JPH0325264A - 圧力感応型の弁駆動機構及びこれを用いた冷凍サイクルの圧力制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧力感応型の弁駆動機構及びこれを用いた冷
凍サイクルの圧力制御弁に関する。

〔従来の技術〕

従来より、例えば冷凍サイクルの分野では、可変容量圧
縮機を使用した場合、その蒸発器の出口圧力や、圧縮機
のクランク室内圧力を制御するための圧力制御装置が用
いられている。

この種の圧力制御装置の従来例を第４図に基づき説明す
る． 第４図は、一例として冷凍サイクルに用いる可変容量圧
縮機のクランク室内の圧力を外部信号により任意に変化
させるもので、実開昭６２−１３７８１７号公報等に開
示されている． 第４図において、３６が圧力制御弁の本体で、本体３６
は，図示しない圧縮機クランクケース外に配置されてい
る．本体３６の内部には、圧力応動部材４１を内装する
圧力室４２が形或され、圧力室４２は導圧略４７を介し
て圧縮機吸入室（図示せず）に通じている．また、圧力
室４２は、圧力応動部材４１により駆動される弁部３８
が開くと，導圧路４９を介してクランクケースにも通じ
るようにしてある．圧力応動部材４１は、ベローズ４１
Ａ内にばね４０を内蔵し、第１のロッド３９を貫通させ
てなる．この圧力応動部材４１は、圧力室４２の内部の
圧力に応じて膨張圧縮の伸縮動作を行う。

圧力応動部材４１の一端には、ロッド３９を介してパイ
ロット弁３４付きの第２のロッド（弁ロッド）３５が連
結される。パイロット弁３４は、圧縮機の吐出側に通じ
る導圧路５３とクランク室に通じる導圧路５１との間に
配置され、この通路を閉じる方向にばね３３を介して付
勢される。また、弁ロッド３５の反パイロット弁側には
，クランク室に通じる導圧路４９と圧縮機の吸入室に通
じる導圧路４７との開閉を行う弁部３８が形成される。

圧力応動部材４１の他端４３には、電磁ソレノイド４４
の電磁力で駆動されるロッド４６がばね４Ｓを介して結
合され、この電磁ソレノイド４４，ロッド４６，ばね４
５等が圧縮機のクランク室内圧力を制御する場合の設定
調整機構としての役割をなす。ここで、パイロット弁３
４を第１の弁体、弁部３８を第２の弁体とする。

このような構成の圧力制御装置は、次のようにしてクラ
ンクケー入内の圧力制御を行なう。

圧力室４２に内装される圧力応動部材４１は、圧力室４
２と連通する圧縮機吸入側圧力を感知し、この吸入側圧
力と，電磁ソレノイド４４，ロンド４６等で調整される
圧力応動部材４１の所定設定圧との差圧で伸縮動作を行
ない、これに伴い第１，第２の弁体３４，３８が開閉動
作を行う．例えば、圧力室４２の圧力（圧縮機入口圧力
）が所定設定圧より低い場合には、圧力応動部材４１が
伸長するため第２の弁体３８が閉じ、一方、第１の弁体
３４が開く．そのため、圧縮機の吐出側冷媒の一部が導
圧路５３，弁室３４Ａ，導圧路５１を通り、クランクケ
ース内圧が高まる．一方、吸入側圧力が所定般定圧より
も高い場合、圧力応動部材４１が収縮するため、第２の
弁体３８は開弁させられ、クランクケー入内圧力は、導
圧略４９，弁室４８，導圧路４７を通り、吸入側圧力室
へ逃がされ、前第２の弁体３４が閉弁する為、吐出側冷
媒の供給も防げられ、低くなる。このようにして、圧縮
機内のクランクケースが吸入側圧力に応じて可変調整さ
れる。

また、圧力応動部材４１中心に連接されるロツド４６を
ソレノイド４４による吸引力でストロークさせる様に設
けることにより、圧力応動部材４１の設定圧を変化させ
ることができる．〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術は、圧力応動部材４１のセット長をソレノ
イド４４の吸引部材であるロンド４６のストロークによ
り変化させているが，このような構造によれば、圧力応
動部材４１の最大ストロークを大きくする必要があった
。ところで、圧力応動部材４１の１山当たりの最大伸縮
量は、圧力応動部材４１の板厚，外径，内径により規定
される。

そのため、吸引部材であるロツド４６のストロークで、
圧力応動部材４１のセット長を調整する場合には、圧力
応動部材４１の山数を増やさなければならず、コスト，
大きさの面で不利であった。

