JP4599253B2

JP4599253B2 - 可変容量型圧縮機用制御弁

Info

Publication number: JP4599253B2
Application number: JP2005256331A
Authority: JP
Inventors: 義之久米; 大輔森澤; 正幸今井
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2005-09-05
Filing date: 2005-09-05
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2025-09-05
Also published as: JP2007071049A

Description

本発明は、カーエアコン等に使用される可変容量型圧縮機用制御弁に係り、特に、エンジンから圧縮機回転軸に伝達される回転駆動力をクラッチで断接することができるようにされたクラッチ付き圧縮機に好適な可変容量型圧縮機用制御弁に関する。

一般に、カーエアコンに用いられる圧縮機は、状況に応じて回転数が変化するエンジンを駆動源としている。そのため、カーエアコン用圧縮機としては、通常、エンジン回転数に制約されることなく冷媒の吐出容量を調整することのできる可変容量型のものが採用される。

このような可変容量型圧縮機に用いられる制御弁は、圧縮機のクランク室内の圧力Ｐｃを調整すべく、圧縮機（の吐出室）から吐出圧力Ｐｄの冷媒が導入されるとともに、その吐出圧力Ｐｄの冷媒（流量）を絞ってクランク室に供給するようにされ、このクランク室への供給量（絞り量）を、圧縮機の吸入圧力Ｐｓに応じて制御するようになっており、下記特許文献１等にも見られるように、電磁式アクチュエータ（ソレノイド）を用いたものが種々提案ないし実用に供されている。

また、カーエアコンに用いられる可変容量型圧縮機としては、エンジンから圧縮機回転軸に伝達される回転駆動力をクラッチで断接することができるようにされたクラッチ付き圧縮機と、クラッチを介在させることなくエンジンの回転駆動力を直接圧縮機回転軸に伝達するようにされたクラッチレス圧縮機と、がある。

特開平２００２−３０３２６２号公報

ところで、前記可変容量型圧縮機用制御弁、特に、コイル、吸引子、プランジャ等からなる電磁式アクチュエータ（ソレノイド）を備えたクラッチレス圧縮機用制御弁の制御圧力特性は、通常、図５において破線で示される如くの特性となる。すなわち、電磁式アクチュエータ（のコイル）に供給される電流値が０（通電断）に近いＩａ（例えば０．１Ａ）以下になると、吸引子によるプランジャの吸引力が小さくなって、開弁ばねによる開弁力により弁棒（弁体部）が一気に最大リフト位置まで移動せしめられ、弁体部が接離する弁口が全開する（弁開度もしくは弁リフト量が最大となる）。そのため、弁口下流の冷媒出口から圧縮機のクランク室に供給される冷媒流量が一挙に増大し（最大流量となる）、圧縮機のクランク室の圧力（制御圧力）Ｐｃが急激に上昇する。つまり、前記電流値がＩａのときには、制御圧力ＰｃがＸａであるが、前記電流値がそれより小さくなると、制御圧力Ｐｃが前記圧力値Ｘａより遙かに高いＸｄとなり、前記電流値が０近くの領域（Ｉａ以下）は非制御領域となる。

かかる非制御領域が存在しても、クラッチレス圧縮機では特に問題は生じないが、クラッチ付き圧縮機では、前記非制御領域に入ると、クランク室内の圧力Ｐｃが許容圧力値Ｘｃを超えることになり、制御上及び構造上、支障を生じる。そのため、クラッチレス圧縮機用の制御弁は、そのままでは、クラッチ付き圧縮機には用いることができない。

言い換えれば、クラッチ付き圧縮機用制御弁に要求される制御特性は、図５において実線で示される如くに、前記電流値Ｉａを越える制御領域（Ｉａ−Ｉｂ）では、クラッチレス圧縮機用と同じ特性で良いが、前記電流値がＩａ以下となる非制御領域においては、前記圧力Ｐｃが、前記電流値がＩａであるときにおける圧力値Ｘａより所定圧Ｑｓ以上高くならないように（許容圧力値Ｘｃを越えないように）規制する必要がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、クラッチレス圧縮機用制御弁との部品の共用化を図りながら、所要の制御圧力特性が得られるようにされたクラッチ付き圧縮機用制御弁を提供することにある。

