(57)【要約】【課題】  可変容量圧縮機の出口ポートに設けていた逆止弁の機能を備えながら簡単な構成により実現される定流量制御式の可変容量圧縮機用制御弁を提供する。【解決手段】  可変容量圧縮機の吐出室と出口ポートとの間に冷媒が流れることによって通路断面積が実質的に一定となる断面積一定通路を設定するとともに、運転停止時に断面積一定通路の前後の圧力の大きさが反転することにより断面積一定通路を閉止するようにした主弁２０と、吐出室からクランク室へ流れる冷媒の流量を主弁２０が受ける断面積一定通路の前後の差圧に連動して制御するパイロット弁２１と、そのパイロット弁２１の弁開度を外部信号によって設定することができるソレノイド２２とを備え、断面積一定通路の前後の差圧が一定になるようにクランク室へ流す冷媒の流量をパイロット弁２１が制御することにより可変容量圧縮機の出口ポートへ流す冷媒の流量を一定にしている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変容量圧縮機から吐出される冷媒の流量を一定に制御する可変容量圧縮機用制御弁において、
前記可変容量圧縮機の吐出室に連通される第１ポートと前記可変容量圧縮機の出口ポートに連通される第２ポートとの間に形成された第１冷媒通路に介挿され、前記第１ポートから前記第２ポートへの冷媒の流れを受けることにより開弁方向にリフトされて前記第１冷媒通路が所定の通路断面積を有する断面積一定通路に設定され、冷媒の流量が微少またはないときには閉弁される主弁と、
前記第１ポートと前記可変容量圧縮機のクランク室に連通される第３ポートとの間に形成された第２冷媒通路に介挿され、前記断面積一定通路の前後の差圧に応じて前記第１ポートから前記第３ポートへ流れる冷媒の流量を制御するパイロット弁と、
外部信号によって前記パイロット弁を所定の弁開度に設定するソレノイドと、
を備えていることを特徴とする可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項２】
前記主弁と前記パイロット弁とは、互いにリフト方向が同じで同一軸線上に配置され、前記主弁を流れる冷媒の流量の変化に基づいて前記断面積一定通路の前後に発生する差圧を感知して前記パイロット弁のリフトを直接制御するようにしたことを特徴とする請求項１記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項３】
前記ソレノイドは、前記主弁および前記パイロット弁と同一軸線上に配置され、非通電時には前記パイロット弁を全開状態に保持するようにしたことを特徴とする請求項２記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項４】
可変容量圧縮機から吐出される冷媒の流量を一定に制御する可変容量圧縮機用制御弁において、
前記可変容量圧縮機の吐出室に接続される第１ポートと前記可変容量圧縮機の出口ポートに接続される第２ポートとの間を連通させる第１冷媒通路に形成された主弁座と、前記主弁座より下流側にて閉弁方向に付勢された状態で前記主弁座に対して接離自在に配置され前記第１ポートから前記第２ポートへの冷媒の流れを受けることにより前記主弁座からリフトされて前記第１冷媒通路を所定の通路断面積を有する断面積一定通路に設定する主弁体とを有する主弁と、
前記第１ポートと前記可変容量圧縮機のクランク室に接続される第３ポートとの間を連通させる第２冷媒通路に形成された弁座と、前記弁座より上流側にて開弁方向に付勢された状態で前記弁座に対して進退自在に配置され、かつ、前記主弁が前記断面積一定通路に設定されているときには前記主弁体に連動して開閉動作する弁体とを有し、前記主弁と同一軸線上に配置されたパイロット弁と、
前記主弁および前記パイロット弁と同一軸線上に配置され、外部信号によって前記パイロット弁を所定の弁開度に設定するソレノイドと、
を備えていることを特徴とする可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項５】
前記パイロット弁の前記弁体は、前記主弁の前記主弁体に形成された貫通孔を貫通して延びるシャフトと一体に形成され、前記シャフトには前記主弁体が前記第１ポートから前記第２ポートへの冷媒の流れを受けて前記主弁座からリフトされたときに前記主弁体を掛止して前記主弁を前記断面積一定通路に設定するストッパ部材を有していることを特徴とする請求項４記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項６】
前記パイロット弁の前記弁体と前記シャフトと前記ソレノイドの駆動シャフトとを一体に形成したことを特徴とする請求項５記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項７】
前記シャフトは、その半径方向外向きに突出していて、前記主弁が閉弁したときに前記主弁体の前記貫通孔を閉止する突起部を有していることを特徴とする請求項５記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項８】
前記パイロット弁の前記弁体は、軸線方向に延長されて外周部が前記パイロット弁の弁孔の内壁に摺接するようにしたガイドを一体に有していることを特徴とする請求項５記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項９】
前記主弁の前記主弁体は、前記主弁の弁孔内に常に位置する同心形状の延出部を有し、前記延出部の外周面と前記主弁の弁孔の内周面との間に前記主弁体が設定すべき前記断面積一定通路を形成するようにしたことを特徴とする請求項４記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項１０】
