(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容量可変型圧縮機の吸入圧力を導入される感圧素子室に設けられた感圧素子の感圧動作により開閉駆動される弁体を有し、電磁コイル装置の発生荷重を前記感圧素子の発生荷重に対抗させ、前記電磁コイル装置の発生荷重に応じて感圧素子の設定圧を可変設定し、前記弁体の開度に応じて容量可変型圧縮機のクランク室圧力を制御して容量可変型圧縮機の容量制御を行う容量可変型圧縮機用制御弁において、
前記電磁コイル装置は内部にプランジャを有するプランジャ室を有し、前記プランジャ室が前記感圧素子室に連通し、前記プランジャ室に吸入圧力が導入され、
前記弁体を中間部に一体に有する弁棒の外径の等しい両端に同じ前記吸入圧力が及ぼされ、
前記感圧素子と前記弁棒の一端との間に設定弾性部材が設けられ、前記感圧素子の感圧動作を前記設定弾性部材の弾性変形動作に変換して前記弁棒を介して前記弁体に伝達し、前記設定弾性部材の弾性変形による発生荷重と電磁コイル装置の通電電流による発生荷重との平衡関係により前記弁体の開度が決まる、
ことを特徴とする容量可変型圧縮機用制御弁。
【請求項２】
前記弁棒は中間部にて他の圧力を軸力方向に受けないよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の容量可変型圧縮機用制御弁。
【請求項３】
前記弁棒は中間部にて容量可変型圧縮機の吐出圧力を開弁方向の軸力として受けるよう軸径差を設けられていることを特徴とする請求項１に記載の容量可変型圧縮機用制御弁。
【請求項４】
前記弁棒は中間部にて容量可変型圧縮機の吐出圧力を閉弁方向の軸力として受けるよう軸径差を設けられていることを特徴とする請求項１に記載の容量可変型圧縮機用制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、容量可変型圧縮機用制御弁に関し、特に、車載空調装置などにて使用される斜板式容量可変型圧縮機のための容量制御弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
斜板式容量可変型圧縮機のための容量制御弁として、特開平１０−２０５４４４号公報、特開平１０−３１８４１４号公報に示されているように、ベローズのような感圧素子の感圧動作により開閉駆動される弁体を有し、電磁コイル装置の発生荷重を前記感圧素子の発生荷重に対抗させ、前記電磁コイル装置の発生荷重に応じて感圧素子の設定圧を可変設定し、前記弁体の開度に応じて容量可変型圧縮機のクランク室圧力を制御して容量可変型圧縮機の容量制御を行う容量可変型圧縮機用制御弁が従来より知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような従来の容量可変型圧縮機用制御弁では、内部にプランジャを有する電磁コイル装置のプランジャ室が容量可変型圧縮機の吐出側あるいはクランク室と連通し、プランジャ室に吐出圧力あるいはクランク室圧力が導入される構造になっているため、プランジャ室を画定するプランジャチューブは吐出圧力に耐える破壊圧強度を有している必要がある。
【０００４】
このため、特に、ＣＯ2 等の冷媒を使用する超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置では、吐出圧力が２０ＭＰａに近い高圧になるため、プランジャチューブに必要な破壊圧強度は３０ＭＰａ以上になり、この圧力に耐える肉厚の厚いプランジャチューブが必要になり、プランジャチューブの材料費が嵩むようになる。また、プランジャチューブの厚肉化により、プランジャチューブの外側に設けられる電磁コイルとプランジャとの間隙が増大し、プランジャに有効に作用する磁力が低減するため、電磁コイルを大型化する必要も生じる。
【０００５】
