(57)【要約】【課題】ベローズの真直性が多少悪くても、弁開閉動作におけるヒステリシスを極小にし、弁開閉動作の精度を高める。【解決手段】密閉構造のベローズケース１３に保持されたベローズ本体２７を具備する。可変容量型圧縮機の吸入圧力Ｐｓの変動に伴なうベローズ本体２７の伸縮をベローズケースと一体の弁ハウジングより弁リフト方向に移動可能に支持された弁棒２５を介して弁体に伝えることにより開弁量を変化させる。ベローズ本体２７の移動側端部に当金部材３１が設けられ、当金部材３１には嵌合凹部３１ｂが形成される。嵌合凹部３１ｂには弁棒２５が遊動可能に嵌合される。当金部材３１と、ベローズ本体２７の非移動側端部を支持する下当金部材２８との間には圧縮コイルばね３０が介装されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力感知素子として密閉構造のベローズケースに保持されたベローズ本体を具備し、可変容量型圧縮機の吸入圧力の変動に伴なう前記ベローズ本体の伸縮をベローズケースと一体の弁ハウジングより弁リフト方向に移動可能に支持された弁棒を介して弁体に伝えることにより開弁量を変化させる可変容量型圧縮機用の制御弁において、
前記ベローズ本体の移動側端部に当金部材が設けられ、該当金部材には嵌合凹部が形成されると共に該嵌合凹部には弁棒が遊動可能に嵌合され、且つ、上記当金部材と、前記ベローズ本体の非移動側端部を支持する下当金部材との間には圧縮コイルばねが介装されていることを特徴とする可変容量型圧縮機用の制御弁。
【請求項２】
上記弁棒の上記嵌合凹部に当接する当接端部の位置は、上記ベローズ本体の略中央又は該中央より非移動側端部側の位置とされていることを特徴とする請求項１記載の可変容量型圧縮機用の制御弁。
【請求項３】
前記ベローズ本体の非移動側端部の内面側は、下当金部材により支持され、前記非移動側端部の外面はベローズケースに設けられた調整ねじ部材に支持され、更に、その側面はベローズケースの内面に支持されていることを特徴とする請求項１又は２記載の可変容量型圧縮機用の制御弁。
【請求項４】
上記嵌合凹部の底部は、上記下当金部材の中心部に形成されたストッパ面部と当接可能なストッパ面部を構成することを特徴とする請求項１乃至請求項３記載のいずれかの可変容量型圧縮機用の制御弁。
【請求項５】
前記ベローズ本体の非移動側端部は、上記当金部材と略同一形状の下当金部材に装着され、該下当金部材の側面はベローズケースに立設された支持筒部に支持され、該下当金部材の中心部に形成されたストッパ面部は調整ねじ部材から延設された支持部に支持されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の可変容量型圧縮機用の制御弁。
【請求項６】
上記嵌合凹部内にはボールが内装され、該ボールに当接させて弁棒が遊動可能に嵌合されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５記載のいずれかの可変容量型圧縮機用の制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、可変容量型圧縮機用の制御弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
可変容量型圧縮機等に設けられる容量制御弁としてベローズ式圧力応動弁を用いることは、特許文献１に示されている。ベローズ式圧力応動弁は、ダイヤフラム式の圧力応動弁に比して、小型で圧力応答ストロークを長く取れると云う利点を有している。
【０００３】
しかし、一般に、ベローズは、構造上高い真直性を得ることが難しく、ベローズが弁リフト方向に対して蛇行していると、ベローズが弁リフト方向に伸縮する際に横方向の力が発生し、この横方向の力が弁棒に伝わることにより、弁開閉動作におけるヒステリシスの増加などを招き、制御不良の要因になって弁開閉精度の低下を招くことになる。
【０００４】
そこで、下記特許文献２に記載のベローズ式圧力応動弁は、圧力感知素子として密閉構造のベローズを有し、前記ベローズの伸縮を弁ハウジングより弁リフト方向に移動可能に支持された弁棒を介してボール弁に伝えることにより開弁量を変化するベローズ式圧力応動弁において、ベローズと弁棒との接続部にベローズと一体の端板とボールとからなる球面継手構造を組み込み、球面接続するようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
実公平０２−３７００１号公報
【特許文献２】