前記主弁の前記主弁体は、前記主弁の弁孔内を軸線方向に摺動自在なスカート部を有し、前記スカート部にスリットを形成して前記主弁体が設定すべき前記断面積一定通路を形成するようにしたことを特徴とする請求項４記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項１１】
前記主弁の前記主弁体は、その外周面と前記主弁体が収容されているシリンダの内周面との間に前記主弁体が設定すべき前記断面積一定通路を形成するようにしたことを特徴とする請求項４記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項１２】
前記パイロット弁は、前記弁座に対して接離自在に配置されポペット弁であることを特徴とする請求項４記載の可変容量圧縮機用制御弁。
【請求項１３】
前記パイロット弁は、前記弁体がその弁孔に挿抜自在に配置されたスライド弁であることを特徴とする請求項４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、特に可変容量圧縮機に装着されて吐出される冷媒の流量を一定に制御することができる可変容量圧縮機用制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用空調装置の冷凍サイクル中で冷媒を圧縮するために用いられる圧縮機は、エンジンを駆動源としているので、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制約されることなく適切な冷房能力を得るために、冷媒の容量（吐出量）を変えることができる可変容量圧縮機が用いられている。
【０００３】
このような可変容量圧縮機においては、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（斜板）にピストンが連結され、クランク室内で揺動板の傾斜角度を変えながら回転させることによってピストンのストロークを変更して、圧縮機の容量、すなわち冷媒の吐出量を変えるようにしている。
【０００４】
揺動板の傾斜角度を変更するには、密閉されたクランク室内に圧縮された冷媒の一部を導入し、クランク室内の圧力を変化させることによって、揺動板に連結されたピストンの両面に加わる圧力の釣合いを変化させて、揺動板の傾斜角度を連続的に変えている。
【０００５】
クランク室内の圧力の変化は、冷媒の吐出室とクランク室との間の冷媒通路、またはクランク室と吸入室との間の冷媒通路に設けられた可変容量圧縮機用制御弁により行っている。この可変容量圧縮機用制御弁は、その前後差圧を所定の圧力値に保つように冷媒通路を連通または閉塞させるように制御するものであって、具体的には外部から可変容量圧縮機用制御弁の制御電流値を変化させることによって、差圧を所定の圧力値に設定することができるようになっている。これにより、エンジンの回転数が上昇したときには、クランク室に導入される圧力が増加して圧縮できる冷媒の容量を小さくし、回転数が低下したときには、クランク室に導入される圧力が減少して圧縮できる冷媒の容量を大きくして、可変容量圧縮機から吐出される冷媒の容量が一定に保たれるようにしている。
【０００６】
このような可変容量圧縮機の容量を制御する方法の１つとして、可変容量圧縮機から吐出される冷媒の流量が一定になるように制御する可変容量圧縮機用制御弁が知られている（たとえば、特許文献１参照。）。
【０００７】
この可変容量圧縮機を定流量制御する可変容量圧縮機用制御弁によれば、可変容量圧縮機から吐出される冷媒通路の通路断面積を外部信号によりソレノイドによって自由に可変できる断面積可変通路を備え、その断面積可変通路の前後の差圧が所定値になる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いる。ある通路断面積に設定された断面積可変通路の前後の差圧が所定値に保持されることにより、この断面積可変通路を通過する冷媒の流量が一定に制御されることになる。
【特許文献１】特開２００４−１１６３４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の可変容量圧縮機用制御弁では、冷媒通路の通路断面積を可変する第１の制御弁と、その通路断面積を外部条件の変化に応じて設定するソレノイド部と、第１の制御弁の前後に発生する差圧を感知してその差圧が所定値になるようにクランク室の圧力を制御する第２の制御弁とを備え、高圧の冷媒が通過する第１の制御弁をソレノイド部で制御して通路断面積を直接可変させるような構成にしているので、大きな通路断面積をソレノイド部で変化させるのは容易でなく、可変容量圧縮機用制御弁全体の構成に関しても複雑であるという問題点があった。
【０００９】
また、可変容量圧縮機は、運転中と運転停止時とで吐出室に大きな圧力差が発生し、運転状態から運転停止状態にすると、その圧力差の圧力が吐出室に瞬間的に戻ってくることになるので、運転を再開するときには、圧力差のない状態から冷媒を圧縮することになり、運転効率が低下することになる。このように、運転停止時に可変容量圧縮機から吐出されていた冷媒が戻ってこないようにするために、可変容量圧縮機の出口ポートに逆止弁が配置されており、これが可変容量圧縮機のコストを上昇させる要因となっていた。
