(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定吸引子としての上本体と、弁本体とで形成される弁室内に配置され、該弁室と、該弁室の下方において前記弁本体に形成されたコンプレッサのクランク室に通じるＰｃ圧力導入口との間の通路における弁口に形成された弁座に接離する弁体と、
前記弁本体の前記Ｐｃ圧力導入口を挟んで前記弁室の反対側に形成され、前記コンプレッサの吐出側配管に連通するＰｄ圧力導入口と、
該Ｐｄ圧力導入口と、前記Ｐｃ圧力導入口との間を連通する弁ガイドと、
前記弁体と一体に形成され、前記弁ガイドの中を上下方向に移動可能な弁軸と、
前記弁体を開弁方向に付勢する付勢手段と、
前記上本体の上方に位置し、電磁コイルの吸引力により上下方向に移動可能であって、前記上本体の貫通孔の中を上下方向に移動可能な連結棒を介して前記弁体を閉弁方向に付勢するプランジャと、
前記弁本体に穿設され、前記弁室と、前記Ｐｄ圧力導入口との間を連通する内部均圧孔と、
前記弁本体の前記Ｐｄ圧力導入口の下方に形成され、前記コンプレッサの吸入側に連通する空間に配置された感圧調整機構と、
前記Ｐｄ圧力導入口内において前記弁軸の下面と上端部において点接触し、前記感圧調整機構と下端部において接触すると共に、前記Ｐｄ圧力導入口と前記空間との間を連通するガイド穴の中を上下方向に移動可能な補正ピンとで構成されることを特徴とする電磁式制御弁。
【請求項２】
前記弁ガイドの径を前記弁口の径と等しくし、該弁体の全開時には、前記感圧調整機構と前記弁体側とが分離することを特徴とする請求項１記載の電磁式制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変コンプレッサの電磁式制御弁、特に車両の冷房装置に使用する可変容量コンプレッサの電磁式制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来使用されている可変容量コンプレッサの容量制御弁として、例えば、図５に示される特開平４−１１９２７１に開示された電磁制御弁がある。この電磁制御弁においては、弁本体１０１の下部に形成された弁座１１１に向かってボール状の弁体１０２が弁ばね１０３によって付勢され、ベローズ状の圧力応動部材１０４の動きが隔壁部１１２を貫通する押圧棒１４１により弁体１０２に伝えられる。圧力応動部材１０４の外側には作動圧力導入口１１３から導入された流体の圧力が加わり、圧力応動部材１０４を押し縮めるように働いており、この流体圧力が低下すると弁体１０２が弁座１１１から離れる方向に移動する。
【０００３】
また、圧力応動部材１０４の内側には、固定吸引子１０７を貫通して設けられた連結棒１５１によってプランジャ１０５と連結された押圧部材１５２が挿入され、プランジャばね１０６によって圧力応動部材１０４を押し伸ばすように機能している。
【０００４】
プランジャ１０５と押圧部材１５２とを連結する連結棒１５１は、プランジャ１０５が固定吸引子１０７に接近したときに圧力応動部材１０４の端面が隔壁部１１２の面に当接して、プランジャ１０５と固定吸引子１０７とが接触できないような長さに正確に調整・固定され、このときに弁開度が最大となるように構成されている。
【０００５】
上記構成を有する従来の電磁式制御弁では、電磁コイル１０８に通電することによりプランジャ１０５と固定吸引子１０７との対向面に形成された円錐面部分間及び平面部分間の吸引力がバランスよく働き、プランジャ１０５はプランジャばね１０６と協動して通電量に比例して軸方向に移動し、圧力応動部材１０４を押し伸ばすように働くため、弁体１０２は弁座１１１から離れる方向に移動し、設定吸入圧力値を高くすることができる。
【０００６】
上述のように構成された従来の電磁式制御弁では、無通電時には、吸引圧力による自力式制御を行い、通電時には通電する電流値により設定吸入圧力値を変えられるので、コンプレッサ容量を任意に変えることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記構成を有する従来の電磁式制御弁においては、コイル無通電時にコンプレッサはロード運転となるので、エンジン起動時に冷房装置がオンとなっている場合、コンプレッサはロード状態より立ち上がるため、エンジンに負担がかかる構成となっていた。さらに、コイルに供給する電流値により設定吸入圧力を高くし、コンプレッサの容量を小さくすることができるものの、吸入圧力を高くすると、吸引力の向きとは逆に圧力応動部材１０４は縮まる方向に働くので、フルアンロード運転をするには、大きな吸入圧力可変幅、すなわち大きなコイル吸引力を必要とするため弁全体が大型化する。
