JP2004156575A - Capacity control valve for variable displacement compressor - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車用空調装置の冷凍サイクルに使用される可変容量圧縮機の容量制御弁に関し、特に、弁開度の設定を行う電磁ソレノイドをデューティ比制御する可変容量圧縮機の容量制御弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車用空調装置の冷凍サイクルに使用される可変容量圧縮機においては、容量制御弁が吐出室とクランク室とを連通する連通路を開閉して、吐出室から高圧冷媒が導入されるクランク室内の圧力を制御することにより、斜板の傾斜角を制御して、ピストンで圧縮される冷媒の吐出容量を制御するようにしている。
【0003】
容量制御弁は、電磁ソレノイドの電磁コイルに設定容量に対応した値の電流を供給することによって容量制御を行っているが、400Hz程度のパルス電流を供給し、そのデューティ比を変えることによって容量制御を行う場合もある。このデューティ比制御の容量制御弁は、デューティ比に応じた電磁ソレノイドへの平均電流値によってセット荷重が設定され、可変容量圧縮機からの冷媒の吐出容量を制御することができる(例えば特許文献1参照。)。
【0004】
このような容量制御弁においては、弁体がボール形状のボール弁、テーパ形状のニードル弁またはテーパ弁、平面形状の平弁などが採用されている。吐出室からクランク室への冷媒の流量制御は、弁体のリフト量を変えることによって行っており、可変容量圧縮機が最少容量の運転時は、リフト量が最大、最大容量の運転時は、リフト量が最小、つまり、弁閉状態になるようにする。
【0005】
【特許文献1】
特開2001−342946号公報(段落番号〔0019〕)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、デューティ比制御の容量制御弁では、弁体およびこれを駆動するシャフトはその長手方向に微振動しているので、弁閉動作時あるいは弁体が弁閉位置近傍にあるときに吸入圧力が上がって弁閉方向に制御されると、弁体が弁座に当たって弁体が弁開方向に移動してしまうので、リフト特性がリニアでなくなるという問題点があった。
【0007】
また、弁閉時には、微振動している弁体が弁座に対して直接かつ繰り返し衝突するため、弁体や弁座の耐久性が低下するという問題もあった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、弁閉位置近傍の特性を改善した可変容量圧縮機のためのデューティ比制御の容量制御弁を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記問題を解決するために、弁開度の設定を電磁ソレノイドに供給するパルス電流のデューティ比の制御で行う可変容量圧縮機の容量制御弁において、冷媒が導入される第1ポートと冷媒が導出される第2ポートとの間の通路を開閉制御する弁部をスプール弁で構成したことを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御弁が提供される。
【0009】
このような可変容量圧縮機の容量制御弁によれば、弁部をスプール弁で構成したことにより、そのスプール弁の弁体が電磁ソレノイドによってデューティ比制御されることにより弁の開閉方向に微振動されていたとしても、弁閉位置近傍で振動による弁体の弁座への衝突がないため、弁閉直前で弁座に衝突することによる弁開現象がなく、リフト特性が改善されるだけでなく、部品の耐久性が向上する。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1は、第1の実施の形態に係る容量制御弁を示す断面図である。
【0011】
制御弁は、弁部10とソレノイド部20とからなり、外部可変制御式の制御弁を構成している。この制御弁は、図示しない可変容量圧縮機に組み込まれたときに、吐出室、吸入室、およびクランク室と連通する連通路に介在される。
【0012】
弁部10は、ボディ11の長手方向一端部に圧力導入室12が形成され、この圧力導入室12の上部には可変容量圧縮機の吐出室に連通されて吐出圧力Pdを受ける第1ポート11aが形成されている。この第1ポート11aに連通する空間には、フィルタ13が取り付けられている。また、圧力導入室12には、アジャストねじ14、コイルスプリング15、およびスプール弁体16が設けられている。
【0013】
このスプール弁体16は、弁座11bに対向して上流側から弁孔に挿抜自在に配置され、上部にはテーパ部16aおよびばね受け部が一体に形成され、コイルスプリング15によって弁閉方向に付勢されている。このコイルスプリング15は、上端がアジャストねじ14により受けられており、その螺入量によりばね荷重が調節されている。
【0014】
弁部10の弁孔より下流側は、ボディ11の側面にクランク室と連通する第2ポート11cが形成されている。したがって、第1ポート11aから導入された冷媒が、スプール弁体16と弁座11bとによって制御された開口部を通ってクランク室に導出されることにより、クランク室内で斜板の角度を制御するためのクランク室内の圧力Pcが決定される。
