(57)【要約】【課題】  異常高圧の発生に対処したオン・オフ制御の可変容量圧縮機制御弁を提供する。【解決手段】  ソレノイドオフ時は、スプリング１７により可動鉄芯１６がストッパ１９を固定鉄芯１４から離れる方向に移動させ、ストッパ１９に固着されたシャフト１８を弁座１３から離して開弁し、ソレノイドオン時は、シャフト１８よりも大きなストロークで可動鉄芯１６を固定鉄芯１４に吸着させ、スプリング２０がシャフト１８を弁座１３に着座させて閉弁する。吐出圧力Ｐｄは、これが異常高圧になると、クランク室の圧力Ｐｃとの差圧によりスプリング２０を撓ませながらシャフト１８を押し開けてクランク室へリリーフされるので、クランク室の圧力Ｐｃが上昇し、可変容量圧縮機を吐出容量最小運転側に移行させて、異常高圧を低下させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変容量圧縮機の吐出室からクランク室へ流す冷媒の流量をオン・オフ制御して、吐出容量を可変するようにした可変容量圧縮機用制御弁において、
前記吐出室から吐出された冷媒が導入される弁孔の下流側に弁体が配置されて前記弁孔を開閉する弁部と、非通電時に前記弁部を開弁し、通電時には前記弁部を閉弁するソレノイドとを備え、
前記ソレノイドは、前記吐出室から導入される冷媒の吐出圧力を開弁方向に受ける前記弁体が、非通電時に開弁方向に付勢する第１のスプリングと閉弁方向に付勢する第２のスプリングとによって開弁位置に保持され、通電時には、前記第２のスプリングによって閉弁位置に保持されるようにしたことを特徴とする可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項２】
前記ソレノイドは、通電時に可動鉄芯が前記弁体の前記開弁位置から固定鉄芯に吸着されるまで移動するストロークを、通電時に前記弁体が前記開弁位置から前記閉弁位置まで移動するストロークよりも大きく設定してあることを特徴とする請求項１記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項３】
前記ソレノイドは、前記弁部の側から前記固定鉄芯、前記第１のスプリング、前記可動鉄芯、ストッパおよび前記第２のスプリングがこの順序で前記弁孔と同一軸線上に配置され、前記固定鉄芯および前記可動鉄芯を軸線方向に貫通して遊嵌されていて一端が前記弁孔を開閉する前記弁体を構成し、他端が前記ストッパに固着されたシャフトを有していることを特徴とする請求項２記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可変容量圧縮機用制御弁に関し、特に自動車用エアコンシステムの可変容量圧縮機の吐出容量を制御するオン・オフ制御式の可変容量圧縮機用制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エアコンシステムの冷凍サイクルに用いられる圧縮機は、走行状態によって回転数が変化するエンジンを駆動源としているので回転数制御を行うことができない。そこで、一般的には、エンジンの回転数に制約されることなく適切な冷房能力を得るために、冷媒の吐出容量を可変することのできる可変容量圧縮機が用いられている。
【０００３】
可変容量圧縮機は、一般に、気密に形成されたクランク室内で傾斜角可変に設けられた揺動板が回転軸の回転運動によって駆動されて揺動運動をし、その揺動板の揺動運動により回転軸と平行な方向に往復運動するピストンが吸入室の冷媒をシリンダ内に吸入して圧縮した後、吐出室に吐出する。このとき、クランク室内の圧力を変化させることにより、ピストンの両端にかかる圧力差により、揺動板の傾斜角度を変化させることができ、これによってピストンのストロークが変化され、冷媒の吐出量が変化させられる。このクランク室内の圧力を変化させるよう制御するのが可変容量圧縮機用制御弁である。
【０００４】
このような可変容量圧縮機の吐出容量を可変制御するための可変容量圧縮機用制御弁は、一般に、吐出室から吐出された吐出圧力Ｐｄの冷媒の一部を気密に形成されたクランク室に導入するようにし、その導入量を制御することによってクランク室内の圧力Ｐｃを制御している。そのクランク室への冷媒導入量の制御を、たとえば吐出室の吐出圧力Ｐｄと吸入室の吸入圧力Ｐｓとの差圧に応じて行うようにした可変容量圧縮機制御弁が知られている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００５】
この可変容量圧縮機制御弁によれば、吐出室の吐出圧力Ｐｄと吸入室の吸入圧力Ｐｓとの差圧を感知し、その差圧がソレノイドによって設定された差圧になるように吐出室からクランク室に導入される吐出圧力Ｐｄの冷媒の流量を制御して可変容量圧縮機から吐出される冷媒の吐出容量が一定に保たれるようにしている。
