(57)【要約】【課題】容量可変型圧縮機の駆動状態、外部環境等に適合したきめ細かな空調を比較的容易に実現する。【解決手段】車両用冷凍回路の制御弁３４は、吐出室３３とクランク室１６とを連通する給気通路３６ｂ、３６ｃ等と、給気通路３６ｂ、３６ｃの開度である主開度を変更可能な第２ロッド４６と、高圧吐出圧力ＰｄＨと低圧吐出圧力ＰｄＬとの差圧ΔＰｄにより第１荷重Ｆ１を生じつつ変位し、主開度が大きく又は小さくなるように第２ロッド４６を作動する第１ベローズ４１と、吐出室３３と連通する高圧室５０ａ内の低圧吐出圧力ＰｄＬを一定圧の補正圧力ＰｄＬ０に保つ定圧弁１００と、コントローラ６２の通電制御によって補正圧力ＰｄＬ０を所定の制御圧力ＰｄＬｘに変更可能なアクチュエータ５９と、制御圧力ＰｄＬｘによって第１荷重Ｆ１と対抗する第２荷重Ｆ２を生じつつ変位し、主開度を補正する第２ベローズ４３とを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク室、吸入室及び吐出室を有しつつ該クランク室の圧力を制御することにより吐出容量を変更可能な容量可変型圧縮機と、該可変容量型圧縮機の該吸入室及び該吐出室と接続される外部冷媒循環回路とともに用いられる車両用冷凍回路の制御装置において、
前記吸入室と前記クランク室とを連通する抽気通路と、
前記吐出室と該クランク室とを連通する給気通路と、
該抽気通路及び該給気通路の少なくとも一方の開度である主開度を変更可能な主弁機構と、
前記吐出容量を制御すべき要因をもつ圧力である状態圧力により第１荷重を生じつつ変位し、該主開度が大きく又は小さくなるように該主弁機構を作動する第１感圧部材と、
該吐出室と連通する高圧室内の高圧を一定圧の補正圧力に保つ定圧弁機構と、
外部からの通電制御によって該補正圧力を所定の制御圧力に変更可能な副弁機構と、
該制御圧力によって該第１荷重と対抗する第２荷重を生じつつ変位し、該主開度を補正する第２感圧部材とを備えていることを特徴とする車両用冷凍回路の制御装置。
【請求項２】
前記吐出室と状態圧力通路によって連通する状態圧力室と、
該状態圧力通路に設けられ、前記状態圧力を互いに差のある第１状態圧力及び第２状態圧力にする差圧発生機構とを備え、
前記第１感圧部材は、該状態圧力室に設けられ、該第１状態圧力と該第２状態圧力との差圧により、前記第１荷重を生じつつ変位するものである請求項１記載の車両用冷凍回路の制御装置。
【請求項３】
前記状態圧力室は、前記第１感圧部材を収容し、前記第１状態圧力及び第２状態圧力の一方が導入されて前記給気通路の一部をなす第１感圧室であり、
該第１感圧部材は、該第１状態圧力及び該第２状態圧力の他方が導入される第１制御室を内部にもつベローズである請求項２記載の車両用冷凍回路の制御装置。
【請求項４】
前記第２感圧部材を収容し、前記給気通路の一部をなす第２感圧室を備え、
該第２感圧部材は、前記制御圧力が導入される第２制御室を内部にもつベローズである請求項１乃至３のいずれか１項記載の車両用冷凍回路の制御装置。
【請求項５】
前記副弁機構は、前記吐出室と前記第２制御室とを連通する高圧通路と、該第２制御室と前記給気通路とを連通する逃がし通路と、外部からの通電制御によって作動し、該逃がし通路の開度である副開度を変更可能なアクチュエータとを有している請求項１乃至４のいずれか１項記載の車両用冷凍回路の制御装置。
【請求項６】
前記副弁機構は、前記吐出室と前記第２制御室とを連通する高圧通路と、外部からの通電制御によって作動し、該高圧通路の開度である副開度を変更可能なアクチュエータとを有している請求項１乃至４のいずれか１項記載の車両用冷凍回路の制御装置。
【請求項７】
前記アクチュエータは圧電素子からなる請求項５又は６記載の車両用冷凍回路の制御装置。
【請求項８】
前記圧電素子に印加する電圧のデューティー比を制御するコントローラを備えている請求項７記載の車両用冷凍回路の制御装置。
【請求項９】
内部にシリンダボア、クランク室、吸入室及び吐出室を形成するハウジングと、該シリンダボア内に往復動可能に収容されて該シリンダボア内に圧縮室を区画するピストンと、外部駆動源により駆動され、該ハウジングに回転可能に支承された駆動軸と、該クランク室内で該駆動軸と同期回転かつ傾動可能に支承され、該ピストンを往復従動させる斜板と、該クランク室内の圧力を制御し、該斜板の傾角を変更して吐出容量を変更可能な制御機構とを備え、該吸入室及び該吐出室が外部冷媒循環回路に接続されて車両用冷凍回路を構成する容量可変型圧縮機において、
前記制御機構は請求項１乃至８のいずれか１項記載の制御装置であることを特徴とする容量可変型圧縮機。
【請求項１０】
請求項９記載の容量可変型圧縮機に用いられる制御機構であって、
前記ハウジングに固定される弁ハウジングと、該弁ハウジングに形成された前記給気通路及び前記高圧室と、該弁ハウジング内に設けられた前記主弁機構、前記第１感圧部材、前記定圧弁機構、前記副弁機構及び前記第２感圧部材とを備えていることを特徴とする容量可変型圧縮機用制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用冷凍回路の制御装置と、容量可変型圧縮機と、容量可変型圧縮機用制御弁とに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に従来の容量可変型圧縮機が開示されている。この容量可変型圧縮機は、クランク室、吸入室及び吐出室を有しつつクランク室の圧力を制御することにより吐出容量を変更可能なものである。
