JP3547858B2 - 圧力調整弁 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力調整弁に関し、特に、空気調和装置用の冷媒ガスを圧縮する可変容量型圧縮機に配備される圧力調整弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来からシリンダ、ピストン、及び、揺動板等を備えた可変容量型揺動板式圧縮機は、例えば、自動車用の空気調和装置の冷媒ガスを圧縮するために用いられており、該圧縮機はその揺動板が収容されたクランク室内の圧力に基づき前記揺動板の傾斜角を変化させ、その吐出容量を調整するものであって、一般によく知られているところである。
【0003】
前記可変容量型揺動板式圧縮機は、前記空気調和装置のコンデンサの入口に接続される冷媒ガスを吐出する吐出圧室と、前記空気調和装置のエバポレータの出口に接続される吸入圧室、及び、クランク室とを備えており、前記クランク室と前記吸入圧室との間には連通路が設けられ、該連通路に画成された収納室には圧力調整弁が介装収納され、前記クランク室から前記吸入圧室への冷媒ガスの流入を調整していると共に、該圧力調整弁の一背面に前記吐出圧室が連通して前記冷媒ガスの流入調整の調整要素となっている。
【0004】
そして、前記圧力調整弁は、前記吐出圧室の吐出圧、前記吸入圧室の吸入圧、及び、前記クランク室の内圧の各圧力のバランスによって該圧力調整弁の弁孔の開閉度を調整している。
即ち、前記クランク室の圧力は、シリンダとピストンとの間から漏れる冷媒ガス(ブローバイガス)によってその内部圧力が形成され、このために前記クランク室内の圧力は、低圧側である前記圧縮機の吸入圧室の冷媒ガスの吸入圧力よりも常時高くなるように設定されている。前記圧縮機が高負荷状態、即ち、冷媒ガスの吸入圧力が所定設定値以上になると、前記圧力調整弁が開弁し、前記クランク室内の冷媒ガス(ブローバイガス)が前記圧力調整弁を介して吸入圧力室に流出することによって前記クランク室内の圧力が低下し、該クランク室の圧力の低下に伴い、前記揺動板の傾斜角度が大きくなってピストンのストロークが大きくなり吐出容量が増加するように機能する。
【0005】
一方、熱負荷が減少し(中負荷状態)、吸入圧力が低下すると、該吸入圧力の低下に伴って前記圧力調整弁の開弁度が小さくなって前記クランク室内の冷媒ガスが吸入圧室内に流出する量が減少するためにクランク室内の圧力が上昇し、これに伴い揺動板の傾斜角度が小さくなりピストンのストロークが小さくなって吐出容量が減少する方向に変化する。
【0006】
また、低負荷状態になり、冷媒の蒸発温度が低下してエバポレータが凍結してしまう状態になると、前記吐出圧室の吐出圧及び吸入圧室の吸入圧が所定以下に下がり、前記圧力調整弁に作用する圧力が更に減少するので、該圧力調整弁を更に閉弁方向に押圧することで、前記クランク室内の圧力が上昇して前記揺動板の傾斜角度がより小さくなって吐出容量を減少させる。
【0007】
このように、可変容量型揺動板式圧縮機のクランク室と吸入圧力室との間の連通路に介装される圧力調整弁は、クランク室内の冷媒ガスの圧力の調整を担うものであるが、その圧力調整弁自体についても種々の提案がなされている。当出願人においても、図5に示すような圧力調整弁を、先に提案している(特公平2ー28714号公報)。
【0008】
図5の圧力調整弁130は、一端面が閉塞され且つ他端面が開口した円筒状のケース118を備え、該ケース118は前記一端面がシート部材119を介して収納室116の内端面に当接し、前記他端面が前記収納室116のバルブプレート103の部分をOリング120で気密を保持して挿通され、収納室のリヤヘッド104の内端面にスプリング117aを介して当接されている。前記収納室116は、圧縮機の吸入圧室115に連通している。前記ケース118の前記一端側の外周面は該一端側に向かうに従い漸次縮径するテーパー面118aとされ、該テーパー面118aには周方向に間隔を存して複数の孔118bが穿設されている。前記ケース118の一端面中央には弁孔118cが穿設され、該弁孔118cは前記シート部材の孔119aを介してシリンダブロック102のクランク室に連絡する連通路102bに連通されている。更に、前記ケース118の他端開口面は前記リヤヘッド104に穿設した連通路121を介して圧縮機の吐出圧室に連通されている。また、前記ケース118は区画壁135によって低圧作動部122と高圧作動部123とに区画され、該区画壁135はローラかしめによって前記ケース118内に固定されている。
【0009】
