JP2006291864A - 可変容量型圧縮機用制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】異物による弁棒の作動不良を生じ難くした制御弁を提供する。
【解決手段】弁体部１５ａを有する弁棒１５と、該弁棒１５が摺動自在に嵌挿された案内孔１９と弁体部１５ａが接離する弁口２２が設けられた弁室２１とを有し、弁口２２より上流側に吐出圧力Ｐｄの冷媒を導入するための吐出圧冷媒入口２５が設けられるとともに、弁口２２より下流側にクランク室に連通する冷媒出口２６が設けられた弁本体２０と、弁棒１５を弁口２２開閉方向に駆動するための電磁式アクチュエータ３０と、吸入圧力Ｐｓに応動して弁棒１５を弁口２２開閉方向に駆動する感圧応動部材４０と、を備え、弁棒１５に小径部１５ｂが設けられて案内孔１９との間に間隙空間Ｓが形成されるとともに、プランジャ３７と弁本体２０の上部外周との間に、吸入圧力Ｐｓの冷媒が導入される吸入圧冷媒導入室２３が形成され、間隙空間Ｓと吸入圧冷媒導入室２３とを連通する連通孔５２を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、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に係り、特に、案内孔に摺動自在に嵌挿された弁棒が作動不良を引き起こし難くされた可変容量型圧縮機用制御弁に関する。

一般に、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。

かかる可変容量型圧縮機用制御弁の従来例を図３に示す。図示の制御弁５は、弁体部１５ａを有する弁棒１５’と、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フィルタ２５Ａ付き吐出圧冷媒導入口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冷媒出口２６が設けられた弁本体２０’と、電磁式アクチュエータ３０と、を備える。

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ＴＩＧ溶接により接合された鍔状部３５ａ付きパイプ３５、吸引子３４の下方でパイプ３５の内周側に上下方向に摺動自在に配在されたプランジャ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。

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、前記吸引子３４を貫通する段付きの作動棒１４が配在され、さらに、吸引子３４とプランジャ３７（の凹部３７ｂ）との間には、プランジャ３７を介して弁棒１５’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’の上部中央には、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１５’が摺動自在に嵌挿された案内孔１９が形成されている。また、前記プランジャ３７と弁本体２０’の上部外周（凸状ストッパ部２８外周）との間には、圧縮機の吸入圧力の冷媒が導入される吸入圧冷媒導入室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口２７が形成され、この吸入圧冷媒導入口２７から吸入圧冷媒導入室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、３７ａ、…及び中央部に穿設された連通孔３７ｄや吸引子３４に形成された連通孔３９等を介して前記感圧室４５に導入される。

前記弁本体２０’の下部（冷媒出口２６）には、前記弁棒１５’を上方に付勢する円錐状の圧縮コイルばねからなる閉弁ばね４８が配在されており、この閉弁ばね４８の付勢力により、弁棒１５’の上端部は、常時プランジャ３７（の連通孔３７ｄ部分）に圧接するようにされている。

また、弁本体２０’の上端部には、Ｏリング５７を介して前記パイプ３５の下端鍔状部３５ａが乗せられ、この鍔状部３５ａと前記コイル３２との間には鍔状部５６ａ付き短円筒状のパイプホルダ５６が介装され、それらの鍔状部３５ａ、５６ａが弁本体２０’の上端外周かしめ部２９により共締め固定されている。また、パイプホルダ５６の上端部には、前記ハウジング６０の穴付き底部６１が圧入固定され、ハウジング６０の上端部６２は、前記コネクタ部３１の鍔状部３１ｃ上にかしめ固定され、ハウジング６０とコネクタ部３１とコイル３２との間にはＯリング６６が介装されている。なお、コネクタ部３１の中央下部には、前記調節ねじ６５の六角穴に嵌合せしめられる凸部３１ｂが突設された凹部３１ａが形成されており、この凹部３１ａ内に前記ステータ３３及び調節ねじ６５の上部が挿入されている。

