JPWO2011114841A1 - 容量制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】容量可変型圧縮機の起動時における制御室の液冷媒の排出機能を高めるとともに、制御時における斜板の制御速度の向上を図ることができる容量制御弁を提供する。【解決手段】感圧体の伸縮方向の自由端に設けられて環状の座面を有するアダプタと、アダプタ内に移動可能に設けられた液冷媒排出用弁体とを備え、アダプタの第３弁部との係合部にスリットを、また、基底部側に液冷媒排出用弁体の底面に制御室圧力を作用させる導入穴を設け、さらに、液冷媒排出用弁体を第３弁部との間で開弁する方向に付勢する付勢手段を設けることを特徴としている。【選択図】図２

Description

本発明は、作動流体の容量又は圧力を可変制御する容量制御弁に関し、特に、自動車等の空調システムに用いられる容量可変型圧縮機等の吐出量を圧力負荷に応じて制御する容量制御弁に関する。

自動車等の空調システムに用いられる斜板式容量可変型圧縮機は、エンジンの回転力により回転駆動される回転軸、回転軸に対して傾斜角度を可変に連結された斜板、斜板に連結された圧縮用のピストン等を備え、斜板の傾斜角度を変化させることにより、ピストンのストロークを変化させて冷媒ガスの吐出量を制御するものである。
この斜板の傾斜角度は、冷媒ガスを吸入する吸入室の吸入圧力、ピストンにより加圧した冷媒ガスを吐出する吐出室の吐出圧力、斜板を収容した制御室（クランク室）の制御室圧力を利用しつつ、電磁力により開閉駆動される容量制御弁を用いて、制御室内の圧力を適宜制御し、ピストンの両面に作用する圧力のバランス状態を調整することで連続的に変化させ得るようになっている。

このような容量制御弁としては、図８に示すように、吐出室と制御室とを連通させる吐出側通路７３、７７、吐出側通路の途中に形成された第１弁室８２、吸入室と制御室とを連通させる吸入側通路７１、７２、吸入側通路の途中に形成された第２弁室（作動室）８３、第１弁室８２内に配置されて吐出側通路７３、７７を開閉する第１弁部７６と第２弁室８３内に配置されて吸入側通路７１、７２を開閉する第２弁部７５とが一体的に往復動すると同時にお互いに逆向きに開閉動作を行うように形成された弁体８１、吸入側通路７１、７２の途中において制御室寄りに形成された第３弁室（容量室）８４、第３弁室内に配置されて伸長（膨張）する方向に付勢力を及ぼすと共に周囲の圧力増加に伴って収縮する感圧体（ベローズ）７８、感圧体の伸縮方向の自由端に設けられ環状の座面を有する弁座体（係合部）８０、第３弁室８４にて弁体８１と一体的に移動すると共に弁座体８０との係合及び離脱により吸入側通路を開閉し得る第３弁部（開弁連結部）７９、弁体８１に電磁駆動力を及ぼすソレノイドＳ等を備えたものが知られている（以下、「従来技術１」という。例えば、特許文献１参照。）。

そして、この容量制御弁７０では、容量制御時において容量可変型圧縮機にクラッチ機構を設けなくても、制御室圧力を変更する必要が生じた場合には、吐出室と制御室とを連通させて制御室内の圧力（制御室圧力）Ｐｃを調整できるようにしたものである。また、容量可変型圧縮機が停止状態において制御室圧力Ｐｃが上昇した場合には、第３弁部（開弁連結部）７９を弁座体（係合部）８０から離脱させて吸入側通路を開放し、吸入室と制御室とを連通させるような構成となっている。

ところで、斜板式容量可変型圧縮機を停止して、長時間放置した後に起動させようとした場合、制御室（クランク室）には液冷媒（放置中に冷却されて冷媒ガスが液化したもの）が溜まるため、この液冷媒を排出しない限り冷媒ガスを圧縮して設定とおりの吐出量を確保することができない。
起動直後から所望の容量制御を行うには、制御室（クランク室）の液冷媒をできるだけ素早く排出させる必要がある。

従来技術１の容量制御弁７０では、先ず、ソレノイドＳがオフとされ、第２弁部７５が連通路（吸入側通路）７１、７２を閉塞した状態で容量可変型圧縮機が長時間停止状態に放置されると、容量可変型圧縮機の制御室（クランク室）には液冷媒が溜まった状態となっている。容量可変型圧縮機の停止時間が長い場合には、容量可変型圧縮機の内部は均圧となり、制御室圧力Ｐｃは、容量可変型圧縮機の駆動時における制御室圧力Ｐｃ及び吸入圧Ｐｓよりも遙かに高い状態となる。
この状態で、ソレノイドＳがオンとされて弁体８１が起動し始めると、第１弁部７６が閉弁方向に移動すると同時に第２弁部７５が開弁方向に移動するとともに、容量可変型圧縮機の制御室の液冷媒が排出される。そして、制御室圧力Ｐｃが感圧体７８を収縮させて、第３弁部７９を弁座体８０から離脱させて開弁させる。そのとき、第２弁部７５が開弁して連通路（吸入側通路）７２、７１を開放した状態にあるため、制御室内の液冷媒が連通路（吸入側通路）７４、７２、７１から容量可変型圧縮機の吸入室に排出される。そして、制御室圧力Ｐｃが所定レベル以下になると、感圧体７８は弾性復帰して伸長し、弁座体８０は第３弁部７９と係合して閉弁し、連通路（吸入側通路）７４、７２、７１を閉塞するようになっている。

