JP2005105935A

JP2005105935A - 可変容量型圧縮機用の制御弁

Info

Publication number: JP2005105935A
Application number: JP2003339919A
Authority: JP
Inventors: Toshiki Okii; 俊樹沖井; Yoshiyuki Kume; 義之久米
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2003-09-30
Filing date: 2003-09-30
Publication date: 2005-04-21
Also published as: US20050067598A1; KR100566030B1; KR20050031895A; EP1520987A1

Abstract

【課題】流体中の析出物等を弁本体の摺動面に案内しない形状とすると共に、仮に、案内しても、弁体がロックしないようにする。
【解決手段】弁本体６０と、ソレノイド励磁部７０と、感圧室８６ａを有する感圧部８６と、を備える。弁体８０は、径大部８２ａと径小部８２が段部を介して隣接して形成される。弁本体６０に形成される案内孔６８に径大部８２ａの周部が摺接状態で案内される。上記段部における前記周部から所定幅に亘って平坦面１８３が形成され、径小部８２の周部には錐形部１８４が形成される。また、径大部８２ａにおける段部近傍の周部には、環状溝１８５が形成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、可変容量型圧縮機に適用される制御弁に係り、特に、必要に応じて吐出圧領域からクランク室内への冷媒ガスの供給を制御する可変容量型圧縮機用の制御弁に関する。

可変容量型圧縮機は、例えば、特許文献１に開示されているように、自動車用の空気調和装置等の冷凍サイクルにおいて、冷媒ガスを圧縮して循環させるために用いられている。可変容量型圧縮機としては、吐出圧領域とクランク室とを連通する冷媒ガス通路を備え、クランク室内の冷媒圧を調整することにより、斜板の傾斜角度を変更して、吐出容量を変更するように構成されたものが知られている。
そして、上記クランク室内の圧力調整は、冷媒ガス通路の途中に設けられた制御弁の開度調整により、吐出圧領域からクランク室に高圧の圧縮冷媒ガスを供給する手段が採用されている。そして、上記制御弁は、例えば、弁本体と、ソレノイド励磁部と、感圧体を有する感圧部とを備えている。

この制御弁について、図６及び図７を用いて説明する。図６はその縦断面図、図７は図６のＢ部の説明図である。制御弁１００は、弁本体６０と、ソレノイド励磁部７０と、感圧部８６とで形成されている。ソレノイド励磁部７０は、その外周にソレノイドハウジング７１を備え、その内部には、ソレノイドの励磁によって上下方向に移動するプランジャ８３と、吸引子８５と、ステム８４とを備え、プランジャ８３を配置したプランジャ室７０ａは、弁本体６０に備えられた吸入冷媒ポート６７と連通している。前記感圧部８６は、ソレノイドハウジング７１の下側に配置され、その内部に感圧室８６ａを備え、該感圧室８６ａには、ステム８４等を介してプランジャ８３を作動するベローズ８７とばね８８とが配設されている。

本体部６０は、弁室６１を備え、該弁室６１内にはプランジャ８３によって開閉作動する弁体８０が配置されており、弁室６１には、高圧の吐出冷媒圧Ｐｄの冷媒ガスが、吐出室（図２参照）を介して、吐出冷媒ポート６３に導かれている。弁室６１の底部には、吐出冷媒ポート６３に連通する弁孔６２が穿設されているとともに、弁室６１の上部はクランク室冷媒ポート６６に連通している。また、弁室６１内には弁体８０を弁室６１の底部側（弁孔６２側）に付勢する閉弁ばね６４が配置されている。

弁体８０は、弁頭部８１、径小部８２、及び径大部８２ａからなる異径の棒状体で、前記弁頭部８１が弁室６１内に配置され、径小部８２が前記弁孔６２内において吐出管路２（図２参照）に連通する吐出し冷媒ポート６３と対向し、前記径大部８２ａは弁本体６０内の案内孔６８に嵌合されて、上下に摺動可能に支持され、その下端部が吸入冷媒圧Ｐｓの冷媒ガスが導かれるプランジャ室７０ａ内に配置されてプランジャ８３に当接し、該プランジャ８３が上下動することで、前記弁体８０が上下動し、該弁体８０の弁頭部８１が、弁孔６２の上面の弁座との間隙を調整する。そして、プランジャ室７０ａに導かれた低温の吸入冷媒は、後述する感圧部８６内に導かれる。

図６に示すように、弁本体６０にカシメ結合されるソレノイドハウジング７１内部にはプランジャ８３が配設され、該プランジャ８３は、弁本体６０の端部に密接状態に接するパイプ８３ａに摺動自在に支持されている。プランジャ８３の下部に形成される収容孔には、ステム８４の上部が挿通されるとともに、ステム８４の下部は、吸引子８５の上端側から下端側に突き出す状態で、吸引子８５に対し摺動自在に支持されている。前記プランジャ８３と吸引子８５との間には、プランジャ８３を吸引子８５側から離す方向に付勢する開弁ばね８５ａが設けられている。

