JP2016169697A - 可変容量型斜板式圧縮機 - Google Patents

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雅樹 太田
Masaki Ota
太田  雅樹
友次 橋本
Tomoji Hashimoto
友次 橋本
幸司 川村
Koji Kawamura
幸司 川村
裕之 仲井間
Hiroyuki Nakaima
裕之 仲井間
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Abstract

【課題】制御弁における弁体の移動方向に沿った体格の小型化を図りつつも、吐出容量の制御性を向上させること。
【解決手段】制御弁50は、弁体70の移動をガイドするガイド部材80を備える。ガイド部材80には第1弁孔81及び第2弁孔82が形成されている。ガイド部材80がバルブハウジング50hとは別部材であるため、バルブハウジング50hにガイド孔が形成されている場合に比べると、第1弁孔81及び第2弁孔82と外面シール部71s,72sとの軸心が合わせ易くなる。また、収容室55内には、第1弁孔81と第2弁孔82とに連通するとともに第2ポート522に連通する合流部85が形成されている。よって、バルブハウジング50hに、制御圧室35と第1弁孔81とを繋ぐために抽気通路96の一部を形成するポートと、制御圧室35と第2弁孔82とを繋ぐために給気通路95の一部を形成するポートとをそれぞれ形成する必要が無い。
【選択図】図2

Description

本発明は、制御圧室の圧力を変更することで斜板の傾角を変更させて吐出容量を変更可能な可変容量型斜板式圧縮機に関する。
一般的に、可変容量型斜板式圧縮機のハウジング内には、回転軸が回転可能に支持されている。斜板は、回転軸からの駆動力を得て回転する。また、可変容量型斜板式圧縮機は、制御圧室から吸入圧領域に至る抽気通路と、吐出圧領域から制御圧室に至る給気通路とを有する。そして、制御弁によって制御圧室の圧力(Pc)の制御が行われることにより、回転軸の回転軸線に直交する方向に対する斜板の傾角が変更される。これにより、斜板に係留されたピストンが斜板の傾角に応じたストロークで往復動し、吐出容量が変更される。
制御圧室の制御方式としては、入れ側制御と抜き側制御とに分類することができる。「入れ側制御」とは、給気通路上に制御弁を配設し、制御弁の弁開度を調節して、吐出圧領域から給気通路を介して制御圧室に供給される冷媒ガスの供給量を制御することで、制御圧室の圧力を制御する制御方式である。「抜き側制御」とは、抽気通路上に制御弁を配設し、制御弁の弁開度を調節して、制御圧室から抽気通路を介して吸入圧領域に排出される冷媒ガスの排出量を制御することで、制御圧室の圧力を制御する制御方式である。
入れ側制御は、抜き側制御に比べて、制御圧室の圧力を素早く上昇させることができる利点がある反面、制御圧室の圧力を維持するために冷媒ガスを制御圧室に供給し続けなければならないという欠点がある。抜き側制御は、冷媒ガスの浪費が入れ側制御に比べて少ないという利点がある反面、制御圧室の圧力の上昇に時間がかかってしまうという欠点がある。そこで、入れ側制御と抜き側制御とを両立させた三方弁型の制御弁が、例えば特許文献1に開示されている。特許文献1の制御弁によれば、通常の吐出容量の可変制御のときには冷媒ガスの浪費が抑制されるとともに、非常時には素早く制御圧室の圧力を上昇させることが可能となる。
特開2001−73939号公報
このような三方弁型の制御弁においては、ソレノイド部の通電によって往復移動する弁体と、弁体の移動をガイドするガイド孔と、抽気通路の一部を形成する第1弁孔と、給気通路の一部を形成する第2弁孔とを備えている場合がある。さらに、弁体は、第1弁孔の内部、又は第2弁孔の内部に入り込んで、抽気通路又は給気通路を閉鎖する外面シール部を有する場合がある。この場合、第1弁孔又は第2弁孔と外面シール部との軸心がずれていると、弁体の外面シール部が第1弁孔又は第2弁孔の内部に入り込んだときに、第1弁孔又は第2弁孔と外面シール部との間のクリアランスが大きくなり、第1弁孔又は第2弁孔と外面シール部との間で冷媒ガスの洩れが発生してしまう。すると、可変容量型斜板式圧縮機の吐出容量の制御性が悪化してしまう。また、制御弁における弁体の移動方向に沿った体格の小型化が望まれている。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、制御弁における弁体の移動方向に沿った体格の小型化を図りつつも、吐出容量の制御性を向上させることができる可変容量型斜板式圧縮機を提供することにある。
上記課題を解決する可変容量型斜板式圧縮機は、吐出圧領域、吸入圧領域、及び複数のシリンダボアが形成されるシリンダブロックを有するハウジングと、前記ハウジングに回転可能に支持される回転軸と、前記回転軸からの駆動力を得て回転して前記回転軸の回転軸線に直交する方向に対して傾動可能な斜板と、前記シリンダボアに往復動可能に収納されるピストンと、前記斜板の傾角を変更させる制御圧室と、前記制御圧室の圧力を制御する制御弁と、を備え、前記制御弁によって前記制御圧室の圧力の制御が行われることにより前記斜板の傾角が変更されて、前記ピストンが前記斜板の傾角に応じたストロークで往復動し、前記制御弁は、ソレノイド部の通電によって往復移動する弁体と、前記制御圧室から前記吸入圧領域に至る抽気通路の一部を形成する第1弁孔と、前記吐出圧領域から前記制御圧室に至る給気通路の一部を形成する第2弁孔と、を備え、前記弁体は、前記第1弁孔を開閉する第1弁部と、前記第2弁孔を開閉する第2弁部と、を備え、前記第1弁部及び前記第2弁部の少なくとも一方は、前記第1弁孔又は前記第2弁孔の内部に入り込んで前記第1弁孔又は前記第2弁孔を閉鎖する外面シール部を有する可変容量型斜板式圧縮機であって、前記制御弁は、前記制御弁のバルブハウジング内に形成されるとともに前記制御圧室に連通する収容室と、前記バルブハウジングに形成されるとともに前記制御圧室と前記収容室とを連通する通路の一部を構成するポートと、前記収容室内に収容されるとともに前記弁体の移動をガイドするガイド孔を有するガイド部材と、前記弁体の前記第1弁部と前記第2弁部との間に形成され、前記ガイド孔に案内される被ガイド部と、を備え、前記ガイド部材における前記弁体の移動方向の両端部には前記第1弁孔及び前記第2弁孔が形成されており、前記ガイド孔は、前記第1弁孔と前記第2弁孔との間に形成されており、前記収容室内には、前記第1弁孔と前記第2弁孔とに連通するとともに前記ポートに連通する合流部が形成されている。