このような構成とされた制御弁５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１５’が閉弁ばね４８の付勢力により上方（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口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、３７ａ、…や吸引子３９に形成された連通孔３９等を介して前記感圧室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、該変位が作動棒１４及びプランジャ３７を介して弁棒１５’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及び閉弁ばね４８による付勢力と、によって決定され、その弁開度に応じて、吐出圧冷媒導入口２５から弁室２１に導入された吐出圧力Ｐｄの冷媒の出口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。

特開平２００２−３０３２６２号公報

前記した如くの従来の可変容量型圧縮機用制御弁５においては、次のような改善すべき課題があった。

すなわち、制御弁５においては、弁体部１５ａが弁口２２を閉じているとき、弁室２１の圧力は圧縮機の吐出圧力Ｐｄとなり、吸入圧冷媒導入室２３の冷媒の圧力（吸入圧力）より高くなるので、弁室２１に導入された冷媒の一部は、弁棒１５’と案内孔１９の摺接面間を通って吸入圧冷媒導入室２３に洩れる。この際、前記摺接面間に微小異物が侵入して詰まる等し、弁棒１５’の摺動抵抗が増大して、弁棒１５’が作動不良、例えば、プランジャ３７が吸引子３４に引き寄せられても、弁棒１５’が閉弁ばね４８によって上向き（閉方向）に付勢されているにも関わらず、上方に移動せず置き去りにされるような事態等が発生することがあり、この場合、弁開度が適切に調整されなくなる。かかる問題を引き起こす微小異物は、完全には取り除くことができないのが実状である。

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、弁棒と案内孔の摺接面間に侵入する微小異物による弁棒の作動不良を生じ難くされ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、本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁は、基本的には、弁体部を有する弁棒と、該弁棒が摺動自在に嵌挿された案内孔と前記弁体部が接離する弁口が設けられた弁室とを有し、前記弁口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入口が設けられるとともに、前記弁口より下流側に前記圧縮機のクランク室に連通する冷媒出口が設けられた弁本体と、前記弁棒を弁口開閉方向に駆動するための電磁式アクチュエータと、前記圧縮機の吸入圧力に応動して前記弁棒を弁口開閉方向に駆動する感圧応動部材と、を備える。

そして、前記弁棒に小径部が設けられて前記案内孔との間に間隙空間が形成されるとともに、前記電磁式アクチュエータのプランジャと前記弁本体の上部外周との間に、前記吸入圧力の冷媒が導入される吸入圧冷媒導入室が形成され、前記間隙空間と前記吸入圧冷媒導入室とを連通する連通孔が形成されていることを特徴としている。

より具体的な好ましい態様では、弁体部を有する弁棒と、該弁棒が摺動自在に嵌挿された案内孔と前記弁体部が接離する弁口が設けられた弁室とを有し、前記弁口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入口が設けられるとともに、前記弁口より下流側に前記圧縮機のクランク室に連通する冷媒出口が設けられた弁本体と、コイル、該コイルの内周側に配在された円筒状のステータ、該ステータに固定された吸引子、及び前記吸引子の下方に上下方向に摺動自在に配在されたプランジャ、を有する電磁式アクチュエータと、前記ステータ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から吸入圧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、前記弁棒に小径部が設けられて前記案内孔との間に間隙空間が形成されるとともに、前記プランジャと前記弁本体の上部外周との間に、前記吸入圧力の冷媒が導入される吸入圧冷媒導入室が形成され、前記間隙空間と前記吸入圧冷媒導入室とを連通する連通孔が形成される。

好ましい態様では、前記弁棒の長手方向中間部分に前記小径部が形成され、前記弁棒における前記小径部の上側部分と下側部分とが前記案内孔に摺接するようにされる。

他の好ましい態様では、前記弁棒における前記案内孔に摺接する部分の外周にリング状溝が形成される。

本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁は、弁棒に小径部が設けられて案内孔との間に間隙空間が形成されるので、案内孔に対する弁棒の摺接面の面積が小さくされ、このため、微小異物が弁棒と案内孔の摺接面間に詰まり難くなることに加えて、前記間隙空間と吸入圧冷媒導入室とを連通する連通孔が形成されるので、前記摺接面間に侵入する微小異物は、弁体部が弁口を閉じているとき、弁室に導入された吐出圧力の冷媒の一部と共に前記摺接面間、間隙空間、及び連通孔を通り抜けて吸入圧冷媒導入室へと排除される。このため、微小異物が弁棒と案内孔の摺接面間に詰まり難くなり、弁棒が作動不良、例えば、プランジャが吸引子に引き寄せられても、弁棒が上方に移動せず置き去りにされるような事態等を引き起こし難くなり、その結果、弁開度を常時適切に調整でき、信頼性が増す。

