(57)【要約】【課題】  弁体に対する弁孔開閉方向への吐出圧力の作用が、特許文献１の容量制御弁よりも効果的に阻止され、制御特性の経時変化が抑制され、且つ弁体の他端部の支持孔への挿通作業が、特許文献１の容量制御弁よりも容易な可変容量圧縮機の吐出容量制御弁を提供する。【解決手段】  クランク室と連通し且つ弁孔と連通孔とを介して吐出圧領域と連通する弁室と、弁室内に配設された一端部が弁孔を開閉する弁体と、弁体の他端部を摺動可能に支持する支持孔を有し弁体の他端を吐出圧領域から遮断して弁体を収容するバルブハウジングと、弁体を弁孔開閉方向へ駆動する駆動手段とを備え、弁孔と弁孔開口部周囲の弁座とはバルブハウジングとは別体の且つバルブハウジングよりも硬度の高い素材から成る弁座形成体に形成され、弁座形成体はバルブハウジングに形成された支持孔よりも大径の収容孔に嵌合固定され、収容孔を介して連通孔と弁孔とが連通している。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
クランク室と連通し且つ弁孔と連通孔とを介して吐出圧領域と連通する弁室と、弁室内に配設された一端部が弁孔を開閉する弁体と、弁体の他端部を摺動可能に支持する支持孔を有し弁体の他端を吐出圧領域から遮断して弁体を収容するバルブハウジングと、弁体を弁孔開閉方向へ駆動する駆動手段とを備え、弁孔と弁孔開口部周囲の弁座とはバルブハウジングとは別体の且つバルブハウジングよりも硬度の高い素材から成る弁座形成体に形成され、弁座形成体はバルブハウジングに形成された支持孔よりも大径の収容孔に嵌合固定され、収容孔を介して連通孔と弁孔とが連通していることを特徴とする可変容量圧縮機の吐出容量制御弁。
【請求項２】
弁体の弁座当接面はテーパ面であり、閉弁時に弁孔開口周縁に当接することを特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮機の吐出容量制御弁。
【請求項３】
弁孔と弁座面との接続部は角になっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の可変容量圧縮機の吐出容量制御弁。
【請求項４】
弁座形成体の脱落を防止する脱落防止手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の可変容量圧縮機の吐出容量制御弁。
【請求項５】
駆動手段は、弁体の他端に連結し、吸入圧力の変化により変位して弁体を駆動する感圧部材を有する自律制御機構と、弁体に電磁力を作用させることにより自律制御機構の吸入圧力制御特性を変化させる外部制御機構とを備えていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の可変容量圧縮機の吐出容量制御弁。
【請求項６】
駆動手段は、弁体の他端に連結し、冷媒回路の二つの圧力監視点間の圧力差の変化により変位して弁体を駆動する感圧部材を有する自律制御機構と、弁体に電磁力を作用させることにより自律制御機構の差圧制御特性を変化させる外部制御機構とを備えていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の可変容量圧縮機の吐出容量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変容量圧縮機の吐出容量制御弁に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
クランク室と連通し且つ弁孔と連通孔とを介して吐出圧領域と連通する弁室と、弁室内に配設された一端部が弁孔を開閉する弁体と、弁体の他端部を摺動可能に支持する支持孔を有し弁体の他端を吐出圧領域から遮断して弁体を収容するバルブハウジングと、弁体を弁孔開閉方向へ駆動する駆動手段とを備え、弁孔と弁孔開口部周囲の弁座とはバルブハウジングに形成された、可変容量圧縮機の吐出容量制御弁が特許文献１に開示されている。