【０００３】
この容量可変型圧縮機は吸入室が配管によって蒸発器に接続され、蒸発器は配管によって膨張弁に接続され、膨張弁は配管によって凝縮器に接続され、凝縮器は容量可変型圧縮機の吐出室と接続される。こうして、この容量可変型圧縮機は、これら蒸発器、膨張弁、凝縮器及び配管からなる外部冷媒循環回路とともに用いられ、車両用等の冷凍回路を構成し得る。
【０００４】
この容量可変型圧縮機では、吸入室とクランク室とが抽気通路によって連通し、吐出室とクランク室とが給気通路によって連通している。また、容量可変型圧縮機には第１の制御装置及び第２の制御装置が内蔵されている。第１の制御装置及び第２の制御装置は、容量可変型圧縮機と外部冷媒循環回路とともに用いられる冷凍回路の制御装置である。
【０００５】
第１の制御装置は、抽気通路の開度である主開度を変更可能な主弁機構と、抽気通路内に設けられたベローズとを備えている。ベローズは、クランク室の圧力により第１荷重を生じつつ軸方向に変位する。そして、ベローズは、そのクランク室の圧力が設定圧力よりも高くなれば主開度が小さくなり、そのクランク室の圧力が設定圧力よりも低くなれば、主開度が大きくなる。
【０００６】
また、第１の制御装置は、吐出室と固定絞りを介して連通する中間室と、吐出室から中間室を経て主弁機構の弁体まで延びるアクチュエーティングロッドとを備えている。アクチュエーティングロッドは、吐出室側が小径部とされ、主弁機構側が小径部より大径の大径部とされている。アクチュエーティングロッドの小径部は、先端が吐出室に露出し、中間が中間室に臨んでいる。吐出室と中間室とは、アクチュエーティングロッドとこれを収容する弁シリンダの軸孔との間隙からなる固定絞りを介して連通している。また、中間室はその軸孔によってアクチュエーティングロッドの大径部に圧力を作用できるようになっている。このため、アクチュエーティングロッドは、吐出室の圧力及び中間室の圧力によって第１荷重と対抗する第２荷重を生じつつ軸方向に変位し、主開度が小さく又は大きくなるように主弁機構を補正する。
【０００７】
一方、第２の制御装置は中間室の圧力を変更可能な電磁流量制御弁からなる。この電磁流量制御弁は、中間室と吸入室とを連通する連通路に設けられており、外部からの通電制御によってその連通路の開度である副開度を変更し、これによって中間室の圧力を変更できるようになっている。
【０００８】
上記のように構成された冷凍回路では、クランク室の圧力が吐出容量を制御すべき要因をもつ圧力であることに基づき、第１の制御装置のベローズがそのクランク室の圧力によって適宜変位し、主弁機構は抽気通路の主開度を変更する。これにより、クランク室の圧力が一次的に決定されようとする。
【０００９】
また、第２の制御装置が外部からの通電制御によって中間室の圧力を変更する。そして、第２の制御装置のアクチュエーティングロッドは、吐出室の圧力及び中間室の圧力によって適宜変位する。このため、アクチュエーティングロッドは、抽気通路の主開度が小さく又は大きくなるように主弁機構を補正する。これにより、クランク室の圧力が二次的に決定される。
【００１０】
こうして、容量可変型圧縮機は吐出容量が変更される。この冷凍回路は、容量可変型圧縮機の駆動状態、外部環境等に適合したきめ細かな空調を意図している。
【００１１】
【特許文献１】特開平３−４３６８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、上記冷凍回路は、アクチュエーティングロッドに吐出室の圧力をそのまま作用させている。吐出室の圧力は、容量可変型圧縮機の駆動状態、外部環境等によって当然に変動するため、この冷凍回路では、アクチュエーティングロッドがベローズの第１荷重に過剰に対抗したり、十分に対抗できなかったりし、クランク室の圧力を最適の状態にできない場合がある。
【００１３】
この点、この冷凍回路は、アクチュエーティングロッドに中間室の圧力も作用させ、その中間室の圧力を電磁流量制御弁による外部からの通電制御によって変更することとしている。このため、この冷凍回路は通電制御によって上記吐出室の圧力の変動による不具合を解消しようとする趣旨と考えられる。
【００１４】
しかしながら、この冷凍回路において吐出室の圧力の変動による不具合を解消しようとすると、不定の吐出圧力に応じて通電制御を行わなければならないことから、コントローラによる制御が複雑になる。特に、この冷凍回路は、通電制御によって変更する中間室の圧力自体が吐出室の圧力の影響を受けて変動するものであることから、コントローラによる制御は複雑さに輪をかけたものとなる。
【００１５】
このため、この冷凍回路は、容量可変型圧縮機の駆動状態、外部環境等に適合したきめ細かな空調を真に行うことに相当な困難を伴う。
