JP2006200435A

JP2006200435A - 可変容量型圧縮機用制御弁

Info

Publication number: JP2006200435A
Application number: JP2005012560A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Kume; 義之久米; Tatsuya Kondo; 達也近藤; Masayuki Imai; 正幸今井
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2005-01-20
Filing date: 2005-01-20
Publication date: 2006-08-03

Abstract

【課題】クラッチレス圧縮機用の制御弁に大きな改造を加えることなくクラッチ付き圧縮機用として用いることができるようにされた可変容量型圧縮機用制御弁を提供する。
【解決手段】従来例における弁棒１５（弁棒部１５’）と作動棒１４（作動棒部１４’）とが一体に形成され、これが弁棒１６とされ、吸引子３４にプランジャ３７が引き寄せられると、それに伴って弁体部１５ａが閉弁方向に移動し、ベローズ本体４０により弁棒１６が下方に押動されると、それに伴って弁体部１５ａが開弁方向に移動するようにされ、かつ、コイル３２に供給される電流値が０近くであるときにおいても弁開度を段差を生じることなく連続的に変化させることができるようにされてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は、カーエアコン等に使用される可変容量型圧縮機用制御弁に係り、特に、クラッチレス圧縮機用の制御弁に大きな改造を加えることなくクラッチ付き圧縮機用として用いることができるようにされた可変容量型圧縮機用制御弁に関する。

一般に、カーエアコンに用いられる圧縮機は、状況に応じて回転数が変化するエンジンを駆動源としている。そのため、カーエアコン用圧縮機としては、通常、エンジン回転数に制約されることなく冷媒の吐出容量を調整することのできる可変容量型のものが採用される。

このような可変容量型圧縮機に用いられる制御弁は、圧縮機のクランク室内の圧力Ｐｃを調整すべく、圧縮機（の吐出室）から吐出圧力Ｐｄの冷媒が導入されるとともに、その吐出圧力Ｐｄの冷媒を絞ってクランク室へ導出するようにされ、このクランク室への導出量（絞り量）を、圧縮機の吸入圧力Ｐｓに応じて制御するようになっており、下記特許文献１等にも見られるように、電磁式アクチュエータ（ソレノイド）を用いたものが種々提案ないし実用に供されている。

また、カーエアコンに用いられる可変容量型圧縮機としては、エンジンから圧縮機回転軸に伝達される回転駆動力をクラッチで断接することができるようにしたクラッチ付き圧縮機とクラッチを介在させることなくエンジンの回転駆動力を圧縮機回転軸に伝達するようにしたクラッチレス圧縮機とがある。

ここで、クラッチレス圧縮機用の制御弁の従来例を図４に示す。図示の制御弁５は、弁体部１５ａを有する弁棒１５と、弁体部１５ａが接離する弁座（弁口）２２が設けられた弁室２１を有し、この弁室２１の外周部（弁座２２より上流側）に圧縮機から吐出圧力Ｐｄの冷媒を導入するための複数の吐出圧冷媒導入ポート２５が設けられるとともに、弁座２２の下方（下流側）に圧縮機のクランク室に連通する高圧冷媒供給ポート２６が設けられた弁本体２０’と、電磁式アクチュエータ３０’と、を備える。

電磁式アクチュエータ３０’は、通電励磁用のコネクタ部３１’を有するコイル３２、該コイル３２の内周側に配在された円筒状のステータ３３、該ステータ３３の下端部内周に圧入固定された断面凹字状の吸引子３４、ステータ３３の下端部外周（段差部）にその上端部が溶接により接合された鍔状部３５ａ付きパイプ３５’、吸引子３４の下方でパイプ３５’の内周側に上下方向に摺動自在に配在されたプランジャ３７、及び、前記コイル３２の外周を覆うように配在された有底穴付き円筒状のハウジング６０’を備えている。

