JP2011149377A - 容量制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】容量可変型圧縮機の吐出容量をより精度よく制御可能な容量制御弁を提供する。
【解決手段】本発明の容量制御弁は、容量可変型圧縮機の吐出室５ｂとクランク室９とを接続する通路４ｆ、４ｅ、４ｂ、４ｄに弁座ＶＳと弁体ＶＢとが設けられ、ＰＷＭ制御によって弁座ＶＳと弁体ＶＢとの間で通路４ｆ、４ｅ、４ｂ、４ｄの開度を変更してクランク室９の圧力を変更しうる。弁座ＶＳと弁体ＶＢとの間には、通路４ｆ、４ｅ、４ｂ、４ｄの開度が小さい時に弁座ＶＳと弁体ＶＢとの衝突により発生する、弁座ＶＳと弁体ＶＢとの反発を抑制する制振手段としての制振部材２２が備えられている。
【選択図】図２

Description

本発明は容量制御弁に関する。

従来、特許文献１に開示された容量制御弁が知られている。この容量制御弁は、容量可変型圧縮機の吐出室とクランク室とを接続する通路に弁座と弁体とが設けられ、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって弁座と弁体との間で通路の開度を変更する。この容量制御弁は、吸振合金からなるスナップリング等を介して容量可変型圧縮機のハウジングに組み付けられる。

こうして得られる容量可変型圧縮機は、吐出室とクランク室とを接続する通路の開度がＰＷＭ制御によって変更可能である。このため、この容量可変型圧縮機が車両の空調装置に採用されれば、例えば、車両の加速時にＰＷＭ制御によって通路の開度を大きくすれば、吐出室内の高圧の冷媒ガスがクランク室に供給され易くなり、吐出容量が小さくなる。逆に、車両の定速時にＰＷＭ制御によって通路の開度を小さくすれば、吐出室内の高圧の冷媒ガスがクランク室に供給され難くなり、吐出容量が大きくなる。こうして、この容量可変型圧縮機では、車速等に応じて吐出容量が適宜変更され得ることとなる。この間、この容量可変型圧縮機はＰＷＭ制御の入力信号、特に４００〜５００Ｈｚの入力信号によって容量制御弁が微振動を生じるが、この微振動は吸振合金からなるスナップリング等によって抑制され、長期に亘って高い静粛性を発揮可能である。

特開２００７−７１１１４号公報

しかし、上記従来の容量制御弁は、容量可変型圧縮機のハウジングとの間に吸振合金からなるスナップリング等を有しているだけであり、静粛性の点では一応の満足は得られ得るものの、吐出容量を精度よく制御し難いという問題がある。

すなわち、この容量制御弁においては、ＰＷＭ制御の入力信号が容量可変型圧縮機のハウジングには伝達し難いものの、弁座と弁体との間には依然として伝達する。このため、通路の開度が小さい時には、弁座と弁体との相対距離が小さいため、弁座と弁体とが無数に衝突し、衝突後には、弁座と弁体との反発によって開度がより大きくなることから、開度が安定しない。

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、容量可変型圧縮機の吐出容量をより精度よく制御可能な容量制御弁を提供することを解決すべき課題としている。

本発明の容量制御弁は、容量可変型圧縮機の吐出室とクランク室とを接続する通路、又は該容量可変型圧縮機の該クランク室と吸入室とを接続する通路に弁座と弁体とが設けられ、ＰＷＭ制御によって該弁座と該弁体との間で該通路の開度を変更して該クランク室の圧力を変更し得る容量制御弁において、
前記弁座と前記弁体との間には、前記通路の開度が小さい時に該弁座と該弁体との衝突により発生する、該弁座と該弁体との反発を抑制する制振手段が備えられていることを特徴とする（請求項１）。