【００１６】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、容量可変型圧縮機の駆動状態、外部環境等に適合したきめ細かな空調を比較的容易に実現することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の車両用冷凍回路の制御装置は、クランク室、吸入室及び吐出室を有しつつ該クランク室の圧力を制御することにより吐出容量を変更可能な容量可変型圧縮機と、該可変容量型圧縮機の該吸入室及び該吐出室と接続される外部冷媒循環回路とともに用いられる車両用冷凍回路の制御装置において、
【００１８】
前記吸入室と前記クランク室とを連通する抽気通路と、
前記吐出室と該クランク室とを連通する給気通路と、
該抽気通路及び該給気通路の少なくとも一方の開度である主開度を変更可能な主弁機構と、
前記吐出容量を制御すべき要因をもつ圧力である状態圧力により第１荷重を生じつつ変位し、該主開度が大きく又は小さくなるように該主弁機構を作動する第１感圧部材と、
該吐出室と連通する高圧室内の高圧を一定圧の補正圧力に保つ定圧弁機構と、
外部からの通電制御によって該補正圧力を所定の制御圧力に変更可能な副弁機構と、
該制御圧力によって該第１荷重と対抗する第２荷重を生じつつ変位し、該主開度を補正する第２感圧部材とを備えていることを特徴とする。
【００１９】
この制御装置では、第１感圧部材は、吐出容量を制御すべき要因をもつ圧力である状態圧力によって第１荷重を生じつつ変位する。これにより、主弁機構は抽気通路及び給気通路の少なくとも一方の開度である主開度を変更する。こうして、クランク室の圧力が一次的に決定されようとする。
【００２０】
また、この制御装置では、容量可変型圧縮機の駆動状態、外部環境等によって吐出室の圧力自体が大きく変動しても、定圧弁機構は、吐出室と連通する高圧室内の高圧を一定圧の補正圧力に保つ。なお、一定圧はある程度の誤差を有し得る。そして、外部からの通電制御によって副弁機構がその補正圧力を所定の制御圧力に変更する。このため、第２感圧部材は、その制御圧力によって第１感圧部材の第１荷重に適度に対抗し、主開度を好適に補正する。これにより、クランク室の圧力が二次的に決定される。こうして、クランク室の圧力は容易に最適の状態になり、容量可変型圧縮機は好適に吐出容量が変更される。
【００２１】
また、この制御装置は、外部から通電制御される副弁機構とは異なる定圧弁機構が高圧室内の高圧を一定圧の補正圧力に保つため、コントローラは一定の補正圧力を前提として副弁機構を通電制御すれば足り、制御が容易になる。
【００２２】
したがって、本発明の制御装置によれば、容量可変型圧縮機の駆動状態、外部環境等に適合したきめ細かな空調を比較的容易に実現することができる。
【００２３】
主弁機構は、抽気通路の開度である主開度を変更可能であってもよく、給気通路の開度である主開度を変更可能であってもよく、抽気通路及び給気通路の両者の開度である主開度を変更可能であってもよい。
【００２４】
第１感圧部材は状態圧力によって変位する。状態圧力とは、吐出容量を制御すべき要因をもつ圧力である。状態圧力としては、吸入室内、外部冷媒循環回路の低圧部等の吸入圧力、吐出室、外部冷媒循環回路の高圧部等の吐出圧力、吐出圧力の差圧等を採用することができる。第１感圧部材としては、ベローズ、ダイヤフラム、ロッド等を採用することができる。
【００２５】
定圧弁機構としては、公知の定圧弁（減圧弁）等の圧力調整弁を採用することができる。なお、高圧室は、吐出室と直接連通していてもよく、外部冷媒循環回路の高圧部等と直接連通するように、吐出室と間接的に連通していてももよい。
【００２６】
副弁機構としては、圧電素子、電磁開閉弁等を採用することができる。
【００２７】
第２感圧部材は制御圧力によって変位する。第２感圧部材としても、ベローズ、ダイヤフラム、ロッド等を採用することができる。ベローズを第２感圧部材として採用する場合、ベローズを収容する室内に制御圧力を導入してもよく、ベローズ内に制御圧力を導入してもよい。
【００２８】
本発明の制御装置は、前記吐出室と状態圧力通路によって連通する状態圧力室と、
該状態圧力通路に設けられ、前記状態圧力を互いに差のある第１状態圧力及び第２状態圧力にする差圧発生機構とを備え、
前記第１感圧部材は、該状態圧力室に設けられ、該第１状態圧力と該第２状態圧力との差圧により、前記第１荷重を生じつつ変位するものであり得る。
【００２９】
この場合、吐出圧力の差圧が状態圧力になる。外部冷媒循環回路を流れる冷媒の流量が多くなるほど、外部冷媒循環回路の単位長さ当りの圧力損失が大きくなることから、第１感圧部材が第１状態圧力と第２状態圧力との差圧により変位すれば、外部冷媒循環回路を流れる冷媒の流量も加味して吐出容量が決定されることとなる。
【００３０】
本発明の制御装置では、前記状態圧力室は、前記第１感圧部材を収容し、前記第１状態圧力及び第２状態圧力の一方が導入されて前記給気通路の一部をなす第１感圧室であり、
該第１感圧部材は、該第１状態圧力及び該第２状態圧力の他方が導入される第１制御室を内部にもつベローズであり得る。