特開２０００−８８１３２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公知例によれば、ベローズの伸縮をボールと下当金部材とからなる球面継手構造を介して弁体に伝える構成となっているために、ベローズの伸縮においてボールと下当金部材と位置ずれを起こすことがあるばかりでなく部品点数が多くなるなどの問題があった。
したがって、本発明の課題は、可変容量型圧縮機用の制御弁において、継手部材の傾動を許容する継手によって位置ずれを発生させず、また、部品点数を少なくすることで組立て工数を少なくした制御弁を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決する手段】
本発明は、上記課題を達成するために、下記の手段を講じた。即ち、
請求項１記載の可変容量型圧縮機用の制御弁は、圧力感知素子として密閉構造のベローズケース（１３）に保持されたベローズ本体（２７）を具備し、可変容量型圧縮機の吸入圧力（Ｐｓ）の変動に伴なう前記ベローズ本体（２７）の伸縮をベローズケース（１３）と一体の弁ハウジング（１１）より弁リフト方向に移動可能に支持された弁棒（２５）を介して弁体に伝えることにより開弁量を変化させる可変容量型圧縮機用の制御弁において、前記ベローズ本体（２７）の移動側端部に当金部材（３１）が設けられ、該当金部材（３１）には嵌合凹部（３１ｂ）が形成されると共に該嵌合凹部（３１ｂ）には弁棒（２５）が遊動可能に嵌合され、且つ、上記当金部材（３１）と、前記ベローズ本体（２７）の非移動側端部を支持する下当金部材（２８）との間には圧縮コイルばね（３０）が介装されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の可変容量型圧縮機用の制御弁は、請求項１記載の可変容量型圧縮機用の制御弁において、上記弁棒（２５）の上記嵌合凹部（３１ｂ）に当接する当接端部２５ａの位置は、上記ベローズ本体（２７）の略中央又は該中央より非移動側端部側の位置とされていることを特徴とする。
請求項３記載の可変容量型圧縮機用の制御弁は、請求項１又は請求項２記載の可変容量型圧縮機用の制御弁において、前記ベローズ本体（２７）の非移動側端部の内面側は、下当金部材（２８）により支持され、前記非移動側端部の外面はベローズケース（１３）に設けられた調整ねじ部材（３３）に支持され、更に、その側面はベローズケース（１３）の内面に支持されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項４記載の可変容量型圧縮機用の制御弁は、請求項１乃至請求項３記載のいずれかの可変容量型圧縮機用の制御弁において、上記嵌合凹部（３１ｂ）の底部は、上記下当金部材（２８）の中心部に形成されたストッパ面部（２８ａ）と当接可能なストッパ面部（３１ａ）を構成することを特徴とする。
【００１０】
請求項５記載の可変容量型圧縮機用の制御弁は、請求項１又は請求項２記載の可変容量型圧縮機用の制御弁において、前記ベローズ本体（２７）の非移動側端部は、上記当金部材（３１）と略同一形状の下当金部材（２８’）に装着され、該下当金部材（２８’）の側面はベローズケース（１３）に立設された支持筒部（１３’）に支持され、該下当金部材（２８’）の中心部に形成されたストッパ面部（２８’ａ）は調整ねじ部材（３３’）から延設された支持部（３３’ｂ）に支持されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項６記載の可変容量型圧縮機用の制御弁は、請求項１乃至請求項５記載のいずれかの可変容量型圧縮機用の制御弁において、上記嵌合凹部（３１ｂ）内にはボール（４０）が内装され、該ボール（４０）に当接させて弁棒（２５”）が遊動可能に嵌合されていることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
【実施例１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明に係る実施例１の制御弁の縦断面図である。なお、下記説明中、上・下・左・右の表現は、図面中の構成を説明する都合上の表現であり、実際にはこの表現通りの位置関係にあるとは限るものではない。また、図中、矢印は，冷媒の流れ方向を示している。実施例１の制御弁１０は、可変容量型圧縮機（図示省略）のハウジングに形成される制御弁装着孔に冷媒の吐出管からクランク室への冷媒流量の流量制御弁として挿入固定される。
【００１３】
