JP4641190B2 - 可変容量型圧縮機用制御弁 - Google Patents

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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、部品点数の削減、組み立て性及び組み付け性の向上等を図ることができて、製造コストを低減できるとともに、制御精度の向上等も図ることができるようにされた可変容量型圧縮機用制御弁に関する。
一般に、カーエアコン等に使用される可変容量型圧縮機用制御弁は、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の冷媒を絞ってクランク室へ導出するようにされ、このクランク室への導出量(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。
かかる可変容量型圧縮機用制御弁の従来例を図3に示す。図示の制御弁5は、弁体部15aを有する弁棒15と、弁体部15aが接離する弁座(弁口)22が設けられた弁室21を有し、この弁室21の外周部(弁座22より上流側)に圧縮機から吐出圧力Pdの冷媒を導入するための複数の吐出圧冷媒導入ポート25が設けられるとともに、弁座22の下方(下流側)に圧縮機のクランク室に連通する高圧冷媒供給ポート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。
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TIG溶接(溶接部Ta)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冷媒導入ポート27が形成され、この導入ボート27から導入室23に導入された吸入圧力Psの冷媒は、プランジャ37の外周に形成された複数の縦溝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。
前記弁本体20’の下部(高圧冷媒供給ポート26)には、前記弁棒15を上方に付勢する円錐状の圧縮コイルばねからなる閉弁ばね48が配在されており、この閉弁ばね48の付勢力により、弁棒15の上端部は、常時プランジャ37(の連通孔37d部分)に圧接するようにされている。
また、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5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、圧縮機から吸入圧導入ポート27に導入された吸入圧力Psの冷媒は、導入室23からプランジャ37の外周に形成された縦溝37aや吸引子39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が高くなると収縮、低くなると伸張)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(弁座22と弁体部15aとの間の実効通路断面積)が調整される。すなわち、弁開度は、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、その弁開度に応じて、吐出圧冷媒導入ポート25から弁室21に導入された吐出圧力Pdの冷媒の供給ポート26側、つまりクランク室への導出量(絞り量)が調整され、これによって、クランク室内の圧力Pcが制御される。
特開平2002−303262号公報
前記した如くの従来の可変容量型圧縮機用制御弁5においては、次のような改善すべき課題があった。
(A)弁棒15は閉弁ばね48により上向きに付勢されているが、弁本体20’の案内孔19に塵埃等の異物が侵入する等して弁棒15に対する摺動抵抗が大きくなった場合、プランジャ37が吸引子34に引き寄せられても、弁棒15が上方に移動せず置き去りにされることがあり、この場合、作動不良となり、弁開度が適切に調整されなくなる。
(B)ステータ33の下端部外周(段差部)にパイプ35’の上端部をTIG溶接(溶接部Ta)により接合するようにされているが、そのTIG溶接により、ステータ33の下端部内径が縮小して、吸引子34を圧入しずらくなるとともに、ステータ33及びパイプ35が長手方向に縮み、吸引子34とプランジャ37との間隙長(エアーギャップ)が不適切となり、制御精度が低下するおそれがある。
(C)気密性を保つためのOリング57、66やパイプホルダ56が必要とされ、また、弁本体20’にかしめ部29やOリング装着溝等が必要とされ、弁本体20’の構造が比較的複雑となり、全体的に部品点数が多く、組み立て性及び組み付け性が良いとは言えず、製造コストが高くなる嫌いがあった。
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、作動不良を生じ難くできるとともに、部品点数の削減、組み立て性及び組み付け性の向上等を図ることができて、製造コストを低減できるとともに、制御精度の向上等も図ることができるようにされた可変容量型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、弁体部を有する弁棒と、前記弁体部が接離する弁座が設けられた弁室を有し、前記弁座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吐出圧冷媒導入ポートが設けられるとともに、前記弁座より下流側に前記圧縮機のクランク室に連通する高圧冷媒供給ポートが設けられた弁本体と、電磁式アクチュエータを構成するコイル、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、前記ステータにその上端部が連結されたパイプ、及び前記吸引子の下方で前記パイプ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と、前記コイルと前記弁本体との間に配在されて前記パイプの下端部が連結された連結体と、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の吸入圧力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下方に押動されると、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、前記ステータと前記パイプとがろう付けにより密封接合されていると共に、前記コイルの外周を覆うようにハウジングが配在され、該ハウジングと前記連結体とがろう付けにより密封接合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の好ましい態様は、前記弁棒と作動棒とが一体に形成もしくは一体的に連結される
