JP4626808B2 - 可変容量型クラッチレス圧縮機用の容量制御弁 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、車両空調装置に用いられる可変容量型クラッチレス圧縮機に適用され、前記圧縮機の吐出容量を可変制御する可変容量型クラッチレス圧縮機用の容量制御弁に関する。

一般的に、車両用空調装置等に用いられる圧縮機として、吐出容量を可変制御することができる可変容量型圧縮機（以下、単に「圧縮機」と呼ぶ）が知られている。
この種の圧縮機においては、駆動軸に対して傾斜可能な斜板が制御圧室に収容されている。
斜板は、制御圧室の圧力が高くなるにつれて駆動軸の軸線に対して直角に近づき（斜板の傾斜角度が小さくなる）、一方、制御圧室の圧力が低くなる場合には、駆動軸の軸線に近づくように（斜板の傾斜角度が大きくなる）斜板が傾斜する。
圧縮機が備えるピストンのストロークは、斜板の傾斜状態に応じて変化する。
例えば、制御圧室の圧力が高く斜板の傾斜角度が小さい場合には、ピストンのストロークは小さく、逆に、制御圧室の圧力が低く斜板の傾斜角度が大きい場合には、ピストンのストロークは大きい。
従って、ピストンのストロークが小さくなると吐出容量は少なくなり、またストロークが大きくなると吐出容量も大きくなる。

図７には圧縮機用の容量制御弁１００が示されている。
この容量制御弁１００は、吐出室から制御圧室へ供給する冷媒量を制御することができる容量制御弁である。
この容量制御弁１００のバルブハウジング１０１には、吐出圧領域に連通する第１ポート１０２と、制御圧室に連通する第２ポート１０３が設けられ、第１ポート１０２と第２ポート１０３を連絡する冷媒通路が形成されている。
冷媒通路は、バルブハウジング１０１において第２ポート１０３と連通するように形成された弁室１０４と、弁室１０４と第１ポート１０２の間に形成された弁孔１０５を含んでいる。
この容量制御弁１００は、バルブハウジング１０１の一方の端部側に感圧室１０６が備えられており、感圧室１０６にはベローズ１０８を含む感圧機構１０７が収容されており、感圧室１０６はバルブハウジング１０１に形成された検圧ポート１０９を介して吸入圧領域と連通する。

また、バルブハウジング１０１において感圧室１０６から一番離れた部位（他方の端部側）には、ソレノイド１１０が備えられている。
ソレノイド１１０は、バルブハウジング１０１に対して固定される固定鉄芯１１１と、固定鉄芯１１１に対して移動する可動鉄芯１１２と、固定鉄芯１１１と可動鉄芯１１２の周りを囲む電磁コイル１１３を備えている。
固定鉄芯１１１には挿通孔１１１ａが形成されており、挿通孔１１１ａには弁孔１０５を貫く往復体としてのロッド１１４が挿通されている。
そしてロッド１１４の端部は可動鉄芯１１２に当接され、別の端部は感圧室１０６に達して感圧機構１０７に接続されている。

ロッド１１４は、弁孔１０５を閉じる弁体１１６を備える第１軸部１１５と、感圧室１０６と冷媒通路を連通する貫通孔１０１ａに挿通される第２軸部１１７と、第１軸部１１５と第２軸部１１７とを連結する小径部１１８を有している。
そして、第１軸部１１５と小径部１１８との間には、小径部１１８に向けて縮径する突状部１１９が形成されており、この突状部１１９は略円錐台であって、縮径に応じたテーパ面が備えられている。
突状部１１９の最小径（小径部１１８と連接する部位の径）は、小径部１１８の径と一致している。
第１軸部１１５における弁体１１６は弁孔１０５を開閉する弁体であり、弁孔１０５を開くとき、吐出圧領域からの冷媒が第１ポート１０２、冷媒通路、第２ポート１０３を通じて制御圧室へ流れ、弁体１１６により弁孔１０５が閉じられるとき、吐出圧領域から制御圧室への冷媒の流れは遮断される。

この容量制御弁１００によれば、図８（ａ）に示すように、ソレノイド１１０の励磁により弁孔１０５を閉じる方向にロッド１１４を移動させると、吐出圧領域から制御圧室へ流入する冷媒量が減少し、制御圧室の圧力低下とともに斜板の傾斜角度が大きくなる。
また、ソレノイド１１０の励磁が解除されると、図８（ｂ）に示すように、弁孔１０５から弁体１１６が遠ざかり、吐出圧領域から制御圧室へ流入する冷媒量が増大し、制御圧室の圧力増大とともに斜板の傾斜角度が小さくなる。
なお、ロッド１１４に突状部１１９が設けられることにより、弁孔１０５を弁体１１６により開閉する際に、突状部１１９が徐々に弁孔１０５の通過断面積を変化させることになる。
これにより、高圧の冷媒の制御圧室への供給が、急激に開始されたり、停止されたりすることが防止でき、圧縮機の容量制御特性の安定化を図るとしている（例えば、特許文献１を参照。）。
特開２０００−１８４２０号公報