一方、前記ケース118内の前記低圧作動部122には、吸入圧に応じて伸縮する第1ベローズ124と、該第1ベローズ124の一端に取付られて該吸入圧が所定設定値以上の時、前記連通路を解放し、且つ、前記吸入圧が所定設定値以下の時前記連通路を閉塞する弁体125と、前記第1ベローズ124の他端に取り付けられた第1可動体126と、該第1可動体126と弁体125との間に介装され且つ前記弁体125を閉弁側に押圧する第1ばね127とが配置され、前記ケース118内の前記高圧作動部123には、吐出圧に応じて伸縮する第2ベローズ136の一端に取り付けられ、且つ吐出圧を受ける受圧部141を有すると共に前記第1可動体126に接離する第2可動体137と、前記第2ベローズ136の他端に取り付けられてばね座138と、該ばね座138と前記第2可動体137との間に介装され且つ吐出圧が所定値以下の時吐出圧に抗して前記第2可動体137・第1可動体126・第1ばね127及び第1ベローズ124とを介して前記弁体125を閉弁側に押圧する第2ばね139とが配置されたものとして構成されている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記可変容量型揺動板式圧縮機を自動車に搭載し、該自動車をアウトバーン等の高速道路で運転すると、前記圧縮機が高速回転、即ち、概ね5000〜7000以上で回転することとなり、前記圧縮機の高速回転に基づき吐出圧力が高くなることによって、吐出圧力、吸入圧力、クランク室の各圧力が不安定となって、該圧縮機が激しく振動し、結果として騒音を発する、いわゆる、サージング現象が生じるという問題点がある。。
【0011】
前記圧縮機の高速回転に基づく騒音等の原因の一つに、前記圧縮機に組み込まれている前記圧力調整弁の振動が挙げられる。前記圧力調整弁は、該圧力調整弁の前記第1ばね127と第1ベローズ124が圧縮され、弁孔118cが開口した作動状態においては、前記第1可動体126部分でのみ前記弁体125を前記第1ばね127と第1ベローズ124を介して片持ち状で保持する状態となるので、前記弁体125が揺動振動を起こし、サージングが生じ易い状態になるからである。
【0012】
また、前記提案の可変容量型揺動板式圧縮機用の圧力調整弁は、前記ケース118が薄ものプレス円筒体で形成されており、前記低圧作動部122と前記高圧作動部123とを前記区画壁135で区画し、前記薄ものプレス円筒体のケース118の外側から前記区画壁135をロールかしめで固定しているので、かしめによって前記ケース118が歪が生じ変形してしまう傾向がある。前記ケース118が変形すると、Oリング120を介して該ケース118を前記収納室116のバルブプレート103の部分で気密を保持しょうとしても、該歪部を通して高圧作動部123側の冷媒ガスが前記低圧作動部122側に漏洩を生じるとの問題点がある。
【0013】
更に、前記ケース118は、その外側に前記Oリング120を装着してシールを行い、内側に部材全体を装備し、かつ、内壁に前記区画壁135等を装着してその位置保持とシールを行う都合上、製作における寸法公差を厳しくしなければならないという問題点がある。そして、この寸法公差を小さくするために該ケース118の材料として真ちゅうを用い、深絞り加工をして該ケースを製作している。真ちゅうは比較的柔らかい金属であるので、使用頻度が高くなったり、前記サージング等が発生すると、前記ケースの弁口118cは弁体125に叩かれて摩耗してしまうとの問題点が生じる。
【0014】
更にまた、一般に、可変容量型揺動板式圧縮機は、夏場は外気温が高くなり、冬場は低くなることによって、夏場が冬場に比べて吐出圧力が高くなる傾向があるので、夏場と冬場とで前記圧力調整弁130のセット値が可変するような機構を持たせており、通常は吐出圧力Pdの変化に対するセット値の変化の割合を一律に決めているが、上記圧縮機の種類によりそれぞれの変化率を変えることができれば、前記圧縮機の適切な運転かできることとなるが、前記圧力調整弁130の高圧作動部123の第2ベローズ136と第2可動体137とはろう付け溶接がなされ、該第2ベローズ136内に第2ばね139が配置されるべく構成されているので、該第2ばね139を取り替えて前記圧力調整弁130の吐出圧力Pdの変化によるセット値の変化率の変更調整を行うことができないとの問題点がある。
【0015】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、特に、可変容量型揺動板式圧縮機の高速回転におけるサージング現象を減少させると共に、冷媒ガスの漏洩がなく、製作・組立が容易で、かつ、調整の簡単な可変容量型揺動板式圧縮機用の圧力調整弁を提供することである。
