(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
バルブ部の開弁度を制御し制御された制御圧力流体を流して制御室内の流量又は圧力を制御する容量制御弁であって、前記バルブ部に設けられて第２連通路と連通する容量室と、前記容量室と連通する弁孔用の弁座を有すると共に第１連通路と連通する弁室と、前記弁室に連設されると共に検出連通路と連通する作動室と、前記作動室内に配置されて前記検出連通路からの吸入圧力が作用可能な受圧面積を有する作動面と、前記作動面と一体で前記弁室に移動自在に配置されて前記弁座と着脱自在な弁部面を有する弁体と、前記弁体に一体で受圧面を有する開弁連結部と、前記開弁連結部の前記受圧面に環状に接合して連結すると共に前記弁体が開弁するとき前記受圧面との連結を離脱する係合部と、前記係合部を一端で保持すると共に前記容量室内に配置されて前記容量室内の作動流体圧力を有効受圧面積に受けて前記弁体を閉弁する方向へ付勢する感圧装置と、前記弁体に連結すると共にプランジャを有するソレノイドロッドを前記弁体の開閉方向へ作動されるソレノイド部とを具備することを特徴とする容量制御弁。
【請求項２】
前記開弁連結部には受圧面と摺動面とを有し、前記係合部には前記受圧面に連結する座面と前記摺動面に密接合する案内面を有し、前記開弁連結部の前記摺動面と前記係合部の案内面との接合面内方の前記開弁連結部と前記係合部との間に開放室を有すると共に前記開放室と前記作動室とに連通する開放通路を有することを特徴とする請求項１に記載の容量制御弁。
【請求項３】
前記開弁連結部の前記受圧面に凸部を有して前記凸部の端面に前記係合部の座面と連結する第２受圧面を有し、前記第２受圧面と前記座面との接合により前記受圧面と前記座面との間に前記開放室を有することを特徴とする請求項２に記載の容量制御弁。
【請求項４】
前記開弁連結部に受圧面を有し、前記係合部には前記受圧面と揺動可能に接合する座面を有し、前記受圧面と前記座面との接合面内の前記開弁連結部と前記係合部との間に開放室を有すると共に前記開放室と前記作動室とを連通する開放通路を有し、前記受圧面と前記座面との離反と同時に前記開放通路を遮断する第２開閉弁を有することを特徴とする請求項１に記載の容量制御弁。
【請求項５】
前記受圧面と前記座面との一方がテーパー面に形成されていると共に他方が断面円弧状に形成されて接合していることを特徴とする請求項４に記載の容量制御弁。
【請求項６】
前記係合部が前記感圧装置の基部と分割されていると共に前記係合部の分割面が前記感圧装置の前記基部の平面分割面と接合していることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４又は請求項５に記載の容量制御弁。
【請求項７】
前記係合部に前記開放室と前記分割面内部とに貫通する開放通路を有することを特徴とする請求項６に記載の容量制御弁。
【請求項８】
前記座面が平面に形成されていると共に、前記開弁連結部の前記受圧面が前記係合部の前記座面と同一平面で密接することを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の容量制御弁。
【請求項９】
前記開放室に前記開弁連結部と前記係合部とを相反する方向へ押圧するばね手段を有することを特徴とする請求項２又は請求項３又は請求項４又は請求項５又は請求項６又は請求項７又は請求項８に記載の容量制御弁。
【請求項１０】
前記弁体を有する感圧ロッドに前記検出連通路と連通する開放通路を有すると共に、弁体が開弁するとき前記開放通路を遮断する第２開閉弁の第２弁部を前記感圧ロッドに有することを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４又は請求項５又は請求項６又は請求項７又は請求項８又は請求項９記載の容量制御弁。
【請求項１１】
前記感圧装置には前記弁体を開弁する方向へ付勢する弾発手段を有することを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４又は請求項５又は請求項６又は請求項７又は請求項８又は請求項９又は請求項１０に記載の容量制御弁。
【請求項１２】
前記感圧装置の有効受圧面積と、前記弁体の弁部面の弁座と接触するシール受圧面積とを同一又はほぼ等しい面積に構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４又は請求項５又は請求項６又は請求項７又は請求項８又は請求項９又は請求項１０又は請求項１１に記載の容量制御弁。
【請求項１３】
前記感圧装置の有効受圧面積と、前記弁体の弁部面の弁座と接触するシール受圧面積と、前記作動面の受圧面積とを同一又はほぼ等しい面積に構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４又は請求項５又は請求項６又は請求項７又は請求項８又は請求項９又は請求項１０又は請求項１１に記載の容量制御弁。
【請求項１４】
前記弁体の弁部面の弁座と接触するシール受圧面積と、前記作動面の受圧面積とを同一又はほぼ等しい面積に構成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４又は請求項５又は請求項６又は請求項７又は請求項８又は請求項９又は請求項１０又は請求項１１に記載の容量制御弁。
【請求項１５】
前記開弁連結部の前記受圧面と前記作動面の受圧面積を同一又はほぼ同一に構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４又は請求項５又は請求項６又は請求項７又は請求項８又は請求項９又は請求項１０又は請求項１１に記載の容量制御弁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、作動流体の容量又は圧力を可変可能に制御する容量制御弁に関する。特に、空気機械等の制御室内の容量又は圧力を制御すると共に急速制御を可能にする容量制御弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に係わる関連技術として空気機械に属する斜板式容量可変型圧縮機用の容量制御弁が知られている。この容量制御弁の関連技術として、図１５に示すものが存在する。
【０００３】
図１５に示す容量制御弁２００の下端に設けられた吸入室２０６には、感圧素子２１０が配置されている。この感圧素子２１０は、ばねを内在する弾発可能なベローズに形成されて外部から吸入される吸入圧力Ｐｓにより収縮して上端が変位するように構成されている。又、この感圧素子２１０の上端には、中間ロッド２０７がハウジング２２０に設けられた案内孔に移動自在に配置されている。更に、中間ロッド２０７に連結された弁体２０１がハウジング２２０の図示上部の弁孔２０８に配置されている。この弁体２０１の開閉移動により弁孔２０８の弁座に接離して弁孔２０８を開閉する。
