WO2019009266A1 - 容量制御弁 - Google Patents

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WO2019009266A1
WO2019009266A1 PCT/JP2018/025123 JP2018025123W WO2019009266A1 WO 2019009266 A1 WO2019009266 A1 WO 2019009266A1 JP 2018025123 W JP2018025123 W JP 2018025123W WO 2019009266 A1 WO2019009266 A1 WO 2019009266A1
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valve
internal space
pressure
communication
chamber
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大千 栗原
康平 福留
啓吾 白藤
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イーグル工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a displacement control valve for controlling the flow rate or pressure of a variable displacement compressor, and more particularly, a displacement control for controlling the discharge amount of a variable displacement compressor or the like used in an air conditioning system such as an automobile according to pressure load. On the valve.
  • a swash plate type variable displacement compressor used in an air conditioning system such as an automobile is connected to a rotary shaft rotationally driven by a rotational force of an engine, a swash plate variably connected to the rotary shaft, and a swash plate
  • a compression piston or the like is provided, and the stroke of the piston is changed to control the discharge amount of the refrigerant by changing the inclination angle of the swash plate.
  • the inclination angle of this swash plate uses the suction pressure of the suction chamber for sucking the refrigerant, the discharge pressure of the discharge chamber for discharging the refrigerant pressurized by the piston, and the control chamber pressure of the control chamber (crank chamber) containing the swash plate.
  • the pressure in the control chamber is appropriately controlled using a displacement control valve that is opened and closed by an electromagnetic force, and the stroke balance of the pressure acting on both sides of the piston is continuously changed. It is supposed to get.
  • such a volume control valve 160 communicates with a second valve chamber 182 communicated with the discharge chamber via the second communication passage 173, and communicates with the suction chamber via the first communication passage 171.
  • a valve body 170 having a first valve chamber 183 and a third valve chamber 184 communicating with the control chamber via the third communication passage 174, and disposed in the third valve chamber to expand and contract by the surrounding pressure and to have a free end in the expansion and contraction direction ,
  • Valve body having a first valve portion 175 for opening and closing 172 and a third valve portion 179 for opening and closing the third valve chamber 184 and the flow channel 172 by engagement and disengagement with the valve seat member 180 in the third valve chamber 184 181 and a solenoid that exerts an electromagnetic driving force on the valve body 181 And a id 190 or the like.
  • Patent No. 5167121 gazette
  • the conventional displacement control valve 160 is provided with a liquid refrigerant discharge function in order to discharge the liquid refrigerant in the control chamber (crank chamber) as quickly as possible. That is, when the variable displacement compressor is stopped and left to stand for a long time and then started, the high pressure liquid refrigerant accumulated in the control chamber (crank chamber) flows from the third communication passage 174 to the third valve chamber. It flows to 184. Then, the pressure sensitive body (bellows) 178 is contracted and the space between the third valve portion 179 and the valve seat member 180 is opened.
  • the opening area of the third valve portion 179 and the valve seat member 180 is large, the liquid refrigerant is sucked from the control chamber (crank chamber) from the third valve chamber 184 through the auxiliary communication passage 185, the intermediate communication passage 186 and the circulation groove 172. It can be discharged into the room in a short time, and can shift to the cooling operation state quickly with the maximum capacity.
  • the control chamber pressure Pc and the suction pressure Ps decrease, and the third valve portion 179 and the valve seat member 180 are closed.
  • the second valve portion 176 is opened from the fully closed state by the solenoid portion S to shift to the control state.
  • the fluid of the discharge pressure Pd is supplied from the second valve chamber 182 to the third valve chamber 184, so that the differential pressure between the suction pressure Ps and the control chamber pressure Pc changes, and the inclination of the swash plate The angle is changed to control the stroke (discharge volume) of the piston.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a displacement control valve for controlling the flow rate or pressure of a variable displacement compressor according to the valve opening degree of a valve body.
  • An object of the present invention is to provide a displacement control valve that can make the amount of fluid flowing from the third valve chamber to the first valve chamber constant even if the pressure in the three valve chamber fluctuates, and improve the control performance of the variable displacement compressor. .
  • the displacement control valve of the present invention is a displacement control valve that controls the flow rate or pressure according to the degree of opening of the valve portion
  • An internal space in communication with the third communication passage through which the control pressure fluid passes, a valve hole communicating with the internal space in communication with the second communication passage through which the discharge pressure fluid passes, and a second valve disposed in the valve hole
  • a valve body having a second valve chamber having a seat, and a third valve chamber in communication with a first communication passage through which fluid of suction pressure is passed and having a first valve seat;
  • An intermediate communication passage communicating with the internal space and the first communication passage, a second valve portion for opening and closing the valve hole in contact with the second valve seat, and interlocking opening and closing in reverse to the second valve portion
  • a valve body having a first valve portion that opens and closes communication between the intermediate communication passage and the first communication passage by coming into contact with a first valve seat, and a shaft portion disposed in the internal space;
  • a pressure-sensitive body disposed in the internal space and capable of expanding and contracting
  • the volume control valve of the present invention is
  • the auxiliary communication portion has an opening area smaller than the flow passage cross-sectional area of the intermediate communication passage. With this configuration, the auxiliary communication portion becomes a bottleneck, so that the fluid flowing from the internal space to the first valve chamber can be adjusted by adjusting only the auxiliary communication path to improve the operation efficiency of the variable displacement compressor. Can.
  • the volume control valve of the present invention is
  • the auxiliary communication portion is a hole disposed in the valve body. With this configuration, the opening area of the auxiliary communication portion can be adjusted by adjusting the diameter of the hole.
  • the volume control valve of the present invention is
  • the auxiliary communication portion has an opening area larger than a gap portion between the shaft portion of the valve body and the free end portion of the pressure sensitive body.
