JP2011122540A - 可変容量型圧縮機用制御弁及びその組立方法 - Google Patents

Abstract

【課題】弁口をポンチで縮径する等の面倒な作業を必要とせずに、吐出圧力Ｐｄに対して吸入圧力Ｐｓが水平ないし右肩下がりとなる特性を持たせることができるとともに、プランジャに偏心孔を設けずとも弁棒とプランジャとを直結することができ、もって、加工組立の簡易化、低コスト化等を効果的に図ることのできる可変容量型圧縮機用制御弁及びその組立方法を提供する。
【解決手段】弁棒１５が、案内孔１９に摺動自在に嵌挿される管状部材１５Ａと、弁口をその下側から開閉する弁体部１５ａ、中間小径部１５ｂ、及び管状部材１５Ａに内嵌固定される小径内嵌部１５ｕを有する棒状部材１５Ｂとの２部材で構成されて、プランジャ３７に実質的に直結されている。
【選択図】図２

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、吐出圧力Ｐｄに対して吸入圧力Ｐｓが水平ないし右肩下がりとなる特性を持つとともに、弁棒とプランジャとが実質的に直結されているタイプの可変容量型圧縮機用制御弁及びその組立方法に関する。

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、２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４に示し、これを簡単に説明する（詳細は特許文献１を参照）。図示の制御弁５は、弁本体２０と、該弁本体２０に摺動自在に保持された弁棒１５と、電磁式アクチュエータ３０と、を備える。

前記弁棒１５は、その上部に作動棒１４が一体に連設され、上側（前記作動棒１４側）から順次、前記弁本体２０に設けられた案内孔１９に摺動自在に嵌挿される摺動嵌挿部１５ｃ、該摺動嵌挿部１５ｃより小径の中間小径部１５ｂ、及び前記摺動嵌挿部１５ｃより大径の弁体部１５ａを有する。

前記弁本体２０は、前記案内孔１９の他に、前記弁体部１５ａがその下端部（弁シート部２２ａ）に接離する弁口２２が設けられた弁室２１を有し、この弁室２１の外周部（弁口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、弁口２２の下方（下流側）に圧縮機のクランク室に連通する冷媒（圧力Ｐｃ）出口２６が設けられている。

前記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、前記弁棒１５と一体の作動棒１４部分は、その上部小径部１４ａが前記吸引子３４を貫通するようになっていて、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）との間に配在されている。ここでは、弁棒１５の摺動嵌挿部１５ｃと作動棒１４の大径部１４ｂ（弁棒１５の摺動嵌挿部１５ｃと同径）との境目部分に環状溝部（小径部）１５ｄが設けられるとともに、プランジャ３７の凹穴３７ｇの底部に設けられた係止部３８が前記環状溝部１５ｄに嵌合せしめられていて、作動棒１４と弁棒１５とプランジャ３７の三者が一体的に昇降せしめられるようになっている。このように作動棒１４と弁棒１５とプランジャ３７とを直結することにより、弁棒１５がロックする等の作動不良を生じ難くできる。

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の内周中央部分に、前記案内孔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Ｐｓ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は、プランジャ３７の外周に形成された縦溝３７ａ、３７ａ、…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に作用するようになっている。

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は感圧室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１５に伝達され、それによって、弁開度（弁リフト量）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、弁棒１５に対する吐出圧力Ｐｄによる開弁方向荷重と閉弁方向荷重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の冷媒の絞り量、つまり、クランク室への導出量（絞り量）が調整される。言い換えれば、弁開度に応じて、冷媒出口２６側の圧力、すなわち、クランク室内の圧力Ｐｃが制御され、これに伴い、圧縮機の斜板の傾斜角度及びピストンのストロークが調整されて、吐出量が増減される。

ここで、一般に、弁口２２を弁体部１５ａでその下側から開閉するようにされている上記した如くの制御弁５では、弁組立上の便宜を図るため、弁棒１５の摺動嵌挿部１５ｃの外径より弁口２２の口径が大きくされ、さらに、弁口２２の口径より弁体部１５ａの外径が大きくされる。