【００３１】
第１感圧部材がベローズであれば、状態圧力により高い精度で主弁機構を作動させることができる。また、変位が軸方向に限定されることから、第１荷重の方向も軸方向に限定され、第２荷重と好適に対抗することができる。
【００３２】
本発明の制御装置は、前記第２感圧部材を収容し、前記給気通路の一部をなす第２感圧室を備え、
該第２感圧部材は、前記制御圧力が導入される第２制御室を内部にもつベローズであり得る。
【００３３】
第２感圧部材がベローズであれば、制御圧力により高い精度で主開度を補正することができる。また、変位が軸方向に限定されることから、第２荷重の方向も軸方向に限定され、第１荷重に好適に対抗することができる。
【００３４】
なお、本発明の制御装置は、第２感圧室に第２感圧部材であるベローズを収容する場合、ベローズの外部に制御圧力が導入されるように構成されることも可能である。
【００３５】
本発明の制御装置は、前記副弁機構は、前記吐出室と前記第２制御室とを連通する高圧通路と、該第２制御室と前記給気通路とを連通する逃がし通路と、外部からの通電制御によって作動し、該逃がし通路の開度である副開度を変更可能なアクチュエータとを有し得る。
【００３６】
この場合、アクチュエータが外部からの通電制御により逃がし通路の副開度を大きくすれば、ベローズ内の第２制御室内の制御圧力が低くなる。このため、第２感圧部材の第２荷重は小さくなり、クランク室の圧力は第１感圧部材の変位に大きく影響を受ける。
【００３７】
逆に、アクチュエータが外部からの通電制御により逃がし通路の副開度を小さくすれば、ベローズ内の第２制御室内の制御圧力が高くなる。このため、第２感圧部材の第２荷重は大きくなり、クランク室の圧力は第１感圧部材の変位にさほど影響を受けないようになる。
【００３８】
また、本発明の制御装置は、前記副弁機構は、前記吐出室と前記第２制御室とを連通する高圧通路と、外部からの通電制御によって作動し、該高圧通路の開度である副開度を変更可能なアクチュエータとを有し得る。
【００３９】
この場合、アクチュエータが外部からの通電制御により高圧通路の副開度を大きくすれば、ベローズ内の第２制御室内の制御圧力が高くなる。このため、第２感圧部材の第２荷重は大きくなり、クランク室の圧力は第１感圧部材の変位にさほど影響を受けないようになる。
【００４０】
逆に、アクチュエータが外部からの通電制御により高圧通路の副開度を小さくすれば、ベローズ内の第２制御室内の制御圧力が低くなる。このため、第２感圧部材の第２荷重は小さくなり、クランク室の圧力は第１感圧部材の変位に大きく影響を受ける。
【００４１】
アクチュエータは圧電素子からなることが好ましい。小型でありながら、外部からの通電制御によって容易に副開度を変更させることができるからである。
【００４２】
本発明の制御装置は、圧電素子に印加する電圧のデューティー比を制御するコントローラを備えていることが好ましい。これにより、容量可変型圧縮機の駆動状態、外部環境等に応じて圧電素子を容易に通電制御できるからである。
【００４３】
本発明の容量可変型圧縮機は、内部にシリンダボア、クランク室、吸入室及び吐出室を形成するハウジングと、該シリンダボア内に往復動可能に収容されて該シリンダボア内に圧縮室を区画するピストンと、外部駆動源により駆動され、該ハウジングに回転可能に支承された駆動軸と、該クランク室内で該駆動軸と同期回転かつ傾動可能に支承され、該ピストンを往復従動させる斜板と、該クランク室内の圧力を制御し、該斜板の傾角を変更して吐出容量を変更可能な制御機構とを備え、該吸入室及び該吐出室が外部冷媒循環回路に接続されて車両用冷凍回路を構成する容量可変型圧縮機において、
前記制御機構が本発明の制御装置であることを特徴とする。
【００４４】
この容量可変型圧縮機を車両用冷凍回路に用いれば、車両の運転状態、外部環境等に応じたきめ細かな空調を比較的容易に実現することができる。
【００４５】
また、本発明の容量可変型圧縮機用制御弁は、本発明の容量可変型圧縮機に用いられる制御機構であって、
前記ハウジングに固定される弁ハウジングと、該弁ハウジングに形成された前記給気通路及び前記高圧室と、該弁ハウジング内に設けられた前記主弁機構、前記第１感圧部材、前記定圧弁機構、前記副弁機構及び前記第２感圧部材とを備えていることを特徴とする。
【００４６】
この制御弁は容量可変型圧縮機と一体であるため、この容量可変型圧縮機を車両用冷凍回路に用いることにより上記作用効果を奏することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明を具体化した実施例１、２を図面を参照しつつ説明する。
【実施例１】
【００４８】
実施例１の車両用冷凍回路は、図１に示すように、容量可変型圧縮機１と、蒸発器２と、膨張弁３と、凝縮器４と、これらを接続する配管５とを備えている。
【００４９】
