JP2009057855A - Variable displacement compressor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両エアコンシステムに使用される可変容量圧縮機に関する。 The present invention relates to a variable capacity compressor used in a vehicle air conditioner system.
例えば車両エアコンシステムに用いられる往復動型の可変容量圧縮機は、ハウジングを備え、ハウジングの内部には吐出室、吸入室、クランク室及びシリンダボアが区画形成されている。クランク室内を延びる駆動軸には斜板が傾動可能に連結され、斜板を含む変換機構は、駆動軸の回転をシリンダボア内に配置されたピストンの往復運動に変換する。ピストンの往復運動は、吸入室からシリンダボア内への作動流体の吸入、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工程を実行する。 For example, a reciprocating variable displacement compressor used in a vehicle air conditioner system includes a housing, and a discharge chamber, a suction chamber, a crank chamber, and a cylinder bore are defined in the housing. A swash plate is tiltably connected to a drive shaft extending in the crank chamber, and a conversion mechanism including the swash plate converts the rotation of the drive shaft into a reciprocating motion of a piston disposed in the cylinder bore. The reciprocating motion of the piston performs the steps of sucking the working fluid from the suction chamber into the cylinder bore, compressing the sucked working fluid, and discharging the compressed working fluid into the discharge chamber.
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)を変化させることにより可変となる。吐出容量を制御するために、吐出室とクランク室とを連通する給気通路には容量制御弁が配置されるとともに、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、例えば特許文献1に記載されているように、吸入室の圧力を導入し、この吸入室の圧力とクランク室の圧力との差により弁体を開閉し、吐出室からクランク室へ作動流体を供給制御することで、圧縮機の吐出容量を変更する。この容量制御弁は、更にクランク室内の圧力を受圧する感圧部材としてベローズを備え、該ベローズによって受圧したクランク室の圧力により弁体を閉弁方向に付勢することで、圧縮機の吐出容量を機械的にフィードバック制御する。
As described in, for example, Patent Document 1, the capacity control valve introduces the pressure of the suction chamber, opens and closes the valve body by the difference between the pressure of the suction chamber and the pressure of the crank chamber, and from the discharge chamber to the crank chamber The discharge capacity of the compressor is changed by supplying and controlling the working fluid. The capacity control valve further includes a bellows as a pressure-sensitive member that receives the pressure in the crank chamber, and urges the valve body in the valve closing direction by the pressure in the crank chamber received by the bellows, so that the discharge capacity of the compressor Is mechanically feedback controlled.
感圧部材の有効受圧面積は、感圧部材が受圧する圧力に対する感度を表し、有効受圧面積が増大すると圧力変化に対して感圧部材が敏感に応答する一方、有効受圧面積が減少すると圧力変化に対する感度が鈍くなる。これは弁体の制御安定性に影響するため、この点を考慮して適切な有効受圧面積が設定されている。
特許文献1に開示されている容量制御弁は、前述のように適切な有効受圧面積の感圧部材を使用するといった前提から、感圧部材の有効受圧面積と弁体のシール面積とが同じ大きさに設定されており、通常の制御弁と比較して弁体のシール面積が大幅に増加している。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設され、弁体の上流側には吐出圧力が作用する一方、弁体の下流側にはクランク圧力が作用している。即ち、弁体の上流と下流とで圧力差が大きく、また弁体のシール面積が大きいので、弁体の開度変化に対する流量変化が大きくなっている。
The effective pressure-receiving area of the pressure-sensitive member represents the sensitivity to the pressure received by the pressure-sensitive member. When the effective pressure-receiving area increases, the pressure-sensitive member responds sensitively to pressure changes, while when the effective pressure-receiving area decreases, the pressure changes. The sensitivity to becomes dull. Since this affects the control stability of the valve body, an appropriate effective pressure receiving area is set in consideration of this point.
