(57)【要約】【課題】可変容量圧縮機において、クランク室内の不要な圧力上昇を抑制する。【解決手段】可変容量圧縮機１においては、制御弁５によって吐出室５３からクランク室５４へ冷媒が導入される一方、差圧弁５７によってクランク室５４から吸入室へ導出される冷媒流量が調整される。すなわち、制御弁５によってクランク圧力Ｐｃが高められる一方、そのクランク圧力Ｐｃが高まりすぎて吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が設定値以上になると差圧弁５７が開弁し、そのクランク圧力Ｐｃの高まりを抑制する。【選択図】図１
2008291724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入室に導入された冷媒を圧縮して吐出室から吐出する可変容量圧縮機において、
前記吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を制御して当該可変容量圧縮機の吐出容量を変化させる制御弁と、
前記クランク室と前記吸入室とを連通させる冷媒導出通路に配設され、前記クランク室のクランク圧力と前記吸入室の吸入圧力との差圧が設定値以上になったときに開弁して前記冷媒導出通路を開放する差圧弁と、
前記差圧弁が閉弁状態にあっても、前記クランク室から前記吸入室への所定流量の冷媒の導出を許容する冷媒漏洩通路と、
を備えたことを特徴とする可変容量圧縮機。
【請求項２】
前記冷媒漏洩通路は、前記冷媒導出通路とは別に前記クランク室と前記吸入室とを連通させる冷媒通路に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮機。
【請求項３】
前記冷媒漏洩通路は、前記差圧弁の一部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮機。
【請求項４】
前記冷媒漏洩通路は、前記差圧弁の弁体を貫通するように設けられていることを特徴とする請求項３に記載の可変容量圧縮機。
【請求項５】
前記差圧弁は、
前記冷媒導出通路に配設されるボディと、
前記ボディ内に一体に形成された弁座と、
前記ボディ内に配設され、前記吸入室側から前記弁座に接離可能な弁体と、
前記ボディ内に配置され、前記弁体を閉弁方向に付勢する付勢部材と、
を備えたことを特徴とする請求項４に記載の可変容量圧縮機。
【請求項６】
前記吐出室と前記吸入室とを連通させる第１冷媒通路に配設され、前記吐出室の出口と前記可変容量圧縮機の出口とを連通させる第２冷媒通路に対して進退してその第２冷媒通路を開閉可能な弁体を有し、前記吐出室の吐出圧力と前記吸入圧力との差圧が設定差圧以上になったときに開弁して前記第２冷媒通路を開放する吐出弁と、
前記吐出室から前記吸入室への冷媒の漏洩を防止するシール部材と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮機。
【請求項７】
吸入室に導入された冷媒を圧縮して吐出室から吐出する可変容量圧縮機に設けられ、前記吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を制御して、前記可変容量圧縮機の吐出容量を変化させる可変容量圧縮機用制御弁において、
内部に冷媒通路が形成されたボディと、
前記吐出室と前記クランク室とを連通させる導入冷媒通路を形成する弁孔に接離するように配置されて弁部を開閉する弁体と、
前記クランク室と前記吸入室とを連通させる冷媒導出通路に配設され、前記クランク室のクランク圧力と前記吸入室の吸入圧力との差圧が設定値以上になったときに開弁して前記冷媒導出通路を開放する差圧弁と、
前記ボディに連結され、供給される電流量に応じた閉弁方向のソレノイド力を前記弁体に付与可能なソレノイドと、
を備えたことを特徴とする可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項８】
前記ボディに、前記差圧弁が閉弁状態にあっても前記クランク室から前記吸入室への所定流量の冷媒の導出を許容する冷媒漏洩通路が形成されていることを特徴とする請求項７に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およびその制御弁に関し、特に自動車用空調装置に好適な冷凍サイクルを構成する可変容量圧縮機、およびこれに組み込まれる制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用空調装置は、一般に、その冷凍サイクルを流れる冷媒を圧縮して高温・高圧のガス冷媒にして吐出する圧縮機、そのガス冷媒を凝縮する凝縮器、凝縮された液冷媒を断熱膨張させることで低温・低圧の冷媒にする膨張装置、その冷媒を蒸発させることにより車室内空気との熱交換を行う蒸発器等を備えている。蒸発器で蒸発された冷媒は、再び圧縮機へと戻され、冷凍サイクルを循環する。
【０００３】
この圧縮機は、車両の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ため、回転数制御を行うことができない。そこで、エンジンの回転数によらず適切な冷房能力を得るために、冷媒の吐出容量を可変できる可変容量圧縮機が用いられている。
【０００４】
この可変容量圧縮機（単に「圧縮機」ともいう）では、エンジンによって回転駆動される回転軸に取り付けられた揺動板に圧縮用のピストンが連結されている。そして、揺動板の角度を変化させてピストンのストロークを変えることにより冷媒の吐出量を調整するようにしている。この揺動板の角度は、密閉されたクランク室内に吐出冷媒の一部を導入し、ピストンの両面にかかる圧力の釣り合いを変化させることによって連続的に変えられる。このクランク室内の圧力（以下、「クランク圧力」という）は、圧縮機の吐出室とクランク室との間、またはクランク室と吸入室との間に設けられた可変容量圧縮機用制御弁（単に「制御弁」ともいう）により制御される。
【０００５】
このような圧縮機は、一般に、その回転軸の一端に軸シール室が設けられており、その軸シール室には、回転軸の周面に沿ったいわゆるリップシールとも呼ばれる軸シール部材が配設されている（例えば特許文献１参照）。この軸シール部材は、回転軸の周面に摺接しつつ、その周面に沿った冷媒ガスの漏洩を防止している。
