JP2520074Y2 - 圧縮機の能力制御弁 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、カーエアコン等に搭載するコンプレッサの
能力を制御する制御弁に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は、実願昭62-128861号で出願した、従来のコ
ンプレッサの能力制御弁の一部を修正して示すものであ
り、コンプレッサの吐出側圧力および吸入側圧力を利用
し、中間圧力を取り出すためのものである。

以下この図面に基づき従来の制御弁の構成ならびに機
能について説明する。

制御弁（１）は、コンプレッサのケーシング（３）に
フランジ（４）を介してボルト（５）にてコンプレッサ
に装着されており、上部の圧力変位変換部（６）、中央
部の中間圧力APの帰還部（７）および中間圧力APを生成
する下部の３方弁部（８）とから成っている。

前記圧力変位変換部（６）は、ボディ（11）の上部空
間に、ベローズ（12）の上部をホルダ（13）と、また下
部を当金（14）とハンダ付けしてなるベローズアッシ
（９）を位置させ、ベローズ（12）とボディ（11）との
間にチャンバ（15）を形成すると共に、前記ホルダ（1
3）には、スプリング（17）およびディッシュ（18）を
介してアジャスタ（16）をねじ止めしたものである。

帰還部（７）は、シャフト（19）とＯリング（20）と
Ｏリングホルダ（21）とチャンバー（22）、（23）と圧
力導入孔（24）とから構成されており、前記変位伝達機
能を持つシャフト（19）は、その上端が当金（14）の中
央の穴に内挿され、かしめにて固定されると共に、中央
部にパッキンホルダ（26）で固定されたパッキン（27）
を備え、また、下端にピン（28）を備えている。そし
て、シャフト（19）のボディ（11）の摺動孔（25）に挿
入されると共に下部はボディの貫通孔（10）との間に内
挿されている。

また、パッキン（27）とチャンバ（15）との間には、
内側にＯリング（20）を備えたＯリングホルダ（21）が
ボディ（11）にかしめ固定されている。

かくして、パッキン（27）の上方にはチャンバ（22）
か、また、その下方には、チャンバ（23）が形成され
る。

３方弁部（８）は、貫通孔（10）の下方に設けたチャ
ンバ（29）と、弁口（30）と、ガイド部（31）と、中間
圧力APに連通するクロス孔（32）と、前記ガイド部（3
1）を上下に摺動するボール（33）と、このボール（3
3）を常に下方から上方へ押し上げているスプリング（3
4）と、中央下部にオリフィス（35）を備え、上部に弁
口（36）を備えた弁座（37）および高圧側圧力HPに通じ
る流体孔（38）を中央にもち、フィルタ（39）を備えた
フィルタアッシ（40）とから構成されている。なお弁座
（37）とボディ（11）とは弁座（37）の段付部（41）に
てシールしている。

また、前記ボディ（11）には、チャンバ（15）に低圧
側圧力LPの圧力を導入する圧力導入孔（42）と、チャン
バ（22）に中間圧力APの圧力を導入する圧力導入孔（2
4）と、チャンバ（23）に低圧側圧力LPの圧力を導入す
る圧力導入孔（43）およびチャンバ（29）の流体を低圧
側圧力LPへ流入させる流出孔（44）とが各々設けられて
いる。

次に従来品動作について説明する。

今静的な力の釣り合い系を考えると次式にて表わすこ
とが出来る。

AP＝ａ×LP＋ｂ ここに、ａおよびｂは定数であり、各部の諸元により一
儀的に決まるものである。

この式は、第５図のLP-AP特性図において直線ローホ
を表わす。直線イ−ロは３方弁部（８）の弁座（37）の
弁口（36）が閉状態であることを示し、又ホ−ヘのAP＝
一定は弁口（30）が概略閉状態にあることを示してい
る。