Since the capacity control valve disclosed in Patent Document 1 uses a pressure-sensitive member having an appropriate effective pressure-receiving area as described above, the effective pressure-receiving area of the pressure-sensitive member and the seal area of the valve body are the same size. Therefore, the sealing area of the valve body is greatly increased as compared with a normal control valve. The capacity control valve is disposed in an air supply passage that connects the discharge chamber and the crank chamber, and a discharge pressure acts on the upstream side of the valve body, while a crank pressure acts on the downstream side of the valve body. That is, the pressure difference is large between the upstream and downstream of the valve body, and the seal area of the valve body is large, so that the flow rate change with respect to the opening degree change of the valve body is large.
このような容量制御弁では、大流量時には問題はないが、微少流量時の弁体の開度調整が困難となり、弁体が弁座への当接、離間を繰り返す、いわゆる弁体の自励振動が発生し易くなってしまう。この結果、容量制御弁に起因した振動、騒音が発生し易くなるとともに、弁座の摩耗が増大するといった問題があった。
本発明は上述した事情に基づいてなされたもので、その目的の一つは、微少流量時における弁体の自励振動の発生を抑制した可変容量圧縮機の容量制御弁を提供することにある。
With such a capacity control valve, there is no problem when the flow rate is large, but it is difficult to adjust the opening of the valve body when the flow rate is very small, and the valve body repeatedly contacts and separates from the valve seat. Vibration is likely to occur. As a result, there is a problem that vibration and noise due to the capacity control valve are likely to occur and wear of the valve seat increases.
The present invention has been made based on the above-described circumstances, and one of its purposes is to provide a capacity control valve of a variable capacity compressor that suppresses the occurrence of self-excited vibration of a valve body at a minute flow rate. .
上記の目的を達成するべく、本発明によれば、内部に吐出室、吸入室、クランク室及びシリンダボアが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、前記ハウジング内に回転可能に支持された駆動軸と、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傾角可変の斜板要素を含む変換機構と、前記吐出室と前記クランク室とを連通する第1連絡路を開閉する容量制御弁と、前記クランク室と前記吸入室とを連通する第2連通路に配置された絞り要素を備え、前記容量制御弁の開度調整により前記クランク室の圧力を変化させ、前記ピストンのストロークを調整して前記吸入室から前記シリンダボアに吸入された冷媒を圧縮して前記吐出室に排出する可変容量圧縮機において、前記容量制御弁は、前記吐出室と連通する弁室と、一端が前記弁室と連通し、他端が前記クランク室と連通する弁孔と、一端側に前記弁孔を開閉するシール面が形成されて前記クランク室の圧力を受圧し、他端側が前記吸入室と連通されて前記吸入室の圧力を受圧する弁体と、前記クランク室の圧力に応答して変位し、前記弁体の一端側に連結する感圧部材と、を具備し、前記感圧部材の有効受圧面積は、前記クランク室の圧力を受圧する前記シール面のシール面積より大きく設定されていることを特徴とする可変容量圧縮機が提供される(請求項1)。 In order to achieve the above object, according to the present invention, a discharge chamber, a suction chamber, a crank chamber, and a cylinder bore are defined in the interior, a piston disposed in the cylinder bore, and rotatable in the housing. A drive shaft supported by the shaft, a conversion mechanism including a variable inclination swash plate element that converts rotation of the drive shaft into reciprocating motion of the piston, and a first communication path that communicates the discharge chamber and the crank chamber. A capacity control valve that opens and closes, and a throttle element that is disposed in a second communication path that connects the crank chamber and the suction chamber, and changes the pressure of the crank chamber by adjusting the opening of the capacity control valve, In the variable capacity compressor that adjusts the stroke of the piston to compress the refrigerant sucked into the cylinder bore from the suction chamber and discharges the refrigerant to the discharge chamber, the capacity control valve includes the discharge chamber A valve chamber that communicates with the valve chamber, one end that communicates with the valve chamber, the other end that communicates with the crank chamber, and a seal surface that opens and closes the valve hole is formed on one end side to receive the pressure in the crank chamber A valve body whose other end is communicated with the suction chamber and receives the pressure of the suction chamber, a pressure sensing member that is displaced in response to the pressure of the crank chamber, and is connected to one end of the valve body; An effective pressure receiving area of the pressure-sensitive member is set larger than a seal area of the seal surface that receives the pressure of the crank chamber. 1).
