JP2005069072A - 容量制御弁 - Google Patents

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Abstract

【課題】可変容量圧縮機のスムースな吐出容量制御を可能にする容量制御弁を提供すること。
【解決手段】電磁コイル２１３を有するソレノイド部に、作動流体が流入する内部を有するチューブ２１２を設ける。チューブに可動鉄心即ちプランジャー２０８を移動自在に嵌合させる。プランジャーにはソレノイドロッド部２０９を連結する。ソレノイドロッド部が貫通する内部孔２０７ａを有した固定鉄心２０７をプランジャーと対向に配置する。ソレノイドロッド部と連結する作動ロッド２０６ａに連動する弁体２０６にて制御流体通孔２０３ａを開閉する。プランジャーには作動流体を両側に通過させる連通路２０８ａ，２０８ｇ，２０８ｈを設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、容量制御弁に関し、特に車両用空調装置に備えられその吐出容量を制御するのに適した容量制御弁に関する。
容量制御弁を備えた可変容量圧縮機の一例は特許文献１に開示されている。その可変容量圧縮機の容量制御弁について、図５を参照して説明する。
図５の容量制御弁１０は、可変容量圧縮機の圧力Ｐｄをもつ吐出圧領域と圧力Ｐｃをもつクランク室とを連通する弁孔１１を調整する可動の弁体１２を備えている。弁体１２はロッド１３に支持されている。ロッド１３には可動鉄心即ちプランジャー１４が連結されている。プランジャー１４は、弁本体１５の端部に対しＯリング１６を介して密接状態に接するパイプホルダ１７に取り付けられたパイプ１８によって、摺動自在に支持されている。そして、ソレノイド部１９の電磁力を利用してプランジャー１４を移動させ、これにより設定吸入圧力を変更できるようにしている。
図５の容量制御弁にあっては、吸入室の吸入圧力Ｐｓが導かれる吸入ポート２１は吸入通路２２を介して感圧室２３に連通している。そのため、プランジャー１４は吸入圧力Ｐｓに曝されることになるので、プランジャー１４とパイプ１８との隙間に、冷媒とともにオイルも流入してしまう。プランジャー１４とパイプ１８との隙間は極めて小さく設計されるため、オイルが流入するとオイルの粘性抵抗でプランジャー１４を動かすための摩擦力が増大する。最悪の場合には、流入したオイルによりプランジャー１４とパイプ１８との隙間がシールされ、プランジャー１４の背面側が密閉状態になる恐れがある。このような場合、ソレノイド部１９の電磁力を多少変化させてもプランジャー１４が移動せず、弁体１２のスムースな動きが阻害され、クランク室内の圧力調整が不安定となり、可変容量圧縮機の吐出容量制御がスムースに行われなくなる。
特開平１１−２１８０７８号公報
それ故に本発明の課題は、可変容量圧縮機のスムースな吐出容量制御を可能にする容量制御弁を提供することにある。
請求項１に記載の発明によれば、ソレノイド部を有する容量制御弁であって、前記ソレノイド部に設けられて作動流体が流入する内部を有するチューブと、前記チューブに移動自在に嵌合する可動鉄心と、前記可動鉄心に連結するソレノイドロッド部と、前記ソレノイドロッド部が貫通する内部孔を有して前記可動鉄心と対向に配置された固定鉄心と、前記ソレノイドロッド部と連結する作動ロッドと、前記作動ロッドに有して制御流体通孔を開閉する弁体とを具備し、前記可動鉄心には前記作動流体を両側に通過させる連通路を有することを特徴とする容量制御弁が得られる。
請求項２に記載の発明によれば、前記可動鉄心は外周面に前記チューブと摺動する摺動部を有すると共に前記摺動部より固定鉄心側が前記摺動部の径より小径に形成された非接触部を有することを特徴とする請求項１に記載の容量制御弁が得られる。
請求項３に記載の発明によれば、前記連通路は前記可動鉄心の軸方向穴と前記軸方向穴から前記非接触部に通じる貫通孔により形成されていることを特徴とする請求項２に記載の容量制御弁が得られる。