  • the volume control valve of the present invention is
  • the valve body includes a plurality of the auxiliary communication portions. With this configuration, the opening area of the auxiliary communication portion can be adjusted by adjusting the number of the auxiliary communication portions.
  • the volume control valve of the present invention is
  • the auxiliary communication portion is a gap portion between the shaft portion of the valve body and the free end portion of the pressure sensitive body.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view of a displacement control valve according to another modification of the present invention. It is a figure which shows the state of the displacement control valve at the time of control of low electric current control by the conventional displacement control valve.
  • FIG. 8 is an explanatory view for explaining the relationship between the opening area of the Pc-Ps flow channel and the Pd-Pc flow channel of the conventional displacement control valve and the solenoid current.
  • FIG. 1 is a displacement control valve.
  • the displacement control valve 1 mainly includes a valve body 10, a valve body 21, a pressure sensor 22, and a solenoid 30.
  • the main configuration of the displacement control valve 1 will be described.
  • the valve body 10 is made of a metal such as brass, iron, aluminum, stainless steel or a synthetic resin material.
  • the valve body 10 is a hollow cylindrical member having a through hole penetrating in the axial direction, and the first valve chamber 14 and the second valve chamber 15 adjacent to the first valve chamber 14 and the second valve chamber are provided in the through hole section. An internal space 16 adjacent to 15 is continuously disposed.
  • the second communication passage 12 is continuously provided in the second valve chamber 15.
  • the second communication passage 12 communicates with the discharge chamber (not shown) of the variable displacement compressor so that the fluid of the discharge pressure Pd can flow into the internal space 16 from the second valve chamber 15 by opening and closing the volume control valve 1.
  • the third communication passage 13 is continuously provided in the internal space 16.
  • the third communication passage 13 communicates with a control chamber (not shown) of the variable displacement compressor, and the fluid of the discharge pressure Pd flowing from the second valve chamber 15 into the internal space 16 by opening and closing the volume control valve 1 Flow to the control chamber (crank chamber) of the variable displacement compressor, or the fluid of the control chamber pressure Pc that has flowed into the internal space 16 through the first valve chamber 14 via the intermediate communication passage 26 described later. It flows out to the suction chamber of the compressor.
  • first communication passage 11 is provided in series with the first valve chamber 14.
  • the fluid of the control chamber pressure Pc which has flowed into the internal space 16 from the control chamber (crank chamber) of the variable displacement compressor, is passed through the first valve chamber 14 It will flow out into the suction chamber.
  • a valve hole 17 having a diameter smaller than the diameter of the second valve chamber 15 is connected between the second valve chamber 15 and the internal space 16, and a second valve seat 15a is provided around the valve hole 17 on the second valve chamber 15 side. It is formed. Further, a hole 18 having a diameter smaller than the diameter of the first valve chamber 14 and the second valve chamber 15 is provided continuously between the first valve chamber 14 and the second valve chamber 15.
  • the first communication passage 11, the second communication passage 12, and the third communication passage 13 pass through the circumferential surface of the valve main body 10, for example, in two equal to six positions. Further, on the outer peripheral surface of the valve main body 10, mounting grooves for O-rings are provided at three positions spaced apart in the axial direction. Then, O-rings 71, 72, 73 for sealing between the valve body 10 and a mounting hole (not shown) of a casing into which the valve body 10 is fitted are attached to the respective mounting grooves, and the first communication passage is formed. Each of the flow paths 11, the second communication path 12, and the third communication path 13 is configured as an independent flow path.
  • a pressure sensitive body 22 is disposed in the internal space 16.
  • One end of a metal bellows 22 a of the pressure sensitive body 22 is sealingly coupled to the partition adjusting unit 3.
  • the bellows 22a is made of phosphor bronze, stainless steel or the like, and its spring constant is designed to a predetermined value.
  • the inside of the pressure sensitive body 22 is internally provided with a vacuum or air.
  • the pressure sensing body 22 is expanded or contracted according to the pressure in the internal space 16 with respect to the effective pressure receiving area of the bellows 22 a of the pressure sensing body 22 to operate the valve body 21 with a predetermined driving force.
  • a free end 22 c is disposed on the free end side of the pressure sensitive body 22 that moves in response to the suction pressure in the internal space 16.
  • the partition adjustment part 3 of the pressure sensing body 22 is sealingly fitted and fixed so that the internal space 16 of the valve main body 10 may be closed.
  • the partition adjusting portion 3 is screwed in and fixed by a set screw (not shown), the spring force of the compression spring or the bellows 22a arranged in parallel in the bellows 22a can be moved and adjusted in the axial direction.
  • the valve body 21 consists of a hollow cylindrical member.
  • the valve body 21 is connected to a fourth shaft portion 21k and a fourth shaft portion 21k integrally coupled to a solenoid rod 36 described later, and a first shaft portion 21c formed larger in diameter than the fourth shaft portion 21k, A labyrinth portion 21g continuously connected to the first shaft portion 21c, a second shaft portion 21b continuously connected to the labyrinth portion 21g, and a second shaft portion 21b are formed to be smaller in diameter than the second shaft portion 21b. It mainly comprises the third shaft 21a (the shaft according to the present invention).
  • the first shaft portion 21c and the second shaft portion 21b are disposed on the first valve chamber 14 side and the second valve chamber 15 side across the labyrinth portion 21g, and the labyrinth portion 21g is on the first valve chamber 14 side and the second valve chamber
  • the first valve chamber 14 and the second valve chamber 15 are sealed by sliding with the hole 18 formed between the first and second sides.
  • the first valve chamber 14 and the second valve chamber 15 are configured as independent valve chambers.
  • a first valve portion 21c1 is formed at an end of the first shaft portion 21c disposed in the first valve chamber 14, and the first valve portion 21c1 is formed on an end face of a stator core 31 of a solenoid 30 described later. And the communication between the intermediate communication passage 26 and the first valve chamber 14 is opened and closed.
