(57)【要約】【課題】弁体が弁座の近傍で共振を起こし難くして、弁閉位置近傍の特性を改善した可変容量圧縮機のためのデューティ比制御の容量制御弁を提供する。【解決手段】弁部１０は、ボール弁体１６と、これを弁閉方向に付勢するコイルスプリング１５及び／又はソレノイド部２０の付勢力を伝達するシャフト１７とをスポット溶接などにより一体化して質量を増加させ、ソレノイド部２０から伝達される微少振動を抑制した。これにより、弁閉位置近傍におけるボール弁体１６の共振が抑えられるので、リフト特性が改善され、構成部品の耐久性が向上する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁開度の設定を電磁ソレノイドに供給するパルス電流のデューティ比の制御で行う可変容量圧縮機の容量制御弁において、
冷媒が導入される第１ポートと冷媒が導出される第２ポートとの間の通路を開閉制御する弁部の弁体を、前記弁体を弁閉方向に付勢するコイルスプリング及び／又は前記電磁ソレノイドの付勢力を前記弁体に伝達するシャフトと一体化したことを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御弁。
【請求項２】
前記弁体と前記コイルスプリング及び／又は前記シャフトとは、スポット溶接にて一体化されていることを特徴とする請求項１記載の可変容量圧縮機の容量制御弁。
【請求項３】
前記弁体と前記シャフトとは、一体成形により一体化されていることを特徴とする請求項１記載の可変容量圧縮機の容量制御弁。
【請求項４】
前記シャフトと前記電磁ソレノイドとの間に配置されて第３ポートに導入された圧力を感知して前記圧力が一定になるよう前記弁体を制御するダイヤフラムを備えていることを特徴とする請求項１記載の可変容量圧縮機の容量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車用空調装置の冷凍サイクルに使用される可変容量圧縮機の容量制御弁に関し、特に、弁開度の設定を行う電磁ソレノイドをデューティ比制御する可変容量圧縮機の容量制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用空調装置の冷凍サイクルに使用される可変容量圧縮機においては、容量制御弁が吐出室とクランク室とを連通する連通路を開閉して、吐出室から高圧冷媒が導入されるクランク室内の圧力を制御することにより、斜板の傾斜角を制御して、ピストンで圧縮される冷媒の吐出容量を制御するようにしている。
【０００３】
容量制御弁は、電磁ソレノイドの電磁コイルに設定容量に対応した値の電流を供給することによって容量制御を行っているが、４００Ｈｚ程度のパルス電流を供給し、そのデューティ比を変えることによって容量制御を行う場合もある。このデューティ比制御の容量制御弁は、デューティ比に応じた電磁ソレノイドへの平均電流値によってセット荷重が設定され、可変容量圧縮機からの冷媒の吐出容量を制御することができる（例えば特許文献１参照。）。
【０００４】
このようなデューティ比制御の容量制御弁においては、弁体をコイルスプリングによって弁閉方向に付勢し、電磁ソレノイド及びシャフトによって弁体を弁開方向に付勢し、電磁ソレノイドに供給する平均電流値によって弁体のリフト量（弁開度）を変えるようにしている。可変容量圧縮機を最少容量で運転したいときには、デューティ比を最大にしてリフト量を最大にし、吐出室からクランク室へ流れる冷媒の流量を最大に制御する。可変容量圧縮機を最大容量で運転したいときには、デューティ比を最小にしてリフト量を最小、つまり弁閉にし、吐出室からクランク室へ流れる冷媒の流量をゼロに制御する。
【０００５】
電磁ソレノイドによってあるリフト量に制御されているときには、電磁ソレノイドとシャフトとの間に配置されたダイヤフラムが可変容量圧縮機の吸入圧力を受けて、この吸入圧力が低くなるよう変化したときには、弁体をリフト量が大きくなる方向にシャフトを駆動し、これにより、吐出容量を下げて、所定の吸入圧力に戻すようにする。逆に、吸入圧力が高くなったときは、弁体をリフト量が小さくなる方向にシャフトを駆動し、これにより、吐出容量を上げて、所定の吸入圧力に戻すようにする。