本発明の容量制御弁では、通路の開度が小さい時において、制振手段が弁座と弁体との衝突により発生する、弁座と弁体との反発を抑制することから、通路の開度が安定する。

したがって、この容量制御弁によれば、容量可変型圧縮機の吐出容量をより精度よく制御することが可能である。

制振手段としては、防振合金、ゴムやばねを用いた部材、積層鋼板等を採用することができる。弁座と弁体との間に防振合金等からなる制振部材を設けてもよく、弁座及び弁体の少なくとも一方を防振合金等で構成してもよい。

防振合金は、内部の分子摩擦によって振動エネルギーを熱に変換して振動を吸収する。また、防振合金は、温度依存の小さい振動吸収特性を有し、高い減衰能を持つ。しかも、防振合金は、形状自由度が大きい上に耐久性に優れている。このため、弁座を防振合金で構成すれば、弁体側から伝達する振動を弁座で吸収することが可能になる。防振合金としては、（１）Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｍｏ、Ｃｏ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｒ等の強磁性型の防振合金、（２）複合型のＡｌ−Ｚｎ防振合金、（３）Ｍｎ−Ｃｕ、Ｃｕ−Ｍｎ−Ａｌ等の転移型の防振合金、（４）Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ、Ｃｕ−Ａｌ−Ｎｉ、Ｎｉ−Ｔｉ等の双晶型の防振合金を採用することができる。

本発明の容量制御弁は、弁ハウジングと、この弁ハウジングに固定され、ＰＷＭ制御によって励磁されるコイルと、このコイルによって軸方向に駆動されるロッドと、このロッドの先端に設けられた吸入圧検知機構と、ロッドの途中に一体に設けられた弁体とを有し得る。弁ハウジングには、ロッドが挿通される軸孔と、この軸孔から吐出室と連通する吐出ポートと、軸孔と弁座を介して連通し、弁体が設けられた弁室と、この弁室をクランク室に連通するクランクポートとが形成され得る。そして、弁室には、ロッドを挿通しつつ弁座を形成する制振部材が制振手段として設けられ得る（請求項２）。この場合、ＰＷＭ制御の入力信号は、コイルに伝達され、ロッドを介して弁体に伝達されるが、制振部材によって弁座と弁体との相対振動が抑制され、通路の開度が安定する。

制振部材は軸孔に嵌合するボス部を有し得る（請求項３）。この場合、軸孔を比較的大径に形成して容量制御弁の組付けを容易にしても、ボス部の内径で開度を規定することができるため、組付けの容易性と開度の微妙な調整とを実現することが可能になる。

実施例１、２の容量制御弁を採用した容量可変型圧縮機の断面図である。 実施例１の容量制御弁の断面図である。 実施例１の容量制御弁の要部拡大断面図である。 実施例１の容量制御弁（図（Ａ））と比較例の容量制御弁（図（Ｂ））とにおいて、弁体の時間と振幅との関係を示す模式グラフである。 実施例１の容量制御弁を採用した容量可変型圧縮機における時間と圧力と騒音との関係を示す概略のグラフである。 比較例の容量制御弁を採用した容量可変型圧縮機における時間と圧力と騒音との関係を示す概略のグラフである。 実施例２の容量制御弁の要部拡大断面図である。

以下、本発明を具体化した実施例１、２を図面を参照しつつ説明する。

（実施例１）
図１に示すように、実施例１の容量制御弁２は容量可変型斜板式圧縮機に組み付けられている。この圧縮機は、シリンダブロック１に複数個のシリンダボア１ａが同心円状に等角度間隔でそれぞれ平行に形成されている。シリンダブロック１は、前方に位置するフロントハウジング３と後方に位置するリヤハウジング５とに挟持され、この状態で締結されている。シリンダブロック１とフロントハウジング３とによって内部にクランク室９が形成されている。

フロントハウジング３には軸孔３ａが形成され、シリンダブロック１には軸孔１ｂが形成されている。軸孔３ａ、１ｂには軸封装置９ａ及び軸受装置９ｂ、９ｃを介して駆動軸１１が回転可能に支承されている。フロントハウジング３には軸受装置３ｂを介してプーリ１３が設けられており、プーリ１３は駆動軸１１に固定されている。プーリ１３には車両のエンジンやモータによって駆動されるベルト１３ｃが巻き掛けられている。なお、プーリ１３の代わりに電磁クラッチを設けることも可能である。