また、ステム８４の下部は、感圧室８６ａ内に配設されるベローズ８７内部のストッパに接離自在に装着され、該ストッパと吸引子８５との間には、ストッパを吸引子８５側から離す方向に付勢するばね８８が設けられている。

上記可変容量型圧縮機２０と制御弁１００との作動について図２及び図６，７を参照して説明する。車載エンジンの回転動力は、駆動ベルト１３ａを介してプーリ１３から回転軸１１に常時伝達され、回転軸１１の回転力は、揺動板１４に伝達され、該揺動板１４を回転させる。この揺動板１４の回転は、ピストン１７の直線往復運動に変換され、その結果シリンダ１５内の圧縮室の容積が変化し、この容積変化によって冷媒ガスの吸入、圧縮及び吐出が順次行われ、揺動板１４の傾斜角度に応じた容量の冷媒ガスが吐出される。

まず、冷凍サイクル（図示せず）において、熱負荷が大きい場合には、吐出室４からクランク室１２に冷媒ガスの流入が阻止され、クランク室１２の冷媒圧は低く、圧縮行程中のピストン１７のリヤ面に生じる力は小さくなり、ピストン１７のリヤ面に生じる力の総和が、ピストン１７のフロント面（トップ面）に生じる力の総和を下回ることによって、揺動板１４の傾斜角度が大きくなる。

ここで、吐出室４の冷媒圧が高くなって、吐出室４とクランク室１２との冷媒圧差が所定値以上になり、吐出室４の冷媒ガスの冷媒圧が、クランク室１２の冷媒ガスの冷媒圧に打ち勝つ場合には、吐出室４の冷媒ガスが凝縮器５０に流出する。

このように、熱負荷が大きくなり、制御弁１００のソレノイド励磁部７０が励磁される場合には、プランジャ８３が吸引子８５側に引き込まれ、プランジャ８３に接触している弁体８０が弁孔６２を閉じる方向に移動し、クランク室１２への流入は阻止される。一方、低温の冷媒ガスは、吸入室３に連通する吸入管路１側から制御弁１００の吸入冷媒ポ−ト６７及びプランジャ室７０ａを介して感圧部８６に導かれ、感圧部８６のベローズ８７は、吸入室３の吸入冷媒圧Ｐｓに基づいて変位し、該変位が前記ステム８４及び前記プランジャ８３を介して弁体８０に伝達される。

弁体８０（弁頭部８１）の弁孔６２に対する開度位置は、ソレノイド励磁部７０による吸引力と、ベローズ８７の付勢力と、閉弁ばね６４及び開弁ばね８５ａの付勢力とによって決定される。そこで、感圧室８６ａ内の冷媒圧（吸入冷媒圧Ｐｓ）が高くなると、ベローズ８７が収縮し、これがソレノイド励磁部７０によるプランジャ８３の吸引方向と一致するため、ベローズ８７の変位に弁体８０の移動が追従し、弁孔６２の開度が減少する。これにより、吐出室４から弁室６１内に導かれる高圧の冷媒ガスの量は減少（クランク室冷媒圧Ｐｃが低下）し、揺動板１４の傾斜角度が増加する。また、感圧室８６ａ内の冷媒圧が低くなると、前記ベローズ８７は、ばねとベローズ８７自身の復元力により伸長し、弁体８０が弁孔６２の開度を増加する方向に移動して、弁室６１内に導かれる高圧の冷媒ガスの量が増大（クランク室冷媒圧Ｐｃが増加）し、揺動板１４の傾斜角度は減少する。

これに対し、熱負荷が小さくなる場合には、高圧の冷媒ガスが吐出室４からクランク室１２に流出して、該クランク室１２の冷媒圧が高くなる。そして、圧縮行程中のピストン７のリヤ面に生じる力が大きくなり、ピストン７のリヤ面に生じる力の総和が、ピストン７のフロント面に生じる力の総和を上回ることによって揺動板１４の傾斜角度が小さくなる。ここで、前記吐出室４とクランク室１２との圧力差が所定値以下になり、クランク室１２の冷媒圧が、吐出室４の冷媒ガスの冷媒圧に打ち勝つ場合には、凝縮器５０への冷媒ガスの流出が阻止される。

