JPH10318155A - 電磁式制御弁 - Google Patents

電磁式制御弁

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JPH10318155A
JPH10318155A JP10058353A JP5835398A JPH10318155A JP H10318155 A JPH10318155 A JP H10318155A JP 10058353 A JP10058353 A JP 10058353A JP 5835398 A JP5835398 A JP 5835398A JP H10318155 A JPH10318155 A JP H10318155A
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pressure
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piston
compressor
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Masahiro Kawaguchi
真広 川口
Takeshi Mizufuji
健 水藤
Masakazu Murase
正和 村瀬
Atsushi Morishita
敦之 森下
Tomoo Okada
伴雄 岡田
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Toyota Industries Corp
Saginomiya Seisakusho Inc
Original Assignee
Saginomiya Seisakusho Inc
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 弱い電磁力で精緻な制御が可能な電磁式制御
弁を低コストで提供する。 【解決手段】 電磁式制御弁において、弁本体のクラン
ク圧力(Pc)導入口に面するようにコンプレッサの吸
入側に連通する空間に配置した感圧調整機構を弁棒の下
面に当接するように配置したピストンで構成して、該ピ
ストンにより前記Pcとコンプレッサ吸入圧力(Ps)
との差を検出し、温度センサ及び圧力センサからの検知
信号並びに外部信号を受けて、高圧のコンプレッサ吐出
圧力(Pd)側よりクランクケース側への冷媒の流れを
可変することによりこの差を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、可変容量コンプレ
ッサの電磁式制御弁、特に、車両の冷房装置に使用され
る可変容量コンプレッサの電磁式制御弁に関する。
【0002】
【従来の技術】本発明者は、車両起動時のエンジンへの
負荷を軽減し、弁全体を小型化することができ、しか
も、弁特性を容易に変化させることができる、車両の冷
房装置に用いられる可変容量コンプレッサの電磁式制御
弁(以下、「従来技術A」という)を先に開発した(特
願平8−109797号)。
【0003】図5は、かかる電磁式制御弁が使用される
容量可変コンプレッサにおける容量制御機構を示す概略
図である。
【0004】コンプレッサ20には、その取付凹部40
に図6に示される容量制御用の電磁式制御弁1−3が固
着されている。コンプレッサ20のクランクケース21
に連続するヘッド部41内には、複数個のシリンダ25
が設けられ、各シリンダ25内には、ピストン26が摺
動自在に設けられている。クランクケース21からヘッ
ド部41にかけた部分には、駆動軸27が回動自在に設
けられている。この駆動軸27は、外端に設けたプーリ
34を介してベルト35によりエンジン(図示せず)に
よって駆動される。
【0005】駆動軸27には、公知の如くに角度可変ウ
オブル斜板29が設けられており、ウオブル斜板29
は、ピストン桿24によりピストン26に連結されてい
る。駆動軸27によりウオブル斜板29が傾斜状態にお
いて回動することにより、ピストン桿24あるいはピス
トン26が往復動作し、クランクケース21内の制御室