【特許文献１】特開２００７−２３９００号公報
【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、クランク室内には常に制御されたクランク圧力が導入されており、例えば圧縮機が最小容量運転に移行するときなど、そのクランク圧力が高くなると、軸シール部材にも大きな負荷が作用することになる。このように軸シール部材への高負荷が繰り返されるとその耐久性が低下し、そのシール機能の信頼性が低下する可能性もある。一方、圧縮機の最小容量運転への移行に際してクランク圧力を過度に上昇させる必要もない。
【０００７】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、クランク室内の不要な圧力上昇を抑制できる可変容量圧縮機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】
上記課題を解決する本発明のある態様の可変容量圧縮機は、吸入室に導入された冷媒を圧縮して吐出室から吐出する。この可変容量圧縮機は、吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を制御して当該可変容量圧縮機の吐出容量を変化させる制御弁と、クランク室と吸入室とを連通させる冷媒導出通路に配設され、クランク室のクランク圧力と吸入室の吸入圧力との差圧が設定値以上になったときに開弁して冷媒導出通路を開放する差圧弁と、差圧弁が閉弁状態にあっても、クランク室から吸入室への所定流量の冷媒の導出を許容する冷媒漏洩通路と、を備える。
【０００９】
この態様によると、制御弁によって吐出室からクランク室へ冷媒が導入される一方、差圧弁によってクランク室から吸入室へ導出される冷媒流量が調整される。すなわち、制御弁によってクランク圧力が高められる一方、そのクランク圧力が高まりすぎて吸入圧力との差圧が所定差圧以上になると差圧弁が開弁し、そのクランク圧力の高まりを抑制する。その結果、クランク室内の不要な圧力上昇を抑制できる。
【００１０】
本発明の別の態様は、可変容量圧縮機用制御弁である。この可変容量圧縮機用制御弁は、吸入室に導入された冷媒を圧縮して吐出室から吐出する可変容量圧縮機に設けられ、吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を制御して、可変容量圧縮機の吐出容量を変化させる。この可変容量圧縮機用制御弁は、内部に冷媒通路が形成されたボディと、吐出室とクランク室とを連通させる導入冷媒通路を形成する弁孔に接離するように配置されて弁部を開閉する弁体と、クランク室と吸入室とを連通させる冷媒導出通路に配設され、クランク室のクランク圧力と吸入室の吸入圧力との差圧が設定値以上になったときに開弁して冷媒導出通路を開放する差圧弁と、ボディに連結され、供給される電流量に応じた閉弁方向のソレノイド力を弁体に付与可能なソレノイドと、を備える。
【００１１】
この態様によると、吐出室から弁部を介してクランク室へ冷媒が導入される一方、ボディ内に設けられた差圧弁によってクランク室から吸入室へ導出される冷媒流量が調整される。すなわち、弁部の開弁によってクランク圧力が高められる一方、そのクランク圧力が高まりすぎて吸入圧力との差圧が所定差圧以上になると差圧弁が開弁し、そのクランク圧力の高まりを抑制する。その結果、クランク室内の不要な圧力上昇を抑制できる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、クランク室内の不要な圧力上昇を抑制できる可変容量圧縮機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
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。なお、以下の説明においては、便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を上下と表現することがある。
【００１４】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る冷凍サイクルを表すシステム構成図である。
この冷凍サイクルは、車両用空調装置を構成し、冷凍サイクルを循環する冷媒を圧縮する可変容量圧縮機１、圧縮された冷媒を凝縮して冷却する凝縮器２（「外部熱交換器」に該当する）、凝縮された冷媒を断熱膨張させる膨張装置３、および膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器４を備えている。
【００１５】
可変容量圧縮機１は、蒸発器４側から吸入室５１に導入された冷媒ガスをシリンダ５２に導入して圧縮し、吐出室５３から凝縮器２側へ高温・高圧の冷媒を吐出する。この吐出冷媒の一部は可変容量圧縮機用制御弁（以下、単に「制御弁」と表記する）５を介してクランク室５４内に導入され、可変容量圧縮機１の容量制御に供される。制御弁５は、ソレノイド駆動の電磁弁として構成され、制御部６により通電制御される。
【００１６】
クランク室５４と吸入室５１とを連通する冷媒通路８１には断面積が固定されたオリフィス５６（「冷媒漏洩通路」に該当する）が配設されており、クランク室５４から吸入室５１へ予め設定した最低流量の冷媒の漏れを許容している。また、クランク室５４と吸入室５１とを連通する冷媒通路８２（「冷媒導出通路」に該当する）には差圧弁５７が配設されている。差圧弁５７は、可変容量圧縮機１のシリンダブロック内に形成された冷媒通路８２の拡径部に弁座８３を設け、その弁座８３に吸入室５１側から着脱可能なボール状の弁体５８を配置して構成されている。
【００１７】
弁体５８は、冷媒通路８２の拡径部に配置されたスプリング５９（「付勢部材」に該当する）によって閉弁方向に付勢されている。弁体５８は、クランク室５４のクランク圧力Ｐｃと吸入室５１の吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が設定値以上になったときに弁座８３から離間して弁部を開放させる。本実施の形態において、この設定値は、クランク圧力Ｐｃを可変容量圧縮機１の最小容量運転への移行を確保できるだけ高められるとともに、必要以上の上昇を抑制できる値に予め設定されている。例えば、最小容量運転への移行を確保可能な最低限の値、またはそれより予め定めただけ大きな値を適宜設定することができる。この設定値は、スプリング５９の荷重調整により行うことができる。
