JP4170776B2 - 圧力制御弁 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、可変容量圧縮機の容量制御を行う圧力制御弁に関し、特に、車輌用エアコンの可変容量圧縮機に設けられて吐出される冷媒ガスの容量を制御する内部可変制御式の圧力制御弁に関する。
【0002】
【従来の技術】
車輌用エアコンでは、動力源であるエンジンの回転数が一定でないことから、一般的に負荷に応じた冷凍能力の制御は、圧縮機の容量を可変にする可変容量圧縮機が用いられている。可変容量圧縮機で容量を変化させる方法として、制御を圧縮機の中だけで行う内部可変制御方式(例えば、特許文献1参照。)と、各種センサ出力の演算結果に基づいて電気的に制御する外部可変制御方式とがある。ここで、内部可変制御方式の制御を行う可変容量圧縮機用制御弁について説明する。
【0003】
図5は、内部可変制御方式の可変容量圧縮機用の圧力制御弁の従来例を示す断面図である。
この可変容量圧縮機用制御弁は、弁部1とこの弁部1を駆動制御するパワーエレメント2とからなっている。弁部1は、ボディ3の先端部に設けられたストレーナ4を介して可変容量圧縮機の吐出室に連通されることにより吐出圧力Pdを導入するポート5と、可変容量圧縮機のクランク室に連通されて制御された圧力、すなわちクランク室内圧力Pcを出力するポート6と、可変容量圧縮機の吸入室に連通されて吸入圧力Psを受けるポート7とを備え、吐出圧力Pdのポート5とクランク室内圧力Pcのポート6とを連通する冷媒流路には、ボディ3と一体に形成された弁座に吐出圧力Pdのポート5の側から着座するようボール弁体8が配置されている。このボール弁体8は、コイルスプリング9によって閉弁方向に付勢されており、このコイルスプリング9のばね荷重は、ポート5に螺着されたアジャストねじ10によって調整される。また、ボディ3の軸線位置には、ボール弁体8に当接して制御駆動するシャフト11が軸線方向に進退自在に保持されている。
【0004】
パワーエレメント2は、ロアハウジング12と、アッパーハウジング13と、これらロアハウジング12及びアッパーハウジング13によって囲まれる空間を仕切るダイヤフラム14と、このダイヤフラム14を両面から挾持するよう配置された2つの円盤状のディスク15,16と、ディスク16を弁部1側へ付勢するコイルスプリング17とからなっている。弁部1側に配置されたディスク15には、吸入圧力Psのポート7とダイヤフラム14の弁部1側の空間とを連通する連通孔18を介して延びるシャフト11の端面に当接している。
【0005】
ここで、弁部1及びパワーエレメント2は、別体に組み立てられ、ロアハウジング12の下端部及びボディ3の上端部に螺刻されたねじ部19によって、図5に示す状態に螺着される。
【0006】
図6は、従来の可変容量圧縮機用に使用される圧力制御弁のパワーエレメントを拡大して示す図である。
ロアハウジング12の外周部分には、アッパーハウジング13のかしめ部13aによってダイヤフラム14の外周部分が気密に保持され、アッパーハウジング13とダイヤフラム14との間に密閉された空間が画成される。ダイヤフラム14は、ロアハウジング12側のディスク15を介して、図5に示すシャフト11の端面に当接することにより、弁部1のボール弁体8を駆動制御している。ディスク16はディスク15と同じ形状のものであって、底面部16aと外周起立部16bとからなる。ディスク16の底面部16aは、所定面積で薄膜状のダイヤフラム14の中央部分に当接している。また、ディスク16の外周起立部16bは、アッパーハウジング13の拡径された円筒形状の内周面13b内に配置され、ディスク16が変位する際に、その変位方向にディスク16をガイドするようにしている。
【0007】
また、ロアハウジング12側のディスク15も、底面部15aと外周起立部15bから構成されているが、ロアハウジング12の円筒形状の内周面12aは外周起立部15bに接触しない構成となっていた。
【0008】
【特許文献1】
特開2001−349279号公報(段落番号〔0011〕〜〔0014〕、図1)
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところでこのような圧力制御弁では、アッパーハウジング13、コイルスプリング17、及びディスク16が互いに正確に同心を保持した状態でパワーエレメント2を組み立てる必要がある。しかし、アッパーハウジング13に対してディスク16が偏心した状態で組み立てられてしまうと、ダイヤフラム14が変位したときにディスク16の外周起立部16bがアッパーハウジング13の内周面13bに線接触した状態のままで摺動することになり、その偏心した状態は半永久的に残るものであって、接触の程度に繰り返し再現性がないため、セット値および弁部1に対する駆動制御性能が安定しないという問題があった。
【0011】