圧力Pcとシリンダ25内の吸入側圧力Psとの差圧に
応じてウオブル斜板29の取付角度が自動的に調整さ
れ、そして、ウオブル斜板29の角度変化によりピスト
ン26のストローク量が変化する。
【0006】各シリンダ25には、吸入口Sと吐出口D
とが設けられ、シリンダ25には、通路d、sを介して
冷凍サイクルを構成する凝縮器31と、蒸発器32と、
膨張弁33とが接続される。電磁式制御弁1−3は、ク
ランクケース21内のクランク室、即ち、圧力制御室C
と冷媒通路36を介して連通すると共に吸入口Sと冷媒
通路37を介して連通し、さらに冷媒通路38を介して
吐出口Dと連通している。
【0007】図6は、上記従来技術Aの電磁式制御弁の
無通電時の状態を示す断面図である。
【0008】この電磁式制御弁1−3は、(イ)上本体
7と、弁本体17とで構成される弁室18内に配置さ
れ、コンプレッサ20のクランク室Cに通じるPc圧力
導入口17hとの間の通路における弁口17kに形成さ
れた弁座17dに接離する弁体8aと、(ロ)弁本体1
7の前記Pc圧力導入口17hを挟んで弁室18の反対
側に形成され、コンプレッサ20の吐出側配管38に連
通する、Pd圧力導入口17iと、(ハ)Pd圧力導入
口17iとPc圧力導入口17hとの間を連通する弁ガ
イド17eと、(ニ)弁体8aと一体に形成され、弁ガ
イド17eの中を上下方向に移動可能な弁軸8bと、
(ホ)弁体8aを開弁方向に付勢する付勢手段9と、
(ヘ)上本体7の上方に位置し、電磁コイル15の吸引
力により上下方向に移動可能であって、上本体7の貫通
口7bの中を上下方向に移動可能な連結棒6を介して前
記弁体8aを閉弁方向に付勢するプランジャ5と、
(ト)弁本体17に穿設され、弁室18と、Pd圧力導
入口17iとの間を連通する均圧穴17qと、(チ)弁
本体17の前記Pd圧力導入口17iの下方に形成さ
れ、コンプレッサ20の吸入側Sに連通する空間17g
に配置された圧力応動体(ベローズ)11と、(リ)前
記Pd圧力導入口17i内において前記弁軸8bの下面
と上端部において点接触し、圧力応動体11と下端部に
おいて接触すると共に、前記Pd圧力導入口17iと前
記空間17gとの間を連通するガイド穴17f中を移動
可能な補正ピン10と、を有している。
【0009】圧力応動体11は、図5に示される、シリ
ンダ25の吸入圧力Psにより、コンプレッサ20の吐
出側から、冷媒通路(吐出圧力供給通路)38に続けて
設けたクランクケース21内に連通する冷媒通路の弁体
8aの開度を制御するものである。
【0010】外函2、コイルガイド3、プランジャ5、
連結棒6、固定吸引子(上本体)7、電磁コイル15及
びプランジャチューブ16が、全体として、電磁アクチ
ュエータを構成しており、この電磁アクチュエータが電
磁コイルに供給する電流値により弁体の開度を制御する
ものとなっている。
【0011】また、特開平5−99136号公報には、
可変容量コンプレッサの電磁式制御弁(以下、「従来技
術B」という)が記載されている。この電磁式制御弁
は、高圧のコンプレッサ吐出側(Pd)よりクランクケ
ース側(Pc)に通じる冷媒通路に第1の弁を設けると
共に、クランクケース側(Pc)よりコンプレッサ吸入
側(Ps)に通じる冷媒通路に第2の弁を設けて、Ps
がPdの影響を直接受けないようにし、吐出ガス(P
d)をクランク室に導入しても吐出容量減少時にPcが
過大にならないようしたものである。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】このような従来技術A
の電磁式制御弁においては、吸入圧力(Ps)の設定点
を変えることにより、コンプレッサの容量可変点を変え
る方式がとられている。この方式は、Psの絶対値をと
らえるので、圧力応動体(ベローズ)等の密封構造に高
い信頼が要求される。そこで、これらの密封構造を形成
するためにビーム溶接等が行われているが、かかる密封
構造を形成するための手段は、生産コストを高くすると
いう問題があった。
【0013】また、従来技術A、Bの電磁式制御弁にお
いては、コンプレッサ吸入圧力(Ps)は、負荷条件に