【００１８】
さらに、可変容量圧縮機１の吐出室５３と凝縮器２との間の冷媒通路には後述する吐出弁７が設けられている。
【００１９】
図２は、可変容量圧縮機の構成を表す断面図である。
可変容量圧縮機１は、そのハウジングとして、複数のシリンダ５２が形成されたシリンダブロック１０１と、その前端側に接合されたフロントハウジング１０２と、後端側にバルブプレート１０３を介して接合されたリアハウジング１０４とを備えている。シリンダブロック１０１とフロントハウジング１０２とにより囲まれた内部空間によりクランク室５４が形成されている。
【００２０】
クランク室５４には、その中心を貫通するように回転軸１０６が配置されている。この回転軸１０６は、シリンダブロック１０１に設けられた軸受１０７と、フロントハウジング１０２に設けられた軸受１０８とによって回転自在に支持されている。回転軸１０６にはラグプレート１０９が固定されており、そのラグプレート１０９に突設された支持アーム１１０等を介して揺動板１１１が支持されている。揺動板１１１は、回転軸１０６の軸線に対して傾動可能となっており、複数のシリンダ５２に摺動自在に配置されたピストン１１２にシュー１１４を介して連結されている。回転軸１０６は、その前端部分がフロントハウジング１０２を貫通して外部に延出しており、その先端部分にはブラケット１１７が螺着されている。また、回転軸１０６とフロントハウジング１０２との前端部分の隙間を外側からシールするように、軸シール部材としてのリップシール１１５が設けられている。リップシール１１５は、回転軸１０６の周面に摺接しつつ、その周面に沿った冷媒ガスの漏洩を防止している。
【００２１】
フロントハウジング１０２の前端部分には、エンジンからの駆動力を伝達するプーリ１１８が軸受１１９を介して回転自在に支持されている。このプーリ１１８は、エンジンの駆動力をブラケット１１７を介して回転軸１０６に伝達する。
【００２２】
リアハウジング１０４の内部には、吸入室５１、吐出室５３、制御弁５および吐出弁７が配設されている。吸入室５１は、バルブプレート１０３に設けられた吸入用リリーフ弁１２１を介してシリンダ５２に連通するとともに蒸発器４にも連通している。吐出室５３は、バルブプレート１０３に設けられた吐出用リリーフ弁１２２を介してシリンダ５２に連通するとともに凝縮器２にも連通している。制御弁５は、吐出室５３とクランク室５４との間を連通する冷媒通路に配置されている。吐出弁７は、吐出室５３と吸入室５１とをつなぐ冷媒通路に配置されている。
【００２３】
可変容量圧縮機１の揺動板１１１は、その角度がクランク室５４内でその揺動板１１１を付勢するスプリング１２５、１２６の荷重や、揺動板１１１につながるピストン１１２の両面にかかる圧力による荷重等がバランスした位置に保持される。この可変容量圧縮機１の揺動板１１１の角度は、クランク室５４内に吐出冷媒の一部を導入してクランク圧力Ｐｃを変化させ、ピストン１１２の両面にかかる圧力の釣り合いを変化させることによって連続的に変えられる。この揺動板１１１の角度の変化によってピストン１１２のストロークを変えることにより、冷媒の吐出容量を調整するようにしている。このクランク室５４内の圧力は、制御弁５により制御される。
【００２４】
制御弁５は、可変容量圧縮機１の吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧に基づいて自律的に弁部を開閉し、その差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が制御目標値である設定差圧（「第１の差圧」に該当する）に近づくように吐出室５３からクランク室５４に導入する冷媒流量を調整する。これにより、可変容量圧縮機１の吐出容量が変化する。
【００２５】
図１に戻り、制御部６は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ、入出力インターフェース等を備える。制御部６は、エンジン回転数、車室内外の温度、蒸発器４の吹き出し空気温度等、各種センサにて検出された所定の外部情報に基づいて上記設定差圧を決定し、その設定差圧が保持されるソレノイド力が得られるように制御弁５への通電制御を行う。また、車両の加速時や登坂走行時などのエンジンの高負荷状態において可変容量圧縮機１の負荷トルク低減を目的とする加速カット要求があると、制御部６は、その通電を遮断または所定の下限値に抑制して、可変容量圧縮機を最小容量運転に移行させたりする。
【００２６】
膨張装置３は、いわゆる温度式膨張弁として構成されており、蒸発器４の出口側の冷媒温度をフィードバックしてその弁開度を調整し、熱負荷に応じた液冷媒を蒸発器４へ供給する。蒸発器４を通過した冷媒は可変容量圧縮機１に戻され、再び圧縮される。
【００２７】
吐出弁７は、可変容量圧縮機１の吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が所定の開弁差圧ΔＰ（「第２の差圧」に該当する）以上になると自律的に開弁する差圧弁として構成されている。この開弁差圧ΔＰは、可変容量圧縮機１の最小容量運転時において揺動板１１１のわずかな傾きにより生じ得る吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの微少差圧よりも大きく設定される一方、容量制御時において制御弁５に設定され得る設定差圧よりも小さくなるように設定されている。このため、吐出弁７は、可変容量圧縮機１の最小容量運転時には閉弁状態となって凝縮器２側からの逆流を防止するが、可変容量圧縮機１の容量制御時には開弁状態を保持するので冷媒の流れを阻害することはない。
【００２８】
図３は、可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す断面図である。