クランク室９内では、駆動軸１１にラグプレート１５が圧入されており、ラグプレート１５とフロントハウジング３との間には軸受装置９ｄ、９ｅが設けられている。また、駆動軸１１には斜板１７が挿通されている。ラグプレート１５と斜板１７との間には、駆動軸１１回りで傾角縮小ばね１９が設けられている。また、クランク室９内では、駆動軸１１にサークリップ１１ａが固定されており、サークリップ１１ａには斜板１７に向かって復帰ばね２１が設けられている。また、ラグプレート１５と斜板１７とは、斜板１７を傾角変動可能に支持するリンク機構２３によって接続されている。

各シリンダボア１ａ内にはピストン２５が往復動可能に収納されている。各ピストン２５と斜板１７との間には前後で対をなすシュー２７ａ、２７ｂが設けられている。各対のシュー２７ａ、２７ｂによって斜板１７の揺動運動が各ピストン２５の往復動に変換されるようになっている。

シリンダブロック１とリヤハウジング５との間には弁ユニット２９が設けられている。各シリンダボア１ａはピストン２５と弁ユニット２９との間が圧縮室３１となっている。弁ユニット２９は、ピストン２５が吸入行程にあるときに吸入室５ａ内の冷媒を圧縮室３１に吸入し、ピストン２５が圧縮行程にあるときに冷媒を圧縮室３１内に閉じ込め、ピストン２５が吐出行程にあるときに圧縮室３１内の冷媒を吐出室５ｂに吐出するようになっている。

リヤハウジング５内には、径方向内側に位置する吸入室５ａと、径方向外側に位置する環状の吐出室５ｂとが形成されている。クランク室９と吸入室５ａとは抽気通路４２によって接続されており、クランク室９と吐出室５ｂとは給気通路４４、４６によって接続されている。リヤハウジング５内には、吸入室５ａと検圧通路４８によって連通するとともに、給気通路４４、４６と連通する容量制御弁２が収納されている。

容量制御弁２では、図２に示すように、第１ハウジング４の上端に検知室４ａが形成され、第１ハウジング４の下端に弁室４ｂが形成されている。第１ハウジング４の側面には検知室４ａを外部に開く吸入ポート４ｃが形成されている。吸入ポート４ｃは検圧通路４８によって吸入室５ａ（図１参照）に連通しており、吸入圧力Ｐｓが供給されるようになっている。検知室４ａ内に流量差圧を供給するように構成することも可能である。また、第１ハウジング４の上端には調整ねじ６が螺合されており、検知室４ａは第１ハウジング４及び調整ねじ６によって区画されている。

第１ハウジング４の下端には筒状の固定鉄心８が固定されており、弁室４ｂは第１ハウジング４及び固定鉄心８によって区画されている。第１ハウジング４の側面には弁室４ｂを外部に開くクランクポート４ｄが形成されている。クランクポート４ｄは給気通路によってクランク室９（図１参照）に連通しており、クランク室圧力Ｐｃが供給されるようになっている。

第１ハウジング４には軸方向に延びる軸孔４ｅも形成されており、検知室４ａ及び弁室４ｂは軸孔４ｅによって連通されている。また、第１ハウジング４の側面には軸孔４ｅを外部に開く吐出ポート４ｆが径方向に形成されている。吐出ポート４ｆは給気通路によって吐出室５ｂ（図１参照）に連通しており、吐出圧力Ｐｄが供給されるようになっている。

第１ハウジング４の下端には筒状の第２ハウジング１０が固定されており、第２ハウジング１０には固定鉄心８回りにコイル１２が固定されている。このコイル１２にはＰＷＭ制御の入力信号が入力されるようになっている。

固定鉄心８には軸孔４ｅと同軸に軸孔８ａが貫設されており、固定鉄心８の下方には可動鉄心１４が位置している。可動鉄心１４の上端には上方に向かって軸方向に延びるロッド１６が固定されており、ロッド１６は軸孔８ａ、弁室４ｂ及び軸孔４ｅを経て検知室４ａ内まで延びている。