  • a second valve portion 21b1 is formed at an end of the second shaft portion 21b disposed in the second valve chamber 15, and the second valve portion 21b1 is in contact with the second valve seat 15a to be in contact with the second valve chamber 15
  • the valve hole 17 communicating with the space 16 is opened and closed.
  • valve body 21 has an intermediate communication passage 26 penetrating the center thereof.
  • the intermediate communication passage 26 is formed with a first intermediate communication passage 26a penetrating in the axial direction thereof and a second intermediate communication passage 26b formed in the fourth shaft portion 21k and communicating the first intermediate communication passage 26a with the first valve chamber 14 It consists of
  • the end 21a1 of the third shaft 21a of the valve body 21 is fitted relative to the hole 22c1 of the free end 22c of the pressure sensor 22 so as to be slidable relative thereto. Further, an auxiliary communication portion 21f formed of a hole penetrating in the radial direction is formed in the third shaft portion 21a, and the intermediate communication passage 26 and the internal space 16 are communicated by the auxiliary communication portion 21f.
  • the opening area S1 of the auxiliary communication portion 21f is formed sufficiently larger than the clearance area S2 between the end 21a1 of the third shaft portion 21a and the hole 22c1 of the pressure sensitive body 22.
  • a flow path from the internal space 16 to the intermediate communication path 26 is a flow path from the internal space 16 to the intermediate communication path 26 through the auxiliary communication portion 21 f (hereinafter referred to as “first flow path”), and the internal space 16.
  • first flow path auxiliary communication portion 21 f
  • second flow path leading to the intermediate communication path 26 through the gap between the end 21a1 of the third shaft portion 21a and the hole 22c1 of the pressure sensitive body 22 It exists in parallel. Since the opening area S1 of the first flow path is sufficiently larger than the gap area S2 of the second flow path, most of the fluid flows in the first flow path and hardly flows in the second flow path.
  • a groove 21h is formed at the end 21a1 of the third shaft 21a of the valve body 21, and the opening area S5 of the groove 21h is set larger than the clearance area S2 of the second flow passage.
  • the groove 21h is not provided at the end 21a1 of the valve body 21, the end 21e of the valve body 21 is in contact with the end face 22d of the pressure sensitive body 22, that is, the end 21e of the valve body 21 and the pressure sensitive body
  • the end 21 e of the valve body 21 is separated from the end face 22 d of the pressure sensitive body 22 (FIG. 1) from the state where the area with the end face 22 d of 22 is zero (FIG. 2), the area changes rapidly.
  • the amount of fluid flowing through the second flow path fluctuates, so the amount of fluid flowing through the first flow path can not be kept constant. Therefore, by providing a groove 21h at the end 21a1 of the valve body 21, the rapid change of the area due to the contact or separation between the end 21e of the valve body 21 and the end face 22d of the pressure sensitive body 22 is alleviated. The amount of fluid flowing through the flow channel can be kept constant.
  • the solenoid 30 includes a solenoid rod 36 (a rod according to the present invention), a plunger case 38, a plate 34, an electromagnetic coil 35, and a stator core consisting of a center post 31a and a base portion 31d arranged on the inner periphery of the electromagnetic coil 35.
  • a plunger 31, and a biasing means 28 disposed between the plunger 32 and the center post 31a are housed and configured in the solenoid case 33.
  • the valve body 21 and the plunger 32 are coupled by a solenoid rod 36 movably fitted in the through hole 31 h of the stator core 31, and the valve body 21 and the plunger 32 are integrally driven.
  • Biasing means 28 is disposed between the center post 31 a of the stator core 31 and the plunger 32 to bias the plunger 32 away from the stator core 31. That is, the biasing means 28 biases the first valve portion 21c1 from the open state to the closed state, and biases the second valve portion 21b1 from the closed state to the open state.
  • the plunger case 38 is a bottomed hollow cylindrical member whose one end is open.
  • the open end of the plunger case 38 is sealingly fixed to the base portion 31 d of the stator core 31, and the plunger 32 is axially movable between the bottom of the plunger case 38 and the center post 31 a of the stator core 31. Be placed.
  • the electromagnetic coil 35 is sealed by the plunger case 38, the base portion 31d of the stator core 31, and the solenoid case 33. Since the electromagnetic coil 35 does not contact the refrigerant, the insulation resistance can be prevented from decreasing.
  • FIG. 3 shows the relationship between the solenoid current and the minimum flow passage cross-sectional area of each flow passage.
  • the dashed-dotted line in FIG. 3 shows the relationship between the solenoid current and the minimum channel cross-sectional area in the Pc-Ps channel, and the solid line in FIG. 3 shows the relationship between the solenoid current and the minimum channel cross-sectional area in the Pd-Pc channel.
  • the opening area S1 of the auxiliary communication portion 21f is the minimum opening area in the Pc-Ps flow path from the internal space 16 through the intermediate communication path 26 to the first valve chamber 14.
  • the control state is a state in which the displacement control valve is controlled so that the pressure in the suction chamber becomes the set value Pset.
  • the actuation surface 32b of the plunger 32 is gradually attracted to the suction surface 31b of the stator core 31, and the opening area of the second valve portion 21b1 is gradually narrowed in inverse proportion to the solenoid current. Therefore, as shown in FIG. 3, when the solenoid current is less than the first current value I1 (0 ⁇ I ⁇ I1), the opening area S4 of the second valve portion 21b1 gradually narrows, so the Pd-Pc flow path Area also gradually decreases with the increase in current.
  • the minimum flow passage cross-sectional area of the Pc-Ps flow passage is determined by the area of the auxiliary communication portion 21f, regardless of the magnitude of the current supplied to the solenoid in the control state of the solenoid.
  • the area of the Pc-Ps channel is kept at a constant value S1.