好ましくは、前記感圧部材の有効受圧面積を、前記クランク室の圧力を受圧する前記シール面のシール面積と前記吸入室の圧力を受圧する前記弁体の他端側の受圧面の受圧面積との合計面積以下に設定する(請求項2)。
好ましくは、前記感圧部材に、前記弁孔より下流の前記第1連通路の圧力を受圧させる(請求項3)。
Preferably, the effective pressure-receiving area of the pressure-sensitive member includes: a seal area of the seal surface that receives the pressure of the crank chamber; and a pressure-receiving area of the pressure-receiving surface on the other end side of the valve body that receives the pressure of the suction chamber. Is set to be equal to or less than the total area (claim 2).
Preferably, the pressure-sensitive member receives the pressure of the first communication passage downstream from the valve hole (Claim 3).
本発明の請求項1の可変容量圧縮機では、感圧部材の有効受圧面積がクランク室の圧力を受圧するシール面のシール面積より大きく設定されているので、クランク室の圧力が弁体を閉じる方向に作用する。したがって、弁体が過度に開弁することが抑制され、弁体の自励振動発生を抑制できる。
請求項2の可変容量圧縮機では、吸入室の圧力の変化量に対してクランク室の圧力の変化量が大きくなるので、吸入圧力制御の精度を確保することができる。
In the variable capacity compressor according to the first aspect of the present invention, the effective pressure receiving area of the pressure-sensitive member is set larger than the seal area of the seal surface that receives the pressure of the crank chamber, so the pressure in the crank chamber closes the valve body. Acts on direction. Therefore, it is possible to suppress the valve body from opening excessively and to suppress the occurrence of self-excited vibration of the valve body.
In the variable capacity compressor according to the second aspect, since the amount of change in the pressure in the crank chamber is larger than the amount of change in the pressure in the suction chamber, the accuracy of the suction pressure control can be ensured.
請求項3の可変容量圧縮機では、感圧部材は開弁時の圧力上昇に素早く反応して弁体に閉じる方向の力を作用するので、弁体の自励振動発生を迅速に抑制できる。 In the variable capacity compressor according to the third aspect, since the pressure sensitive member reacts quickly to the pressure increase at the time of opening the valve and acts on the valve body in the closing direction, it is possible to quickly suppress the self-excited vibration of the valve body.
図1は、車両用空調システムの冷凍サイクルの概略構成を可変容量圧縮機の縦断面とともに示す図である。
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(例えばR134a)が循環する循環路12を備える。循環路12には、冷媒の流動方向で順番に、可変容量圧縮機(以下、単に圧縮機100という)、放熱器(凝縮器)14、膨張器(膨張弁)16及び蒸発器18が介挿されている。圧縮機100は、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い、循環路12に冷媒を循環させる。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a refrigeration cycle of a vehicle air conditioning system together with a longitudinal section of a variable capacity compressor.
