JP2012026311A - 可変容量型圧縮機用制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的簡単にプランジャと弁棒とを直結することができて、組立性の向上、コスト低減等を図ることのできる可変容量型圧縮機用制御弁を提供する。
【解決手段】プランジャ３７と弁棒１５とを直結するための連結筒体５２が設けられるとともに、弁棒１５にきのこ状ないし鍔状部分１５ｅが設けられ、連結筒体５２に、前記きのこ状ないし鍔状部分１５ｅを押し込むことにより半径方向外側に押し開かれて前記きのこ状ないし鍔状部分１５ｅを通すとともに、該きのこ状ないし鍔状部分１５ｅが通り抜けると、それが持つ弾性により元の形状に復元して前記きのこ状ないし鍔状部分を係止する弾性係止片５３が設けられている。
【選択図】図３

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、弁棒が作動不良を引き起こし難くできるとともに、組立性等にも優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、基本構成として、例えば下記特許文献１等にも見られるように、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（Ｐｄ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（Ｐｃ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、該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、前記吸引子とプランジャとの間に配在されたプランジャばね、及び前記プランジャが摺動自在に嵌挿される案内パイプを有する電磁式アクチュエータと、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導入口（Ｐｓ口）を介して吸入圧が導入される感圧室と、該感圧室の圧力に応じて前記弁棒を開弁方向に付勢する感圧応動部材と、弁棒を閉弁方向に付勢する閉弁ばねと、を備えている。

かかる構成の制御弁においては、電磁式アクチュエータのコイルが通電されると、吸引子にプランジャが引き寄せられ、これに伴い、弁棒が閉弁ばねの付勢力により、プランジャに追従するように閉弁方向に移動せしめられる。一方、圧縮機からＰｓ口を介して導入された吸入圧力Ｐｓの冷媒は、導入室からプランジャとその外周に配在された案内パイプとの間に形成される隙間等を介して感圧室に導入され、感圧応動部材（例えばベローズ装置）は感圧室の圧力（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（付勢力）が弁棒に伝達され、それによって、弁開度が調整される。

すなわち、弁開度は、吸引子によるプランジャの吸引力と、感圧応動部材の付勢力と、プランジャばね（開弁ばね）及び閉弁ばねによる付勢力と、によって決定され、その弁開度に応じて、Ｐｄ口から弁室に導入された吐出圧力Ｐｄの冷媒の出口側、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。

しかしながら、前記制御弁では、弁棒は、閉弁ばねの付勢力のみで閉弁方向に移動させる構成となっているため、弁棒と案内孔との摺接面間に異物が詰まったり、オイル焼き付き等によって弁棒の摺動抵抗が増大すると、弁棒がロックする等の作動不良、例えば、プランジャが吸引子に引き寄せられても、弁棒が閉弁方向には移動せず置き去りにされるような事態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。このような作動不良を解消するには、閉弁ばねの付勢力を増大させればよいが、そうするとブラジャばね（開弁ばね）の付勢力も増大させなければならなくなり、ばね及び製品の大型化、コストアップ等を招いてしまう。

そこで、かかる問題を解消すべく、下記特許文献２には、プランジャと弁棒とを直結（一体化）し、吸引子にプランジャが引き寄せられるとき、これと一緒に弁棒を閉弁方向に強制的に移動させるようにしたものが提案されている。

しかしながら、上記提案の、プランジャと弁棒とを直結した制御弁においても次のような問題が生じる。

すなわち、通電時にプランジャは磁気回路上（吸引子とプランジャの同軸度等の関係から）横方向にずれたり（片側に寄ったり）傾斜した状態で上下方向（弁開閉方向）に移動する。そのため、プランジャと弁棒とをガタも無く直結してしまうと、プランジャの横ずれや傾斜に伴い、弁棒が案内孔に押し付けられ、摺動抵抗が増大し、円滑に移動しなくなり、甚だしくは前記と同様にロック等の作動不良を引き起こすことになる。

