(57)【要約】【課題】ボール弁の摩耗を抑えることができる制御弁の提供を図る。【解決手段】制御弁８０は、内部に通路８２を有するケース８１と、通路８２の途中に設けられた弁座８３と、弁座８３に接離自在なボール弁８４と、ボール弁８４を閉弁方向に付勢する付勢手段９１と、ボール弁８４を開弁方向に付勢する付勢手段８７からの付勢力をボール弁８４に伝達するシャフト８５と、シャフト８５とは逆側においてボール弁８４と一体に設けられたガイド棒９５と、ケース８１に設けられガイド棒９５を摺動自在に支持するガイド孔９６と、を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御弁（８０）であって、
内部に通路（８２）を有するケース（８１）と、
前記通路（８２）の途中に設けられた弁座（８３）と、
前記弁座に接離自在なボール弁（８４）と、
前記ボール弁を閉弁方向に付勢する付勢手段（９１）と、
前記ボール弁を開弁方向に付勢する付勢手段からの付勢力を前記ボール弁に伝達するシャフト（８５）と、
前記ボール弁を挟んで前記シャフトとは逆側に、前記ボール弁と一体に設けられたガイド棒（９５）と、
前記ケースに設けられ前記ガイド棒を摺動自在に支持するガイド孔（９６）と、
を備えることを特徴とする制御弁（８０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、制御弁に関し、特に可変容量圧縮機に用いられる制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば可変容量圧縮機などには吐出容量を制御するための制御弁を備えるものがある。制御弁には、自立制御式（機械式）と、外部制御式（例えば電磁式）とがあり、例えば特許文献１には外部制御式の制御弁が開示されている。
【０００３】
制御弁により給気通路の開度が変更されると、吐出室からクランク室に導入される高圧冷媒量が変化し、クランク室圧力が変化する。つまりピストンを挟んだクランク室圧（ピストン背面圧）と吸入室圧（ピストン前面圧）との差圧が変化する。すると、ピストンストロークが変わり、圧縮機の吐出量が変わる。
【０００４】
この種の制御弁には、内部に通路を有するケースと、通路の途中に設けられた弁座と、弁座に接離自在なボール弁と、ボール弁を閉弁方向に付勢するコイルスプリングと、ボール弁を開弁方向に付勢する付勢手段（なお付勢手段は自立式では感圧部などで構成され、外部制御式では電磁ソレノイドなどで構成される）からの付勢力をボール弁に伝達するシャフトと、を備えたものがある。
【特許文献１】特開平５−９６９１３号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような制御弁では、ボール弁とシャフトとが一体に形成されていない場合、弁開時にボール弁と弁座との間を流れる流体の流れによってボール弁が回転または揺動を起こす虞がある。このようにボール弁が暴れると、ボール弁とスプリングとが摺動接触したり、ボール弁とシャフトとが摺動接触したり、または、ボール弁と弁座とが摺動接触することで、ボール弁の摩耗が促進してしまう。
【０００６】
本発明は、このような事情を考慮し、ボール弁の摩耗を抑えることができる制御弁の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、制御弁であって、内部に流体が流れる通路を有するケースと、前記通路の途中に設けられた弁座と、前記弁座に接離自在なボール弁と、前記ボール弁を閉弁方向に付勢する付勢手段と、前記ボール弁を開弁方向に付勢する付勢手段からの付勢力を前記ボール弁に伝達するシャフトと、前記ボール弁を挟んで前記シャフトとは逆側において、前記ボール弁と一体に設けられたガイド棒と、前記ケースに設けられ前記ガイド棒を摺動自在に支持するガイド孔と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、ボール弁と一体に設けられたガイド棒が、ケースに設けられたガイド孔に摺動自在に支持されているため、開弁時にボール弁が回転や揺動などによって暴れてしまうことを防止できる。これにより、ボール弁の摩耗を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を可変容量圧縮機の制御弁に具現化した実施形態を図面を参照しつつ説明する。