【００１０】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、可変容量圧縮機の出口ポートに設けていた逆止弁の機能を備えながら簡単な構成により実現される定流量制御式の可変容量圧縮機用制御弁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明では上記問題を解決するために、可変容量圧縮機から吐出される冷媒の流量を一定に制御する可変容量圧縮機用制御弁において、前記可変容量圧縮機の吐出室に連通される第１ポートと前記可変容量圧縮機の出口ポートに連通される第２ポートとの間に形成された第１冷媒通路に介挿され、前記第１ポートから前記第２ポートへの冷媒の流れを受けることにより開弁方向にリフトされて前記第１冷媒通路が所定の通路断面積を有する断面積一定通路に設定され、冷媒の流量が微少またはないときには閉弁される主弁と、前記第１ポートと前記可変容量圧縮機のクランク室に連通される第３ポートとの間に形成された第２冷媒通路に介挿され、前記断面積一定通路の前後の差圧に応じて前記第１ポートから前記第３ポートへ流れる冷媒の流量を制御するパイロット弁と、外部信号によって前記パイロット弁を所定の弁開度に設定するソレノイドと、を備えていることを特徴とする可変容量圧縮機用制御弁が提供される。
【００１２】
このような可変容量圧縮機用制御弁によれば、パイロット弁が主弁を流れる冷媒の流量が変化することによって断面積一定通路の前後に発生する差圧の変化を受けてクランク室へ流す冷媒の流量を制御することにより、主弁の前後の差圧が一定になるように構成した。これにより、主弁を流れる冷媒の流量が変化すると、パイロット弁が断面積一定通路の前後に発生する差圧の変化が小さくなる方向にクランク室へ流す冷媒の流量を制御し、これによって主弁を流れる冷媒の流量を一定にするように制御する。また、ソレノイドを非通電にした直後は、主弁の前後の圧力の大きさが逆転することにより、主弁は逆止弁として機能して閉弁するので、第２ポートの圧力を維持し、可変容量圧縮機の再起動時の立ち上がり時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の可変容量圧縮機用制御弁は、ソレノイドが、主弁を制御して冷媒通路の通路断面積を可変するのではなく、主弁よりも小さな弁部を有するパイロット弁の弁開度を設定するようにしたことで、安定した流量制御が可能となり、主弁とパイロット弁とが連動するように構成したので、非常に簡単な構成によって実現することができるという利点がある。
【００１４】
また、可変容量圧縮機は、運転中と運転停止時とで吐出室に大きな圧力差が発生し、運転状態から運転停止状態にすると、その圧力差分の圧力が吐出室に一気に戻ってくるが、それを防ぐために、可変容量圧縮機の出口ポートに逆止弁が配置されている。本発明の可変容量圧縮機用制御弁は、主弁が出口ポートに向かって一方向に流れる冷媒の流量によってのみ開弁される逆止弁構造を有しているので、出口ポートに設置される逆止弁を不要とし、可変容量圧縮機のコストを低減できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を、車輌用エンジンにクラッチを介さないで直結されているクラッチレス式であって、吐出される冷媒の流量が一定になるように制御する定流量制御式の可変容量圧縮機に適用される制御弁を例に図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１は可変容量圧縮機の概念的な構成を示す断面図である。
可変容量圧縮機は、気密に形成されたクランク室１を有し、中には回転自在に支持された回転軸２を有している。この回転軸２の一端は、図示しない軸封装置を介してクランク室１の外まで延びていて、車輌用エンジンから駆動力が常に伝達されるプーリ３が固定されている。回転軸２には、揺動板４が傾斜角可変に設けられている。回転軸２の軸線の回りには、複数（図示の例では１つ）のシリンダ５が配置されている。各シリンダ５には、揺動板４の回転揺動運動を往復運動に変換するピストン６が配置されている。各シリンダ５は、それぞれ吸入用リリーフ弁７および吐出用リリーフ弁８を介して吸入室９および吐出室１０に接続されている。この吐出室１０とこれに連通するよう形成された出口ポートとの間、および吐出室１０とクランク室１との間には、可変容量圧縮機用制御弁１１が設けられ、クランク室１と吸入室９との間には、オリフィス１２が設けられている。
【００１７】
この可変容量圧縮機は、吐出室１０に連通するよう形成された出口ポートが高圧冷媒管路を介して凝縮器１３に接続されている。この凝縮器１３は、膨脹弁１４、蒸発器１５および低圧冷媒管路を経由して、吸入室９に連通するよう形成された入口ポートまで配管されることによって、閉回路の冷凍サイクルが構成されている。
【００１８】
以上の構成の可変容量圧縮機において、車輌用エンジンから駆動力が伝達されて回転軸２が回転すると、その回転軸２に設けられた揺動板４が回転しながら揺動する。すると、揺動板４の外周部に連結されたピストン６が回転軸２の軸線方向と平行な方向に往復運動し、これによって吸入室９における吸入圧力Ｐｓの冷媒がシリンダ５に吸入され、シリンダ５内で圧縮され、圧縮された吐出圧力Ｐｄ１の冷媒が吐出室１０へ吐出される。このとき、吐出室１０の高圧の冷媒は、可変容量圧縮機用制御弁１１を通るときに吐出圧力Ｐｄ２に減圧され、出口ポートから凝縮器１３へ送り出されるが、その一部は、可変容量圧縮機用制御弁１１を介してクランク室１へ導入される。これにより、クランク室１内の圧力Ｐｃが上昇し、ピストン６の下死点がシリンダ５内の圧力とクランク室１内の圧力Ｐｃとが釣り合う位置になるよう揺動板４の傾斜角が決められる。その後、クランク室１に導入された冷媒は、オリフィス１２を介して吸入室９に戻される。