制御弁５は、可変容量圧縮機１の吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を設定差圧に保つように、吐出室５３からクランク室５４に導入する冷媒流量を制御する定差圧弁として構成されている。
【００２９】
この制御弁５は、吐出冷媒の一部をクランク室５４へ導入するための冷媒通路を開閉する弁本体８と、弁本体８の弁部の開度を調整してクランク室５４へ導入する冷媒流量を制御するソレノイド９とを一体に組み付けて構成される。
【００３０】
弁本体８は、プレス成形により得られたボディ１０の内部に弁機構を備えている。ボディ１０の上部には、可変容量圧縮機１の吐出室５３に連通して吐出圧力Ｐｄ（正確には吐出室５３の出口の圧力Ｐｄｈ）を受けるポート１１が設けられている。ポート１１は、ボディ１０の側部に設けられたポート１３と内部で連通している。ポート１３は、可変容量圧縮機１のクランク室５４に連通し、そのクランク室５４に制御されたクランク圧力Ｐｃを導出する。
【００３１】
ボディ１０の上部においてポート１１とポート１３とを連通する冷媒通路には、円筒状の弁座形成部材１４が圧入されており、その内部通路により弁孔１５が形成されている。弁座形成部材１４のクランク室５４側の端面により弁座１６が形成されている。弁座１６にクランク室５４側から対向して、長尺状の作動ロッド１７の一端部からなる弁体１８が接離自在に配置されている。
【００３２】
ボディ１０の中央部にはガイド孔１９が形成されている。作動ロッド１７は、このガイド孔１９に摺動可能に軸支されている。弁体１８は、弁孔１５の下流側でクランク室５４に連通する圧力室２１に配置され、その先端面の外周縁が弁座１６に着脱することにより弁孔１５を開閉する。作動ロッド１７の下端部とボディ１０との間には、作動ロッド１７をソレノイド９側、つまり開弁方向に付勢するスプリング４１が介装されている。
【００３３】
ボディ１０の側部のポート１３から下方に離間した位置には、吸入室５１に連通して吸入圧力Ｐｓを受けるポート２２が形成されている。ボディ１０とソレノイド９とにより囲まれたこのポート２２と連通する内部空間は、吸入圧力Ｐｓが導入される圧力室２５を形成する。吸入圧力Ｐｓは、ソレノイド９の内部にも導入される。
【００３４】
一方、ソレノイド９は、ヨークとしても機能する段付円筒状のケース３１と、ケース３１内に配設されたコア３２と、コア３２と軸線方向に対向配置されたプランジャ３３と、外部からの供給電流により磁気回路を生成する電磁コイル３４とを備えている。ケース３１は、その上端部がボディ１０の下端部に接合固定されている。コア３２は、その上端部がボディ１０の下端開口部に圧入されている。
【００３５】
コア３２には、その中央を軸線方向に貫通する挿通孔３５が設けられており、ソレノイド力を弁体１８へ伝達するためのシャフト２０を挿通している。コア３２の上端開口部には内方に突出した軸受部が形成されており、シャフト２０の上端部を摺動可能に支持している。この軸受部には軸線方向の連通孔が設けられており、この連通孔を介して圧力室２５内の吸入圧力Ｐｓがソレノイド９の内部に導入される。
【００３６】
コア３２には、また、下端が閉じた円筒状のスリーブ３６が外挿されている。スリーブ３６内においては、プランジャ３３がコア３２の下方で軸線方向に進退可能に配置されている。ケース３１の下端部には、その内部を下方から封止する有底筒状の軸受部材３７が圧入されている。この軸受部材３７は、シャフト２０の下端部を挿通してこれを摺動可能に支持している。一方、プランジャ３３は、円筒状をなし、シャフト２０の下半部に圧入されている。プランジャ３３とコア３２との間には、プランジャ３３をコア３２から離間させる方向に付勢するスプリング４２が介装されている。また、プランジャ３３と軸受部材３７との間には、プランジャ３３をコア３２に近接させる方向に付勢するスプリング４３が介装されている。
【００３７】
以上の構成において、作動ロッド１７の径は弁孔１５の内径よりもやや大きいものの、ほぼ同じ大きさを有するため、開弁時においては圧力室２１に導入されたクランク圧力Ｐｃがほぼキャンセルされる。このため、弁体１８には、ほぼ弁孔１５の大きさの受圧面積に対して吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が実質的に作用する。弁体１８は、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）がソレノイド９に供給された制御電流にて設定された設定差圧に保持されるように動作する。
【００３８】
次に、可変容量圧縮機用制御弁の基本的動作について説明する。
図３に示した制御弁５において、スプリング４１およびスプリング４２による開弁方向のばね荷重はスプリング４３による閉弁方向の荷重よりも大きく、ソレノイド９が非通電のときには、弁体１８が弁座１６から離間して弁部が全開状態に保持される。このとき、可変容量圧縮機１の吐出室５３からポート１１に導入された吐出圧力Ｐｄの高圧冷媒は、全開状態の弁部を通過し、ポート１３からクランク室５４へと流れることになる。したがって、クランク圧力Ｐｃが高くなり、可変容量圧縮機１は吐出容量が最小となる最小容量運転を行うことになる。すなわち、図２に示した揺動板１１１が回転軸１０６に対してほぼ垂直な状態となる。その結果、ピストン１１２のストロークが最小となり、吐出容量がゼロに近い値となる。この最小容量運転のときにクランク圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が上述した設定値以上になると、図１に示した差圧弁５７が開弁してクランク圧力Ｐｃの上昇を抑制する。なお、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が設定値より小さい場合であっても、オリフィス５６によりクランク室５４から吸入室５１への冷媒の漏洩が許容されており、可変容量圧縮機１の潤滑用オイルの循環等が確保されている。
【００３９】
