(57)【要約】【課題】可変容量圧縮機の吸入圧力に基づいて弁部の開閉制御を行う可変容量圧縮機用制御弁を、簡易な構成で実現する。【解決手段】可変容量圧縮機用制御弁によれば、ボディ５のソレノイド３とは反対側の端部にパワーエレメント６が設けられる。弁体２２の有効受圧面積Ａと感圧部材の有効受圧面積Ｂとを実質的に等しくすることで、弁体２２に作用するクランク圧力Ｐｃが実質的にキャンセルされる。その結果、弁体２２は、実質的に吸入圧力Ｐｓを感知して弁部の開閉動作を行う。【選択図】図２
2008240580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入室の圧力を設定圧力に保つように吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を制御して、可変容量圧縮機の吐出容量を変化させる可変容量圧縮機用制御弁において、
前記吐出室に連通する吐出室連通ポート、前記クランク室に連通するクランク室連通ポート、および前記吸入室に連通する吸入室連通ポートが設けられたボディと、
前記吐出室連通ポートと前記クランク室連通ポートとを連通させる冷媒通路に設けられた第１の弁部を開閉する第１の弁体と、
前記クランク室連通ポートと前記吸入室連通ポートとを連通させる冷媒通路に設けられた第２の弁部を開閉する第２の弁体と、
前記ボディの一端側に設けられるとともに、前記吸入室の吸入圧力および前記クランク室のクランク圧力の少なくとも一方を受けて変位する感圧部材を含み、その感圧部材の変位による駆動力を前記第１の弁体および前記第２の弁体へ付与可能な感圧部と、
前記ボディの他端側に設けられ、供給される電流量に応じて前記感圧部の駆動力に対抗するソレノイド力を発生可能なソレノイドと、
を備えたことを特徴とする可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項２】
前記第１の弁体および前記第２の弁体は、前記第１の弁部が開弁しているときには前記第２の弁部が閉弁し、前記第１の弁部が閉弁しているときには前記第２の弁部が開弁するように、それぞれ自律的に動作することを特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項３】
前記クランク室連通ポートとして、前記吐出室から導入された冷媒を前記第１の弁部を介して前記クランク室へ導入するための第１連通ポートと、前記クランク室から導入された冷媒を前記吸入室へ導出するための第２連通ポートとを含み、
前記第１の弁部が前記吐出室連通ポートと前記第１連通ポートとを連通させる冷媒通路に設けられ、前記第２の弁部が前記第２連通ポートと前記吸入室連通ポートとを連通させる冷媒通路に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項４】
前記感圧部に前記吸入圧力が導入され、前記感圧部材が前記吸入圧力を直接受けて変位するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項５】
前記感圧部に前記クランク圧力が導入され、前記感圧部材が前記クランク圧力を直接受けるように構成され、さらに前記第１の弁体の有効受圧面積と前記感圧部材の有効受圧面積とが実質的に等しく形成されることにより前記第１の弁体に作用する前記クランク圧力が実質的にキャンセルされ、前記吸入圧力が前記電流量に応じた設定圧力となるよう、前記第１の弁体が自律的に動作するように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項６】
前記感圧部は、前記ボディの一端側に設けられたハウジングと、前記ハウジング内を前記吸入圧力および前記クランク圧力の少なくとも一方が導入される開放空間と密閉空間とに仕切るように配設され、各弁部の開閉方向に変位する薄膜または薄板状の前記感圧部材とを含んで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項７】
前記感圧部材は、ダイヤフラムと、前記密閉空間内に前記ダイヤフラムに沿うように配設された薄板状の皿ばねとを含んで構成されていることを特徴とする請求項６に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項８】
前記ダイヤフラムが金属製ダイヤフラムからなり、
前記ダイヤフラムと前記皿ばねとの間に両者間の摩耗を抑制するための薄膜状部材が介装されていることを特徴とする請求項７に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項９】
前記感圧部材が金属製のダイヤフラムからなり、
前記ダイヤフラムは、その中央部に片方の面側に突出する凸部を有し、周縁部が前記ハウジングに固定されていることを特徴とする請求項６に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項１０】
前記感圧部材が皿ばねからなり、
前記皿ばねの周縁部が前記ハウジングに固定されていることを特徴とする請求項６に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項１１】
前記皿ばねは、その中央部が前記第１の弁体側に突出した形状を有し、その周縁部を支点にして前記中央部の突出する向きが変化可能なものであることを特徴とする請求項７に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項１２】
前記ハウジングの内壁が、前記皿ばねが反転する側に変形したときの形状にほぼ沿う形状に形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項１３】
前記感圧部材は、ベローズからなることを特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項１４】
前記感圧部は、前記感圧部材としてのダイヤフラムと、前記密閉空間内の前記ハウジングと前記ダイヤフラムとの間に介装されたスプリングとを含んで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項１５】
前記ボディの一端側から順に前記クランク室連通ポート、前記吐出室連通ポート、前記吸入室連通ポートが設けられ、
前記吐出室連通ポートと前記クランク室連通ポートとを連通させる冷媒通路に第１の弁孔が設けられる一方、前記第１の弁体が前記吐出室連通ポートと前記吸入室連通ポートとの間に形成されたガイド孔に沿って軸線方向に摺動可能に支持され、前記第１の弁孔に接離することにより前記第１の弁部を開閉するように構成され、
前記第１の弁体を貫通するように第２の弁孔が形成される一方、前記第２の弁体が前記第１の弁体と前記感圧部材との間に介装され、前記第２の弁孔に接離することにより前記第２の弁部を開閉するように構成され、
前記感圧部材の変位による駆動力が、前記第２の弁体を介して前記第１の弁体に伝達されるように構成されていること、
を特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項１６】
前記第２の弁体に前記ソレノイド力を伝達する伝達部と、
前記第１の弁体を閉弁方向に付勢する付勢部材と、
を備え、
前記第２の弁体が、前記第２の弁部を閉じた状態で前記付勢部材の付勢力に抗して前記感圧部材による開弁方向の力を前記第１の弁体に伝達可能に構成されていることを特徴とする請求項１５に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項１７】
前記第１の弁体および第２の弁体を貫通する連通路が設けられ、
前記連通路を介して吸入圧力が前記感圧部に導入されるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可変容量圧縮機用制御弁に関し、特に自動車用空調装置の冷凍サイクルを構成する可変容量圧縮機の吐出容量を制御するのに好適な可変容量圧縮機用制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用空調装置は、一般に、その冷凍サイクルを流れる冷媒を圧縮して高温・高圧のガス冷媒にして吐出する圧縮機、そのガス冷媒を凝縮する凝縮器、凝縮された液冷媒を断熱膨張させることで低温・低圧の冷媒にする膨張装置、その冷媒を蒸発させることにより車室内空気との熱交換を行う蒸発器等を備えている。蒸発器で蒸発された冷媒は、再び圧縮機へと戻され、冷凍サイクルを循環する。
【０００３】
