JP2017110541A - 可変容量型圧縮機用制御弁 - Google Patents

可変容量型圧縮機用制御弁 Download PDF

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Abstract

【課題】軸芯ずれに起因する閉弁性の低下や弁体の摺動性の低下を招くことなく、弁本体の加工が容易で、加工時間や加工コストを削減す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】弁本体20が、弁体10が摺動自在に嵌挿される案内孔29及び弁口22が形成された支持部材20Bと、Ps入出口27、Pd導入口25、及びPc入出口26が形成された本体部材20Aとを有し、本体部材20Aに設けられた凹穴20Cに支持部材20Bが内挿固定されている。また、本体部材20Aと支持部材20Bとの間に、本体部材20A及び/又は支持部材20Bの切屑を封止する切屑封止部20Pが設けられている。【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関する。
従来より、カーエアコン用圧縮機として、図11に簡略図示されている如くの斜板式可変容量型圧縮機が使用されている。この斜板式可変容量型圧縮機100は、車載エンジンに回転駆動される回転軸101、この回転軸101に取り付けられた斜板102、この斜板102が配在されたクランク室104、前記斜板102により往復運動せしめられるピストン105、このピストン105により圧縮された冷媒を吐出するための吐出室106、冷媒を吸入するための吸入室107、クランク室104の圧力Pcを吸入室107へ逃がすための機内逃がし通路(固定オリフィス)108等を有している。
一方、上記可変容量型圧縮機に用いられる制御弁1’は、圧縮機100の吐出室106から吐出圧力Pdが導入されるとともに、その吐出圧力Pdを圧縮機100の吸入圧力Psに応じて調圧することによりクランク室104の圧力Pcを制御するようになっており、基本構成として、弁口が設けられた弁室及び圧縮機100の吸入室107に連通するPs導入口を有し、前記弁口より上流側に圧縮機100の吐出室106に連通するPd導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100のクランク室104に連通するPc導出口が設けられた弁本体と、前記弁口を開閉するための弁体(弁棒)と、該弁体を弁口開閉方向(上下方向)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100から吸入圧力Psが前記Ps導入口を介して導入される感圧室と、該感圧室の圧力に応じて前記弁体を弁口開閉方向に付勢する感圧応動部材と、を備えており、前記弁体と前記弁口とで図11において符号11’で示される弁部が構成される(例えば下記特許文献1等を参照)。
このような構成の制御弁1’においては、電磁式アクチュエータのコイル、ステータ及び吸引子等からなるソレノイド部が通電されると、吸引子にプランジャが引き寄せられ、これに伴い、弁体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100からPs導入口を介して導入された吸入圧力Psは、入出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)が弁体に伝達され、それによって、弁口に対して弁体の弁体部が昇降して弁部11’の弁開度が調整される。すなわち、弁開度は、ソレノイド部によるプランジャの吸引力と、感圧応動部材の伸縮変位による付勢力(伸縮力)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、クランク室104の圧力Pc(以下、クランク室圧力Pcあるいは単に圧力Pcと呼ぶことがある)が制御される。
また、上記可変容量型圧縮機に対し、例えば、圧縮機起動時において吐出容量が大きくなるまでに要する時間を短縮すること、通常制御時において圧縮機の運転効率が低下することを抑制ないし低減すること等を目的とした、図12に簡略図示される如くの改良型の斜板式可変容量型圧縮機も既に提案されている。
この改良型の斜板式可変容量型圧縮機200は、それに用いられる制御弁における弁体(弁棒)を主弁体と副弁体とで構成し、その主弁体内に弁内逃がし通路16’を設けたもので、その制御弁2’は、基本的に、弁口が設けられた弁室及び圧縮機200の吸入室107に連通するPs入出口を有し、前記弁口より上流側に圧縮機200の吐出室106に連通するPd導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200のクランク室104に連通するPc入出口が設けられた弁本体と、前記弁口を開閉するための主弁体と、該主弁体を弁口開閉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200から吸入圧力Psが前記Ps入出口を介して導入される感圧室と、該感圧室の圧力に応じて前記主弁体を弁口開閉方向に付勢する感圧応動部材と、を備え、前記クランク室104の圧力Pcを前記Ps入出口を介して前記圧縮機200の吸入室107に逃がすための弁内逃がし通路16’が前記主弁体内に設けられるとともに、該弁内逃がし通路16’を開閉する副弁体が設けられ、前記電磁式アクチュエータの吸引力により前記プランジャが最下降位置から上方向に連続的に移動せしめられるとき、前記プランジャと一緒に前記副弁体が前記弁内逃がし通路16’を閉じたまま上方向に移動するとともに、該副弁体に追従するように主弁体が上方向に移動せしめられ、前記主弁体により前記弁口が閉じられた後、さらに前記プランジャが上方向に移動せしめられると、前記副弁体が前記弁内逃がし通路16’を開くようにされており、前記主弁体と前記弁口とで図12において符号11’で示される主弁部が構成され、前記副弁体と前記弁内逃がし通路とで符号12’で示される副弁部が構成される(例えば下記特許文献2等を参照)。
