JP3770984B2 - 圧力調整弁 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力調整弁に関し、特に、空気調和装置において、冷媒ガスを圧縮して吐出するために配備されている可変容量型揺動板式圧縮機に組み込まれるのに好適な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して吐出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応じて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】
かかる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、冷媒ガス吐出用の吐出圧室と、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と、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圧力調整弁が介装収納されている。
【０００４】
この圧力調整弁は、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するようになっており、該圧力調整弁の背面側には前記吐出圧室が連通せしめられている。
そして、前記圧力調整弁は、前記吐出圧室内の圧力（吐出圧）、前記吸入圧室内の圧力（吸入圧）、及び、前記クランク室内圧の各圧力のバランスによって該圧力調整弁に形成された弁孔の開度を変化させるようになっている。
【０００５】
言い換えれば、シリンダとピストンとの間から漏れ出る冷媒ガス（ブローバイガス）によって前記クランク室内圧が決まるようになっており、前記クランク室内圧は、低圧側である前記圧縮機における吸入圧室の吸入圧よりも常時高くなるように設定される。前記圧縮機が高負荷状態、即ち、前記吸入圧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室に流出することによって、前記クランク室内圧が低下し、該クランク室内圧の低下に伴い、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。
【０００６】
一方、熱負荷が減少し（中負荷状態）、吸入圧が低下すると、該吸入圧の低下に伴って前記圧力調整弁の開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ので、クランク室内圧が上昇し、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。
【０００７】
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、前記吐出圧及び吸入圧が所定値以下に下がり、前記圧力調整弁に作用する圧力が更に減少するので、前記クランク室内圧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が減少する。
【０００８】
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、クランク室内圧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。即ち、従来の圧力調整弁には、特公平２−２８７１号公報に開示されたものがあり、さらに、本出願人においても、図１１に示すような圧力調整弁を先に提案しており（特願平７ー１７００２１号の図２参照）、以下にこれを簡略化して説明する。
【０００９】
この圧力調整弁３０は、内部に高圧作動部３４を有する本体ケース３１と、内部に低圧作動部３５を有する外部ハウジング３２とを備えている。
前記本体ケース３１は有底の厚肉筒状体とされ、また、前記外部ハウジング３２が有底で段差のある薄肉筒状体とされており、前記本体ケース３１の底部に前記外部ハウジング３２の開口部３２ｂが外嵌合してハンジング大径部の外周がかしめ固定されている。
【００１０】
そして、前記外部ハウジング３２の底部３２ａに弁孔３２ｃが形成されるとともに、その周側部３２ｅに複数の開孔３２ｄが形成されており、前記低圧作動部３５は、有底でハウジング小径部に収納できる大きさの低圧部ベローズ３６、該低圧部ベローズ３６の開口端部を閉鎖すべくそれに取付固定された弁ホルダ３７、該弁ホルダ３７に固定される弁押さえ体４０ａと該弁押さえ体４０ａに圧入もしくはかしめで係止保持されて前記弁孔３２ｃに着座可能なボール弁本体４２とからなる弁体４０、前記低圧部ベローズ３６内に配置されて前記弁体４０を弁閉鎖方向に付勢する第１低圧部ばね３９、及び、前記第１低圧部ばね３９の付勢力に抗して反対方向に付勢する、前記弁ホルダ３７に当接、また、弁押さえ体４０ａとはすきまばめ状態で配置される第２低圧部ばね４１を備えている。
【００１１】
前記有底の低圧部ベローズ３６は、その開口端部に環状鍔部３６ａが設けられており、該環状鍔部３６ａに前記弁ホルダ３７の鍔状外周部３７ａが溶着保持されている。
【００１２】
前記本体ケース３１内の前記高圧作動部３４は、該本体ケース３１に位置調整自在に螺合する調節ねじ４６、前記本体ケース３１の底部３１ａに穿設された貫通孔４３に摺動自在に嵌挿されて低圧作動部３５に突出する小径押圧部４５ａと前記調節ねじ４６のステム摺動孔４６ｂに摺動自在に嵌挿された大径部４５ｂとを有する可動ステム４５、及び、前記可動ステム４５と前記調節ねじ４６との間に介装される高圧部ばね４８とを備えている。
【００１３】
【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、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、不安定な運転状態となる。
【００１４】
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低圧部ばね３９と低圧部ベローズ３６が圧縮され、弁孔３２ｃが開いた作動状態においては、前記可動ステム４５部分でのみ前記弁体４０を前記第１低圧部ばね３９と低圧部ベローズ３６を介して片持ち状で保持する状態となるので、前記弁体４０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。
【００１５】
さらに、先願に係る圧力調整弁においても、その特性に基づきサージングが発生する恐れがある。即ち、前記調整弁は、低圧部ベローズの径が小なることによりリフト勾配が小さく、従って、調整弁の開弁過程において開弁量が小さいため（弁が閉まりきれず大きく開いている）、クランク室内の圧力が高まらず、その結果揺動板の傾斜角が大きいまま揺動板取付部材が高速回転するので、圧縮機の回転バランスが崩れサージングが生じ易い状態となるからである。
【００１６】
また、従来の圧力調整弁３０においては、製作組立性等を勘案して、外部ハウジング３２、調節ねじ４６、円錐コイルばねからなる第２低圧部ばねの寸法形状等にさらに改善することが望まれている。
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ともに、製作組立性等を向上させることのできる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にある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記した如くの圧力調整弁に起因するサージングは、可変容量型揺動板式圧縮機を使用する限り発生するものであり、避けることはできないが、本願の発明者は、圧力調整弁の特定部位の寸法をある範囲内に設定することで、圧縮機回転数をパラメータとするサージングが発生する吐出圧の領域が高められることを見い出した。
【００１８】
