JP5789364B2 - 可変容量型圧縮機用制御弁 - Google Patents

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、弁棒が作動不良を引き起こし難くできるとともに、組立性等にも優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、基本構成として、例えば下記特許文献１等にも見られるように、弁体部を有する弁棒と、該弁棒が摺動自在に嵌挿された案内孔と前記弁体部が接離する弁口が設けられた弁室とを有し、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吐出圧冷媒導入口（Ｐｄ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導出口（Ｐｃ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、該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、前記吸引子とプランジャとの間に配在されたプランジャばね、及び前記プランジャが摺動自在に嵌挿される案内パイプを有する電磁式アクチュエータと、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導入口（Ｐｓ口）を介して吸入圧が導入される感圧室と、該感圧室の圧力に応じて前記弁棒を開弁方向に付勢する感圧応動部材と、弁棒を閉弁方向に付勢する閉弁ばねと、を備えている。

かかる構成の制御弁においては、電磁式アクチュエータのコイルが通電されると、吸引子にプランジャが引き寄せられ、これに伴い、弁棒が閉弁ばねの付勢力により、プランジャに追従するように閉弁方向に移動せしめられる。一方、圧縮機からＰｓ口を介して導入された吸入圧力Ｐｓの冷媒は、導入室からプランジャとその外周に配在された案内パイプとの間に形成される隙間等を介して感圧室に導入され、感圧応動装置（例えばベローズ装置）は感圧室の圧力（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（付勢力）が弁棒に伝達され、それによって、弁開度が調整される。すなわち、弁開度は、吸引子によるプランジャの吸引力と、感圧応動装置の付勢力と、プランジャばね（開弁ばね）及び閉弁ばねによる付勢力と、によって決定され、その弁開度に応じて、Ｐｄ口から弁室に導入された吐出圧力Ｐｄの冷媒の出口側、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。

上記した如くの制御弁における弁棒及び弁本体の下部の構造例を図６に示す（下記特許文献２等も参照）。図６に示される制御弁１’の弁棒１５は、下から順に、下部嵌挿部１５ｂ、該下部嵌挿部１５ｂより大径の弁体部１５ａ、小径部１５ｃ、上部嵌挿部１５ｄ等からなっており、また、弁本体２０は、前記弁棒１５（の上部嵌挿部１５ｄ、下部嵌挿部１５ｂ）が摺動自在に嵌挿される案内孔１９Ａ、１９Ｂと弁体部１５ａが接離する弁座（弁口）２２が設けられた弁室２１とを有し、前記弁口２２より上流側（下側）に圧縮機から吐出圧力Ｐｄの冷媒を導入するための吐出圧冷媒導入口（Ｐｄ口）２５が設けられるとともに、前記弁口２２より下流側（上側）に前記圧縮機のクランク室に連通する冷媒導出口（Ｐｃ口）を形成する例えば４本のＰｃ用横孔２９が設けられている。この４本のＰｃ用横孔２９は、図６のＺ−Ｚ矢視断面を示す図７を参照すればよくわかるように、弁口２２に対して等角度（９０度）間隔で半径方向外方に向かって放射状に形成されている。

特開２００３−１７２２５６号公報 特願２００９−０２８０８０号

上記図６、図７に示される如くの構造を持つ制御弁１’においては、次のような問題を生じるおそれがあった。すなわち、吐出圧冷媒導入口（Ｐｄ口）２５→弁室２１→弁口２２（と弁体部１５ａとの間の隙間）へと流れる冷媒は、弁口２２を出るとき、４本のＰｃ用横孔２９に分流されるので、弁口２２の内周縁部のうちの、前記４本のＰｃ用横孔２９の平面視中央付近（図７において破線Ｅで示されている部分）においては冷媒の流速が速くなり、そのため、前記Ｅ部分にエロージョン（摩耗・浸食）が生じやすくなる。

このような摩耗・浸食が弁口２２の弁座（弁体部１５ａが接する部位）において生じると、いわゆる弁漏れが発生し、圧力Ｐｃを適正に制御できなくなり、当該制御弁の信頼性等が低下する。

また、上記構造の制御弁１’では、案内孔１９Ａと弁棒１５の上部嵌挿部１５ｄとの間の摺動面間隙αに異物（前記摩耗・浸食分、加工組立時から残っている切削研磨屑、研磨材、摺動摩擦による摩耗分、外部からの塵埃等）が入り込みやすく、弁棒１５がロックする等の作動不良が生じやすい嫌いがある。