かかる構成の制御弁2’においては、通常制御時(Pd→Pc制御時)には、電磁式アクチュエータのコイル、ステータ及び吸引子等からなるソレノイド部が通電されると、吸引子にプランジャが引き寄せられ、これに伴い、プランジャと一体に副弁体が上方向に移動するとともに、この動きに追従して、主弁体が閉弁ばねの付勢力により閉弁方向に移動せしめられる。一方、圧縮機200からPs入出口を介して導入された吸入圧力Psは、入出室からプランジャの横孔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)が主弁体に伝達され、それによって、弁口に対して主弁体の主弁体部が昇降して主弁部11’の弁開度が調整される。すなわち、弁開度は、ソレノイド部によるプランジャの吸引力と、感圧応動部材の伸縮変位による付勢力(伸縮力)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、主弁体に作用する開弁方向の力と閉弁方向の力とによって決定され、その弁開度に応じて、クランク室104の圧力Pcが制御される。この場合、主弁体は閉弁ばねの付勢力により常に上向きに付勢されているとともに、副弁体は開弁ばねの付勢力により常に下向きに付勢されているので、副弁部12’が閉弁となり、弁内逃がし通路16’は主弁体内で遮断され、弁内逃がし通路16’を通じてクランク室圧力Pcが吸入室107に逃がされることはない。
それに対し、圧縮機起動時には、ソレノイド部が通電されて、吸引子にプランジャが引き寄せられ、このプランジャと一緒に副弁体が上方向に移動するとともに、この上方向移動に追従して、主弁体が閉弁ばねの付勢力により閉弁方向に移動せしめられ、主弁体の主弁体部により弁口が閉じられた後、さらにプランジャが上方向に移動せしめられ、これによって副弁体が弁内逃がし通路16’を開くようにされ、クランク室圧力Pcが機内逃がし通路108と弁内逃がし通路16’の二つの通路を通じて吸入室107に逃がされることになる(詳細は、下記特許文献2等を参照されたい)。
特開2010−185285号公報 特開2013−130126号公報
ところで、上記各種の可変容量型圧縮機用制御弁においては、弁口(弁シート部)と弁体が摺動自在に嵌挿される案内孔(摺動部)との軸芯ずれを抑制して耐エロージョン性を確保すべく、一般に、弁本体全体がステンレス等の高硬度材料で作製されている、言い換えれば、弁本体が高硬度材料から作製された一部品で構成されている。そのため、弁本体の加工が難しく、コストアップを招くといった問題があった。
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、軸芯ずれに起因する閉弁性の低下や弁体の摺動性の低下を招くことなく、弁本体の加工が容易で、加工時間や加工コストを削減す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、弁口が設けられた弁室及び圧縮機の吸入室に連通するPs入出口を有し、前記弁口より上流側に圧縮機の吐出室に連通するPd導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Pc入出口が設けられた弁本体と、前記弁口を開閉するための弁体と、該弁体を弁口開閉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力Psが前記Ps入出口を介して導入される感圧室と、該感圧室の圧力に応じて前記弁体を弁口開閉方向に付勢する感圧応動部材と、を備え、前記弁本体は、前記弁体が摺動自在に嵌挿される案内孔及び前記弁口が形成された支持部材と、前記Ps入出口、前記Pd導入口、及び前記Pc入出口が形成された本体部材とを有し、前記本体部材に設けられた凹穴に前記支持部材が内挿固定されて構成されていることを特徴としている。
好ましい態様では、前記凹穴が上側大径穴と下側小径穴とを含んで構成され、前記支持部材のうち前記凹穴に内挿される嵌挿部が上側大径部と下側小径部とを含んで構成され、前記上側大径穴に前記上側大径部が嵌合せしめられた、及び/又は、前記下側小径穴に前記下側小径部が嵌合せしめられた姿勢で、前記凹穴に前記支持部材が内挿固定される。
更に好ましい態様では、前記上側大径穴に前記上側大径部が嵌合せしめられ、前記下側小径穴の内周と前記下側小径部の外周との間に隙間が設けられた姿勢で、前記凹穴に前記支持部材が内挿固定されており、前記下側小径部の下端が前記弁口とされるとともに、前記下側小径部に、前記隙間を介して前記本体部材の前記Pd導入口に連通する横孔が形成される。
別の好ましい態様では、前記本体部材と前記支持部材との間に、前記本体部材及び/又は前記支持部材の切屑を封止する切屑封止部が設けられる。
前記切屑封止部は、好ましくは、前記凹穴の底面、又は、該底面に対向する前記支持部材の対向面に設けられた環状突起によって画成される。
前記切屑封止部は、好ましくは、段付きで形成された前記凹穴の上向き段差面、又は、該上向き段差面に対向する前記支持部材の対向面に設けられた環状突起によって画成される。
更に好ましい態様では、前記環状突起の先端が鋭角に形成される。
他の好ましい態様では、前記凹穴の内周及び前記支持部材のうち前記凹穴に内挿される嵌挿部の外周が段付きで形成されるとともに、前記切屑封止部は、前記凹穴の上向き段差面の内側角部に当接せしめられるように前記嵌挿部の下向き段差面に設けられた環状傾斜面によって画成される。
前記支持部材は、好ましくは、前記本体部材より高硬度の材料で構成される。
