WO2007111039A1 - 制御弁および該制御弁を用いた可変容量型圧縮機用制御弁 - Google Patents

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Hideki Higashidozono
Norio Uemura
Kohei Fukudome
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    • F04B2027/1859—Suction pressure

Definitions

  • the present invention includes a pressure-sensitive portion, a solenoid portion, and a valve portion having a valve body force provided on a moving member, and the valve opening degree of the valve body is moved based on a biasing force applied to the moving member.
  • the present invention relates to a control valve that is adjusted by movement of a member, and a control valve for a variable displacement compressor that uses the control valve as a discharge capacity of a variable displacement compressor.
  • a control valve for a variable capacity compressor used for refrigerant compression of a vehicle air conditioner (see Patent Document 1) is known.
  • This control valve uses a bellows assembly for the pressure-sensitive part, and FIG. 6 is a schematic sectional view of such a control valve for a variable displacement compressor.
  • the control valve 1 includes a solenoid part 2, a valve part 3, and a bellows assembly 4.
  • the solenoid part 2 is arranged at one end of a cylindrical valve body 5 and generates a magnetic force by supplying current to the coil 6.
  • the movable iron core 7 is fixed iron arranged on the left side against the spring 8. Move to the wick 9 side and apply an urging force to the valve rod 10 in proportion to the square of the current value.
  • the valve body 5 is formed with a port 11 communicating with the discharge pressure Pd region of the variable displacement compressor and a port 12 communicating with the inner chamber (chamber pressure Pc) of the variable displacement compressor. Is configured so that the flow rate of the discharged refrigerant gas flowing toward the inner chamber of the compressor can be adjusted based on the valve opening degree of the valve element 13 with respect to the valve seat 14 formed at the end of the noble rod 10.
  • the bellows assembly 4 is disposed in a pressure sensing chamber 16 composed of a case 15 and the valve body 5.
  • 16 is the compressor suction pressure Ps.
  • the bellows assembly 4 has a bellows 19 that is held freely by holders 17 and 18 at both ends, and a spring 20 is mounted between both holders, between the holder 18 and the left end 10a of the valve rod 10.
  • the connecting rod is abuttingly connected to both members 21 is arranged. Therefore, the bellows 19 expands and contracts due to the change in the suction pressure Ps introduced into the pressure sensing chamber 16, the urging force acting on the noble rod 10 changes, and the valve opening position becomes variable.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-141086 (paragraphs 0015 to 0018 and FIGS. 1 and 4)
  • control valve 1 in Patent Document 1 is configured so that the suction pressure Ps acts on the bellows 19 disposed in the pressure sensing chamber 16, and the effective pressure receiving area received by the bellows 19 is as follows. Since 0.2 cm 2 is the limit from the molding technology, the suction pressure Ps cannot be balanced at a high value with respect to a small change in the solenoid thrust so that the balanced force can be understood. When applied to an air conditioner that uses high C02 as a refrigerant, it was necessary to use a bellows with a large effective pressure receiving area, making it difficult to reduce the size of the device.
  • the present invention has been made paying attention to such problems, and is a compact control that can adjust the valve opening according to a small change in thrust generated by the solenoid when the pressure introduced into the pressure-sensitive portion.
  • the purpose is to provide a valve.
  • a control valve includes a pressure-sensitive part, a solenoid part, and a valve part having a valve body force provided on a moving member, and the valve
  • the valve opening of the body is a control valve that is adjusted by the movement of the moving member based on the urging force applied to the moving member, and a diaphragm assembly is disposed in the pressure sensing portion, and the diaphragm assembly
  • the body is composed of at least one diaphragm body in which two diaphragms are bonded together to form a pressure chamber sealed inside, and the central portion of the diaphragm body is brought into contact with and connected to the diaphragm holding body and introduced into the pressure-sensitive portion.
  • the thrust of the diaphragm body generated according to the applied pressure is applied as an urging force to the moving member via the diaphragm holder, and the solenoid thrust generated by the input signal of the solenoid part force is applied in cooperation with the urging force. It is characterized by being given to the moving member as a force.
  • the opening amount of the valve opening degree can be adjusted by determining the moving position of the moving member by the pressure introduced into the pressure sensing unit according to the biasing force applied to the moving member by the solenoid thrust.
  • the diaphragm assembly can be composed of at least one diaphragm body in which two diaphragms are bonded together to form a sealed pressure chamber inside.
  • the bellows cannot be manufactured, and a diaphragm body with a small pressure receiving area is used.
  • the control valve can be controlled with a small change in the solenoid thrust, and the control valve can be downsized.
  • the diaphragm assembly can adjust the required stroke amount by connecting a plurality of diaphragm bodies. Furthermore, by enclosing gas in a pressure chamber formed by bonding two diaphragms together, the thrust generated by the diaphragm body with respect to the pressure introduced into the pressure sensitive part can be adjusted.
