JP4118181B2 - 可変容量斜板式圧縮機の制御弁 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷暖房用空調装置に使用される可変容量斜板式圧縮機の制御弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
冷暖房用空調装置に使用される可変容量斜板式圧縮機の制御弁であって、電磁弁と、電磁弁の作動ロッドに固定された可動板と、外部情報検知手段と、外部情報に基づいて電磁弁の電磁力を決定する制御手段とを備え、冷媒回路上の所定の２点間の差圧が可動板に印加されることを特徴とする制御弁が、特許文献１に開示されている。
上記制御弁においては、外部情報検知手段から提供される外部情報に基づいて冷媒回路上の所定の２点間の目標差圧が決定され、当該目標差圧に対応して電磁弁の電磁力が決定される。電磁弁の電磁力と、冷媒回路上の所定の２点間の差圧が可動板に印加する付勢力との大小関係に応じて、電磁弁が開閉し、圧縮機吐出ガスの圧縮機クランク室への導入と導入停止とが繰り返されて、クランク室圧力が自律的に調節され、斜板傾角が自律的に制御され、前記２点間の差圧が前記目標差圧に自律的に調節され、ひいては圧縮機の吐出容量が目標容量に自律的に調節される。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１０７８５４
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、電磁弁の可動鉄心には、作動ロッド長手方向の電磁力に加えて、微少工作誤差により発生する作動ロッド横手方向の電磁力も印加される。当該横手方向の電磁力によって可動鉄心が横手方向へ付勢され、作動ロッドが傾斜して固定鉄心に片当たりする。特許文献１の制御弁においては、冷房負荷が大きい場合には、電磁弁に大きな電磁力を発生させるので、固定鉄心に強く片当たりした状態で作動ロッドが往復運動する。この結果、作動ロッドが摩耗して電磁弁の正常作動が阻害される。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、冷暖房用空調装置に使用される可変容量斜板式圧縮機の制御弁であって、電磁弁の作動ロッドの摩耗が抑制された制御弁を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明においては、冷暖房用空調装置に使用される可変容量斜板式圧縮機の制御弁であって、電磁弁と、電磁弁の作動方向とは逆方向の付勢力を電磁弁に印加する第１バネと、冷媒回路上の所定の２点間の差圧に応じて電磁弁の磁気回路抵抗を可変制御する磁気回路抵抗制御手段と、外部情報検知手段と、外部情報に基づいて電磁弁に印加する電流値を決定する制御手段とを備えており、制御手段は、前記２点間の差圧が外部情報に基づいて決定された目標差圧と等しくなった時に、電磁弁の電磁力が第１バネの付勢力と等しくなるように、電磁弁に印加する電流値を決定することを特徴とする可変容量斜板式圧縮機の制御弁を提供する。
本発明に係る制御弁においては、外部情報に基づいて決定された電流値と、冷媒回路上の所定の２点間の差圧に応じて可変制御される磁気回路抵抗とにより、電磁弁の電磁力が可変制御される。電磁弁の電磁力と第１バネの付勢力との大小関係に応じて、電磁弁が開閉し、冷媒回路上高圧ガスのクランク室への導入と導入停止とが繰り返されて、クランク室圧力が自律的に調節され、斜板傾角が自立的に調節され、前記２点間の差圧が自律的に調節される。冷媒回路上の所定２点間の差圧が、外部情報に基づいて決定された目標差圧と等しくなった時に、電磁弁の電磁力が第１バネの付勢力と等しくなるように、電磁弁に印加する電流値が決定されるので、前記２点間の差圧は前記目標差圧に自律的に調節され、ひいては圧縮機の吐出容量が目標容量に自律的に調節される。