外部駆動源（例えば車両のエンジン）からの動力が常に伝達され、最小容量でも運転を行うクラッチレス圧縮機においては、最小容量運転時の圧縮機内の潤滑を確保するため、容量制御弁内における吐出圧領域から制御圧室へ流入する冷媒量を多くする必要がある。従って、最小容量運転時には、冷媒通路の一部であるロッド外周と弁孔内周とのクリアランスを大きくすることが求められる。
一方、可変容量時のような制御領域においては、吐出圧領域から制御圧室への冷媒流量が大きいと、ロッドが弁孔を開いた際の流量変化が大きくなるため、急激な制御圧室内の圧力変化を招き、容量制御性が悪化するという問題が発生する。
従来の容量制御弁は、小径部に向けて縮径する突状部を有していることから、弁孔の通過断面積を徐々に変化させることにより、冷媒の通過流量を緩やかに変化させることができるという有利性は認められる。
しかしながら、こうした弁孔における冷媒の通過流量の変化を緩やかにする場合、突状部におけるテーパ面の軸線に対する角度は一定の範囲で設定される必要があるが、テーパ面の角度に応じて突状部の軸線方向の長さが設定される。
そして、加工上、突状部にテーパ面を形成するためには、突状部の軸線方向の長さを十分にとる必要がある。
つまり、突状部がロッドに形成されることにより、最小容量運転時の潤滑に必要な冷媒量を確保するためには、ソレノイドの励磁によるロッドの移動距離は、突状部の軸線方向の長さ以上に設定される必要が生じる。
往復体としてのロッドの移動距離が大きくなることは、ソレノイドの励磁力を大きくする必要があり、例えば、容量制御弁の小型化や省電力化に反する要素となる。
因みに、ロッドの移動距離を抑制するには、テーパ面の角度を移動方向に対して大きくすればよいが、テーパ面の角度が大きくなる程、ロッドが弁孔を開く過程において、必要以上の急激な流量変化を招くおそれが高くなるから、急激な制御圧室内の圧力変化を招き、容量制御性が悪化する点で問題がある。
別の方策として、小径部の軸径を大きくすることも考えられるが、小径部の軸径を大きくすると、弁孔とのクリアランスが狭くなり、弁孔を開いた際に、十分な流量を確保することができない点で採用しがたい。

また、圧縮機が取り扱う冷媒が二酸化炭素である場合には、冷媒の圧力高低差が他の冷媒よりも著しくなるから、従来と比較して、弁体を弁孔から僅かに離すだけで圧縮機を制御するのに十分な冷媒を弁孔に通すことができる。
つまり、冷媒が二酸化炭素の場合、容量制御弁におけるロッドの移動距離を短く設定することができるが、ロッドに縮径する突状部を設ける場合、突状部の軸方向の長さはロッドの移動距離を長くするという問題を生じる。
また、実質的にはロッドの僅かの距離の移動により、弁孔を介した吐出圧領域から制御圧室への冷媒の流入及び遮断を果たすことができるから、従来の突状部が有する冷媒の通過流量を緩やかに変化させるという機能は、冷媒が二酸化炭素の場合では機能しにくくなる可能性が高い。
さらに言うと、冷媒が二酸化炭素の場合では、ロッドの移動距離の短縮化と相俟って、弁孔が閉じる方向にロッドを移動させた際に、吐出圧領域から制御圧室へ流入する冷媒量を確実に減少させ、弁孔を通過する冷媒の流量抑制を確実に行うことが要請されている。

本発明は上記の問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、弁体を有する往復体の移動距離を短縮化することができるほか、制御領域における弁孔を通過する冷媒の流量抑制を確実に行うとともに、最小容量運転時には弁孔を通過する冷媒の流量を確保して圧縮機内の潤滑を良好とすることができる容量制御弁の提供にある。

上記課題を達成するため、請求項１記載の発明は、吐出圧領域に連通する第１ポートと制御圧室に連通する第２ポートを連絡する冷媒通路と、前記冷媒通路に設けた弁孔と、前記弁孔を開閉する弁体を設けた往復体と、前記吐出圧領域の圧力に応じて前記弁孔の開放を行なう方向に前記往復体を移動させる感圧機構と、前記弁孔の閉鎖を行なう方向に前記往復体を付勢するソレノイドを備えた可変容量型クラッチレス圧縮機用の容量制御弁であって、前記往復体は、前記弁体を有する第１軸部と、該第１軸部と同軸であって前記弁孔に挿通される第２軸部とを含み、前記第１軸部は前記ソレノイド側に位置し、前記第２軸部は前記弁孔に挿通されるとともに前記感圧機構と接続され、前記第２軸部及び前記弁孔は、流体が自由に流通する開弁流路を形成し、前記第１軸部及び前記第２軸部と同軸の絞り部が前記第１軸部と前記第２軸部の間に形成され、前記絞り部は、前記第１軸部から前記第２軸部へ向かうにつれて縮径するテーパ面を有し、前記絞り部における前記第２軸部側の径は、前記第２軸部における該絞り部側の軸径より大きく設定され、前記絞り部により前記開弁流路における流体の流量抑制を行うようにしたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、第１軸部及び第２軸部と同軸であって、絞り部が第１軸部と第２軸部の間に形成され、絞り部における第２軸部側の径は、第２軸部における絞り部側の軸径より大きく設定されることから、弁孔を閉じる方向に往復体を移動して絞り部の一部が弁孔に挿入されると、開弁流路における通過断面積の一部が絞り部により狭くなる。
このため、第１ポートから弁孔を通り第２ポートへ向かう冷媒は、弁孔における絞り部による絞り効果を受け、十分な流量抑制を受ける。従って、制御領域における制御性を良好とすることができる。
また、弁孔を開く方向に往復体を移動して絞り部が弁孔から抜けると、絞り部における第２軸部側の径よりも小さな軸径に設定される第２軸部が弁孔に挿通されるから、開弁流路における通過断面積は流体が自由に流通するように十分に確保され、第１ポートから弁孔を通り第２ポートへ向かう冷媒は絞り部による流量抑制を受けることなく円滑に通過する。従って、往復移動体の移動距離を抑制することと併せて、最小容量運転時における圧縮機内の潤滑を良好とすることができる。
また、絞り部が第１軸部から第２軸部へ向かうにつれて縮径するテーパ面を有することから、弁孔を閉じる方向に往復体を移動して絞り部の一部が弁孔に挿入されると、開弁流路における通過断面積の一部が絞り部により徐々に狭くなる。
このため、第１ポートから弁孔を通り第２ポートへ向かう冷媒は、弁孔におけるテーパ面の位置に応じた絞り効果を受け、十分な流量抑制を安定して受ける。従って、絞り部がテーパ面を有しても往復体の移動距離を抑制することと併せて、制御領域における制御性を良好とすることができる。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の可変容量型クラッチレス圧縮機用の容量制御弁において、前記絞り部は、前記往復体の移動方向と平行な周面を前記第２軸部側に有することを特徴とする。

