JP2006200430A - 電磁式アクチュエータ及びそれを備えた可変容量型圧縮機用制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】 組み立て誤差や加工誤差等により吸引子とプランジャとの間隙長が相違しても、所要の制御特性を得ることができるようにされた電磁式アクチュエータ及びそれを備えた可変容量型圧縮機用制御弁を提供する。
【解決手段】 吸引子３４とプランジャ３７の相互に対向する面部の一方に、断面矩形の凹部３４ｓが形成されるとともに、他方に前記凹部３４ｓに緩く嵌合せしめられる断面矩形の凸部３７ｓが形成された電磁式アクチュエータ３０を備え、吸引子３４にプランジャ３７が引き寄せられると、それに伴って弁体部１５ａが閉弁方向に移動し、感圧応動部材４０により弁棒１６が下方に押動されると、それに伴って弁体部１５ａが開弁方向に移動するようにされる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、通電励磁用のコイル、該コイルの内周側に配在された吸引子、及び前記吸引子に対向配置されたプランジャを備えた電磁式アクチュエータ、及び、それを備えた可変容量型圧縮機用制御弁に関する。

例えば、カーエアコン等に使用される可変容量型圧縮機用制御弁は、圧縮機のクランク室内の圧力Ｐｃを調整すべく、圧縮機（の吐出室）から吐出圧力Ｐｄの冷媒が導入されるとともに、その吐出圧力Ｐｄの冷媒を絞ってクランク室へ導出するようにされ、このクランク室への導出量（絞り量）を、圧縮機の吸入圧力Ｐｓに応じて制御するようになっており、下記特許文献１等にも見られるように、電磁式アクチュエータ（ソレノイド）を用いたものが種々提案ないし実用に供されている。

前記の如くの制御弁に用いられる電磁式アクチュエータは、通常、通電励磁用のコイル、該コイルの内周側に配在された吸引子、及び前記吸引子に対向配置されたプランジャを備える。

そして、従来の電磁式アクチュエータにおいては、図４（ａ）に示される如くに、前記吸引子８０と前記プランジャ９０の相互に対向する面部の形状は、通常、平坦面部８１、９１であるか、あるいは、図４（ｂ）に示される如くに、一方が円錐台状の凹面部８２、他方が前記凹面部８２に緩く嵌合せしめられる円錐台状の凸面部９２となっている。

ところで、吸引子８０とプランジャ９０の対向面部形状が前記した如くの平坦面部８１、９１、あるいは、円錐台状の凹面部８２及び凸面部９２とされた電磁式アクチュエータでは、図５（ａ）、（ｂ）に示される如くに、吸引子８０によるプランジャ９０の吸引力が、吸引子８０とプランジャ９０の間隙長（エアーギャップ）αが大きくなるほど小さくなり、間隙長αにより吸引力に差が生じる。これは、部品同士の公差による組み立て誤差や加工誤差等により前記間隙長αが相違すると、制御弁等において所要の制御特性が得られないということを意味する。したがって、所要の制御特性を得るためには、部品の組み立て精度や加工精度を高くする必要が生じ、製造コストが高くなってしまう。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、組み立て誤差や加工誤差等により吸引子とプランジャとの間隙長が相違しても、所要の制御特性を得ることができるようにされた電磁式アクチュエータ及びそれを備えた可変容量型圧縮機用制御弁を提供することにある。

前記の目的を達成すべく、本発明に係る電磁式アクチュエータは、通電励磁用のコイル、該コイルの内周側に配在された吸引子、及び前記吸引子に対向配置されたプランジャを備え、前記吸引子と前記プランジャの相互に対向する面部の一方に、断面矩形の凹部が形成されるとともに、他方に前記凹部に緩く嵌合せしめられる断面矩形の凸部が形成されていることを特徴としている。

前記凹部及び凸部は、好ましくは円柱状とされ、また、好ましい態様では、前記吸引子に前記凹部が形成されるとともに、前記プランジャに前記凸部が形成される。

一方、本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁は、上記した如くの構成の電磁式アクチュエータと、弁体部を有する弁棒と、前記弁体部が接離する弁座が設けられた弁室を有し、前記弁座より上流側に圧縮機から吐出圧力の冷媒を導入するための吐出圧冷媒導入ポートが設けられるとともに、前記弁座より下流側に前記圧縮機のクランク室に連通する高圧冷媒供給ポートが設けられた弁本体と、前記コイルの内周側で前記吸引子より上方に形成されて前記圧縮機の吸入圧力が導入される感圧室と、該感圧室に配在された感圧応動部材と、該感圧応動部材と前記プランジャとの間に配在された作動棒と、を備え、前記吸引子に前記プランジャが引き寄せられると、それに伴って前記弁体部が閉弁方向に移動し、前記感圧応動部材により前記作動棒が下方に押動されると、それに伴って前記弁体部が開弁方向に移動するようにされる。

