JP3131015B2 - 電磁式制御弁 - Google Patents

電磁式制御弁

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主として車輛用空調装
置の可変容量コンプレッサに用いられる電磁式制御弁に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６において（特開昭６２−２４７１８
６）、コンプレッサａ内に複数のシリンダｂ、クランク
室ｃ、吸入弁機構と吐出弁機構を有する弁板ｅを介して
吐出室ｄ及び環状の吸入室ｓが形成されている。
【０００３】各シリンダｂ内にはピストンｆが摺動自在
に設けられ、エンジンにより駆動される駆動軸ｇに設け
られたウオブル斜板ｈとピストンロッドｉを介して結合
されている。吐出室ｄと吸入室ｓは、吐出口及び吸入口
を介して外部冷房回路に接続される。
【０００４】そして、クランク室ｃの圧力Ｐｃと吸入室
ｓの圧力Ｐｓとの差圧Δｐ（Ｐｃ−Ｐｓ）に応じて、差
圧Δｐが大きくなるとピストンｆのストロークが小さく
なるとともに、前記ウオブル斜板ｈの傾斜角が小さくな
って圧縮容量が減少し、反対に差圧Δｐが小さくなると
ピストンｆのストロークが大きくなるとともに、ウオブ
ル斜板ｈの傾斜角が大きくなって圧縮容量が増加する。
【０００５】吐出室ｄの高圧ガスをクランク室ｃに供給
するため、給気通路ｐ1 が形成され、給気通路ｐ1 の途
中には電磁開閉弁よりなる外部容量制御弁ｖ1 が配設さ
れている。又、シリンダｂ内の圧縮室からクランク室ｃ
へブローバイされたガスあるいは給気通路ｐ1 により吐
出室ｄからクランク室ｃへ供給されたガスを該クランク
室ｃから吸入室ｓへ還元するため、クランク室ｃと吸入
室ｓとの間には自己容量制御弁ｖ2 により必要に応じて
開度が調整される抽気通路ｐ2 が形成されている。
【０００６】上記において、圧縮機の起動時において、
冷房しようとする車両室内の温度が高くて冷房負荷が大
きい場合には、吸入圧力Ｐｓが設定値Ｐsoより高いの
で、外部容量制御弁ｖ1 が閉鎖されて給気通路ｐ1 が閉
路され、一方、自己容量制御弁ｖ2 はクランク室圧力Ｐ
ｃが設定値Ｐcoよりも高いので、開放されて抽気通路ｐ
2 が開路され、さらにクランク室圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐ
ｓの差圧Δｐが設定値Δｐ0 よりも小さい状態に保た
れ、この結果ピストン１０が最大ストロークにて往復動
されてウオブル斜板ｈの傾斜角の大きい状態で全圧縮容
量の運転が行われる。
【０００７】この後、圧縮動作が進むにつれて、吸入圧
力Ｐｓとクランク室圧力Ｐｃが徐々に低下し、クランク
室圧力Ｐｃが設定値Ｐcoになると、自己容量制御弁ｖ2
が閉鎖されてクランク室ｃから吸入室ｄへのガス流れが
停止される。車室内の温度が低下して冷房負荷が小さく
なり、吸入圧力Ｐｓが設定値Ｐsoより低下すると、外部
容量制御弁ｖ1 が開放されて、吐出室ｄから高圧ガスが
給気通路ｐ1 を経てクランク室ｃへ供給され、このため
クランク室圧力Ｐｃが上昇し、前記差圧Δｐが大きくな
ってピストンｆのストロークが減少し、圧縮容量が低下
する方向へウオブル斜板ｈが傾動される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術にあって
はクランク室ｃの圧力Ｐｃと吸入室ｓの圧力Ｐｓとの差