特許文献１には、支持孔に挿通された弁体の他端部の断面積と弁孔の断面積とを等しくすることにより、弁体に対して吐出圧力が弁孔開閉方向へ作用しない吐出容量制御弁を実現できる旨記載されている。
【特許文献１】特開２０００−１８４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１の吐出容量制御弁においては、弁体と弁座との当接面は平面なので、当接面の粗度により、閉弁時の弁体の吐出圧力受圧面積が変化する。従って、特許文献１の容量制御弁では、支持孔に挿通された弁体の他端部の断面積と弁孔の断面積とを等しくしても、弁体に対する弁孔開閉方向への吐出圧力の作用を完全に阻止することはできず、吐出圧力により制御吸入圧力がばらつくおそれがある。
バルブハウジングは通常、黄銅、アルミ合金等の切削性の良い軟質素材で形成されているので、長期間に亙って弁体の開閉が繰り返されると、弁座面が磨耗して弁体の吐出圧力受圧面積が変化するおそれがあり、吸入圧力制御特性が経時変化するおそれがある。
特許文献１の容量制御弁においては、弁孔と支持孔と両者の接続部とが同一径であり、連通孔が前記接続部に交差している。これらの孔は穴加工により形成されるので、前記接続部と連通孔との交差部に加工バリが発生する。加工バリを完全に除去するのは困難なので、弁体の他端部を支持孔に挿通する作業が残存するバリにより妨げられるおそれがある。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、弁体に対する弁孔開閉方向への吐出圧力の作用が、特許文献１の容量制御弁よりも効果的に阻止され、制御特性の経時変化が抑制され、且つ弁体の他端部の支持孔への挿通作業が、特許文献１の容量制御弁よりも容易な可変容量圧縮機の吐出容量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】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明においては、クランク室と連通し且つ弁孔と連通孔とを介して吐出圧領域と連通する弁室と、弁室内に配設された一端部が弁孔を開閉する弁体と、弁体の他端部を摺動可能に支持する支持孔を有し弁体の他端を吐出圧領域から遮断して弁体を収容するバルブハウジングと、弁体を弁孔開閉方向へ駆動する駆動手段とを備え、弁孔と弁孔開口部周囲の弁座とはバルブハウジングとは別体の且つバルブハウジングよりも硬度の高い素材から成る弁座形成体に形成され、弁座形成体はバルブハウジングに形成された支持孔よりも大径の収容孔に嵌合固定され、収容孔を介して連通孔と弁孔とが連通していることを特徴とする可変容量圧縮機の吐出容量制御弁を提供する。
本発明に係る吐出容量制御弁においては、バルブハウジングよりも硬度の高い素材から成る弁座形成体に弁座を形成したので、弁座の磨耗が抑制され、弁体の吐出圧力受圧面積の経時変化が抑制される。この結果、制御特性の経時変化が抑制される。
本発明に係る吐出容量制御弁においては、連通孔は支持孔よりも大径の収容孔と交差するので、収容孔と連通孔との交差部に生じた加工バリが残存しても、弁体の他端部を支持孔に挿通する作業を阻害しない。従って、弁体の他端部の支持孔への挿通作業が、特許文献１の容量制御弁よりも容易である。
【０００５】
本発明の好ましい態様においては、弁体の弁座当接面はテーパ面であり、閉弁時に弁孔開口周縁に当接する。
テーパ面と開口周縁の当接は略線接触になるので、部材表面粗度は閉弁時の弁体の吐出圧力受圧面積に影響を与えない。この結果、弁体に対する弁孔開閉方向への吐出圧力の作用が、特許文献１の容量制御弁よりも効果的に阻止される。
【０００６】
本発明の好ましい態様においては、弁孔と弁座面との接続部は角になっている。
弁孔と弁座面との接続部が角になることにより、テーパ面と開口周縁の当接がより一層線接触に接近する。この結果、弁体に対する弁孔開閉方向への吐出圧力の作用が、更に効果的に阻止される。角部はＲ０．５以下又はＣ０．５以下が望ましい。
