JP2005249154A - Non-return valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は逆止弁に関し、特に自動車用空調装置の可変容量圧縮機に用いて好適な逆止弁に関する。 The present invention relates to a check valve, and more particularly to a check valve suitable for use in a variable capacity compressor of an automotive air conditioner.
自動車用空調装置は、車両用エンジンを動力源として駆動される冷媒圧縮用の圧縮機を備えている。この圧縮機は、車両の走行状態によって車両用エンジンの回転数が大幅に変動するため、その回転数に関係なく吐出容量を設定した容量に保持することができるよう可変容量圧縮機が用いられている。この可変容量圧縮機は、電磁クラッチを介して車両用エンジンに連結されており、自動車用空調装置を使用していないときには、電磁クラッチを切断して車両用エンジンの動力を可変容量圧縮機へ伝達しないようにし、自動車用空調装置の使用中は、電磁クラッチを繋いで可変容量圧縮機を車両用エンジンによって駆動するようにしている。 The automotive air conditioner includes a refrigerant compression compressor that is driven by a vehicle engine as a power source. In this compressor, since the rotational speed of the vehicle engine varies greatly depending on the running state of the vehicle, a variable capacity compressor is used so that the discharge capacity can be maintained at a set capacity regardless of the rotational speed. Yes. This variable capacity compressor is connected to the vehicle engine via an electromagnetic clutch. When the automobile air conditioner is not used, the electromagnetic clutch is disconnected to transmit the power of the vehicle engine to the variable capacity compressor. During use of the air conditioner for automobiles, the variable capacity compressor is driven by the vehicle engine by connecting an electromagnetic clutch.
電磁クラッチを設けることは、その分、車両の重量が増加し、製造コストが上昇することになる。さらに、電磁クラッチの作動時には、大きな電力を消費する。このことから、電磁クラッチの搭載を廃止し、車両用エンジンと直結する構成にした、いわゆるクラッチレス方式の可変容量圧縮機が知られている。このクラッチレス方式の可変容量圧縮機は、車両用エンジンによって常時回転駆動されているため、特に自動車用空調装置を起動していないときには、吐出容量が最小となるような運転状態に制御されていることが必要である。しかしながら、可変容量圧縮機が最小容量の運転状態に制御されるといっても、吐出容量はゼロではないため、可変容量圧縮機は、最小容量分の冷媒を吐出し続けることになるため、冷凍サイクル内での冷媒の循環が継続的に行われ、膨張弁から冷えた冷媒が送り込まれる蒸発器では、その表面に霜が付着したり凍結したりすることがある。 Providing the electromagnetic clutch increases the weight of the vehicle and increases the manufacturing cost. Furthermore, large electric power is consumed when the electromagnetic clutch is operated. For this reason, a so-called clutchless type variable displacement compressor is known in which the mounting of the electromagnetic clutch is abolished and is configured to be directly connected to the vehicle engine. Since this clutchless type variable displacement compressor is always driven to rotate by the vehicle engine, it is controlled so that the discharge capacity is minimized, especially when the automotive air conditioner is not activated. It is necessary. However, even if the variable capacity compressor is controlled to the minimum capacity operation state, since the discharge capacity is not zero, the variable capacity compressor will continue to discharge the minimum amount of refrigerant. In an evaporator in which the refrigerant is continuously circulated in the cycle and the cooled refrigerant is sent from the expansion valve, frost may adhere to the surface or freeze.
