| 【発明の名称】 |
圧力制御弁のシール構造 |
| 【発明者】 |
【氏名】久保田 篤
【氏名】島田 浩一
【氏名】広田 久寿
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| 【要約】 |
【課題】製造上の面倒を生ずる事なく、圧力制御弁の作動の際のヒステリシスを小さくすると共に、第二の貫通孔６４とプッシュロッド６９の大径部７３との間のシール性を、長期間に亙り十分に確保する。
【解決手段】弾性材製の板材を円輪状に形成し、自由状態での内径を上記大径部７３の外径よりも小さくしたシール部材８１を設ける。上記第二の貫通孔６４の開口周縁部には、凹部８０を全周に亙り形成する。上記シール部材８１の外周縁部を、上記凹部８０の周辺部である中間部材５９の端面に全周に亙り密に固定すると共に、上記シール部材８１の内径寄り部分を、上記大径部７３の外周面に、自身の弾力と上記シール部材８１の両面に加わる圧力差とにより、全周に亙り密に抑え付ける。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 ケーシング内に設けられた中間部材を介して、この中間部材の軸方向両側にそれぞれ設けられた弁体室と、シール室と、上記中間部材の軸方向両端面同士を連通した貫通孔内に挿通されて、軸方向に亙る変位を自在としたプッシュロッドと、このプッシュロッドをアクチュエータにより軸方向に亙り変位させる事により、上記弁体室に設けられた弁体を変位させて開閉する開閉弁とを備えた圧力制御弁に関して、上記貫通孔の上記シール室側端部内周面と上記プッシュロッドの中間部外周面との間をシールする圧力制御弁のシール構造であって、弾性材製の板材を円輪状に形成し、自由状態での内径を上記プッシュロッドの中間部の外径よりも小さくしたシール部材を備え、このシール部材の外径寄り部分を、上記中間部材の上記シール室側端部に全周に亙り密に固定すると共に、上記シール部材の片面で内径寄り部分を、上記プッシュロッドの中間部外周面に、全周に亙り密に押さえ付けている事を特徴とした圧力制御弁のシール構造。
【請求項２】 シール部材の片面で内径寄り部分をプッシュロッドの中間部外周面に、自身の弾力と共にこのシール部材の両側面に加わる圧力差により、全周に亙り密に抑え付けている、請求項１に記載した圧力制御弁のシール構造。
【請求項３】 中間部材のシール室側端部に凹部を全周に亙り形成すると共に、シール部材の外径寄り部分を、上記凹部の周辺部若しくはこの凹部の内周面に全周に亙り密に固定する、請求項１又は２に記載した圧力制御弁のシール構造。
【請求項４】 中間部材のシール室側端部で凹部の周囲に、軸方向に突出する状態で円筒部を形成すると共に、この円筒部の円周方向一部に形成した折り曲げ部を直径方向内方に向け折り曲げている、請求項３に記載した圧力制御弁のシール構造。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明に係る圧力制御弁のシール構造は、例えば自動車室内の冷房や除湿を行なう為の自動車用空気調和装置を構成する可変容量型コンプレッサに組み込んで、この可変容量型コンプレッサの容量を変える為の圧力制御弁に組み込むシール構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車用空気調和装置に組み込まれる蒸気圧縮式冷凍機は、図４に略示する様に構成される。コンプレッサ１は、吸入ポートから吸引した冷媒蒸気を圧縮してから吐出ポートより吐出する。このコンプレッサ１から吐出された冷媒は、コンデンサ２を通過する間に空気との間で熱交換を行なう事により放熱して凝縮する。このコンデンサ２から吐出された液状の冷媒は、リキッドタンク３を通過し、膨張弁４で減圧されてからエバポレータ５内に送り込まれ、このエバポレータ５内で蒸発する。内部で冷媒が蒸発する事により、このエバポレータ５の温度が低下する為、このエバポレータ５を通過する空気を冷却し、自動車室内の冷房や除湿を行なえる。エバポレータ５内で蒸発した冷媒は、再び上記吸入ポートからコンプレッサ１内に吸入される。
【０００３】この様な自動車用空気調和装置に組み込まれる蒸気圧縮式冷凍機を構成するコンプレッサ１は、自動車の走行用エンジンにより、ベルト及びプーリを介して駆動される。従って、自動車用空気調和装置の使用時には、上記走行用エンジンの動力がコンプレッサ１の駆動に消費され、場合によっては動力性能が不足したり動力性能が不安定になる事がある。即ち、上記プーリに付設され、冷房負荷に応じてＯＮ、ＯＦＦされる電磁クラッチの作動により、上記走行用エンジンの動力のうちで実際に走行に供される分が大きく変動すると、上述の様な不都合を生じる。この様な不都合を解消若しくは低減する為、上記コンプレッサ１として冷媒の吐出量を変化させる、所謂可変容量型のものを使用する事が、近年多く行なわれる様になっている。