【０００７】
本発明の好ましい態様においては、容量制御弁は、弁座形成体の脱落を防止する脱落防止手段を備える。
弁座形成体は吐出圧力とクランク圧力との差圧を受けるので、脱落防止手段を設けて弁座形成体の収容孔からの脱落を防止しても良い。
【０００８】
本発明の好ましい態様においては、駆動手段は、弁体の他端に連結し、吸入圧力の変化により変位して弁体を駆動する感圧部材を有する自律制御機構と、弁体に電磁力を作用させることにより自律制御機構の吸入圧力制御特性を変化させる外部制御機構とを備えている。
外部環境に応じて、吸入圧力を最適制御することができる。
【０００９】
本発明の好ましい態様においては、駆動手段は、弁体の他端に連結し、冷媒回路の二つの圧力監視点間の圧力差の変化により変位して弁体を駆動する感圧部材を有する自律制御機構と、弁体に電磁力を作用させることにより自律制御機構の差圧制御特性を変化させる外部制御機構とを備えている。
外部環境に応じて、圧力監視点間の圧力差を最適制御することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る圧縮機においては、バルブハウジングよりも硬度の高い素材から成る弁座形成体に弁座を形成したので、弁座の磨耗が抑制され、弁体の吐出圧力受圧面積の経時変化が抑制される。この結果、制御特性の経時変化が抑制される。
本発明に係る圧縮機においては、連通孔は支持孔よりも大径の収容孔と交差するので、収容孔と連通孔との交差部に生じた加工バリが残存しても、弁体の他端部を支持孔に挿通する作業を阻害しない。従って、弁体の他端部の支持孔への挿通作業が、特許文献１の容量制御弁よりも容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の実施例に係る可変容量圧縮機の吐出容量制御弁を説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１に示すように、可変容量斜板式圧縮機１００は、複数のシリンダボア１０１ａを備えたシリンダブロック１０１と、シリンダブロック１０１の一端に設けられたフロントハウジング１０２と、バルブプレート１０３を介してシリンダブロック１０１の他端に設けられたリアハウジング１０４とを備えている。
シリンダブロック１０１とフロントハウジング１０２とによって画成されるクランク室１０５内を横断して、駆動軸１０６が配設されている。駆動軸１０６は斜板１０７に挿通されている。斜板１０７は、駆動軸１０６に固定されたロータ１０８と連結部１０９を介して結合し、駆動軸１０６により傾角可変に支持されている。ロータ１０８と斜板１０７との間に、斜板１０７を最小傾角へ向けて付勢するコイルバネ１１０が配設されている。斜板１０７を挟んでコイルバネ１１０の反対側に、最小傾角状態にある斜板１０７を傾角増大方向へ付勢するコイルバネ１１１が配設されている。
【００１３】
駆動軸１０６の一端はフロントハウジング１０２のボス部１０２ａを貫通してハウジング外まで延在しており、電磁クラッチを介することなく、図示しない動力伝達装置を介して図示しない車両エンジンに直結している。駆動軸１０６とボス部１０２ａとの間に軸封装置１１２が配設されている。
駆動軸１０６は、ベアリング１１３、１１４、１１５、１１６によりラジアル方向及びスラスト方向に支持されている。
【００１４】
シリンダボア１０１ａ内に、ピストン１１７が配設され、ピストン１１７の一端部の窪み１１７ａ内に収容された一対のシュー１１８が斜板１０７の外周部を相対摺動可能に挟持している。駆動軸１０６の回転は、斜板１０７とシュー１１８とを介してピストン１１７の往復動に変換される。
【００１５】
リアハウジング１０４には、吸入室１１９と吐出室１２０とが形成されている。吸入室１１９は、バルブプレート１０３に形成された連通孔１０３ａと図示しない吸入弁とを介してシリンダボア１０１ａに連通し、吐出室１２０は図示しない吐出弁とバルブプレート１０３に形成された連通孔１０３ｂとを介してシリンダボア１０１ａに連通している。吸入室１１９は吸入ポート１０４ａを介して図示しない車両空調装置の蒸発器に接続している。