圧（Ｐｃ−Ｐｓ）を制御するために、クランク室ｃの圧
力を上昇させるための電磁弁としての外部容量制御弁ｖ
1 と、クランク室ｃの圧力を低下させるための差圧弁と
しての自己容量制御弁ｖ2 との２個の制御弁を使用して
いるので、制御が複雑であり、またコスト高となる。
【０００９】本発明はかかる点に着目し、それぞれ異な
る目的を有する２個の弁を単１の弁機構として組み入れ
て簡略化したものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においては、差圧弁部と電磁比例制御部とか
ら成り、差圧弁部においてコンプレッサのＰｃ圧力導入
口と吸入側間の通路における弁口の該吸入側に形成され
た弁座に接離するＰｃ弁体を設けると共に該Ｐｃ弁体を
閉弁方向に付勢する調整ばねを設け、電磁比例制御部に
おいてＰｄ圧力導入口を有するプランジャー室に移動可
能に設けたプランジャーに該電磁比例制御部の貫通孔と
該Ｐｃ圧力導入口と該弁口を通って該Ｐｃ弁体に当接す
る連結棒を設けると共に該調整ばねより弾力の大きいプ
ランジャーばねを該調整ばねに対抗させて設け、該プラ
ンジャー室において該プランジャーの移動により該貫通
孔を開閉するＰｄ弁を設け、最大電流通電時において該
連結棒が閉弁している該Ｐｄ弁体から離れると共に該Ｐ
ｄ弁体が該貫通孔を開放する構成を採用した。
【００１１】
【作用】電磁比例制御部の非通電時においては、プラン
ジャーばねが調整ばねに打ち勝って連結棒によりＰｃ弁
体を開弁することによりコンプレッサのＰｃ圧力を低圧
側へ流してフルロード運転となり、電磁比例制御部の通
電時においては電流量に応じてＰｃ弁体を比例的に開閉
動作させ、最大電流時においてＰｃ弁体が閉弁すると共
にＰｄ弁体が開弁して圧力制御室にＰｄ圧力を急激に流
入させ、急速アンロード運転となる。
【００１２】
【実施例】図１は自動車に用いられる容量可変コンプレ
ッサにおける容量制御機構を示し、Ａはコンプレッサ、
ＢはコンプレッサＡの一側の取付凹部Ｈに固着される容
量制御用の電磁式制御弁である。
【００１３】コンプレッサＡにおいて、クランクケース
１に連続するヘッド部２内には複数個のシリンダ３が設
けられ、各シリンダ３内にはピストン４が摺動自在に設
けられる。クランクケース１からヘッド部２にかけて駆
動軸５が回動自在に設けられ、駆動軸５は外端に設けた
プーリ６を介してベルト７によりエンジン（図示せず）
で駆動される。
【００１４】駆動軸５には公知の如くに角度可変ウオブ
ル斜板８が設けられ、ウオブル斜板８とピストン４はピ
ストン桿９により連結され、駆動軸５によりウオブル斜
板８が傾斜状態において回動することによりピストン桿
９ないしピストン４が往復動作し、クランクケース１内
の制御室圧力Ｐｃとシリンダ３内に吸入側圧力Ｐｓとの
差圧に応じてウオブル斜板８の取付角度が自動的に調整
され、ウオブル斜板８の角度変化によりピストン４のス
トローク量が変化する。
【００１５】各シリンダ３には、吸入口Ｓと吐出口Ｄが
設けられ、一方のシリンダ３には通路ｄ，ｓを介して冷
凍サイクルを構成する凝縮器１０と蒸発器１１が接続さ
れる。また、容量制御弁Ｂはクランクケース１内の制御
室Ｃと冷媒通路１２を介して連通すると共に吸入口Ｓと
冷媒通路１３を介して連通し、さらに冷媒通路１３′を
介して吐出口Ｄと連通している。
【００１６】図２は容量制御弁Ｂを示し、差圧弁部Ｂ1
と電磁比例制御部Ｂ2 とより成る。弁本体１５は一端の