【0016】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明に係る圧力調整弁は、有底の厚肉筒状体で内部に高圧作動部を有する本体ケースと、有底の薄肉筒状体で内部に低圧作動部を有する外部ハウジングとを備え、前記本体ケースの前記筒状体の底部に前記外部ハウジングの筒状体の開口部を外嵌合し、前記本体ケース内の高圧作動部は、前記本体ケースの底部に穿設された貫通孔に挿嵌されて前記低圧作動部に突出する小径の押圧体を有する可動ステムを備えると共に、前記外部ハウジング内の前記低圧作動部は、前記外部ハウジングの底部に穿設された弁孔と周側面に穿設された複数の開孔、有底の低圧部ベローズ、該低圧部ベローズの開口端部を閉鎖すべく取付固定された弁ホルダ、該弁ホルダに固定されると共に前記弁孔に着座可能な弁体、前記低圧部ベローズ内に配置されて前記弁体を弁閉鎖方向に付勢する第1低圧部ばね、及び、前記第1低圧部ばねの付勢力に対抗して反対方向に付勢する前記弁ホルダに当接配置される第2低圧ばねとを備え、前記可動ステムの前記押圧体の自由端が、前記低圧部ベローズの底部外面に常時接触していることを特徴としている。
【0017】
また、前記弁体は、弁抑え体と該抑え体に圧入、もしくは、かしめで係止保持されるボール弁本体とで構成され、有底の低圧部ベローズは、その開口端が該低圧部ベローズの伸長方向に伸びる環状鍔部を有し、該環状鍔部内に前記弁ホルダの外周部を係止保持して溶着したものであることを特徴としている。
【0018】
更に、前記本体ケース内の前記高圧作動部は、該本体ケースに位置調整自在に螺合する可動ステム調節体、前記本体ケースの底部に穿設された貫通孔に挿嵌されて低圧作動部に突出する小径の押圧体と前記可動ステム調節体のステム摺動孔に嵌合する大径部とを有する可動ステム、及び、前記可動ステムと前記可動ステム調節体との間に介装される高圧部ばねとを備えると共に、前記外部ハウジング内の前記低圧作動部は、有底の低圧部ベローズを備え、前記可動ステムの前記押圧体の自由端が、前記低圧部ベローズの底部外面に常時接触していることを特徴としている。
【0019】
前述の如き特徴を有する本発明に係る圧力調整弁は、該圧力調整弁を圧縮機に組み込んだ場合には、次のように機能する。
即ち、高負荷状態においては、吐出圧が前記高圧部ばねのばね力よりも大となることにより、前記可動ステムが前記高圧部ばねの付勢力に抗して移動し、前記可動ステムの押圧部を前記低圧作動部から引っ込めた状態とする。冷媒ガスの吸入圧が前記低圧作動部の前記低圧部ベローズに作用することによって、該低圧部ベローズが前記第1低圧部ばねの付勢力に抗して収縮移動することによって前記弁体を前記弁孔から離れる方向に移動させ、前記弁体の前記ボール弁本体が前記弁孔のシート部から離れて、開弁状態とする。かかる状態においては、圧縮機はクランク室の圧力が最高に低下し、揺動板の傾斜角が最大になってピストンのストローク量も最大となって、吐出量が最大となる。
【0020】
次に、中負荷状態においては、前記吐出圧は、まだ、前記高圧部ばねの付勢力よりも強い状態にあるので、前記可動ステムは前記高圧部ばねの付勢力に抗して移動した状態にあり、該可動ステムの押圧部が前記低圧作動部から引っ込んだ状態となっていて前記低圧部ベローズに対して押圧力を作用しない。そして、前記高負荷状態より前記吸入圧が低下していることにより前記弁体が弁閉鎖方向に前記第1低圧部ばねの付勢力により移動し、該弁体の前記ボール弁本体で前記弁孔の開口度を中開度位置に絞った状態とする。これによって、前記クランク室の冷媒ガスは制限されて前記収納室に流入することとなるので、前記クランク室の室内圧は前記高負荷状態よりも上昇し、該上昇に伴い前記揺動板は最大傾斜角と最小傾斜角との中間の傾斜角となって前記ピストンのストローク量を中間状態とし、前記圧縮機の吐出容量を中程度の容量とする。
【0021】
更に、低負荷状態においては、前記吐出圧及び前記吸入圧が中負荷状態よりも更に低圧状態にあるので、高圧作動部の前記高圧部ばねの付勢力によって前記可動ステムが前記低圧作動部方向に移動し、前記可動ステムの押圧部で前記低圧作動部の前記低圧部ベローズを前記弁体の閉鎖方向に押圧し、前記低圧作動部の全体の部材を前記弁体の閉鎖方向に移動させる。また、前記吸入圧も低くなるので、前記弁体が弁閉鎖方向に前記低圧部ばねの付勢力により更に移動し、前記弁体の前記ボール弁本体によって前記弁孔を更に絞り、開口量を小さくする。前記開口量が小さくなることによって、前記クランク室の冷媒ガスの室内圧が更に上昇し、これに伴い前記揺動板の傾斜角が中負荷よりも更に小さくなり、前記ピストンのストローク量も小さくなって、圧縮機の吐出容量が更に減少する。