フロントハウジング１０２、シリンダブロック１０１、バルブプレート１０３、リアハウジング１０４は、協働して、駆動軸１０６、ロータ１０８、連結部１０９、斜板１０７、シュー１１８、ピストン１１７、シリンダボア１０１ａ、吸入弁、吐出弁等で形成される圧縮機構を収容するハウジングを形成している。
【００１６】
シリンダブロック１０１の外側にマフラ１２１が配設されている。マフラ１２１は、シリンダブロック１０１とは別体の有底筒状の蓋部材１２２を、シリンダブロック１０１の外面に立設した筒状壁１０１ｂにシール部材を介して接合することにより、形成されている。蓋部材１２２に、吐出ポート１２２ａが形成されている。吐出ポート１２２ａは図示しない車両空調装置の凝縮器に接続している。
マフラ１２１を吐出室１２０に連通させる連通路１２３が、シリンダブロック１０１とバルブプレート１０３とリアハウジング１０４とに亙って形成されている。マフラ１２１と連通路１２３とは、吐出室１２０と吐出ポート１２２ａとの間で延在する吐出通路を形成しており、マフラ１２１は当該吐出通路の途上に配設された拡張空間を形成している。
マフラ１２１の入口を開閉する逆止弁２００がマフラ１２１内に配設されている。
【００１７】
フロントハウジング１０２、シリンダブロック１０１、バルブプレート１０３、リアハウジング１０４は図示しないガスケットを介して隣接し、複数の通しボルトを用いて一体に組付けられている。
【００１８】
リアハウジング１０４に吐出容量制御弁３００が取り付けられている。吐出容量制御弁３００は、吐出室１２０とクランク室１０５との間の連通路１２４の開度を調整し、クランク室１０５への吐出冷媒ガスの導入量を制御する。クランク室１０５内の冷媒ガスは、ベアリング１１５、１１６と駆動軸１０６との間の隙間と、シリンダブロック１０１に形成された空間１２５と、バルブプレート１０３に形成されたオリフィス孔１０３ｃとを介して吸入室１１９へ流入する。
吐出容量制御弁３００により、クランク室１０５の内圧を可変制御して、可変容量斜板式圧縮機１００の吐出容量を可変制御することができる。吐出容量制御弁３００は、外部信号に基づいて内蔵するソレノイドへの通電量を調整し、連通路１２６を介して吐出容量制御弁３００の感圧室に導入される吸入室１１９の内圧が所定値になるように、可変容量斜板式圧縮機１００の吐出容量を可変制御し、また内蔵するソレノイドへの通電をＯＦＦすることにより連通路１２４を強制開放して、可変容量斜板式圧縮機１００の吐出容量を最小に制御する。吐出容量制御弁３００は、外部環境に応じて、吸入圧力を最適制御することができる。
【００１９】
吐出容量制御弁３００の構成を詳述する。
図２に示すように、吐出容量制御弁３００は、バルブハウジング３０１に形成された感圧室３０２内に配設され、連通孔３０１ａを介して吸入圧力を受圧し、内部を真空にしてばねを配設した感圧手段として機能するベローズ３０３と、一端部がバルブハウジング３０１に形成された弁室３１２内に配設されクランク圧力を受圧すると共に吐出室１２０とクランク室１０５との間の連通路１２４に配設された弁孔３０５ａを開閉し、他端部がバルブハウジング３０１の支持孔３０１ｂに摺動可能に支持され、他端がベローズ３０３に連結する弁体３０４と、弁孔３０５ａと弁座３０５ｂとが形成され、バルブハウジング３０１の収容孔３０１ｃに圧入固定された弁座形成体３０５と、弁体３０４に一体形成され、一端に可動鉄心３０６を圧入固定したソレノイドロッド３０４ａと、ソレノイドロッド３０４ａを内挿し、所定隙間を隔てて可動鉄心３０６に対向配置された固定鉄心３０７と、固定鉄心３０７と可動鉄心３０６の間に配設され、可動鉄心３０６を開弁方向に付勢するばね３０８と、固定鉄心３０７と可動鉄心３０６とを内挿してソレノイドケース３０９に固定された筒状部材３１０と、筒状部材３１０を取り囲み、ソレノイドケース３０９に収容された電磁コイル３１１とから構成されている。
