(57)【要約】【課題】ソレノイドによる弁体の駆動過程で生じる摺動動作を安定させてヒステリシスを低減させる。【解決手段】可変容量圧縮機の吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧をソレノイド部２０によって設定される差圧になるよう制御する容量制御弁において、ソレノイド部２０のプランジャ２４を、両端が弁部１０のボディ１１とソレノイド部２０のスプリング受け部２８による軸受機能部によって２点支持されたシャフト２７に固定する構成にした。これにより、プランジャ２４は、シャフト２７と、両端に吐出圧力Ｐｄおよび吸入圧力Ｐｓを受圧する感圧用のシャフト１７を介してボール弁体１５を駆動する際に、プランジャ２４の軸線に対する傾きが少ないため、横荷重の発生が少なく、摺動部がシャフト２７の軸受機能部だけであることから、ヒステリシスを低減することができる。【選択図】        図１
2004332622.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変容量圧縮機の吐出圧力と吸入圧力との差圧をソレノイドによって設定される差圧になるように制御する可変容量圧縮機用容量制御弁において、
ソレノイド力を弁体に伝達するシャフトの少なくとも一方を軸受で保持したことを特徴とする可変容量圧縮機用容量制御弁。
【請求項２】
前記シャフトと前記弁体との間に一方の端部に前記弁体を介して前記吐出圧力を受け、他方の端部に前記吸入圧力を受ける感圧部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用容量制御弁。
【請求項３】
前記感圧部は、前記弁体が開閉する弁孔径と略同じ径を有することを特徴とする請求項２記載の可変容量圧縮機用容量制御弁。
【請求項４】
前記弁体は、前記感圧部を保持するボディに形成された受け部に軸線方向に進退自在に保持されるボール弁体であることを特徴とする請求項３記載の可変容量圧縮機用容量制御弁。
【請求項５】
前記シャフトと前記感圧部とを一体に形成したことを特徴とする請求項２記載の可変容量圧縮機用容量制御弁。
【請求項６】
前記シャフトと前記感圧部と前記弁体とを一体に形成したことを特徴とする請求項２記載の可変容量圧縮機用容量制御弁。
【請求項７】
前記ソレノイドのコアと前記シャフトの一方の前記軸受を構成しているボディとを一体に形成したことを特徴とする請求項１記載の可変容量圧縮機用容量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は可変容量圧縮機用容量制御弁に関し、特に自動車用空調装置の冷凍サイクルにおける可変容量圧縮機の吐出圧力と吸入圧力との差圧をソレノイドによって設定される差圧になるよう一定に制御する可変容量圧縮機用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おいては、その駆動力にエンジンの動力を利用していることから、エンジンの回転数に関係なく一定の冷媒吐出容量にすることができる可変容量圧縮機が使用されている。この可変容量圧縮機においては、その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。この吐出容量の制御には、吸入圧力を感知し、その吸入圧力が所定の一定圧力になるようにクランク室内の圧力を制御することにより吐出容量を制御する吸入圧力制御方法、および吐出圧力と吸入圧力との差圧を感知し、その差圧が所定の値になるようクランク室内の圧力を制御することにより吐出容量を制御する差圧制御方法（例えば特許文献１参照。）が知られている。
【０００３】
この後者の差圧制御により可変容量圧縮機の吐出容量を制御する容量制御弁は、制御しようとする設定容量に対応した差圧をソレノイドによるソレノイド力によって設定している。すなわち、ソレノイドのコイルに供給する電流値によって変化するソレノイド力を可変容量圧縮機の吐出室とクランク室との間の連通路内に配置された弁体に伝達するようにして容量制御弁のセット荷重を設定し、これにより、可変容量圧縮機からの冷媒の吐出容量を制御する。
【０００４】