前記の目的を達成すべく、本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁は、圧縮機回転軸に伝達される回転駆動力をクラッチで断接することができるようにされたクラッチ付き圧縮機に用いられ、該圧縮機のクランク室の圧力（Ｐｃ）を制御するようにされたもので、弁体部を有する弁棒と、前記弁体部が接離する弁口が設けられた弁室を有し、前記弁口より上流側に１個もしくは複数個の吐出圧冷媒入口が設けられるとともに、前記弁口より下流側に前記圧縮機のクランク室に連通する冷媒出口が設けられた弁本体と、前記弁棒を弁口開閉方向に駆動するための電磁式アクチュエータと、前記圧縮機の吸入圧力に応動して前記弁棒を弁口開閉方向に駆動する感圧応動部材と、を備える。

そして、前記電磁式アクチュエータのコイルに供給される電流値が所定値（Ｉａ）以下となる非制御領域での前記圧力（Ｐｃ）が、クラッチ付き圧縮機での許容圧力値（Ｘｃ）を越えないようにすべく、前記冷媒入口から前記弁口に導かれる冷媒流量を規制する絞り機構が設けられるとともに、前記電流値が前記所定値（Ｉａ）を越える制御領域での前記圧力（Ｐｃ）特性が、前記絞り機構が設けられていない状態での特性と略同じになるように、前記弁体部の前記弁口からの最大リフト量が設定されていることを特徴としている。

本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁は、より具体的には、弁体部を有する弁棒と、前記弁体部が接離する弁口が設けられた弁室を有し、前記弁口より上流側に圧縮機から吐出圧力の冷媒を導入するための１個もしくは複数個の吐出圧冷媒入口が設けられるとともに、前記弁口より下流側に前記圧縮機のクランク室に連通する冷媒出口が設けられた弁本体と、コイル、該コイルの内周側に配在された円筒状のステータ、該ステータに固定された吸引子、及び前記吸引子の下方に上下方向に摺動自在に配在されたプランジャ、を有する電磁式アクチュエータと、前記ステータの内周側で前記吸引子より上方に形成されて前記圧縮機から吸入圧が導入される感圧室と、該感圧室に配在された感圧応動部材と、該感圧応動部材と前記プランジャとの間に配在された作動棒と、を備え、前記吸引子に前記プランジャが引き寄せられると、それに伴って前記弁体部が閉弁方向に移動し、前記感圧応動部材により前記作動棒が押動されると、それに伴って前記弁体部が開弁方向に移動するようにされる。

そして、前記電磁式アクチュエータのコイルに供給される電流値が所定値（Ｉａ）以下となる非制御領域での前記圧力（Ｐｃ）が、前記クラッチ付き圧縮機での許容圧力値（Ｘｃ）を越えないようにすべく、前記冷媒入口から前記弁口に導かれる冷媒流量を規制する絞り機構が設けられるとともに、前記電流値が前記所定値（Ｉａ）を越える制御領域での前記圧力（Ｐｃ）特性が、前記絞り機構が設けられていない状態での特性と略同じになるように、前記弁体部の前記弁口からの最大リフト量が設定されていることを特徴としている。

前記絞り機構は、好ましくは、前記冷媒入口と前記弁口とを連通するオリフィスで構成される。
この場合、好ましい態様では、前記冷媒入口が左右一対設けられるとともに、該一対の冷媒入口と前記弁口とがそれぞれオリフィスで連通せしめられる。

本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁では、電流値がＩａ以下の非制御領域での圧力Ｐｃが、クラッチ付き圧縮機での許容圧力値Ｘｃを越えないようにすべく、冷媒入口と弁口との間にオリフィスを形成して弁口に導かれる冷媒流量（吐出圧力Ｐｄ）を絞るとともに、電流値がＩａを越える制御領域での圧力Ｐｃ特性が、クラッチレス圧縮機用制御弁の特性と略同じになるように、弁体部の弁口からの最大リフト量が設定されるので、クラッチ付き圧縮機用として要求される制御圧力特性が得られる。