この圧縮機は、車両の走行状態によって回転数が変化するエンジンを駆動源としているため、回転数制御を行うことができない。そこで、エンジンの回転数によらず適切な冷房能力を得るために、冷媒の吐出容量を可変できる可変容量圧縮機が用いられている。
【０００４】
このような可変容量圧縮機では、エンジンによって回転駆動される軸に取り付けられた揺動板に圧縮用のピストンが連結されている。そして、揺動板の角度を変化させてピストンのストロークを変えることにより冷媒の吐出量を調整するようにしている。この揺動板の角度は、密閉されたクランク室内に吐出冷媒の一部を導入し、ピストンの両面にかかる圧力の釣り合いを変化させることによって連続的に変えられる。
【０００５】
クランク室内の圧力（以下「クランク圧力」という）Ｐｃは、可変容量圧縮機の吐出室とクランク室との間、またはクランク室と吸入室との間に設けられた可変容量圧縮機用制御弁により制御される。前者の制御弁は、吐出室の冷媒の一部をクランク室へ導入するいわゆる入れ制御を行い、後者の制御弁は、クランク室の冷媒の一部を吸入室へ導出するいわゆる抜き制御を行う。通常、入れ制御の制御弁を用いる場合には、クランク室と吸入室とを連通させて冷媒を導出させるオリフィスが設けられ、クランク圧力が保持される。一方、抜き制御の制御弁を用いる場合には、吐出室とクランク室とを連通させて冷媒を導入させるオリフィスが設けられ、クランク圧力が保持される。
【０００６】
このような可変容量圧縮機用制御弁として、吸入圧力Ｐｓに応じてクランク室への冷媒の導入量を調整することにより、クランク圧力Ｐｃを制御するものがある。この可変容量圧縮機用制御弁は、吸入圧力Ｐｓを感知して変位する感圧部と、感圧部の駆動力を受けて吐出室からクランク室へ通じる通路を開閉制御する弁部と、感圧部の設定値を外部電流によって可変できるソレノイドとを備える。このような可変容量圧縮機用制御弁は、吸入圧力Ｐｓが外部電流により設定された設定圧力に保持されるように弁部を開閉する。一般に、吸入圧力Ｐｓは蒸発器出口の冷媒温度に比例するため、その設定圧力を所定値以上に保持することにより、蒸発器の凍結等を防止できる。また、ソレノイドが非通電のときには弁部が全開状態となり、クランク圧力Ｐｃを吐出圧力Ｐｄに近い圧力に維持でき、これによって揺動板が回転軸に対してほぼ直角になり、可変容量圧縮機を最小容量で運転させることができる。エンジンと回転軸とが直結されていても、実質的に吐出容量をゼロに近くすることができる。
【０００７】
このような可変容量圧縮機用制御弁には、また、吐出室とクランク室との間、およびクランク室と吸入室との間に弁部を設けたものもある。このような可変容量圧縮機用容量制御弁では、一方の弁部が閉じているときにはこれに連動して他方の弁部が開き、逆に、一方の弁部が開いているときにはこれに連動して他方の弁部が閉じるという三方弁の構成を有する。この三方弁は、最小容量運転または最大容量運転への移行時に冷媒を多く流すことができるため、速やかな移行を実現できるというメリットがある。
【０００８】
近年、このような可変容量圧縮機用制御弁として、ソレノイドを圧力室外に配置することにより、ソレノイドの部分についての耐圧を考慮しなくてよいものも提案されている。例えば、ソレノイドのプランジャを第１プランジャと第２プランジャの２つに分割して両者間に吸入圧力Ｐｓを感知する薄膜状の感圧部材を配置し、分割された第２プランジャ側でクランク圧力Ｐｃを制御する弁部の開度制御を行うようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１１８４６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このようなプランジャ分割型の可変容量圧縮機用制御弁は、ソレノイド力を弁部へ伝達するプランジャを２つに分割し、その間に感圧部材を配置することから構造が複雑になる。また、このような可変容量圧縮機用制御弁は、ソレノイドのオン／オフごとに第１プランジャと第２プランジャとが感圧部材を挟んで連結／解除され、従来１つのプランジャで実現していた機能を２つのプランジャの協働により実現する。このため、感圧部材を介して隔てられる両プランジャ間で構造面および機能面で整合をとる必要があり、その点において煩雑であった。
【００１０】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、可変容量圧縮機の吸入圧力に基づいて弁部の開閉制御を行う可変容量圧縮機用制御弁を、簡易な構成で実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の可変容量圧縮機用制御弁は、吸入室の圧力を設定圧力に保つように吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を制御して、可変容量圧縮機の吐出容量を変化させる。この可変容量圧縮機用制御弁は、吐出室に連通する吐出室連通ポート、クランク室に連通するクランク室連通ポート、および吸入室に連通する吸入室連通ポートが設けられたボディと、吐出室連通ポートとクランク室連通ポートとを連通させる冷媒通路に設けられた第１の弁部を開閉する第１の弁体と、クランク室連通ポートと吸入室連通ポートとを連通させる冷媒通路に設けられた第２の弁部を開閉する第２の弁体と、ボディの一端側に設けられるとともに、吸入室の吸入圧力およびクランク室のクランク圧力の少なくとも一方を受けて変位する感圧部材を含み、その感圧部材の変位による駆動力を第１の弁体および第２の弁体へ付与可能な感圧部と、ボディの他端側に設けられ、供給される電流量に応じて感圧部の駆動力に対抗するソレノイド力を発生可能なソレノイドと、を備える。
【００１２】
この態様によると、ボディのソレノイドとは反対側の端部に感圧部が設けられる。このため、感圧部材を弁体とソレノイドとの間に配置する必要がなく、可変容量圧縮機用制御弁を簡易な構成で実現することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、可変容量圧縮機の吸入圧力に基づいて弁部の開閉制御を行う可変容量圧縮機用制御弁を、簡易な構成で実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては、便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を上下と表現することがある。
【００１５】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す断面図である。
【００１６】
可変容量圧縮機用制御弁１は、可変容量圧縮機に設けられた所定の冷媒通路に配設され、可変容量圧縮機の吸入圧力Ｐｓを設定圧力に保つように、吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を制御するいわゆるＰｓ感知弁として構成されている。
【００１７】
可変容量圧縮機用制御弁１は、吐出冷媒の一部をクランク室へ導入するための冷媒通路を開閉する弁部を含む弁本体２と、その弁部の開度を調整してクランク室へ導入する冷媒流量を制御するソレノイド３とを、接続部材４を介して一体に組み付けて構成される。
【００１８】
弁本体２は、段付円筒状のボディ５、ボディ５の内部に設けられた複数の弁部、ボディ５の上端に設けられて弁部を開閉するための駆動力を発生するパワーエレメント６（「感圧部」に該当する）等を備えている。
【００１９】
ボディ５の側部には、可変容量圧縮機の吐出室に連通して吐出圧力Ｐｄを受けるポート１１（「吐出室連通ポート」に該当する）が設けられている。ポート１１の周囲には、ボディ５の内部へのごみ等の侵入を防止するためのストレーナ１２が取り付けられている。ポート１１は、ボディ５の上端部に設けられたポート１３（「クランク室連通ポート」に該当する）と内部で連通している。ポート１３は、可変容量圧縮機のクランク室に連通し、そのクランク室に弁部を介して制御された圧力であるクランク圧力Ｐｃを導出する。
【００２０】
ポート１１とポート１３とを連通する冷媒通路には、段付円筒状の弁座形成部材１４が配設されており、その内部通路により弁孔１５が形成されている。また、弁座形成部材１４において弁孔１５の吐出室側の開口端縁により弁座１６が形成されている。さらに、弁孔１５を貫通するように、長尺有底円筒状の伝達ロッド１７が挿通されており、その上端部が弁座形成部材１４によって摺動可能に支持されている。この伝達ロッド１７と弁孔１５との間隙により、ポート１１とポート１３とを連通する冷媒通路が形成される。伝達ロッド１７の上端は、パワーエレメント６を構成するダイヤフラム１９に当接可能となっている。この伝達ロッド１７により弁体１８（「第２の弁体」に該当する）が形成される。
