(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吐出圧領域から制御圧室へ冷媒を供給すると共に、前記制御圧室から吸入圧領域へ冷媒を抜き出し、前記吐出圧領域から前記制御圧室への冷媒供給量を容量制御弁によって制御して吐出容量を制御する可変容量型圧縮機において、
前記吐出圧領域から前記制御圧室に至る冷媒供給通路を開閉する弁体と、
前記弁体を駆動する電気駆動手段と、
前記制御圧室に通じる第１の圧力室と前記吸入圧領域に通じる第２の圧力室とを区画し、前記第１の圧力室と前記第２の圧力室との差圧に感応して変位する感圧体とを備え、
前記電気駆動手段の駆動力は前記第１の圧力室と第２の圧力室との差圧に対抗し、前記第２の圧力室の圧力は前記冷媒供給通路を閉じる方向に前記弁体を付勢する可変容量型圧縮機における容量制御弁。
【請求項２】
前記第１の圧力室は、前記冷媒供給通路とは別の通路を介して前記制御圧室に通じている請求項１に記載の可変容量型圧縮機における容量制御弁。
【請求項３】
前記電気駆動手段への電流供給の停止状態では前記冷媒供給通路を開く位置へ前記弁体を配置する容量減少手段を備えている請求項１及び請求項２のいずれか１項に記載の可変容量型圧縮機における容量制御弁。
【請求項４】
前記電気駆動手段はソレノイドである請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の可変容量型圧縮機における容量制御弁。
【請求項５】
前記冷媒は二酸化炭素である請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の可変容量型圧縮機における容量制御弁。
【請求項６】
前記感圧体はダイヤフラムである請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の可変容量型圧縮機における容量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吐出圧領域から制御圧室へ冷媒を供給すると共に、前記制御圧室から吸入圧領域へ冷媒を抜き出し、前記吐出圧領域から前記制御圧室への冷媒供給量を容量制御弁によって制御して吐出容量を制御する可変容量型圧縮機における容量制御弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回転軸の回転をピストンの往復動に変換する斜板の傾角を変えて吐出容量を変える可変容量型圧縮機では、斜板の傾角変更は斜板を収容する制御圧室内の圧力を変更することによって行われる。この種の可変容量型圧縮機では、ピストンによって区画される圧縮室内の圧力と制御圧室の圧力とのピストンを介した差圧によって斜板の傾角が規定される。前記差圧が大きくなるほど斜板の傾角は小さくなり、ピストンのストロークが小さくなる。即ち、前記差圧が大きくなるほど吐出容量が少なくなる。
【０００３】
制御圧室内の圧力は、吐出圧領域から制御圧室へ冷媒を供給すると共に、制御圧室から吸入圧領域へ冷媒を抜き出すことによって制御される。この圧力制御手段として、制御圧室から吸入圧領域へ冷媒を抜くための通路の通過断面積を不変とすると共に、吐出圧領域から制御圧室へ冷媒を供給する通路の通過断面積を電気式容量制御弁で変更する手段がある。この種の電気式容量制御弁としては図６に示すものがある。この電気式容量制御弁１では、圧力室８内の大気圧とばね３のばね力との和と、圧力室９内の吸入圧とが感圧体２を挟んで対抗しており、大気圧及びばね３の付勢方向は弁孔５を開放する方向へ弁体４を動かす方向である。励磁状態におけるソレノイド６の駆動力は、駆動ロッド７を介して弁孔５を閉じる方向へ弁体４を付勢する。非励磁状態では弁体４が弁孔５を閉じる方向へばね１０により付勢されている。弁孔５は、感圧体２を介した差圧とソレノイド６の駆動力とのバランスによって開閉し、ソレノイド６の駆動力は供給電流値を増大するほど強くなる。感圧体２を介した差圧はソレノイド６に対する供給電流値によって決まり、供給電流値によって決定される前記差圧は供給電流値を高めるほど小さくなる。即ち、供給電流値が高いほど吐出容量が増す。