また、クラッチレス圧縮機用の制御弁に若干の改造を加えるだけでよいので、クラッチレス圧縮機用とクラッチ付き圧縮機用の両方の制御弁を生産する場合に、部品の大半を共用でき、製造コストを低く抑えることができる。

以下、本発明の圧縮機用制御弁の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係るクラッチ付き圧縮機用制御弁の一実施形態を示す縦断面図である。
図示のクラッチ付き圧縮機用制御弁１は、クラッチレス圧縮機用制御弁に若干の改造を加えたもので、部品の大半は、クラッチレス圧縮機用のものと共通である。以下、その構成を詳細に説明する。

制御弁１は、断面十字ないしＴ字状の弁体部１５ａが下端部に設けられた弁棒１５と、弁体部１５ａが接離する弁口（弁座）２２が設けられた弁室２１を有し、この弁室２１の外周部（弁口２２より上流側）に圧縮機からの吐出圧力Ｐｄの冷媒を導入するための左右一対のフィルタ４９付きの吐出圧冷媒入口２５、２５が設けられるとともに、弁口２２の下方（下流側）に圧縮機のクランク室に連通する冷媒出口２６が設けられた弁本体２０と、電磁式アクチュエータ３０と、を備える。

そして、本実施形態では、後で詳述するが、前記冷媒入口２５、２５から前記弁口２２に導かれる冷媒流量を規制すべく、前記左右一対の冷媒入口２５、２５と弁口２２とがそれぞれ絞り機構としてのオリフィス８０、８０で連通せしめられている。

電磁式アクチュエータ３０は、通電励磁用のコネクタ部３１を有するコイル３２、該コイル３２の内周側に配在された円筒状のステータ３３、該ステータ３３の下端部内周に圧入固定された断面凹字状の吸引子３４、ステータ３３の下端部外周（段差部）にその上端部が溶接により接合された鍔状部３５ａ付きパイプ３５、吸引子３４の下方でパイプ３５の内周側に上下方向に摺動自在に配在されたプランジャ３７、及び、前記コイル３２の外周を覆うように配在された有底穴付き円筒状のハウジング６０を備えている。

また、前記ステータ３３の上部には、六角穴付きの調節ねじ６５が螺合せしめられ、ステータ３３の内周側における前記調節ねじ６５と吸引子３４との間には、圧縮機の吸入圧力Ｐｓが導入される感圧室４５が形成され、この感圧室４５には感圧応動部材としての、ベローズ４１、逆凸字状の上ストッパ４２、逆凹字状の下ストッパ４３、及び圧縮コイルばね４４からなるベローズ本体４０が配在され、さらに、ベローズ本体４０と吸引子３４との間には、ベローズ本体４０を収縮させる方向（調節ねじ６５側に圧縮する方向）に付勢する圧縮コイルばね４６が配在されている。また、ベローズ本体４０の下ストッパ４３（の逆凹部）とプランジャ３７（の凹部３７ｃ）との間には、前記吸引子３４を貫通する段付きの作動棒１４が配在され、さらに、吸引子３４とプランジャ３７（の凹部３７ｂ）との間には、プランジャ３７を介して弁棒１５を下方（開弁方向）に付勢する圧縮コイルばねからなる開弁ばね４７が配在されている。

一方、前記弁本体２０における弁室２１の上方には、プランジャ３７の最下降位置を規制するための凸状ストッパ部２８が突設され、この凸状ストッパ部２８を含む弁室上方の中央部分には、前記弁棒１５が摺動自在に挿通せしめられた案内孔１９が形成されている。また、前記凸状ストッパ部２８外周には、吸入圧導入室２３が形成されるとともに、その外周側に複数個の吸入圧入口２７が形成され、この入口２７から導入室２３に導入された吸入圧力Ｐｓは、プランジャ３７の外周に形成された縦溝３７ａ、３７ａ、…及び中央部に穿設された連通孔３７ｄや吸引子３４に形成された連通孔３９等を介して前記感圧室４５に導入される。