  • a control valve according to claim 2 of the present invention is the control valve according to claim 1, wherein the diaphragm holding body is engaged and held by a spring member disposed on an outer periphery of the holding body. It is characterized by that.
  • the diaphragm holder is engaged and held by the spring member disposed on the outer periphery of the diaphragm holder. Therefore, even if the diaphragm assembly receives a biasing force that tilts during expansion and contraction, the spring member Since the inclination can be suppressed, the thrust generated in the diaphragm assembly by the pressure introduced into the pressure sensing portion is transmitted to the moving member in a stable state.
  • variable displacement compressor control valve the discharge capacity of the variable displacement compressor is changed using the control valve according to claim 1 or 2.
  • a variable displacement compressor control valve, the discharge displacement of which is changed by the differential pressure between the compressor internal pressure and the suction pressure, and the pressure sensing portion of the control valve includes a compressor Inhalation The pressure is introduced, and the discharge pressure area of the compressor and the compressor inner chamber communicate with each other via a communication path.
  • the communication path is characterized in that the flow rate is adjusted based on the valve opening set by the moving member.
  • ⁇ 1 It is a control flow diagram of the cooling cycle of the variable capacity compressor in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of the control valve used in FIG.
  • FIG. 5 Shows the structure of the diaphragm body, (a) is a front view of the diaphragm unit constituting the diaphragm body, (b) is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 5 (a), (c) Fig. 4 is a side sectional view of a diaphragm body formed by joining two diaphragms alone.
  • FIG. 6 A schematic sectional view of a conventional control valve for a variable displacement compressor.
  • FIG. 1 is a control flow diagram of a cooling cycle of a variable capacity compressor in an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a sectional view of a control valve used in FIG. 1
  • FIG. Fig. 4 is an enlarged sectional view of the pressure sensing chamber
  • Fig. 4 is a schematic diagram of the non-energized state of the urging force applied to the valve rod
  • Fig. 5 shows the structure of the diaphragm body
  • (a) shows the diaphragm body.
  • FIG. 5B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 5A
  • FIG. 5C is a side cross-sectional view of a diaphragm body formed by joining two diaphragms alone.
  • the control valve of the present invention is, for example, for performing output control of a variable capacity compressor used for refrigerant compression of a vehicle air conditioner such as a car air conditioner.
  • a variable capacity compressor used for refrigerant compression of a vehicle air conditioner such as a car air conditioner.
  • the function is explained based on Fig. 1.
  • the refrigerant gas at the suction pressure Ps sucked from the evaporator 22 by the variable capacity compressor 20 is compressed to the high discharge pressure Pd, and this compressed refrigerant gas is liquid refrigerant by the condenser 24. After that, it is vaporized at once by the expansion valve 26, led to the evaporator 22, and the vehicle interior is cooled by the latent heat of vaporization and is then sucked into the variable capacity compressor 20 again.
  • It is configured to control the discharge capacity of the variable displacement compressor 20 according to the load! RU
  • a temperature sensor 30 is disposed in the vicinity of the evaporator 22, and temperature information of the evaporator 22 is sent to the controller 32 as an input signal.
  • the controller 32 receives as input signals setting information X and temperature information Y from the temperature setting device 34 for designating the temperature of the passenger compartment, and an output signal having an optimum value based on these input signals. Calculate Z and output to control valve 28.
  • the operation of the control valve 28 will be described in detail later.
  • the valve opening of the control valve 28 changes according to the magnitude of the signal, and the variable opening type is controlled by this valve opening.
  • the flow rate of the refrigerant gas flowing into the inner chamber (crankcase chamber) of the compressor 20 is defined.
  • the variable displacement compressor 20 can change the discharge capacity depending on the pressure Pc in the inner chamber.
  • a variable swing inclined plate compressor is used.
  • the chamber capacity of the variable displacement compressor 20 communicates with the intake side of the compressor through a restrictor such as a throttle, and the control valve 28 has a large valve opening and a large refrigerant gas flow rate.
  • the chamber pressure Pc which is almost equal to the suction pressure Ps, increases and the swash plate rises to reduce the compressor discharge.
  • the valve opening of the control valve 28 decreases, the chamber pressure Pc decreases.
  • the swash plate is inclined to increase the discharge amount of the compressor.
  • variable capacity compressor The configuration in which the discharge amount fluctuates due to the change in the chamber pressure Pc of the variable capacity compressor is such that the chamber pressure of the compressor communicates with the suction side of the compressor through a limiter as described above.
  • a conventionally known variable capacity compressor described in JP-A-63-16177 can be employed.
  • the control valve 28 includes a solenoid part 36, a valve part 38, and a pressure sensitive part 40.
  • the solenoid part 36 is arranged at one end of a cylindrical valve body 42, generates a magnetic force by converting the output signal Z from the controller 32 into a current value and supplying it to the coil 44, and the movable iron core 46 is spring 48. Against the fixed iron core 49 arranged on the left side and apply an urging force to the valve rod 50 in proportion to the square of the current value.
