WO2014091975A1 - 容量制御弁 - Google Patents
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Abstract
Description
この斜板の傾斜角度は、冷媒ガスを吸入する吸入室の吸入圧力、ピストンにより加圧した冷媒ガスを吐出する吐出室の吐出圧力、斜板を収容した制御室(クランク室)の制御室圧力を利用しつつ、電磁力により開閉駆動される容量制御弁を用いて、制御室内の圧力を適宜制御し、ピストンの両面に作用する圧力のバランス状態を調整することで連続的に変化させ得るようになっている。
起動直後から所望の容量制御を行うには、制御室(クランク室)の液冷媒をできるだけ素早く排出させる必要がある。
この状態で、ソレノイドSがオンとされて弁体81が起動し始めると、第1弁部76が閉弁方向に移動すると同時に第2弁部75が開弁方向に移動するとともに、容量可変型圧縮機の制御室の液冷媒が排出される。そして、制御室圧力Pcが感圧体78を収縮させて、第3弁部79を弁座体80から離脱させて開弁させる。そのとき、第2弁部75が開弁して連通路(吸入側通路)72、71を開放した状態にあるため、制御室内の液冷媒が連通路(吸入側通路)74、72、71から容量可変型圧縮機の吸入室に排出される。そして、制御室圧力Pcが所定レベル以下になると、感圧体78は弾性復帰して伸長し、弁座体80は第3弁部79と係合して閉弁し、連通路(吸入側通路)74、72、71を閉塞するようになっている。
また、本発明は、液冷媒排出弁の口径を容易に調整可能とすることにより液冷媒の排出と制御限界の両立を図ることのできる容量制御弁を提供することを目的としている。
本発明は、液冷媒の排出のための排出弁構造及び排出流路を簡素化するため、容量制御弁における吐出側通路と吸入側通路とを完全に分離し、主弁と反対側の感圧体の一端に液冷媒排出弁を配設した点に特徴がある。
上記目的を達成するため本発明の容量制御弁は、第1に、流体を吐出する吐出室と流体の吐出量を制御する制御室とを連通させる吐出側通路と、
前記吐出側通路の途中に形成された主弁室と、
前記主弁室にて前記吐出側通路を開閉する主弁と、
流体を吸入する吸入室と前記制御室とを連通させる吸入側通路と、
前記吸入側通路の途中に形成された感圧室と、
前記制御室の圧力を受けて前記吸入側通路を開閉する液冷媒排出弁と、
前記感圧室内に配置されてその伸長により前記液冷媒排出弁を閉弁させる方向に付勢力を及ぼすと共に周囲の圧力増加に伴って収縮する感圧体と、
前記主弁を制御するための電磁駆動力を及ぼすソレノイドを備え、
前記感圧体は一方側において前記ソレノイドの駆動ロッドに相対移動可能に支持され、他方側において前記液冷媒排出弁に連結されることを特徴としている。
この特徴によれば、液冷媒の排出のための排出弁構造及び排出流路を簡素化することができ、容量可変型圧縮機の起動時における制御室の液冷媒の排出機能を改善することができる。また、液冷媒排出弁の口径を容易に調整可能とできるため、液冷媒の排出と制御限界の両立を図ることができる。
この特徴によれば、ソレノイドの推力が小さく、ベローズ荷重も小さい場合であっても、連続可変制御運転中に不用意に液冷媒排出弁が開弁し、制御不能となることを防止できる。
この特徴によれば、液冷媒を排出する際の条件である制御室圧力と吸入室圧力の差圧が小さい場合であっても、制御室圧力により液冷媒排出弁を開弁することができ、制御室内に溜まった液冷媒等を確実に排出することができる。
この特徴によれば、液冷媒排出の制御域を拡大することができると共に、液冷媒排出を確実に行うことができる。
(1)感圧体は一方側においてソレノイドの駆動ロッドに相対移動可能に支持され、他方側において液冷媒排出弁に連結されることにより、液冷媒の排出のための排出弁構造及び排出流路を簡素化することができ、容量可変型圧縮機の起動時における制御室の液冷媒の排出機能を改善することができる。また、液冷媒排出弁の口径を容易に調整可能とできるため、液冷媒の排出と制御限界の両立を図ることができる。
