JP2013015207A - 感圧制御弁 - Google Patents
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Abstract
【課題】マグネットクラッチ等を用いることなく、圧縮機を確実に最小容量のアンロード運転にして、しかも容量可変型圧縮機を小型に構成する。
【解決手段】ベローズ収容室13内に感圧用ベローズ16を配置する。感圧用ベローズ16に弁体9を当接させ、弁体9の開閉動作を行う。プランジャばね36の付勢力を、開弁ばね15の付勢力より強く設定する。電磁コイル装置30への非通電時に、プランジャばね36の付勢力によりプランジャ35を介して感圧用ベローズ16を弁体9に当接させた状態とする。ベローズ収容室13内の吸入圧力Psの変化に対して、感圧用ベローズ16を弁体9側を固定点として伸縮させてプランジャ35を自由移動させて、弁体9が変位しないようにし、アンロード運転を維持する。または、電磁コイル装置への通電時に感圧用ベローズの弁体側を固定点としてアンロード運転を維持する。
【選択図】図2
【解決手段】ベローズ収容室13内に感圧用ベローズ16を配置する。感圧用ベローズ16に弁体9を当接させ、弁体9の開閉動作を行う。プランジャばね36の付勢力を、開弁ばね15の付勢力より強く設定する。電磁コイル装置30への非通電時に、プランジャばね36の付勢力によりプランジャ35を介して感圧用ベローズ16を弁体9に当接させた状態とする。ベローズ収容室13内の吸入圧力Psの変化に対して、感圧用ベローズ16を弁体9側を固定点として伸縮させてプランジャ35を自由移動させて、弁体9が変位しないようにし、アンロード運転を維持する。または、電磁コイル装置への通電時に感圧用ベローズの弁体側を固定点としてアンロード運転を維持する。
【選択図】図2
Description
本発明は、自動車用空調装置などの冷凍サイクル中で冷媒を圧縮するために用いられる容量可変型圧縮機の感圧制御弁に関する。
従来、自動車用空調装置の冷凍サイクルに用いられる圧縮機は、エンジンにベルトで直結されているので回転数制御を行うことができない。そこで、エンジンの回転数に制約されることなく適切な冷房能力を得るために、圧縮機の容量(吐出量)を変えることのできる容量可変型圧縮機が用いられている。
そのような容量可変型圧縮機においては、一般に、気密に形成されたクランク室内で傾斜角可変に設けられた揺動板が回転軸の回転運動によって駆動されて揺動運動をし、その揺動板の揺動運動により往復動するピストンが吸入圧力をシリンダ内に吸入して圧縮した後、吐出し、クランク室内の圧力を変化させることにより、揺動板の傾斜角度を変化させ、往復動するピストンの移動量を可変することによって、冷媒の吐出量を変化させるようになっている。
このような容量可変型圧縮機の容量を可変制御する制御弁として、例えば特開2001−193640号公報(特許文献1)、特開2001−20857号公報(特許文献2)及び特開平11−280658号公報(特許文献3)に開示されたものがある。これらの制御弁は、圧縮機の吸入圧力Psに応じた感圧用ベローズの伸縮作用により、弁の開閉状態を変化させて、圧縮機の容量制御を行うものであるが、特許文献1のものは外部制御弁であり、特許文献2及び3のものは、自力式制御弁であり、また、圧縮機の吐出圧力Pdに応じて制御弁が弁開する吸入圧力Psを変化させるものである。
上記特許文献1の制御弁は、ソレノイド装置を非通電とすることにより、閉弁ばねにより吸入圧力とクランク室圧力との間を全閉状態として圧縮機をアンロード運転(エアコンOFF)とすることができる。しかしながら、この特許文献1のものは、容量制御を行う時に、ソレノイド装置を通電とし、このソレノイド装置へ印加する電流の量を制御する外部制御弁である。すなわち、この特許文献1のものは、その構造上、ボール弁体がソレノイド装置のプランジャ側に固定されており、ソレノイド装置の吸引力(開弁方向の駆動力)とベローズによる閉弁方向の駆動力との平衡関係によって容量制御を行うため、ソレノイド装置の制御が複雑になる。
これに対して、引用文献2及び3の制御弁は自力式制御弁であり、簡単な構成で容量制御を行うことができる。しかしながら、圧縮機を強制的にアンロード運転(エアコンOFF)にすることができない。なお、アンロード運転となるのは吸入圧力Psが調整ねじによって設定した設定圧力以下となった時(閉弁時)である。このため、エアコンのON/OFFには圧縮機の駆動部分にマグネットクラッチ等を別設する必要があり、そのための装置コストがかかっていた。
本発明は、圧縮機の容量制御を自力式制御で行うとともに、マグネットクラッチ等を用いることなく、圧縮機を確実に最小容量のアンロード運転にすることができる感圧制御弁を提供することを課題とする。