しかし、従来技術１では、感圧体７８を収縮させて、第３弁部７９を弁座体８０から離脱させて開弁させる構造のため、開弁のストロークを大きくするには、感圧体７８の長さを長くしなければならない等の問題があって、開弁のストロークを大きくすることが困難である。すなわち、従来技術１の容量制御弁は、第３弁部７９を開弁できる構造でない旧来の容量制御弁（制御室と吸入室とを直接連通する固定オリフィスのみを介して排出する容量制御弁）よりは早く液冷媒を排出できるものの、その排出能力については限界があった。

そこで、図９に示すように、第３弁部７９の側面にの補助連通路８５を設けたものが本出願人により提案されている（以下、「従来技術２」という。例えば、特許文献２参照。）。
従来技術２のものは、液冷媒の排出を早めることと、最大容量時の放圧を効率良く行うことは可能であるが、運転中において、常に、制御室（クランク室）と吸入室とが連通した状態となるため、制御室（クランク室）から吸入室への流れが発生し、容量可変型圧縮機の制御時において、斜板の制御速度に対し悪影響を及ぼすという問題があった。

図６は、上記した従来技術１、従来技術２及び本発明における制御室と吸入室とを直接連通する固定オリフィス（以下、単に「固定オリフィス」という。）並びに第３弁部と弁座体との開口部及び補助連通路により形成される連通路（吸入側通路７４、７２、７１）の開口面積を説明した説明図である。
ここでは、特に、従来技術１及び従来技術２について説明するが、説明の都合上、固定オリフィスの開口面積をｓ１、第３弁部７９と弁座体８０との開口面積をｓ２、補助連通路８５の開口面積をｓ３とする。
従来技術１では、液冷媒排出時の開口面積はｓ１＋ｓ２であり、また、最大容量運転時、通常制御時及び最小容量運転時（以下、これらを総称して「制御時」ということがある。）の開口面積はｓ１である。
これに対して、従来技術２は、液冷媒排出時の開口面積を大きくすることを目的として補助連通路８５を設けたことにより、液冷媒排出時の開口面積はｓ１＋ｓ２＋ｓ３と大きくなる。しかし、補助連通路８５は運転時には常に開口しているため、通常制御時の開口面積もｓ１＋ｓ３と大きくなる。通常制御時の開口面積が大きくなると、吸入圧力Ｐｓの変化に対する制御室圧力Ｐｃの変化が鈍くなり、通常制御時における斜板の制御速度が低下するという問題がある。このため、従来技術２では、従来技術１に比べて液冷媒排出時の開口面積ｓ１＋ｓ２＋ｓ３を大きくするとともに固定オリフィスの開口面積をｓ１を小さくすることにより、通常制御時の開口面積ｓ１＋ｓ３の増大を防止したものである。

国際公開第２００６／０９０７６０号パンフレット 国際公開第２００７／１１９３８０号パンフレット

上記従来技術２では、通常制御時の開口面積ｓ１＋ｓ３の増大を防止しているが、図６に示すとおり、従来技術２の通常運転時の開口面積は従来技術１よりも大きくなってしまうため、図７の破線に示すように、吸入圧力Ｐｓの変化に対する制御室圧力Ｐｃの変化が従来技術１より鈍くなることは避けられず、制御時における斜板の制御速度が低下するという問題が解消することはできなかった。
本発明は、上記従来技術１及び２の有する問題点を解決するためになされたものであって、容量可変型圧縮機の起動時における制御室の液冷媒の排出機能（図６の従来技術２の液冷媒排出時の開口面積）及び最大容量時の放圧効率（図６の従来技術２の最大容量時の開口面積）を高い状態に維持するとともに、通常制御時（最大容量運転時と最小容量運転時の間）及び最小容量運転時における斜板の制御速度（図６の従来技術２の通常制御時の開口面積）の向上を図ることができる容量制御弁を提供することを目的としている。

上記目的を達成するため本発明の容量制御弁は、第１に、流体を吐出する吐出室と流体の吐出量を制御する制御室とを連通させる吐出側通路と、
前記吐出側通路の途中に形成された第１弁室と、
流体を吸入する吸入室と前記制御室とを連通させる吸入側通路と、
前記吸入側通路の途中に形成された第２弁室と、
前記第１弁室にて前記吐出側通路を開閉する第１弁部及び前記第２弁室にて前記吸入側通路を開閉する第２弁部を一体的に有しその往復動によりお互いに逆向きの開閉動作を行う弁体と、
前記吸入側通路の途中において前記第２弁室よりも前記制御室寄りに形成された第３弁室と、
前記第３弁室内に配置されてその伸長により前記第１弁部を開弁させる方向に付勢力を及ぼすと共に周囲の圧力増加に伴って収縮する感圧体と、
前記感圧体の伸縮方向の自由端に設けられて環状の座面を有するアダプタと、
アダプタ内に移動可能に設けられた液冷媒排出用弁体と、
前記第３弁室にて前記弁体と一体的に移動すると共に前記アダプタの座面及び液冷媒排出用弁体との係合及び離脱により前記吸入側通路を開閉する環状の係合面を有する第３弁部と、
前記弁体に対して前記第１弁部を閉弁させる方向に電磁駆動力を及ぼすソレノイドを備え、
前記アダプタの第３弁部との係合部にスリットを、また、基底部側に前記液冷媒排出用弁体の底面に制御室圧力を作用させる導入穴を設け、さらに、前記液冷媒排出用弁体を第３弁部との間で開弁する方向に付勢する付勢手段を設けることを特徴としている。