制御弁１０は、筒状の弁ハウジング１１と、弁ハウジング１１の上端に取り付けられたエンドキャップ１２と、弁ハウジング１１の下端にかしめ結合されたベローズケース１３とを有している。
【００１４】
弁ハウジング１１とエンドキャップ１２との組立体は、弁室１４と、弁座部１５により画定される弁ポート１６と、弁ポート１６の一方の側に形成される第１ポート１７と、弁ポート１６の他方の側に弁室１４を隔てて配置されるばね受け座２３と、該ばね受け座２３に形成される第２ポート１８と、弁棒保持孔１９を有している。エンドキャップ１２には第２ポート１８のためのフィルタ２０が一体成形で取り付けられている。
【００１５】
弁室１４内にはボール弁２１が設けられており、ボール弁２１の上下方向（弁リフト方向）の移動によってボール弁２１と弁座部１５との離間量が変化し、弁開度が決まる。弁室１４内のボール受け部材２２と上記ばね受け座２３との間にはボール弁２１を、常時閉弁方向へ付勢する圧縮コイルばね２４が設けられている。
【００１６】
弁棒保持孔１９は、圧縮コイルばね２４の配置部とはボール弁２１を隔てた反対側の弁ハウジング１１部分に、弁座部１５と同芯上に位置するように形成されており、該弁棒保持孔１９には丸棒状の弁棒２５が弁棒保持孔１９の軸線方向である弁リフト方向に移動可能に挿入されている。そして、弁棒２５の下端部はアール状に形成され、後述の当金部材３１の嵌合凹部３１ｂに嵌合される当接端部２５ａを構成している。そして、弁棒２５はボール弁２１を圧縮コイルばね２４のばね力に抗して開弁駆動する。なお、上記弁棒２５の下端部縁部のアール形状に代えて、下端部を半円球形状としてもよい。
【００１７】
ベローズケース１３内には密閉構造のベローズ２６が配置されている。ベローズ２６は、その内部に当金部材３１と下当金部材２８とが具備され、当金部材３１にはベローズ本体２７の上部開口端である閉塞端面２７ａが溶接される。また、下当金部材２８は、ベローズ本体２７下部の肉厚部からなるベローズ本体底部２７ｂ内に配置されて構成される。そして、ベローズ本体２７の内部は真空圧になっている。
【００１８】
ベローズ本体２７の内部には、ベローズ２６を伸張方向に付勢する圧縮コイルばね３０が、下当金部材２８と当金部材３１との間に縮装されて配置されている。また、ベローズ本体２７の移動側端部に設けられる当金部材３１は平面形状が円形の基板部３１ｃと、その中央部が下方（下当金部材２８側）に延設されて形成された径大部３１ｄを介して嵌合凹部３１ｂと、からなり、該嵌合凹部３１ｂの下面がストッパ面部３１ａとして構成される。上記基板部３１ｃの下面は圧縮コイルばね３０の一端を受承し、その上面はベンハウジング１１と当接する。
しかも、嵌合凹部３１ｂの内径は、弁棒に対して当金部材３１が傾動可能となるような大きさに形成される。なお、ベローズ本体２７の閉塞端面２７ａは上記基板部３１ｃに溶接される。また、圧縮コイルバネ３０の一端はベローズ２６の内側で基板部３１ｃの下面で受けている。
【００１９】
一方、ベローズ２６の非移動側端部を支持する下当金部材２８は円盤状の基板部２８ｃとその中心部に当金部材３１側に凸状に延出させて形成させたストッパ面部２８ａとで構成されており、当金部材３１の上記ストッパ面部３１ａと下当金部材２８の上面のストッパ面部２８ａとの当接により、ベローズ２６の最大収縮量が規定されている。また、ストッパ面部２８ａには、通孔２８ｂが穿設されており、下当金部材２８で画定される上下の空間を連通している。なお、基板部２８ｃが圧縮されバネ３０の他端を受ける。
ベローズケース１３にはポート３２が形成されており、ベローズ２６はポート３２からベローズケース１３内に導入される吸込圧力Ｐｓとベローズ内圧との差圧に応じて伸縮する。
【００２０】
ベローズケース１３に形成された下部ネジ孔には調整ねじ部材３３が上下位置調整可能にねじ係合されており、該調整ねじ部材３３の上端面部には、ベローズ本体２７のベローズ本体底部２７ｂが当接して保持されている。
【００２１】
なお、ベローズ本体２７の上部は、当金部材３１と下当金部材２８の間に配置された圧縮コイルばね３６により、上方、即ち、当金部材３１側に付勢され、上方では弁棒２５側の当接端部２５ａと当金部材３１側のストッパ面部３１ａの当接状態が保たれるようになっている。また、符号２７ｃは、ベローズ本体２７がベローズケース１３の肩部に当接して支持されている被支持部である。
【００２２】
弁棒２５と当金部材３１との接続部は、弁棒保持孔１９に挿入されている弁棒２５の下端部を構成するアール形状の当接端部２５ａと、該当接端部２５ａを遊動可能に嵌合する前記嵌合凹部３１ｂとからなり、継手構造を形成している。また、ベローズ２６の伸縮は、前記継手構造を介して弁棒２５及びボール弁２１に伝えられる。