請求項２記載の発明によれば、絞り部が往復体の移動方向と平行な周面を第２軸部側に有することから、弁孔を閉じる方向に往復体を移動して絞り部の一部が弁孔に挿入されると、開弁流路における通過断面積の一部が絞り部により十分狭くなる。
このため、第１ポートから弁孔を通り第２ポートへ向かう冷媒は、弁孔における周面による絞り効果を十分に受け、冷媒が過度に弁孔へ流れることなく、確実な流量抑制を安定して受ける。
絞り部が往復体の移動方向と平行な周面を第２軸部側に有することから、絞り部の軸方向の長さは基本的に自由に設定でき、例えば、往復体の移動距離を従来の移動距離よりも短縮化することも可能となる。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の可変容量型クラッチレス圧縮機用の容量制御弁において、前記第１軸部と、前記第２軸部と、前記絞り部は一体形成されていることを特徴とする。

請求項３記載の発明によれば、第１軸部と、第２軸部と、絞り部が一体形成された往復体であるから、往復体の加工・製作が容易となるほか、部品点数を抑制することができる。

請求項４記載の発明は、請求項１〜３のいずれか一項記載の可変容量型クラッチレス圧縮機用の容量制御弁において、前記絞り部の軸線方向の長さは、前記往復体の最大移動距離よりも短く設定されていることを特徴とする。

請求項４記載の発明によれば、絞り部の軸線方向の長さは、往復体の最大移動距離よりも短く設定されているから、絞り部の軸線方向の長さに基づいて往復体の最大移動距離を設定する必要がない。
このため、往復体の移動のための駆動力を小さくすることができ、例えば、ソレノイドの励磁力を小さくしてソレノイドの省電力化や小型化を図ることが可能となる。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４のいずれか一項記載の可変容量型クラッチレス圧縮機用の容量制御弁において、前記可変容量型クラッチレス圧縮機は冷媒を二酸化炭素とすることを特徴とする。

請求項５記載の発明によれば、冷媒が二酸化炭素であることは、冷媒の圧力高低差が他の冷媒よりも著しくなり、従来と比較して、弁体を弁孔から僅かに離すだけで冷媒を弁孔に十分通すことができるが、弁孔が閉じる方向に往復体を移動させた際に、吐出圧領域から制御圧室へ流入する冷媒量を確実に減少させ、弁孔を通過する冷媒の流量抑制を確実に行うことができる。

この発明によれば、弁体を有する往復体の移動距離を短縮化することができるほか、弁孔を通過する冷媒の流量抑制を確実に行うことができる容量制御弁を提供することができる。

（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る可変容量型クラッチレス圧縮機用の容量制御弁（以下、単に「容量制御弁」と呼ぶ）を図１〜図５に基づいて説明する。
まず、実施形態に係る可変容量型クラッチレス圧縮機（以下、単に「圧縮機」と呼ぶ）の概要について説明する。
図１に示す圧縮機１０には、圧縮機１０の外殻であるハウジング１１が形成されているが、このハウジング１１は、複数のシリンダボア１２ａが形成されたシリンダブロック１２と、そのシリンダブロック１２の前部側に接合されるフロントハウジング１３と、シリンダブロック１２の後部側に接合されるリヤハウジング１４とから構成されている。
そして、フロントハウジング１３からリヤハウジング１４まで通される通しボルト１５の前後方向の締め付けにより、フロントハウジング１３、シリンダブロック１２及びリヤハウジング１４が一体的に固定され、ハウジング１１が形成される。

フロントハウジング１３には、制御圧室１６が後部側をシリンダブロック１２により閉鎖した状態にて形成されている。
そして、回転自在の駆動軸１７がその制御圧室１６を中央付近を貫通するように備えられており、この駆動軸１７はフロントハウジング１３に設けられるラジアル軸受１８と、シリンダブロック１２に設けられる別のラジアル軸受１９により支持されている。
この駆動軸１７の前部を支持するラジアル軸受１８の前方に、駆動軸１７の周面に亘って摺接する軸封機構２０が備えられている。
この軸封機構２０はリップシール部材等を有し、制御圧室１６内の冷媒がフロントハウジング１３と駆動軸１７の間から漏れ出すことを防止するものとなっている。

この実施形態における駆動軸１７の前端には、図示しない動力伝達機構を介して外部駆動源に連結されており、動力伝達機構は動力を常に伝達することが可能なベルトとプーリーとの組み合わせよるクラッチレス機構としている。

前記制御圧室１６における駆動軸１７には、ラグプレート２１が一体回転可能に固着されている。
ラグプレート２１の後方における駆動軸１７には、容量変更機構２２を構成する斜板２３が、駆動軸１７の軸線方向へスライド可能及び傾動可能に支持されている。
斜板２３とラグプレート２１との間にはヒンジ機構２４が介在され、このヒンジ機構２４を介して斜板２３がラグプレート２１および駆動軸１７に対して、同期回転可能及び傾動可能に連結されている。

駆動軸１７におけるラグプレート２１と斜板２３との間にはコイルスプリング２５が巻装されているほか、コイルスプリング２５の押圧により後方へ付勢される摺動自在の筒状体２６が駆動軸１７に嵌挿されている。
斜板２３は、コイルスプリング２５の付勢力を受けた筒状体２６により常に後方、すなわち、斜板２３の傾斜角度が減少する方向へ向けて押圧される。
なお、斜板２３の傾斜角度とは、ここでは駆動軸１７と直交する面と斜板２３の面により成す角度を意味している。
斜板２３の前部にはストッパ部２３ａが突設され、図１に示すように、このストッパ部２３ａがラグプレート２１に当接することにより、斜板２３の最大傾斜位置が規制されるようになっている。斜板２３の後方における駆動軸１７には止め輪２７が取り付けられ、この止め輪２７の前方においてコイルスプリング２８が駆動軸１７に巻装されている。
このコイルスプリング２８の前部に当接することにより斜板２３の最小傾斜位置が規制されるようになっている。