本発明に係る圧力調整弁は、上述の知見並びにそれに立脚した試作実験に基づいてなされたもので、基本的には、内部に高圧作動部３４を有する本体ケース３１と、内部に低圧作動部３５を有する外部ハウジング３２とを備え、前記本体ケース３１内の前記高圧作動部３４は、前記該本体ケース３１に位置調整自在に螺合せしめられる調節ねじ４６、前記本体ケース３１の底部３１ａに穿設された貫通孔４３にＯリング４４を介して摺動自在に嵌挿されて低圧作動部３５に突出する小径押圧部４５ａと前記調節ねじ４６のステム摺動孔４６ｂにＯリング４７を介して摺動自在に嵌挿された大径部４５ｂとを有する段差付きの可動ステム４５、及び、前記可動ステム４５と前記調節ねじ４６との間に介装される高圧部ばね４８とを備えている。
【００１９】
そして、前記可動ステム４５の有効受圧面積が０．３ｃｍ2 〜０．５ｃｍ2 の範囲内に設定されていることを特徴としている。
一般に、圧力調整弁に備えられる可動ステム４５の有効受圧面積Ｓは、その小径押圧部４５ａの直径をα、その大径部４５ｂの直径をβとすれば、次式、Ｓ＝π／４・（β2 −α2 ）で求められる。通常、可動ステム４５はＯリングによる拘束力による影響を受けるので、前記有効受圧面積Ｓが小さ過ぎると、正確な高圧補正効果が得られず、また、前記有効受圧面積Ｓが大き過ぎると、吐出圧の変動に過敏に反応するため、正確な高圧補正効果が得られない。従来の圧力調整弁において前記可動ステムの有効受圧面積Ｓは、０．２ｃｍ2 程度あるいは０．６ｃｍ2 程度であった。
【００２０】
前記有効受圧面積Ｓが小さ過ぎても大き過ぎても、サージングが発生する吐出圧は低下することになり、自ずとその中間にサージングに対して最適な有効受圧面積が存在する。
【００２１】
本願の発明者は、図４に示される如くに、前記有効受圧面積Ｓが異なる可動ステムを何種類か試作して、圧縮機回転数Ｎｃ（６２００ｒｐｍ，７０００ｒｐｍ、７５００ｒｐｍ）をパラメータとしてサージングが発生する吐出圧Ｐｄを測定した結果、前記サージングが発生する吐出圧Ｐｄは、図のように山状のものとなり、従来の可動ステムの有効受圧面積Ｓである０．２ｃｍ2 程度より大きく、かつ、０．６ｃｍ2 程度より小さな、前記有効受圧面積Ｓを０．３ｃｍ2 〜０．５ｃｍ2 の範囲内に設定したとき、前記サージングが発生する吐出圧Ｐｄがピーク値近くの高い領域となることが確認された。
このように、サージングが発生する吐出圧の領域が高められることにより、使用上の安全性が向上する。
【００２２】
また、本発明に係る他の圧力調整弁は、基本的には、内部に高圧作動部３４を有する本体ケース３１と、内部に低圧作動部３５を有する外部ハウジング３２とを備え、前記外部ハウジング３２の底部３２ａに弁孔３２ｃが形成されるとともに、その底部３２ａ又は周側部３２ｅに複数の開孔３２ｄが形成されており、前記低圧作動部３５は、有底の低圧部ベローズ３６、該低圧部ベローズ３６の開口端部を閉鎖すべくそれに取付固定された弁ホルダ３７、該弁ホルダ３７に固定される弁押さえ体４０ａと該弁押さえ体４０ａに係止保持されて前記弁孔３２ｃに着座可能なボール弁本体４２とからなる弁体４０、前記低圧部ベローズ３６内に配置されて前記弁体４０を弁閉鎖方向に付勢する第１低圧部ばね３９、及び、前記第１低圧部ばね３９の付勢力に抗して反対方向に付勢する、前記弁ホルダ３７に当接配置される第２低圧部ばね４１、を備えている。
【００２３】
そして、前記弁孔３２ｃの孔径Ｆが３．０ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲内に設定されていることを特徴としている。
本願の発明者は、図５に示される如くに、前記弁孔３２ｃの孔径Ｆが異なる外部ハウジングを何種類か試作して、圧縮機回転数Ｎｃ（６２００ｒｐｍ，７０００ｒｐｍ、７５００ｒｐｍ）をパラメータとしてサージングが発生する吐出圧Ｐｄを測定した結果、前記サージングが発生する吐出圧Ｐｄは、図のように山状のものとなり、従来の外部ハウジングの孔径５ｍｍ程度より小さな、前記孔径Ｆを３．０ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲内に設定したとき、前記サージングが発生する吐出圧Ｐｄがピーク値近くの高い領域となることが確認された。
【００２４】
このように、サージングが発生する吐出圧の領域が高められることにより、使用上の安全性が向上する。
また、本発明に係る他の圧力調整弁は、内部に高圧作動部３４を有する本体ケース３１と、内部に低圧作動部３５を有する外部ハウジング３２とを備え、前記本体ケース３１が有底の厚肉筒状体とされるとともに、前記外部ハウジング３２が有底の段差のない薄肉筒状体とされ、前記本体ケース３１の底部に前記外部ハウジング３２の開口側端部３２ｄを突き当て外嵌合して前記外部ハウジング３２の開口側端部３２ｄの先端外周をかしめ固定していることを特徴としている。
【００２５】
この場合、好ましい態様では、前記本体ケース３１の外径Ｄより前記外部ハウジング３２の外径Ｅの方が小さくされる。
上記のように、前記外部ハウジング３２が有底の段差のない薄肉筒状体とされることにより、該外部ハウジング３２の形状がストレートで単純なものとなるので、強度の大きいステンレス材を使用しても、従来の段差のついた形状のハウジングよりプレス加工が容易になるため、コストダウンを図ることができる。
【００２６】
また、前記本体ケース３１の底部に前記外部ハウジング３２の開口側端部３２ｄを突き当て外嵌合して前記外部ハウジング３２の開口側端部３２ｄの先端外周かしめ固定するようにしたことにより製作組立が容易となる。さらに、この突き当てによりかしめ固定するのでスプリングバックを防止できる。
さらに、本発明に係る他の別の圧力調整弁は、前記第２低圧部ばね４１が円錐コイルばねからなっており、該第２低圧部ばね４１の小径側が前記弁体４０の弁押さえ体４０ａに緩いしまりばめ状態で外嵌されていることを特徴としている。
【００２７】
このようにされることにより、円錐コイルばねからなる第２低圧部ばね４１を予め前記弁体４０の弁押さえ体４０ａに外嵌固定してそれと一緒に外部ハウジング３２内に挿入することができるので、低圧部ベローズ３６の組み付け性が向上するとともに、第２低圧部ばね４１の位置決めを容易に行える。
【００２８】
また、本発明に係る他の圧力調整弁は、前記調節ねじ４６に、前記高圧作動部３４に通じる連通孔４９，４９を１ケ所以上穿設したことを特徴としている。このように、調節ねじ４６に連通孔４９，４９を１ケ所以上穿設したことにより、高圧作動部３４のオイル溜まりが無くなり、吐出圧が正確に可動ステム４５の受圧部に作用することになる。
【００２９】
【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。
【００３０】
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。
【００３１】
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とともに、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に螺合している。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。
【００３２】
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。
【００３３】
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と連通している。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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、ステンレス製の薄板を素材としてプレス加工により段差のない有底の円筒状に形成されており、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の内端面に当設せしめられている。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部３２ｅ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の他端の開口側端部３２ｂは、前記本体ケース３１の筒状底部に形成された環状溝３１ｅに外嵌合してかしめ固定されている。