プランジャーチューブ部分１５ａと他端の支持チューブ
１５ｂ部分を含めて一体に形成されている。弁本体１５
の中間部にはＰｃ圧力導入口１５ｃを介して軸方向に電
磁比例制御部Ｂ2 の隔壁１５ｄと差圧弁部Ｂ1 の隔壁１
５ｅが対向し、隔壁１５ｄには貫通孔１５ｄ1 が形成さ
れ、隔壁１５ｅには弁口１５ｅ1 が形成されると共に弁
座１５ｅ2 が形成される。弁本体１５の外周部には密封
用Ｏリング１６の収容環状溝１５ｆが設けられる。
【００１７】隔壁１５ｅで区画される弁室Ｒ2 内にはボ
ール状Ｐｃ弁体１７が弁受１８により支持されて弁座１
５ｅ2 に対向して設けられ、前記支持チューブ１５ｂに
よりカシメて固定されるバネ受１９との間に設けられる
調整ばね２０により弁座１５ｅ2 と当接する方向に付勢
される。浮動状態の弁受１８には弁室Ｒ2 内面に摺接す
る弁振動防止羽根２０′が設けられる。
【００１８】プランジャーチューブ部分１５ａ内には、
固定吸引子２１がカシメて固定され、外函２２内に電磁
コイル２３がプランジャーチューブ部分１５ａを囲んで
設置される。固定吸引子２１と前記隔壁１５ｄ間のプラ
ンジャー室Ｒ3 内にはプランジャー２４が軸方向に移動
可能に設けられ、該プランジャー２４には貫通孔１５ｄ
1 と弁口１５ｅ1 を通ってＰｃ弁体１７に達する連結棒
２５が連結孔２４ａ内に圧入して一体化される。
【００１９】固定吸引子２１の中央凹陥部２１ｂ内にお
いてプランジャー２４との間にプランジャーばね２６が
設けられ、プランジャー２４はプランジャーばね２６に
より隔壁１５ｄ方向に付勢され、固定吸引子２１との間
には固定吸引子２１と当接する連結棒２５により間隙Ｒ
4 が形成されていて固定吸引子２１とプランジャー２４
が吸着すると電流を０近くまで下げないと離れなくなっ
て制御性が悪くなるのを防止している。プランジャー２
４には隔壁１５ｄ側に中央凹陥部２４ｃが形成されると
共に中央凹陥部２４ｃと凹陥部２４ｂを連通させる連通
孔２４ｄが形成され、従って冷媒はＰｄ圧力導入孔１５
ｇ、プランジャー室Ｒ3 、中央凹陥部２４ｃ、連通孔２
４ｄ、凹陥部２４ｂを通って間隙Ｒ4 内に充満し、固定
吸引子２１とプランジャー２４との間に溜った冷媒やオ
イルが液圧縮によりプランジャー２４の動きを悪くする
のを防止している。固定吸引子２１の外周に形成した環
状溝２１ａには密封用Ｏリング１６が収容される。
【００２０】電磁比例制御部Ｂ2 において、弁本体１５
にはプランジャー室Ｒ3 に連通するＰｄ圧力導入口１５
ｇが形成され、プランジャー室Ｒ3 内において貫通孔１
５ｄ 1 の端部に弁座１５ｄ2 が形成される。プランジャ
ー２４の中央凹陥部２４ｃ内において、連結棒２５に中
心孔２７ａを係合させて弁体２７が摺動自在に設けら
れ、弁体２７はプランジャー２４との間に設けたばね２
８により弁座１５ｄ2 と当接する方向に付勢される。プ
ランジャー２４には弁体２７に係合する開弁駆動片２９
が設けられている。
【００２１】電磁式制御弁Ｂはコンプレッサの取付凹部
Ｈ内に外函２２がヘッド部２の外面に当接する迄挿入さ
れて外函２２に設けた取付耳片２２ａを介してビスによ
りヘッド部２に固着され（図４）、この状態においてＰ
ｃ圧力導入孔１５ｃはＰｃ冷媒通路１２に連通し、弁室
Ｒ2 はＰｓ冷媒通路１３に連通し、Ｐｄ圧力導入孔１５
ｇはＰｄ冷媒通路１３′に連通する（図１）。
【００２２】容量可変コンプレッサＡは、制御室圧力Ｐ
ｃが低圧Ｐｓに比べて高くなるとウオブル斜板８が立っ
