JPH0723591Y2

JPH0723591Y2 - 圧縮機の能力制御弁

Info

Publication number: JPH0723591Y2
Application number: JP12886187U
Authority: JP
Inventors: 勉板鼻; 哲夫小野; 民夫杉元; 文隆安藤; 悟岡田
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Pacific Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd; Pacific Industrial Co Ltd
Priority date: 1987-08-25
Filing date: 1987-08-25
Publication date: 1995-05-31
Anticipated expiration: 2002-08-25
Also published as: JPS6434485U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本考案は、カークーラーに搭載のコンプレッサーの能力
を制御する制御弁に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は、従来のコンプレッサーの能力を制御するシス
テムの概念図であり、以下この図面に基づき従来の制御
弁の構成ならびに機能について説明する。

制御弁（１）は、アンロードバルブ（２）を内蔵したコ
ンプレッサーのケーシング（３）にフランジ（４）を介
してボルト（５）で固着されている。

そして、この制御弁（１）はコンプレッサーの吐出側圧
力HPおよび吸入側圧力LPを利用し、中間圧力APを取り出
すためのものである。

前記制御弁（１）の中間圧力APはアンロードバルブ
（２）のスプール（６）に作用し、該スプール（６）は
前記中間圧力APによる力とスプリング（７）による力と
釣り合い、中間圧力APの強弱によってスプール（６）は
上下に移動し、コンプレッサーの吐出側から吸入側へ流
れる冷媒のバイパス量を前記スプール（６）の連通孔
（８）と、アンロードバルブの側面の孔（９）との位置
関係により変化させて能力を制御する。

前記システムにおける従来の制御弁（１）の構造は、ボ
ディ（10）とサブボディ（11）との間に圧力変位変換膜
のダイヤフラム（12）が挾持され、該ダイヤフラム（1
2）の上側にはスプリング（14）を介してダイヤフラム
（12）に当接するように当金（15）が載置してあり、前
記スプリング（14）はアジャスター（13）によりサブボ
ディ（11）とねじ結合されている。

一方、ダイヤフラム（12）の下側には、ボディ（10）の
中央部に設けた摺動孔にシャフト（16）が内挿されてい
る。そして、シャフト（16）の上部にはストッパー機能
を有する鍔（20）を設けると共に、シャフト（16）の下
端にはピン（19）が設けられ、シャフト（16）の上端部
が前記ダイヤフラム（12）の下側に、またピン（19）の
下端部がボディ（10）中央部に設けた弁口（17）を開閉
するボール（18）に当接するようになっている。

尚、前記ボール（18）はストッパーリング（21）により
支持されたスプリング（22）により弁口（17）を閉塞し
ている。

前記弁口（17）の上側には流体の導通孔（23）およびチ
ャンバー（24）を形成すると共に、前記導通孔（23）の
中間部には中間圧力APに通じるクロス孔（25）が設けら
れ、また前記チャンバー（24）の側部には吸入側圧力LP
に通じる流出孔（26）が設けられている。また、ダイヤ
フラム（12）の下側に設けたチャンバー（27）と吸入側
圧力LPとの間には圧力導入孔（28）を設けてチャンバー
（27）に吸入側圧力LPを導入している。（29）はピン
（19）でボディ（10）により形成される絞り部である。

前記構造の従来の制御弁の動作について以下に説明す
る。

スプリング（14）の力は吸入側圧力LPの圧力の一定値が
０の時に丁度釣り合うように設定されているから、今コ
ンプレッサーが運転を開始し、熱負荷＞コンプレッサー
の冷媒能力の場合、吸入側圧力LPは０より高いため、ダ
イヤフラム（12）に作用する吸入側圧力LPの圧力による
力がスプリング（14）の力より強くなり、当金（15）が
サブボディ（11）のストッパーに当たるまで上昇する。

従って、シャフト（16）下端のピン（19）はボール（1
8）から離れ、ボール（18）はスプリング（22）の力に
より弁口（17）を閉塞し、中間圧力APの圧力は吸入側圧
力LPの圧力にほぼ等しくなり、アンロードバルブ（２）
のスプール（６）に作用する中間圧力APの圧力が小さい
ため、スプリング（７）の力が打勝ってスプール（６）
が上昇してアンロードバルブの側面の孔（９）を閉塞
し、コンプレッサーの吐出側から吸入側へ流れる冷媒の
バイパスは遮断される。