この発明は、上述の如き問題点を解消するためになされたもので、吐出圧力の高圧化に拘わらずプランジャチューブを厚肉化する必要がなく、電磁コイルを大型化する必要がなく、併せて圧力バランスを取ることができる容量可変型圧縮機用制御弁を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁は、容量可変型圧縮機の吸入圧力を導入される感圧素子室に設けられた感圧素子の感圧動作により開閉駆動される弁体を有し、電磁コイル装置の発生荷重を前記感圧素子の発生荷重に対抗させ、前記電磁コイル装置の発生荷重に応じて感圧素子の設定圧を可変設定し、前記弁体の開度に応じて容量可変型圧縮機のクランク室圧力を制御して容量可変型圧縮機の容量制御を行う容量可変型圧縮機用制御弁において、前記電磁コイル装置は内部にプランジャを有するプランジャ室を有し、前記プランジャ室が前記感圧素子室に連通し、前記プランジャ室に吸入圧力が導入され、前記弁体を中間部に一体に有する弁棒の外径の等しい両端に同じ前記吸入圧力が及ぼされ、前記感圧素子と前記弁体の一端との間に設定弾性部材が設けられ、前記感圧素子の感圧動作を前記設定弾性部材の弾性変形動作に変換して前記弁棒を介して前記弁体に伝達し、前記設定弾性部材の弾性変形による発生荷重と電磁コイル装置の通電電流による発生荷重との平衡関係により前記弁体の開度が決まるものである。
【０００７】
請求項２記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁は、さらに、前記弁棒は中間部にて他の圧力を軸力方向に受けないよう構成されているものである。
【０００８】
請求項３記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁は、さらに、前記弁棒は中間部にて容量可変型圧縮機の吐出圧力を開弁方向の軸力として受けるよう軸径差を設けられているものである。
【０００９】
請求項４記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁は、さらに、前記弁棒は中間部にて容量可変型圧縮機の吐出圧力を閉弁方向の軸力として受けるよう軸径差を設けられているものである。
【００１０】
請求項１の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、プランジャ室に可変型圧縮機の吸入圧力が導入され、プランジャ室内圧が吐出圧力によって高圧になることがない。また、弁体と一体の弁棒への吸入圧力の作用力がキャンセルされていて、感圧素子の感圧動作が設定弾性部材の弾性変形動作に変換され、設定弾性部材の弾性変形による発生荷重と電磁コイル装置の通電電流による発生荷重との平衡関係により弁体の開度調整が行われる。
【００１１】
請求項２の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、中間部にて他の圧力を軸力方向に受けないよう構成されており、弁開度特性（吸入圧力設定値）が吐出圧力の影響を受けることがない。
【００１２】
請求項３記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、中間部にて容量可変型圧縮機の吐出圧力を開弁方向の軸力として受け、吸入圧力設定値を吐出圧力の上昇に合わせて高くするような補正制御が可能になる。
【００１３】
請求項４記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁は、中間部にて容量可変型圧縮機の吐出圧力を閉弁方向の軸力として受け、吸入圧力設定値を吐出圧力の上昇に合わせて低くするような補正制御が可能になる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１５】
図１、図２は本発明の容量可変型圧縮機用制御弁の実施の形態を示している。
【００１６】
容量可変型圧縮機用制御弁１０は円柱状の弁ハウジング１１を有している。弁ハウジング１１には、弁ハウジング１１の中間部を径方向に横切って延在するクランク室側通路１２および吐出ポート側通路１３と、クランク室側通路１２と吐出ポート側通路１３とを連通接続する弁ポート１４が形成されている。
【００１７】
弁ハウジング１１には弁ポート１４を開閉、即ち、クランク室側通路１２と吐出ポート側通路１３とを連通、遮断し、弁軸方向（上下方向）の移動量に応じてクランク室側通路１２と吐出ポート側通路１３との連通度を定量的に増減する弁体１５を中間部に一体に有する弁棒１６が上下働可能に設けられている。
【００１８】
