JPH09296876A

JPH09296876A - 電磁式制御弁

Info

Publication number: JPH09296876A
Application number: JP8109797A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kawaguchi; 真広川口; Masanori Sonobe; 正法園部; Takeshi Mizufuji; 健水藤; Yuji Kubo; 裕司久保; Ichiro Ogawara; 一郎大河原; Tomoo Okada; 伴雄岡田
Original assignee: Saginomiya Seisakusho Inc; Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp; Saginomiya Seisakusho Inc
Priority date: 1996-04-30
Filing date: 1996-04-30
Publication date: 1997-11-18
Anticipated expiration: 2016-04-30
Also published as: JP3634499B2

Abstract

(57)【要約】【課題】車両起動時のエンジンへの負担を低減し、弁
全体を小型化でき、弁特性を容易に変えられる電磁式制
御弁を提供する。【解決手段】固定吸引子としての上本体７と、弁室１
８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１
７ｋに形成された弁座１７ｄに接離する弁体８ａと、Ｐ
ｄ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の中を移動可能な弁軸８ｂと、
弁体８ａを開弁方向に付勢する付勢手段９と、電磁コイ
ル１５により移動し、弁体８ａを閉弁方向に付勢するプ
ランジャ５と、弁室１８と、Ｐｄ圧力導入口１７ｉとの
間を連通する均圧穴１７ｑと、コンプレッサ２０の吸入
側Ｓに連通する空間１７ｇに配置された感圧調整機構１
１と、Ｐｄ圧力導入口１７ｉと空間１７ｇとの間を連通
するガイド穴の７ａ中を移動可能な補正ピン１０からな
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する可変容
量コンプレッサの電磁式制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来使用されている可変容量コンプレッ
サの容量制御弁として、例えば、図５に示される特開平
４−１１９２７１に開示された電磁制御弁がある。この
電磁制御弁においては、弁本体１０１の下部に形成され
た弁座１１１に向かってボール状の弁体１０２が弁ばね
１０３によって付勢され、ベローズ状の圧力応動部材１
０４の動きが隔壁部１１２を貫通する押圧棒１４１によ
り弁体１０２に伝えられる。圧力応動部材１０４の外側
には作動圧力導入口１１３から導入された流体の圧力が
加わり、圧力応動部材１０４を押し縮めるように働いて
おり、この流体圧力が低下すると弁体１０２が弁座１１
１から離れる方向に移動する。

【０００３】また、圧力応動部材１０４の内側には、固
定吸引子１０７を貫通して設けられた連結棒１５１によ
ってプランジャ１０５と連結された押圧部材１５２が挿
入され、プランジャばね１０６によって圧力応動部材１
０４を押し伸ばすように機能している。

【０００４】プランジャ１０５と押圧部材１５２とを連
結する連結棒１５１は、プランジャ１０５が固定吸引子
１０７に接近したときに圧力応動部材１０４の端面が隔
壁部１１２の面に当接して、プランジャ１０５と固定吸
引子１０７とが接触できないような長さに正確に調整・
固定され、このときに弁開度が最大となるように構成さ
れている。

【０００５】上記構成を有する従来の電磁式制御弁で
は、電磁コイル１０８に通電することによりプランジャ
１０５と固定吸引子１０７との対向面に形成された円錐
面部分間及び平面部分間の吸引力がバランスよく働き、
プランジャ１０５はプランジャばね１０６と協動して通
電量に比例して軸方向に移動し、圧力応動部材１０４を
押し伸ばすように働くため、弁体１０２は弁座１１１か
ら離れる方向に移動し、設定吸入圧力値を高くすること
ができる。

【０００６】上述のように構成された従来の電磁式制御
弁では、無通電時には、吸引圧力による自力式制御を行
い、通電時には通電する電流値により設定吸入圧力値を
変えられるので、コンプレッサ容量を任意に変えること
ができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記構成を有
する従来の電磁式制御弁においては、コイル無通電時に
コンプレッサはロード運転となるので、エンジン起動時
に冷房装置がオンとなっている場合、コンプレッサはロ
ード状態より立ち上がるため、エンジンに負担がかかる
構成となっていた。さらに、コイルに供給する電流値に
より設定吸入圧力を高くし、コンプレッサの容量を小さ
くすることができるものの、吸入圧力を高くすると、吸
引力の向きとは逆に圧力応動部材１０４は縮まる方向に
働くので、フルアンロード運転をするには、大きな吸入
圧力可変幅、すなわち大きなコイル吸引力を必要とする
ため弁全体が大型化する。