【０００４】可変容量型コンプレッサは従来から、特開平８−３１２５２８号公報等の刊行物に記載されている。又、この様な可変容量型コンプレッサには、この可変容量型コンプレッサの容量を変えるべく、種々の圧力制御弁が使用されている。図５〜６は、このうちの特開平８−３１２５２８号公報に記載された可変容量型コンプレッサに使用される圧力制御弁の１例を示している。
【０００５】コンプレッサ１を構成するケーシング６は、中央のケーシング本体７をヘッドケース８と端板９とで軸方向（図５の左右方向）両側から挟持し、更に複数本の結合ボルト（図示せず）により結合して成る。このうちのヘッドケース８の内側には、吸入室１０と吐出室１１とを設けている。尚、吐出室１１内は勿論、吸入室１０内の圧力も正圧である。又、上記ケーシング本体７とヘッドケース８との間には平板状の隔壁板１５を挟持している。又、吸入室１０は、上記ヘッドケース８の外面に設けられた吸入ポート１２ａに通じている。又、上記吐出室１１は、やはり上記ヘッドケース８に設けられた吐出ポート１２ｂに通じている。そして、上記吸入ポート１２ａを前記エバポレータ５（図４）の出口に、上記吐出ポート１２ｂを前記コンデンサ２（図４）の入口に、それぞれ通じさせている。
【０００６】上記ケーシング６内には駆動軸１３を、上記ケーシング本体７と端板９とに掛け渡す状態で、１対のラジアルニードル軸受２２ａ、２２ｂにより、回転のみ自在に支持すると共に、１対のスラストころ軸受２３ａ、２３ｂにより、この駆動軸１３に加わるスラスト荷重を支承自在としている。又、上記ケーシング６の内側で上記駆動軸１３の周囲部分には、複数（例えば円周方向等間隔に５〜６個、図面には１個のみ記載）のシリンダ１４を形成している。この様にケーシング本体７に形成した、複数のシリンダ１４の内側には、それぞれピストン１６を、軸方向に亙る変位自在に嵌装している。
【０００７】又、上記ケーシング本体７の一部内側で、上記複数のシリンダ１４を形成した部分と前記端板９との間は、斜板室１７としている。そして、上記駆動軸１３の中間部でこの斜板室１７に位置する部分に、上記駆動軸１３に対する摺動を自在としたスリーブ１８と、上記駆動軸１３に外嵌固定した支持ブラケット１９とを、上記シリンダ１４を設けた側から順に設けている。又、上記スリーブ１８には、このスリーブ１８に対する揺動自在に支持筒２０を枢支すると共に、この支持筒２０に斜板２１を外嵌固定している。そして、上記斜板２１の内径寄り部分と上記支持ブラケット１９の外径寄り部分とを、リンク腕２４により連結している。このリンク腕２４は、１対の枢支軸２５、２５により、上記支持ブラケット１９と斜板２１とのそれぞれに対する揺動を自在に支持している。尚、上記スリーブ１８の一端面（図５の左端面）と上記支持ブラケット１９の基端部片側面（図５の右端面）との間には圧縮ばね２６を設けて、上記スリーブ１８に上記シリンダ１４に近づく方向の弾力を付与している。
【０００８】上述の様にして駆動軸１３の周囲に支持された斜板２１の円周方向複数個所と上記各ピストン１６とは、それぞれ１対ずつのスライディングシュー２７、２７により連結している。これら各スライディングシュー２７、２７の内側面（互いに対向する面）は平坦面として、上記斜板２１の両側面外径寄り部分に摺接させている。又、上記各スライディングシュー２７、２７の外側面（相手スライディングシュー２７と反対側面）は球状凸面とし、上記内側面を上記斜板２１の両側面に当接させた状態で、これら両スライディングシュー２７、２７の外側面を単一球面上に位置させている。そして、上記各ピストン１６の後端部（図５の左端部）に設けた１対の球状凹面２８、２８に、上記両スライディングシュー２７、２７の外側面を密に摺接させている。従って、前記ケーシング本体７の内周面一部に設けたガイド部２９により、軸方向周りの回転を阻止された各ピストン１６は、上記駆動軸１３の回転に伴う上記斜板２１の揺動変位に伴って、上記各ピストン１６を押し引きし、これら各ピストン１６を上記シリンダ１４内で軸方向に往復移動させる。
【０００９】一方、前記ケーシング本体７とヘッドケース８との突き合わせ部に挟持している隔壁板１５には、前記吸入室１０と上記シリンダ１４とを連通させる吸入口３０と、上記吐出室１１と上記シリンダ１４とを連通させる吐出口３１とを設けている。そして、このうちの吸入口３０部分に上記吸入室１０から上記各シリンダ１４に向けてのみ冷媒蒸気を流す吸入弁３２を設けると共に、上記吐出口３０部分には、上記各シリンダ１４から上記吐出室１１に向けてのみ冷媒蒸気を流す吐出弁３３を設けている。