【0022】
本発明の圧力調整弁は、低圧作動部に第1低圧部ばねの付勢力に対抗して反対方向に付勢する第2低圧部ばねとを備えたので、弁体の開弁時、前記低圧作動部内の各部材を両端支持する形態となるので、前記各部材の揺動振動を軽減できる。
また、本体ケースを有底の厚肉筒状体にし、前記外部ハウジングを有底の薄肉筒状体にして、前記本体ケースの前記筒状体に前記外部ハウジングの前記筒状体を外嵌合してかしめ固定したので収納室への圧力調整弁の取付固定を、Oリングを介して厚肉の本体ケースで行うことができ、収納室等へのしっかりとした密封保持固定できる。
【0023】
更に、位置調整自在な可動ステム調節体を螺合配置したことによって、該可動ステム調節体を前記本体ケースから取り外して、内部の高圧部ばねを簡単に取り替えることができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の一実施例について説明する。
図1は、本実施例の圧力調整弁30が収納配置された可変容量型揺動板式圧縮機Aの断面図であり、前記圧縮機Aのハウジング1は、シリンダブロック2と、該シリンダブロック2の一端面(図中左端面)にバルブプレート3を介して気密に取り付けられたリヤヘッド4と、前記シリンダブロック2の他端面(図中右端面)に気密に取り付けられたフロントヘッド5とからなる。前記ハウジング1の内部には前記シリンダブロック2の前記フロントヘッド5の内周面及び内端面によってクランク室6が画成されている。前記シリンダブロック2には、前記ハウジング1の略中心線上にに沿って配設された駆動軸7を中心として、且つ、その軸線を該駆動軸7のそれと平行にして、周方向に所定間隔を存して複数個のシリンダ8が配設され、これらの各シリンダ8内にはピストン9がそれぞれ摺動自在に嵌挿されている。
【0025】
前記リヤヘッド4の一端面(図中左端面)には圧縮された冷媒ガスが吐出する吐出口4aが穿設されている。前記リヤヘッド4の内部の略中央部には吐出圧室10が形成され、該吐出圧室10は隔壁11により第1室101と第2室102とに仕切られ、該隔壁11に穿設された絞り孔11aによりこれら第1室101と第2室102とが連通している。
【0026】
従って、前記バルブプレート3の吐出ポート3aは、前記第1室101、絞り孔11a及び第2室102を順次介して前記リヤヘッド4の吐出口4aと連通している。前記吐出ポート3aは吐出弁12にて開閉されるもので、該吐出弁12は吐出弁止め13と共に、前記バルブプレート3のリヤヘッド4側に止めねじ14により取り付けられ、止めねじ14は前記バルブプレート3の孔3cに気密にOリング3eを介して前記シリンダブロック2のねじ孔2aに螺合されている。前記吐出圧室10の外周側には吸入圧室15が形成され、該吸入圧室15は前記バルブプレート3に穿設された吸入ポート3bを介して前記シリンダ8に連通されている。前記吸入ポート3bは吸入弁12’にて開閉されるもので、該吸入弁12’は、前記バルブプレート3のシリンダブロック2側に取付られている。
【0027】
前記吸入圧室15は、図示しない吸入口を介して空気調和装置のエバポレータの出口に、また、前記吐出圧室は、前記吐出口4aを介して図示しないコンデンサの入り口にそれぞれ接続されている。
前記シリンダブロック2と前記バルブプレート3及び前記リヤヘッド4とに渡って収納室16が形成され、該収納室16は、前記シリンダブロック2に穿設された連通路2bを介して前記クランク室6と連通されている。また、前記収納室16は前記バルブプレート3に穿設された孔3dを介して前記吸入圧室15と連通している。前記収納室16内には前記圧力調整弁30(詳細後述)が収納されている。
【0028】
前記駆動軸7は、前記リヤヘッド4側端部が前記シリンダブロック2の中心孔49に軸受け49’を介して回転自在に支承され、且つ、前記フロントヘッド5側側端部は、該フロントヘッド5の中心孔50に軸受51を介して回転自在に支承されている。
前記駆動軸7の前記フロントヘッド5側外周面には、前記駆動軸7の回転を揺動板取付部材52に伝達する回転保持部材53が嵌着され、該回転保持部材53は、スラスト軸受54を介して前記フロントヘッド5に支承されている。前記回転保持部53と前記揺動板取付部材52の互いの対向面の下側部相互間は、リンクアーム55を介して回動自在に結合されている。
【0029】