【０００８】そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑み
てなされたものであって、車両起動時のエンジンへの負
担を低減し、弁全体を小型化することができると共に、
弁特性を容易に変化させることができる電磁式制御弁を
提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
電磁式制御弁であって、固定吸引子としての上本体と、
弁本体とで形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
サのクランク室に通じるＰｃ圧力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と、前記弁
本体の前記Ｐｃ圧力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吐出側配管に連通するＰ
ｄ圧力導入口と、該Ｐｄ圧力導入口と、前記Ｐｃ圧力導
入口との間を連通する弁ガイドと、前記弁体と一体に形
成され、前記弁ガイドの中を上下方向に移動可能な弁軸
と、前記弁体を開弁方向に付勢する付勢手段と、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、前記上本体の貫通孔の中を上下
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と、前記弁本体に穿設され、前記弁
室と、前記Ｐｄ圧力導入口との間を連通する内部均圧孔
と、前記弁本体の前記Ｐｄ圧力導入口の下方に形成さ
れ、前記コンプレッサの吸入側に連通する空間に配置さ
れた感圧調整機構と、前記Ｐｄ圧力導入口内において前
記弁軸の下面と上端部において点接触し、前記感圧調整
機構と下端部において接触すると共に、前記Ｐｄ圧力導
入口と前記空間との間を連通するガイド穴の中を上下方
向に移動可能な補正ピンとで構成されることを特徴とす
る。

【００１０】請求項２記載の発明は、前記弁ガイドの径
を前記弁口の径と等しくし、該弁体の全開時には、前記
感圧調整機構と前記弁体側とが分離することを特徴とす
る。

【００１１】そして、請求項１記載の発明によれば、電
磁コイル無通電時において、弁体が付勢手段によって開
弁方向に付勢されるので、弁が全開する。また、弁本体
に、弁室と、Ｐｄ圧力導入口との間を連通する内部均圧
孔を形成したため、弁体の上下に内部均圧孔を通ってコ
ンプレッサの吐出側圧力Ｐｄが作用する。さらに、Ｐｄ
圧力導入口と感圧調整機構が配置された空間との間を連
通するガイド穴の中を上下方向に移動可能な補正ピンを
設けたため、補正ピンの径を変化させることにより弁の
特性を変化させることができる。

【００１２】請求項２記載の発明によれば、弁ガイドの
径を弁口の径と等しくしたため、コンプレッサの吐出側
圧力とコンプレッサのクランク室内の圧力との差圧（Ｐ
ｄ−Ｐｃ）に関係なく弁が動作し、弁の全開時には感圧
調整機構と弁体側とが分離する。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は自動車に用いられる容量可
変コンプレッサにおける容量制御機構を示し、コンプレ
ッサ２０には、その取付凹部４０に容量制御用の電磁式
制御弁１が固着される。

【００１４】コンプレッサ２０において、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る。クランクケース２１からヘッド
部４１にかけて駆動軸２７が回動自在に設けられ、駆動
軸２７は外端に設けたプーリ３４を介してベルト３５に
より図示しないエンジンによって駆動される。

【００１５】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、ウオブル斜板２９とピストン
２６はピストン桿２４により連結され、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ないしピストン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、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。

【００１６】各シリンダ２５には、吸入口Ｓと吐出口Ｄ
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が接続される。また、容量制御弁１はクランクケ
ース２１内の制御室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。

【００１７】図２は電磁式制御弁１を示し、制御弁部１
ａと電磁比例制御部１ｂとより成る。弁本体１７は、弁
本体上部１７ａ、弁本体中間部１７ｂ、弁本体下部１７
ｃに大きく分けられる。

【００１８】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が形成される。さらに、弁本体下部１７ｃにも
凹状部が形成され、下端部に位置するベローズカバー１
４と接合されたベローズ室１７ｇが形成される。