【００１０】上述の様に構成するコンプレッサ１には、このコンプレッサ１の容量を冷房負荷に応じて変えるべく、上記吸入室１０内の圧力に応じて上記吐出室１１と上記斜坂室１７との連通状態を制御する圧力制御弁３４を、前記ヘッドケース８内に設けている。この圧力制御弁３４は、図６に詳示する様に、ダイヤフラム式のアクチュエータ３５と、このアクチュエータ３５により開閉される開閉弁３６とを備える。このうちのアクチュエータ３５を構成するケース３７の内部は、ダイヤフラム３８により大気圧室３９と圧力導入室４０とに分割している。そして、この圧力導入室４０と上記吸入室１０の一部１０ａとを連通させて、この圧力導入室４０内の圧力を上記吸入室１０内の圧力と等しくしている。又、上記ダイヤフラム３８の中央部には、変位部材であるプッシュプレート４１を設けると共に、上記大気圧室３９内に設けた圧縮ばね４２によってこのプッシュプレート４１を、上記圧力導入室４０に向け弾性的に押圧している。従ってこのプッシュプレート４１は、上記吸入室１０内の圧力が高い場合には、上記圧縮ばね４２の弾力に抗して上記大気圧室３９側に変位し、反対に上記吸入室１０内の圧力が低い場合には、上記圧縮ばね４２の弾力に基づいて上記圧力導入室４０側に変位する。又、上記プッシュプレート４１の中央部には、上記プッシュロッド４７の基端部（図５、６の下端部）を突き当てている。このプッシュロッド４７は、中間部材４９の軸方向両側面同士を貫通する貫通孔４８内に、軸方向に亙る変位を自在として挿通している。この貫通孔４８の一端側（図５、６の上端側）開口周縁部には、次述する弁座４３を設けている。又、上記貫通孔４８の中間部は、前記斜板室１７に通じる連通路４６に通じさせている。又、斜板室１７と吸入室１０の一部１０ａとの間には、オリフィスにより調整された径を有する連通路５８を設けており、この連通路５８により上記斜板室１７内の圧力を上記吸入室１０内へ逃がす様にしている。
【００１１】一方、上記開閉弁３６は、上記貫通孔４８の一端側開口周縁部に設けた弁座４３と、この弁座４３に対向する弁体である、ボール４４と、このボール４４を上記弁座４３に向けて弾性的に押圧する弾性部材である、圧縮ばね４５とを備える。この圧縮ばね４５の弾力は、上記大気圧室３９内に設けた圧縮ばね４２の弾力に比べれば遥かに弱い。そしてこの開閉弁３６は、上記ボール４４が弁座４３から離隔した状態では、コンデンサ２（図４）の入口に通じる吐出室１１と、連通路４６とを連通させ、上記ボール４４が弁座４３に当接した状態では、これら吐出室１１と連通路４６との連通を断つ。又、上記アクチュエータ３５を構成するプッシュロッド４７の中間部外周面と、上記貫通孔４８の一部で、上記連通路４６と通じさせた部分よりも上記プッシュプレート４１側の部分の内周面との間は、図示しないシール構造によりシールしている。
【００１２】上述の様な開閉弁３６を前述の様なアクチュエータ３５により開閉すべく、上記プッシュロッド４７の先端面（図５、６の上端面）は、上記ボール４４に対向させている。このプッシュロッド４７は、前記吸入室１０に通じる圧力導入室４０内の圧力が高く、上記プッシュプレート４１が上記大気圧室３９側に変位し切った状態では、上記ボール４４を押さず、このボール４４は、吐出冷媒圧力と圧縮ばね４５の弾力とに基づいて、上記弁座４３に当接した状態となる。これに対して、上記吸入室１０内の圧力が低い場合には、上記プッシュロッド４７は、圧縮ばね４２の弾力に基づくプッシュプレート４１の変位により上記ボール４４を押して、このボール４４を弁座４３から離隔させる。
【００１３】上述の様に構成する圧力制御弁及びこの圧力制御弁を使用する可変容量型コンプレッサは、次の様に作用する。即ち、自動車室内の冷房或は除湿を行なう為、蒸気圧縮式冷凍機を運転する場合には、図示しない電磁クラッチ等を介してエンジンの駆動力を伝達して、前記駆動軸１３を回転駆動する。この結果、前記斜板２１が回転して、前記複数のピストン１６をそれぞれシリンダ１４内で往復移動させる。そして、この様なピストン１６の往復移動に伴って、前記吸入ポート１２ａに通じる吸入室１０内の冷媒蒸気が、前記吸入口３０を通じてシリンダ１４内に吸い込まれる。この冷媒蒸気は、次いでこのシリンダ１４内で圧縮されてから、前記吐出口３１を通じて前記吐出室１１に送り出される。
【００１４】ところで、この斜板室１７の圧力は、上記複数のピストン１６の後背面（図５の左面）に加わる。これに対してこれら各ピストン１６の前面（図５の右面）には、前記シリンダ１４の圧縮空間（ピストン１６の前面と前記隔壁板１５との間の空間）内の圧力が加わる。従って、これら各ピストン１６は、上記斜板室１７内の圧力と圧縮空間内の圧力との差に応じた力で、圧力が低い側に押される傾向となる。そして、各ピストン１６に加わるこれらの力の合計が、上記斜板２１の傾斜角度を変化させる方向に加わる。勿論、上記圧縮空間内の圧力はピストン１６の行程により変化するが、ピストン１６の往復は高速で行なわれるので、上記圧縮空間内の圧力は全行程の平均値として考える事ができる。