より、1.5〜4Kgf/m2と大きく変わり、始動時
には、10Kgf/m2 近くになることもある。このよ
うに負荷が高くなった時に好みの制御をするには、これ
らの圧力に対向するために大きな電磁力を必要とし、そ
のためにコイルを大きくしなければならない、という問
題があった。
【0014】さらに、従来の電磁式制御弁においては、
大きな圧力変化幅を得るために大きな電磁力を必要とす
ることや密封構造を形成するための構造がヒステリシス
を大きくし、それらのために、精緻な制御ができないと
いう問題があった。
【0015】本発明は、かかる問題を解決することを目
的としている。即ち、本発明は、弱い電磁力で精緻な制
御が可能な電磁式制御弁を低コストで提供することを目
的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】本第1発明は、上本体と
弁本体とで構成される弁室内に配置され、該弁室と該弁
室の下方において前記弁本体に形成されたコンプレッサ
の吐出側配管に通じる吐出圧力(Pd)導入口との間の
通路における弁口に形成された弁座に接離する弁体、前
記弁本体の前記Pd導入口を挟んで前記弁室の反対側に
形成され、前記コンプレッサのクランク室に連通するク
ランクケース内圧力(Pc)導入口、前記Pc導入口と
前記Pd導入口との間を連通する弁ガイド、前記ガイド
の中を上下方向に移動可能な弁棒、前記上本体の上方に
位置し、電磁コイルの吸引力により上下方向に移動可能
であって、前記上本体の貫通口の中を上下方向に移動可
能な連結棒を介して前記弁体を閉弁方向に付勢するプラ
ンジャ、前記弁本体に穿設され、前記弁室と前記Pc導
入口との間を連通する内部均圧孔、コンプレッサ吸入側
に連通する吸入圧力(Ps)導入口、前記弁本体の前記
Pc導入口に面するように前記コンプレッサの吸入側に
連通する空間に配置された感圧調整機構、及び、ピスト
ン圧力に対向するピストンばね、を備えた電磁式制御弁
において、前記感圧調整機構を、弁棒の下面に当接する
ように配置した、ピストンで構成することにより、前記
ピストンで前記Pcと前記Psとの差圧を検出し、この
差圧により高圧のコンプレッサ吐出側(Pd)よりクラ
ンクケース側(Pc)への冷媒の流れを制御する弁体を
作動させることを特徴とする。
【0017】本第2発明は、第1発明の電磁式制御弁に
おいて、ピストンの上面角部を面取りしてその側面をス
ライド部とする逃し弁とすると共に弁本体下部の上端又
は上端近傍にスライド部を設けて、PcとPsとの差圧
が一定値を越えたときに、逃し弁が弁棒の下端から離
れ、且つ、逃し弁のスライド部が弁本体下部のスライド
部から離れて、クランクケース側(Pc)からコンプレ
ッサ吸入側(Ps)に冷媒圧力を開放させる機能を持た
せたことを特徴とする。
【0018】本第3発明は、第1発明又は第2発明の電
磁式制御弁において、該電磁式制御弁に設置した温度セ
ンサ及び圧力センサからの検知信号並びに例えば自動車
の運転モードの制御装置より送信される外部信号を受け
て高圧のコンプレッサ吐出側(Pd)よりクランクケー
ス側(Pc)への冷媒の流れを制御する弁体を電磁力に
より作動させる、外部制御装置を設けたことを特徴とす
る。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は、本第1発明の一実施形態
を示す電磁式制御弁の断面説明図であり、図2は、本第
2発明の一実施形態を示す電磁式制御弁の断面説明図で
あり、図3は、図2における逃し弁が開いた状態を示す
断面説明図であり、図4は、本第3発明の一実施形態を
示す外部制御装置の概略説明図である。
【0020】(実施の形態1)電磁式制御弁が使用され
る容量可変コンプレッサにおける容量制御機構は、前述
のとおり、図5に示されている。図1は、かかる容量制
御機構に取り付けられる電磁式制御弁1−1を示してい
る。
【0021】電磁式制御弁1−1は、制御弁部1a及び
電磁比例制御部1bよりなる。弁本体17は、弁本体上
部17a、弁本体中間部17b及び弁本体下部17cに
分けられている。