一方、自動車用空調装置の起動時または冷房負荷が最大のときには、ソレノイド９に供給される電流値は最大になり、プランジャ３３は、コア３２に最大の吸引力で吸引される。このとき、弁体１８を含む作動ロッド１７、シャフト２０およびプランジャ３３が、一体になって閉弁方向に動作し、弁体１８が弁座１６に着座する。この閉弁動作によってクランク圧力Ｐｃが低下するため、可変容量圧縮機１は吐出容量が最大となる最大容量運転を行うことになる。
【００４０】
また、容量制御時においてソレノイド９に供給される電流値が所定値に設定されているときには、弁体１８を含む作動ロッド１７、シャフト２０およびプランジャ３３が一体動作する。このとき、弁体１８は、作動ロッド１７を開弁方向に付勢するスプリング４１のばね荷重と、プランジャ３３を開弁方向に付勢するスプリング４２のばね荷重と、プランジャ３３を閉弁方向に付勢しているソレノイド９の荷重およびスプリング４３のばね荷重と、弁体１８が開弁方向に受圧する吐出圧力Ｐｄによる力と、弁体１８が閉弁方向に受圧する吸入圧力Ｐｓによる力とがバランスした弁リフト位置にて停止する。
【００４１】
このバランスが取れた状態で、エンジンの回転数とともに可変容量圧縮機１の回転数が上がって吐出容量が増えると、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が大きくなって弁体１８に開弁方向の力が作用し、弁体１８は、さらにリフトして吐出室５３からクランク室５４へ流す冷媒の流量を増やす。これにより、クランク圧力Ｐｃが上昇し、可変容量圧縮機１は、その吐出容量を減少させる方向に動作し、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が設定差圧になるように制御される。エンジンの回転数が低下した場合には、その逆の動作が行われ、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が設定差圧になるように制御される。
【００４２】
図４は、吐出弁の構成を示す断面図である。
吐出弁７は、可変容量圧縮機１の吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）（正確には差圧（Ｐｄｈ−Ｐｓ））が所定の開弁差圧ΔＰ以上になったときに自律的に開弁する機械式の差圧弁として構成されている。
【００４３】
この吐出弁７は、筒状のボディ６１内にピストン６２を摺動可能に配置して構成されている。ボディ６１は、有底円筒状の第１ボディ６３と段付円筒状の第２ボディ６４とをその軸線方向に連設して構成されている。第２ボディ６４の上端部には外方にやや延出したフランジ部６５が設けられており、このフランジ部６５を第１ボディ６３の下端開口部に突き当てた状態で第１ボディ６３の下端縁を内方に加締めることにより、両ボディが接合されている。第１ボディ６３と第２ボディ６４との間には、金属薄板からなる可撓性を有するダイヤフラム６７（「シール部材」に該当し、「感圧部」を構成する）が介装され、ボディ６１内を仕切るように配置されている。なお、本実施の形態においては、ダイヤフラム６７を金属薄膜により構成したが、ポリイミドフィルム等から構成することもできる。
【００４４】
第１ボディ６３の上底部中央には、吸入圧力Ｐｓを内部へ導入するための連通孔７９が形成されている。また、第１ボディ６３の内部には、ダイヤフラム６７の一方の面に溶接されたばね受け部材６９が摺動可能に配置され、ばね受け部材６９と第１ボディ６３の内壁との間には、ダイヤフラム６７を下方、つまり閉弁方向に付勢するスプリング７０（「付勢部材」に該当する）が介装されている。このスプリング７０により吐出弁７の開弁差圧が調整されている。
【００４５】
第２ボディ６４は、その下半部にやや小径化したガイド部６６を有し、そのガイド部６６の基端部により弁座７１が形成されている。第２ボディ６４の側部には、吐出室５３の出口と可変容量圧縮機１の出口とを連通する連通孔７２が形成されている。第２ボディ６４の内部には、有底筒状の弁体７３が摺動可能に配設されている。弁体７３とばね受け部材６９とによりピストン６２が構成される。
【００４６】
ばね受け部材６９には、その中央を軸線方向に貫通する連結孔９１が形成される一方、弁体７３の上底部中央には、連結部９２がダイヤフラム６７および連結孔９１を貫通するように突設されている。そして、連結孔９１から露出した連結部９２の上端周縁部を外方に加締めることにより、弁体７３、ダイヤフラム６７、ばね受け部材６９が一体的に接合されて固定され、ピストン６２が構成されている。なお、図示のようにダイヤフラム６７の中央には、弁体７３の連結部９２が貫通する孔が形成されているが、ダイヤフラム６７の中央部は、弁体７３とばね受け部材６９との加締め接合により両者に密着している。このため、吐出室５３と吸入室５１との間の気密性は保持される。
【００４７】
弁体７３の下端縁は、弁座７１に着脱して連通孔７２を開閉可能になっている。弁体７３の下端面からは３つの脚部７５が下方に延出するように設けられており（なお、同図には１つのみ表記されている）、ガイド部６６にガイドされることにより、弁体７３の軸線方向に沿った安定した動作を確保している。
【００４８】
図２にも示すように、ボディ６１は、シール用のＯリング７７、７８を介してリアハウジング１０４に固定される。その結果、ダイヤフラム６７が吐出室５３と吸入室５１とをつなぐ冷媒通路（「第１冷媒通路」に該当する）を仕切るように配置される。つまり、その冷媒通路は、吸入圧力Ｐｓが導入される第１ボディ６３側の領域と、吐出圧力Ｐｄが導入される第２ボディ６４側の領域とに気密に区画される。また、吐出弁７の弁部が吐出室５３の出口と可変容量圧縮機１の出口とをつなぐ冷媒通路（「第２冷媒通路」に該当する）に配置されることになる。吐出室５３の出口から第２ボディ６４に導入された圧力Ｐｄｈは、連通孔７２を通過することにより圧力Ｐｄｌとなって可変容量圧縮機１の出口から吐出される。
【００４９】
次に、吐出弁７の動作について説明する。