なお、この制御弁１０が可変容量型圧縮機のハウジングに装着された状態において、可変容量型圧縮機のハウジングと弁ハウジング１１との間には、第１ポート１７を挟んでシールリングＳ１，Ｓ２が配置され、クランク室圧力Ｐｃに対する大気圧をシールしており、また、同ハウジングとベローズケース１３との間には、ポート３２の下部位置にシールリングＳ３，Ｓ４が配置され、吸入圧力Ｐｓに対する大気圧をシールしている。
【００２３】
上述の構造による制御弁１０は、可変容量型圧縮機に組込まれた状態において、ベローズ本体２７内の圧縮コイルばね３０の付勢力が、可変容量型圧縮機からポート３２を介して導入される吸入圧力Ｐｓに勝ると、伸張したベローズ本体２７の当金部材３１がエンドキャップ１２側に押圧されることになる。
【００２４】
すると、この当金部材３１により押圧された弁棒２５が、圧縮コイルばね２４のばね力に抗してボール弁２１をエンドキャップ１２側に押圧し、弁ポート１６から離間させて、制御弁１０を開弁させることになる。
【００２５】
上述の継手構造によれば、弁棒２５側の当接端部２５ａとベローズ本体２７側の当金部材３１に形成された嵌合凹部３１ｂとが接続され、当接端部２５ａのアール部と嵌合凹部３１ｂによって、弁棒２５が嵌合凹部３１ｂの底面に揺動可能に当接し、且つ、該当接位置が、ベローズ本体２７の下部位置となるために、ベローズ２６が蛇行したり、ベローズ２６に傾きがあっても上記当接位置の横移動は少ないものとなり、弁棒２５に対する横方向の変位力も小さいものとなる。
【００２６】
これらのことにより、ベローズ２６が蛇行しようとしたり、ベローズ２６に傾き力が作用しても、弁棒２５の下部への作用は少なくなり、弁開閉動作におけるヒステリシスを極小にして高精度な制御特性が得られ、更に、ベローズ２６及び弁棒２５の耐久性が向上する。
しかも、弁棒２５の下端（当接端部２５ａ）位置を、ベローズ２６の伸縮方向（上下方向）のほぼ中央位置か、またはそれよりベローズ本体底部２７ｂ側に設置することにより、ベローズ２６の当金部材３１の基板部３１ｃの側に位置する場合に比べ、弁棒２５へのベローズ２６の傾き力の作用が少なくなり、ヒステリシスを極小にすることができる。
【００２７】
【実施例２】
次に、実施例２について図２を参照しながら説明する。実施例２の説明において、実施例１と同一構成部材については、図２に図１と同一符号を付すことによって説明を省略する。
【００２８】
実施例２の制御弁１０’が実施例１の制御弁１０と相違する点は、当金部材３１’の形状、即ち、嵌合凹部３１’ｂにおける弁棒２５’側の当接端部２５ａを支持する長さを短くした点（第１の点）、そして、ベローズケース１３’、下当金部材２８’、及び、該下当金部材２８’を支持する調整ねじ部材３３’、の各形状（第２の点）にある。
【００２９】
即ち、第１の点については、当金部材３１’において、基板部３１’ｃと嵌合凹部３１’ｂとの間に形成される径大部３１’ｄが実施例１に比べて上下に長く形成され、その長い分だけ嵌合凹部３１’ｂが短くなっている。その結果、弁棒２５に対する当金部材３１’の傾斜自由度が向上することになる。
【００３０】
また、第２の点については、下当金部材２８’は全体として当金部材３１’と略同一形状に形成されると共に、ベローズケース１３’の下部に装着される調整ねじ部材３３’近傍のベローズ室内側に、ベローズ室内に向けて延設して支持筒部１３’ａが形成されており、また、調整ねじ部材３３’は、ストッパ面部２８’ａに当接する位置まで延接部３３’ａを介して支持部３３’ｂが一体的に形成されている。更に、上記延設部３３’ａの周面部は前記支持筒部１３’ａに支持されている。その結果、下当金部材２８’は、支持筒部１３’ａ及び支持部３３’ｂに確実に支持されることになり、ベローズ本体２７の下部の支持が安定する。
さらに、支持部３３’ｂの下当金部材２８’の当接端部をアール部又は球形状にすることで、ベローズ２７の傾きが生じても安定して支持させることができる。
【００３１】
実施例２によれば、上記構成、即ち、前記ベローズ本体２７の非移動側端部は、上記当金部材３１’と略同一形状の下当金部材２８’に装着され、該下当金部材２８’はベローズケース１３’の底部に当接して支持されると共に、その側面はベローズケース１３’に立設された支持筒部１３’ａに支持され、更に、該下当金部材２８’の中心部に形成されたストッパ面部２８’ａは調整ねじ部材３３’から延設された支持部３３’ｂに支持されていることにより、ベローズ本体２７の下部を安定的な支持状態とし、上部はベローズ本体２７の蛇行・傾きに対して、弁棒２５はその下部の比較的フレキシブルな継手構造により、左右に偏心力を受けることなく、安定的な上下動を実現させることができる。