また、前記弁本体２０の最下部に設けられた冷媒出口２６内には、前記弁棒１５を上方に付勢してその上端部をプランジャ３７（の連通孔３７ｄ部分）に押し付ける円錐状の圧縮コイルばねからなる閉弁ばね４８が配在されている。

弁本体２０の上端部には、Ｏリング５７を介して前記パイプ３５の下端鍔状部３５ａが乗せられ、この鍔状部３５ａと前記コイル３２との間には鍔状部５６ａ付き短円筒状のパイプホルダ５６が介装され、それらの鍔状部３５ａ、５６ａが弁本体２０の上端外周かしめ部２９により共締め固定されている。また、パイプホルダ５６の上端部には、前記ハウジング６０の穴付き底部６１が圧入固定され、ハウジング６０の上端部６２は、前記コネクタ部３１の鍔状部３１ｃ上にかしめ固定され、ハウジング６０とコネクタ部３１とコイル３２との間にはＯリング６６が介装されている。なお、コネクタ部３１の中央下部には、前記調節ねじ６５の六角穴に嵌合せしめられる凸部３１ｂが突設された凹部３１ａが形成されており、この凹部３１ａ内に前記ステータ３３及び調節ねじ６５の上部が挿入されている。

このような構成とされた制御弁１においては、コイル３２、ステータ３３及び吸引子３４からなるソレノイド部が通電励磁されると、吸引子３４にプランジャ３７が引き寄せられ、これに伴い、弁棒１５が閉弁ばね４８の付勢力により上方（閉弁方向）に移動せしめられる。一方、圧縮機から吸入圧入口２７に導入された吸入圧力Ｐｓは、導入室２３からプランジャ３７の外周に形成された縦溝３７ａ、３７ａ、…や吸引子３４に形成された連通孔３９等を介して前記感圧室４５に導入され、ベローズ本体４０（内部は真空圧）は感圧室４５の圧力（吸入圧力Ｐｓ）に応じて伸縮変位（吸入圧力Ｐｓが高いと収縮、低いと伸張）し、該変位が作動棒１４及びプランジャ３７を介して弁棒１５に伝達され、それによって、弁開度（弁体部１５ａの弁口２２からのリフト量）、言い換えれば、弁口２２から流出する冷媒流量が調整される。つまり、冷媒流量は、コイル３２、ステータ３３及び吸引子３４からなるソレノイド部によるプランジャ３７の吸引力と、ベローズ本体４０の付勢力と、開弁ばね４７及び閉弁ばね４８による付勢力と、によって決定される。

ここで、本実施形態においては、冷媒入口２５、２５から弁口２２に導かれる冷媒流量を規制すべく、左右一対の冷媒入口２５、２５と弁口２２とがそれぞれ絞り機構としての、孔径がｄのオリフィス８０、８０で連通せしめられている。

このように、冷媒入口２５、２５と弁口２２との間にオリフィス８０、８０を形成して弁口２２に導かれる冷媒流量（吐出圧力Ｐｄ）を絞ることにより、図４において二点鎖線で示される如くの制御圧力特性が得られる。