前記シリンダブロック１２の各シリンダボア１２ａには、片頭型のピストン２９が夫々往復移動可能に収容され、これらのピストン２９の首部がシュー３０を介して斜板２３の外周に係留されている。
そして、駆動軸１７の回転に伴って斜板２３が回転運動されるとき、シュー３０を介して各ピストン２９が往復移動される。
一方、図１に示されるように、リヤハウジング１４の前部側とシリンダブロック１２の後部側は接合されているが、両者１４、１２との間には弁板３２と、弁体形成板３３、３４と、リテーナ３５が介装されている。
リヤハウジング１４は、シリンダブロック１２に接合される後部側のハウジングであるが、このリヤハウジング１４内の中心側には、吸入室３８が形成されており、吸入室３８は弁板３２に設けられる吸入ポート３６によりシリンダボア１２ａ内の圧縮室３１と連通されている。
また、リヤハウジング１４の外周側には、吐出室３９が形成されており、この吐出室３９と吸入室３８は隔壁１４ａにより隔絶されている。

弁板３２はシリンダボア１２ａにおいてピストン２９とともに圧縮室３１を形成するためのものであるが、リヤハウジング１４側の吸入室３８と連通する吸入ポート３６と、吐出室３９と連通する吐出ポート３７を有している。
弁体形成板３３は、圧縮室３１及び吸入室３８との間に介在される吸入弁（図示せず）を形成する吸入弁形成板であり、一方、弁体形成板３４は、吐出ポート３７及び吐出室３９との間に介在されるリード式の吐出弁３４ａを形成する吐出弁形成板である。
また、リテーナ３５は吐出弁３４ａの最大開度を規制するためのものである。

ところで、吸入室３８の冷媒はピストン２９の上死点位置から下死点位置への移動により、吸入ポート３６及び吸入弁を介して圧縮室３１内に吸入されることになる。
圧縮室３１内に吸入された冷媒はピストン２９の下死点位置から上死点位置への移動により所定の圧力にまで圧縮され、吐出ポート３７及び吐出弁３４ａを介して吐出室３９へ吐出される。
斜板２３の傾斜角度は、斜板２３の遠心力に起因する回転運動のモーメント、ピストン２９の往復慣性力によるモーメント、冷媒の圧力によるモーメント等の各モーメントとの相互バランスに基づき決定される。
冷媒の圧力によるモーメントとは圧縮室３１内の圧力と、ピストン２９の背面に作用する制御圧室１６内の圧力との相関に基づいて発生するモーメントであり、制御圧室１６の圧力変動に応じて傾斜角度の増大方向又は減少方向に作用する。

次に、外部冷媒回路について説明する。
吸入室３８はリヤハウジング１４に形成された吸入通路４０を介して外部冷媒回路４２と接続されており、外部冷媒回路４２からの冷媒は吸入通路４０を通過して吸入室３８へ供給することができる。
この実施形態では、吸入室３８及び吸入通路４０は吸入圧領域に含まれる。
また、吐出室３９はリヤハウジング１４に形成された吐出通路４１を介して外部冷媒回路４２と接続されており、吐出室３９の冷媒を吐出通路４１を介して外部冷媒回路４２へ供給することができる。
外部冷媒回路４２は、冷媒から熱を奪う熱交換器４３と、膨張弁４４と、熱を冷媒に移す熱交換器４５を含む。

膨張弁４４は、熱交換器４５の出口側の冷媒温度の変動に対応して冷媒流量を制御する温度感知式自動膨張弁である。
外部冷媒回路４２において、吐出通路４１より下流側であって熱交換器４３よりも上流には、絞り４６が設けられている。
この実施形態では、説明の便宜上、吐出通路４１と絞り４６の間を吐出側上流回路４２ａ、絞り４６と熱交換器４３の間を吐出側下流回路４２ｂとする。
この実施形態では、吐出室３９と、吐出側上流回路４２ａと、吐出側下流回路４２ｂはいずれも吐出圧領域に含まれる。

この実施形態の圧縮機１０では、次に説明する容量制御弁５０を用いて制御圧室１６内の圧力を調節し、冷媒の圧力によるモーメントを適宜変更することで、斜板２３の傾斜角度を最小傾斜角度から最大傾斜角度との間の任意の角度に設定することを可能としている。

図１に示されるように、リヤハウジング１４内には、吐出圧領域の冷媒を制御圧室１６へ供給する給気用の容量制御弁５０が備えられている。
容量制御弁５０は、図２に示されるように、主に、略筒状であって複数の室を持つバルブハウジング５１と、バルブハウジング５１に接続されるソレノイド６６と、弁体７２を有する往復体としてのロッド７０と、ソレノイド６６の励磁により移動されるロッド７０を反対方向へ移動させる感圧機構６２を有する。

〔バルブハウジングについて〕
バルブハウジング５１内には、バルブハウジング５１の一方の端部に位置する感圧室５２と、感圧室５２の隣に位置する弁室５３が形成されている。
感圧室５２と弁室５３との間には弁孔５４が形成された隔壁５１ａが形成され、隔壁５１ａにより両室５２、５３は隔絶されている。
バルブハウジング５１には、感圧室５２と吐出側下流回路４２ｂを連通する第１ポートとしての第１感圧室ポート５５と、弁室５３と制御圧室１６を連通する第２ポートとしての弁室ポート５７が形成されている。
さらに、感圧室５２の端部は第２感圧室ポート５６を有する端壁部材５８が取り付けられ、第２感圧室ポート５６は吐出側上流回路４２ａと感圧室５２を連通する。