【００１９】弁本体上部１７ａと、弁本体中間部１７ｂ
との間には、Ｐｃ圧力導入口１７ｈが設けられる。この
Ｐｃ圧力導入口１７ｈは、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、コンプレッサ２０の吐出口Ｄに
通じるＰｄ圧力導入口１７ｉが形成され、このＰｄ圧力
導入口１７ｉは、上記弁室１８と内部均圧孔１７ｑによ
って連通している。

【００２０】弁本体下部１７ｃのベローズ室１７ｇは、
Ｐｓ圧力導入口１７ｓを介してコンプレッサ２０の吸入
側に通じている。また、弁本体上部１７ａ、中間部１７
ｂ、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１７ｍ、１７ｎ、１７ｐ
が設けられる。

【００２１】弁室１８内には、弁部８が弁座１７ｄに対
向して設けられ、弁ばね９により弁座１７ｄから離れる
方向に付勢される。また、弁部８には、その上方に位置
する連結棒６を介してプランジャ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。

【００２２】プランジャチューブ１６内には、固定吸引
子としての上本体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１
９におけるプランジャ５の上下空間を連通するための貫
通孔５ｂが形成される。

【００２３】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６ａは、
プランジャ５の下面５ａに当接すると共に、下端６ｂは
弁部８の上端面８ｃに当接している。

【００２４】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のプランジャ５との間にプラン
ジャバネ４が設けられ、プランジャ５はプランジャバネ
４により弁室１８方向に付勢される。

【００２５】電磁式制御弁１はコンプレッサの取付凹部
４０内に外函２がヘッド部４１の外面に当接する迄挿入
される。この状態においてＰｃ圧力導入孔１７ｈはＰｃ
冷媒通路３６に連通し、ベローズ室１７ｇは、Ｐｓ圧力
導入口１７ｓを介してＰｓ冷媒通路３７に連通し、Ｐｄ
圧力導入孔１７ｉはＰｄ冷媒通路３８に連通する（図
１）。

【００２６】容量可変コンプレッサ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
となるもので、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制御弁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。

【００２７】次に、上記構成を有する電磁式制御弁１の
作用について説明する。まず、無通電時には、図３
（ａ）に示すように、プランジャ５は、上本体７に吸引
されず、弁部８には、プランジャ５及び連結棒６を介し
てプランジャバネ４の下方への付勢力と、弁バネ９の上
方への付勢力が加わることとなる。この時、プランジャ
バネ力＜弁バネ力となっているので弁１は全開の状態と
なる。この場合、コンプレッサ２０はフルアンロード運
転状態にあり、この状態では、Ｐｓが大きくなるので、
感圧調整機構であるベローズ１１は、ベローズガイド１
２がベローズカバー１４に当接するまで縮み、弁軸８ｂ
の下面はガイド穴１７ｆに挿入された補正ピン１０から
離れる。

【００２８】次に、コイルに通電すると、通電電流値に
よってコイルの吸引力が変化し、弁部８は適度な弁リフ
トとなり、コンプレッサ２０の容量制御運転状態とな
る。ここで、図３（ｂ）に示すように、通電電流が最小
の場合、コイルの吸引力が弁バネ９の付勢力以上とな
り、連結棒６が下方に移動して、弁１が少し閉じられ
る。するとＰｓが小さくなるので、ベローズ１１が伸び
て補正ピン１０に当接し、ベローズ１１の力が弁部８に
作用するようになり、図４のＰｓ制御域となる。この時
のＰｓ値は図４に示すグラフの最小通電特性となる。

【００２９】一方、図３（ｃ）に示すように、通電電流
が最大の場合、コイル吸引力が最大となり、弁１はＰｓ
制御域最小弁リフトとなり、Ｐｓ値は最小となる。ま
た、このときのＰｓ値は、図４に示すグラフの最大通電
特性となる。

【００３０】ここで、本発明に係る容量制御弁１におい
ては、弁ガイド１７ｅの径が弁口１７ｋの径と等しく形
成した弁体８ａの上下に内部均圧孔１７ｑを通ってＰｄ
が作用するバランス構造としたため、差圧（Ｐｄ−Ｐ
ｃ）に関係なく弁が動作し、また弁の全開時にはベロー
ズが弁体側とが分離する構造としたため、必要なコイル
の吸引力が小さくとも弁を動作させることができ、容量
制御弁１を小型化することができる。

