JP6004261B2

JP6004261B2 - 容量制御弁

Info

Publication number: JP6004261B2
Application number: JP2012189679A
Authority: JP
Inventors: 康平福留; 英樹東堂園; 雅行二口
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 2012-08-30
Filing date: 2012-08-30
Publication date: 2016-10-05
Anticipated expiration: 2032-08-30
Also published as: JP2014047661A

Description

本発明は、容量制御弁に関する。
また、本発明は、作動流体の容量又は圧力を可変制御する容量制御弁に関し、特に、自動車等の空調システムに用いられる容量可変型圧縮機等の吐出量を圧力負荷に応じて制御する容量制御弁、あるいは、自動車用オートマチックトランスミッション等に用いられる容量制御弁に関するものである。

例えば、自動車等の空調システムに用いられる斜板式容量可変型圧縮機は、エンジンの
回転力により回転駆動される回転軸、回転軸に対して傾斜角度を可変に連結された斜板、
斜板に連結された圧縮用のピストン等を備え、斜板の傾斜角度を変化させることにより、ピメトンのストロークを変化させて冷媒ガスの吐出量を制御するものである。

この斜板の傾斜角度は、冷媒ガスを吸入する吸入室の吸入圧力Ｐｓ、ピストンにより加
圧した冷媒ガスを吐出する吐出室の吐出圧力Ｐｄ、斜板を収容した制御室（クランク室）
の制御室圧力Ｐｃを利用しつつ、電磁力により開閉駆動される容量制御弁を用いて、制御
室内の圧力を適宜制御し、ピストンの両面に作用する圧力のバランス状態を調整すること
で連続的に変化させ得るようになっている。

このような容量制御弁は、斜複式容量可変型圧縮機の吐出室とクランク室とを接続する
通路に弁座と弁体とが設けられ、ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕＬａｔｉｏｎ）制御によって弁座と弁体との間で通路の開度を変更する。

例えば、車両の加速時にＰＷＭ制御によって通路の開度を大きくすれば、吐出室内の高圧の冷媒ガスがクランク室に供給され易くなり、吐出容量が小さくなる。
逆に、車両の定速時にＰＷＭ制御によって通路の開度を小さくすれば、吐出室内の高圧の冷媒ガスがクランク室に供給され難くなり、吐出容量が大きくなる。
こうして、この容量可変型圧縮機では、車速等に応じて吐出容量が適宜変更され得ることとなる。

この間、この斜板式容量可変型圧縮機はＰＷＭ制御の入力信号、特に４００〜５００Ｈｚの入力信号によって容量制御弁が微振動を生じる
このため、通路の開度が小さい時には、弁座と弁体との相対距離が小さいため、弁座と
弁体とが無数に繰り返し衝突し、車内外で希に聞き取れるようなノイズが発生する。
また、衝突後には、弁座と弁体との反発によって開度がより大きくなることから、開度が不安定になる場合がある。

従来、通路の開度を安定させるために提案された発明として、図３に示す容量制御弁が知られている。（特許文献１）
この種容量制御弁は、弁ハウジング１００と、この弁ハウジング１００内に配置され、ＰＷＭ制御されるソレノイド２００により往復動自在に駆動される弁体３００と、弁ハウジング１００側に保持され、弁体３００と協働して通路の開度を変更して作動流体の容量または圧力を変更する弁座４００とより構成されている。
そして、通路６００の開度が小さい時には、弁座４００と弁体３００との間に、繰り返し衝突が発生する。

そこで、弁座４００と弁体３００との間の反発を抑制する為に、防振合金材製の制振部材が、弁座４００と弁体３００との間に介在したり、弁座４００や弁体３００自体を防振合金材製やゴム材製にしたものが提案された。

しかしながら、上記従来技術では、制振部材が円板状の防振合金からなり、この円板状の防振合金をコイルスプリング７００で弁座４００に押し付ける構成であるため、防振合金の他にコイルスプリング７００が必要であり、また、コイルスプリング７００を配置するスペースも必要であるため、装置全体が複雑で大型化するという問題があった。
また、弁座４００や弁体３００自体をゴム材製にした場合は、耐久性が劣る問題を招来した。

特開２０１１−１４９３７７号公報特開２００５−１７１９０８号公報特開２００５−１２０８４９号公報

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、装置全体が複雑で大型化する事無く、通路の開度が小さい時に発生する弁座と弁体との繰り返し衝突によるノイズの発生を防止し、通路の開度が安定で、長寿命な容量制御弁を提供することを目的とする。

本発明の容量制御弁は、弁ハウジングと、前記弁ハウジング内に配置され、ＰＷＭ制御されるソレノイドにより往復動自在に駆動される弁体と、前記弁ハウジング側に保持され、前記弁体と協働して通路の開度を変更して作動流体の容量または圧力を変更する弁座とよりなる容量制御弁において、前記弁座が、前記弁ハウジングとは別体に製作され、弾性材製の緩衝部材を介して前記弁ハウジング側に弾性的に保持され、前記弁座の前記緩衝部材と接する面が、前記弁体側に向かって径が大きくなるテーパ形状面を備えていることを特徴とする。