これによれば、第1弁孔、第2弁孔及びガイド孔を有するガイド部材が、バルブハウジングとは別部材であるため、バルブハウジングにガイド孔が形成されている場合に比べると、第1弁孔又は第2弁孔と外面シール部との軸心が合わせ易くなる。したがって、第1弁孔又は第2弁孔と外面シール部との間のクリアランスが大きくなってしまうことが抑制され、第1弁孔又は第2弁孔と外面シール部との間で冷媒の洩れが発生してしまうことを抑制することができる。また、収容室内に、第1弁孔と第2弁孔とに連通するとともにポートに連通する合流部が形成されている。よって、バルブハウジングに、制御圧室と第1弁孔とを繋ぐために抽気通路の一部を形成するポートと、制御圧室と第2弁孔とを繋ぐために給気通路の一部を形成するポートとをそれぞれ形成する必要が無い。以上のことから、制御弁における弁体の移動方向に沿った体格の小型化を図りつつも、可変容量型斜板式圧縮機の吐出容量の制御性を向上させることができる。
上記可変容量型斜板式圧縮機において、前記弁体の移動方向に位置する前記ガイド部材の一端面が、前記バルブハウジングの内面に当接しており、前記弁体の移動方向に位置する前記ガイド部材の他端面が、前記バルブハウジング内に配置される規制部材に当接していることが好ましい。
これによれば、弁体の移動方向において、ガイド部材がバルブハウジング内に位置決めされる。よって、例えば、ガイド部材をバルブハウジング内に位置決めするために、ガイド部材をバルブハウジング内に圧入する場合に比べて、ガイド部材の変形を抑制しつつも、ガイド部材をバルブハウジング内に位置決めすることができる。
上記可変容量型斜板式圧縮機において、前記第1弁部及び前記第2弁部の少なくとも一方は、前記弁体の移動方向において位置調整可能になっていることが好ましい。
これによれば、第1弁部の弁開度の調整、又は第2弁部の弁開度の調整を容易なものとすることができるため、可変容量型斜板式圧縮機の吐出容量の制御性をさらに向上させることができる。
上記可変容量型斜板式圧縮機において、前記被ガイド部の前記第1弁部側の端面と前記第1弁部との間と、前記被ガイド部の前記第2弁部側の端面と前記第2弁部との間とを連通する連通部が、前記弁体及び前記ガイド部材の少なくとも一方に形成されていることが好ましい。
これによれば、被ガイド部の第1弁部側の端面と第1弁部との間の圧力と、被ガイド部の第2弁部側の端面と第2弁部との間の圧力とが均圧化され易くなる。よって、被ガイド部の第1弁部側の端面と第1弁部との間の圧力と、被ガイド部の第2弁部側の端面と第2弁部との間の圧力とが異なることで、被ガイド部の第1弁部側の端面と第1弁部との間の圧力と、被ガイド部の第2弁部側の端面と第2弁部との間の圧力との差圧に基づく荷重が弁体に作用して、弁体が移動してしまうことを抑制することができる。
この発明によれば、制御弁における弁体の移動方向に沿った体格の小型化を図りつつも、吐出容量の制御性を向上させることができる。
実施形態における可変容量型斜板式圧縮機を示す側断面図。 斜板の傾角が最大傾角のときの制御弁の断面図。 斜板の傾角が最小傾角のときの制御弁の断面図。 斜板の傾角が最小傾角のときの可変容量型斜板式圧縮機の側断面図。
以下、可変容量型斜板式圧縮機を具体化した一実施形態を図1〜図4にしたがって説明する。なお、本実施形態の可変容量型斜板式圧縮機は、車両に搭載されるとともに車両空調装置に用いられる。
図1に示すように、可変容量型斜板式圧縮機10のハウジング11は、互いに連結されたシリンダブロックとしての第1シリンダブロック12及び第2シリンダブロック13と、第1シリンダブロック12に連結されたフロントハウジング14と、第2シリンダブロック13に連結されたリヤハウジング15とを備えている。フロントハウジング14と第1シリンダブロック12との間には、第1弁・ポート形成体16が介在されている。また、リヤハウジング15と第2シリンダブロック13との間には、第2弁・ポート形成体17が介在されている。
フロントハウジング14と第1弁・ポート形成体16との間には、吸入室14a及び吐出室14bが区画されている。吐出室14bは吸入室14aの外周側に配置されている。また、リヤハウジング15と第2弁・ポート形成体17との間には、吸入室15a及び吐出室15bが区画されている。さらに、リヤハウジング15には、圧力調整室15cが形成されている。圧力調整室15cは、リヤハウジング15の中央部に位置しており、吸入室15aは、圧力調整室15cの外周側に配置されている。さらに、吐出室15bは吸入室15aの外周側に配置されている。各吐出室14b,15b同士は、吐出通路18を介して接続されている。各吐出室14b,15bは吐出圧領域となっている。
第1弁・ポート形成体16には、吸入室14aに連通する吸入ポート16a、及び吐出室14bに連通する吐出ポート16bが形成されている。第2弁・ポート形成体17には、吸入室15aに連通する吸入ポート17a、及び吐出室15bに連通する吐出ポート17bが形成されている。
ハウジング11内には回転軸20が回転可能に支持されている。回転軸20の一端部の外周面には円筒状の第1支持部材21が圧入されている。回転軸20の他端部の外周面には円筒状の第2支持部材22が圧入されている。よって、第1支持部材21及び第2支持部材22は回転軸20の一部を構成している。第1支持部材21(回転軸20の一端部)は、第1シリンダブロック12に形成された軸孔12hに挿通されている。また、第2支持部材22(回転軸20の他端部)は、第2シリンダブロック13に形成された軸孔13hに挿通されている。そして、第2支持部材22の端部(回転軸20の他端部)は、圧力調整室15c内に位置している。
