JP2004257288A

JP2004257288A - 制御弁

Info

Publication number: JP2004257288A
Application number: JP2003047421A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Toshima; 和人戸嶋; Masao Futami; 正男二見; Morio Kaneko; 守男金子
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Current assignee: Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2004-09-16

Abstract

【課題】安価で、簡素化された構造で、耐久性に優れ、小型化設計の自由度が高い差圧応動式の制御弁を提供すること。
【解決手段】弁ハウジング１１に形成された円形横断面のボアー１２に球形のボール弁体１３をボアー１２の軸線方向に移動可能に設け、ボール弁体１３によってボアー１２を第１の圧力室１４と第２の圧力室１５とに区画し、ボール弁体は１３は第１の圧力室１４の圧力と第２の圧力室１５の圧力との差圧を直接及ぼされて当該差圧によって軸線方向に移動し、弁ポート２２の開度を増減する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、差圧応動式の制御弁に関し、特に、容量可変型圧縮機の容量制御弁として使用される制御弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車載用空調装置などで使用される冷凍サイクル装置では、圧縮機として、斜板式の容量可変型圧縮機が多く使用されている。斜板式の容量可変型圧縮機は、斜板を収容したクランク室の内圧（クランク室圧力）に応じて吐出容量を定量的に変化させる。すなわち、クランク室圧力の上昇に応じて斜板傾斜角が小さくなって吐出容量を低減し、これとは逆に、クランク室圧力の低減に応じて斜板傾斜角が大きくなって吐出容量を増大する。この吐出容量の制御は、吐出容量を検出し、検出された吐出容量に応じてクランク室圧力を制御することにより、フィード補償式に行うことができる。
【０００３】
容量可変型圧縮機の吐出流路の上流側と下流側とに所定量離れた２位置の圧力差は、流量に応じた圧力損失と正の相関性を示すから、この圧力差を感知して吐出容量に応じたクランク室圧力制御を行う差圧応動式の容量制御弁がある（例えば、特許文献１、２）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２２１１５８号公報
【特許文献２】
特開２００１−３１７４５５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の差圧応動式の容量制御弁は、差圧感知用の圧力室と弁室とが別構造であったり、差圧を感知する部材（感圧部材）と弁体とが別部品であったり、弁体が円柱状の弁であるため、部品点数が多い、部品加工工数が多い、小型化が難しいなどの課題がある。このため、安価で、簡素化された構造で、耐久性に優れた小型の差圧応動式制御弁を得ることができない。
【０００６】
この発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたもので、安価で、簡素化された構造で、耐久性に優れ、小型化設計の自由度が高い差圧応動式の制御弁を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明による制御弁は、弁ハウジングに円形横断面のボアーが形成され、前記ボアーに球形のボール弁体が当該ボアーの軸線方向に移動可能に設けられ、当該ボール弁体によって前記ボアーが第１の圧力室と第２の圧力室とに区画され、当該ボール弁体は前記第１の圧力室の圧力と前記第２の圧力室の圧力との差圧を直接及ぼされて当該差圧によって前記ボアーの軸線方向に移動し、前記弁ハウジングには前記第１の圧力室の側において前記ボール弁体と対向し前記ボアーの軸線方向における当該ボール弁体の位置により前記第１の圧力室に対する開度を変化する弁ポートを画定する弁座部が設けられ、前記第１の圧力室に前記ボール弁体を弁開方向に付勢する弁ばねが設けられ、電磁コイル、吸引子、プランジャ、前記プランジャに連結されたプランジャロッドを有し、前記第２の圧力室において前記プランジャロッドによって前記弁体と連結され、電磁力によって前記ボール弁体を弁閉方向に付勢する電磁手段が設けられている。
【０００８】
この発明による制御弁によれば、ボール弁体が感圧部材を兼ねており、このため、ボール弁体とは別に感圧部材を設ける必要がなく、また、自ずと、差圧感知用の圧力室と弁室とが同一になり、部品点数が削減され、小型化が可能になる。また、ボール弁体の使用によっても、小型化が可能となり、市販の鋼球（ステンレス球）を使用でき、円柱状の弁である場合に比して、弁装置全体の部品加工工数を削減できる。
【０００９】