このように、熱負荷が小さくなり、前記ソレノイド励磁部７０が消磁される場合には、プランジャ８３に対する吸引が消失し、開弁ばね８５ａの付勢力により、プランジャ８３が吸引子８５側から離れる方向に移動し、弁体８０が弁孔６２を開放する方向に移動してクランク室１２への流入が促進される。ここで、前記感圧部８６内の冷媒圧が上昇すると、前記ベローズ８７が収縮し、弁体８０の開度が減少するが、前記ステム８４の下部は、前記ベローズ８７のストッパに対して接離自在に装着されているため、前記ベローズ８７の変位が弁体８０に対して影響を与えることはない。

上記の従来技術の制御弁１００において、弁体８０は、弁頭部８１、径小部８２及び径大部８２ａからなる棒状体で、径小部８２が前記弁孔６２内において吐出管路２に連通する吐出冷媒ポート６３と対向し、前記径大部８２ａは弁本体６０の案内孔６８内に嵌合されて、上下に摺動可能に支持されることは、既述の通りである。

ところで、上記制御弁１００においては、長期間の使用により冷媒中に析出物が発生し、この析出物により弁体８０の摺動の円滑性が阻害される場合が生じる。
特開２００３−１６６６６６号公報

かかる点に鑑み、本発明は長期間使用しても冷媒中の析出部によって弁体の摺動の円滑性を損ない難くする形状を具備した弁体を提供することを目的とする。

前記目的を達成すべく、本発明は、下記の手段を採用した。即ち、
請求項１記載の可変容量型圧縮機用の制御弁は、弁本体と、ソレノイド励磁部と、感圧体を有する感圧部と、を備えた可変容量型圧縮機用の制御弁において、弁体は、径大部と径小部が段部を介して隣接して形成されると共に、前記弁本体に形成される案内孔に上記径大部の周部が摺接状態で案内され、且つ、上記段部における前記周部から少なくとも所定幅に亘って流体を周部側に案内しない面を形成することを特徴とする。
請求項２記載の可変容量型圧縮機用の制御弁は、上記制御弁において、上記流体を周部側に案内しない面は、上記段部に上記弁体の移動方向とは直角の方向に形成されていることを特徴とする。

請求項３記載の可変容量型圧縮機用の制御弁は、上記いずれかの制御弁において、上記流体を周部側に案内しない面以外の段部は、錐形部とすることを特徴とする。
請求項４記載の可変容量型圧縮機用の制御弁は、請求項１記載の可変容量型圧縮機用の制御弁において、上記径大部における上記段部近傍の周部には、溝部を形成したことを特徴とする。

本発明は、上記構成により下記の効果を奏する。即ち、
請求項１記載の発明によれば、弁体の径大部と径小部との段部の摺接面から少なくとも所定幅に亘って、流体を摺接面側に案内しない面を形成することで、弁体の作動の円滑性を損なうことが抑制される。
請求項２記載の発明によれば、上記効果に加えて、流体を摺接面側に案内しない面は、段部に摺動方向と直角の方向の平坦面として形成されていることから、弁体の加工が容易となる。

請求項３記載の発明によれば、上記いずれかの効果に加えて、上記径小部の上記段部近傍は、軸太部とすることで、弁体の強化が図られる。
請求項４記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の効果に加えて、上記径大部の上記流体を摺接面側に案内しない面から所定距離離れた外周部の位置に、リング状の溝部を形成したことで、冷媒中の析出部が溝部に集積され、弁体の摺動の円滑性を損なうことが更に抑制される。

次に、発明を実施するための最良の形態について説明する。

先ず、本発明に係る実施例１の制御弁２００について、図１乃至図３を用いて説明する。図１は、その要部の縦断面図、図２はその可変容量型圧縮機の概略図、図３は制御弁２００の全体縦断面図である。
先ず、図２に示す可変容量型圧縮機２０は、既に従来技術として説明した通りであるので説明を省略する。また、制御弁２００については、また、図１及び図３に示すが、図６，７に示す公知の制御弁と同一構成部分には同一符号を付すことでその説明を省略する。

弁体１８０は、弁頭部８１、径小部１８２、及び径大部１８２ａから構成される。そして、その段部の周辺部には、図１に示すように、弁体１８０の軸線と直角方向の面からなる平坦面１８３が形成され、該平坦面１８３に連続して径小部１８２を中心として錐形部１８４が形成される。なお、径大部１８２ａと平坦面１８３との縁部は、アール部１８３ａが形成される。
そして、径大部１８２ａの周部（摺接面）で、上記アール部１８３ａの近傍位置には、所定幅・所定深さの環状溝１８５が複数本、例えば、２本平行に形成される。

上記構成により、弁体１８０が摺動しても、平坦面１８３によって、冷媒中の析出物が摺接面に案内されず、弁体１８０の摺動性の析出物の円滑性を損ない難くする。

次に、実施例２について、図４を用いて説明する。図４は、その要部の縦断面図である。実施例２においても、可変容量型圧縮機は、既に従来技術として説明した通りであるので説明を省略する。また、制御弁については、また、図４に弁体２８０部分を示すが、その他の部分は図１に示す実施例１と同じであるから、図４において、同一構成部分には同一符号を付すことでその説明を省略する。