【0022】弁本体上部17aには凹状部が形成され、
その上面17jと上本体7の下端部7bとによって弁室
18が形成され、また、この弁本体上部17aには、弁
座17dが形成されている。
【0023】さらに、弁本体下部17cにも凹状部が形
成されている。そこに、上部に細孔12−1bを有する
断面コの字状のピストン12−1aの上部が前記弁本体
のPc導入口17hに面するように前記コンプレッサの
吸入側に連通するピストン下部空間17gに設けられて
いる。細孔12−1bは、Pcの流体をPsに逃すこと
で制御の安定性を計るもので、従来の容量制御機構(図
5)に設置されている大がかりなオリフイスOよりも簡
単な構造でその代用ができるものである。
【0024】弁本体下部17cの下端部内面には、ばね
調整部材14が螺合うれて、前記ピストン下部空間17
gが形成されている。そして、前記ピストン12−1a
は、付勢手段、即ち、ピストンばね13により前記弁体
8の開弁方向に付勢されて、弁棒8bの下面に当接され
るように設けられており、また、ばね調整部材14の略
中央には、Ps圧力導入口17sが設けられている。
【0025】弁本体上部17aと弁本体中間部17bと
の間には、コンプレッサー20の吐出口Dに通じるPd
圧力導入口17iが形成され、弁口17kを介して弁室
18に連通している。さらに、弁本体中間部17bと弁
本体下部17cとの間には、Pc圧力導入口17hが設
けられている。このPc圧力導入口17hは上記弁室1
8と内部均圧孔17qによって連通している。
【0026】弁本体下部17cのピストン下部空間(シ
リンダ室)17gは、Ps導入口17sを介してコンプ
レッサ20の吸入側Sに通じている。また、弁本体上部
17a、中間部17b、下部17cの外周部のそれぞれ
には密封用Oリング42、43、44の収容環状溝がそ
れぞれ設けられている。
【0027】弁室18内には、弁棒8bと一体的に接合
された弁体8が連結棒6の下端と接離自在に設けられ、
その弁部8aが弁座17dに対向されている。また、弁
体8には、その上方に位置する連結棒6を介してガイド
ピン3bによってガイドされたプランジャ5に作用する
コイルの吸引力とプランジャバネ4による付勢力が加え
られる。
【0028】プランジャチューブ16内には、上本体7
及びコイルガイド3が溶接にて固定され、外函2内に電
磁コイル15がプランジャチューブ16を囲んで設置さ
れる。上本体7とコイルガイド3間のプランジャ室19
内にはプランジャ5が軸方向に移動可能に設けられ、該
プランジャ5には、プランジャ室19におけるプランジ
ャ5の上下空間を連通するための貫通口5bが形成され
る。
【0029】さらに、プランジャ5の下方には、上本体
7の中心に穿設されたガイド孔7aに上下方向に摺動可
能に連結棒6が挿入され、この連結棒6の上端は、ガイ
ドピン3bにガイドされたプランジャ5の下面に当接す
るとともに、その下端は、弁体8に当接している。
【0030】コイルガイド3の中央凹陥部3a内におい
て、このコイルガイド3とプランジャ5との間にプラン
ジャバネ4が設けられており、プランジャ5は、プラン
ジャバネ4により弁室18方向に付勢されている。
【0031】電磁式制御弁1−1は、従来のもの(図
6)と同様に、コンプレッサーの取付凹部40内に外函
2がヘッド部41の外面に当接するまで挿入される。こ
の状態においてPc圧力導入口17hはPc冷媒通路
(図示せず)に連通し、ピストン下部空間(シリンダ
室)17gはPs圧力導入口17sを介してPs冷媒通
路(図示せず)に連通し、そして、Pd圧力導入口17
iはPd冷媒通路(図示せず)に連通する。
【0032】図5に示すように、可変容量コンプレッサ
20は、制御室圧力Pcが吸入側圧力Psに比べて高く
なるとウオブル斜板29が立って圧縮行程が短くなるア
ンロード運転になり、Pc=Ps圧力になるとフルロー
ド運転になる。即ち、圧力制御室Cと吐出側D間を連通
させれば、PdがPcに流入してPc>Psの圧力関係
となり、圧力制御室Cと吐出側D間を遮断すれば、Pc
=Psの圧力関係となるので、圧力制御室Cと吐出側D