この発明の目的は、ダイヤフラムに対して圧接された状態で変位するディスクを簡単に位置決めできる圧力制御弁を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、可変容量圧縮機の容量制御を行う圧力制御弁において、圧力を受けて変位することにより弁部を制御するダイヤフラムと、前記ダイヤフラムとの間で密閉された空間を画成するアッパーハウジングと、前記アッパーハウジングとともに前記ダイヤフラムの外周部を保持するロアハウジングと、前記アッパーハウジング内に配置されて前記ダイヤフラムを前記弁部側へ付勢するコイルスプリングと、前記コイルスプリングのばね力によって前記ダイヤフラムに対して圧接された状態で前記ダイヤフラムの中心位置に配置される第1のディスクと、を備えたパワーエレメントを有し、前記アッパーハウジングはその内面に前記ダイヤフラムから離れる方向に縮径されたテーパ形状のガイド面が形成され、前記ダイヤフラムが前記弁部と反対方向に変位するに従って前記第1のディスクを前記ガイド面に沿って心決めするようにしたことを特徴とする圧力制御弁が提供される。
【0013】
この圧力制御弁では、ダイヤフラムが弁部と反対方向に最大に変位するときに、第1のディスクはその外周部がガイド面に沿ってダイヤフラムに圧接された状態でガイドされることにより心決めされるので、最大変位位置から戻るときには、調心状態が保持されたままになり、第1のディスクとアッパーハウジングとは接触することはないので、セット値が安定し、弁開度特性にヒステリシスが発生することもない。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、この発明の第1の実施の形態に係る可変容量圧縮機用の圧力制御弁を示す断面図、図2は、図1の圧力制御弁のパワーエレメントを拡大して示す図である。図において、従来の図5、図6に示した構成要素と対応する構成要素は同じ符号を付して、その詳細は省略する。
【0017】
従来のものと異なるのは、第一に、アッパーハウジング13の内面に、従来の円筒形状の内周面13bに代えて、ディスク16(第1のディスク)に対するテーパ状のガイド面13cが形成されていることである。
【0018】
このテーパ状のガイド面13cは、ポート7から導入される吸入圧力Psが最大圧力となって、ダイヤフラム14に押されてディスク16が最大に変位するとき、ディスク16の外周起立部16bがテーパ状のガイド面13cにガイドされてその最小径部にある段差部に当接される。このとき、ディスク16はパワーエレメント2の中心に強制的に位置決めされる。可変容量圧縮機が動作したときのように吸入圧力Psが低下してダイヤフラム14が弁部1側に変位すると、ディスク16が最大ストローク位置から離れるが、このときは、すでにディスク16は中心に位置決めされた状態でコイルスプリング17によりダイヤフラム14に押圧されているため、ダイヤフラム14の変位に応じて弁部1を駆動制御するときに、ディスク16の外周起立部16bはアッパーハウジング13の内周面とは全く接触することがなく、したがって、弁開度特性にヒステリシスを発生するおそれもない。
【0019】
従来のものと異なる第二は、ディスク15(第2のディスク)の中央位置に、シャフト11の一端を挿入することができるように、シャフト受部15cが形成されていることである。
【0020】
このディスク15に形成されたシャフト受部15cの開口端は、シャフト11の端面の直径より広く形成され、シャフト受部15cの内面はテーパ面となっていて、ダイヤフラム14が傾いて変位してもシャフト11に横方向の荷重がかからないようにしている。
【0021】
したがって、吸入圧力Psによりダイヤフラム14が変位する過程において、心決めされたディスク15とロアハウジング12の内周面12aとが接触するおそれはなくなる。しかも、吸入圧力Psが上昇して、ダイヤフラム14に対してディスク15が自由状態になった場合でも、シャフト11がディスク15を常にダイヤフラム14の中央位置に位置決めしているから、圧力制御弁設置姿勢が横になっていても、ディスク15の外周起立部15bがロアハウジング12の内周面と接触することがなく、したがって、弁開度特性にヒステリシスを発生することがなくなる。
【0022】
なお、この実施の形態において、アッパーハウジング13のガイド面13cのみを実施した場合であっても上述した効果があるが、併せてディスク15にシャフト挿入用のシャフト受部15cを設けることによって、ボール弁体8の駆動制御におけるヒステリシスの解消を促進できる。また、ディスク16(第1のディスク)は、ダイヤフラム14のロアハウジング12側に当接するディスク15(第2のディスク)の形状と同一形状をなしているので、製造コストを低減することができる。
【0023】
(第2の実施の形態)
図3は、第2の実施の形態に係る可変容量圧縮機用の圧力制御弁を示す断面図、図4は、図3の圧力制御弁のパワーエレメントを拡大して示す図である。図において、図1、図2に示した構成要素と対応する構成要素は同じ符号を付して、その詳細は省略する。