前記特性を有する従来の能力制御弁は次に示す動作を
する。

制御弁（１）の制御因子LPは、第５図に示すLP₁‐LP₂
のLPの範囲でアンロードバルブ（２）からバイパス量を
制御すると仮定する。

今コンプレッサが運転を開始し、熱負荷が大きい場
合、LPはLP₂より高圧力となり、LPは圧力導入孔（42）
を通してチャンバ（15）に導入され、ベローズ（12）に
作用する上向きの力となって現われ、スプリング（17）
の強さに打ち勝ち、変位伝達機能をもつシャフト（19）
が上方向に移動し、ボール（33）は弁口（36）を離れ、
流体は高圧側圧力HP側から流体孔（38）を通り、オリフ
ィス（35）、弁口（36）、弁口（30）、チャンバ（2
9）、流出孔（44）を通って低圧力側圧力LPへ流れる。

この場合中間圧力APは第５図の特性図のニ−ホの領域
にある。

従って、LP≧LP₂ではアンロードバルブのスプール（4
5）はスプリング（46）を押し下げアンロードバルブ
（２）の側面の孔（47）を閉塞する。つまりコンプレッ
サの吐出側から吸入側へ流れる冷媒のバイパスは遮断さ
れる。その後熱負荷が軽減されると、LPの圧力が下降
し、やがて第５図の低圧側圧力LP制御域のLP₂に達する
と、中間圧力APの圧力も下降し、アンロードバルブ
（２）のスプール（45）が上方に移動して、スプール
（45）の連通孔（48）とアンロードバルブ（２）の側面
の孔（47）とが連通する様になり、冷媒のバイパスが行
なわれ、LP₂‐LP₁の領域において、アンロードバルブ
（２）のバイパス量は比例的に、低圧側圧力LPの値によ
って制御される。

〔考案が解決しようとする課題〕

従来の前記構造を有する制御弁は、そのLP-AP特性に
おいて、高圧側圧力HPの影響を受けることなく、一儀的
に一つのLP-AP特性が決定される。しかし，カークーラ
ーは夏季等熱負荷が大きい場合にはそのエバポレータが
凍結しない範囲で最大の冷房能力を発揮させる必要があ
るため，エバポレータの圧力はエパポレータが凍結しな
い下限値とする必要がある。しかし，春，秋等の中間季
ではエバポレータの圧力を夏季と同じ下限値まで低下さ
せる必要はなく，従って，省動力の面から夏季より高い
値とするのが望ましい。

しかるに，従来の能力制御弁においては，中間圧力AP
は低圧側圧力LPによって一義的に決まるので，上記要求
に応えることができなかった。

本考案は、前記の容量制御のシステムから来る要求に
応えるべく、従来のLP-AP特性の良い点を犠牲にするこ
となしに、高圧側圧力HPの圧力変動に依存するLP-AP特
性を有する機能を付加した能力制御弁を得ることを目的
とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案に係る圧縮機の能力制御弁は、圧縮機の低圧側
圧力LPをベローズ（12）に加え、大気圧との差圧を変位
量に変換する圧力変位変換部（６）と、前記変位量を３
方弁部（８）のボール（33）に伝達するシャフト（19）
およびピン（56）からなる変位伝達部材と、圧縮機の高
圧側圧力HPと低圧側圧力LPとの圧力差を利用して能力制
御用の中間圧力APを取り出すボール（33）を有する前記
３方弁部（８）と、前記中間圧力APにと基づく力を前記
変位伝達部材をなすシャフト（19）に作用させるチャン
バ（22）を有してなる帰還部（７）とを備えた圧縮機の
能力制御弁において、前記帰還部（７）とのチャンバ
（22）の下側と前記ピン（56）が貫通するボディ貫通孔
（10）との間に摺動孔（50）を形成し、前記シャフト
（19）の前記摺動孔（50）に対応する部分に同摺動孔
（50）に対して摺動可能でその両側にチャンバ（53）お
よびチャンバ（54）を区画形成する受圧面を持つ皿状の
パッキン（51）を設けると共に、同チャンバ（53）およ
び（54）にそれぞれ低圧側圧力LPおよび高圧側圧力HPを
導入する圧力導入孔（43）および（55）を設け、これら
の圧力を各々対向する方向に作用させ、前記シャフト
（19）に作用する合力として前記ピン（56）を介して前
記３方弁部（８）のボール（33）に作用させる補正部
（49）を前記帰還部（７）のチャンバ（22）と前記３方
弁部（８）との間に配置し、LP/AP特性が高圧側圧力HP
に依存するようになしたことを特徴するものである。