請求項４に記載の発明によれば、前記連通路は少なくとも前記可動鉄心の摺動部に軸方向へ突き抜ける溝により形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３に記載の容量制御弁が得られる。
請求項１に係わる発明の容量制御弁によれば、可動鉄心の一端側に流入した作動流体にオイル等の液体が含まれている。この液体が可動鉄心の摺動部とチューブの内周面に付着すると、可動鉄心の摺動時に液体の介在により可動鉄心の摺動抵抗が大きくなる。又、可動鉄心の摺動部とチューブの内周面との間の周囲に液体が介在すると可動鉄心の背面側の空所が密閉状態になる。この為に可動鉄心の動きが悪化する。しかし、本発明のように可動鉄心に両端へ貫通する連通路が設けられているので、この連通路より液体が可動鉄心の両側へ流通する。この為に、可動鉄心の摺動部に不要な液体が介在するのを防止できるので、ソレノイド部に流れる電流の大きさに対して可動鉄心の応答性が優れる。そして、容量制御弁は制御流体を正確に制御する効果が期待できる。
請求項２に係わる発明の容量制御弁によれば、可動鉄心の外周面が摺動部と非接触部に形成されているので、摺動部に液体が介在しても液体は直ぐに非接触部へ流れるので、可動鉄心の摺動抵抗が増加するのを効果的に防止できる。又、摺動部に液体が介在して可動鉄心の空所が密閉されても、この空所内に発生する圧力により液体が直ぐに摺動部から排出されるから、可動鉄心の作動に優れた効果を奏する。
請求項３に係わる発明の容量制御弁によれば、可動鉄心の連通路が可動鉄心に設けた軸方向穴と非接触部へ貫通する貫通孔とにより形成されているから、可動鉄心の背面に介在する液体が容易に連通路から排出されやすくなる。この為に、可動鉄心の摺動部に液体が介在しなくなるから、可動鉄心の摺動抵抗を小さくして可動鉄心と共に弁体の応答性が向上する効果を奏する。
請求項４に係わる発明の容量制御弁によれば、可動鉄心の摺動部に軸方向を成す溝が設けられているから、摺動部に付着した液体は、この溝から容易に排出される。更に、摺動部の溝により摺動部の周面に介在する液体が周方向に断続になるので、可動鉄心の背面側の空所が密閉されずに可動鉄心の作動力に対する応答性が向上する効果を奏する。
図２は本発明の実施の形態に係る容量制御弁を用いたクラッチレス可変容量圧縮機を示す図である。図２を参照すると、可変容量圧縮機５０は車両用空調装置などに使用されて冷媒ガスなどの作動流体を圧縮するものであり、複数のシリンダボア５１ａを備えたシリンダブロック５１と、シリンダブロック５１の一端に設けられたフロントハウジング５２と、シリンダプロック５１に弁板装置５４を介して設けられたリアハウジング５３とを備えている。シリンダプロック５１とフロントハウジング５２とによって規定されるクランク室５５内を横断して、駆動軸５６が設けられている。駆動軸５６の中心部の周囲には、斜板５７が配置されている。斜板５７は、駆動軸５６に固着されたロータ５８と連結部５９を介して結合し、駆動軸５６に沿ってその傾角が変化可能となっている。
駆動軸５６のー端は、フロントハウジング５２の外側に突出したボス部５２ａ内を貫通して、外側まで延在している。駆動軸５６の先端部にはねじが形成されて、ナット７４により動力伝達板７２が固定されている。またボス部５２ａの周囲にベアリング６０を介してプーリー７１が設けられている。プーリー７１は固定ボルト７３により動力伝達板７２と連結されている。したがってプーリー７１の回転により駆動軸５６が回転するように構成されている。
駆動軸５６とボス部５２ａとの間には、シール部材５２ｂが挿入され、内部と外部とを遮断している。駆動軸５６の他端は、シリンダプロック５１内にあり、支持部材７８によって支持されている。尚、符号７５，７６，及び７７は、ベアリングである。