第１の特徴により、容量可変型圧縮機の起動時における制御室の液冷媒の排出機能及び最大容量時の放圧効率を高い状態に維持するとともに、通常制御時及び最小容量運転時における斜板の制御速度の向上を図ることができる。

また、本発明の容量制御弁は、第２に、第１の特徴において、液冷媒排出用弁体の第３弁部との当接面をテーパ状に形成することを特徴としている。
第２の特徴により、液冷媒排出用弁体と第３弁部との間のシール径を調整することが可能になる。

また、本発明の容量制御弁は、第３に、第１または第２の特徴において、液冷媒排出用弁体の外周にＹリングを装着し、アダプタ内面との間をシールすることを特徴としている。
第３の特徴により、制御室圧力Ｐｃと吸入室圧力Ｐｓとの差圧の効果を最大限に利用することが可能となる。

本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）感圧体の伸縮方向の自由端に設けられて環状の座面を有するアダプタと、
アダプタ内に移動可能に設けられた液冷媒排出用弁体とを備え、アダプタの第３弁部との係合部にスリットを、また、基底部側に液冷媒排出用弁体の底面に制御室圧力を作用させる導入穴を設け、さらに、液冷媒排出用弁体を第３弁部との間で開弁する方向に付勢する付勢手段を設けることにより、容量可変型圧縮機の起動時における制御室の液冷媒の排出機能及び最大容量時の放圧効率を高い状態に維持するとともに、通常制御時及び最小容量運転時における斜板の制御速度の向上を図ることができる。

（２）液冷媒排出用弁体の第３弁部との当接面をテーパ状に形成することにより、液冷媒排出用弁体と第３弁部との間のシール径を調整することが可能になる。

（３）液冷媒排出用弁体の外周にＹリングを装着し、アダプタ内面との間をシールすることにより、制御室圧力Ｐｃと吸入室圧力Ｐｓとの差圧の効果を最大限に利用することが可能となる。

本発明に係る容量制御弁を備えた斜板式容量可変型圧縮機を示す概略構成図である。 本発明に係る容量制御弁の一実施形態を示す正面断面図である。 容量制御弁の要部を拡大した部分拡大断面図であって、（ａ）は制御室の圧力により感圧体が収縮して第３弁部とアダプタが開弁されるとともに液冷媒排出弁体も開弁した状態を、（ｂ）は感圧体が伸長して第３弁部とアダプタが閉弁されているが、液冷媒排出弁体は開弁した状態を、また、（ｃ）は感圧体が伸長して第３弁部とアダプタが閉弁されるとともに液冷媒排出弁体も閉弁した状態を示したものである。 容量制御弁の他の実施形態の要部拡大断面図である。 容量制御弁の他の実施形態の要部拡大断面図である。 従来技術１、従来技術２及び本発明における制御室と固定オリフィス及び連通路（吸入側通路）の開口面積を説明した説明図である。 従来技術１、従来技術２及び本発明における吸入圧力Ｐｓの変動による制御室圧力Ｐｃの応答性を説明した図である。 従来技術１の容量制御弁を示す正面断面図である。 従来技術２の容量制御弁を示す要部断面図である。

本発明に係る容量制御弁を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加えうるものである。

この斜板式容量可変型圧縮機Ｍは、図１に示すように、吐出室１１、制御室（クランク室とも称す）１２、吸入室１３、複数のシリンダ１４、シリンダ１４と吐出室１１とを連通させ吐出弁１１ａにより開閉されるポート１１ｂ、シリンダ１４と吸入室１３とを連通させ吸入弁１３ａにより開閉されるポート１３ｂ、外部の冷却回路に接続される吐出ポート１１ｃ及び吸入ポート１３ｃ、吐出室１１と制御室１２とを連通させる吐出側通路としての連通路１５、前述の吐出側通路としての役割及び制御室１２と吸入室１３とを連通させる吸入側通路としての役割を兼ねる連通路１６、吸入側通路としての連通路１７等を画定するケーシング１０、制御室（クランク室）１２内から外部に突出して回動自在に設けられた回転軸２０、回転軸２０と一体的に回転すると共に回転軸２０に対して傾斜角度を可変に連結された斜板２１、各々のシリンダ１４内に往復動自在に嵌合された複数のピストン２２、斜板２１と各々のピストン２２を連結する複数の連結部材２３、回転軸２０に取り付けられた被動プーリ２４、ケーシング１０に組み込まれた本発明の容量制御弁Ｖ等を備えている。
また、斜板式容量可変型圧縮機Ｍには、制御室（クランク室）１２と吸入室１３とを直接連通する連通路１８が設けられており、該連通路１８には固定オリフィス１９が設けられている。
さらに、この斜板式容量可変型圧縮機Ｍには、吐出ポート１１ｃ及び吸入ポート１３ｃに対して冷却回路が接続され、この冷却回路には、コンデンサ（凝縮器）２５、膨張弁２６、エバポレータ（蒸発器）２７が順次に配列して設けられている。