As shown in FIG. 1, the
蒸発器18は、車両用空調システムの空気回路の一部をも構成しており、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て冷却される。
圧縮機100は、斜板式の可変容量圧縮機であり、複数のシリンダボア101aを備えたシリンダーブロック101と、シリンダーブロック101の一端に連結されたフロントハウジング102と、シリンダーブロック101の他端にバルブプレート103を介して連結されたリアハウジング104とを備えている。
The
The
シリンダーブロック101とフロントハウジング102とによってクランク室105が規定され、クランク室105内を縦断して駆動軸106が延びている。駆動軸106は、クランク室105内に配置された環状の斜板107を貫通し、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。
A
ロータ108と斜板107との間には、駆動軸106の周囲に、斜板107を最小傾角に向けて付勢するコイルばね110が装着される一方、斜板107を挟んでコイルばね110の反対側、即ち斜板107とシリンダーブロック101との間には、駆動軸106の周囲に、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は、フロントハウジング102の外側に突出したボス部102a内を貫通して、その先端が外側まで延在している。駆動軸106とボス部102aとの間には、軸封装置112が挿入されており、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113,114,115,116によって回転自在に支持されている。駆動軸106は、ボス部102aから突出した先端にエンジン等の外部駆動源から駆動力が伝達されて、回転駆動される。
Between the
The
シリンダボア101a内にはピストン117が配置され、ピストン117には、クランク室105内に突出した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117a内には一対のシュー118が配置され、シュー118は斜板107の外周部に対し挟み込むように摺接している。従って、シュー118を介して、ピストン117と斜板107とは互いに連動し、駆動軸106の回転によりピストン117がシリンダボア101a内を往復動する(変換機構)。
A
リアハウジング104には、吸入室119及び吐出室120が区画形成され、吸入室119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と連通可能である。吐出室120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
シリンダーブロック101の外側にはマフラ121が設けられている。マフら121を構成するマフラケーシング122は、シリンダーブロック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122及びマフラベース101bはマフラ空間123を規定し、マフラ空間123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124を介して吐出室120と連通している。
A
マフラケーシング122には吐出ポート122aが形成されるとともに、マフラ空間123には吐出通路124と吐出ポート122a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124側の圧力とマフラ空間123側の圧力との圧力差に応じて開閉し、この圧力差が所定値より小さい場合閉作動する一方、所定値より大きい場合は開作動する。
A
吐出室120は、吐出通路124、マフラ空間123及び吐出ポート122aを介して循環路12の往路部分と連通可能であり、この連通は逆止弁200によって断続される。一方、吸入室119は、リアハウジング104に設けられた吸入ポート104aを介して循環路12の復路部分と連通している。
リアハウジング104には、容量制御弁(電磁制御弁)300が接続されており、容量制御弁300は給気通路125(第1連通路)に介挿されている。給気通路125は、吐出室120とクランク室105との間を連通するように、その一部はリアハウジング104からバルブプレート103を経てシリンダーブロック101にまで亘っている。
The
A capacity control valve (electromagnetic control valve) 300 is connected to the
一方、吸入室119は、クランク室105と抽気通路127(第2連通路)を介して連通している。抽気通路127は、駆動軸106とベアリング115,116との隙間、空間128及びバルブプレート103に形成された固定オリフィス103c(絞り要素)からなる。
また、吸入室119は、リアハウジング104に形成された感圧通路126を通じて、給気通路125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
図2は、本発明の第1実施形態に係る容量制御弁300の構造を示す断面図である。
