(57)【要約】【課題】  ソレノイドにプランジャを２つ有するクラッチレス可変容量圧縮機用の可変容量圧縮機用制御弁において、ソレノイド吸引力を大きくして低電流時でも作動するようにする。【解決手段】  ダイヤフラム２６を挟んでその両側に第１プランジャ２１および第２プランジャ３２を配置し、弁部側の第１プランジャ２１とこれを保持してヨークの一部を構成するホルダ２０の第２プランジャ３２の側にそれぞれテーパ部を形成し、第１プランジャ２１とホルダ２０との間で第１プランジャ２１を第２プランジャ３２の方向へ吸引させるような吸引力を発生させる構造にした。これにより、第１プランジャ２１と第２プランジャ３２との間に発生する吸引力に加えて、ホルダ２０が第１プランジャ２１を第２プランジャ３２の方向に吸引する吸引力を発生させることができるので、第１プランジャ２１がダイヤフラム２６を介して第２プランジャ３２に吸引されるときの吸引力を増加させることができ、より小さな電流によって第１プランジャ２１を作動させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入室の吸入圧力を感知する感圧体を第１プランジャと第２プランジャとの間に配置して構成したソレノイドを有し、可変容量圧縮機に気密に形成されたクランク室内の圧力を制御して冷媒の吐出容量を変化させるようにした可変容量圧縮機用制御弁において、
弁部の側に配置された前記第１プランジャを保持し、ヨークの一部を構成しているホルダの前記第２プランジャの側の内壁面に、前記第１プランジャの前記第２プランジャの側の外周形状に倣って、半径方向内側に突出する隆起部を備えていることを特徴とする可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項２】
前記ホルダの前記隆起部および前記隆起部に対応した位置にある前記第１プランジャの前記第２プランジャの側の外周部をテーパ形状に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制御弁。
【請求項３】
前記ホルダの前記隆起部および前記隆起部に対応した位置にある前記第１プランジャの前記第２プランジャの側の外周部を段差形状に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制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可変容量圧縮機用制御弁に関し、特に自動車用空調装置の可変容量圧縮機にて冷媒の吐出容量を制御する可変容量圧縮機用制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
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、走行状態によって回転数が変化するエンジンを駆動源としているので回転数制御を行うことができない。そこで、一般的には、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、冷媒の吐出容量を可変することのできる可変容量圧縮機が用いられている。
【０００３】
可変容量圧縮機は、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回転軸と平行な方向に往復運動するピストンが吸入室の冷媒をシリンダ内に吸入して圧縮した後、吐出室に吐出する。このとき、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、これによって冷媒の吐出量を変化させるようにしている。このクランク室内の圧力を変化させるよう制御するのが、可変容量圧縮機用制御弁である。
【０００４】
このような圧縮機の容量を可変制御するための可変容量圧縮機用制御弁は、一般に、吐出室から吐出された吐出圧力Ｐｄの冷媒の一部を気密に形成されたクランク室に導入するようにし、その導入量を制御することによってクランク室内の圧力Ｐｃを制御し、その導入量の制御は、吸入室の吸入圧力Ｐｓに応じて行うようにしている。つまり、可変容量圧縮機用制御弁は、吸入圧力Ｐｓを感じて、その吸入圧力Ｐｓが一定に保たれるように吐出室からクランク室に導入される吐出圧力Ｐｄの冷媒の流量を制御している。
【０００５】
このため、可変容量圧縮機用制御弁は、吸入圧力Ｐｓを感知する感圧部と、その感圧部が感知した吸入圧力Ｐｓに応じて吐出室からクランク室へ通じる通路を開閉制御する弁部とを備えている。さらに、可変容量動作に入るときの吸入圧力Ｐｓの値を外部から自由に設定することができるようにした可変容量圧縮機用制御弁では、感圧部の設定値を外部電流によって可変できるソレノイドを備えている。