すなわち、図３に示される如くの、冷媒入口２５、２５の開口孔径がＤとされて、該入口２５、２５から弁口２２に導かれる冷媒流量（吐出圧力Ｐｄ）が実質的に絞られないようにされているクラッチレス圧縮機用制御弁１’においては、図４において破線で示される如くに（前述した図５の破線と同じ）、電磁式アクチュエータ３０のコイル３２に供給される電流値が０（通電断）に近いＩａ（例えば０．１Ａ）以下になると、クランク室の圧力（制御圧力）Ｐｃが電流値Ｉａでの圧力値Ｘａより遙かに高いＸｄとなるのに対し、冷媒入口２５、２５と弁口２２との間にオリフィス８０、８０を形成して弁口２２に導かれる冷媒流量（吐出圧力Ｐｄ）を絞ることにより、図４において二点鎖線で示される如くに、前記電流値がＩａ以下となる非制御領域においては、前記圧力Ｐｃが、前記電流値がＩａであるときにおける圧力値Ｘａより所定圧Ｑｓ高い、クラッチ付き圧縮機での許容圧力値Ｘｃより小なる圧力値Ｘｂに抑えられ、この非制御領域においてはクラッチ付き圧縮機用制御弁に要求される特性を満足させることができる。

しかしながら、上記のように冷媒入口２５、２５と弁口２２との間にオリフィス８０、８０を形成して弁口２３に導かれる冷媒流量（吐出圧力Ｐｄ）を絞ると、電流値Ｉａを越える制御領域（Ｉａ−Ｉｂ）では、圧力Ｐｃが図４、図５において実線で示されるクラッチ付き圧縮機用制御弁に要求される特性（クラッチレス圧縮機用と同じ特性）より低くなってしまう。

そこで、本実施形態のクラッチ付き圧縮機用制御弁１では、前記制御領域での圧力Ｐｃ特性が、前記絞り機構（オリフィス８０、８０）が設けられていない状態、つまり、図３に示されるクラッチレス圧縮機用制御弁１’の特性と略同じになるように、弁体部１５ａの弁口２２からの最大リフト量Ｌａが設定されている。

具体的には、左右一対のオリフィス８０、８０の孔径ｄを、それぞれ０．８３〜０．８５ｍｍとし、最大リフト量Ｌａが、０．１５〜０．２５ｍｍになるようにした。ちなみに、図３に示されるクラッチレス圧縮機用制御弁１’においては、最大リフト量Ｌｂが、例えば、０．６ｍｍとなっていた。

なお、冷媒入口２５及びオリフィス８０を前記のように左右一対（２本）とせずに、１本のみにしてもよく、この場合は、実効通路断面積が２本の場合と略同じになるように、オリフィスの孔径ｄを、１．１０〜１．２０ｍｍにするとよい。

このような構成とされた本実施形態のクラッチ付き圧縮機用制御弁１では、電流値がＩａ以下の非制御領域での圧力Ｐｃが、クラッチ付き圧縮機での許容圧力値Ｘｃを越えないようにすべく、冷媒入口２５、２５と弁口２２との間にオリフィス８０、８０を形成して弁口２２に導かれる冷媒流量（吐出圧力Ｐｄ）を絞るとともに、電流値がＩａを越える制御領域での圧力Ｐｃ特性が、前記クラッチレス圧縮機用制御弁１’の特性と略同じになるように、弁体部１５ａの弁口２２からの最大リフト量が設定されるので、図４において実線で示される如くの、クラッチ付き圧縮機用として要求される制御圧力特性が得られる。

本発明に係るクラッチ付き圧縮機用制御弁の一実施形態を示す縦断面図。図１に示されるクラッチ付き圧縮機用制御弁の説明に供される、弁室周辺の拡大縦断面図。クラッチレス圧縮機用制御弁の説明に供される、弁室周辺の拡大縦断面図。図１に示されるクラッチ付き圧縮機用制御弁の動作、作用、効果の説明に供される、圧力Ｐｃと電流値との関係を示すグラフ。従来のクラッチレス圧縮機用制御弁及びクラッチ付き圧縮機用制御弁の動作説明に供される、圧力Ｐｃと電流値との関係を示すグラフ。

符号の説明

１クラッチ付き圧縮機用制御弁
１４作動棒
１５弁棒
１５ａ弁体部
１６弁棒
１８大径部材
２０弁本体
２１弁室
２２弁口
２５吐出圧冷媒入口
２６冷媒出口
２７吸入圧入口
３０電磁式アクチュエータ
３２コイル
３３ステータ
３４吸引子
３５パイプ
３７プランジャ
４０ベローズ本体
４５感圧室
４８閉弁ばね
５０連結体
６０ハウジング
８０オリフィス