  • the valve body 42 is formed with a port 52 communicating with the discharge pressure Pd region of the variable displacement compressor 20 and a port 54 communicating with the inner chamber (room pressure Pc) of the variable displacement compressor 20.
  • the valve portion 38 is directed toward the inner chamber of the compressor 20 for the discharged refrigerant gas based on the valve opening degree of the valve body 56 formed at the end of the valve rod 50 acting as a moving member with respect to the valve seat 58. It is configured so that the flow rate can be adjusted.
  • the diaphragm assembly 64 is composed of three diaphragm bodies 68 that are sandwiched between the center of the case 60 and the center of the diaphragm holder 66 and are held freely. Spacers 70 are arranged between the diaphragm bodies.
  • a spring 72 is mounted on the outer periphery of the diaphragm holding body 66, and a leftward spring force is applied to the diaphragm holding body 66 so that the diaphragm bodies 68 are not separated from each other.
  • each diaphragm body 68 expands and contracts due to a change in the suction pressure Ps introduced into the pressure sensing chamber 62, the urging force acting on the valve rod 50 changes, and the valve opening position becomes variable.
  • the balance type of the force acting on the valve rod 50 when the control valve 28 is opened as described above is as follows.
  • F1 is the biasing force of the spring 72
  • F2 is the biasing force of the spring 48
  • F3 is the diaphragm assembly.
  • the rightward force applied to the valve rod 50 is the biasing force F2 of the spring 48, the initial pressing load F3 of the diaphragm assembly 64, the discharge pressure Pd, and the chamber pressure.
  • the controller 32 sets the solenoid unit 36
  • it works as a biasing force in the left direction.
  • This urging force causes the valve rod 50 to move in the direction in which the valve opening 56 closes toward the valve seat 58 in the direction in which the valve opening is closed, and the discharge area force of the variable displacement compressor 20 and the counter force to the inner chamber of the compressor Refrigerant gas flow decreases and the chamber pressure Pc decreases.
  • the swash plate tilts and acts to increase the discharge amount of the compressor 20, and the discharge pressure Pd increases and the suction pressure Ps decreases.
  • the reduced suction pressure Ps is fed back to the pressure sensing unit 40, acts on the diaphragm assembly 64, and applies a rightward biasing force to the valve rod 50 via the connecting rod 74.
  • the suction pressure Ps decreases to a predetermined pressure
  • the valve rod 50 starts to move to the right and the control is started, so that the valve opening degree is in the opening direction.
  • the nozzle rod 50 is held at the valve opening position where the thrust applied by the solenoid 36 and the reduced suction pressure Ps are balanced. Therefore, according to the output signal Z from the controller 32
  • the optimum suction pressure Ps can be obtained and the temperature in the passenger compartment can be lowered to the set temperature.
  • Diaphragm body 68 is obtained by joining two diaphragms 69, and diaphragm unit 69 has a disk-like outer shape as shown in Fig. 5 (a), and the central part is shown in Fig. 5 (b). A concave portion 69 a is formed protruding outward.
  • two diaphragm units 69 and 69 having the same shape are prepared, and both the units are arranged symmetrically, and as shown in FIG.
  • Flat ring-shaped outer peripheries 69b and 69b are joined by welding or the like.
  • the inside of the space 68a may be a vacuum, or a gas may be sealed to have a predetermined pressure. Due to the magnitude of the pressure in the void 68a, when the external force is applied to the diaphragm body 68, the diaphragm acts as an anti-fogging force. Accordingly, the thrust generated by the diaphragm body 68 with respect to the suction pressure Ps introduced into the pressure sensing chamber can be adjusted by appropriately selecting the pressure in the space 68a.
  • the diaphragm body 68 can be manufactured by simply joining two diaphragms 69, 69, and therefore, it is possible to design a circular effective pressure receiving area that responds to external pressure.
  • a diaphragm body 68 having a diameter portion D (see FIG. 4c), which is an effective pressure receiving area, is about 2 mm.
  • the diaphragm body 68 has a slight gap in the outer peripheral portion of the diaphragm holder 66. Since the spring 72 is disposed on the outer periphery of the diaphragm holding body 66, even if the diaphragm body 68 receives a biasing force that tilts during expansion and contraction, the spring 72 is interposed by the spring 72 through the diaphragm holding body 66. Since the inclination can be suppressed, the thrust generated in the diaphragm assembly 64 by the suction pressure Ps can be transmitted to the valve rod 50 in a stable state.
  • a force using three diaphragm bodies 68 arranged in series via a spacer 70 is not limited to three, and any number of diaphragm bodies 68 may be used.
  • the stroke amount can be adjusted by the number of diaphragm bodies.