好ましい態様では、前記支持部材はステンレス材料で構成され、前記本体部材はアルミニウム材料、真鍮材料、又は、樹脂材料で構成される。
本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁によれば、弁本体が、弁体が摺動自在に嵌挿される案内孔及び弁口が形成された支持部材と、Ps入出口、Pd導入口、及びPc入出口が形成された本体部材とを有し、本体部材に設けられた凹穴に支持部材が内挿固定されて構成されている、すなわち、弁本体が支持部材と本体部材との二部品で構成されているので、軸芯ずれに起因する閉弁性の低下や弁体の摺動性の低下を招くことなく、弁本体の加工が容易となり、加工時間や加工コストを効果的に削減することができる。
この場合、支持部材がステンレス材料等の高硬度の材料で構成され、本体部材がアルミニウム材料、真鍮材料、樹脂材料等の低硬度の材料で構成されていれば、軸芯ずれに起因する閉弁性の低下や弁体の摺動性の低下をより効果的に抑え、弁本体の加工が更に容易となるとともに、弁本体の軽量化を図ることもできる。
また、本体部材と支持部材との間に、本体部材及び/又は支持部材の切屑を封止する切屑封止部が設けられているので、例えば本体部材と支持部材とが異なる材料で構成されている(例えば、支持部材がステンレス材料等の高硬度の材料で構成され、本体部材がアルミニウム材料、真鍮材料、樹脂材料等の低硬度の材料で構成されている)場合でも、本体部材に設けられた凹穴に支持部材を内挿する(組み付ける)際に生じ得る切屑(例えば、本体部材の切屑)が当該切屑封止部に封止され、その切屑が弁内部に流動することによる作動不良を確実に抑止することができる。
本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の第1実施形態の主弁:開、副弁:閉の状態(通常制御時)を示す縦断面図。 本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の第1実施形態の主弁:閉、副弁:閉の状態(圧縮機起動移行時)を示す縦断面図。 本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の第1実施形態の主弁:閉、副弁:開の状態(圧縮機起動時)を示す縦断面図。 本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁に用いられるプランジャを示す図であり、(A)は正面図、(B)は左側面図、(C)は下面図、(D)は(A)のX−X矢視線に従う断面図、(E)は(B)のY−Y矢視線に従う断面図。 図1に示される切屑封止部の変形例を示す要部拡大断面図。 本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の第2実施形態の主弁:開、副弁:閉の状態(通常制御時)を示す縦断面図。 本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の第2実施形態の主弁:閉、副弁:閉の状態(圧縮機起動移行時)を示す縦断面図。 本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の第2実施形態の主弁:閉、副弁:開の状態(圧縮機起動時)を示す縦断面図。 (A)、(B)は、図5に示される切屑封止部の変形例を示す要部拡大断面図。 本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の第3実施形態の主弁:開、副弁:閉の状態(通常制御時)を示す縦断面図。 第1の従来例における圧縮機と制御弁との間の冷媒圧力流通状況を示す図。 第2の従来例における圧縮機と制御弁との間の冷媒圧力流通状況を示す図であり、(A)は通常運転時、(B)は圧縮機起動時を示す図。
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
<第1実施形態>
図1〜図3は、それぞれ本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の第1実施形態を示す縦断面図であり、図1は主弁:開、副弁:閉の状態(通常制御時)、図2は主弁:閉、副弁:閉の状態(圧縮機起動移行時)、図3は主弁:閉、副弁:開の状態(圧縮機起動時)を示している。
なお、本明細書において、上下、左右、前後等の位置、方向を表わす記述は、説明が煩瑣になるのを避けるために図面に従って便宜上付けたものであり、実際に圧縮機に組み込まれた状態での位置、方向を指すとは限らない。
また、各図において、部材間に形成される隙間や部材間の離隔距離等は、発明の理解を容易にするため、また、作図上の便宜を図るため、各構成部材の寸法に比べて大きくあるいは小さく描かれている場合がある。
図示実施形態の制御弁1は、弁口22が設けられた弁本体20と、弁口22を開閉するための主弁体15を有する弁体10と、該弁体10(主弁体15)を弁口開閉方向(上下方向)に移動させるための電磁式アクチュエータ30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、ボビン38、該ボビン38に外装された通電励磁用のコイル32、取付板39を介してボビン38の上側に取り付けられたコネクタヘッド31、コイル32の内周側に配在されたステータ33及び吸引子34、ステータ33及び吸引子34の下端部外周(段差部)にその上端部が溶接により接合された案内パイプ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断面凹状のプランジャ37、前記コイル32に外挿される円筒状のハウジング60、及び、該ハウジング60の下端部と案内パイプ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29を備えている。本例においては、円筒状のステータ33の下部内周に、断面凹字状の吸引子34が一体成形されている。ここでは、電磁式アクチュエータ30のうちの、プランジャ37を除いた、コイル32、ステータ33、及び吸引子34等からなる部分をソレノイド部30Aと称する。