第1支持部材21と軸孔12hとの間には第1滑り軸受21aが配設されている。第2支持部材22と軸孔13hとの間には第2滑り軸受22aが配設されている。そして、第1支持部材21は、第1滑り軸受21aを介して第1シリンダブロック12に回転可能に支持されるとともに、第2支持部材22は、第2滑り軸受22aを介して第2シリンダブロック13に回転可能に支持されている。
フロントハウジング14と回転軸20との間にはリップシール型の軸封装置20sが介在されている。回転軸20の一端には、図示しない動力伝達機構を介して外部駆動源としての車両のエンジンが作動連結されている。本実施形態では、動力伝達機構は、常時伝達型のクラッチレス機構(例えばベルト及びプーリの組合せ)である。
ハウジング11内には、第1シリンダブロック12及び第2シリンダブロック13により区画された斜板室24が形成されている。斜板室24には、回転軸20から駆動力を得て回転するとともに、回転軸20に対して軸方向へ傾動可能な斜板23が収容されている。斜板23には、回転軸20が挿通される挿通孔23aが形成されている。そして、回転軸20が挿通孔23aに挿通されることにより、斜板23が回転軸20に取り付けられている。
第1シリンダブロック12には、第1シリンダブロック12の軸方向に貫通形成されるシリンダボアとしての第1シリンダボア12aが回転軸20の周囲に複数(図1では1つの第1シリンダボア12aのみ図示)配列されている。各第1シリンダボア12aは、吸入ポート16aを介して吸入室14aに連通するとともに、吐出ポート16bを介して吐出室14bに連通している。第2シリンダブロック13には、第2シリンダブロック13の軸方向に貫通形成されるシリンダボアとしての第2シリンダボア13aが回転軸20の周囲に複数(図1では1つの第2シリンダボア13aのみ図示)配列されている。各第2シリンダボア13aは、吸入ポート17aを介して吸入室15aに連通するとともに、吐出ポート17bを介して吐出室15bに連通している。第1シリンダボア12a及び第2シリンダボア13aは、前後で対となるように配置されている。対となる第1シリンダボア12a及び第2シリンダボア13a内には、ピストンとしての両頭ピストン25が前後方向へ往復動可能にそれぞれ収納されている。本実施形態の可変容量型斜板式圧縮機10は両頭ピストン型斜板式圧縮機である。
各両頭ピストン25は、一対のシュー26を介して斜板23の外周部に係留されている。そして、回転軸20の回転に伴う斜板23の回転運動が、シュー26を介して両頭ピストン25の往復直線運動に変換される。よって、一対のシュー26は、斜板23の回転により、両頭ピストン25を、対となる第1シリンダボア12a及び第2シリンダボア13a内で往復動させる変換機構である。各第1シリンダボア12a内には、両頭ピストン25と第1弁・ポート形成体16とによって第1圧縮室19aが区画されている。各第2シリンダボア13a内には、両頭ピストン25と第2弁・ポート形成体17とによって第2圧縮室19bが区画されている。
第1シリンダブロック12には、軸孔12hに連続するとともに軸孔12hよりも大径である第1大径孔12bが形成されている。第1大径孔12bは、斜板室24に連通しており、斜板室24の一部を形成している。斜板室24と吸入室14aとは、第1シリンダブロック12及び第1弁・ポート形成体16を貫通する吸入通路12cにより連通している。
第2シリンダブロック13には、軸孔13hに連続するとともに軸孔13hよりも大径である第2大径孔13bが形成されている。第2大径孔13bは、斜板室24に連通しており、斜板室24の一部を形成している。斜板室24と吸入室15aとは、第2シリンダブロック13及び第2弁・ポート形成体17を貫通する吸入通路13cにより連通している。
第1支持部材21には、第1大径孔12b内に配置される環状の第1フランジ21fが突設されている。回転軸20の軸方向において、第1フランジ21fと第1シリンダブロック12との間には、第1スラスト軸受27aが配設されている。第2支持部材22には、第2大径孔13b内に配置される環状の第2フランジ22fが突設されている。回転軸20の軸方向において、第2フランジ22fと第2シリンダブロック13との間には第2スラスト軸受27bが配設されている。
第2シリンダブロック13の周壁には吸入口13sが形成されている。吸入口13sと吐出通路18とは外部冷媒回路45によって接続されている。外部冷媒回路45は、吐出通路18に接続された凝縮器46、凝縮器46に接続された膨張弁47、及び膨張弁47に接続された蒸発器48を備えるとともに、蒸発器48には吸入口13sが接続されている。そして、可変容量型斜板式圧縮機10は、車両空調装置の冷媒循環回路(冷房回路)を構成する。
吸入口13sを介して斜板室24に吸入された冷媒ガスは、吸入通路12c,13cを介して吸入室14a,15aに吸入される。よって、吸入室14a,15a及び斜板室24は、吸入圧領域となっており、圧力がほぼ等しくなっている。
冷媒循環回路の吐出圧領域内である吐出通路18と凝縮器46との間には、冷媒ガスの吐出脈動を低減する絞り49が設けられている。そして、冷媒循環回路は、冷媒循環回路を循環する冷媒ガスの流通方向において、絞り49よりも上流側である第1圧力監視点P1と、絞り49よりも下流側である第2圧力監視点P2とを有する。第1圧力監視点P1の圧力(PdH)は第2圧力監視点P2の圧力(PdL)よりも高くなっている。
斜板室24内には、斜板23における回転軸20の回転軸線Lに直交する第1の方向(図1における上下方向)に対する斜板23の傾角を変更可能なアクチュエータ30が設けられている。アクチュエータ30は、第2フランジ22fと斜板23との間に設けられている。アクチュエータ30は、回転軸20と一体回転可能な環状の区画体31を有する。区画体31には回転軸20が挿通される挿通孔31hが形成されている。そして、回転軸20が挿通孔31h内に挿通されて圧入固定されることにより、区画体31が回転軸20に一体化されている。