間に吸入側圧力Psにより冷媒の流量を調整する電磁式
制御弁1−1を設けることによりフルロードからフルア
ンロードまでコンプレッサ20の容量を可変できる。
【0033】この電磁式制御弁1−1においては、ピス
トン12−1aによりPcとPsの差圧を検出し、この
差圧により高圧側(Pd)より圧力制御室(Pc)への
流れを制御する弁が作動することとなる。即ち、電磁力
(電流値)を変えることにより、PcとPsとの差が決
定され、この差でコンプレッサの斜板角度が変えられ、
容量が可変されることとなる。
【0034】(実施の形態2)図3に示されているよう
に、Pc圧力逃し機能付き逃し弁(以下、「逃し弁」と
いう)12−2aは、その上面角部が面取りされてい
る。そして、逃し弁12−2aは、上面中央に凹部12
−2bを有し、側部にスライド部12−2cを有し、下
面にばね受け部12−2dを有している。また、逃し弁
12−2aは、弁本体上部17aと弁本体下部17cと
の間に形成されたPc圧力導入口17hに面するように
前記コンプレッサの吸入側に連通する空間に設けられて
いる。さらに、逃し弁12−2aは、そのスライド部1
2−2cが弁本体下部17cの上端に形成されたスライ
ド部17c−1と離接するように設けられている。
【0035】そして、PcとPsとの差圧が一定値を越
えたときに、逃し弁12−2aが弁棒8bの下端から離
れ、且つ、逃し弁12−2aのスライド部12−2cが
弁本体下部17cのスライド部17c−1から離れて、
クランクケース側(Pc)からコンプレッサ吸入側(P
s)に冷媒圧力を開放させる。
【0036】(実施の形態3)図4は、上記実施形態
1、2の電磁式制御弁1−1、1−2の端子部50に外
部制御装置60を接続した実施の形態が示されている。
この外部制御装置60は、電磁式制御弁1−1、1−2
に設置した温度センサ及び圧力センサからの検知信号6
4、65並びに例えば自動車の運転モードの制御装置よ
り送信される外部信号66をそれぞれコントローラ61
のコントローラ設定器67にあらがじめ入力しておいた
設定値と比較して得た偏差により、コントローラ61が
外部可変弁、即ち、電磁式制御弁1−1、1−2に偏差
に比例した電流を送るものとなっている。
【0037】電磁式制御弁1−1、1−2の電磁部は、
電流の大きさにより電磁力を発生し、その力が弁体8の
球面部に作用して、冷媒が吐出側(Pd)よりクランク
ケース内(Pc)へ流出するのを制御する。その結果、
電磁式制御弁1−1、1−2の容量可変点を変更するこ
とができる。なお、63電源であり、68は、コントロ
ーラ表示部である。
【0038】
【発明の効果】従来技術のように、Psをコントロール
する場合には、0〜約4Kgf/cm 2 まで可変する必
要があるが、本発明のように、PcとPsとの差をコン
トロールする場合には、PcとPsとの差は、約1Kg
f/cm2 で無負荷(フルアンロード)とすることがで
きるので、弱い電磁力で制御可能な電磁式制御弁を提供
することができる。また、PcとPsとの差の検出にピ
ストンのように簡単な構造のものを用いることができ、
弱い電磁力を用いるので、電磁コイルの小型化が可能と
なり、コストの低減化、取付省スペース化及び軽量化が
はかれる。さらに、Pc−Ps制御方式のものと比較す
ると、PdとPcとの差圧が2Kgf/cm2 以上ある
ので、それよりも弁口径を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本第1発明一実施形態を示す電磁式制御弁の断
面説明図である。
【図2】本第2発明の一実施形態を示す電磁式制御弁の
断面説明図である。
【図3】図2における逃し弁が開いた状態を示す断面説
明図である。
【図4】本第3発明の一実施形態を示す外部制御装置の
概略説明図である。
【図5】従来の電磁式制御弁が使用される容量可変コン
プレッサにおける容量制御機構を示す概略図である。
【図6】従来の電磁式制御弁の無通電時の状態を示す断
面図である。
【符号の説明】