斜板式容量可変型圧縮機Mは、図1に示すように、吐出室11、制御室(クランク室とも称す)12、吸入室13、複数のシリンダ14、シリンダ14と吐出室11とを連通させ吐出弁11aにより開閉されるポート11b、シリンダ14と吸入室13とを連通させ吸入弁13aにより開閉されるポート13b、外部の冷却回路に接続される吐出ポート11c及び吸入ポート13c、吐出室11と制御室12とを連通させる吐出側通路としての連通路15、16’、16、制御室12と吸入室13とを連通させる吸入側通路としての連通路16、17等を画定するケーシング10、制御室(クランク室)12内から外部に突出して回動自在に設けられた回転軸20、回転軸20と一体的に回転すると共に回転軸20に対して傾斜角度を可変に連結された斜板21、各々のシリンダ14内に往復動自在に嵌合された複数のピストン22、斜板21と各々のピストン22を連結する複数の連結部材23、回転軸20に取り付けられた被動プーリ24、ケーシング10に組み込まれた本発明の容量制御弁V等を備えている。
また、斜板式容量可変型圧縮機Mには、制御室(クランク室)12と吸入室13とを直接連通する連通路18が設けられており、該連通路18には固定オリフィス19が設けられている。
さらに、この斜板式容量可変型圧縮機Mには、吐出ポート11c及び吸入ポート13cに対して冷却回路が接続され、この冷却回路には、コンデンサ(凝縮器)25、膨張弁26、エバポレータ(蒸発器)27が順次に配列して設けられている。
実施例1の容量制御弁は、液冷媒を排出する際の条件である制御室圧力Pcと吸入室圧力Psの差圧が大きい場合、及び、ソレノイドの推力が小さく、ベローズ荷重も小さい場合、に適したものである。
なお、液冷媒を排出する際の条件である制御室圧力Pcと吸入室圧力Psの差圧の大小は、圧縮機の要求条件により決まるものであり、また、ソレノイドの推力は、ソレノイド自体の能力により決まるものである。
そして、主弁室36において、連通路(弁孔)32の縁部には、主弁40が着座する座面36aが形成されている。
また、底部外面の角部45cが液冷媒排出弁座39の弁座部39aに当接するように形成されている。
このように、皿形の液冷媒排出弁45の底部外面の角部45cとカップ形の液冷媒排出弁座39の縁部とでシール部を構成しているので、液冷媒排出弁45の口径を大きく設定することが可能であり、また、口径の調整が容易である。
連通路(吸入側通路)34、35が閉塞された状態で容量可変型圧縮機が長時間停止状態に放置されると、容量可変型圧縮機の制御室(クランク室)12には液冷媒が溜まった状態となり、容量可変型圧縮機の内部は均圧となり、制御室圧力Pcは、容量可変型圧縮機の駆動時における制御室圧力Pc及び吸入室圧力Psよりも遙かに高い状態となっている。
一方、コイル68が所定電流値(I)以上に通電されると、感圧体50及びコイルスプリング67の付勢力と逆向きに作用するソレノイド60の電磁駆動力(付勢力)により、弁体40は、図3に示すように、左側に移動して、主弁40が座面36aに着座して連通路(吐出側通路)31,32、33を閉塞する。本実施例においては、液冷媒を排出する際の条件である制御室圧力Pcと吸入室圧力Psの差圧が大きいため、この起動直後において、制御室圧力Pcにより液冷媒排出弁45は開弁され、吸入側通路34、35が連通された状態となり、制御室12内に溜まった液冷媒等が吸入側通路34、35を経由して吸入室13に排出される。
起動直後においてはPc>Psであり、ベローズ51の有効面積及び液冷媒排出弁45の有効面積を同じAに設定し、弾発体55のばね力をFsprとすると、
A・Pc>A・Ps+Fspr
の関係になるように、A、Pc、Ps、Fsprを設定すれば液冷媒排出弁45は開弁される(ただし、ベローズ51は密着した状態でばね力は発生していないものとする。)。
この状態で、ソレノイド60の推力が小さく、ベローズ51の発生荷重が小さい場合には、運転制御中に不用意に液冷媒排出弁45が開弁し、制御不能となるおそれがあるが、本実施例においては、液冷媒排出弁45を液冷媒排出弁座39に付勢する弾発体55が設けられているため、液冷媒排出弁45が開弁されることはない。したがって、連続可変制御中における制御不能となる状態を防止できる。