シリンダボア５１ａ内には、ピストン６２が配置されている。ピストン６２の内側の一端のくぼみ６２ａ内には、斜板５７の外周部の周囲が収容され、シュー６３を介して、ピストン６２と斜板５７とが互いに連動する構成となっている。
リアハウジング５３には、吸入室６５及び吐出室６４が区画形成されている。吸入室６５は、シリンダボア５１ａに、弁板装置５４に設けられた吸入ポート８１、及び図示しない吸入弁を介して連絡している。吐出室６４は、シリンダポア５１ａに、図示しない吐出弁、及び弁板装置５４に設けられた吐出ポート８２を介して連絡している。
また、リアハウジング５３の後壁の窪み内に容量制御弁２００が設けられている。容量制御弁２００は吐出室６４とクランク室５５とを接続する連通路６８及び６６の開度を調整し、クランク室５５への作動流体即ち吐出ガスの導入量を制御する。またクランク室５５内のガスは駆動軸５６の他端とベアリング７７との隙間、気室８４、及び固定オリフィス８３を介して吸入室６５に流れる。
したがって容量制御弁２００による連通路６８及び６６の開度の調整によりクランク室圧力を変化させ、ピストンストロークを調整することが可能である。
図１は容量制御弁２００の詳細を示す図である。
図１を参照すると、容量制御弁２００は、感圧室２０１に配設され、吸入室６５の圧力(以下、吸入室圧力と呼ぶ)を受圧し、内部を真空にしてばねを配置した感圧部材として機能するベローズ２０２と、このベローズ２０２にその一端が当接し、弁ケーシング２０３に摺動可能に支持された感圧ロッド２０４と、この感圧ロッド２０４と一体形成され、ベローズ２０２の伸縮に応じて制御流体通孔２０３ａを開閉する弁体２０６と、この弁体２０６と一体の弁軸即ち作動ロッド２０６ａを摺動可能に支持する固定鉄心２０７と、作動ロッド２０６ａの一端にその一端が当接し、固定鉄心２０７の内部孔２０７ａに非接触で挿通されたソレノイドロッド部２０９と、ソレノイドロッド部２０９の他端に連結され、固定鉄心２０７に軸方向で対向に配置された可動鉄心としての鉄製のプランジャー２０８と、プランジャー２０８を閉弁方向に押圧するコイルスプリングなどのばね２１０と、プランジャー２０８に嵌合してその外周部に摺動することでプランジャー２０８を軸方向に移動自在に支持しかつソレノイドハウジング２１１に固定された、作動流体が流入する内部を有する非磁性体のチューブ２１２と、チューブ２１２の外周でソレノイドハウジング２１１の内部に配置された電磁コイル２１３とから構成されている。ここで、弁体２０６は、要するに、吐出室６４から連通路６８、連通孔２０３ｂ、弁室２０５、制御流体通孔２０３ａ、連通孔２０３ｃ、及び連通路６６を経由してクランク室５５に至る連通路に設けた制御流体通孔２０３ａの開度を調整するものである。なお、ソレノイドハウジング２１１及び電磁コイル２１３を合せてここではソレノイド部と呼ぶ。
ベローズ２０２はその図中下端をベローズガイド２１４により支持されている。このベローズガイド２１４は、感圧室２０１の下端を形成する圧力設定部材２１５に摺動可能に支持されている。圧力設定部材２１５とベローズガイド２１４の間にはベローズ２０２を開弁方向に押圧するばね２１６が配置されている。圧力設定部材２１５は容量制御弁２００が所定の圧力設定になるように弁ケーシング２０３への圧入量が調整され固定される。
感圧室２０１と固定鉄心２０７の内部孔２０７ａとは導圧路２０３ｄにより連通している。したがって固定鉄心の内部孔２０７ａに突出している作動ロッド２０６ａの一端、固定鉄心２０７、プランジャー２０８、及びばね２１０は吸入室圧力に曝されている。弁体２０６に閉弁方向の吐出圧力の力が実質的に作用しないように、作動ロッド２０６ａの断面積は制御流体通孔２０３ａの面積よりわずかに大きく設定されている。尚、弁室２０５側から作動ロッド２０６ａと作動ロッド２０６ａの支持部２０７ｂとの隙間を介して固定鉄心の内部孔２０７ａに向けて冷媒の漏れが発生するが、これは微小流量であり、導圧路２０３ｄ及び感圧室２０１を介して吸入室６５に流れ、固定鉄心２０７の内部孔２０７ａ領域の圧力には影響はない。