ところが、このように各部の径を設定すると、弁棒１５に対する吐出圧力Ｐｄによる開弁方向荷重より閉弁方向荷重が小さくなり、図３にＰｄ−Ｐｓ特性が破線Ｂで示されているように（電磁式アクチュエータ３０のコイル３２に供給される電流値Ｉは一定）、吐出圧力Ｐｄが高くなるに従い、出口圧力Ｐｃひいては吸入圧力Ｐｓ（圧縮機の使用上、出口圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとは略等しくなる）も高く（右肩上がりに）なる傾向があり、これが制御に悪影響を及ぼす（制御精度の低下等を招く）という問題があった。

そこで、上記問題を解消すべく、前記制御弁５では、次のような改良が施されている。

すなわち、制御弁５は、弁組立前においては、図５（Ａ）に示される如くに、弁組立上の便宜を図るため、弁口２２は、弁棒１５の摺動嵌挿部１５ｃをその下側から挿通し得るように、その口径Ｄａが弁棒１５の摺動嵌挿部１５ｃの外径Ｄｂより僅かに大きくされ、また、弁口２２をその下側から弁体部１５ａで開閉するため（弁口２２の下端部に設けられた弁シート部２２ａに弁体部１５ａが接離するように）、弁体部１５ａの外径Ｄｃが弁口２２の口径Ｄａより大きくされている。

そして、弁組立後、つまり、作動棒１４及び弁棒１５の摺動嵌挿部１５ｃを弁口２２を介して案内孔１９に挿通・挿入した後に、図５（Ｂ）に示される如くに、弁口２２の下側の冷媒出口２６に円筒状のポンチ８０を挿入し、該ポンチ８０の上端面に突設された断面が楔状ないし三角形状の環状成形部８１で弁口２２の下端部（に設けられた弁シート部２２ａの外周）をその下側から押打することにより、弁口２２の下端部（弁シート部２２ａ）を内方にせり出させて絞っている。これにより、内方にせり出されて絞られた弁シート部２２ａの口径Ｄｄがその上部の口径Ｄａよりも小さく縮径され（Ｄｄ＜Ｄｂ＜Ｄａ＜Ｄｃ）、弁口２２の実効開口面積が減じられる。

このように、弁口２２を縮径することにより、弁棒１５の摺動嵌挿部１５ｃの外径Ｄｂ＞弁口２２の口径Ｄｄとなり、弁棒１５に対する吐出圧力Ｐｄによる開弁方向荷重と閉弁方向荷重とを略同等、あるいは、開弁方向荷重より閉弁方向荷重を僅かに大きくすることができる。

このようにされることにより、前記した図３において実線Ａで示される如くに、Ｐｄ−Ｐｓ特性は、吐出圧力Ｐｄが高くなっても、吸入圧力Ｐｓは、略一定値を保つか、ないしは、僅かに低くなる傾向を持ち（吐出圧力Ｐｄに対して吸入圧力Ｐｓが水平ないし右肩下がりの特性となり）、その結果、吐出圧力Ｐｄによる制御への悪影響を受け難くできる。

特開２００８−２９８０１３号公報 特開２００７−２８５１５９号公報

しかしながら、前記した制御弁５においては、吐出圧力Ｐｄに対して吸入圧力Ｐｓが水平ないし右肩下がりとなる特性を持たせるためには、作動棒１４及び弁棒１５の摺動嵌挿部１５ｃを弁口２２を介して案内孔１９に挿入した後に、弁口２２をポンチ等で縮径するという面倒な作業を行なわなければならないという問題があった。

また、弁棒１５とプランジャ３７とを直結する（一体的に昇降させる）ため、前記特許文献２に開示されているように、プランジャ３７に偏心孔３７ｅを設ける必要がある等、加工組立に多大な手間と時間がかかるという問題もあった。

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、弁口をポンチで縮径する等の面倒な作業を必要とせずに、吐出圧力Ｐｄに対して吸入圧力Ｐｓが水平ないし右肩下がりとなる特性を持たせることができるとともに、プランジャに偏心孔を設けずとも弁棒とプランジャとを直結することができ、もって、加工組立の簡易化、低コスト化等を効果的に図ることのできる可変容量型圧縮機用制御弁及びその組立方法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、下から順に弁体部、中間小径部、及び摺動嵌挿部を有する弁棒と、該弁棒の摺動嵌挿部が摺動自在に嵌挿される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、圧縮機から吐出圧力（Ｐｄ）の冷媒を導入するための吐出圧冷媒入口が前記弁口より上側に設けられるとともに、前記弁口の下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、コイル、ステータ、吸引子、プランジャ等からなる電磁式アクチュエータと、前記圧縮機の吸入圧力（Ｐｓ）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、前記弁棒が、前記案内孔に摺動自在に嵌挿される前記摺動嵌挿部に相当する管状部材と、前記弁口をその下側から開閉する弁体部、中間小径部、及び前記管状部材に内嵌固定される小径内嵌部を有する棒状部材とで構成されて、前記プランジャに実質的に直結されていることを特徴としている。