好ましい態様では、前記弁棒と作動棒とが一体に形成もしくは一体的に連結される。

本発明によれば、吸引子とプランジャの相互に対向する面部の一方に、断面矩形の凹部が形成されるとともに、他方に前記凹部に緩く嵌合せしめられる断面矩形の凸部が形成されるので、吸引子とプランジャとの間隙長が相違しても吸引子によるプランジャの吸引力が略一定となる領域が生まれる。そのため、組み立て誤差や加工誤差等により吸引子とプランジャとの間隙長が相違しても、本発明に係る電磁式アクチュエータが用いられた制御弁において所要の制御特性（一定の制御圧力勾配）が得られる。その結果、部品の組み立て精度や加工精度をさほど高くせずともよくなるので、製造コストを低く抑えることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る電磁式アクチュエータを備えた可変容量型圧縮機用制御弁の一実施形態を示す縦断面図である。

図示実施形態の制御弁１では、弁棒部１５’と作動棒部１４’とが一体に形成され、これが弁棒１６となっている。弁本体２０は、弁棒１６の弁体部１５ａが接離する弁座（弁口）２２が設けられた弁室２１を有し、この弁室２１の外周部（弁座２２より上流側）に圧縮機から吐出圧力Ｐｄの冷媒を導入するための複数の吐出圧冷媒導入ポート２５が設けられるとともに、弁座２２の下方（下流側）に圧縮機のクランク室に連通する高圧冷媒供給ポート２６が設けられている。

電磁式アクチュエータ３０は、通電励磁用のコネクタ部３１を有するコイル３２、該コイル３２の内周側に配在された円筒状のステータ３３、該ステータ３３の下端部内周に圧入固定された断面凹字状の吸引子３４、ステータ３３の下端部外周（段差部）にその上端部がろう付けにより密封接合されたパイプ３５（鍔状部無し）、パイプ３５の内周側に上下方向に摺動自在に、かつ、吸引子３４の下方に所定の間隙長α（無通電時）をあけて対向配置されたプランジャ３７、及び、前記コイル３２の外周を覆うように配在された有底穴付き円筒状のハウジング６０を備えている。

そして、吸引子３４とプランジャ３７には、図３に概略的に示されているように、吸引子３４とプランジャ３７の相互に対向する面部のうちの吸引子３４側に、断面矩形の円柱状の凹部３４ｓが形成されるとともに、プランジャ３７側に、凹部３４ｓに緩く嵌合せしめられる断面矩形の円柱状の凸部３７ｓが形成されている。ここでは、吸引子３４の直径Ｄａ及びプランジャ３４の直径Ｄｂは、例えば、１１．６［ｍｍ］、吸引子３４の凹部３４ｓの直径Ｓａ及び深さＨａは、例えば、８．９及び０．６５［ｍｍ］、プランジャ３７の凸部３７ｓの直径Ｓｂ及び高さＨｂは、例えば、８．６〜８．７及び０．６５〜０．８５［ｍｍ］とされている。

また、前記ステータ３３の上部には、六角穴付きの調節ねじ６５が下から上に向けて螺合せしめられ、ステータ３３の内周側における前記調節ねじ６５と吸引子３４との間には、圧縮機の吸入圧力Ｐｓが導入される感圧室４５が形成され、この感圧室４５には感圧応動部材としての、ベローズ４１、逆凸字状の上ストッパ４２、逆凹字状の下ストッパ４３、及び圧縮コイルばね４４からなるベローズ本体４０が配在され、さらに、ベローズ本体４０と吸引子３４との間には、ベローズ本体４０を収縮させる方向（調節ねじ６５側に圧縮する方向）に付勢する圧縮コイルばね４６が配在されている。また、ベローズ本体４０の下ストッパ４３（の逆凹部）とプランジャ３７（の凹部３７ｃ）との間には、前記弁棒１６における小径の作動棒部１４’が位置せしめられ、この作動棒部１４’の下端部には、凹部３７ｂに摺動自在に嵌挿されてその底部に当接する大径部材１８がかしめ固定（かしめ部１８ａ）されている。さらに、吸引子３４と前記大径部材１８との間には、弁棒１６を下方（開弁方向）に付勢する圧縮コイルばねからなる開弁ばね４７が配在されている。

