JP2001329951A - 容量可変型圧縮機用制御弁 - Google Patents
容量可変型圧縮機用制御弁Info
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Abstract
ーブを厚肉化する必要がなく、電磁コイルを大型化する
必要がなく、併せて圧力バランスを取ることができる容
量可変型圧縮機用制御弁を提供すること。 【解決手段】 容量可変型圧縮機の吸入圧力Psを導入
されるベローズ収容室17に設けられたベローズ装置2
2の感圧動作により開閉駆動される弁体15を有し、電
磁コイル装置30の発生荷重をベローズ装置22の発生
荷重に対抗させ、電磁コイル装置30の発生荷重に応じ
てベローズ装置22の設定圧を可変設定し、弁体15の
開度に応じて容量可変型圧縮機のクランク室圧力を制御
して容量可変型圧縮機の容量制御を行う容量可変型圧縮
機用制御弁において、電磁コイル装置のプランジャ室5
3を均圧孔49によってベローズ収容室17に連通さ
せ、プランジャ室53に吸入圧力Psを導入する。
Description
機用制御弁に関し、特に、車載空調装置などにて使用さ
れる斜板式容量可変型圧縮機のための容量制御弁に関す
るものである。
御弁として、特開平10−205444号公報、特開平
10−318414号公報に示されているように、ベロ
ーズのような感圧素子の感圧動作により開閉駆動される
弁体を有し、電磁コイル装置の発生荷重を前記感圧素子
の発生荷重に対抗させ、前記電磁コイル装置の発生荷重
に応じて感圧素子の設定圧を可変設定し、前記弁体の開
度に応じて容量可変型圧縮機のクランク室圧力を制御し
て容量可変型圧縮機の容量制御を行う容量可変型圧縮機
用制御弁が従来より知られている。
量可変型圧縮機用制御弁では、内部にプランジャを有す
る電磁コイル装置のプランジャ室が容量可変型圧縮機の
吐出側あるいはクランク室と連通し、プランジャ室に吐
出圧力あるいはクランク室圧力が導入される構造になっ
ているため、プランジャ室を画定するプランジャチュー
ブは吐出圧力に耐える破壊圧強度を有している必要があ
る。
る超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置では、吐出圧力
が20MPaに近い高圧になるため、プランジャチュー
ブに必要な破壊圧強度は30MPa以上になり、この圧
力に耐える肉厚の厚いプランジャチューブが必要にな
り、プランジャチューブの材料費が嵩むようになる。ま
た、プランジャチューブの厚肉化により、プランジャチ
ューブの外側に設けられる電磁コイルとプランジャとの
間隙が増大し、プランジャに有効に作用する磁力が低減
するため、電磁コイルを大型化する必要も生じる。
ためになされたもので、吐出圧力の高圧化に拘わらずプ
ランジャチューブを厚肉化する必要がなく、電磁コイル
を大型化する必要がなく、併せて圧力バランスを取るこ
とができる容量可変型圧縮機用制御弁を提供することを
目的としている。
めに、請求項1記載の発明による容量可変型圧縮機用制
御弁は、容量可変型圧縮機の吸入圧力を導入される感圧
素子室に設けられた感圧素子の感圧動作により開閉駆動
される弁体を有し、電磁コイル装置の発生荷重を前記感
圧素子の発生荷重に対抗させ、前記電磁コイル装置の発
生荷重に応じて感圧素子の設定圧を可変設定し、前記弁
体の開度に応じて容量可変型圧縮機のクランク室圧力を
制御して容量可変型圧縮機の容量制御を行う容量可変型
圧縮機用制御弁において、前記電磁コイル装置は内部に
プランジャを有するプランジャ室を有し、前記プランジ
ャ室が前記感圧素子室に連通し、前記プランジャ室に吸
入圧力が導入されるものである。
機用制御弁は、さらに、前記弁体と一体の弁棒を有し、
前記弁棒は、両端に容量可変型圧縮機の吸入圧力を及ぼ
され、中間部にて他の圧力を軸力方向に受けないよう構
成されているものである。
機用制御弁は、さらに、前記弁体と一体の弁棒を有し、
前記弁棒は、両端に容量可変型圧縮機の吸入圧力を及ぼ
され、中間部にて容量可変型圧縮機の吐出圧力を開弁方
向の軸力として受けるよう軸径差を設けられているもの
である。
機用制御弁は、さらに、前記弁体と一体の弁棒を有し、
前記弁棒は、両端に容量可変型圧縮機の吸入圧力を及ぼ
され、中間部にて容量可変型圧縮機の吐出圧力を閉弁方