【０００４】
ハウジング２２０には、Ｐｓ用吸入孔と、Ｐｄ用吐出孔と、Ｐｃ用クランク室流入孔とが形成されており、Ｐｄ用吐出孔と弁孔２０８とは連通路２０９により連通している。そして、弁孔２０８が開閉すると、弁孔２０８とＰｃ用クランク室流入孔とが連通して流体は図示省略のクランク室へと流入する。
この弁体２０１の開閉は、容量制御弁２００の図示上端に設けられた電磁コイル装置２０２の発生荷重に応じて感圧素子２１０の設定流入圧（Ｐｓ設定値）を変更して設定し、弁体２０１の開弁度に応じて容量可変型圧縮機のクランク室に導入する吐出圧力Ｐｄの導入量を制御しながらクランク室のクランク圧力Ｐｃを調整して容量可変型圧縮機の容量制御を行う。
【０００５】
吸入室２０６に配置された感圧素子２１０は、吸入圧力Ｐｓに感応して吸入圧力Ｐｓの使用圧力域で伸縮する荷重特性に設定されている。
そして、電磁コイル装置２０２の無通電時には、弁体２０１は弁開ばね２０３のばね力によって全開状態に保持されている。この全開状態は、フルアンロード運転状態である。電磁コイル装置２０２に電流が通電されると、プランジャ２０４と固定鉄心２０５との間に電磁吸引力が発生する。この弁開ばね２０３のばね荷重と対抗する電磁吸引力が弁開ばね２０３のばね荷重以上になるまでは、弁体２０１が全開状態を保持して不感帯状態にある。
【０００６】
一方、電磁吸引力が弁開ばね２０３のばね荷重以上になると、弁体２０１は、電磁吸引力により、閉弁方向へ移動してＰｓ制御域に入る。この場合には、コイル電流が大きいほど閉弁力が大きくなり、Ｐｓ設定値が低くなる。
又、このような容量制御弁２００では、冷房負荷が過大の場合に吸入圧力Ｐｓにより急速に閉弁していることから冷房負荷を低下することは困難である。このためにクラッチにより圧縮機を停止して空調機をオフの状態にしなければならない。
又、連結された各ロッドの直径が異なるので、そのロッドの受圧面積に吸入圧力Ｐｓ、吐出圧力Ｐｄ、クランク室圧力Ｐｃを受けると、弁体を含むロッドの作動機構に働く力の釣り合いにより（各ロッドの受圧面積の比率により）弁体２０１の開弁度に大きな悪影響を与える。
更に、圧縮機の運転状況により様々に変化するクランク圧力Ｐｃが不可遍的に吸入圧力Ｐｓの外乱要因となる。このために、電磁コイルへの通電制御に正確さを求めても設定された吸入圧力Ｐｓによる容量の可変精度を向上させることが難しい。
【０００７】
又、感圧素子２１０と固定鉄心２０５との間の連結ロッドは、中間ロッド２０７、弁体ロッド２０１Ａ、プランジャロッド２０４Ａとにより連結されて作動するように構成されている。この連結ロッドは、各ロッドの連結部が作動中に磨耗すると弁体２０２の開弁度に影響する。
又、感圧素子２１０と弁体２０１との連結ロッドの作動特性は、各ロッドが接触するのみで接続されているので、この接触面が摩耗すると全体長さが短形になって弁体２０１の作動に悪影響を受ける。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この容量可変型圧縮機用の容量制御弁では、上述のように構成されているために、以下のような問題点が存する。先ず、容量制御弁では、制御室の圧力を急速に変更することが困難であるために、例えば、容量可変型圧縮機などではクラッチが必要となり、容量可変型圧縮機の構造が複雑化するからコストが上昇する問題が存する。
又、弁体、弁体ロッド、中間ロッド等の受圧面に各流体圧力が作用する受圧面積についての力の釣り合い関係を考慮していないので、制御圧力流体の容量又は圧力の制御における精度に悪影響を及ぼすことになる。
更に、弁体、弁体ロッド、中間ロッド等を個別に連結する開閉弁作動は、それらの部品の接合部の摩耗等により開閉弁の精度に悪影響を与えている。
【０００９】
本発明は、上述のような問題点に鑑み成されたものであって、その発明が解決しようとする課題は、容量制御弁の圧力又は容量の制御を他の圧力に影響されずに正確に制御できるようにすると共に、作動負荷値が設定値を越えたときには即座に変更できるようにすることにある、例えば、容量可変型圧縮機のクラッチ等が必要なときに、このクラッチを不要にして制御する容量可変型圧縮機のコストを低減することにある。
更に、弁体を含むロッドの作動機構に働く力の釣り合いを選択し、設定された吸入圧力（Ｐｓｅｔ）で制御室の容量又は圧力を制御するときに、他の圧力の影響を受けることなく正確に制御できる容量制御弁を得ることにある。
例えば、容量制御弁を容量可変型圧縮機に用いて吸入圧力Ｐｓにより制御するときにクランク室圧力（Ｐｃ）又は吐出圧力（Ｐｄ）に影響されることなく、設定された吸入圧力（Ｐｓ）により正確に制御できるようにすることにある。
更に、１本の感圧ロッドにして加工精度を向上させると共に、加工コストを低減させることにある。
更に又、バルブハウジングに感圧ロッドと感圧装置とを結合しながら組み立てるのを容易にすると共に、感圧ロッドの作動を向上させることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述のような技術的課題を解決するために成されたものであって、その技術的解決手段は以下のように構成されている。
【００１１】
請求項１に係わる本発明の容量制御弁は、バルブ部の開弁度を制御し制御された制御圧力流体を流して制御室内の流量又は圧力を制御する容量制御弁であって、バルブ部に設けられて第２連通路と連通する容量室と、容量室と連通する弁孔用の弁座を有すると共に第１連通路と連通する弁室と、弁室に連通すると共に検出連通路と連通する作動室と、作動室内に配置されて検出連通路からの吸入圧力が作用可能な受圧面積を有する作動面と、作動面と一体で弁室に移動自在に配置されて弁座と着脱自在な弁部面を有する弁体と、弁体に一体で受圧面を有する開弁連結部と、開弁連結部の受圧面に密接して連結すると共に弁体が開弁するとき受圧面との連結を離脱する係合部と、係合部を保持すると共に容量室内に配置されて容量室内の作動流体圧力を有効受圧面積に受けて弁体を閉弁する方向へ付勢する感圧装置と、弁体に連結すると共にプランジャを有するソレノイドロッドを弁体の開閉方向へ作動されるソレノイド部とを具備するものである。
【００１２】
この請求項１に係わる本発明の容量制御弁では、吸入圧力Ｐｓで制御圧力を制御するときに、制御室の圧力を急速に変更する必要がある。例えば、作動中に設定値を変更するためにソレノイド部の電流を遮断する場合がある。本発明の容量制御弁はこのような場合にも対応した機能を発揮する。具体的には、作動中、制御弁体で吸入圧力Ｐｓにより通常の容量又は圧力制御を正確に作動させると共に、制御すべき流体圧力の負荷が上昇したとき等には外部からの指示に基づいて作動するソレノイド部により連結する開弁連結部を係合部から引き抜いて急速に開弁させることが可能になる。
【００１３】