容量制御弁Ｖは、図２に示すように、金属材料又は樹脂材料により形成されたボデー３０、ボデー３０内に往復動自在に配置された弁体４０、弁体４０を一方向に付勢する感圧体５０、ボデー３０に接続されて弁体４０に電磁駆動力を及ぼすソレノイド６０等を備えている。

ボデー３０は、吐出側通路として機能する連通路３１、３２、３３、後述する弁体４０の連通路４４と共に吸入側通路として機能する連通路３３、３４、吐出側通路の途中に形成された第１弁室３５、吸入側通路の途中に形成された第２弁室３６、弁体４０をガイドするガイド通路３７、吐出側通路及び吸入側通路の制御室１２寄りに形成された第３弁室３８等を備えている。また、ボデー３０には、第３弁室３８を画定すると共にボデー３０の一部を構成する閉塞部材３９が螺合により取り付けられている。

すなわち、連通路３３及び第３弁室３８は、吐出側通路及び吸入側通路の一部を兼ねるように形成され、連通路３２は、第１弁室３５と第３弁室３８とを連通させると共に弁体４０を挿通させる（流体が流れる隙間を確保しつつ弁体４０を通す）弁孔を形成している。なお、連通路３１、３３、３４は、それぞれ周方向に放射状に配列して複数（例えば、９０度の間隔をおいて４個）形成されている。
そして、第１弁室３５において、連通路（弁孔）３２の縁部には、後述する弁体４０の第１弁部４１が着座する座面３５ａが形成され、又、第２弁室３６において、後述する固定鉄芯６４の端部には、後述する弁体４０の第２弁部４２が着座する座面３６ａが形成されている。

弁体４０は、略円筒状に形成されて一端側に第１弁部４１、他端側に第２弁部４２、第１弁部４１を挟んで第２弁部４２と反対側に後付けにより連結された第３弁部４３、その軸線方向において第２弁部４２から第３弁部４３まで貫通し吸入側通路として機能する連通路４４等を備えている。
第３弁部４３は、第１弁室３５から第３弁室３８に向かって縮径した状態から末広がり状に形成されて連通路（弁孔）３２を挿通すると共に、その外周縁において後述するアダプタ５３と対向する環状の係合面４３ａを備えている（図３参照。）。
ここで、第３弁部４３のアダプタ５３との係合面４３ａは、図３に示すように、外向きに凸状をなすと共に曲率半径Ｒをなす球面状に形成され、かつ、後述する液冷媒排出用弁体４８との係合面である端面４７は平面状に形成されている。

図２において、感圧体５０は、ベローズ５１及びアダプタ５３等を備えている。ベローズ５１は、その一端が閉塞部材３９に固定され、その他端（自由端）にアダプタ５３を保持している。
アダプタ５３は、図２及び３に示すように、第３弁部４３に先端が係合する断面が略コ字状をした中空円筒形部５３ａとベローズ５１内に膨出する膨出部を有し、中空円筒形部５３ａの先端に第３弁部４３の係合面４３ａと対向して係合及び離脱する環状の座面５３ｂを備えている。そして、中空円筒形部５３ａの座面５３ｂは、中心角αをなすテーパ面状に形成されている（図３（ｃ）参照。）。
すなわち、感圧体５０は、第３弁室３８内に配置されて、その伸長（膨張）により第１弁部４１を開弁させる方向に付勢力を及ぼすと共に周囲（第３弁室３８及び弁体４０の連通路４４内）の圧力増加に伴って収縮して第１弁部４１に及ぼす付勢力を弱めるように作動する。

図３は、容量制御弁の要部を拡大した部分拡大断面図であって、（ａ）は制御室の圧力により感圧体５０が収縮して第３弁部４３とアダプタが開弁されるとともに液冷媒排出弁体４８も開弁した状態を、（ｂ）は感圧体５０が伸長して第３弁部４３とアダプタ５３が閉弁されているが、液冷媒排出弁体４８は開弁した状態を、また、（ｃ）は感圧体５０が伸長して第３弁部４３とアダプタ５３が閉弁されるとともに液冷媒排出弁体４８も閉弁した状態を示したものである。
図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、アダプタ５３の中空円筒形部５３ａ内には、液冷媒排出用弁体４８が軸方向に摺動自在に嵌合するように設けられ、また、アダプタ５３の中空円筒形部５３ａの先端（第３弁部４３との係合部）には軸方向に向かって開口する開口面積がｓ４のスリット５４が、さらに、その基底部５３ｃ側には制御室圧力導入穴５５が設けられている。
液冷媒排出用弁体４８は、アダプタ５３の中空円筒形部５３ａ内面と嵌合する円筒部４８ａと底部４８ｂを有し、底部４８ｂの中心には突出部４８ｃが外側に向けて設けられ、アダプタ５３の基底部５３ｃと底部４８ｂの間に空間を形成し、この空間に制御室圧力導入穴５５からの制御室圧力Ｐｃが導入される。また、液冷媒排出用弁体４８は、第３弁部４３の端面４７との間に設けられたスプリング４９により、円筒部４８ａ先端の当接面４８ｄが第３弁部４３の端面４７から離れる方向に付勢されている。スプリング４９の反発力は、Ｐｃ−Ｐｓの設定した差圧（Δｐ）以上になると液冷媒排出用弁体４８が閉弁する大きさに設定されている（すなわち、閉弁時おけるスプリング４９の反発力＜ΔＰに設定されている。）。また、本例では、円筒部４８ａの先端面４８ｄは中心軸方向と直交する平面形状をしており、第３弁部４３の端面４７と平行となっている。さらに、液冷媒排出用弁体４８が最大限開弁された状態では、アダプタ５３のスリット５４は全開状態となる。