請求項1の感圧制御弁は、ベローズ収容室内に配置された感圧用ベローズと、前記感圧用ベローズの一端と当接し、前記感圧用ベローズを介して閉弁方向に変位されるとともに、弁リフト量に応じて入口ポートと出口ポートとの間に形成された弁ポートの開度を可変設定する弁部材と、前記弁部材を開弁方向に付勢する開弁ばねと、前記感圧用ベローズの前記弁部材とは他方の側に連結されたプランジャと、電磁コイルへの通電または非通電により前記プランジャを介して前記感圧用ベローズを前記閉弁方向に付勢する閉弁付勢手段とを有する電磁駆動部と、を備え、前記閉弁付勢手段の付勢力が前記開弁ばねの付勢力より強く設定され、前記電磁駆動部の前記閉弁付勢手段を働かせない時には、前記ベローズ収容室内の圧力の変化に対して、前記感圧用ベローズを前記プランジャ側を固定点として伸縮させ、前記弁部材により前記弁ポートの開度を制御し、前記電磁駆動部の前記閉弁付勢手段を働かせた時には、前記閉弁付勢手段により前記感圧用ベローズを押圧して前記弁ポートを全閉状態とするとともに、前記ベローズ収容室内の圧力の変化に対して、前記感圧用ベローズを前記弁部材側を固定点として伸縮させ、該感圧用ベローズの伸縮に連動して前記プランジャを自由移動させるようにしたことを特徴とする。
請求項2の感圧制御弁は、ベローズ収容室内に配置された感圧用ベローズと、前記感圧用ベローズの一端と当接し、前記感圧用ベローズを介して閉弁方向に変位されるとともに、弁リフト量に応じて入口ポートと出口ポートとの間に形成された弁ポートの開度を可変設定する弁部材と、前記弁部材を開弁方向に付勢する開弁ばねと、前記感圧用ベローズの前記弁部材とは他方の側に結合されたプランジャと、該プランジャを前記閉弁方向に付勢するプランジャばねと、電磁コイルへの通電により前記プランジャばねの付勢力に抗して前記プランジャを吸引する吸引子と、を備え、前記プランジャばねの付勢力が前記開弁ばねの付勢力より強く設定されるとともに、前記プランジャは前記閉弁方向への移動時に前記感圧用ベローズとの結合部で該感圧用ベローズのみに当接するよう構成され、前記電磁コイルへの通電時に、前記プランジャを前記吸引子に吸引し、前記ベローズ収容室内の圧力の変化に対して、前記感圧用ベローズを前記プランジャ側を固定点として伸縮させ、前記弁部材により前記弁ポートの開度を制御し、前記電磁コイルへの非通電時に、前記プランジャばねの付勢力により前記プランジャを介して前記感圧用ベローズを押圧して前記弁ポートを全閉状態とするとともに、前記ベローズ収容室内の圧力の変化に対して、前記感圧用ベローズを前記弁部材側を固定点として伸縮させ、該感圧用ベローズの伸縮に連動して前記プランジャを自由移動させるようにしたことを特徴とする。なお、電磁コイル、吸引子、プランジャ及びプランジャばねが請求項1の「電磁駆動部」に対応し、プランジャばねが請求項1の「閉弁付勢手段」に対応する。
請求項3の感圧制御弁は、ベローズ収容室内に配置された感圧用ベローズと、前記感圧用ベローズの一端と当接し、前記感圧用ベローズを介して閉弁方向に変位されるとともに、弁リフト量に応じて入口ポートと出口ポートとの間に形成された弁ポートの開度を可変設定する弁部材と、前記弁部材を開弁方向に付勢する開弁ばねと、前記感圧用ベローズの前記弁部材とは他方の側に連結ガイドを介して結合されたプランジャと、該プランジャを前記開弁方向付勢するプランジャばねと、電磁コイルへの通電により前記プランジャばねの付勢力に抗して前記プランジャを吸引する吸引子と、を備え、前記吸引子による吸引力が前記開弁ばねと前記プランジャばねとの合成付勢力より強く設定されるとともに、前記プランジャの前記連結ガイドは前記閉弁方向への移動時に前記感圧用ベローズとの結合部で該感圧用ベローズのみに当接するよう構成され、前記電磁コイルへの非通電時に、前記プランジャばねの付勢力により前記プランジャを前記吸引子から離れた位置に固定し、前記ベローズ収容室内の圧力の変化に対して、前記感圧用ベローズを前記プランジャの連結ガイド側を固定点として伸縮させ、前記弁部材により前記弁ポートの開度を制御し、前記電磁コイルへの通電時に、前記プランジャを前記吸引子側に吸引し、前記プランジャの連結ガイドを介して前記感圧用ベローズを押圧して前記弁ポートを全閉状態とするとともに、前記ベローズ収容室内の圧力の変化に対して、前記感圧用ベローズを前記弁部材側を固定点として伸縮させ、該感圧用ベローズの伸縮に連動して前記プランジャを自由移動させるようにしたことを特徴とする。なお、電磁コイル、吸引子、プランジャ、連結ガイド及びプランジャばねが請求項1の「電磁駆動部」に対応し、電磁コイルによる吸引子、プランジャ間の吸引力が請求項1の「閉弁付勢手段」に対応する。
請求項4の感圧制御弁は、請求項2または3に記載の感圧制御弁であって、前記感圧用ベローズの有効径と前記弁体が開閉する前記弁ポートの径が等しく設定されていることを特徴とする。
請求項5の感圧制御弁は、請求項2に記載の感圧制御弁であって、前記吸引子が一端にガイド部を有し、前記吸引子の前記ガイド部に端部が螺合され、前記吸引子と前記プランジャとを貫通して前記感圧用ベローズに当接可能なロッド部を有する調整ねじを備え、前記調整ねじの前記ガイド部に対するねじ込み量を調整して、前記感圧用ベローズの圧縮量を調整可能にしたことを特徴とする。