電磁弁が開閉し、電磁弁の作動ロッドが往復運動するのは、電磁弁の電磁力が第１バネの付勢力と略等しい時に限られるので、第１バネの付勢力を小さくすれば、作動ロッド往復運動時の電磁力が小さくなり、作動ロッド往復運動時に電磁弁可動鉄心に印加される横手方向電磁力が小さくなり、作動ロッド往復運動時の作動ロッド傾斜角が小さくなって固定鉄心に対する作動ロッドの片当たりの度合いが小さくなり、作動ロッドの摩耗が抑制され、電磁弁の正常作動が促進される。
【０００６】
本発明の好ましい態様においては、磁気回路抵抗制御手段は、電磁弁の固定鉄心に隙間を隔てて隣接する磁気回路抵抗制御用可動鉄心と、磁気回路抵抗制御用可動鉄心を電磁弁の固定鉄心へ向けて付勢する第２バネとを有し、前記２点間の差圧が磁気回路抵抗制御用可動鉄心に印加され、当該差圧は磁気回路抵抗制御用可動鉄心を電磁弁の固定鉄心から遠ざかる方向へ付勢する。
冷媒回路上の所定２点間の差圧に応じて磁気回路抵抗制御用可動鉄心と固定鉄心との間の隙間が可変制御され、ひいては磁気回路抵抗が可変制御される。
【０００７】
本発明の好ましい態様においては、電磁弁の固定鉄心と磁気回路抵抗制御用可動鉄心との間に非磁性体のワッシャが配設されている。
非磁性体のワッシャを固定鉄心と磁気回路抵抗制御用可動鉄心との間に配設することにより、固定鉄心と磁気回路抵抗制御用可動鉄心との間に隙間を形成することができる。
【０００８】
本発明の好ましい態様においては、第１バネは、電磁弁を開く方向に付勢する。空調装置が停止して電磁弁への電力供給が停止し、電磁力が零になると、電磁弁が開き、冷媒回路上の高圧ガスがクランク室へ導入されてクランク室内圧が増加し、斜板傾角が減少する。この結果、可変容量斜板式圧縮機の吐出容量が最小となり、可変容量斜板式圧縮機駆動用エネルギーの浪費が抑制される。
【０００９】
本発明の好ましい態様においては、前記差圧は、圧縮機外で延在する冷媒回路上の所定の２点間の差圧である。
本発明の好ましい態様においては、前記差圧は、圧縮機内で延在する冷媒回路上の所定の２点間の差圧である。
磁気回路抵抗制御用可動鉄心に印加される冷媒回路上の所定の２点間の差圧は、圧縮機外で延在する冷媒回路上の所定の２点間の差圧でも良く、圧縮機内で延在する冷媒回路上の所定の２点間の差圧でも良い。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例に係る可変容量斜板式圧縮機の制御弁を説明する。
図１に示すように、可変容量斜板式圧縮機１と、凝縮器２と膨張弁３と蒸発機械４とにより、車載の空調装置Ａが構成されている。空調装置Ａは、外気導入時と内気循環時とで空気通路を切り替えるダンパー５と、送風機６と、空調操作パネル７とを有している。
空調操作パネルには、車両乗員により操作される空調装置ＡのＯＮ／ＯＦＦスイッチ７ａ、温度設定器７ｂ等が搭載されている。蒸発器４の近傍には車室内空気温度を検出する温度センサー４ａが配設されている。図示しない車両には、車速センサー、エンジン回転数センサー、スロットル開度センサー、等の車両走行状態を検知する各種センサーが搭載されている。ＯＮ／ＯＦＦスイッチ７ａ、温度設定器７ｂ、温度センサー４ａ、車両走行状態を検知する各種センサーは、外部情報検知装置８を構成している。
【００１１】