また、前記ステータ３３の上部には、六角穴付きの調節ねじ６５が螺合せしめられ、ステータ３３の内周側における前記調節ねじ６５と吸引子３４との間には、圧縮機の吸入圧力Ｐｓが導入される感圧室４５が形成され、この感圧室４５には感圧応動部材としての、ベローズ４１、逆凸字状の上ストッパ４２、逆凹字状の下ストッパ４３、及び圧縮コイルばね４４からなるベローズ本体４０が配在され、さらに、ベローズ本体４０と吸引子３４との間には、ベローズ本体４０を収縮させる方向（調節ねじ６５側に圧縮する方向）に付勢する圧縮コイルばね４６が配在されている。また、ベローズ本体４０の下ストッパ４３（の逆凹部）とプランジャ３７（の凹部３７ｃ）との間には、前記吸引子３４を貫通する段付きの作動棒１４が配在され、さらに、吸引子３４とプランジャ３７（の凹部３７ｂ）との間には、プランジャ３７を介して弁棒１５を下方（開弁方向）に付勢する圧縮コイルばねからなる開弁ばね４７が配在されている。

一方、前記弁本体２０’における弁室２１の上方には、プランジャ３７の最下降位置を規制するための凸状ストッパ部２８が突設され、この凸状ストッパ部２８を含む弁室上方の中央部分には、前記弁棒１５が摺動自在に挿通せしめられた案内孔１９が形成されている。また、前記凸状ストッパ部２８外周には、吸入圧導入室２３が形成されるとともに、その外周側に複数個の吸入圧冷媒導入ポート２７が形成され、この導入ボート２７から導入室２３に導入された吸入圧力Ｐｓの冷媒は、プランジャ３７の外周に形成された複数の縦溝３７ａ及び中央部に穿設された連通孔３７ｄや吸引子３４に形成された連通孔３９等を介して前記感圧室４５に導入される。

前記弁本体２０’の下部（高圧冷媒供給ポート２６）には、前記弁棒１５を上方に付勢する円錐状の圧縮コイルばねからなる閉弁ばね４８が配在されており、この閉弁ばね４８の付勢力により、弁棒１５の上端部は、常時プランジャ３７（の連通孔３７ｄ部分）に圧接するようにされている。

また、弁本体２０’の上端部には、Ｏリング５７を介して前記パイプ３５’の下端鍔状部３５ａが乗せられ、この鍔状部３５ａと前記コイル３２との間には鍔状部５６ａ付き短円筒状のパイプホルダ５６が介装され、それらの鍔状部３５ａ、５６ａが弁本体２０’の上端外周かしめ部２９により共締め固定されている。また、パイプホルダ５６の上端部には、前記ハウジング６０’の穴付き底部６１が圧入固定され、ハウジング６０’の上端部６２は、前記コネクタ部３１’の鍔状部３１ｃ上にかしめ固定され、ハウジング６０’とコネクタ部３１’とコイル３２との間にはＯリング６６が介装されている。なお、コネクタ部３１’の中央下部には、前記調節ねじ６５の六角穴に嵌合せしめられる凸部３１ｂが突設された凹部３１ａが形成されており、この凹部３１ａ内に前記ステータ３３及び調節ねじ６５の上部が挿入されている。

このような構成とされた制御弁５においては、コイル３２、ステータ３３及び吸引子３４からなるソレノイド部が通電励磁されると、吸引子３４にプランジャ３７が引き寄せられ、これに伴い、弁棒１５が閉弁ばね４８の付勢力により上方（閉弁方向）に移動せしめられる。一方、圧縮機から吸入圧導入ポート２７に導入された吸入圧力Ｐｓの冷媒は、導入室２３からプランジャ３７の外周に形成された縦溝３７ａや吸引子３９に形成された連通孔３９等を介して前記感圧室４５に導入され、ベローズ本体４０（内部は真空圧）は感圧室４５の圧力（吸入圧力Ｐｓ）に応じて伸縮変位（吸入圧力Ｐｓが高いと収縮、低いと伸張）し、該変位が作動棒１４及びプランジャ３７を介して弁棒１５に伝達され、それによって、弁開度（弁座２２と弁体部１５ａとの間の実効通路断面積）が調整される。すなわち、弁開度は、コイル３２、ステータ３３及び吸引子３４からなるソレノイド部によるプランジャ３７の吸引力と、ベローズ本体４０の付勢力と、開弁ばね４７及び閉弁ばね４８による付勢力と、によって決定され、その弁開度に応じて、吐出圧冷媒導入ポート２５から弁室２１に導入された吐出圧力Ｐｄの冷媒の供給ポート２６側、つまりクランク室への導出量（絞り量）が調整され、これによって、クランク室内の圧力Ｐｃが制御される。