前記揺動板取付部材52には、ラジアル軸受63、スラスト軸受64、65を介して揺動板66が回転自在に設けられ、これらスラスト軸受64、65は軸受押さえ板67によって前記揺動板取付部材52に固定されている。前記揺動板66の前記ピストン9と対向する先端部66aと該ピストン9とは両端部にボール68a、68bをそれぞれ有するピストンロッド68によって回動自在に連結され、前記ピストン9は、前記揺動板66の揺動運動に伴い前記ピストンロッド68によって前記シリンダ8内を軸方向に往復摺動し、冷媒ガスの吸入、圧縮作用を行うようになっている。
【0030】
前記揺動板66にはスリッパ70を回転自在に支持したリストラントピン69が固定され、該スリッパ70は、前記フロントヘッド5内周面に前記駆動軸7の軸方向と平行に配置された2枚の案内板71の相互間に形成される溝内を移動するようになっている。このため、前記揺動板66は前記案内板71によって前記駆動軸7の回転方向の動きを拘束され、該駆動軸7の軸方向と平行な方向にヒンジボール58を支点として揺動運動を行うようになっている。
【0031】
次に、本実施例の圧力調整弁30について詳細に説明する。
図2は、前記圧力調整弁30の拡大断面図を示し、該圧力調整弁30は、円筒状の本体ケース31と外部ハウジング32とを備えている。該外部ハウジング32は、薄板の有底の円筒状をしており、該外部ハウジング32の底部32aは、前記収納室16の前記区画室16b内に配置されたスプリング17の付勢力によってシート部材33を介して前記収納室16のシリンダブロック2の部分16aの内端面に当設されている。該底部32aには弁孔32cが穿設され、該弁孔32cに近接した筒状部の周側面には複数の開孔32dが穿設されている。一方、前記外部ハウジング32の他端の開口部32bは、前記本体ケース31の筒状底部に外嵌合してかいめ固定されている。
【0032】
前記本体ケース31は、厚肉筒状体であり、その外周中間部を前記収納室16のバルブプレート3の部分にOリング20を介して挿通され、該バルブプレート3に対して気密保持され、前記収納室16のリヤヘッド4の部分16cの内周面に当接した状態で前記収納室16内に収納保持されている。しかし、前記外部ハウジング32は、前記収納室16のシリンダブロック2の部分16aと特定間隔を存して配置されている。
【0033】
前記外部ハウジング32の前記弁孔32cは、前記シート部材33の孔33aを介して前記シリンダブロック2の連通路2bに連通され、前記本体ケース31の解放端部が面する前記収納室16の前記リヤヘッド4内の区画室16bは前記リヤヘッド4に穿設した連通路21を介して前記吐出室10の第2室102に連通されている。
【0034】
前記本体ケース31の内部は、高圧作動部34として機能し、前記外部ハウジング32の内部は、低圧作動部35として機能する。
該低圧作動部35は、蛇腹状の伸縮可能な有底カップ状の低圧部ベローズ36と、該低圧部ベローズ36の一端の開口部に取付られた弁ホルダ37と、前記低圧部ベローズ36の底部36aに配置された可動ストッパ38と、前記弁ホルダ37を閉弁方向に押圧するコイル状の第1低圧部ばね39と、前記弁ホルダ37に嵌合固定支持される弁体40と、該弁体40を開弁方向に付勢するコイル状の第2低圧部ばね41とを備えている。
【0035】
前記弁体40は、弁抑え体40aと該弁抑え体40aによって係止保持されるボール弁本体42から成っており、図4(イ)に示すように、弁抑え40aにボール弁本体42の係合保持穴40a1を設けると共に、該係合保持穴40a1に空気抜き溝を設けて、該係合保持穴40a1にボール弁本体42を圧入係合して取付固定したものである。
【0036】
また、前記低圧部ベローズ36の一端の開口部は、該低圧部ベローズ36の伸長方向に伸びる環状鍔部36aを有しており、該環状鍔部36a内に前記弁ホルダ37の外周部37aを係合し、電子ビーム等で該係合部を溶着している。
前記弁体40を含む前記低圧作動部35の各部材は、第1低圧部ばね39と該第1低圧部ばね39の付勢方向に対抗して反対方向に付勢する第2低圧部ばね41とによって弾性的に保持されている。前記弁体40は、前記低圧部ベローズ36の伸縮によって移動可能であり、前記外部ハウジング32の前記底部32aに穿設した前記弁孔32cのシート部に着座可能に配置されている。前記低圧部ベローズ36内の空間は真空とされている為、温度影響を浮けて所定設定値が変化することなく、吐出圧力Pdのみの変化により所定設定値は変化する。
【0037】