又、この開弁連結部は、感圧装置と弁体との間に設けられており、弁体が作動中は、ソレノイドに流れる電流値の大きさに応じたソレノイド部の力と作動流体圧力で作動する感圧装置の力と弁体の各面に作動する力とのバランスにより開弁連結部と係合部とが連結されながらバルブ部の開弁度を制御する。このとき、係合部と開弁連結部の摺動面が接合しながら一体に作動している。
そして、容量室内に配置されて開弁連結部と係合部との接合面は、図示省略の制御コンピュータにより指示されたソレノイド部により弁体が急速に開弁するとき、摺動可能に接合しているのみであるから、係合部から開弁連結部を開弁方向へ相対移動させることが極めて容易になる。その結果、急速に弁体を開弁して制御圧力流体を急速に制御室へ流出させて制御すべき制御室の容量又は圧力値を必要とする設定値に切り換えることが可能になる。
【００１４】
請求項２に係わる本発明の容量制御弁は、開弁連結部には受圧面と摺動面とを有し、係合部には受圧面に連結する座面と摺動面に密接合する案内面を有し、開弁連結部の摺動面と係合部の案内面との接合面内方の開弁連結部と係合部との間に開放室を有すると共に開放室と作動室とに連通する開放通路を有するものである。
【００１５】
この請求項２に係わる本発明の容量制御弁では、吸入圧力Ｐｓで制御圧力の流れを制御しているときに、制御室の圧力を急速に変更する必要がある。このために、弁体で吸入圧力Ｐｓにより通常の容量又は圧力制御を正確に作動させると共に、制御すべき流体圧力の負荷が上昇したとき等には外部からの指示に基づいて作動中のソレノイド部の作動を変更し、弁体を急速に開弁する。このとき、開弁連結部と係合部とに流体圧力やばね手段力が複雑に作用しているので、急速に連結を解除すると感圧装置及び弁体に無理な力を作用させることになるが、摺動面と案内面の接合構造及び開放通路の作用により感圧装置に一体の係合部から弁体と一体の開弁連結部をすばやく離脱させることが可能になる。そして、急速に弁体を弁座から開弁させることが可能になる。
【００１６】
又、開弁連結部と係合部との連結構造は、感圧装置と弁体との間に設けられて流体圧力の作用を受けており、弁体が作動中は、感圧装置も作動状態にあるから係合部の座面と開弁連結部の受圧面とは互いに押圧されて連結状態で作動している。このとき、摺動面と案内面とは嵌合して密接状態であるから開放室と容量室とを遮断している。又、開放室は開放通路を介して吸入圧力の作動室と同じ圧力状態にある。
そして、制御コンピュータにより指示されているソレノイド部の停止により弁体が開弁するとき、開弁連結部の受圧面に開放通路からの吸入圧力が作用しているので、感圧装置等に無理な力を作用させることなく、係合部から開弁連結部を開弁方向へ急速に離脱させることが可能になる。その結果、急速に弁体を開弁でき、弁孔から制御圧力を急速に制御室へ流出させて制御すべき制御室の容量又は圧力値を切り換え値に変更することが可能になる。
【００１７】
更に、開弁連結部は弁体に一体にして感圧装置との間に設けられているので、開弁連結部の摺動面が係合部の案内面とスライドすると弁体が偏芯することなく、開弁することができる。更に、開弁連結部は容量室に設けられているが、開放通路から吸入圧力を受ける受圧面の受圧面積は、反対側の吸入圧力を受ける弁体の作動面の受圧面積と同じ面積にすることができる。この構造は、バルブ部全体を小型に構成することが可能になると共に、受圧面に作用する力により無理なく開弁連結部を作動させることができ、弁体の開弁の応答性を良好にする。
【００１８】
請求項３に係わる本発明の容量制御弁は、開弁連結部の受圧面に凸部を有して凸部の端面に係合部の座面と連結する第２受圧面を有し、第２受圧面と座面との接合により受圧面と座面との間に開放室を有するものである。
【００１９】
この請求項３に係わる本発明の容量制御弁では、受圧面に凸部が設けられているので、受圧面と座面との間に間隙を形成することが可能になる。このため開放通路から流入した吸入圧力は、受圧面にすばやく作用することができる。その結果、弁体の開弁時に、開弁連結部と係合部との離脱がきわめて容易になる。
【００２０】
請求項４に係わる本発明の容量制御弁は、開弁連結部に受圧面を有し、係合部には受圧面と揺動可能に接合する座面を有し、受圧面と座面との接合面内の開弁連結部と係合部との間に開放室を有すると共に開放室と作動室とを連通する開放通路を有し、受圧面と座面との離反と同時に開放通路を遮断する第２開閉弁を有するものである。
又、請求項５に係わる本発明の容量制御弁は、前記受圧面と前記座面との一方がテーパー面に形成されていると共に他方が断面円弧状に形成されて接合しているものである。
【００２１】
この請求項４に係わる本発明の容量制御弁では、感圧装置のべローズに保持された係合部の座面が、開弁連結部の受圧面と揺動可能に圧接しているので、座面が揺動しても受圧面に常に密接することが可能になる。又、この揺動可能な接合は、弁体を常に軸芯方向へ押圧するので、作動する弁体をバルブハウジングに圧接させることなく、応答性良く作動させることが可能になる。
更に、弁体と感圧装置とは、開弁連結部と係合部とが接触面積を小さくして接合状態に連結しているから、バルブハウジングに対して弁体と一体の感圧ロッドと感圧装置との組立作業が容易になる。そして、組み立て精度も向上する。
又、請求項５に係わる本発明の容量制御弁では、更に、開弁連結部と係合部との接合におけるテーパー面状と球面状との連結は、接合面の幅が狭くなるから接合面の揺動が容易になる。又、開弁連結部と係合部に於けるテーパー面状と球面状との連結は、容量制御弁の組み立てを極めて容易にする。
【００２２】
請求項６に係わる本発明の容量制御弁は、係合部が感圧装置の基部と分割されていると共に係合部の分割面が感圧装置の基部の平面分割面と接合しているものである。
【００２３】
この請求項６に係わる本発明の容量制御弁では、係合部が感圧装置の基部から分割されているので、基部の平面分割面と係合部の分割面が同一平面に沿って摺動可能になる。このため、弁体と感圧装置との軸方向の芯ずれがあっても係合部と基部との分割面における同一平面のスライドにより無理な力の作動が解消できる。このために、弁体付の感圧ロッドは、作動時にバルブハウジングとの摩擦が低減でき、応答性が向上する。更に、弁体付の感圧ロッドと感圧装置との組立作業が極めて容易になる。そして、組み立て精度も向上する。
【００２４】
請求項７に係わる本発明の容量制御弁は、係合部に開放室と分割面内部に貫通する開放通路を有するものである。
【００２５】
この請求項７に係わる本発明の容量制御弁では、係合部に開放室と分割面に貫通する開放通路が設けられているから、容量室内の圧力流体が分割面間に蓄積して弁体に異常な作用力が働くのを防止する。それは、分割面間に蓄積する流体圧力を開放通路から作動室に流出させることができる。このために、弁体の作動中に係合部が容量室内の圧力流体により変動させられて弁体に悪影響を与えるのを効果的に防止できる。
【００２６】
請求項８に係わる本発明の容量制御弁は、係合部の座面が平面に形成されて開弁連結部の受圧面と同一平面で密接しているものである。