【０００８】
そこで、本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされたものであって、車両起動時のエンジンへの負担を低減し、弁全体を小型化することができると共に、弁特性を容易に変化させることができる電磁式制御弁を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、電磁式制御弁であって、固定吸引子としての上本体と、弁本体とで形成される弁室内に配置され、該弁室と、該弁室の下方において前記弁本体に形成されたコンプレッサのクランク室に通じるＰｃ圧力導入口との間の通路における弁口に形成された弁座に接離する弁体と、前記弁本体の前記Ｐｃ圧力導入口を挟んで前記弁室の反対側に形成され、前記コンプレッサの吐出側配管に連通するＰｄ圧力導入口と、該Ｐｄ圧力導入口と、前記Ｐｃ圧力導入口との間を連通する弁ガイドと、
前記弁体と一体に形成され、前記弁ガイドの中を上下方向に移動可能な弁軸と、前記弁体を開弁方向に付勢する付勢手段と、前記上本体の上方に位置し、電磁コイルの吸引力により上下方向に移動可能であって、前記上本体の貫通孔の中を上下方向に移動可能な連結棒を介して前記弁体を閉弁方向に付勢するプランジャと、
前記弁本体に穿設され、前記弁室と、前記Ｐｄ圧力導入口との間を連通する内部均圧孔と、前記弁本体の前記Ｐｄ圧力導入口の下方に形成され、前記コンプレッサの吸入側に連通する空間に配置された感圧調整機構と、前記Ｐｄ圧力導入口内において前記弁軸の下面と上端部において点接触し、前記感圧調整機構と下端部において接触すると共に、前記Ｐｄ圧力導入口と前記空間との間を連通するガイド穴の中を上下方向に移動可能な補正ピンとで構成されることを特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、前記弁ガイドの径を前記弁口の径と等しくし、該弁体の全開時には、前記感圧調整機構と前記弁体側とが分離することを特徴とする。
【００１１】
そして、請求項１記載の発明によれば、電磁コイル無通電時において、弁体が付勢手段によって開弁方向に付勢されるので、弁が全開する。また、弁本体に、弁室と、Ｐｄ圧力導入口との間を連通する内部均圧孔を形成したため、弁体の上下に内部均圧孔を通ってコンプレッサの吐出側圧力Ｐｄが作用する。さらに、Ｐｄ圧力導入口と感圧調整機構が配置された空間との間を連通するガイド穴の中を上下方向に移動可能な補正ピンを設けたため、補正ピンの径を変化させることにより弁の特性を変化させることができる。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、弁ガイドの径を弁口の径と等しくしたため、コンプレッサの吐出側圧力とコンプレッサのクランク室内の圧力との差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）に関係なく弁が動作し、弁の全開時には感圧調整機構と弁体側とが分離する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は自動車に用いられる容量可変コンプレッサにおける容量制御機構を示し、コンプレッサ２０には、その取付凹部４０に容量制御用の電磁式制御弁１が固着される。
【００１４】
コンプレッサ２０において、クランクケース２１に連続するヘッド部４１内には複数個のシリンダ２５が設けられ、各シリンダ２５内にはピストン２６が摺動自在に設けられる。クランクケース２１からヘッド部４１にかけて駆動軸２７が回動自在に設けられ、駆動軸２７は外端に設けたプーリ３４を介してベルト３５により図示しないエンジンによって駆動される。
【００１５】
駆動軸２７には公知の如くに角度可変ウオブル斜板２９が設けられ、ウオブル斜板２９とピストン２６はピストン桿２４により連結され、駆動軸２７によりウオブル斜板２９が傾斜状態において回動することによりピストン桿２４ないしピストン２６が往復動作し、クランクケース２１内の制御室圧力Ｐｃとシリンダ２５内の吸入側圧力Ｐｓとの差圧に応じてウオブル斜板２９の取付角度が自動的に調整され、ウオブル斜板２９の角度変化によりピストン２６のストローク量が変化する。
【００１６】
各シリンダ２５には、吸入口Ｓと吐出口Ｄが設けられ、シリンダ２５には通路ｄ、ｓを介して冷凍サイクルを構成する凝縮器３１と、蒸発器３２と、膨張弁３３が接続される。また、容量制御弁１はクランクケース２１内の制御室Ｃと冷媒通路３６を介して連通すると共に吸入口Ｓと冷媒通路３７を介して連通し、さらに冷媒通路３８を介して吐出口Ｄと連通している。
【００１７】
図２は電磁式制御弁１を示し、制御弁部１ａと電磁比例制御部１ｂとより成る。