特開平２００２−３０３２６２号公報

ところで、前記した如くの従来のクラッチレス圧縮機用の制御弁５においては、コイル３２に供給される電流値とクランク室内の圧力Ｐｃ（弁開度）との関係（制御特性）は、図３において破線で示される如くに、電流値が大から小に変化するに従って連続的（リニア）に変化するが、電流値が０近くのＩａになると、吸引子３４によるプランジャ３７の吸引力が小さくなり、開弁ばね４７による開弁力により弁棒１５が一気に最下降位置まで押し下げられ、弁体部１５ａが全開状態となり、クランク室内の圧力Ｐｃがステップ的に急激に上昇する。つまり、電流値がＩａ以下は非制御領域となる。

それに対し、クラッチ付き圧縮機用の制御弁においては、図３において実線で示される如くに、電流値がＩａ以下であるときにも、圧力Ｐｃ（弁開度）を連続的（リニア）に変化させることのできる制御特性が要求され、前記クラッチレス圧縮機用の制御弁５をそのまま用いると、圧縮機側に支障が生じる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、クラッチレス圧縮機用の制御弁に大きな改造を加えることなくクラッチ付き圧縮機用として用いることができるようにされた可変容量型圧縮機用制御弁を提供することにある。

前記の目的を達成すべく、本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の一つは、弁体部を有する弁棒と、前記弁体部が接離する弁座が設けられた弁室を有し、前記弁座より上流側に圧縮機から吐出圧力の冷媒を導入するための吐出圧冷媒導入ポートが設けられるとともに、前記弁座より下流側に前記圧縮機のクランク室に連通する高圧冷媒供給ポートが設けられた弁本体と、電磁式アクチュエータを構成するコイル、該コイルの内周側に配在された円筒状のステータ、該ステータに固定された吸引子、及び前記吸引子の下方に上下方向に摺動自在に配在されたプランジャと、前記ステータの内周側で前記吸引子より上方に形成されて前記圧縮機の吸入圧力が導入される感圧室と、該感圧室に配在された感圧応動部材と、該感圧応動部材と前記プランジャとの間に配在された作動棒と、を備え、前記吸引子に前記プランジャが引き寄せられると、それに伴って前記弁体部が閉弁方向に移動し、前記感圧応動部材により前記作動棒が下方に押動されると、それに伴って前記弁体部が開弁方向に移動するようにされる。

そして、前記弁棒と作動棒とが一体に形成もしくは一体的に連結され、前記コイルに供給される電流値が０近くであるときにおいても弁開度を段差を生じることなく連続的に変化させることができるようにされていることを特徴としている。

本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の他の一つは、弁体部を有する弁棒と、前記弁体部が接離する弁座が設けられた弁室を有し、前記弁座より上流側に圧縮機から吐出圧力の冷媒を導入するための吐出圧冷媒導入ポートが設けられるとともに、前記弁座より下流側に前記圧縮機のクランク室に連通する高圧冷媒供給ポートが設けられた弁本体と、電磁式アクチュエータを構成するコイル、該コイルの内周側に配在された円筒状のステータ、該ステータに固定された吸引子、及び前記吸引子の下方に上下方向に摺動自在に配在されたプランジャと、前記ステータの内周側で前記吸引子より上方に形成されて前記圧縮機の吸入圧力が導入される感圧室と、該感圧室に配在された感圧応動部材と、該感圧応動部材と前記プランジャとの間に配在された作動棒と、を備え、前記吸引子に前記プランジャが引き寄せられると、それに伴って前記弁体部が閉弁方向に移動し、前記感圧応動部材により前記作動棒が下方に押動されると、それに伴って前記弁体部が開弁方向に移動するようにされる。

そして、前記プランジャを上向きに付勢するばね部材が設けられ、前記コイルに供給される電流値が０近くであるときにおいても弁開度を段差を生じることなく連続的に変化させることができるようにされていることを特徴としている。