【００１５】エバポレータ５（図４）の冷房負荷が大きく、コンプレッサ１で多量の冷媒蒸気を圧縮する必要がある場合には、上記エバポレータ５で蒸発し上記吸入室１０に送り込まれる冷媒の圧力が高くなる為、この吸入室１０と通じる前記圧力導入室４０内の圧力も高くなる。この状態では、前記プッシュロッド４７の先端が前記ボール４４を押さない。この結果、上記斜板室１７に高圧室１１内の冷媒蒸気が送り込まれなくなると共に、前記連通路５８を通じて斜板室１７内の冷媒蒸気が上記吸入室１０内へ逃げる為、上記斜板室１７内の圧力が低くなる。この状態では、この斜板室１７内の圧力が上記圧縮空間内の圧力に比べて十分に低くなり、上記各ピストン１６を上記斜板２１に向け、図５で左方に押圧する力が強くなる。一方、前述の様にこの斜板２１と前記支持ブラケット１９とを連結する為のリンク腕２４は、前記駆動軸１３の中心から直径方向外方にずれた位置に設けられている。この為、上記各ピストン１６が上記斜板２７を押圧するモーメントは、各ピストン１６毎に異なり、上記リンク腕２４に近いピストン１６では小さく、同じく遠いピストン１６では大きくなる。従って、上記斜板室１７内の圧力が低い状態では、上記斜板２１が図５に示す様に、上記リンク腕２４から遠い側がシリンダ１４から離れる方向に大きく傾斜する（駆動軸１３の直交面に対する上記斜板２１の傾斜角度θが大きくなる）。この結果、この斜板２７の回転に伴う上記各ピストン１６のストロークが大きくなり、上記コンプレッサ１の容量が増大する。
【００１６】反対に、前記エバポレータ５の冷房負荷が小さく、上記コンプレッサ１で多量の冷媒蒸気を圧縮する必要がない場合には、上記エバポレータ５で蒸発し上記吸入室１０に送り込まれる冷媒の圧力が低くなる為、この吸入室１０と通じる圧力導入室４０内の圧力も低くなる。この状態では、上記プッシュロッド４７の先端がボール４４を押す。この結果、前記斜板室１７に吐出室１１内の冷媒蒸気が送り込まれる冷媒蒸気の量が、前記連通路５８を通じて斜板室１７内から上記吸入室１０内へ逃げる冷媒蒸気の量よりも多くなり、上記斜板室１７内の圧力が高くなる。そして、前記斜板２１の傾斜角度θが小さくなり、ピストン１６のストロークが短くなって、コンプレッサ１の容量が減少する。
【００１７】上述の様に構成し作用する可変容量型コンプレッサに使用する圧力制御弁としては、上述した様な低圧室内の圧力に応じて斜坂室内の圧力を制御するものだけでなく、電気的にこの斜板室内の圧力を制御する事によりコンプレッサの容量を変える電磁式の圧力制御弁も、従来から知られている。この様な電磁式の圧力制御弁の場合、アクチュエータは、プッシュロッドの基端部を鉄芯に突き当てると共に、この鉄芯の周囲にコイルを配置して成る。そして、このコイルへの通電又はその停止に基づき、上記プッシュロッドを軸方向に亙り変位させる事により、開閉弁を開閉させる。この様な電磁式の圧力制御弁によれば、自動車の急加速時、登坂時等、冷房負荷に拘らずコンプレッサの容量を減少させ、このコンプレッサを駆動するエンジンの負担を軽減する事ができる。
【００１８】又、この様な電磁式の圧力制御弁としては、上記プッシュロッドを変位させるのに要する電磁力を軽減して、効率を向上させた電磁式圧力制御弁の構造も知られている。この様な効率を向上させた電磁式圧力制御弁の場合、開閉弁を構成する弁体の存在する空間と、鉄芯の存在する空間とを互いに連通させる。そして、この鉄芯の端面に、上記弁体の存在する空間内の圧力を導入する。従って、上記プッシュロッドが上記弁体を押す事に対する抵抗には、上記弁体の存在する空間内の圧力が加わらず、その分、上記プッシュロッドを変位させるのに要する電磁力を軽減して、電磁式圧力制御弁の効率を向上させる事ができる。この様な効率を向上させた電磁式圧力制御弁の構造の場合には、上記プッシュロッドの中間部外周面と、このプッシュロッドを挿通する貫通孔の一部内周面との間をシールする必要がある。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】前述した従来の圧力制御弁のうち、効率を向上させた構造の場合、開閉弁を開閉させる為のプッシュロッドの中間部外周面と、このプッシュロッドを挿通する貫通孔の一部内周面との間に、シール構造を設ける必要がある。この様なシール構造として、従来は、上記プッシュロッドの中間部外周面と上記貫通孔の一部内周面との間にＯリングを設けたり、又は、これら両周面同士の間に存在する隙間の大きさを極小にする事により、これら両周面同士の間をシールしていた。但し、上記Ｏリングによるシール構造では、このＯリングの一部が、上記プッシュロッド又は上記貫通孔の一部に対して摺動する。この為、上記プッシュロッドが軸方向に亙り変位する際に摺動抵抗を生じて、圧力制御弁の作動の際のヒステリシスが大きくなる。又、圧力制御弁の長期間に亙る使用により、上記Ｏリングの一部が摩耗して、上記両周面同士の間のシール性を長期間に亙り十分に確保する事ができない可能性がある。一方、これら両周面同士の隙間の大きさを極小にする事によるシール構造では、この隙間の大きさを極小にする為に、この隙間の大きさを管理する必要があり、製造上面倒である。又、上記プッシュロッドの摺動に伴って上記隙間が大きくなり、やはり上記両周面同士の間のシール性を長期間に亙り十分に確保する事ができない可能性がある。本発明の圧力制御弁のシール構造は、上述の様な不都合を何れも解消すべく考えたものである。
【００２０】
