JP2009287426A

JP2009287426A - 圧縮機容量制御弁のシール構造

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Publication number: JP2009287426A
Application number: JP2008139287A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ochiai; 芳宏落合
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2008-05-28
Filing date: 2008-05-28
Publication date: 2009-12-10

Abstract

【課題】容量制御弁のシール部における冷媒透過漏れの低減、制御弁の回転方向のズレ防止、制御弁と制御弁穴の当接部との接触による異音の発生の防止等を、簡単な構造で安価に効率よく達成する。
【解決手段】圧縮機の吐出容量を制御する容量制御弁のシール構造であって、少なくとも容量制御弁の内圧と圧縮機外の大気圧とのシール部に、径方向シール機能を有する、芯金にゴムが加硫接着されたシール部材であるカップガスケットを用いたことを特徴とする圧縮機容量制御弁のシール構造。
【選択図】図１

Description

本発明は、可変容量圧縮機の吐出容量を制御する容量制御弁のシール構造に関し、少なくとも容量制御弁の内圧と外部の大気圧との間を適切にシールし、特に、透過による冷媒漏れを低減できるようにした圧縮機容量制御弁のシール構造に関する。

可変容量圧縮機の吐出容量を制御する容量制御弁として、例えば特許文献１に記載されているようなものが知られている。この特許文献１においては、図５に示すように、揺動板１０１の揺動角を制御することにより、シリンダ１０２内を往復動されるピストン１０３のストローク、つまり、圧縮機吐出容量が制御される揺動板式の可変容量圧縮機１００が示されている。この圧縮機１００には、その制御弁装着用穴１０４内に容量制御弁１０５が組み込まれており、クランク室１０６の圧力Ｐｃから調圧されて制御弁１０５内に導入される圧力Ｐｃ１、Ｐｃ２を利用して、吐出室１０７の圧力Ｐｄと吸入室１０８の圧力Ｐｓとの差圧Ｐｄ−Ｐｓが所定の一定圧力となるように、容量制御弁１０５で制御されるようになっている。

このような圧縮機に組み込まれる容量制御弁においては、通常、少なくとも容量制御弁の内圧と外部の大気圧との間を適切にシールする必要があり、容量制御弁に対して必要なシール構造が設けられる。従来から広く使用されているＨＦＣ１３４のようなフッ素化合物を冷媒とする容量制御弁の大気圧と内圧のシール構造は、通常、Ｏリングを用いた径方向のシールであり、容量制御弁を圧縮機内に保持するための弁の軸方向の固定には、制御弁の端部をスナップリングで止める構造が採用されている。

例えば上記特許文献１に開示された容量制御弁１０５においては、図６に示すようなシール構造が採用されている。図６に示すシール構造においては、容量制御弁１０５の外周部に、制御弁装着用穴１０４の内周面との間に３つのＯリング１１１、１１２、１１３が装着されている。このうち、Ｏリング１１１、１１２は内圧同士間をシールしているが、Ｏリング１１３は、容量制御弁１０５の内圧と外部の大気圧との間をシールしている。
特開２００４−１１４５４号公報

しかしながら、上記のようなＯリング１１３による容量制御弁１０５の内圧と外部の大気圧とのシール構造においては、Ｏリング１１３での冷媒の透過面積が比較的大きく透過による漏れ量が多くなるおそれがある。容量制御弁１０５の回転方向に対する阻止力は、制御弁の複数のＯリング１１１、１１２、１１３によるシール部の摩擦力によるものである。内圧が作用していれば容量制御弁１０５の端部のスナップリング１１４（図５に図示）と容量制御弁１０５の摩擦力も阻止力となるが、これだけでは不十分であるおそれがあり、容量制御弁１０５が回転すると、ソレノイドへ電力を供給するリード線の方向がずれ易い。また、容量制御弁１０５をスナップリング１１４で軸方向のガタ無しで組み付けるには、関連する各部材の寸法を厳しく管理する必要があり、そのためにはガタを許容し得るだけの高精度の寸法設定が採用されている。また、容量制御弁１０５の駆動信号は通常ＰＷＭ信号とされることが多く、この場合、容量制御弁１０５は振動し制御弁の取付け穴（制御弁装着用穴１０４）の当接部との接触により異音を発生するおそれもある。