  • the thrust generated by the pressure introduced into the force-sensitive part described in the example used for the output control of the variable displacement compressor that compresses the refrigerant in the above embodiment and the thrust by the solenoid are obtained.
  • the present invention can also be applied to a control valve in which the opening degree of the valve is adjusted in accordance with the magnitude of thrust generated by the solenoid, with the pressure introduced to the pressure sensing unit facing the moving member.

Abstract

【課題】感圧部に導入した圧力がソレノイドによる小さな推力の変化に応じて弁開度を調整することができる小型の制御弁を提供すること。 【解決手段】感圧部４０に導入された圧力に応じて移動部材５０に付勢力を与えるダイアフラム組立体６４を有し、この付勢力により移動部材５０を移動させて弁開度を調整する制御弁２８において、感圧部４０に導入された圧力に応じて生じたダイアフラム組立体６４の推力をダイアフラム保持体６６を介して移動部材５０に付勢力として与えると共に、この付勢力と協働して弁開度を制御可能な付勢力を前記移動部材５０に与えるソレノイド部３６を備えている。

Description

明 細 書
制御弁および該制御弁を用いた可変容量型圧縮機用制御弁
技術分野
[0001] 本発明は、感圧部と、ソレノイド部と、移動部材に設けた弁体力 成るバルブ部とを 備え、前記弁体の弁開度は、前記移動部材に与えられる付勢力に基づく移動部材 の移動により調整される制御弁および該制御弁を可変容量型圧縮機の吐出容量に 用いた可変容量型圧縮機用制御弁に関する。
背景技術
[0002] 感圧部に導入された圧力に応じて移動部材に付勢力を与える感圧部を有し、前記 付勢力により前記移動部材を移動させて弁開度を調整する制御弁として、例えば、 車両の空調装置の冷媒圧縮に用いられる可変容量型圧縮機のための制御弁 (特許 文献 1参照）が知られている。この制御弁は感圧部にベローズ組立体を用いたもので 、図 6はこのような可変容量型圧縮機用制御弁の概略断面図である。
[0003] 図 6に示すように制御弁 1はソレノイド部 2とバルブ部 3とべローズ組立体 4により構 成されている。ソレノイド部 2は円筒状のバルブボディ 5の一端に配置され、電流をコ ィル 6に供給することにより磁力を発生し、可動鉄芯 7をスプリング 8に抗して左方に 配置した固定鉄芯 9側に移動させ、バルブロッド 10に電流値の二乗に比例した大き さの付勢力を与える。そしてバルブボディ 5には可変容量型圧縮機の吐出圧力 Pd領 域と連通するポート 11と可変容量型圧縮機の内室（室圧 Pc)と連通するポート 12が 形成されており、バルブ部 3は、ノ レブロッド 10の端部に形成した弁体 13の弁座 14 に対する弁開度に基づき、吐出冷媒ガスの圧縮機の内室へ向かって流れる流量が 調整できるように構成されて 、る。
[0004] 一方、バルブボディ 5のソレノイド部 2と反対側の他方端部には、ケース 15とバルブ ボディ 5とで構成した感圧室 16にべローズ組立体 4が配置され、この感圧室 16には 圧縮機の吸入圧力 Psが作用している。ベローズ組立体 4は両端をホルダ 17, 18によ り紳縮自在に保持されたべローズ 19を有し、両ホルダ間にはスプリング 20が装架さ れ、ホルダ 18とバルブロッド 10の左端 10a間には、両部材に当接接続した接続ロッド 21が配置されている。したがって、感圧室 16に導入されている吸入圧力 Psの変化に よってべローズ 19が伸縮し、ノ レブロッド 10に作用する付勢力が変わり、弁開度位 置が可変となる。
[0005] このようにして構成した制御弁 1の開弁時のバルブロッド 10に作用する力のバラン ス式は、 F1をスプリング 20の付勢力、 F2をスプリング 8の付勢力、 Fをソレノイド推力 、 Aをべローズの有効受圧面積とすると、 Ps= (F1 +F2—F) ZAが成立する。この 式からも解るように、ソレノイド推力 Fを増大させると吸入圧力 Psが低 、値でバランス し、逆にソレノイド推力 Fを減少させると吸入圧力 Psは高い値でバランスするので、空 調装置の冷媒圧縮に用いられる可変容量型圧縮機のための制御弁として多く利用さ れている。