て圧縮工程が短くなるアンロード運動になり、Ｐｃ＝Ｐ
ｓ圧力になるとフルロード運転になる。コンプレッサＡ
のシリンダ３とピストン４間には隙間があるのでブロー
バイガスが圧力制御室Ｃへ流入することとなり、このガ
スを利用してコンプレッサの容量を変える為に圧力制御
室Ｃと低圧Ｓ側に制御弁を用いる。即ち、圧力制御室Ｃ
と低圧Ｓ間を遮断すればＰｃ＞Ｐｓ圧力関係となり、圧
力制御室Ｃと低圧Ｓ側を連通させればＰｃ＝Ｐｓ圧力と
なるもので、圧力制御室Ｃと低圧Ｓ側間に冷媒の流量を
調整する制御弁Ｂを設けることによりフルロードからア
ンロードまでコンプレッサＡの容量を可変できる。
【００２３】この場合において、ブローバイガスの洩れ
量が少ないと、電磁比例制御部Ｂ2の電流値を０より瞬
時に最大電流としてＰｃ弁体１７を動作させても、制御
室圧力Ｐｃが徐々に上昇する為に急速アンロード運転が
出来ないものであり、他方ブローバイガスの洩れ量を多
くすると冷房能力（フルロード時）の低下となる。上記
構成において、電磁コイル２３に無通電のフルロード運
転時においては（図３（Ａ））、プランジャーばね２６
の弾力が調整ばね２０の弾力より強いのでプランジャー
２４と一体動作する連結棒２５によりＰｃ弁体１７が開
弁方向に駆動され、弁口１５ｅ1 が最大に開かれる。こ
の場合に、Ｐｄ弁体２７は弁座１５ｄ 2 に当接した閉弁
状態にある。
【００２４】電磁コイル２３の通電時においては、コイ
ル電流に応じて固定吸引子２１によりプランジャー２４
が吸引されることにより、連結棒２５の移動に応じて調
整ばね２０によりＰｃ弁体１７は直線的に閉弁方向に動
作し、中間電流時においてＰｃ弁体１７が弁座１５ｅ2
に当接して閉弁し、プランジャー２４の移動により連結
棒２５がヒステリシスを少なくするためにＰｃ弁体１７
を離れる。しかし、Ｐｃ弁体２７はばね２８により弁座
１５ｄ2 に当接した状態に維持され、この場合に連結棒
２５とＰｄ弁体２７の中心孔２７ａとの隙間より洩れた
Ｐｄ圧力が圧力制御室Ｃに流入してＰｃ圧力が徐々に上
昇し、徐動アンロード運転となる（図３（Ｂ））。
【００２５】最大電流時において、Ｐｃ弁体１７が閉弁
したままで開弁駆動片２９によりＰｄ弁体２７が弁座１
５ｄ2 を離れて開弁するので、圧力制御室ＣにＰｄ圧力
が急激に流入してＰｃ圧力が急上昇し、急速アンロード
運転となる（図３（Ｃ））。最大電流時においても、プ
ランジャー２４を吸引子２１に吸着させないように連結
棒２５により間隙Ｒ4 を保持して正確な比例動作を得る
ようにし、プランジャー２４に連通孔２４ｄ等を設けて
間隙Ｒ4 内にコンプレッサの高圧圧力Ｐｄが充満するよ
うにしてあるので冷媒の圧力変動による誤動作を防止す
ることができる。
【００２６】図５の実施例においては、電磁比例制御部
Ｂ2 の連結棒２５に膨出したＰｄ弁体２７′が設けられ
ており、Ｐｄ弁体２７′が弁座１５ｄ2 に進退して貫通
孔１５ｄ1 を開閉する。図５（Ａ）は、電磁コイル２３
に無通電のフルロード運転時を示し、Ｐｄ弁体２７′は
弁座１５ｄ2 内に進入した閉弁状態にある。
【００２７】図５（Ｂ）は、電磁コイル２３の中間電流
時においてＰｄ弁体２７′が弁座１５ｄ2 に近接してい
る状態を示し、Ｐｄ弁体２７′と弁座１５ｄ2 との隙間
より洩れたＰｄ圧力が圧力制御室Ｃ内に流入して徐動ア
ンロード運転となる。図５（Ｃ）は、最大電流時におい
てＰｄ弁体２７′が弁座１５ｄ2 から完全に離隔して圧