バルブハウジング５１内には、第１感圧室ポート５５から弁孔５４を通じて弁室ポート５７に至る冷媒通路としての給気用通路が設定される。
つまり、第１感圧室ポート５５と弁室ポート５７との間に設定される給気用通路は、感圧室５２の一部である低圧室５２ａと、弁室５３と、弁孔５４とを含む。
第１感圧室ポート５５は通路５９を介して吐出側下流回路４２ｂと連通され、第２感圧室ポート５６は通路６０を介して吐出側上流回路４２ａと連通されている。
弁室ポート５７は通路６１を介して制御圧室１６と連通されている。
因みに、吐出室３９と吐出側上流回路４２ａにおける冷媒の圧力が高く、吐出側下流回路４２ｂ、制御圧室１６、吸入室３８の順に冷媒の圧力が低くなる。
ただし、最大容量運転時では吸入室３８と制御圧室１６との圧力は等しくなっている。

〔感圧機構について〕
感圧室５２は感圧機構６２を収容する。
感圧機構６２は、感圧室５２を低圧室５２ａと高圧室５２ｂに区画形成するベローズ６３を備えている。
ベローズ６３の固定端は端壁部材５８に固定されており、ベローズ６３内は第２感圧室ポート５６と連通する高圧室５２ｂが形成されている。
ベローズ６３外は第１感圧室ポート５５と連通する低圧室５２ａが形成される。
ベローズ６３の可動端には可動部材６４が取り付けられている。
高圧室５２ｂと低圧室５２ａとの差圧はベローズ６３を伸長する方向への力を可動部材６４に付与する。
従って、可動部材６４は高圧室５２ｂと低圧室５２ａとの差圧が存在するときにベローズ６３を伸長させようとする力が生じる。

〔ソレノイドについて〕
弁室５３側となるバルブハウジング５１の端部、すなわち、他方の端部にはソレノイド６６が接続されている。
ソレノイド６６は弁室５３を臨む固定鉄芯６７を有し、固定鉄芯６７はバルブハウジング５１の他方の端部を封止している。
ソレノイド６６は、固定鉄芯６７に対向する可動鉄芯６８と、固定鉄芯６７と可動鉄芯６８の回りを覆うように設けた電磁コイル６９を有している。
固定鉄芯６７の中心には弁孔５４の径よりも大きな径をする挿通孔６７ａが形成され、挿通孔６７ａの軸芯は弁孔５４の同軸線上に位置する。
固定鉄芯６７は電磁コイル６９へ対する電流供給による励磁により可動鉄芯６８を引き付ける。
ソレノイド６６は、図示しない制御部によるデューティ比に基づく電流供給制御（デューティ制御）を受ける。

〔ロッドについて〕
次に、ロッド７０について説明する。
この実施形態では、主に第１軸部７１及び第２軸部７５により構成されるロッド７０がバルブハウジング５１内に配置されている。
第１軸部７１は丸棒であって、ロッド７０においてソレノイド６６側から弁室５３内に位置する部位に相当し、弁孔５４よりも大きな径を有する。
この実施形態では、固定鉄芯６７の挿通孔６７ａに第１軸部７１の大半が位置し、固定鉄芯６７に対して摺動する。
第１軸部７１におけるソレノイド６６側の端部は、可動鉄芯６８と接続されている。
第１軸部７１における弁孔５４側の端部は、第１軸部７１が弁孔５４の径よりも大きな径に設定されていることから、弁孔５４に対する弁としての弁体７２を含むことになる。
つまり、弁体７２を含む第１軸部７１が弁室５３を臨む隔壁５１ａに当接することにより、弁孔５４を閉じることができ、第１軸部７１と隔壁５１ａとの当接が解除されることにより弁孔５４を開くことができる。

なお、第１軸部７１には弁室５３内に位置するように鍔状のバネ受体７３が取り付けられており、第１軸部７１におけるバネ受体７３と隔壁５１ａとの間にはコイルスプリング７４が備えられている。
このコイルスプリング７４は、可動鉄芯６８が電磁コイル６９の励磁による力を受けない場合に、ロッド７０をソレノイド６６側へ移動させることができる。
つまり、コイルスプリング７４はバネ受体７３を介して可動鉄芯６８を固定鉄芯６７から遠ざかる方向への付勢力を第１軸部７１に付与する。
また、弁孔５４を臨む第１軸部７１の端部は、絞り部７６を介して第２軸部７５と接続されている。
第２軸部７５は丸棒であって、第１軸部７１に対して同軸であり、弁孔５４の径より十分に小さな径を有し、弁孔５４に挿通されて感圧機構６２に接続されている。
従って、弁孔５４と第２軸部７５とより形成される断面環状の間隙は、弁体７２が弁孔５４を開いた際の開弁流路を構成し、この開弁流路は冷媒通路の一部を構成する。

次に、絞り部７６について説明すると、図３に示すように、絞り部７６は、ロッド７０における第１軸部７１と第２軸部７５の間に備えられる。
絞り部７６は、第１軸部７１及び第２軸部７５とともに一体形成され、ロッド７０の一部を構成する。
絞り部７６は円錐台形であって、絞り部７６における第１軸部７１側の径は、第１軸部７１における絞り部７６側の軸径よりも小さく、かつ、弁孔５４の内径よりも僅かに小さく設定されている。
また、絞り部７６における第２軸部７５側の径は、第２軸部７５における軸径よりも大きく設定され、弁孔５４の内径よりも十分に小さく設定されている。
つまり、絞り部７６は、第１軸部７１から第２軸部７５へ向かって縮径しており、絞り部７６の周面は、ロッド７０の移動方向に対して傾斜するテーパ面７６ａとなっている。
さらに言うと、絞り部７６と第２軸部７５との境に径方向の段差が存在することになる。
このため、ロッド７０の移動方向に対して傾斜するテーパ面７６ａの角度は、第２軸部７５の径に関わらず、緩やかな角度とすることができる。
絞り部７６が弁孔５４に挿入されることにより、弁孔５４を通る冷媒の流量を調整するが、絞り部７６により冷媒通路を絞る効果は、弁孔５４に対するテーパ面７６ａの位置に応じて変動する。