可変容量斜板式圧縮機１は、クラッチを介することなく図示しない車両エンジンに接続された図示しない主軸と、相対回転不能に且つ傾角可変に主軸に取り付けられた図示しない斜板と、シューを介して斜板に係合し斜板の回転に同期して直線往復運動する図示しないピストンと、ピストンが摺動可能に挿入されるシリンダボア１ａと、吐出弁を介してシリンダボア１ａに連通する吐出室１ｂと、主軸と斜板とを収容するクランク室１ｃと、吸入弁を介してシリンダボア１ａに連通する吸入室１ｄとを備えている。クランク室１ｃと吸入室１ｄとは、オリフィス穴１ｅを介して連通している。
【００１２】
可変容量斜板式圧縮機１の吐出室１ｂと、凝縮器２と、膨張弁３と、蒸発器４と、可変容量斜板式圧縮機１の吸入室１ｄとは、可変容量斜板式圧縮機１外で延在する冷媒回路９により順次接続されている。
【００１３】
可変容量斜板式圧縮機１の吐出容量を制御する制御弁１０が配設されている。図２に示すように、制御弁１０は、筒状の固定鉄心１１ａと、固定鉄心１１ａと同軸に配設されて固定鉄心１１ａの一端に隣接する可動鉄心１１ｂと、固定鉄心１１ａと可動鉄心１１ｂとを取り巻くコイル１１ｃと、固定鉄心１１ａと可動鉄心１１ｂとコイル１１ｃとを取り巻く筒状の鉄製ケーシング１１ｄと、一端が可動鉄心１１ｂに固定されると共に固定鉄心１１ａに摺動可能に挿通された作動ロッド１１ｅと、作動ロッド１１ｅに形成された弁体１１ｆと、弁体１１ｆが当接可能な弁座１１ｇとを有する電磁弁１１を備えている。
【００１４】
制御弁１０は、作動ロッド１１ｅの他端に係合し、弁体１１ｆを弁座１１ｇから遠ざかる方向へ付勢する第１バネ１２を備えている。
【００１５】
制御弁１０は、磁気回路抵抗制御装置１３を備えている。磁気回路抵抗制御装置１３は、固定鉄心１１ａと同軸に配設され微少隙間Ｓを隔てて固定鉄心１１ａの他端に隣接する筒状の磁気回路抵抗制御用可動鉄心１３ａと、固定鉄心１１ａと磁気回路抵抗制御用可動鉄心１３ａとの間に配設された非磁性体ワッシャ１３ｂと、磁気回路抵抗制御用可動鉄心１３ａを固定鉄心１１ａへ向けて付勢する第２バネ１３ｃとを有している。磁気回路抵抗制御用可動鉄心１３ａはケーシング１１ｄの一端部に摺動可能に嵌合している。作動ロッド１１ｅは、磁気回路抵抗制御用可動鉄心１３ａに摺動可能に挿通されている。
【００１６】
制御弁１０は、ケーシング１１ｄの一端部に外嵌合して磁気回路抵抗制御用可動鉄心１３ａと第２バネ１３ｃとを取り巻く有底筒状の非磁性体製ケーシング１４を備えている。
ケーシング１４内に、第２バネ１３ｃを収容する室１３ｄが形成されている。ケーシング１１ｄの周壁と当該周壁に重畳するケーシング１４の周壁とに、微少隙間Ｓに連通するガス圧導入口Ｓ′が形成され、室１３ｄの周壁にガス圧導入口１３ｄ′が形成されている。室１３ｄと、微少隙間Ｓと、ガス圧導入口Ｓ′と、ガス圧導入口１３ｄ′とは、磁気回路抵抗制御装置１３の一部を構成している。
ケーシング１４内に、室１３ｄに隣接すると共に弁体１１ｆを収容する室１４ａと、弁座１１ｇを間に挟んで室１４ａに隣接すると共に第１バネ１２を収容する室１４ｂとが形成されている。作動ロッド１１ｅは、室１３ｄと室１４ａとの境界壁を摺動可能に貫通している。
室１４ａの周壁にガス流出口１４ａ′が形成され、室１４ｂの端壁にガス流入口１４ｂ′が形成されている。
【００１７】
隙間Ｓにはガス圧導入口Ｓ′を介して、冷媒回路９上の所定上流点９′のガス圧ＰｄＨが導入され、室１３ｄにはガス圧導入口１３ｄ′を介して、冷媒回路９上の所定下流点９″のガス圧ＰｄＬが導入される。ガス流入口１４ｂ′は前記所定上流点９′に連通しており、ガス流出口１４ａ′はクランク室１ｃに連通している。