【００２７】
この請求項８に係わる本発明の容量制御弁では、開弁連結部の受圧面と係合部の座面とが同一平面で密接しているので、感圧装置のベローズに支持された不安定な係合部に対し弁体との連結における芯連れがあっても、弁体の作動に悪影響を与  えるのを効果的に防止できる。又、感圧装置側と弁体側の連結接合面が同一面で接合しているから、バルブハウジングに対する感圧装置と弁体との組み立てがきわめて容易になる。そして、開弁連結部の受圧面と係合部の座面とが同一平面で  密接しているのみであるから、弁体が開弁すると、この連結している接合面は簡単に離脱できる。
【００２８】
請求項９に係わる本発明の容量制御弁は、開放室に開弁連結部と係合部とを相反する方向へ押圧するばね手段を有するものである。
【００２９】
この請求項９に係わる本発明の容量制御弁では、開放室に開弁連結部と係合部とを相反する方向へ移動させる、例えば圧縮されたばね手段が設けられているから、弁体の開弁時に、開弁連結部と係合部との連結の離脱をきわめて容易にする。
特に、弁体に於ける受圧面と作動面とを同一面積にしたときには、この受圧面と作動面とに作用する流体圧力の大きさは互いに消しあうから、ばね手段の大きさで開弁連結部を任意の速度で離脱させることが可能になる。このために設定値の設計変更が容易になる。
【００３０】
請求項１０に係わる本発明の容量制御弁は、前記弁体が感圧ロッドに一体に有すると共に前記検出連通路と連通する開放通路を感圧ロッドに有し、且つ弁体が開弁するとき前記開放通路を遮断する第２開閉弁の第２弁部を前記感圧ロッドに有するものである。
【００３１】
この請求項１０に係わる本発明の容量制御弁では、感圧ロッドに開放通路を有すると共に弁体が開弁するときに開放通路を遮断する第２弁部が感圧ロッドに設けられているから、弁体の開弁と共に第２弁部を閉弁できる。このため、制御室圧力流体又は吐出圧力流体が開放通路を介して検出連通路へ流入するのを効果的に防止することが可能になる。このために、吸入室や制御室の圧力が異常圧力にならないようにして作動不良の惹起を防止する。
【００３２】
請求項１１に係わる本発明の容量制御弁は、感圧装置に弁体を開弁する方向へ付勢する弾発手段を有するものである。
【００３３】
この請求項１１に係わる本発明の容量制御弁では、特に、前記弁体を開弁する方向へ付勢する弾発手段が容量室内のベローズの内側又は外側に開弁方向へ作用するように配置できるので、弾発手段の付加により感圧装置をコンパクトに形成できる。しかも、弾発手段はベローズと同位置で作用するから感圧ロッドの軸心方向へ弁体及び係合部を偏芯させることなく弾発して開弁又は閉弁するときの応答性と共に、芯ずれによる摩耗が防止できる。
【００３４】
請求項１２に係わる本発明の容量制御弁は、感圧装置の有効受圧面積と、弁体の弁部面の弁座と接触するシール受圧面積とを同一又はほぼ等しい面積に構成されているものである。
【００３５】
この請求項１２に係わる本発明の容量制御弁では、容量制御弁の弁体を含む各受圧面積の作動機構に働く力の釣り合い式は、
Ｐｃ（Ａｂ−Ａｒ１）＋Ｐｃ（Ａｒ１−Ａｓ）＋Ｐｓ×Ａｒ１＋Ｐｓ（Ａｒ２−Ａｒ１）＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ２）＝Ｆｂ＋Ｓ１−Ｆｓｏｌとなる。
この式を書き換えるとＰｃ（Ａｂ−Ａｓ）＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ２）＋Ｐｓ×Ａｒ２＝Ｆｂ＋Ｓ１−Ｆｓｏｌになる。
そして、感圧装置の有効受圧面積Ａｂと、弁体における弁部面の弁座との接触するシール受圧面積Ａｓとを同一又はほぼ等しく構成すると（Ａｂ＝Ａｓ）、上式は、Ｐｓ×Ａｒ２＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ２）＝Ｆｂ＋Ｓ１−Ｆｓｏｌとなる。その結果、制御室圧力（クランク室圧力）Ｐｃは、弁孔を介して流体の受圧面で互いに相殺されてキャンセルされるので、各受圧面積の作動機構に働く力の釣り合いから除外される。このため、制御室圧力Ｐｃを除外した制御の容量制御弁を得ることが可能になる。つまり、制御室圧力Ｐｃを弁体の作動に対して関与させなくしたものであって、制御圧力Ｐｄのみにより補正される制御が可能であるために制御能力が向上する。
【００３６】
その上、制御室圧力Ｐｃが極大値を示したときなどに、ソレノイド部を介して弁体を急に開弁し、制御圧力Ｐｄを切り換えることが簡単に可能になる。例えば、空調機などの容量可変型圧縮機の冷房負荷が大きくなったときなどに、容量可変型圧縮機の作動を機能的に停止させることが可能になる。このために容量可変型圧縮機にクラッチを必要としなくすることが可能である。
【００３７】
請求項１３に係わる本発明の容量制御弁は、感圧装置の有効受圧面積と、弁体の弁部面の弁座と接触するシール受圧面積と、作動面の受圧面積とを同一又はほぼ等しい面積に構成されているものである。
【００３８】
この請求項１３の本発明の容量制御弁では、感圧装置と弁体の作動面とを含む流体の各受圧面積の作動機構に働く力の釣り合い式は、
Ｐｃ（Ａｂ−Ａｒ１）＋Ｐｃ（Ａｒ１−Ａｓ）＋Ｐｓ×Ａｒ１＋Ｐｓ（Ａｒ２−Ａｒ１）＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ２）＝Ｆｂ＋Ｓ１−Ｆｓｏｌとなる。この式を書き換えるとＰｃ（Ａｂ−Ａｓ）＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ２）＋Ｐｓ×Ａｒ２＝Ｆｂ＋Ｓ１−Ｆｓｏｌになる。
そして、感圧装置の有効受圧面積Ａｂと、弁部面の弁座６Ａとの接触するシール受圧面積Ａｓと、弁体の作動面の受圧面積Ａｒ２とを同一又はほぼ等しい受圧面積に構成すると（Ａｂ＝Ａｓ＝Ａｒ２）、上式は、Ｐｓ×Ａｒ２＝Ｆｂ＋Ｓ１−Ｆｓｏｌとなって、制御室圧力Ｐｃ及び制御圧力Ｐｄは弁孔を介して各受圧面に作用しても、この作用力が相殺されてキャンセルされるから、制御圧力Ｐｄ及び制御室圧力Ｐｃが弁体に作用させる力は０となる。
このような弁体を含む各受圧面の作動機構に働く力の釣り合い関係で、容量制御弁は、吸入圧力Ｐｓが弁体の背面の有効受圧面積に作用し、制御圧力Ｐｄ及び制御室圧力Ｐｃの影響のない弁体の作動を可能にして正確な制御を可能にする。その上、制御室圧力が極大値を示したときなどに、ソレノイド部を介して第２弁体を急に開弁して制御圧力を切り換えることが簡単に可能になる。例えば、空調機などの容量可変型圧縮機の冷房負荷が大きくなったときなどに、容量可変型圧縮機の作動を機能的に停止させることが可能になる。このため、容量可変型圧縮機はクラッチを必要としなくとも良く、製作コストを低減できることになる。
【００３９】
請求項１４に係わる本発明の容量制御弁は、弁体の弁部面の弁座と接触するシール受圧面積と、作動面の受圧面積とを同一又はほぼ等しい面積に構成されているものである。