【課題を解決する為の手段】本発明の圧力制御弁のシール構造は、ケーシング内に設けられた中間部材を介して、この中間部材の軸方向両側にそれぞれ設けられた弁体室と、シール室と、上記中間部材の軸方向両端面同士を連通した貫通孔内に挿通されて、軸方向に亙る変位を自在としたプッシュロッドと、このプッシュロッドをアクチュエータにより軸方向に亙り変位させる事により、上記弁体室に設けられた弁体を変位させて開閉する開閉弁とを備えた圧力制御弁に関する。本発明のシール構造は、この様な圧力制御弁を構成する上記貫通孔の上記シール室側端部内周面と上記プッシュロッドの中間部外周面との間をシールする。
【００２１】特に、本発明の請求項１に記載した圧力制御弁のシール構造に於いては、ゴム、ビニル等のエラトマーの如き弾性材製の板材を円輪状に形成し、自由状態での内径を上記プッシュロッドの中間部の外径よりも小さくしたシール部材を備える。そして、このシール部材の外径寄り部分を、上記中間部材の上記シール室側端部に全周に亙り密に固定すると共に、上記シール部材の片面で内径寄り部分を、上記プッシュロッドの中間部外周面に、全周に亙り密に抑え付けている。
【００２２】更に、本発明の請求項２に記載した圧力制御弁のシール構造に於いては、上記シール部材の片面で内径寄り部分を上記プッシュロッドの中間部外周面に、自身の弾力と共にこのシール部材の両側面に加わる圧力差により、全周に亙り密に抑え付けている。
【００２３】
【作用】上述の様に構成する本発明の圧力制御弁のシール構造によれば、弾性材製の板材を円輪状に形成したシール部材の一部が弾性変形する事により、プッシュロッドの軸方向に亙る変位に拘らず、このシール部材の内径寄り部分をこのプッシュロッドの中間部外周面に対し摺動させる事なく、このプッシュロッドの中間部外周面と、このプッシュロッドを挿通する貫通孔のシール室側端部内周面との間をシールする。従って、上記プッシュロッドの中間部外周面と貫通孔の一部内周面との間の隙間を極小にする為に、この隙間の大きさを管理する必要がなくなり、製造上の面倒を生じなくて済む。更に、上記シール部材の内径寄り部分が上記プッシュロッドの中間部外周面に対して摺動する事がない為、このプッシュロッドが軸方向に亙り変位する際に生じる摺動抵抗をなくして、圧力制御弁の作動の際のヒステリシスを小さくする事ができる。更に、上記シール部材が上記プッシュロッドに対して摺動する事がない為、上記シール部材の一部が摩耗する事を防止して、上記両周面同士の間のシール性を長期間に亙り十分に確保する事ができる。
【００２４】更に、請求項２に記載した圧力制御弁のシール構造によれば、上記シール部材の片面で内径寄り部分を、自身の弾力と共にこのシール部材の両側面に加わる圧力差により、上記プッシュロッドの中間部外周面に全周に亙り密に抑え付ける為、上記摺動抵抗をより確実に抑えると共に、上記両周面同士の間のシール性をより確実に確保する事ができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】図１〜３は、本発明の実施の形態の１例を示している。本例は、前述した従来構造の第２例と同様の、効率を向上させた電磁式圧力制御弁の構造に就いて、本発明を適用した例を示すものである。圧力制御弁以外のコンプレッサ部分の構成及び作用に就いては、前述の図５〜６に示した従来構造の第１例の場合と同様である為、重複する図示並びに説明を省略若しくは簡略にする。尚、図１〜３に於て示す各構成部材の配置状態は、前述した図５〜６の場合とは、その左右が逆になる。但し、これは説明の便宜上のものに過ぎず、実際に使用する状態での左右とは無関係である。
【００２６】電磁式圧力制御弁である圧力制御弁３４ａは、可変容量型のコンプレッサ１（図５参照）を構成するヘッドケース８内に設けている。この圧力制御弁３４ａは、上記ヘッドケース８の内側に固定するケーシング５０と、電磁式のアクチュエータ３５ａと、このアクチュエータ３５ａにより開閉される開閉弁３６ａとを備える。このうちのケーシング５０は、管状のケーシング本体５１の軸方向（図１〜３の上下方向）両端部に、１対の蓋体５２ａ、５２ｂを被着して成る。そして、上記ケーシング本体５１を、上記ヘッドケース８の内側に固定している。又、このケーシング本体５１の中間部外周面で軸方向に亙り互いに離隔した２箇所位置には、それぞれ凹溝５４ａ、５４ｂを全周に亙り形成しており、これら各凹溝５４ａ、５４ｂ内にＯリング５３ａ、５３ｂを装着している。そして、上記ケーシング本体５１を上記ヘッドケース８の内側に固定した状態で、上記各Ｏリング５３ａ、５３ｂを、上記各凹溝５４ａ、５４ｂの底面と上記ヘッドケース８の内周面との間で弾性的に圧縮する事により、上記ケーシング５０の外周面と上記ヘッドケース８の内周面との間をシールしている。