【００１９】
可変容量圧縮機用制御弁１１は、通路断面積が設定された冷媒通路を吐出室１０から吐出された冷媒が通過することによってその前後に発生する差圧（Ｐｄ１−Ｐｄ２）を検出し、その検出差圧に応じた流量の冷媒をクランク室１に導入するようにして、吐出室１０から凝縮器１３へ送り出される冷媒の流量が一定になるように制御する。すなわち、車輌用エンジンの回転数が上昇すると、吸入圧力Ｐｓが低下し、吐出圧力Ｐｄ１が上昇する。これによって、この可変容量圧縮機用制御弁１１を介して吐出室１０から凝縮器１３へ送り出される冷媒の流量が増加してその前後の差圧（Ｐｄ１−Ｐｄ２）が増加すると、それに伴ってクランク室１に導入される冷媒の流量も増加するので、クランク室１内の圧力Ｐｃが上昇する。したがって、可変容量圧縮機は、揺動板４が回転軸２に対して直角になる方向に傾動してピストン６のストロークを小さくするので、シリンダ５の圧縮容量が減る方向に作用し、冷媒の吐出流量を減らすようにする。このように、エンジンの回転数が上昇して吐出される冷媒の流量が増加しようとしても、可変容量圧縮機用制御弁１１が冷媒流量の増加に応じてクランク室１へ導入する冷媒流量を増やし、クランク室１の圧力Ｐｃを増加させて、吐出容量を減少させるように制御するため、可変容量圧縮機から吐出される冷媒の流量は、一定に制御されることになる。
【００２０】
逆に、車輌用エンジンの回転数が低下した場合は、可変容量圧縮機用制御弁１１を介して吐出室１０から凝縮器１３へ送り出される冷媒の流量が減少してその前後の差圧（Ｐｄ１−Ｐｄ２）が減少し、クランク室１に導入される冷媒の流量も減少して、クランク室１内の圧力Ｐｃが低下するので、可変容量圧縮機は、冷媒の吐出流量が増加されて、吐出される冷媒の流量が一定になるように制御される。
【００２１】
次に、可変容量圧縮機用容量制御弁の具体的な構成例について説明する。
図２は第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の詳細を非通電時の状態で示す断面図である。
【００２２】
可変容量圧縮機用制御弁１１は、主弁２０と、パイロット弁２１と、ソレノイド２２とを有し、同一軸線上に配置されてボディ２３内に収容されている。このボディ２３には、主弁２０およびパイロット弁２１の冷媒出入口を構成する３つのポート２４，２５，２６が形成されている。ポート２４は、可変容量圧縮機への装着時には、吐出室１０に連通されて吐出圧力Ｐｄ１の冷媒を導入する。ポート２５は、可変容量圧縮機の出口ポートに連通されて吐出圧力Ｐｄ２の冷媒を導出する。ポート２６は、可変容量圧縮機のクランク室１に連通されて制御された圧力Ｐｃの冷媒を導出する。
【００２３】
ボディ２３内には、ポート２４とポート２５との間を内部で連通する冷媒通路２７が形成され、その冷媒通路２７のポート２５側の一端は、冷媒通路２７を弁孔とする主弁２０の主弁座２８を構成している。この主弁座２８よりも下流側には、主弁座２８に対向して接離自在な主弁体２９が配置されている。ポート２５と連通する空間には、ばね力の弱いスプリング３０が配置されていて、主弁体２９を閉弁方向に付勢しており、このため、主弁２０は、逆止弁構造の構成となっている。
【００２４】
また、ポート２４とポート２６との間には、内部で連通する冷媒通路３１が形成されており、その冷媒通路３１のポート２４側の一端は、冷媒通路３１を弁孔とするパイロット弁２１の弁座３２を構成している。この弁座３２の上流側には、弁座３２に対向して接離自在な弁体３３が配置されて、ポペット弁を構成している。ポート２４と連通する空間には、スプリング３４が配置されていて、弁体３３を開弁方向に付勢している。
【００２５】
この弁体３３は、筒状の形状を有していて、ソレノイド２２の駆動シャフト３５と一体に形成されている。駆動シャフト３５は、主弁２０の主弁体２９に軸線方向に穿設された貫通孔を貫通して配置されている。これにより、主弁２０の主弁体２９は、この駆動シャフト３５にその軸線方向に進退可能に保持されている。駆動シャフト３５は、また、止輪３６がストッパ部材として嵌着されていて、主弁２０の主弁体２９が主弁座２８から離れる方向にリフトしたときに掛止されて主弁２０を所定の通路断面積を有する断面積一定通路に設定するようにしている。この止輪３６の位置は、パイロット弁２１が制御範囲にあるときの駆動シャフト３５のストローク範囲のほぼ中間位置にて、主弁２０が所定の通路断面積を有するようなリフト位置にて主弁体２９が止輪３６に掛止されるように設定されている。これにより、この可変容量圧縮機用制御弁１１が制御中のとき、主弁２０は、主弁座２８と主弁体２９との隙間によって決まる通路断面積がほぼ一定の大きさに維持されることになる。これは、パイロット弁２１が制御中における弁体３３のストロークに対する主弁２０の通路断面積の変化が非常に小さいために、主弁２０の通路断面積は、実質的に一定であると考えることができるからである。これにより、主弁２０に冷媒が流れているときには、主弁２０の主弁体２９が止輪３６に掛止されてパイロット弁２１の弁体３３と一体となって動くようになっている。したがって、通路断面積が実質的に一定に設定された主弁２０を流れる冷媒の流量が変化すると、その前後差圧が変化し、主弁２０の弁体３３がその前後差圧の変化を感知して軸線方向に変位するが、その変位がパイロット弁２１の弁体３３の軸線方向の変位となる。
【００２６】