検知室４ａ内には、上端が調整ねじ６に固定され、下端がロッド１６に固定されたベローズ１８が収納されている。ベローズ１８の下端は第１ハウジング４との間に設けられたばね２０によって上方に付勢されている。ベローズ１８が吸入圧検知機構を構成している。

ロッド１６の上部には、吐出ポート４ｆよりも下方の軸孔４ｅと弁室４ｂとの間に跨る小径部１６ａが形成されている。ロッド１６は、小径部１６ａよりも上部が軸孔４ｅ内を封止状態で上下動可能な太さとされており、小径部１６ａはそこよりも径が細くされている。

弁室４ｂ内には薄い円板状の防振合金からなる制振部材２２が収納されている。制振部材２２には、図３に示すように、軸孔４ｅと同径の軸孔２２ａが同軸に貫設されており、軸孔２２ａ回りが弁座ＶＳとなっている。ロッド１６は、小径部１６ａよりも下部が弁座ＶＳと対面する弁体ＶＢとなっている。

図２に示すように、弁室４ｂ内ではロッド１６にばね座２４が固定されており、ばね座２４と制振部材２２との間には押圧ばね２６が設けられている。制振部材２２はこれらばね座２４及び押圧ばね２６によって常に弁室４ｂの上面に当接している。

第２ハウジング１０の下端にはフランジ２８が固定され、フランジ２８の下端には可動鉄心１４を隠蔽する蓋部材３０が固定されている。この容量制御弁２は複数のＯリングを介して圧縮機のリヤハウジング５に組みつけられる。吐出ポート４ｆ、小径部１６ａ回りの軸孔４ｅ、弁室４ｂ及びクランクポート４ｄが通路に相当する。

以上のように構成された圧縮機は、車両用空調装置において、吐出室５ｂが凝縮器に接続され、凝縮器が膨張弁を介して蒸発器に接続され、蒸発器が吸入室５ａに接続される。そして、エンジン等によって駆動軸１１が回転駆動されれば、斜板１７の傾角に応じた吐出容量で吸入室５ａ内の冷媒を圧縮室３１で圧縮して吐出室５ｂに吐出する。

この間、例えば、車両の加速時にＰＷＭ制御によって弁座ＶＳと弁体ＶＢとの間の開度を大きくすれば、吐出室５ｂ内の高圧の冷媒ガスが吐出ポート４ｆ、軸孔４ｅ、弁室４ｂ及びクランクポート４ｄを経てクランク室９に供給され易くなり、吐出容量が小さくなる。逆に、車両の定速時にＰＷＭ制御によって弁座ＶＳと弁体ＶＢとの間の開度を小さくすれば、吐出室５ｂ内の高圧の冷媒ガスがクランク室９に供給され難くなり、吐出容量が大きくなる。こうして、この圧縮機では、車速等に応じて吐出容量が適宜変更され得ることとなる。

この圧縮機において、ＰＷＭ制御の入力信号は、コイル１２に伝達され、ロッド１６を介して弁体ＶＢに伝達される。このため、弁座ＶＳと弁体ＶＢとの開度が小さい時において、弁体ＶＢは弁座ＶＳに対して無数に衝突する。しかし、この圧縮機では、弁座ＶＳが制振部材２２によって構成されているため、弁座ＶＳと弁体ＶＢとの相対振動が抑制される。つまり、図４の（Ａ）に示すように、弁体ＶＢの振幅が早期に小さくなる。これは弁体ＶＢの衝突後に、弁座ＶＳと弁体ＶＢとの反発が制振部材２２によって抑制されるからである。

これに対し、制振部材２２を採用せず、開度については実施例１の容量制御弁と同様とした容量制御弁を比較例として用意した。この容量制御弁を用いた圧縮機においては、弁座と弁体との相対振動が抑制されない。つまり、図４の（Ｂ）に示すように、弁体の振幅が早期に小さくならない。これは弁体の衝突後の反発が第１ハウジング４によって抑制されないからである。