【０００４】
ソレノイド６に供給される電流値の変化幅は前記吸入圧の変化幅に略比例する。特開平８−１１０１０４号公報には二酸化炭素（ＣＯ2）を冷媒として用いた圧縮機が開示されている。冷媒圧力がフロンを用いた冷媒の圧力よりも１０倍以上となるような二酸化炭素を冷媒として用いた場合には、前記吸入圧の変化幅がフロンを冷媒として用いた場合よりも非常に大きくなる。そのため、ソレノイド６に供給される電流値の変化幅がフロン冷媒使用に比して大きくなるが、このような供給電流値の変化幅の増大は電気式容量制御弁の能力増、即ち大型化を要求する。電気式容量制御弁１の大型化は圧縮機の大型化及び重量増をもたらす。
【０００５】
特開平６−３４１３７８号公報の可変容量型圧縮機では、可変容量型圧縮機におけるクランク室の圧力と吸入室の圧力との差圧を任意の一定圧に調整するようにした電磁駆動の定差圧弁が用いられている。この定差圧弁の電磁ソレノイドの供給電流値の幅は前記差圧に略比例する。この供給電流値の幅は、吸入圧の圧力の変動幅に供給電流値を略比例させる図６の装置の場合に比して格段に小さくなる。従って、前記定差圧弁の電磁ソレノイドの駆動力は図６の装置に比して小さくて済み、前記定差圧弁の大型化が回避される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開平６−３４１３７８号公報の定差圧弁では、吸入室の圧力が増大、即ち、熱負荷が増大すると弁開度が増大するようになっている。弁開度が増大するとクランク室の圧力が上昇し、揺動体の傾斜角が小さくなって吐出容量が減る。熱負荷の増大は吐出容量の増大を要求する状態であるが、前記定差圧弁は吐出容量を減少するように働く。そのため、熱負荷を反映する吸入圧を直接利用した容量のフィードバック制御は、前記定差圧弁の動作によっては実現できない。
【０００７】
前記定差圧弁において熱負荷に応じた容量制御を行なうには、熱負荷を反映する吸入圧を電気信号情報として取り出し、この電気信号情報に基づいて前記電磁ソレノイドに対する供給電流値制御を行なう必要がある。しかし、熱負荷を電気信号情報に置き換えて熱負荷に応じた容量制御を行なう制御方式は複雑である。本発明は、ＣＯ2のような高圧冷媒を用いた可変容量型圧縮機においても電気式容量制御弁の大型化を回避し得ると共に、容量制御の複雑化を回避することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そのために本発明は、吐出圧領域から制御圧室へ冷媒を供給すると共に、前記制御圧室から吸入圧領域へ冷媒を抜き出す可変容量型圧縮機において用いられる電気式容量制御弁を対象とし、請求項１の発明では、前記吐出圧領域から前記制御圧室に至る冷媒供給通路を開閉する弁体と、前記弁体を駆動する電気駆動手段と、前記制御圧室に通じる第１の圧力室と前記吸入圧領域に通じる第２の圧力室とを区画し、前記第１の圧力室と前記第２の圧力室との差圧に感応して変位する感圧体とを備えた容量制御弁を構成し、前記電気駆動手段の駆動力は前記第１の圧力室と第２の圧力室との差圧に対抗し、前記第２の圧力室の圧力は前記冷媒供給通路を閉じる方向に前記弁体を付勢する。
【０００９】
請求項２の発明では、請求項１において、前記第１の圧力室は、前記冷媒供給通路とは別の通路を介して前記制御圧室に通じているとした。
【００１０】
請求項１及び請求項２のいずれにおいても、電気駆動手段の供給電流値の幅は前記差圧に略比例する。この供給電流値の幅は吸入圧の圧力の変動幅に供給電流値を略比例させる従来装置の場合に比して格段に小さくなる。従って、電気駆動手段の駆動力は従来装置に比して小さくて済み、容量制御弁の大型化が回避される。しかも、熱負荷を反映する吸入圧を直接利用した容量のフィードバック制御が行われ、容量制御の複雑化が回避される。
【００１１】
請求項３の発明では、請求項１及び請求項２のいずれか１項において、前記電気駆動手段への電流供給の停止状態では前記冷媒供給通路を開く位置へ前記弁体を配置するようにした。
【００１２】
電気駆動手段への電流供給を停止すると冷媒供給通路が開き、容量が最大になることはない。