図６に示すように、本実施の形態（本発明）の固定オリフィス１９は、従来技術２の固定オリフィスの開口面積ｓ１と同じに設定され、また、スリットの面積ｓ４は従来技術２の補助連通路の開口面積ｓ３と同じに設定されている。さらに、第３弁部４３とアダプタ５３との開口面積は、従来技術２のそれと同じｓ２に設定されている。
したがって、本実施の形態では、液冷媒排出時の開口面積は従来技術２の開口面積と同じｓ１＋ｓ２＋ｓ４であり、また、最大容量運転時（制御室圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓがほぼ同じ）の開口面積は液冷媒排出用弁体４８が開弁された状態となるため、従来技術２の開口面積と同じｓ１＋ｓ４である。
しかしながら、本実施の形態では、通常制御時の開口面積は、図６に示すとおり、制御室圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧がΔＰに近づくと液冷媒排出用弁体４８が閉弁方向に作動し、制御室圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧とスプリング４９の反発力とが釣り合った状態におけるスリットの開口面積に固定オリフィスの面積ｓ１を加えた面積となる（図３（ｂ））。そのため、図６に示すとおり、Ｐｃ−Ｐｓの差圧がΔＰに近づくにつれて、通常制御時の開口面積が小さくなる。その後、制御室圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧がΔＰを上回れば、液冷媒排出用弁体４８は完全に閉弁された状態となる（図３（ｃ））。また、最小容量運転時の開口面積は、制御室圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧がΔＰを大幅に上回るため、液冷媒排出用弁体４８は完全に閉弁された状態となり、固定オリフィスの開口面積となる。
このように、本実施の形態によれば、液冷媒排出時の開口面積は従来技術２と同じく大きくして起動時における制御室の液冷媒の排出機能及び最大容量時の放圧効率を高い状態に維持するとともに、通常制御時及び最小容量運転時の開口面積は固定オリフィスの開口面積まで小さくできるので、図７の実線で示すように、吸入圧力Ｐｓの変化に対する制御室圧力Ｐｃの応答性が鋭敏になり、通常制御時及び最小容量運転時における斜板の制御速度の向上を図ることができるのである。また、本実施の形態では、固定オリフィス開口面積を従来技術２の固定オリフィス開口面積と、また、スリットの開口面積を補助連通路の開口面積と同じにしたが、固定オリフィスの径（開口面積）及びスリット開口面積を大きくしたり小さくしたりすることで液冷媒排出機能及び通常制御時の機能を適宜変更できる。

ソレノイド６０は、図２に示すように、ボデー３０に連結されるケーシング６２、一端部が閉じたスリーブ６３、ケーシング６２及びスリーブ６３の内側に配置された円筒状の固定鉄芯６４、固定鉄芯６４の内側において往復動自在にかつその先端が弁体４０に連結されて連通路４４を形成する駆動ロッド６５、駆動ロッド６５の他端側に固着された可動鉄芯６６、第１弁部４１を開弁させる方向に可動鉄芯６６を付勢するコイルスプリング６７、スリーブ６３の外側にボビンを介して巻回された励磁用のコイル６８等を備えている。