また、アクチュエータ30は、第2フランジ22fと区画体31との間に配置されるとともに斜板室24内で回転軸20の軸方向に移動可能な有底円筒状の移動体32を有する。移動体32は、第2大径孔13bの内側に侵入可能に配置されている。移動体32は、回転軸20が貫挿される貫挿孔32eを有する円環状の底部32aと、底部32aの外周縁から回転軸20の軸方向に沿って延びる円筒部32bとを備えている。移動体32は、回転軸20と一体回転可能になっている。円筒部32bの内周面と区画体31の外周面との間はシール部材33によりシールされるとともに、貫挿孔32eと回転軸20との間はシール部材34によりシールされている。そして、アクチュエータ30は、区画体31と移動体32とにより区画される制御圧室35を有する。
第1支持部材21には、復帰ばね28aが固定されている。復帰ばね28aは、第1支持部材21から斜板室24に向けて延びている。また、区画体31と斜板23との間には傾角減少ばね28bが介在されている。傾角減少ばね28bの一端は区画体31に固定されるとともに、他端は斜板23に固定されている。傾角減少ばね28bは、斜板23を、斜板23の傾角が小さくなる方向へ付勢している。
回転軸20には、制御圧室35と圧力調整室15cとを連通する軸内通路29が形成されている。軸内通路29は、回転軸20の軸方向に沿って延びる第1軸内通路29aと、第1軸内通路29aに連通するとともに回転軸20の径方向に沿って延びる第2軸内通路29bとから形成されている。第1軸内通路29aの後端は、圧力調整室15cに連通している。第2軸内通路29bの一端は第1軸内通路29aの先端に連通するとともに、他端は制御圧室35内に開口している。よって、制御圧室35と圧力調整室15cとは、第1軸内通路29a及び第2軸内通路29bを介して連通している。
斜板室24内において、斜板23と第1フランジ21fとの間には、ラグアーム40が配設されている。ラグアーム40は一端から他端に向かって略L字形状に形成されている。ラグアーム40の一端にはウェイト部40wが設けられている。ウェイト部40wは、斜板23の溝部23bを通過して斜板23よりも後端側に位置している。
ラグアーム40の一端側には、溝部23b内を横切る円柱状の第1ピン41が挿通される挿通孔40hが形成されている。そして、第1ピン41が挿通孔40hに挿通されることによって、ラグアーム40の一端側が斜板23の上端側(図1における上側)に連結されている。これにより、ラグアーム40の一端側は、第1ピン41の軸心を第1揺動中心M1として、斜板23に対して第1揺動中心M1周りで揺動可能に支持されている。ラグアーム40の他端側は、円柱状の第2ピン42によって第1支持部材21の連結部(図示せず)に連結されている。これにより、ラグアーム40の他端側は、第2ピン42の軸心を第2揺動中心M2として、第1支持部材21に対して第2揺動中心M2周りで揺動可能に支持されている。本実施形態では、ラグアーム40、第1ピン41及び第2ピン42によって、斜板23の傾角の変更を許容するリンク機構が構成されている。
移動体32の円筒部32bの先端には、斜板23に向けて突出する連結部32cが設けられている。連結部32cには、円柱状の連結ピン43が圧入固定されている。また、斜板23の挿通孔23aよりも外周側である下端側(図1における下側)には、連結ピン43が挿通される挿通孔23hが形成されている。そして、連結部32cは、連結ピン43を介して斜板23の下端側に連結されている。
リヤハウジング15には、制御圧室35の圧力を制御する電磁式の制御弁50が組み付けられている。制御弁50は、図示しない制御コンピュータに電気接続されている。制御コンピュータには、図示しないエアコンスイッチが信号接続されている。
図2に示すように、制御弁50のバルブハウジング50hは、ソレノイド部60が収容される筒状の第1ハウジング51と、柱状の弁体70が収容される筒状の第2ハウジング52とを有する。ソレノイド部60は、筒状の固定鉄心61と、ソレノイド部60のコイル60aに対する電力の供給が行われることで固定鉄心61に引き付けられる可動鉄心62と、可動鉄心62を固定鉄心61から離間させる方向へ付勢する付勢ばね63とを有する。ソレノイド部60の電磁力は、可動鉄心62を固定鉄心61に向けて引き付ける。ソレノイド部60は、制御コンピュータの通電制御(デューティ比制御)を受ける。
固定鉄心61は、可動鉄心62よりも弁体70側に配置されている。可動鉄心62には、駆動力伝達ロッド64が取り付けられている。駆動力伝達ロッド64は、可動鉄心62と一体的に移動可能になっている。固定鉄心61は、コイル60aの内側に位置する小径部61aと、第1ハウジング51における可動鉄心62とは反対側の開口から突出するとともに小径部61aよりも大径である大径部61bとを有する。大径部61bにおける小径部61aとは反対側の端面には、凹部61cが形成されている。そして、第2ハウジング52は、凹部61cに嵌め込まれている。第2ハウジング52における第1ハウジング51とは反対側の開口は、円筒状の蓋部材53によって閉鎖されている。
第2ハウジング52内には、連通室54、収容室55及び感圧室56が形成されている。連通室54はソレノイド部60寄りに配置されるとともに、収容室55は連通室54よりもソレノイド部60とは反対側に配置され、感圧室56は、収容室55よりもソレノイド部60とは反対側に配置されている。駆動力伝達ロッド64は、連通室54内に突出している。連通室54は、収容室55よりも小径である。収容室55は感圧室56よりも小径である。
第2ハウジング52には、連通室54に連通する第1ポート521が形成されている。連通室54は、第1ポート521及び第1通路91を介して吸入室15aに連通している。また、第2ハウジング52には、収容室55に連通する第2ポート522が形成されている。収容室55は、第2ポート522及び第2通路92を介して圧力調整室15cに連通している。したがって、収容室55は、第2ポート522、第2通路92、圧力調整室15c及び軸内通路29を介して制御圧室35に連通している。よって、第2ポート522は、制御圧室35と収容室55とを連通する通路の一部を構成するポートである。