本発明によれば、コイルに供給される電流値が０近くであるときにおいても弁開度を段差を生じることなく連続的に変化させることができるので、クラッチレス圧縮機用の制御弁を、それに大きな改造を加えることなくクラッチ付き圧縮機用として用いることができ、クラッチレス圧縮機用とクラッチ付き圧縮機用の両方の制御弁を生産する場合に、部品の共用化を図れ、製造コストを大幅に抑えることができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明に係る可変容量型（クラッチ付き）圧縮機用制御弁の一実施形態を示す縦断面図である。図１に示されるクラッチ付き圧縮機用制御弁１において、前述した図４に示される従来例の可変容量型（クラッチレス）圧縮機用制御弁５の各部に対応する部分には同一の符号を付して重複説明を省略し、以下においては、相違点を重点的に説明する。

図示実施形態の制御弁１では、従来例における弁棒１５（弁棒部１５’）と作動棒１４（作動棒部１４’）とが一体に形成され、これが弁棒１６となっている。弁本体２０は、弁棒１６の弁体部１５ａが接離する弁座（弁口）２２が設けられた弁室２１を有し、この弁室２１の外周部（弁座２２より上流側）に圧縮機から吐出圧力Ｐｄの冷媒を導入するための複数の吐出圧冷媒導入ポート２５が設けられるとともに、弁座２２の下方（下流側）に圧縮機のクランク室に連通する高圧冷媒供給ポート２６が設けられている。

電磁式アクチュエータ３０は、通電励磁用のコネクタ部３１を有するコイル３２、該コイル３２の内周側に配在された円筒状のステータ３３、該ステータ３３の下端部内周に圧入固定された断面凹字状の吸引子３４、ステータ３３の下端部外周（段差部）にその上端部がろう付けにより密封接合されたパイプ３５、吸引子３４の下方でパイプ３５の内周側に上下方向に摺動自在に配在されたプランジャ３７、及び、前記コイル３２の外周を覆うように配在された有底穴付き円筒状のハウジング６０を備えている。

また、前記ステータ３３の上部には、六角穴付きの調節ねじ６５が下から上に向けて螺合せしめられ、ステータ３３の内周側における前記調節ねじ６５と吸引子３４との間には、圧縮機の吸入圧力Ｐｓが導入される感圧室４５が形成され、この感圧室４５には感圧応動部材としての、ベローズ４１、逆凸字状の上ストッパ４２、逆凹字状の下ストッパ４３、及び圧縮コイルばね４４からなるベローズ本体４０が配在され、さらに、ベローズ本体４０と吸引子３４との間には、ベローズ本体４０を収縮させる方向（調節ねじ６５側に圧縮する方向）に付勢する圧縮コイルばね４６が配在されている。また、ベローズ本体４０の下ストッパ４３（の逆凹部）とプランジャ３７（の凹部３７ｃ）との間には、前記弁棒１６における小径の作動棒部１４’が位置せしめられ、この作動棒部１４’の下端部には、凹部３７ｂに摺動自在に嵌挿されてその底部に当接する大径部材１８がかしめ固定（かしめ部１８ａ）されている。

一方、前記弁本体２０における弁室２１の上方には、プランジャ３７の最下降位置を規制するための凸状ストッパ部２８が突設され、この凸状ストッパ部２８を含む弁室上方の中央部分には、前記弁棒１６（の大径の弁棒部１５’）が摺動自在に挿通せしめられた案内孔１９が形成されている。なお、弁棒１６（の大径の弁棒部１５’）における前記案内孔１９に摺接する部分の外周にリング状溝１５ｂが形成されている。また、弁棒１６（の大径の弁棒部１５’）の上部は、プランジャ３７の下部に形成された挿通孔３７ｅに挿入されている。

弁本体２０における凸状ストッパ部２８外周には、吸入圧導入室２３が形成されるとともに、その外周側に複数個の吸入圧冷媒導入ポート２７が形成され、この導入ボート２７から導入室２３に導入された吸入圧力Ｐｓの冷媒は、プランジャ３７の外周に形成された複数の縦溝３７ａや吸引子３４に形成された作動棒挿通孔４９等を介して前記感圧室４５に導入される。