好ましい態様では、前記パイプと前記連結体とがろう付けにより密封接合される。
他の好ましい態様では、前記ステータ、前記パイプ、及び前記連結体からなる組み立て体に、その下方から調節ねじを前記ステータにねじ込み固定し、その下部に、前記感圧応動部材、前記吸引子、前記作動棒、及び前記プランジャが、その順序で下方から挿入され配置されている
他の別の好ましい態様では、前記コイルの外周を覆うハウジングと前記連結体とが一体に形成される。
他の好ましい態様では、前記弁本体に前記連結体がかしめ加工により固定される。
さらに別の好ましい態様では、前記弁本体に前記弁棒が摺動自在に挿通せしめられる案内孔が形成されるとともに、前記弁棒における前記案内孔に摺接する部分の外周にリング状溝が形成される。
本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁は、弁棒と作動棒とが一体に形成もしくは一体的に連結されることにより、弁棒に対する摺動抵抗が大きくなった場合でも、吸引子によるプランジャの吸引力は閉弁ばねの付勢力よりかなり大きいので、プランジャが吸引子に引き寄せられると、それに伴い弁棒(及び作動棒)は置き去りにされることなく確実に閉弁方向に移動せしめられる。その結果、作動不良を生じ難くでき、弁開度を適切に調整できる。加えて、閉弁ばねを不要にできる等の利点も得られる。
また、ステータとパイプをろう付けにより密封接合することにより、それらをTIG溶接により接合した場合に比して、ステータ及びパイプの変形量(縮み量)が小さくなり、そのため、吸引子とプランジャとの間隙長(エアーギャップ)が適切なものとなり、制御精度の向上等を図ることができる。
さらに、ステータとパイプとのろう付けに加えて、パイプと連結体及びハウジングと連結体をろう付けにより密封接合することにより、Oリング等を不要にできて、部品点数の削減、組み立て性及び組み付け性の向上等を図ることができ、製造コストを低減できる。
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の一実施形態を示す縦断面図である。図1に示される可変容量型圧縮機用制御弁1において、前述した図3に示される従来例の可変容量型圧縮機用制御弁5の各部に対応する部分には同一の符号を付して重複説明を省略し、以下においては、相違点を重点的に説明する。
図示実施形態の制御弁1では、従来例における弁棒15(弁棒部15’)と作動棒14(作動棒部14’)とが一体に形成され、これが弁棒16となっている。弁本体20は、弁棒16の弁体部15aが接離する弁座(弁口)22が設けられた弁室21を有し、この弁室21の外周部(弁座22より上流側)に圧縮機から吐出圧力Pdの冷媒を導入するための複数の吐出圧冷媒導入ポート25が設けられるとともに、弁座22の下方(下流側)に圧縮機のクランク室に連通する高圧冷媒供給ポート26が設けられている。
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)にその上端部がろう付けにより密封接合(ろう付け部Ja)されたパイプ35(鍔状部無し)、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が下から上に向けて螺合せしめられ、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、前記弁棒16における小径の作動棒部14’が位置せしめられ、この作動棒部14’の下端部には、凹部37bに摺動自在に嵌挿されてその底部に当接する大径部材18がかしめ固定(かしめ部18a)されている。さらに、吸引子34と前記大径部材18との間には、弁棒16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16(の大径の弁棒部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。なお、弁棒16(の大径の弁棒部15’)における前記案内孔19に摺接する部分の外周にリング状溝15bが形成されている。また、弁棒16(の大径の弁棒部15’)の上部は、プランジャ37の下部に形成された挿通孔37eに挿入されている。
弁本体20における凸状ストッパ部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冷媒導入ポート27が形成され、この導入ボート27から導入室23に導入された吸入圧力Psの冷媒は、プランジャ37の外周に形成された縦溝37a、37a、…や吸引子34に形成された作動棒挿通孔49等を介して前記感圧室45に導入される。
また、弁本体20の上端部と前記コイル32との間にはリング状の連結体50が配在されている。連結体50の下部には、弁本体20の上部外周に外嵌される薄肉鍔付き円筒部50aが設けられ、この薄肉鍔付き円筒部50aをピールかしめ加工することにより弁本体20に連結体50が固定されている。さらに、連結体50の内周(段差部)には、前記パイプ35の下端部がろう付けにより密封接合(ろう付け部Jb)され、また、連結体50の上端に突設された内周凸部50bには、前記ハウジング60の穴付き底部61が外嵌されるとともに、ろう付けにより密封接合(ろう付け部Jc)されている。ハウジング60の上端部62は、前記コイル32の上端部付近にかしめ固定されている。
なお、本実施形態の制御弁1では、従来例の制御弁5では存在したOリング57、66、パイプホルダ56、及び閉弁ばね48は存在しない。
また、本実施形態の制御弁1を製造するにあたっては、ステータ33(Niめっき付き)とパイプ35(材質はSUS)のろう付け(ろう付け部Ja)、パイプ35と連結体50のろう付け(ろう付け部Jb)、及び連結体50とハウジング60(Niめっき付き)とのろう付け(ろう付け部Jc)を、各部材の磁気特性を改善するための熱処理時に炉中で同時に行うようにされ、それらステータ33、パイプ35、連結体50、及びハウジング60からなる組み立て体に、調節ねじ65、ベローズ本体40、コイルばね46、吸引子34、開弁ばね47、弁棒16(作動棒部14’)、及びプランジャ37を順次下方から挿入して組み付けるとともに、コイル32上方から挿入して組み付けるようにされる。
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16が上方(閉弁方向)に移動せしめられる。一方、圧縮機から吸入圧導入ポート27に導入された吸入圧力Psの冷媒は、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39に形成された作動棒挿通孔49等を介して感圧室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が高くなると収縮、低くなると伸張)し、該変位が弁棒16に伝達され、それによって、弁開度(弁座22と弁体部15aとの間の実効通路断面積)が調整される。すなわち、弁開度は、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による付勢力と、によって決定され、その弁開度に応じて、吐出圧冷媒導入ポート25から弁室21に導入された吐出圧力Pdの冷媒の供給ポート26側、つまりクランク室への導出量(絞り量)が調整され、これによって、クランク室内の圧力Pcが制御される。