1−1、1−2、1−3 電磁式制御弁 5 プランジャ 6 連結棒 7 上本体 7a 固定吸引子の中央凹陥部 8 弁体 8b 弁棒 12−1a ピストン 12−1b 細孔 12−2a (Pc圧力逃し機能付き)逃し弁 12−2b 凹部 12−2c (ピストンの)スライド部 12−2d ばね受け部 13 ピストンばね 15 電磁コイル 16 プランジャチューブ 17 弁本体 17c−1 (弁本体下部の)スライド部 17d 弁座 17e 弁ガイド 17h Pc圧力導入口 17g ピストン下部空間 17i Pd圧力導入口 17k 弁口 17q 内部均圧孔 18 弁室 20 コンプレッサ 21 クランクケース C クランク室 60 外部制御装置 64 温度センサからの検知信号 65 圧力センサからの検知信号 66 外部信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村瀬 正和 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 森下 敦之 愛知県刈谷市豊田町2丁目1番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 岡田 伴雄 埼玉県狭山市笹井535 株式会社鷺宮製作 所狭山事業所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上本体と弁本体とで構成される弁室内に
    配置され、該弁室と該弁室の下方において前記弁本体に
    形成されたコンプレッサの吐出側配管に通じる吐出圧力
    (Pd)導入口との間の通路における弁口に形成された
    弁座に接離する弁体、 前記弁本体の前記Pd導入口を挟んで前記弁室の反対側
    に形成され、前記コンプレッサのクランク室に連通する
    クランクケース内圧力(Pc)導入口、 前記Pc導入口と前記Pd導入口との間を連通する弁ガ
    イド、 前記ガイドの中を上下方向に移動可能な弁棒、 前記上本体の上方に位置し、電磁コイルの吸引力により
    上下方向に移動可能であって、前記上本体の貫通口の中
    を上下方向に移動可能な連結棒を介して前記弁体を閉弁
    方向に付勢するプランジャ、 前記弁本体に穿設され、前記弁室と前記Pc導入口との
    間を連通する内部均圧孔、 コンプレッサ吸入側に連通する吸入圧力(Ps)導入
    口、前記弁本体の前記Pc導入口に面するように前記コ
    ンプレッサの吸入側に連通する空間に配置された感圧調
    整機構、及び、 ピストン圧力に対向するピストンばね、を備えた電磁式
    制御弁において、 前記感圧調整機構を、弁棒の下面に当接するように配置
    した、ピストンで構成することにより、前記ピストンで
    前記Pcと前記Psとの差圧を検出し、この差圧により
    高圧のコンプレッサ吐出側(Pd)よりクランクケース
    側(Pc)への冷媒の流れを制御する弁体を作動させる
    ことを特徴とする電磁式制御弁。
  2. 【請求項2】 ピストンの上面角部を面取りしてその側
    面をスライド部とする逃し弁とすると共に弁本体下部の
    上端又は上端近傍にスライド部を設けて、PcとPsと
    の差圧が一定値を越えたときに、逃し弁が弁棒の下端か
    ら離れ、且つ、逃し弁のスライド部が弁本体下部のスラ
    イド部から離れて、クランクケース側(Pc)からコン
    プレッサ吸入側(Ps)に冷媒圧力を開放させる機能を
    持たせたことを特徴とする請求項1記載の電磁式制御
    弁。
  3. 【請求項3】 電磁式制御弁に、該電磁式制御弁に設置
    した温度センサ及び圧力センサからの検知信号並びに例
    えば自動車の運転モードの制御装置より送信される外部
    信号を受けて高圧のコンプレッサ吐出側(Pd)よりク
    ランクケース側(Pc)への冷媒の流れを制御する弁体
    を電磁力により作動させる、外部制御装置を設けたこと
    を特徴とする請求項1又は2記載の電磁式制御弁。
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