そこで本発明の課題は、上記のような問題点に着目し、容量制御弁のシール部における冷媒透過漏れの低減、制御弁の回転方向のズレ防止、制御弁と制御弁穴の当接部との接触による異音の発生の防止を、シール部材の変更および制御弁のシール部材装着部の構成を変更することにより、安価に効率よく達成可能な圧縮機容量制御弁のシール構造を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る圧縮機容量制御弁のシール構造は、圧縮機の吐出容量を制御する容量制御弁のシール構造であって、少なくとも容量制御弁の内圧と圧縮機外の大気圧とのシール部に、径方向シール機能を有する、芯金にゴムが加硫接着されたシール部材であるカップガスケットを用いたことを特徴とするものからなる。すなわち、少なくとも前述の図６に示したシール部材としてのＯリング１１３の代わりに、カップガスケットを用いた構造である。

このカップガスケットは、芯金にゴムが加硫接着されたシール部材であり、ガスケット内部に芯金が埋没されて所定の断面形態に形成されているので、従来の芯金が無く全断面がゴム製のＯリングに比べ、容易に径方向の厚みを小さく形成でき、軸方向である冷媒の透過方向における断面積を大幅に小さくすることが可能になる。したがって、冷媒透過面積を大幅に小さくすることが可能であり、その分、透過による冷媒の漏れ量を低減することが可能になる。また、カップガスケットは、ゴムが加硫接着されたガスケット内部に遮蔽力の高い金属からなる芯金が存在する構成を有するので、この芯金の存在により、軸方向への冷媒の透過に対する抑止力が高められる。したがって、この面からも、透過による冷媒の漏れ量を低減することが可能になる。さらに、このカップガスケットは、径方向には比較的薄型に形成しつつ軸方向には容易に長さを調節できるので、圧縮機の制御弁装着用穴等とのシール面積を容易に比較的長く設定でき、それによって容量制御弁の回転阻止に必要な摩擦力を容易に得ることが可能になって、容量制御弁の回転阻止にも効果を発揮する。ただし、容量制御弁は圧縮機の制御弁装着用穴内に挿入されるので、このシール部分には、基本的に径方向シール機能を持たせておくことが求められる。したがって、本発明では、上記カップガスケットは、上記のような優れた冷媒透過抑止機能、制御弁回転抑止機能を有しつつ、基本的要求性能である径方向シール機能も併せ持つものであることが明確に規定されている。

このような本発明に係る圧縮機容量制御弁のシール構造においては、カップガスケットが、容量制御弁のガスケット装着部における段差部と、圧縮機の制御弁装着用穴内の段差部とにより、軸方向の位置が規制されている構造を採ることができる。このような構成においては、容量制御弁に装着されているカップガスケットの端部のゴム部分を制御弁装着用穴内の段差部に当接させることにより、容量制御弁の軸方向の位置決めを簡単に行うことができるので、この部分の寸法精度が厳しくすることなくカップガスケットゴム部分の変形によりガタなく位置決めすることが可能になる。ゴム部分を介することで、制御弁が振動する際にも異音の発生の防止が可能になる。

また、カップガスケットが、容量制御弁の複数の構成部材により形成された溝内に装着されている構造を採ることもできる。このような構成においては、芯金を有するため通常の一部材上でのコの字状断面の溝に対しては装着が困難であるカップガスケットにおいても、複数の構成部材を用いてガスケット装着用溝を形成することにより、一部の溝形成用部材にカップガスケットを先に装着し、その後に残りの溝形成用部材を組み合わせることにより、容易にカップガスケットの溝内装着構造を実現できるようになる。

また、上記カップガスケットが、該ガスケットの内周面または／および外周面に形成された複数の突起または溝を有する構成とすることも可能である。複数の突起や溝を設けることにより、局所的にシール面圧を高めることが可能になり、カップガスケットによるシール構造全体としてのシール性能を向上することが可能になる。複数の突起や溝は、ガスケット周方向に連続的に延びていることが好ましいが、局所的に適切にシール面圧を高めることができれば、この構造には限定されない。