そこで、クラッチレス方式の可変容量圧縮機では、その吐出室から冷媒が吐出される通路に逆止弁を設けるようにしている。逆止弁は、一般に弁座に対して冷媒流れの下流側に弁体を配し、その弁体をスプリングによって閉弁方向に付勢する構成がとられていて、開弁方向の流れに対してはできるだけ圧力損失を生じさせないように閉弁方向に作用するスプリングをばね荷重の弱いものにしている。これに対し、可変容量圧縮機に用いられる逆止弁は、ばね荷重の強いスプリングを用いており、吐出圧力がある程度以上高くなったときに、開弁して冷媒を吐出するようにしている。 Therefore, in the clutchless type variable capacity compressor, a check valve is provided in a passage through which the refrigerant is discharged from the discharge chamber. The check valve generally has a structure in which a valve body is arranged downstream of the refrigerant flow with respect to the valve seat, and the valve body is urged in the valve closing direction by a spring. In order to prevent pressure loss as much as possible, the spring acting in the valve closing direction has a weak spring load. On the other hand, the check valve used in the variable capacity compressor uses a spring having a strong spring load, and opens the valve to discharge the refrigerant when the discharge pressure becomes higher than a certain level.
このような可変容量圧縮機に用いられる逆止弁においては、可変容量圧縮機がその最小容量で運転されているときに、逆止弁が吐出室の出口を閉塞した状態で最小容量の圧縮を行っているため、吐出室の圧力は、徐々に高くなっていく。逆止弁の弁体に対して吐出圧力により開弁方向に作用する荷重が閉弁方向に作用しているスプリングの荷重を超えると逆止弁は開き始める。逆止弁が開くと、冷媒が下流側に流れて吐出室の圧力が低下するため、弁体がスプリングの荷重に押されて逆止弁は閉じ始める。つまり、可変容量圧縮機が最小容量で運転しているとき、逆止弁には、微少開度の開閉を繰り返すというハンチング現象が発生する。このハンチング現象が発生すると、弁体が弁座を叩くことになるので、その叩き音が振動音、騒音を発生させることになる。 In the check valve used in such a variable capacity compressor, when the variable capacity compressor is operated at its minimum capacity, the check valve performs compression with the minimum capacity while closing the outlet of the discharge chamber. As a result, the pressure in the discharge chamber gradually increases. When the load acting in the valve opening direction due to the discharge pressure on the valve body of the check valve exceeds the load of the spring acting in the valve closing direction, the check valve starts to open. When the check valve opens, the refrigerant flows downstream and the pressure in the discharge chamber decreases, so the valve body is pushed by the load of the spring and the check valve starts to close. That is, when the variable capacity compressor is operating at the minimum capacity, a hunting phenomenon is generated in the check valve that repeatedly opens and closes a minute opening. When this hunting phenomenon occurs, the valve body strikes the valve seat, so that the hitting sound generates vibration and noise.
このようなハンチング現象を抑える逆止弁が提案されている(たとえば、特許文献1参照。)。この逆止弁では、弁が開き始めるときは、吐出室から冷媒が吐出されていく通路の開口面積を小さくし、吐出圧力に押されて弁体のリフト量が大きくなるに従って、通路の開口面積を大きくなるような構成にしている。これにより、弁が開き始めるときと弁が閉じ終えるときの通路の開口面積が小さく、吐出室の圧力が急減しないため、ハンチング現象の発生が抑えられている。
このように、特に、クラッチレス方式の可変容量圧縮機の冷媒吐出側に取り付けられる逆止弁では、漸増する吐出圧力によって開弁するときの開口面積を可変にして寸開時に下流側へ流出する冷媒流量を制限する流量調整機能を持たせて、ハンチング現象を抑えることが必要になる。 In this way, in particular, in the check valve attached to the refrigerant discharge side of the variable capacity compressor of the clutchless type, the opening area when the valve is opened by the gradually increasing discharge pressure is made variable, and flows out downstream when the valve is opened. It is necessary to suppress the hunting phenomenon by providing a flow rate adjusting function for limiting the refrigerant flow rate.
本発明は、そのような流量調整機能を備え、可変容量圧縮機がその最小容量で運転されているときのハンチング現象を抑制できるようにした別の構造の逆止弁を提供することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide a check valve having another structure having such a flow rate adjusting function and capable of suppressing the hunting phenomenon when the variable capacity compressor is operated at the minimum capacity. To do.