本発明は、以下に記載されるような効果を奏する。
請求項１記載の発明の容量制御弁によれば、弁座が、弁ハウジングとは別体に製作され、弾性材製の緩衝部材を介して弁ハウジング側に弾性的に保持される構成とする事により、装置全体が複雑で大型化する事無く、通路の開度が小さい時に発生する弁座と弁体との繰り返し衝突によるノイズの発生を防止し、通路の開度が安定で、長寿命な容量制御弁を提供することができると共に、弁座が摩耗した場合の交換が容易である為、更なるノイズ低減を求められた場合に、弁座の部材の変更が簡単に行える為、弁座に使用出来る高コストの材料費の低減を図ることが出来る。
また、請求項１記載の発明の容量制御弁によれば、緩衝部材が、弁ハウジング内周面に嵌合されたストッパー部材により、弁ハウジング側に保持される構成としている為、組み立てが容易であると共に、緩衝部材を安定して弁ハウジング側に保持出来る。
更に、請求項１記載の発明の容量制御弁によれば、弁座の緩衝部材と接する面が、弁体側に向かって径が大きくなるテーパ形状面と成っている為、このテーパ形状面と緩衝部材との協同作用により、弁座に対する調芯作用が働く為、通路の開度をより安定させる事が出来る。
請求項２記載の発明の容量制御弁によれば、弁座が樹脂材製である為、弁座と弁体との繰り返し衝突によるノイズの発生を効果的に防止し、通路の開度をより安定させる事が出来る。

請求項３記載の発明の容量制御弁によれば、緩衝部材が、ゴム状弾性材製Ｏリングである為、装置全体が複雑で大型化する事無く、通路の開度が小さい時に発生する弁座と弁体との繰り返し衝突によるノイズの発生を効果的に防止し出来る。

本発明に係る容量制御弁の縦断面図。図１の要部拡大図。従来技術に係る容量制御弁の縦断面図。

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
本発明に係る容量制御弁は、図示しない斜複式容量可変型圧縮機の吐出室とクランク室とを接続する通路に弁座と弁体とが設けられ、ＰＷＭ（ＰｕｌｓｅＷｉｄｔｈＭｏｄｕＬａｔｉｏｎ）制御によって弁座と弁体との間で通路の開度を変更する。

この為、図１及び図２に示す構造の容量制御弁としたものである。
すなわち、本発明に係る容量制御弁は、金属材料又は樹脂材料により形成された弁ハウジング１と、この弁ハウジング１内に配置され、ＰＷＭ制御されるソレノイド２により往復動自在に駆動される弁体３と、弁ハウジング１側に保持され、弁体３と協働して通路の開度を変更して作動流体の容量または圧力を変更する弁座４とより構成されている。

そして、弁座４は、弁ハウジング１とは別体に製作され、弾性材製の緩衝部材５を介して弁ハウジング１側に弾性的に保持されている。
すなわち、弁座４は、弁ハウジング１に完全に固定されていない為、弁体３が弁座４に接触することにより、弁座４が少し動くように設定されている。
この事により、これは弁座４と弁体３とが接触した時の反発係数を小さくする事が出来る為、ノイズの発生の防止に繋がる。
この弁座４は、金属材製、樹脂材製のものが適宜選択して用いられるが、ノイズ低減の観点から、樹脂材製のものが好ましい。
また、上述した構造の容量制御弁としている為、通路の開度が小さい運転状態において、弁座４と弁体３とが無数に繰り返し衝突したとしても、弁座４が弾性材製の緩衝部材５により軸方向移動可能に支持されている事から、弁座４の緩衝部材５の変形を伴う衝撃緩衝作用により、ノイズ低減が図れるものである。

弁座４に使用される樹脂材としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化樹脂、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂が使用条件により適宜選択して用いられる。
また、弁座４の緩衝部材５と接する面には、弁体３側（図上上方）に向かって径が大きくなるテーパ形状面４１を備えている。
このテーパ形状面４１の存在により、弁座４は、弁ハウジング１に固定されていない状態においても、常に弁座４を中心に維持する調芯作用が働く為、通路の開度をより安定させる事が出来る。

緩衝部材５の材質としては、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（ＨＮＢＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、シリコーンゴム（ＶＭＱ）、フルオロシリコーンゴム（ＦＶＭＱ）、ふっ素ゴム（ＦＫＭ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、クロロスルフオン化ポリエチレン（ＣＳＭ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ウレタンゴム（ＡＵ）等のゴム状弾性材が好ましい。
また、緩衝部材５は、弁座４と弁ハウジング１との間隙から作動流体が漏洩することを阻止するシール機能を備えている必要があることから、シール部材として好適なものが選ばれる。
また、緩衝部材５の断面形状としては、円形、楕円形、矩形等が使用可能であるが、弁座４のテーパ形状面４１との調芯作用を考慮すると、円形断面のものが好ましい。