好ましい態様では、前記管状部材の外径が前記弁口の口径より大きくされる。

他の好ましい態様では、前記吐出圧力（Ｐｄ）が高くなっても、前記吸入圧力（Ｐｓ）が略一定値を保つか、あるいは、僅かに低くなるように、前記管状部材の外径及び前記弁口の実効開口面積が設定される。

他の好ましい態様では、前記プランジャが前記管状部材を挿通する係止穴を有し、前記管状部材の上端に前記係止穴の周囲に当接する鍔状部が設けられ、前記弁棒を開弁方向に付勢するための付勢部材が前記鍔状部を前記係止穴の周囲に圧接することにより、前記弁棒と前記プランジャが一体化されている。

一方、本発明に係る容量型圧縮機用制御弁の組立方法は、上記した制御弁を組み立てるに当たって、前記棒状部材の小径内嵌部を前記弁口の下側から該弁口を介して前記案内孔に挿入するとともに、前記管状部材を前記プランジャの上側から前記案内孔に挿入することにより、前記管状部材に前記棒状部材の小径内嵌部を圧入等の手法で内嵌固定するようにされる。

本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁及びその組立方法によれば、従来例のように弁口をポンチで縮径する等の面倒な作業を必要とせずに、吐出圧力Ｐｄに対して吸入圧力Ｐｓが水平ないし右肩下がりとなる特性を持たせることができるとともに、プランジャに偏心孔を設けずとも弁棒とプランジャとを直結することができ、その結果、加工組立の簡易化、低コスト化等を効果的に図ることができる。

本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の一実施例を示す縦断面図。 図１に示される制御弁の要部拡大縦断面図。 可変容量型圧縮機用制御弁のＰｄ−Ｐｓ特性の説明に供されるグラフ。 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。 図４に示される制御弁の改良についての説明に供される要部拡大縦断面図。

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、本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の一実施例を示す縦断面図、図２は、図１に示される制御弁の要部拡大縦断面図である。図示制御弁１において、前述した図４、５に示される従来例の制御弁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。

図示実施形態の制御弁１では、弁棒１５が、案内孔１９に摺動自在に嵌挿される管状部材１５Ａ（前記従来例の制御弁５における摺動嵌挿部１５ｃに相当する）と、弁口２２をその下側から開閉する弁体部１５ａ、中間小径部１５ｂ、及び前記管状部材１５Ａに圧入等の手法で内嵌固定される小径内嵌部１５ｕを有する棒状部材１５Ｂとの２部材で構成されている。

前記管状部材１５Ａの上端には鍔状部１５ｖが設けられ、有底円筒状とされたプランジャ３７の底部には、前記管状部材１５における鍔状部１５ｖより下側部分は通すが鍔状部１５ｖは係止する係止穴３７ｉが形成されている。

前記従来例の制御弁５においては弁棒１５と一体となっていた作動棒１４は、本実施例では弁棒１５と別体となっているが、その下部（大径部１４ｂの下側）には弁棒１５の棒状部材１５Ｂの上端部が圧入等の手法で内嵌固定される筒状部１４ｃが設けられ、筒状部１４ｃの下端面は管状部材１５Ａの鍔状部１５ｖに当接せしめられている。

また、作動棒１４の大径部１４ｂには、ばね受け１６が外嵌されて前記筒状部１４ｃの上端肩部により係止されており、このばね受け１６と吸引子３４との間には弁棒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。

開弁ばね４７が作動棒１４を介して鍔状部１５ｖを係止穴３７ｉの周囲に圧接することで、作動棒１４と弁棒１５とプランジャ３７の三者は実質的に直結されており、それらは一体的に昇降せしめられる。