また、圧縮機に対する当該制御弁の取付角度如何によっては、圧損が大きく変化するおそれもある。即ち、Ｐｃ用横孔２９が弁本体２０の中心軸回りに９０°の角度をおいて設けられているため、Ｐｃ用横孔２９が圧縮機側の冷媒通路Ｐ’に対向するように制御弁１’の圧縮機に対する取付角度（中心軸Ｏまわりの角度）を調整しながら取付孔Ｈ’に装着しなければならず、手間がかかるという問題がある。

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、弁口内周縁部の摩耗・浸食等を効果的に抑制できて、弁漏れや弁棒の作動不良等を生じ難くできる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、基本的には、弁開閉を行うためのプランジャを有する電磁式アクチュエータと、該電磁式アクチュエータに連結された弁本体とを備え、前記弁本体には、圧縮機からの吸入圧力が導入される吸入圧導入室と、前記プランジャによって変位させられる弁棒の弁体部が接離する弁口を有する弁室とが備わっており、前記吸入圧導入室には、その圧力に応じて作動する感圧応動装置が設けてあるとともに、前記弁棒を摺動自在に嵌挿する案内孔を備えた隔壁部材によって前記弁口の直下流に位置する単一の導出室が形成されており、前記弁本体には、前記導出室から外部に開口する複数本の軸方向の連通孔が設けられ、前記弁口より上流側に圧縮機からの吐出圧力を導入するために吐出圧冷媒導入口があるとともに、前記連通孔の端部が前記圧縮機のクランク室に連通してクランク室圧が供される冷媒導出口となっており、前記導出室は前記隔壁部材と前記弁口との間にあり、かつ前記連通孔は前記導出室を挟んで前記案内孔とは反対側にあ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では、冷媒は弁口から単一の導出室に導かれ、該導出室から連通孔を介して圧縮機のクランク室に導かれるので、冷媒が弁口を出るとき分流されず、冷媒は弁口の内周縁部全体に沿って均等に流れる。そのため、弁口の内周縁部の局所的な摩耗・浸食等を効果的に抑制できて、弁漏れや弁棒の作動不良等を生じ難くできる。

また、連通孔は導出室を挟んで前記隔壁部材に形成された案内孔とは反対側に設けられ、冷媒が弁口から導出室及び連通孔を介して側面視逆U字を描くように流されることにより、案内孔と弁棒の上部嵌挿部との間の摺動面間隙に異物が入り込み難くなり、弁棒がロックする等の作動不良を生じ難くすることができる。

本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の一実施例を示す縦断面図。 図１に示される制御弁の下部を示す拡大断面図。 図２のＸ−Ｘ矢視断面図。 図５（ａ）のＹ−Ｙ矢視断面図。 図１に示される実施例の弁組立説明に供される図。 従来の可変容量型圧縮機用制御弁の下部を示す拡大断面図。 図６のＺ−Ｚ矢視断面図。

以下、本発明の可変容量型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、本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の一実施例を示す縦断面図、図２は、図１に示される制御弁の下部を示す拡大断面図、図３は、図２のＸ−Ｘ矢視断面図である。

図示の制御弁１は、電磁式アクチュエータ３０と、弁本体２０と、該弁本体２０内に摺動自在に嵌挿された弁棒１５と、感圧応動装置としてのベローズ装置４０とを備えている。

電磁式アクチュエータ３０は、通電励磁用のコイル３２、該コイル３２の上側に取り付けられた電源コネクタ部３１Ａを有するコネクタヘッド３１、コイル３２の内周側に配在された円筒状の吸引子３４（ステータ）、吸引子３４の下端部外周（段差部）にその上端部がＴＩＧ溶接により接合された階段状の段付き案内パイプ３５、吸引子３４の下方で案内パイプ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、前記コイル３２及びコネクタヘッド３１に外挿される段付き円筒状のハウジング６０、及び、該ハウジング６０の下端部と段付き案内パイプ３５との間に配在されてそれらを弁本体２０の上部に固定するためのホルダ５０を備えている。

前記吸引子３４の上部には、六角穴付きの調節ねじ６５が螺合せしめられ、この調節ねじ６５の下端面に、吸引子３４及びプランジャ３７に摺動自在に嵌挿された突っ張り棒３３の上端面が当接せしめられている。