本発明では上記問題を解決するために、自動車用空調装置の可変容量圧縮機に用いられる逆止弁において、前記可変容量圧縮機によって圧縮された冷媒を導入する入口ポートの側に配置されて吐出圧力を小さな受圧径で受ける第1の弁部と、前記第1の弁部の下流側に配置されて前記第1の弁部よりも大きな受圧径を有し、前記第1の弁部が第1の所定量をリフトするまで全閉し、さらに第2の所定量をリフトするまでの間、冷媒通路の開口面積が連続的に漸増するよう可変し、前記第2の所定量を超えてリフトするときには前記開口面積が全開まで急増する第2の弁部と、を備えていることを特徴とする逆止弁が提供される。 In the present invention, in order to solve the above problem, in a check valve used in a variable capacity compressor of an automotive air conditioner, the check valve is disposed on the side of an inlet port for introducing a refrigerant compressed by the variable capacity compressor. A first valve portion that receives pressure with a small pressure receiving diameter, and is disposed downstream of the first valve portion and has a larger pressure receiving diameter than the first valve portion, and the first valve portion is The first predetermined amount is fully closed until the second predetermined amount is lifted, and until the second predetermined amount is lifted, the opening area of the refrigerant passage is varied so as to continuously increase, and the lift exceeds the second predetermined amount. And a second valve portion in which the opening area increases rapidly to the fully open state.
このような逆止弁によれば、第2の弁部は、第1の弁部が第1の所定量をリフトするまで全閉している状態から、さらに第2の所定量をリフトするまでの間、冷媒通路の開口面積が連続的に可変するように構成している。これにより、可変容量圧縮機がその最小容量で運転されていて、吐出圧力が低い状態で漸増している場合、吐出圧力が所定の圧力に達することで第1の弁部が開いて第2の弁部が寸開するとき、冷媒は開口面積の小さい冷媒通路を流れる。このため、吐出圧力の低下が少なく、吐出圧力が低下することによって第1の弁部および第2の弁部が閉弁方向に押し戻される速度が抑制されるので、自励振動することによる振動音が抑制される。 According to such a check valve, the second valve portion is fully closed until the first valve portion lifts the first predetermined amount, and further lifts the second predetermined amount. During this time, the opening area of the refrigerant passage is continuously variable. Thereby, when the variable capacity compressor is operated at the minimum capacity and the discharge pressure is gradually increased in a low state, the first valve portion is opened when the discharge pressure reaches a predetermined pressure and the second pressure is opened. When the valve portion opens, the refrigerant flows through the refrigerant passage having a small opening area. For this reason, there is little decrease in the discharge pressure, and the speed at which the first valve portion and the second valve portion are pushed back in the valve closing direction due to the decrease in the discharge pressure is suppressed. Is suppressed.
本発明の逆止弁は、第1の弁部が開弁しても第2の弁部が同時に開弁しないので、受圧面積の大きな第2の弁部は第1の弁部を介して導入された吐出圧力を確実に受け止めることができ、開弁動作を確実に行うことができる。第2の弁部が開き始めるときには、可変の流量調整が行われて寸開時の吐出圧力の低下を小さくすることにより、自励振動が弱められ、ハンチング減少を抑制することができる。 In the check valve of the present invention, since the second valve portion does not open at the same time even when the first valve portion is opened, the second valve portion having a large pressure receiving area is introduced through the first valve portion. Thus, the discharged pressure can be reliably received, and the valve opening operation can be reliably performed. When the second valve portion begins to open, a variable flow rate adjustment is performed to reduce the decrease in the discharge pressure at the time of opening, so that the self-excited vibration is weakened and hunting reduction can be suppressed.
以下、本発明の実施の形態を、自動車用空調装置のクラッチレス方式の可変容量圧縮機に適用した場合を例に図面を参照して詳細に説明する。
図1は本発明による逆止弁の構成を閉弁状態で示す断面図、図2は本発明による逆止弁の特性を示す図、図3は本発明による逆止弁の構成を開弁状態で示す断面図である。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings, taking as an example a case where the present invention is applied to a clutchless variable capacity compressor of an air conditioner for automobiles.