【特許文献１】特開２００１−１３２６５０号公報（段落〔００４３〕〜〔００４５〕、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような可変容量圧縮機制御弁は、構造が複雑であるため高価であるという問題点があった。また、冷媒として作動圧力が非常に高い二酸化炭素を使用した冷凍サイクルでは、たとえば可変容量圧縮機制御弁を制御する制御回路、冷媒圧力を検出する圧力センサなどが故障して可変容量圧縮機制御弁が誤動作し、これにより冷凍サイクル内の高圧部が異常高圧になった場合に、可変容量圧縮機などが破壊される可能性があるという問題点があった。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、構造が簡単で、異常高圧が発生したとしても可変容量圧縮機の破壊を防止することができる可変容量圧縮機制御弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明では上記問題を解決するために、可変容量圧縮機の吐出室からクランク室へ流す冷媒の流量をオン・オフ制御して、吐出容量を可変するようにした可変容量圧縮機用制御弁において、前記吐出室から吐出された冷媒が導入される弁孔の下流側に弁体が配置されて前記弁孔を開閉する弁部と、非通電時に前記弁部を開弁し、通電時には前記弁部を閉弁するソレノイドとを備え、前記ソレノイドは、前記吐出室から導入される冷媒の吐出圧力を開弁方向に受ける前記弁体が、非通電時に開弁方向に付勢する第１のスプリングと閉弁方向に付勢する第２のスプリングとによって開弁位置に保持され、通電時には、前記第２のスプリングによって閉弁位置に保持されるようにしたことを特徴とする可変容量圧縮機用制御弁が提供される。
【０００９】
このような可変容量圧縮機用制御弁によれば、通電時に、弁体が開弁方向に受ける吐出圧力に抗して第２のスプリングが閉弁する構成にした。これにより、吐出圧力が異常高圧になった場合に第２のスプリングの付勢力に打ち勝って開弁するようになる。したがって、誤動作などにより冷凍サイクル内の高圧部が異常高圧になった場合には、可変容量圧縮機用制御弁が自動的に開弁にして異常高圧をクランク室へリリーフさせることができるので、可変容量圧縮機は、その吐出容量最小運転側に移行させられ、吐出圧力が低下し、異常高圧による破壊を防止することが可能になる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の可変容量圧縮機用制御弁は、吐出圧力が異常に高圧になった場合に、吐出圧力とクランク室への圧力との差圧により開弁するようにしたので、その高圧がクランク室へリリーフされて、可変容量圧縮機をその吐出容量最小運転側に制御することになるので、異常高圧が低下して、少なくとも可変容量圧縮機をその破壊から防ぐことができるようになるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図、図２はソレノイドオン時における可変容量圧縮機用制御弁の動作状態を示す中央縦断面図である。
【００１２】
この可変容量圧縮機用制御弁は、図の上方に弁部のボディ１０を有している。このボディ１０は、その上部中央に吐出圧力Ｐｄを受けるポート１１と、クランク室に制御された圧力Ｐｃを導出するポート１２とを有している。これらポート１１およびポート１２は、ボディ１０の内部で連通しており、ポート１１の延長部分が弁孔をなし、その弁孔がポート１２に連絡する内部の空間に開口された部分が弁座１３をなしている。
【００１３】
ボディ１０の下部には、ソレノイドが配置されている。このソレノイドは、ボディ１０に図の下方から嵌合された固定鉄芯１４を有している。この固定鉄芯１４は、その下部に有底スリーブ１５が嵌合されている。有底スリーブ１５は、固定鉄芯１４に溶接されていて内部は気密状態に保持されている。有底スリーブ１５の内部には、可動鉄芯１６が軸線方向に進退自在に配置され、スプリング１７によって固定鉄芯１４から離れる方向に付勢されている。
【００１４】
また、このソレノイドには、固定鉄芯１４および可動鉄芯１６を軸線方向に貫通してシャフト１８が遊嵌されている。このシャフト１８の図の上端は、弁部の弁座１３に対して接離自在な弁部の弁体を構成している。シャフト１８の図の下端部には、ストッパ１９が固着され、そのストッパ１９と有底スリーブ１５の底部との間には、スプリング２０が配置されていて、シャフト１８を弁座１３の方向に付勢している。ストッパ１９は、シャフト１８を遊嵌している可動鉄芯１６の中央孔の内径よりも大きな外径を有している。このため、可動鉄芯１６がスプリング１７の付勢力によって固定鉄芯１４から離れているとき、ストッパ１９は、スプリング２０の付勢力によって可動鉄芯１６に当接され、可動鉄芯１６が固定鉄芯１４に吸着されているときには、シャフト１８の先端（弁体）がスプリング２０の付勢力によって弁座１３に着座されることにより、ストッパ１９は、可動鉄芯１６から離間される。
【００１５】