【０００６】
ところで、外部制御が可能な従来の可変容量圧縮機用制御弁の中には、エンジンと揺動板が設けられた回転軸との間にエンジンに駆動力を伝達したり遮断したりする電磁クラッチを用いないで、エンジンと回転軸とを直結した、いわゆるクラッチレス可変容量圧縮機を制御するための制御弁がある（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００７】
この制御弁は、吐出室からクランク室へ通じる通路を開閉制御する弁部と、その弁部を閉じ方向に作用させるような電磁力を発生させるソレノイドと、大気圧と比較して吸入圧力Ｐｓが低くなるにつれて弁部を開き方向に作用させる感圧部とをこの順序で配置された構成を有している。このため、ソレノイドが通電されていないときには、弁部は全開状態になっていて、クランク室内の圧力Ｐｃを吐出圧力Ｐｄに近い圧力に維持することができ、これによって揺動板が回転軸に対してほぼ直角になり、可変容量圧縮機を最小容量で運転させることができる。このことは、エンジンと回転軸とが直結されていても、実質的に吐出容量をゼロに近くすることができるので、電磁クラッチを排除することができるのである。
【０００８】
しかしながら、電磁クラッチを不要とした可変容量圧縮機を制御するための従来の制御弁では、感圧部および弁部がソレノイドを挟んで配置されており、吸入圧力Ｐｓと大気圧とを比較する感圧部には、ソレノイドを介して吸入圧力Ｐｓを導くように構成されているため、ソレノイドの全体を圧力室内に収容しなければならず、ソレノイドの部分についても耐圧を考慮した設計をしなければならない。
【０００９】
そこで、本出願人は、ソレノイドのプランジャを２つに分割してそれらの間に吸入圧力を感知するダイヤフラムのような感圧体を配置し、分割された一方のプランジャでクランク室の圧力を制御する弁部の開度制御を行う構成にした可変容量圧縮機用制御弁を出願している（特願２００３−４８３９２）。これにより、感圧体が２つのプランジャを配置している空間を流体的に隔離しているので、弁部からこの弁部の開度制御を行う側のプランジャを含めて感圧体の配置されているところまでを圧力がかかる部分として構成し、弁部の開度制御を行う側のプランジャを除くソレノイドは圧力室に収容することなく大気開放状態で構成することを可能にしている。しかも、ソレノイドの非通電時は、弁部の開度制御を行う側のプランジャが感圧体から離れる方向に付勢されているため、感圧体の変位が弁部には伝達されず、かつ、弁部は全開状態に維持されることから、可変容量圧縮機を最小容量に制御することを可能にしている。
【特許文献１】特開２０００−１１０７３１号公報（段落番号〔００１０〕，〔００４４〕，図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ソレノイドの分割された２つのプランジャは、非通電時では互いに離間されており、通電時には互いに吸着されて、１つのプランジャとして振舞う。このため、ソレノイドを通電したときには、まず、２つのプランジャが吸着し、それから、一体となったプランジャにより、今まで通りの制御を行うことになる。２つのプランジャの間には感圧体としてダイヤフラムが配置されているので、各プランジャの対向面は、それぞれ平面に形成されている。したがって、ソレノイドの通電時には、その平らな対向端面間で磁気回路が形成され、２つのプランジャは互いにダイヤフラムを介して吸引されることになる。ダイヤフラムより弁部側に配置されたプランジャは、ソレノイドが非通電時のときには弁部を全開にする方向、すなわちダイヤフラムから離れる方向へ付勢されているため、ソレノイドの通電開始時、２つのプランジャは最も遠くに離れた位置にある。このため、通電開始時には、弁部側に配置されたプランジャがダイヤフラムに向かって作動できるだけの吸引力を必要とするが、そのような吸引力を２つのプランジャの離間された対向面の間で得るには、ソレノイドに流す電流を十分に高い電流値に設定してやる必要があって、その調整が難しいという問題点があった。