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、圧力応動部材のセット長を変化させずに
、弁体を開弁ずる設定値を調整することのできる弁駆動
機構及びこれを用いた圧力制御弁を提供することにある
． 〔課題を解決するための手段〕 第１の課題解決手段は、上記目的を達成するための基本
的な課題解決手段として、圧力感応型の弁駆動機構を提
案する． これを第１図の実施例の符号を参照しつつ説明すると， 周囲の圧力が変化すると、その圧力と自身の内部圧力と
の差圧の応じて伸縮動作を行う圧力応動部材２と、圧力
応動部材２をその一端を固定した状態で内装する圧力応
動部材作動用の圧力室５と、圧力応動部材２の自由端に
設けた弁体１５付きの弁棒１２とを有し、弁棒１２を圧
力室５及び弁シート１３付きのオリフィス１４を貫通さ
せて、その弁体１５を弁シート１３に対向配置させ、圧
力応動部材２の伸縮動作により弁体１５と弁シーｌ・１
３間の開閉動作を行う弁駆動機構において、弁体１５の
反圧力応動部材側には、戻しばね２０により弁シート１
３側に付勢されたプランジヤｌ８を軸方向に往復動可能
に配置し、このプランジャ１８を介して戻しばね２０の
押圧力が弁体１５に加わるようにし，且つこの戻しばね
２０の押圧力が弱まる方向にプランジャ１８を磁気吸引
する電磁ソレノイド２１を設けて，このソレノイド２工
の通電制御により圧力応動部材４が弁体１Ｓを開弁させ
るための設定値を調整するよう設定してなる。

第２の課題解決手段は、上記第１の課題解決手段の弁駆
動機構を応用したもので、冷凍サイクルの蒸発器出口圧
力を調整するための圧力制御弁を次のようにして構或す
る． これを、第１図の符号を参照しつつ説明すると、冷凍サ
イクルの蒸発器出口８と圧縮機入口６との間にある第１
の圧力室７に配置されるピストン型の弁体９で，その位
置変化により、蒸発器出口８と圧縮機入口６間の冷媒通
路開口面積を調整する絞り弁９と， 蒸発器出口８と圧縮機入口６間の冷媒通路開口面積が大
きくなる方向に絞り弁９を付勢するばね９Ａと， 蒸発器出口８と圧縮機入口６間の冷媒通路開口面積が小
さくなる方向にガス圧を作用させる圧力室１０で、導圧
路１ｌを介して圧縮機の吐出通路（高圧室）１７に通じ
る第２の圧力室と１０、第１の圧力室７に通じる第３の
圧力室５と、この第３の圧力室５に一端が固定されて内
装され、第３の圧力室５と白身の内圧との差で伸縮動作
を行う圧力応動部材２と、 圧力応動部材２の自由端に取付けられ、圧力応動部材２
と連動して、導圧略１１のオリフィスｌ４を開閉するパ
イロット弁１５と、 オリフィス１４を基準にして圧力応動部材２と反対側に
配置されて、パイロット弁１５をオリフィス１４の弁シ
ート１３側に戻しばね２０を介して付勢するプランジャ
１８と、 戻しばね２０のパイロット弁１５に対する押圧力（押付
け荷重）を緩和する方向にブランジャｌ８を磁気吸引可
能な電磁ソレノイド２１と、電磁ソレノイド２１を通電
制御する手段とを備えてなる。

〔作用〕

第１の課題解決手段によれば、次の作用がなされる。

圧力室５に内装された圧力応動部材２は、その周囲の外
圧（圧力室５の圧力）と圧力応動部材２自身の内圧との
差で伸縮動作を行い、弁体１５のストロークは、圧力応
動部材２の内外圧差と反圧力応動部材側に配置されたプ
ランジャｌ８の押圧力（戻しばね２０の押圧力）とのバ
ランスする所で決定される。

すなわち、電磁ソレノイド２１が非通電状態にある場合
には、プランジャ１８を介して弁体１５に作用する戻し
ばね２０のばね力（押付け荷重）が最大なので、弁体１
５はオリフィス１４の弁シート１３に圧接して、オリフ
ィス１４を閉塞する．これに対して、電磁ソレノイド２
１を印加させた場合には、プランジャ１８に戻しばね２
０の力に抗する磁気吸引力が働き、プランジャ１８の弁
体１５に作用する押し付け荷重（閉弁力）が弱まる。従
って、この電磁ソレノイドの印加電圧を通電制御すれば
、弁体１５に必要とされる開弁力、換言すれば，弁体１
５に働く前記圧力応動部材２の開弁力を任意に調整する
ことができる。