請求項４の発明では、請求項１乃至請求項３のいずれか１項において、前記電気駆動手段はソレノイドとした。
【００１３】
ソレノイドは電気駆動手段として好適である。
請求項５の発明では、請求項１乃至請求項４のいずれか１項において、前記冷媒は二酸化炭素とした。
【００１４】
高圧冷媒である二酸化炭素を用いた場合にも、容量制御弁の大型化が回避される。
請求項６の発明では、請求項１乃至請求項５のいずれか１項において、前記感圧体はダイヤフラムとした。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施の形態を図１〜図５に基づいて説明する。
図１に示すように、シリンダブロック１１の前後にはフロントハウジング１２及びリヤハウジング１３が接合固定されている。シリンダブロック１１及びフロントハウジング１２には回転軸１４がラジアルベアリング１５，１６を介して回転可能に支持されている。回転軸１４は圧縮機搭載車両のエンジンから回転力を得る。フロントハウジング１２内にて回転軸１４には円板形状の回転支持体１７が止着されており、回転支持体１７の周縁部に形成された支持アーム１７１にはガイド孔１７２が形成されている。
【００１６】
回転軸１４には斜板１８が回転軸１４の軸方向へ傾動可能かつスライド可能に支持されている。図１及び図２に示すように、斜板１８には連結片１８１が止着されていると共に、連結片１８１の先端部にはガイドピン１９が取り付けられている。ガイドピン１９はガイド孔１７２に係合しており、ガイド孔１７２はガイドピン１９を介して斜板１８の傾動を案内する。この案内作用及び回転軸１４の支持作用により斜板１８が回転軸１４方向へ揺動可能かつ回転軸１４と一体的に回転可能である。
【００１７】
シリンダブロック１１に貫設されたシリンダボア１１１内にはピストン２０が収容されている。ピストン２０は、シリンダボア１１１内に圧縮室１１２を区画する。ピストン２０の首部２０１と斜板１８との間には一対のシュー２１が介在されている。制御圧室１２１内に収容された斜板１８の回転運動はシュー２１を介してピストン２０の前後往復運動に変換され、ピストン２０がシリンダボア１１１内を前後動する。
【００１８】
図１及び図３に示すように、リヤハウジング１３内には吸入圧領域となる吸入室１３１及び吐出圧領域となる吐出室１３２が区画形成されている。シリンダブロック１１とリヤハウジング１３との間には区画板２２及び一対の弁形成板２３，２４が介在されており、区画板２２には吸入ポート２２１及び吐出ポート２２２が設けられている。吸入ポート２２１は弁形成板２３上の吸入弁２３１によって開閉され、吐出ポート２２２は弁形成板２４上の吐出弁２４１によって開閉される。吐出弁２４１はリテーナ３７によって開度規制される。吐出動作となるピストン２０の往動により圧縮室１１２内の冷媒が吐出弁２４１を押し退けて吐出ポート２２２から吐出室１３２へ吐出される。吸入動作となるピストン２０の復動により吸入室１３１内の冷媒が吸入弁２３１を押し退けて吸入ポート２２１から圧縮室１１２へ吸入される。
【００１９】
ピストン２０のストロークは制御圧室１２１内の圧力と圧縮室１１２内の圧力とのピストン２０を介した差圧、即ち制御圧室１２１内の圧力と吸入圧との差圧に応じて変わり、吐出容量を左右する斜板１８の傾角が変化する。前記差圧が増加すると斜板１８の傾角が小さくなり、吐出容量が減る。前記差圧が減少すると斜板１８の傾角が大きくなり、吐出容量が増える。リヤハウジング１３内の電気式容量制御弁２５は、吐出室１３２から制御圧室１２１への冷媒供給を制御する。制御圧室１２１内の冷媒は絞り作用を有する放圧通路１１３を介して吸入室１３１へ流出している。制御圧室１２１内の圧力は、制御圧室１２１から絞り作用を有する放圧通路１１３を介した吸入室１３１への冷媒流出、及び容量制御弁２５の冷媒供給によって制御される。
【００２０】