【００１１】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、吸引力を大きくして低電流時でも弁部側に配置されたプランジャが作動させることができるクラッチレス可変容量圧縮機のための可変容量圧縮機用制御弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明では上記問題を解決するために、吸入室の吸入圧力を感知する感圧体を第１プランジャと第２プランジャとの間に配置して構成したソレノイドを有し、可変容量圧縮機に気密に形成されたクランク室内の圧力を制御して冷媒の吐出容量を変化させるようにした可変容量圧縮機用制御弁において、弁部の側に配置された前記第１プランジャを保持し、ヨークの一部を構成しているホルダの前記第２プランジャの側の内壁面に、前記第１プランジャの前記第２プランジャの側の外周形状に倣って、半径方向内側に突出する隆起部を備えていることを特徴とする可変容量圧縮機用制御弁が提供される。
【００１３】
このような可変容量圧縮機用制御弁によれば、第１プランジャと第２プランジャとの間に発生する吸引力に加えて、ホルダが第１プランジャを第２プランジャの方向に吸引する吸引力を発生させることができるので、第１プランジャが感圧体を介して第２プランジャに吸引されるときの吸引力を増加させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の可変容量圧縮機用制御弁は、ホルダに設けた隆起部が第１プランジャを第２プランジャの方向に吸引するため、第１プランジャを第２プランジャの方向へ吸引する吸引力が増加させることができ、より小さな電流によって第１プランジャを第２プランジャに吸着させることができるようになるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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は本発明による可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図、図２は吸引力特性を示す図である。
【００１６】
本発明による可変容量圧縮機用制御弁は、図の上方に弁部を備えている。この弁部は、ボディ１１の上部開口部が可変容量圧縮機の吐出室に連通して吐出圧力Ｐｄを受けるポート１２を構成し、そのポート１２を覆うように弁部の先端にストレーナ１３ａが冠着されている。吐出圧力Ｐｄを受けるポート１２は、可変容量圧縮機のクランク室に連通していてクランク室に制御された圧力Ｐｃを導出するようボディ１１に形成されているポート１４と内部で連通していて、そのポート１２とポート１４とを連通する冷媒通路に弁座１５がボディ１１と一体に形成されている。この弁座１５の吐出圧力Ｐｄを受ける側から対向して弁体１６が軸線方向に進退自在に配置されている。この弁体１６は、スプリング１７によって閉弁方向に付勢されており、そのスプリング１７は、ポート１２に螺着されたアジャストねじ１８によって荷重が調整されている。ボディ１１の図の下方には、可変容量圧縮機の吸入室に連通して吸入圧力Ｐｓを受けるポート１９が形成されている。また、ストレーナ１３ｂがクランク室に通じるポート１４の開口部を覆うようにボディ１１に取り付けられている。
【００１７】
ボディ１１の下部には、筒状のホルダ２０が嵌合され、そのホルダ２０の中には、第１プランジャ２１が軸線方向に進退自在に配置されている。この第１プランジャ２１は、たとえばポリテトラフルオロエチレンで作られた摺動抵抗の低い２つのガイド２２が周設されていて、それらの外周面はホルダ２０の内壁に摺接されており、第１プランジャ２１が軸線方向に進退移動するときにホルダ２０の内壁面と所定間隔を保ちながらガイドする機能を有している。なお、このガイド２２は、全周に設けられているのではなく、一部が切断されていて、吸入圧力Ｐｓが第１プランジャ２１の下端面側に形成される空間に導入できるようになっている。
【００１８】
第１プランジャ２１を収容しているホルダ２０は、磁性体で形成され、その中央貫通穴は、軸線方向にストレートに形成されているのではなく、図の下端部近傍が半径方向内側に滑らかに突出したテーパ形状の隆起部を有している。この中央貫通穴の内壁面に設けられた隆起部のテーパ形状に倣って、磁性体で形成された第１プランジャ２１の図の外周下端部もテーパ形状になっている。したがって、ソレノイドの通電時に、第１プランジャ２１とホルダ２０との間には、半径方向の吸引力が発生するとともに、第１プランジャ２１のテーパ形状部分とホルダ２０の隆起部との間でも吸引力が発生するようになる。これにより、半径方向の吸引力は、円周方向で均一に発生するのでキャンセルされるが、第１プランジャ２１のテーパ形状部分とホルダ２０の隆起部との間で発生する吸引力は、第１プランジャ２１を図の下方へ吸引する作用をする。
【００１９】