【００１０】
まず、可変容量圧縮機の構成について図１を参照しつつ説明する。
【００１１】
本実施形態の可変容量圧縮機１は、冷凍サイクルに介装されて冷凍サイクルのエバポレータで気化した冷媒ガスを断熱圧縮するものである。
【００１２】
この可変容量圧縮機１は、円周方向に複数の等間隔に配置されたシリンダボア３を有するシリンダブロック２と、該シリンダブロック２の前端面に接合され該シリンダブロック２との間にクランク室５を形成するフロントヘッド４と、シリンダブロック２の後端面にバルブプレート９を介して接合され吸入室７および吐出室８を形成するリアヘッド６と、を備えている。これらシリンダブロック２とフロントヘッド４とリアヘッド６とは、複数のスルーボルトＢによって締結固定され、圧縮機のハウジングを構成している。
【００１３】
バルブプレート９は、シリンダボア３と吸入室７とを連通する吸入孔１１と、シリンダボア３と吐出室８とを連通する吐出孔１２と、を備えている。
【００１４】
バルブプレート９のシリンダブロック２側には、吸入孔１１を開閉するリード弁式の吸入弁（図示せぬ）が設けられ、一方、バルブプレート９のリアヘッド６側には、吐出孔１２を開閉するリード弁式の吐出弁（図示せぬ）が設けられている。
【００１５】
シリンダブロック２およびフロントヘッド４の中心の支持孔１７、１４には軸受１８、１５を介して駆動軸１０が軸支され、この駆動軸１０がクランク室５内で回転自在となっている。この駆動軸１０の前端はフロントヘッド４から外部へ突出しており、この突出端には電磁クラッチ６１を内蔵するプーリ６０が取り付けられている。このプーリ６０は図示せぬベルトを介して外部駆動源（例えば車両エンジンなど）と連結され、電磁クラッチ６１がＯＮ状態で外部駆動源の駆動力を駆動軸１０の回転に変換する。
【００１６】
クランク室５内には、駆動軸１０の回転を、シリンダボア３内に摺動自在に配置されたピストン２９の往復動に変換する変換機構２０が設けられている。
【００１７】
変換機構２０は、駆動軸１０に固定され駆動軸１０と一体的に回転するドライブプレート２１と、駆動軸１０に軸方向に摺動自在に装着されたスリーブ２２と、スリーブ２２にピン２３を中心に傾動自在に連結された斜板２４と、ドライブプレート２１と斜板２４とを連結して斜板２４をドライブプレート２１と一体的に回転させる連結部４０と、斜板２４にラジアル軸受３６およびスラスト軸受３７を介して装着されたソケットプレート２６と、クランク室５内に固定されてソケットプレート２６を軸方向に摺動自在に支持して非回転に規制する規制プレート３５と、ソケットプレート２６とピストン２９とを連結するピストンロッド３０と、を備えて構成されている。
【００１８】
駆動軸１０を回転すると、斜板２４が回転しつつその傾斜角に応じて駆動軸１０の軸線方向に揺動する。これによりソケットプレート２６が非回転で且つ駆動軸１０の軸線方向に揺動する。ソケットプレート２６の揺動は、ピストンロッド３０を介してピストン２９に伝達され、これによりピストン２９がシリンダボア３内で往復運動する。すると、吸入室７の冷媒が、シリンダボア３へ吸入されて圧縮されたのち、吐出室８へ吐出される。
【００１９】
ここで、斜板２４およびこれに装着されたソケットプレート２６は、スリーブ２２のスライド位置に対応して駆動軸１０に対する傾斜角が変更されるようになっている。より具体的には、スリーブ２２がリターンスプリング５２に抗してシリンダブロック２側に近接移動すると、斜板２４およびソケットプレート２６の傾斜角が小さくなり、逆にスリーブ２２がリターンスプリング５１に抗してシリンダブロック２から離れる方向に移動すると、斜板２４およびソケットプレート２６の傾斜角が大きくなる。
【００２０】
このようにソケットプレート２６の駆動軸１０に対する傾斜角が変化すると、ピストンストロークが変化し、圧縮機の吐出量が変化する。
【００２１】
ここで本実施形態では、圧縮機の吐出量を制御するための容量制御機構が設けられている。この容量制御機構は、クランク室５と吸入室７とを連通する抽気通路７１（図１中矢示で示す）と、クランク室５と吐出室８とを連通する給気通路７２（図１中矢示で示す）と、給気通路７２の開度を調整する制御弁８０と、を備えて構成されている。
【００２２】
