JP2007107451A - 可変容量型斜板式圧縮機の電磁制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成にして弁体及び弁座の偏摩耗を防止できる可変容量型斜板式圧縮機の電磁制御弁を提供する。
【解決手段】可変容量型斜板式圧縮機の電磁制御弁は、ソレノイドにより駆動される作動ロッド４６と、作動ロッド４６の一端に設けられた弁体４４と、作動ロッド４６の往復動に伴い、弁体４４により開閉される弁座３６の弁孔４０と、弁座３６の傾動を許容すべく弁座を３６を支持する弾性リング６０とを備えている。
【選択図】図２

Description

本発明は可変容量型斜板式圧縮機の電磁制御弁に係わり、特に、車両の空調システムに好適した圧縮機のための電磁制御弁に関する。

可変容量型斜板式圧縮機は斜板を配置したクランク室を備え、このクランク室内の圧力を制御することで、斜板の傾斜角つまりその吐出容量を可変可能である。それ故、この種の圧縮機は、クランク室と吸入室との間をオリフィス経路を介して互いに接続する一方、クランク室と吐出室との間の接続経路に電磁制御弁を備えており、この電磁制御弁はその開閉により、吐出室からクランク室への吐出媒体の導入量、つまり、クランク室内の圧力を調圧可能となっている。

電磁制御弁はその弁ハウジング内に前述した接続経路の一部をなす弁通路を備え、この弁通路に弁座が配置されている。この弁座はその中央に弁孔を有し、弁孔はソレノイドへの励磁を受け、弁座に対して接離する弁体により開閉される。より具体的には、電磁制御弁は、ソレノイドの励磁を受け、弁孔と同軸上を往復動する作動ロッドを有し、この作動ロッドの先端に弁孔に嵌合可能な弁体が設けられている。

ところで、電磁制御弁を製造するにあたり、その部品の微小な加工誤差や組付け誤差に起因し、作動ロッドが弁孔の軸線に対して僅かに傾くことは避けられない。しかも、電磁制御弁の閉弁時、作動ロッドに弁体や作動ロッド周囲を流れる吐出媒体の流体圧がその径方向に加われば、作動ロッドの傾きが助長される。更に、電磁制御弁がソレノイドへの励磁により閉弁される場合、ソレノイドを含む磁気回路は作動ロッドに対し、その軸線方向のみならず、僅かではあるが径方向にも電磁力を付与するから、このような径方向の電磁力によっても作動ロッドの傾斜は傾斜し易い。

このため、電磁制御弁の閉弁時、弁座における弁孔の開口縁に対して弁体が片当たりし、このような片当たりが繰り返されることで、弁孔の開口縁、つまり弁座や弁体自体に偏摩耗が発生する。このような偏摩耗は、電磁制御弁からの吐出媒体の漏れとなり、クランク室の高精度な調圧制御を不能にする。
上述した偏摩耗を避けるため、電磁制御弁の閉弁時、ソレノイドの励磁による弁体の締切力、つまり、弁座への弁体の当たりを弱くし、弁座や弁体の偏摩耗を軽減するようにした電磁制御弁が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開2004-293515号公報

しかしながら、特許文献１の電磁制御弁は、その弁体の締切力を低減するために、磁気回路や差圧室等の構成を弁ハウジング内に別途付加しなければならず、電磁制御弁の構造が複雑化し、そのコストもまた増大させている。
本発明は上述の事情に基づいてなされたもので、その目的とするところは、簡単な構成且つ安価にして、弁座や弁体の偏摩耗を防止できる可変容量型斜板式圧縮機の電磁制御弁を提供することにある。

上記の目的を達成するため、可変容量型斜板式圧縮機にて使用される前述したタイプの電磁制御弁において、本発明の電磁制御弁は弁座における弁孔の軸線に対し、弁座を傾動可能に支持する弁座サポートを備えている（請求項１）。
具体的には、弁座サポートは、弁通路の内壁面と弁座の外周面との間に挟み込まれ、弁孔の径方向に弾性可能な弾性部材を含むことができ（請求項２）、この場合、弾性部材は、弁座を囲繞するリング形状をなし、弁通路の内壁面と弁座の外周面との間のシールを兼用するものであることが望ましい（請求項３）。

一方、上述の弾性部材に代えて、弁座サポートは、弁座に対して弁体とは反対側に隣接して配置された受け部材と、弁座側の受け部材の端面に設けられ、凹若しくは凸の球面の一部をなす環状の受け面と、受け部材側の弁座の端面に設けられ、受け面に合致し、且つ、弁座の傾動を許容する凸若しくは凹の当接面と、受け部材内に形成され、弁孔に常時連なる貫通孔を含むことができ（請求項４）、この場合、受け面は凹球面の一部をなしていることが好ましい（請求項５）。