一方、前記弁本体２０における弁室２１の上方には、プランジャ３７の最下降位置を規制するための凸状ストッパ部２８が突設され、この凸状ストッパ部２８を含む弁室上方の中央部分には、前記弁棒１６（の大径の弁棒部１５’）が摺動自在に挿通せしめられた案内孔１９が形成されている。なお、弁棒１６（の大径の弁棒部１５’）における前記案内孔１９に摺接する部分の外周にリング状溝１５ｂが形成されている。また、弁棒１６（の大径の弁棒部１５’）の上部は、プランジャ３７の下部に形成された挿通孔３７ｅに挿入されている。

弁本体２０における凸状ストッパ部２８外周には、吸入圧導入室２３が形成されるとともに、その外周側に複数個の吸入圧冷媒導入ポート２７が形成され、この導入ボート２７から導入室２３に導入された吸入圧力Ｐｓの冷媒は、プランジャ３７の外周に形成された縦溝３７ａや吸引子３４に形成された作動棒挿通孔４９等を介して前記感圧室４５に導入される。

また、弁本体２０の上端部と前記コイル３２との間にはリング状の連結体５０が配在されている。連結体５０の下部には、弁本体２０の上部外周に外嵌される薄肉鍔付き円筒部５０ａが設けられ、この薄肉鍔付き円筒部５０ａをピールかしめ加工することにより弁本体２０に連結体５０が固定されている。さらに、連結体５０の内周（段差部）には、前記パイプ３５の下端部がろう付けにより密封接合され、また、連結体５０の上端に突設された内周凸部５０ｂには、前記ハウジング６０の穴付き底部６１が外嵌されるとともに、ろう付けにより密封接合されている。ハウジング６０の上端部６２は、前記コイル３２の上端部付近にかしめ固定されている。

このような構成とされた制御弁１においては、コイル３２、ステータ３３及び吸引子３４からなるソレノイド部が通電励磁されると、吸引子３４にプランジャ３７が引き寄せられ、これに伴い、弁棒１６が上方（閉弁方向）に移動せしめられる。一方、圧縮機から吸入圧導入ポート２７に導入された吸入圧力Ｐｓの冷媒は、導入室２３からプランジャ３７の外周に形成された縦溝３７ａや吸引子３９に形成された作動棒挿通孔４９等を介して感圧室４５に導入され、ベローズ本体４０（内部は真空圧）は感圧室４５の圧力（吸入圧力Ｐｓ）に応じて伸縮変位（吸入圧力Ｐｓが高いと収縮、低いと伸張）し、該変位が弁棒１６に伝達され、それによって、弁開度（弁座２２と弁体部１５ａとの間の実効通路断面積）が調整される。すなわち、弁開度は、コイル３２、ステータ３３及び吸引子３４からなるソレノイド部によるプランジャ３７の吸引力と、ベローズ本体４０の付勢力と、開弁ばね４７による付勢力と、によって決定され、その弁開度に応じて、吐出圧冷媒導入ポート２５から弁室２１に導入された吐出圧力Ｐｄの冷媒の供給ポート２６側、つまりクランク室への導出量（絞り量）が調整され、これによって、クランク室内の圧力Ｐｃが制御される。

本実施形態の制御弁１は、弁棒部１５’と作動棒部１４’とが一体に形成され、これが弁棒１６となっているので、弁棒１６に対する摺動抵抗が大きくなった場合でも、吸引子３４によるプランジャ３７の吸引力は閉弁ばね４８の付勢力よりかなり大きいので、プランジャ３７が吸引子３４に引き寄せられると、それに伴い弁棒１６は置き去りにされることなく確実に閉弁方向に移動せしめられる。さらに、弁棒１６にリング状溝１５ｂを形成したことと相まって、耐コンタミ性が向上して、作動不良を生じ難くでき、弁開度を適切に調整できる。加えて、閉弁ばね４８を不要にできる等の利点も得られる。