【００２１】
また、弁座１６に吐出室側から対向して、長尺円柱状の作動ロッド２１が軸線方向に接離自在に配置されている。この伝達ロッド１７により弁体２２（「第１の弁体」に該当する）が形成される。作動ロッド２１は、ボディ５の中央に設けられたガイド孔２３に摺動可能に軸支され、伝達ロッド１７と同一軸線上に配置されている。本実施の形態において、ガイド孔２３の内径は、弁座形成部材１４の内径（弁孔１５の内径に等しい）よりもやや大きく形成されているものの、実質的に同じ大きさとなっている。弁体２２は、弁孔１５の上流側で吐出室に連通する圧力室２４に配置され、その先端面の外周縁が弁座１６に着脱することにより弁孔１５を開閉する。作動ロッド２１の上端面には弁座２０が形成されており、弁体１８がクランク室側から接離可能となっている。
【００２２】
なお、本実施の形態では、伝達ロッド１７により弁体１８が形成されるとしたが、伝達ロッド１７の下部を弁体１８と捉えることもできるし、全体を弁体１８と捉えることもできる。同様に、作動ロッド２１により弁体２２が形成されるとしたが、作動ロッド２１の上部を弁体２２と捉えてもよいし、全体を弁体２２と捉えることもできる。
【００２３】
ボディ５の下部は、有底円筒状の接続部材４に圧入されている。なお、このボディ５の接続部材４への圧入量によりソレノイド３の磁気ギャップを設定可能となっている。接続部材４の底部近傍の側部には内外を連通する連通孔が設けられており、ボディ５の下端部と接続部材４の底部との間には、可変容量圧縮機の吸入室に連通して吸入圧力Ｐｓを受けるポート２６（「吸入室連通ポート」に該当する）が形成されている。ポート２６は、ボディ５の下端中央に設けられた所定深さの開口孔２７に連通している。ボディ５とソレノイド３とにより囲まれたこの開口孔２７が位置する内部空間は、吸入圧力Ｐｓが導入される圧力室２８を形成する。なお、吸入圧力Ｐｓはソレノイド３の内部にも導入可能となっている。さらに、作動ロッド２１とソレノイド３との間には、作動ロッド２１を弁体２２の閉弁方向に付勢するスプリング３０（「付勢部材」に該当する）が介装されている。
【００２４】
一方、ソレノイド３は、ヨークとしても機能するケース３１と、ケース３１内に固定されたコア３２と、コア３２と軸線方向に対向配置されたプランジャ３３と、外部からの供給電流により磁気回路を生成する電磁コイル３４とを備えている。接続部材４とソレノイド３とは、接続部材４の下端部とケース３１の上端部とを突き合わせ、その接合部をコア３２の上端部を加締めることにより固定することで連結されている。
【００２５】
コア３２には、その中央を軸線方向に貫通する挿通孔３５が設けられており、ソレノイド力を弁本体２へ伝達するためのシャフト３６（「伝達部」に該当する）を挿通している。圧力室２８内の吸入圧力Ｐｓは、シャフト３６と挿通孔３５との間隙を介してソレノイド３の内部に導入される。なお、本実施の形態では、伝達ロッド１７とシャフト３６とを別体で構成した例を示したが、これらが一体成形されていてもよい。つまり、シャフト３６と弁軸として捉えるようにしてもよい。
【００２６】
コア３２には、また、下端が閉じた有底スリーブ３９が外挿されている。有底スリーブ３９内においては、プランジャ３３がコア３２の下方で軸線方向に進退可能に配置されている。有底スリーブ３９は、その下端部が縮管されており、その縮管部によってシャフト３６の下端部を摺動可能に軸支している。プランジャ３３は、円筒状をなし、シャフト３６の下部に圧入されている。プランジャ３３とコア３２との間には、プランジャ３３をコア３２から離れる方向に付勢するスプリング３８が介装されている。本実施の形態において、スプリング３８は、スプリング３０よりも大きなばね定数を有する。
【００２７】
ケース３１の下端開口部には、ソレノイド３の内部を下方から封止するように樹脂材からなる取っ手４０が設けられている。この取っ手４０には、ケース３１とともに磁気回路を構成する磁性部材からなるカラー４２が埋設されている。取っ手４０はまた、電磁コイル３４につながる端子の一端を露出させるコネクタ部としても機能する。
【００２８】
以上のように構成された可変容量圧縮機用制御弁１は、取り付け用のワッシャ４５を介して可変容量圧縮機１００の所定の冷媒通路内に固定される。
【００２９】
次に、感圧部および弁部周辺の構成および動作について詳細に説明する。  
図２は、図１の上半部に対応する部分拡大断面図である。  
パワーエレメント６は、ボディ５の上端開口部に固定された中空のハウジング５０と、ハウジング５０内を密閉空間Ｓ１と開放空間Ｓ２とに仕切るように配設された金属薄膜からなるダイヤフラム１９と、密閉空間Ｓ１に配置された金属薄板からなる皿ばね５１とを含んで構成されている。ダイヤフラム１９は、例えばベリリウム銅やステンレス鋼等の金属薄板からなるものでもよい。皿ばね５１は、例えばステンレス鋼からなるものでもよい。さらに、ダイヤフラム１９と皿ばね５１との間には、両者間の摩耗を抑制するための薄膜状の耐摩耗シート５２（「薄膜状部材」に該当する）が介装されている。この耐摩耗シート５２によりダイヤフラム１９の寿命を長くしている。この耐摩耗シート５２としては、例えばテフロン（登録商標）などのフッ素樹脂からなる薄膜シートあるいはポリイミドフィルム等を使用することができる。開放空間Ｓ２が弁孔１５に連通している。本実施の形態では、ダイヤフラム１９と皿ばね５１とを重ねて構成された部材が「感圧部材」として機能する。
【００３０】
ハウジング５０は、いずれもステンレス等をプレス成形して得られた皿状の第１ハウジング５３および第２ハウジング５４からなり、これらの開口部を突き合わせてその外縁部にダイヤフラム１９および耐摩耗シート５２の外縁部を挟むようにして組み付けられる。すなわち、ハウジング５０は、第１ハウジング５３側に皿ばね５１を配置するとともに、第１ハウジング５３と第２ハウジング５４との間にダイヤフラム１９および耐摩耗シート５２を挟んだ状態でその接合部に沿って外周溶接（ＴＩＧ溶接）が施されることにより、容器状に形成されている。両ハウジングの溶接は真空雰囲気内で行われ、その溶接の後、第１ハウジング５３の底部中央に形成された真空引き用の孔部を封止するようにボール部材５５を溶接する。このため、密閉空間Ｓ１は真空状態となっているが、密閉空間Ｓ１内に大気等を満たすようにしてもよい。密閉空間Ｓ１に配置された皿ばね５１は、ダイヤフラム１９に沿って中央部が下側にやや膨らんだ凸形状をなしている。このため、皿ばね５１が変形する前の状態においてはダイヤフラム１９も皿ばね５１に沿った凸形状となる。
【００３１】
第２ハウジング５４は、その中央部がボス状に下方に延出しており、弁座形成部材１４の上端部に圧入されている。第２ハウジング５４、ダイヤフラム１９、弁座形成部材１４および伝達ロッド１７に囲まれた空間がクランク圧力Ｐｃが導入される圧力室２９を形成している。すなわち、弁座形成部材１４の外周面の一部には連通溝５６が形成されており、この連通溝５６と第２ハウジング５４との間に形成された通路を介してポート１３と圧力室２９とが連通している。したがって、ダイヤフラム１９には、この通路を介して圧力室２９に導入されたクランク圧力Ｐｃが作用する。
【００３２】
伝達ロッド１７は有底円筒状をなし、弁座形成部材１４に内挿されている。伝達ロッド１７の底部となる曲面状の上端面中央がダイヤフラム１９の下面中央に当接する。伝達ロッド１７の下半部の外径は縮径されており、その縮径部と弁孔１５との間に形成された冷媒通路によりポート１１とポート１３とが連通される。伝達ロッド１７は、シャフト３６の上端部に圧入されてシャフト３６と一体に動作する。伝達ロッド１７の上端部は、弁座形成部材１４の上端部に摺動可能に支持されている。
【００３３】
作動ロッド２１は円筒状をなし、その内部通路がポート１３とポート２６とを連通する冷媒通路６３を形成する。シャフト３６は、この作動ロッド２１の中央を軸線方向に貫通して伝達ロッド１７に接続されている。作動ロッド２１の上端面の開口端縁には、弁体１８が着脱可能な弁座２０が形成されている。
【００３４】