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−３４２９４６号公報（段落番号〔００１９〕）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、デューティ比制御の容量制御弁では、弁体及びこれを駆動するシャフトはその長手方向に微少振動しているので、弁閉動作時、あるいは、弁体が弁閉位置近傍にあるときに吸入圧力が上がることによって弁閉方向に制御されるときには、弁体が弁座に着座しようとするとき、弁体は、これに当接していて微少振動しているシャフトで駆動されるので、暴れが生じ、弁座に衝突して弁座から浮いてしまうという共振現象が生じて、弁閉位置近傍のリフト特性がリニアでなくなるという問題点があった。
【０００８】
また、弁閉時には、共振している弁体が弁座に対して直接かつ繰り返し衝突するため、弁体や弁座の耐久性が低下するという問題もあった。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、弁体が弁座の近傍で共振を起こし難くして、弁閉位置近傍の特性を改善した可変容量圧縮機のためのデューティ比制御の容量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】
本発明では上記問題を解決するために、弁開度の設定を電磁ソレノイドに供給するパルス電流のデューティ比の制御で行う可変容量圧縮機の容量制御弁において、冷媒が導入される第１ポートと冷媒が導出される第２ポートとの間の通路を開閉制御する弁部の弁体を、前記弁体を弁閉方向に付勢するコイルスプリング及び／又は前記電磁ソレノイドの付勢力を前記弁体に伝達するシャフトと一体化したことを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御弁が提供される。
【００１０】
このような可変容量圧縮機の容量制御弁によれば、弁体をコイルスプリング及び／又はシャフトと一体化したことにより弁体の質量が増加するため、微少振動が抑制された状態で弁開度が制御されるため、弁閉位置近傍にて弁体と弁座が共振することによるリフト特性の乱れが改善され、また、構成部品の耐久性を向上させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この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、第１の実施の形態に係る容量制御弁を示す断面図である。
【００１２】
制御弁は、弁部１０とソレノイド部２０とからなり、外部可変制御式の制御弁を構成している。この制御弁は、図示しない可変容量圧縮機に組み込まれたときに、吐出室、吸入室、及びクランク室と連通する連通路に接続される。
【００１３】
弁部１０は、ボディ１１の長手方向一端部に圧力導入室１２が形成され、この圧力導入室１２の上部には可変容量圧縮機の吐出室に連通されて吐出圧力Ｐｄを受ける第１ポート１１ａが設けられている。この第１ポート１１ａの開口部には、フィルタ１３が取り付けられている。また、圧力導入室１２には、アジャストねじ１４、コイルスプリング１５、及びボール弁体１６が設けられている。
【００１４】
このボール弁体１６は、弁座１１ｂに上流側から対向して接離自在に配置され、コイルスプリング１５によって弁閉方向に押圧されている。このコイルスプリング１５は、上端がアジャストねじ１４により受けられており、その螺入量によりばね荷重が調節されている。
【００１５】
弁部１０の弁孔より下流側は、ボディ１１の側面に可変容量圧縮機のクランク室と連通する第２ポート１１ｃが形成されている。したがって、第１ポート１１ａから導入された冷媒が、ボール弁体１６と弁座１１ｂとによって制御された開口部を通ってクランク室に導出されることにより、クランク室内で斜板の角度を制御するためのクランク室内の圧力Ｐｃが決定される。
【００１６】
ボール弁体１６は、また、弁孔を介して下方へ延びていてボディ１１に軸線方向に摺動自在に保持されているシャフト１７によって駆動されるよう構成されている。
【００１７】
シャフト１７の下端部は、センターディスク１８に嵌め込まれている。センターディスク１８は、外周縁部がボディ１１とソレノイド部２０とによって挾持されたダイヤフラム１９の中央部に当接するよう設けられている。センターディスク１８が配置されている空間は、第３ポート１１ｄに連通されており、可変容量圧縮機の吸入室からダイヤフラム１９が吸入圧力Ｐｓを受けるように構成されている。