弁ハウジング１１の下端部にはベローズ収容室１７が形成されている。ベローズ収容室１７には、弁ハウジング１１にねじ係合し、ベローズ装置の一方のエンド部材及び内部ストッパをなす調整ねじ部材１８と、一端（固定端）を調整ねじ部材１８に一体的に連結された蛇腹状のベローズ本体１９と、ベローズ本体１９の他端（可動端）に一体的に連結されて内部ストッパを兼ねた他方のエンド部材２０と、圧縮コイルばねによる内部補正ばね２１とからなる感圧素子である密閉構造のベローズ装置２２が配置されている。エンド部材２０にはばねリテーナ２３が固定されており、ばねリテーナ２３と調整ねじ部材１８との間には圧縮コイルばねによる主ばね２４が設けられている。
【００１９】
弁ハウジング１１には吸入圧力導入ポート２５が形成されており、吸入圧力導入ポート２５よりベローズ収容室１７内には斜板式容量可変型圧縮機の吸入圧力Ｐｓが導入される。ベローズ装置２２は、内部を真空とされ、吸入圧力Ｐｓを絶対圧として感知感応する。ベローズ装置２２の設定可変域での伸縮量（ＬｂＡ〜ＬｂＢ）と発生荷重（ＷｂＡ〜ＷｂＢ）は、図３に示されているように、超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置での圧縮機の吸入圧力Ｐｓの使用圧力域に対応する。
【００２０】
弁棒１６の下端１６ａは弁ハウジング１１に形成された孔２６を貫通してベローズ収容室１７内に突出している。弁棒１６の下端１６ａにはばねリテーナ２７が係合しており、このばねリテーナ２７とベローズ装置２２側のばねリテーナ２３との間に圧縮コイルばねによる設定ばね２８が設けられている。設定ばね２８は、ベローズ装置２２の感圧動作（伸縮変位）を弾性変形動作に変換して弁棒１６に伝達するものである。設定ばね２８の発生荷重特性は図４に示されており、設定可変域での発生荷重（ＷｈＡ〜ＷｈＢ）はベローズ装置２２の設定可変域での発生荷重（ＷｂＡ〜ＷｂＢ）の１／１５程度の低い値になっている。
【００２１】
弁ハウジング１１の上端部には電磁コイル装置３０が取り付けられている。電磁コイル装置３０は、弁ハウジング１１に固定され吸引子３１を一体に有する本体３２と、本体３２に固定されたプランジャチューブ３３および外函３４と、外函３４に固定されたコイルボビン３５、巻線部３６、磁気ガイド部材３７と、ボルト３８によって外函３４に固定されプランジャチューブ３３を蓋するプラグ部材３９と、プランジャチューブ３３内（プランジャ室５３）に上下動可能に設けられたプランジャ４０と、プラグ部材３９とプランジャ４０との間に設けられたプランジャばね４１と、プラグ部材３９に固定されプランジャ４０に形成された案内孔４２に摺動可能に嵌合してセンタ出しを行うガイドピン４３とにより構成されている。
【００２２】
プランジャ４０とプランジャばね４１とによる発生荷重特性は図５に示されており、制御域での発生荷重（ＷｃＡ〜ＷｃＢ）はコイル電流に略比例する。
【００２３】
そして、制御域での発生荷重（ＷｃＡ〜ＷｃＢ）は、設定ばね２８の設定可変域での発生荷重（ＷｈＡ〜ＷｈＢ）と一致し、ベローズ装置２２の設定可変域での発生荷重（ＷｂＡ〜ＷｂＢ）の１／１５程度の低い値となる。
【００２４】
本体３２には中心孔４４が貫通形成されており、中心孔４４にはプランジャ４０と弁棒１６とを連繋する連結棒４５が上下動可能に嵌合している。
【００２５】
本体３２には、弁棒ガイド部材４６をねじ係合した弁ハウジング１１がねじ係合されており、弁棒ガイド部材４６の中心部に形成さたれガイド孔４７に弁棒１６の上端側が上下動可能に嵌合している。弁棒１６の上端１６ｂは弁棒カイド部材４６より弁棒ガイド部材４６と本体３２との間に画定された空室４８に突出している。
【００２６】
弁ハウジング１１にはベローズ収容室１７と空室４８とを連通する均圧孔（貫通孔）４９が形成されている。また、本体３２、プランジャ４０の各々にも均圧孔（貫通孔）５０、５１が形成されている。
【００２７】
本体３２の外側には容量可変型圧縮機用制御弁１０を容量可変型圧縮機に取り付けるための取付フランジ５２が係合している。
【００２８】
次に上述の構成よりなる容量可変型圧縮機用制御弁１０の動作を説明する。