  • the amount of fluid flowing through the Pc-Ps channel can be easily adjusted to be constant.
  • the amount of fluid flowing through the Pc-Ps flow channel can be easily adjusted only by adjusting the size of the opening area S1 of the auxiliary communication portion 21f.
  • a certain amount of fluid can be allowed to flow to the valve chamber 14 and the pressure in the suction chamber communicating with the first valve chamber 14 can be stabilized, and controllability of the variable displacement compressor can be improved. it can.
  • the configuration of the displacement control valve 1 according to the first embodiment of the present invention is as described above, and provides the following excellent effects.
  • the amount of fluid flowing through the Pc-Ps flow channel can be obtained simply by adjusting the size of the opening area S1 of the auxiliary communication portion 21f.
  • a constant fluid can be allowed to flow from the internal space 16 to the first valve chamber 14, and the pressure of the suction chamber communicated with the first valve chamber 14 can therefore be adjusted. It can be stabilized, and the controllability of the variable displacement compressor can be improved.
  • the gap between the end 21 a 1 of the third shaft 21 a and the hole 22 c 1 of the pressure sensitive body 22 There is an area S2. Therefore, in the Pc-Ps flow path, two paths of the Pc-Ps flow path passing through the first flow path and the Pc-Ps flow path passing through the second flow path exist in parallel. Even in such a case, by making the opening area S1 sufficiently larger than the gap area S2, most of the fluid can flow in the first flow path and hardly flow in the second flow path. Thereby, even if the Pc-Ps flow paths exist in parallel, only by adjusting the size of the opening area S1 of the auxiliary communication portion 21f, the amount of fluid flowing from the internal space 16 to the first valve chamber 14 is constant. Can be adjusted.
  • the groove 21h is provided at the end 21a1 of the third shaft 21a of the valve body 21, and the area due to contact and separation between the end 21e of the valve body 21 and the end face 22d of the pressure sensitive body 22 is rapid. The change was mitigated to keep the flow from the internal space 16 to the first valve chamber constant.
  • the method of alleviating the change in flow rate due to contact and separation between the end 21 e of the valve body 21 and the end face 22 d of the pressure sensitive body 22 is not limited to this.
  • the end 41e of the valve body 41 and the end face 22d of the pressure sensitive body 22 are as shown in FIG. Even when the separated state and the state in which the end 41e of the valve body 41 and the end face 22d of the pressure sensitive body 22 are in contact as shown in FIG. 4B, the change in flow rate can be alleviated.
  • the opening of the end 21a1 of the valve body 21 can be closed with a plug or the like to make the amount of fluid flowing in the Pc-Ps flow path passing through the second flow path zero.