【0015】
スプール弁体16は、また、弁孔を介して下方へ延びるシャフト17が一体に形成され、ボディ11によってスプール弁体16とともに軸線方向に摺動自在に保持されている。
【0016】
シャフト17の下端部は、センターディスク18に嵌め込まれている。センターディスク18は、外周縁部がボディ11とソレノイド部20とによって挾持されたダイヤフラム19の中央部に当接するよう設けられている。センターディスク18が配置されている空間は、第3ポート11dに連通されており、可変容量圧縮機の吸入室からダイヤフラム19が吸入圧力Psを受けるように構成されている。
【0017】
ダイヤフラム19は、導入された吸入圧力Psを受けて、図示の上下方向に変位することによってセンターディスク18およびシャフト17を介してスプール弁体16のリフト量を制御することができる。
【0018】
ソレノイド部20は、電磁コイル21が周設されたスリーブ22を有し、その下端部には、固定鉄芯をなすコア23が固定されている。また、可動鉄芯をなすプランジャ24が、コイルスプリング25によって軸線方向に図の上方に付勢された状態で、スリーブ22内に摺動自在に配置されている。シャフト26は、コア23およびプランジャ24の軸線位置に配置されており、その一端は、コア23の開口部に圧入された軸受部27によって支持され、他端はプランジャ24と連結されている。これにより、電磁コイル21が通電されてプランジャ24がコア23に吸引されたときには、スプール弁体16がコイルスプリング15によって弁孔内に挿入されて、弁閉状態になる。しかし、電磁コイル21が非通電状態であれば、プランジャ24にはコイルスプリング25の付勢力が作用して、ダイヤフラム19からセンターディスク18を介してシャフト17が図の上方へ押し上げられるから、スプール弁体16を所定の距離だけ弁開方向にリフトされるようになっている。
【0019】
このように、この容量制御弁は、弁部10の弁開度がソレノイド部20によるソレノイド力によって設定され、かつ吸入圧力Psを感知して変化されるため、可変容量圧縮機の吸入圧力Psが一定になるようにクランク室内の圧力Pcを制御する弁を構成している。
【0020】
次に、この発明の容量制御弁の動作を説明する。
このソレノイド部20では、電磁コイル21に流すパルス電流をデューティ比制御することによって、容量制御弁のセット値を外部から自由に変えることができる。すなわち、デューティ比を大きくして平均電流値を増やすと、プランジャ24をコア23に吸引する力が強くなって、弁開度が小さく設定され、デューティ比を小さくして平均電流値を減らすと、弁開度は大きく設定される。
【0021】
ここで、電磁コイル21にあるデューティ比のパルス電流が供給されていて弁部10がある弁開度を有しているときに、たとえば、吸入圧力Psが低くなると、ダイヤフラム19が図の上方へ変位してスプール弁体16を弁開方向に駆動し、弁開度が大きくなる。これにより、クランク室に供給される冷媒流量が増えて中の圧力Pcが大きくなり、斜板の傾斜角を小さくするように作用するから、ピストンのストロークが短くなり、吐出容量が減って、吸入圧力Psを高くしようとする。
【0022】
反対に、吸入圧力Psが高くなると、ダイヤフラム19が図の下方へ変位してスプール弁体16を弁閉方向に駆動し、弁開度が小さくなる。これにより、クランク室に供給される冷媒流量が減少して中の圧力Pcが小さくなり、斜板の傾斜角を大きくするように作用するから、ピストンのストロークは長くなり、吐出容量が増えて、吸入圧力Psを低くしようとする。
【0023】
電磁コイル21に流すパルス電流のデューティ比を大きくしていくと、スプール弁体16は、弁閉方向に移動していく。このとき、スプール弁体16は、弁の開閉方向に微少振動をしながら弁座11bに近付いていく。あるいは、スプール弁体16が弁閉位置近傍にあるときに吸入圧力Psが上がって弁閉方向に制御されるときにも、同様に、弁閉方向に移動していく。
【0024】
しかし、スプール弁体16の下端部が弁座11bに到達し、さらに弁座11bを通り過ぎて弁孔に挿入されることになっても、スプール弁体16が弁座11bに接触することはないので、スプール弁体16が弁座11bに衝突して振動のストローク分だけ弁開してしまうことがない。さらに、デューティ比を最大にすると、ソレノイド部20は、シャフト17を押し上げる力がなくなるので、スプール弁体16はコイルスプリング15に付勢されてテーパ部16aが弁座11bに着座し、吐出室からクランク室への流路は全閉される。
【0025】
したがって、スプール弁体16が弁座11bに到達する直前に、スプール弁体16が弁座11bに衝突して弁開方向に動いてしまうことがないため、スプール弁体16の下端部が弁座11bに到達するまでのリフト特性をリニアにすることができる。また、スプール弁体16が弁座11bに対して直接かつ繰り返し衝突することがないため、スプール弁体16や弁座11bの耐久性を維持することができる。
【0026】
図2は、第2の実施の形態に係る容量制御弁を示す断面図である。なお、図2においては、図1に示した容量制御弁の構成要素と同一または同等の要素については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【0027】