[0006] 特許文献 1 :特開 2001— 141086号公報（段落 0015〜0018及び図 1、図 4)
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] し力しながら、特許文献 1における制御弁 1は、吸入圧力 Psが感圧室 16に配置した ベローズ 19に作用するように構成されており、ベローズ 19が受ける有効受圧面積は 、その成形技術から 0. 2cm2が限界であるため、前記バランス式力 も解るように、小 さなソレノイド推力の変化に対して吸入圧力 Psは高い値でバランスさせることができ ず、例えば吸入圧力の高い C02を冷媒とするエアコンに適用した場合には、必然的 に有効受圧面積が大きいベローズを使用しなければ成らず、装置の小型化を困難と していた。
[0008] 本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、感圧部に導入した圧力が ソレノイドによる小さな推力の変化に応じて弁開度を調整することができる小型の制 御弁を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0009] 上記課題を解決するために、本発明の請求項 1に記載の制御弁は、感圧部と、ソレ ノイド部と、移動部材に設けた弁体力 成るバルブ部とを備え、前記弁体の弁開度は 、前記移動部材に与えられる付勢力に基づく移動部材の移動により調整される制御 弁であって、前記感圧部にはダイアフラム組立体が配置され、前記ダイアフラム組立 体は 2枚のダイアフラムを張り合わせて内部に密閉した圧力室を形成した少なくとも 一つのダイアフラム体で構成され、該ダイアフラム体の中央部はダイアフラム保持体 と当接接続して、感圧部に導入された圧力に応じて生じたダイアフラム体の推力を前 記ダイアフラム保持体を介して前記移動部材に付勢力として与えると共に、前記ソレ ノイド部力もの入力信号によるソレノイド推力を前記付勢力と協働する付勢力として前 記移動部材に与えることを特徴として 、る。
この特徴によれば、ソレノイド推力による移動部材に与える付勢力に応じて、感圧 部に導入された圧力による移動部材の移動位置を決めて弁開度の開度量を調整す ることが可能であり、かつダイアフラム組立体を、 2枚のダイアフラムを張り合わせて内 部に密閉した圧力室を形成した少なくとも一つのダイアフラム体で構成できるので、 ベローズでは製作し得な 、小さな受圧面積のダイアフラム体を使用することで、感圧 部に導入された圧力が比較的大きな場合であっても、小さなソレノイド推力の変化で 制御可能で制御弁の小型化が図れる。また、ダイアフラム組立体は複数のダイアフラ ム体を連設することで、必要とするストローク量を調整できる。更に、 2枚のダイアフラ ムを張り合わせて形成した圧力室にガスを封入することにより、感圧部に導入された 圧力に対するダイアフラム体が発生する推力を調整できる。
[0010] 本発明の請求項 2に記載の制御弁は、請求項 1に記載の制御弁であって、前記ダ ィァフラム保持体は、該保持体の外周に配置したスプリング部材に係合保持されて 、ることを特徴として 、る。
この特徴によれば、ダイアフラム保持体の外周に配置したスプリング部材によりダイ ァフラム保持体が係合保持されて ヽるので、ダイアフラム組立体が伸縮時に傾くよう な偏倚力を受けても、スプリング部材によってその傾きを抑えることができるので、感 圧部に導入した圧力によりダイアフラム組立体に生起した推力は安定した状態で移 動部材に伝達される。
[0011] 本発明の請求項 3に記載の可変容量型圧縮機用制御弁は、請求項 1または 2に記 載の制御弁を用いて可変容量型圧縮機の吐出容量を変更するようにした可変容量 型圧縮機制御弁であって、前記可変容量型圧縮機は圧縮機内圧と吸入圧力との差 圧により吐出容量が変更されるものであり、前記制御弁の感圧部には圧縮機の吸入 圧力が導入され、圧縮機の吐出圧領域と圧縮機内室とは連通路を介して連通され、 該 t
〇連通路は前記移動部材によって設定される弁開度に基づいて流量が調整される ことを特徴としている。
この特徴によれば、ソレノイドの移動部材に与える付勢力により、圧縮機内圧と吸入 圧力との差圧を速やかに変化させて、可変容量型圧縮機の吐出量を迅速に変更さ せることが可能であり、吸入圧が高いエアコンにも適用することができる。
図面の簡単な説明
圆 1]本発明の実施例における可変容量型圧縮機の冷房サイクルの制御フロー図で ある。
[図 2]図 1で用いられている制御弁の断面図である。
圆 3]感圧室の拡大断面図である。
圆 4]ノ レブロッドに掛カる付勢力のノ ランス状態模式図である。
[図 5]ダイァフラム体の構造を示し、 (a)は、ダイアフラム体を構成するダイアフラム単 体の正面図であり、（b)は、図 5 (a)の A— A断面図、（c)は 2つのダイアフラム単体を 接合して成るダイアフラム体の側断面図である。