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構成されている。弁ユニットは、円筒状の弁ハウジング301を有し、内部に第1感圧室302、弁室303及び第2感圧室307が軸方向に順番に並んで形成されている。第1感圧室302は、弁ハウジング301の外周面に形成された連通孔301a及び給気通路125の下流側部分を介してクランク室105と連通している。第2感圧室307は、弁ハウジング301の外周面に形成された連通孔301e及び感圧通路126を介して吸入室119と連通している。弁室303は弁ハウジング301の外周面に形成された連通孔301b及び給気通路125の上流側部分を介して吐出室120と連通している。第1感圧室302と弁室303とは、弁孔301cを介して連通可能となっている。弁室303と第2感圧室307との間には、支持孔301dが形成されている。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the structure of the
As shown in FIG. 2, the
第1感圧室302内には、ベローズ305が配設されている。ベローズ305は、内部を真空にしてバネを内蔵し、弁ハウジング301の軸方向に変位可能に配置され、第1感圧室302内、即ちクランク室105内の圧力を受圧する感圧手段としての機能を有する。
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、外周面が支持孔301dの内周面に密接しつつ支持孔301d内を摺動可能であって、弁ハウジング301の軸線方向に移動可能である。弁体304の一端は弁孔301cを開閉可能であるとともに、他端は第2感圧室307内に突出している。
A bellows 305 is disposed in the first
A
弁体304の一端には、棒状の連結部306の一端が固定されている。連結部306は、他端がベローズ305に当接可能に配置されており、ベローズ305の変位を弁体304に伝達する機能を有する。
駆動ユニットは円筒状のソレノイドハウジング312を有し、ソレノイドハウジング312は弁ハウジング301の他端に同軸的に連結されている。ソレノイドハウジング312内には、ソレノイド314が収容されている。またソレノイドハウジング312内には、同心上に円筒状の固定コア310が収容され、固定コア310は、弁ハウジング301からソレノイド314の中央まで延びている。弁ハウジング301とは反対側の固定コア310の端部は筒状のスリーブ313によって囲まれて閉塞している。
One end of a rod-shaped connecting
The drive unit has a
固定コア310は、中央に挿通孔310aを有し、挿通孔310aの一端は第2感圧室307に開口している。また、固定コア310とスリーブ313の閉塞端との間には、円筒状の可動コア308が収容されている。
挿通孔310aには、ソレノイドロッド309が挿通され、ソレノイドロッド309の一端が弁体304に同軸的に圧入固定されている。ソレノイドロッド309の他端部は、可動コア308に形成された貫通孔に嵌合され、ソレノイドロッド309と可動コア308とは一体化されている。また、固定コア310と可動コア308との間には、可動コア308を固定コア310から離れる方向(開弁方向)に付勢する強制解放バネ311が備えられている。
The fixed
A
可動コア308、固定コア310及びソレノイドハウジング312は磁性材料で形成され、磁気回路を構成する。スリーブ313は非磁性材料のステンレス系材料で形成されている。
ソレノイド314には、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、ソレノイド314は電磁力F(I)を発生する。ソレノイド314の電磁力F(I)は、可動コア308を固定コア310に向けて吸引し、弁体304に対して閉弁方向に作用する。
The
A
容量制御弁300の弁体304に作用する力は、ソレノイド314による電磁力F(I)の他に、強制解放バネ311による付勢力fs、弁室303の圧力(吐出圧力Pd)による力、第1感圧室302の圧力(クランク圧力Pc)による力、第2感圧室307の圧力(吸入圧力Ps)による力及びベローズ305に内蔵するバネによる付勢力Fbである。これらの関係は、ベローズ305の有効受圧面積をSb、弁体304により遮蔽する弁孔301cの面積であるシール面積Sv、弁体304の円筒外周面の断面積Srとすると、式(1)で示される。なお、式(1)において、+が弁体304の閉弁方向、−が開弁方向を示す。そして、式(1)を変形してクランク圧力Pcを求めると、式(2)となる。
The force acting on the
本実施形態では、特に、Sb>Sv=Srの関係が成立するように構成されている。Sv=Srであることから、式(2)は、式(3)となる。 In the present embodiment, in particular, the relationship Sb> Sv = Sr is established. Since Sv = Sr, equation (2) becomes equation (3).