前記本体ケース31は、内部が高圧作動部34として機能し、底部31aを有する筒状体で構成され、前記底部31aには、貫通孔43が穿設されており、該貫通孔43には密封Oリング44を介して可動ステム45の押圧体45aが摺動可能に嵌挿されている。前記本体ケース31の前記底部31aと反対側の開口部31bには、ネジ付の可動ステム調節体46が螺合されており、該可動ステム調節体46の区画室16b側には、回動調節溝46aが刻設され、前記低圧作動部35側には、有底のステム摺動孔46bが開口され、該ステム摺動孔46bには前記可動ステム45の大径部45bが密封Oリング47を介して摺動可能に嵌挿している。
【0038】
前記可動ステム45の前記大径部45b側には、ばね支持孔45cが穿設され、該ばね支持孔45cには高圧部ばね48が配置され、該高圧部ばね48によって前記可動ステム45を低圧作動部32側に押圧している。該押圧によって、前記可動ステム45の前記押圧体45aの自由端45a1が、前記低圧部ベローズ36の底部外面36aに常時接触する状態とされている。前記可動ステム45の前記押圧体45aにはばね支持孔45cから伸びる貫通孔45dが穿設され、前記低圧作動部35に連通している。
【0039】
前記本体ケース31内の該本体ケース31の前記底部31aの内面と前記可動ステム調節体46の内面との間には作動室31bが画成され、該作動室31bと前記区画室16bとは、前記可動ステム調節体46と前記本体ケース31との間の隙間、あるいは、図示しない細孔等で連絡されており、該細孔等を介して前記作動室31bに吐出圧室の冷媒ガスが導かれ、該作動室を吐出圧としている。
【0040】
次に、前述の如く構成された本実施例の圧力調整弁30の作動を前記可変容量型揺動板式圧縮機Aの作動と共に説明する。
自動車のエンジン等によって前記圧縮機Aの駆動軸7を回転させると、該駆動軸7の回転によって揺動板取付部材52が回転する。該揺動板取付部材52の回転に基づく位置変更により、前記揺動板66が前記駆動軸7の周りの円周方向の傾斜位置を変更する。前記揺動板66の傾斜位置の変更によって、該円周方向に複数配置された複数の前記ピストン9が往復動して冷媒ガスの圧縮を行う。
【0041】
また、前記揺動板66の傾斜角は、前記クランク室6の室内圧Pwに依存し、該クランク室6の室内圧Pwが減少するときは、揺動板66の傾斜角が増加し、前記ピストン9のストローク量が増加して圧縮機Aの吐出量が増加し、前記クランク室6の室内圧Pwが増加すると、前記揺動板66の傾斜角が減少し、前記ピストン9のストローク量が少なくなり、前記圧縮機Aの吐出量が減少すべく作動する。
【0042】
前記圧縮機Aの吐出圧室10の吐出冷媒ガスは、前記連通路21を介して前記収納室16の前記区画室16b、更に、前記作動室31bに導かれ、吐出圧Pdとして前記前記圧力調整弁30の前記高圧作動部34の圧力として作用すると共にし、前記吸入圧室15の吸入冷媒ガスは、前記バルブプレート3の孔3dを介して吸入圧Psとして前記収納室16に導かれ、更に、前記外部ハウジング32の前記開口32dから前記低圧作動部35に導かれて作用する。
【0043】
そして、前記圧縮機Aの吐出圧Pd、及び、吸入圧Psが所定設定値以上の高負荷状態においては、前記吐出圧Pdが前記高圧部ばね48のばね力よりも大となることにより、前記可動ステム45が前記高圧部ばね48の付勢力に抗して前記リヤヘッド4側に移動し、前記可動ステム45の自由端45a1を前記低圧作動部32から引っ込めた状態となる。また、前記吸入圧室15内の冷媒ガスの吸入圧Psが前記低圧作動部32の前記低圧部ベローズ36に作用することによって、該低圧部ベローズ36が前記低圧部ばね39の付勢力に抗して前記リヤヘッド4側に収縮移動し、前記弁体40を前記リヤヘッド4側に移動させ、前記弁体40の前記ボール弁本体42が前記弁孔32cのシート部から離れて、開弁状態とする。かかる状態においては、前記クランク室6の冷媒ガスの室内圧Pwが前記吸入圧Psより常に高くなるように設定されているので、該クランク室6内の冷媒ガスが、前記連通路2b、前記弁孔32c、開孔32d、前記収納室16のシリンダブロック2の部分16a、及び、バルブプレート3の孔3dを順次介して吸入圧力室15に流入することによって、前記クランク室6の室内圧Pwが大きく低下する。該クランク室6の室内圧Pwの低下によって、前記揺動板66の傾斜角は最大になり、これに伴い前記ピストン9のストローク量も最大となって、前記圧縮機Aの吐出量が最大となる。
【0044】