向の軸力として受けるよう軸径差を設けられているもの
である。
制御弁によれば、プランジャ室に可変型圧縮機の吸入圧
力が導入され、プランジャ室内圧が吐出圧力によって高
圧になることがない。
制御弁によれば、弁棒の両端に容量可変型圧縮機の吸入
圧力を及ぼされ、中間部にて他の圧力を軸力方向に受け
ないよう構成されており、弁開度特性(吸入圧力設定
値)が吐出圧力の影響を受けることがない。
機用制御弁によれば、弁棒の両端に容量可変型圧縮機の
吸入圧力を及ぼされ、中間部にて容量可変型圧縮機の吐
出圧力を開弁方向の軸力として受け、吸入圧力設定値を
吐出圧力の上昇に合わせて高くするような補正制御が可
能になる。
機用制御弁は、弁棒の両端に容量可変型圧縮機の吸入圧
力を及ぼされ、中間部にて容量可変型圧縮機の吐出圧力
を閉弁方向の軸力として受け、吸入圧力設定値を吐出圧
力の上昇に合わせて低くするような補正制御が可能にな
る。
明の実施の形態を詳細に説明する。
制御弁の実施の形態を示している。
弁ハウジング11を有している。弁ハウジング11に
は、弁ハウジング11の中間部を径方向に横切って延在
するクランク室側通路12および吐出ポート側通路13
と、クランク室側通路12と吐出ポート側通路13とを
連通接続する弁ポート14が形成されている。
閉、即ち、クランク室側通路12と吐出ポート側通路1
3とを連通、遮断し、弁軸方向(上下方向)の移動量に
応じてクランク室側通路12と吐出ポート側通路13と
の連通度を定量的に増減する弁体15を一体に有する弁
棒16が上下働可能に設けられている。
容室17が形成されている。ベローズ収容室17には、
弁ハウジング11にねじ係合し、ベローズ装置の一方の
エンド部材及び内部ストッパをなす調整ねじ部材18
と、一端(固定端)を調整ねじ部材18に一体的に連結
された蛇腹状のベローズ本体19と、ベローズ本体19
の他端(可動端)に一体的に連結されて内部ストッパを
兼ねた他方のエンド部材20と、圧縮コイルばねによる
内部補正ばね21とからなる感圧素子である密閉構造の
ベローズ装置22が配置されている。エンド部材20に
はばねリテーナ23が固定されており、ばねリテーナ2
3と調整ねじ部材18との間には圧縮コイルばねによる
主ばね24が設けられている。
25が形成されており、吸入圧力導入ポート25よりベ
ローズ収容室17内には斜板式容量可変型圧縮機の吸入
圧力Psが導入される。ベローズ装置22は、内部を真
空とされ、吸入圧力Psを絶対圧として感知感応する。
ベローズ装置22の設定可変域での伸縮量(LbA〜L
bB)と発生荷重(WbA〜WbB)は、図3に示され
ているように、超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置で
の圧縮機の吸入圧力Psの使用圧力域に対応する。
に形成された孔26を貫通してベローズ収容室17内に
突出している。弁棒16の下端16aにはばねリテーナ
27が係合しており、このばねリテーナ27とベローズ
装置22側のばねリテーナ23との間に圧縮コイルばね
による設定ばね28が設けられている。設定ばね28
は、ベローズ装置22の感圧動作(伸縮変位)を弾性変
形動作に変換して弁棒16に伝達するものである。設定
ばね28の発生荷重特性は図4に示されており、設定可
変域での発生荷重(WhA〜WhB)はベローズ装置2
2の設定可変域での発生荷重(WbA〜WbB)の1/
15程度の低い値になっている。
装置30が取り付けられている。電磁コイル装置30
は、弁ハウジング11に固定され吸引子31を一体に有
する本体32と、本体32に固定されたプランジャチュ
ーブ33および外函34と、外函34に固定されたコイ
ルボビン35、巻線部36、磁気ガイド部材37と、ボ
ルト38によって外函34に固定されプランジャチュー
ブ33を蓋するプラグ部材39と、プランジャチューブ
33内(プランジャ室53)に上下動可能に設けられた
プランジャ40と、プラグ部材39とプランジャ40と
の間に設けられたプランジャばね41と、プラグ部材3
9に固定されプランジャ40に形成された案内孔42に
摺動可能に嵌合してセンタ出しを行うガイドピン43と
により構成されている。
よる発生荷重特性は図5に示されており、制御域での発
生荷重(WcA〜WcB)はコイル電流に略比例する。