弁本体２０は、弁棒１５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（弁口２２より下側）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口２５が設けられるとともに、弁口２２の上側には、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が圧入等により固定されている。この凸状ストッパ部２８は、弁本体２０内を仕切る隔壁部材を兼ねており、該凸状ストッパ部２８と弁口２２との間には、冷媒が前記弁口２２を出るとき分流されないように、単一の導出室２４が設けられるとともに、弁本体２０の下部には前記導出室２４と弁本体２０の下端面とに開口する４本の連通孔２６が同一円周上に等角度（９０度）間隔で設けられている。

また、弁本体２０の下端部中央には、組立時に弁棒１５を挿通させるための挿通穴１３が設けられるとともに、該挿通穴１３には、後述する弁棒１５の下端部（下部嵌挿部）１５ｂが摺動自在に嵌挿される有底段付き円筒状の栓状ガイド部材１２が圧入等により固定されている。また、弁本体２０における凸状ストッパ部２８の上側には吸入圧導入口（Ｐｓ口）２７及び吸入圧導入室２３が設けられている。

前記導出室２４と４本の連通孔２６は、弁室２１から弁口２２を介して絞られて流れる冷媒（の圧力Ｐｃ）をクランク室に導くための冷媒導出口２６ａを構成するもので、連通孔２６は導出室２４を挟んで、前記凸状ストッパ部２８に形成された案内孔１９とは反対側に設けられており、冷媒は弁口２２から導出室２４及び連通孔２６を介して側面視逆U字を描くように流されることになる。

弁棒１５は、前記凸状ストッパ部２８に形成された案内孔１９に摺動自在に嵌挿される下側棒状部材１５Ａと該下側棒状部材１５Ａの上側に配在された上側凸状部材１５Ｂとからなっており、下側棒状部材１５Ａは、下から順に、下部嵌挿部１５ｂ、該下部嵌挿部１５ｂより大径の弁体部１５ａ、小径部１５ｃ、上部嵌挿部１５ｄ、きのこ状頭部１５ｅからなっており、また、上側凸状部材１５Ｂは、上から順に、小径棒状部１５ｆ、大径部１５ｇ、鍔状ばね受け部１５ｈからなっている。また、下側棒状部材１５Ａと上側凸状部材１５Ｂとからなる弁棒１５の内部には断面Ｔ形の均圧孔１８が形成されている。

一方、前記プランジャ３７と前記弁棒１５（の下側棒状部材１５Ａ）とを直結するため、弾性を有する薄板材からなる有底円筒状の連結筒体５２が備えられ、この連結筒体５２内に前記ベローズ装置４０及び前記弁棒１５の上側凸状部１５Ｂが収容されている。

詳しくは、連結筒体５２は、プランジャ３７の下部外周に形成された環状溝３７ａにその上部がかしめ固定されており（かしめ部５２ａ）、また、その底部５２ｂ中央には、図４、図５を参照すればよくわかるように、底部５２ｂから内側（上側）に折り曲がる四つ割り円錐台状の弾性係止片５３が設けられている。この弾性係止片５３は、図５（ａ）→（ｂ）→（ｃ）に示される如くに、弁棒１５における下側棒状部材１５Ａのきのこ状頭部１５ｅで下側から突き上げることにより、半径方向外側に押し開かれてきのこ状頭部１５ｅを通し、きのこ状頭部１５ｅが通過した後は、それが持つ弾性により元の四つ割り円錐台状に復元してきのこ状頭部１５ｅを係止するようになっている。弾性係止片５３できのこ状頭部１５ｅが係止されることにより、プランジャ３７と弁棒１５とが連結筒体５２を介して直結され、それらは一体で上下動することになる。

また、連結筒体５２の底部５２ｂ及びきのこ状頭部１５ｅ上には、前記下側凸状部１５Ｂの鍔状ばね受け部１５ｈ及び大径部１５ｇが当接せしめられている。

前記連結筒体５２内に配在される感圧応動装置の一例としてのベローズ装置４０は、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、圧縮コイルばね４４、円筒状ばね受け４８等を備え、前記連結筒体５２とベローズ４１との間に形成される空間が感圧室４５となっている。ベローズ装置４０の上端面（上ストッパ４２）は前記突っ張り棒３３に当接せしめられ、下ストッパ４３には、前記上側凸状部材１５Ｂの小径棒状部１５ｆが挿入当接せしめられている。

また、下ストッパ４３と前記上側凸状部材１５Ｂの鍔状ばね受け部１５ｈとの間には、ベローズ４１を支持するとともに、弁棒１５を開弁方向（下向き）に付勢する圧縮コイルばね４６が縮装されている。