  • a fluid extraction hole or the like is provided so that the space between the end 21a1 of the valve body 21 and the free end 22c of the pressure sensitive body 22 is not sealed, and the valve body 21 and the pressure sensitive body 22 are relative to each other. Do not become a resistance at the time of displacement.
  • the opening area S1 of the auxiliary communication portion 21f is adjusted to adjust the amount of fluid flowing through the Pc-Ps flow channel.
  • the minimum opening area of the Pc-Ps flow channel is not provided without the auxiliary communication portion 21f.
  • the opening 51j is provided in the end 51a1 of the valve body 51, and the end 51e of the valve 51 and the end face 22d of the pressure sensitive body 22 are separated as shown in FIG. Even when the end 51e of the valve body 51 and the end face 22d of the pressure sensitive body 22 are in contact repeatedly as in 5 (b), the change of the flow rate can be prevented.

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Abstract

【課題】バルブ部の開弁度に応じて容量可変型圧縮機の流量又は圧力を制御する容量制御弁において、容量可変型圧縮機の運転効率の向上できる容量制御弁を提供することを目的としている。 【解決手段】バルブ部の開弁度に応じて可変容量圧縮機の流量又は圧力を制御する容量制御弁1において、第1弁室14、第2弁室15及び内部空間16を有するバルブ本体10と、第1弁室14と内部空間16とを連通する中間連通路26、第1弁室14に配設される第1弁部21c1、内部空間16と第2弁室15との連通を開閉する第2弁部21b1、及び、内部空間に配設される軸部21aを有する弁体21と、ソレノイド30と、内部空間に配置される感圧体22と、内部空間16に配設され内部空間16と中間連通路26とを連通する補助連通部21fとを備える。

Description

容量制御弁
 本発明は、容量可変型圧縮機の流量又は圧力を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に関する。
 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、ピストンのストロークを変化させて冷媒の吐出量を制御するものである。
 この斜板の傾斜角度は、冷媒を吸入する吸入室の吸入圧力、ピストンにより加圧した冷媒を吐出する吐出室の吐出圧力、斜板を収容した制御室(クランク室)の制御室圧力を利用しつつ、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ピストンのストロークを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160としては、図6に示すように、吐出室と第2連通路173を介して連通する第2弁室182、吸入室と第1連通路171を介して連通する第1弁室183、制御室と第3連通路174を介して連通する第3弁室184を有するバルブ本体170と、第3弁室内に配置されて周囲の圧力によって伸縮するとともに伸縮方向の自由端に設けられた弁座体180を有する感圧体178と、第2弁室182と第3弁室184を連通する弁孔177を開閉する第2弁部176、第1連通路171と流通溝172を開閉する第1弁部175、及び第3弁室184にて弁座体180との係合及び離脱により第3弁室184と流通溝172を開閉する第3弁部179を有する弁体181と、弁体181に電磁駆動力を及ぼすソレノイド部190等を備えている。そして、この容量制御弁160では、容量可変型圧縮機にクラッチ機構を設けなくても、制御室圧力を変更する必要が生じた場合には、吐出室と制御室とを連通させて制御室内の圧力(制御室圧力)Pc、吸込圧力Ps(吸込圧力)を制御できるようにしたものである。(以下、「従来技術」という。例えば、特許文献1参照。)。
特許第5167121号公報
 従来技術において、斜板式容量可変型圧縮機を停止して、長時間放置した後に起動させようとした場合、制御室(クランク室)には液冷媒(放置中に冷却されて冷媒が液化したもの)が溜まるため、この液冷媒を排出しない限り冷媒を圧縮して設定とおりの吐出量を確保することができない。このため、起動直後から所望の容量制御を行うには、制御室(クランク室)の液冷媒をできるだけ素早く排出させる必要がある。
 そこで、図7、図8に示すように、従来の容量制御弁160においては起動時に制御室(クランク室)の液冷媒をできるだけ素早く排出させるために液冷媒排出機能を備えている。すなわち、容量可変型圧縮機を停止して、長時間放置した後に起動させようとした場合に、制御室(クランク室)に溜まった高圧の液冷媒が、第3連通路174から第3弁室184へ流入する。すると、感圧体(ベローズ)178は収縮して第3弁部179と弁座体180との間が開弁する。第3弁部179と弁座体180との開口面積は大きいため、第3弁室184から補助連通路185、中間連通路186及び流通溝172を通じて、液冷媒は制御室(クランク室)から吸入室へ短時間で排出でき、素早く最大容量で冷房運転状態に移行できるようになっている。
 つぎに、制御室(クランク室)の液冷媒の排出を完了すると制御室圧力Pc及び吸込圧力Psは低下して、第3弁部179と弁座体180は閉弁状態となる。同時に、ソレノイド部Sによって第2弁部176は全閉状態から開弁して制御状態に移行する。制御状態に移行すると吐出圧力Pdの流体が第2弁室182から第3弁室184へ供給されることで、吸込圧力Psと制御室圧力Pcとの差圧が変化して、斜板の傾斜角度が変化してピストンのストローク(吐出容量)が制御される。
 しかしながら、上記の従来技術では、制御運転状態に移行して第3弁部179と弁座体180の弁座面との間が閉弁状態となっても、第3弁室184の圧力が変動すると第3弁部179と弁座体180の弁座面との間にわずかな隙間が発生する。このため、第3弁室184から補助連通路185及び中間連通路186を介して第1弁室183へ流れる流体量が変動してしまう。この結果、第1弁室183に連通する吸入室の圧力が変動してしまい、容量可変型圧縮機の制御性能が悪化するという問題があった。