【００３９】
ここでは、図３に示される如くに、前記本体ケース３１の外径Ｄより前記外部ハウジング３２の外径Ｅの方が小さくされている。
また、前記弁孔３２ｃの孔径Ｆが３．０ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲内に設定されている。
【００４０】
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。
【００４１】
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に連通せしめられ、前記本体ケース３１の開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。
【００４２】
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とからなる低圧部ベローズ組立体を構成し、該低圧部ベローズ組立体のリフト勾配は１ｍｍ／ｋｇｆ／ｃｍ2 以上に設定されおり、かつ、前記弁体４０を開弁方向に付勢するコイル状の第２低圧部ばね４１を備えている。
【００４３】
前記弁体４０は、弁抑え体４０ａと該弁抑え体４０ａに圧入もしくはかしめによって係止保持されたボール弁本体４２から成っている。
前記円錐コイルばねからなる第２低圧部ばね４１は、その小径側が前記弁体４０の弁押さえ体４０ａに緩いしまりばめ状態で外嵌されている。
また、前記低圧部ベローズ３６の一端の開口部３６ａには、前記弁ホルダ３７の外周部３７ａが係合せしめられ、電子ビーム等で該係合部を溶着している。
【００４４】
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、温度影響を受けて所定設定値が変化することなく、吸入圧Ｐｓのみの変化により所定設定値は変化する。
【００４５】
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の小径押圧部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、ネジ付の調節ねじ４６が螺合されており、該調節ねじ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されている。
【００４６】
ここで、可動ステム４５の有効受圧面積Ｓは、その小径押圧部４５ａの直径をα、その大径部４５ｂの直径をβとすれば、次式、Ｓ＝π／４・（β2 −α2 ）で求められるが、本実施形態においては、前記可動ステム４５の有効受圧面積Ｓが０．３ｃｍ2 〜０．５ｃｍ2 の範囲内に設定されている。
【００４７】
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３５側に押圧している。該押圧によって、前記可動ステム４５の前記小径押圧部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の前記小径押圧部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。
【００４８】
前記本体ケース３１内の該本体ケース３１の前記底部３１ａの内面と前記調節ねじ４６の内面との間には作動室３１ｂが画成されるとともに、前記調節ねじ４６には、前記作動室３１ｂと前記区画室１６ｂとを連通させるべくその背面側から軸線方向に沿って１本以上の連通孔４９，４９が穿設されており、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Ｐｄとしている。
【００４９】
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の作動とともに説明する。
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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ともにし、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。
【００５２】
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３５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。
【００５３】
次に、前記吐出圧Ｐｄ、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の開口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。
【００５４】
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。
【００５５】
上述の如くの構成において、本実施形態では、前記可動ステム４５の有効受圧面積Ｓが０．３ｃｍ2 〜０．５ｃｍ2 の範囲内に設定されている。このように有効受圧面積Ｓを設定したことにより、前述した図４に示される如くに、前記サージングが発生する吐出圧Ｐｄがピーク値近くの高い領域となる。このように、サージングが発生する吐出圧の領域が高められることにより、使用上の安全性が向上する。
【００５６】
また、前記弁孔３２ｃの孔径Ｆを３．０ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲内に設定したことにより、前述した図５に示される如くに、前記サージングが発生する吐出圧Ｐｄがピーク値近くの高い領域となる。このように、サージングが発生する吐出圧の領域が高められることにより、使用上の安全性が向上する。
【００５７】
前記外部ハウジング３２を有底の段差のない薄肉筒状体としたことにより、該外部ハウジング３２の形状がストレートで単純なものとなるので、強度の大きいステンレス材を使用しても、従来の段差のついた形状のハウジングよりプレス加工が容易になるため、コストダウンを図ることができる。
【００５８】
また、前記本体ケース３１の底部に前記外部ハウジング３２の開口側端部３２ｄを突き当て外嵌合して前記外部ハウジング３２の開口側端部３２ｄの先端外周かしめ固定するようにしたことにより製作組立が容易となる。
【００５９】
またさらに、前記第２低圧部ばね４１が円錐コイルばねからなっており、該第２低圧部ばね４１の小径側が前記弁体４０の弁押さえ体４０ａに緩いしまりばめ状態で外嵌されていることにより、図３に示される如くに、円錐コイルばねからなる第２低圧部ばね４１を予め前記弁体４０の弁押さえ体４０ａに外嵌固定してそれと一緒に外部ハウジング３２内に挿入することができ、これにより、低圧部ベローズ３６の組み付け性が向上するとともに、第２低圧部ばね４１の位置決めを容易に行える。
【００６０】
また、前記調節ねじ４６に、前記高圧作動部３４に通じる連通孔４９，４９を1 ケ所以上穿設したことより、高圧作動部３４のオイル溜まりが無くなり、吐出圧が正確に可動ステム４５の受圧部に作用することになる。
次に、サージング現象防止のための最適化設計に関する二つの方策を説明する。空気調和装置運転時において、圧縮機回転数１８００ｒｐｍでエバポレータに一定の負荷を与え続け、吐出圧Ｐｄが１５．５ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇのとき、吸入圧Ｐｓが１．６ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇになるように、圧力調整弁３０はセットされている。この条件では、図６に示すように、圧力調整弁３０は０．４ｍｍリフトした状態でバランスしており、圧力調整弁３０の開弁点で見れば、吸入圧Ｐｓは１．２ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇで弁が開き始めることがわかる。
【００６１】