上記構成において、コイル６８が非通電の状態では、感圧体５０及びコイルスプリング６７の付勢力により、弁体４０は図２中の上側に移動して、第１弁部４１が座面３５ａから離れて連通路（吐出側通路）３１、３２を開放すると同時に第２弁部４２が座面３６ａに着座して連通路（吸入側通路）３４、４４を閉塞する。
連通路（吸入側通路）３４、４４を閉塞した状態で容量可変型圧縮機が長時間停止状態に放置されると、容量可変型圧縮機の制御室（クランク室）１２には液冷媒が溜まった状態となり、容量可変型圧縮機の内部は均圧となり、制御室圧力Ｐｃは、容量可変型圧縮機の駆動時における制御室圧力Ｐｃ及び吸入圧Ｐｓよりも遙かに高い状態となっている。
一方、コイル６８が所定電流値（Ｉ）以上に通電されると、感圧体５０及びコイルスプリング６７の付勢力と逆向きに作用するソレノイド６０の電磁駆動力（付勢力）により、弁体４０は図２中の下側に移動して、第１弁部４１が座面３５ａに着座して連通路（吐出側通路）３１，３２を閉塞すると同時に第２弁部４２が座面３６ａから離れ連通路（吸入側通路）３４、４４を開放する。この起動直後において、制御室内の液冷媒が排出されるが、制御室圧力Ｐｃが所定レベル以上であるため、ベローズ５１が収縮して、図３（ａ）に示すように、アダプタ５３が第３弁部４３から離脱するとともに液冷媒排出用弁体４８も開弁しているため吸入側通路（３３、４４、３４）を開放した状態となり、制御室１２内に溜まった液冷媒等が連通路（吸入側通路）３３、４４、３４を経由して吸入室１３に排出される。この際、液冷媒等の排出通路の大きさは、固定オリフィス１９の開口面積ｓ１に第３弁部４３の係合面４３ａとアダプタ５３の座面５３ｂとの開口面積ｓ２及びアダプタ５３のスリット５４の面積ｓ４を加えたものとなり、排出通路面積を十分に大きくすることができる。
制御室の液冷媒等が排出されて制御室圧力Ｐｃが所定レベル以下となると、ベローズ５１が伸長して、図３（ｂ）に示すように、第３弁部４３がアダプタ５３の座面５３ｂに着座する。この状態では、制御室圧力Ｐｃ＞吸入圧力ＰｓであってＰｃ−Ｐｓ＜ΔＰであるため、液冷媒排出用弁体４８が閉弁方向に作動し、スプリング４９の反発力が次第に増大して、制御室圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧がΔＰを上回れば、図３（ｃ）に示すように、液冷媒排出弁体４８は第３弁部４３と係合して閉弁状態となる。

上記構成において、図２に示すように、感圧体５０（のベローズ５１）の有効径での受圧面積をＡｂ、第３弁部４３のシール径での受圧面積をＡｒ１、第１弁部４１のシール径での受圧面積をＡｓ、第２弁部４２のシール径での受圧面積をＡｒ２、感圧体５０の付勢力をＦｂ、コイルスプリング６７の付勢力をＦｓ、ソレノイド６０の電磁駆動力による付勢力をＦｓｏｌ、吐出室１１の吐出圧力をＰｄ、吸入室１３の吸入圧力をＰｓ、制御室（クランク室）１２の制御室圧力をＰｃとするとき、弁体４０に作用する力の釣り合い関係式は、
Ｐｃ・（Ａｂ−Ａｒ１）＋Ｐｃ・（Ａｒ１−Ａｓ）＋Ｐｓ・Ａｒ１＋Ｐｓ・（Ａｒ２−Ａｒ１）＋Ｐｄ・（Ａｓ−Ａｒ２）＝Ｆｂ＋Ｆｓ−Ｆｓｏｌ
となる。

ところで、上記構成においては、感圧体５０の受圧面積Ａｂと第３弁部４３の受圧面積Ａｒ１とが同一に形成され、第１弁部４１の受圧面積Ａｓと第２弁部４２の受圧面積Ａｒ２とが同一に形成され、さらに第３弁部４３の受圧面積Ａｒ１が第１弁部４１の受圧面積Ａｓと同じに形成されている。
すなわち、受圧面積Ａｂ＝受圧面積Ａｒ１とすることにより、第３弁室３８内において感圧体５０に作用する制御室圧力Ｐｃが相殺されてその影響を防止でき、制御室圧力Ｐｃの影響を受けない弁体４０の動作が可能になり、安定した容量制御を行うことができる。
また、受圧面積Ａｓ＝受圧面積Ａｒ２とすることにより、弁体４０に作用する吐出圧力Ｐｄが相殺されてその影響を防止でき、吐出圧力Ｐｄの影響を受けない弁体４０の動作が可能になり、安定した容量制御を行うことができる。

次に、この容量制御弁Ｖを備えた斜板式容量可変型圧縮機Ｍが、自動車の空調システムに適用された場合の動作について説明する。
先ず、エンジンの回転駆動力により、伝達ベルト（不図示）及び被動プーリ２４を介して回転軸２０が回転すると、回転軸２０と一体となって斜板２１が回転する。斜板２１が回転すると、斜板２１の傾斜角度に応じたストロークでピストン２２がシリンダ１４内を往復動し、吸入室１３からシリンダ１４内に吸入された冷媒ガスが、ピストン２２により圧縮されて吐出室１１に吐出される。そして、吐出された冷媒ガスは、コンデンサ２５から膨張弁２６を介してエバポレータ２７に供給され、冷凍サイクルを行いながら吸入室１３に戻るようになっている。
ここで、冷媒ガスの吐出量は、ピストン２２のストロークにより決定され、ピストン２２のストロークは、制御室１２内の圧力（制御室圧力Ｐｃ）により制御される斜板２１の傾斜角度によって決定される。
ピストン２２の圧縮の際、ピストン２２とシリンダ１４間のクリアランスからのブローバイガスが制御室１２へ常時流れ込み、制御室１２の圧力Ｐｃを上昇させようとする。しかし、固定オリフィス１９が設けられているため、連通路（吸入側通路）３３、４４、３４が閉じているときでも、制御室１２から吸入室に一定量の放圧が行われるので、最大容量運転時の開口面積は大きい方が望ましい。

先ず、ソレノイド６０がオフとされ、第２弁部４２が連通路（吸入側通路）３４，４４を閉塞した状態で容量可変型圧縮機が長時間停止状態に放置されると、制御室１２には液冷媒が溜まった状態となり、容量可変型圧縮機の内部は均圧となり、制御室圧力Ｐｃは、容量可変型圧縮機の駆動時における制御室圧力Ｐｃ及び吸入圧Ｐｓよりも遙かに高い状態となっている。