また、本実施形態においては、緩衝部材５が、弁ハウジング１内周面に嵌合されたストッパー部材６により弁ハウジング１側に保持される構成としている。
この事により、組み立てが容易であると共に、緩衝部材を安定して弁ハウジング側に保持出来る。
しかし、ストッパー部材６を弁ハウジング１内周面に螺合して固定する方法や、弁ハウジング１内周面に形成した環状溝にスナップ係合させる方法であっても良い。

また、ソレノイド２は、弁ハウジング１に連結されるケーシング２１、一端部が閉じたスリーブ２２、ケーシング２１及びスリーブ２２の内側に配置された円筒状の固定鉄芯２３、固定鉄芯２３の内側において往復動自在にかつその先端が弁体３に連結されて連通路
３１を形成する駆動ロッド２４、この駆動ロッド２４の他端側に固着された可動鉄芯２５、弁体３を開弁させる方向に可動鉄芯２５を付勢するコイルスプリング２６、スリーブ２２の外側にボビンを介して巻回された励磁用のコイル２７等を備えている。

また、弁ハウジング１は、吐出側通路として機能する連通路７１、７２、７３、弁体３の連通路３１と共に吸入側通路として機能する連通路７３、７４、吐出側通路の途中に形成された第１弁室７５、吸入側通路の途中に形成された第２弁室７６、弁体３をガイドす
るガイド通路７７、吐出側通路及び吸入側通路の制御室（図示せず）寄りに形成された第３弁室７８等を備えている。

また、弁ハウジング１には、第３弁室７８を画定すると共に弁ハウジシグ１の一部を構成する閉塞部材７９が螺合により取り付けられている。
すなわち、連通路７３及び第３弁室７８は、吐出側通路及び吸入側通路の一部を兼ねるように形成され、連通路７２は、第１弁室７５と第３弁室７８とを連通させると共に弁体
３を挿通させる（流体が流れる隙間を確保しつつ弁体３を通す）弁孔を形成している。
なお、連通路７１、７３、７４は、それぞれ周方向に放射状に配列して複数（例えば、９０度の間隔をおいて４個）形成されている。

そして、第１弁室７５において、連通路（弁孔）７２の縁部には、弁体３が着座する弁座４が配置され、又、第２弁室７６において、固定鉄芯２３の端部には、弁体３の第２弁部３２が着座する座面２３１が形成されている。
弁体３は、略円筒状に形成されて一端側に第１弁部３３、他端側に第２弁部３２、その
軸線方向に貫通し吸入側通路として機能する連通路３１等を備えている。

感圧体８は、ベローズ８１及びアダプタ８２等を備えている。
ベローズ８１は、その一端が閉塞部材７９に固定され、その他端（自由端）にアダプタ８２を保持している。
アダプタ８２は、先端が断面略コ宇状をした中空円筒形部を有している。
感圧体８は、第３弁室７８内に配置されて、その伸長（膨張）により第１弁部３３を開弁させる方向に付勢力を及ぼすと共に周囲（第３弁室７８及び弁体３の連通路３１内）の圧力増加に伴って収縮して第１弁部３３に及ぼす付勢力を弱めるように作動する。

また、本発明は、上述の発明を実施するための形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなくその他種々の構成を採り得ることはもちろんである。

本発明に係る容量制御弁は、自動車等の空調システムに用いられる容量可変型圧縮機等の吐出量を圧力負荷に応じて制御する容量制御弁、あるいは、自動車用オートマチックトランスミッション等に用いて有用である。

１弁ハウジング
２ソレノイド
３弁体
４弁座
５緩衝部材
６ストッパー部材
８感圧体
２１ケーシング
２２スリーブ
２３固定鉄芯
２４駆動ロッド
２５可動鉄芯
２６コイルスプリング
２７コイル
３１連通路
３２第２弁部
３３第１弁部
４１テーパ形状面
７１連通路
７２連通路
７３連通路
７４連通路
７５第１弁室
７６第２弁室
７７ガイド通路
７８第３弁室
７９閉塞部材
８１ベローズ
８２アダプタ

Claims

弁ハウジング（１）と、前記弁ハウジング（１）内に配置され、ＰＷＭ制御されるソレノイド（２）により往復動自在に駆動される弁体（３）と、前記弁ハウジング（１）側に保持され、前記弁体（３）と協働して通路の開度を変更して作動流体の容量または圧力を変更する弁座（４）とよりなる容量制御弁において、
前記弁座（４）が、前記弁ハウジング（１）とは別体に製作され、弾性材製の緩衝部材（５）を介して弾性的に保持されると共に、前記緩衝部材（５）が、前記弁ハウジング（１）内周面に設けられたストッパー部材（６）により前記弁ハウジング（１）側に保持され、前記弁座（４）の前記緩衝部材（５）と接する面が、前記弁体（３）側に向かって径が大きくなるテーパ形状面（４１）を備えていることを特徴とする容量制御弁。
前記弁座（４）が、樹脂材製であることを特徴とする請求項１記載の容量制御弁。
前記緩衝部材（５）が、ゴム状弾性材製Ｏリングであることを特徴とする請求項１または２記載の容量制御弁。