圧縮機の吸入圧力Ｐｓが吸入圧力導入ポート２５よりベローズ収納室１７内に入り、ベローズ装置２２に作用し、ベローズ装置２２は、圧縮機の吸入圧力Ｐｓとベローズ内圧（真空圧）との差圧に応じて伸縮する。ベローズ装置２２の伸縮量Ｌｂに相関して設定ばね２８が弾性変形する。これにより、ベローズ装置２２の感圧動作が設定ばね２８の弾性変形動作に変換され、設定ばね２８の弾性変形による発生荷重Ｗｈと電磁コイル装置３０の通電電流による発生荷重Ｗｃとの平衡関係により弁体１５を含む弁棒１６の上下動位置（弁開度）調整が行われ、その開度に応じて吐出ポート側通路１３の吐出圧力Ｐｄが弁ポート１４を通ってクランク室側通路１２に入り、圧縮機のクランク室に導入される。図６は、この容量可変型圧縮機用制御弁１０の弁開度特性を示している。
【００２９】
圧縮機の吸入圧力Ｐｓは、吸入圧力導入ポート２５よりベローズ収納室１７内に入り、均圧孔４９を通って空室４８に入り、これより更に、均圧孔５０、５１を通ってプランジャ室５３に入る。これにより、プランジャ室５３に圧縮機の吸入圧力Ｐｓが導入され、プランジャ室内圧が吐出圧力Ｐｄによって高圧になることがない。
【００３０】
上述したように、プランジャ室内圧が吐出圧力Ｐｄによって高圧になることがないから、ＣＯ2 等の冷媒を使用する超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置で、吐出圧力が高圧になっても、プランジャチューブ３３を厚肉化する必要がなく、これに伴いプランジャチューブ３３の外側に設けられる巻線部３６とプランジャ４０の間隙が増大することがなく、電磁コイル装置３０を大型化する必要がなくなる。
【００３１】
弁棒１６の下端１６ａはベローズ収納室１７内にあり、上端１６ｂは空室４８にあり、ベローズ収納室１７と空室４８には共に吸入圧力Ｐｓが導入されるから、弁棒１６の上下両端に同じ吸入圧力Ｐｓを及ぼされ、しかも、弁棒１６のＰｓ−Ｐｃ間部分の外径Ｄ１、Ｐｃ−Ｐｄ間部分の外径Ｄ２、Ｐｄ−Ｐｓ間部分の外径Ｄ３で、Ｄ１＝Ｄ２＝Ｄ３とし、弁棒１６が中間部にて他の圧力を軸力方向に受けないように構成することで、弁棒１６への圧力による作用力が全てキャンセルされ、図７（ａ）に示すように、弁開度特性（Ｐｓ設定値）が吐出圧力Ｐｄの影響を受けることがない容量制御弁が得られる。
【００３２】
これ以外に、弁棒１６の中間部の外径を、Ｄ２＞Ｄ１＝Ｄ３に設定することにより、弁棒１６が中間部にて吐出圧力Ｐｄを開弁方向の軸力として受け、図７（ｂ）に示すように、Ｐｓ設定値を吐出圧力Ｐｄの上昇に合わせて高くするような補正制御が可能になる。また、これとは、反対に、Ｄ２＜Ｄ１＝Ｄ３に設定することにより、弁棒１６が中間部にて吐出圧力Ｐｄを閉弁方向の軸力として受け、図７（ｃ）に示すように、Ｐｓ設定値を吐出圧力Ｐｄの上昇に合わせて低くするような補正制御が可能になる。
【００３３】
しかも、プランジャ４０とプランジャばね４１とによる制御域での発生荷重（ＷｃＡ〜ＷｃＢ）は、ベローズ装置２２の設定可変域での発生荷重（ＷｂＡ〜ＷｂＢ）の１／１５程度の低い値となるから、ＣＯ2 冷凍サイクルであっても電磁コイル装置３０を大型化せずに済ませることが可能になる。
【００３４】
上述のような弁開度特性、補正制御は、要求制御特性に応じて任意に設定することができる。
【００３５】
なお、設定ばね２８の設定可変域での発生荷重特性は、先に、ベローズ装置２２の設定可変域での発生荷重の１／１５程度と説明したが、設定ばね２８のばね定数を変えることで任意に調整でき、これに伴い、電磁コイル装置３０による発生荷重（電磁コイル装置３０の大きさ）も任意に調整できることは、言うまでもない。
【００３６】
図８、図９は各々この発明による実施の形態の容量可変型圧縮機用制御弁１０の変形例を示している。なお、図８、図９において、図１に示されているもの同等あるいは同一の構成要件には、図１に付けた符号と同一の符号を付けてその説明を省略する。
【００３７】
図８に示されている変形例では、ベローズ装置２２のベローズ本体１９のばね定数と内部補正ばね２１のばね定数を高めて主ばね（２４）を省略し、弁ハウジング１１の外径をスリム化している。また、制御弁１０の容量可変型圧縮機に対する取り付けを、フランジ固定から止め輪５４による固定に変更している。図９に示されている変形例では、更に、電磁コイル装置３０のスリム化が図られ、電磁コイル装置３０の部分も含めて容量可変型圧縮機用制御弁１０が圧縮機に埋め込み可能になっている。