式(3)に示すように、弁体304の開閉方向には、吐出圧力Pdは作用しないこととなる。また、Sb>Svであることから、クランク圧力Pcは、弁体304を閉じる方向に作用し、吸入圧力Psが低下すると上昇する一方、吸入圧力Psが上昇すると低下する特性となっている。そして、その傾きは、Sv/(Sb−Sv)で決定され、SvがSbに近づくにつれ傾きが増大することが判明される。したがって、SvとSbとの差が小さくなる程クランク圧力Pcは吸入圧力Psの変化に敏感に反応し、SvとSbとの差が大きくなる程吸入圧力Psの変化に鈍感となる。即ち、Sv/(Sb−Sv)は、吸入圧力Psの変化量に対する感度を表す。 ここで、Sv/(Sb−Sv)=1、即ちSv=Sb/2に設定した場合では吸入圧力Psの変化量に対するクランク圧力Pcの変化量が同等となる。また、Sv/(Sb−Sv)>1に設定した場合では吸入圧力Psの変化量に対するクランク圧力Pcの変化量が増大する一方、Sv/(Sb−Sv)<1に設定した場合では吸入圧力Psの変化量に対するクランク圧力Pcの変化量が減少する。したがって、吸入圧力Psを精度良く制御するには、Sv/(Sb−Sv)≧1に設定することが望ましい。
As shown in Expression (3), the discharge pressure Pd does not act in the opening / closing direction of the
また、式(3)の右辺第2項は、ソレノイド314による電磁力を示し、ソレノイド314の制御電流Iを増大させるとクランク圧力Pcが低下することを示している。式(3)の右辺第3項は、定数項である。ここで、制御電流Iを一定とすれば、式(3)の右辺第2項も定数項と見なすことができ、この場合にはクランク圧力Pcは吸入圧力Psの一次関数となることが判明する。
The second term on the right side of the equation (3) indicates the electromagnetic force generated by the
図3は、吸入圧力Psとクランク圧力Pcとの関係を示すグラフである。図4は、制御電流Iと吸入圧力Psとの関係を示すグラフである。
制御電流Iを変化させると定数項が変化すると考えれば、図3に示すように式(3)は、吸入圧力Psが低下するとクランク圧力Pcが上昇する一方、吸入圧力Psが上昇するとクランク圧力Pcが低下するといった特性が、制御電流Iの変化によって制御電流Iの上限値Imaxと下限値Iminとの間でスライドするものと見なすことができる。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the suction pressure Ps and the crank pressure Pc. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the control current I and the suction pressure Ps.
Assuming that the constant term changes when the control current I is changed, as shown in FIG. 3, Equation (3) shows that the crank pressure Pc increases when the suction pressure Ps decreases, while the crank pressure Pc increases when the suction pressure Ps increases. It can be considered that the characteristic that the voltage decreases decreases between the upper limit value Imax and the lower limit value Imin of the control current I due to the change of the control current I.
したがって、クランク圧力Pcと吸入圧力Psとの圧力差ΔPに応じて吐出容量制御する圧縮機100では、図4に示すように制御電流Iに応じて吸入圧力Psを変更制御できる。
次に、容量制御弁300を用いた圧縮機100の制御動作について説明する。
例えば、ソレノイドの制御電流を最大値Imaxとして可変容量圧縮機100を起動させると、起動直後は吸入圧力Psが所定値Psimaxより高く、ベローズ305が収縮して連結部306から離間し、ソレノイド314の電磁力に付勢されて弁体304が弁座に当接して弁孔301cを閉じる。
Therefore, in the
Next, the control operation of the
For example, when the