ソレノイド２２は、開口端がボディ２３に気密状態で固着された有底スリーブ３７を有し、その有底スリーブ３７の開口部には、コア３８が嵌合されている。コア３８は、その軸線方向に貫通孔を有し、駆動シャフト３５を軸線方向に進退可能に保持している。有底スリーブ３７の中には、コア３８に対して接離自在なプランジャ３９が配置され、このプランジャ３９は、コア３８に支持された駆動シャフト３５の図の上端部が嵌着されており、駆動シャフト３５を介しパイロット弁２１のスプリング３４によってコア３８から離れる方向に付勢されている。有底スリーブ３７の外側には、コイル４０が周設され、ボディ２３と一体のヨーク４１によって囲繞されている。ヨーク４１の図の上端部には、ヨーク４１とプランジャ３９との間に磁気回路を形成するためのドーナツ形状のプレート４２が嵌合されている。
【００２７】
また、図の上端がプランジャ３９に嵌着された中空構造の駆動シャフト３５は、横に孔４３が開けられていて、コア３８によって閉止された有底スリーブ３７内とパイロット弁２１の下流側の冷媒通路３１とが連通するようにしている。これにより、弁体３３および駆動シャフト３５の軸線方向両端に、圧力Ｐｃがそれぞれ等しくかかることになり、ソレノイド２２は、圧力Ｐｃの影響を受けることなくパイロット弁２１の制御を可能にしている。
【００２８】
以上の構成の可変容量圧縮機用制御弁１１において、ソレノイド２２に対して外部信号による制御電流が供給されていない非通電状態、すなわち、自動車用空調装置が運転停止状態である場合には、主弁２０は、主弁体２９がスプリング３０の付勢力によって主弁座２８に着座され、全閉状態になっている。パイロット弁２１は、弁体３３がスプリング３４によって開弁方向に付勢されていることにより全開状態になっている。したがって、車輌用エンジンによって常時駆動されている可変容量圧縮機から吐出された冷媒は、パイロット弁２１を介してすべて可変容量圧縮機のクランク室１へ導入されるので、可変容量圧縮機は、最小容量運転になっている。この最小容量の運転では、可変容量圧縮機から吐出される冷媒の流量は微少であるため、吐出圧力Ｐｄ１は小さく、主弁２０の主弁体２９をスプリング３０の付勢力に抗して押し開けるまでには至らない。
【００２９】
また、非通電時の可変容量圧縮機用制御弁１１を示した図２の状態は、自動車用空調装置が運転状態から停止状態になった直後の状態でもある。すなわち、自動車用空調装置が運転状態にあってソレノイド２２が通電されている状態では、ソレノイド２２のプランジャ３９がコア３８に吸引されていることによって駆動シャフト３５が図の下方へ押し下げられて、パイロット弁２１が全閉または制御された開度になっている。このため、可変容量圧縮機は、その可変容量域で運転しているので、可変容量圧縮機用制御弁１１のポート２４には、吐出室１０から吐出された吐出圧力Ｐｄ１の冷媒が導入されている。このとき、主弁２０は、吐出圧力Ｐｄ１によって主弁体２９が主弁座２８からリフトされ、減圧された吐出圧力Ｐｄ２の冷媒がポート２５から送り出されている。この状態で、自動車用空調装置が運転を停止すると、吐出圧力Ｐｄ１は急減するので、ポート２４の吐出圧力Ｐｄ１とポート２５の吐出圧力Ｐｄ２との圧力関係が逆転し、ポート２５から送り出された吐出圧力Ｐｄ２の冷媒が逆流しようとするが、図示のように、その吐出圧力Ｐｄ２によって主弁２０が全閉するので、ポート２５における冷媒は、高圧の吐出圧力Ｐｄ２を維持する。したがって、自動車用空調装置が再起動したときには、吐出圧力Ｐｄ１が維持されている高圧の吐出圧力Ｐｄ２に回復するまでの立ち上がり時間が短縮されることになる。
【００３０】
次に、可変容量圧縮機が可変容量域にあるときの可変容量圧縮機用制御弁１１の動作について説明する。
図３は第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を可変容量圧縮機が最大容量に制御されているときの状態で示す断面図、図４は第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を可変容量圧縮機が可変容量制御されているときの状態で示す断面図、図５は第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を可変容量圧縮機が最小容量に制御されているときの状態で示す断面図である。
【００３１】
自動車用空調装置が運転を開始すると、可変容量圧縮機用制御弁１１は、可変容量圧縮機がその最大容量になるように制御する。つまり、ソレノイド２２には、最大容量に相当する制御電流が供給される。これにより、プランジャ３９は、コア３８に吸引されて図３に示したように図の下方へ移動し、駆動シャフト３５と一体の弁体３３を弁座３２に着座させて、パイロット弁２１を全閉にする。
【００３２】
したがって、可変容量圧縮機は、そのクランク室１へ導入される冷媒の流量がゼロになるため、最大容量運転に入る。吐出室１０から吐出された吐出圧力Ｐｄ１の冷媒は、ポート２４に導入され、主弁２０の主弁体２９を主弁座２８からリフトさせ、それによってできた主弁体２９と主弁座２８との間の隙間（断面積一定通路）を通り、ポート２５から吐出圧力Ｐｄ２に減圧されて出て行く。このとき、主弁２０の主弁体２９は、駆動シャフト３５に設けられた止輪３６に掛止され、主弁体２９と主弁座２８との間の隙間における通路断面積が固定される。
【００３３】
自動車用空調装置の冷房負荷が小さくなると、可変容量圧縮機用制御弁１１のソレノイド２２には、その冷房負荷に応じた制御電流が供給される。これにより、プランジャ３９は、スプリング３４の付勢力によってコア３８から離れる方向に移動され、これとともに、パイロット弁２１は、図４に示したように、制御電流に応じた弁開度に設定される。パイロット弁２１は、ポート２４に導入された吐出圧力Ｐｄ１の冷媒を圧力Ｐｃに減圧し、その弁開度に応じた流量でポート２６からクランク室１へ供給することになる。