〔作用〕

本考案に係る圧縮機の能力制御弁は、上記のように構
成されているので、チャンバ（53）および（54）を区画
形成する受圧面を持つ皿状のパッキン（51）を介して、
シャフト（19）に低圧側圧縮LPと高圧側圧力HPとの差圧
力が作用し、その力がシャフト（19）およびピン（56）
を介して３方弁部（８）のボール（33）に作用する。こ
れにより、アンロードバルブを制御する能力制御弁のLP
/AP特性を高圧側圧力HPの変動に依存し、高圧側圧力HP
が高くなる程、アンロードバルブを開閉作動させる低圧
側圧力LPが低い値で立ち上がり、逆に高圧側圧力HPが低
くなる程、アンロードバルブを開閉作動させる低圧側圧
力LPが高い値で立ち上がるLP/AP特性とすることが可能
となる。

〔実施例〕

以下、本考案の一実施例を第１図乃至第３図に基づき
説明する。

本考案の制御弁（１）は、上部の圧力変位変換部
（６）、中央部の中間圧力APの帰還部（７）、中間圧力
APを生成する下部の３方弁部（８）、および帰還部
（７）と３方弁部（８）との間に配置され、高圧側圧力
HPにより中間圧力APを補正する補正部（49）とからなっ
ているが、前記圧力変位変換部（６）については従来品
と同一構造であるため、詳細な説明を省略し、その他の
部分は異なる点のみ説明する。

本考案の制御弁は、帰還部（７）の摺動孔（25）下側
に、同径または異径の摺動孔（50）を設け、受圧面を持
つ皿状のパッキン（27）およびパッキン（51）を変位伝
達機能を持つシャフト（19）にパッキンホルダ（26）お
よび（52）により固定し、パッキン（27）は摺動孔（2
5）部に、また、パッキン（51）は摺動孔（50）部に各
々摺動可能ならしめて位置させ、チャンバ（22）、チャ
ンバ（53）、およびチャンバ（54）を形成し、チャンバ
（22）には圧力導入孔（24）を通して中間圧力APを、ま
た、チャンバ（53）にはボディ（11）の圧力導入孔（4
3）を通して低圧側圧力LPを、チャンバ（54）には高圧
側圧力HPに導通する圧力導入孔（55）を通して高圧側圧
力HPを各々導入している。

シャフト（19）の下側にはボディ（11）の貫通孔（1
0）にピン（56）が挿入されており、シャフト（19）の
下向きの力をボール（33）に伝達している。また、３方
弁部の弁座（37）とボディ（11）との間にはチャンバ
（57）を形成し、弁座（37）の側面に設けた圧力導入孔
（58）により高圧側圧力HPが圧力導入孔（55）に導通す
る様になっている。

なお、ボディ（11）に、チャンバ（15）へ低圧側圧力
LPの圧力を導入する圧力導入孔（42）および弁口（30）
から低圧側圧力LPへ流出させる流出孔（44）とを各々設
けているのは従来と同じである。

次に本考案の制御弁の動作について説明する。この制
御弁は静的な力の釣り合いとして表現出来る。

今、力の平衡式を考えると、圧力変位変換機能を持つ
ベローズ（12）に作用する低圧側圧力LPの力は変位に変
換され、この変位し、変位伝達機能をもつシャフト（1
9）、およびピン（56）により、３方弁部（８）のボー
ル（33）に伝達される。ピン（56）がシャフト（19）お
よびボール（33）に接している間、軸方向の主な力は次
の様になる。

上向きの力 F₁：ベローズ（12）に作用する低圧側圧力 LPによる力 F₂：シャフト（19）のパッキン（27）に作 用する低圧側圧力LPによる力 F₃：シャフト（19）のパッキン（51）に作 用する高圧側圧力HPによる力 下向きの力 F₄：ベローズ（12）のスプリング性による 力 F₅：中間圧力APの帰還圧力がシャフト（１ ９）のパッキン（27）に作用する力 F₆：スプリング（17）による力 F₇：シャフト（19）のパッキン（51）に作 用する低圧側圧力LPによる力 上記F₁、F₂、F₃、F₅、F₇は次の様に表わすことが出来
る。