そして、有底スリーブ１５の外周には、コイル２１が配置され、そのコイル２１を包み込むように磁性材質のヨーク２２およびプレート２３が設けられて、コイル２１へ給電するためのハーネス２４がプレート２３を貫通して外部に導出されている。なお、ボディ１０において、ポート１２よりも図の上方位置にて周設されたＯリング２５は、この可変容量圧縮機用制御弁を可変容量圧縮機へ装着したときに、高圧の吐出圧力Ｐｄが中圧のポート１２の側へ漏れるのを防止し、固定鉄芯１４に周設されたＯリング２６は、中圧のポート１２と大気との間をシールする役目をする。
【００１６】
以上のように構成された可変容量圧縮機用制御弁は、ソレノイドにパルス電流を供給することによって、弁部が開閉するオン・オフ弁として動作する。すなわち、コイル２１に通電されていないソレノイドオフ時には、図１に示したように、可動鉄芯１６は、スプリング２０よりもばね力の強いスプリング１７によって固定鉄芯１４から離間されている。このとき、可動鉄芯１６は、スプリング２０の付勢力に抗してストッパ１９を図の下方へ押し下げるので、シャフト１８の先端（弁体）が弁座１３から離間され、この可変容量圧縮機用制御弁は、開状態にされる。
【００１７】
コイル２１に通電されたソレノイドオン時には、図２に示したように、可動鉄芯１６は、スプリング１７の付勢力に抗して固定鉄芯１４に吸着される。これにより、シャフト１８がスプリング２０によって図の上方へ押し上げられ、先端の弁体が弁座１３に着座してこの可変容量圧縮機用制御弁は、閉状態にされる。このとき、シャフト１８の先端が弁座１３に着座するまで移動するストロークよりも、可動鉄芯１６が固定鉄芯１４に吸着するまで移動するストロークの方が大きくしてあるので、可変容量圧縮機用制御弁が閉状態にされたときには、シャフト１８に固着されているストッパ１９は、可動鉄芯１６から離間されている。
【００１８】
以上のように、この可変容量圧縮機用制御弁は、コイル２１にオン・オフのパルス電流が供給されることによって動作し、ソレノイドオフ時は、スプリング１７とスプリング２０とがバランスした位置にシャフト１８が移動されて開弁し、ソレノイドオン時は、スプリング２０の付勢力によって閉弁する。クランク室に供給される冷媒の流量は、パルス電流のデューティー比を変えることによって制御される。
【００１９】
次に、可変容量圧縮機用制御弁がこれを制御する側の制御装置、その制御装置に接続されているセンサなどの故障により、異常動作した場合の動作について説明する。
ソレノイドオフ状態が持続するような故障の場合、可変容量圧縮機用制御弁は、開弁状態に維持されるが、このときは、可変容量圧縮機は、吐出容量最小運転になるため、冷凍サイクル内が異常高圧になることはない。
【００２０】
逆に、ソレノイドオン状態が持続するような故障の場合には、可変容量圧縮機用制御弁は、閉弁状態に維持される。これにより、可変容量圧縮機は、吐出容量最大運転で運転し続けるため、冷凍サイクル内の高圧部が異常高圧になってしまう。このとき、この可変容量圧縮機用制御弁は、ポート１１に高圧の吐出圧力Ｐｄを受け、ポート１２は、中圧の圧力Ｐｃになっている。ポート１２は、固定鉄芯１４とシャフト１８との間のクリアランスを介して、可動鉄芯１６が収容されている有底スリーブ１５の中まで連通しているので、有底スリーブ１５の中の圧力は、圧力Ｐｃである。つまり、シャフト１８は、弁体を構成する先端に開弁方向の吐出圧力Ｐｄを受け、閉弁方向には、スプリング２０の荷重と圧力Ｐｃとを受けていることになる。
【００２１】
この状態で、可変容量圧縮機が吐出容量最大運転を続ける結果、吐出圧力Ｐｄが高くなっていって、吐出圧力Ｐｄとクランク室の圧力Ｐｃとの差圧が所定の圧力（たとえば１０ＭＰａ）を越えるような異常高圧になると、シャフト１８を開弁方向に押す力が勝るようになるので、シャフト１８は、スプリング２０を撓ませて開弁方向に移動し、この可変容量圧縮機用制御弁は、開弁するようになる。
【００２２】
つまり、この可変容量圧縮機用制御弁は、可変容量圧縮機の吐出圧力Ｐｄが異常高圧になると、それをシャフト１８が感知して開弁し、高圧をクランク室へリリーフさせる。これにより、可変容量圧縮機は、吐出容量最小運転側に移行させられるので、吐出圧力Ｐｄは低下し、異常高圧による破壊を防止することができる。
【００２３】
なお、上記の実施の形態では、シャフト１８が固定鉄芯１４および可動鉄芯１６を軸線方向に貫通して遊嵌されている例で示したが、好ましくは、シャフト１８をポート１１および固定鉄芯１４の軸線と同一軸線上に位置決めする軸受けを両端位置近傍に設けるようにすると良い。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。
【図２】ソレノイドオン時における可変容量圧縮機用制御弁の動作状態を示す中央縦断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１０  ボディ
１１，１２  ポート
１３  弁座
１４  固定鉄芯
１５  有底スリーブ
１６  可動鉄芯
１７  スプリング
１８  シャフト
１９  ストッパ
２０  スプリング
２１  コイル
２２  ヨーク
２３  プレート
２４  ハーネス
２５，２６  Ｏリング
【図１】
2006194175.tif 000003
【図２】
2006194175.tif 000004