図４（ａ），（ｂ）に示すように、容量制御弁２５は、ソレノイド２６と弁機構２７とからなる。ソレノイド２６は、コイル２６１と、固定鉄芯２６２と、可動鉄芯２６３と、可動鉄芯２６３に止着された駆動ロッド２６４とからなる。弁機構２７は、ハウジング２８と、ハウジング２８内の弁室２８１に収容された弁体２９と、ハウジング２８内の圧力対抗室３０に収容されたダイヤフラム式の感圧体３１と、感圧体３１に止着された変位伝達ロッド３１１と、復帰ばね３２とからなる。感圧体３１は圧力対抗室３０を第１の圧力室３０１と第２の圧力室３０２とに区画し、復帰ばね３２は第１の圧力室３０１に収容されている。変位伝達ロッド３１１はハウジング２８内の圧力供給室２８７を通って弁体２９と結合している。駆動ロッド２６４は固定鉄芯２６２を貫通して弁体２９に当接している。
【００２１】
可動鉄芯２６３はコイル２６１への電流供給によって固定鉄芯２６２側に吸引付勢される。即ち、ソレノイド２６の駆動力は駆動ロッド２６４を介して弁体２９に伝達され、弁体２９は弁孔２８２を閉じる方向へ付勢される。復帰ばね３２は感圧体３１を第１の圧力室３０１側から第２の圧力室３０２側へ付勢し、変位伝達ロッド３１１が弁孔２８２を開く方向へ弁体２９を付勢する。
【００２２】
ハウジング２８には第１のポート２８３、第２のポート２８４、第３のポート２８５及び第４のポート２８６が形成されている。弁室２８１は、第１のポート２８３及び通路３３を介して吐出室１３２に連通しており、弁孔２８２は、圧力供給室２８７、第２のポート２８４及び通路３４を介して制御圧室１２１に連通している。即ち、図４（ａ）に示すように、弁体２９が弁孔２８２を開いた開位置にあるときには、吐出室１３２内の高圧冷媒は、通路３３、第１のポート２８３、弁室２８１、弁孔２８２、圧力供給室２８７、第２のポート２８４、通路３４という冷媒供給通路を経由して制御圧室１２１へ送られる。図４（ｂ）では弁体２９が弁孔２８２を閉じた状態を示す。第１の圧力室３０１は、第３のポート２８５及び通路３５を介して制御圧室１２１に連通しており、第２の圧力室３０２は、第４のポート２８６及び通路３６を介して吸入室１３１に連通している。即ち、制御圧室１２１内の冷媒圧力（制御圧）が第１の圧力室３０１に波及しており、吸入室１３１内の冷媒圧力（吸入圧）が第２の圧力室３０２に波及している。
【００２３】
感圧体３１が第１の圧力室３０１内の制御圧から受ける圧力Ｐ１と復帰ばね３２のばね力Ｆとの和の（Ｐ１＋Ｆ）は、感圧体３１が第２の圧力室３０２内の吸入圧から受ける圧力Ｐ２に対して感圧体３１を介して対抗する。ソレノイド２６の駆動力は、感圧体３１を介した差圧〔（Ｐ１＋Ｆ）−Ｐ２〕（＞０）に対抗する。ソレノイド２６はコントローラ３８の電流供給制御を受ける。コントローラ３８は、外気温検出器３９、回転軸１４の回転数を検出する回転数検出器４０、目標車室内温度設定器４１等から得られる情報に基づいてソレノイド２６に対する電流供給制御を行なう。
【００２４】
第１の実施の形態では以下の効果が得られる。
（１-1）弁孔２８２は、感圧体３１を介した差圧〔（Ｐ１＋Ｆ）−Ｐ２〕とソレノイド２６の駆動力とのバランスによって開閉し、差圧〔（Ｐ１＋Ｆ）−Ｐ２〕は供給電流値によって決定される。供給電流値によって決定される差圧〔（Ｐ１＋Ｆ）−Ｐ２〕は供給電流値を高めるほど小さくなる。即ち、供給電流値が高いほど吐出容量が増す。
【００２５】
図５（ａ）のグラフにおける線Ｓは、吸入圧Ｐｓと吐出容量との関係を示す。図５（ａ）のグラフにおける線Ｃは、吐出容量と制御圧室１２１内の圧力（制御圧）Ｐｃとの関係を示す。図５（ｂ）のグラフにおける線Ｄは、制御圧Ｐｃと吸入圧Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）と、供給電流値との関係を示す。第１の圧力室３０１内の制御圧Ｐｃが第２の圧力室３０２内の吸入圧に対抗するため、ソレノイド２６の駆動力の変動幅ΔＩは差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）の変動幅Δ（Ｐｃ−Ｐｓ）に略比例する。差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）の変動幅Δ（Ｐｃ−Ｐｓ）が小さいほどソレノイド２６の駆動力の変動幅ΔＩは小さくなる。差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）の変動幅Δ（Ｐｃ−Ｐｓ）は、吸入圧Ｐｓの変動幅ΔＰｓに比べて格段に小さい。従って、供給電流値の変動幅ΔＩを吸入圧Ｐｓの変動幅ΔＰｓに略比例させる従来装置の場合に比べ、本実施の形態の容量制御弁２５におけるソレノイド２６の駆動力は小さくて済む。その結果、フロン冷媒よりも高圧となる二酸化炭素を冷媒として用いる可変容量型圧縮機においても、容量制御弁２５の大型化が回避される。