cB)は、設定ばね28の設定可変域での発生荷重(W
hA〜WhB)と一致し、ベローズ装置22の設定可変
域での発生荷重(WbA〜WbB)の1/15程度の低
い値となる。
おり、中心孔44にはプランジャ40と弁棒16とを連
繋する連結棒45が上下動可能に嵌合している。
係合した弁ハウジング11がねじ係合されており、弁棒
ガイド部材46の中心部に形成さたれガイド孔47に弁
棒16の上端側が上下動可能に嵌合している。弁棒16
の上端16bは弁棒カイド部材46より弁棒ガイド部材
46と本体32との間に画定された空室48に突出して
いる。
と空室48とを連通する均圧孔(貫通孔)49が形成さ
れている。また、本体32、プランジャ40の各々にも
均圧孔(貫通孔)50、51が形成されている。
御弁10を容量可変型圧縮機に取り付けるための取付フ
ランジ52が係合している。
用制御弁10の動作を説明する。圧縮機の吸入圧力Ps
が吸入圧力導入ポート25よりベローズ収納室17内に
入り、ベローズ装置22に作用し、ベローズ装置22
は、圧縮機の吸入圧力Psとベローズ内圧(真空圧)と
の差圧に応じて伸縮する。ベローズ装置22の伸縮量L
bに相関して設定ばね28が弾性変形する。これによ
り、ベローズ装置22の感圧動作が設定ばね28の弾性
変形動作に変換され、設定ばね28の弾性変形による発
生荷重Whと電磁コイル装置30の通電電流による発生
荷重Wcとの平衡関係により弁体15を含む弁棒16の
上下動位置(弁開度)調整が行われ、その開度に応じて
吐出ポート側通路13の吐出圧力Pdが弁ポート14を
通ってクランク室側通路12に入り、圧縮機のクランク
室に導入される。図6は、この容量可変型圧縮機用制御
弁10の弁開度特性を示している。
ート25よりベローズ収納室17内に入り、均圧孔49
を通って空室48に入り、これより更に、均圧孔50、
51を通ってプランジャ室53に入る。これにより、プ
ランジャ室53に圧縮機の吸入圧力Psが導入され、プ
ランジャ室内圧が吐出圧力Pdによって高圧になること
がない。
圧力Pdによって高圧になることがないから、CO2 等
の冷媒を使用する超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置
で、吐出圧力が高圧になっても、プランジャチューブ3
3を厚肉化する必要がなく、これに伴いプランジャチュ
ーブ33の外側に設けられる巻線部36とプランジャ4
0の間隙が増大することがなく、電磁コイル装置30を
大型化する必要がなくなる。
7内にあり、上端16bは空室48にあり、ベローズ収
納室17と空室48には共に吸入圧力Psが導入される
から、弁棒16の上下両端に同じ吸入圧力Psを及ぼさ
れ、しかも、弁棒16のPs−Pc間部分の外径D1、
Pc−Pd間部分の外径D2、Pd−Ps間部分の外径
D3で、D1=D2=D3とし、弁棒16が中間部にて
他の圧力を軸力方向に受けないように構成することで、
弁棒16への圧力による作用力が全てキャンセルされ、
図7(a)に示すように、弁開度特性(Ps設定値)が
吐出圧力Pdの影響を受けることがない容量制御弁が得
られる。
D2>D1=D3、あるいはD1=D2>D3に設定す
ることにより、弁棒16が中間部にて吐出圧力Pdを開
弁方向の軸力として受け、図7(b)に示すように、P
s設定値を吐出圧力Pdの上昇に合わせて高くするよう
な補正制御が可能になる。また、これとは、反対に、D
2<D1=D3、あるいはD1=D2<D3に設定する
ことにより、弁棒16が中間部にて吐出圧力Pdを閉弁
方向の軸力として受け、図7(c)に示すように、Ps
設定値を吐出圧力Pdの上昇に合わせて低くするような
補正制御が可能になる。
41とによる制御域での発生荷重(WcA〜WcB)
は、ベローズ装置22の設定可変域での発生荷重(Wb
A〜WbB)の1/15程度の低い値となるから、CO
2 冷凍サイクルであっても電磁コイル装置30を大型化
せずに済ませることが可能になる。
求制御特性に応じて任意に設定することができる。
荷重特性は、先に、ベローズ装置22の設定可変域での
発生荷重の1/15程度と説明したが、設定ばね28の
ばね定数を変えることで任意に調整でき、これに伴い、
電磁コイル装置30による発生荷重(電磁コイル装置3
0の大きさ)も任意に調整できることは、言うまでもな