弁座形成部材１４は、その下端面とボディ５との間にポリイミドフィルム等からなる薄膜状のダイヤフラム６７（「シール部材」に該当する）を挟んだ状態でボディ５の上半部に挿通されている。弁座形成部材１４は、ボディ５の上端開口部が部分的に内方に加締められることによってボディ５に固定されている。作動ロッド２１がこのダイヤフラム６７の中央部を貫通しているが、ダイヤフラム６７の内縁が作動ロッド２１の外周面に密着しているため、ダイヤフラム６７の上下で冷媒の漏洩が抑制され、吐出圧力Ｐｄが圧力室２８に及び難くなっている。作動ロッド２１の軸線方向中央部の外周面には、凹部６５が形成されている。この凹部６５は、仮にポート１１から導入された冷媒がポート２６側に漏れた場合に、その冷媒に含まれるごみを滞留させ、作動ロッド２１の摺動部の間隙に詰まるのを防止する。弁座形成部材１４の側部の上下には内外を連通する連通孔７１，７２がそれぞれ設けられており、ポート１１とポート１３とを連通させている。
【００３５】
以上の構成において、弁体２２と弁座１６とにより第１の弁部が構成され、その第１の弁部の開度によって吐出室からクランク室へ導入される冷媒流量が調整される。また、弁体１８と弁座２０とにより第２の弁部が構成され、その第２の弁部の開度によってクランク室から吸入室へ導出される冷媒流量が調整される。すなわち、可変容量圧縮機用制御弁１は、第１の弁部および第２の弁部を含む三方弁として構成されている。
【００３６】
本実施の形態においては、弁体２２の有効受圧面積Ａ（弁孔１５の断面積と実質的に等しい）と、ダイヤフラム１９および皿ばね５１からなる感圧部材の有効受圧面積Ｂとが実質的に等しく形成されている。このため、感圧部材、伝達ロッド１７および作動ロッド２１の結合体に作用するクランク圧力Ｐｃによる力が実質的にキャンセルされる。その結果、弁体２２は、ソレノイド３がオンにされた制御状態においては、圧力室２８にて受ける吸入圧力Ｐｓに基づいて開閉動作することになる。つまり、可変容量圧縮機用制御弁１は、いわゆるＰｓ感知弁として機能する。
【００３７】
なお、感圧部材の有効受圧面積Ｂは、感圧部材が実質的に冷媒の圧力を受圧する面積である。その意味で、感圧部材そのものの面積とは異なる「みかけの有効受圧面積」といえる。この「みかけの有効受圧面積」は、例えば感圧部材を制御点近傍の所定位置まで軸線方向に一定量変位させるのに要する軸線に沿った集中荷重を、同時に感圧部材の前後に付与する等分布圧力を変化させて測定し、その集中荷重の変化量をその等分布圧力の変化量にて除算して得られる面積としてもよい。ここでいう「制御点」とは、ソレノイド３がオンにされた制御状態における感圧部材の中央部の位置を意味し、感圧部材がほぼフラットになった状態に対応する。あるいは、ソレノイド３がオンにされた制御状態における感圧部材の軸線方向の変位による密閉空間Ｓ１の体積変化を、その軸線方向の変位量で除算して得られる面積としてもよい。
【００３８】
本実施の形態の感圧部材は、ダイヤフラム１９および皿ばね５１の個々の剛性を合わせた剛性を有し、ダイヤフラム１９のしなやかさを保持する一方、皿ばね５１によって耐圧強度が高められている。皿ばね５１は、片側に凸状に膨らんだ形状を有するため、その凸部側から荷重が負荷されると、その荷重が小さい間は変形量も小さいが、荷重が大きくなるにつれてフラットになる側に徐々に変形し、さらに荷重が大きくなると反転して中央部が大きく変位する。このため、感圧部材の荷重に対する変形の特性は全体としてみれば非線形となるが、その形状がフラットになる前後の所定の変位幅においては線形性を有する。本実施の形態では、この線形領域を制御領域に利用することにより、正確な弁開度制御を行っている。
【００３９】
この感圧部材を変位させるのに要する吸入圧力Ｐｓは、ソレノイド３に供給する電流量を変えることにより変化する。つまり、供給電流値を変化させてソレノイド力を変化させることにより、吸入圧力Ｐｓの目標値となる設定圧力を変化させることができる。なお、パワーエレメント６のボディ５に対する圧入量を変化させれば、皿ばね５１の設定荷重を微調整することができる。弁体２２は、吸入圧力Ｐｓがソレノイド３に供給する電流量により設定された設定圧力になるように動作する。
【００４０】
次に、可変容量圧縮機用制御弁の動作について説明する。  
図３〜図５は、可変容量圧縮機用制御弁の動作を表す説明図である。各図は、図２に対応する部分拡大断面図である。図３は、ソレノイド３がオフにされ、吸入圧力Ｐｓが高いときの状態を示している。図４は、ソレノイド３がオンにされ、吸入圧力Ｐｓが高いときの状態を示している。図５は、ソレノイド３がオンにされ、弁部が微少開度に保持された制御状態を示している。なお、既に説明した図２は、ソレノイド３がオンにされ、吸入圧力Ｐｓが低いときの状態を示している。
【００４１】
ソレノイド３がオフの状態では、図３に示すように、スプリング３８（図１参照）の付勢力により弁体２２が弁座１６から離間して第１の弁部（「Ｐｄ−Ｐｃ弁」ともいう）が全開状態に保持される。このとき、可変容量圧縮機の吐出室からポート１１に導入された吐出圧力Ｐｄの高圧冷媒は、その第１の弁部を通過し、ポート１３からクランク室へと流れることになる。したがって、クランク圧力Ｐｃが吐出圧力Ｐｄに近い圧力になるため、可変容量圧縮機は最小容量運転を行うことになる。このとき、クランク圧力Ｐｃが高くなるため、開放空間Ｓ２に導入されたそのクランク圧力Ｐｃと、密閉空間Ｓ１内の内部圧力との差圧が大きくなり、その差圧による荷重がダイヤフラム１９および皿ばね５１に作用する。このため、皿ばね５１がその周縁部を支点にしてその凸形状が反転する側に弾性変形し、第１ハウジング５３の内壁にほぼ沿うようになる。
【００４２】
本実施の形態では、このように皿ばね５１が第１ハウジング５３の内壁面によって係止されるため、完全に反転する手前の状態に保持される。言い換えれば、第１ハウジング５３は、このように皿ばね５１が反転する手前の状態に変形したときの形状に沿う浅い形状に形成されており、パワーエレメント６ひいては可変容量圧縮機用制御弁１のコンパクト化に寄与している。皿ばね５１は、このように変形しても完全に反転する手前の状態に保持されるため、その反転方向に作用する力が小さくなると、その弾性力により元の形状に容易に復帰できる。
【００４３】
この状態からソレノイド３がオンにされると、図４に示すように、プランジャ３３（図１参照）がコア３２に吸引され、プランジャ３３、シャフト３６、伝達ロッド１７、および感圧部材が一体になって上死点位置に動作する。このとき、スプリング３０の付勢力によって作動ロッド２１も同方向に動作するが、弁体２２が弁座１６に着座した位置にて係止される。その結果、弁体１８が弁座２０から離間し、第２の弁部（「Ｐｃ−Ｐｓ弁」ともいう）が全開状態となる。これにより、クランク室の圧力が吸入室側に導出されてクランク圧力Ｐｃの低下を促進するため、可変容量圧縮機は速やかに最大容量運転へ移行することになる。なお、このときのＰｃ−Ｐｓ弁の開度は、弁体２２の上死点位置（Ｐｄ−Ｐｃ弁の閉弁位置）や、弁体１８の着座面の位置（伝達ロッド１７のシャフト３６への圧入量）等によって調整することができる。Ｐｃ−Ｐｓ弁の全開状態の開度を、通常クランク室と吸入室との間に設けられるオリフィスの開口面積よりも相当大きくすることにより（例えば倍以上など）、その減圧促進効果を顕著に高めることができる。
【００４４】
ソレノイド３に供給される電流値が所定値に設定された制御状態においては、図５に示すように、伝達ロッド１７と作動ロッド２１とが再び一体となって動作する。このとき、弁体１８は、弁座２０に着座してＰｃ−Ｐｓ弁を閉じる。弁体２２は、クランク圧力Ｐｃを感知して動作するパワーエレメント６による開弁方向の力と、スプリング３０，３８の合力による開弁方向の付勢力と、ソレノイド３による閉弁方向のソレノイド力とがバランスした弁リフト位置にて停止する。上述のようにクランク圧力Ｐｃがキャンセルされるため、弁体２２は、実質的に吸入圧力Ｐｓを感知して自律的に動作し、Ｐｄ−Ｐｃ弁を所定開度に制御する。本実施の形態では、この安定した状態において図示のように皿ばね５１がほぼフラットになるように設定されている。
【００４５】
このバランスが取れた状態で、例えばエンジンの回転数とともに可変容量圧縮機の回転数が上がって吐出容量が増えると、吐出圧力Ｐｄが上がって吸入圧力Ｐｓが下がる。その結果、図２に示すように、弁体２２は、さらにリフトして吐出室からクランク室へ流す冷媒の流量を増やす。これにより、クランク圧力Ｐｃが上昇し、可変容量圧縮機は、その吐出容量を減少させる方向に動作し、吸入圧力Ｐｓが設定圧力になるように制御される。エンジンの回転数が低下した場合には、その逆の動作が行われ、吸入圧力Ｐｓが設定圧力になるように制御される。すなわち、可変容量圧縮機用制御弁１においてはソレノイド３に供給される電流量により設定圧力が設定される。弁体２２は、吸入圧力Ｐｓがその設定圧力に近づくように自律的に動作する。
【００４６】