収容室55内には、弁体70の移動をガイドするガイド孔80hを有する円筒状のガイド部材80が収容されている。ガイド部材80における弁体70の移動方向の両端部には、第1弁孔81及び第2弁孔82が形成されている。ガイド孔80hは、弁体70の移動方向において第1弁孔81と第2弁孔82との間に形成されている。ガイド孔80h、第1弁孔81及び第2弁孔82の孔径は同じである。
ガイド部材80には、第1弁孔81に連通する第1流通路84aが、ガイド部材80の径方向に延びるように形成されている。また、ガイド部材80には、第2弁孔82に連通する第2流通路84bが、ガイド部材80の径方向に延びるように形成されている。さらに、ガイド部材80の外周面には、第1流通路84aにおける第1弁孔81とは反対側の端部と、第2流通路84bにおける第2弁孔82とは反対側の端部とにそれぞれ連通する環状の溝部84cが形成されている。
そして、収容室55内には、溝部84cと第2ハウジング52の内周面とで区画される環状の空間である合流部85が形成されている。合流部85は、第1流通路84aを介して第1弁孔81に連通するとともに、第2流通路84bを介して第2弁孔82に連通している。さらに、合流部85は、第2ポート522に連通している。すなわち、合流部85は、第1弁孔81と第2弁孔82とに連通するとともに第2ポート522に連通する。
ガイド部材80は、弁体70の移動方向に位置する一端面80aが、第2ハウジング52の内面における連通室54と収容室55との間の端面に当接している。第2ハウジング52内におけるガイド部材80よりもソレノイド部60とは反対側には、円環状の規制部材86が配置されている。規制部材86は、第2ハウジング52内に圧入されている。そして、ガイド部材80は、弁体70の移動方向に位置する他端面80bが、規制部材86に当接している。これにより、ガイド部材80は、弁体70の移動方向において、第2ハウジング52内に位置決めされている。
弁体70は、連通室54から収容室55を通過して感圧室56内に突出している。弁体70におけるソレノイド部60側の端面は、駆動力伝達ロッド64に当接している。弁体70におけるソレノイド部60側の端部には、第1弁孔81を開閉する円筒状の第1弁部71が圧入されている。第1弁部71は、弁体70の一部を構成している。第1弁部71は、連通室54から第1弁孔81の内部に入り込んで第1弁孔81を閉鎖する外面シール部71sを有する。
また、弁体70は、第2弁孔82を開閉する第2弁部72を備えている。第2弁部72は、弁体70に一体形成されている。第2弁部72は、感圧室56から第2弁孔82の内部に入り込んで第2弁孔82を閉鎖する外面シール部72sを有する。さらに、弁体70は、ガイド孔80hにガイドされる被ガイド部70aを備えている。被ガイド部70aは、弁体70の軸方向において、第1弁部71と第2弁部72との間に配置されている。外面シール部71s,72s及び被ガイド部70aの外径は同じである。被ガイド部70aの外周面には、被ガイド部70aの第1弁部71側の端面と第1弁部71との間と、被ガイド部70aの第2弁部72側の端面と第2弁部72との間とを連通する連通部としての溝70bが形成されている。
本実施形態では、弁体70の移動方向において、第1弁部71における第2弁部72側の端面と第2弁部72における第1弁部71側の端面との間の長さL1が、ガイド部材80の一端面80aと他端面80bとの間の長さL2と同じ長さになるように、第1弁部71における弁体70に対しての圧入箇所が調整されている。よって、弁体70がソレノイド部60とは反対側に向かって移動して、第1弁部71の外面シール部71sが第1弁孔81に入り込むと同時に、第2弁部72の外面シール部72sが第2弁孔82から飛び出すようになっている。同様に、弁体70がソレノイド部60に向かって移動して、第1弁部71の外面シール部71sが第1弁孔81から飛び出すと同時に、第2弁部72の外面シール部72sが第2弁孔82に入り込むようになっている。
弁体70における感圧室56内に位置する部位の外周面には、規制リング87が装着されている。また、感圧室56内には、有底円筒状のスプール88が配置されている。このスプール88によって、感圧室56は、ソレノイド部60とは反対側の第1圧力室56aと、ソレノイド部60側の第2圧力室56bとに仕切られている。スプール88は、円板状の底部88aと、底部88aの外周縁から底部88aに対いて直交する方向に延びる円筒部88bとを有する。底部88aの中央部には、弁体70が挿通される挿通孔88hが形成されている。そして、弁体70は、第2圧力室56bから挿通孔88hを通過して円筒部88bの内側に突出している。弁体70におけるソレノイド部60とは反対側の端部には円環状のフランジ70eが設けられている。そして、スプール88の底部88aにおける挿通孔88hの周囲は、フランジ70eにソレノイド部60側の端面に当接可能になっている。
弁体70の周囲における規制リング87とスプール88の底部88aとの間には、付勢ばね89aが配設されている。付勢ばね89aは、スプール88をフランジ70eに向けて付勢している。蓋部材53と弁体70との間には、ばね89bが配設されている。スプール88は、底部88aにおける挿通孔88hの周囲が、付勢ばね89aとフランジ70eとで挟み込まれた状態で弁体70と一体的に移動する。
第2ハウジング52には、第2圧力室56bに連通する第3ポート523が形成されている。第2圧力室56bは、第3ポート523及び第3通路93を介して第2圧力監視点P2に連通している。
第3通路93、第3ポート523、第2圧力室56b、第2弁孔82、第2流通路84b、合流部85、第2ポート522、第2通路92、圧力調整室15c及び軸内通路29は、第2圧力監視点P2から制御圧室35に至る給気通路95を形成している。軸内通路29、圧力調整室15c、第2通路92、第2ポート522、合流部85、第1流通路84a、第1弁孔81、連通室54、第1ポート521及び第1通路91は、制御圧室35から吸入室15aに至る抽気通路96を形成している。