容量可変型圧縮機１は、シリンダブロック１１、フロントハウジング１２、リヤハウジング１３及びバルブプレート１４からなるハウジングを備えている。シリンダブロック１１には、円周方向に整列する複数のシリンダボア１１ａが互いに平行に軸方向に貫設されている。各シリンダボア１１ａにはピストン１５が往復動可能に収容され、各ピストン１５のヘッドによって各シリンダボア１１ａには圧縮室が区画されている。
【００５０】
シリンダブロック１１の一端側にフロントハウジング１２が接合されており、これらには軸方向に延びる軸孔が貫設され、これらの内部がクランク室１６とされている。フロントハウジング１２の軸孔にはシール装置Ｓ及びラジアル軸受１７が設けられ、シリンダブロック１１の軸孔にはラジアル軸受１８及びスラスト軸受１９が設けられている。駆動軸２０は、これらシール装置Ｓ、ラジアル軸受１７、ラジアル軸受１８及びスラスト軸受１９によって回転可能に支承されている。駆動軸２０は、その先端がフロントハウジング１２のボス内に位置しており、電磁クラッチＭＧを介して車両用のエンジンＥＧによって駆動されるようになっている。エンジンＥＧが外部駆動源である。なお、車両がエンジンＥＧによって駆動されず、モータによって駆動される場合には、そのモータが外部駆動源となる。
【００５１】
クランク室１６内では、駆動軸２０にラグプレート２１が固定されており、ラグプレート２１とフロントハウジング１２との間にスラスト軸受２２が設けられている。また、ラグプレート２１の後方には、駆動軸２０を挿通させた斜板ＳＰが駆動軸２０と同期回転かつ傾動可能に支承されている。ラグプレート２１と斜板ＳＰとの間には付勢バネ２３及びヒンジ機構２４が設けられている。斜板ＳＰの外周側には前後でそれぞれ対をなすシュー２５が設けられ、両シュー２５はピストン１５によって挟持されている。
【００５２】
シリンダブロック１１とリヤハウジング１３とは両者間にバルブプレート１４を介して接合されている。バルブプレート１４の前面には吸入弁板２６が設けられており、バルブプレート１４の後面には吐出弁板２７及びリテーナ２８が設けられている。これら吸入弁板２６、バルブプレート１４、吐出弁板２７及びリテーナ２８はボルト２９及びナット３０によって共締めされている。また、スラスト軸受１９と吸入弁板２６との間には付勢バネ３１が設けられている。
【００５３】
リヤハウジング１３には吸入室３２及び吐出室３３が形成されている。バルブプレート１４には吸入室３２と連通する吸入ポートが貫設されており、吸入ポートの圧縮室側には吸入弁板２６の吸入リード部が位置している。また、吸入弁板２６及びバルブプレート１４には圧縮室と連通する吐出ポートが貫設されており、吐出ポートの吐出室３３側には吐出弁板２７の吐出リード部が位置している。
【００５４】
リヤハウジング１３には、制御装置としての制御弁３４が設けられている。そして、シリンダブロック１１、吸入弁板２６及びバルブプレート１４には、吸入室３２とクランク室１６とを固定絞り３５ａを介して連通する抽気通路３５が貫設されている。また、シリンダブロック１１、吸入弁板２６、バルブプレート１４及びリヤハウジグ１３には、吐出室３３とクランク室１６とを制御弁３４を介して連通する検圧通路３６ａ及び給気通路３６ｂ、３６ｃが貫設されている。検圧通路３６ａは吐出室３３から制御弁３４まで通じており、給気通路３６ｂは吐出室３３から固定絞り３３ａを介して制御弁３４まで通じている。固定絞り３３ａが差圧発生機構である。検圧通路３６ａ及び給気通路３６ｂは状態圧力通路でもある。給気通路３６ｃは制御弁３４からクランク室１６まで通じている。
【００５５】
制御弁３４は、図２に示すように、第１弁ハウジング３７、調整ねじ３８及び第２弁ハウジング３９からなる弁ハウジングを備えている。第１弁ハウジング３７の一端には調整ねじ３８が螺合されており、これらによって状態圧力室である第１感圧室４０が形成されている。第１感圧室４０内には第１感圧部材としての第１ベローズ４１が収容されている。第１ベローズ４１の一端は調整ねじ３８に固定されている。
【００５６】
調整ねじ３８には、検圧通路３６ａを第１ベローズ４１内の第１制御室４１ａに連通させる連通孔３８ａが貫設されている。また、第１弁ハウジング３７には、給気通路３６ｂを第１感圧室４０に連通させる連通孔３７ａが貫設されている。連通孔３８ａ、３７ａも状態圧力通路でもある。
【００５７】
第１弁ハウジング３７の他端側には第２弁ハウジング３９が接合されており、第１弁ハウジング３７及び第２弁ハウジング３９は第１感圧室４０と同軸をなす第２感圧室４２を形成している。第１感圧室４０と第２感圧室４２とは軸孔３７ｂにより連通している。また、第１弁ハウジング３７には、給気通路３６ｃを第２感圧室４２に連通させる連通孔３７ｃが貫設されている。このため、給気通路３６ｂは、連通孔３７ａ、第１感圧室４０、軸孔３７ｂ、第２感圧室４２及び連通孔３７ｃを経て、給気通路３６ｃに連通し得るようになっている。
【００５８】
第２感圧室４２内には第２感圧部材としての第２ベローズ４３が収容されている。第２ベローズ４３の他端は第２感圧室４２内に設けられた固定部材４４に固定されている。
【００５９】