第1の実施の形態と異なるのは、可変容量圧縮機の吐出室からの吐出圧力Pdがスプール弁体16に対して弁閉方向にかかっていたのに対し、弁開方向にかかっている点で異なる。したがって、ボディ11の側面に形成された穴が吐出圧力Pdを導入する第1ポート11aを構成し、ボディ11の頂部に形成された穴がクランク室に圧力Pcを供給する第2ポート11cを構成している。この第1および第2ポート11a,11cの入れ換えにより、フィルタ13は、第1ポート11aが形成された位置のボディ11に周設されている。
【0028】
また、この第2の実施の形態に係る容量制御弁においても、その動作および効果については、前述した図1のものとまったく変わりがないので、ここでは説明を省略する。
【0029】
図3は、第3の実施の形態に係る容量制御弁を示す断面図である。なお、図3においては、図1に示した容量制御弁の構成要素と同一または同等の要素については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【0030】
第1の実施の形態と異なるのは、弁部10の弁体とダイヤフラム19の動きを弁体に伝達するシャフト17とが別体になっていて、弁体がボール弁体16bになっている点と、ボール弁体16bと当接する側のシャフト17の先端形状をスプール形状にしてスプール弁の構成にしている点で異なる。
【0031】
この容量制御弁においても、ボール弁体16bが弁座11bに着座する直前に、シャフト17の先端部分が先に弁孔に進入して弁部10を弁閉状態にしてしまうので、弁閉時にボール弁体16bが弁座11bに衝突して弁開方向に動いてしまうことがないため、弁閉状態に到達するまでのリフト特性をリニアにすることができる。デューティ比を最大側に変化させたときは、パルス電流のオフ時間がオン時間に比べて短くなるため、シャフト17の軸線方向の微振動が少ない状態になり、その状態でボール弁体16bが弁座11bに着座することになるので、ボール弁体16bが弁座11bに着座するときの衝突力が弱まり、ボール弁体16bや弁座11bの耐久性を向上させることができる。
【0032】
この第3の実施の形態に係る容量制御弁においても、その動作および効果は、前述した図1のものと同じであるので、ここでは説明を省略する。
なお、上記の実施の形態では、スプール弁とした弁構造を以って吐出圧力Pdをクランク室に導入する、いわゆる入れ制御の容量制御弁について説明したが、クランク室の圧力Pcを吸入室へ導出してクランク室の圧力Pcを制御するようにした、いわゆる抜き制御を行う容量制御弁、さらには、入れ制御と抜き制御とを連動して同時に行う容量制御弁についても同様に適用することができる。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、弁部を、弁体が弁孔に対して挿抜するよう動作するスプール弁の構成にした。これにより、弁閉位置近傍にて弁体と弁座が衝突することがないので、リフト特性を改善することができ、また、構成部品の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態に係る容量制御弁を示す断面図である。
【図2】第2の実施の形態に係る容量制御弁を示す断面図である。
【図3】第3の実施の形態に係る容量制御弁を示す断面図である。
【符号の説明】
10 弁部
11 ボディ
11a 第1ポート
11b 弁座
11c 第2ポート
11d 第3ポート
12 圧力導入室
13 フィルタ
14 アジャストねじ
15 コイルスプリング
16 スプール弁体
16a テーパ部
16b ボール弁体
17 シャフト
18 センターディスク
19 ダイヤフラム
20 ソレノイド部
21 電磁コイル
22 スリーブ
23 コア
24 プランジャ
25 コイルスプリング
26 シャフト
27 軸受部
Pc クランク室の圧力
Pd 吐出圧力
Ps 吸入圧力[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a displacement control valve for a variable displacement compressor used in a refrigeration cycle of an automotive air conditioner, and more particularly, to a displacement control valve for a variable displacement compressor that controls a duty ratio of an electromagnetic solenoid for setting a valve opening. .
[0002]
[Prior art]
In a variable displacement compressor used in a refrigeration cycle of an automotive air conditioner, a displacement control valve opens and closes a communication passage that connects a discharge chamber and a crank chamber, and a high pressure refrigerant is introduced from the discharge chamber into the crank chamber. By controlling the pressure, the inclination angle of the swash plate is controlled to control the discharge capacity of the refrigerant compressed by the piston.