（１-2）熱負荷が増大すると吸入圧Ｐｓが上がり、熱負荷が低減すると吸入圧Ｐｓが下がる。熱負荷を反映する吸入圧Ｐｓが上がると差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が小さくなり、弁開度が減少する。そのため、制御圧室１２１内の圧力が下がり、吐出容量が増大する。熱負荷を反映する吸入圧Ｐｓが下がると差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が大きくなり、弁開度が増大する。そのため、制御圧室１２１内の圧力が上がり、吐出容量が減る。即ち、容量制御弁２５は、熱負荷の増大に対する吐出容量の増大の要求、及び熱負荷の低減に対する吐出容量の低減の要求を満たすように働く。従って、容量制御弁２５は、熱負荷を反映する吸入圧Ｐｓを直接利用した容量のフィードバック制御を行い、容量制御の複雑化が回避される。
（１-3）特開平６−３４１３７８号公報の可変容量型圧縮機では、何らかの原因によって電磁ソレノイドへの通電ができなくなったときには電磁ソレノイドの駆動力が零となり、弁開度が零になってしまう。この弁開度零状態は１００％容量固定状態である。最大吐出容量が長時間にわたって継続されると冷媒圧力が異常高圧となり、圧縮機の寿命が短くなる。本実施の形態では、何らかの原因によってコイル２６１への通電ができなくなったときにはソレノイド２６の駆動力は零となる。ソレノイド２６の駆動力が零になると、弁体２９は容量減少手段となる復帰ばね３２のばね力によって弁開度最大の位置に配置される。従って、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が増大し、吐出容量が減少する。即ち、コイル２６１への通電ができなくなったときに１００％容量固定状態の運転が回避され、圧縮機の短寿命化が回避される。
（１-4）高出力、高速応答のソレノイド２６は、容量制御弁２５を構成する電気駆動手段として好適である。
【００２６】
本発明では以下のような実施の形態も可能である。
（１）感圧体としてベローズ又はスプールを用いること。
（２）電気駆動手段として圧電素子を用いること。
【００２７】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明では、制御圧室に通じる第１の圧力室と吸入圧領域に通じる第２の圧力室とを区画し、前記第１の圧力室と前記第２の圧力室との差圧に感応して変位する感圧体とを備えた容量制御弁を構成し、前記差圧と電気駆動手段の駆動力とを弁体を介して対抗させたので、ＣＯ２のような高圧冷媒を用いた可変容量型圧縮機においても電気式容量制御弁の大型化を回避し得ると共に、容量制御の複雑化を回避し得るという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す圧縮機全体の側断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図。
【図４】（ａ），（ｂ）はいずれも要部拡大側断面図。
【図５】（ａ）は設定吸入圧と制御圧との差圧の関係を示すグラフ。（ｂ）は設定吸入圧と制御圧との差圧と供給電流値との関係を示すグラフ。
【図６】従来の容量制御弁を示す拡大側断面図。
【符号の説明】
１２１…制御圧室、１３１…吸入圧領域となる吸入室、１３２…吐出圧領域となる吐出室、２５…容量制御弁、２６…電気駆動手段となるソレノイド、２９…弁体、３０１…第１の圧力室、３０２…第２の圧力室、３１…感圧体、３２…容量減少手段となる復帰ばね。
【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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