次に、前記吐出圧Pb、及び、吸入圧Psが所定値の中負荷状態においては、前記吐出圧Pdが前記高圧部ばね48の付勢力よりもまだ強い状態にあるので、前記可動ステム45は前記リヤヘッド4側に移動した状態にあり、該可動ステム45の自由端45a1が前記低圧作動部32から引っ込んだ状態となっていて、前記低圧部ベローズ36に対する押圧力は作用しない。そして、前記高負荷状態よりも前記吸入圧Psが低下することにより、前記弁体40が弁閉鎖方向に前記低圧部ばね39の付勢力により移動し、該弁体40の前記ボール弁本体42で前記弁孔32cの開孔度を中開度位置に絞った状態とする。これは、前記クランク室6の冷媒ガスが前記弁孔32cで絞られて前記収納室16に流入することとなるので、前記クランク室6の室内圧Pwは高負荷状態よりも上昇し、該上昇に伴い前記揺動板66は最大傾斜角と最小傾斜角との中間の傾斜角となり、前記ピストン9のストローク量も中間状態となって前記圧縮機Aの吐出容量は中程度の容量となる。
【0045】
更に、吐出圧Pd、及び、吸入圧Psが所定設定値以下の低負荷状態においては、前記吐出圧Pd及び前記吸入圧Psが中負荷状態よりも低圧状態にあるので、高圧作動部34の前記高圧部ばね48の付勢力によって、前記可動ステム45が前記低圧作動部35方向に移動し、該可動ステム45の自由端45a1で前記低圧作動部36の前記低圧部ベローズ36を押圧し、前記低圧作動部35の全体の部材を前記弁体40の閉鎖方向に移動させる。また、前記吸入圧Psも低くなるので、前記弁体40が弁閉鎖方向に前記低圧部ばね39の付勢力により更に移動し、前記弁体40の前記ボール弁本体42によって前記弁孔32cを絞り、開口量を更に小さくする。前記開口量が小さくなることによって、前記クランク室の冷媒ガスの室内圧Pwが更に上昇し、これに伴い前記揺動板66の傾斜角が中負荷よりも更に小さくなり、前記ピストンのストローク量が小さくなって、圧縮機Aの吐出容量が更に減少する。
【0046】
以上、本発明の圧力調整弁の一実施例について詳述したが、本発明は、該実施例に限定されるものではなく、種々の変更ができるものである。
例えば、前記実施例においては、外部ハウジングの底部に穿設した弁孔は、単に、ドリル等で機械加工若しくは打抜き成形した構造とされているが、該弁孔を、図3に示されているように、底部32aの外面に突出するべく押出し成形により形成することもできる。このように押出し成形することによって、前記弁孔に厚みを持たせることができると共に、ボール弁本体42が着座するときに接する屈曲部が成形によって加工硬化することによって、該ボール弁本体42に着座に基づく摩耗が軽減される。
【0047】
また、本実施例においては、弁体40の弁抑え40aとボール弁本体42とを、図4(イ)に示すように、弁抑え40aにボール弁本体42の係合保持穴40a1を設けると共に、該係合保持穴40a1に空気抜き溝40a2を設けて、該係合保持穴40a1にボール弁本体42を圧入係合して取付固定したものであるが、図4(ロ)のように、弁抑え40aにボール弁本体42が緩く係合する幾分大径の係合保持穴40a1を設け、該係合保持穴40a1にボール弁本体42を係合した後に、前記弁抑え40aの外表面の数箇所をかしめ40a3で固定することで、該係合保持穴40a1にボール弁本体42を係合保持する構成としても良いし、図4(ハ)に示すように、弁抑えを用いずに、弁ホルダ37に直接ボール弁本体42を係止保持すべく、前記弁ホルダの中央に係止くぼみ37aを形成し、該係止くぼみ37aに前記ボール弁本体42を圧入係止保持する構成としても良い。図4(ロ)の構造は、ガス抜き溝を設ける必要がないし、図4(ハ)の構造は、部品点数及び組立工数の低減が図れる。
【0048】
更に、前記実施例においては、低圧部ベローズ内部は真空としたものとして説明したが、該低圧部ベローズ内部を外部大気に連通させたり、あるいは、不活性ガスを封入させたり、又は該空間内に適量のオイルを封入し、ベローズの伸縮動作をやわらげるダンパ作用を生じさせるようにすることもできる。
【0049】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の圧力調整弁は、低圧作動部に第1低圧部ばねと該低圧ばねの付勢力に対抗して反対方向に付勢する第2低圧部ばねとを備えて弁体を前記両ばねで保持するようにしたことによって、前記弁体の開弁時の揺動振動を軽減することができ、圧縮機の高速回転時のサージング現象を軽減させることができる。
【0050】
また、本体ケースを有底の厚肉筒状体にすると共に、前記外部ハウジングを有底の薄肉筒状体にし、前記本体ケースの前記筒状体に前記外部ハウジングの前記筒状体を外嵌合してかしめ固定し、更に、圧縮機等の収納室への圧力調整弁の取付固定をOリングを介して厚肉の本体ケースのみで行うべく構成したので、前記圧力調整弁が厚肉の本体ケースでしっかりと密封保持固定されると共に、前記外部ハウジングは、密封、及び、寸法公差に格別配慮せずに製作でき、かつ、長さを短くできるので、SUS304等の耐摩耗性の大きい金属で成形でき、弁孔部の耐摩耗性を向上させることができる。