また、プランジャと弁棒とを直結する場合は、上記問題もあって、部品の寸法管理、組み立て精度等が厳しくなり、コストアップを招く嫌いがある。

そこで、本願の出願人は、上記問題を解消すべく、下記特許文献３（の図３〜図５）に所載のように、弁棒が吸引子にプランジャが引き寄せられるとき、該弁棒はプランジャにより閉弁方向に強制的に引っ張られるが、プランジャの横ずれ及び傾斜の影響を受けないようにプランジャに対し所定の径方向クリアランスをもって弁棒を嵌合させてなる可変容量型圧縮機用制御弁を提案している。より具体的には、この制御弁では、当該特許文献３の図３〜図５に見られるように、例えば、弁棒に小径部を設けるとともに、該小径部の上側に強制移動用係止部となる大径部を設け、プランジャの中央に前記小径部が嵌挿される中央孔を設けるとともに、組み立ての際の便宜を図るべく前記中央孔に対して部分的に重なるように径方向に所定距離偏心して前記大径部を挿入可能な偏心孔を設け、プランジャとその外周に配在された案内パイプとの間に形成されるクリアランスより、前記小径部と前記中央孔との間に形成されるクリアランスの方を大きくするようにしている。

特開２００３−１７２２５６号公報 特開２００４−１００４７３号公報 特開２００７−２８５１５９号公報

しかしながら、前記特許文献３に所載の可変容量型圧縮機用制御弁では、弁組立に際し、弁本体に弁棒を下から挿入し、弁棒にプランジャを通した後、プランジャを横方向にずらして弁棒に嵌合させたり、かしめたりすることにより、プランジャと弁棒とを直結するようにしているため、弁組立に手間がかかり、製造コストが高くなる嫌いがあった。

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、比較的簡単にプランジャと弁棒とを直結することができて、組立性の向上、コスト低減等を図ることのできる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、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、前記弁棒を閉弁方向に移動させるためのプランジャを有する電磁式アクチュエータと、前記圧縮機から吸入圧が導入される感圧室と、該感圧室の圧力に応じて前記弁棒を開弁方向に押圧する感圧応動部材と、を備え、前記プランジャと前記弁棒とを連結するための連結部材が設けられ、該連結部材は、前記弁棒を前記弁本体の案内孔に挿入することにより前記弁棒の一端に係合して該一端を係止するように構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、前記弁棒にきのこ状ないし鍔状部分が設けられ、前記連結部材は、弾性を有する板材からなる筒状のもので、前記きのこ状ないし鍔状部分を押し込むことにより半径方向外側に押し開かれて前記きのこ状ないし鍔状部分を通すとともに、該きのこ状ないし鍔状部分が通り抜けると、それが持つ弾性により元の形状に復元して前記きのこ状ないし鍔状部分を係止する弾性係止片が設けられる。

この場合、より具体的な好ましい態様では、前記筒状の連結部材の底部に、該底部から内側に折り曲がる複数割り円錐台状の前記弾性係止片が設けられる。

他の好ましい態様では、前記連結部材内に前記感圧応動部材としてのベローズ装置及び前記感圧室が設けられる。

本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁では、弁棒を弁本体の案内孔に挿入するだけで極めて簡単にプランジャと弁棒とを連結することができ、組立性の向上、コスト低減等を図ることができる。

また、連結部材を弾性を有する板材からなる筒状のものとすることで、製造コストを低く抑えることができるとともに、軽量化等を図ることができる。

また、コイルの下側に位置する連結部材内にベローズ装置を配在することができるので、ベローズ装置をコイルの内周部分に配在する場合に比して、コイル径を小さくすることができ、これにより、コンパクト化、コスト低減化等も図ることができる。

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３（ａ）のＸーＸ矢視断面図。 図１に示される実施例の弁組立説明に供される図。

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例を示す縦断面図である。

図示の制御弁１は、電磁式アクチュエータ３０と、弁本体２０と、該弁本体２０内に摺動自在に嵌挿された弁棒１５と、感圧応動部材としてのベローズ装置４０とを備えている。

電磁式アクチュエータ３０は、通電励磁用のコイル３２、該コイル３２の上側に取り付けられた電源コネクタ部３１Ａを有するコネクタヘッド３１、コイル３２の内周側に配在された円筒状の吸引子３４（ステータ）、吸引子３４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階段状の段付き案内パイプ３５、吸引子３４の下方で案内パイプ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、前記コイル３２及びコネクタヘッド３１に外挿される段付き円筒状のハウジング６０、及び、該ハウジング６０の下端部と段付き案内パイプ３５との間に配在されてそれらを弁本体２０の上部に固定するためのホルダ５０を備えている。