サージング発生試験では、エバポレータ負荷条件は一定のままとし、コンデンサを冷却し、吐出圧Ｐｄを予め降圧させた後、圧縮機回転数１８００ｒｐｍ→７５００ｒｐｍ、１８００→７０００ｒｐｍ、１８００ｒｐｍ→６２００ｒｐｍの３種類のパターンに回転数を上げた状態で各々吐出圧Ｐｄを徐々に昇圧させてゆき、サージング発生時の吐出圧Ｐｄを調べる。
【００６２】
今、高圧補正の大小について比較すると、補正小の場合、吐出圧Ｐｄが１１．５ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇのとき、弁リフト量ｌが０．３ｍｍとなり、補正大の場合、吐出圧Ｐｄが１１．５ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇのとき、弁リフト量ｌが０．１５ｍｍとなり、補正大の場合の方が弁リフト量ｌは小さい。
【００６３】
高圧補正が大きい程、吐出圧Ｐｄを降圧させたときの弁リフト量ｌが小さくなるので、室内圧Ｐｗ→吸入圧Ｐｓへの逃がし量が減り（室内圧Ｐｗ上昇）、揺動板６６の傾斜角度は小さくなり、圧縮機の回転は安定した状態となる。
吐出圧Ｐｄがサージング発生圧力に達する前に圧縮機の回転は安定した状態になっているので、吐出圧Ｐｄの昇圧に伴い、弁リフト量ｌが増加するものの、圧縮機の回転の安定状態を比較的長く維持することができ、サージング発生の吐出圧Ｐｄを高く保つことができる。
【００６４】
図７に結果を示し、また、図８に吐出圧Ｐｄと弁リフト量ｌの関係を示す。
これにより、吐出圧Ｐｄの変化に対する吸入圧Ｐｓ（セット値）の変化の割合（ΔＰｓ／ΔＰｄ）を０．０４以上とすることが望まれる。
【００６５】
一方、圧力調整弁３０のセット条件は、前記と同じ条件では、図９に示すように、圧力調整弁３０は、０．４ｍｍリフトした状態でバランスしている（吐出圧Ｐｄ＝１５．５ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇ）。前記と同様に、サージング試験を実施したとき、リフト勾配（単位圧力当たりの低圧作動部３５の変化量）の大小について比較すると、リフト勾配が小の場合には、Ｐｄ＝１１．５ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇのとき、弁リフト量ｌは０．３ｍｍとなり、リフト勾配が大の場合には、Ｐｄ＝１１．５ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇのとき、弁リフト量ｌは０．２ｍｍとなるので、リフト勾配が大の方が弁リフト量ｌは小さい。
【００６６】
従って、リフト勾配が大きい程、吐出圧Ｐｄを降圧させたときの弁リフト量ｌが小さくなるので、前記と同様な結果となる。
図１０に示される如く、リフト勾配が異なる低圧部ベローズ組立体を数種類試作して圧縮機回転数Ｎｃをパラメータとしてサージングが発生する吐出圧Ｐｄを測定した結果、上記サージングが発生する吐出圧Ｐｄは、図示のように右上がり曲線となり、リフト勾配が１ｍｍ／ｋｇｆ／ｃｍ2 以上であれば使用上最低限の安定性が確保される。
【００６７】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の圧力調整弁は、可動ステムの有効受圧面積や弁孔の孔径の寸法、及び、低圧部ベローズ組立体の単位圧力当たりの変化量を特定の範囲内に設定したので、サージングが発生する吐出圧の領域が高められる、その結果、使用上の安全性を向上できる。
【００６８】
前記外部ハウジングを有底の段差のない薄肉筒状体としたことにより、該外部ハウジングの形状がストレートで単純なものとなるので、強度の大きいステンレス材を使用しても、従来の段差のついた形状のハウジングよりプレス加工が容易になるため、コストダウンを図ることができる。
【００６９】
また、前記本体ケースの底部に前記外部ハウジングの開口側端部を突き当てその先端をかしめ固定するようにしたことにより製作組立が容易となる。
さらに、前記第２低圧部ばねが円錐コイルばねからなっており、該第２低圧部ばねの小径側が前記弁体の弁押さえ体に緩いしまりばめ状態で外嵌されているので、円錐コイルばねからなる第２低圧部ばねを予め前記弁体の弁押さえ体に外嵌固定してそれと一緒に外部ハウジング内に挿入することができ、これにより、低圧部ベローズの組み付け性が向上するとともに、第２低圧部ばねの位置決めを容易に行える。
【００７０】
また、前記調節ねじに、前記高圧作動部に通じる連通孔を１ケ所穿設したことより、高圧作動部のオイル溜まりが無くなり、吐出圧が正確に可動ステム４５の受圧部に作用することになる。
【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の圧力調整弁の組立工程の説明に供される図。
【図４】図２の圧力調整弁の作用効果の説明に供されるグラフ。
【図５】図２の圧力調整弁の作用効果の説明に供されるグラフ。
【図６】図２の圧力調整弁の作用効果の説明に供されるグラフ。
【図７】図２の圧力調整弁の作用効果の説明に供されるグラフ。
【図８】図２の圧力調整弁の作用効果の説明に供されるグラフ。
【図９】図２の圧力調整弁の作用効果の説明に供されるグラフ。
【図１０】図２の圧力調整弁の作用効果の説明に供されるグラフ。
【図１１】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 調節ねじ
４７ 密封Ｏリング
４８ 高圧部ばね
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力調整弁に関し、特に、空気調和装置において、冷媒ガスを圧縮して吐出するために配備されている可変容量型揺動板式圧縮機に組み込まれるのに好適な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して吐出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応じて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】
かかる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、冷媒ガス吐出用の吐出圧室と、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と、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圧力調整弁が介装収納されている。
【０００４】
この圧力調整弁は、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するようになっており、該圧力調整弁の背面側には前記吐出圧室が連通せしめられている。
そして、前記圧力調整弁は、前記吐出圧室内の圧力（吐出圧）、前記吸入圧室内の圧力（吸入圧）、及び、前記クランク室内圧の各圧力のバランスによって該圧力調整弁に形成された弁孔の開度を変化させるようになっている。
【０００５】
言い換えれば、シリンダとピストンとの間から漏れ出る冷媒ガス（ブローバイガス）によって前記クランク室内圧が決まるようになっており、前記クランク室内圧は、低圧側である前記圧縮機における吸入圧室の吸入圧よりも常時高くなるように設定される。前記圧縮機が高負荷状態、即ち、前記吸入圧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室に流出することによって、前記クランク室内圧が低下し、該クランク室内圧の低下に伴い、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。
【０００６】
一方、熱負荷が減少し（中負荷状態）、吸入圧が低下すると、該吸入圧の低下に伴って前記圧力調整弁の開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ので、クランク室内圧が上昇し、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。
【０００７】