請求項1の感圧制御弁によれば、電磁駆動部の閉弁付勢手段を働かせることにより、感圧用ベローズが押圧されて、弁部材により、弁ポートが全閉状態となる。そして、ベローズ収容室内に導入される圧縮機の吸入圧力が変化しても、感圧用ベローズが弁部材側を固定点として伸縮し、プランジャが自由移動するだけとなるので、弁部材は変位することがなく、全閉状態を維持することができ、圧縮機を確実にアンロード運転とすることができる。したがって、圧縮機(エアコン)のON/OFFのためのマグネットクラッチ等を用いる必要がないため、圧縮機を安価かつ小型に構成することができる。
請求項2の感圧制御弁によれば、電磁コイルを非通電とすることにより、プランジャばねの付勢力により感圧用ベローズが押圧されて、弁部材により、弁ポートが全閉状態となる。そして、ベローズ収容室内に導入される圧縮機の吸入圧力が変化しても、感圧用ベローズが弁部材側を固定点として伸縮し、プランジャが自由移動するだけとなるので、弁部材は変位することがなく、全閉状態を維持することができ、圧縮機を確実にアンロード運転とすることができる。したがって、圧縮機(エアコン)のON/OFFのためのマグネットクラッチ等を用いる必要がないため、圧縮機を安価かつ小型に構成することができる。
請求項3の感圧制御弁によれば、電磁コイルを通電とすることにより、吸引子、プランジャ間の吸引力により感圧用ベローズが押圧されて、弁部材により、弁ポートが全閉状態となる。そして、ベローズ収容室内に導入される圧縮機の吸入圧力が変化しても、感圧用ベローズが弁部材側を固定点として伸縮し、プランジャが自由移動するだけとなるので、弁部材は変位することがなく、全閉状態を維持することができ、圧縮機を確実にアンロード運転とすることができる。したがって、圧縮機(エアコン)のON/OFFのためのマグネットクラッチ等を用いる必要がないため、圧縮機を安価かつ小型に構成することができる。
請求項4の感圧制御弁によれば、請求項2または3の効果に加えて、感圧用ベローズ及び弁体に加わるクランク室圧力による力がキャンセルされ、弁体の下面に受ける吸入圧力により、弁体は開閉する。したがって、吸入圧力の変化に正確に追従する。
請求項5の感圧制御弁によれば、請求項2の効果に加えて、調整ねじのガイド部に対するねじ込み量を調整して、感圧用ベローズの圧縮量を調整可能にしたので、電磁駆動部の通電時の吸引力のばらつきが小さくなるので、電磁駆動部のパワーを落とすことができ、省電力化が図れる。また、部品点数が削減され、低コスト化も図れる。
次に、本発明の感圧制御弁の実施形態を図面を参照して説明する。図1は第1実施形態の感圧制御弁の非通電時の縦断面図、図2は同感圧制御弁の非通電時のベローズ最収縮状態の縦断面図、図3は同感圧制御弁の通電時の縦断面図、図4は同感圧制御弁の通電時のベローズ最収縮状態の断面図である。図1及び図2は圧縮機のアンロード運転時、図3は圧縮機の容量制御運転時、図4は圧縮機のフルロード運転時に対応する。
この第1実施形態の感圧制御弁は、弁ハウジング本体1と弁ハウジング本体1の上部にかしめ結合されたベローズケース2とによる弁ハウジング3を有している。弁ハウジング本体1のベローズケース2側には弁室4が形成され、この弁室4の底部から下端側には円筒形の弁ポート5が形成されている。また、弁ハウジング本体1には、弁室4を径方向に貫通して圧縮機の吸入圧力Psが導入される「出口ポート」としての吸入圧力側ポート6と、弁ポート5を径方向に貫通して圧縮機のクランク室圧力Pcが導入される「入口ポート」としてのクランク室側ポート7が形成されている。さらに、弁ハウジング本体1の下端側には弁ポート5まで貫通して圧縮機の吐出圧力Pdが導入される本体ガイド孔8が形成されている。
弁室4内には「弁部材」としてのボール状の弁体9が設けられている。弁体9の下には圧力導入管9aが溶接等により接合されており、この圧力導入管9aは本体ガイド孔8内に摺動可能に挿通されている。これにより、弁体9は、図にて上下に変位することにより、弁ポート5の開口部周囲の弁座10に対して着座、離間して弁ポート5を開閉し、弁リフトに応じてクランク室側ポート7より弁ポート5を経て吸入圧力側ポート6へ流れる流体の流量を定量的に制御(可変制御)する。また、弁ポート5内の圧力導入管9aの周囲には、弁体9を開弁方向(上方)へ付勢する開弁ばね15が設けられている。
弁ハウジング3は弁ハウジング本体1とベローズケース2とでベローズ収容室13を画定しており、ベローズ収容室13には感圧用ベローズ16が配置されている。感圧用ベローズ16は、下側端部17と、ベローズ本体18と、ストッパ当金22と、ベローズカバー20と、調整ばね21とで構成されている。下側端部17とベローズ本体18は一体に成形されており、ベローズ本体18はベローズカバー20と気密に溶接されて、その内部に真空気密室19が画定されている。また、ストッパ当金22とベローズカバー20との間に調整ばね21が圧縮状態で配設されている。そして、弁体9が開弁ばね15の付勢力により感圧用ベローズ16の下側端部17に当接している。