また、前記ステータ33の上部には、短円柱状の固定子65が圧入等により固着せしめられ、ステータ33の内周側における前記固定子65と吸引子34との間には、圧縮機100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からなるベローズ装置40が配在されている。さらに、下ストッパ43の凹部内には後述する副弁体17の上部小径部(副弁体部17aとは反対側の端部)17dが嵌挿されて支持されており、下ストッパ43と吸引子34との間には、ベローズ装置40を収縮させる方向に付勢する圧縮コイルばね46が縮装されている。
プランジャ37は、円筒状上半部37Aと円柱状下半部37Bとからなっており、円柱状下半部37Bの中央部には、前記吸引子34を貫通して下方に延びる副弁体17の胴部17b及び主弁体15の上部小径部15f(後で詳述)を挿通する挿通穴37bが形成され、円柱状下半部37Bの上面における前記挿通穴37bの外周部分が、副弁体17の中間大径係止部17cを掛止するための掛止部37aとされている。
また、吸引子34と副弁体17の中間大径係止部17c(プランジャ37)との間には、副弁体17及びプランジャ37を下方(開弁方向)に付勢する円筒状の圧縮コイルばねからなるプランジャばね(開弁ばね)47が縮装されており、当該プランジャばね47により副弁体17(の中間大径係止部17c)がプランジャ37に押し付けられて該プランジャ37と一緒に上下動するようになっている。
さらに、図4を参照すればよく理解されるように、プランジャ37における円柱状下半部37Bの下部(下端部から所定距離だけ上方の部分)には、前記挿通穴37bに重なるように、平面視で略半円形の切込み37tが(横方向に向けて)形成され、その切込み37tの下側(すなわち、切込み37tと円柱状下半部37Bの下端部との間の部分)に、円柱状下半部37Bの下端縁部から前記挿通穴37bまで直線状に延びる、前記挿通穴37bの穴径と略同幅のスリット37sが形成されている。前記切込み37tの(上下方向の)高さは、主弁体15の鍔状係止部15kの高さより若干大きくされており、前記スリット37sの(上下方向の)高さは、主弁体15の上部小径部15fの高さより若干小さくされており、主弁体15は、プランジャ37に対して上下動可能となっている(詳細は後述)。また、前記スリット37sの(横方向の)幅は、組立性等を考慮して、主弁体15の上部小径部15fの外径より若干大きくされるとともに、主弁体15の鍔状係止部15kの外径より小さくされている。
弁体10は、縦方向に並んで(軸線O方向に沿って)配置された主弁体15と副弁体17とからなっている。
下側に配置された主弁体15は、下から順に、下部嵌挿部15b、下側小径部15c、主弁体部15a、中間小径部15d、上部嵌挿部15e、上部小径部15f、及び鍔状係止部15kからなっており、その内部中央には縦方向に貫通するように弁内逃がし通路16の一部を構成する段付きの貫通逃がし孔16Aが設けられており、この貫通逃がし孔16Aの上端部が、副弁体17の下端部(副弁体部)17aが離接する副弁シート部23となっている。また、主弁体15の中間小径部15dには、複数個の横孔16sが設けられている。
主弁体15の上部小径部15fは、前記嵌挿穴37b(の切込み37tより下側の部分)に緩く内嵌され、主弁体15の鍔状係止部15kは前記嵌挿穴37bより大径とされており、プランジャ37が主弁体15に対して上方向に移動せしめられるとき、前記嵌挿穴37bの外周部分からなる内鍔状掛止部37kにより鍔状係止部15kが引っ掛けられて抜け止め係止されるようになっている。
また、前記主弁体15の上側に配置された副弁体17は、下から順に、貫通逃がし孔16Aの上端縁部である副弁シート部23に離接する逆円錐状のテーパ部17a、中間大径係止部17cが形成された胴部17b、円錐台部17e、及び下ストッパ43の凹部内に挿入されて支持される上部小径部17dからなっており、前記テーパ部17aが、弁内逃がし通路16を開閉する副弁体部とされている。ここでは、副弁シート部23と副弁体部17aとで副弁部12が構成される。本例においては、前記胴部17bのうち、中間大径係止部17cより下側の部分がプランジャ37の挿通穴37bに若干の隙間を有して内挿され、中間大径係止部17cより上側かつ吸引子より下側の部分(円筒状上半部37Aの内側に配在される部分)が他の部分より若干拡径されている。
副弁体17の周りの各部の寸法形状(例えば、胴部17bと挿通穴37bとの隙間等)は、副弁体17が主弁体15に対して上方向に移動せしめられた位置(すなわち、弁内逃がし通路16が開いた位置)において多少傾いた状態でも、当該副弁体17が主弁体15に近づくに従って(すなわち、副弁体17が弁内逃がし通路16を閉じるときに)、逆円錐状の副弁体部(テーパ部)17aの下端部が貫通逃がし孔16A内に入り込み、その副弁体部17aによって副弁体17が主弁体15に対して調芯されるように、設定されている。より詳細には、副弁体17が主弁体15に対して最上昇位置にあるときに、逆円錐状の副弁体部17aの一部が貫通逃がし孔16A内に位置するように、各部の寸法形状が設定されている(特に、図3参照)。
前記弁体10(主弁体15及び副弁体17)とプランジャ37との組み付けに際しては、例えば、予め弁本体20(の案内孔19)に組み付けた主弁体15の鍔状係止部15k及び上部小径部15fがそれぞれプランジャ37の切込み37t及びスリット37sに挿入されるように、当該主弁体15をプランジャ37に対して横移動させ、プランジャ37の中央に設けられた嵌挿穴37bに上部小径部15fを嵌挿した状態とし、その後、副弁体17(の中間大径係止部17cより下側の部分)を嵌挿穴37bに上から挿入すればよい。