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、前記吐出圧及び吸入圧が所定値以下に下がり、前記圧力調整弁に作用する圧力が更に減少するので、前記クランク室内圧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が減少する。
【０００８】
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、クランク室内圧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。即ち、従来の圧力調整弁には、特公平２−２８７１号公報に開示されたものがあり、さらに、本出願人においても、図１１に示すような圧力調整弁を先に提案しており（特願平７ー１７００２１号の図２参照）、以下にこれを簡略化して説明する。
【０００９】
この圧力調整弁３０は、内部に高圧作動部３４を有する本体ケース３１と、内部に低圧作動部３５を有する外部ハウジング３２とを備えている。
前記本体ケース３１は有底の厚肉筒状体とされ、また、前記外部ハウジング３２が有底で段差のある薄肉筒状体とされており、前記本体ケース３１の底部に前記外部ハウジング３２の開口部３２ｂが外嵌合してハンジング大径部の外周がかしめ固定されている。
【００１０】
そして、前記外部ハウジング３２の底部３２ａに弁孔３２ｃが形成されるとともに、その周側部３２ｅに複数の開孔３２ｄが形成されており、前記低圧作動部３５は、有底でハウジング小径部に収納できる大きさの低圧部ベローズ３６、該低圧部ベローズ３６の開口端部を閉鎖すべくそれに取付固定された弁ホルダ３７、該弁ホルダ３７に固定される弁押さえ体４０ａと該弁押さえ体４０ａに圧入もしくはかしめで係止保持されて前記弁孔３２ｃに着座可能なボール弁本体４２とからなる弁体４０、前記低圧部ベローズ３６内に配置されて前記弁体４０を弁閉鎖方向に付勢する第１低圧部ばね３９、及び、前記第１低圧部ばね３９の付勢力に抗して反対方向に付勢する、前記弁ホルダ３７に当接、また、弁押さえ体４０ａとはすきまばめ状態で配置される第２低圧部ばね４１を備えている。
【００１１】
前記有底の低圧部ベローズ３６は、その開口端部に環状鍔部３６ａが設けられており、該環状鍔部３６ａに前記弁ホルダ３７の鍔状外周部３７ａが溶着保持されている。
【００１２】
前記本体ケース３１内の前記高圧作動部３４は、該本体ケース３１に位置調整自在に螺合する調節ねじ４６、前記本体ケース３１の底部３１ａに穿設された貫通孔４３に摺動自在に嵌挿されて低圧作動部３５に突出する小径押圧部４５ａと前記調節ねじ４６のステム摺動孔４６ｂに摺動自在に嵌挿された大径部４５ｂとを有する可動ステム４５、及び、前記可動ステム４５と前記調節ねじ４６との間に介装される高圧部ばね４８とを備えている。
【００１３】
【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、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、不安定な運転状態となる。
【００１４】
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低圧部ばね３９と低圧部ベローズ３６が圧縮され、弁孔３２ｃが開いた作動状態においては、前記可動ステム４５部分でのみ前記弁体４０を前記第１低圧部ばね３９と低圧部ベローズ３６を介して片持ち状で保持する状態となるので、前記弁体４０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。
【００１５】
さらに、先願に係る圧力調整弁においても、その特性に基づきサージングが発生する恐れがある。即ち、前記調整弁は、低圧部ベローズの径が小なることによりリフト勾配が小さく、従って、調整弁の開弁過程において開弁量が小さいため（弁が閉まりきれず大きく開いている）、クランク室内の圧力が高まらず、その結果揺動板の傾斜角が大きいまま揺動板取付部材が高速回転するので、圧縮機の回転バランスが崩れサージングが生じ易い状態となるからである。
【００１６】
また、従来の圧力調整弁３０においては、製作組立性等を勘案して、外部ハウジング３２、調節ねじ４６、円錐コイルばねからなる第２低圧部ばねの寸法形状等にさらに改善することが望まれている。
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ともに、製作組立性等を向上させることのできる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にある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記した如くの圧力調整弁に起因するサージングは、可変容量型揺動板式圧縮機を使用する限り発生するものであり、避けることはできないが、本願の発明者は、圧力調整弁の特定部位の寸法をある範囲内に設定することで、圧縮機回転数をパラメータとするサージングが発生する吐出圧の領域が高められることを見い出した。
【００１８】
本発明に係る圧力調整弁は、上述の知見並びにそれに立脚した試作実験に基づいてなされたもので、基本的には、内部に高圧作動部３４を有する本体ケース３１と、内部に低圧作動部３５を有する外部ハウジング３２とを備え、前記本体ケース３１内の前記高圧作動部３４は、前記該本体ケース３１に位置調整自在に螺合せしめられる調節ねじ４６、前記本体ケース３１の底部３１ａに穿設された貫通孔４３にＯリング４４を介して摺動自在に嵌挿されて低圧作動部３５に突出する小径押圧部４５ａと前記調節ねじ４６のステム摺動孔４６ｂにＯリング４７を介して摺動自在に嵌挿された大径部４５ｂとを有する段差付きの可動ステム４５、及び、前記可動ステム４５と前記調節ねじ４６との間に介装される高圧部ばね４８とを備えている。
【００１９】
そして、前記可動ステム４５の有効受圧面積が０．３ｃｍ2 〜０．５ｃｍ2 の範囲内に設定されていることを特徴としている。
一般に、圧力調整弁に備えられる可動ステム４５の有効受圧面積Ｓは、その小径押圧部４５ａの直径をα、その大径部４５ｂの直径をβとすれば、次式、Ｓ＝π／４・（β2 −α2 ）で求められる。通常、可動ステム４５はＯリングによる拘束力による影響を受けるので、前記有効受圧面積Ｓが小さ過ぎると、正確な高圧補正効果が得られず、また、前記有効受圧面積Ｓが大き過ぎると、吐出圧の変動に過敏に反応するため、正確な高圧補正効果が得られない。従来の圧力調整弁において前記可動ステムの有効受圧面積Ｓは、０．２ｃｍ2 程度あるいは０．６ｃｍ2 程度であった。
【００２０】
前記有効受圧面積Ｓが小さ過ぎても大き過ぎても、サージングが発生する吐出圧は低下することになり、自ずとその中間にサージングに対して最適な有効受圧面積が存在する。
【００２１】
本願の発明者は、図４に示される如くに、前記有効受圧面積Ｓが異なる可動ステムを何種類か試作して、圧縮機回転数Ｎｃ（６２００ｒｐｍ，７０００ｒｐｍ、７５００ｒｐｍ）をパラメータとしてサージングが発生する吐出圧Ｐｄを測定した結果、前記サージングが発生する吐出圧Ｐｄは、図のように山状のものとなり、従来の可動ステムの有効受圧面積Ｓである０．２ｃｍ2 程度より大きく、かつ、０．６ｃｍ2 程度より小さな、前記有効受圧面積Ｓを０．３ｃｍ2 〜０．５ｃｍ2 の範囲内に設定したとき、前記サージングが発生する吐出圧Ｐｄがピーク値近くの高い領域となることが確認された。
このように、サージングが発生する吐出圧の領域が高められることにより、使用上の安全性が向上する。
【００２２】
また、本発明に係る他の圧力調整弁は、基本的には、内部に高圧作動部３４を有する本体ケース３１と、内部に低圧作動部３５を有する外部ハウジング３２とを備え、前記外部ハウジング３２の底部３２ａに弁孔３２ｃが形成されるとともに、その底部３２ａ又は周側部３２ｅに複数の開孔３２ｄが形成されており、前記低圧作動部３５は、有底の低圧部ベローズ３６、該低圧部ベローズ３６の開口端部を閉鎖すべくそれに取付固定された弁ホルダ３７、該弁ホルダ３７に固定される弁押さえ体４０ａと該弁押さえ体４０ａに係止保持されて前記弁孔３２ｃに着座可能なボール弁本体４２とからなる弁体４０、前記低圧部ベローズ３６内に配置されて前記弁体４０を弁閉鎖方向に付勢する第１低圧部ばね３９、及び、前記第１低圧部ばね３９の付勢力に抗して反対方向に付勢する、前記弁ホルダ３７に当接配置される第２低圧部ばね４１、を備えている。