ベローズケース2の上部には、電磁コイル装置30のプランジャケース31が気密に固定され、さらにプランジャケース31の上部には、ガイド32が気密に固定されている。ガイド32内には調整ねじ33がその上端部をガイド32に螺合されて配設されている。そして、プランジャケース31内には、調整ねじ33の下端に当接するように吸引子34が配設されている。プランジャケース31の内部にはプランジャ35が配設されており、このプランジャ35と吸引子34との間にはプランジャばね36が圧縮して配設されている。感圧用ベローズ16のベローズカバー20の中心にはストレートな円筒状の保持部20aが形成されており、この保持部20a内にプランジャ35の端部の円柱状のボス部35Aが嵌め込まれている。
また、プランジャ35には吸引子34側の隙間とベローズ収容室13とを連通させる連通路37が形成されており、吸引子34側の隙間とベローズ収容室13とを均圧させている。これによりプランジャ35は差圧の影響を受けずにスムーズにプランジャケース31内を摺動可能となっている。プランジャケース31の外周部には電磁コイル38が設けられており、電磁コイル38の励磁により、吸引子34の下端面がプランジャ35に対する磁気吸引面となる。
以上の構成により、電磁コイル装置30が非通電時(非励磁時)には、図1に示すように、プランジャ35がプランジャばね36のばね力により吸引子34から離間し、このプランジャばね36のばね力で感圧用ベローズ16と弁体9が下端に位置し、弁体9が弁座10に着座し、全閉状態となる。したがって、吸入圧力側ポート6に対するクランク室圧力Pcの供給が停止され、前記圧力導入管9aと本体ガイド孔8間の隙間から流入する吐出圧力Pdにより、圧縮機のクランク室圧力Pcが上昇し、圧縮機はアンロード運転状態になる。
ここで、プランジャばね36のばね力F、開弁ばね15のばね力fは、F>fの関係となるように設定されている。また、圧力導入管9aの中空部より弁体9の下面に吐出圧力Pdが導入され、吐出圧力Pdと吸入圧力Psとの差圧による押圧力により、弁体9は開弁方向に付勢される。弁体9の下面の受圧面積をAとすると、この押圧力はA×(Pd−Ps)である。したがって、前記弁ポート5の弁ポート有効面積をB、前記弁ポートに作用するクランク室圧力Pcと吸入圧力Psの最大差圧をΔPmとした時、プランジャばね
36のばね力FをF>(f+B×ΔPm+A×(Pd−Ps))となるようなばねを選択
すれば、最大吐出圧力Pd、最大クランク室圧力Pcと、最小吸入圧力Psの仕様範囲内において、感圧制御弁は全閉状態を保持できるから、感圧制御弁の非通電時のアンロード運転がより確実に保障される。
36のばね力FをF>(f+B×ΔPm+A×(Pd−Ps))となるようなばねを選択
すれば、最大吐出圧力Pd、最大クランク室圧力Pcと、最小吸入圧力Psの仕様範囲内において、感圧制御弁は全閉状態を保持できるから、感圧制御弁の非通電時のアンロード運転がより確実に保障される。
そして、プランジャばね36のばね力が開弁ばね15のばね力より大きく設定されているので、吸入圧力Psに変化が生じても、下側端部17が弁体9に当接した状態、すなわち弁体9の全閉状態を維持して、感圧用ベローズ16の伸縮とプランジャ35の変位が生じるだけである。例えば、吸入圧力Psが高くなっても、図2に示すようにベローズカバー20がストッパ当金22に当接した最収縮状態まで、プランジャ35が吸引子34から離間する方向に変位するだけである。すなわち、感圧用ベローズ16は弁体9側(弁部材側)を固定点として伸縮する。これにより、感圧制御弁は全閉状態を保持できるから、感圧制御弁を非通電状態にすることで圧縮機のアンロード運転の状態が確実に維持される。
一方、電磁コイル装置30が通電時(励磁時)には、図3に示すように、プランジャ35がプランジャばね36のばね力に抗して吸引子34に吸着する。この状態で、ベローズ収容室13の内圧(吸入圧力Ps)が低くなると、感圧用ベローズ16は、プランジャ35側を固定点として伸長し、逆に吸入圧力Psが高くなると感圧用ベローズ16は、プランジャ35側を固定点として収縮する。これにより、弁体9が変位し、圧縮機は容量制御運転となる。さらに吸入圧力Psが高くなり、感圧用ベローズ16がさらに収縮すると、図4に示すように弁体9が弁ポート5を全開とする。したがって、圧縮機のクランク室圧力Pcが吸入圧力Psに実質的に等しい圧力になり、フルロード運転となる。
以上の第1実施形態では、プランジャ35と感圧用ベローズ16を機械的に分離して互いに当接するだけの構成とし、プランジャばね36と開弁ばね15とにより、プランジャ35と感圧用ベローズ16とを互いに当接する方向に付勢するようにしている。これにより、感圧用ベローズ16はプランジャ35と一体に変位する。しかし、感圧用ベローズとプランジャとを機械的に固着するようにしてもよい。
図5及び図6は上記のような構成の第2実施形態の感圧制御弁の縦断面図であり、図5は非通電時、図6は通電時を示す。この図5及び図6において、前記第1実施形態と同じ要素には図1乃至図4と同符号を付記してある。なお、その要素の構造、作用効果は前述のとおりであるのでその詳細な説明は省略する。