また、本発明に係る圧縮機容量制御弁のシール構造は、基本的にはあらゆる被圧縮流体、あらゆる冷媒を使用する圧縮機に適用可能であるが、とくに高圧で使用される二酸化炭素を冷媒とする圧縮機の容量制御弁に好適なものである。

さらに、本発明が適用可能な圧縮機も、容量制御弁を備えたものである限り特に限定されないが、大量生産され、冷媒漏れ防止の要求の厳しい車両空調装置用の圧縮機である場合に、本発明は特に有効なものである。

このように、本発明に係る圧縮機容量制御弁のシール構造によれば、容量制御弁の内圧と外部の大気圧とのシール部材をＯリングからカップガスケットに変更することにより、シール部材であるゴムの冷媒の透過面積を大幅に縮小できるので、冷媒の透過漏れを大幅に低減することができる。

また、容量制御弁の複数のＯリングの回転方向の摩擦力は、制御弁の回転方向の位置決めを行うには不足しており、回転によりリード線等の出口方向が定まらないという問題があったが、カップガスケットは、必要シール面圧を維持しつつ回転阻止に必要な摩擦力はシール面積で容易に調整可能であるので、適切な回転阻止力を設定することができる。

さらに、容量制御弁を、制御弁装着用穴の段差部とカップガスケット端部のゴム部分との当接を介して軸方向に位置決めする構造とすることで、軸方向の位置決めに関わる寸法を厳しく管理することなく、ゴム部分の変形により容易にガタ無く組み付けることが可能になる。また、制御弁の駆動信号はＰＷＭであり、制御弁が振動しガタがあると異音の発生につながるおそれがあったが、上記のようにゴム部分を介することで異音の発生を防止することができるようになる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施態様に係る圧縮機容量制御弁のシール構造を示しており、図２は、本発明の第２実施態様に係る圧縮機容量制御弁のシール構造を示している。両実施態様とも、図５に示したのと同様の可変容量圧縮機の容量制御弁のシール構造を示している。図１、図２において、容量制御弁１、１１は、圧縮機筐体２、１２に設けられた制御弁装着用穴３、１３に挿入されて固定される。

図１に示す第１実施態様では、容量制御弁１の内圧と圧縮機外の大気圧とのシール部に、径方向シール機能を有する、芯金にゴムが加硫接着されたシール部材であるカップガスケット４が用いられており、該カップガスケット４は、容量制御弁１のガスケット装着部における段差部５と、圧縮機筐体２の制御弁装着用穴３内の段差部６とにより、軸方向の位置が規制されている。また、図２に示す第２実施態様では、カップガスケット１４は、容量制御弁１１の複数の構成部材１５、１６により形成された、周方向に環状に延びる溝１７内に装着されており、構成部材１５にカップガスケット１４が装着された状態で構成部材１６を組み合わせることにより、溝１７が形成されるとともに、該溝１７内にカップガスケット１４が装着されたシール構造が完成されている。

第１、第２実施態様とも、容量制御弁１、１１には、圧縮機筐体２、１２の制御弁装着用穴３、１３の内周面との間に、制御弁内圧同士間のシールを行うＯリング７、８が装着されている。また、容量制御弁１、１１は、スナップリング９により、抜け防止が行われている。

上記カップガスケット４、１４は、図３に示すように、芯金２１の周囲にゴム２２が加硫接着されたシール部材に構成されたものである。これらカップガスケット４、１４が容量制御弁１、１１に装着されて圧縮機筐体の内周面との間でシール構造が構成されるが、このときの状態を、図６に示したＯリングを用いた従来構造と比較して図４に示す。図４（Ａ）が従来のＯリング１１３を用いた容量制御弁１０５のシール構造を示しており、図４（Ｂ）が本発明におけるカップガスケット４、１４を用いた容量制御弁１、１１のシール構造を示している。