図４は、この実施形態の絞り部７６の形状を特定するためのグラフであり、水平軸をロッド７０の移動距離とし、垂直軸を開弁流路における通過断面積とすると、絞り部７６の形状は、図４における点ＡＢＣＤＥを結ぶ実線により特定される。
すなわち、弁体７２が弁孔５４を閉じた状態を原点（点Ａ）とすると、弁体７２が弁孔５４を開いた時点では弁体７２と隔壁５１ａとの隙間（通過断面積）に応じて開弁流路の通過断面積は急激に増大（ＡＢ線）する。
そして、弁体７２と隔壁５１ａとの隙間（通過断面積）が絞り部７６のテーパ面７６ａと弁孔５４の内周面との隙間（通過断面積）より大きくなると、開弁流路の通過断面積はテーパ面７６ａと弁孔５４の内周面との隙間に依存するため、テーパ面７６ａの形状に応じて通過断面積は緩やかに増大する（ＢＣ線）。
更に、原点（点Ａ）から移動距離が大きくなり、絞り部７６が弁孔５４から脱する（ＣＤ線）と、通過断面積は、弁孔５４の内径と第２軸部７５の軸径とによって規定される最大値となる（ＤＥ線）。
なお、ＤＥ線で示される通過断面積の最大値は、圧縮機１０の最小容量運転時において、圧縮機１０内の潤滑を良好とするに足る流量を確保するよう設定されている。
つまり、図４における実線のグラフによれば、テーパ面７６ａを有する絞り部７６が、ロッド７０の移動距離に応じて開弁流路の通過断面積を徐々に増大させ、ロッド７０が特定の移動距離を越えた時点で、弁孔５４と第２軸部７５による開弁流路の通過断面積が一定となることを意味する。
因みに、図４において、点ＡＢＣＦを結ぶ線及び点ＡＢＤＥを結ぶ線は、従来のテーパ面を有する突状部１１９、１２０の形状を夫々特定しており、点ＡＢＣＦを結ぶ線では、テーパ面の傾斜は緩やかであるものの、ロッドの移動距離が長くなる絞り部である。
一方、点ＡＢＤＥを結ぶ線は、テーパ面の傾斜が大きく設定され、ロッドの移動距離を短くしているものの、テーパ面の傾斜が大きいことによる流量制御の急激な変動が生じ易い絞り部となっている。

ところで、図５（ｂ）に示すように、絞り部７６が弁孔５４に挿入された状態では、絞り部７６のテーパ面７６ａと弁孔５４の内径面との間には僅かな間隙が形成されている。
また、絞り部７６の軸方向の長さは、ロッド７０の最大移動距離よりも短く設定されている。
なお、ロッド７０の最大移動距離は、ソレノイド６６が励磁されておらず可動鉄芯６８が固定鉄芯６７から最も離れた状態と、ソレノイド６６にデューティ比１００％の電流がかけられ可動鉄芯６８が固定鉄芯６７に最も接近した状態（弁体７２が隔壁５１ａに当接して弁孔５４を閉じている状態）とにより規定される。
絞り部７６は、ロッド７０の往復移動することにより弁孔５４に挿脱されることになり、絞り部７６が弁孔５４に挿入されたとき、開弁流路の一部が絞り部７６により絞られる状態となる。
つまり、絞り部７６は開弁流路における絞りとして、開弁流路における流量抑制の機能を果たす。
また、絞り部７６の径が、第１軸部７１から第２軸部７５へ向かって縮径していることから、弁孔５４に対する絞り部７６の挿脱により、絞りによる可変的な流量抑制の維持と解除を切り替えられることができる。

次に、この実施形態に係る容量制御弁の作動について図５（ａ）及び図５（ｂ）に基づき説明する。
図５（ａ）は、可動鉄芯６８が固定鉄芯６７に対して最も遠ざかった状態にある。
このとき、ソレノイド６６は励磁されていない状態にあり、コイルスプリング７４及び感圧機構６２の付勢力により、ロッド７０がソレノイド６６側へ移動した状態にある。
ロッド７０の弁体７２は、弁孔５４から離して弁室５３に位置させており、弁孔５４は完全に開放された状態にある。
このとき、吐出側下流回路４２ｂにおける高圧の冷媒の一部が通路５９、第１感圧室ポート５５を通って、感圧室５２における低圧室５２ａに導入されるが、弁孔５４が開放されていることから、低圧室５２ａ内の冷媒は弁孔５４及び第２軸部７５により形成される開弁流路を通過する。
開弁流路を通過する冷媒は、弁室５３から弁室ポート５７を通過し、さらに通路６１を通って、制御圧室１６に導入される。
高圧の冷媒が制御圧室１６へ供給されることにより、斜板２３の傾斜角度は最小となり、圧縮機は最小容量運転を行なう。

他方、図５（ｂ）は圧縮機の容量制御を行なっている際の制御弁５０の状態を示した図である。
車室内温度等の外部熱負荷が大きくなると、ソレノイド６６に電流が通電され、励磁される。
ソレノイド６６の励磁により可動鉄芯６８は固定鉄芯６７に近づき、ロッド７０は感圧機構６２側へ向けて移動する。
一方、吐出側上流回路４２ａと吐出側下流回路４２ｂとの差圧に基づき、感圧機構６２のベローズ６３には付勢力がはたらく。
ロッド７０は、ベローズ６３の付勢力及びコイルスプリング７４の付勢力と、ソレノイド６６の励磁力との差に基づき、感圧機構６２側へ向けて移動される。
ロッド７０の移動により第１軸部７１の弁体７２が隔壁５１ａに接近するとともに、絞り部７６が弁孔５４に接近する。