電磁コイル２１３で発生する電磁力は、プランジャー２０８及びソレノイドロッド部２０９を介して作動ロッド２０６ａの一端に作用する。即ち、電磁力は閉弁方向に作用するものである。
したがって、この容量制御弁２００では、実質的に吐出圧力の影響をほとんど受けず、電磁コイル２１３への通電量により一義的に吸入室圧力制御点を決めることができる。
また、ばね２１６の押圧力はばね２１０の押圧力より大きく設定されているため、吸入室圧力が極めて高く、ベローズ２０２が完全に収縮した状態でも、電磁コイル２１３を消磁した時は、ばね２１６の押圧力によりベローズ２０２を介して弁体２０６を押し上げ、制御流体通孔２０３ａを開放することができる。つまり電磁コイル２１３を消磁すれば、いかなる状態でも吐出室６４とクランク室５５の連通路８５及び８６を強制開放でき、クランク室５５に吐出ガスを導入して圧縮機を最小容量に維持できる。なお、連通孔２０３ｂの入口側にはフィルタ２１７が装着され、吐出室６４から容量制御弁２００内部に流入する異物を抑制する構造となっている。
図３はプランジャー２０８をソレノイドロッド部２０９の一部と共に示す拡大断面図であり、図４はプランジャー２０８のみの斜視図である。
図３及び図４を参照すると、プランジャー２０８は実質的に円筒形のものであるが、内部の下端側にソレノイドロッド部２０９の上端部２０９ａが嵌合固定され、これにより上端側にのみチューブ２１２の密閉底部２１２ａに対向する軸方向穴２０８ａが残されている。プランジャー２０８の外周面は、プランジャー２０８のソレノイドロッド部２０９とは反対側の端面２０８ｂの近くに形成されてチューブ２１２の内面に実質的に摺動する摺動部２０８ｃと、摺動部２０８ｃよりも小径であってチューブ２１２の内面から実質的に接触しないように離間した非接触部２０８ｄと、摺動部２０８ｃ及び非接触部２０８ｄの境界の段差２０８ｅとを有している。非接触部２０８ｄは、プランジャー２０８のソレノイドロッド部２０９側の端面２０８ｆまでのびている。プランジャー２０８には、軸方向穴２０８ａを外周面に連通させた一対の貫通孔２０８ｇが形成されている。図１に示したばね２１０はプランジャー２０８の軸方向穴２０８ａに配置される。
図１、図３、及び図４を参照して、説明を続ける。プランジャー２０８の外周部に段差２０８ｅを設けてチューブ２１２に接触する大径の摺動部２０８ｃの長さを短くしている。これにより、プランジャー２０８の摺動長さが低減するため、プランジャー２０８での摩擦力が低減する。尚、固定鉄心２０７とこれに対向するプランジャー２０８とで適切な磁路を形成するために、小径の非接触部２０８ｄは磁気特性が悪化しない程度に摺動部２０８ｃよりわずかに小さく設定してある。
プランジャー２０８の非接触部２０８ｄとばね２１０が配置されている軸方向穴２０８ａとを連通する貫通孔２０８ｇが形成され、プランジャー２０８とチューブ２１２との間、軸方向穴２０８ａ、及び貫通孔２０８ｇが、プランジャー２０８の軸方向両側間を連通させる連通路を構成することになるため、プランジャー２０８とチューブ２１２の閉塞底部２１２ａとの間の空所２１９が密閉状態になることはない。したがって、ソレノイドロッド部２０９の下端面、即ち、プランジャー２０８とは反対側の端面２０９ｂが吸入圧力に曝されていることで、固定鉄心２０７とソレノイドロッド部２０９との隙間、及びプランジャー２０８とチューブ２１２との隙間を通って冷媒ガス中のオイルが空所２１９に流入したとしても、プランジャー２０８の移動が妨げられる虞はない。したがって、ソレノイド部の電磁力に応じて弁体２０６がスムースに動作する。
さらに、プランジャー２０８の外周面には、固定鉄心２０７側の端面から固定鉄心２０７とは反対側の端面まで貫通孔２０８ｇを通って軸方向に突き抜けてのびた一対の溝２０８ｈが形成されている。即ち、貫通孔２０８ｇは、段差２０８ｅの近傍で非接触部２０８ｄ、特に、溝２０８ｈに開口している。溝２０８ｈは、非接触部２０８ｄを摺動部２０８ｃよりも小径にするのみでは貫通孔２０８ｇの開口端部とチューブ２１２との隙間が小さくて十分な面積の通路が確保できない場合には、通路面積を確保する点で効果的である。