圆 6]従来の可変容量型圧縮機用制御弁の概略断面図である。
符号の説明
可変容量型圧縮機
22 蒸発器
24 凝縮器
26 膨張弁
28 制御弁
30 温度センサ
32 制御器
34 温度設定器
36 ソレノイド咅
38 バノレブ部 42 ノ ノレブボディ
44 コィノレ
46 可動鉄芯
48 スプリング
49 固定鉄芯
50 バルブロッド (移動部材)
52, 54 ポート
56 弁体
58 弁座
60 ケース
62 感圧室
64 ダイアフラム組立体
66 ダイァフラム保持体
68 ダイァフラム体
69 ダイァフラム単体
70 スぺーサ
72 スプリング
74 接続ロッド、
Ps 吸入圧力
Pd 吐出圧力
Pc 圧縮機の室圧
発明を実施するための最良の形態
[0014] 本発明の実施例を以下に説明する。
実施例
[0015] 図 1は、本発明の実施例における可変容量型圧縮機の冷房サイクルの制御フロー 図であり、図 2は、図 1で用いられている制御弁の断面図であり、図 3は、感圧室の拡 大断面図であり、図 4はバルブロッドに掛カる付勢力のノ ンス状態模式図であり、 図 5はダイアフラム体の構造を示し、（a)は、ダイアフラム体を構成するダイアフラム単 体の正面図であり、（b)は、図 5 (a)の A— A断面図、（c)は 2つのダイアフラム単体を 接合して成るダイアフラム体の側断面図である。
[0016] 本発明の制御弁は、例えば、カーエアコン等の車両用空調装置の冷媒圧縮に用 いられる可変容量型圧縮機の出力制御を行うためのものであり、この制御弁の冷却 サイクルにおける機能を図 1に基づき説明する。図 1に示す冷却サイクルは、可変容 量型圧縮機 20で蒸発器 22から吸入した吸入圧力 Psの冷媒ガスを高圧の吐出圧力 Pdまで圧縮し、この圧縮した冷媒ガスを凝縮器 24で液冷媒とし、その後、膨張弁 26 で一気に気化させて蒸発器 22に導き、蒸発潜熱で車室内を冷房したあと再び可変 容量型圧縮機 20に吸入される周知のサイクルであって、制御弁 28が冷房負荷に応 じて可変容量型圧縮機 20の吐出容量を制御するように構成されて！、る。
[0017] そして、図 1に示されるように、蒸発器 22の近傍には温度センサ 30が配置され、蒸 発器 22の温度情報が入力信号として制御器 32に送られる。またこの制御器 32には 車室の温度を指定する温度設定器 34からの設定情報 Xや車室内の温度情報 Yが入 力信号として入力され、これらの入力信号に基づき最適な値の出力信号 Zを算出し て制御弁 28に出力する。
[0018] 可変容量型圧縮機 20から吐出された吐出圧力 Pdの冷媒ガスの一部（吐出圧領域 )はこの制御弁 28を通り可変容量型圧縮機 20の内室へと流れている。制御弁 28の 作用については後で詳述するが、出力信号 Zを受けたときは、その信号の大きさに応 じて制御弁 28の弁開度が変わり、この弁開度により可変容量型圧縮機 20の内室 (ク ランクケース室)へ流れる冷媒ガスの流量が規定される。
[0019] 可変容量型圧縮機 20は、その内室の圧力 Pcの大きさにより吐出容量が変更できる 、例えば可変揺動傾斜板型の圧縮機が用いられる。図示していないが可変容量型 圧縮機 20の室圧は絞り等の制限器を介して圧縮機の吸入側と連通しており、制御弁 28の弁開度が大きくて冷媒ガスの流量が大きくなると、吸入圧力 Psとほぼ等しい状 態の室圧 Pcが増大し斜板が立って圧縮機の吐出量が減じ、反対に、制御弁 28の弁 開度が小さくなれば、室圧 Pcが減少し、斜板が傾斜して圧縮機の吐出量が増えるよ うに作用する。この可変容量型圧縮機の室圧 Pcの変化により吐出量が変動する構成 は、上述の如ぐ圧縮機の室圧が制限器を介して圧縮機の吸入側と連通するものに 限らず、例えば、特開昭 63— 16177号公報に記載の従来公知の容量可変型圧縮 機を採用することができる。
[0020] 次に図 2、図 3により制御弁 28の具体的構造と作用について説明する。制御弁 28 はソレノイド部 36とバルブ部 38と感圧部 40により構成されている。ソレノイド部 36は 円筒状のバルブボディ 42の一端に配置され、制御器 32からの出力信号 Zを電流値 に変換してコイル 44に供給することにより磁力を発生し、可動鉄芯 46をスプリング 48 に抗して左方に配置した固定鉄芯 49側に移動させ、バルブロッド 50に電流値の二 乗に比例した大きさの付勢力を与える。
[0021] そしてバルブボディ 42には可変容量型圧縮機 20の吐出圧力 Pd領域と連通するポ ート 52と可変容量型圧縮機 20の内室（室圧 Pc)と連通するポート 54が形成されてお り、バルブ部 38は、移動部材として作用するバルブロッド 50の端部に形成した弁体 5 6の弁座 58に対する弁開度に基づき、吐出冷媒ガスの圧縮機 20の内室へ向かって 流れる流量が調整できるように構成されて 、る。