このように芯金２１にゴム２２が加硫接着されたカップガスケット４、１４を、容量制御弁１、１１の内圧と外部の大気圧とのシールに使用することにより、従来の芯金が無く全断面がゴム製のＯリングに比べ、図４に比較して示したように、容易に径方向の厚みを小さく形成でき、軸方向の冷媒の透過方向における断面積を大幅に小さくすることが可能になる。その結果、冷媒透過面積を大幅に小さくすることが可能であり、その分、透過による冷媒の漏れ量を大幅に低減することが可能になる。また、カップガスケット４、１４内に存在する芯金２１は金属から構成されているので、ゴム部分に比べ冷媒の漏れに対しより高い遮蔽力を発揮できるから、芯金２１の存在によっても冷媒の漏れ量の低減が可能となっている。さらに、このカップガスケット４、１４は、図４に比較して示したように、容易に径方向の厚みを小さく形成でき、かつ、シール状態でその軸方向シール面の長さを容易に調整（容易に比較的長くなるように調整）可能であるので、このシール面における圧縮機筐体２、１２の制御弁装着用穴３、１３との間の摩擦力を容易に高めることができ、それによって容量制御弁１、１１の回転阻止力を大幅に高めることが可能になる。したがって、容量制御弁１、１１へのリード線の位置ズレ等の問題の解消も可能になる。

また、上記第１実施態様に係る構造では、容量制御弁１に装着されているカップガスケット４の端部のゴム部分を制御弁装着用穴３内の段差部６に当接させることにより、より正確には該段差部６と容量制御弁１側の段差部５間に設置することにより、容量制御弁１の軸方向の位置決めを簡単に行うことができるようになり、位置決めのためにこの部分の寸法精度が厳しくすることなく、カップガスケット１のゴム部分の変形によりガタなく容易に目標とする形態に位置決めすることが可能になる。さらに、ゴム部分を介することで、容量制御弁１にＰＷＭ制御等によって振動が発生しようとする際にも、振動を抑制あるいは吸収可能になるとともに、ゴム部分の当接構造により異音の発生を防止することが可能になる。

また、上記第２実施態様に係る構造では、カップガスケット１４は芯金２１を有する構造であるため径方向に伸ばして装着することが難しいが、複数の構成部材１５、１６の組み合わせにより装着用溝１７を形成するようにすることで、容易にカップガスケット１４を溝１７内に装着できるようになる。

本発明に係る圧縮機容量制御弁のシール構造は、容量制御弁を備えたあらゆる圧縮機に適用可能であり、とくに、車両空調装置用の圧縮機に適用して好適なものである。

本発明の第１実施態様に係る圧縮機容量制御弁のシール構造の断面図である。本発明の第２実施態様に係る圧縮機容量制御弁のシール構造の断面図である。図１および図２に示したカップガスケットの断面図である。図１および図２に示したカップガスケットと従来構造におけるＯリングとの装着状態を比較した概略断面図である。従来の容量制御弁のシール構造を示す圧縮機の概略縦断面図である。図５の装置における容量制御弁のシール構造の断面図である。

符号の説明

１、１１容量制御弁
２、１２圧縮機筐体
３、１３制御弁装着用穴
４、１４カップガスケット
５容量制御弁のガスケット装着部における段差部
６制御弁装着用穴内の段差部
７、８Ｏリング
９スナップリング
１５、１６容量制御弁の構成部材
１７溝
２１芯金
２２ゴム

Claims

圧縮機の吐出容量を制御する容量制御弁のシール構造であって、少なくとも容量制御弁の内圧と圧縮機外の大気圧とのシール部に、径方向シール機能を有する、芯金にゴムが加硫接着されたシール部材であるカップガスケットを用いたことを特徴とする圧縮機容量制御弁のシール構造。
前記カップガスケットが、容量制御弁のガスケット装着部における段差部と、圧縮機の制御弁装着用穴内の段差部とにより、軸方向の位置が規制されている、請求項１に記載の圧縮機容量制御弁のシール構造。
前記カップガスケットが、容量制御弁の複数の構成部材により形成された溝内に装着されている、請求項１に記載の圧縮機容量制御弁のシール構造。
前記カップガスケットは、該ガスケットの内周面または／および外周面に形成された複数の突起または溝を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の圧縮機容量制御弁のシール構造。
前記容量制御弁は、二酸化炭素を冷媒とする圧縮機の容量制御弁である、請求項１〜４のいずれかに記載の圧縮機容量制御弁のシール構造。
前記圧縮機は、車両空調装置用の圧縮機である、請求項１〜５のいずれかに記載の圧縮機容量制御弁のシール構造。