第２の課題解決手段は、第１の課題解決手段の応用でも
あり、かつ実施例の項で詳述してあるので，ここでの説
明を省略する。

なお、第２の１１ＩＭ解決手段におけるパイロット弁１
５が第１の課題解決手段で述べた弁体１５に相当する． 〔実施例〕 本発明の実施例を図面により説明する．第１図は本発明
の第１実施例たる圧力制御弁の縦断面図で，この圧力制
御弁は冷凍サイクルの蒸発器出口圧力を一定に保つもの
である。この説明に先立ち、第３図により本実施例の圧
力制御弁を組込んだ冷凍サイクルの概略を説明する。第
３図に示すように、エンジン２３と圧縮機２４はベルト
伝達機構２３Ａによって連結され，伝達機構２３Ａによ
りエンジン２３の回転を圧縮機２４に伝達する。圧縮機
２４の吐出側より吐出管路２５Ａが延設され、吐出管路
２５Ａから順に凝縮器２６，受液器２８，膨張弁２９，
蒸発器３０が直列に設けられ、蒸発器３０の出口より吸
入管路３１Ａが延設される。吸入管路３１Ａは、本実施
例の圧力制御弁３２の入口側に接続され、圧力制御弁３
２の出口側に圧縮機２４の吸入側に通じる吸入管路３１
Ｂが延設される。

また、圧縮機２４の吐出管路２５Ａより分岐した吐出管
路２５Ｂが圧力制御弁２４の吐出側導圧路１７（第１図
に示す）に接続される。圧力制御弁３２は、冷凍サイク
ルの蒸発器出口圧力が設定値以下にならないように制御
する役割をなすもので、この圧力制御弁３２の詳細を第
１図により説明する． 第１図において、１は圧力制御弁３２の本体で、本体１
は筒形を呈し、本体ｌ中の入口側の通路８は、蒸発器出
口側管路３１Ａ接続され、出口側の通路６は、圧縮機吸
入管路３１Ｂに接続され，導圧路１７は圧縮機側吐出管
２５Ｂと接続されている。

本体１内部には、蒸発器出口に通じる入口側通路８と圧
縮機入口側に通じる出口側通路６とを結ぶ第１の圧力室
７が形威され、圧力室７には、この圧力室の開口面積を
調整するためのピストン形の絞り弁９がばね９Ａで付勢
されつつ往復動可能に装着される。絞り弁９の一端でば
ね９Ａと反対側端部には、第２の圧力室１０が形成され
る。さらに、第１の圧力室７に隣接して、この圧力室に
連通する第３の圧力室５が形或される。この圧力室５の
中には、圧力応動部材２が伸縮可能に内装される．圧力
応動部材２は、ベローズ２Ａを本体とし、ベローズ２Ａ
の内部を内部圧力室４とする。

この内部圧力室４には、ばね３が内装されて、所定圧力
で密封されており、圧力室５と内部圧力室４との圧力差
によって、圧力応動部材２は伸縮動作を行う．圧力応動
部材２の自由端（第１の圧力室７とは反対側の一端）の
中央部には、弁棒１２が連結され、弁棒１２の先端にボ
ール弁（パイロット弁）１５が形威される。弁ｎ１２及
びボール弁１５は、圧力室５の隔壁一端、圧力室５に隣
接する絞り弁導圧略１１及びオリフィス１４を貫通して
、そのボール弁１５が弁室１６に位置する．弁室１６は
、導圧路１７を介して第３図に示す圧縮機吐出管路２５
Ｂと連通しており，また、オリフィス１４及び絞り弁導
圧路１１を介して絞り弁９後部の第２の圧力室１０と通
じている。

また弁室１６内には、ボール弁１５，弁棒１２に対向し
て、プランジャ１８が配置される。このプランジャ１８
は、反ボール弁側の一端が戻しばね２０により付勢され
て、ボール弁１５を押圧し、この押圧力でボール弁１５
が弁シート１３に圧接して、オリフィス１４が閉塞され
る。プランジャ１８の周囲には、ソレノイド２１が装着
される，このソレノイド２１を通電すると、磁気回路の
一部を構或するプランジャ１８が、ボール弁１５に対す
る戻しばね２０の力を弱めるように反ボール弁側にその
吸引力を作用する。