その後、熱負荷が軽減され、吸入側圧力LPの圧力が０に
達し、さらに０より小さくなるとスプリング（14）の下
向きの力がダイヤフラム（12）に作用する吸入側圧力LP
の力よりも大きくなり、シャフト（16）下端のピン（1
9）はボール（18）を押し下げる。従って、弁口（17）
は開状態となり、コンプレッサーの吐出ガスは吐出側か
ら弁口（17）、導通孔（23）、絞り（29）、チャンバー
（24）および流出孔（26）を通って吸入側へと流れる。
この時、チャンバー（27）内の圧力、つまりダイヤフラ
ム（12）に作用する力の大きさにより、ボール（18）が
弁口（17）から離れる距離は比例的に変化し、それによ
って吐出側から吸入側に流れる冷媒流量が変化する。す
なわち、中間圧力APの圧力に導通するクロス孔（25）の
圧力は吸入側圧力LPの圧力変化に比例して変化し、アン
ロードバルブ（２）スプール（６）の位置も比例的に変
化する。従って、吸入側圧力LPが０に達した時に、スプ
ール（６）の連通孔（８）とアンロードバルブの側面の
孔（９）の位置を連通する様に設計することにより、コ
ンプレッサーの吐出ガスはアンロードバルブ（２）を介
して吸入側にバイパスさせることが出来る。

〔考案が解決しようとする問題点〕

従来の前記構造を有する制御弁は、第１には、この制御
弁の機能にかかわる最も重要な事項の１つである吸入側
圧力と中間圧力との圧力特性において、要求する比例的
関係が得られにくいことである。

つまり第４図の構造から明らかな様に、吐出側から吸入
側へ流れる流体は途中のチャンバー（24）において、流
体の動圧がシャフト（16）下面に、まともに作用する形
となり、チャンバー（24）の圧力に悪影響を及ぼす結果
を招き、吸入側圧力LPに比例した中間圧力APの値を得に
くい構造であることが分かる。

このことは、第５図に示すようにある吸入側圧力値に対
して中間圧力値が突然大きくなる現象とか、吸入側圧力
−中間圧力特性のヒステリシスを大きくする現象として
現れる。

第２には、吸入側LPの圧力変動をボールの変位にてとら
え、この変位による冷媒の流量の大小による圧力損失を
中間圧力APとしてとらえてバイパス量を制御しているた
め、ダイヤフラムの組付け位置、変位伝達機構部のシャ
フトおよびピンの寸法公差等の厳しい要求があり、制御
因子の吸入側圧力と作用因子の中間圧力との関係に要求
される条件に応えるには製造加工面において非量産的面
がある。

本考案は、前記のような問題点を解消するためになされ
たもので、吸入側圧力−中間圧力特性において、流体の
動圧の影響をなくし、かつ任意の吸入側圧力−中間圧力
特性を得ることを可能ならしめ安定した中間圧力が得ら
れ、かつ吸入側圧力−中間圧力特性におけるヒステリシ
スを極小とし、製造加工面において量産可能ならしめる
ことを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案に係る圧縮機の能力制御弁は、ベローズ（34）を
有し、低圧側圧力LPの変化を変位伝達部材（16）の軸方
向変位に変換する圧力変位変換部（30）、同圧力変位変
換部の変位を３方弁部（32）に伝達する変位伝達部材
（16）及び高圧側圧力HPと低圧側圧力LPとの圧力差を利
用して中間圧力APを取り出す３方弁部（32）からなる圧
縮機の能力制御弁（１）において、前記圧力変位変換部
（30）と３方弁（32）との間に設けられ、前記中間圧力
AP及び低圧側圧力LPの各静圧を前記変位伝達部材（16）
に対して相反する方向に作用させるチャンバー（43）及
び（44）と、中間圧力APを前記チャンバー（43）に導入
する圧力導入孔（58）を有し、中間圧力APをチャンバー
（43）に帰還させる帰還部（31）と、前記圧力変化変換
部（30）のベローズ（34）の下方側に形成され、同ベロ
ーズ（34）内部の大気圧と低圧側圧力LPとの圧力差でベ
ローズ（34）に上向きの力を作用させるチャンバー（3
8）に低圧側圧力LPを導入する圧力導入孔（57）と、前
記３方弁部（32）の出口（46）と低圧側圧力LPが導入さ
れる前記チャンバー（44）との間に設けられ、高圧側圧
力HPから低圧側圧力LPに流出する流体を受け入れ、同流
体の動厚がチャンバー（44）に加わらないようにするチ
ャンバー（53）と、同チャンバー（53）と低圧側圧力LP
との間に設けられた１個又は複数個の流出孔（60）とを
備え、高圧側圧力HPから低圧側圧力LPに流出する流体の
動圧が変位伝達部材（16）に及ぼす影響なくしたことを
特徴とするものである。また、前記流出孔（60）の位置
に対して、前記チャンバー（38）に導通する圧力導入孔
（57）の位置とチャンバー（44）に導通する圧力導入孔
（59）との位置が、円周上において角度を一致させない
ように配置したものである。