制御弁１０は、図示しない導線を介してコイル１１ｅに接続された駆動回路１５と、駆動回路１５に接続された制御装置１６とを備えている。
【００１８】
上記構成を有する本実施例に係る制御弁１０の作動を説明する。
可変容量斜板式圧縮機１の図示しない主軸は、図示しない車両エンジンに駆動されて常時回転している。
空調装置Ａが起動すると、制御装置１６は、外部情報検知装置８から入力される外部情報に基づいて電流値Ｉを決定し、駆動回路１５を介して当該電流値Ｉをコイル１１ｅに供給する。コイル１１ｅを流れる電流によって、図２に一点鎖線矢印で示すように、固定鉄心１１ａと可動鉄心１１ｂとケーシング１１ｄと磁気回路抵抗制御用可動鉄心１３ａとを通る磁気回路が形成される。
空調装置Ａの起動時には、可変容量斜板式圧縮機１は最小吐出容量で運転されており、ＰｄＨ−ＰｄＬは略零である。可動鉄心１３ａは第２バネ１３ｃの付勢力を受けて固定鉄心１１ａに接近しており、磁気回路抵抗は最小である。可動鉄心１１ｂに電磁力Ｆ１が印加され、可動鉄心１１ｂが第１バネ１２の付勢力Ｆ２に抗して固定鉄心１１ａへ接近し、作動ロッド１１ｅに形成された弁体１１ｆが弁座１１ｇへ接近して弁座１１ｇに当接し、電磁弁１１が閉じる。冷媒回路９の所定上流点９′からガス流入口１４ｂ′を介して室１４ｂへ流入した冷媒ガスは、室１４ａへは流入せず、クランク室１ｃへは供給されない。クランク室１ｃ内のガスがオリフィス穴１ｅを通って吸入室１ｄへ流出するので、クランク室１ｃの内圧が低下し、斜板傾角が増加し、可変容量斜板式圧縮機１の吐出容量が増加する。
【００１９】
吐出容量が増加すると、ＰｄＨ−ＰｄＬが増加し、ＰｄＨ−ＰｄＬが印加される磁気回路抵抗制御用可動鉄心１３ａが第２バネ１３ｃの付勢力に抗して固定鉄心１１ａから遠ざかり、磁気回路抵抗が増加し、可動鉄心１１ｂに印加される電磁力Ｆ１が減少する。電磁力Ｆ１が第１バネ１２の付勢力Ｆ２未満になると、可動鉄心１１ｂは電磁力Ｆに抗して固定鉄心１１ａから遠ざかり、作動ロッド１１ｅに形成された弁体１１ｆが弁座１１ｇから離れて、電磁弁１１が開く。冷媒回路９の所定上流点９′からガス流入口１４ｂ′を介して室１４ｂへ流入した高圧の冷媒ガスが、電磁弁１１とガス流出口１４ａ′とを介してクランク室１ｃへ供給される。クランク室１ｃの内圧が上昇し、斜板傾角が減少し、圧縮機１の吐出容量が減少する。
【００２０】
吐出容量が減少すると、ＰｄＨ−ＰｄＬが減少し、ＰｄＨ−ＰｄＬが印加される磁気回路抵抗制御用可動鉄心１３ａがＰｄＨ−ＰｄＬによる付勢力に抗して固定鉄心１１ａに接近し、磁気回路抵抗が減少し、可動鉄心１１ｂに印加される電磁力Ｆ１が増加する。電磁力Ｆ１が第１バネ１２の付勢力Ｆ２以上になると、可動鉄心１１ｂは第１バネ１２の付勢力Ｆ２に抗して固定鉄心１１ａに接近し、作動ロッド１１ｅに形成された弁体１１ｆが弁座１１ｇに接近して弁座１１ｇに当接し、電磁弁１１は閉じる。冷媒回路９の所定上流点９′からクランク室へのガスの流入が停止し、クランク室１ｃの内圧が低下し、斜板傾角が増加し、圧縮機１の吐出容量が増加する。
【００２１】
上記説明から分かるように、制御弁１０においては、外部情報に基づいて決定された電流値Ｉと、冷媒回路９上の所定の２点９′、９″間の差圧ＰｄＨ−ＰｄＬに応じて可変制御される磁気回路抵抗とにより、電磁弁１１の電磁力Ｆ１が可変制御され、電磁弁１１の電磁力Ｆ１と第１バネ１２の付勢力Ｆ２との大小関係に応じて、電磁弁１１が開閉し、冷媒回路上所定点９′の高圧ガスのクランク室１ｃへの導入と導入停止とが繰り返されて、クランク室１ｃの内圧が自律的に調節され、前記２点９′、９″間の差圧ＰｄＨ−ＰｄＬが自律的に調節される。