第１プランジャ２１は、また、その図の上端位置にフランジ部２３が固定されており、そのフランジ部２３とホルダ２０との間にスプリング２４が配置されている。第１プランジャ２１の上部軸線位置には、ボディ１１の軸線位置にてボディ１１とはほとんどクリアランスがない状態で軸線方向に進退可能に配置されたシャフト２５の下端部が当接されている。シャフト２５は、弁体１６と一体に形成されており、その弁体１６からポート１４の位置に対応する部分までが縮径されている。
【００２０】
第１プランジャ２１を図の上方へ付勢しているスプリング２４は、弁体１６を閉弁方向に付勢しているスプリング１７よりも大きなばね力を有しており、これによってソレノイドが通電されていないときには、図示のように、第１プランジャ２１は、ポート１９に連通する部屋の天井に当接され、これとともにシャフト２５を介して弁体１６をその全開状態に位置させている。
【００２１】
第１プランジャ２１の図の下方には、感圧部を構成するダイヤフラム２６が配置されている。このダイヤフラム２６は、その外周縁部がホルダ２０とソレノイドのケース２７とによって挾持され、パッキン２８によってシールされている。ホルダ２０とソレノイドのケース２７とによるダイヤフラム２６の挾持は、ケース２７の図の上縁部を、ホルダ２０を挟んでボディ１１の図の下端部にかしめ加工により固定することによって行われる。これにより、この可変容量圧縮機用制御弁の圧力室を構成する部分は、このダイヤフラム２６によって仕切られた部分までであり、これよりも図の下方部分は、大気圧がかかる部分である。なお、このダイヤフラム２６は、１枚のたとえばポリイミドフィルムによって構成されるが、必要に応じて、複数枚重ねて使用すると、第１プランジャ２１が繰り返し衝突することによる耐破損性を高めることができる。
【００２２】
ケース２７内には、電磁コイル２９が配置され、その内側にはスリーブ３０が配置されている。このスリーブ３０の図の下方部分には、コア３１が挿入されて固定されている。コア３１とダイヤフラム２６との間には、スリーブ３０内を軸線方向に進退自在に第２プランジャ３２が配置されている。この第２プランジャ３２は、コア３１を軸線方向に貫通して配置されたシャフト３３の図の上端部が圧入固定されており、そのシャフト３３の下端部は、ケース２７の開口端部を閉止しているコネクタハウジング３４に螺着されたアジャストねじ３５の軸受部によって支持されている。第２プランジャ３２とコア３１との間には、第２プランジャ３２をシャフト３３を介してダイヤフラム２６の方へ付勢しているスプリング３６が配置され、そのスプリング３６は、アジャストねじ３５によって荷重が調整されている。コネクタハウジング３４は、電磁コイル２９のボビンとともに磁性体のプレート３７およびコネクタ端子３８をインサートして一体に形成され、ケース２７の図の下縁部を、コネクタハウジング３４のフランジ部にかしめ加工することにより固定されている。
【００２３】
また、スリーブ３０の図の上端には、非磁性体によって形成されたカラー３９が取り付けられている。このカラー３９は、ケース２７と第２プランジャ３２とを離間させてそれらの間に軸線方向の吸引力が発生しないようにするとともに、吸入圧力Ｐｓを受けるダイヤフラム２６のスリーブ３０側の有効受圧径を決定している。
【００２４】
以上の構成において、ホルダ２０、ケース２７およびプレート３７は磁性体によって形成されていて、ソレノイドの磁気回路におけるヨークの機能を果たしてる。したがって、電磁コイル２９によって発生された磁力線は、ケース２７、ホルダ２０、第１プランジャ２１、第２プランジャ３２、コア３１およびプレート３７からなる磁気回路を通ることになる。第１プランジャ２１および第２プランジャ３２に注目すると、それらの対向端面間で吸引力が発生し、さらに、第１プランジャ２１のテーパ部とホルダ２０のテーパ形状の隆起部との間でも吸引力が発生する。これにより、第１プランジャ２１は、第２プランジャ３２によって吸引されるとともに、ホルダ２０によっても吸引されるため、全体として第２プランジャ３２の方向へ吸引される吸引力が、図２に示したように、ホルダ２０にテーパ形状の隆起部を持たないストレート形状のものに比べて、増加している。これによって、ソレノイドの電磁コイル２９に供給される電流が低電流でも第１プランジャ２１の作動が可能にしている。
【００２５】