第１ベローズ４１の他端には軸孔３７ｂ内に延びる第１ロッド４５が固定され、第２ベローズ４３の一端には軸孔３７ｂに向かって延び、第１ロッド４５と対面状態で当接する第２ロッド４６が固定されている。これら軸孔３７ｂ、第１ロッド４５及び第２ロッド４６は、軸孔３７ｂ周りを弁座とし、第２ロッド４６を弁体とし、軸孔３７ｂの開度である主開度を変更可能な主弁機構を構成している。
【００６０】
また、第１弁ハウジング３７及び第２弁ハウジング３９には収容室４８が形成されており、収容室４８は第１高圧通路４９により第１感圧室４０に通じている。収容室４８には定圧弁１００が収容されている。この定圧弁１００は、互いに同軸の第１筒体５０、ダイヤフラム５１及び第２筒体５２を有している。
【００６１】
第１筒体５０は、図３に示すように、第１高圧通路４９側である一端側に高圧室５０ａを形成し、他端側に定圧室５０ｂを形成し、両室５０ａ、５０ｂ間に軸孔をもつ弁座５０ｃを保持している。また、第１筒体５０及び第１弁ハウジング３７には定圧室５０ｂを第２感圧室４２に連通させる第２高圧通路５３が形成されている。高圧室５０ａ、定圧室５０ｂ及び第１、２高圧通路４９、５３が高圧通路である。
【００６２】
第１筒体５０と第２筒体５２とによりダイヤフラム５１が挟持されており、ダイヤフラム５１には弁座５０ｃの軸孔内に延びるロッド５４が固定されている。ロッド５４の一端側は高圧室５０ａに位置して大径とされた弁体５４ａとなっている。また、第２筒体５２内にはダイヤフラム５１を定圧室５０ｂ側に付勢する付勢バネ５５が収容されている。
【００６３】
第２感圧室４２内では、固定部材４４が第１弁ハウジング３７及び第２弁ハウジング３９に挟持されている。固定部材４４は、第２感圧室４２を第２ベローズ４３の位置する第１室４２ａと、残余の第２室４２ｂとに区画している。
【００６４】
固定部材４４には、第２高圧通路５３を第２ベローズ４３内の第２制御室４３ａに連通させる第３高圧通路５６と、軸方向に延びて第２制御室４３ａを第２室４２ｂに連通させる第１逃がし通路５７と、第２室４２ｂを第２ベローズ４３外の第１室４２ａに連通させる第２逃がし通路５８とが形成されている。
【００６５】
第２感圧室４２の第２室４２ｂには圧電素子からなるアクチュエータ５９が設けられている。このアクチュエータ５９には第２弁ハウジング３９に固定したリード線６０により、図４に示すように、ドライバ６１を介してコントローラ６２が接続されている。コントローラ６２には、室温センサ、外気温センサ、車両のアクセル開度等の複数のセンサ６３、６４、スイッチ６５、６６等が接続されている。
【００６６】
この容量可変型圧縮機１は、図１に示すように、吸入室３２が配管５によって蒸発器２に接続され、蒸発器２は配管５によって膨張弁３に接続され、膨張弁３は配管５によって凝縮器４に接続され、凝縮器４は容量可変型圧縮機１の吐出室３３と接続される。こうして、この容量可変型圧縮機１は、これら蒸発器２、膨張弁３、凝縮器４及び配管５からなる外部冷媒循環回路とともに用いられ、車両用冷凍回路を構成している。この車両用冷凍回路では、冷媒として、ＣＯ２を採用している。
【００６７】
以上の構成をなす冷凍回路では、エンジンＥＧ等によって容量可変型圧縮機１の駆動軸２０が回転する。これにより、斜板ＳＰが駆動軸２０とある角度で傾斜しながら回転し、ピストン１５がシリンダボア１１ａ内を往復動するため、吸入室３２内には蒸発器２から順次低圧の冷媒が吸入される。その冷媒は、圧縮室で圧縮された後、吐出室３３に吐出され、凝縮器４に向かって吐出される。そして、蒸発器２に供給される空気が車室内の空調に供される。
【００６８】
この間、制御弁３４は、以下のようにクランク室１６内の圧力を制御し、斜板ＳＰの傾角を変更して吐出容量を変更する。
【００６９】
まず、吐出室３３の圧力は高圧の吐出圧力Ｐｄであるが、吐出室３３と給気通路３６ｂとの間には固定絞り３３ａが存在することから、図２に示すように、検圧通路３６ａ内の冷媒は高圧吐出圧力ＰｄＨであり、給気通路３６ｂ内の冷媒は低圧吐出圧力ＰｄＬである。高圧吐出圧力ＰｄＨは第１状態圧力であり、低圧吐出圧力ＰｄＬは第２状態圧力である。
【００７０】
検圧通路３６ａ内の高圧吐出圧力ＰｄＨは連通孔３８ａを経て第１ベローズ４１内の第１制御室４１ａに導入される。一方、給気通路３６ｂ内の低圧吐出圧力ＰｄＬは連通孔３７ａを経て第１感圧室４０に導入される。このため、第１ベローズ４１は、高圧吐出圧力ＰｄＨと低圧吐出圧力ＰｄＬとの差圧ΔＰｄによって第１荷重Ｆ１を生じつつ変位する。なお、高圧吐出圧力ＰｄＨ及び低圧吐出圧力ＰｄＬは容量可変型圧縮機１の駆動状態、外部環境等によって変動するが、それらの差圧ΔＰｄは変動幅が小さい。
【００７１】
これにより、第２ロッド４６は軸孔３７ｂの主開度を変更する。こうして、この冷凍回路では、外部冷媒循環回路を流れる冷媒の流量も加味し、クランク室１６の圧力Ｐｃが一次的に決定されようとする。
【００７２】
この際、第１ベローズ４１の有効断面積をＡとすれば、流量差圧による推力の荷重はＡ・ΔＰｄである。また、第２ロッド４５及び第２ロッド４６の有効断面積をＢとすれば、高圧補正による荷重はＢ・（ＰｄＬ−Ｐｃ）である。このため、第１荷重Ｆ１はＡ・ΔＰｄ＋Ｂ・（ＰｄＬ−Ｐｃ）である。
【００７３】