以下、本発明の可変容量型圧縮機用制御弁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１に示される可変容量型圧縮機用制御弁１において、前述した図３に示される従来例の可変容量型圧縮機用制御弁５の各部に対応する部分には同一の符号を付して重複説明を省略し、以下においては、相違点を重点的に説明する。

図示の制御弁１は、断面十字形ないしＴ字形の弁体部１５ａを有する弁棒１５と、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口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口２６が設けられた弁本体２０と、電磁式アクチュエータ３０と、を備える。

電磁式アクチュエータ３０は、通電励磁用のコネクタ部３１を有する電磁コイル３２、該コイル３２の内周側に配在された磁性金属材料からなる段付き円筒状のステータ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、この吸引子３４の下方でガイドパイプ３５の内周側に上下方向に摺動自在に配在されたプランジャ３７、ステータ３３の下端部外周にその上端部内周がろう付けにより連結固定された、プランジャ３７ガイド用の非磁性金属材料からなる円筒形のガイドパイプ３５、前記コイル３２の外周を覆うように配在された段付き円筒状のハウジング６０、及び、弁本体２０の上端部とコイル３２との間に配在された短円筒状のホルダ５０、を備えている。

ホルダ５０の内周には、前記パイプ３５の下端部が内嵌されてろう付けにより連結固定され、また、ホルダ５０の外周には、ハウジング６０の下部小径部６１が圧入されている。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。ホルダ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にホルダ５０が固定されている。

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、前記吸引子３４を貫通する段付きの作動棒１４が配在され、さらに、吸引子３４とプランジャ３７（の凹部３７ｂ）との間には、プランジャ３７を介して弁棒１５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の上部中央には、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１５が摺動自在に嵌挿された案内孔１９が形成されている。また、前記プランジャ３７と弁本体２０の上部外周（凸状ストッパ部２８外周）との間には、圧縮機の吸入圧力の冷媒が導入される吸入圧冷媒導入室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口２７が形成され、この入口２７から導入室２３に導入された吸入圧力Ｐｓは、プランジャ３７の外周に形成された縦溝３７ａ、３７ａ、…及び中央部に穿設された連通孔３７ｄや吸引子３４に形成された連通孔３９等を介して前記感圧室４５に導入される。

また、前記弁本体２０の最下部に設けられた冷媒出口２６内には、前記弁棒１５を上方に付勢してその上端部をプランジャ３７（の連通孔３７ｄ部分）に押し付ける円錐状の圧縮コイルばねからなる閉弁ばね４８が配在されている。

そして、本実施形態の制御弁１においては、図１に加えて図２（部分拡大図）を参照すればよくわかるように、弁棒１５の長手方向中間部分に小径部１５ｂが形成されて、この小径部１５ｂと案内孔１９との間に間隙空間Ｓが形成されるとともに、この弁棒１５における小径部１５ｂの上側部分と下側部分とが案内孔１９に摺接するようにされ、さらに、前記間隙空間Ｓと吸入圧冷媒導入室２３とを連通する連通孔５２が形成されている。また、弁棒１５における小径部１５ｂより下側の、案内孔１９に摺接する部分の外周にリング状溝１５ｃ、１５ｃが形成されている。

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１５が閉弁ばね４８の付勢力により上方（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口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、３７ａ、…や吸引子３９に形成された連通孔３９等を介して前記感圧室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、該変位が作動棒１４及びプランジャ３７を介して弁棒１５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及び閉弁ばね４８による付勢力と、によって決定され、その弁開度に応じて、吐出圧冷媒導入口２５から弁室２１に導入された吐出圧力Ｐｄの冷媒出口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。