請求項１〜５の電磁制御弁によれば、弁座サポートは弁座の傾動を許容しているから、作動ロッドを介して弁体が弁座に着座したとき、作動ロッドが傾いていても、この傾きに追従して弁座が傾動することで、弁体は弁座に正確に着座し、その弁孔を閉じる。

請求項１〜５の可変容量型斜板式電磁制御弁は、作動ロッドが傾いていても、この傾きに追従して弁座が傾動するので、弁体は弁孔の開口縁に片当たりすることなく弁座に着座でき、弁座や弁体の偏摩耗を防止することができ、圧縮機におけるクランク室内の圧力を高精度に制御することができる。
また、本発明の電磁制御弁は、弁座に対する弁座サポートを付加するだけの簡単を構成であるから、そのコストもまた大幅に低減することができる。

図１は、車両の空調システムに組込まれる冷却装置を概略的に示し、この冷却装置は冷媒の循環経路１０を備える。この循環経路１０には可変容量型斜板式圧縮機１２、凝縮器１４、膨張弁１６及び蒸発器１８等が介挿されており、圧縮機１２は冷媒を圧縮して吐出し、この吐出冷媒が凝縮器１４及び膨張弁１６等を経て蒸発器１８に供給されることにより、蒸発器１８の周囲の空気が冷却され、この冷却空気が車室内の冷房に使用される。

圧縮機１２に関して詳述すれば、圧縮機１２は、蒸発器１８に接続された吸入室２０を備え、この吸入室２０に循環経路１０からの還流冷媒が戻される。吸入室２０内の還流冷媒（吸入冷媒）は圧縮室２２内への吸入及び圧縮室２２内での圧縮を経て、圧縮室２２から吐出室２４に吐出され、そして、圧縮冷媒（吐出冷媒）が吐出室２４から循環経路１０を経て凝縮器１４に向けて送出される。

斜板式圧縮機１２の場合、圧縮室２２はピストン（図示しない）により形成され、このピストンは斜板（図示しない）の回転により往復動し、上述した吸入、圧縮及び吐出プロセスを実行する。
斜板は圧縮機１２のクランク室２６内に配置されており、斜板の傾斜角、即ち、圧縮機１２の吐出容量はクランク室２６内の圧力により可変される。クランク室２６内の圧力を調圧するため、クランク室２６はオリフィス経路２８を介して吸入室２０に接続される一方、接続経路３０を介して吐出室２４にも接続され、接続経路３０に電磁制御弁３２が介挿されている。

電磁制御弁３２は弁ハウジング３４を備え、この弁ハウジング３４の一端部内に接続経路３０の一部をなす弁通路が形成されている。具体的には、弁ハウジング３４の一端部には有底の円筒穴３５が形成され、この円筒穴３５内に弁座３６が配置されている。この弁座３６はシリンダボア内を弁室３８として形成する。弁座３６はその中央を貫通した弁孔４０を有し、この弁孔４０の一端が接続経路３０の上流部位を経て吐出室２４に接続され、弁孔４０の他端は弁室３８内に臨んで開口している。弁室３８は弁ハウジング３４に形成した径方向孔４２を介して接続経路３０の下流部分、つまり、クランク室２６に接続されている。

弁室３８内には弁体４４が配置されており、この弁体４４は作動ロッド４６の一端に設けられている。図１から明らかなように弁体４４はその先端が半球形状をなし、弁座３６の弁孔４０に嵌合可能な大きさを有している。
作動ロッド４６は弁孔４０の軸線と同軸線上に配置され、弁室３８内から弁室３８外に延びている。より詳しくは、弁ハウジング３４内には弁室３８に隣接して円筒状のコア室４８が形成され、コア室４８の一端は仕切壁４９を介して弁室３８から気密に分離され、その他端は弁ハウジング３４の他端にて開口している。コア室４８内には仕切壁４９側に円筒状の固定鉄心５０が配置され、コア室４８の他端はプラグ５２により閉塞されている。更に、コア室４８内には固定鉄心５０とプラグ５２との間に円筒状の可動鉄心５４が配置され、この可動鉄心５４は弁ハウジング３４に対して作動ロッド４６の軸線方向に移動自在である。

作動ロッド４６の他端部は弁室３８内から仕切壁４９を摺動自在に貫通してコア室４８内に至り、そして、コア室４８内の固定鉄心５０を摺動自在に貫通して可動鉄心５４に連結され、可動鉄心５４は作動ロッド４６と一体的に移動可能である。
なお、仕切壁４９内には径方向孔５１が形成されており、この径方向孔５１は作動ロッド４６の挿通孔を横断するように延びている。