図６は、可変容量圧縮機用制御弁の開弁特性を表す説明図である。同図において、横軸が設定圧力（一点鎖線）を基準とした吸入圧力Ｐｓの高さを表し、縦軸は実線で表されるＰｄ−Ｐｃ弁の開度を表し、破線で表されるＰｃ−Ｐｓ弁の開度を表している。
【００４７】
図示のように、Ｐｄ−Ｐｃ弁およびＰｃ−Ｐｓ弁の一方が開弁しているときには他方が閉弁状態となる。すなわち、吸入圧力Ｐｓが設定圧力よりも高くなると、Ｐｄ−Ｐｃ弁が閉弁状態となる一方、Ｐｃ−Ｐｓ弁が開弁状態となる。この結果、吐出室からクランク室へ導入される冷媒の流れが遮断される一方、クランク室から吸入室へ導出される冷媒が増加する。本実施の形態では、可変容量圧縮機のクランク室と吸入室とをバイパスするオリフィスも別途設けられているが、このＰｃ−Ｐｓ弁が大きく開弁することにより、クランク圧力Ｐｃの低下が促進されて可変容量圧縮機は速やかに最大容量運転側へ移行することになる。例えば、車両が長時間放置されるとクランク室内に液冷媒が溜まることがある。この液冷媒には潤滑用のオイルが溶け込んでいる。この場合、可変容量圧縮機を起動して最大容量運転に移行させようとしても、オイル内から冷媒が蒸発してクランク圧力Ｐｃが下がらず、オリフィスを介して冷媒を導出しても、最小容量運転の状態から最大容量運転への移行が迅速に実現できない場合がある。つまり、その蒸発によりクランク室と吸入室との間に差圧が発生した状態が維持され、吐出容量を増加させる弊害となる場合がある。ところが、本実施の形態によれば、オリフィスとは別にＰｃ−Ｐｓ弁が大きく開弁することにより、可変容量圧縮機が速やかに最大容量運転へ移行できるのである。
【００４８】
一方、吸入圧力Ｐｓが設定圧力よりも低くなると、Ｐｄ−Ｐｃ弁が開弁状態となる一方、Ｐｃ−Ｐｓ弁が閉弁状態となる。この結果、吐出室からクランク室へ導入される冷媒が増加する一方、Ｐｃ−Ｐｓ弁においてクランク室から吸入室へ導出される冷媒の流れが遮断される。その結果、クランク圧力Ｐｃの上昇が促進されて可変容量圧縮機は速やかに最小容量運転側へ移行することになる。このようなＰｄ−Ｐｃ弁およびＰｃ−Ｐｓ弁の動作により、吸入圧力Ｐｓが設定圧力に保持される。
【００４９】
以上に説明したように、本実施の形態の可変容量圧縮機用制御弁１によれば、ボディ５のソレノイド３とは反対側の端部にパワーエレメント６が設けられる。このため、ボディ５とソレノイド３との間に感圧部材を介装させる態様のように、ソレノイド３のプランジャを分割する必要もなくなる。その結果、簡易な構成で実現することができる。
【００５０】
また、パワーエレメント６内にダイヤフラム１９に加えて皿ばね５１を設けた構成としたため、感圧部材の耐圧強度を高く保持することができる。さらに、パワーエレメント６のハウジング５０の形状を皿ばね５１の形状に合わせるようにしたため、パワーエレメント６そのもの、ひいては可変容量圧縮機用制御弁１をコンパクトに構成できる。
【００５１】
さらに、ソレノイド３がオフにされてクランク圧力Ｐｃが高いときに、Ｐｃ−Ｐｓ弁を大きく開弁してポート１３とポート２６とを連通させることができる構成としたことで、最小容量運転から最大容量運転側への制御の応答性を高めることができる。
【００５２】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁は、感圧部の構成が異なる点を除けば第１の実施の形態の可変容量圧縮機用制御弁とほぼ同様の構成を有する。このため、第１の実施の形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図７は、第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の上半部に対応する部分拡大断面図である。
【００５３】
可変容量圧縮機用制御弁２０１において、弁本体２０２のボディ５の上端開口部には、パワーエレメント２０６が固定されている。
【００５４】
パワーエレメント２０６は、第１の実施の形態のパワーエレメント６とは異なる構成を有する。ハウジング２５０は、ともにステンレス等の金属材からなるカップ状の第１ハウジング２５３および第２ハウジング２５４を有する。第１ハウジング２５３と第２ハウジング２５４との間を仕切るように金属製のダイヤフラム２１９が配設されている。ダイヤフラム２１９の密閉空間Ｓ１側の面には円板状のディスク２５１が溶接され、そのディスク２５１と第１ハウジング２５３との間には、ダイヤフラム２１９をＰｄ−Ｐｃ弁の開弁方向に付勢するスプリング２５６が介装されている。また、ダイヤフラム２１９の開放空間Ｓ２側の面にも円板状のディスク２５２が溶接され、その下面にて伝達ロッド２１７を支持している。伝達ロッド２１７は、Ｐｃ−Ｐｓ弁を構成する弁体２１８を形成する。
【００５５】
弁座形成部材２１４は、第１の実施の形態のような連通溝５６は設けられていない。このため、圧力室２９にはクランク圧力Ｐｃは導入されない。一方、伝達ロッド２１７には、シャフト３６に圧入される内面の一部に連通溝２５７が形成されるとともに、その上端近傍の側部に内部と圧力室２９とを連通させる連通孔２５８が形成されている。このため、作動ロッド２１の冷媒通路６３、連通溝２５７、および連通孔２５８を介して吸入圧力Ｐｓが圧力室２９に導入される。すなわち、ダイヤフラム２１９は、吸入圧力Ｐｓを直接感知して駆動力を発生させることになる。なお、本実施の形態においても、ガイド孔２３の内径は、弁座形成部材２１４の内径（弁孔１５の内径に等しい）よりもやや大きく形成されているものの、実質的に同じ大きさとなっている。
【００５６】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁は、クランク室に連通するポートが複数設けられている点、それに伴い弁部等の構成が異なる点を除けば第１の実施の形態の可変容量圧縮機用制御弁とほぼ同様の構成を有する。このため、第１の実施の形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図８は、第３の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の上半部に対応する部分拡大断面図である。
【００５７】
可変容量圧縮機用制御弁３０１において、弁本体３０２のボディ３０５には、クランク室に連通するクランク室連通ポートとして、ポート１３（「第１連通ポート」に該当する）およびポート３１３（「第２連通ポート」に該当する）の２つが設けられている。ボディ３０５の上端開口部にポート３１３が形成され、その近傍の側部にポート１３が形成されている。吐出室から導入された冷媒は、第１の弁部およびポート１３を介してクランク室へ導入される。一方、クランク室からポート３１３を介して導入された冷媒は、第２の弁部を介して吸入室へ導出される。すなわち、本実施の形態では第１の実施の形態とは異なり、可変容量圧縮機において、クランク圧力Ｐｃをクランク圧力Ｐｃ１としてクランク室へ導入する冷媒通路と、クランク圧力Ｐｃ２として吸入室へ導出する冷媒通路とが分離されている。これにより、クランク室に導入出されるオイルの循環を良好に保っている。
【００５８】
弁座形成部材３１４は、長尺円筒状をなし、その上端部にパワーエレメント６が圧入されている。弁座形成部材３１４の上端部近傍の側部には、内外を連通させる連通孔３７１が形成されている。また、弁座形成部材３１４の軸線方向中央の側部には、ポート１３と弁孔１５とを連通させる連通孔３７２が形成されている。弁座形成部材３１４は、第１の実施の形態のような連通溝５６は設けられていない。このため、圧力室２９にはクランク圧力Ｐｃは導入されない。なお、本実施の形態においても、ガイド孔２３の内径は、弁座形成部材３１４の内径（弁孔１５の内径に等しい）よりもやや大きく形成されているものの、実質的に同じ大きさとなっている。
【００５９】
作動ロッド３２１は、長尺円筒状をなし、第１の実施の形態の作動ロッド２１の上端面から円筒部がさらに延出したような形状を有する。作動ロッド３２１は、弁孔１５を貫通しており、その弁孔１５を貫通する部分において外径が小さくなった縮径部３２３を有する。この縮径部３２３と弁孔１５との間隙により冷媒通路が形成されている。また、作動ロッド３２１において縮径部３２３の基端部に形成された段部が弁座１６に着脱する弁体３２２として機能する。弁体３２２および弁座１６によりＰｄ−Ｐｃ弁（第１の弁部）が構成される。作動ロッド３２１の上端面には弁座２０が形成されている。
【００６０】