そして、本実施形態の可変容量型圧縮機用制御弁１では、弁棒１５に小径部１５ｂが設けられて案内孔１９との間に間隙空間Ｓが形成されるので、案内孔１９に対する弁棒１５の摺接面の面積が小さくされ、このため、微小異物が弁棒１５と案内孔１９の摺接面間に詰まり難くなることに加えて、前記間隙空間Ｓと吸入圧冷媒導入室２３とを連通する連通孔５２が形成されるので、前記摺接面間に侵入する微小異物は、弁体部１５ａが弁口２２を閉じているとき、弁室２１に導入された吐出圧力の冷媒の一部と共に前記弁棒１５と案内孔１９の摺接面間、間隙空間Ｓ、及び連通孔５２を通り抜けて吸入圧冷媒導入室２３へと排除される。このため、弁棒１６にリング状溝１５ｃを形成したことと相俟って、微小異物が弁棒１５と案内孔１９の摺接面間に詰まり難くなり、弁棒１５が作動不良、例えば、プランジャ３７が吸引子３４に引き寄せられても、弁棒１５が上方に移動せず置き去りにされるような事態等を引き起こし難くなり、その結果、弁開度を常時適切に調整でき、信頼性が増す。

本発明に係る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。 図１に示される制御弁の要部の拡大縦断面図。 従来の可変容量型圧縮機用制御弁の一例を示す縦断面図。

符号の説明

１ 可変容量型圧縮機用制御弁
１４ 作動棒
１５ 弁棒
１５ａ 弁体部
１５ｂ 小径部
１５ｃ リング状溝
１９ 案内孔
２０ 弁本体
２１ 弁室
２２ 弁口
２３ 吸入圧冷媒導入室
２５ 吐出圧冷媒導入口
２６ 冷媒出口
２７ 吸入圧冷媒導入口
３０ 電磁式アクチュエータ
３２ コイル
３３ ステータ
３４ 吸引子
３５ パイプ
３７ プランジャ
４０ ベローズ本体
４５ 感圧室
４７ 開弁ばね
４８ 閉弁ばね
５２ 連通孔

Claims (4)

1. 弁体部を有する弁棒と、該弁棒が摺動自在に嵌挿された案内孔と前記弁体部が接離する弁口が設けられた弁室とを有し、前記弁口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入口が設けられるとともに、前記弁口より下流側に前記圧縮機のクランク室に連通する冷媒出口が設けられた弁本体と、前記弁棒を弁口開閉方向に駆動するための電磁式アクチュエータと、前記圧縮機の吸入圧力に応動して前記弁棒を弁口開閉方向に駆動する感圧応動部材と、を備え、前記弁棒に小径部が設けられて前記案内孔との間に間隙空間が形成されるとともに、前記電磁式アクチュエータのプランジャと前記弁本体の上部外周との間に、前記吸入圧力の冷媒が導入される吸入圧冷媒導入室が形成され、前記間隙空間と前記吸入圧冷媒導入室とを連通する連通孔が形成されていることを特徴とする可変容量型圧縮機用制御弁。
2. 弁体部を有する弁棒と、該弁棒が摺動自在に嵌挿された案内孔と前記弁体部が接離する弁口が設けられた弁室とを有し、前記弁口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入口が設けられるとともに、前記弁口より下流側に前記圧縮機のクランク室に連通する冷媒出口が設けられた弁本体と、コイル、該コイルの内周側に配在された円筒状のステータ、該ステータに固定された吸引子、及び前記吸引子の下方に上下方向に摺動自在に配在されたプランジャ、を有する電磁式アクチュエータと、前記ステータ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から吸入圧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であって、前記弁棒に小径部が設けられて前記案内孔との間に間隙空間が形成されるとともに、前記プランジャと前記弁本体の上部外周との間に、前記吸入圧力の冷媒が導入される吸入圧冷媒導入室が形成され、前記間隙空間と前記吸入圧冷媒導入室とを連通する連通孔が形成されていることを特徴とする可変容量型圧縮機用制御弁。
3. 前記弁棒の長手方向中間部分に前記小径部が形成され、前記弁棒における前記小径部の上側部分と下側部分とが前記案内孔に摺接するようにされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
4. 前記弁棒における前記案内孔に摺接する部分の外周にリング状溝が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の可変容量型圧縮機用制御弁。

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