【0024】
この実施の形態の圧力制御弁は、アッパーハウジング13の内面に、ディスク16(第1のディスク)を調心するためのテーパ状のガイド面13cが形成されているだけでなく、中央部分に心決め孔16dが形成されている。また、ダイヤフラム14には、その中央部分にアッパーハウジング13の側に突出した突起部14aが一体に形成されている。したがって、パワーエレメント2を組み立てる際に、ダイヤフラム14の突起部14aがディスク16に形成された心決め孔16dに嵌め込まれことになり、ディスク16をダイヤフラム14の中心位置に調心することができるとともに、その位置を維持することができるようになる。
【0025】
なお、ダイヤフラム14のロアハウジング12側に当接するディスク15(第2のディスク)の形状は、第1の実施の形態の場合と同様に、シャフト挿入用のシャフト受部15cが設けられている。そのため、圧力制御弁の設置姿勢に関係なく、ディスク15とロアハウジング12の内周面12aとが接触することはなく、弁開度特性にヒステリシスを発生することはない。
【0026】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明の圧力制御弁は、アッパーハウジングの内面にダイヤフラムに対して圧接された状態で変位するディスクを調心させるテーパ形状のガイド面を形成、あるいはディスク及びダイヤフラムを互いに調心させる係止部を設けたことにより、そのディスクを簡単にダイヤフラムに調心させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施の形態に係る可変容量圧縮機用の圧力制御弁を示す断面図である。
【図2】図1の圧力制御弁のパワーエレメントを拡大して示す図である。
【図3】第2の実施の形態に係る可変容量圧縮機用の圧力制御弁を示す断面図である。
【図4】図3の圧力制御弁のパワーエレメントを拡大して示す図である。
【図5】内部可変制御方式の可変容量圧縮機用の圧力制御弁の従来例を示す断面図である。
【図6】従来の可変容量圧縮機用に使用される圧力制御弁のパワーエレメントを拡大して示す図である。
【符号の説明】
1 弁部
2 パワーエレメント
3 ボディ
4 ストレーナ
5,6,7 ポート
8 ボール弁体
9 コイルスプリング
10 アジャストねじ
11 シャフト
12 ロアハウジング
12a ロアハウジングの内周面
13 アッパーハウジング
13a かしめ部
13b アッパーハウジングの内周面
13c アッパーハウジングのテーパ状のガイド面
14 ダイヤフラム
14a 突起部
15 ディスク(第1のディスク)
15a 底面部
15b 外周起立部
15c シャフト受部
16 ディスク(第2のディスク)
16a 底面部
16b 外周起立部
16d 心決め孔
17 コイルスプリング
18 連通孔
19 ねじ部
Pc クランク室内圧力
Pd 吐出圧力
Ps 吸入圧力

Claims (2)

  1. 可変容量圧縮機の容量制御を行う圧力制御弁において、
    圧力を受けて変位することにより弁部を制御するダイヤフラムと、
    前記ダイヤフラムとの間で密閉された空間を画成するアッパーハウジングと、
    前記アッパーハウジングとともに前記ダイヤフラムの外周部を保持するロアハウジングと、
    前記アッパーハウジング内に配置されて前記ダイヤフラムを前記弁部側へ付勢するコイルスプリングと、
    前記コイルスプリングのばね力によって前記ダイヤフラムに対して圧接された状態で前記ダイヤフラムの中心位置に配置される第1のディスクと、
    を有するパワーエレメントを備え、
    前記アッパーハウジングはその内面に前記ダイヤフラムから離れる方向に縮径されたテーパ形状のガイド面が形成され、前記ダイヤフラムが前記弁部と反対方向に変位するに従い前記第1のディスクを前記ガイド面に沿わせることで調心するようにしたことを特徴とする圧力制御弁。
  2. 可変容量圧縮機の容量制御を行う圧力制御弁において、
    圧力を受けて変位することにより弁部を制御するダイヤフラムと、
    前記ダイヤフラムとの間で密閉された空間を画成するアッパーハウジングと、
    前記アッパーハウジングとともに前記ダイヤフラムの外周部を保持するロアハウジングと、
    前記アッパーハウジング内に配置されて前記ダイヤフラムを前記弁部側へ付勢するコイルスプリングと、
    前記コイルスプリングのばね力によって前記ダイヤフラムに対して圧接された状態で前記ダイヤフラムの中心位置に配置される第1のディスクと、
    を有するパワーエレメントを備え、
    前記第1のディスク及び前記ダイヤフラムは、中心位置に係止部を有し、前記コイルスプリングによる付勢状態では前記第1のディスクが前記係止部によって前記ダイヤフラムに調心されていることを特徴とする圧力制御弁。
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