弁本体１７は、弁本体上部１７ａ、弁本体中間部１７ｂ、弁本体下部１７ｃに大きく分けられる。
【００１８】
弁本体上部１７ａには凹状部が形成され、その上面１７ｊと上本体７の下端部７ｂとによって弁室１８が形成され、また、この弁本体上部１７ａには、弁座１７ｄが形成される。さらに、弁本体下部１７ｃにも凹状部が形成され、下端部に位置するベローズカバー１４と接合されたベローズ室１７ｇが形成される。
【００１９】
弁本体上部１７ａと、弁本体中間部１７ｂとの間には、Ｐｃ圧力導入口１７ｈが設けられる。このＰｃ圧力導入口１７ｈは、弁口１７ｋを介して弁室１８に連通している。さらに、弁本体中間部１７ｂと弁本体下部１７ｃとの間には、コンプレッサ２０の吐出口Ｄに通じるＰｄ圧力導入口１７ｉが形成され、このＰｄ圧力導入口１７ｉは、上記弁室１８と内部均圧孔１７ｑによって連通している。
【００２０】
弁本体下部１７ｃのベローズ室１７ｇは、Ｐｓ圧力導入口１７ｓを介してコンプレッサ２０の吸入側に通じている。また、弁本体上部１７ａ、中間部１７ｂ、下部１７ｃの外周部のそれぞれには密封用Ｏリング４２、４３、４４の収容環状溝１７ｍ、１７ｎ、１７ｐが設けられる。
【００２１】
弁室１８内には、弁部８が弁座１７ｄに対向して設けられ、弁ばね９により弁座１７ｄから離れる方向に付勢される。また、弁部８には、その上方に位置する連結棒６を介してプランジャ５に作用するコイルの吸引力とプランジャバネ４による付勢力が加えられる。
【００２２】
プランジャチューブ１６内には、固定吸引子としての上本体７及びコイルガイド３が溶接にて固定され、外函２内に電磁コイル１５がプランジャチューブ１６を囲んで設置される。上本体７とコイルガイド３間のプランジャ室１９内にはプランジャ５が軸方向に移動可能に設けられ、該プランジャ５には、プランジャ室１９におけるプランジャ５の上下空間を連通するための貫通孔５ｂが形成される。
【００２３】
さらに、プランジャ５の下方には、上本体７の中心に穿設されたガイド孔７ａに上下方向に摺動可能に連結棒６が挿入され、この連結棒６の上端６ａは、プランジャ５の下面５ａに当接すると共に、下端６ｂは弁部８の上端面８ｃに当接している。
【００２４】
コイルガイド３の中央凹陥部３ａ内において、このコイルガイド３のプランジャ５との間にプランジャバネ４が設けられ、プランジャ５はプランジャバネ４により弁室１８方向に付勢される。
【００２５】
電磁式制御弁１はコンプレッサの取付凹部４０内に外函２がヘッド部４１の外面に当接する迄挿入される。この状態においてＰｃ圧力導入孔１７ｈはＰｃ冷媒通路３６に連通し、ベローズ室１７ｇは、Ｐｓ圧力導入口１７ｓを介してＰｓ冷媒通路３７に連通し、Ｐｄ圧力導入孔１７ｉはＰｄ冷媒通路３８に連通する（図１）。
【００２６】
容量可変コンプレッサ２０は、制御室圧力Ｐｃが吸入側圧力Ｐｓに比べて高くなるとウオブル斜板２９が立って圧縮行程が短くなるアンロード運転になり、Ｐｃ＝Ｐｓ圧力になるとフルロード運転になる。即ち、圧力制御室Ｃと吐出側Ｄ間を連通させれば、ＰｄがＰｃに流入してＰｃ＞Ｐｓの圧力関係となり、圧力制御室Ｃと吐出側Ｄ間を遮断すれば、Ｐｃ＝Ｐｓの圧力関係となるもので、圧力制御室Ｃと吐出側Ｄ間に吸入側圧力Ｐｓにより冷媒の流量を調整する制御弁１を設けることによりフルロードからフルアンロードまでコンプレッサ２０の容量を可変できる。
【００２７】
次に、上記構成を有する電磁式制御弁１の作用について説明する。
まず、無通電時には、図３（ａ）に示すように、プランジャ５は、上本体７に吸引されず、弁部８には、プランジャ５及び連結棒６を介してプランジャバネ４の下方への付勢力と、弁バネ９の上方への付勢力が加わることとなる。この時、プランジャバネ力＜弁バネ力となっているので弁１は全開の状態となる。この場合、コンプレッサ２０はフルアンロード運転状態にあり、この状態では、Ｐｓが大きくなるので、感圧調整機構であるベローズ１１は、ベローズガイド１２がベローズカバー１４に当接するまで縮み、弁軸８ｂの下面はガイド穴１７ｆに挿入された補正ピン１０から離れる。
【００２８】
次に、コイルに通電すると、通電電流値によってコイルの吸引力が変化し、弁部８は適度な弁リフトとなり、コンプレッサ２０の容量制御運転状態となる。ここで、図３（ｂ）に示すように、通電電流が最小の場合、コイルの吸引力が弁バネ９の付勢力以上となり、連結棒６が下方に移動して、弁１が少し閉じられる。するとＰｓが小さくなるので、ベローズ１１が伸びて補正ピン１０に当接し、ベローズ１１の力が弁部８に作用するようになり、図４のＰｓ制御域となる。この時のＰｓ値は図４に示すグラフの最小通電特性となる。
【００２９】