従って、冷媒回路上の所定の２点９′、９″間の差圧ＰｄＨ−ＰｄＬが、外部情報に基づいて決定された目標差圧と等しくなった時に、電磁弁の電磁力Ｆ１が第１バネ１２の付勢力Ｆ２と等しくなるように、電磁弁に印加する電流値Ｉを決定すれば、前記２点９′、９″間の差圧ＰｄＨ−ＰｄＬは前記目標差圧に自律的に調節され、ひいては圧縮機の吐出容量が目標容量に自律的に調節される。
【００２２】
電磁弁１１が開閉し、電磁弁の作動ロッド１１ｅが往復運動するのは、電磁弁１１の電磁力Ｆ１が第１バネ１２の付勢力Ｆ２と略等しい時に限られるので、第１バネ１２の付勢力Ｆ２を小さくすれば、作動ロッド１１ｅ往復運動時の電磁力Ｆ１が小さくなり、作動ロッド１１ｅ往復運動時に可動鉄心１１ｂに印加される横手方向電磁力Ｆ１′が小さくなり、作動ロッド１１ｅ往復運動時の作動ロッド１１ｅの傾斜角が小さくなって、点α、βにおける固定鉄心１１ａに対する作動ロッド１１ｅの片当たりの度合いが小さくなり、作動ロッド１１ｅの摩耗が抑制され、電磁弁１１の正常作動が促進される。
【００２３】
固定鉄心１１ａに隙間Ｓを隔てて隣接する磁気回路抵抗制御用可動鉄心１３ａと、磁気回路抵抗制御用可動鉄心１３ａを固定鉄心１１ａへ向けて付勢する第２バネ１３ｃとを配設し、前記２点９′、９″間の差圧ＰｄＨ−ＰｄＬを磁気回路抵抗制御用可動鉄心１３ａに印加して磁気回路抵抗制御用可動鉄心１３ａを固定鉄心１１ａから遠ざかる方向へ付勢することにより、固定鉄心１１ａと磁気回路抵抗制御用可動鉄心１３ａとの隙間Ｓを可変制御し、磁気回路抵抗を可変制御することができる。
【００２４】
非磁性体のワッシャ１３ｂを固定鉄心１１ａと磁気回路抵抗制御用可動鉄心１３ａとの間に配設することにより、固定鉄心１１ａと磁気回路抵抗制御用可動鉄心１３ａとの間に隙間Ｓを形成することができる。
【００２５】
第１バネ１２は、電磁弁１１を開く方向に付勢している。空調装置Ａが停止して電磁弁１１への電力供給が停止し、電磁力Ｆ１が零になると、電磁弁１１が開き、冷媒回路９上の所定上流点９′の高圧ガスがクランク室１１ｃへ導入されてクランク室内圧が増加し、斜板傾角が減少する。この結果、可変容量斜板式圧縮機１の吐出容量が最小となり、可変容量斜板式圧縮機１を駆動する外部駆動源のエネルギーの浪費が抑制される。
【００２６】
上記実施例では、磁気回路抵抗制御用可動鉄心１３ａに印加される差圧は、可変容量斜板式圧縮機１外で延在する冷媒回路９上の所定の２点９′、９″間の差圧ＰｄＨ−ＰｄＬであったが、可変容量斜板式圧縮機１内で延在する冷媒回路上の所定の２点間の差圧を、磁気回路抵抗制御用可動鉄心１３ａに印加しても良い。可変容量斜板式圧縮機１内で延在する冷媒回路上の所定の２点間の差圧として、吐出圧と吸入圧の差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）、クランク室内圧と吸入圧の差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）、吸入室内の所定２点間の差圧（ＰｓＨ−ＰｓＬ）等が挙げられる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したごとく、本発明に係る制御弁においては、外部情報に基づいて決定された電流値と、冷媒回路上の所定の２点間の差圧に応じて可変制御される磁気回路抵抗とにより、電磁弁の電磁力が可変制御される。電磁弁の電磁力と第１バネの付勢力との大小関係に応じて、電磁弁が開閉し、冷媒回路上高圧ガスのクランク室への導入と導入停止とが繰り返されて、クランク室圧力が自律的に調節され、斜板傾角が自立的に調節され、前記２点間の差圧が自律的に調節される。冷媒回路上の所定２点間の差圧が、外部情報に基づいて決定された目標差圧と等しくなった時に、電磁弁の電磁力が第１バネの付勢力と等しくなるように、電磁弁に印加する電流値が決定されるので、前記２点間の差圧は前記目標差圧に自律的に調節され、ひいては圧縮機の吐出容量が目標容量に自律的に調節される。