この発明による制御弁では、前記電磁手段は、前記プランジャを収容する密閉構造のプランジャ室を有し、当該プランジャ室と前記弁ポートとが均圧通路によって連通しており、好ましくは、前記弁ポートの内径と前記プランジャロッドの外径とが同一寸法になっている。
【００１０】
この発明による制御弁によれば、ボール弁体に作用する弁ポートの圧力を相殺でき、弁ポートの圧力の影響を受けることなくボール弁体が第１の圧力室の圧力と第２の圧力室の圧力との差圧に正確に応動する。
【００１１】
この発明による制御弁は、クランク室圧力に応じて吐出容量を定量的に変化させる容量可変型圧縮機の容量制御弁として使用することができ、前記容量可変型圧縮機の吐出流路の上流側と下流側とに所定量離れた２位置の圧力のうち、高圧側の吐出圧を前記第１の圧力室に及ぼされ、低圧側の吐出圧を前記第２の圧力室に及ぼされ、前記弁ポートが前記クランク室に接続されている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１はこの発明による制御弁の一つの実施形態を示している。
【００１３】
この発明による制御弁は、全体を符号１０により示されている。
制御弁１０は弁ハウジング１１を有する。弁ハウジング１１には円形横断面のボアー１２が貫通形成されている。
【００１４】
ボアー１２の下端は調整ねじプラグ２０によって弁ハウジング１１の下端に取り付けられた弁座部材２１によって閉じられ、ボアー１２の上端は、弁ハウジング１１の上端にかしめ結合された後述する電磁コイル装置（電磁手段）３０の吸引子３１によって閉じられている。
【００１５】
ボアー１２には球形のボール弁体１３がボアー１２の軸線方向に移動可能に嵌合している。ボール弁体１３はボアー１２の内径に応じた球径を有する市販のステンレス球（鋼球）により構成されている。
【００１６】
ボアー１２はボール弁体１３によって第１の圧力室１４と第２の圧力室１５とに区画されている。第１の圧力室１４は弁ハウジング１１に形成された通路１６によって高圧ポート１７に連通し、第２の圧力室１５は弁ハウジング１１に形成された通路１８によって低圧ポート１９に連通している。
【００１７】
ボール弁体１３の下半分には高圧ポート１７より第１の圧力室１４に導入される圧力（高圧）が直接作用し、ボール弁体１３の上半分には低圧ポート１９より第２の圧力室１５に導入される圧力（低圧）が直接作用し、ボール弁体１３は第１の圧力室１４の圧力と第２の圧力室１５の圧力との差圧によって軸線方向に移動する。
【００１８】
弁座部材２１は第１の圧力室１４の側においてボール弁体１３と対向する弁ポート２２を画定する弁座部２３を有する。ボール弁体１３は、軸線方向位置により第１の圧力室に対する弁ポート２２の開度を変化する。弁ポート２２は調整ねじプラグ２０に貫通形成された接続ポート２４に連通している。
【００１９】
第１の圧力室１４にはボール弁体１３を弁開方向（上向き）に付勢する弁ばね２５が設けられている。弁ばね２５は、圧縮コイルばねにより構成され、弁座部材２１の下部フランジ２１Ａとボール弁体１３とに挟まれている。
【００２０】
電磁コイル装置３０は、弁ハウジング１１の上端にかしめ結合された前述の吸引子３１と、吸引子３１の上部に固定されて内側にプランジャ室３２を画定するプランジャケース３３と、プランジャ室３２内に設けられたプランジャ３４と、プランジャロッド３５と、プランジャばね３６と、吸引子３１の下部に取り付けられた下外凾３７と、下外凾３７に固定された外凾３８と、外凾３８およびプランジャケース３３に取り付けられた磁路ガイド部材３９と、ボビン４０および電磁コイル部４１とを有する。
【００２１】
プランジャロッド３５は、吸引子３１に貫通形成された中心孔４２を軸線方向に移動可能に貫通し、上端をプランジャ３４に連結され、下端をボール弁体１３の上面部に溶接等によって固着されている。
【００２２】
電磁コイル装置３０は、電磁コイル部４１に通電されることにより、コイル電流に応じた電磁力を発生し、吸引子３１の円錐凹状の磁気吸着面（上面）３１Ａにプランジャ３４の円錐凸状の下面３４Ａが磁気的に吸引され、ボール弁体１３を弁閉方向（下向き）に付勢する。
【００２３】
弁ハウジング１１には均圧通路２６が形成されている。均圧通路２６は、一方において、後述する容量可変型圧縮機５０（図２参照）への取付状態時に、調整ねじプラグ２０に形成された孔２７および連通溝２８と、接続ポート２４を介して弁ポート２２に連通している。均圧通路２６は、他方において、弁ハウジング１１と吸引子３１との間の空間２９、吸引子３１に形成された孔４３、中心孔４２とプランジャロッド３５との間隙４４を介してプランジャ室３２に連通している。また、プランジャ３４には均圧孔４５が貫通形成されている。
【００２４】
弁ポート２２の内径Ｄａとプランジャロッド３５の外径Ｄｂとが同一寸法に設定されている。
【００２５】
上述の構成による制御弁１０は、第１の圧力室１４の圧力と第２の圧力室１５の圧力との差圧による弁開方向の力および弁ばね２５のばね力と、電磁コイル装置３０による弁閉方向の力との平衡関係によってボール弁体１３の軸線方向位置が決まり、弁ポート２２の開度が決まる。この弁ポート２２の開度に応じた流量をもって高圧ポート１７より流体が、通路１６、第１の圧力室１４、弁ポート２２を通過して接続ポート２４へ流れる。