Claims

圧縮機回転軸に伝達される回転駆動力をクラッチで断接することができるようにされたクラッチ付き圧縮機に用いられ、該圧縮機のクランク室の圧力（Ｐｃ）を制御するようにされたクラッチ付き圧縮機用制御弁であって、
弁体部を有する弁棒と、前記弁体部が接離する弁口が設けられた弁室を有し、前記弁口より上流側に１個もしくは複数個の吐出圧冷媒入口が設けられるとともに、前記弁口より下流側に前記圧縮機のクランク室に連通する冷媒出口が設けられた弁本体と、前記弁棒を弁口開閉方向に駆動するための電磁式アクチュエータと、前記圧縮機の吸入圧力に応動して前記弁棒を弁口開閉方向に駆動する感圧応動部材と、を備え、
前記電磁式アクチュエータのコイルに供給される電流値が所定値（Ｉａ）以下となる非制御領域での前記圧力（Ｐｃ）が、前記クラッチ付き圧縮機での許容圧力値（Ｘｃ）を越えないようにすべく、前記冷媒入口から前記弁口に導かれる冷媒流量を規制する絞り機構が設けられるとともに、前記電流値が前記所定値（Ｉａ）を越える制御領域での前記圧力（Ｐｃ）特性が、前記絞り機構が設けられていない状態での特性と略同じになるように、前記弁体部の前記弁口からの最大リフト量が設定されていることを特徴とするクラッチ付き圧縮機用制御弁。
圧縮機回転軸に伝達される回転駆動力をクラッチで断接することができるようにされたクラッチ付き圧縮機に用いられ、該圧縮機のクランク室の圧力（Ｐｃ）を制御するようにされたクラッチ付き圧縮機用制御弁であって、
弁体部を有する弁棒と、前記弁体部が接離する弁口が設けられた弁室を有し、前記弁口より上流側に圧縮機から吐出圧力の冷媒を導入するための１個もしくは複数個の吐出圧冷媒入口が設けられるとともに、前記弁口より下流側に前記圧縮機のクランク室に連通する冷媒出口が設けられた弁本体と、コイル、該コイルの内周側に配在された円筒状のステータ、該ステータに固定された吸引子、及び前記吸引子の下方に上下方向に摺動自在に配在されたプランジャ、を有する電磁式アクチュエータと、前記ステータの内周側で前記吸引子より上方に形成されて前記圧縮機から吸入圧が導入される感圧室と、該感圧室に配在された感圧応動部材と、該感圧応動部材と前記プランジャとの間に配在された作動棒と、を備え、前記吸引子に前記プランジャが引き寄せられると、それに伴って前記弁体部が閉弁方向に移動し、前記感圧応動部材により前記作動棒が押動されると、それに伴って前記弁体部が開弁方向に移動するようにされており、
前記電磁式アクチュエータのコイルに供給される電流値が所定値（Ｉａ）以下となる非制御領域での前記圧力（Ｐｃ）が、前記クラッチ付き圧縮機での許容圧力値（Ｘｃ）を越えないようにすべく、前記冷媒入口から前記弁口に導かれる冷媒流量を規制する絞り機構が設けられるとともに、前記電流値が前記所定値（Ｉａ）を越える制御領域での前記圧力（Ｐｃ）特性が、前記絞り機構が設けられていない状態での特性と略同じになるように、前記弁体部の前記弁口からの最大リフト量が設定されていることを特徴とするクラッチ付き圧縮機用制御弁。
前記絞り機構は、前記冷媒入口と前記弁口とを連通するオリフィスで構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のクラッチ付き圧縮機用制御弁。
前記冷媒入口が左右一対設けられるとともに、該一対の冷媒入口と前記弁口とがそれぞれオリフィスで連通せしめられていることを特徴とする請求項３に記載のクラッチ付き圧縮機用制御弁。