この状態で、ソレノイド６０がオンとされて弁体４０が起動し始めると、第１弁部４１が閉弁方向に移動すると同時に第２弁部４２が開弁方向に移動する。この起動直後において、制御室内の液冷媒が排出されるが、制御室圧力Ｐｃが所定レベル以上であるため、ベローズ５１が収縮して、図３（ａ）に示すように、アダプタ５３が第３弁部４３から離脱するとともに液冷媒排出用弁体４８も開弁しているため吸入側通路を開放した状態となり、制御室１２内に溜まった液冷媒等が連通路（吸入側通路）４４、３４を経由して吸入室１３に排出される。液冷媒排出過程において、吸入圧力Ｐｓ及び制御室圧力Ｐｃも低下していく。そして、制御室１２内の液冷媒の排出が終了して、制御室圧力Ｐｃが所定レベル以下になると、感圧体５０は弾性復帰して伸長し、図３（ｂ）に示すように、アダプタ５３は第３弁部４３と係合する。この状態では、制御室圧力Ｐｃ＞吸入圧力ＰｓであってＰｃ−Ｐｓ＜ΔＰであるため、液冷媒排出弁体４８は開弁状態となる。
この排出過程において、第３弁部４３の係合面４３ａが曲率半径Ｒをなす球面状に形成され、かつ、弁座体５３の座面５３ａが中心角αをなすテーパ面状に形成されているため、液冷媒が効率よく排出されて、迅速に所望の容量制御に移行することができる。

次に、最大吐出量の運転状態では、ソレノイド６０（コイル６８）が所定電流値（Ｉ）で通電されて、可動鉄芯６６及び駆動ロッド６５は、感圧体５０及びコイルスプリング６７の付勢力に抗して、第１弁部４１が座面３５ａに着座して連通路（吐出側通路）３１，３２を閉塞し、第２弁部４２が座面３６ａから離れて連通路（吸入側通路）３４，４４を開放した状態となる位置に弁体４０が移動する。
なお、制御室圧力Ｐｃは所定レベル以下であるから感圧体５０は弾性復帰して伸長し、アダプタ５３は第３弁部４３と係合している。
そして、制御室１２内の制御室圧Ｐｃと吸入圧力Ｐｓがほぼ同じ、すなわち、Ｐｃ−Ｐｓ＜ΔＰになり、図３（ｂ）に示すように、液冷媒排出用弁体４８は、第３弁部４３の端面４７との間に設けられたスプリング４９の付勢力により、円筒部４８ａ先端の当接面４８ｄが第３弁部４３の端面４７から離れて開弁状態となり、アダプタ５３のスリット５４を介して制御室１２内の流体が連通路（吸入側通路）３３，４４，３４を経て吸入室１３に排出される。これにより、斜板２１の傾斜角度は最も大きくなるように迅速に制御され、ピストン２２のストロークを最大にする。その結果、冷媒ガスの吐出量は最大になる。

また、通常制御時（最大容量運転と最小容量運転の間）では、ソレノイド６０（コイル６７）への通電の大きさを適宜制御して電磁駆動力（付勢力）を変化させる。すなわち、電磁駆動力で弁体４０の位置を適宜調整して、所望の吐出量となるように第１弁部４１の開弁量と第２弁部４２の開弁量が制御される。この状態では、吸入圧力Ｐｓが制御室圧力Ｐｃより小さく、ＰｃとＰｓの差圧がΔＰに近づくにつれて、図３（ｂ）に示すとおり、液冷媒排出用弁体４８が閉弁方向に作動する（図６の通常制御時の開口面積が減少する。）。その後、ＰｃとＰｓの差圧がΔＰを上回れば、図３（ｃ）に示すように、液冷媒排出弁体４８は第３弁部４３と係合して閉弁状態となる。

また、最小容量の運転状態では、ソレノイド６０（コイル６８）は非通電とされて、可動鉄芯６６及び駆動ロッド６５は、コイルスプリング６７の付勢力により後退して休止位置に停止すると共に、第１弁部４１が座面３５ａから離れて連通路（吐出側通路）３１、３２を開放し、第２弁部４２が座面３６ａに着座して連通路（吸入側通路）３４，４４を閉塞した状態となる位置に弁体４０が移動する。これにより、吐出流体（吐出圧力Ｐｄ）が連通路（吐出側通路）３１，３２，３３を経て制御室１２内に供給される。そして、斜板２１の傾斜角度は最も小さくなるように制御され、ピストン２２のストロークを最小にする。その結果、冷媒ガスの吐出量は最小になる。この状態では、制御室圧力Ｐｃが大きく、吸入圧力Ｐｓが小さいため、ＰｃとＰｓの差圧が大きく、液冷媒排出弁体４８は図３（ｃ）に示すように、第３弁部４３と係合して閉弁状態となる。

上記のように、通常制御時においては、連通路（３３、４４、３４）の開口面積を固定オリフィスの面積とほぼ同じ面積まで小さくでき、また、最小容量運転時においては、連通路（３３、４４、３４）を遮断できるので、通常制御時及び最小容量運転時における斜板の制御速度を大きくすることができる。