また、３方弁部（32）に流入する流体の高圧側に、最大
流量を制限するオリフィス（50）を設置したものであ
る。

〔作用〕

本考案における能力制御弁は、圧力変位変換部（30）と
３方弁部（32）との間に、中間圧力AP及び低圧側圧力LP
の各静圧を前記変位伝達部材（16）に対して相反する方
向に作用させるチャンバー（43）及び（44）を設け、チ
ャンバー（43）に中間圧力APの圧力を帰還させて低圧側
圧力LPと釣り合せているため、任意のLP−AP特性を得る
ことが可能であり、また、３方弁部（32）の出口（46）
と低圧側圧力LPが導入されるチャンバー（44）との間に
チャンバー（53）を設け、同チャンバー（53）を経て流
出孔（60）により高圧側圧力HPからの流体を低圧側圧力
LPに流出させるようにして、チャンバー（44）において
変位伝達部材（16）に動圧が作用しないようにし、変位
伝達部材（16）に対する力の釣り合い系を静圧のみで行
わせ、流体の動圧の影響を受けないようにしているた
め、中間圧力APが突然変化する現象（ジャンピング現
象）をなくすることができると共に、LP−AP特性におけ
るヒステリシスを極めて小さくすることができ、圧縮機
の能力制御弁として良好な性能を持つ量産性に富んだ制
御弁が得られる。

〔考案の実施例〕

以下、本考案の一実施例を図面に基づき説明する。

第１図において、制御弁（１）は、アンロードバルブ
（２）を内蔵したコンプレッサーのケーシング（３）に
フランジ（４）を介してボルト（５）で固着されている
もので、上部の圧力変位変換部（30）、中央部の中間圧
力APの帰還部（31）および中間圧力APを生成する下部の
３方弁部（32）とから成っている。ベローズアッシー
（37）は、中央に貫通孔（33）を有するボディ（10）の
上部空間に位置し、圧力変換機能をもつベローズ（34）
の上部がホルダー（35）と、また下部中央がシャフトガ
イド（36）とそれぞれハンダ付け等の方法にて接合され
ている。そして、前記ホルダー（35）はボディ（10）と
カシメ等の方法により固定され、ベローズ（34）とボデ
ィ（10）との間にチャンバー（38）を形成している。

また、圧力変位変換部（30）は、ベローズアッシー（3
7）内に内挿された当金（15）と、ホルダー（35）とね
じ結合されたアジャスター（13）と、スプリング（14）
とから構成されている。

一方、ボディ（10）に設けた摺動孔（39）に摺動可能な
Ｏリング（40）を具備する変位伝達部材である（16）
は、前記チャンバー（38）と貫通孔（33）との間に内挿
され、該シャフト（16）上端はシャフトガイド（36）の
中央の孔に内挿されハンダ付け等にて固定されている。
そして、Ｏリング（40）とチャンバー（38）との間には
Ｏリングホルダー（41）がボディ（10）に固定され、該
Ｏリングホルダー（41）内側にはシャフト（16）が摺動
可能なＯリング（42）を具備している。

かくして、シャフト（16）のＯリング（40）とＯリング
ホルダー（41）の間にチャンバー（43）が、また、シャ
フト（16）のＯリング（40）と貫通孔（33）との間にチ
ャンバー（44）が形成されている。また前記シャフト
（16）の下端には貫通孔（33）を通るピン（19）が装着
されている。

他方、貫通孔（33）の下側には弁口（46）と、ボール
（18）が摺動可能なガイド部（45）と、ガイド部の側面
にボディ（10）のクロス孔（47）を通して中間圧力APに
連通するクロス孔（48）とを具備させた上弁座（49）が
設けられている。

ボール（18）の下方には、中央下部にオリフィス（50）
を有し、上部に弁口（51）を具備させた下弁座（52）が
設けられている。そして、ボール（18）は下方のスプリ
ング（22）により常に上方へ押し上げられている。３方
弁部（32）はボール（18）、ガイド部（45）、弁口（4
6）、クロス孔（47）、（48）、上弁座（49）、オリフ
ィス（50）、弁口（51）、下弁座（52）、チャンバ（5
3）、フィルタアッシー（56）から構成される。