蓋部材53には、第1圧力室56aに連通する第4ポート524が形成されている。第1圧力室56aは、第4ポート524及び第4通路94を介して第1圧力監視点P1に連通している。弁体70及びスプール88は、第1圧力室56a(第1圧力監視点P1)の圧力と第2圧力室56b(第2圧力監視点P2)の圧力との差圧である二点間差圧に基づく荷重が付与されて第1弁孔81を開放する方向へ移動する。
第1弁部71は、外面シール部71sが第1弁孔81の内部に入り込んで第1弁孔81を閉鎖することで、抽気通路96を閉鎖する閉弁状態となるとともに、外面シール部71sが第1弁孔81から飛び出して第1弁孔81を開放することで、抽気通路96を開放する開弁状態となる。
第2弁部72は、外面シール部72sが第2弁孔82の内部に入り込んで第2弁孔82を閉鎖することで、給気通路95を閉鎖する閉弁状態となるとともに、外面シール部72sが第2弁孔82から飛び出して第2弁孔82を開放することで、給気通路95を開放する開弁状態となる。
図3に示すように、上記構成の可変容量型斜板式圧縮機10において、エアコンスイッチがOFFされて、ソレノイド部60への電力の供給が停止されている状態では、可動鉄心62が付勢ばね63の付勢力によって固定鉄心61から離間する。そして、二点間差圧に基づく荷重が弁体70及びスプール88に付与されて、弁体70及びスプール88がソレノイド部60に向けて移動する。これにより、第1弁部71の外面シール部71sが第1弁孔81から飛び出して第1弁孔81が開放されるとともに、第2弁部72の外面シール部72sが第2弁孔82の内部に入り込んで第2弁孔82を閉鎖する。
すると、制御圧室35から軸内通路29、圧力調整室15c、第2通路92、第2ポート522、合流部85、第1流通路84a、第1弁孔81、連通室54、第1ポート521及び第1通路91を介して吸入室15aに冷媒ガスが排出され、制御圧室35の圧力が吸入室15aの圧力に近づく。
図4に示すように、制御圧室35の圧力が吸入室15aの圧力に近づいて、制御圧室35と斜板室24との圧力差が少なくなることで、斜板23に作用する両頭ピストン25からの圧縮反力によって、斜板23が連結ピン43を介して移動体32を牽引し、移動体32の底部32aが区画体31に近づくように移動体32が移動する。移動体32の底部32aが区画体31に近づくように移動体32が移動すると、斜板23が第1揺動中心M1周りで揺動する。この斜板23における第1揺動中心M1周りの揺動に伴って、ラグアーム40が第2揺動中心M2周りで揺動し、ラグアーム40が第1フランジ21fに接近する。これにより、斜板23の傾角が小さくなり、斜板23が復帰ばね28aに当接する。斜板23の傾角が小さくなると、両頭ピストン25のストロークが小さくなって吐出容量が減る。
図2に示すように、エアコンスイッチがONされて、ソレノイド部60への電力の供給が行われると、ソレノイド部60の電磁力が、付勢ばね63の付勢力に抗して、可動鉄心62が固定鉄心61に向けて引き付けられる。制御コンピュータは、設定された目標室温と、検出された実際の室温との温度差に基づいて、ソレノイド部60に対する電力の供給を制御する。
そして、可動鉄心62における固定鉄心61への引き付け度合い(付勢ばね63の付勢力)と、二点間差圧に基づく弁体70及びスプール88に付与される荷重とのバランスによって、第1弁部71及び第2弁部72の弁開度がそれぞれ調整される。ソレノイド部60に対する電力の供給を多くする(デューティ比制御を大きくする)と、可動鉄心62における固定鉄心61への引き付け度合いが大きくなる。そして、二点間差圧に基づく弁体70及びスプール88に付与される荷重と対抗する付勢力が弁体70及びスプール88に付与されて、第1弁部71の外面シール部71sが第1弁孔81の内部に入り込んで第1弁孔81が閉鎖されるとともに、第2弁部72の外面シール部72sが第2弁孔82から飛び出して第2弁孔82が開放される。
すると、第2圧力監視点P2から第3通路93、第3ポート523、第2圧力室56b、第2弁孔82、第2流通路84b、合流部85、第2ポート522、第2通路92、圧力調整室15c及び軸内通路29を介して制御圧室35に冷媒ガスが供給され、制御圧室35の圧力が第2圧力監視点P2の圧力に近づく。
図1に示すように、制御圧室35の圧力が第2圧力監視点P2の圧力に近づいて、制御圧室35と斜板室24との圧力差が大きくなることで、移動体32が連結ピン43を介して斜板23を牽引しながら、移動体32の底部32aが区画体31から離間するように移動する。移動体32の底部32aが区画体31から離間するように移動体32が移動すると、斜板23が第1揺動中心M1周りで、斜板23の傾角減少時の揺動方向とは逆方向に揺動する。この斜板23の第1揺動中心M1周りでの斜板23の傾角減少時の揺動方向とは逆方向の揺動に伴って、ラグアーム40が第2揺動中心M2周りで、斜板23の傾角減少時の揺動方向とは逆方向に揺動し、ラグアーム40が第1フランジ21fから離間する。これにより、斜板23の傾角が大きくなり、両頭ピストン25のストロークが大きくなって吐出容量が増える。
次に、本実施形態の作用について説明する。
図2及び図3に示すように、第1弁孔81、第2弁孔82及びガイド孔80hを有するガイド部材80が、バルブハウジング50hとは別部材であるため、バルブハウジング50hにガイド孔が形成されている場合に比べると、第1弁孔81及び第2弁孔82と外面シール部71s,72sとの軸心が合わせ易くなる。したがって、第1弁孔81と外面シール部71sとの間のクリアランス、及び第2弁孔82と外面シール部72sとの間のクリアランスが大きくなってしまうことが抑制される。その結果、第1弁孔81と外面シール部71sとの間での冷媒ガスの洩れ、及び第2弁孔82と外面シール部72sとの間で冷媒ガスの洩れが発生してしまうことが抑制される。