この第2実施形態では、プランジャ35の下端の円柱状のボス部35Bには感圧用ベローズ16のベローズカバー20が固定されている。すなわち、ベローズカバー20の中心にはボス部35Bが嵌め込まれる略円筒状の保持部20bを、ボス部35Bの周囲の凹部35aの位置でかしめることにより、プランジャ35と感圧用ベローズ16とが機械的にかしめ結合されている。これにより、プランジャ35とベローズカバー20は一体に移動する。
また、この第2実施形態では、弁ハウジング本体1には、弁ポート5のベローズ収容室13側に大径弁ポート5aが形成されている。そして、この大径弁ポート5aを開閉する「弁部材」としての弁体12が設けられている。弁体12は円盤状の形状であり、その中央のボス部12Aには感圧用ベローズ16のストッパ当金22が固定されている。すなわち、ストッパ当金22の中心にはボス部12Aが嵌め込まれ、ボス部12Aの周囲の凹部12aの位置でかしめることにより、弁体12と感圧用ベローズ16とが機械的にかしめ結合されている。これにより、弁体12とストッパ当金22は一体に移動する。なお、この第2実施形態の感圧用ベローズ16は、ベローズ本体18とストッパ当金22は溶接により接合したものである。
この第2実施形態では、吸入圧力側ポート6は弁ハウジング本体1の下部に形成され、クランク室側ポート7は、ベローズケース2に形成されている。弁ハウジング本体1の下端側の軸孔11aには、圧力導入管11が固着されており、この圧力導入管11の上部は、弁体12のボス部12Aに形成されたガイド孔12b内に摺動可能に挿通されている。これにより、弁体12は、図にて上下に変位することにより、大径弁ポート5aの開口部周囲の弁座10に対して着座、離間して大径弁ポート5aを開閉し、弁リフトに応じてクランク室側ポート7より弁ポート5を経て吸入圧力側ポート6へ流れる流体の流量を定量的に制御(可変制御)する。
電磁コイル装置30が非通電時(非励磁時)には、図5に示すように、プランジャばね36のばね力で感圧用ベローズ16と弁体12が下端に位置し、弁体12が弁座10に着座し、全閉状態となる。したがって、吸入圧力側ポート6に対するクランク室圧力Pcの供給が停止され、前記圧力導入管11と弁体12のガイド孔12b間の隙間から流入する吐出圧力Pdにより、圧縮機のクランク室圧力Pcが上昇し、圧縮機はアンロード運転状態になる。また、第1実施形態と同様にプランジャばね36のばね力が開弁ばね15のばね力より大きく設定されているので、吸入圧力Psに変化が生じても、弁体12の全閉状態が維持される。すなわち、感圧用ベローズ16は弁体12側(弁部材側)を固定点として伸縮し、感圧制御弁は全閉状態を保持できるから、感圧制御弁を非通電状態にすることで圧縮機のアンロード運転の状態が確実に維持される。
一方、電磁コイル装置30が通電時(励磁時)には、図6に示すように、プランジャ35が吸引子34に吸着した状態となり、ベローズ収容室13の内圧(吸入圧力Ps)が低くなると、感圧用ベローズ16は、プランジャ35側を固定点として伸長し、逆に吸入圧力Psが高くなると感圧用ベローズ16は、プランジャ35側を固定点として収縮する。これにより、弁体12が変位し、圧縮機は容量制御運転となる。なお、吸入圧力Psが高くなって弁体12が大径弁ポート5aを全開とすると、圧縮機のクランク室圧力Pcが吸入圧力Psに実質的に等しい圧力になり、フルロード運転となる。
この第2実施形態では、感圧用ベローズ16の有効径φDbと、大径弁ポート5aの径φDが等しく設定されている。これにより、感圧用ベローズ16及び弁体12に加わるクランク室圧力Pcによる力はキャンセルされ、弁体12の下面に受ける吸入圧力Psにより、弁体12は開閉する。したがって、吸入圧力Psの変化に正確に追従する。
図7は第3実施形態の感圧制御弁の通電時の縦断面図、図8は同感圧制御弁の通電時のベローズ最収縮状態の縦断面図、図9は同感圧制御弁の非通電時の縦断面図、図10は同感圧制御弁の非通電時のベローズ最収縮状態の断面図である。図7及び図8は圧縮機のアンロード運転時、図9は圧縮機の容量制御運転時、図10は圧縮機のフルロード運転時に対応する。この第3実施形態の図7乃至図10において、前記第1実施形態と同じ要素には図1乃至図4と同符号を付記してあり、その要素の構造、作用効果は前述のとおりであり、重複する説明は省略する。
この第3実施形態の感圧制御弁では、第1実施形態と同様に、ベローズカバー20の中心にストレートな円筒状の保持部20cが形成されており、この保持部20c内に後述の連結ガイド55の端部の円柱状のボス部55Aが嵌め込まれている。
ベローズケース2の上部は略円柱形状の吸引子51として形成されている。この吸引子51には、電磁コイル装置50のプランジャケース52が気密に固定されている。プランジャケース52の内部にはプランジャ53が配設されており、このプランジャ53と吸引子51との間にはプランジャばね54が圧縮して配設されている。吸引子51の中心には貫通穴51aが形成されており、この貫通孔51a内には棒状の連結ガイド55が、前記貫通穴51aに接触しないように隙間を設け挿通されている。この連結ガイド55の上端はプランジャ53に固着されており、下端の円柱状のボス部55Aは前記のように感圧用ベローズ16のベローズカバー20に嵌め込まれている。