更にまた、弁ハウジング３４内にはコア室４８を囲むようにしてソレノイド５６が配置されており、このソレノイド５６は、固定鉄心５０及び可動鉄心５４と協働して磁気回路を形成する。給電を受けてソレノイド５６が励磁されたとき、磁気回路は可動鉄心５４を弁座３６側に向けて移動させるアキシャル電磁力を発生する。このアキシャル電磁力は、作動ロッド４６を介して弁体４４の閉弁動作をもたらし、弁体４４はその復帰ばね（図示しない）の付勢力に抗して弁座３６に着座し、弁座３６の弁孔４０を閉じる。

この場合、電磁制御弁３２は吐出室２４とクランク室２６との間の接続経路３０を遮断するから、吐出室２４からクランク室２６に吐出冷媒が導入されることはなく、クランク室２６内の圧力は前述したオリフィス経路２８を経て低圧側の吸入室２０に逃がされる。この結果、クランク室２６内の圧力が低下し、この低下に伴い、斜板の傾斜角（斜板の回転軸線と直交する面と斜板とのなす角）、つまり、圧縮機１２の吐出容量が増大される。

これに対し、この後、ソレノイド５６の励磁が停止されると、弁体４４は復帰ばねの付勢力により弁座３６から離座し、弁座３６の弁孔４０を開く。それ故、吐出室２４から接続経路３０を経てクランク室２６内に吐出冷媒が導入され、クランク室２６内の圧力は上昇する。このような圧力上昇は斜板の傾斜角、つまり、圧縮機１２の吐出容量を減少させる。

従って、クランク室２６からオリフィス経路２８を通じて吸入室２０に逃げる冷媒の流出量を考慮して、吐出室２４からクランク室２６への吐出冷媒の導入量つまり電磁制御弁３２の開閉を制御することにより、圧縮機１２からの冷媒の実吐出量を目標吐出量に維持することができる。
図２を参照すると、弁ハウジング３４の一端部が拡大して示されている。

図２から明らかなように、弁座３６の外径は前述した円筒穴３５の内径よりも小さく、弁座３６の外周面と円筒穴３５の内周面との間に所定の間隙Ｇが確保されている。また、弁座３６の外周面及び円筒穴３５の内周面には環状溝５８ａ，５８ｂがそれぞれ形成され、これら環状溝５８ａ，５８ｂ間に弁座サポートとしての弾性リング６０が挟み込まれている。

弾性リング６０は環状溝５８ａ，５８ｂの双方に部分的に嵌合され、その弾性変形により弁座３６の径方向の変位を許容すべく弁座３６を円筒穴３５の内周面に対して支持している。従って、弁座３６は、弁孔４０の軸線に対して任意の方向に傾動可能である。
また、弾性リング６０は弁座３６の全周を囲繞しているので、弁座３６の外周面と円筒穴３５の内周面との間を気密にシールするシール部材としても機能する。

なお、図２中、参照符号６２は弁ハウジング３４を囲繞するＯリングをそれぞれ示しており、これらＯリング６２は圧縮機１２のケーンシグ、即ち、そのシリンダヘッド内に弁ハウジング３４が挿入して配置されたとき、これら弁ハウジング３４とシリンダヘッドとの間をシールする。また、弁室３８内には必要に応じて、弁座３６の端面に隣接するスナップリング（図示しない）を配置することができ、このスリップリングは弁座３６の軸線方向の変位を確実に規制する。

弁座３６が上述の弾性リング６０を介して支持されていれば、作動ロッド４６が弁座３６と同一の軸線上になく、この軸線に対して傾いていたとしても、弁体４４が弁座３６に着座したとき、弁座３６は作動ロッド４６の傾きに追従して図２中の矢印Ａで示すように傾動することができる。それ故、弁体４４は弁座４４つまり弁孔４０の開口縁に対して、その周方向全域に亘り均一に密着するから、図２中の矢印Ｂで示す如く作動ロッド４６の往復動に伴い、弁孔４０の開閉が繰り返されても、弁体４４や弁孔４０の開口縁に偏摩耗が生じることはなく、電磁制御弁３２は吐出室２４とクランク室２６との間を正確且つ確実に開閉でき、クランク室２６内の圧力を高精度に制御することができる。