い。
態の容量可変型圧縮機用制御弁10の変形例を示してい
る。なお、図8、図9において、図1に示されているも
の同等あるいは同一の構成要件には、図1に付けた符号
と同一の符号を付けてその説明を省略する。
装置22のベローズ本体19のばね定数と内部補正ばね
21のばね定数を高めて主ばね(24)を省略し、弁ハ
ウジング11の外径をスリム化している。また、制御弁
10の容量可変型圧縮機に対する取り付けを、フランジ
固定から止め輪54による固定に変更している。図9に
示されている変形例では、更に、電磁コイル装置30の
スリム化が図られ、電磁コイル装置30の部分も含めて
容量可変型圧縮機用制御弁10が圧縮機に埋め込み可能
になっている。
のと同様に構成されているので、図8、図9に示されて
いる容量可変型圧縮機用制御弁10でも、図1に示され
ているものと同じ、作用、効果が得られる。
1の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、プ
ランジャ室に可変型圧縮機の吸入圧力が導入され、プラ
ンジャ室内圧が吐出圧力によって高圧になることがない
から、CO2 等の冷媒を使用する超臨界蒸気圧縮式の冷
凍サイクル装置で、吐出圧力が高圧になっても、プラン
ジャチューブを厚肉化する必要がなく、これに伴い電磁
コイル装置を大型化する必要がなくなり、材料費が嵩む
ことがなく、小型化設計が可能になる。
制御弁によれば、弁棒の両端に容量可変型圧縮機の吸入
圧力を及ぼされ、中間部にて他の圧力を軸力方向に受け
ないよう構成されているから、吸入圧力設定値が吐出圧
力の影響を受けることがなく、併せて弁駆動力の低減に
より電磁コイル装置の小型化が可能になる。
機用制御弁によれば、弁棒の両端に容量可変型圧縮機の
吸入圧力を及ぼされ、中間部にて容量可変型圧縮機の吐
出圧力を開弁方向の軸力として受け、吸入圧力設定値を
吐出圧力の上昇に合わせて高くするような補正制御が可
能になる。
機用制御弁は、弁棒の両端に容量可変型圧縮機の吸入圧
力を及ぼされ、中間部にて容量可変型圧縮機の吐出圧力
を閉弁方向の軸力として受け、吸入圧力設定値を吐出圧
力の上昇に合わせて低くするような補正制御が可能にな
る。
施の形態を示す断面図である。
けるベローズ特性を示すグラフである。
ける設定ばね特性を示すグラフである。
ける電磁コイル特性を示すグラフである。
ける弁開度特性を示すグラフである。
けるPd変化に対するPs設定値変化特性を示すグラフ
である。
施の形態の変形例を示す断面図である。
施の形態の他の変形例を示す断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 容量可変型圧縮機の吸入圧力を導入され
る感圧素子室に設けられた感圧素子の感圧動作により開
閉駆動される弁体を有し、電磁コイル装置の発生荷重を
前記感圧素子の発生荷重に対抗させ、前記電磁コイル装
置の発生荷重に応じて感圧素子の設定圧を可変設定し、
前記弁体の開度に応じて容量可変型圧縮機のクランク室
圧力を制御して容量可変型圧縮機の容量制御を行う容量
可変型圧縮機用制御弁において、 前記電磁コイル装置は内部にプランジャを有するプラン
ジャ室を有し、前記プランジャ室が前記感圧素子室に連
通し、前記プランジャ室に吸入圧力が導入される、 ことを特徴とする容量可変型圧縮機用制御弁。 - 【請求項2】 前記弁体と一体の弁棒を有し、前記弁棒
は、両端に容量可変型圧縮機の吸入圧力を及ぼされ、中
間部にて他の圧力を軸力方向に受けないよう構成されて
いることを特徴とする請求項1に記載の容量可変型圧縮
機用制御弁。 - 【請求項3】 前記弁体と一体の弁棒を有し、前記弁棒
は、両端に容量可変型圧縮機の吸入圧力を及ぼされ、中
間部にて容量可変型圧縮機の吐出圧力を開弁方向の軸力
として受けるよう軸径差を設けられていることを特徴と
する請求項1に記載の容量可変型圧縮機用制御弁。 - 【請求項4】 前記弁体と一体の弁棒を有し、前記弁棒
は、両端に容量可変型圧縮機の吸入圧力を及ぼされ、中
間部にて容量可変型圧縮機の吐出圧力を閉弁方向の軸力
として受けるよう軸径差を設けられていることを特徴と
する請求項1に記載の容量可変型圧縮機用制御弁。
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