一方、前記弁本体20は、上部中央に嵌合用の凹穴20Cが設けられた本体部材20Aと、前記凹穴20Cに圧入等により内挿固定される支持部材20Bとの二分割構成とされている。
支持部材20Bは、例えばステンレス(SUS)等の比較的硬度の高い材料から作製され、前記凹穴20Cに嵌挿される嵌挿部24の上側に、プランジャ37の最下降位置を規定するための凸状のストッパ部24Aが突設されている。また、支持部材20Bの中央部には、縦方向に貫通するように前記主弁体15の上部嵌挿部15eが摺動自在に嵌挿される案内孔19(上側案内孔19A)が形成され、この上側案内孔19Aの下端部が前記主弁体15の主弁体部15aにより開閉される弁口22(弁シート部)となっている。ここでは、主弁体部15aと弁口22とで主弁部11が構成される。上述のように、支持部材20Bは、ステンレス等の高硬度の材料で作製されているので、その比重も高い。
本体部材20Aは、例えばアルミニウムや真鍮、あるいは樹脂等のステンレス等と比べると比較的比重の低い材料(すなわち、比較的硬度の低い材料)から作製され、本体部材20Aの凹穴20Cに支持部材20B(の嵌挿部24)が内挿された状態で、前記ストッパ部24Aの外周には、圧縮機100の吸入圧力Psの入出室28が形成されるとともに、その入出室28の外周側に複数個のPs入出口27が形成されている。このPs入出口27から入出室28に導入された吸入圧力Psは、プランジャ37の底部に形成されたスリット37s及び切込み37t、副弁体17の胴部17bとプランジャ37の挿通穴37bとの間に形成される隙間、プランジャ37の外周と案内パイプ35との間に形成される隙間36等を介して前記感圧室45に導入される。
また、本体部材20Aの凹穴20Cの底部中央には、主弁体15の主弁体部15aを収容するための、案内孔19及び前記主弁体部15aより大径かつ凹穴20Cの穴径より小径の収容穴18が連設され、この収容穴18の下部中央には、前記主弁体15の下部嵌挿部15bが摺動自在に嵌挿される案内孔19(下側案内孔19B)が形成されている。収容穴18の底部外周角部と主弁体15の主弁体部15aの下部外周に設けられた段差部(段丘部)15gとの間には、円錐状の圧縮コイルばねからなる閉弁ばね50が縮装されており、この閉弁ばね50の付勢力により主弁体15(の上部嵌挿部15eと上部小径部15fとの段差部)がプランジャ37に押し付けられる。
前記収容穴18内(前記支持部材20Bの弁口22より下側部分)が弁室21となっており、この弁室21には、圧縮機100の吐出室106に連通するPd導入口25が複数個開口せしめられている。本体部材20AにおけるPd導入口25の外周には、リング状のフィルタ部材25Aが配在されている。
また、本体部材20Aの下端部には、フィルタとして機能する蓋状部材48が係合・圧入等により固定されており、この蓋状部材48より上側で主弁体15より下側が、圧縮機100のクランク室104に連通するPc入出室(入出口)26となっている。このPc入出室(入出口)26は、貫通逃がし孔16A→横孔16s→上側案内孔19Aの下部と中間小径部15dとの間の隙間→弁口22と主弁体部15aとの間の隙間→弁室21を介して前記Pd導入口25に連通する。
また、本実施形態では、図1に拡大図示されているように、弁本体20を構成する本体部材20Aと支持部材20Bとの間に、本体部材20Aと支持部材20Bを組み付ける際に発生し得る切屑(特に、相対的に硬度の低い本体部材20Aの削り屑)を封止する切屑封止部(ポケット部)20Pが設けられている。
詳細には、前記凹穴20Cの底面に対向する支持部材20B(の嵌挿部24)の底面(対向面)に、先端が鋭角に形成された環状突起24Bが突設されており、前記凹穴20Cに前記嵌挿部24を内挿すると、前記環状突起24Bが凹穴20Cの底面に当接せしめられる(この場合、環状突起24Bが凹穴20Cの底面より硬いので、環状突起24Bの一部が凹穴20Cの底面に食い込む)ので、組付時に凹穴20C(の内壁面)と嵌挿部24(の外周面)とが摺動して発生した切屑(特に、相対的に硬度の低い本体部材20Aの削り屑)は、前記環状突起24Bと凹穴20Cの底部外周角部とによって画成される切屑封止部20Pに収容されて封止される。
なお、図1に示す例では、支持部材20Bの嵌挿部24に切屑封止部20Pを画成する環状突起24Bを形成したが、例えば、図5に示すように、本体部材20Aの凹穴20Cの底面(図示例では、その底面の内端)に切屑封止部20Pを画成する環状突起20Dを形成してもよい。この場合、環状突起20Dは嵌挿部24の底面より柔らかいので、環状突起20Dの一部(先端部)が撓んだ状態で嵌挿部24の底面に当接せしめられ、その環状突起20Dと凹穴20Cの底部外周角部とによって切屑封止部20Pが画成される。
また、本実施形態では、主弁体15に形成された貫通逃がし孔16A、プランジャ37内に設けられた切込み37t及びスリット37s、入出室28などで、クランク室104の圧力PcをPs入出口27を介して圧縮機100の吸入室107に逃がすための弁内逃がし通路16が構成され、主弁体15の貫通逃がし孔16Aの上端縁部である副弁シート部23に副弁体17の副弁体部17aが離接することにより、前記弁内逃がし通路16が開閉されるようになっている。