 本発明は、上記従来技術の有する問題点を解決するためになされたものであって、バルブ本体の開弁度に応じて容量可変型圧縮機の流量又は圧力を制御する容量制御弁において、第3弁室の圧力が変動しても第3弁室から第1弁室へ流れる流体量を一定にでき、容量可変型圧縮機の制御性能を向上できる容量制御弁を提供することを目的としている。
 上記課題を解決するために、本発明の容量制御弁は
 バルブ部の開弁度に応じて流量又は圧力を制御する容量制御弁において、
 制御圧力の流体を通す第3連通路と連通する内部空間、吐出圧力の流体を通す第2連通路に連通するとともに前記内部空間と連通する弁孔及び該弁孔に配設される第2弁座を有する第2弁室、及び、吸入圧力の流体を通す第1連通路に連通するとともに第1弁座を有する第3弁室、を有するバルブ本体と、
 前記内部空間と前記第1連通路に連通する中間連通路、前記第2弁座と離接して前記弁孔を開閉する第2弁部、前記第2弁部とは反対に連動開閉するとともに前記第1弁座と離接して前記中間連通路と前記第1連通路との連通を開閉する第1弁部、及び、前記内部空間に配置される軸部と、を有する弁体と、
 前記内部空間に配置されて前記内部空間の圧力に応動して伸縮するとともに前記弁体の前記軸部と摺動する自由端部を有する感圧体と、
 前記内部空間に配設され前記内部空間と前記中間連通路とを連通する補助連通部と、及び、
 前記バルブ本体に取り付けられて電流に応じて前記弁体を開閉する方向へ作動させるソレノイド部と、を備える。
 この構成により、内部空間に配設された補助連通部によって内部空間から第1弁室へ流れる流体量を調整して、容量可変型圧縮機の運転効率を向上することができる。
 本発明の容量制御弁は、
 前記補助連通部は前記中間連通路の流路断面積より小さい開口面積を有する。
 この構成により、補助連通部がボトルネックとなるので、補助連通路のみを調整することによって内部空間から第1弁室へ流れる流体を調整して、容量可変型圧縮機の運転効率を向上することができる。
 本発明の容量制御弁は、
 補助連通部は、前記弁体に配設される孔部である。
 この構成により、孔部の径を調整することで補助連通部の開口面積を調整できる。
 本発明の容量制御弁は、
 前記補助連通部は、前記弁体の前記軸部と前記感圧体の前記自由端部との隙間部より大きい開口面積を有する。
 この構成により、内部空間から第1弁室へ至る流路が並列して存在していても、補助連通部のみを調整して、内部空間から第1弁室へ流れる流体量を調整することができる。
 本発明の容量制御弁は、
 前記弁体は前記補助連通部を複数備える。
 この構成により、補助連通部の個数を調整することで補助連通部の開口面積を調整できる。
 本発明の容量制御弁は、
 前記補助連通部は、前記弁体の前記軸部と前記感圧体の前記自由端部との隙間部からなる。
 この構成により、弁体の軸部と感圧体の自由端部との隙間部を調整することによって、内部空間から第1弁室へ流れる流体量を調整して、容量可変型圧縮機の運転効率を向上することができる。
本発明に係る容量制御弁を示す正面断面図である。 本発明に係る容量制御弁を示す正面断面図で、低電流制御時の状態を示す図である。 本発明に係る容量制御弁のPc-Ps流路、Pd-Pc流路の開口面積とソレノイド電流との関係を説明する説明図である。 本発明の変形例で、容量制御弁の一部断面図である。 本発明の他の変形例で、容量制御弁の一部断面図である。 従来の容量制御弁で、低電流制御の制御時の容量制御弁の状態を示す図である。 従来の容量制御弁で、液冷媒排出時の容量制御弁の状態を示す図である。 従来の容量制御弁のPc-Ps流路、Pd-Pc流路の開口面積とソレノイド電流との関係を説明する説明図である。
 以下に図面を参照して、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的な位置などは、特に明示的な記載がない限り、それらのみに限定する趣旨のものではない。
 図1ないし図3を参照して、本発明の実施例1に係る容量制御弁について説明する。図1において、1は容量制御弁である。容量制御弁1は、バルブ本体10、弁体21、感圧体22及びソレノイド30から主に構成される。以下、容量制御弁1の主な構成について説明する。
 バルブ本体10は、真鍮、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属または合成樹脂材等で構成される。バルブ本体10は軸方向へ貫通する貫通孔を有する中空円筒状の部材で、貫通孔の区画には第1弁室14、第1弁室14に隣接する第2弁室15、第2弁室15に隣接する内部空間16が連続して配設される。
 第2弁室15には第2連通路12が連設される。この第2連通路12は、容量可変型圧縮機の吐出室内(図示省略)に連通して吐出圧力Pdの流体が容量制御弁1の開閉によって第2弁室15から内部空間16に流入できるように構成される。
 内部空間16には第3連通路13が連設される。第3連通路13には、容量可変型圧縮機の制御室(図示省略)と連通しており、容量制御弁1の開閉によって第2弁室15から内部空間16へ流入した吐出圧力Pdの流体を容量可変型圧縮機の制御室(クランク室)へ流出させたり、内部空間16へ流入した制御室圧力Pcの流体を後述する中間連通路26を介して第1弁室14を経て容量可変型圧縮機の吸入室へ流出させる。
 さらに、第1弁室14には第1連通路11が連設される。この第1連通路11には、容量可変型圧縮機の制御室(クランク室)から内部空間16に流入した制御室圧力Pcの流体を後述する中間連通路26を介して第1弁室14を経て吸入室へ流出させる。
 第2弁室15と内部空間16との間にはこれらの室の径より小径の弁孔17が連設され、第2弁室15側の弁孔17の周りには第2弁座15aが形成される。また、第1弁室14と第2弁室15との間にはこれらの室の径より小径の孔部18が連設される。
 なお、第1連通路11、第2連通路12、第3連通路13は、バルブ本体10の周面に各々、例えば、2等配から6等配に貫通している。さらに、バルブ本体10の外周面にはOリング用の取付溝が軸方向に離間して3カ所に設けられる。そして、この各取付溝には、バルブ本体10と、バルブ本体10を嵌合するケーシングの装着孔(図示省略)との間をシールするOリング71、72、73が取り付けられ、第1連通路11、第2連通路12、第3連通路13の各流路は独立した流路として構成される。
 内部空間16内には感圧体22が配設される。この感圧体22は、金属製のベローズ22aの一端部が仕切調整部3に密封状に結合される。このベローズ22aは、リン青銅、ステンレス等により製作するが、そのばね定数は所定の値に設計されている。感圧体22の内部は真空又は空気が内在している。そして、この感圧体22のベローズ22aの有効受圧面積に対し、内部空間16内の圧力に応じて感圧体22を伸縮して、弁体21に所定の駆動力を作動させるように構成されている。内部空間16内の吸入圧力に応動して伸縮移動する感圧体22の自由端部側には自由端部22cが配設される。