制御弁８０により、給気通路７２の開度が変更されると、給気通路７２を通じて吐出室８からクランク室５に導入される冷媒量が変化し、クランク室圧Ｐｃが変化する。これによりクランク室圧Ｐｃ（ピストンの背面圧）と吸入室圧Ｐｓ（ピストンの前面圧）との圧力バランスが変化して、ピストンストロークが変化する。
【００２３】
以下、制御弁８０の構成を図２〜４を参照しつつ詳しく説明する。
【００２４】
本実施形態の制御弁８０は自立制御式（機械式）の制御弁である。なお、本発明は外部制御式（例えば電磁式）の制御弁にも適用できる。
【００２５】
本実施形態の制御弁８０は、制御弁８０のハウジングを構成するケース８１を備えている。ケース８１は、第１ケース８１ａおよび第２ケース８１ｂおよびキャップ８１ｃが組み合わされて構成されている。なお、８１ｄはフィルタである。
【００２６】
ケース８１内には、上述の給気通路７２の一部を構成する通路８２が設けられている。通路８２の一方の開口端（第１ポート９７）は、吐出室８に連通する一方、通路８２の他方の開口端（第２ポート９８）は、クランク室５に連通している。通路８２の途中には、弁孔８２ｂを画成する弁座８３が設けられている。通路８２のうち弁座８３の上流側８２ａは、ボール弁８４を配置する弁室８２ａとして構成され、この弁室８２ａには、弁座８３に接離自在なボール弁８４と、ボール弁８４を弁座８３に向けて付勢する（つまり閉弁方向に向けて付勢する）付勢手段としてのコイルスプリング（スプリング）９１と、が配置されている。
【００２７】
また、ケース８１内には、弁座８３の弁孔８２ｂの延長線上に貫通形成されたスライド嵌合孔８６と、このスライド嵌合孔８６に連通する感圧室８８と、が設けられている。スライド嵌合孔８６内にはシャフト８５がスライド自在に嵌合されており、このシャフト８５は、その一端が弁孔８２ｂを貫通してボール弁８４に接触するとともにその他端が感圧室８８内の付勢手段８７と連結している。
【００２８】
付勢手段８７は、シャフト８５を介してボール弁８４を開弁方向に移動させるものであり、この例では、第３ポート９９を通じて吸入室７に連通して感圧室８８内に配置されたベローズ（感圧部）として構成されている。この付勢手段としてのベローズ８７は、感圧室８８内の圧力変動により伸縮して、ボール弁８４へ付勢する付勢力が変化するようになっている。
【００２９】
なお、ボール弁８４には、上述のコイルスプリング９１以外に、ボール弁８４を閉弁方向に向けて付勢するコイルスプリング９２と、ボール弁８４を開弁方向に向けて付勢するコイルスプリング９３と、からも付勢力が付与されている。
【００３０】
このような構成により、吸入室７内の圧力変動に伴い感圧室８８内の圧力が変動すると、ベローズ８７が伸縮し、ボール弁８４の弁座８３からのリフト量が変化し、給気通路７２の開度が変化する。
【００３１】
より具体的には、吸入圧Ｐｓが高くなると、ベローズ８７が縮んでボール弁が開弁方向に移動するので、ボール弁８４のリフト量が小さくなる。これにより、給気通路７２を通じてクランク室５に供給される高圧冷媒量が減ってクランク室５内の圧力Ｐｃが小さくなり、斜板２４およびソケットプレート２６の傾斜角が大きくなるため、ピストンストロークが小さくなり、吐出容量が減る。これにより、吸入圧Ｐｓが高くなる。反対に、吸入圧Ｐｓが低くなると、ベローズ８７が延びてボール弁８４を開弁方向に移動するので、ボール弁８４のリフト量が大きくなる。これにより、給気通路７２を通じてクランク室５に供給される高圧冷媒の流量が増えてクランク室５内の圧力Ｐｃが大きくなり、斜板２４およびソケットプレート２６の傾斜角が小さくなるため、ピストンストロークが小さくなり、吐出容量が減る。これにより、吸入圧Ｐｓが高くなる。つまり、この実施形態では制御弁８０によって、冷凍サイクルの吸入室圧Ｐｓが一定となるように圧縮機の吐出量が変化するようになっている。
【００３２】
ここで、本実施形態の制御弁８０は、ボール弁８４を挟んでシャフト８５とは逆側に、ボール弁８４と一体に設けられたガイド棒９５と、ケース８１に設けられガイド棒９５を摺動自在に支持するガイド孔９６と、をさらに備えている。つまり、本実施形態の制御弁８０によれば、ボール弁８４と一体に設けられたガイド棒９５が、ケース８１に設けられたガイド孔９６に摺動自在に支持されている。そのため、ボール弁８４がシャフト８５と一体に構成されていなくとも、開弁時に弁孔８２ｂを流通する流体の流れの影響を受けてボール弁８４が暴れてしまうことを防止できる。つまり、ボール弁８４の摩耗を抑えることができる。なお、ボール弁８４とガイド棒９５とは溶接により一体に接合されていても、予め一体成形されていても良い。