【００２０】
バルブハウジング３０１は切削性の良好な軟質金属である黄銅で形成されており、弁座形成体３０５は黄銅よりも硬度の高いステンレス鋼で形成されている。弁体３０４はステンレス鋼で構成されている。弁体３０４の弁座当接面３０４ｂは円錐状のテーパ面であり、弁座３０５ｂは平面であり、弁孔３０５ａと弁座３０５ｂとの繋ぎ部は直角を形成している。直角の角部はＲ０．５以下又はＣ０．５以下になっている。従って、閉弁時には、弁体３０４の弁座当接面３０４ｂは弁孔３０５ａの開口端部周縁の直角の角部に線接触する。
バルブハウジング３０１に弁孔３０５ａと直交方向に形成された連通孔３０１ｄは収容孔３０１ｃと交差すると共に吐出室１２０に連通している。従って、弁孔３０５ａと連通孔３０１ｄとは収容孔３０１ｃを介して連通している。ベローズ３０３に連結する弁体３０４の他端は収容孔３０１ｃから遮断され、ひいては吐出室１２０から遮断されている。弁室３１２は連通孔３０１ｅを介してクランク室１０５と連通している。連通孔３０１ｄ、収容孔３０１ｃ、弁孔３０５ａ、弁室３１２、連通孔３０１ｅは、吐出室１２０とクランク室１０５との間の連通路１２４の一部を形成している。
弁体３０４の他端に連結し吸入圧力の変化により変位して弁体３０４を駆動する感圧部材であるベローズ３０３を有する自律制御機構と、可動鉄心３０６、固定鉄心３０７、電磁コイル３１１等を有し弁体３０４に電磁力を作用させることにより自律制御機構の吸入圧力制御特性を変化させる外部制御機構とにより、弁体３０４を弁孔開閉方向へ駆動する駆動手段が形成されている。
【００２１】
弁体３０４に作用する力は図３の式（１）で与えられる。吐出容量制御弁３００においては、電磁コイル３１１への通電量が増加すると吸入圧力が低下する制御特性が得られる。
閉弁時に、弁体３０４のテーパした弁座当接面３０４ｂは弁孔３０５ａの開口端部周縁の直角の角部に線接触するので、弁体３０４の吐出圧力受圧面積は弁孔３０５ａの断面積に略等しくなる。
弁孔３０５ａは弁座形成体３０５をバルブハウジング３０１に圧入した際に僅かに変形するため、弁座形成体３０５をバルブハウジング３０１に圧入固定した後、弁孔３０５ａを仕上げ加工して孔径を所定値に仕上げている。支持孔３０１ｂも弁孔３０５ａの仕上げ加工と同時に同一工具で同一径に仕上げ加工されている。従って、弁孔３０５ａと支持孔３０１ｂの断面積は同一値に仕上げられている。バルブハウジング３０１の支持孔３０１ｂに摺動可能に支持された弁体３０４の他端部である感圧ロッド３０４ｃの径は支持孔３０１ｂの径よりも僅かに（例えば１０〜数１０ミクロン）小さく設定されているので、式（１）のＳｖとＳｒとは実質的に同一値であり、図３の式（１）は図３の式（２）となる。
図３の式（２）から分かるように、吐出容量制御弁３００は、実質的に吐出圧力の影響を受けない吸入圧力制御特性を有している。
【００２２】
バルブハウジング３０１よりも硬度の高い弁座形成体３０５に弁座３０５ｂを形成したので、長期間に亙って弁体３０４の開閉動作が繰り返されても、弁座面の磨耗は抑制される。この結果、閉弁時の漏れが抑制され、弁体３０４の吐出圧力受圧面積の経時変化が抑制され、吸入圧力制御特性の経時変化が抑制される。
弁体３０４のテーパした弁座当接面３０４ｂと弁孔３０５ａの開口端部周縁との当接は略線接触になるので、部材表面粗度は閉弁時の弁体３０４の吐出圧力受圧面積に影響を与えない。この結果、弁体３０４に対する弁孔開閉方向への吐出圧力の作用が、特許文献１の容量制御弁よりも効果的に阻止される。
弁孔３０５ａと弁座３０５ｂとの接続部が直角の角部を形成しているので、弁体３０４のテーパした弁座当接面３０４ｂと弁孔３０５ａの開口端部周縁との当接がより一層線接触に接近する。この結果、弁体３０４に対する弁孔開閉方向への吐出圧力の作用が、更に効果的に阻止される。