前記弁本体２０の下部（高圧冷媒供給ポート２６）には、前記弁棒１６を上方に付勢する円錐状の圧縮コイルばねからなる閉弁ばね４８が配在されており、この閉弁ばね４８の付勢力により、弁棒１６（作動棒部１４’）の上端部は、常時ベローズ本体４０の下ストッパ４３（の逆凹部の天底）に圧接するようにされている。

また、弁本体２０の上端部と前記コイル３２との間にはリング状の連結体５０が配在されている。連結体５０の下部には、弁本体２０の上部外周に外嵌される薄肉鍔付き円筒部５０ａが設けられ、この薄肉鍔付き円筒部５０ａをピールかしめ加工することにより弁本体２０に連結体５０が固定されている。さらに、連結体５０の内周（段差部）には、前記パイプ３５の下端部がろう付けにより密封接合され、また、連結体５０の上端に突設された内周凸部５０ｂには、前記ハウジング６０の穴付き底部６１が外嵌されるとともに、ろう付けにより密封接合されている。ハウジング６０の上端部６２は、前記コイル３２の上端部付近にかしめ固定されている。

なお、本実施形態の制御弁１では、従来例のクラッチレス圧縮機用の制御弁５では存在した開弁ばね４７は存在しない。また、弁体部１５ａ（の棒状部分１５ｃ）が若干太くされて、全開時の実効通路断面積が従来例のものより小さくされている。

このような構成とされた制御弁１においては、コイル３２、ステータ３３及び吸引子３４からなるソレノイド部が通電励磁されると、吸引子３４にプランジャ３７が引き寄せられ、これに伴い、弁棒１６が上方（閉弁方向）に移動せしめられる。一方、圧縮機から吸入圧導入ポート２７に導入された吸入圧力Ｐｓの冷媒は、導入室２３からプランジャ３７の外周に形成された縦溝３７ａや吸引子３９に形成された作動棒挿通孔４９等を介して感圧室４５に導入され、ベローズ本体４０（内部は真空圧）は感圧室４５の圧力（吸入圧力Ｐｓ）に応じて伸縮変位（吸入圧力Ｐｓが高くなると収縮、低くなると伸張）し、該変位が弁棒１６に伝達され、それによって、弁開度（弁座２２と弁体部１５ａとの間の実効通路断面積）が調整される。すなわち、弁開度は、コイル３２、ステータ３３及び吸引子３４からなるソレノイド部によるプランジャ３７の吸引力と、ベローズ本体４０の付勢力と、閉弁ばね４８による付勢力と、によって決定され、その弁開度に応じて、吐出圧冷媒導入ポート２５から弁室２１に導入された吐出圧力Ｐｄの冷媒の供給ポート２６側、つまりクランク室への導出量（絞り量）が調整され、これによって、クランク室内の圧力Ｐｃが制御される。

この場合、本実施形態のクラッチ付き圧縮機用の制御弁１では、従来のクラッチレス圧縮機用の制御弁５における弁棒１５（弁棒部１５’）と作動棒１４（作動棒部１４’）とが一体に形成され、これが弁棒１６とされるとともに、開弁ばね４７が取り除かれているので、コイル３２に供給される電流値とクランク室内の圧力Ｐｃ（弁開度）との関係（制御特性）は、図３において実線で示される如くに、電流値が大から０に変化するまで、すなわち、電流値がＩａ以下になっても、圧力Ｐｃ（弁開度）を連続的（リニア）に変化させることができる。

そのため、クラッチレス圧縮機用の制御弁を、それに大きな改造を加えることなくクラッチ付き圧縮機用として用いることができ、クラッチレス圧縮機用とクラッチ付き圧縮機用の両方の制御弁を生産する場合に、部品の共用化を図れ、製造コストを大幅に抑えることができる。