この差圧制御式の容量制御弁は、可変容量圧縮機の吐出室とクランク室との間の連通路内に配置された弁体と、この弁体を弁の開閉方向に移動可能に保持するホルダと、供給される電流値に応じたソレノイド力を発生するソレノイドと、弁体のホルダとソレノイドのプランジャとの間に配置されてソレノイドで発生したソレノイド力を弁体へ伝達するシャフトとを同一軸線上に備え、弁体を保持するホルダ、ソレノイドのプランジャおよびシャフトは、それぞれ軸線方向に摺動自在に保持されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１３２６５０号公報（段落番号〔００１６〕〜〔００３１〕，図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の可変容量圧縮機用容量制御弁では、ソレノイドで発生したソレノイド力をシャフトに伝達し、次に、そのシャフトが弁体のホルダを駆動し、そして、そのホルダが弁体を所定の開度に移動させるようにしているため、これら軸線方向の可動部であるプランジャ、シャフトおよびホルダの加工精度によっては、それぞれが正確に同心を保ったまま軸線方向に動くことはなく、互いに微少に傾いた状態で動くことにより横荷重が発生しやすい構造になっていた。横荷重が発生すると、それぞれがそれらの軸線方向の摺動動作において、往きと帰りとでは摩擦抵抗の大きさが必ずしも同じではないため、摺動が安定せず、ヒステリシスが生じて制御性を悪くしているという問題点があった。
【０００７】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、ソレノイドによる弁体の駆動過程で生じる摺動動作を安定させてヒステリシスの少ない可変容量圧縮機用容量制御弁を提供することを目的とする。
【０００８】
【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、可変容量圧縮機の吐出圧力と吸入圧力との差圧をソレノイドによって設定される差圧になるように制御する可変容量圧縮機用容量制御弁において、ソレノイド力を弁体に伝達するシャフトの少なくとも一方を軸受で保持したことを特徴とする可変容量圧縮機用容量制御弁が提供される。
【０００９】
このような可変容量圧縮機用容量制御弁によれば、シャフトが軸受によって保持されているので、シャフトに固定されているプランジャがシャフトの軸線方向に対して傾くことがないため横荷重の発生が減少し、かつ摺動部分が低減されることで、摺動動作が安定してヒステリシスを低減させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は第１の実施の形態に係る容量制御弁を模式的に示した断面図である。
【００１１】
この容量制御弁は、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。この容量制御弁は、図示しない可変容量圧縮機に組み込まれたときに、吐出室およびクランク室と連通する連通路に介在され、かつ、吸入室に連通するよう配置される。
【００１２】
弁部１０は、ボディ１１の長手方向先端部に、可変容量圧縮機の吐出室に連通されて吐出圧力Ｐｄの冷媒を導入するポート１２が形成され、ボディ１１の側部に、可変容量圧縮機のクランクス室に連通されて制御された圧力Ｐｃの冷媒を導出するポート１３が形成され、ボディ１１のソレノイド部２０側の側部に、可変容量圧縮機の吸入室に連通されて吸入圧力Ｐｓを受けるポート１４が形成されている。
【００１３】
ポート１２とポート１３との間の通路には、これを開閉制御するボール弁を備えている。すなわち、ボディ１１に形成されたボール受け部において、その軸線方向に進退自在に保持されたボール弁体１５が弁座１６に対向して下流側から進退自在に配置されており、このボール弁体１５は、そのソレノイド部２０の側にて、ボディ１１によりその軸線方向に進退自在に保持されたシャフト１７が当接されている。このシャフト１７は、その一方の端面にボール弁体１５を介して吐出圧力Ｐｄを受け、他方の端面に吸入圧力Ｐｓを受けるようにして、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧を感じる感圧部を構成している。
【００１４】