伝達ロッド３１７は、有底円筒状をなし、その下端面が弁座２０に接離する弁体３１８として機能する。弁体３１８および弁座２０によりＰｃ−Ｐｓ弁（第２の弁部）が構成される。このＰｃ−Ｐｓ弁は、連通孔３７１の位置に合わせて配置されており、その開弁時には、作動ロッド３２１の冷媒通路３６３と連通孔３７１とがつながり、ポート３１３とポート２６とを連通させる。
【００６１】
伝達ロッド２１７には、また、シャフト３６に圧入される内面の一部に連通溝３５１が形成されるとともに、その上端近傍の側部に内部と圧力室２９とを連通させる連通孔３５２が形成されている。このため、作動ロッド３２１の冷媒通路３６３、連通溝３５１、および連通孔３５２を介して吸入圧力Ｐｓが圧力室２９に導入される。すなわち、ダイヤフラム１９は、吸入圧力Ｐｓを直接感知して駆動力を発生させることになる。
【００６２】
次に、可変容量圧縮機用制御弁の動作について説明する。  
図９〜図１１は、可変容量圧縮機用制御弁の動作を表す説明図である。各図は、図８に対応する部分拡大断面図である。図９は、ソレノイド３がオフにされ、吸入圧力Ｐｓが高いときの状態を示している。図１０は、ソレノイド３がオンにされ、吸入圧力Ｐｓが高いときの状態を示している。図１１は、ソレノイド３がオンにされ、弁部が微少開度に保持された制御状態を示している。既に説明した図８は、ソレノイド３がオンにされ、吸入圧力Ｐｓが低いときの状態を示している。なお、第１の実施の形態と同様の動作部分についてはその詳細な説明を省略する。
【００６３】
ソレノイド３がオフの状態では、図９に示すように、弁体３２２が弁座１６から離間してＰｄ−Ｐｃ弁が全開状態に保持される。その結果、可変容量圧縮機は最小容量運転を行うことになる。このとき、クランク圧力Ｐｃが高くなるため、皿ばね５１がその周縁部を支点にして反転する側に弾性変形し、第１ハウジング５３の内壁にほぼ沿うようになる。この状態においては、弁体３１８は弁座２０に着座しており、Ｐｃ−Ｐｓ弁は閉弁状態に保持されている。
【００６４】
この状態からソレノイド３がオンにされると、図１０に示すように、プランジャ３３（図１参照）がコア３２に吸引され、プランジャ３３、シャフト３６、伝達ロッド３１７、および感圧部材が一体になって上死点位置に動作する。このとき、スプリング３０の付勢力によって作動ロッド３２１も同方向に動作するが、弁体３２２が弁座１６に着座した位置にて係止されるため、弁体３１８が弁座２０から離間してＰｃ−Ｐｓ弁が全開状態となる。これにより、クランク室の圧力が吸入室側に導出されてクランク圧力Ｐｃの低下を促進するため、可変容量圧縮機は速やかに最大容量運転へ移行することになる。
【００６５】
ソレノイド３に供給される電流値が所定値に設定された制御状態においては、図１１に示すように、伝達ロッド３１７と作動ロッド３２１とが再び一体となって動作する。このとき、弁体３１８は、弁座２０に着座してＰｃ−Ｐｓ弁を閉じる。弁体３２２は、吸入圧力Ｐｓを感知して動作するパワーエレメント６による開弁方向の力と、スプリング３０，３８の合力による開弁方向の付勢力と、ソレノイド３による閉弁方向のソレノイド力とがバランスした弁リフト位置にて停止する。クランク圧力Ｐｃ（＝Ｐｃ１＝Ｐｃ２）がキャンセルされるため、弁体３２２は、実質的に吸入圧力Ｐｓを感知して自律的に動作し、Ｐｄ−Ｐｃ弁を所定開度に制御する。
【００６６】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁は、感圧部近傍の構成が異なる点を除けば第３の実施の形態の可変容量圧縮機用制御弁とほぼ同様の構成を有する。このため、第３の実施の形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図１２は、第４の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の上半部に対応する部分拡大断面図である。
【００６７】
可変容量圧縮機用制御弁４０１において、弁本体４０２の伝達ロッド４１７には、第３の実施の形態のような連通溝３５１および連通孔３５２は設けられていない。このため、弁体４１８が弁座２０に着座した状態において冷媒通路３６３の上端開口部は閉塞され、圧力室２９には吸入圧力Ｐｓが導入されない。一方、弁座形成部材４１４の上端部外周面の一部には連通溝４５０が形成されており、この連通溝４５０と第２ハウジング５４との間に形成された通路を介してポート３１３と圧力室２９とが連通している。したがって、ダイヤフラム１９には、この通路を介して圧力室２９に導入されたクランク圧力Ｐｃ２が作用する。なお、本実施の形態においても、ガイド孔２３の内径は、弁座形成部材４１４の内径（弁孔１５の内径に等しい）よりもやや大きく形成されているものの、実質的に同じ大きさとなっている。
このような構成においても、弁体３２２の有効受圧面積Ａと感圧部材の有効受圧面積Ｂとは実質的に等しく設定され、第３の実施の形態と同様にクランク圧力Ｐｃの影響がキャンセルされている。このため、弁体３２２は、実質的に吸入圧力Ｐｓを感知して自律的に動作し、Ｐｄ−Ｐｃ弁を所定開度に制御する。また、ソレノイド３がオフにされて吸入圧力Ｐｓが高い状態からソレノイド３が再びオンされると、弁体４１８が弁座２０から離間してＰｃ−Ｐｓ弁が全開状態となる。これにより、クランク室の圧力が吸入室側に導出されてクランク圧力Ｐｃの低下を促進するため、可変容量圧縮機は速やかに最大容量運転へ移行する。
【００６８】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁は、吸入室に連通するポートが複数設けられている点、それに伴い弁部等の構成が異なる点を除けば第１，第３の実施の形態の可変容量圧縮機用制御弁とほぼ同様の構成を有する。このため、第１，第３の実施の形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図１３は、第５の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す断面図である。
【００６９】
可変容量圧縮機用制御弁５０１は、弁本体５０２とソレノイド５０３とを接続部材４を介して一体に組み付けて構成される。ボディ３０５には、吸入室に連通する吸入室連通ポートとして、ポート２６（第１連通ポート）およびポート５２６（第２連通ポート）の２つが設けられている。本実施の形態では第１の実施の形態とは異なり、可変容量圧縮機の吸入室から冷媒通路を分岐させるなどして、吸入圧力Ｐｓを可変容量圧縮機用制御弁５０１の異なる圧力室に導入している。ボディ３０５には、作動ロッド２１に対向するように、伝達ロッド５１７が挿通されている。伝達ロッド５１７は、弁座２０に着脱してＰｃ−Ｐｓ弁（第２の弁部）を開閉する弁体５１８を形成する。
【００７０】
一方、ソレノイド５０３は、第１の実施の形態のソレノイド３とほぼ同様の構成を有するが、シャフト５３６がプランジャ５３３に圧入されていない。すなわち、シャフト５３６の下部が縮径しており、その基端部に形成された段部がプランジャ５３３に係止される構成となっている。シャフト５３６の下端部は、有底スリーブ５３９の下端部に形成された縮管部によって摺動可能に軸支されている。
【００７１】
図１４は、可変容量圧縮機用制御弁の上半部に対応する部分拡大断面図である。  
本実施の形態の伝達ロッド５１７は、段付円柱状をなし、その軸線方向中央部が弁座形成部材３１４に摺動可能に支持されている。伝達ロッド５１７の上部は縮径されており、弁座形成部材３１４との間隙によりポート５２６と圧力室２９とを連通させる通路が形成されている。したがって、ダイヤフラム１９には、この通路を介して圧力室２９に導入された吸入圧力Ｐｓが直接作用する。伝達ロッド５１７の下部には、シャフト５３６の上端部が圧入されている。
【００７２】
このような構成においてもクランク圧力Ｐｃの影響がキャンセルされているため、弁体２２は、実質的に吸入圧力Ｐｓを感知して自律的に動作し、Ｐｄ−Ｐｃ弁を所定開度に制御する。
【００７３】
次に、可変容量圧縮機用制御弁の動作について説明する。  
図１５〜図１７は、可変容量圧縮機用制御弁の動作を表す説明図である。各図は、図１４に対応する部分拡大断面図である。図１５は、ソレノイド３がオフにされ、吸入圧力Ｐｓが高いときの状態を示している。図１６は、ソレノイド３がオンにされ、吸入圧力Ｐｓが高いときの状態を示している。図１７は、ソレノイド３がオンにされ、弁部が微少開度に保持された制御状態を示している。既に説明した図１４は、ソレノイド３がオンにされ、吸入圧力Ｐｓが低いときの状態を示している。なお、第１の実施の形態と同様の動作部分についてはその詳細な説明を省略する。
【００７４】