かかる構成とされた制御弁１においては、吸引子３４にプランジャ３７が引き寄せられると（通電時）、弁棒１５はプランジャ３７により連結筒体５２を介して閉弁方向に強制的に引っ張られる。一方、圧縮機から吸入圧導入口２７に導入された吸入圧力Ｐｓは、各部材の隙間を介して前記感圧室４５に導入され、ベローズ装置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、該変位が弁棒１５に伝達され、それによって、弁開度が調整される。すなわち、弁開度は、吸引子３４によるプランジャ３７の吸引力と、ベローズ装置４０の付勢力と、圧縮コイルばね４６による付勢力と、によって決定され、その弁開度に応じて、吐出圧冷媒導入口２５から弁室２１に導入された吐出圧力Ｐｄの冷媒の出口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。

以上のように、本実施例の制御弁１においては、弁口２２の直下流に単一の導出室２４が設けられるとともに、導出室２４と当該弁外とを連通する連通孔２６とが設けられ、冷媒は弁口２２から単一の導出室２４に導かれ、該導出室２４から４本の連通孔２６を介して圧縮機のクランク室に導かれるので、図３に示される如くに、冷媒が弁口２２を出るとき分流されず、弁口２２の内周縁部全体に沿って均等に流れる。そのため、弁口２２の内周縁部の局所的な摩耗・浸食等を効果的に抑制できて、弁漏れや弁棒の作動不良等を生じ難くできる。

また、連通孔２６は導出室２４を挟んで、前記凸状ストッパ部２８に形成された案内孔１９とは反対側に設けられ、冷媒は弁口２２から導出室２４及び連通孔２６を介して側面視逆U字を描くように流されるので、案内孔１９と弁棒１５の上部嵌挿部１５ｄとの間の摺動面間隙αに異物が入り込み難くなり、弁棒１５がロックする等の作動不良を生じ難くすることができる。

また、圧縮機に対する当該制御弁の取付角度如何によっては、圧損が変化しない等の効果も得られる。即ち、図２に示す如く、連通孔２６は、圧縮機側の取付孔Ｈの冷媒通路Ｐと直交する（対向しない）ように形成されているため取付孔Ｈに対する制御弁１の取付角度（中心軸まわりの角度）に応じて圧力損失が殆ど変化しない。よって、制御弁１の圧縮機対する取付角度を考慮する必要はなく、取付性が向上するものである。

１ 可変容量型圧縮機用制御弁
１５ 弁棒
１５Ａ 下側棒状部材
１５Ｂ 上側凸状部材
１９ 案内孔
２０ 弁本体
２１ 弁室
２２ 弁口
２４ 導出室（冷媒導出口）
２６ 連通孔
２６ａ 冷媒導出口
２８ 凸状ストッパ部（隔壁部材）
３０ 電磁式アクチュエータ
４０ ベローズ装置（感圧応動装置）

Claims (1)

1. 弁開閉を行うためのプランジャ（３７）を有する電磁式アクチュエータ（３０）と、該電磁式アクチュエータに連結された弁本体（２０）とを備え、
   前記弁本体（２０）には、圧縮機からの吸入圧力（Ｐｓ）が導入される吸入圧導入室（２３）と、前記プランジャ（３７）によって変位させられる弁棒（１５）の弁体部（１５ａ）が接離する弁口（２２）を有する弁室（２１）とが備わっており、
   前記吸入圧導入室（２３）には、その圧力に応じて作動する感圧応動装置（４０）が設けてあるとともに、前記弁棒（１５）を摺動自在に嵌挿する案内孔（１９）を備えた隔壁部材（２８）によって前記弁口（２２）の直下流に位置する単一の導出室（２４）が形成されており、
   前記弁本体（２０）には、前記導出室（２４）から外部に開口する複数本の軸方向の連通孔（２６）が設けられ、
   前記弁口（２２）より上流側に圧縮機からの吐出圧力（Ｐｄ）を導入するために吐出圧冷媒導入口（２５）があるとともに、前記連通孔（２６）の端部が前記圧縮機のクランク室に連通してクランク室圧（Ｐｃ）が供される冷媒導出口（２６ａ）となっており、
   前記導出室（２４）は前記隔壁部材（２８）と前記弁口（２２）との間にあり、かつ前記連通孔（２６）は前記導出室（２４）を挟んで前記案内孔（１９）とは反対側にあることを特徴とする可変容量型圧縮機用制御弁。

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