本実施形態の制御弁1は、従来例における弁棒15(弁棒部15’)と作動棒14(作動棒部14’)とが一体に形成され、これが弁棒16となっているので、弁棒16に対する摺動抵抗が大きくなった場合でも、吸引子34によるプランジャ37の吸引力は閉弁ばね48の付勢力よりかなり大きいので、プランジャ37が吸引子34に引き寄せられると、それに伴い弁棒16は置き去りにされることなく確実に閉弁方向に移動せしめられる。さらに、弁棒16にリング状溝15bを形成したことと相まって、耐コンタミ性が向上して、作動不良を生じ難くでき、弁開度を適切に調整できる。加えて、閉弁ばね48を不要にできる等の利点も得られる。
また、ステータ33とパイプ35をろう付けにより密封接合することにより、それらをTIG溶接により接合した場合に比して、ステータ33及びパイプ35の変形量(縮み量)が小さくなり、そのため、吸引子34とプランジャ37との間隙長(エアーギャップ)が適切なものとなり、制御精度の向上等を図ることができる。
さらに、ステータ33とパイプ35とのろう付けに加えて、パイプ35と連結体50及びハウジング60と連結体50もろう付けにより密封接合することにより、Oリング等を不要にできて、部品点数の削減、組み立て性及び組み付け性の向上等を図ることができ、製造コストを低減できる。特に、3カ所(Ja、Jb、Jc)のろう付けを、磁気特性改善のための熱処理時に同時に行うことにより、工数が削減され、一層のコスト低減を図ることができる。
なお、上記実施形態では、従来例における弁棒15(弁棒部15’)と作動棒14(作動棒部14’)とが一体に形成され、これが弁棒16とされているが、これに代えて、図2に示される如くに、従来例と同様に、弁棒15と作動棒14とを別体とし、他の構成を上記実施形態と同じにしてもよい。かかる構成の可変容量型圧縮機用制御弁2においても、前記実施形態と同様に、部品点数の削減、組み立て性及び組み付け性の向上等を図ることができて、製造コストを低減できるとともに、制御精度の向上等も図ることができる。
本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の一実施形態を示す縦断面図。 本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の他の実施形態を示す縦断面図。 従来の可変容量型圧縮機用制御弁の一例を示す縦断面図。
符号の説明
1、2 可変容量型圧縮機用制御弁
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 弁座
25 吐出圧導入ポート
26 高圧冷媒供給ポート
27 吸入圧導入ポート
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
47 開弁ばね
48 閉弁ばね
50 連結体
60 ハウジング

Claims (7)

  1. 弁体部を有する弁棒と、前記弁体部が接離する弁座が設けられた弁室を有し、前記弁座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吐出圧冷媒導入ポートが設けられるとともに、前記弁座より下流側に前記圧縮機のクランク室に連通する高圧冷媒供給ポートが設けられた弁本体と、電磁式アクチュエータを構成するコイル、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、前記ステータにその上端部が連結されたパイプ、及び前記吸引子の下方で前記パイプ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と、前記コイルと前記弁本体との間に配在されて前記パイプの下端部が連結された連結体と、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の吸入圧力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下方に押動されると、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た可変容量型圧縮機用制御弁であって、
    前記ステータと前記パイプとがろう付けにより密封接合されていると共に、
    前記コイルの外周を覆うようにハウジングが配在され、該ハウジングと前記連結体とがろう付けにより密封接合されていることを特徴とする可変容量型圧縮機用制御弁。
  2. 前記弁棒と作動棒とが一体に形成もしくは一体的に連結されていることを特徴とする請求項1に記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
  3. 前記パイプと前記連結体とがろう付けにより密封接合されていることを特徴とする請求項に記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
  4. 前記ステータ、前記パイプ、及び前記連結体からなる組み立て体に、その下方から調節ねじを前記ステータにねじ込み固定し、その下部に、前記感圧応動部材、前記吸引子、前記作動棒、及び前記プランジャが、その順序で下方から挿入され配置されていることを特徴とする請求項に記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
  5. 前記コイルの外周を覆うハウジングと前記連結体とが一体に形成されていることを特徴とする請求項に記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
  6. 前記弁本体に前記連結体がかしめ加工により固定されていることを特徴とする請求項に記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
  7. 前記弁本体に前記弁棒が摺動自在に挿通せしめられる案内孔が形成されるとともに、前記弁棒における前記案内孔に摺接する部分の外周にリング状溝が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
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Citations (8)

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