ソレノイド５０３がオフの状態では、図１５に示すように、弁体２２が弁座１６から離間してＰｄ−Ｐｃ弁が全開状態に保持される。その結果、可変容量圧縮機は最小容量運転を行う。このとき、吸入圧力Ｐｓが高くなるため、皿ばね５１が反転する側に弾性変形し、第１ハウジング５３の内壁にほぼ沿うようになる。この状態においては、弁体５１８は弁座２０に着座しており、Ｐｃ−Ｐｓ弁は閉弁状態に保持されている。
【００７５】
この状態からソレノイド５０３がオンにされると、図１６に示すように、プランジャ５３３（図１３参照）がコア３２に吸引され、プランジャ５３３、シャフト５３６、伝達ロッド５１７、および感圧部材が一体になって上死点位置に動作する。このとき、スプリング３０の付勢力によって作動ロッド２１も同方向に動作するが、弁体２２が弁座１６に着座した位置にて係止されるため、弁体５１８が弁座２０から離間してＰｃ−Ｐｓ弁が全開状態となる。これにより、クランク室の圧力が吸入室側に導出されてクランク圧力Ｐｃの低下を促進するため、可変容量圧縮機は速やかに最大容量運転へ移行する。
【００７６】
ソレノイド５０３に供給される電流値が所定値に設定された制御状態においては、図１７に示すように、伝達ロッド５１７と作動ロッド２１とが再び一体となって動作する。このとき、弁体５１８は、弁座２０に着座してＰｃ−Ｐｓ弁を閉じる。弁体２２は、吸入圧力Ｐｓを感知して動作するパワーエレメント６による開弁方向の力と、スプリング３０，３８の合力による開弁方向の付勢力と、ソレノイド５０３による閉弁方向のソレノイド力とがバランスした弁リフト位置にて停止する。クランク圧力Ｐｃがキャンセルされるため、弁体２２は、実質的に吸入圧力Ｐｓを感知して自律的に動作し、Ｐｄ−Ｐｃ弁を所定開度に制御する。
【００７７】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁は、感圧部にベローズを採用した点を除けば第４の実施の形態の可変容量圧縮機用制御弁とほぼ同様の構成を有する。このため、第４の実施の形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図１８は、第６の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の上半部に対応する部分拡大断面図である。
【００７８】
可変容量圧縮機用制御弁６０１において、弁本体６０２のボディ３０５の上端部には、感圧部材としてのベローズ６１０を含むパワーエレメント６０６が設けられている。このパワーエレメント６０６は、弁座形成部材６１４の上端部に圧入された有底筒状のケース６５０と、その内部に配設されて軸線方向に伸縮動作するベローズ６１０とを含んで構成される。
【００７９】
ベローズ６１０は、可撓性部材からなる伸縮可能な本体６３１の内部に密閉空間Ｓ１からなる圧力室６３２を有している。本体６３１は有底筒状をなし、内部に金属製の心材６２３を挿通している。本体６３１の上底部は、ケース６５０の底部に溶接等により接合されている。
【００８０】
心材６２３は、段付円柱状をなし、その下端で半径方向外向きに延出したフランジ部６２４に本体６３１の下端開口部が密着するように固定されている。心材６２３は、その下面中央に嵌合用の凹部６２５が形成されており、その凹部６２５が伝達ロッド６１７の上端部と接離可能に嵌合する。心材６２３が軸線方向に所定の長さを有するため、本体６３１の縮小量が規制されている。すなわち、本体６３１は、内外の圧力差によって伸縮動作をするが、所定量伸張すると心材６２３が伝達ロッド６１７に嵌合して係止されるため、その伸張量が規制される。一方、所定量縮小すると、その底面に心材６２３の先端面が係止されるため、その縮小量も規制されている。一方、ケース６５０の側部には、内外を連通する連通孔６４０が形成されており、その開放空間Ｓ２には、クランク圧力Ｐｃ２が導入される圧力室２９が形成されている。
【００８１】
一方、伝達ロッド６１７は、その上端面中央に凸部６６１が形成されており、この凸部６６１がベローズ６１０の凹部６２５と嵌合することにより、ベローズ６１０と一体に動作できるようになる。また、作動ロッド６２１は、弁体６２２の弁座１６に着脱する部分がやや外方に突出している。すなわち、本実施の形態では、ガイド孔２３の内径と弁座形成部材６１４の内径（弁孔１５の内径）とを同一にするために、弁体６２２の上端部に弁座１６に着座可能な突出部を設けている。このような構成と、弁体６２２の有効受圧面積Ａとベローズ６１０の有効受圧面積Ｂとを実質的に等しくした構成により、弁体６２２に作用するクランク圧力Ｐｃがほぼ確実にキャンセルされるようになっている。
【００８２】
次に、可変容量圧縮機用制御弁の動作について説明する。  
図１９〜図２１は、可変容量圧縮機用制御弁の動作を表す説明図である。各図は、図１８に対応する部分拡大断面図である。図１９は、ソレノイド３がオフにされ、吸入圧力Ｐｓが高いときの状態を示している。図２０は、ソレノイド３がオンにされ、吸入圧力Ｐｓが高いときの状態を示している。図２１は、ソレノイド３がオンにされ、弁部が微少開度に保持された制御状態を示している。既に説明した図１８は、ソレノイド３がオンにされ、吸入圧力Ｐｓが低いときの状態を示している。なお、第３の実施の形態等と同様の動作部分についてはその詳細な説明を省略する。
【００８３】
ソレノイド３がオフの状態では、図１９に示すように、弁体６２２が弁座１６から離間してＰｄ−Ｐｃ弁が全開状態に保持される。その結果、可変容量圧縮機は最小容量運転を行う。このとき、吸入圧力Ｐｃが高くなるため、ベローズ６１０が収縮して伝達ロッド６１７から離間する。この状態においては、弁体６１８はスプリング３８（図１参照）の付勢力により弁座２０に着座しており、Ｐｃ−Ｐｓ弁は閉弁状態に保持されている。
【００８４】
この状態からソレノイド３がオンにされると、図２０に示すように、プランジャ３３（図１参照）がコア３２に吸引され、プランジャ３３、シャフト３６、伝達ロッド６１７、およびベローズ６１０が一体になって上死点位置に動作する。このとき、スプリング３０の付勢力によって作動ロッド６２１も同方向に動作するが、弁体６２２が弁座１６に着座した位置にて係止されるため、弁体６１８が弁座２０から離間してＰｃ−Ｐｓ弁が全開状態となる。これにより、クランク室の圧力が吸入室側に導出されてクランク圧力Ｐｃの低下を促進するため、可変容量圧縮機は速やかに最大容量運転へ移行する。
【００８５】
ソレノイド３に供給される電流値が所定値に設定された制御状態においては、図２１に示すように、伝達ロッド６１７と作動ロッド６２１とが再び一体となって動作する。このとき、弁体６１８は、弁座２０に着座してＰｃ−Ｐｓ弁を閉じる。弁体６２２は、吸入圧力Ｐｓを感知して動作するパワーエレメント６０６による開弁方向の力と、スプリング３０，３８の合力による開弁方向の付勢力と、ソレノイド３による閉弁方向のソレノイド力とがバランスした弁リフト位置にて停止する。クランク圧力Ｐｃがキャンセルされるため、弁体６２２は、実質的に吸入圧力Ｐｓを感知して自律的に動作し、Ｐｄ−Ｐｃ弁を所定開度に制御する。
【００８６】
［第７の実施の形態］
次に、本発明の第７の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁は、感圧部が吸入圧力Ｐｓを直接感知する点を除けば第６の実施の形態の可変容量圧縮機用制御弁とほぼ同様の構成を有する。このため、第６の実施の形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図２２は、第７の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の上半部に対応する部分拡大断面図である。
【００８７】
可変容量圧縮機用制御弁７０１において、弁本体７０２に設けられたパワーエレメント７０６は、吸入圧力Ｐｓを直接感知する。すなわち、弁座形成部材７１４に圧入されたケース７５０の側部には、第６の実施の形態のような連通孔６４０は設けられていない。
【００８８】
一方、伝達ロッド７１７には、シャフト３６に圧入される内面の一部に連通溝７３１が形成されるとともに、その上端近傍の側部に内部と圧力室２９とを連通させる連通孔７３２が形成されている。このため、作動ロッド６２１の冷媒通路３６３、連通溝７３１、および連通孔７３２を介して吸入圧力Ｐｓが圧力室２９に導入される。すなわち、ベローズ７１０は、吸入圧力Ｐｓを直接感知して駆動力を発生させることになる。
【００８９】