図５（ｂ）に示すとおり、弁孔５４を閉じる方向にロッド７０が移動され、絞り部７６の一部が弁孔５４に挿入されると、開弁流路における通過断面積の一部が絞り部７６のテーパ面７６ａの位置に応じて狭くなる。
このとき、第１感圧室ポート５５から弁孔５４を通り弁室ポート５７へ向かう冷媒は、弁孔５４における絞り部７６による絞り効果を受け、十分な流量抑制を受ける。
例えば、弁孔５４に対して絞り部７６が浅く挿入された状態では、絞り部７６による流量制御は受けるものの、開弁流路の通過断面積は比較的広い状態にあり、ある程度の冷媒が開弁流路に流れる。
絞り部７６がさらに深く挿入された状態では、開弁流路の通過断面積が比較的狭い状態となるから、絞り部７６により流量制御を十分に受け、開弁流路を流れる冷媒は減少する。
このように、低圧室５２ａから開弁流路を通過して弁室５３へ流れようとする冷媒は、テーパ面７６ａの位置に対応して減少し、容量制御弁５０から制御圧室１６へ導入される冷媒は減少する。
つまり、容量制御弁５０を通じて制御圧室１６へ導入される冷媒が徐々に減少することにより、制御圧室１６の圧力が低下し、斜板２３の傾斜角度が大きくなり圧縮機１０の吐出容量が増大する。

次に、弁孔５４が弁体７２により閉じられている状態から、ロッド７０が移動して弁孔５４が開かれる場合について説明する。
ロッド７０が弁孔５４を開く方向に移動されると、弁体７２が弁孔５４から離れることから弁孔５４は徐々に開かれる。
弁孔５４の開き始めの時点では、絞り部７６が弁孔５４の深い位置に挿入されているから、開弁流路の通過断面積が比較的狭い状態にあり、絞り部７６により流量制御を十分に受け、開弁流路を流れる冷媒は僅かである。
そして、弁孔５４とテーパ面７６ａにより形成される開弁流路の通過断面積は、ロッド７０の移動に伴って徐々に拡大される。
ロッド７０の移動方向に対して傾斜するテーパ面７６ａの角度は、第２軸部７５の径に関わらず、緩やかな角度としていることから、開弁流路の通過断面積が拡大される過程において、急激な冷媒の流量変動はない。
さらに、ロッド７０が移動して絞り部７６が弁孔５４から脱すると、開弁流路の通過断面積は、弁孔５４と第２軸部７５により定まる最大面積となり、冷媒は十分に弁孔５４を流れることができる。
なお、弁体７２による弁孔５４の開閉は、主にソレノイド６６の励磁力と、コイルスプリング７４の付勢力と、感圧機構６２の付勢力とのバランスにより決定される。

この実施形態に係る容量制御弁５０によれば以下の効果を奏する。
（１）絞り部７６が第１軸部７１から第２軸部７５へ向かうにつれて縮径するテーパ面７６ａを有することから、弁孔５４を閉じる方向にロッド７０を移動して絞り部７６の一部が弁孔５４に挿入されると、開弁流路における通過断面積の一部が絞り部７６により徐々に狭くなる。このため、第１感圧室ポート５５から弁孔５４を通り弁室ポート５７へ向かう冷媒は、弁孔５４におけるテーパ面７６ａの位置に応じた絞り効果を受け、十分な流量抑制を安定して受ける。従って、絞り部７６がテーパ面７６ａを有してもロッド７０の移動距離を抑制することと併せて、制御領域における制御性を良好とすることができる。
（２）第１軸部７１と、第２軸部７５と、絞り部７６が一体形成されたロッド７０であるから、第１軸部７１、第２軸部７５及び絞り部７６を夫々別体にとした往復体を製作するよりも、往復体の加工・製作が容易となる。

（３）絞り部７６の軸線方向の長さは、ロッド７０の移動距離よりも短く設定されているから、絞り部７６の軸線方向の長さに基づいてロッド７０の移動距離を設定する必要がない。このため、ロッド７０の移動のためのソレノイド６６の励磁力を小さくすることができ、例えば、ソレノイド６６の省電力化や小型化を図ることが可能となる。
（４）冷媒が二酸化炭素であると、冷媒の圧力高低差が他の冷媒よりも著しくなり、従来と比較して、弁体７２を弁孔５４から僅かに離すだけで冷媒を弁孔５４に十分通すことができるが、弁孔５４が閉じた状態から開き始める際に、開き始めのテーパ面７６ａと弁孔５４とのクリアランスを十分小さくし、急激な流量変化を抑制することができると共に、弁体７２が開くにつれ、絞り部７６が吐出圧領域から制御圧室１６へ流入する冷媒量を弁孔５４におけるテーパ面７６ａの位置に応じて徐々に増大させることができ、弁孔５４を通過する冷媒の流量変化を安定して行うことができる。
（５）圧縮機の最小容量運転時には、絞り部７６が弁孔５４から抜け出た状態となっているため、流量抑制を受けることがない。つまり、第２軸部７５の外周と弁孔５４の内周との大きなクリアランスによって冷媒の流量が確保されるため、圧縮機内の潤滑を良好とすることができる。

（第２の実施形態）
次に第２の実施形態に係る容量制御弁について図６に基づき説明する。
この実施形態の容量制御弁の大部分は、第１の実施形態の容量制御弁５０と共通するから、第１の実施形態と共通又は類似する要素については符号を共通して用い、第１の実施形態の説明を援用する。
この実施形態の容量制御弁９０では、図６に示すように、第１の実施形態の絞り部７６と異なる形態の絞り部９５を有するロッド９１が備えられている。
この実施形態の絞り部９５は、図６に示すように、第１軸部９２側に円錐台形の第１絞り部９６と、第２軸部９４側にロッド９１の移動方向と平行な周面９７ａを有する円柱形の第２絞り部９７とを組み合わせた複合形状の絞り部９５となっている。

絞り部９５は、第１軸部９２と第２軸部９４と同軸であって、両軸９２、９４の間に介在されるが、第１絞り部９６は、第１軸部９２から第２軸部９４へ向かって縮径している。
従って、第１絞り部９６は、第１軸部９２から第２軸部９４への縮径に応じたテーパ面９６ａを有する。
また、第２絞り部９７は、第１絞り部９６の第２軸部９４側に延設され、第２軸部９４に向かって同径となっており、第２絞り部９７の径は、第２軸部９４の軸径よりも大きく設定されている。
絞り部９５は、第１軸部９２及び第２軸部９４とともに一体形成され、ロッド９１の一部を構成する。