このように作動棒１４と弁棒１５とプランジャ３７とを直結することにより、弁棒１５がロックする等の作動不良を生じ難くできる。

また、本実施例では、管状部材１５Ａの外径Ｄｂが弁口２２の口径Ｄａより大きくされている。言い換えれば、吐出圧力Ｐｄが高くなっても、吸入圧力Ｐｓが略一定値を保つか、あるいは、僅かに低くなるように、管状部材１５Ａの外径及び弁口２２の実効開口面積が設定されている。

かかる構成の制御弁１を組み立てるに当たっては、棒状部材１５Ｂの小径内嵌部１５ｕを弁口２２の下側から該弁口２２を介して案内孔１９に挿入し、その上端部をプランジャ３７の係止穴３７ｉより上方に突出させるとともに、管状部材１５Ａをプランジャ３７の上側から案内孔１９に挿入することにより、管状部材１５Ａに棒状部材１５Ｂの小径内嵌部１５ｕを圧入等の手法で内嵌固定し、しかる後、作動棒１４の筒状部１４ｃを弁棒１５の棒状部材１５Ｂの上端部に圧入等の手法で内嵌固定するとともに、筒状部１５ｃの下端面を管状部材１５Ａの鍔状部１５ｖに当接させる。

このような構成とされた本実施例の可変容量型圧縮機用制御弁１及びその組立方法によれば、従来例のように弁口２２をポンチで縮径する等の面倒な作業を必要とせずに、吐出圧力Ｐｄに対して吸入圧力Ｐｓが水平ないし右肩下がりとなる特性を持たせることができるとともに、プランジャ３７に偏心孔を設けずとも弁棒１５とプランジャ１７とを直結することができ、その結果、加工組立の簡易化、低コスト化等を効果的に図ることができる。

１ 可変容量型圧縮機用制御弁
１４ 作動棒
１５ 弁棒
１５Ａ 管状部材
１５Ｂ 棒状部材
１５ａ 弁体部
１５ｂ 中間小径部
１５ｕ 小径内嵌部
１９ 案内孔
２０ 弁本体
２１ 弁室
２２ 弁口
３０ 電磁式アクチュエータ
３２ コイル
３３ ステータ
３７ プランジャ
４０ ベローズ本体
４５ 感圧室
４７ 開弁ばね（付勢部材）

Claims (5)

1. 下から順に弁体部、中間小径部、及び摺動嵌挿部を有する弁棒と、該弁棒の摺動嵌挿部が摺動自在に嵌挿される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、圧縮機から吐出圧力（Ｐｄ）の冷媒を導入するための吐出圧冷媒入口が前記弁口より上側に設けられるとともに、前記弁口の下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、コイル、ステータ、吸引子、プランジャ等からなる電磁式アクチュエータと、前記圧縮機の吸入圧力（Ｐｓ）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た可変容量型圧縮機用制御弁であって、
   前記弁棒が、前記案内孔に摺動自在に嵌挿される前記摺動嵌挿部に相当する管状部材と、前記弁口をその下側から開閉する弁体部、中間小径部、及び前記管状部材に内嵌固定される小径内嵌部を有する棒状部材と、で構成されて、前記プランジャに実質的に直結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. 前記管状部材の外径が前記弁口の口径より大きくされていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
3. 前記吐出圧力（Ｐｄ）が高くなっても、前記吸入圧力（Ｐｓ）が略一定値を保つか、あるいは、僅かに低くなるように、前記管状部材の外径及び前記弁口の実効開口面積が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
4. 前記プランジャが前記管状部材を挿通する係止穴を有し、前記管状部材の上端に前記係止穴の周囲に当接する鍔状部が設けられ、前記弁棒を開弁方向に付勢するための付勢部材が前記鍔状部を前記係止穴の周囲に圧接することにより、前記弁棒と前記プランジャが一体化されていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の容量型圧縮機用制御弁の組立方法であって、
   前記棒状部材の小径内嵌部を前記弁口の下側から該弁口を介して前記案内孔に挿入するとともに、前記管状部材を前記プランジャの上側から前記案内孔に挿入することにより、前記管状部材に前記棒状部材の小径内嵌部を圧入等の手法で内嵌固定することを特徴とする可変容量型圧縮機用制御弁の組立方法。

Images