吐出弁７は、その前後差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が所定の開弁差圧ΔＰ（例えば０．１Ｍｐａ）以上になったときに自律的に開弁し、吐出室５３の吐出冷媒を凝縮器側へ導出させる。このため、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が開弁差圧ΔＰに満たなければ、スプリング７０による閉弁方向の付勢力がダイヤフラム６７が受ける差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）による開弁方向の荷重に打ち勝つため、弁体７３が弁座７１に着座して閉弁状態を保持する。このため、例えば可変容量圧縮機１の最小容量運転時などにはその閉弁状態が保持され、凝縮器２側からの吐出冷媒の逆流が防止される。
【００５０】
一方、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が開弁差圧ΔＰ以上になると、ダイヤフラム６７が受ける差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）による開弁方向の荷重がスプリング７０による閉弁方向の付勢力に打ち勝つため、弁体７３が弁座７１から離間して開弁状態を保持する。この開弁差圧ΔＰは、制御弁５の容量制御時に想定される設定差圧よりも小さく設定されているため、可変容量圧縮機１の容量制御時などにはその開弁状態が保持される。したがって、吐出弁７が凝縮器２側への冷媒の流れを阻害することはない。
【００５１】
また、弁部がその前後差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）ではなく、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）により開弁状態となるため、吐出弁７の前後で圧力損失が生じることがない。このため、吐出室５３の出口の圧力Ｐｄｈと可変容量圧縮機１の出口の圧力Ｐｈｌとの間に圧力降下はなく、可変容量圧縮機１における圧縮エネルギーの無駄な消費がなくなる。
【００５２】
次に、差圧弁５７による作用効果について説明する。図５および図６は、可変容量圧縮機において差圧弁により実現される圧力特性を表す図である。
図５において、横軸は最小容量運転への移行時の時間の経過を表し、縦軸は差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）を表している。図中、実線が差圧弁５７が設けられた本実施の形態における差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）の変化が示し、破線が差圧弁５７が設けられない比較例を示している。
【００５３】
図示の例では、時刻ｔ０においてソレノイド９への供給電流が遮断され、最小容量運転への移行が開始されている。同図より、変形例において時刻ｔ０の後に差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が高く上昇しているのに対し、本実施の形態においては差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）の上昇が抑制されているのが分かる。
【００５４】
図６において、横軸は最小容量運転への移行時の時間の経過を表し、縦軸は各種圧力を表している。図中、太い実線が差圧弁５７が設けられた本実施の形態におけるクランク圧力Ｐｃの変化を示し、太い破線が差圧弁５７が設けられない比較例を示している。また、同図においては、細い実線にて吐出圧力Ｐｄの変化が示され、細い二点鎖線にて吸入圧力Ｐｓの変化が示されている。
【００５５】
図示の例では、制御弁５により差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を設定差圧に保持する制御が行われている状態から、時刻ｔ０においてソレノイド９への供給電流が遮断され、最小容量運転への移行が開始されている。同図より、ソレノイド９のオフにより差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）は時間の経過とともにゼロに近づいていく。一方、変形例において時刻ｔ０の後にクランク圧力Ｐｃが高く上昇しているのに対し、本実施の形態においてはクランク圧力Ｐｃの上昇が抑制されているのが分かる。
【００５６】
つまり、本実施の形態によれば、最小容量運転への移行時の差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）の上昇、ひいてはクランク圧力Ｐｃの上昇が抑制される。
【００５７】
以上に説明したように、本実施の形態の可変容量圧縮機１においては、制御弁５によって吐出室５３からクランク室５４へ冷媒が導入される一方、差圧弁５７によってクランク室５４から吸入室へ導出される冷媒流量が調整される。すなわち、制御弁５によってクランク圧力Ｐｃが高められる一方、そのクランク圧力Ｐｃが高まりすぎて吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が設定値以上になると差圧弁５７が開弁し、そのクランク圧力Ｐｃの高まりを抑制する。その結果、クランク室内の不要な圧力上昇を抑制でき、リップシール１１５等のクランク室５４の内部構造体への負荷を低減して、その劣化等を抑制することができる。
【００５８】
なお、差圧弁５７は、上述のように、可変容量圧縮機１を最小容量運転側へ移行させるためにクランク圧力Ｐｃを高める制御が行われているときに、そのクランク圧力Ｐｃの過度な上昇を抑制するように機能する。この点で、最小容量運転時にクランク室と吸入室との間の冷媒通路を閉じる方向に作用する一般的な三方弁とは全く異なる動作をするものと言える。
【００５９】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、冷媒導出通路に配設された差圧弁の構成が異なる以外は第１の実施の形態とほぼ同様である。このため、第１の実施の形態とほぼ同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図７は、第２の実施の形態に係る冷凍サイクルを表すシステム構成図である。図８は、差圧弁の構成を表す断面図である。
【００６０】
図７に示すように、可変容量圧縮機２０１においては、冷媒漏洩通路としてのオリフィスが差圧弁２５７の内部に設けられている。
【００６１】