F₁＝K₁×LP、F₂＝K₂×LP、 F₃＝K₃×HP、F₅＝K₅×AP、 F₇＝K₇×LP ……（１） ここにK₁〜K₇は各部の諸元により一儀的に決まる定数
であり、力の平衡式は次の様になる。

F₁＋F₂＋F₃＝F₄＋F₅＋F₆＋F₇ ……（２） 式（１）および（２）からAP＝ｆ（LP、HP）の形式に整
理すると次式になる。

AP＝ａ×LP＋ｂ×HP＋Ｃ ……（３） ここに、ａ、ｂおよびｃは定数である。

この式（３）は、第３図のLP-AP特性図において直線ロ
−ホの傾きを持つ直線群を表わしている。

直線イ−ロは３方弁（８）の弁座（37）の弁口（36）が
閉状態であることを示し、直線ロ−ホと同じ傾きをもつ
直線ト−ヌは、高圧側圧力HPの大小に依存する直線を示
す。又直線ホ−ヘのAP＝一定は、ボディ（11）の弁口
（30）が概略閉状態にあることを示している。

従って、各種コンプレッサから要求されるAP/LPの傾
きは、式（３）における定数ａの値を適当に定めること
により満足させることが可能である。又、直線イ−ロか
ら直線ロ−ホに移るロ点はスプリング（17）の強さを適
当に変えることにより任意に設定可能である。又、直線
ロ−ホと直線ト−ヌの高圧側圧力HPに依存する度合いは
摺動孔（50）の径を適当に選定することにより、任意を
設定することが可能である。

前記特性をもつ能力制御弁を内蔵したエアコンのコン
プレッサの能力制御システムを制御弁の動作と共に説明
すると次の様になる。

制御弁の制御因子LPは、第３図に示すように高圧側圧
力HPが高い場合はLP₁‐LP₂、また、高圧側圧力HPが低い
場合はLP₁″‐LP₂′の範囲でアンロードバルブ（２）か
らバイパス量を制御すると仮定する。

今、コンプレッサーが運転を開始し、熱負荷が大きい
場合（高圧側圧力HPも高い）、LPはLP₂より高い圧力と
なり、LPは圧力導入孔（42）を通してチャンバ（15）に
導入され、ベローズ（12）に作用する上向きの力となっ
て現われ、スプリング（17）の強さに打ち勝ち、変位伝
達機能をもつシャフト（19）が上方向に移動し、ボール
（33）は弁口（36）を離れ、流体は高圧側圧力HP側から
流体孔（38）を通り、オリィフィス（35）、弁口（3
6）、弁口（30）、流出孔（44）を通って低圧側圧力LP
へ流れる。この場合中間圧力APは第３図の特性図のロ−
ホ−ヘの領域にある。

従って、LP≧LP₂ではアンロードバルブ（２）のスプ
ール（45）はスプリング（46）を押し下げアンロードバ
ルブ（２）の側面の孔（47）を閉塞する。つまりコンプ
レッサの吐出側から吸入側へ流れる冷媒のバイパスは遮
断される。その後、熱負荷が軽減されると、LPの圧力が
下降し、やがて第３図の低圧側圧力LP制御後のLP₂に達
すると中間圧力APの圧力も下降し、アンロードバルブ
（２）のスプール（45）が上方に移動して、スプール
（45）の連通孔（48）とアンロードバルブ（２）の側面
の孔（47）とが連通する様になり、冷媒のバイパスが行
なわれ、LP₂‐LP₁の領域において、アンロードバルブ
（２）のバイパス量は比較的に、低圧側圧力LPの値によ
って制御される。

又、外気温が低い等の環境条件により高圧側圧力HPが
低くなって来ると、第３図の直線ロ−ホは、低圧側圧力
LPが高い方へ（図中右へ）シフトするため、同じLPの値
でも、アンロードバルブ（２）の冷媒のバイパス量は、
高圧側圧力HPが高い場合に比べて多くなる。

