項を含むため、封入ガスの温
度Tに応じて容量制御弁60の制御条件を設定変化する
ことができる。ベローズ押さえ箱47は吐出室7の近く
にあるため、封入ガス圧は吐出ガスの温度変化に鋭敏に
反応する。
【0026】この容量制御弁60を有する斜板式圧縮機
をエアコンディショナーに利用することは極めて効果的
である。即ち、冷却負荷が高くて吐出ガスの温度が高い
場合、熱伝導によってベローズ押さえ箱47内の封入ガ
スの温度Tも上昇し、F(T)の値が大きくなる。その
結果、F1 −F2 >0の状況(閉弁状況)が作り出
され、ワッブルプレート21が最大傾角を維持して圧縮
機は最大の圧縮能力を発揮する。即ち、封入ガスの存在
によって熱負荷の高低に応じた設定吸入圧の調整が行わ
れる。
【0027】尚、図4に示すように、チューブ61の先
端に感温筒63を設け、ベローズ押さえ箱47、チュー
ブ61及び感温筒63内にガスを封入する構成としても
よい。この構成によれば、感温筒63を例えばエアコン
ディショナーのエバポレータ近傍に配置して、エバポレ
ータ出口温度又はエバポレータ吹出温度を容量制御弁の
制御条件に取り入れることができる。
【0028】(その他)本発明は前記第1及び第2実施
例に限定されるものではなく、次の態様にて実施しても
よい。即ち、 (1)図5に示すように、容量制御弁30の上部に電磁
ソレノイド65を設け、電磁力によって突出されるプラ
ンジャー66の下端をバネ箱34内のバネ受け45に当
接させること。これにより、電磁ソレノイド65への通
電制御によって設定吸入圧を変更することができる。 (2)ダイアフラム35に代えてベローズを使用するこ
と。
【0029】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、吐
出室と連通し、吐出圧力を受承する第一感圧部材によっ
て区画された吐出圧力室と、吸入室と連通し、吸入圧力
を受承する第二感圧部材によって区画された吸入圧力室
と、クランク室と吐出圧力室とを連通する制御ポートと
、第二感圧部材を介して吸入圧力室の吸入圧に対抗する
吸入圧設定用付勢手段と、吐出圧力室と制御ポートとの
間の弁孔を開閉するように吐出圧力室に収容された開閉
弁と、開閉弁を介して第一感圧部材の変位を第二感圧部
材に伝達する変位伝達部材とを備えると共に、前記開閉
弁における吐出圧受圧面積と第一感圧部材における吐出
圧受圧面積とを一致させたので、圧縮機の吐出圧変動に
影響されることなく、設定吸入圧を安定に保持すること
ができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を具体化した第1実施例を示す揺動斜板
式圧縮機の全体側断面図である。
【図2】容量制御弁の拡大断面図である。
【図3】本発明を具体化した第2実施例の要部断面図で
ある。
【図4】第2実施例に属する別例の要部断面図である。
【図5】本発明の別例を示す要部断面図である。
【図6】従来の容量制御弁の断面図である。
【符号の説明】
6  吸入室、7  吐出室、13  クランク室、1
6  ピストン、21  ワッブルプレート、35  
第二感圧部材としてのダイアフラム、36  吸入圧力
室、44吸入圧設定用付勢手段としての調整バネ、46
  第一感圧部材を構成するベローズ、48  吐出圧
力室、51  制御ポート、52  弁孔、56  第
一感圧部材及び変位伝達部材を構成するボール受け、5
7  開閉弁としてのボール弁、58  変位伝達部材
を構成するロッド。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  吸入室、吐出室及びクランク室を備え
    、吸入室圧力とクランク室圧力との差圧に基づいてクラ
    ンク室に収容されたワッブルプレートの傾角を変化させ
    ることにより、吐出容量を可変制御すべく構成した可変
    容量型揺動斜板式圧縮機における容量制御弁において、
    吐出室と連通し、吐出圧力を受承する第一感圧部材によ
    って区画された吐出圧力室と、吸入室と連通し、吸入圧
    力を受承する第二感圧部材によって区画された吸入圧力
    室と、クランク室と吐出圧力室とを連通する制御ポート
    と、第二感圧部材を介して吸入圧力室の吸入圧に対抗す
    る吸入圧設定用付勢手段と、吐出圧力室と制御ポートと
    の間の弁孔を開閉するように吐出圧力室に収容された開
    閉弁と、開閉弁を介して第一感圧部材の変位を第二感圧
    部材に伝達する変位伝達部材とを備え、前記開閉弁にお
    ける吐出圧受圧面積と第一感圧部材における吐出圧受圧
    面積とを一致させた可変容量型揺動斜板式圧縮機におけ
    る容量制御弁。
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