この実施形態の容量制御弁９０では、絞り部９５により流量制御は、弁孔５４に第１絞り部９６のみが挿入される状態では、第１絞り部９６における周面９７ａの作用による一定の流量制御となり、第２絞り部９６が弁孔５４に挿入される状態では、第２絞り部９６におけるテーパ面９６ａの作用による可変的な流量制御となる。
つまり、弁孔５４に対する第１絞り部９６と第２絞り部９７の挿入位置に応じて、絞り部９５による流量制御の作用が切り替わる。
この実施形態によれば、第１の実施形態による効果（１）、（３）、（４）を奏する。

なお、本発明は、上記した第１、第２の実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。
○ 上記の第１、第２の実施形態では、吐出圧領域の吐出側上流回路と吐出側下流回路の差圧に基づく感圧機構を有した容量制御弁（流量差圧感圧タイプ）としたが、例えば、吐出圧領域と吸入領域との差圧に基づく感圧機構を有する容量制御制御弁（ＤＳ差圧タイプ）、あるいは、吐出圧領域と制御圧領域との差圧に基づく感圧機構を有する容量制御弁（ＤＣ差圧タイプ）に本発明を適用することも可能である。この場合、感圧室及び弁室の配置に応じて、冷媒の通路又は必要な室を容量制御弁に付加することが好ましい。
○ 上記の第１、第２の実施形態では、吐出側上流回路と吐出側下流回路とを区分する絞りを外部冷媒回路上に設けたが、吐出通路内に設け、吐出室もしくは吐出通路内の絞りより上流側の圧力を制御弁内の高圧室に導き、吐出通路内の絞りより下流側もしくは外部冷媒回路の吐出圧領域の圧力を制御弁内の低圧室に導いてもよい。
○ 上記の第１、第２の実施形態では、吐出圧領域の冷媒を制御圧室へ通したり、遮断したりする容量制御弁としたが、本発明は、少なくとも、吐出領域から制御圧室へ通すことができる通路を有する容量制御弁であれば適用でき、例えば、吐出領域から制御圧室へ通す通路を備えた三方弁であってよい。
○ 上記の第１、第２の実施形態では、冷媒の種類を特に指定しなかったが、冷媒の種類は特に問われず、例えば、フロン系ガスや二酸化炭素を用いることが好ましい。また、冷媒は気体又は液体でもよい。

第１の実施形態に係る圧縮機の概要を示す縦断面図である。 第１の実施形態に係る容量制御弁の縦断面図である。 第１の実施形態に係る容量制御弁の絞り部を示す要部断面図である。 第１の実施形態に係る絞り部の形状を特定するためのグラフ図である。 第１の実施形態に係る容量制御弁の作動を説明する要部断面図である。 第２の実施形態に係る容量制御弁の絞り部を示す要部断面図である。 従来の容量制御弁の概要を示す縦断面図である。 従来の容量制御弁の作動を説明する要部断面図である。

符号の説明

１０ 圧縮機
１６ 制御圧室
２３ 斜板
３１ 圧縮室
３８ 吸入室
３９ 吐出室
４２ 外部冷媒回路
５０、９０、１００ 容量制御弁
５１、１０１ バルブハウジング
５２、１０６ 感圧室
５３、１０４ 弁室
５４、１０５ 弁孔
５５ 第１感圧室ポート
５７ 弁室ポート
５８、５９、６０ 通路
６２、１０７ 感圧機構
６６、１１０ ソレノイド
７０、１１４ ロッド
７１、９２、１１５ 第１軸部
７２、１１６ 弁体
７５、９４、１１７ 第２軸部
７６、９５ 絞り部
７６ａ、９６ａ テーパ面
９６ 第１絞り部
９７ 第２絞り部
１１９、１２０ 突状部

Claims (5)

1. 吐出圧領域に連通する第１ポートと制御圧室に連通する第２ポートを連絡する冷媒通路と、前記冷媒通路に設けた弁孔と、前記弁孔を開閉する弁体を設けた往復体と、前記吐出圧領域の圧力に応じて前記弁孔の開放を行なう方向に前記往復体を移動させる感圧機構と、前記弁孔の閉鎖を行なう方向に前記往復体を付勢するソレノイドを備えた可変容量型クラッチレス圧縮機用の容量制御弁であって、
   前記往復体は、前記弁体を有する第１軸部と、該第１軸部と同軸であって前記弁孔に挿通される第２軸部とを含み、
   前記第１軸部は前記ソレノイド側に位置し、前記第２軸部は前記弁孔に挿通されるとともに前記感圧機構と接続され、
   前記第２軸部及び前記弁孔は、流体が自由に流通する開弁流路を形成し、
   前記第１軸部及び前記第２軸部と同軸の絞り部が前記第１軸部と前記第２軸部の間に形成され、
   前記絞り部は、前記第１軸部から前記第２軸部へ向かうにつれて縮径するテーパ面を有し、
   前記絞り部における前記第２軸部側の径は、前記第２軸部における該絞り部側の軸径より大きく設定され、
   前記絞り部により前記開弁流路における流体の流量抑制を行うようにしたことを特徴とする可変容量型クラッチレス圧縮機用の容量制御弁。
2. 前記絞り部は、前記往復体の移動方向と平行な周面を前記第２軸部側に有することを特徴とする請求項１記載の可変容量型クラッチレス圧縮機用の容量制御弁。
3. 前記第１軸部と、前記第２軸部と、前記絞り部は一体形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の可変容量型クラッチレス圧縮機用の容量制御弁。
4. 前記絞り部の軸線方向の長さは、前記往復体の最大移動距離よりも短く設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項記載の可変容量型クラッチレス圧縮機用の容量制御弁。
5. 前記可変容量型クラッチレス圧縮機は冷媒を二酸化炭素とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載の可変容量型クラッチレス圧縮機用の容量制御弁。

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