また、被ガイド部70aの外周面には、被ガイド部70aの第1弁部71側の端面と第1弁部71との間と、被ガイド部70aの第2弁部72側の端面と第2弁部72との間とを連通する連通部としての溝70bが形成されている。これによれば、被ガイド部70aの第1弁部71側の端面と第1弁部71との間の圧力と、被ガイド部70aの第2弁部72側の端面と第2弁部72との間の圧力とが均圧化され易くなる。よって、被ガイド部70aの第1弁部71側の端面と第1弁部71との間の圧力と、被ガイド部70aの第2弁部72側の端面と第2弁部72との間の圧力とが異なることで、被ガイド部70aの第1弁部71側の端面と第1弁部71との間の圧力と、被ガイド部70aの第2弁部72側の端面と第2弁部72との間の圧力との差圧に基づく荷重が弁体70に作用して、弁体70が移動してしまうことが抑制される。
上記実施形態では以下の効果を得ることができる。
(1)制御弁50は、弁体70の移動をガイドするガイド孔80hを有するガイド部材80を備えている。ガイド部材80における弁体70の移動方向の両端部には第1弁孔81及び第2弁孔82が形成されている。これによれば、ガイド部材80がバルブハウジング50hとは別部材であるため、バルブハウジング50hにガイド孔が形成されている場合に比べると、第1弁孔81及び第2弁孔82と外面シール部71s,72sとの軸心が合わせ易くなる。したがって、第1弁孔81と外面シール部71sとの間のクリアランス、及び第2弁孔82と外面シール部72sとの間のクリアランスが大きくなってしまうことを抑制することができる。また、収容室55内には、第1弁孔81と第2弁孔82とに連通するとともに第2ポート522に連通する合流部85が形成されている。よって、バルブハウジング50hに、制御圧室35と第1弁孔81とを繋ぐために抽気通路96の一部を形成するポートと、制御圧室35と第2弁孔82とを繋ぐために給気通路95の一部を形成するポートとをそれぞれ形成する必要が無い。以上のことから、制御弁50における弁体70の移動方向に沿った体格の小型化を図りつつも、可変容量型斜板式圧縮機10の吐出容量の制御性を向上させることができる。
(2)ガイド部材80の一端面80aが第2ハウジング52の内面に当接しており、ガイド部材80の他端面80bが規制部材86に当接している。これによれば、弁体70の移動方向において、ガイド部材80が第2ハウジング52内に位置決めされる。よって、例えば、ガイド部材80を第2ハウジング52内に位置決めするために、ガイド部材80を第2ハウジング52内に圧入する場合に比べて、ガイド部材80の変形を抑制しつつも、ガイド部材80を第2ハウジング52内に位置決めすることができる。
(3)第1弁部71は、弁体70の移動方向において位置調整可能になっている。これによれば、第1弁部71の弁開度の調整、又は第2弁部72の弁開度の調整を容易なものとすることができるため、可変容量型斜板式圧縮機10の吐出容量の制御性をさらに向上させることができる。
(4)被ガイド部70aの外周面には、被ガイド部70aの第1弁部71側の端面と第1弁部71との間と、被ガイド部70aの第2弁部72側の端面と第2弁部72との間とを連通する溝70bが形成されている。これによれば、被ガイド部70aの第1弁部71側の端面と第1弁部71との間の圧力と、被ガイド部70aの第2弁部72側の端面と第2弁部72との間の圧力とが均圧化され易くなる。よって、被ガイド部70aの第1弁部71側の端面と第1弁部71との間の圧力と、被ガイド部70aの第2弁部72側の端面と第2弁部72との間の圧力との圧力が異なることで、被ガイド部70aの第1弁部71側の端面と第1弁部71との間の圧力と、被ガイド部70aの第2弁部72側の端面と第2弁部72との間の圧力との差圧に基づく荷重が弁体70に作用して、弁体70が移動してしまうことを抑制することができる。
(5)弁体70の移動方向において、第1弁部71における第2弁部72側の端面と第2弁部72における第1弁部71側の端面との間の長さL1が、ガイド部材80の一端面80aと他端面80bとの間の長さL2と同じ長さになるように、第1弁部71における弁体70に対しての圧入箇所が調整されている。これによれば、弁体70が移動する過程で、第1弁部71の外面シール部71s及び第2弁部72の外面シール部72sの両方が、第1弁孔81又は第2弁孔82に入り込んでいたり、第1弁部71の外面シール部71s及び第2弁部72の外面シール部72sの両方が、第1弁孔81又は第2弁孔82から飛び出していたりすることが無い。よって、可変容量型斜板式圧縮機10の吐出容量の制御を効率良く行うことができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
○ 実施形態において、弁体70に、被ガイド部70aの第1弁部71側の端面と第1弁部71との間と、被ガイド部70aの第2弁部72側の端面と第2弁部72との間とを連通する連通部として軸内通路をさらに形成してもよい。
○ 実施形態において、被ガイド部70aの外周面に溝70bを形成せずに、例えば、弁体70に、被ガイド部70aの第1弁部71側の端面と第1弁部71との間と、被ガイド部70aの第2弁部72側の端面と第2弁部72との間とを連通する連通部として軸内通路を形成してもよい。
○ 実施形態において、被ガイド部70aの外周面に溝70bが形成されていなくてもよい。
○ 実施形態において、第1弁部71が弁体70に一体形成されていてもよい。
○ 実施形態において、第2弁部72が弁体70に対して圧入されており、第2弁部72が、弁体70の移動方向において位置調整可能になっていてもよい。
○ 実施形態において、ガイド部材80が第2ハウジング52内に圧入されることで、ガイド部材80が第2ハウジング52内に位置決めされていてもよい。この場合、規制部材86が設けられていなくてもよい。
○ 実施形態において、弁体70は、第1弁部71及び第2弁部72の少なくとも一方が外面シール部71s,72sを有している構成であればよい。例えば、第1弁部71が、ガイド部材80の一端面80aにおける第1弁孔81の周囲に当接することで第1弁孔81を閉鎖する端面シール部を有する構成であってもよい。
○ 実施形態において、第1弁部71における第2弁部72側の端面と第2弁部72における第1弁部71側の端面との間の長さL1が、ガイド部材80の一端面80aと他端面80bとの間の長さL2よりも短くてもよい。