【００２７】上記ケーシング５０の内部には、内部空間５５と、鉄芯室５６とを、軸方向に離隔した状態で形成すると共に、これら内部空間５５と鉄芯室５６との間部分を、軸方向に亙る貫通孔５７により、互いに連通させている。又、上記蓋体５２ａ、５２ｂのうちの一方（図１の上方）の蓋体５２ａは、全体を網状として上記内部空間５５内を、コンデンサ２（図４）の入口に通じる吐出室１１に通じさせると共に、後述する第二の貫通孔６４内等に異物が入り込む事を防止している。勿論、上記一方の蓋体５２ａを介して、冷媒及び潤滑油は通過自在である。又、上記内部空間５５の内側には、奥側（図１の下側）から順に、中間部材５９と第二の中間部材６０とを、軸方向に離隔した状態で内嵌固定している。これにより、上記内部空間５５の内側には、奥側から順に、シール室６１と、弁体室６２と、蓋体室６３とが形成される。これら中間部材５９と第二の中間部材６０とには、それぞれの軸方向両端面同士を貫通させる状態で、第二の貫通孔６４と通孔６５とを設けている。このうちの第二の貫通孔６４が、請求項１に記載した貫通孔に相当する。又、この第二の貫通孔６４の中間部は、上記中間部材５９の一部に設けた連通路６６及び、上記ケーシング本体５１の一部で上記連通路６６と整合する部分に設けた第二の連通路６７を介して、斜板室１７（図５参照）に通じさせている。
【００２８】又、本例の場合は、上記中間部材５９の一部外周面に凹溝６８を、軸方向全長に亙り形成して、上記シール室６１と吐出室１１側に通じる弁体室６２とを連通している。この凹溝６８により、後述するボール７５に加わる圧力が上記シール室６１内に伝達されると共に、吐出室１１側の冷媒と共に送り込まれる潤滑油が、後述するプッシュロッド６９と貫通孔５７との間部分に送り込まれる事により、これらプッシュロッド６９と貫通孔５７との間を潤滑して、このプッシュロッド６９の動きをスムーズにする。尚、図示の例では、上記一方の蓋体５２ａの開口端部を、上記ケーシング本体５１の一端部（図１の上端部）に設けた弾性変形部８３の外周面に係止させている。これにより、この弾性変形部８３を直径方向内方に向け僅かに弾性変形させて、内側に内嵌固定した第二の中間部材６０の固定をより確実にする事ができる。
【００２９】又、前記アクチュエータ３５ａは、上記貫通孔５７及び第二の貫通孔６４に挿通し、軸方向に亙る変位を自在としたプッシュロッド６９と、このプッシュロッド６９の基端部を突き当てた、変位部材である鉄芯７０と、この鉄芯７０の周囲に配置したコイル７１とを備える。即ち、上記プッシュロッド６９は、先端側から順に、小径部７２と、大径部７３と、中径部７４とを、それぞれ連続する状態で形成している。そして、上記中径部７４を上記貫通孔５７内に、上記大径部７３を上記第二の貫通孔６４内に、それぞれ若干の隙間を持たせてた状態で挿通して、上記プッシュロッド６９の軸方向に亙る変位を自在としている。そして、このプッシュロッド６９の基端部を、上記鉄芯７０の一端面（図１の上端面）中心部に突き当てている。この鉄芯７０は、前記鉄芯室５６内に、軸方向に亙る若干の変位を自在に嵌装している。従って、この鉄芯室５６は、上記貫通孔５７とプッシュロッド６９との間に存在する微小隙間を介して上記シール室６１と連通している。又、上記プッシュロッド６９の先端面は、後述する弁体である、ボール７５に対向させている。又、上記コイル７１は、合成樹脂製の保持環７６の外周面に巻回した状態で、上記ケーシング本体５１と上記蓋体５２ａ、５２ｂのうちの他方の蓋体５２ｂとの間に挟持固定する事により、上記鉄芯７０の周囲に配置している。これにより、前記アクチュエータ３５ａは、上記コイル７１への通電又はその停止に基づき、上記鉄芯７０及びこの鉄芯７０に突き当てたプッシュロッド６９を軸方向に亙り変位させるソレノイドを構成する。尚、上記コイル７１の導線の端部は、図示しない制御器に接続している。
【００３０】一方、上記開閉弁３６ａは、上記プッシュロッド６９の先端側に存在する弁体室６２内で、上記第二の貫通孔６４の一端開口周縁部に設けた弁座７７と、この弁座７７に対向した弁体である、ボール７５と、弾性部材である、圧縮ばね７８とを備える。この圧縮ばね７８は、上記ボール７５と上記第二の中間部材６０との間に設けており、上記ボール７５を上記弁座７７に向けて弾性的に押圧する。従って、この開閉弁３６ａは、上記プッシュロッド６９の先端が上記ボール７５を上記圧縮ばね７８の弾力に抗して変位させた状態では、前記弁体室６２と前記斜板室１７に通じる連通路６６とを連通させ、上記プッシュロッド６９の先端が上記ボール７５を押さない状態では、このボール７５は上記弁座７７に当接し、上記弁体室６２と上記連通路６６との連通を断つ。又、上記貫通孔５７の一部で、上記連通路６６を通じさせた部分よりも上記シール室６１側の部分の内周面と、上記プッシュロッド６９の中間部外周面との間は、本発明の特徴であるシール構造によりシールしている。