ここで、本実施形態の制御弁1では、図1に示される如くに、プランジャ37、主弁体15、及び副弁体17が最下降位置にある状態(プランジャ37の最下端面がストッパ部24Aに当接、主弁部11は全開、副弁部12は全閉)において、主弁体15の主弁体部15aと弁口22(弁シート部)との間の上下方向の離隔距離が第1リフト量Lvとされ、プランジャ37の内鍔状掛止部37kと主弁体15の鍔状係止部15kとの離隔距離は所定量Laとされ、前記プランジャ37の最大リフト量(第2リフト量)Lp(プランジャ37の最下降位置から最上昇位置までのリフト量)は、第1リフト量Lv+所定量Laとなっている。
次に、上記構成とされた制御弁1の動作を概説する。
通常制御時(Pd→Pc制御時)には、プランジャ37のリフト量は、最大でも前記第1リフト量Lv強とされ、圧縮機起動時(Pc→Ps制御時)には、プランジャ37のリフト量は、前記第2リフト量Lpとされる。
すなわち、通常制御時(Pd→Pc制御時)には、コイル32、ステータ33及び吸引子34等からなるソレノイド部30A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、プランジャ37の掛止部37aに副弁体17の中間大径係止部17cが係止されるので、プランジャ37と一体に副弁体17が上方向に移動するとともに、この動きに追従して、閉弁ばね50の付勢力により主弁体15が上方(閉弁方向)に移動せしめられる。一方、圧縮機100からPs入出口27に導入された吸入圧力Psは、入出室28からプランジャ37のスリット37s及び切込み37t等を介して感圧室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、該変位がプランジャ37や副弁体17を介して主弁体15に伝達され、それによって、弁開度(弁口22と主弁体部15aとの離隔距離)が調整され、その弁開度に応じて、クランク室104の圧力Pcが調整される。これに伴い、圧縮機100の斜板102の傾斜角度及びピストン105のストロークが調整されて、吐出容量が増減される。
この場合、主弁体15は閉弁ばね50の付勢力により常に上向きに付勢されているとともに、副弁体17は開弁ばね47の付勢力により常に下向きに付勢されているので、副弁体部17aは副弁シート部23に押し付けられた状態(副弁部12が閉弁)となり、弁内逃がし通路16は主弁体15内で遮断されている。そのため、弁内逃がし通路16を通じてクランク室圧力Pcが吸入室107に逃がされることはない。
それに対し、圧縮機起動時には、ソレノイド部30Aが通電励磁されて、吸引子34にプランジャ37が引き寄せられ、このプランジャ37と一緒に副弁体17が上方向に移動し、この上方向移動に追従して主弁体15が上方向に移動せしめられ、主弁体15の主弁体部15aにより弁口22が閉じられた後、さらにプランジャ37が上方向に移動せしめられ、これによって副弁体17が弁内逃がし通路16を開くようにされ、クランク室104の圧力Pcが機内逃がし通路108と弁内逃がし通路16の二つの通路を通じて吸入室107に逃がされる。
詳細には、プランジャ37の上方向移動量が第1リフト量Lvに達するまでは、主弁体15が閉弁ばね50の付勢力によりプランジャ37及び副弁体17の上方向移動に追従するように閉弁方向に移動し、前記上方向移動量が前記第1リフト量Lvに達すると、主弁体15の主弁体部15aにより弁口20が閉じられ(図2に示す状態)、この主弁部11の閉弁状態からさらにプランジャ37が前記所定量La分上方向に移動せしめられる(図3に示す状態)。言い換えれば、プランジャ37の上方向移動量が前記第1リフト量Lvに達した後、プランジャ37の内鍔状掛止部37kが主弁体15の鍔状係止部15kに係止されるまでの所定量La分だけ副弁体17が引き上げられる(第1リフト量Lv+所定量La=第2リフト量Lp)。この場合、主弁体15は閉弁状態のまま不動であるので、副弁体17の副弁体部17aは、副弁シート部23から所定量La分リフトせしめられ、これによって弁内逃がし通路16が開かれる。プランジャ37の内鍔状掛止部37kが主弁体15の鍔状係止部15kに係止されると、ソレノイド部30Aが吸引力を発生しても、プランジャ37及び副弁体17はそれ以上引き上げられない。
このように、本実施形態の制御弁1においては、弁本体20が、弁体10が摺動自在に嵌挿される案内孔29及び弁口22が形成された支持部材20Bと、Ps入出口27、Pd導入口25、及びPc入出口26が形成された本体部材20Aとを有し、本体部材20Aに設けられた凹穴20Cに支持部材20Bが内挿固定されて構成されている、すなわち、弁本体20が支持部材20Bと本体部材20Aとの二部品で構成されているので、軸芯ずれに起因する閉弁性の低下や弁体10の摺動性の低下を招くことなく、弁本体20の加工が容易となり、加工時間や加工コストを効果的に削減することができる。
また、支持部材20Bがステンレス材料等の高硬度の材料で構成され、本体部材20Aがアルミニウム材料、真鍮材料、樹脂材料等の低硬度の材料で構成されているので、軸芯ずれに起因する閉弁性の低下や弁体10の摺動性の低下をより効果的に抑え、弁本体20の加工が更に容易となるとともに、弁本体20の軽量化を図ることもできる。
また、本体部材20Aと支持部材20Bとの間に、本体部材20A及び/又は支持部材20Bの切屑を封止する切屑封止部20Pが設けられているので、例えば、支持部材20Bがステンレス材料等の高硬度の材料で構成され、本体部材20Aがアルミニウム材料、真鍮材料、樹脂材料等の低硬度の材料で構成されている場合でも、本体部材20Aに設けられた凹穴20Cに支持部材20Bを内挿する(組み付ける)際に生じ得る切屑(例えば、本体部材20Aの切屑)が当該切屑封止部20Pに封止され、その切屑が弁内部に流動することによる作動不良を確実に抑止することができる。
<第2実施形態>
図6〜図8は、それぞれ本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の第2実施形態を示す縦断面図であり、図6は主弁:開、副弁:閉の状態(通常制御時)、図7は主弁:閉、副弁:閉の状態(圧縮機起動移行時)、図8は主弁:閉、副弁:開の状態(圧縮機起動時)を示している。