また、３方弁部（32）においては、貫通孔（33）と上弁
座（49）との間にチャンバー（53）が形成されると共
に、下弁座（52）の下側には高圧側圧力HPに通じる流体
孔（54）を中央にもち、フィルター（55）を具備したフ
ィルターアッシー（56）がボディ（10）とカシメ等によ
り固定されている。

一方、前記ボディ（10）には、チャンバー（38）に低圧
側圧力LPの圧力を導入する圧力導入孔（57）と、チャン
バー（43）に中間圧力APの圧力を導入する圧力導入孔
（58）と、チャンバー（44）に低圧側圧力LPの圧力を導
入する圧力導入孔（59）およびチャンバー（53）の流体
を低圧側圧力LPへ流出させる流出孔（60）とが各々設け
られている（第２図参照）。

前記構造の制御弁においては、高圧側の圧力HPから低圧
側の圧力LPに流出する流体の動圧をさけるために、流出
孔（60）の位置に対して、前記チャンバー（38）に導通
する圧力導入孔（57）の位置と、チャンバー（44）に導
通する圧力導入孔（59）との位置が、上方から見た場合
において円周上90°の配置になるよう設計してある。ま
た、中間圧力APを出力するのに必要で最小限の流量に制
限するため、下弁座（52）の高圧側、つまり３方弁部部
（32）に流体が流入するオリフィス（50）が設けられて
いる。

次に制御弁の動作について説明する。

この制御弁は静的な力の釣り合いとして表現出来るた
め、今、力の平衡式を考えると、圧力変位変換機能を持
つベローズ（34）に作用する低圧側圧力LPの力は変位に
変換され、この変位は、変位伝達機能をもつシャフト
（16）により３方弁部（32）のボール（18）に伝達され
る。シャフト（16）に加わる主な力は上向きの力Ｆ₁：ベローズ（34に作用する低圧側圧力
Ｐによる力Ｆ₂:Oリング（40）の作用する低圧側圧力L
Pによる力下向きの力Ｆ₃：ベローズ（34）のスプリング性によ
る力Ｆ₄：中間圧力APの帰還圧力がＯリング（4
0）に作用する力Ｆ₅：スプリング（14）による力上記Ｆ₁、Ｆ₂、Ｆ₄は次の様に表わすことができる。

Ｆ₁＝Ｋ₁×LP、Ｆ₂＝Ｋ₂×LP、Ｆ₄＝Ｋ₃×AP …（１）ここにＫ₁〜Ｋ₃は各部の諸元により一意的に決まる定数
であり、力の平衡式は次の様になる。

Ｆ₁＋Ｆ₂＝Ｆ₃＋Ｆ₄＋Ｆ₅ …（２）式（１）および（２）からAP＝ｆ（LP）の形式に整理す
ると AP＝ａ×LP＋ｂ …（３）となる。ここに、ａおよびｂは定数である。この式
（３）は、第３図のLP-AP特性図において直線ロ−ホを
表わす。直線イ−ロは３方弁部（32）の下弁座（52）の
弁口（51）が閉状態であることを示し、又ホ−ヘのAP＝
一定は上弁座（49）の弁口（46）が概略閉状態にあるこ
とを示している。従って各種コンプレッサーから要求さ
れるAP/LPの傾きは、式（３）における定数ａの値を適
当に定めることにより満足させることが可能である。又
直線イ−ロから直線ロ−ホに移るロの点はスプリング
（14）の強さを適当に変えることにより任意に設定可能
である。前記特性をもつ能力制御弁を内蔵したエアコン
のコンプレッサーの能力制御システムを能力制御弁の動
作と共に説明すると次の様になる。

能力制御弁の制御因子LPは、第３図に示すLP₁-LP₂のLP
範囲でアンロードバルブ（２）からバイパス量を制御す
ると仮定する。今コンプレッサーが運転を開始し、熱負
荷が大きい場合、LPはLP₂より高圧力となり、LPは圧力
導入孔（57）を通してチャンバー（38）に導入され、ベ
ローズ（34）に作用する上向きの力となって現われ、ス
プリング（14）の強さに打ち勝ち、変位伝達機能をもつ
シャフト（16）が上方向に移動し、ボール（18）は弁口
（51）を離れ、流体は高圧圧力HP側から流体孔（54）を
通り、オリィフィス（50）、弁口（51）、弁口（46）、
チャンバー（53）、流出孔（60）を通って低圧圧力LPへ
流れる。この場合中間圧力APは第３図の特性図のロ−ホ
の領域にある。