【００２６】
電磁コイル装置３０による弁閉方向の力が一定であると、第１の圧力室１４の圧力と第２の圧力室１５の圧力との差圧の増加に応じて弁ポート２２の開度が増大し、その差圧の低減に応じて弁ポート２２の開度が減少する。
【００２７】
上述したように、ボール弁体１３が差圧を感知する感圧部材を兼ねており、このため、ボール弁体１３とは別に感圧部材を設ける必要がなくなる。また、差圧感知用の第１の圧力室１４、第２の圧力室１５はボール弁体１３を収容する弁室を兼ねている。これらのことにより、部品点数が削減され、小型化が可能になる。また、ボール弁体１３の使用によっても、円柱状の弁の場合に比して小型化が可能なり、市販の鋼球（ステンレス球）を使用できる利点もある。
【００２８】
また、均圧通路２６によって弁ポート２２の圧力がプランジャ室３２に導入され、弁ポート２２の内径Ｄａとプランジャロッド３５の外径Ｄｂとが同一寸法であることにより、弁ポート２２の圧力によってボール弁体１３に作用する上向きの力が、プランジャ室３２に導入された弁ポート２２の圧力によってプランジャロッド３５に作用する下向きの力によって相殺される。
【００２９】
これにより、ボール弁体１３が弁ポート２２の圧力の影響を受けることがない。
【００３０】
図２は上述の制御弁１０を斜板式の容量可変型圧縮機の容量制御弁として適用した実施形態を示している。容量可変型圧縮機５０は、斜板５１の傾斜角によってストロークが決まるピストン５２を有し、吸入通路５３、吸入弁５４よりシリンダ室５５に冷媒等の流体を吸入し、コンプレッサ室５５より吐出弁５６、吐出通路５７に流体を吐出する。容量可変型圧縮機５０の吐出容量は、斜板５１の傾斜角の増大に応じて増加し、斜板５１の傾斜角の低減に応じて減少する。
【００３１】
斜板５１はクランク室６０内にあって回転軸５８に連結され、回転軸５８はプーリ５９によって回転駆動される。斜板５１は、クランク室６０の流体の圧力、すなわち、クランク室圧力Ｐｃの上昇に応じて傾斜角を減少し、クランク室圧力Ｐｃの低減に応じて傾斜角を増大する。
【００３２】
クランク室６０には通路６１によって一定量の吸入圧Ｐｓが導入され、容量可変型圧縮機５０に取り付けられた制御弁１０により調整された量の吐出圧（高圧側吐出圧ＰｄＨ）が通路６２よってクランク室６０に導入され、クランク室６０に導入される高圧側吐出圧ＰｄＨの量に応じてクランク室圧力Ｐｃが変化する。
【００３３】
容量可変型圧縮機５０の吐出通路５７の絞り５７Ａを隔てた上流側と下流側とに所定量離れた２位置の圧力のうち、高圧側吐出圧ＰｄＨが通路６４によって制御弁１０の高圧ポート１７、第１の圧力室１４に及ぼされ、低圧側吐出圧ＰｄＬが通路６５によって制御弁１０の低圧ポート１９、第２の圧力室１５に及ぼされ、弁ポート２２、接続ポート２４が通路６２によってクランク室６０に接続されている。
【００３４】
制御弁１０は、高圧側吐出圧ＰｄＨと低圧側吐出圧ＰｄＬとの差圧に応動する。圧縮機回転数の増加によって吐出量が増加すると、それに応じて高圧側吐出圧ＰｄＨと低圧側吐出圧ＰｄＬとの差圧が増大し、制御弁１０の開度が増加する。制御弁１０の開度増加に応じてクランク室圧力Ｐｃが高くなり、斜板５１の傾斜角が減少する。これにより、容量可変型圧縮機５０の吐出量が低減する。
【００３５】
容量可変型圧縮機５０の吐出量が低減すると、高圧側吐出圧ＰｄＨと低圧側吐出圧ＰｄＬとの差圧が減少し、制御弁１０の開度が低減する。制御弁１０の開度低減に応じてクランク室圧力Ｐｃが低くなり、斜板５１の傾斜角が増大する。これにより、容量可変型圧縮機５０の吐出量が増加し、差圧が大きくなって制御弁１０の開度が増し、設定開度になる。この設定開度は、制御弁１０の電磁コイル装置３０の電流値により可変設定される。このようにして、容量可変型圧縮機５０の吐出量が制御される。
【００３６】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、この発明による制御弁によれば、ボール弁体が感圧部材を兼ねており、ボール弁体とは別に感圧部材を設ける必要がなく、差圧感知用の圧力室と弁室とが同一になり、部品点数を削減でき、小型化が可能になり、また、ボール弁体の使用によっても、小型化が可能となり、市販の鋼球を使用でき、円柱状の弁である場合に比して、弁装置全体の部品加工工数を削減できるから、安価で、簡素化された構造で、耐久性に優れ、しかも、小型化設計の自由度が高い差圧応動式の制御弁が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による制御弁の一つの実施形態を示す断面図である。
【図２】この発明による制御弁を取り付けられた容量可変型圧縮機の構成図である。
【符号の説明】
１０制御弁
１１弁ハウジング
１２ボアー
１３ボール弁体
１４第１の圧力室
１５第２の圧力室
１７高圧ポート
１９低圧ポート
２１弁座部材
２２弁ポート
２４接続ポート
２５弁ばね
２６均圧通路
３０電磁コイル装置
３１吸引子
３２プランジャ室
３４プランジャ
３５プランジャロッド
５０容量可変型圧縮機
５１斜板
５２ピストン
５３吸入通路
５５シリンダ室
５７吐出通路
６０クランク室