力制御室ＣにＰｄ圧力が急激に流入する急激アンロード
運転状態を示す。
【００２８】
【発明の効果】本発明は上記した如くに、差圧弁部と電
磁比例制御部とから成り、差圧弁部においてコンプレッ
サのＰｃ圧力導入口と吸入側間の通路における弁口の該
吸入側に形成された弁座に接離するＰｃ弁体を設けると
共に該Ｐｃ弁体を閉弁方向に付勢する調整ばねを設け、
電磁比例制御部においてＰｄ圧力導入口を有するプラン
ジャー室に移動可能に設けたプランジャーに該電磁比例
制御部の貫通孔と該Ｐｃ圧力導入口と該弁口を通って該
Ｐｃ弁体に当接する連結棒を設けると共に該調整ばねよ
り弾力の大きいプランジャーばねを該調整ばねに対抗さ
せて設け、該プランジャー室において該プランジャーの
移動により該貫通孔を開閉するＰｄ弁を設け、最大電流
通電時において該連結棒が閉弁している該Ｐｃ弁体から
離れると共に該Ｐｄ弁体が該貫通孔を開放するものであ
るから、Ｐｃ弁とＰｄ弁を単一の弁機構に組み入れるこ
とにより従来より大巾に構造を簡略化出来、また比較的
小さな電磁力をもって弁体を正確且つ迅速に比例動作さ
せることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる電磁式制御弁の使用状態を示す
説明図である。
【図２】本発明にかかる電磁式制御弁の断面図である。
【図３】本発明にかかる電磁式制御弁の作動について、
フルロード状態（Ａ）、徐動アンロード状態（Ｂ）及び
急速アンロード状態（Ｃ）を示す。
【図４】本発明における電磁式制御弁における外函の平
面図である。
【図５】本発明の他の実施例の作動について、フルロー
ド状態（Ａ）、徐動アンロード状態（Ｂ）及び急速アン
ロード状態（Ｃ）を示す。
【図６】従来例についての断面図である。
【符号の説明】
Ｂ1 差圧弁部 Ｂ2 電磁比例制御部 １５ｃ Ｐｃ圧力導入孔 １５ｄ1 貫通孔 １５ｅ1 弁口 １５ｅ2 弁座 １５ｇ Ｐｄ圧力導入孔 １７ Ｐｃ弁体 ２０ 調整ばね ２１ 固定吸引子 Ｒ3 プランジャー室 ２４ プランジャー ２５ 連結棒 ２６ プランジャーばね ２７，２７′ Ｐｄ弁体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) F04B 27/08 F04B 27/14

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 差圧弁部と電磁比例制御部とから成り、
    差圧弁部においてコンプレッサのＰｃ圧力導入口と吸入
    側間の通路における弁口の該吸入側に形成された弁座に
    接離するＰｃ弁体を設けると共に該Ｐｃ弁体を閉弁方向
    に付勢する調整ばねを設け、電磁比例制御部においてＰ
    ｄ圧力導入口を有するプランジャー室に移動可能に設け
    たプランジャーに該電磁比例制御部の貫通孔と該Ｐｃ圧
    力導入口と該弁口を通って該Ｐｃ弁体に当接する連結棒
    を設けると共に該調整ばねより弾力の大きいプランジャ
    ーばねを該調整ばねに対抗させて設け、該プランジャー
    室において該プランジャーの移動により該貫通孔を開閉
    するＰｄ弁を設け、最大電流通電時において該連結棒が
    閉弁している該Ｐｃ弁体から離れると共に該Ｐｄ弁体が
    該貫通孔を開放することを特徴とする電磁式制御弁。
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