電磁弁が開閉し、電磁弁の作動ロッドが往復運動するのは、電磁弁の電磁力が第１バネの付勢力と略等しい時に限られるので、第１バネの付勢力を小さくすれば、作動ロッド往復運動時の電磁力が小さくなり、作動ロッド往復運動時に電磁弁可動鉄心に印加される横手方向電磁力が小さくなり、作動ロッド往復運動時の作動ロッド傾斜角が小さくなって固定鉄心に対する作動ロッドの片当たりの度合いが小さくなり、作動ロッドの摩耗が抑制され、電磁弁の正常作動が促進される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る制御弁を備える可変容量斜板式圧縮機のブロック図と、当該圧縮機を備える車載空調装置のブロック図である。
【図２】本発明の実施例に係る制御弁の断面図である。
【符号の説明】
Ａ 車載空調装置
１ 可変容量斜板式圧縮機
２ 凝縮器
３ 膨張弁
４ 蒸発機
８ 外部情報検知装置
９ 冷媒回路
１０ 制御弁
１１ 電磁弁
１２ 第１バネ
１３ 磁気回路抵抗制御装置
１３ｃ 第２バネ
１４ ケーシング
１５ 駆動回路
１６ 制御装置

Claims (6)

1. 冷暖房用空調装置に使用される可変容量斜板式圧縮機の制御弁であって、電磁弁と、電磁弁の作動方向とは逆方向の付勢力を電磁弁に印加する第１バネと、冷媒回路上の所定の２点間の差圧に応じて電磁弁の磁気回路抵抗を可変制御する磁気回路抵抗制御手段と、外部情報検知手段と、外部情報に基づいて電磁弁に印加する電流値を決定する制御手段とを備えており、制御手段は、前記２点間の差圧が外部情報に基づいて決定された目標差圧と等しくなった時に、電磁弁の電磁力が第１バネの付勢力と等しくなるように、電磁弁に印加する電流値を決定することを特徴とする可変容量斜板式圧縮機の制御弁。
2. 磁気回路抵抗制御手段は、電磁弁の固定鉄心に隙間を隔てて隣接する磁気回路抵抗制御用可動鉄心と、磁気回路抵抗制御用可動鉄心を電磁弁の固定鉄心へ向けて付勢する第２バネとを有し、前記２点間の差圧が磁気回路抵抗制御用可動鉄心に印加され、当該差圧は磁気回路抵抗制御用可動鉄心を電磁弁の固定鉄心から遠ざかる方向へ付勢することを特徴とする請求項１に記載の可変容量斜板式圧縮機の制御弁。
3. 電磁弁の固定鉄心と磁気回路抵抗制御用可動鉄心との間に非磁性体のワッシャが配設されていることを特徴とする請求項２に記載の可変容量斜板式圧縮機の制御弁。
4. 第１バネは、電磁弁を開く方向に付勢することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の可変容量斜板式圧縮機の制御弁。
5. 前記差圧は、可変容量斜板式圧縮機外で延在する冷媒回路上の所定の２点間の差圧であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の可変容量斜板式圧縮機の制御弁。
6. 前記差圧は、可変容量斜板式圧縮機内で延在する冷媒回路上の所定の２点間の差圧であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の可変容量斜板式圧縮機の制御弁。

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