【００３１】特に、本発明の圧力制御弁のシール構造の場合、上記中間部材５９の他端面である、シール室６１側端面の外周縁部に軸方向に突出する状態で円筒部７９を形成すると共に、上記中間部材５９の他端面で、上記第二の貫通孔６４の他端側開口周縁部に環状の凹部８０を、全周に亙り形成している。そして、この凹部８０の周辺部に、シール部材８１を設けている。このシール部材８１は、ゴム、ビニルの如きエラトマー等の弾性材製の板材を円輪状に形成し、自由状態での内径を、上記プッシュロッド６９の中間部の外径よりも小さくしている。そして、このシール部材８１の片面で外周縁部を、上記円筒部７９の内側である上記中間部材５９の他端面に全周に亙り密接させた状態で、上記円筒部７９の円周方向複数個所に形成した折り曲げ部８２、８２を、直径方向内方に向け折り曲げている。これにより、上記シール部材８１の外周縁部が、上記中間部材５９の他端面に全周に亙り密に固定される。又、上記シール部材８１の内径寄り部分を、上記プッシュロッド６９の外周面に沿って上記鉄芯室５６側に向け弾性変形させつつ、上記シール部材８１の内側に上記プッシュロッド６９を挿通する。これにより、上記シール部材８１の断面形状が略Ｌ字形となり、このシール部材８１の内径寄り部分が、上記プッシュロッド６９の中間部に設けた大径部７３の外周面に、自身の弾力により全周に亙り抑え付けられる。更に、圧力制御弁３４ａの使用時には、上記シール部材８１の両面に、前記吐出室１１内の圧力と、この吐出室１１内の圧力よりも低圧の前記斜板室１７内の圧力とが加わる。従って、上記シール部材８１の内径寄り部分は、上記プッシュロッド６９の中間部に設けた大径部７３の外周面に、自身の弾力と共に、上記両室１１、１７の圧力差により、全周に亙り抑え付けられる。
【００３２】上述の様な本発明の圧力制御弁のシール構造を付設した、圧力制御弁３４ａは、次の様に作用する。即ち、冷房負荷が大きく、コンプレッサ１の容量を増大させる必要のある場合には、前記制御器の指令による上記コイル７１への通電停止（或は通電）に基づいて、上記鉄芯７０を図１の下方に変位させる。この状態では、この鉄芯７０にその基端を突き当てたプッシュロッド６９の先端が前記ボール７５を押さない。従って、上記斜板室１７と高圧室１１との連通が断たれる。シール室６１内に存在する、吐出室１１内と同圧の冷媒は、上記シール部材８１により遮られて、前記連通路６６側に送られる事はない。これにより、上記斜板室１７に上記吐出室１１内の高圧の冷媒蒸気が送り込まれず、上記斜板室１７内の圧力が低くなって、前述の図５で示した従来構造の第１例で述べた様に、コンプレッサ１の容量が増大する。反対に、上記コンプレッサ１の容量を低下させる必要のある場合には、上記制御器の指令による上記コイル７１への通電（或は通電停止）に基づいて、上記鉄芯７０を図１の上方に変位させる。この状態では、上記プッシュロッド６９の先端が上記ボール７５を押して、このボール７５を上記弁座７７から離隔させる。従って、上記斜板室１７と吐出室１１とが連通する。これにより、上記斜板室１７に上記吐出室１１内の冷媒蒸気が送り込まれて、上記斜板室１７内の圧力が高くなる。この状態では、前述した従来構造の第１例で述べた様に、コンプレッサ１の容量が低下する。
【００３３】又、本例の場合、上記ボール７５が存在する空間である弁体室６２と、上記シール部材８１の存在する空間であるシール室６１とを連通させている。これにより、このシール室６１内の圧力と上記高圧室１１内の圧力が等しくなる。又、この圧力は、上記貫通孔５７とプッシュロッド６９との間に存在する微小隙間を介して、上記鉄芯７０の他端面（図１の下端面）にまで導入される。従って、開閉弁３６ａを開放すべく、上記プッシュロッド６９が上記ボール７５を押す事に対する抵抗には、上記吐出室１１内の圧力が加わらない。即ち、このボール７５の両側に直接、又は鉄心７０及びプッシュロッド６９を介して作用する圧力が互いに相殺し合う為、上記開閉弁３６ａを開放すべく、上記ボール７５を変位させる為に要する力は、前記圧縮ばね７８の弾力に打ち勝てるものであれば足りる。従って、本例の圧力制御弁３４ａによれば、上記プッシュロッド６９を変位させて開閉弁３６ａを開放するのに要する電磁力を、上記弁体室６２とシール室６１とを互いに連通させない構造に比べて、上記吐出室１１内の圧力と斜板室１７内の圧力との差△Ｐと上記第二の貫通孔６４の断面積Ａとの積（△Ｐ・Ａ）の分だけ小さくして、電磁式圧力制御弁の効率を向上させる事ができる。
【００３４】特に、本発明の圧力制御弁のシール構造によれば、弾性材製の板材を円環状に形成したシール部材８１の外周縁部を、上記中間部材５９の他端面である、シール室６１側端面に全周に亙り密に固定し、上記シール部材８１の片面で内径寄り部分を、プッシュロッド６９の中間部外周面に、自身の弾力と上記シール部材８１の両面に加わる圧力差とにより、全周に亙り密に押さえ付けている。従って、圧力制御弁３４ａの使用時には、上記シール部材８１の一部が弾性変形する事により、このシール部材８１の内径寄り部分が上記プッシュロッド６９の中間部外周面に対し摺動する事なく、このプッシュロッド６９の中間部外周面と、このプッシュロッド６９を挿通する第二の貫通孔６４の一部内周面との間をシールする事ができる。即ち、上記プッシュロッド６９が、図１の上方に変位した状態では、図３に示す様に、上記シール部材８１の片面で内径寄り部分を上記大径部７３の外周面に全周に亙り密接させたまま、上記シール部材８１の一部が弾性変形して、上記第二の貫通孔６４の他端部に設けた凹部８０内に入り込む。