そして本実施形態では、吸引子３４とプランジャ３７の相互に対向する面部にそれぞれ、断面矩形の円柱状の凹部３４ｓと凸部３７ｓが形成されているので、図５（ｃ）に示される如くに、吸引子３４とプランジャ３７との間隙長αが相違しても吸引子３４によるプランジャ３７の吸引力が略一定となる領域が生まれ、この領域を使用範囲とすれば。組み立て誤差や加工誤差等により吸引子３４とプランジャ３７との間隙長αが相違しても、電磁式アクチュエータ３０が用いられた制御弁１において所要の制御特性（一定の制御圧力勾配）が得られる。その結果、部品の組み立て精度や加工精度をさほど高くせずともよくなるので、製造コストを低く抑えることができる。

なお、上記実施形態では、弁棒部１５’と作動棒部１４’とが一体に形成され、これが弁棒１６とされているが、これに代えて、図２に示される如くに、弁棒１５と作動棒１４とを別体とし、電磁式アクチュエータ３０等の他の構成を上記実施形態と同じにしてもよい。かかる構成の可変容量型圧縮機用制御弁２においても、前記実施形態と同様に、吸引子３４とプランジャ３７との間隙長αが相違しても吸引子３４によるプランジャ３７の吸引力が略一定となる領域が生まれ、この領域を使用範囲とすれば。組み立て誤差や加工誤差等により吸引子３４とプランジャ３７との間隙長αが相違しても、電磁式アクチュエータ３０が用いられた制御弁２において所要の制御特性（一定の制御圧力勾配）が得られる。その結果、部品の組み立て精度や加工精度をさほど高くせずともよくなるので、製造コストを低く抑えることができる。

本発明に係る電磁式アクチュエータを備えた可変容量型圧縮機用制御弁の一実施形態を示す縦断面図。 本発明に係る電磁式アクチュエータを備えた可変容量型圧縮機用制御弁の他の実施形態を示す縦断面図。 本発明実施形態の吸引子とプランジャの構造説明に供される概略図。 従来の吸引子とプランジャの構造説明に供される概略図。 吸引力と吸引子−プランジャの間隙長との関係の説明に供されるグラフ。

符号の説明

１、２ 可変容量型圧縮機用制御弁
１４ 作動棒
１５ 弁棒
１５ａ 弁体部
１６ 弁棒
１８ 大径部材
２０ 弁本体
２１ 弁室
２２ 弁座
２５ 吐出圧導入ポート
２６ 高圧冷媒供給ポート
２７ 吸入圧導入ポート
３０ 電磁式アクチュエータ
３２ コイル
３３ ステータ
３４ 吸引子
３４ｓ 凹部
３５ パイプ
３７ プランジャ
３７ｓ 凸部
４０ ベローズ本体
４５ 感圧室
４７ 開弁ばね
４８ 閉弁ばね
５０ 連結体
６０ ハウジング

Claims (5)

1. 通電励磁用のコイル、該コイルの内周側に配在された吸引子、及び前記吸引子に対向配置されたプランジャを備えた電磁式アクチュエータであって、前記吸引子と前記プランジャの相互に対向する面部の一方に、断面矩形の凹部が形成されるとともに、他方に前記凹部に緩く嵌合せしめられる断面矩形の凸部が形成されていることを特徴とする電磁式アクチュエータ。
2. 前記凹部及び凸部は、円柱状であることを特徴とする請求項１に記載の電磁式アクチュエータ。
3. 前記吸引子に前記凹部が形成されるとともに、前記プランジャに前記凸部が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁式アクチュエータ。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の電磁式アクチュエータと、弁体部を有する弁棒と、前記弁体部が接離する弁座が設けられた弁室を有し、前記弁座より上流側に圧縮機から吐出圧力の冷媒を導入するための吐出圧冷媒導入ポートが設けられるとともに、前記弁座より下流側に前記圧縮機のクランク室に連通する高圧冷媒供給ポートが設けられた弁本体と、前記コイルの内周側で前記吸引子より上方に形成されて前記圧縮機の吸入圧力が導入される感圧室と、該感圧室に配在された感圧応動部材と、該感圧応動部材と前記プランジャとの間に配在された作動棒と、を備え、前記吸引子に前記プランジャが引き寄せられると、それに伴って前記弁体部が閉弁方向に移動し、前記感圧応動部材により前記作動棒が下方に押動されると、それに伴って前記弁体部が開弁方向に移動するようにされた可変容量型圧縮機用制御弁。
5. 前記弁棒と作動棒とが一体に形成もしくは一体的に連結されていることを特徴とする請求項４に記載の可変容量型圧縮機用制御弁。

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