弁体２８０は、弁頭部８１、径小部２８２、及び径大部２８２ａから構成される。そして、その段部には、図４に示すように、弁体２８０の軸線と直角方向の面からなる平坦面２８３が形成される。なお、径大部２８２ａと平坦面２８３との縁部は、アール部２８３ａが形成される。また、実施例１のように、環状溝１８５は形成されない。
上記構成により、弁体２８０が摺動しても、平坦面２８３によって、冷媒中の析出物が摺接面に案内されず、弁体２８０の摺動作動においてその円滑性を損なうことが発生し難くなる。

次に、実施例３について、図５を用いて説明する。図５は、その要部の縦断面図である。実施例３においても、可変容量型圧縮機は、既に従来技術として説明した通りであるので説明を省略する。また、制御弁については、また、図４に弁体３８０部分を示すが、その他の部分は図１に示す実施例１と同じであるから、図５において、同一構成部分には同一符号を付すことでその説明を省略する。

弁体３８０は、弁頭部８１、径小部２８２、及び径大部３８２ａから構成される。そして、その段部には、図４に示すように、弁体３８０の軸線と直角方向の面からなる平坦面２８３が形成される。なお、径大部３８２ａと平坦面２８３との縁部は、アール部２８３ａが形成される。また、実施例１のように、２本の環状溝１８５が径大部３８２ａの周部に形成される。
上記構成により、弁体３８０が摺動しても、平坦面２８３によって、冷媒中の析出物が摺接面に案内されず、仮に、摺接面に案内されても、２つの環状溝１８５内に留まり、摺接部内に拡散することが少なくなる。

実施例１において、錐形部は径小部の補強のために形成されることから、同様の機能を有するものであれば、他の形状であってもよい。

本発明の実施例１にかかる制御弁の要部（図３のＡ部）の縦断面図。実施例及び従来例にかかる可変容量型圧縮機用の制御弁の概略図。同実施例１かかる制御弁の全体縦断面図。同実施例２にかかる要部（図３のＡ部相当部分）の縦断面図。同実施例３にかかる要部（図３のＡ部相当部分）の縦断面図。従来技術に係る制御弁の縦断面図。同従来技術に係る制御弁のＢ部の説明図。

符号の説明

Ｐｄ・・吐出冷媒圧Ｐｃ・・クランク室冷媒圧Ｐｓ・・吸入冷媒圧
１・・吸入管路２・・吐出管路３・・吸入室４・・吐出室
５・・フロントハウジング６・・リヤハウジング７・・ピストン
８・・制御弁用空間１１・・回転軸１２・・クランク室１３・・プーリ１３ａ・・駆動ベルト１４・・揺動板１５・・シリンダ１８・・ロッド
１９・・最低流量保持バネ２０・・可変容量型圧縮機
４０・・蒸発器５０・・凝縮器

１００・・制御弁[従来技術]
６０・・弁本体６１・・弁室６２・・弁孔６３・・吐出冷媒ポート
６４・・閉弁ばね６６・・クランク室冷媒ポート
６７・・吸入冷媒ポート６８・・案内孔
７０・・ソレノイド励磁部７０ａ・・プランジャ室
７１・・ソレノイドハウジング８０・・弁体８１・・弁頭部
８２・・径小部８２ａ・・径大部８２ｂ・・錐形部
８３・・プランジャ８３ａ・・パイプ８４・・ステム
８５・・吸引子８５ａ・・開弁ばね８６・・感圧部８６ａ・・感圧室
８７・・ベローズ８８・・ばね

２００・・制御弁（本発明）１８０，２８０，３８０・・・弁体
１８２・・径小部１８２ａ，２８２ａ，３８２ａ・・径大部
１８３，２８３・・平坦面１８３ａ，１８３ａ・・アール部
１８４・・錐形部１８５・・環状溝

Claims

弁本体と、ソレノイド励磁部と、感圧体を有する感圧部と、を備えた可変容量型圧縮機用の制御弁において、弁体は、径大部と径小部が段部を介して隣接して形成されると共に、前記弁本体に形成される案内孔に上記径大部の周部が摺接状態で案内され、且つ、上記段部における前記周部から少なくとも所定幅に亘って流体を周部側に案内しない面を形成することを特徴とする制御弁。
上記流体を周部側に案内しない面は、上記段部に上記弁体の移動方向とは直角の方向に形成されていることを特徴とする請求項１記載の制御弁。
上記流体を周部側に案内しない面以外の段部は、錐形部とすることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の制御弁。
上記径大部における上記段部近傍の周部には、溝部を形成したことを特徴とする請求項１記載の制御弁。