Claims

弁ハウジングに円形横断面のボアーが形成され、
前記ボアーに球形のボール弁体が当該ボアーの軸線方向に移動可能に設けられ、当該ボール弁体によって前記ボアーが第１の圧力室と第２の圧力室とに区画され、当該ボール弁体は前記第１の圧力室の圧力と前記第２の圧力室の圧力との差圧を直接及ぼされて当該差圧によって前記ボアーの軸線方向に移動し、
前記弁ハウジングには前記第１の圧力室の側において前記ボール弁体と対向し前記ボアーの軸線方向における当該ボール弁体の位置により前記第１の圧力室に対する開度を変化する弁ポートを画定する弁座部が設けられ、
前記第１の圧力室に前記ボール弁体を弁開方向に付勢する弁ばねが設けられ、
電磁コイル、吸引子、プランジャ、前記プランジャに連結されたプランジャロッドを有し、前記第２の圧力室において前記プランジャロッドによって前記弁体と連結され、電磁力によって前記ボール弁体を弁閉方向に付勢する電磁手段が設けられている、
ことを特徴とする制御弁。
前記電磁手段は、前記プランジャを収容する密閉構造のプランジャ室を有し、当該プランジャ室と前記弁ポートとが均圧通路によって連通していることを特徴とする請求項１記載の制御弁。
前記弁ポートの内径と前記プランジャロッドの外径とが同一寸法であることを特徴とする請求項２記載の制御弁。
クランク室圧力に応じて吐出容量を定量的に変化させる容量可変型圧縮機の容量制御弁として使用され、
前記容量可変型圧縮機の吐出流路の上流側と下流側とに所定量離れた２位置の圧力のうち、高圧側の吐出圧を前記第１の圧力室に及ぼされ、低圧側の吐出圧を前記第２の圧力室に及ぼされ、前記弁ポートが前記クランク室に接続されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の制御弁。