【００３３】
以下、第１実施形態の効果をまとめる。
【００３４】
本実施形態の制御弁８０は、内部に通路８２を有するケース８１と、通路８２の途中に設けられた弁座８３と、弁座８３に接離自在なボール弁８４と、ボール弁８４を閉弁方向に付勢するスプリング９１と、ボール弁８４を開弁方向に付勢する付勢手段８７からの付勢力をボール弁８４に伝達するシャフト８５と、シャフト８５とは逆側においてボール弁８４と一体に設けられたガイド棒９５と、ケース８１に設けられガイド棒９５を摺動自在に支持するガイド孔９６と、を備える。
【００３５】
また、本実施形態の可変容量圧縮機１は、シリンダボア３に往復動自在に収容されたピストン２９と、シリンダボア３の上死点側に吸入弁を介して連通する吸入室７と、シリンダボア３の上死点側に吐出弁を介して連通する吐出室８と、ピストン２９より下死点側のクランク室５と、クランク室５内で回転する駆動軸１０と、駆動軸１０の回転を各ピストンを往復動に変換する変換機構２０と、吐出室８とクランク室５とを連通する給気通路７２と、吸入室７とクランク室５とを連通する抽気通路７１と、抽気通路７１の途中に介在して当該通路７１を開閉する制御弁８０と、を備えた圧縮機であって、制御弁８０が上述の構造である。
【００３６】
つまり本実施形態によれば、ボール弁８４と一体に設けられたガイド棒９５が、ケース８１に設けられたガイド孔９６に、摺動自在に支持されているため、開弁時におけるボール弁８４の回転や異常挙動を防止でき、これにより、ボール弁８４の摩耗を抑えることができる。
【００３７】
なお、本発明は上述の実施形態のみに限定解釈されるべきではなく、以下のような変更が可能である。
【００３８】
例えば、図５〜６に示す変形例のように、第１ポート９７の位置や数などを変更してもよい。なおこの変形例では、第１ポート９７が、ガイド孔９６が形成されるとともにコイルスプリング９１の座面を構成するキャップ８１ｃの底壁から外れた位置（より具体的にはキャップ８１ｃの周壁）に設けられているため、コイルスプリング９１の座りがよいし、ガイド孔９６の形状の自由度が増す利点がある。
【００３９】
また上述の実施形態では、ガイド棒９５およびガイド孔９６は断面形状が真円であるが、非円形であってもよい。
【００４０】
また上述の実施形態では、自立制御式の制御弁について説明したが例えば電磁式などの外部制御式の制御弁にも適用できる。なお例えば外部制御式の制御弁では、付勢手段（上述の実施形態では感圧部）が電磁ソレノイドなどにより構成される。
【００４１】
また上述の実施形態では給気通路７２の途中に介在して給気通路７２を開閉する、所謂、入れ制御の制御弁８０について説明したが、抽気通路７１の途中に介在して抽気通路７１を開閉する、所謂、抜き制御の制御弁に適用できる。
【００４２】
また上述の実施形態では、可変容量圧縮機１に適用された制御弁８０について説明したが、本発明にかかる制御弁は可変容量圧縮機に適用するもののみならずその他の装置に適用できる。
【００４３】
また本発明は、その他、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施形態の制御弁を用いた可変容量圧縮機を示す断面図。
【図２】同制御弁の断面図。
【図３】同制御弁の要部の拡大断面図。
【図４】図３中矢示ＩＶ方向からみた同制御弁の上端部を示す図。
【図５】制御弁の一変形例を示す断面図。
【図６】図５中矢示ＶＩ方向からみた同制御弁の断面図。
【符号の説明】
【００４５】
１…可変容量圧縮機
７１…抽気通路
７２…給気通路
８０…制御弁
８１…ケース
８２…通路
８２ａ…弁孔より上流側（弁室）
８２ｂ…弁孔
８２ｃ…弁孔より上流側
８３…弁座
８４…ボール弁
８５…シャフト
８６…スライド嵌合孔
８７…ベローズ（感圧部、付勢手段）
８８…感圧室
９１…コイルスプリング（スプリング、付勢手段）
９２…コイルスプリング
９３…コイルスプリング
９５…ガイド棒
９６…ガイド孔
Ｐｃ…クランク室圧
Ｐｓ…吸入室圧
Ｐｄ…吐出室圧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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