 そして、感圧体22の仕切調整部3は、バルブ本体10の内部空間16を塞ぐように密封嵌着、固定される。なお、仕切調整部3はねじ込みにして止めねじ(図示省略)により固定すれば、ベローズ22a内に並列に配置した圧縮ばね又はベローズ22aのばね力を軸方向へ移動調整できるようになる。
 つぎに弁体21について説明する。弁体21は中空円筒状の部材からなる。弁体21は、後述するソレノイドロッド36と一体に結合される第4軸部21k、第4軸部21kに連設され、第4軸部21kより大径に形成される第1軸部21c、第1軸部21cに連設されるラビリンス部21g、ラビリンス部21gに連設される第2軸部21bと、第2軸部21bに連設され該第2軸部21bより小径に形成される第3軸部21a(本発明に係る軸部)から主に構成される。第1軸部21cと第2軸部21bはラビリンス部21gを挟んで第1弁室14側と第2弁室15側に配置され、ラビリンス部21gは第1弁室14側と第2弁室15側との間に形成された孔部18と摺動して第1弁室14と第2弁室15とをシールする。これにより、第1弁室14と第2弁室15とは独立した弁室として構成される。
 また、第1弁室14に配置される第1軸部21cの端部には第1弁部21c1が形成され、第1弁部21c1は後述するソレノイド30の固定子鉄心31の端面に形成される第1弁座31cと離接して、中間連通路26と第1弁室14との連通を開閉する。第2弁室15に配置される第2軸部21bの端部には第2弁部21b1が形成され、第2弁部21b1は第2弁座15aと離接して第2弁室15と内部空間16とを連通する弁孔17を開閉する。
 さらに、弁体21は、その中心部を貫通する中間連通路26を有する。中間連通路26は、その軸方向に貫通する第1中間連通路26aと、第4軸部21kに形成され第1中間連通路26aと第1弁室14とを連通する第2中間連通路26bとからなる。
 弁体21の第3軸部21aの端部21a1は、感圧体22の自由端部22cの穴部22c1と相対摺動可能に嵌合する。また、第3軸部21aには径方向に貫通する孔からなる補助連通部21fが形成され、中間連通路26と内部空間16とは補助連通部21fによって連通する。ここで、補助連通部21fの開口面積S1は、第3軸部21aの端部21a1と感圧体22の穴部22c1との隙間面積S2より十分大きく形成される。また、第3軸部21aの端部21a1と感圧体22の穴部22c1との嵌合長さは、内部空間16内の圧力による感圧体22の自由端部22cの変位量よりも大きく設定され、嵌合状態が常に維持される。内部空間16から中間連通路26へ至る流路は、内部空間16から補助連通部21fを通り中間連通路26へ至る流路(以下、「第1流路」と記す。)と、内部空間16から第3軸部21aの端部21a1と感圧体22の穴部22c1との隙間を通り中間連通路26へ至る流路(以下、「第2流路」と記す。)の2つの経路が並列して存在する。第1流路の開口面積S1は第2流路の隙間面積S2より十分大きいので、流体のほとんどは第1流路を流れ、第2流路にはほとんど流れずない。
 また、弁体21の第3軸部21aの端部21a1には溝部21hが形成されて、溝部21hの開口面積S5は第2流路の隙間面積S2よりも大きく設定されている。ここで、弁体21の端部21a1に溝部21hを設けないと、弁体21の端部21eが感圧体22の端面22dに接触した状態、すなわち弁体21の端部21eと感圧体22の端面22dとの面積が零の状態(図2)から、弁体21の端部21eが感圧体22の端面22dから離間(図1)すると、面積が急激に変化する。すると、第2流路を流れる流体量が変動するため、第1流路を流れる流体量を一定に保つことができなくなる。そこで、弁体21の端部21a1に溝部21hを設けることにより、弁体21の端部21eと感圧体22の端面22dとの接触、離間による面積の急激な変化を緩和して、第1流路を流れる流体量を一定に保つことができる。
 つぎに、ソレノイド30について説明する。ソレノイド30は、ソレノイドロッド36(本発明に係るロッド)、プランジャケース38、プレート34、電磁コイル35、電磁コイル35の内周部に配置されるセンターポスト31aとベース部31dとからなる固定子鉄心31、プランジャ32、及びプランジャ32とセンターポスト31aとの間に配設される付勢手段28がソレノイドケース33に収容され構成される。弁体21とプランジャ32は、固定子鉄心31の貫通孔31h内に移動自在に嵌合されるソレノイドロッド36によって結合され、弁体21とプランジャ32は一体に駆動する。
 固定子鉄心31のセンターポスト31aとプランジャ32との間には、プランジャ32を固定子鉄心31から引き離すように付勢する付勢手段28が配置されている。つまり、付勢手段28は第1弁部21c1を開状態から閉状態に、第2弁部21b1を閉状態から開状態になるように付勢する。
 プランジャケース38は一方が開放された有底状の中空円筒部材である。プランジャケース38の開放端は固定子鉄心31のベース部31dに密封状に固定され、プランジャケース38の底部と固定子鉄心31のセンターポスト31aとの間にはプランジャ32が軸方向に移動自在に配置される。これにより、電磁コイル35はプランジャケース38、固定子鉄心31のベース部31d、及びソレノイドケース33によって密封され、冷媒と接触することがないので絶縁抵抗の低下を防止することができる。
 以上説明した構成を有する容量制御弁1の動作について、図1から図3を参照しながら説明する。なお、内部空間16から中間連通路26を通り第1弁室14へ至る流路を、以下「Pc-Ps流路」と記す。また、第2弁室15から弁孔17を通り内部空間16へ至る流路を、以下「Pd-Pc流路」と記す。図3は、ソレノイド電流と各流路の最小流路断面積との関係を示す。図3の一点鎖線はソレノイド電流とPc-Ps流路における最小流路断面積の関係を示し、図3の実線はソレノイド電流とPd-Pc流路における最小流路断面積の関係を示す。
 図1に示すように、ソレノイド30の電磁コイル35の無通電状態、すなわち図3のソレノイド電流I=0の状態では、付勢手段28の反発により固定子鉄心31の吸引面31bとプランジャ32の作動面32bの間は最大空隙となって第2弁部21b1は開弁する。したがって、ソレノイド電流I=0の状態ではPd-Pc流路の第2弁部21b1の開口面積S4は最大となる。一方、補助連通部21fの開口面積S1が、内部空間16から中間連通路26を通り第1弁室14に至るPc-Ps流路において最小開口面積となっている。
 つぎに、ソレノイド30に通電が開始され、ソレノイド電流が第1電流値I1以下の状態(0<I<I1)、すなわち制御状態について図1~図3を参照して説明する。制御状態は、吸込室の圧力を設定値Psetになるように容量制御弁を制御する状態である。ソレノイドに通電が開始されると、プランジャ32の作動面32bは固定子鉄心31の吸引面31bに徐々に吸引され、第2弁部21b1の開口面積はソレノイド電流に反比例して徐々に絞られる。したがって、図3に示すように、ソレノイド電流が第1電流値I1以下の状態(0<I<I1)において、第2弁部21b1の開口面積S4は徐々に狭くなるので、Pd-Pc流路の面積も電流の増加に応じて徐々に小さくなる。