【００３８】
上述のこと以外は、図１に示されているものと同様に構成されているので、図８、図９に示されている容量可変型圧縮機用制御弁１０でも、図１に示されているものと同じ、作用、効果が得られる。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、請求項１の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、プランジャ室に可変型圧縮機の吸入圧力が導入され、プランジャ室内圧が吐出圧力によって高圧になることがないから、ＣＯ2等の冷媒を使用する超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置で、吐出圧力が高圧になっても、プランジャチューブを厚肉化する必要がなく、しかも、弁体と一体の弁棒への吸入圧力の作用力がキャンセルされていて、感圧素子の感圧動作が設定弾性部材の弾性変形動作に変換され、設定弾性部材の弾性変形による発生荷重と電磁コイル装置の通電電流による発生荷重との平衡関係により弁体の開度調整が行われるから、電磁コイル装置の通電電流による発生荷重は設定ばねの弾性変形による発生荷重と平衡する値でよくなり、これに伴い電磁コイル装置を大型化する必要がなくなり、材料費が嵩むことがなく、小型化設計が可能になる。
【００４０】
請求項２の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、中間部にて他の圧力を軸力方向に受けないよう構成されているから、吸入圧力設定値が吐出圧力の影響を受けることがなく、併せて弁駆動力の低減により電磁コイル装置の小型化が可能になる。
【００４１】
請求項３記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、中間部にて容量可変型圧縮機の吐出圧力を開弁方向の軸力として受け、吸入圧力設定値を吐出圧力の上昇に合わせて高くするような補正制御が可能になる。
【００４２】
請求項４記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁は、中間部にて容量可変型圧縮機の吐出圧力を閉弁方向の軸力として受け、吸入圧力設定値を吐出圧力の上昇に合わせて低くするような補正制御が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による容量可変型圧縮機用制御弁の実施の形態を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】この発明による容量可変型圧縮機用制御弁におけるベローズ特性を示すグラフである。
【図４】この発明による容量可変型圧縮機用制御弁における設定ばね特性を示すグラフである。
【図５】この発明による容量可変型圧縮機用制御弁における電磁コイル特性を示すグラフである。
【図６】この発明による容量可変型圧縮機用制御弁における弁開度特性を示すグラフである。
【図７】この発明による容量可変型圧縮機用制御弁におけるＰｄ変化に対するＰｓ設定値変化特性を示すグラフである。
【図８】この発明による容量可変型圧縮機用制御弁の実施の形態の変形例を示す断面図である。
【図９】この発明による容量可変型圧縮機用制御弁の実施の形態の他の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  容量可変型圧縮機用制御弁
１１  弁ハウジング
１２  クランク室側通路
１３  吐出ポート側通路
１４  弁ポート
１５  弁体
１６  弁棒
１７  ベローズ収容室
２２  ベローズ装置
２４  主ばね
２５  吸入圧力導入ポート
２８  設定ばね
３０  電磁コイル装置
３１  吸引子
３３  プランジャチューブ
３６  巻線部
４０  プランジャ
４５  連結棒
４９  均圧孔
５３  プランジャ室
【図１】
0004395239.tif 000002
【図２】
0004395239.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0004395239.tif 000009
【図９】
0004395239.tif 000010