したがって、この容量制御弁２によれば、弁座ＶＳと弁体ＶＢとの開度が安定することから、抽気通路の開度を過剰に小さくしなくても、圧縮機の吐出容量をより精度よく制御することが可能である。

また、この圧縮機において、時間（ｓｅｃ）と圧力（ＭＰａＧ）と騒音（ｄＢ）との関係を求めた。図５にその概略のグラフを記載した。一方、比較例の概略のグラフを図６に示す。ともに時刻ＴでＰＷＭ制御を行った。

図５に特性を示す実施例１の圧縮機は、図６に特性を示す比較例の圧縮機と比べ、クランク室圧力Ｐｃに変動が少なく、吐出容量を精度よく制御できることがわかる。また、図５及び図６より、実施例１の容量制御弁２によれば、比較例の容量制御弁と比べ、ＰＷＭ制御の入力信号による容量制御弁２の微振動も抑制できるため、長期に亘って高い静粛性を発揮可能であることもわかる。

（実施例２）
実施例２の容量制御弁は、図７に示すように、制振部材３２が軸孔４ｇに嵌合するボス部３２ａを有している。この場合、検知室４ａと弁室４ｂとを接続する軸孔４ｇを比較的大径に形成しても、ボス部３２ａの内径３２ｂで開度を規定することができるため、組付けの容易性と開度の微妙な調整とを実現することが可能になる。

以上において、本発明を実施例１、２に即して説明したが、本発明は上記実施例１、２に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

例えば、容量制御弁は容量可変型圧縮機のクランク室と吸入室とを接続する通路を有するものであってもよい。また、実施例２の容量制御弁において、制振部材３２と第１ハウジング４の上面との間にばねを設けてもよい。

本発明は車両用空調装置等に利用可能である。

５ｂ…吐出室
９…クランク室
５ａ…吸入室
ＶＳ…弁座
４ｆ、４ｅ、４ｂ、４ｄ…通路（４ｆ…吐出ポート、４ｅ…軸孔、４ｂ…弁室、４ｄ…クランクポート）
ＶＢ…弁体
２…容量制御弁
２２、３２…制振手段（制振部材）
４、１０…弁ハウジング（４…第１弁ハウジング、１０…第２弁ハウジング）
１２…コイル
１６…ロッド
１８…吸入圧検知機構（ベローズ）
４ａ…検知室
４ｅ…軸孔
４ｆ…吐出ポート
４ｂ…弁室
４ｄ…クランクポート
３２ａ…ボス部

Claims (3)

1. 容量可変型圧縮機の吐出室とクランク室とを接続する通路、又は該容量可変型圧縮機の該クランク室と吸入室とを接続する通路に弁座と弁体とが設けられ、ＰＷＭ制御によって該弁座と該弁体との間で該通路の開度を変更して該クランク室の圧力を変更し得る容量制御弁において、
   前記弁座と前記弁体との間には、前記通路の開度が小さい時に該弁座と該弁体との衝突により発生する、該弁座と該弁体との反発を抑制する制振手段が備えられていることを特徴とする容量制御弁。
2. 弁ハウジングと、該弁ハウジングに固定され、前記ＰＷＭ制御によって励磁されるコイルと、該コイルによって軸方向に駆動されるロッドと、該ロッドの先端に設けられた吸入圧検知機構と、該ロッドの途中に一体に設けられた前記弁体とを有し、
   前記弁ハウジングには、前記ロッドが挿通される軸孔と、該軸孔から前記吐出室と連通する吐出ポートと、該軸孔と前記弁座を介して連通し、該弁体が設けられた弁室と、該弁室を前記クランク室に連通するクランクポートとが形成され、
   前記弁室には、前記ロッドを挿通しつつ前記弁座を形成する制振部材が前記制振手段として設けられている請求項１記載の容量制御弁。
3. 前記制振部材は前記軸孔に嵌合するボス部を有する請求項２記載の容量制御弁。

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