[0022] 一方、感圧部 40を構成するバルブボディ 42のソレノイド部 36と反対側の他方端部 側には、ケース 60とバルブボディ 42とで構成した感圧室 62にダイアフラム組立体 64 が配置され、この感圧室 62には圧縮機の吸入圧力 Psが作用している。図 3に示すよ うに、このダイアフラム組立体 64は、ケース 60の中心部とダイアフラム保持体 66の中 心部間に挟持され紳縮自在に保持された 3個のダイアフラム体 68で構成され、隣接 のダイアフラム体間にはスぺーサ 70が配置されている。ダイアフラム保持体 66外周 部にはスプリング 72が装架され、ダイアフラム保持体 66に左方向のばね力を与えて 各ダイアフラム体 68が離間しな 、ようにして 、る。
[0023] ダイアフラム保持体 66とバルブロッド 50の左端 50a間には、両部材に当接接続し た接続ロッド 74が配置されている。したがって、感圧室 62に導入されている吸入圧 力 Psの変化によって各ダイアフラム体 68が伸縮し、バルブロッド 50に作用する付勢 力が変わり、弁開度位置が可変となる。
[0024] このようにして構成した制御弁 28の開弁時のバルブロッド 50に作用する力のバラン ス式は、 F1をスプリング 72の付勢力、 F2をスプリング 48の付勢力、 F3をダイアフラム 組立体 64の初期押し付け荷重、 Fをソレノイド推力、 Aをダイアフラム体 68の有効受 圧面積とすると、図 4に示すように、バルブロッド 50に掛力る右向きの力は、スプリン グ 48の付勢力 F2と、ダイアフラム組立体 64の初期押し付け荷重 F3と、吐出圧力 Pd と室圧 Pcとの差圧に基づくバルブロッド 50に掛力る力（Pd— Pc) B2、（ただし B2は 弁座部の有効受圧面積）となり、バルブロッド 50に掛力る左向きの力は、スプリング 7 2の付勢力 F1と、吸入圧力 Psがダイアフラム組立体 64に掛力る力 PsAと、吐出圧力 Pdと吸入圧力 Psとの差圧に基づく接続ロッド 74に掛力る力（Pd— Ps) Bl、（ただし B 1は接続ロッドの有効受圧面積）と、ソレノイド推力 Fと成るので、 F2 + F3+ (Pd-Pc ) B2 = Fl + PsA+ (Pd— Ps) Bl +Fとなり、 B1と B2とをほぼ同じ大きさに設計し、 閉弁時から開弁時までの開弁ポイントでは Ps = Pcであることを考慮すると、 Ps= (F2 + F3-F1 -F) ZAが成立する。
[0025] この式からも解るように、ソレノイド推力 Fを増大させると吸入圧力 Psが低い値でバラ ンスし、逆にソレノイド推力 Fを減少させると吸入圧力 Psは高い値でバランスするので 、空調装置の冷媒圧縮に用いられる可変容量型圧縮機のための制御弁として多く利 用されている。
[0026] 即ち、可変容量型圧縮機の冷房能力の調整において、車室内の温度情報 Yの値 が温度設定器 34による設定情報 Xの値を超える場合は、制御器 32よりソレノイド部 3 6のコイル 44に Y—X=Zの差分に相当する電流を加算供給し、スプリング 48の付勢 力に杭して可動鉄芯 46を固定鉄芯 49側に吸引し、その推力はバルブロッド 50に対 し左方向の付勢力として働く。この付勢力によりバルブロッド 50は、弁体 56が弁座 58 に向けて弁開度が閉鎖する方向に移動し、可変容量型圧縮機 20の吐出領域力 そ の圧縮機の内室に向力 冷媒ガスの流れが減少し室圧 Pcが低下する。
[0027] 圧縮機内室の室圧 Pcが低下すると、斜板が傾斜して圧縮機 20の吐出量が増える ように作用し、吐出圧力 Pdが増大し吸入圧力 Psが低下する。この低下した吸入圧力 Psは感圧部 40にフィードバックされ、ダイアフラム組立体 64に作用して、接続ロッド 7 4を介してバルブロッド 50に右方向の付勢力を与える。吸入圧力 Psが所定圧に低下 すると、バルブロッド 50に右方向移動し始め制御が開始して弁開度が開方向に向か う。そしてソレノイド部 36で与えた推力と、低下した吸入圧力 Psとが釣り合った弁開度 位置でノ レブロッド 50は保持される。したがって、制御器 32からの出力信号 Zに応じ た最適な吸入圧力 Psを得て、車室内の温度が設定温度になるように低下させること ができる。
[0028] 次にダイアフラム体 68の構造について図 5に基づき説明する。ダイアフラム体 68は 2つのダイアフラム単体 69を接合したもので、ダイアフラム単体 69は図 5 (a)に示すよ うに、円板状の外形を有し、中央部には図 5 (b)に示すように外方に突出した凹部 69 aが形成されている。そしてダイアフラム体 68を製作するには、同形の 2つのダイァフ ラム単体 69, 69を用意し、両単体を対称に配置して、図 5 (c)に示すように、ダイァフ ラム単体 69, 69の平らなリング状の外周部 69b、 69bを溶接等により接合する。この ようにしてダイアフラム体 68を製作することにより、中央部に弾性力を有した空所 68a が形成される。