次に本実施例の圧力制御弁の動作を説明する．冷凍サイ
クルの定常状態では，圧縮機が回転中である。この場合
、蒸発器出口圧力が設定値Ｐ以上である時には、ソレノ
イド２１への印加電圧Ｖ１がＯｖである。そのためボー
ル弁１９は、戻しばね２０によって付勢されているプラ
ンジャ１８の力Ｆｂｉを受けて、弁座１３に圧接されて
おり、オリフィス１４を閉塞させている（第５図参照）
．この状態で圧力応動部材２は、その周囲圧力（設定値
）Ｐに対応する力で弁棒１２及び連接するボール弁１５
を付勢して、対向するプランジャ１８の押圧力Ｆｗとバ
ランスしている（第６図参照）。その結果、ボール弁１
５は、オリフィス１４を閉塞させていることから、導圧
路１７より流入する圧縮機吐出冷媒の一部は、圧力絞り
弁９を作動させるための圧力室１０へ到達しないので、
絞り弁９はばね９Ａの力により、出口側通路６を開ける
方向（第１図左方向）へ後退し、出口側通路６が全開の
状態で入口側通路８に通じる。従って，この状態では、
蒸発器からの冷媒は通路８，通路６を介して圧縮機の低
圧室側に流入する。

次に、ソレノイド２１へ電圧を印加させると（Ｖ＝Ｖｚ
），ブランジャ１８がボール弁１５を開弁する方向（第
１図の右方向）へ吸引され、その結果プランジャ１８に
内蔵される戻しばね２０のボール弁１９に作用する閉弁
方向への力を弱めることになる。但し戻しばね２０のセ
ット荷重（ソレノイド２１がオフ状態時の荷重）が、ソ
レノイド２１の最大吸引力（使用範囲における最大電圧
、例えばＤｅｌ２Ｖ印加時）よりも高く設定してあるた
め、プランジャ１８の開弁方向へのストロークは、わず
かである．また、プランジャ１８の吸引によって、ボー
ル弁１９を押す力が弱まるために、第５図に示すように
圧力応動部材２のボール弁１９を押す力Ｆｌ．，！との
バランスがくずれ、ボール弁１９は開弁される．その結
果、導圧路１７より流入する吐出冷媒は、オリフィス１
４，絞り弁導圧路１１を通り圧力室１０へ流入し、絞り
弁９にかかるばね９Ａの付勢力に打ち勝つことにより、
絞り弁９を、通路６と通路８との間を絞る方向（第１図
中右方向）へ移動させる。更に第１の圧力室７の圧力が
上昇することにより、吸入圧力室７と連通する圧力応動
部材周囲の圧力室５の圧力（Ｐ）が上昇する（初期設定
圧力よりも高くなる）。

このように、圧力室５の圧力が上昇すると、圧力応動部
材２が収縮し、ボール弁１５を押す力Ｆｌ，２が減少し
，再びプランジャ１８の押す力とバランスする様になる
．その時，バランスして安定状態となった時の吸入圧力
室７の圧力（設定圧力Ｐ）換言すれば蒸発器出口圧力は
、第７図に示すようにソレノイド２１への印加電圧の増
加に伴い、任意に増加させることができ、また印加電圧
の減少に伴い任意に減少させる事ができ、印加電圧Ｏｖ
時には、初期設定圧力に戻すことができる，第２図は、
第２の実施例であり、基本的構造は第ｌの実施例と同じ
であり、相違点は、ボール弁１５とプランジャｌ８との
間に円錐バネ２２を設け、円錐ばねのたわみを変化させ
ることにより、ボール弁１５への押付荷重を変化させて
いる。

以上のような各実施例によれば、冷凍サイクルの蒸発器
出口圧力を設定値に保ち得る。また蒸発器出口圧力の設
定値を可変調整する場合には、圧力応動部材２のセット
長を変化させずに、パイロット弁１５を弁シート側に押
圧するプランジャ１８（ばね２０）の押付け荷重を電磁
力で調整するだけでよく、その結果、圧力応動部材２の
最大ストロークを小さくし、山数も少なくすることがで
きる。したがって，圧力応動部材２を、従来方式に比べ
コスト，大きさの面で３０〜４０％程度減らすことがで
きる。第８図に圧カ応動部材の最大ストロークと山数の
関係を示す．また、第６図に圧力応動部材２の周囲圧力
Ｐを変えるための、ボール弁ｌ５に要する開方向の力（
設定開弁力）の関係を示し，第７図に電磁ソレノイド２
１の印加電圧を変えた時の蒸発器出口圧力Ｐの設定値の
関係を示す． 〔発明の効果｝ 以上のように本発明によれば、電磁ソレノイドの印加電
圧を変えることにより、圧力応動部材に抗する戻しばね
の弁シートに対する押圧カ（閉弁力）を調整できるので
、圧力応動部材のセット長を変化させずに、弁体を開弁
ずる設定値を任意に調整できる．従って、圧力応動部材
の最大ストロークを小さくし、その伸縮のための山数を
少なくして、圧力応動部材の形状の小形化及び製作コス
トの軽減化を図ることができる，