[0003]
The capacity control valve performs capacity control by supplying a current corresponding to the set capacity to the electromagnetic coil of the electromagnetic solenoid, but supplies a pulse current of about 400 Hz and changes the duty ratio to control the capacity. In some cases. In the capacity control valve of the duty ratio control, a set load is set by an average current value to the electromagnetic solenoid according to the duty ratio, and the discharge capacity of the refrigerant from the variable capacity compressor can be controlled (for example, Patent Document 1). reference.).
[0004]
In such a displacement control valve, a ball valve having a ball-shaped valve element, a needle valve or taper valve having a tapered shape, a flat valve having a planar shape, and the like are employed. The control of the flow rate of the refrigerant from the discharge chamber to the crank chamber is performed by changing the lift amount of the valve body.When the variable capacity compressor operates at the minimum capacity, the lift amount is maximum, and when the variable capacity compressor is operating at the maximum capacity, The lift amount is minimized, that is, the valve is closed.
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2001-342946 A (paragraph number [0019])
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the capacity control valve of the duty ratio control, the valve body and the shaft for driving the valve body vibrate slightly in the longitudinal direction, so that the suction pressure is reduced during the valve closing operation or when the valve body is near the valve closing position. If the valve body is raised and controlled in the valve closing direction, the valve body hits the valve seat and the valve body moves in the valve opening direction, so that there is a problem that the lift characteristics are not linear.
[0007]
In addition, when the valve is closed, the slightly vibrating valve body collides directly and repeatedly with the valve seat, so that the durability of the valve body and the valve seat is reduced.