ソレノイド部２０は、コイル２１が周設されたスリーブ２２を有し、その弁部１０側の端部には、弁部１０のボディ１１が挿入固定されている。このスリーブ２２に挿入固定されているボディ１１の部分は、ソレノイド部２０のコア２３を構成している。プランジャ２４が、スプリング２５，２６によって挟持された状態で、スリーブ２２内をその軸線方向に進退自在に配置されている。なお、スプリング２５は、スプリング２６よりも大きなばね力に設定されており、コイル２１への通電がないときには、プランジャ２４がコア２３から離れる方向に付勢されている。プランジャ２４は、その軸線位置に配置されたシャフト２７に固定されており、このシャフト２７の一端は、吸入圧力Ｐｓを感知するシャフト１７に当接されるとともにボディ１１に支持され、他端は、スリーブ２２の開口端に嵌合されたスプリング受け部２８に支持されている。つまり、ボディ１１およびスプリング受け部２８がシャフト２７の軸受になっていて、シャフト２７の両端を２点で支持する構造になっている。これにより、プランジャ２４は、スリーブ２２の軸線位置に心決めされた状態で保持されるため、その内壁に接触することがなくなる。したがって、プランジャ２４が動くときの摺動部は、シャフト２７の両端の軸受のみであり、横荷重が発生し難い構造になっている。
【００１５】
以上の構成の容量制御弁において、ソレノイド部２０のコイル２１に電流が供給されていないときには、プランジャ２４はスプリング２５，２６のばね力の違いによってコア２３から離れる方向に付勢されており、したがって、可変容量圧縮機の運転中では、ボール弁体１５は、吐出圧力Ｐｄの冷媒により押されてボール弁は全開状態にあり、その結果、この容量制御弁を介して可変容量圧縮機のクランク室に供給される冷媒流量は最大になり、クランク室の圧力Ｐｃも最大になって、可変容量圧縮機は、最小容量運転を行うことになる。
【００１６】
逆に、ソレノイド部２０のコイル２１に最大の制御電流が供給されると、プランジャ２４はコア２３に吸引されてコア２３の方向へ移動する。これにより、プランジャ２４に固定されたシャフト２７は、感圧用のシャフト１７を介してボール弁体１５を押し、ボール弁体１５をその弁座１６に着座させ、ボール弁を全閉状態にする。これにより、可変容量圧縮機から吐出された吐出圧力Ｐｄの冷媒は、クランク室へ導入されなくなり、可変容量圧縮機は、最大容量運転を行うことになる。
【００１７】
ここで、ソレノイド部２０のコイル２１に任意の値の制御電流が供給されると、ボール弁を制御電流の値に応じた開度に設定することになる。これにより、制御しようとする吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧がソレノイド部２０によって設定され、容量制御弁はその設定差圧になるよう可変容量圧縮機の吐出容量を制御することになる。たとえば、冷凍サイクルの冷房負荷が大きくなって吸入圧力Ｐｓが高くなり、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧が小さくなると、感圧部のシャフト１７はボール弁体１５を押してボール弁を閉じる方向へ移動させる。これにより、クランク室の圧力Ｐｃが下がり、可変容量圧縮機の吐出容量が大きくなる方向へ制御されるので吐出圧力Ｐｄが高くなり、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧がソレノイド部２０によって設定された一定の差圧になるように制御されることになる。
【００１８】
図２は第１の実施の形態に係る容量制御弁の具体的な構成を示した中央断面図である。なお、この図２において、図１に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してある。
【００１９】
この容量制御弁は、ボディ１１の先端開口部に弁座形成部材１８が圧入されている。この弁座形成部材１８は、その軸線方向に貫通形成された弁孔を有し、その先端開口部が吐出圧力Ｐｄの冷媒を導入するポート１２を構成し、そのポート１２を覆うようにストレーナ１９が設けられている。弁座形成部材１８の内側端面は、ボール弁の弁座１６を構成し、これに対向してボール弁体１５が配置され、このボール弁体１５はボディ１１にその軸線方向に沿って進退自在なように保持されている。
【００２０】