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a check valve according to the present invention in a closed state, FIG. 2 is a view showing characteristics of the check valve according to the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing the structure of the check valve according to the present invention in an opened state. It is sectional drawing shown by.
本発明による逆止弁は、冷媒通路を構成するボディ1を有し、その一端には可変容量圧縮機の吐出室から吐出圧力Pdの冷媒を受ける小径の入口ポート2が形成され、他端にはこの逆止弁を通過した冷媒を凝縮器へ送り出す大径の出口ポート3が開口されている。このボディ1の中には、その軸線方向に摺動自在にプラグ4が配置されている。このプラグ4は、ボディ1に形成された弁座5に対向するように配置された小径の弁体6と、ボディ1に形成された弁孔7に対して挿脱するように配置された大径の弁体8と、ボディ1の内壁を摺動してその軸線方向の進退動作を心決めされた状態でガイドする弁体ガイド9とが一体に形成され、大径の弁体8には、上流側に向かって径が小さくなるテーパ部10を有している。プラグ4の弁体ガイド9は、その外周の一部を切除してある。すなわち、弁体ガイド9の外周は、たとえば円周方向の3箇所にDカット面11を有し、このDカット面11とボディ1の内壁とによって形成される空間で冷媒通路を構成している。
The check valve according to the present invention has a
ボディ1の出口ポート3には、ホルダ12が嵌合され、ボディ1の先端部を内側にかしめ加工することによってボディ1に固定されている。このホルダ12は、その中心に筒状部13が一体に形成されており、プラグ4と対向する端面は、プラグ4の下流側への移動を規制するストッパを構成している。ホルダ12の筒状部13の中には、プラグ4を閉弁方向に付勢するスプリング14が配置されている。ホルダ12はまた、筒状部13の外周に沿って複数の連通孔15が形成され、冷媒通路を構成している。
A
ここで、入口ポート2の側に配置された弁座5および弁体6は、受圧面積の小さな第1の弁部を構成し、下流側に配置された弁孔7および弁体8は、第1の弁部よりも受圧面積の大きな第2の弁部を構成している。第1の弁部の受圧面積を小さくしたことにより、吐出圧力Pdに対抗して付勢するスプリング14にスプリング荷重の小さなものを使用することができる。
Here, the
冷媒の流れ方向に直列に配置された第1の弁部および第2の弁部は、ともに連動して同じ開閉動作をするが、リフト量が小さい領域では、異なった開閉動作をするように構成されている。すなわち、弁体6が弁座5に着座して第1の弁部が閉弁位置にあるとき、第2の弁部も、弁体8が弁孔7に挿入された位置にあって閉弁している。このとき、弁体8は、テーパ部10を除き、弁孔7の開口端から所定の距離dだけ挿入された位置にある。したがって、プラグ4がリフトして第1の弁部は開弁しても、第2の弁部は、プラグ4が距離dだけリフトするまでは閉弁状態を維持し、プラグ4がそれ以上リフトして初めて開弁する構造になっている。
The first valve portion and the second valve portion that are arranged in series in the refrigerant flow direction are interlocked to perform the same opening / closing operation, but are configured to perform different opening / closing operations in a region where the lift amount is small. Has been. That is, when the
以上の構成の逆止弁において、自動車用空調装置が停止している場合などのように、可変容量圧縮機が最小容量運転状態にあって吐出圧力Pdが小さいとき、逆止弁は、図1に示したように、閉弁状態にある。ただし、可変容量圧縮機は、その最小容量にて圧縮を継続しているので、吐出圧力Pdは、漸増している。 In the check valve configured as described above, when the variable capacity compressor is in the minimum capacity operation state and the discharge pressure Pd is small, such as when the automotive air conditioner is stopped, the check valve is shown in FIG. As shown in FIG. However, since the variable capacity compressor continues to compress at its minimum capacity, the discharge pressure Pd gradually increases.