○ 実施形態において、第1弁部71における第2弁部72側の端面と第2弁部72における第1弁部71側の端面との間の長さL1が、ガイド部材80の一端面80aと他端面80bとの間の長さL2よりも長くてもよい。
○ 実施形態において、制御弁50は、吸入圧領域の冷媒ガスの圧力(吸入圧力)を感知することで弁開度が調整されるものであってもよい。
○ 実施形態において、アクチュエータ30は、制御圧室35の圧力が低下することで、斜板23の傾角が大きくなるように移動体32が移動し、制御圧室35の圧力が吸入室15aの圧力とほぼ等しくなることで、斜板23の傾角が最大となり、制御圧室35の圧力が上昇することで、斜板23の傾角が小さくなるように移動体32が移動し、制御圧室35の圧力が吐出室15bの圧力とほぼ等しくなることで、斜板23の傾角が最小となる構成であってもよい。すなわち、アクチュエータ30は、吐出容量を増大させるために、制御圧室35の圧力が減少する構成であってもよい。
○ 実施形態において、可変容量型斜板式圧縮機10は、両頭ピストン25を採用した両頭ピストン型斜板式圧縮機であったが、片頭ピストンを採用した片頭ピストン型斜板式圧縮機であってもよい。そして、可変容量型斜板式圧縮機10は、斜板23の傾角を変更させるために、斜板室24の圧力を制御弁50によって制御する構成のものであってもよい。この場合、斜板室24は、斜板23の傾角を変更させる制御圧室として機能する。
○ 実施形態において、回転軸20の一端が、外部からの電気制御によって動力の伝達及び遮断を選択可能なクラッチ機構を介して外部駆動源としての車両のエンジンに連結されていてもよい。
○ 実施形態において、可変容量型斜板式圧縮機10は、車両空調装置に用いられなくてもよく、その他の空調装置に用いられてもよい。
10…可変容量型斜板式圧縮機、11…ハウジング、12…シリンダブロックとしての第1シリンダブロック、12a…シリンダボアとしての第1シリンダボア、13…シリンダブロックとしての第2シリンダブロック、13a…シリンダボアとしての第2シリンダボア、14a,15a…吸入圧領域である吸入室、14b,15b…吐出圧領域である吐出室、20…回転軸、23…斜板、25…ピストンとしての両頭ピストン、35…制御圧室、50…制御弁、50h…バルブハウジング、55…収容室、60…ソレノイド部、70…弁体、70a…被ガイド部、70b…連通部としての溝、71…第1弁部、71s,72s…外面シール部、72…第2弁部、80…ガイド部材、80a…一端面、80b…他端面、80h…ガイド孔、81…第1弁孔、82…第2弁孔、85…合流部、86…規制部材、95…給気通路、96…抽気通路、522…ポートとしての第2ポート。

Claims (4)

  1. 吐出圧領域、吸入圧領域、及び複数のシリンダボアが形成されるシリンダブロックを有するハウジングと、
    前記ハウジングに回転可能に支持される回転軸と、
    前記回転軸からの駆動力を得て回転して前記回転軸の回転軸線に直交する方向に対して傾動可能な斜板と、
    前記シリンダボアに往復動可能に収納されるピストンと、
    前記斜板の傾角を変更させる制御圧室と、
    前記制御圧室の圧力を制御する制御弁と、を備え、
    前記制御弁によって前記制御圧室の圧力の制御が行われることにより前記斜板の傾角が変更されて、前記ピストンが前記斜板の傾角に応じたストロークで往復動し、
    前記制御弁は、
    ソレノイド部の通電によって往復移動する弁体と、
    前記制御圧室から前記吸入圧領域に至る抽気通路の一部を形成する第1弁孔と、
    前記吐出圧領域から前記制御圧室に至る給気通路の一部を形成する第2弁孔と、を備え、
    前記弁体は、
    前記第1弁孔を開閉する第1弁部と、
    前記第2弁孔を開閉する第2弁部と、を備え、
    前記第1弁部及び前記第2弁部の少なくとも一方は、前記第1弁孔又は前記第2弁孔の内部に入り込んで前記第1弁孔又は前記第2弁孔を閉鎖する外面シール部を有する可変容量型斜板式圧縮機であって、
    前記制御弁は、
    前記制御弁のバルブハウジング内に形成されるとともに前記制御圧室に連通する収容室と、
    前記バルブハウジングに形成されるとともに前記制御圧室と前記収容室とを連通する通路の一部を構成するポートと、
    前記収容室内に収容されるとともに前記弁体の移動をガイドするガイド孔を有するガイド部材と、
    前記弁体の前記第1弁部と前記第2弁部との間に形成され、前記ガイド孔に案内される被ガイド部と、を備え、
    前記ガイド部材における前記弁体の移動方向の両端部には前記第1弁孔及び前記第2弁孔が形成されており、前記ガイド孔は、前記第1弁孔と前記第2弁孔との間に形成されており、
    前記収容室内には、前記第1弁孔と前記第2弁孔とに連通するとともに前記ポートに連通する合流部が形成されていることを特徴とする可変容量型斜板式圧縮機。
  2. 前記弁体の移動方向に位置する前記ガイド部材の一端面が、前記バルブハウジングの内面に当接しており、前記弁体の移動方向に位置する前記ガイド部材の他端面が、前記バルブハウジング内に配置される規制部材に当接していることを特徴とする請求項1に記載の可変容量型斜板式圧縮機。
  3. 前記第1弁部及び前記第2弁部の少なくとも一方は、前記弁体の移動方向において位置調整可能になっていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の可変容量型斜板式圧縮機。
  4. 前記被ガイド部の前記第1弁部側の端面と前記第1弁部との間と、前記被ガイド部の前記第2弁部側の端面と前記第2弁部との間とを連通する連通部が、前記弁体及び前記ガイド部材の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の可変容量型斜板式圧縮機。
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