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示す縦断面図，第２図は
本発明の第２実施例を示す縦断面図、第３図は上記各実
施例が適用される冷凍サイクルの構或図、第４図は圧力
制御弁の従来例を示す縦断面図、第５図は上記各実施例
に用いる電磁ソレノイドの印加電圧と閉弁力を与える戻
しばねの押付力との関係を示す線図、第６図は上記各実
施例の圧力応動部材の周囲圧力Ｐを変えるためのボール
弁開弁力の関係を示す線図、第７図は上記各実施例に用
いる電磁ソレノイドの印加電圧と圧力設定値Ｐとの関係
を示す線図、第８図は上記各実施例に使用する圧力応動
部材の最大ストロークとその山数との関係を従来例と比
較して示す説明図である． １・・・圧力制御弁の本体、２・・・圧力応動部材、５
・・・圧力応動部材作動用の圧力室（第３の圧力室）、
６・・・圧縮機入口側通路、７・・・第１の圧力室、８
・・・蒸発器出口側通路、９・・・絞り弁、９Ａ・・・
絞り弁付勢用のばね、１０・・・第２の圧カ室、ｌ１・
・・導圧路、１２・・・弁棒、工３・・・弁シート、１
４・・・オリフィス、１５・・・弁体（パイロット弁）
、１８・・・プランジャ、帛４図 高Ｓ図 帛］ 因 ＼ノレノ１　ト　Ｆ’Ｐ’Ｉｌ１１！ｆｆｉ（Ｖノ帛６
四 最大ストＯ−フ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、周囲の圧力が変化すると、その圧力と自身の内部圧
   力との差圧の応じて伸縮動作を行う圧力応動部材と、前
   記圧力応動部材をその一端を固定した状態で内装する圧
   力応動部材作動用の圧力室と、前記圧力応動部材の自由
   端に設けた弁体付きの弁棒とを有し、前記弁棒を前記圧
   力室及び弁シート付きのオリフィスを貫通させて、その
   弁体を弁シートに対向配置させ、前記圧力応動部材の伸
   縮動作により前記弁体と弁シート間の開閉動作を行う弁
   駆動機構において。 前記弁体の反圧力応動部材側には、戻しばねにより弁シ
   ート側に付勢されたプランジャを軸方向に往復動可能に
   配置し、このプランジャを介して前記戻しばねの押圧力
   が前記弁体に加わるようにし、且つこの戻しばねの押圧
   力が弱まる方向に前記プランジャを磁気吸引する電磁ソ
   レノイドを設けて、この電磁ソレノイドの通電制御によ
   り前記圧力応動部材が前記弁体を開弁させるための設定
   値を調整するよう設定してなることを特徴とする圧力感
   応型の弁駆動機構。 ２、冷凍サイクルの蒸発器出口と圧縮機入口との間にあ
   る第１の圧力室に配置されるピストン型の弁体で、その
   位置変化により、蒸発器出口と圧縮機入口間の冷媒通路
   開口面積を調整する絞り弁と、 前記蒸発器出口と圧縮機入口間の冷媒通路開口面積が大
   きくなる方向に前記絞り弁を付勢するばねと 前記蒸発器出口と圧縮機入口間に冷媒通路開口面積が小
   さくなる方向にガス圧を作用させる圧力室で、導圧路を
   介して圧縮機の吐出通路（高圧室）に通じる第２の圧力
   室と、 前記第１の圧力室に通じる第３の圧力室と、この第３の
   圧力室に一端が固定されて内装され、第３の圧力室と自
   身の内圧との差で伸縮動作を行う圧力応動部材と、 前記圧力応動部材の自由端に取付けられ、前記圧力応動
   部材と連動して、前記導圧路のオリフィスを開閉するパ
   イロット弁と、 前記オリフィスを基準にして前記圧力応動部材と反対側
   に配置されて、前記パイロット弁を前記オリフィスの弁
   シート側に戻しばねを介して付勢するプランジャと、 前記戻しばねの前記パイロット弁に対する押圧力を緩和
   する方向に前記プランジャを磁気吸引可能な電磁ソレノ
   イドと、 前記電磁ソレノイドを通電制御する手段とを備えてなる
   ことを特徴とする冷凍サイクルの圧力制御弁。