【００４０】
この請求項１４に係わる本発明の容量制御弁では、感圧装置と弁体の作動面とを含む流体の各受圧面積の作動機構に働く力の釣り合い式は、Ｐｃ（Ａｂ−Ａｒ１）＋Ｐｓ×Ａｒ１＋Ｐｃ（Ａｒ１−Ａｓ）＋Ｐｓ（Ａｒ２−Ａｒ１）＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ２）＝Ｆｂ＋Ｓ１−Ｐｓｏｌとなる。この式を書き換えるとＰｃ（Ａｂ−Ａｓ）＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ２）＋Ｐｓ×Ａｒ２＝Ｆｂ＋Ｓ１−Ｆｓｏｌになる。
そして、弁部面の弁座６Ａとの接触するシール受圧面積Ａｓと、弁体の作動面の受圧面積Ａｒ２を同一又はほぼ等しい受圧面積に構成すると（Ａｓ＝Ａｒ２）、上式は、Ｐｃ（Ａｂ−Ａｓ）＋Ｐｓ×Ａｒ２＝Ｆｂ＋Ｓ１−Ｆｓｏｌとなって、制御圧力Ｐｄは弁孔を介して各受圧面に作用しても、この作用力が相殺されてキャンセルされるから、制御圧力Ｐｄの弁体に作用させる力は０となる。つまり、吸入圧力Ｐｓによる制御は、制御圧力Ｐｄを無視して制御室圧力Ｐｃにより補正した作動が可能になる。
その上、制御室圧力が設定範囲を超えたときには（極大値を示したときなどに）、ソレノイド部を介して係合部から開弁連結部を急に引き抜いて制御室内の圧力を切り換えることが簡単に可能になる。例えば、空調機などの容量可変型圧縮機の冷房負荷が大きくなったときなどに、容量可変型圧縮機の作動を機能的に停止させることが可能になる。このため、容量可変型圧縮機にクラッチを不用とし、製作コストを低減できる効果が期待できる。
【００４１】
請求項１５に係わる本発明の容量制御弁は、開弁連結部の受圧面と作動面の受圧面積を同一又はほぼ同一に構成したものである。
【００４２】
この請求項１５に係わる本発明の容量制御弁では、開弁連結部の受圧面と作動面との受圧面積をほぼ同一に形成されているので、吸入圧力は開放通路を介してこの受圧面と作動面との両面に互いに対抗する同一力として作用するから、開弁連結部の移動時に、弁体は揺動する外力を受けずに開放するばね（弾発）手段で設定された開弁の応答速度が発揮される効果を奏する。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる好ましい実施の形態の容量制御弁を図面に基づいて詳述する。尚、以下に説明する各図面は、設計図を基にした正確な図面である。
【００４４】
図１は、本発明に係わる容量制御弁の断面図である。
図１に於いて、１は容量制御弁である。容量制御弁１には、外形を形成するバルブハウジング２が設けられている。このバルブハウジング２は、内部に機能が付与された貫通孔を形成する第１バルブハウジング２Ａと、この第１バルブハウジング２Ａの一端部に一体に嵌合された第２バルブハウジング２Ｂとから構成されている。この第１バルブハウジング２Ａは鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属、合成樹脂材等で製作されている。又、第２バルブハウジング２Ｂは鉄等の磁性体で形成されている。
【００４５】
第１バルブハウジング２Ａには、貫通孔の一端に仕切調整部３が結合している。又、第２バルブハウジング２Ｂは、ソレノイド部４０を結合させるためと、磁性体とにしなければならないので、第１バルブハウジング２Ａの材質と機能的を異にするために分離して設けられているものである。この点を考慮すれば、図１に示す形状は適宜に変更しても良い。
又、仕切調整部３は、第１バルブハウジング２Ａの容量室４を塞ぐように密封に嵌着されているが、密封にねじ込みして固定すれば、ベローズ２２Ａと並列の図示省略の圧縮ばね又はベローズ２２Ａのばね力を軸方向へ移動調整できるようになる。
【００４６】
第１バルブハウジング２Ａを軸方向へ貫通した貫通孔の区画は、一端側が容量室４に形成されている。更に、貫通孔には容量室４に連通して容量室４の径より小径の弁孔５が連設されている。更に又、貫通孔の区画には弁孔５に連通する弁孔５より大径の弁室６が設けられている。更に、貫通孔の区画には弁室６に連通する作動室７が連設されている。そして、弁室６に於ける弁孔５には弁座６Ａが形成されている。この弁座６Ａの形成面は弁孔５に向かってテーパー面に形成されており、平面の弁部面２１Ａがテーパー面に接合すると接触幅を小さく接触するので、密接能力に優れる。
【００４７】
バルブハウジング２の弁室６には第１連通路８が形成されている。この第１連通路８は、図示省略の空気機械（外部）の制御圧力Ｐｄの流体、例えば、容量可変型圧縮機では吐出圧力（制御圧力）Ｐｄの流体に連通可能に成されている。
更に、バルブハウジング２の作動室７には外部の吸入圧力Ｐｓの流体を導入する検出連通路１０が形成されている。この作動室７は弁室６よりやや大径面に形成されており、この大径面内の弁体２１の端面に設けた作動面２３に吸入圧力Ｐｓが作用できるように成されている。又、大径面より弁室６側は摺動面７Ａに形成されて弁体２１と密封して摺動するように成されている。
この摺動面７Ａは、弁体２１が嵌合したのみで良いが、図示省略のシール部を設けることもできる。このシール部は低摩擦係数の材料により形成されている。例えば、このシール部は、摺動面７Ａにフッ素樹脂膜を付着させたシール膜、又は、低摩擦係数のゴム材製、フッ素樹脂材製のＯリングにしたものが設けられている。この弁体２１の外周面をフッ素樹脂等のＯリングのみで密封して摺動自在に支持し、感圧ロッド２０全体の応答性を良好にすることも可能である。尚、作動面２３は弁体２１の背面に形成されているが、任意に設けることが可能である。又、作動室７と弁室６とを一体の弁室６することもできる。
【００４８】
更に、容量室４には、流入した制御圧力Ｐｄの流体を図示省略の制御室（例えば、クランク室）へ流出させる第２連通路９が形成されている。尚、第１連通路８、第２連通路９、検出連通路１０は、バルブハウジング２の周面に、例えば、２等配又は４等配に貫通している。
又、逆に、必要に応じて第２連通路９から第１連通路８へ制御圧力Ｐｄの流体を導入することもできる。この各通路を配置換えできる技術は、感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂと、弁体２１のシール受圧面積Ａｓと、弁体２１の作動面２３の受圧面積Ａｒ２とを２つ以上をほぼ同一面積に構成されているので、この感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂと、弁体２１のシール受圧面積Ａｓとに作用する制御圧力Ｐｄ及び制御室圧力Ｐｃが相殺されてキャンセルできる為である。しかも、このように各通路の配置を変更しても本発明としての同様な種々の効果を奏するものである。このために、容量可変型圧縮機等の空気機械の取り付け箇所に問題があるときに、設計変更又は取り付け変更が容易に得られる利点がある。