低圧吐出圧力ＰｄＬは、図５の破線に示すように、容量可変型圧縮機１の駆動状態、外部環境等によって変動する。このため、この冷凍回路では、これをそのまま第２制御室４３ａに導入しない。第１感圧室４０内の低圧吐出圧力ＰｄＬは、図３に示すように、第１高圧通路４９を経て定圧弁１００の高圧室５０ａに導入される。高圧室５０ａ内の低圧吐出圧力ＰｄＬは、弁座５０ｃの軸孔を経て定圧室５０ｂに導入される。
【００７４】
例えば、定圧室５０ｂ内の低圧吐出圧力ＰｄＬが所望する補正圧力ＰｄＬ０より高ければ、定圧室５０ｂは付勢バネ５５の付勢力に抗してダイヤフラム５１を押すため、弁体５４ａは弁座５０ｃの軸孔の開度を小さくする。逆に、定圧室５０ｂ内の低圧吐出圧力ＰｄＬが所望する補正圧力ＰｄＬ０より低ければ、定圧室５０ｂは付勢バネ５５の付勢力に屈してダイヤフラム５１を引くため、弁体５４ａは弁座５０ｃの軸孔の開度を大きくする。こうして、定圧室５０ｂ内の圧力は、図５に示すように、補正圧力ＰｄＬ０に保たれる。
【００７５】
定圧室５０ｂ内の補正圧力ＰｄＬ０は、第２高圧通路５３及び第３高圧通路５６を経て第２ベローズ４３の第２制御室４３ａ内に導入される。
【００７６】
一方、センサ６３、６４及びスイッチ６５、６６等からは、容量可変型圧縮機１の駆動状態、外部環境等の情報がコントローラ６２に送信されている。コントローラ６２は、ドライバ６１を介し、図６に示すデューティー比によりアクチュエータ５９を通電制御する。
【００７７】
この場合、アクチュエータ５９がコントローラ６２の通電制御により第１逃がし通路５７の副開度を大きくすれば、第２ベローズ４３内の第２制御室４３ａ内の制御圧力ＰｄＬｘは、第１逃がし通路５７及び第２逃がし通路５８を経て第２感圧室４２の第１室４２ａに至り、連通路３７ｃから給気通路３６ｃを経てクランク室１６に抜ける。このため、第２制御室４３ａ内の制御圧力ＰｄＬｘが低くなる。このため、第２ベローズ４３の第２荷重Ｆ２は小さくなり、クランク室１６の圧力Ｐｃは第１ベローズ４１及び第１ロッド４５の変位に大きく影響を受ける。
【００７８】
逆に、アクチュエータ５９がコントローラ６２の通電制御により第１逃がし通路５７の副開度を小さくすれば、第２ベローズ４３内の第２制御室４３ａ内の制御圧力ＰｄＬｘは高くなる。このため、第２ベローズ４３の第２荷重Ｆ２は大きくなり、クランク室１６の圧力Ｐｃは第１ベローズ４１及び第１ロッド４５の変位にさほど影響を受けないようになる。
【００７９】
こうして、第２ベローズ４３は、図７に示すように、その制御圧力ＰｄＬｘによって第１ベローズ４１の第１荷重Ｆ１に適度に対抗し、主開度が小さく又は大きくなるように第２ロッド４６を好適に補正する。
【００８０】
この際、第２ベローズ４３の有効断面積をＣとすれば、推力である第２荷重Ｆ２はＣ・ＰｄＬｘである。このため、以下の数式が成立する。
【００８１】
（数１）
Ａ・ΔＰｄ＋Ｂ・（ＰｄＬ−Ｐｃ）＝Ｃ・ＰｄＬｘ
【００８２】
この数式により、クランク室１６の圧力Ｐｃが二次的に決定される。容量可変型圧縮機１は、この条件が満たされるように吐出室３３内の高圧の冷媒がクランク室１６に供給される一方、クランク室１６内の過剰な冷媒は抽気通路３５を経て吸入室３２に導出される。こうして、クランク室１６の圧力Ｐｃは容易に最適の状態になる。そして、クランク室１６内の圧力に応じて斜板ＳＰの傾斜角度が変わり、好適に吐出容量が変更される。
【００８３】
これらの間、この冷凍回路では、外部から通電制御されるアクチュエータ５９とは異なる定圧弁１００が高圧室５０ａ内の高圧を一定圧の補正圧力ＰｄＬ０に保つため、コントローラ６２は一定の補正圧力ＰｄＬ０を前提としてアクチュエータ５９を通電制御すれば足り、制御が容易になる。
【００８４】
したがって、実施例１の冷凍回路によれば、容量可変型圧縮機１の駆動状態、外部環境等に適合したきめ細かな空調を比較的容易に実現することができる。このことはこの冷凍回路、容量可変型圧縮機１の実用性を上げる。
【００８５】
また、この冷凍回路は、第１、２ベローズ４１、４３を採用しているため、高い精度で第２ロッド４６を作動させることができる。また、変位が軸方向に限定されることから、第１、２荷重Ｆ１、Ｆ２の方向も軸方向に限定され、互いに好適に対抗することができる。
【００８６】
さらに、この冷凍回路は、圧電素子からなるアクチュエータ５９を採用しているため、容量可変型圧縮機１の小型化と、通電制御の容易さとを両立することができる。
【実施例２】
【００８７】
実施例２の冷凍回路は、図８及び図９に示すように、固定部材７０が異なる。固定部材７０には、第２高圧通路５３を第２室４２ｂに連通させる第３高圧通路７１と、軸方向に延びて第２室４２ｂを第２制御室４３ａに連通させる第４高圧通路７２と、第２制御室４３ａを第２ベローズ４３外の第１室４２ａに連通させる逃がし通路７３とが形成されている。逃がし通路７３は固定絞りを兼ねている。そして、コントローラ６２は、ドライバ６１を介し、図１０に示すデューティー比によりアクチュエータ５９を通電制御する。他の構成は実施例１と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