ボディ１１がボール弁体１５を保持している空間は、このボール弁によって制御された圧力Ｐｃの冷媒を可変容量圧縮機のクランクス室に導出するポート１３に連通されている。ボディ１１の軸線位置には、弁座形成部材１８の弁孔径と略同じ径を有する感圧用のシャフト１７が、軸線方向に進退自在に配置されている。シャフト１７の一端は、ボール弁体１５に当接しており、他端は、ソレノイド部２０のシャフト２７に当接している。また、ボディ１１には、可変容量圧縮機の吸入室に連通されて吸入圧力Ｐｓを受けるポート１４が形成されている。
【００２１】
ソレノイド部２０では、弁部１０のボディ１１が嵌入されるボディ２９を有している。このボディ２９には、一端が閉止されたスリーブ２２の他方の端部が嵌入されている。スリーブ２２内には、弁部１０のボディ１１に固定されたコア２３がスリーブ２２とは接触しない状態で配置されている。また、スリーブ２２の奥には、スプリング受け部２８が配置され、そのスプリング受け部２８と弁部１０のボディ１１には、コア２３に遊挿されたシャフト２７が軸支されており、そのシャフト２７にはプランジャ２４がスリーブ２２とは接触しない状態で固定されている。コア２３とプランジャ２４との間には、スプリング２５が配置され、プランジャ２４とスプリング受け部２８との間には、スプリング２６が配置されている。そして、スリーブ２２の外周には、コイル２１が設けられている。
【００２２】
ここで、感圧用のシャフト１７は、その一端にボール弁体１５を介して吐出圧力Ｐｄを受けており、他端には、ポート１４の吸入圧力Ｐｓがスリーブ２２とコア２３との間の隙間およびコア２３とシャフト２７との間の隙間を介して受圧されている。また、感圧用のシャフト１７は、弁座形成部材１８の弁孔径と略同じ径を有しているため、ボール弁体１５における吐出圧力Ｐｄの有効受圧面積と、感圧用のシャフト１７における吸入圧力Ｐｓの受圧面積とは同一である。したがって、吐出室からクランク室へ流れる冷媒の流量を制御するボール弁体１５は、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧を感じて動作する差圧弁を構成していることになる。
【００２３】
このような容量制御弁において、ソレノイド部２０のコイル２１に制御電流が供給されていないときには、吐出圧力Ｐｄがボール弁体１５を押し開くため、ボール弁は全開状態となる。これにより、可変容量圧縮機では、クランク室の圧力Ｐｃが吐出圧力Ｐｄに近い値となり、クランク室に面して設けられた冷媒の吸入圧縮用のピストンにおいては、その両面にかかる圧力差が最も小さくなる。したがって、ピストンのストロークを決定するクランク室内の揺動板が、ストロークを最も小さくするような傾斜角を持つようになり、可変容量圧縮機は最小容量の運転を行うことになる。
【００２４】
また、ソレノイド部２０のコイル２１に最大の制御電流が供給されると、プランジャ２４がコア２３に吸引されて弁部１０の方向に移動し、これにより、シャフト２７，１７がボール弁体１５を押してボール弁は全閉状態となる。このとき、クランク室は、固定オリフィスを介して吸入室に連通されているので、クランク室の冷媒が固定オリフィスを介して吸入室へ流れ、クランク室の圧力Ｐｃが吸入室の吸入圧力Ｐｓに近い値まで低下する。これにより、ピストンの両面にかかる圧力差が最も大きくなって、揺動板がピストンのストロークを最も大きくするような傾斜角を持つようになり、可変容量圧縮機は最大容量の運転に移行することになる。
【００２５】
ここで、ソレノイド部２０のコイル２１に所定の制御電流が供給される通常の制御が行われている場合は、その制御電流の大きさに応じてプランジャ２４がコア２３に吸引され、弁部１０の側へ所定量移動する力が生じる。この力が、差圧弁として動作する容量制御弁の設定値になる。したがって、この容量制御弁は、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧を感知し、その差圧がソレノイド部によって設定された値に対応する差圧を保つように、吐出室からクランク室へ流れる冷媒の流量を制御するという動作を行うことになる。このとき、プランジャ２４を固定しているシャフト２７は、その両端で支持されていて摺動部分が小さいため、摺動部分での横荷重が低減され、ヒステリシスの低減につながる。
【００２６】