本発明は上述した一実施例に制約されるものではなく、種々の変形が可能である。
一実施例の弾性リング６０に代えて、弁座３６の軸線方向に延びる弾性チューブを弁座サポートとして使用することもできる。弾性チューブは弾性リング６０よりも、その軸線方向に長いので、前述したスナップリングの機能をも発揮する。
更に、弁座３６と円筒穴３５との間が弾性リング６０とは別のシール機構によりシールされる場合、弾性リング６０は球状又はローラ状をなす複数の弾性体に置換することもでき、これら弾性体は弁座３６の周方向に等間隔を存して配置される。

なお、前記シール機構とは、例えば弁座３６の外周面にフランジを突設する一方、円筒穴３５の内周面にフランジの径方向のみの遊びを許容しつつ、フランジを摺動自在に嵌合させる環状溝を形成することで実現可能である。
図３は、上述した弾性リング６０や弾性体に代わる弁座サポートを示す。
図３の弁座サポートは、弁体４４とは反対側にて弁座３６に隣接して配置された受け部材としての弁座受け６４を含み、この弁座受け６４は円筒状をなし、円筒穴３５内に圧入することができる。弁座受け６４は弁座３６側の端面に凹状の受け面６６を有し、この受け面６６は球面の一部をなす。一方、弁座３６には弁座受け６４側の端面が凸の当接面６８として形成され、この当接面６８は半球状をなし、受け面６６と合致する。更に、弁座受け６４内にはその中央に受け面６６にて開口する貫通孔７０が形成され、この貫通孔７０は弁座３６の弁孔４０に常時連なっている。

上述した弁座受け６４はその受け面６６に対して弁座３６の当接面６８を摺動させることで、弁座３６の傾動を許容し、これにより、弁孔４０の開口縁に対する弁体４４の片当たり、即ち、弁体４４及び弁座３６の偏摩耗を確実に防止することができる。
なお、受け面６６を凸球面とし、そして、当接面６８を凹球面とすることも可能である。

可変容量型斜板式圧縮機を備えた冷却装置の概略構成図である。 一実施例の電磁制御弁の一部を拡大して示す断面図である。 変形例の電磁制御弁の一部を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１２ 圧縮機
２０ 吸入室
２２ 圧縮室
２４ 吐出室
２６ クランク室
３２ 電磁制御弁
３４ 弁ハウジング
３５ 円筒穴（弁通路）
３６ 弁座
４４ 弁体
４６ 作動ロッド
５６ ソレノイド
６０ 弾性リング（弁座サポート）
６４ 弁座受け（弁座サポート）
６６ 受け面
６８ 当接面
７０ 貫通孔

Claims (5)

1. 斜板を配置したクランク室と吐出室とが電磁制御弁を介して接続されている可変容量型斜板式圧縮機において、
   前記電磁制御弁は、
   弁ハウジングと、
   前記弁ハウジング内に設けられ、前記クランク室と前記吐出室との間の接続経路の一部をなす弁通路と、
   前記弁通路に配置された弁孔を有する弁座と、
   前記弁座の弁孔と同一の軸線上に配置され、ソレノイドの励磁が制御されたとき、前記弁座に対して接離方向に前記軸線上を往復動可能な作動ロッドと、
   前記弁座側に位置した前記作動ロッドの一端に設けられ、前記作動ロッドの往復動により前記弁座の弁孔を開閉する弁体と、
   前記軸線に対して前記弁座を傾動可能に支持する弁座サポートと
   を具備したことを特徴とする可変容量型斜板式圧縮機の電磁制御弁。
2. 前記弁座サポートは、前記弁通路の内壁面と前記弁座の外周面との間に挟み込まれ、前記弁孔の径方向に弾性可能な弾性部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の可変容量型斜板式圧縮機の電磁制御弁。
3. 前記弾性部材は、前記弁座を囲繞するリング形状をなし、前記弁通路の内壁面と前記弁座の外周面との間のシールを兼用することを特徴とする請求項２に記載の可変容量型斜板式圧縮機の電磁制御弁。
4. 前記弁座サポートは、
   前記弁座に対して前記弁体とは反対側に隣接して配置された受け部材と、
   前記弁座側の前記受け部材の端面に設けられ、凹若しくは凸の球面の一部をなす環状の受け面と、
   前記受け部材側の前記弁座の端面に設けられ、前記受け面に合致し、且つ、前記弁座の傾動を許容する凸若しくは凹の当接面と、
   前記受け部材内に形成され、前記弁孔に常時連なる貫通孔と
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の可変容量型斜板式圧縮機の電磁制御弁。
5. 前記受け面は凹球面の一部をなすことを特徴とする請求項４に記載の可変容量型斜板式圧縮機の電磁制御弁。

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