図８にも示すように、差圧弁２５７は、冷媒通路８２に配設される有底段付円筒状のボディ２６１を有する。ボディ２６１の内部には吸入室５１側に拡径した拡径部２６２が形成され、拡径部２６２の基端部の内周縁により弁座２６３が形成されている。拡径部２６２には、弁座２６３に吸入室５１側から対向してこれに接離する弁体２６５が配設されている。弁体２６５は、その円柱状の本体の中央を軸線方向に貫通するオリフィス２６６が形成されている。弁体２６５の弁座２６３との対向面はテーパ面となっており、このテーパ面にて弁座２６３に着脱する。弁体２６５の外周面の複数箇所には、拡径部２６２の内周面に向かって突出した複数の摺動部２６４が形成されている（同図には１つのみ表示されている）。弁体２６５は、この摺動部２６４にて拡径部２６２内を摺動しながら弁部の開閉方向に安定に動作する。ボディ２６１の底部中央には連通孔２６８が形成され、その底部と弁体２６５との間には弁体２６５を閉弁方向に付勢するスプリング２６９（「付勢部材」に該当する）が介装されている。
【００６２】
弁体２６５は、クランク圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が設定値以上になったときに弁座２６３から離間して弁部を開放させる。本実施の形態において、この設定値は、第１の実施の形態と同様、クランク圧力Ｐｃを可変容量圧縮機１の最小容量運転への移行を確保できるだけ高められるとともに、必要以上の上昇を抑制できる値に予め設定されている。この設定値は、スプリング２６９の荷重調整により行うことができる。なお、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が設定差圧より小さい場合であっても、オリフィス２６６によりクランク室５４から吸入室５１への冷媒の漏洩が許容されている。
【００６３】
以上のように構成された差圧弁２５７は、可変容量圧縮機２０１のシリンダブロック内においてクランク室５４と吸入室５１とを接続する冷媒通路８２内にシール用のＯリング２７０を介して設置される。
【００６４】
本実施の形態の可変容量圧縮機２０１においては、オリフィス２６６が差圧弁２５７に一体に形成されている。このため、第１の実施の形態の効果に加え、可変容量圧縮機２０１に冷媒漏洩通路と冷媒導出通路とを別々に形成しなくてもよく、その構成が簡素化できるという利点がある。
【００６５】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、制御弁の構成と差圧弁の配置が異なる以外は第１の実施の形態とほぼ同様である。このため、第１の実施の形態とほぼ同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図９は、第３の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す断面図である。
【００６６】
制御弁３０５において、弁本体３０８のボディ３１０には、圧力室２１と圧力室２５とを連通させる冷媒通路３１２（「冷媒導出通路」に該当する）が設けられている。そして、その冷媒通路３１２に差圧弁３１１が配設されている。すなわち、冷媒通路３１２において圧力室２１側の小径部は弁孔を形成している。一方、冷媒通路３１２において圧力室２５側は、小径部よりも径が大きい大径部となっており、小径部との境界の段部に弁座３１３が一体に形成されている。大径部には、弁座３１３に圧力室２５側から対向してこれに接離するボール状の弁体３１４が配設されている。大径部の圧力室２５側の端部には、リング状のばね受け部材３１６が圧入されている。そのばね受け部材３１６と弁体３１４との間には弁体３１４を閉弁方向に付勢するスプリング３１７（「付勢部材」に該当する）が介装されている。
【００６７】
弁体３１４は、クランク圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が設定差圧以上になったときに弁座３１３から離間して弁部を開放させる。本実施の形態において、この設定値は、第１の実施の形態と同様、クランク圧力Ｐｃを可変容量圧縮機１の最小容量運転への移行を確保できるだけ高められるとともに、必要以上の上昇を抑制できる値に予め設定されている。この設定値は、スプリング３１７の荷重調整により行うことができる。
【００６８】
本実施の形態の可変容量圧縮機においては、制御弁３０５の内部に弁体３１４および弁座３１３を含む差圧弁が設けられている。このため、第１の実施の形態の効果に加え、可変容量圧縮機の本体に冷媒導出通路を形成しなくてもよく、その構成が簡素化できるという利点がある。なお、本実施の形態では、図１に示した差圧弁５７は設けられないが、オリフィス５６については設けられている。
【００６９】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はその特定の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。
【００７０】
例えば、第２の実施の形態においては、弁体２６５を貫通するようにオリフィス２６６を設けた例を示したが、弁体２６５ではなくボディ２６１にオリフィスを形成するようにしてもよい。また、第２の実施の形態においては、クランク室５４と吸入室５１とを接続する冷媒通路８２内にボディ２６１を設置する構成を示したが、その冷媒通路８２を形成するシリンダブロックの部分によりボディを構成してもよい。
【００７１】
また、第３の実施の形態では、オリフィス５６については可変容量圧縮機内に別途設ける例を示した。変形例においては、冷媒漏洩通路として同様の機能を有するオリフィスを制御弁内に設けてもよい。図１０は、変形例に係る制御弁の差圧弁周辺の構成を表す部分拡大断面図である。（Ａ）は第１の変形例を示し、（Ｂ）は第２の変形例を表している。
同図（Ａ）に示すように、冷媒導出通路を構成する冷媒通路３１２とは別に、圧力室２１と圧力室２５とを連通させるオリフィス３５１（「冷媒漏洩通路」に該当する）を設けるようにしてもよい。
【００７２】
あるいは、同図（Ｂ）に示すように、冷媒通路３１２内における弁座３１３の一部を切り欠いた切欠部３５２を設け、閉弁時においても所定流量の冷媒の漏洩を許容する冷媒漏洩通路として機能させてもよい。