【００３１】このとき、制御弁としての要求特性（デミ
スト、クールダウン等の問題）より、Ｐｄが高いときは
Ｐｓを低く、またＰｄが低いときはＰｓを高くする必要
がある。そのため、補正ピン１０により弁の特性に補正
動作を行うことができる。

【００３２】尚、補正ピン１０は、Ｐｄ圧力導入口１７
ｉ内において弁軸８ｂの下面と上端部において点接触
し、補正差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が作用するので、ベローズ
１１に補正力が働き、この補正力はＰｄが高い程大き
く、弁を閉じる方向に働くので、図４に示すグラフのよ
うなＰｓ高圧影響特性が得られる。また、補正ピン１０
の径を変化させることにより、任意のＰｓ圧力特性を得
ることができる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、電磁コイ
ル無通電時には弁全開となり、コンプレッサがフルアン
ロード運転となるようにしたため、車両起動時のエンジ
ンへの負担が低減する。また、弁体の上下に内部均圧孔
を通ってコンプレッサの吐出側圧力Ｐｄが作用するバラ
ンス構造としたため、コイル吸引力が小さくて済み、弁
全体を小型化することができる。さらに、補正ピンの径
を変化させることにより弁の特性の高圧補正をかけるこ
とができるため、弁特性を容易に変化させることができ
る電磁式制御弁を提供できる。

【００３４】請求項２記載の発明によれば、コンプレッ
サの吐出側圧力とコンプレッサのクランク室内の圧力と
の差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）に関係なく弁が動作し、また、弁
の全開時には感圧調整機構と弁体側とが分離する構造と
したため、必要な電磁コイルの吸引力が小さくとも弁を
動作させることができ、弁全体を小型化することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係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。

【図２】本発明に係る電磁式制御弁の無通電時の状態を
示す断面図である。

【図３】図２の電磁式制御弁のコンプレッサ取付時の作
用を示す断面図であって、（ａ）は無通電時、（ｂ）は
通電電流が最小の場合、（ｃ）は通電電流が最大の場合
を示す。

【図４】図１の電磁式制御弁の特性の説明図である。

【図５】従来の可変容量コンプレッサの容量制御弁を示
す断面図である。

【符号の説明】

１電磁式制御弁２外函３コイルガイド４プランジャバネ５プランジャ６連結棒７上本体（固定吸引子）８弁部８ａ弁体８ｂ弁軸９弁バネ１０補正ピン１１ベローズ１２ベローズガイド１３ベローズバネ１４ベローズカバー１５電磁コイル１６プランジャチューブ１７弁本体１７ｄ弁座１７ｅ弁ガイド１７ｇベローズ室１７ｈＰｃ圧力導入口１７ｉＰｄ圧力導入口１７ｋ弁口１７ｑ内部均圧孔１７ｓＰｓ圧力導入口１８弁室１９プランジャ室２０コンプレッサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者水藤健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)発明者久保裕司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)発明者大河原一郎埼玉県狭山市笹井535 株式会社鷺宮製作所狭山事業所内 (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

【特許請求の範囲】

【請求項１】固定吸引子としての上本体と、弁本体と
で形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クラ
ンク室に通じるＰｃ圧力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と、前記弁本体の前記Ｐｃ圧力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吐出側配管に連通
するＰｄ圧力導入口と、該Ｐｄ圧力導入口と、前記Ｐｃ圧力導入口との間を連通
する弁ガイドと、前記弁体と一体に形成され、前記弁ガイドの中を上下方
向に移動可能な弁軸と、前記弁体を開弁方向に付勢する付勢手段と、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、前記上本体の貫通孔の中
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と、前記弁本体に穿設され、前記弁室と、前記Ｐｄ圧力導入
口との間を連通する内部均圧孔と、前記弁本体の前記Ｐｄ圧力導入口の下方に形成され、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
圧調整機構と、前記Ｐｄ圧力導入口内において前記弁軸の下面と上端部
において点接触し、前記感圧調整機構と下端部において
接触すると共に、前記Ｐｄ圧力導入口と前記空間との間
を連通するガイド穴の中を上下方向に移動可能な補正ピ
ンとで構成されることを特徴とする電磁式制御弁。
【請求項２】前記弁ガイドの径を前記弁口の径と等し
くし、該弁体の全開時には、前記感圧調整機構と前記弁
体側とが分離することを特徴とする請求項１記載の電磁
式制御弁。