更に又、バルブハウジング２の外周面は４段面に形成されており、この４断面の外周面にはＯリング用の取り付け溝４６が３カ所に設けられている。そして、各取付溝４６には、バルブハウジング２とバルブハウジング２を嵌合する図示省略のケーシングの装着孔との間をシールするＯリング４７が取り付けられる。
【００４９】
容量室４内には感圧装置２２が設けられている。この感圧装置２２は、金属製のベローズ２２Ａの１端部を仕切調整部３に密封に結合すると共に、他端を基部（係合部２２Ｂと一体）に結合している。このベローズ２２Ａはリン青銅等により製作されているが、そのばね定数は所定の値に設計されている。又、ベローズ２２Ａには、図示省略のコイルばねを内在又は外在してベローズ２２Ａのばね力と協働するように設計しても良い。
この感圧装置２２は、容量室４内で感圧装置２２としてのばね力と制御圧力Ｐｄ又は制御室圧力Ｐｃとの相関関係で伸縮するように設計されている。感圧装置２２の内部空間は真空又は空気が内在している。そして、この感圧装置２２のベローズ２２Ａの有効受圧面積Ａｂに対し、制御圧力Ｐｄ又は制御室圧力Ｐｃが作用して感圧装置２２を収縮作動させるように構成されている。
【００５０】
図２に示すように、感圧装置２２の一端には円筒状を成す係合部２２Ｂが設けられている。係合部２２Ｂの円筒状の内周には案内面２２Ｃが設けられていると共に、底面に座面２２Ｄが形成されている。
弁体２１には、この係合部２２Ｂの案内面２２Ｃと嵌合する開弁連結部３０が一端に設けられている。この開弁連結部３０の外周は摺動面３０Ｂに形成されている。この摺動面３０Ｂは、断面積がＡｒ１を成して受圧面を形成している。この摺動面３０Ｂは案内面２２Ｃと密接して摺動するように形成されている。又、開弁連結部３０の端面には受圧面３０Ｄが設けられている。この受圧面３０Ｄは座面２２Ｄと接合して連結するように形成されている。
そして、受圧面３０Ｄは弁体２１が急速開弁するときに座面２２Ｄから離脱するように構成される。この摺動面３０Ｂと案内面２２Ｃとの接合した内周の開弁連結部３０と係合部２２Ｂの間は開放室３２に形成されている。
開弁連結部３０の内部はテーパー面状に拡大した開放通路３０Ａが設けられており、この開放通路３０Ａの図示上部と係合部２２Ｂの座面２２Ｄとの間で開放室３２を開くように弾発する第２ばね手段３３が設けられている。
更に、開弁連結部３０の受圧面３０Ｄと反対側には弁孔５内に延在する連結部３１が設けられていると共に、内周に嵌着面３０Ｃが形成されている。この嵌着面３０Ｃは弁体２１の括れ部２１Ｂと嵌着して結合している。又、弁体２１の中心には、開放室３２から開放通路３０Ａを介して作動室７と検出連通路１０に連通する開放通路２６が形成されている。この開放通路２６により開放室３２は負圧にならないようにできる。
更に又、容量室４の流体圧力が開弁連結部３０に作用しても、この力に対して打ち勝つ流体圧力を作用させることができる。このために、開弁連結部３０を係合部２２Ｂから急速に離脱させて弁体２１を急速開弁できることになる。
この弁体２１と開弁連結部３０はバルブハウジング２の弁孔５に組み込むために分割されているが、必要に応じて一体に形成することもできる。
この連結部３１の外径は、弁孔５の径より小径に形成されて弁孔５と連結部３１との間を流体が通過できるように弁孔５としての間隙通路に形成されている。
【００５１】
図１又は図２に示すように、開弁連結部３０に結合した弁体２１が弁室６内に配置されている。弁体２１には弁座６Ａと接合する弁部面２１Ａが設けられている。この弁部面２１Ａの弁座６Ａと接合する内周面積がシール受圧面積Ａｓである。
弁座６Ａと弁部面２１Ａとの接合する閉弁面は、平面接合でも良いが、弁座６Ａをテーパー面に形成するか、弁室６の弁座６Ａ側の全面をテーパー面に形成すると閉弁したときの密閉能力と共に、接合状態を良くすることが認められる。そして、この弁部面２１Ａのシール受圧面積Ａｓは感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂと同一面積又はほぼ同一面積に構成されている。
又、弁体２１の作動面２３に流体が作用する面積は受圧面積Ａｒ２である。そして、弁体２１の外径は弁室６の内径とほぼ同一径で摺動自在に嵌合している。この弁体２１は、弁室６又は作動室７の摺動面７Ａと嵌合して吸入圧力Ｐｓの流体が漏洩しない精密な嵌合状態であれば、多少の漏れは問題にならない。従って、この嵌合間にＯリング等のシール部を設けなくとも良い。
尚、弁室６と第１連通路８との接続部は弁室６よりも大径の環状溝に形成されて吐出圧力Ｐｄが流入しやすく構成されている。そして、作動面２３の受圧面積Ａｒ２と、弁部面２１Ａのシール受圧面積Ａｓと感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂとは同一又はほぼ同一面積に構成されている。又、この１実施の形態では、吸入圧力Ｐｓが作用する作動面２３の受圧面積Ａｒ２を感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂと同一にする必要はない。
【００５２】
作動室７は弁体２１の外形よりやや大径面に形成されて検出連通路１０からの吸入圧力Ｐｓの流体が作動室７に流入しやすく構成されている。従って、流体が流入できるようにすれば、作動室７を省略し、弁室６のみにしてこの弁室６に弁体２１を配置すればよい。以上の構成がバルブ部１５である。
更に、弁体６の作動面２３にはソレノイドロッド２５が一体に形成されている。そして、先端の開弁連結部３０から後端のソレノイドロッド２５までを感圧ロッド２０に構成する。感圧ロッド２０を一体に形成できることは、加工精度を向上できる効果がある。
【００５３】
ソレノイドロッド２５の端部は、プランジャ４２の嵌合孔４２Ａに嵌着して結合している。作動面２３とプランジャ４２との間には第１バルブハウジング２Ａに固着された固定鉄心５１が設けられている。そして、ソレノイドロッド２５は固定鉄心５１の内周面５１Ａと移動自在に嵌合している。
固定鉄心５１のプランジャ４２側には、ばね座室５１Ｃが形成されている。このばね座室５１Ｃには閉弁から開放するばね手段（以下、弾発手段とも称する）２８が配置されている。そして、ばね手段２８はプランジャ４２を固定鉄心５１から引き離すように弾発している。
固定鉄心５１の吸着面５１Ｂとプランジャ４２の接合面４２Ｂとは互いに対向するテーパー面を成して離接可能に構成されている。この固定鉄心５１の吸着面５１Ｂとプランジャ４２の接合面４２Ｂの離接は、電磁コイル４５に流れる電流の強さにより行われる。又、ソレノイドケース４３は第２バルブハウジング２Ｂの一端側段部に固着されていると共に、空室４３Ａ内に電磁コイル４５を配置している。ソレノイド部４０は全体構成を示すものであり、このソレノイド部４０に設けられた電磁コイル４５は、図示省略の制御コンピュータにより制御される。
【００５４】