【００１８】
ダイヤフラム１９は、導入された吸入圧力Ｐｓを受けて、図示の上下方向に変位することによってセンターディスク１８およびシャフト１７を介してボール弁体１６のリフト量を制御することができる。
【００１９】
ソレノイド部２０は、電磁コイル２１が周設されたスリーブ２２を有し、その下端部には、固定鉄芯をなすコア２３が固定されている。また、可動鉄芯をなすプランジャ２４が、コイルスプリング２５によって軸線方向に図の上方に押圧された状態で、スリーブ２２内に摺動自在に配置されている。シャフト２６は、コア２３及びプランジャ２４の軸線位置に配置されており、その一端は、コア２３の開口部に圧入された軸受部２７によって支持され、他端はプランジャ２４と連結されている。これにより、電磁コイル２１が通電されてプランジャ２４がコア２３に吸引されたときには、ボール弁体１６がコイルスプリング１５によって弁座１１ｂに着座されて、弁閉状態になる。しかし、電磁コイル２１が非通電状態であれば、プランジャ２４にはコイルスプリング２５の押圧力が作用して、ダイヤフラム１９からセンターディスク１８を介してシャフト１７が押圧されるから、ボール弁体１６を所定の距離だけ開弁方向に押圧するようになっている。
【００２０】
このように、この容量制御弁は、弁部１０のリフト量がソレノイド部２０によるソレノイド力によって設定され、かつ吸入圧力Ｐｓを感知して弁部１０のリフト量が変化されるため、可変容量圧縮機の吸入圧力Ｐｓが一定になるようにクランク室内の圧力Ｐｃを制御する弁を構成している。
【００２１】
つぎに、この発明の容量制御弁の動作を説明する。
このソレノイド部２０では、電磁コイル２１に流すパルス電流をデューティ比制御することによって、容量制御弁のセット値を外部から自由に変えることができる。すなわち、デューティ比を大きくして平均電流値を増やすと、プランジャ２４をコア２３に吸引する力が強くなって、リフト量が小さく設定され、デューティ比を小さくして平均電流値を減らすと、リフト量は大きく設定される。
【００２２】
ここで、例えば、吸入圧力Ｐｓが低くなると、ダイヤフラム１９が図の上方へ変位してボール弁体１６を弁開方向に駆動し、リフト量が大きくなる。これにより、クランク室に供給される冷媒流量が増えて中の圧力Ｐｃが大きくなり、斜板の傾斜角を小さくするように作用するから、ピストンのストロークが短くなり、吐出容量が減って、吸入圧力Ｐｓを高くしようとする。
【００２３】
反対に、吸入圧力Ｐｓが高くなると、ダイヤフラム１９が図の下方へ変位してボール弁体１６を弁閉方向に駆動し、リフト量が小さくなる。これにより、クランク室に供給される冷媒流量が減少して中の圧力Ｐｃが小さくなり、斜板の傾斜角を大きくするように作用するから、ピストンのストロークは長くなり、吐出容量が増え、吸入圧力Ｐｓを低くしようとする。
【００２４】
ここで、本発明による容量制御弁では、ボール弁体１６が微少振動しているシャフトで駆動されても、共振し難いようにしている。これを、図２を参照して説明する。
【００２５】
図２は、弁体の共振防止策を説明する図であって、（Ａ）はコイルスプリングとボール弁体との一体化の例を示し、（Ｂ）はボール弁体とシャフトとの一体化の例を示し、（Ｃ）はコイルスプリングとボール弁体とシャフトとの一体化の例を示している。
【００２６】
本発明による容量制御弁は、ボール弁体１６が共振し難いようにするため、まず、（Ａ）では、コイルスプリング１５とボール弁体１６とをスポット溶接して一体化した。これにより、ボール弁体１６は、微振動によってコイルスプリング１５から離れることがなくなり、微振動がコイルスプリング１５によって吸収されることにより、共振し難くなる。また、ボール弁体１６は、コイルスプリング１５と一体化することにより、質量が実質的に増加することになるので、同じように、共振し難くなる。
【００２７】
また、図２の（Ｂ）に示したように、ボール弁体１６をシャフト１７にスポット溶接して一体化してもよい。これにより、ボール弁体１６は、シャフト１７と一体化することにより、質量が実質的に増加することになるので、微振動がボール弁体１６に伝わりにくくなって、共振し難くなる。また、コイルスプリング１５は、シャフト１７の軸線方向に一致した方向に付勢することができず、必ず、わずかながら横荷重をボール弁体１６に対して与えるので、シャフト１７を支持しているボディ１１との間で摺動抵抗が大きくなり、同じように、共振し難くなる。