【００３２】
【実施例３】
次に、実施例３の制御弁１０”について図３を参照しながら説明する。実施例３の説明において、実施例１と同一構成部材については、図３に図１と同一符号を付すことによって説明を省略する。
【００３３】
実施例３の制御弁１０”において、実施例１の制御弁１０の構成、即ち、圧力感知素子として密閉構造のベローズケース１３に保持されたベローズ本体２７を具備し、可変容量型圧縮機の吸入圧力Ｐｓの変動に伴なう前記ベローズ本体２７の伸縮をベローズケース１３と一体の弁ハウジング１１より弁リフト方向に移動可能に支持された弁棒２５を介してボール弁２１に伝えることにより開弁量を変化させる可変容量型圧縮機用の制御弁において、ベローズ本体２７の移動側端部に当金部材３１が設けられ、該当金部材３１には嵌合凹部３１ｂが形成されると共に該嵌合凹部３１ｂには弁棒２５が遊動可能に嵌合され、且つ、上記当金部材３１と、前記ベローズ本体２７の非移動側端部を支持する下当金部材２８との間には圧縮コイルばね３０が介装されている点、及び、前記ベローズ本体２７の非移動側端部の内面側は、下当金部材２８により支持され、前記非移動側端部の外面はベローズケース１３に設けられた調整ねじ部材３３に支持され、更に、その側面はベローズケース１３の内面に支持されている点、及び、上記嵌合凹部３１ｂの底部は、上記下当金部材２８の中心部に形成されたストッパ面部２８ａと当接可能なストッパ面部３１ａを構成することは、実施例１と同じである。
【００３４】
実施例３においては、  上記嵌合凹部３１ｂ内にはボール４０が遊転可能に内装され、該ボール４０に当接させて弁棒２５”が遊動可能に嵌合されている。この弁棒２５”の長さは、実施例１の弁棒２５の長さよりも、ボール４０の直径ぶんだけ短く形成されている。実施例３によれば、部品点数は多くなるものの、円滑な制御弁の作動が可能となる。
なお、図２に示す実施例２においても嵌合凹部３１’ｂ内にボール４０を遊転可能に内装し、弁棒２５’の当接端部２５ａと当接させても良い。
【００３５】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、本発明による可変容量型圧縮機用の制御弁によれば、ベローズの真直度が多少悪くても、弁開閉動作におけるヒステリシスを極小にし、弁開閉動作の精度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る実施例１の制御弁の縦断面図。
【図２】本発明に係る実施例２の制御弁の縦断面図。
【図３】本発明に係る実施例３の制御弁の縦断面図。
【符号の説明】
Ｐｃ・・クランク室圧力    Ｐｓ・・吸入圧力（圧縮機吸入圧力）
Ｐｄ・・吐出圧力
１０，１０’，１０”・・制御弁    １１・・弁ハウジング
１２・・エンドキャップ
１３，１３’・・ベローズケース  １３’ａ・・支持筒部    １４・・弁室
１５・・弁座部            １６・・弁ポート          １７・・第１ポート
１８・・第２ポート        １９・・弁棒保持孔        ２０・・フィルタ
２１・・ボール弁（弁体）  ２２・・ボール受け部材    ２３・・ばね受け座
２４・・圧縮コイルばね
２５，２５’，２５”・・弁棒    ２５ａ・・当接端部    ２５ｂ・・当接周面
２６・・ベローズ      ２７・・ベローズ本体
２７ａ・・閉塞端面    ２７ｂ・・ベローズ本体底部    ２７ｃ・・被支持部
２８，２８’・・下当金部材          ２８ａ，２８’ａ・・ストッパ面部
２８ｂ・・通孔                    ２８ｃ・・当接部
３０・・圧縮コイルばね      ３１，３１’・・当金部材
３１ａ・・ストッパ面部      ３１ｂ，３１’ｂ・・嵌合凹部
３１ｃ，３１’ｃ・・基板部  ３１ｄ，３１’ｄ・・径大部
３２・・ポート                      ３３，３３’・・調整ねじ部材
３３’ａ・・延接部        ３３’ｂ・・支持部    ３６・・圧縮コイルばね
４０・・ボール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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