また、プランジャ53には吸引子51側の隙間と、プランジャ53の端部とプランジャケース52の空間とを連通させる連通路53aが形成されており、プランジャ53は差圧の影響を受けずにスムーズにプランジャケース52内を摺動可能となっている。プランジャケース52の外周部には電磁コイル56が設けられており、電磁コイル56の励磁により、吸引子51の上面がプランジャ53に対する磁気吸引面となる。なお、図9に示すように、電磁コイル56の非通電時に、吸引子51とプランジャ53との隙間の寸法L1は、ベローズカバー20とストッパ当金22との隙間の寸法L2より大きく設定されている。また、吸引子51による吸引力は、開弁ばね15とプランジャばね54との合成ばね力より大きく設定されている。
以上の構成により、電磁コイル装置50が通電時(励磁時)には、図7に示すように、プランジャ53がプランジャばね54のばね力に抗して吸引子51側に吸引され、感圧用ベローズ16と弁体9が下端に位置し、弁体9が弁座10に着座し、全閉状態となる。したがって、吸入圧力側ポート6に対するクランク室圧力Pcの供給が停止され、前記圧力導入管9aと本体ガイド孔8間の隙間から流入する吐出圧力Pdにより、圧縮機のクランク室圧力Pcが上昇し、圧縮機はアンロード運転状態になる。そして、吸引子51、プランジャ53間の吸引力が、開弁ばね15のばね力より大きく設定されているので、吸入圧力Psに変化が生じても、弁体9の全閉状態を維持して、感圧用ベローズ16の伸縮とプランジャ53(及び連結ガイド55)の変位が生じるだけである。例えば、図8に示すように、ベローズカバー20がストッパ当金22に当接した最収縮状態では、プランジャ53が吸引子51から離間する方向に変位するだけである。すなわち、感圧用ベローズ16は弁体9側を固定点として伸縮する。これにより、感圧制御弁は全閉状態を保持できるから、感圧制御弁を通電状態にすることで圧縮機のアンロード運転の状態が確実に維持される。
一方、電磁コイル装置50が非通電時(非励磁時)には、図9に示すように、プランジャばね54のばね力によりプランジャ53が吸引子51から離間し、プランジャケース52の内側端部に当接する。この状態で、ベローズ収容室13の内圧(吸入圧力Ps)が低くなると、感圧用ベローズ16は、連結ガイド55のボス部55A側を固定点として伸長し、逆に吸入圧力Psが高くなると感圧用ベローズ16は、前記同様にボス部55A側を固定点として収縮する。これにより、弁体9が変位し、圧縮機は容量制御運転となる。さらに吸入圧力Psが高くなり、感圧用ベローズ16がさらに収縮すると、図10に示すように弁体9が弁ポート5を全開とする。したがって、圧縮機のクランク室圧力Pcが吸入圧力Psに実質的に等しい圧力になり、フルロード運転となる。
図11は第4実施形態の感圧制御弁の通電時の縦断面図、図12は同感圧制御弁の非通電時の縦断面図である。図11は圧縮機のアンロード運転時、図12は圧縮機の容量制御運転時に対応する。この第4実施形態の図11及び図12において、前記第2実施形態及び第3実施形態と同じ要素には図5及び図7と同符号を付記してあり、その要素の構造、作用効果は前述のとおりであり、重複する説明は省略する。
この第4実施形態は第2実施形態と第3実施形態の構造を組み合わせたものであり、プランジャ53に固着された連結ガイド55とベローズカバー20、弁体12とストッパ当金22とが、それぞれ機械的にかしめ結合されている。また、電磁コイル56の非通電時に、吸引子51とプランジャ53との隙間の寸法L1は、ベローズカバー20とストッパ当金22との隙間の寸法L2より大きく設定されている。なお、感圧用ベローズ16の有効径と大径弁ポート5aの径が等しく設定されており、感圧用ベローズ16及び弁体12に加わるクランク室圧力Pcによる力はキャンセルされ、弁体12の下面に受ける吸入圧力Psにより、弁体12は開閉する。
電磁コイル装置50が通電時(励磁時)には、図11に示すように、プランジャ53が吸引子51側に吸引されて弁体12が下端に位置し、弁体12が弁座10に着座し、全閉状態となる。したがって、吸入圧力側ポート6に対するクランク室圧力Pcの供給が停止され、前記圧力導入管11と弁体12のガイド孔12b間の隙間から流入する吐出圧力Pdにより、圧縮機のクランク室圧力Pcが上昇し、圧縮機はアンロード運転状態になる。そして、吸引子51、プランジャ53間の吸引力が、開弁ばね15のばね力より大きく設定されているので、吸入圧力Psに変化が生じても、弁体12の全閉状態を維持して、感圧用ベローズ16の伸縮とプランジャ53(及び連結ガイド55)の変位が生じるだけである。すなわち、感圧用ベローズ16は弁体12側を固定点として伸縮する。これにより、感圧制御弁は全閉状態を保持できるから、感圧制御弁を通電状態にすることで圧縮機のアンロード運転の状態が確実に維持される。