【００２８】
さらに、図２の（Ｃ）に示したように、コイルスプリング１５とボール弁体１６とシャフト１７とを一体化し、ボール弁体１６の質量を実質的に増加させるようにしてもよい。
【００２９】
ここで、以上の共振防止策をとった容量制御弁において、電磁コイル２１に流すパルス電流のデューティ比を大きくしていくと、ボール弁体１６は、弁閉方向に移動していく。このとき、ボール弁体１６は、弁の開閉方向に微少振動が抑えられた状態で弁座１１ｂに近付いていく。あるいは、ボール弁体１６が弁閉位置近傍にあるときに吸入圧力Ｐｓが上がって弁閉方向に制御されるときにも、同様に、微少振動が抑えられた状態でボール弁体１６が弁閉方向に移動していく。
【００３０】
これにより、ボール弁体１６は、暴れることなく弁座１１ｂに着座することができる。したがって、弁閉位置近傍のリフト特性をほぼリニアにすることができる。また、ボール弁体１６が弁座１１ｂに対して暴れることなく着座でき、また、シャフト１７と一体の場合は、片当たりすることもないので、ボール弁体１６や弁座１１ｂの耐久性を維持することができる。
【００３１】
図３は、第２の実施の形態に係る容量制御弁を示す断面図である。なお、図３においては、図１に示した容量制御弁の構成要素と同一、又は同等の要素については同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００３２】
第１の実施の形態と異なるのは、弁体をボール弁体に代えてテーパ弁体１６ａとし、かつ、シャフト１７と一体に構成している点である。なお、このシャフト１７と一体構成のテーパ弁体１６ａは、スポット溶接により、コイルスプリング１５と一体化してもよい。
【００３３】
また、この容量制御弁は、テーパ弁体１６ａが開く方向に冷媒を流すようにしている。このため、弁座１１ｂの上流側に連通する第１ポート１１ａを囲うようにボディ１１にフィルタ１３が周設されていて、第１ポート１１ａに吐出室からの吐出圧力Ｐｄを受けるように構成されている。
【００３４】
この第２の実施の形態に係る容量制御弁においても、その作用効果については、前述した図１のものと全く変わりがないので、ここでは説明を省略する。
なお、上記の実施の形態では、吐出圧力Ｐｄをクランク室に導入する、いわゆる入れ制御の容量制御弁について説明したが、クランク室の圧力Ｐｃを吸入室へ導出してクランク室の圧力Ｐｃを制御するようにした、いわゆる抜き制御を行う容量制御弁についても同様に適用することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、弁体を開閉方向に駆動するコイルスプリング及び／又はシャフトと一体にする構成にした。これにより、デューティ比制御のソレノイド部によって駆動される弁体は、微少振動が抑えられた状態でリフト量が制御されるため、弁閉位置近傍にて弁体と弁座が共振することによるリフト特性の乱れが改善され、また、構成部品の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態に係る容量制御弁を示す断面図である。
【図２】弁体の共振防止策を説明する図であって、（Ａ）はコイルスプリングとボール弁体との一体化の例を示し、（Ｂ）はボール弁体とシャフトとの一体化の例を示し、（Ｃ）はコイルスプリングとボール弁体とシャフトとの一体化の例を示している。
【図３】第２の実施の形態に係る容量制御弁を示す断面図である。
【符号の説明】
１０　弁部
１１　ボディ
１１ａ　第１ポート
１１ｂ　弁座
１１ｃ　第２ポート
１１ｄ　第３ポート
１２　圧力導入室
１３　フィルタ
１４　アジャストねじ
１５　コイルスプリング
１６　ボール弁体
１６ａ　テーパ弁体
１７　シャフト
１８　センターディスク
１９　ダイヤフラム
２０　ソレノイド部
２１　電磁コイル
２２　スリーブ
２３　コア
２４　プランジャ
２５　コイルスプリング
２６　シャフト
２７　軸受部
Ｐｃ　クランク室の圧力
Ｐｄ　吐出圧力
Ｐｓ　吸入圧力
【図１】
2004137922.tif 000003
【図２】
2004137922.tif 000004
【図３】
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