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容量可変型圧縮機用制御弁 - 株式会社鷺宮製作所
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発明の名称 容量可変型圧縮機用制御弁
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−329951(P2001−329951A)
公開日 平成13年11月30日(2001.11.30)
出願番号 特願2000−148543(P2000−148543)
出願日 平成12年5月19日(2000.5.19)
代理人 【識別番号】100060690
【弁理士】
【氏名又は名称】瀧野 秀雄 (外3名)
【テーマコード(参考)】
3H045
3H076
3H106
【Fターム(参考)】
3H045 AA04 AA10 AA13 AA27 BA19 CA01 CA02 CA03 DA25 EA33 
3H076 AA06 BB33 BB38 BB41 CC12 CC20 CC41 CC84 CC85 CC91
3H106 DA03 DA05 DB02 DB12 DB23 DB32 DC02 DD03 EE34 GA13 GA15 GB01 KK23 KK34
発明者 池田 忠顕
要約 目的


構成
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】 前記弁体と一体の弁棒を有し、前記弁棒は、両端に容量可変型圧縮機の吸入圧力を及ぼされ、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】 前記弁体と一体の弁棒を有し、前記弁棒は、両端に容量可変型圧縮機の吸入圧力を及ぼされ、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】 前記弁体と一体の弁棒を有し、前記弁棒は、両端に容量可変型圧縮機の吸入圧力を及ぼされ、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、前記弁体と一体の弁棒を有し、前記弁棒は、両端に容量可変型圧縮機の吸入圧力を及ぼされ、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、前記弁体と一体の弁棒を有し、前記弁棒は、両端に容量可変型圧縮機の吸入圧力を及ぼされ、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、前記弁体と一体の弁棒を有し、前記弁棒は、両端に容量可変型圧縮機の吸入圧力を及ぼされ、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。
【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、弁棒の両端に容量可変型圧縮機の吸入圧力を及ぼされ、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、弁棒の両端に容量可変型圧縮機の吸入圧力を及ぼされ、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、弁棒の両端に容量可変型圧縮機の吸入圧力を及ぼされ、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、あるいはD1=D2>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、あるいはD1=D2<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、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、弁棒の両端に容量可変型圧縮機の吸入圧力を及ぼされ、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、弁棒の両端に容量可変型圧縮機の吸入圧力を及ぼされ、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、弁棒の両端に容量可変型圧縮機の吸入圧力を及ぼされ、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。




 

 


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