一方、電磁コイル装置50が非通電時(非励磁時)には、図12に示すように、プランジャばね54のばね力によりプランジャ53がプランジャケース52の内側端部に当接する。この状態で、ベローズ収容室13の内圧(吸入圧力Ps)が低くなると、感圧用ベローズ16は、連結ガイド55のボス部55A側を固定点として伸長し、逆に吸入圧力Psが高くなると感圧用ベローズ16は、前記同様にボス部55A側を固定点として収縮する。これにより、弁体12が変位し、圧縮機は容量制御運転となる。さらに吸入圧力Psが高くなり、感圧用ベローズ16がさらに収縮すると、弁体12が大径弁ポート5aを全開とし、圧縮機のクランク室圧力Pcが吸入圧力Psに実質的に等しい圧力になり、フルロード運転となる。
図13は第5実施形態の感圧制御弁の非通電時の縦断面図、図14は同感圧制御弁の通電時の縦断面図である。図13は圧縮機のアンロード運転時、図14は圧縮機の容量制御運転時に対応する。この第5実施形態の図13及び図14において、前記第1実施形態と同じ要素には図1及び図3と同符号を付記してあり、その要素の構造、作用効果は前述のとおりであり、重複する説明は省略する。
この第5実施形態は第1実施形態の構成において、容量制御運転時の当該感圧制御弁におけるPs圧力の設定機構を改良したものである。第1実施形態におけるガイド32と吸引子34を一体にした構造の吸引子34′を備えている。この吸引子34′は上部にガイド部34a′を有しており、このガイド部34a′の下部においてプランジャケース31の上部に気密に固定されている。吸引子34′内には調整ねじ33′がその上端部をガイド部34a′に螺合されて配設されている。調整ねじ33′は、感圧用ベローズ16側に延びるロッド部33a′を有し、このロッド部33a′は、吸引子34′の中心の貫通孔34b′及びプランジャ35の中心の貫通孔35bを通して、感圧用ベローズ16のベローズカバー20内まで延びている。
この第5実施形態においても、電磁コイル装置30が非通電時(非励磁時)には、図13に示すように、プランジャ35がプランジャばね36のばね力により吸引子34′から離間する。そして、感圧用ベローズ16と弁体9が下端に位置して、弁体9が弁座10に着座し、全閉状態となる。したがって、吸入圧力側ポート6に対するクランク室圧力Pcの供給が停止され、前記圧力導入管9aと本体ガイド孔8間の隙間から流入する吐出圧力Pdにより、圧縮機のクランク室圧力Pcが上昇し、圧縮機はアンロード運転状態になる。また、電磁コイル装置30が通電時(励磁時)には、図14に示すように、プランジャ35が吸引子34′に吸着した状態となり、ベローズ収容室13の内圧(吸入圧力Ps)が低くなると、感圧用ベローズ16は、プランジャ35側を固定点として伸長し、逆に吸入圧力Psが高くなると感圧用ベローズ16は、プランジャ35側を固定点として収縮する。これにより、弁体9が変位し、圧縮機は容量制御運転となる。なお、吸入圧力Psが高くなって弁体9が弁ポート5を全開とすると、圧縮機のクランク室圧力Pcが吸入圧力Psに実質的に等しい圧力になり、フルロード運転となる。
ここで、第1実施形態では、ガイド32に調整ねじ33をねじ込み、吸引子34を介してプランジャ35で感圧用ベローズ16を圧縮させ、規定のPs圧力で当該感圧制御弁が弁開するように、感圧用ベローズ16の圧縮量(荷重)を調整するようにしている。この場合、調整ねじ33のねじ込み量により、ガイド32と吸引子34との間の隙間寸法が変わるので、通電時のコイル吸引力にばらつきが生じ、その分だけ電磁コイル装置30のパワーに余裕を持たせる必要がある。
これに対して、第5実施形態では、当該当該感圧制御弁のPs圧力、すなわち感圧用ベローズ16の圧縮量(荷重)の調整を、調整ねじ33′を吸引子34′にねじ込み、調整ねじ33′のガイド部34a′に対するねじ込み量を調整して、ロッド部33a′の先端でベローズカバー20を直接圧縮させて行う。図14に示すように、この調整時には、プランジャ35の全長をL3、吸引子34′の下端からベローズカバー20のプランジャ当接面までの寸法をL4とすると、L3≦L4の関係になるように、プランジャ35、調整ねじ33′の寸法、及び、感圧用ベローズ16の荷重(ベローズ本体18及び調整ばね21の荷重)を設定する。アンロード運転時(非通電時)は、プランジャばね36のばね力により、プランジャ35を介して、感圧用ベローズ16を閉弁方向に付勢し、弁ポート5を全閉させる。
したがって、この第5実施形態によれば、通電時の吸引力のばらつきが小さくなるので、電磁コイル装置30のパワーを落とすことができ、省電力化が可能となる。また、部品点数が削減され、低コスト化も可能となる。
1 弁ハウジング本体
2 ベローズケース
3 弁ハウジング
5 弁ポート
6 吸入圧力側ポート(出口ポート)
7 クランク室側ポート(入口ポート)
9,12 弁体(弁部材)
10 弁座
13 ベローズ収容室
15 開弁ばね
16 感圧用ベローズ
30,50 電磁コイル装置
34,34′,51 吸引子
35,53 プランジャ
36,54 プランジャばね
31,52 プランジャケース
55 連結ガイド
2 ベローズケース
3 弁ハウジング
5 弁ポート
6 吸入圧力側ポート(出口ポート)
7 クランク室側ポート(入口ポート)
9,12 弁体(弁部材)
10 弁座
13 ベローズ収容室
15 開弁ばね
16 感圧用ベローズ
30,50 電磁コイル装置
34,34′,51 吸引子