【００２３】
そして、前記弁孔３２ｃの孔径Ｆが３．０ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲内に設定されていることを特徴としている。
本願の発明者は、図５に示される如くに、前記弁孔３２ｃの孔径Ｆが異なる外部ハウジングを何種類か試作して、圧縮機回転数Ｎｃ（６２００ｒｐｍ，７０００ｒｐｍ、７５００ｒｐｍ）をパラメータとしてサージングが発生する吐出圧Ｐｄを測定した結果、前記サージングが発生する吐出圧Ｐｄは、図のように山状のものとなり、従来の外部ハウジングの孔径５ｍｍ程度より小さな、前記孔径Ｆを３．０ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲内に設定したとき、前記サージングが発生する吐出圧Ｐｄがピーク値近くの高い領域となることが確認された。
【００２４】
このように、サージングが発生する吐出圧の領域が高められることにより、使用上の安全性が向上する。
また、本発明に係る他の圧力調整弁は、内部に高圧作動部３４を有する本体ケース３１と、内部に低圧作動部３５を有する外部ハウジング３２とを備え、前記本体ケース３１が有底の厚肉筒状体とされるとともに、前記外部ハウジング３２が有底の段差のない薄肉筒状体とされ、前記本体ケース３１の底部に前記外部ハウジング３２の開口側端部３２ｄを突き当て外嵌合して前記外部ハウジング３２の開口側端部３２ｄの先端外周をかしめ固定していることを特徴としている。
【００２５】
この場合、好ましい態様では、前記本体ケース３１の外径Ｄより前記外部ハウジング３２の外径Ｅの方が小さくされる。
上記のように、前記外部ハウジング３２が有底の段差のない薄肉筒状体とされることにより、該外部ハウジング３２の形状がストレートで単純なものとなるので、強度の大きいステンレス材を使用しても、従来の段差のついた形状のハウジングよりプレス加工が容易になるため、コストダウンを図ることができる。
【００２６】
また、前記本体ケース３１の底部に前記外部ハウジング３２の開口側端部３２ｄを突き当て外嵌合して前記外部ハウジング３２の開口側端部３２ｄの先端外周かしめ固定するようにしたことにより製作組立が容易となる。さらに、この突き当てによりかしめ固定するのでスプリングバックを防止できる。
さらに、本発明に係る他の別の圧力調整弁は、前記第２低圧部ばね４１が円錐コイルばねからなっており、該第２低圧部ばね４１の小径側が前記弁体４０の弁押さえ体４０ａに緩いしまりばめ状態で外嵌されていることを特徴としている。
【００２７】
このようにされることにより、円錐コイルばねからなる第２低圧部ばね４１を予め前記弁体４０の弁押さえ体４０ａに外嵌固定してそれと一緒に外部ハウジング３２内に挿入することができるので、低圧部ベローズ３６の組み付け性が向上するとともに、第２低圧部ばね４１の位置決めを容易に行える。
【００２８】
また、本発明に係る他の圧力調整弁は、前記調節ねじ４６に、前記高圧作動部３４に通じる連通孔４９，４９を１ケ所以上穿設したことを特徴としている。このように、調節ねじ４６に連通孔４９，４９を１ケ所以上穿設したことにより、高圧作動部３４のオイル溜まりが無くなり、吐出圧が正確に可動ステム４５の受圧部に作用することになる。
【００２９】
【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。
【００３０】
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。
【００３１】
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とともに、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に螺合している。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。
【００３２】
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。
【００３３】
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と連通している。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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、ステンレス製の薄板を素材としてプレス加工により段差のない有底の円筒状に形成されており、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の内端面に当設せしめられている。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部３２ｅ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の他端の開口側端部３２ｂは、前記本体ケース３１の筒状底部に形成された環状溝３１ｅに外嵌合してかしめ固定されている。
【００３９】
ここでは、図３に示される如くに、前記本体ケース３１の外径Ｄより前記外部ハウジング３２の外径Ｅの方が小さくされている。
また、前記弁孔３２ｃの孔径Ｆが３．０ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲内に設定されている。
【００４０】
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。
【００４１】
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に連通せしめられ、前記本体ケース３１の開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。
【００４２】
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とからなる低圧部ベローズ組立体を構成し、該低圧部ベローズ組立体のリフト勾配は１ｍｍ／ｋｇｆ／ｃｍ2 以上に設定されおり、かつ、前記弁体４０を開弁方向に付勢するコイル状の第２低圧部ばね４１を備えている。
【００４３】
前記弁体４０は、弁抑え体４０ａと該弁抑え体４０ａに圧入もしくはかしめによって係止保持されたボール弁本体４２から成っている。
前記円錐コイルばねからなる第２低圧部ばね４１は、その小径側が前記弁体４０の弁押さえ体４０ａに緩いしまりばめ状態で外嵌されている。
また、前記低圧部ベローズ３６の一端の開口部３６ａには、前記弁ホルダ３７の外周部３７ａが係合せしめられ、電子ビーム等で該係合部を溶着している。
【００４４】
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、温度影響を受けて所定設定値が変化することなく、吸入圧Ｐｓのみの変化により所定設定値は変化する。
【００４５】
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の小径押圧部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、ネジ付の調節ねじ４６が螺合されており、該調節ねじ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されている。
【００４６】
ここで、可動ステム４５の有効受圧面積Ｓは、その小径押圧部４５ａの直径をα、その大径部４５ｂの直径をβとすれば、次式、Ｓ＝π／４・（β2 −α2 ）で求められるが、本実施形態においては、前記可動ステム４５の有効受圧面積Ｓが０．３ｃｍ2 〜０．５ｃｍ2 の範囲内に設定されている。
【００４７】