〔考案の効果〕

以上のように，本考案によれば，高圧側圧力HPに依存
する低圧側圧力LP/中間圧力AP特性が得られるため，カ
ークーラーに組み込んだ場合には，カークーラーの熱負
荷に応じてエバポレータにおける蒸発圧力を正確に制御
することができ，この結果，熱負荷が大きい夏季等の大
冷房能力と，夏季ほどエバポレータの圧力を低下させる
必要のない中間季の省動力，低燃費とを両立させること
ができる。

また、本考案によれば、補正部（49）の構造をシャフ
ト（19）に皿状のパッキン（51）を設けた構成している
ため、組付け性を改善することができる共に、シャフト
（19）の摺動孔（50）に対応する部分に同摺動孔（50）
に対して摺動可能でその両側にチャンバ（53）およびチ
ャンバ（54）を区画形成する受圧面を持つ皿状のパッキ
ン（51）を設けると共に、同チャンバ（53）およびチャ
ンバ（54）にそれぞれ低圧側圧力LPおよび高圧側圧力HP
を導入する圧力導入孔（43）および（55）を設け、高圧
側圧力HPを圧力導入孔（55）にて静圧としてチャンバ
（55）に導入できるようにしているため、異物が介入し
にくく、円滑に作動させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す能力制御弁の縦断面
図、第２図は第１図のＸ−Ｘに沿う要部のみの断面図、
第３図は本考案の一実施例におけるLP-AP特性図、第４
図は従来の能力制御弁の縦断面図、第５図は従来例のLP
-AP特性図である。 （６）……圧力変位変換部、（７）……帰還部、（８）
……３方弁部、（19）……シャフト、（22）……チャン
バ、（33）……ボール、（49）……補正部、（51）……
パッキン、（53）……チャンバ、（54）……チャンバ、
（55）……圧力導入孔、（56）……ピン。

フロントページの続き (72)考案者 堀 正博 愛知県西春日井郡西枇杷島町字旭町３丁 目１番地 三菱重工業株式会社エアコン 製作所内 (72)考案者 谷垣 龍平 愛知県西春日井郡西枇杷島町字旭町３丁 目１番地 三菱重工業株式会社エアコン 製作所内 (72)考案者 安藤 文隆 岐阜県安八郡神戸町大字横井字提外1300 ―１ 太平洋工業株式会社制御機器事業 部北大垣工場内 (72)考案者 平野 雅志 岐阜県安八郡神戸町大字横井字提外1300 ―１ 太平洋工業株式会社制御機器事業 部北大垣工場内 (56)参考文献 実開 平１−179186（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮機の低圧側圧力LPをベローズ（12）に
   加え、大気圧との差圧を変位量に変換する圧力変位変換
   部（６）と、前記変位量を３方弁部（８）のボール（3
   3）に伝達するシャフト（19）およびピン（56）からな
   る変位伝達部材と、圧縮機の高圧側圧力HPと低圧側圧力
   LPとの圧力差を利用して能力制御用の中間圧力APを取り
   出すボール（33）を有する前記３方弁部（８）と、前記
   中間圧力APに基づく力を前記変位伝達部材をなすシャフ
   ト（19）に作用させるチャンバ（22）を有してなる帰還
   部（７）とを備えた圧縮機の能力制御弁において、前記
   帰還部（７）のチャンバ（22）の下側と前記ピン（56）
   が貫通するボディ貫通孔（10）との間に摺動孔（50）を
   形成し、前記シャフト（19）の前記摺動孔（50）に対応
   する部分に同摺動孔（50）に対して摺動可能でその両側
   にチャンバ（53）およびチャンバ（54）を区画形成する
   受圧面を持つ皿状のパッキン（51）を設けると共に、同
   チャンバ（53）および（54）にそれぞれ低圧側圧力LPお
   よび高圧側圧力HPを導入する圧力導入孔（43）および
   （55）を設け、これらの圧力を各々対向する方向に作用
   させ、前記シャフト（19）に作用する合力として前記ピ
   ン（56）を介して前記３方弁部（８）のボール（33）に
   作用させる補正部（49）を前記帰還部（７）のチャンバ
   （22）と前記３方弁部（８）との間に配置し、LP/AP特
   性が高圧側圧力HPに依存するようになしたことを特徴と
   する圧縮機の能力制御弁。