35,53 プランジャ
36,54 プランジャばね
31,52 プランジャケース
55 連結ガイド
Claims (5)
- ベローズ収容室内に配置された感圧用ベローズと、
前記感圧用ベローズの一端と当接し、前記感圧用ベローズを介して閉弁方向に変位されるとともに、弁リフト量に応じて入口ポートと出口ポートとの間に形成された弁ポートの開度を可変設定する弁部材と、
前記弁部材を開弁方向に付勢する開弁ばねと、
前記感圧用ベローズの前記弁部材とは他方の側に連結されたプランジャと、電磁コイルへの通電または非通電により前記プランジャを介して前記感圧用ベローズを前記閉弁方向に付勢する閉弁付勢手段とを有する電磁駆動部と、
を備え、
前記閉弁付勢手段の付勢力が前記開弁ばねの付勢力より強く設定され、
前記電磁駆動部の前記閉弁付勢手段を働かせない時には、前記ベローズ収容室内の圧力の変化に対して、前記感圧用ベローズを前記プランジャ側を固定点として伸縮させ、前記弁部材により前記弁ポートの開度を制御し、
前記電磁駆動部の前記閉弁付勢手段を働かせた時には、前記閉弁付勢手段により前記感圧用ベローズを押圧して前記弁ポートを全閉状態とするとともに、前記ベローズ収容室内の圧力の変化に対して、前記感圧用ベローズを前記弁部材側を固定点として伸縮させ、該感圧用ベローズの伸縮に連動して前記プランジャを自由移動させるようにした
ことを特徴とする感圧制御弁。 - ベローズ収容室内に配置された感圧用ベローズと、
前記感圧用ベローズの一端と当接し、前記感圧用ベローズを介して閉弁方向に変位されるとともに、弁リフト量に応じて入口ポートと出口ポートとの間に形成された弁ポートの開度を可変設定する弁部材と、
前記弁部材を開弁方向に付勢する開弁ばねと、
前記感圧用ベローズの前記弁部材とは他方の側に結合されたプランジャと、
該プランジャを前記閉弁方向に付勢するプランジャばねと、
電磁コイルへの通電により前記プランジャばねの付勢力に抗して前記プランジャを吸引する吸引子と、
を備え、
前記プランジャばねの付勢力が前記開弁ばねの付勢力より強く設定されるとともに、前記プランジャは前記閉弁方向への移動時に前記感圧用ベローズとの結合部で該感圧用ベローズのみに当接するよう構成され、
前記電磁コイルへの通電時に、前記プランジャを前記吸引子に吸引し、前記ベローズ収容室内の圧力の変化に対して、前記感圧用ベローズを前記プランジャ側を固定点として伸縮させ、前記弁部材により前記弁ポートの開度を制御し、
前記電磁コイルへの非通電時に、前記プランジャばねの付勢力により前記プランジャを介して前記感圧用ベローズを押圧して前記弁ポートを全閉状態とするとともに、前記ベローズ収容室内の圧力の変化に対して、前記感圧用ベローズを前記弁部材側を固定点として伸縮させ、該感圧用ベローズの伸縮に連動して前記プランジャを自由移動させるようにした
ことを特徴とする感圧制御弁。 - ベローズ収容室内に配置された感圧用ベローズと、
前記感圧用ベローズの一端と当接し、前記感圧用ベローズを介して閉弁方向に変位されるとともに、弁リフト量に応じて入口ポートと出口ポートとの間に形成された弁ポートの開度を可変設定する弁部材と、
前記弁部材を開弁方向に付勢する開弁ばねと、
前記感圧用ベローズの前記弁部材とは他方の側に連結ガイドを介して結合されたプランジャと、
該プランジャを前記開弁方向に付勢するプランジャばねと、
電磁コイルへの通電により前記プランジャばねの付勢力に抗して前記プランジャを吸引する吸引子と、
を備え、
前記吸引子による吸引力が前記開弁ばねと前記プランジャばねとの合成付勢力より強く設定されるとともに、前記プランジャの前記連結ガイドは前記閉弁方向への移動時に前記感圧用ベローズとの結合部で該感圧用ベローズのみに当接するよう構成され、
前記電磁コイルへの非通電時に、前記プランジャばねの付勢力により前記プランジャを前記吸引子から離れた位置に固定し、前記ベローズ収容室内の圧力の変化に対して、前記感圧用ベローズを前記プランジャの連結ガイド側を固定点として伸縮させ、前記弁部材により前記弁ポートの開度を制御し、
前記電磁コイルへの通電時に、前記プランジャを前記吸引子側に吸引し、前記プランジャの連結ガイドを介して前記感圧用ベローズを押圧して前記弁ポートを全閉状態とするとともに、前記ベローズ収容室内の圧力の変化に対して、前記感圧用ベローズを前記弁部材側を固定点として伸縮させ、該感圧用ベローズの伸縮に連動して前記プランジャを自由移動させるようにした
ことを特徴とする感圧制御弁。 - 前記感圧用ベローズの有効径と前記弁体が開閉する前記弁ポートの径が等しく設定されていることを特徴とする請求項2または3に記載の感圧制御弁。
- 前記吸引子が一端にガイド部を有し、前記吸引子の前記ガイド部に端部が螺合され、前記吸引子と前記プランジャとを貫通して前記感圧用ベローズに当接可能なロッド部を有する調整ねじを備え、
前記調整ねじの前記ガイド部に対するねじ込み量を調整して、前記感圧用ベローズの圧縮量を調整可能にしたことを特徴とする請求項2に記載の感圧制御弁。
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