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３５側に押圧している。該押圧によって、前記可動ステム４５の前記小径押圧部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の前記小径押圧部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。
【００４８】
前記本体ケース３１内の該本体ケース３１の前記底部３１ａの内面と前記調節ねじ４６の内面との間には作動室３１ｂが画成されるとともに、前記調節ねじ４６には、前記作動室３１ｂと前記区画室１６ｂとを連通させるべくその背面側から軸線方向に沿って１本以上の連通孔４９，４９が穿設されており、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Ｐｄとしている。
【００４９】
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の作動とともに説明する。
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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ともにし、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。
【００５２】
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３５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。
【００５３】
次に、前記吐出圧Ｐｄ、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の開口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。
【００５４】
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。
【００５５】
上述の如くの構成において、本実施形態では、前記可動ステム４５の有効受圧面積Ｓが０．３ｃｍ2 〜０．５ｃｍ2 の範囲内に設定されている。このように有効受圧面積Ｓを設定したことにより、前述した図４に示される如くに、前記サージングが発生する吐出圧Ｐｄがピーク値近くの高い領域となる。このように、サージングが発生する吐出圧の領域が高められることにより、使用上の安全性が向上する。
【００５６】
また、前記弁孔３２ｃの孔径Ｆを３．０ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲内に設定したことにより、前述した図５に示される如くに、前記サージングが発生する吐出圧Ｐｄがピーク値近くの高い領域となる。このように、サージングが発生する吐出圧の領域が高められることにより、使用上の安全性が向上する。
【００５７】
前記外部ハウジング３２を有底の段差のない薄肉筒状体としたことにより、該外部ハウジング３２の形状がストレートで単純なものとなるので、強度の大きいステンレス材を使用しても、従来の段差のついた形状のハウジングよりプレス加工が容易になるため、コストダウンを図ることができる。
【００５８】
また、前記本体ケース３１の底部に前記外部ハウジング３２の開口側端部３２ｄを突き当て外嵌合して前記外部ハウジング３２の開口側端部３２ｄの先端外周かしめ固定するようにしたことにより製作組立が容易となる。
【００５９】
またさらに、前記第２低圧部ばね４１が円錐コイルばねからなっており、該第２低圧部ばね４１の小径側が前記弁体４０の弁押さえ体４０ａに緩いしまりばめ状態で外嵌されていることにより、図３に示される如くに、円錐コイルばねからなる第２低圧部ばね４１を予め前記弁体４０の弁押さえ体４０ａに外嵌固定してそれと一緒に外部ハウジング３２内に挿入することができ、これにより、低圧部ベローズ３６の組み付け性が向上するとともに、第２低圧部ばね４１の位置決めを容易に行える。
【００６０】
また、前記調節ねじ４６に、前記高圧作動部３４に通じる連通孔４９，４９を1 ケ所以上穿設したことより、高圧作動部３４のオイル溜まりが無くなり、吐出圧が正確に可動ステム４５の受圧部に作用することになる。
次に、サージング現象防止のための最適化設計に関する二つの方策を説明する。空気調和装置運転時において、圧縮機回転数１８００ｒｐｍでエバポレータに一定の負荷を与え続け、吐出圧Ｐｄが１５．５ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇのとき、吸入圧Ｐｓが１．６ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇになるように、圧力調整弁３０はセットされている。この条件では、図６に示すように、圧力調整弁３０は０．４ｍｍリフトした状態でバランスしており、圧力調整弁３０の開弁点で見れば、吸入圧Ｐｓは１．２ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇで弁が開き始めることがわかる。
【００６１】
サージング発生試験では、エバポレータ負荷条件は一定のままとし、コンデンサを冷却し、吐出圧Ｐｄを予め降圧させた後、圧縮機回転数１８００ｒｐｍ→７５００ｒｐｍ、１８００→７０００ｒｐｍ、１８００ｒｐｍ→６２００ｒｐｍの３種類のパターンに回転数を上げた状態で各々吐出圧Ｐｄを徐々に昇圧させてゆき、サージング発生時の吐出圧Ｐｄを調べる。
【００６２】
今、高圧補正の大小について比較すると、補正小の場合、吐出圧Ｐｄが１１．５ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇのとき、弁リフト量ｌが０．３ｍｍとなり、補正大の場合、吐出圧Ｐｄが１１．５ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇのとき、弁リフト量ｌが０．１５ｍｍとなり、補正大の場合の方が弁リフト量ｌは小さい。
【００６３】
高圧補正が大きい程、吐出圧Ｐｄを降圧させたときの弁リフト量ｌが小さくなるので、室内圧Ｐｗ→吸入圧Ｐｓへの逃がし量が減り（室内圧Ｐｗ上昇）、揺動板６６の傾斜角度は小さくなり、圧縮機の回転は安定した状態となる。
吐出圧Ｐｄがサージング発生圧力に達する前に圧縮機の回転は安定した状態になっているので、吐出圧Ｐｄの昇圧に伴い、弁リフト量ｌが増加するものの、圧縮機の回転の安定状態を比較的長く維持することができ、サージング発生の吐出圧Ｐｄを高く保つことができる。
【００６４】
図７に結果を示し、また、図８に吐出圧Ｐｄと弁リフト量ｌの関係を示す。
これにより、吐出圧Ｐｄの変化に対する吸入圧Ｐｓ（セット値）の変化の割合（ΔＰｓ／ΔＰｄ）を０．０４以上とすることが望まれる。
【００６５】
一方、圧力調整弁３０のセット条件は、前記と同じ条件では、図９に示すように、圧力調整弁３０は、０．４ｍｍリフトした状態でバランスしている（吐出圧Ｐｄ＝１５．５ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇ）。前記と同様に、サージング試験を実施したとき、リフト勾配（単位圧力当たりの低圧作動部３５の変化量）の大小について比較すると、リフト勾配が小の場合には、Ｐｄ＝１１．５ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇのとき、弁リフト量ｌは０．３ｍｍとなり、リフト勾配が大の場合には、Ｐｄ＝１１．５ｋｇｆ／ｃｍ2 Ｇのとき、弁リフト量ｌは０．２ｍｍとなるので、リフト勾配が大の方が弁リフト量ｌは小さい。
【００６６】
従って、リフト勾配が大きい程、吐出圧Ｐｄを降圧させたときの弁リフト量ｌが小さくなるので、前記と同様な結果となる。
図１０に示される如く、リフト勾配が異なる低圧部ベローズ組立体を数種類試作して圧縮機回転数Ｎｃをパラメータとしてサージングが発生する吐出圧Ｐｄを測定した結果、上記サージングが発生する吐出圧Ｐｄは、図示のように右上がり曲線となり、リフト勾配が１ｍｍ／ｋｇｆ／ｃｍ2 以上であれば使用上最低限の安定性が確保される。