前記吸引子３４の上部には、六角穴付きの調節ねじ６５が螺合せしめられ、この調節ねじ６５の下端面に、吸引子３４及びプランジャ３７に摺動自在に嵌挿された突っ張り棒３３の上端面が当接せしめられている。

弁本体２０は、弁棒１５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より下側）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の上側には、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が圧入等により固定され、この凸状ストッパ部２８と弁座２２との間には、弁室２１から弁座（弁口）２２を介して絞られて流れる冷媒（の圧力Ｐｃ）をクランク室に導くための導出室２４が設けられるとともに、弁本体２０の下部には前記導出室２４と弁本体２０の下端面とに開口する複数本（例えば４本）の導出孔２６が設けられている。また、弁本体２０の下端部中央には、組立時に弁棒１５を挿通させるための挿通穴１３が設けられるとともに、該挿通穴１３には、後述する弁棒１５の下端部（下部嵌挿部）１５ｂが摺動自在に嵌挿される有底段付き円筒状の栓状ガイド部材１２が圧入等により固定されている。また、弁本体２０における凸状ストッパ部２８の上側には吸入圧導入口（Ｐｓ口）２７及び吸入圧導入室２３が設けられている。

弁棒１５は、前記凸状ストッパ部２８に形成された案内孔１９に摺動自在に嵌挿される下側棒状部材１５Ａと該下側棒状部材１５Ａの上側に配在された上側凸状部材１５Ｂとからなっており、下側棒状部材１５Ａは、下から順に、下部嵌挿部１５ｂ、該下部嵌挿部１５ｂより大径の弁体部１５ａ、小径部１５ｃ、上部嵌挿部１５ｄ、きのこ状頭部１５ｅからなっており、また、上側凸状部材１５Ｂは、上から順に、小径棒状部１５ｆ、大径部１５ｇ、鍔状ばね受け部１５ｈからなっている。また、下側棒状部材１５Ａと上側凸状部材１５Ｂとからなる弁棒１５の内部には断面Ｔ形の均圧孔１８が形成されている。

一方、本実施例では、前記プランジャ３７と前記弁棒１５（の下側棒状部材１５Ａ）とを直結するため、弾性を有する薄板材からなる有底円筒状の連結筒体（連結部材）５２が備えられ、この連結筒体５２内に前記ベローズ装置４０及び前記弁棒１５の上側凸状部１５Ｂが収容されている。

詳しくは、連結筒体５２は、プランジャ３７の下部外周に形成された環状溝３７ａにその上部がかしめ固定されており（かしめ部５２ａ）、また、その底部５２ｂ中央には、図２、図３を参照すればよくわかるように、底部５２ｂから内側（上側）に折り曲がる四つ割り円錐台状の弾性係止片５３が設けられている。この弾性係止片５３は、図３（ａ）→（ｂ）→（ｃ）に示される如くに、弁棒１５における下側棒状部材１５Ａのきのこ状頭部１５ｅで下側から突き上げることにより、半径方向外側に押し開かれてきのこ状頭部１５ｅを通し、きのこ状頭部１５ｅが通過した後は、それが持つ弾性により元の四つ割り円錐台状に復元してきのこ状頭部１５ｅを係止するようになっている。弾性係止片５３できのこ状頭部１５ｅが係止されることにより、プランジャ３７と弁棒１５とが連結筒体５２を介して直結され、それらは一体で上下動することになる。

また、連結筒体５２の底部５２ｂ及びきのこ状頭部１５ｅ上には、前記下側凸状部１５Ｂの鍔状ばね受け部１５ｈ及び大径部１５ｇが当接せしめられている。

前記連結筒体５２内に配在されるベローズ装置４０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、圧縮コイルばね４４、円筒状ばね受け４８等を備え、前記連結筒体５２とベローズ４１との間に形成される空間が感圧室４５となっている。ベローズ装置４０の上端面（上ストッパ４２）は前記突っ張り棒３３に当接せしめられ、下ストッパ４３には、前記上側凸状部材１５Ｂの小径棒状部１５ｆが挿入当接せしめられている。

また、下ストッパ４３と前記上側凸状部材１５Ｂの鍔状ばね受け部１５ｈとの間には、ベローズ４１を支持するとともに、弁棒１５を開弁方向（下向き）に付勢する圧縮コイルばね４６が縮装されている。