このとき、まず、第1の弁部の弁体6は、その受圧面積で吐出圧力Pdを受けているが、吐出圧力Pdにより開弁方向に作用する荷重よりも閉弁方向に作用しているスプリング14の荷重の方が大きいので、逆止弁は、その閉弁状態を維持している。吐出圧力Pdが上昇していって吐出圧力Pdにより開弁方向に作用する荷重が閉弁方向に作用しているスプリング14の荷重を超えると、第1の弁部は開き始める。この第1の弁部が開いても第2の弁部はまだ閉じているので、第1の弁部の下流側に吐出圧力Pdが導入され、今度は、第2の弁部が第1の弁部の受圧面積よりも大きな受圧面積で吐出圧力Pdを受けることになる。このとき吐出圧力Pdにより開弁方向に作用する荷重は、スプリング14の閉弁方向の荷重よりも大きいため、プラグ4が速やかに開弁方向に移動して逆止弁は開こうとする。
At this time, first, the
プラグ4が開弁方向に移動していって距離dを超えると、次に、第2の弁部が開き始める。第2の弁部では、弁孔7の内径に略等しい弁体8の外径がテーパ部10により第1の弁に向かって小さくなるように形成されているので、弁体8が弁孔7から抜け出るまでは、開口面積が次第に大きくなるように変化する。したがって、第2の弁部の開き始めは、冷媒の通路の開口面積が小さので、その第2の弁を通って下流側に流れる冷媒の流量は、少なく制限される。このため、この第2の弁が開弁することによってその上流側の圧力である吐出圧力Pdは、急激には低下しない。第2の弁の寸開により吐出圧力Pdが低下すると、その吐出圧力Pdによる開弁方向の荷重が小さくなっていき、スプリング14の閉弁方向の荷重よりも小さくなると、プラグ4はスプリング14の荷重によって閉弁方向に戻っていき、第2の弁部が閉じて、第1の弁部が閉じることになる。ここで、また、吐出圧力Pdが回復すると、第1の弁部が開き、その後、第2の弁部が開くようになる。このようにして、この逆止弁は、閉弁位置と第2の弁部が少し開いた位置との間のリフト量の小さい範囲でプラグ4が自励振動してハンチングを起こすことになるが、そのストロークは小さく、逆止弁のプラグ4を開弁方向に駆動する吐出圧力Pd自体も可変容量圧縮機が可変容量域で運転している場合に比較して遥かに小さいため、振動音を大幅に低減することが可能になる。
When the
第2の弁部は、弁体8のテーパ部10が流路の開口面積を連続的に可変できる流量調整機能を持っていることにより、逆止弁は図2に示したような特性を有している。この図において、横軸はプラグ4の前後の差圧、縦軸は開口面積の変化を示している。この特性によれば、吐出室の吐出圧力Pdが大きくなって差圧が増えていくと、ある差圧で第1の弁部が開くことにより第2の弁部が開き始め、開口面積が増え始める。しばらくは、第2の弁部のテーパ部10による流量調整機能が働いて、開口面積は緩やかに上昇する。第2の弁部のテーパ部10が弁孔7から抜け出てテーパ部10による流量調整機能が効かなくなると、開口面積の上昇率が急増していき、ある差圧以上になると、開口面積の増加はなくなって飽和し、この逆止弁は全開する。このように、開口面積が緩やかに上昇する微小面積の変化範囲では、差圧の変化に対する開口面積の変化が少なく、第2の弁部の弁体8の動きも小さくなるため、寸開時に起こるハンチングを抑制することができる。
The second valve portion has a flow rate adjusting function that allows the tapered
そして、自動車用空調装置の起動時あるいは可変容量圧縮機が最小容量運転から可変容量運転へ移行したときには、吐出室から吐出される冷媒の吐出圧力Pdは、急上昇するため、そのときには、この逆止弁は、プラグ4が振動することなく非常に短時間で全閉状態から図3に示すような全開状態へと移行する。
When the automobile air conditioner is started or when the variable capacity compressor shifts from the minimum capacity operation to the variable capacity operation, the discharge pressure Pd of the refrigerant discharged from the discharge chamber increases rapidly. The valve shifts from the fully closed state to the fully opened state as shown in FIG. 3 in a very short time without vibration of the
図4は逆止弁の可変容量圧縮機への装着状態を示す断面図である。
本発明による逆止弁は、可変容量圧縮機の圧縮機本体20に取り付けられたヘッドシェル21の中に装着される。すなわち、ヘッドシェル21には、圧縮機本体20の吐出室から吐出圧力Pdが導入される通路22と整合するような通路23が形成されており、逆止弁は、そのヘッドシェル21内の通路23内に圧入することによって可変容量圧縮機内に装着される。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a state in which the check valve is mounted on the variable capacity compressor.