図４は、液冷媒排出用弁体４８の他の実施の形態を示した要部断面図である。
なお、図４において、図３と同じ符号の部材は、図３の部材と同じであり、詳細な説明は省略する。
本例では、液冷媒排出用弁体４８の円筒部４８ａ先端の当接面４８ｄが外周側から内周側に向かうにしたがい低いテーパ状に形成されている。このため、当接面４８ｄと第３弁部４３の球面状の係合面４３ａとのシール径を調整することが可能になる。

図５は、液冷媒排出用弁体４８の他の実施の形態を示した要部断面図である。
なお、図５において、図３と同じ符号の部材は、図３の部材と同じであり、詳細な説明は省略する。
本例では、液冷媒排出用弁体４８の外周にＹリング５６を装着する構造とし、液冷媒排出用弁体４８とアダプタ５３の中空円筒形部５３ａ内面との間を確実にシールすることにより、制御室圧力Ｐｃと吸入室圧力Ｐｓとの差圧の効果を最大限に利用することが可能となった。なお、Ｙリング５６を装着するため、液冷媒排出用弁体４８の底部４８ｂを軸方向に延長し、Ｙリング５６装着の円周溝を設けている。

１０ ケーシング
１１ 吐出室
１２ 制御室（クランク室）
１３ 吸入室
１４ シリンダ
１５ 連通路
１６ 連通路
１７ 連通路
１８ 連通路
１９ 固定オリフィス
２０ 回転軸
２１ 斜板
２２ ピストン
２３ 連結部材
２４ 被動プーリ
２５ コンデンサ（凝縮器）
２６ 膨張弁
２７ エバポレータ（蒸発器）
３０ ボデー
３１、３２ 連通路（吐出側通路）
３３ 連通路（制御室側通路）
３４ 連通路（吸入側通路）
３５ 第１弁室
３５ａ 座面
３６ 第２弁室
３６ａ 座面
３７ ガイド通路
３８ 第３弁室
３９ 閉塞部材
４０ 弁体
４１ 第１弁部
４２ 第２弁部
４３ 第３弁部
４３ａ 係合面
４４ 連通路
４７ 第３弁部の端面
４８ 液冷媒排出用弁体
４８ａ 円筒部
４８ｂ 底部
４８ｃ 突出部
４８ｄ 当接面
４９ スプリング
５０ 感圧体
５１ ベローズ
５３ アダプタ
５３ａ 中空円筒形部
５３ｂ 座面
５３ｃ 基底部
５４ スリット
５５ 制御室圧力導入穴
５６ Ｙリング
６０ ソレノイド
６２ ケーシング
６３ スリーブ
６４ 固定鉄芯
６５ 駆動ロッド
６６ 可動鉄芯
６７ コイルスプリング
６８ 励磁用のコイル
Ｍ 斜板式容量可変型圧縮機
Ｖ 容量制御弁
Ｐｄ 吐出圧力
Ｐｓ 吸入圧力
Ｐｃ 制御室圧力
Ａｂ 感圧体の受圧面積
Ａｒ１ 第３弁部の受圧面積
Ａｓ 第１弁部の受圧面積
Ａｒ２ 第２弁部の受圧面積

Claims (3)

1. 流体を吐出する吐出室と流体の吐出量を制御する制御室とを連通させる吐出側通路と、
   前記吐出側通路の途中に形成された第１弁室と、
   流体を吸入する吸入室と前記制御室とを連通させる吸入側通路と、
   前記吸入側通路の途中に形成された第２弁室と、
   前記第１弁室にて前記吐出側通路を開閉する第１弁部及び前記第２弁室にて前記吸入側通路を開閉する第２弁部を一体的に有しその往復動によりお互いに逆向きの開閉動作を行う弁体と、
   前記吸入側通路の途中において前記第２弁室よりも前記制御室寄りに形成された第３弁室と、
   前記第３弁室内に配置されてその伸長により前記第１弁部を開弁させる方向に付勢力を及ぼすと共に周囲の圧力増加に伴って収縮する感圧体と、
   前記感圧体の伸縮方向の自由端に設けられて環状の座面を有するアダプタと、
   アダプタ内に移動可能に設けられた液冷媒排出用弁体と、
   前記第３弁室にて前記弁体と一体的に移動すると共に前記アダプタの座面及び液冷媒排出用弁体との係合及び離脱により前記吸入側通路を開閉する環状の係合面を有する第３弁部と、
   前記弁体に対して前記第１弁部を閉弁させる方向に電磁駆動力を及ぼすソレノイドを備え、
   前記アダプタの第３弁部との係合部にスリットを、また、基底部側に前記液冷媒排出用弁体の底面に制御室圧力を作用させる導入穴を設け、さらに、前記液冷媒排出用弁体を第３弁部との間で開弁する方向に付勢する付勢手段を設けることを特徴とする容量制御弁。
2. 液冷媒排出用弁体の第３弁部との当接面をテーパ状に形成することを特徴とする請求項１記載の容量制御弁。
3. 液冷媒排出用弁体の外周にＹリングを装着し、アダプタ内面との間をシールすることを特徴とする請求項１または２記載の容量制御弁。

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