【００８８】
この場合、定圧室５０ｂ内の補正圧力ＰｄＬ０は、第２高圧通路５３及び第３高圧通路７１を経て第２感圧室４２の第２室４２ｂ内に導入される。このため、アクチュエータ５９がコントローラ６２の通電制御により第４高圧通路７２の副開度を大きくすれば、第２室４２ｂ内の制御圧力ＰｄＬｘは第２ベローズ４３内の第２制御室４３ａ内に導入され、第２制御室４３ａ内の制御圧力ＰｄＬｘが高くなる。このため、第２ベローズ４３の第２荷重Ｆ２は大きくなり、クランク室１６の圧力Ｐｃは第１ベローズ４１及び第１ロッド４５の変位にさほど影響を受けないようになる。
【００８９】
逆に、アクチュエータ６９がコントローラ６２の通電制御により第４高圧通路７２の副開度を小さくすれば、第２制御室４３ａ内の制御圧力ＰｄＬｘが低くなる。このため、第２ベローズ４３の第２荷重Ｆ２は小さくなり、クランク室１６の圧力Ｐｃは第１ベローズ４１及び第１ロッド４５の変位に大きく影響を受ける。
【００９０】
したがって、実施例２の冷凍回路においても、実施例１と同様の作用効果を奏することができる。
【００９１】
以上において、本発明を実施例１、２に即して説明したが、本発明は上記実施例１、２に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【００９２】
例えば、図１１に示すように、内部を所定の設定圧にした第２ベローズ４３を第２感圧室４２に収容し、第２ベローズ４３の外部に制御圧力ＰｄＬｘが導入されるように構成するとともに、第２感圧室４２をクランク室１６に連通させる部分にアクチュエータ５９を設けることも可能である。
【００９３】
また、図１２に示すように、内部を所定の設定圧にした第２ベローズ４３を第２感圧室４２に収容し、第２ベローズ４３の外部にアクチュエータ５９を介して制御圧力ＰｄＬｘが導入されるように構成するとともに、第２感圧室４２をクランク室１６に連通させる部分に固定絞り７３を設けることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９４】
本発明は、車両用冷凍回路、車両用容量可変型圧縮機等に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９５】
【図１】実施例１の車両用冷凍回路に係り、容量可変型圧縮機等の一部模式断面図である。
【図２】実施例１の車両用冷凍回路に係り、制御弁の断面図である。
【図３】実施例１の車両用冷凍回路に係り、制御弁の要部拡大断面図である。
【図４】実施例１の車両用冷凍回路に係り、制御系のブロック図である。
【図５】実施例１の車両用冷凍回路に係り、時間と吐出圧力との関係を示すグラフである。
【図６】実施例１の車両用冷凍回路に係り、コントローラの制御特性を示すグラフである。
【図７】実施例１の車両用冷凍回路に係り、制御弁の要部模式図である。
【図８】実施例２の車両用冷凍回路に係り、制御弁の要部拡大断面図である。
【図９】実施例２の車両用冷凍回路に係り、制御弁の要部模式図である。
【図１０】実施例２の車両用冷凍回路に係り、コントローラの制御特性を示すグラフである。
【図１１】変形例の車両用冷凍回路に係り、制御弁の要部模式図である。
【図１２】他の変形例の車両用冷凍回路に係り、制御弁の要部模式図である。
【符号の説明】
【００９６】
１６…クランク室
３２…吸入室
３３…吐出室
１…容量可変型圧縮機
２、２、４、５…外部冷媒循環回路（２…蒸発器、３…膨張弁、４…凝縮器、５…配管）
３４…制御装置（制御弁）
３５…抽気通路
３６ｂ、３６ｃ、３７ａ、４０、３７ｂ、４２、３７ｃ…給気通路
４５、４６、３７ｂ…主弁機構
ΔＰｄ…状態圧力
Ｆ１…第１荷重
４１…第１感圧部材（第１ベローズ）
５０ａ…高圧室
ＰｄＬ０…補正圧力
ＰｄＬｘ…制御圧力
１００…定圧弁機構（定圧弁）
５９…副弁機構（アクチュエータ）
Ｆ２…第２荷重
４３…第２感圧部材（第２ベローズ）
３６ａ、３６ｂ、３８ａ、３７ａ…状態圧力通路
４０…状態圧力室（第１感圧室）
ＰｄＨ…第１状態圧力（高圧吐出圧力）
ＰｄＬ…第２状態圧力（低圧吐出圧力）
３３ａ…差圧発生機構（固定絞り）
ΔＰｄ…差圧
４１ａ…第１制御室
４２…第２感圧室
４３ａ…第２制御室
４９、５０ａ、５０ｂ、５３、７１、７２…高圧通路
５７、５８、７３…逃がし通路
６２…コントローラ
１１ａ…シリンダボア
１１、１２、１３、１４…ハウジング
１５…ピストン
ＥＧ…外部駆動源（エンジン）
２０…駆動軸
ＳＰ…斜板
３７、３８、３９…弁ハウジング
【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】
2007138785.tif 000009
【図８】
2007138785.tif 000010
【図９】
2007138785.tif 000011
【図１０】
2007138785.tif 000012
【図１１】
2007138785.tif 000013
【図１２】
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