[0029] この空所 68a内は真空であっても良いし、ガスを封入して所定の圧を持たせても良 い。空所 68aの圧の大きさにより、外部力もダイアフラム体 68に圧力が作用したときに 、ダイァフラムが橈もうとする抗カとして作用する。したがって、この空所 68a内の圧力 を適宜選定することにより、感圧室に導入された吸入圧力 Psに対するダイアフラム体 68が発生する推力を調整することができる。
[0030] このようにダイアフラム体 68は 2つのダイアフラム単体 69, 69を接合するだけで製 作できるので、外部からの圧力に対して応動する円形の有効受圧面積を小さく設計 することが可能であり、本実施例においては、ダイアフラム体 68の有効受圧面積とな る直径部分 D (図 4c参照）が約 2mmとなるものを製作した。その結果、ダイアフラム 体 68の有効受圧面積は 3. 14 X 0. 1 X 0. 1 = 0. 03cm2のものが得られた。この値 は、従来、感圧部に用いられているべローズ組立の有効受圧面積の製作限界値で ある 0. 2cm2と比較して一桁低 、小さなものとなって 、る。
[0031] そして先に示したバルブロッド 50に作用する力のバランス式、 Ps= (F2+F3—F1 —F) ZAから解るように、ダイアフラム体 68の有効受圧面積 Aを小さくすることができ れば、小さなソレノイド推力 Fの変化で、大きな吸入圧力 Psの変化をもって釣り合わ せることができ、吸入圧力が高い COを冷媒とするエアコンであっても感圧部を小型
2
に形成できる。
[0032] また、このダイアフラム体 68はダイアフラム保持体 66にその外周部が僅かな隙間を 持って囲繞され、ダイアフラム保持体 66の外周部にはスプリング 72が配置されてい るので、ダイアフラム体 68が伸縮時に傾くような偏倚力を受けても、ダイアフラム保持 体 66を介してスプリング 72によりその傾きを抑えることができるので、吸入圧力 Psに よりダイアフラム組立体 64に生起した推力を安定した状態でバルブロッド 50に伝達 できる。
[0033] 以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例 に限られるものではなぐ本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追力卩がぁ つても本発明に含まれ、例えば上記実施例では、ダイアフラム体 68をスぺーサ 70を 介して 3連設したものを使用した力 ダイアフラム体 68の数は 3つに限らず幾つでも 良く、必要とするストローク量をダイアフラム体の数量で調整することができる。
[0034] また、上記実施例の制御弁を冷媒圧縮する可変容量型圧縮機の出力制御のため に用いた例で説明した力 感圧部に導入した圧力により生じた推力とソレノイドによる 推力とを移動部材に対向させ、感圧部に導入した圧力がソレノイドによる推力の大き さに応じて弁開度を調整するような制御弁にも適用可能である。

Claims

WO 2007/111039 日 PCT/JP2007/05157()22. 2. ¾fl0 11 請求の範囲
[1] 感圧部と、ソレノイド部と、移動部材に設けた弁体から成るバルブ部とを備え、前記
弁体の弁開度は、前記移動部材に与えられる付勢力に基づく移動部材の移動により
調整される制御弁であって、前記感圧部にはダイアフラム組立体が配置され、前記
ダイアフラム祖立体は 2枚のダイァフラムを張り合わせて内部に密閉した圧力室を形
成した少なくとも一つのダイアフラム体で構成され、該ダイアフラム体の中央部はダイ
ァフラム保持体と当接接続して、感圧部に導入された圧力に応じて生じたダイアフラ
ム体の推力を前記ダイアブラム保持体を介して前記移動部材に付勢力として与える
と共に、前記ソレノイド部からの入力信号によるソレノイド推力を前記付勢力と協働す
る付勢力として前記移動部材に与えることを特徴とする制御弁。
[2] 前記ダイアフラム保持体は、該保持体の外周に配置したスプリング部材に係合保
持されている請求項 1に記載の制御弁。
[3] 請求項 1または 2に記載の制御弁を用いて可変容量型圧縮機の吐出容量を変更
するようにした可変容量型圧縮機用制御弁であって、前記可変容量型圧縮機は圧
縮機内圧と吸入圧力との差圧により吐出容量が変更されるものであり、前記制御弁
の感圧部には圧縮機の吸入圧力が導入され、圧縮機の吐出圧領域と圧縮機内室と
は連通路を介して連通され、該連通路は前記移動部材によって設定される弁開度に
基づいて流量が調整されることを特徴とする可変容量型圧縮機用制御弁。
れた用紙 (^則 91)
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