これにより、吐出ガス(冷媒)がクランク室105に導入されず、ピストン117が吸入冷媒を圧縮する際に発生するブローバイガスのみが抽気通路127を介してクランク室105から吸入室119に流れる。固定オリフィス103cの流路面積は、ブローバイガスを吸入室119に流すのに必要な最小流路面積に設定されており、クランク室105内のガスが速やかに吸入室119に排出され、この結果クランク圧力Pcが素早く低下して吸入圧力Psと略同等となり、斜板107の傾角が増大して圧縮機100は最大容量に維持される。
Accordingly, the discharge gas (refrigerant) is not introduced into the
圧縮機100が最大容量運転されて吸入圧力Psが徐々に低下し、容量制御弁300で設定された所定値Psimaxまで低下すると、ベローズ305が伸張して連結部306と連結し、弁体304を移動させて弁孔301cを開く。したがって、吐出室120とクランク室105とが給気通路125を介して連通し、吐出ガスがクランク室105に導入される。クランク室105から吸入室119への流出量は固定オリフィス103cで制限されているので、吐出ガスのクランク室105への流入によってクランク圧力Pcが上昇する。そして、クランク圧力Pcと吸入圧力Psとの圧力差が所定値ΔPHまで増加すると斜板107の傾角が減少して吐出容量が減少する。
When the
本実施形態では、Sb>Svに設定されクランク圧力Pcが弁体304を閉じる方向に作用するため、クランク圧力Pcの上昇の程度(感度)は、式(3)のSv/(Sb−Sv)で示されるように抑制されている。したがって、本実施形態では、クランク圧力Pcの影響を排除した従来の容量制御弁よりクランク圧力Pcが作用する分だけ弁開度は小さく抑えられる。
In the present embodiment, since Sb> Sv is set and the crank pressure Pc acts in the direction of closing the
その後、吐出容量が減少して吸入圧力Psが上昇すると、ベローズ305が収縮して弁体304が弁孔301cを閉じる方向に移動するため、クランク室105に導入される吐出ガス量が減少してクランク圧力Pcが低下する。そして、クランク圧力Pcと吸入圧力Psとの圧力差が所定値ΔPL(ΔPL<ΔPH)まで減少すると斜板107の傾斜角が増加して吐出容量が増加する。このような動作により、所定の吸入圧力Psimaxを維持するように弁体304の開度が調整されて吐出容量が制御される。なお、以上の説明では、所定値ΔPHとΔPLとの平均値を簡易的に前述の圧力差ΔPとして見なしている。
Thereafter, when the discharge capacity decreases and the suction pressure Ps increases, the
以上のように、本実施形態ではSb>Sv、即ちベローズ305の有効受圧面積Sbをクランク圧力Pcを受圧する面積であるシール面積Svより大きく設定しているので、容量制御弁300の弁孔301cの径が大きく設定されて弁体304の開弁時に大量の吐出ガスがクランク室105に導入されようとしても、べローズ305により弁体304に閉じる方向の力が作用し、弁体304が過度に開くことを抑制できる。これにより、弁体304の開度が小さい領域で弁体304を安定して動作させることができ、弁体の自励振動を防止することができる。また、ベローズ305は、弁体304の直後に配置されているため、第1感圧室302の圧力上昇に素早く反応して弁体304に閉じる方向に力を作用するので、弁体304の自励振動を迅速に防止することができる。
As described above, in the present embodiment, Sb> Sv, that is, the effective pressure receiving area Sb of the
更に、Sr/(Sb−Sv)≧1に設定すれば、即ちSb≦Sv+Sr、ベローズ305の有効受圧面積Sbが弁体のシール面積Svと断面積Srとの合計面積以下に設定すれば、吸入圧力Psの変化量に対するクランク圧力Pcの変化量が比較的大きく確保されるので、弁体304の自励振動を防止した上で吸入圧力Psの制御の精度を確保することができる。
本発明は上述した第1実施形態に限定されることはなく、種々変形が可能である。
Further, if Sr / (Sb−Sv) ≧ 1 is set, that is, if Sb ≦ Sv + Sr and the effective pressure receiving area Sb of the
The present invention is not limited to the first embodiment described above, and various modifications are possible.