プランジャケース４４は固定鉄心５１と嵌着すると共に、プランジャ４２とは摺動自在に嵌合している。このプランジャケース４４は一端が第２バルブハウジング２Ｂの嵌合孔２Ｂ１と嵌着すると共に、他端がソレノイドケース４３の端部の嵌着孔に固定されている。以上の構成がソレノイド部４０である。
【００５５】
このように構成された容量制御弁１に於いて、配置されている押圧力発生の各ばね力と、流入する作動流体圧力により発生する釣り合い力の関係式は、図１に示す構成を基にして考えると、Ｐｃ（Ａｂ−Ａｒ１）＋Ｐｃ（Ａｒ１−Ａｓ）＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ２）＋Ｐｓ（Ａｒ２−Ａｒ１）＋Ｐｓ×Ａｒ１＝Ｆｂ＋Ｓ１−Ｆｓｏｌとなる。この関係式を整理すると、Ｐｃ（Ａｂ−Ａｓ）＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ２）＋Ｐｓ×Ａｒ２＝Ｆｂ＋Ｓ１−Ｆｓｏｌとなる。
そして、感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂと弁部面２１Ａのシール受圧面積Ａｓとの各受圧面積の関係をＡｂ＝Ａｓとすると、上式はＰｓ×Ａｒ２＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ２）＝Ｆｂ＋Ｓ１−Ｆｓｏｌとなる。
つまり、感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂと、弁部面２１Ａのシール受圧面積Ａｓとを同一又はほぼ同一にすると、容量制御弁１は、検出連通路１０から流入する吸入圧力Ｐｓと第１連通路８から流入する制御圧力Ｐｄのみが弁体２１に作用することになる。そして、吸入圧力Ｐｓは制御圧力Ｐｄにより補正されながら制御室圧力Ｐｃを制御することができるので、制御精度が向上する。
【００５６】
尚、上述の式に於ける符号は下記の通りである。
Ａｂ・・・感圧装置２２の有効受圧面積、
Ａｓ・・・弁体２１のシール受圧面積、
Ａｒ１・・・開弁連結部３０の受圧面積（断面積）、
Ａｒ２・・・弁体２１の作動面２３の受圧面積、
Ｆｂ・・・感圧装置（全体）の弾発（ばね）力、
Ｓ１・・・ばね（弾発）手段２８（＋開放ばね手段３３）のばね力、
Ｆｓｏｌ・・・電磁コイルの電磁力、
Ｐｓ・・・吸入圧力、
Ｐｄ・・・制御圧力（吐出圧力）、
Ｐｃ・・・制御室圧力（クランク室圧力）。
【００５７】
図４は、本発明に係わる第２実施の形態を示す容量制御弁１の断面図である。図４の容量制御弁１は、図１の容量制御弁１と構成はほぼ同一である。図４に於いて、図１と相違する点は、感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂと、弁部面２１Ａの弁座６Ａとの接触するシール受圧面積Ａｓと、弁体２１又は作動面２３の作用する受圧面積Ａｒ２とを同一又はほぼ等しい受圧面積に構成した点である。
そして、弁体２１の状態は、検出連通路１０から設定値以上の吸入圧力Ｐｓが弁体２１に作用し、電磁コイル４５に設定値以上の電流が流れているプランジャ４２と固定鉄心５１に磁力が発生している状態である。つまり、弁体２１の中間の開弁状態である。
【００５８】
この場合は、制御圧力Ｐｄが第１連通孔８から弁孔５を通過して容量室４に流入し、感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂに作用しながら第２連通路９から図示省略の制御室へ流出して制御圧力Ｐｄにより制御室内の制御室圧力Ｐｃを制御する。
このときの容量制御弁１の作用は、感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂに作用する制御圧力Ｐｄによる力と弁部面２１Ａのシール受圧面積Ａｓに作用する制御圧力Ｐｄによる力が相殺してキャンセルされる。
そして、設定された弁体２１の吸入圧力Ｐｓにより弁孔５を流れる制御容量は、制御圧力Ｐｄ及び制御室圧力Ｐｃの作用力を受けることなく制御することが可能になる。
【００５９】
このとき、感圧装置２２の有効受圧面と弁部面２１Ａのシール受圧面と弁体２１の作動面２３とを含む流体の各受圧面積の作動機構に働く力の釣り合い式は、Ｐｃ（Ａｂ−Ａｒ１）＋Ｐｃ（Ａｒ１−Ａｓ）＋Ｐｓ×Ａｒ１＋Ｐｓ（Ａｒ２−Ａｒ１）＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ２）＝Ｆｂ＋Ｓ１−Ｆｓｏｌとなる。この式を書き換えるとＰｃ（Ａｂ−Ａｓ）＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ２）＋Ｐｓ×Ａｒ２＝Ｆｂ＋Ｓ１−Ｆｓｏｌになる。
そして、感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂと、弁部面２１Ａの弁座６Ａとの接触するシール受圧面積Ａｓと、弁体の作動面に作用する受圧面積Ａｒ２とを同一又はほぼ等しい受圧面積に構成すると（Ａｂ＝Ａｓ＝Ａｒ２）、上式は、Ｐｓ×Ａｒ２＝Ｆｂ＋Ｓ１−Ｆｓｏｌとなって、制御室圧力Ｐｃ及び制御圧力Ｐｄは弁孔を介して各受圧面に作用しても、この作用力が相殺されてキャンセルされるから、制御圧力Ｐｄ及び制御室圧力Ｐｃが 弁体２１に作用させる力は０となる。このため、弁体２１は吸入圧力Ｐｓにより制御可能であるから、高精度の容量制御が可能になる。
【００６０】
更に、制御室圧力Ｐｃが設定値を越える場合には（極大値を示したときなどに）、ソレノイド部４０に流れる電流を切ると開放ばね手段２８、３３と開放通路２６に流れる流体圧力の作用により開弁連結部３０は即座に係合部２２Ｂから離間して制御圧力Ｐｄを切り換えることが可能になる。このとき感圧装置２２は吸入圧力Ｐｓ（制御圧力Ｐｄとほぼ同じくなる）により圧縮されているから、弁体２１は開弁状態を保持することが可能になる。
【００６１】
例えば、空調機などの容量可変型圧縮機の冷房負荷が大きくなったときなどに容量可変型圧縮機の作動を機能的に停止させることが可能になる。このため、容量可変型圧縮機にクラッチを必要とすることなく容量を制御することが可能になる。
この容量制御弁１は吸入圧力Ｐｓによる制御であり、感圧装置２２と弁体２１に作用する力が相殺される構成であるために、吸入圧力Ｐｓにより作動面２３が押圧されて弁体２１の弁部面２１Ａと弁座６Ａとの弁開閉度が制御される。そして、容量制御弁１は、吸入圧力Ｐｓにより制御圧力Ｐｄの流体の容量が制御される。
【００６２】
図５は、本発明の第３実施の形態を示す容量制御弁１の断面図である。
図５において図１の容量制御弁１と相違する点は、弁部面２１Ａの弁座６Ａとの接触するシール受圧面積Ａｓと、弁体の作動面に作用する受圧面積Ａｒ２とを同一又はほぼ等しい受圧面積に構成した点である。その他は、主要部な部品符号で示したようにほぼ同一である。
【００６３】