The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to provide a displacement control valve for duty ratio control for a variable displacement compressor having improved characteristics near a valve closing position.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, in a displacement control valve of a variable displacement compressor that performs setting of a valve opening degree by controlling a duty ratio of a pulse current supplied to an electromagnetic solenoid, a first port through which a refrigerant is introduced is provided. There is provided a displacement control valve for a variable displacement compressor, wherein a valve for controlling the opening and closing of a passage between the refrigerant and a second port is constituted by a spool valve.
[0009]
According to the displacement control valve of such a variable displacement compressor, the valve portion is constituted by the spool valve, and the valve element of the spool valve is duty-ratio controlled by the electromagnetic solenoid, thereby causing minute vibration in the opening and closing direction of the valve. Even when the valve is closed, there is no collision of the valve body with the valve seat due to vibration near the valve closing position, so there is no valve opening phenomenon due to collision with the valve seat immediately before the valve is closed, and only the lift characteristics are improved. And the durability of the parts is improved.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating the displacement control valve according to the first embodiment.
[0011]
The control valve includes a
[0012]
The
[0013]
The
[0014]
A
[0015]
The
[0016]
The lower end of the
[0017]
The
[0018]
The
[0019]
As described above, in this displacement control valve, the opening degree of the
[0020]
Next, the operation of the displacement control valve of the present invention will be described.
In the
[0021]
Here, when a pulse current having a certain duty ratio is supplied to the
[0022]
Conversely, when the suction pressure Ps increases, the
[0023]
As the duty ratio of the pulse current flowing through the
[0024]
However, even when the lower end of the
[0025]
Therefore, the
[0026]
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a displacement control valve according to the second embodiment. In FIG. 2, the same or equivalent components as those of the capacity control valve shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0027]
The difference from the first embodiment is that the discharge pressure Pd from the discharge chamber of the variable displacement compressor is applied to the
[0028]
Also, in the capacity control valve according to the second embodiment, the operation and the effect are completely the same as those in FIG. 1 described above, and the description is omitted here.
[0029]
FIG. 3 is a sectional view showing a displacement control valve according to the third embodiment. In FIG. 3, the same or equivalent components as those of the capacity control valve shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
[0030]
The difference from the first embodiment is that the valve body of the
[0031]
Also in this displacement control valve, immediately before the
[0032]
The operation and effect of the capacity control valve according to the third embodiment are also the same as those of FIG. 1 described above, and thus description thereof will be omitted.
In the above-described embodiment, the displacement control valve of the so-called input control in which the discharge pressure Pd is introduced into the crank chamber by using a valve structure as a spool valve has been described. However, the pressure Pc of the crank chamber is supplied to the suction chamber. The same can be applied to a capacity control valve which performs so-called release control, which is derived and controls the pressure Pc of the crank chamber, and furthermore, a capacity control valve which simultaneously performs input control and release control in conjunction with each other. it can.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the valve portion is configured as the spool valve that operates so that the valve element is inserted into and removed from the valve hole. As a result, the valve body and the valve seat do not collide in the vicinity of the valve closed position, so that the lift characteristics can be improved and the durability of the components can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a displacement control valve according to a first embodiment.
FIG. 2 is a sectional view showing a displacement control valve according to a second embodiment.
FIG. 3 is a sectional view showing a displacement control valve according to a third embodiment.
[Explanation of symbols]
Claims (4)
冷媒が導入される第1ポートと冷媒が導出される第2ポートとの間の通路を開閉制御する弁部をスプール弁で構成したことを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御弁。In the displacement control valve of the variable displacement compressor, the valve opening is set by controlling the duty ratio of the pulse current supplied to the electromagnetic solenoid,
A displacement control valve for a variable displacement compressor, wherein a valve for controlling opening and closing of a passage between a first port into which the refrigerant is introduced and a second port from which the refrigerant is discharged is constituted by a spool valve.
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