 一方、図3に示すように、Pc-Ps流路の最小流路断面積は補助連通部21fの面積によって決定されるので、ソレノイドの制御状態においてソレノイドに供給される電流の大きさに関係なくPc-Ps流路の面積は一定値S1に保たれる。これにより、Pc-Ps流路を流れる流体量を容易に一定に調整することができる。このように、補助連通部21fの開口面積S1の大きさを調整するだけで、Pc-Ps流路を流れる流体量を容易に調整することができるので、制御状態において、内部空間16から第1弁室に14へ一定量の流体を流すことができ、延いては第1弁室14に連通する吸込室の圧力を安定させることができ、容量可変型圧縮機の制御性を向上させることができる。
 本発明の実施例1に係る容量制御弁1の構成は上記のとおりであり、以下のような優れた効果を奏する。
 Pc-Ps流路の中で補助連通部21fの開口面積S1を最小に設定することによって、補助連通部21fの開口面積S1の大きさを調整するだけで、Pc-Ps流路を流れる流体量を容易に調整することができるので、制御状態において、内部空間16から第1弁室に14へ一定の流体を流すことができ、延いては第1弁室14に連通する吸込室の圧力を安定させることができ、容量可変型圧縮機の制御性を向上させることができる。
 また、容量制御弁1においては、内部空間16において感圧体22と弁体21とが相対変位するため、第3軸部21aの端部21a1と感圧体22の穴部22c1と間に隙間面積S2が存在する。このため、Pc-Ps流路には第1流路を経由するPc-Ps流路と第2流路を経由するPc-Ps流路の2つの経路が並列して存在する。このような場合においても、開口面積S1を隙間面積S2に対して十分大きくすることにより、流体のほとんどは第1流路を流れ、第2流路にはほとんど流れないようにすることができる。これにより、Pc-Ps流路が並列して存在していても、補助連通部21fの開口面積S1の大きさを調整するだけで、内部空間16から第1弁室14へ流れる流体量を一定に調整することができる。
 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く、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。
 上記実施例において、弁体21の第3軸部21aの端部21a1に溝部21hを設けて、弁体21の端部21eと感圧体22の端面22dとの接触、離間による面積の急激な変化を緩和して、内部空間16から第1弁室への流量を一定に保つようにした。しかし、弁体21の端部21eと感圧体22の端面22dとの接触、離間による流量の変化の緩和方法はこれに限らない。
 たとえば、図4に示すように、弁体41の端部41a1に開口孔41jを設けることによって、図4(a)のように弁体41の端部41eと感圧体22の端面22dとが離間した状態と、図4(b)のように弁体41の端部41eと感圧体22の端面22dとが接触した状態とを繰り返しても流量の変化を緩和することができる。
 さらに、別の変形例として、弁体21の端部21a1の開口部を栓などで閉塞して、第2流路を経由するPc-Ps流路を流れる流体量を零にすることができる。この場合、弁体21の端部21a1と感圧体22の自由端部22cとの間が密閉された空間とならないように流体抜きの孔等を設け、弁体21と感圧体22が相対変位するときの抵抗にならないようにする。
 また、上記実施例において、補助連通部21fの開口面積S1を調整してPc-Ps流路を流れる流体量を調整したが、補助連通部21fを設けずにPc-Ps流路の最小開口面積を調整してもよい。たとえば、図5に示すように、弁体51の端部51a1と感圧体22の穴部22c1との隙間面積を調整して、Pc-Ps流路を流れる流体量を一定に調整してもよい。この場合においても、弁体51の端部51a1に開口孔51jを設け、図5(a)のように弁体51の端部51eと感圧体22の端面22dとが離間した状態と、図5(b)のように弁体51の端部51eと感圧体22の端面22dとが接触した状態とを繰り返しても流量の変化を防止することができる。
1        容量制御弁
3        仕切調整部
10       バルブ本体
11       第1連通路
12       第2連通路
13       第3連通路
14       第1弁室
15       第2弁室
15a      第2弁座
16       第3弁室
21       弁体
21a      第3軸部
21a1     端部
21b      第2軸部
21b1     第2弁部
21c      第1軸部
21c1     第1弁部
21f      補助連通部
21h      溝部
22       感圧体
22c      自由端部
26       中間連通路
30       ソレノイド
31c      第1弁座
Pd       吐出室圧力
Ps       吸入室圧力
Pc       制御室圧力
S1       補助連通部の開口面積
S2       弁体の端部と感圧体の穴部との隙間面積
S4       第2弁部と第2弁座との開口面積
S5       溝部の開口面積

Claims (6)

  1.  バルブ部の開弁度に応じて流量又は圧力を制御する容量制御弁において、
     制御圧力の流体を通す第3連通路と連通する内部空間、吐出圧力の流体を通す第2連通路に連通するとともに前記内部空間と連通する弁孔及び該弁孔に配設される第2弁座を有する第2弁室、及び、吸入圧力の流体を通す第1連通路に連通するとともに第1弁座を有する第3弁室、を有するバルブ本体と、
     前記内部空間と前記第1連通路に連通する中間連通路、前記第2弁座と離接して前記弁孔を開閉する第2弁部、前記第2弁部とは反対に連動開閉するとともに前記第1弁座と離接して前記中間連通路と前記第1連通路との連通を開閉する第1弁部、及び、前記内部空間に配置される軸部と、を有する弁体と、
     前記内部空間に配置されて前記内部空間の圧力に応動して伸縮するとともに前記弁体の前記軸部と摺動する自由端部を有する感圧体と、
     前記内部空間に配設され前記内部空間と前記中間連通路とを連通する補助連通部と、及び、
     前記バルブ本体に取り付けられて電流に応じて前記弁体を開閉する方向へ作動させるソレノイド部と、を備える容量制御弁。
  2.  前記補助連通部は前記中間連通路の流路断面積より小さい開口面積を有する請求項1に記載の容量制御弁。
  3.  前記補助連通部は、前記弁体に配設される孔部である請求項1又は2に記載の容量制御弁。
  4.  前記補助連通部は、前記弁体の前記軸部と前記感圧体の前記自由端部との隙間部より大きい開口面積を有する請求項1ないし3のいずれかに記載の容量制御弁。
  5.  前記弁体は前記補助連通部を複数備える請求項1ないし4のいずれかに記載の容量制御弁。
  6.  前記補助連通部は、前記弁体の前記軸部と前記感圧体の前記自由端部との隙間部からなる請求項1又は2に記載の容量制御弁。
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