従って、LP≧LP₂ではアンロードバルブのスプールはス
プリング（７）を押し下げアンロードバルブ（２）の側
面の孔（９）を閉塞する。つまりコンプレッサーの吐出
側から吸入側へ流れる冷媒のバイパスは遮断される。そ
の後、熱負荷が軽減されると、LPの圧力が下降し、やが
て第３図の低圧圧力LP制御域のLP₂に達すると中間圧力A
Pの圧力も下降し、アンロードバルブ（２）のスプール
（６）が上方に移動して、スプール（６）の連通孔
（８）とアンロードバルブ（２）の側面の孔（９）とが
連通する様になり、冷媒のバイパスが行なわれ、LP₂-LP
₁の領域において、アンロードバルブ（２）のバイパス
量は比例的に、低圧圧力LPの値によって制御される。

〔考案の効果〕

以上のように、本考案の能力制御弁によれば、要求され
るLP-AP特性は式（３）により、諸元を適当に設定する
ことにより一義的に決定され、コンプレッサーから来る
LP-AP特性に容易に応えることが可能である。

また、流体通路と力の釣り合い系とを独立させることに
より、流体の動圧の影響を極力小さくすることが出来、
APのジャンピング現象、LP-AP特性のヒステリシスを極
端に小さくすることが出来る等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の縦断面図、第２図は第１図
のＸ−Ｘ断面図、第３図は本考案の一実施例におけるLP
-AP特性図、第４図は従来の制御弁の縦断面図、第５図
は従来例のLP-AP特性図である。（１）は制御弁、（14）はスプリング、（16）はシャフ
ト、（18）はボール、（30）は圧力変位変換部、（31）
は帰還部、（32）は３方弁部、（34）はベローズ、（3
7）はベローズアッシー、（38）はチャンバー、（43）
はチャンバー、（44）はチャンバー、（46）は弁口、
（50）はオリフィス、（53）はチャンバー、（56）はフ
ィルタアッシー、（57）、（58）は圧力導入孔、（59）
は圧力導入孔、（60）は流出孔を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者杉元民夫愛知県西春日井郡西枇杷島町旭町３丁目１番地三菱重工業株式会社エアコン製作所内 (72)考案者安藤文隆岐阜県安八郡神戸町字提外1300−１太平洋工業株式会社制御機器事業部北大垣工場内 (72)考案者岡田悟岐阜県安八郡神戸町字提外1300−１太平洋工業株式会社制御機器事業部北大垣工場内 (56)参考文献実開昭63−151985（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】ベローズ（34）を有し、低圧側圧力LPの変
化を変位伝達部材（16）の軸方向変位に変換する圧力変
位変換部（30）、同圧力変位変換部の変位を３方弁部
（32）に伝達する変位伝達部材（16）及び高圧側圧力HP
と低圧側圧力LPとの圧力差を利用して中間圧力APを取り
出す３方弁部（32）からなる圧縮機の能力制御弁（１）
において、前記圧力変位変換部（30）と３方弁部（32）との間に設
けられ、前記中間圧力AP及び低圧側圧力LPの各静圧を前
記変位伝達部材（16）に対して相反する方向に作用させ
るチャンバー（43）及び（44）と、中間圧力APを前記チャンバー（43）に導入する圧力導入
孔（58）を有し、中間圧力APをチャンバー（43）に帰還
させる帰還部（31）と、前記圧力変位変換部（30）のベローズ（34）の下方側に
形成され、同ベローズ（34）内部の大気圧と低圧側圧力
LPとの圧力差でベローズ（34）に上向きの力を作用させ
るチャンバー（38）に低圧側圧力LPを導入する圧力導入
孔（57）と、前記３方弁部（32）の出口（46）と低圧側圧力LPが導入
される前記チャンバー（44）との間に設けられ、高圧側
圧力HPから低圧側圧力LPに流出する流体を受け入れ、同
流体の動圧がチャンバー（44）に加わらないようにする
チャンバー（53）と、同チャンバー（53）と低圧側圧力LPとの間に設けられた
１個又は複数個の流出孔（60）とを備え、高圧側圧力HPから低圧側圧力LPに流出する流体の動圧が
変位伝達部材（16）に及ぼす影響をなくしたことを特徴
とする圧縮機の能力制御弁。
【請求項２】前記流出孔（60）の位置に対して、前記チ
ャンバー（38）に導通する圧力導入孔（57）の位置とチ
ャンバー（44）に導通する圧力導入孔（59）との位置
が、円周上において角度を一致させないように配置した
実用新案登録請求の範囲第１項記載の圧縮機の能力制御
弁。
【請求項３】前記３方弁部（32）に流入する流体の高圧
側に、流量を制限するオリフィス（50）を設置した実用
新案登録請求の範囲第１項記載の圧縮機の能力制御弁。