一方、図３（ｃ）に示すように、通電電流が最大の場合、コイル吸引力が最大となり、弁１はＰｓ制御域最小弁リフトとなり、Ｐｓ値は最小となる。また、このときのＰｓ値は、図４に示すグラフの最大通電特性となる。
【００３０】
ここで、本発明に係る容量制御弁１においては、弁ガイド１７ｅの径が弁口１７ｋの径と等しく形成した弁体８ａの上下に内部均圧孔１７ｑを通ってＰｄが作用するバランス構造としたため、差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）に関係なく弁が動作し、また弁の全開時にはベローズが弁体側とが分離する構造としたため、必要なコイルの吸引力が小さくとも弁を動作させることができ、容量制御弁１を小型化することができる。
【００３１】
このとき、制御弁としての要求特性（デミスト、クールダウン等の問題）より、Ｐｄが高いときはＰｓを低く、またＰｄが低いときはＰｓを高くする必要がある。そのため、補正ピン１０により弁の特性に補正動作を行うことができる。
【００３２】
尚、補正ピン１０は、Ｐｄ圧力導入口１７ｉ内において弁軸８ｂの下面と上端部において点接触し、補正差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が作用するので、ベローズ１１に補正力が働き、この補正力はＰｄが高い程大きく、弁を閉じる方向に働くので、図４に示すグラフのようなＰｓ高圧影響特性が得られる。また、補正ピン１０の径を変化させることにより、任意のＰｓ圧力特性を得ることができる。
【００３３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、電磁コイル無通電時には弁全開となり、コンプレッサがフルアンロード運転となるようにしたため、車両起動時のエンジンへの負担が低減する。また、弁体の上下に内部均圧孔を通ってコンプレッサの吐出側圧力Ｐｄが作用するバランス構造としたため、コイル吸引力が小さくて済み、弁全体を小型化することができる。さらに、補正ピンの径を変化させることにより弁の特性の高圧補正をかけることができるため、弁特性を容易に変化させることができる電磁式制御弁を提供できる。
【００３４】
請求項２記載の発明によれば、コンプレッサの吐出側圧力とコンプレッサのクランク室内の圧力との差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）に関係なく弁が動作し、また、弁の全開時には感圧調整機構と弁体側とが分離する構造としたため、必要な電磁コイルの吸引力が小さくとも弁を動作させることができ、弁全体を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電磁式制御弁が使用される容量可変コンプレッサにおける容量制御機構を示す概略図である。
【図２】本発明に係る電磁式制御弁の無通電時の状態を示す断面図である。
【図３】図２の電磁式制御弁のコンプレッサ取付時の作用を示す断面図であって、（ａ）は無通電時、（ｂ）は通電電流が最小の場合、（ｃ）は通電電流が最大の場合を示す。
【図４】図１の電磁式制御弁の特性の説明図である。
【図５】従来の可変容量コンプレッサの容量制御弁を示す断面図である。
【符号の説明】
１            電磁式制御弁
２            外函
３            コイルガイド
４            プランジャバネ
５            プランジャ
６            連結棒
７            上本体（固定吸引子）
８            弁部
８ａ          弁体
８ｂ          弁軸
９            弁バネ
１０          補正ピン
１１          ベローズ
１２          ベローズガイド
１３          ベローズバネ
１４          ベローズカバー
１５          電磁コイル
１６          プランジャチューブ
１７          弁本体
１７ｄ        弁座
１７ｅ        弁ガイド
１７ｇ        ベローズ室
１７ｈ        Ｐｃ圧力導入口
１７ｉ        Ｐｄ圧力導入口
１７ｋ        弁口
１７ｑ        内部均圧孔
１７ｓ        Ｐｓ圧力導入口
１８          弁室
１９          プランジャ室
２０          コンプレッサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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