なお、上記実施形態では、従来例における弁棒１５（弁棒部１５’）と作動棒１４（作動棒部１４’）とが一体に形成され、これが弁棒１６とされているが、これに代えて、図２に示される如くに、従来例と同様に、弁棒１５と作動棒１４とを別体とし、かつ、開弁ばね４７を取り除くとともに、プランジャ３７の遊びやガタを無くすべく、プランジャ３７を上向きに付勢するばね部材としての圧縮コイルばね７０を導入室２３に配設し、他の構成を上記実施形態と同じにしてもよい。かかる構成のクラッチ付き圧縮機用の制御弁２においても、前記実施形態と同様に、コイル３２に供給される電流値が０近くであるときにも弁開度を段差を生じることなく連続的に変化させることができるので、クラッチレス圧縮機用の制御弁を、それに大きな改造を加えることなくクラッチ付き圧縮機用として用いることができ、クラッチレス圧縮機用とクラッチ付き圧縮機用の両方の制御弁を生産する場合に、部品の共用化を図れ、製造コストを大幅に抑えることができる。

本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の一実施形態を示す縦断面図。本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の他の実施形態を示す縦断面図。クラッレス圧縮機用制御弁の制御特性とクラッチ付き圧縮機用制御弁に要求される制御特性との比較説明に供されるグラフ。従来の可変容量型（クラッチレス）圧縮機用制御弁の一例を示す縦断面図。

符号の説明

１、２可変容量型圧縮機用制御弁
１４作動棒
１５弁棒
１５ａ弁体部
１６弁棒
１８大径部材
２０弁本体
２１弁室
２２弁座
２５吐出圧導入ポート
２６高圧冷媒供給ポート
２７吸入圧導入ポート
３０電磁式アクチュエータ
３２コイル
３３ステータ
３４吸引子
３５パイプ
３７プランジャ
４０ベローズ本体
４５感圧室
４８閉弁ばね
５０連結体
６０ハウジング

Claims

弁体部を有する弁棒と、前記弁体部が接離する弁座が設けられた弁室を有し、前記弁座より上流側に圧縮機から吐出圧力の冷媒を導入するための吐出圧冷媒導入ポートが設けられるとともに、前記弁座より下流側に前記圧縮機のクランク室に連通する高圧冷媒供給ポートが設けられた弁本体と、電磁式アクチュエータを構成するコイル、該コイルの内周側に配在された円筒状のステータ、該ステータに固定された吸引子、及び前記吸引子の下方に上下方向に摺動自在に配在されたプランジャと、前記ステータの内周側で前記吸引子より上方に形成されて前記圧縮機の吸入圧力が導入される感圧室と、該感圧室に配在された感圧応動部材と、該感圧応動部材と前記プランジャとの間に配在された作動棒と、を備え、前記吸引子に前記プランジャが引き寄せられると、それに伴って前記弁体部が閉弁方向に移動し、前記感圧応動部材により前記作動棒が下方に押動されると、それに伴って前記弁体部が開弁方向に移動するようにされた可変容量型圧縮機用制御弁であって、前記弁棒と作動棒とが一体に形成もしくは一体的に連結され、前記コイルに供給される電流値が０近くであるときにおいても弁開度を段差を生じることなく連続的に変化させることができるようにされていることを特徴とする可変容量型圧縮機用制御弁。
弁体部を有する弁棒と、前記弁体部が接離する弁座が設けられた弁室を有し、前記弁座より上流側に圧縮機から吐出圧力の冷媒を導入するための吐出圧冷媒導入ポートが設けられるとともに、前記弁座より下流側に前記圧縮機のクランク室に連通する高圧冷媒供給ポートが設けられた弁本体と、電磁式アクチュエータを構成するコイル、該コイルの内周側に配在された円筒状のステータ、該ステータに固定された吸引子、及び前記吸引子の下方に上下方向に摺動自在に配在されたプランジャと、前記ステータの内周側で前記吸引子より上方に形成されて前記圧縮機の吸入圧力が導入される感圧室と、該感圧室に配在された感圧応動部材と、該感圧応動部材と前記プランジャとの間に配在された作動棒と、を備え、前記吸引子に前記プランジャが引き寄せられると、それに伴って前記弁体部が閉弁方向に移動し、前記感圧応動部材により前記作動棒が下方に押動されると、それに伴って前記弁体部が開弁方向に移動するようにされた可変容量型圧縮機用制御弁であって、前記プランジャを上向きに付勢するばね部材が設けられ、前記コイルに供給される電流値が０近くであるときにおいても弁開度を段差を生じることなく連続的に変化させることができるようにされていることを特徴とする可変容量型圧縮機用制御弁。