次に、この可変容量圧縮機用制御弁の作動について説明する。まず、図１の図示の状態は、ソレノイドが通電されていなくて、吸入圧力Ｐｓが高い場合の状態、すなわち、空調装置が動作していないときの状態を示している。吸入圧力Ｐｓが高いので、ダイヤフラム２６は、スプリング３６の付勢力に抗して図の下方へ変位し、第２プランジャ３２をコア３１へ当接させている。一方、第１プランジャ２１は、スプリング２４によって図の上方へ付勢されているため、ダイヤフラム２６から離れていて、吸入圧力Ｐｓの変化によって変位するダイヤフラム２６の影響は受けない状態になっている。また、第１プランジャ２１は、シャフト２５を介して弁体１６をその全開位置に付勢している。したがって、この状態で、可変容量圧縮機の回転軸がエンジンによって回転駆動されていても、可変容量圧縮機は吐出容量が最小の状態で運転されることになる。
【００２６】
ここで、空調装置が起動されると、ソレノイドの電磁コイル２９には最大の制御電流が供給される。この時点では、まだ、吸入圧力Ｐｓが高いので、第２プランジャ３２は、高い吸入圧力Ｐｓにより図の下方へ押されてコア３１に当接しており、コア３１との間で吸引状態になってもそのままの位置にある。したがって、このときには、第２プランジャ３２およびコア３１が固定鉄芯のように振る舞い、第１プランジャ２１は、第２プランジャ３２によって吸引されるとともに、ホルダ２０の隆起部によっても第２プランジャ３２の方向へ吸引される。これにより、第１プランジャ２１は、ダイヤフラム２６を介して第２プランジャ３２に吸着される。
【００２７】
第１プランジャ２１が図の下方へ移動して第２プランジャ３２に吸着されることにより、一体に形成されている弁体１６およびシャフト２５は、スプリング１７によって閉弁方向へ付勢され、この結果、弁体１６は弁座１５に着座されて弁部は全閉状態になる。これにより、吐出室からクランク室への通路は遮断されるので、可変容量圧縮機は、速やかに最大容量の運転に移行するようになる。
【００２８】
次に、可変容量圧縮機が最大容量の運転を続けていき、吸入室の吸入圧力Ｐｓが低くなると、ダイヤフラム２６がその吸入圧力Ｐｓの低下を感知して図の上方へ変位していく。このとき、ソレノイドの電磁コイル２９に供給される制御電流を空調装置の設定温度に応じた値に制御すると、第１プランジャ２１、ダイヤフラム２６および第２プランジャ３２は吸着状態のまま一体となって、吸入圧力Ｐｓとスプリング１７，２４，３６の荷重とソレノイドの吸引力とがバランスした位置まで図の上方へ移動する。
【００２９】
これにより、第１プランジャ２１に当接しているシャフト２５を介して弁体１６が押し上げられ、弁座１５から離れて、弁部は所定の開度に設定される。したがって、吐出圧力Ｐｄの冷媒が開度に応じた流量に制御されてクランク室に導入され、可変容量圧縮機は、制御電流に対応した容量の運転に移行するようになる。
【００３０】
ソレノイドの電磁コイル２９に供給される制御電流が一定の場合、ダイヤフラム２６は吸入圧力Ｐｓを感知して弁部の開度を制御する。たとえば冷凍負荷が大きくなって、吸入圧力Ｐｓが高くなった場合は、ダイヤフラム２６は図の下方へ変位するので、弁体１６も下方へ移動して弁部の開度が小さくなり、可変容量圧縮機は、吐出容量を増やすよう動作する。逆に、冷凍負荷が小さくなって吸入圧力Ｐｓが低くなった場合は、ダイヤフラム２６が図の上方へ変位して弁部の開度を大きくするので、可変容量圧縮機は、吐出容量を減らすよう動作する。この結果、可変容量圧縮機は、吸入圧力Ｐｓが制御電流に対応した値を保持するように制御される。
【００３１】
なお、上記の実施の形態では、第１プランジャ２１が第２プランジャ３２の方向へ吸引される吸引力を、第１プランジャ２１およびホルダ２０に形成したテーパ部によって増加させるように構成したが、その吸引力増加手段として、テーパ形状に限らず、ホルダ２０が第１プランジャ２１を第２プランジャ３２の方向へ吸引することができる段差部を第１プランジャ２１およびホルダ２０に形成するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。
【図２】吸引力特性を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１１  ボディ
１２  ポート
１３ａ，１３ｂ  ストレーナ
１４  ポート
１５  弁座
１６  弁体
１７  スプリング
１８  アジャストねじ
１９  ポート
２０  ホルダ
２１  第１プランジャ
２２  ガイド
２３  フランジ部
２４  スプリング
２５  シャフト
２６  ダイヤフラム
２７  ケース
２８  パッキン
２９  電磁コイル
３０  スリーブ
３１  コア
３２  第２プランジャ
３３  シャフト
３４  コネクタハウジング
３５  アジャストねじ
３６  スプリング
３７  プレート
３８  コネクタ端子
３９  カラー
【図１】
2005155352.tif 000003
【図２】
2005155352.tif 000004