【００３４】
ここで、たとえば車輌用エンジンの回転数が上昇するなどして、可変容量圧縮機の吐出容量が増加すると、吐出圧力Ｐｄ１が高くなり、主弁２０の前後の差圧（Ｐｄ１−Ｐｄ２）が大きくなって、その分、主弁２０の主弁体２９を押し開けようとする力が増加し、主弁体２９をさらにリフトさせようとする。主弁２０の主弁体２９がリフトすると、これに連動して、主弁体２９が掛止された駆動シャフト３５に一体のパイロット弁２１の弁体３３もリフトする。これにより、クランク室１へ供給される流量が増加するので、可変容量圧縮機は、その吐出容量を小さくする方向に動作し、吐出圧力Ｐｄ１を下げて、主弁２０の前後の差圧を元に戻そうとする。逆に、たとえば車輌用エンジンの回転数が低下するなどして、可変容量圧縮機の吐出容量が減少した場合には、可変容量圧縮機は、その吐出容量を増加させる方向に動作し、主弁２０の前後の差圧を元に戻そうとする。この結果、この可変容量圧縮機用制御弁１１は、可変容量圧縮機から吐出される冷媒を一定流量で吐出するように制御することになる。
【００３５】
自動車用空調装置の冷房負荷が十分小さくなると、可変容量圧縮機用制御弁１１のソレノイド２２には、その冷房負荷に応じた制御電流が供給される。これにより、ソレノイド２２は、図５に示したように、パイロット弁２１の弁開度を最大近傍に設定し、ポート２６からクランク室１へ供給する冷媒の流量を最大近傍にするので、可変容量圧縮機は、最小容量近傍の吐出容量に制御される。
【００３６】
図６は第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の詳細を非通電時の状態で示す断面図である。なお、この図６において、図２ないし図５に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００３７】
この第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁５１は、第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１と比較して、ソレノイド２２の駆動シャフト３５の構造を変更している。すなわち、この可変容量圧縮機用制御弁５１において、ソレノイド２２は、一端がプランジャ３９に嵌着され、他端がコア３８に形成されたシリンダに摺動自在に保持された第１駆動シャフト５２を有している。コア３８は、また、パイロット弁２１の弁体３３と一体に構成された筒状形状の第２駆動シャフト５３を軸線方向に進退自在に保持している。このように、ソレノイド２２と主弁２０とパイロット弁２１とは、互いに同一軸線上に配置されて初めて所要の機能を果たすが、このようにソレノイド２２の駆動部分を分割された第１駆動シャフト５２と第２駆動シャフト５３とによって構成することで、少なくとも、ソレノイド２２は、主弁２０およびパイロット弁２１の軸線とのずれをある程度許容することができる。
【００３８】
この第２駆動シャフト５３は、コア３８によって保持されている部分の外周に溝５４が形成されている。この溝５４は、第２駆動シャフト５３とコア３８との間のクリアランスを介して吐出圧力Ｐｄ２の高圧冷媒が第２駆動シャフト５３の中空部を介してポート２６の圧力Ｐｃと均圧になっている有底スリーブ３７の内部へリークするのを防止する働きをしている。
【００３９】
また、第２駆動シャフト５３は、主弁２０の主弁体２９を軸線方向に進退自在に保持しているため、自動車用空調装置が運転を停止した直後の場合のように、吐出圧力Ｐｄ１とこれよりも低圧であった吐出圧力Ｐｄ２との圧力関係が逆転し、主弁２０が逆止弁として機能しているとき、第２駆動シャフト５３と主弁２０の主弁体２９との間のクリアランスを介して吐出圧力Ｐｄ２の冷媒が漏れて逆流してしまうことがある。そのため、この第２駆動シャフト５３は、その半径方向外向きに突出し、主弁体２９と対向する面がテーパ状に形成された突起部５５が一体に形成されている。この突起部５５は、第２駆動シャフト５３を第１駆動シャフト５２の方向へ付勢するスプリング３４を受けるためのストッパを兼ねた構成になっている。したがって、吐出圧力Ｐｄ２により主弁体２９が主弁座２８に着座されて主弁２０が閉じたときに、第２駆動シャフト５３がスプリング３４によって図の上方へ付勢されているため、突起部５５は、主弁体２９に当たって第２駆動シャフト５３と主弁体２９との間のクリアランスを塞ぐ止弁として機能する。
【００４０】
図７は第３の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の詳細を非通電時の状態で示す断面図である。なお、この図７において、図６に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００４１】
この第３の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁６１は、第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁５１と比較して、第２駆動シャフト５３を含む主弁２０およびパイロット弁２１の動作をより安定させるようにした点で異なる。すなわち、この可変容量圧縮機用制御弁６１では、パイロット弁２１の弁体３３から軸線方向に延長されたガイド６２が弁体３３と一体に形成されている。このガイド６２は、弁体３３の先端部に形成された均圧孔の回りに３つ備えており、それぞれの外周部がパイロット弁２１の弁孔の内壁に摺接するようにしている。これにより、第２駆動シャフト５３は、一端がコア３８に、他端がパイロット弁２１の弁孔に保持されているので、主弁２０の主弁体２９およびパイロット弁２１の弁体３３は、高圧の冷媒の流れによって横荷重がかかったとしても、同軸を保った状態で動作することが可能になる。