なお、実施例1と同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
制御室12の液冷媒等が排出されて制御室圧力Pcが所定レベル以下となると、ベローズ51が伸長して、液冷媒排出弁45は液冷媒排出弁座39’に着座し、閉弁状態となる。
ソレノイド60が大きい場合など推力に余裕がある場合、又は、ベローズ51の荷重が大きい場合、運転制御中に不用意に液冷媒排出弁45が開弁することはない。そのため、液冷媒排出弁45を閉弁する方向に付勢する弾発体55(図2、3参照)を設ける必要がない。
なお、実施例1及び実施例2と同じ部材には同じ符号を付し、重複する説明は省略する。
しかし、本実施例のように、閉弁方向の弾発体55と開弁方向の弾発体56の両方を備えると、両弾発体55、56の差分でいずれの方向の付勢力も設定できる。このため、両弾発体55、56のばね荷重及びばね定数を大きく設定することが可能になる。
したがって、本実施例の場合、液冷媒排出の制御域を拡大することができると共に、液冷媒排出を確実に行うことができる。
例えば、既存のソレノイドを使い、本発明の液冷媒排出弁45の口径を調整することで、液冷媒の排出能力アップと制御限界の両立を図ることができる。
反対に、液冷媒排出弁45の口径を小さくすると、液冷媒の排出能力はダウンするが、低電流域での制御域は広くなる。
このため、液冷媒排出弁45の口径を最適なものに調整すれば、液冷媒の排出能力をアップできると共に、低電流域での制御範囲を広くすることができる。
11 吐出室
12 制御室(クランク室)
13 吸入室
14 シリンダ
15 連通路
16、16’ 連通路
17 連通路
18 連通路
19 固定オリフィス
20 回転軸
21 斜板
22 ピストン
23 連結部材
24 被動プーリ
25 コンデンサ(凝縮器)
26 膨張弁
27 エバポレータ(蒸発器)
30 ボデー
31、32、33 連通路(吐出側通路)
34、35 連通路(吸入側通路)
36 主弁室
36a 座面
37 感圧室
38 ガイド通路
39、39’ 液冷媒排出弁座
40 主弁
41 シール部材
45 液冷媒排出弁
50 感圧体
51 ベローズ
52 アダプタ
53 ホルダ
54 スプリング
55 弾発体
56 弾発体
57 台座
60 ソレノイド
62 ケーシング
63 スリーブ
64 固定鉄芯
65 駆動ロッド
66 可動鉄芯
67 コイルスプリング
68 励磁用のコイル
M 斜板式容量可変型圧縮機
V 容量制御弁
Pd 吐出室圧力
Ps 吸入室圧力
Pc 制御室圧力
Claims (4)
- 流体を吐出する吐出室と流体の吐出量を制御する制御室とを連通させる吐出側通路と、
前記吐出側通路の途中に形成された主弁室と、
前記主弁室にて前記吐出側通路を開閉する主弁と、
流体を吸入する吸入室と前記制御室とを連通させる吸入側通路と、
前記吸入側通路の途中に形成された感圧室と、
前記制御室の圧力を受けて前記吸入側通路を開閉する液冷媒排出弁と、
前記感圧室内に配置されてその伸長により前記液冷媒排出弁を閉弁させる方向に付勢力を及ぼすと共に周囲の圧力増加に伴って収縮する感圧体と、
前記主弁を制御するための電磁駆動力を及ぼすソレノイドを備え、
前記感圧体は一方側において前記ソレノイドの駆動ロッドに相対移動可能に支持され、他方側において前記液冷媒排出弁に連結されることを特徴とする容量制御弁。 - 前記液冷媒排出弁を閉弁する方向に押圧する弾発体を設けることを特徴とする請求項1記載の容量制御弁。
- 前記液冷媒排出弁を開弁する方向に押圧する弾発体を設けることを特徴とする請求項1記載の容量制御弁。
- 前記液冷媒排出弁を閉弁する方向に押圧する弾発体及び前記液冷媒排出弁を開弁する方向に押圧する弾発体を設けることを特徴とする請求項1記載の容量制御弁。
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