【００７３】
各実施の形態では、吐出弁７において吐出室５３から吸入室５１への冷媒の漏洩を防止するシール部材としてダイヤフラム６７を用いた例を示した。変形例においては、ダイヤフラムではなくＯリングその他のシール部材を用いてもよい。例えば、図４に示したダイヤフラム６７を省略してばね受け部材６９と弁体７３とを一体成形したピストンを形成し、その弁体７３とこれが摺動するボディとの間にＯリングを配設するなどして冷媒の漏洩を防止するようにしてもよい。
【００７４】
各実施の形態では、弁体７３をダイヤフラム６７に固定した例を示したが、弁体７３をダイヤフラム６７に接離可能に当接させる構成としてもよい。その場合、例えば吐出圧力Ｐｄが急低下して可変容量圧縮機１の出口の圧力Ｐｄｌが吐出室５３の出口の圧力Ｐｄｈよりも高くなると、弁体７３がダイヤフラム６７から離間して弁部を閉じる。つまり、吐出弁が逆止弁として機能する。このような構成においても、ダイヤフラム６７によって吐出室５３から吸入室５１への冷媒の漏洩が防止されるとともに、吐出冷媒の逆流が防止される。
【００７５】
各実施の形態では、制御弁５を、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）に基づいて容量制御を行ういわゆるＰｄ−Ｐｓ弁として構成した例を示した。変形例においては、可変容量圧縮機用制御弁を可変容量圧縮機の吸入圧力Ｐｓに基づいて弁開度を調整して容量制御を行ういわゆるＰｓ感知弁として構成してもよい。
また、各実施の形態では、制御弁５を、吐出室５３からクランク室５４に導入する冷媒流量を制御するいわゆる入れ制御の弁として構成した例を示したが、吐出室５３からクランク室５４に導入する冷媒流量、およびクランク室５４から吸入室５１に導出する冷媒流量の双方を制御するいわゆる三方弁として構成することもできる。すなわち、制御弁５を最小容量運転時にクランク室５４と吸入室５１との間の弁部を閉じる方向に作用する一般的な三方弁として構成するとともに、図１の差圧弁５７や図７の差圧弁２５７等を並設してもよい。あるいは、制御弁５を、最小容量運転時にクランク室５４と吸入室５１との間の弁部を基本的に閉じる方向に動作するが、クランク圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧が設定値以上になったときにはその弁部の開放状態を保持する三方弁として構成してもよい。つまり、三方弁を採用しつつ、クランク圧力Ｐｃの急激な上昇を防止するようにしてもよい。あるいは、制御弁５を、クランク室５４から吸入室５１に導出する冷媒流量を制御するいわゆる抜き制御の弁として構成することもできる。たとえば、制御弁５を抜き制御の弁として構成するとともに、クランク圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧が設定値以上になったときに開弁する差圧弁を並設してもよい。
【００７６】
各実施の形態では、膨張装置３としていわゆる温度式膨張弁を採用した例を示したが、例えば固定オリフィスを有するオリフィスチューブを採用することもできる。
【００７７】
各実施の形態の可変容量圧縮機は、冷媒として代替フロン（ＨＦＣ−１３４ａ）など使用する冷凍サイクルに好適に適用されるが、本発明の可変容量圧縮機は、二酸化炭素のように作動圧力が高い冷媒を用いる冷凍サイクルに適用することも可能である。その場合には、冷凍サイクルにおいて凝縮器に代わってガスクーラなどの外部熱交換器が配置される。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】第１の実施の形態に係る冷凍サイクルを表すシステム構成図である。
【図２】可変容量圧縮機の構成を表す断面図である。
【図３】可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す断面図である。
【図４】吐出弁の構成を示す断面図である。
【図５】可変容量圧縮機において差圧弁により実現される圧力特性を表す図である。
【図６】可変容量圧縮機において差圧弁により実現される圧力特性を表す図である。
【図７】第２の実施の形態に係る冷凍サイクルを表すシステム構成図である。
【図８】差圧弁の構成を表す断面図である。
【図９】第３の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す断面図である。
【図１０】変形例に係る制御弁の差圧弁周辺の構成を表す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１  可変容量圧縮機、  ２  凝縮器、  ３  膨張装置、  ４  蒸発器、  ５  制御弁、  ６  制御部、  ７  吐出弁、  ８  弁本体、  ９  ソレノイド、  １０  ボディ、  １５  弁孔、  １６  弁座、  １７  作動ロッド、  １８  弁体、  ２０  シャフト、  ２１  圧力室、  ２５  圧力室、  ３２  コア、  ３３  プランジャ、  ３４  電磁コイル、  ５１  吸入室、  ５２  シリンダ、  ５３  吐出室、  ５４  クランク室、  ５６  オリフィス、  ５７  差圧弁、  ５８  弁体、  ５９  スプリング、  ８１  冷媒通路、  ８２  冷媒通路、  １０６  回転軸、  １１１  揺動板、  １１２  ピストン、  １１５  リップシール、  ２０１  可変容量圧縮機、  ２５７  差圧弁、  ２６１  ボディ、  ２６３  弁座、  ２６５  弁体、  ２６６  オリフィス、  ２６９  スプリング、  ３０５  制御弁、  ３０８  弁本体、  ３１０  ボディ、  ３１２  冷媒通路、  ３１３  弁座、  ３１４  弁体、  ３１７  スプリング、  ３５１  オリフィス、  ３５２  切欠部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008291724.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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