【００４２】
図８は第４の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を可変容量圧縮機が可変容量制御されているときの状態で示す断面図である。なお、この図８において、図２ないし図５に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００４３】
この第４の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁７１は、第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１と比較して、パイロット弁２１の弁構造が違う点で異なる。すなわち、この可変容量圧縮機用制御弁７１は、駆動シャフト３５およびパイロット弁２１の弁体３３をストレート形状のパイプで形成し、弁体３３が弁孔に挿抜自在になるようパイプの外径をパイロット弁２１の弁孔の内径に近い寸法にしている。これにより、パイロット弁２１は、スライド弁として機能することができる。パイロット弁２１は、自動車用空調装置が起動したときのように可変容量圧縮機を最大容量に制御する場合、弁体３３が弁孔に挿入されて全閉状態になる。また、可変容量圧縮機を可変容量制御しているときには、パイロット弁２１は、弁体３３が弁孔から抜け出ることによって、所定の弁開度に設定される。
【００４４】
図９は第５の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を可変容量圧縮機が可変容量制御されているときの状態で示す断面図である。なお、この図９において、図２ないし図５に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００４５】
この第５の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁８１は、第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１がソレノイド２２によりパイロット弁２１の弁開度を制御しているときに主弁２０の弁開度も多少変化してその通路断面積も微小に変化するのに対し、主弁２０の通路断面積を完全に一定に固定するようにした点で異なる。すなわち、この可変容量圧縮機用制御弁８１では、主弁２０の主弁体２９は、その一部が弁孔内に常に位置する同心形状の延出部８２が一体に形成されている。これによって、主弁体２９の延出部８２の外周面と弁孔の内周面との間に、主弁体２９の軸線方向のストローク変化に対して通路断面積が変化しない通路が形成されることになる。したがって、主弁２０は、可変容量圧縮機を可変容量制御しているときには、通路断面積が変化しない断面積一定通路として機能し、自動車用空調装置が運転停止した直後のように主弁２０の前後の冷媒圧力の大きさが逆転したときには、逆止弁として機能する。
【００４６】
図１０は第６の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を可変容量圧縮機が可変容量制御されているときの状態で示す断面図である。なお、この図１０において、図９に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００４７】
この第６の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁９１は、第５の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁８１が主弁２０の断面積一定通路を主弁座２８の上流側に形成したのに対し、主弁座２８の下流側に形成している点で異なる。すなわち、この可変容量圧縮機用制御弁９１では、主弁２０の主弁体２９は、軸線方向に長く形成されていて、その外周面とこれが収容されているシリンダの内周面との間に所定の通路断面積の通路が形成されるようにしている。これにより、主弁２０は、主弁体２９と主弁座２８との間の隙間を通過した冷媒が所定の通路断面積を有する断面積一定通路を通過することになる。
【００４８】
図１１は第７の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を可変容量圧縮機が可変容量制御されているときの状態で示す断面図、図１２は第７の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の主弁に用いられる主弁体を示す拡大断面図である。なお、図１１において、図９に示した構成要素と同じ構成要素については同じ符号を付してその詳細な説明は省略する。
【００４９】
この第７の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１０１は、第５の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁８１が主弁２０の断面積一定通路を主弁体２９の延出部８２の外周面と弁孔の内周面との間に形成したのに対し、主弁体２９のスカート部１０２に設けたスリット１０３にて構成している点で異なる。すなわち、この可変容量圧縮機用制御弁１０１では、主弁２０の主弁体２９は、弁孔内を軸線方向に摺動自在なスカート部１０２が一体に形成されていて、そのスカート部１０２にスリット１０３を形成することによって主弁体２９の軸線方向のストローク変化に対して通路断面積が変化しない通路を形成するようにしている。図１２に例示した主弁体２９は、主弁座２８に着座するテーパ面から図の下方へ筒状に延出されたスカート部１０２において、主弁座２８との着座位置よりも図の下方側に１つのスリット１０３が設けられている。もちろん、このスリット１０３は、周方向に複数個設けられていても良い。