連通孔３０１ｄは支持孔３０１ｂよりも大径の収容孔３０１ｃと交差するので、収容孔３０１ｃと連通孔３０１ｄとの交差部に生じた加工バリが残存しても、弁体３０４の他端部である感圧ロッド３０４ｃを支持孔３０１ｂに挿通する作業を阻害しない。従って、感圧ロッド３０４ｃの支持孔３０１ｂへの挿通作業が、特許文献１の容量制御弁よりも容易である。
弁孔３０５ａと支持孔３０１ｂとを同一工具を用いて同時に仕上げ加工するので、弁孔３０５ａと支持孔３０１ｂの同軸度が向上し、弁体３０４の組み付け性が向上する。また弁体３０４と弁孔３０５ａの同軸度の向上により、テーパ面である弁座当接面３０４ｂが弁孔３０５ａの開口端部周縁に当接した際の弁体３０４のシール性能が向上し、閉弁時の漏れが低減する。
弁孔３０５ａと支持孔３０１ｂとを同一径に仕上げ加工することにより、吐出圧力の影響の少ない制御特性が得られる。
弁孔３０５ａと支持孔３０１ｂと弁座３０５ｂとを同一工具を用いて同時に仕上げ加工しても良い。弁孔３０５ａ及び支持孔３０１ｂと弁座面との直角度が向上し、閉弁時の漏れが低減する。
【実施例２】
【００２３】
図４に示すように、弁体を開閉方向に駆動する駆動手段を、冷媒回路の二つの圧力監視点である、吐出室１２０とマフラ空間１２１の圧力差の変化により変位して弁体を駆動する差圧検知部材４０１を備える自律制御機構と、弁体に電磁力を作用させることにより前記自律制御機構の差圧制御特性を変化させる外部制御機構とにより構成した吐出容量制御弁４００にも、前述の技術は適用可能である。
吐出容量制御弁４００は、外部環境に応じて、圧力監視点間の圧力差を最適制御することができる。
【実施例３】
【００２４】
弁座形成体３０５には吐出圧力とクランク圧力の差圧が作用するので、図５に示すように、弁座形成体３０５をバルブハウジング３０１に圧入固定した後、かしめ等の弁座形成体脱落防止策を施しても良い。特に二酸化炭素を圧縮する場合には好適である。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、上記実施例に限定されず、弁孔径が支持孔径よりも大きく、吐出圧力が増加すると制御吸入圧力が上昇する吐出容量制御弁、弁孔径が支持孔径よりも小さく、吐出圧力が増加すると制御吸入圧力が低下する吐出容量制御弁、弁座形成体に窒化処理等の表面硬化処理を施した吐出容量制御弁、弁体に窒化処理等の表面硬化処理を施した吐出容量制御弁、開位置と閉位置の二位置制御の吐出容量制御弁、モータ駆動の可変容量圧縮機に使用される吐出容量制御弁、ＣＯ２やＲ１５２ａを圧縮する可変容量圧縮機に使用される吐出容量制御弁等に広く利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１実施例に係る吐出容量制御弁を備える可変容量斜板式圧縮機の断面図である。
【図２】本発明の第１実施例に係る吐出容量制御弁の断面図である。（ａ）は全体図であり、（ｂ）は（ａ）の弁体を除いた部分拡大図であり、（ｃ）は閉弁状態での部分拡大図である。
【図３】本発明の第１実施例に係る吐出容量制御弁の制御特性式を示す図である。
【図４】本発明の第２実施例に係る吐出容量制御弁の断面図である。
【図５】本発明の第３実施例に係る吐出容量制御弁の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１００  可変容量斜板式圧縮機
１０５  クランク室
１０６  駆動軸
１０７  斜板
１１７  ピストン
１１９  吸入室
１２０  吐出室
３００  容量制御弁
３０５  弁座形成体
【図１】
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【図２】
2007177627.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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