【0051】
更に、本体ケースを有底の厚肉筒状体とし、該本体ケース内に高圧作動部を配置する構成とし、該本体ケースの底部を低圧作動部との区画壁としたので、別途区画壁等を設ける必要がなく、高圧作動部から低圧作動部への冷媒ガスの漏洩をなくすることができる。
更にまた、前記本体ケース内に高圧作動部に位置調整自在な可動ステム調節体を螺合配置したことによって、可動ステムの押圧部の前記低圧作動部への突出位置を調整できると共に、該可動ステム調節体を前記本体ケースから取り外して、内部の高圧部ばねを簡単に取り替えることができる。
【0052】
更にまた、低圧部ベローズの開口部に伸長方向に伸びる環状鍔部を設け、該環状鍔部内に弁ホルダの外周部を係合し、電子ビーム等で該係合部を溶着する構成としたので、溶着時に、前記低圧部ベローズと前記弁ホルダとの位置調整が簡単にでき、製造が容易になると共に、該環状鍔部の外径を他のベローズ部の外径より大径にすることによって、ベローズ外周全体をはめ込む溶接治具の装着が容易にできる。
【0053】
更にまた、本発明の圧力調整弁は、可変容量型揺動板式圧縮機に装備した実施例として説明したが、該実施例に限定されるものではなく、広く一般の流体装置の圧力調整弁として利用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る圧力調整弁の一実施例が装置された可変容量型揺動板式圧縮機の断面図。
【図2】図1の圧力調整弁の拡大詳細断面図。
【図3】図2の圧力調整弁に装備される外部ハウジングの他の実施例を示す断面図。
【図4】図2の圧力調整弁に装備される弁体の実施例を示す図。
【図5】従来の圧力調整弁の断面図。
【符号の説明】
30 圧力調整弁
31 本体ケース
32 外部ハウジング
34 高圧作動部
35 低圧作動部
36 低圧部ベローズ
37 弁ホルダ
39 第1低圧部ばね
40 弁体
40a 弁抑え体
41 第2低圧部ばね
42 ボール弁本体
43 貫通孔
44 密封Oリング
45 可動ステム
46 可動ステム調節体
47 密封Oリング
48 高圧部ばね
Claims (4)
- 有底の厚肉筒状体で内部に高圧作動部を有する本体ケースと、有底の薄肉筒状体で内部に低圧作動部を有する外部ハウジングとを備え、前記本体ケースの前記筒状体の底部に前記外部ハウジングの筒状体の開口部を外嵌合した圧力調整弁であって、
前記本体ケース内の高圧作動部は、前記本体ケースの底部に穿設された貫通孔に挿嵌されて前記低圧作動部に突出する小径の押圧体を有する可動ステムを備えると共に、
前記外部ハウジング内の前記低圧作動部は、前記外部ハウジングの底部に穿設された弁孔と周側面に穿設された複数の開孔、有底の低圧部ベローズ、該低圧部ベローズの開口端部を閉鎖すべく取付固定された弁ホルダ、該弁ホルダに固定されると共に前記弁孔に着座可能な弁体、前記低圧部ベローズ内に配置されて前記弁体を弁閉鎖方向に付勢する第1低圧部ばね、及び、前記第1低圧部ばねの付勢力に対抗して反対方向に付勢する前記弁ホルダに当接配置される第2低圧ばねとを備え、
前記可動ステムの前記押圧体の自由端が、前記低圧部ベローズの底部外面に常時接触していることを特徴とする圧力調整弁。 - 前記弁体は、弁抑え体と該抑え体に圧入、もしくは、かしめで係止保持されるボール弁本体とで構成されていることを特徴とする請求項1に記載の圧力調整弁。
- 有底の低圧部ベローズは、その開口端が該低圧部ベローズの伸長方向に伸びる環状鍔部を有し、該環状鍔部内に前記弁ホルダの外周部を係止保持して溶着したものであることを特徴とする請求項1に記載の圧力調整弁。
- 有底の厚肉筒状体で内部に高圧作動部を有する本体ケースと、有底の薄肉筒状体で内部に低圧作動部を有する外部ハウジングとを備え、前記本体ケースの前記筒状体の底部に前記外部ハウジングの筒状体の開口部を外嵌合した圧力調整弁であって、
前記本体ケース内の前記高圧作動部は、該本体ケースに位置調整自在に螺合する可動ステム調節体、前記本体ケースの底部に穿設された貫通孔に挿嵌されて低圧作動部に突出する小径の押圧体と前記可動ステム調節体のステム摺動孔に嵌合する大径部とを有する可動ステム、及び、前記可動ステムと前記可動ステム調節体との間に介装される高圧部ばねとを備えると共に、
前記外部ハウジング内の前記低圧作動部は、有底の低圧部ベローズを備え、
前記可動ステムの前記押圧体の自由端が、前記低圧部ベローズの底部外面に常時接触していることを特徴とする圧力調整弁。
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