なお、溝２０８ｈの数は任意に変更可能である。
本発明の容量制御弁は、車両用空調装置に用いられる可変容量圧縮機に適用できる。
本発明の実施の形態に係る容量制御弁の断面図である。 図１の容量制御弁を用いた可変容量圧縮機の断面図である。 図１の容量制御弁のプランジャーをソレノイドロッドの一部と共に示す拡大断面図である。 図１の容量制御弁のプランジャーのみの斜視図である。 従来の容量制御弁の一例を示す断面図である。
符号の説明
１０ 容量制御弁
１１ 弁孔
１２ 弁体
１３ ロッド
１４ プランジャー
１５ 弁本体
１６ Ｏリング
１７ パイプホルダ
１８ パイプ
１９ ソレノイド
２１ 吸入ポート
２２ 吸入通路
２３ 感圧室
５０ 可変容量圧縮機
５１ シリンダブロック
５１ａ シリンダボア
５２ フロントハウジング
５２ａ ボス部
５２ｂ シール部材
５３ リアハウジング
５４ 弁板装置
５５ クランク室
５６ 駆動軸
５７ 斜板
５８ ロータ
５９ 連結部
６０ ベアリング
６２ ピストン
６２ａ くぼみ
６３ シュー
６４ 吐出室
６５ 吸入室
６６，６８ 連通路
７１ プーリー
７２ 動力伝達板
７３ 固定ボルト
７４ ナット
７５，７６，７７ ベアリング
７８ 支持部材
８１ 吸入ポート
８２ 吐出ポート
８３ 固定オリフィス
８４ 気室
２００ 容量制御弁
２０１ 感圧室
２０２ ベローズ
２０３ 弁ケーシング
２０３ａ 制御流体通孔
２０３ｂ 連通孔
２０３ｃ 連通孔
２０３ｄ 導圧路
２０４ 感圧ロッド
２０５ 弁室
２０６ 弁体
２０６ａ 作動ロッド
２０７ 固定鉄心
２０７ａ 内部孔
２０７ｂ 支持部
２０８ プランジャー（可動鉄心）
２０８ａ プランジャーの軸方向穴
２０８ｂ 端面
２０８ｃ 摺動部
２０８ｄ 非接触部
２０８ｅ 段差
２０８ｆ 端面
２０８ｇ 貫通孔
２０８ｈ 溝
２０９ ソレノイドロッド部
２０９ａ ソレノイドロッド部の上端部
２０９ｂ ソレノイドロッド部の下端面
２１０ ばね
２１１ ソレノイドハウジング
２１２ チューブ
２１３ 電磁コイル
２１４ ベローズガイド
２１５ 圧力設定部材
２１６ ばね
２１７ フィルタ
２１９ 空所

Claims (4)

  1. ソレノイド部を有する容量制御弁であって、前記ソレノイド部に設けられて作動流体が流入する内部を有するチューブと、前記チューブに移動自在に嵌合する可動鉄心と、前記可動鉄心に連結するソレノイドロッド部と、前記ソレノイドロッド部が貫通する内部孔を有して前記可動鉄心と対向に配置された固定鉄心と、前記ソレノイドロッド部と連結する作動ロッドと、前記作動ロッドに有して制御流体通孔を開閉する弁体とを具備し、前記可動鉄心には前記作動流体を両側に通過させる連通路を有することを特徴とする容量制御弁。
  2. 前記可動鉄心は外周面に前記チューブと摺動する摺動部を有すると共に前記摺動部より固定鉄心側が前記摺動部の径より小径に形成された非接触部を有することを特徴とする請求項１に記載の容量制御弁。
  3. 前記連通路は前記可動鉄心の軸方向穴と前記軸方向穴から前記非接触部に通じる貫通孔により形成されていることを特徴とする請求項２に記載の容量制御弁。
  4. 前記連通路は少なくとも前記可動鉄心の摺動部に軸方向へ突き抜ける溝により形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３に記載の容量制御弁。

JP2003298332A 2003-08-22 2003-08-22 容量制御弁 Pending JP2005069072A (ja)

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