The check valve according to the present invention is mounted in a
自動車用空調装置が運転停止しているとき、逆止弁は図示のように閉じているため、通路22には小さい吐出圧力Pdが導入されており、この吐出圧力Pdが所定の圧力になると、スプリング14の付勢力に抗してプラグ4が下流側へ移動する。これにより、第1の弁部が開き、さらに第2の弁部が開くことにより、通路22内の冷媒が逆止弁の下流側に流れ、吐出圧力Pdが低下する。このとき、第2の弁部は、テーパ部10によって冷媒流量が制限されており、第2の弁部が開弁したことによる吐出圧力Pdの低下は少ないので、スプリング14によってプラグ4が閉弁方向に押し戻される速度が抑制される。これにより、プラグ4がボディ1に衝突する荷重が緩和され、プラグ4が自励振動することによる振動音が抑制される。
When the automotive air conditioner is shut down, the check valve is closed as shown in the figure, so that a small discharge pressure Pd is introduced into the
1 ボディ
2 入口ポート
3 出口ポート
4 プラグ
5 弁座
6 弁体
7 弁孔
8 弁体
9 弁体ガイド
10 テーパ部
11 Dカット面
12 ホルダ
13 筒状部
14 スプリング
15 連通孔
20 圧縮機本体
21 ヘッドシェル
22 通路
23 通路
Pd 吐出圧力
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記可変容量圧縮機によって圧縮された冷媒を導入する入口ポートの側に配置されて吐出圧力を小さな受圧径で受ける第1の弁部と、
前記第1の弁部の下流側に配置されて前記第1の弁部よりも大きな受圧径を有し、前記第1の弁部が第1の所定量をリフトするまで全閉し、さらに第2の所定量をリフトするまでの間、冷媒通路の開口面積が連続的に漸増するよう可変し、前記第2の所定量を超えてリフトするときには前記開口面積が全開まで急増する第2の弁部と、
を備えていることを特徴とする逆止弁。 In a check valve used for a variable capacity compressor of an automotive air conditioner,
A first valve portion disposed on the side of an inlet port for introducing the refrigerant compressed by the variable capacity compressor and receiving a discharge pressure with a small pressure receiving diameter;
Disposed downstream of the first valve portion and having a larger pressure receiving diameter than the first valve portion, fully closed until the first valve portion lifts a first predetermined amount, 2 until the predetermined amount of 2 is lifted, and the opening area of the refrigerant passage is varied so as to continuously increase, and when the lift exceeds the second predetermined amount, the opening area rapidly increases to the fully open position. And
A check valve characterized by comprising:
The plug has a valve body guide integrally formed so as to slide in the axial direction in the body while locating the first valve body and the second valve body. 3. The check valve according to claim 2, wherein a part of the outer periphery is cut away to form at least one refrigerant passage extending in the axial direction between the inner wall of the body.
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