かかる構成とされた制御弁１においては、吸引子３４にプランジャ３７が引き寄せられると（通電時）、弁棒１５はプランジャ３７により連結筒体５２を介して閉弁方向に強制的に引っ張られる。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、各部材の隙間を介して前記感圧室４５に導入され、ベローズ装置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、弁開度が調整される。

すなわち、弁開度は、吸引子３４によるプランジャ３７の吸引力と、ベローズ装置４０の付勢力と、圧縮コイルばね４６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。

本実施例の制御弁１を組立てるにあたっては、まず、プランジャ３７、連結筒体５２、ベローズ装置４０、及び上側凸状部材１５Ｂからなる部分を組立てて、該組立体を図１に示される如くに、電磁式アクチュエータ３０及び弁本体２０に組み付けておき、しかる後、弁棒１５の下側棒状部材１５Ａを弁本体２０の下側から挿通穴１３に通して、図３（ａ）→（ｂ）→（ｃ）に示される如くに、四つ割り円錐台状の弾性係止片５３を弁棒１５における下側棒状部材１５Ａのきのこ状頭部１５ｅで下側から突き上げる。これにより、弾性係止片５３が半径方向外側に押し開かれてきのこ状頭部１５ｅが弾性係止片５３より上側に抜け、これと同時に、弾性係止片５３はそれが持つ弾性により元の四つ割り円錐台状に復元し、きのこ状頭部１５ｅを係止する。弾性係止片５３できのこ状頭部１５ｅが係止されることにより、プランジャ３７と弁棒１５とが連結筒体５２を介して直結され、それらは一体で上下動することになる。その後、栓状ガイド部材１２を挿通穴１３に圧入等により固定することにより、制御弁１が組み立てられる。

このように、本実施例の制御弁１では、連結筒体５２に設けられた弾性係止片５３に弁棒１５のきのこ状頭部１５ｅを押し込むことだけで極めて簡単にプランジャ３７と弁棒１５とを直結することができ、組立性の向上、コスト低減等を図ることができる。

また、連結筒体５２は、薄金属板を例えば絞りプレス成形することにより作製することができるので、製造コストを低く抑えることができるとともに、軽量化等を図ることができる。

また、コイル３２の下側に位置する連結筒体５２内にベローズ装置４０を配在することができるので、言い換えれば、連結筒体５２がベローズ収容室を兼ねるので、従来のように、ベローズ装置をコイル３２の内周部分に配在する場合に比して、コイル径を小さくすることができ、コイル３２の小径化により、コンパクト化、コスト低減化等も図ることができる。

１ 可変容量型圧縮機用制御弁
１５ 弁棒
１５Ａ 下側棒状部材
１５Ｂ 上側凸状部材
１５ｅ きのこ状頭部
１９ 案内孔
２０ 弁本体
２１ 弁室
２２ 弁座（弁口）
３０ 電磁式アクチュエータ
４０ ベローズ装置
５２ 連結筒体（連結部材）
５３ 弾性係止片

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、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、前記弁棒を閉弁方向に移動させるためのためのプランジャを有する電磁式アクチュエータと、前記圧縮機から吸入圧が導入される感圧室と、該感圧室の圧力に応じて前記弁棒を開弁方向に押圧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、
   前記プランジャと前記弁棒とを連結するための連結部材が設けられ、該連結部材は、前記弁棒を前記弁本体の案内孔に挿入することにより前記弁棒の一端に係合して該一端を係止するように構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. 前記弁棒にきのこ状ないし鍔状部分が設けられ、前記連結部材は、弾性を有する板材からなる筒状のもので、前記きのこ状ないし鍔状部分を押し込むことにより半径方向外側に押し開かれて前記きのこ状ないし鍔状部分を通すとともに、該きのこ状ないし鍔状部分が通り抜けると、それが持つ弾性により元の形状に復元して前記きのこ状ないし鍔状部分を係止する弾性係止片が設けら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. 前記筒状の連結部材の底部に、該底部から内側に折り曲がる複数割り円錐台状の前記弾性係止片が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
4. 前記連結部材内に前記感圧応動部材としてのベローズ装置及び前記感圧室が設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
   

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