本第2実施形態の制御弁2は、上記第1実施形態における制御弁1に対し、基本的に、弁本体及び弁体における主弁体の構成のみが相違している。したがって、第1実施形態と同様の機能を有する構成については同様の符号を付してその詳細な説明は省略し、以下では、前記した相違点のみについて詳細に説明する。
本実施形態の制御弁2では、上記第1実施形態の制御弁1に対し、主弁体15における上部嵌挿部15e及び中間小径部15dが長く形成され、主弁体部15aの下側の下側小径部15c及び下部嵌挿部15bが省略されている。
また、弁本体20の支持部材20Bにおける嵌挿部24は段付きで形成され、上側大径部24a(第1実施形態の嵌挿部24に相当する外形)の下側に、該上側大径部24aより上下方向長さが長い下側小径部24bが設けられ、その下側小径部24bの下端に、本体部材20Aの凹穴20Cと収容穴18との間の段差部(段丘部)に当接せしめられる鍔状当接部24cが外側に向けて張り出すように設けられている。
一方、弁本体20の本体部材20Aにおける凹穴20Cも段付きで形成され、前記上側大径部24aが嵌挿される上側大径穴20Ca(第1実施形態の凹穴20Cに相当する外形)と前記下側小径部24bが嵌挿される下側小径穴20Cbとで構成され、下側小径穴20Cbの底部中央に、主弁体15の主弁体部15aを収容する段付きの収容穴18が連設されている。収容穴18の内周に設けられた段差部と主弁体15の主弁体部15aの下部外周に設けられた段差部(段丘部)15gとの間には、円錐状の圧縮コイルばねからなる閉弁ばね50が縮装されている。
また、収容穴18内(前記支持部材20Bの弁口22より下側部分)が弁室21となっているが、ここでは、前記凹穴20Cにおける下側小径穴20Cbに、圧縮機100の吐出室106に連通するPd導入口25が複数個開口せしめられ、そのPd導入口25の外周にリング状のフィルタ部材25Aが外装され、(主弁体15の中間小径部15dに代えて)前記嵌挿部24における下側小径部24bに、前記Pd導入口25に連通する複数個の横孔25sが設けられており、圧縮機100のクランク室104に連通するPc入出室(入出口)26は、弁室21→弁口22と主弁体部15aとの間の隙間→案内孔19(上側案内孔19A)の下部と中間小径部15dとの間の隙間→下側小径部24bの横孔25s→下側小径部24bと下側小径穴20Cbとの間の隙間(詳細は後述)を介して前記Pd導入口25に連通する。
また、本実施形態では、上側大径部24aの外周と上側大径穴20Caの内周とが当接し(言い換えれば、上側大径穴20Caに上側大径部24aが嵌合(内接)せしめられ)、下側小径部24bの外周と下側小径穴20Cbの内周との間に若干の隙間を有する姿勢で、本体部材20Aの凹穴20Cに支持部材20Bが内挿固定されており、図6に拡大図示されているように、上側大径穴20Caと下側小径穴20Cbとの段差部(上向きの段差面)に対向する上側大径部24aの底面(対向面)に、先端が鋭角に形成された環状突起24Bが突設されている。組付時に凹穴20C(の上側大径穴20Caの内壁面)と嵌挿部24(の上側大径部24aの外周面)とが摺動して発生した切屑(特に、相対的に硬度の低い本体部材20Aの削り屑)は、前記環状突起24Bと上側大径穴20Caの底部外周角部とによって画成される切屑封止部20Pに収容されて封止される。
なお、図6に示す例では、支持部材20Bの嵌挿部24の上側大径部24aに切屑封止部20Pを画成する環状突起24Bを形成したが、例えば、図9(A)に示すように、本体部材20Aの凹穴20Cの上向きの段差面(図示例では、その段差面の内端)に切屑封止部20Pを画成する環状突起20Dを形成してもよい。また、例えば、図9(B)に示すように、段付きで形成された嵌挿部24の(上側大径部24aと下側小径部24bとの)段差部(下向きの段差面)の内端に環状傾斜面24Cを形成し、その環状傾斜面24Cを凹穴20Cの段差部(上向きの段差面)の内側角部に当接せしめることで、当該環状傾斜面24Cと凹穴20Cの上側大径穴20Caの底部外周角部とによって切屑封止部20Pを画成してもよい。
また、図示は省略するが、例えば、嵌挿部24の下側小径部24aの外周(図示例においては、鍔状当接部24cの外周)と凹穴20Cの下側小径穴20Cbの内周とが当接し(言い換えれば、下側小径穴20Cbに下側小径部24bが嵌合(内接)せしめられ)ている場合には、凹穴20C(の下側小径穴20Cb)の底面、あるいは、その底面に対向する支持部材20Bの下側小径部24aの底面(対向面)に、切屑封止部20Pを画成する環状突起を形成してもよいことは勿論である。
かかる構成の第2実施形態の制御弁2においても、上記第1実施形態の制御弁1と同様の作用効果が得られることは言うまでも無い。
<第3実施形態>
図10は、本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の第3実施形態の主弁:開、副弁:閉の状態(通常制御時)を示す縦断面図である。
本第3実施形態の制御弁3は、上記第2実施形態における制御弁2に対し、基本的に、弁体の構成が相違している。なお、本第3実施形態の制御弁3では、その他の構成(例えば、電磁式アクチュエータ等の構成)も上記第2実施形態の制御弁2とは多少異なるが、説明が煩雑になるのを回避するために、ここでは、第2実施形態と同様の機能を有する構成については同様の符号を付してその詳細な説明は省略し(詳細構造については、例えば特許文献1等も参照されたい)、以下では、前記した相違点のみについて詳細に説明する。