パワーエレメント７０６を構成するベローズ７１０は、第６の実施の形態のベローズ６１０よりもやや大きな本体７４１を有する。本体７４１の底面とフランジ部６２４との間には、心材６２３をベローズ７１０の伸張方向に付勢するスプリング７２５が介装されている。なお、本実施の形態においても、ガイド孔２３の内径と弁座形成部材７１４の内径（弁孔１５の内径に等しい）とが等しく設定されている。
【００９０】
このようにパワーエレメント７０６に吸入圧力Ｐｓを直接導入する構成とすることにより、ベローズ７１０の大きさを各弁体の有効受圧面積と関係なく設定することができ、感圧部としての機能をより発揮しやすくできる。
【００９１】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はその特定の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。
【００９２】
例えば、第１の実施の形態においては、感圧部としてのパワーエレメントを、ハウジングと、これを密閉空間と開放空間とに仕切る金属製のダイヤフラムと、密閉空間に配置されてダイヤフラムの剛性を補う皿ばねとを含んで構成する例を示した。図２３は、変形例に係る感圧部の構成を表す部分断面図である。同図においては、図１に示したパワーエレメント６と同様の構成部分については同一の符号を付している。
【００９３】
この変形例では、パワーエレメント８０６を構成する感圧部材として、比較的厚みのある金属製のダイヤフラム８１９を用いる。このダイヤフラム８１９は、薄膜状の本体中央部にて片面側に突出する凸部８２０を有する。ダイヤフラム８１９の周縁部は、第１ハウジング５３と第２ハウジング５４との間に挟まれるように、ハウジング５０に固定されている。ダイヤフラム８１９は、その凸部８２０の部分において皿ばねのような反転動作が可能なものであるが、この例においても反転側に変形したときには第１ハウジング５３により係止されるため、反転動作の手前の段階までしか変形しないようになっている。つまり、ダイヤフラム８１９そのものが皿ばねのような機能を有しているため、別部材として皿ばねを設ける必要がない。
【００９４】
あるいは逆に、ダイヤフラムをなくし、皿ばねをハウジングに直接固定する構成としてもよい。例えば図２３のダイヤフラム８１９を皿ばねに置き換え、その周縁部が第１ハウジング５３と第２ハウジング５４との間に挟まれるようにして、溶接等によりハウジング５０に固定してもよい。ただし、変形例のように可撓性を有するダイヤフラムを用いるほうが、皿ばねよりもしなやかな動作を実現することができ、所望の特性を得やすいというメリットがあると考えられる。
【００９５】
また、第１の実施の形態では、ガイド孔２３のポート１１側の開口部にシール部材としてのダイヤフラム６７を設けた構成を示したが、作動ロッド２１のガイド孔２３との摺動部近傍にシール用のＯリング等を取り付けるようにしてもよい。
【００９６】
さらに、第１の実施の形態では、可変容量圧縮機用制御弁ではなく、可変容量圧縮機の本体にクランク室から吸入室へ冷媒を漏洩させるためのオリフィスを別途設けた例を示した。変形例においては、可変容量圧縮機用制御弁にそのオリフィスを設けるようにしてもよい。図２４は、変形例に係る弁部の構成を表す部分断面図である。
【００９７】
図示のように、弁座形成部材９１４によって支持される伝達ロッド９１７の作動ロッド２１との当接面に、オリフィスとしての切欠き９１０を設け、Ｐｃ−Ｐｓ弁が閉弁状態にあっても、クランク室から吸入室側へ所定量の冷媒が漏れるようにしてもよい。あるいは、作動ロッド２１側に同様のオリフィスを設けるようにしてもよい。これにより、弁体１８が弁座２０に着座した状態においても冷媒をクランク室から所定量漏らすことができ、最小容量運転への安定な移行を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す断面図である。
【図２】図１の上半部に対応する部分拡大断面図である。
【図３】可変容量圧縮機用制御弁の動作を表す説明図である。
【図４】可変容量圧縮機用制御弁の動作を表す説明図である。
【図５】可変容量圧縮機用制御弁の動作を表す説明図である。
【図６】可変容量圧縮機用制御弁の開弁特性を表す説明図である。
【図７】第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の上半部に対応する部分拡大断面図である。
【図８】第３の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の上半部に対応する部分拡大断面図である。
【図９】可変容量圧縮機用制御弁の動作を表す説明図である。
【図１０】可変容量圧縮機用制御弁の動作を表す説明図である。
【図１１】可変容量圧縮機用制御弁の動作を表す説明図である。
【図１２】第４の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の上半部に対応する部分拡大断面図である。
【図１３】第５の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す断面図である。
【図１４】可変容量圧縮機用制御弁の上半部に対応する部分拡大断面図である。
【図１５】可変容量圧縮機用制御弁の動作を表す説明図である。
【図１６】可変容量圧縮機用制御弁の動作を表す説明図である。
【図１７】可変容量圧縮機用制御弁の動作を表す説明図である。
【図１８】第６の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の上半部に対応する部分拡大断面図である。
【図１９】可変容量圧縮機用制御弁の動作を表す説明図である。
【図２０】可変容量圧縮機用制御弁の動作を表す説明図である。
【図２１】可変容量圧縮機用制御弁の動作を表す説明図である。
【図２２】第７の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の上半部に対応する部分拡大断面図である。
【図２３】変形例に係る感圧部の構成を表す部分断面図である。
【図２４】変形例に係る弁部の構成を表す部分断面図である。
【符号の説明】
【００９９】
１  可変容量圧縮機用制御弁、  ２  弁本体、  ３  ソレノイド、  ５  ボディ、  ６  パワーエレメント、  １１  ポート、  １３  ポート、  １５  弁孔、  １６  弁座、  １７  伝達ロッド、  １８  弁体、  １９  ダイヤフラム、  ２０  弁座、  ２１  作動ロッド、  ２２  弁体、  ２６  ポート、  ３６  シャフト、  ５０  ハウジング、  ５２  耐摩耗シート、  ６７  ダイヤフラム、  １００  可変容量圧縮機、  ２０１  可変容量圧縮機用制御弁、  ２０２  弁本体、  ２０６  パワーエレメント、  ２１７  伝達ロッド、  ２１９  ダイヤフラム、  ２５０  ハウジング、  ２５６  スプリング、  ３０１  可変容量圧縮機用制御弁、  ３０２  弁本体、  ３０５  ボディ、  ３１３  ポート、  ３１７  伝達ロッド、  ３１８  弁体、  ３２１  作動ロッド、  ３２２  弁体、  ４０１  可変容量圧縮機用制御弁、  ４０２  弁本体、  ４１７  伝達ロッド、  ４１８  弁体、  ５０１  可変容量圧縮機用制御弁、  ５０２  弁本体、  ５０３  ソレノイド、  ５１７  伝達ロッド、  ５１８  弁体、  ５２６  ポート、  ５３６  シャフト、  ６０１  可変容量圧縮機用制御弁、  ６０２  弁本体、  ６０６  パワーエレメント、  ６１０  ベローズ、  ６１７  伝達ロッド、  ６１８  弁体、  ６２１  作動ロッド、  ６２２  弁体、  ７０１  可変容量圧縮機用制御弁、  ７０２  弁本体、  ７０６  パワーエレメント、  ７１０  ベローズ、  ７１７  伝達ロッド、  ７２５  スプリング、  ８０６  パワーエレメント、  ８１９  ダイヤフラム、  ８２０  凸部、  Ｓ１  密閉空間、  Ｓ２  開放空間。
【図１】
2008240580.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008240580.tif 000007
【図６】
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【図７】
2008240580.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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