【００６７】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の圧力調整弁は、可動ステムの有効受圧面積や弁孔の孔径の寸法、及び、低圧部ベローズ組立体の単位圧力当たりの変化量を特定の範囲内に設定したので、サージングが発生する吐出圧の領域が高められる、その結果、使用上の安全性を向上できる。
【００６８】
前記外部ハウジングを有底の段差のない薄肉筒状体としたことにより、該外部ハウジングの形状がストレートで単純なものとなるので、強度の大きいステンレス材を使用しても、従来の段差のついた形状のハウジングよりプレス加工が容易になるため、コストダウンを図ることができる。
【００６９】
また、前記本体ケースの底部に前記外部ハウジングの開口側端部を突き当てその先端をかしめ固定するようにしたことにより製作組立が容易となる。
さらに、前記第２低圧部ばねが円錐コイルばねからなっており、該第２低圧部ばねの小径側が前記弁体の弁押さえ体に緩いしまりばめ状態で外嵌されているので、円錐コイルばねからなる第２低圧部ばねを予め前記弁体の弁押さえ体に外嵌固定してそれと一緒に外部ハウジング内に挿入することができ、これにより、低圧部ベローズの組み付け性が向上するとともに、第２低圧部ばねの位置決めを容易に行える。
【００７０】
また、前記調節ねじに、前記高圧作動部に通じる連通孔を１ケ所穿設したことより、高圧作動部のオイル溜まりが無くなり、吐出圧が正確に可動ステム４５の受圧部に作用することになる。
【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の圧力調整弁の組立工程の説明に供される図。
【図４】図２の圧力調整弁の作用効果の説明に供されるグラフ。
【図５】図２の圧力調整弁の作用効果の説明に供されるグラフ。
【図６】図２の圧力調整弁の作用効果の説明に供されるグラフ。
【図７】図２の圧力調整弁の作用効果の説明に供されるグラフ。
【図８】図２の圧力調整弁の作用効果の説明に供されるグラフ。
【図９】図２の圧力調整弁の作用効果の説明に供されるグラフ。
【図１０】図２の圧力調整弁の作用効果の説明に供されるグラフ。
【図１１】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 調節ねじ
４７ 密封Ｏリング
４８ 高圧部ばね
Claims (5)
- 内部に高圧作動部３４を有する本体ケース３１と、内部に低圧作動部３５を有する外部ハウジング３２とを備えた圧力調整弁において、
前記本体ケース３１内の前記高圧作動部３４は、前記本体ケース３１に位置調整自在に螺合せしめられる調節ねじ４６、前記本体ケース３１の底部３１ａに穿設された貫通孔４３にＯリング４４を介して摺動自在に嵌挿されて低圧作動部３５に突出する小径押圧部４５ａと前記調節ねじ４６のステム摺動孔４６ｂにＯリング４７を介して摺動自在に嵌挿された大径部４５ｂとを有する段差付きの可動ステム４５、及び、前記可動ステム４５と前記調節ねじ４６との間に介装される高圧部ばね４８とを備えており、
前記可動ステム４５の有効受圧面積が０．３ｃｍ2 〜０．５ｃｍ2 の範囲内に設定されていることを特徴とする圧力調整弁。 - 内部に高圧作動部３４を有する本体ケース３１と、内部に低圧作動部３５を有する外部ハウジング３２とを備えた圧力調整弁において、
前記外部ハウジング３２の底部３２ａに弁孔３２ｃが形成されるとともに、その底部３２ａ又は周側部３２ｅに複数の開孔３２ｄが形成されており、前記低圧作動部３５は、有底の低圧部ベローズ３６、該低圧部ベローズ３６の開口端部を閉鎖すべくそれに取付固定された弁ホルダ３７、該弁ホルダ３７に固定される弁押さえ体４０ａと該弁押さえ体４０ａに係止保持されて前記弁孔３２ｃに着座可能なボール弁本体４２とからなる弁体４０、前記低圧部ベローズ３６内に配置されて前記弁体４０を弁閉鎖方向に付勢する第１低圧部ばね３９、及び、前記第１低圧部ばね３９の付勢力に抗して反対方向に付勢する、前記弁ホルダ３７に当接配置される第２低圧部ばね４１、を備えており、
前記弁孔３２ｃの孔径Ｆが３．０ｍｍ〜３．５ｍｍの範囲内に設定されていることを特徴とする圧力調整弁。 - 内部に高圧作動部３４を有する本体ケース３１と、内部に低圧作動部３５を有する外部ハウジング３２とを備えた圧力調整弁において、
前記外部ハウジング３２の底部３２ａに弁孔３２ｃが形成されるとともに、その底部３２ａ又は周側部３２ｅに複数の開孔３２ｄが形成されており、前記低圧作動部３５は、有底の低圧部ベローズ３６、該低圧部ベローズ３６の開口端部を閉鎖すべくそれに取付固定された弁ホルダ３７、該弁ホルダ３７に固定される弁押さえ体４０ａと該弁押さえ体４０ａに係止保持されて前記弁孔３２ｃに着座可能なボール弁本体４２とからなる弁体４０、前記低圧部ベローズ３６内に配置されて前記弁体４０を弁閉鎖方向に付勢する第１低圧部ばね３９、で構成される低圧部ベローズ組立体と、前記第１低圧部ばね３９の付勢力に抗して反対方向に付勢する、前記弁ホルダ３７に当接配置される第２低圧部ばね４１を備えており、
前記低圧部ベローズ組立体の単位圧力当たりの変化量が１ｍｍ／ｋｇｆ／ｃｍ2 以上に設定されていることを特徴とする圧力調整弁。 - 内部に高圧作動部３４を有する本体ケース３１と、内部に低圧作動部３５を有する外部ハウジング３２とを備えた圧力調整弁において、
前記外部ハウジング３２の底部３２ａに弁孔３２ｃが形成されるとともに、その底部３２ａ又は周側部３２ｅに複数の開孔３２ｄが形成されており、前記低圧作動部３５は、有底の低圧部ベローズ３６、該低圧部ベローズ３６の開口端部を閉鎖すべくそれに取付固定された弁ホルダ３７、該弁ホルダ３７に固定される弁押さえ体４０ａと該弁押さえ体４０ａに係止保持されて前記弁孔３２ｃに着座可能なボール弁本体４２とからなる弁体４０、前記低圧部ベローズ３６内に配置されて前記弁体４０を弁閉鎖方向に付勢する第１低圧部ばね３９、及び、前記第１低圧部ばね３９の付勢力に抗して反対方向に付勢する、前記弁ホルダ３７に当接配置される第２低圧部ばね４１を備えており、
前記第２低圧部ばね４１が円錐コイルばねからなっており、該第２低圧部ばね４１の小径側が前記弁体４０の弁押さえ体４０ａに緩いしまりばめ状態で外嵌されていることを特徴とする圧力調整弁。 - 内部に高圧作動部３４を有する本体ケース３１と、内部に低圧作動部３５を有する外部ハウジング３２とを備えた圧力調整弁において、
前記本体ケース３１内の前記高圧作動部３４は、前記本体ケース３１に位置調整自在に螺合せしめられる調節ねじ４６、前記本体ケース３１の底部３１ａに穿設された貫通孔４３にＯリング４４を介して摺動自在に嵌挿されて前記低圧作動部３５に突出する小径押圧部４５ａと前記調節ねじ４６のステム摺動孔４６ｂにＯリング４７を介して摺動自在に嵌挿された大径部４５ｂとを有する段差付きの可動ステム４５、及び前記可動ステム４５と前記調節ねじ４６との間に介装される高圧部ばね４８、を備えており、
前記調節ねじ４６に、前記高圧作動部３４に通じる連通孔４９，４９を１ケ所以上穿設したことを特徴とする圧力調整弁。
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Applications Claiming Priority (1)
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| JP00897097A JP3770984B2 (ja) | 1997-01-21 | 1997-01-21 | 圧力調整弁 |
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| JPH10207555A JPH10207555A (ja) | 1998-08-07 |
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1997
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| JPH10207555A (ja) | 1998-08-07 |
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