本第3実施形態の制御弁3では、前記弁体10の主弁体15と副弁体17とが一体に成形され、主弁体15における貫通逃がし孔(及び、それに伴う弁内逃がし通路)が省略され、当該弁体10がプランジャ37に上下動不能に係合されている。電磁式アクチュエータ30のソレノイド部30Aへの通電励磁によりプランジャが上方向(閉弁方向)に移動せしめられるとき、プランジャ37の底部に設けられた内鍔状掛止部37kがその上側に設けられた弁体10の鍔状係止部15kに係合して、当該弁体10がプランジャ37と一緒に移動せしめられる。なお、当該制御弁3の動作・作用については、例えば特許文献1等も参照されたい。
かかる構成の第3実施形態の制御弁3においては、弁内逃がし通路の機能による作用効果は得られないものの、それ以外の上記第1、2実施形態の制御弁1、2と同様の作用効果が得られることは当然である。
1 可変容量型圧縮機用制御弁(第1実施形態)
2 可変容量型圧縮機用制御弁(第2実施形態)
3 可変容量型圧縮機用制御弁(第3実施形態)
10 弁体
11 主弁部
12 副弁部
15 主弁体
15a 主弁体部
15k 鍔状係止部
16 弁内逃がし通路
17 副弁体
17a 副弁体部(テーパ部)
19 案内孔
19A 上側案内孔
19B 下側案内孔
20 弁本体
20A 本体部材
20B 支持部材
20C 凹穴
20P 切屑封止部
21 弁室
22 弁口
23 副弁シート部
25 Pd導入口
26 Pc入出口
27 Ps入出口
30 電磁式アクチュエータ
30A ソレノイド部
37 プランジャ
37k 内鍔状掛止部
37s スリット
37t 切込み
40 ベローズ装置(感圧応動部材)
45 感圧室
50 閉弁ばね
Lv 第1リフト量
La 所定量
Lp 第2リフト量

Claims (10)

  1. 弁口が設けられた弁室及び圧縮機の吸入室に連通するPs入出口を有し、前記弁口より上流側に圧縮機の吐出室に連通するPd導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Pc入出口が設けられた弁本体と、前記弁口を開閉するための弁体と、該弁体を弁口開閉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力Psが前記Ps入出口を介して導入される感圧室と、該感圧室の圧力に応じて前記弁体を弁口開閉方向に付勢する感圧応動部材と、を備え、
    前記弁本体は、前記弁体が摺動自在に嵌挿される案内孔及び前記弁口が形成された支持部材と、前記Ps入出口、前記Pd導入口、及び前記Pc入出口が形成された本体部材とを有し、前記本体部材に設けられた凹穴に前記支持部材が内挿固定されて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. 前記凹穴が上側大径穴と下側小径穴とを含んで構成され、前記支持部材のうち前記凹穴に内挿される嵌挿部が上側大径部と下側小径部とを含んで構成され、
    前記上側大径穴に前記上側大径部が嵌合せしめられた、及び/又は、前記下側小径穴に前記下側小径部が嵌合せしめられた姿勢で、前記凹穴に前記支持部材が内挿固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。
  3. 前記上側大径穴に前記上側大径部が嵌合せしめられ、前記下側小径穴の内周と前記下側小径部の外周との間に隙間が設けられた姿勢で、前記凹穴に前記支持部材が内挿固定されており、
    前記下側小径部の下端が前記弁口とされるとともに、前記下側小径部に、前記隙間を介して前記本体部材の前記Pd導入口に連通する横孔が形成さ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. 前記本体部材と前記支持部材との間に、前記本体部材及び/又は前記支持部材の切屑を封止する切屑封止部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。
  5. 前記切屑封止部は、前記凹穴の底面、又は、該底面に対向する前記支持部材の対向面に設けられた環状突起によって画成されていることを特徴とする請求項4に記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
  6. 前記切屑封止部は、段付きで形成された前記凹穴の上向き段差面、又は、該上向き段差面に対向する前記支持部材の対向面に設けられた環状突起によって画成されていることを特徴とする請求項4に記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
  7. 前記環状突起の先端が鋭角に形成されていることを特徴とする請求項5又は6に記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
  8. 前記凹穴の内周及び前記支持部材のうち前記凹穴に内挿される嵌挿部の外周が段付きで形成されるとともに、
    前記切屑封止部は、前記凹穴の上向き段差面の内側角部に当接せしめられるように前記嵌挿部の下向き段差面に設けられた環状傾斜面によって画成されていることを特徴とする請求項4に記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
  9. 前記支持部材は、前記本体部材より高硬度の材料で構成されていることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
  10. 前記支持部材はステンレス材料で構成され、前記本体部材はアルミニウム材料、真鍮材料、又は、樹脂材料で構成されていることを特徴とする請求項9に記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
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