図３は第２の実施の形態に係る制御弁を模式的に示した断面図である。なお、この図３において、図１に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２７】
この容量制御弁は、第１の実施の形態に係る容量制御弁の感圧用のシャフト１７とプランジャ２４を保持しているシャフト２７とを一体に構成して、感圧用のシャフト１７ａとしている。このシャフト１７ａは、弁孔径と同じ径にして、ボール弁体１５における吐出圧力Ｐｄの有効受圧面積と、感圧用のシャフト１７ａにおける吸入圧力Ｐｓの受圧面積と同一にしてある。この場合、ソレノイド部２０内は、吸入圧力Ｐｓを受けるポート１４に連通しているので、ソレノイド部２０内の隙間を介して、スプリング受け部２８が支持しているシャフト１７ａの一方の端面で吸入圧力Ｐｓを受圧することになる。シャフト１７ａの他方の端部は、弁部１０のボディ１１によって支持されており、スプリング受け部２８およびボディ１１がシャフト１７ａの軸受を構成している。これにより、容量制御弁の部品点数を少なくすることができるので、容量制御弁のコストを低減することができる。
【００２８】
このような構成の容量制御弁の動作については、第１の実施の形態に係る制御弁の動作と同じである。
図４は第３の実施の形態に係る制御弁を模式的に示した断面図である。なお、この図４において、図１および図２に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００２９】
この容量制御弁は、第２の実施の形態に係る制御弁の感圧用のシャフト１７ａとボール弁体１５とを一体に構成し、感圧用のシャフト１７ｂおよび弁体１５ａとしている。シャフト１７ｂと一体構成の弁体１５ａは、テーパ形状にしてある。これにより、容量制御弁の部品点数をさらに少なくすることができるので、容量制御弁のコストをさらに低減することができる。
【００３０】
なお、上記第１の実施の形態では、プランジャ２４を支持しているシャフト２７の両端をボディ１１およびスプリング受け部２８の軸受機能で支持するようにしたが、たとえばプランジャ２４の外周を一部隆起させるなどして、その隆起部がスリーブ２２と接触しながら摺動させる構成にし、プランジャ２４が取り付けられているシャフトの一端だけをボディ１１によって支持するように構成しても摺動部分の少ない２点支持が可能である。
【００３１】
また、この容量制御弁は、冷凍サイクルを循環する冷媒の種類に関係なく使用することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、ソレノイド部のプランジャが装着されているシャフトを軸受で支持する構成にした。これにより、プランジャが弁体を駆動する同一軸線上に配置された複数の部材において、軸線に対する傾きが小さい状態で弁体を駆動することができるので、摺動部分が小さく、横荷重の発生が少なくなって、ヒステリシスを低減させることができる。構造が簡素になったことで、組み立て性が向上し、低コストな容量制御弁を提供することができる。
【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模式的に示した断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る容量制御弁の具体的な構成を示した中央断面図である。
【図３】第２の実施の形態に係る制御弁を模式的に示した断面図である。
【図４】第３の実施の形態に係る制御弁を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
１０  弁部
１１  ボディ
１２  ポート
１３  ポート
１４  ポート
１５  ボール弁体
１５ａ  弁体
１６  弁座
１７，１７ａ，１７ｂ  シャフト
１８  弁座形成部材
１９  ストレーナ
２０  ソレノイド部
２１  コイル
２２  スリーブ
２３  コア
２４  プランジャ
２５，２６    スプリング
２７  シャフト
２８  スプリング受け部
２９  ボディ
Ｐｃ  クランク室の圧力
Ｐｄ  吐出圧力
Ｐｓ  吸入圧力
【図１】
2004332622.tif 000003
【図２】
2004332622.tif 000004
【図３】
2004332622.tif 000005
【図４】
2004332622.tif 000006