図5は、第2実施形態に係る容量制御弁500の一部構造を示す。なお、第1実施形態と同一の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
第2実施形態の容量制御弁500は、ソレノイドのない機械式容量制御弁である。容量制御弁500では、弁ハウジング301とともに第2感圧室307を区画する蓋部材501を有し、蓋部材501と弁体304との間に強制押付バネ502を設けている。強制押付バネ502は弁体304を閉弁方向に付勢させる。
FIG. 5 shows a partial structure of a
The
本実施形態における弁体304に作用する力は式(4)で表され、これを変形してクランク圧力Pcを求めると、式(5)となる。なお、式(4)及び(5)においては、fsが強制押付バネ502による付勢力を示す。
The force acting on the
本実施形態においては、ソレノイドがないことから、第1実施形態における式(1)及び(2)とは、制御電流Iに関する項がない点が異なっている。しかしながら、本実施形態においても、Sb>Svに設定すれば、第1実施形態と同様に、弁体304の開度が小さい領域で弁体304を安定して動作させることができ、弁体の自励振動を防止することができる。
In this embodiment, since there is no solenoid, it differs from the expressions (1) and (2) in the first embodiment in that there is no term relating to the control current I. However, also in this embodiment, if Sb> Sv is set, the
以上の第1実施形態及び第2実施形態において、Sv>SrまたはSv<Srに設定してもよい。Sv>Srに設定した場合は吐出圧力Pdが閉弁方向に作用する一方、Sv<Srに設定した場合は吐出圧力Pdが開弁方向に作用する。したがって、これらを適宜設定することで容量制御弁の特性を変更することができる。
また、本願は第1感圧室302を給気通路125に配置することに限定するものではなく、第1感圧室302にクランク室105の圧力が導入されるように構成すればよい。第1感圧室302の圧力を受圧する感圧部材としては、ベローズ305を使用することに限定されるものではなく、例えばダイヤフラムを用いてもよい。また制御電流Iが増大すると制御吸入圧力が上昇する特性としてもよい。
In the first and second embodiments described above, Sv> Sr or Sv <Sr may be set. When Sv> Sr is set, the discharge pressure Pd acts in the valve closing direction, while when Sv <Sr is set, the discharge pressure Pd acts in the valve opening direction. Therefore, the characteristics of the capacity control valve can be changed by appropriately setting these.
In addition, the present application is not limited to disposing the first
圧縮機100としては、電磁クラッチを装着した可変容量圧縮機、クラッチレス可変容量圧縮機、揺動板式可変容量圧縮機を使用してもよい。あるいはモータにより駆動される可変容量圧縮機、抽気通路127の絞り要素として流量可変絞りや弁体で開閉制御する絞りを備えた可変容量圧縮機にも本発明を適用できる。
また、冷媒としては、R134aに限定されず、二酸化炭素やその他の新冷媒を使用してもよい。
As the
Moreover, as a refrigerant | coolant, it is not limited to R134a, You may use a carbon dioxide and another new refrigerant | coolant.
100 圧縮機
101 シリンダーブロック
106 駆動軸
107 斜板
116 固定オリフィス
117 ピストン
300 容量制御弁
301a 弁孔
304 弁体
305 ベローズ
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記容量制御弁は、前記吐出室と連通する弁室と、一端が前記弁室と連通し、他端が前記クランク室と連通する弁孔と、一端側に前記弁孔を開閉するシール面が形成されて前記クランク室の圧力を受圧し、他端側が前記吸入室と連通されて前記吸入室の圧力を受圧する弁体と、前記クランク室の圧力に応答して変位し、前記弁体の一端側に連結する感圧部材と、を具備し、
前記感圧部材の有効受圧面積は、前記クランク室の圧力を受圧する前記シール面のシール面積より大きく設定されていることを特徴とする可変容量圧縮機。 A housing in which a discharge chamber, a suction chamber, a crank chamber and a cylinder bore are defined, a piston disposed in the cylinder bore, a drive shaft rotatably supported in the housing, and rotation of the drive shaft A conversion mechanism including a variable swash plate element that converts the reciprocating motion of the piston; a capacity control valve that opens and closes a first communication path that connects the discharge chamber and the crank chamber; the crank chamber and the suction chamber; And a throttle element disposed in a second communication path that communicates with each other, changes the pressure of the crank chamber by adjusting the opening of the capacity control valve, adjusts the stroke of the piston, and moves from the suction chamber to the cylinder bore. In the variable capacity compressor that compresses the sucked refrigerant and discharges it to the discharge chamber,
The capacity control valve has a valve chamber communicating with the discharge chamber, a valve hole having one end communicating with the valve chamber, the other end communicating with the crank chamber, and a seal surface for opening and closing the valve hole on one end side. A valve body formed to receive the pressure of the crank chamber, the other end communicating with the suction chamber and receiving the pressure of the suction chamber, and displaced in response to the pressure of the crank chamber, A pressure-sensitive member connected to one end side,
An effective pressure receiving area of the pressure-sensitive member is set to be larger than a seal area of the seal surface that receives the pressure of the crank chamber.
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