従って、このシール部材８１の内径寄り部分が、上記プッシュロッド６９の大径部７３外周面に対して摺動する事はない。この結果、上記プッシュロッド６９の中間部外周面と上記第二の貫通孔６４の一部内周面との間の隙間を極小にすべく、この隙間の大きさを管理する必要がなくなり、製造上の面倒を生じなくて済む。又、上記シール部材８１の内径寄り部分が上記プッシュロッド６９の中間部外周面に対して摺動する事がない為、このプッシュロッド６９が軸方向に亙り変位する際に生じる摺動抵抗をなくして、圧力制御弁３４ａの作動の際のヒステリシスを小さくする事ができる。更に、上記シール部材８１が上記プッシュロッド６９に対して摺動する事がない為、上記シール部材８１の一部が摩耗する事を防止して、上記両周面同士の間のシール性を長期間に亙り十分に確保する事ができる。
【００３５】更に、本例の場合、圧力制御弁３４ａの使用時に、上記シール部材の両側面に前記吐出室１１内の圧力と、この吐出室１１内の圧力よりも低圧の前記斜板室１７内の圧力とが加わる。従って、上記シール部材８１の内径寄り部分は、上記プッシュロッド６９の中間部に設けた大径部７３の外周面に、自身の弾力と共に、上記両室１１、１７の圧力差により、全周に亙り抑え付けられる。従って、上記両周面同士の間のシール性をより確実に確保する事ができる。
【００３６】又、本例の場合には、中間部材５９のシール室６１側端面の外周縁部に軸方向に突出する状態で円筒部７９を形成すると共に、この円筒部７９の円周方向複数個所に形成した折り曲げ部８２、８２を、直径方向内方に向け折り曲げている。そして、これにより上記円筒部７９の内側に設けたシール部材８１の外周縁部を、上記中間部材５９の他端面に全周に亙り密に固定している。従って、本例の場合には、シール部材８１の固定作業を容易に行なえる。
【００３７】尚、本例の場合には、上記シール部材８１の片面で外径寄り部分を、上記第二の貫通孔６４の他端部に形成した凹部８０の周辺部である、中間部材５９の他端面に、全周に亙り密に固定する様にしている。但し、この様な構造以外にも、例えば、上記凹部８０の内周面に係止溝を全周に亙り形成し、この係止溝に上記シール部材８１の外周縁部を係止する事により、この外周縁部を上記凹部８０内に全周に亙り密に固定する事もできる。要は、上記中間部材５９の他端部で上記第二の貫通孔６４の外周面と連続した部分に、上記シール部材８１の外径寄り部分を全周に亙り密に固定できれば良い。
【００３８】又、上記シール部材８１の内径寄り部分を、上記プッシュロッド６９の外周面に沿って折り曲げる方向は、本例の場合には前記鉄芯室５６側としたが、圧力制御弁の構造に応じて、この折り曲げる方向を反対側にしても良い。即ち、上記シール部材８１の両面に加わる圧力のうち高圧側が、本例の場合と反対側になる（シール部材８１に対して連通路６６側が高圧側になる）様な場合には、上記シール部材８１の内径寄り部分を、本例の場合とは反対側（連通路６６側）に折り曲げる。但し、凹部８０の軸方向寸法を大きくして、シール部材８１の端縁と凹部８０の奥端面との干渉防止を図る。
【００３９】又、本発明の圧力制御弁のシール構造は、プッシュロッドとこのプッシュロッドを挿通する部分との間をシールする構造に特徴がある。この為、本発明は、本例の構造の様に電磁式の圧力制御弁の構造に限定するものではなく、例えば、前述した従来構造の様にダイアフラム式のアクチュエータを利用した圧力制御弁の構造にも適用可能である。
【００４０】
【発明の効果】本発明の圧力制御弁のシール構造は、以上に述べた通り構成され作用するので、圧力制御弁の作動の際のヒステリシスを小さくできると共に、シールすべき部分のシール性を長期間に亙り十分に確保する事ができる。更に、このシールすべき部分の隙間の大きさを厳密に管理する必要がなくなり、製造上の面倒を生じずに安価な圧力制御弁の実現に寄与できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００４７６５
【氏名又は名称】カルソニック株式会社
【識別番号】０００１３３６５２
【氏名又は名称】株式会社テージーケー
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| 【出願日】 |
平成１０年（１９９８）４月２１日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】小山 武男 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開平１１−３０４０２７ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）１１月５日 |
| 【出願番号】 |
特願平１０−１１０６４９ |
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