【００５０】
このような形状を有する主弁２０の主弁体２９は、これと一体のスカート部１０２が弁孔内を軸線方向に摺動自在に嵌っているため、高圧の冷媒の流れによって横荷重がかかったとしても揺動することがなく、スリット１０３によって決まる通路断面積が微少に変化することもない。さらに、この主弁２０の主弁体２９は、これを貫通して配置されている駆動シャフト３５の軸受の機能を有しているため、パイロット弁２１の弁体３３を弁座３２と同一軸線上に保持することができる。
【００５１】
以上、本発明をその好適な実施の形態について詳述したが、本発明は、これらの特定の実施の形態に限定されるものではない。たとえば、上記した第１ないし第６の実施の形態では、パイロット弁２１を制御するソレノイドを主弁２０のパイロット弁２１が配置されている側と反対の側に配置したが、パイロット弁２１の主弁２０が配置されている側と反対の側に配置してもよいことはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】可変容量圧縮機の概念的な構成を示す断面図である。
【図２】第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の詳細を非通電時の状態で示す断面図である。
【図３】第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を可変容量圧縮機が最大容量に制御されているときの状態で示す断面図である。
【図４】第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を可変容量圧縮機が可変容量制御されているときの状態で示す断面図である。
【図５】第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を可変容量圧縮機が最小容量に制御されているときの状態で示す断面図である。
【図６】第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の詳細を非通電時の状態で示す断面図である。
【図７】第３の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の詳細を非通電時の状態で示す断面図である。
【図８】第４の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を可変容量圧縮機が可変容量制御されているときの状態で示す断面図である。
【図９】第５の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を可変容量圧縮機が可変容量制御されているときの状態で示す断面図である。
【図１０】第６の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を可変容量圧縮機が可変容量制御されているときの状態で示す断面図である。
【図１１】第７の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁を可変容量圧縮機が可変容量制御されているときの状態で示す断面図である。
【図１２】第７の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の主弁に用いられる主弁体を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１１  可変容量圧縮機用制御弁
１２  オリフィス
１３  凝縮器
１４  膨脹弁
１５  蒸発器
２０  主弁
２１  パイロット弁
２２  ソレノイド
２３  ボディ
２４，２５，２６  ポート
２７  冷媒通路
２８  主弁座
２９  主弁体
３０  スプリング
３１  冷媒通路
３２  弁座
３３  弁体
３４  スプリング
３５  駆動シャフト
３６  止輪
３７  有底スリーブ
３８  コア
３９  プランジャ
４０  コイル
４１  ヨーク
４２  プレート
４３  孔
５１  可変容量圧縮機用制御弁
５２  第１駆動シャフト
５３  第２駆動シャフト
５４  溝
５５  突起部
６１  可変容量圧縮機用制御弁
６２  ガイド
７１  可変容量圧縮機用制御弁
８１  可変容量圧縮機用制御弁
８２  延出部
９１  可変容量圧縮機用制御弁
１０１  可変容量圧縮機用制御弁
１０２  スカート部
１０３  スリット
【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】
2005351207.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
2005351207.tif 000010
【図９】
2005351207.tif 000011
【図１０】
2005351207.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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