図５は、容量制御弁１の作動面２３に吸入圧力Ｐｓが最大に作用するか、電磁コイル４５に電流が流れてプランジャ４２が固定鉄心５１に吸引されている状態である。そして、弁体２１の開弁度が閉弁状態に近い位置を示している。
この状態では、弁体２１は弁座６Ａに接合すると共に、第１連通路８から導入される制御圧力Ｐｄの流体は弁体２１の外周面に作用するから、制御圧力Ｐｄの流体が高圧であっても弁体２１は変動することがない。
【００６４】
そして、弁体２１の状態は、検出連通路１０から設定値以上の吸入圧力Ｐｓが弁体２１に作用し、電磁コイル４５に設定値以上の電流が流れて、プランジャ４２と固定鉄心５１に磁力が発生している状態である。つまり、弁体２１は閉弁状態に近い形である。
この場合は、制御圧力Ｐｄが第１連通孔８から弁孔５を通過して容量室４に流入する容量は少なくなる。
このときの容量制御弁１は、流体圧力が弁体２１の作動面２３に作用する力と弁部面２１Ａのシール受圧面積Ａｓに作用する力との関係で制御圧力Ｐｄがキャンセルされる。そして、作動室７の設定された吸入圧力Ｐｓにより弁孔５を流れる制御容量を制御圧力Ｐｄの作用力を受けることなく制御室圧力Ｐｃの圧力値により補正されて制御することが可能になる。このために、容量制御弁１の弁体２１の容量制御が向上する。
【００６５】
このとき、感圧装置２２と弁体２１の弁部面２１Ａと作動面２３とを含む流体の受圧面積の作動機構に働く力の釣り合い式は、
Ｐｃ（Ａｂ−Ａｒ１）＋Ｐｓ×Ａｒ１＋Ｐｃ（Ａｒ１−Ａｓ）＋Ｐｓ（Ａｒ２−Ａｒ１）＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ２）＝Ｆｂ＋Ｓ１−Ｐｓｏｌとなる。この式を書き換えるとＰｃ（Ａｂ−Ａｓ）＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ２）＋Ｐｓ×Ａｒ２＝Ｆｂ＋Ｓ１−Ｆｓｏｌになる。
そして、弁部面２１Ａの弁座６Ａとの接触するシール受圧面積Ａｓと、弁体２１の作動面２３に作用する受圧面積Ａｒ２を同一又はほぼ等しい受圧面積に構成すると（Ａｓ＝Ａｒ２）、上式は、Ｐｃ（Ａｂ−Ａｓ）＋Ｐｓ×Ａｒ２＝Ｆｂ＋Ｓ１−Ｆｓｏｌとなって、制御圧力Ｐｄは弁孔５を介して受圧面に作用しても、この作用力が相殺されてキャンセルされるから、制御圧力Ｐｄの弁体２１に作用させる力は０となる。
【００６６】
その上、制御室圧力Ｐｃが設定値を越えたときには（極大値を示したときなどに）、ソレノイド部４０の電流を切ると開放ばね手段２８，３３と開放通路２６に流れる流体圧力の作用により弁体２１を急に開弁して制御圧力を切り換えることが簡単に可能になる。このとき、このとき感圧装置２２は吸入圧力Ｐｓ（制御圧力Ｐｄと同じくなる）により圧縮されているから、弁体２１は開弁状態を保持することが可能になる。
例えば、空調機などの容量可変型圧縮機の冷房負荷が大きくなったときなどに容量可変型圧縮機の作動を機能的に停止させることが可能になる。このため、容量可変型圧縮機にクラッチを設けなくとも、その機能を発揮させることが可能になる。
【００６７】
図７は、本発明の第４実施の形態を示す容量制御弁１の一部の断面図である。図７の容量制御弁１は、図１に示す容量制御弁１の構成とほぼ同一である。相違する点は、感圧装置２２に弁体２１を開弁する方向へ弾発するコイルばね（弾発手段）１７を設けたものである。このコイルばね１７はベローズ２２Ａ内に設けることも可能であるが、係合部２２Ｂを安定して弾発に支持できるようにコイルの巻き径を大径にしたものである。
コイルばね１７に相当する弾発手段は、図１のように感圧装置２２の取付位置とは異なる位置に設けることが可能である。このコイルばね１７の取付位置はバルブハウジング２と感圧ロッド２０との設計上の設置場所の問題であり、感圧装置２２全体の固有のばねとして１カ所にまとめると効果的である。このコイルばね１７を含めて感圧装置２２を構成する。
【００６８】
図８は、本発明の第５実施の形態を示す容量制御弁１の一部の断面図である。図８に示す容量制御弁１は、図１に示す容量制御弁１とほぼ同一である。相違する点は、弁座６Ａが弁室６の弁孔５側の内周面に形成されているものである。又、弁体２１の外周面が弁部面２１Ａに構成されている。
そして、弁部面２１Ａが弁座６Ａに摺動自在に密封嵌合して閉弁するものである。この構成に於いては、受圧面３０Ｄの受圧面積と作動面２３の受圧面積を同一又はほぼ同一にされており、更に、受圧面３０Ｄの受圧面積とベローズ２２Ａの有効受圧面積を同一又はほぼ同一に構成されている場合に有効な効果が発揮される。
【００６９】
又、図８に於いて、開弁連結部３０を係合部２２Ｂと同形状にし、摺動面３０Ｂを内周面に形成する。又、係合部２２Ｂは開弁連結部３０と同じような円柱状に形成して外周面に案内面２２Ｃを形成することもできる。そして、開弁連結部３０の摺動面３０Ｂと係合部２２Ｂの案内面２２Ｃとが摺動し、この両部品の嵌合した軸方向の対向面間に開放室３２を形成する。この開放室３２は弁体２１の中心に形成された開放通路２６と連通している。そして、この開放通路２６は作動室７に連通する。
【００７０】
図９は、本発明の第６実施の形態を示す容量制御弁１の一部の断面図である。図９に示す容量制御弁１は、図１に示す容量制御弁１とほぼ同一である。相違する点は、開弁連結部３０の受圧面３０Ｄに突出する凸部３０Ｅを設けると共に、テーパー状の拡大した開放通路３０Ａをなくして傾斜した複数の開放通路３０Ａに形成して開放室３２に連通させている。この凸部３０Ｅを設けた開弁連結部３０の構成では、係合部２２Ｂとの間の開放室３２の形成が容易になる。又、吸入圧力Ｐｓは常に開放通路２６を介して受圧面３０Ｄに作用しているから、受圧面３０Ｄに作用する力と作動面２３に作用する力が正と負としてバランスし、互いにキャンセルする。
【００７１】
図２及び図３は、図１，図４，図５に示す容量制御弁１の弁体２１の開弁状態である。
図１，図４，図５における容量制御弁１は、上述したように、キャンセルされた作動流体圧力以外は吸入圧力Ｐｓを補正する形で弁体２１に作用する。一方、ソレノイド部４０に電流が流れると、その電流の大きさに応じてプランジャ４２を作動させると共に、弁体２１をばね手段２８，３３に抗して閉弁する方向へ移動させる。同時に弁体２１の作動面２３に吸入圧力Ｐｓが作用して弁体２１を閉弁方向へ移動させるように成されている。
【００７２】
そして、作動時に制御室圧力Ｐｃが設定範囲を越えたときには、図示省略の制御コンピュータにより電磁コイル４５の電流を切れば、プランジャ４２はばね手段２８、３３により開弁する方向へ押圧されると共に、急速に開弁連結部３０は係合部２２Ｂから弁体２１の開弁方向へ移動する。その弁体２１の開弁状態では、開弁連結部３０の摺動面３０Ｂと係合部２２Ｂの案内面２２Ｃとの間は嵌合状態に構成にされているから、この摺動する摺動面３０Ｂと案内面２２Ｃの嵌合面間を通過する制御圧力Ｐｄの流体は、微少で問題にはならない。特に、開放室３２内には開放通路２６を介して吸入圧力Ｐｓが流入しているから、摺動面３０Ｂと案内面２２Ｃの嵌合面間を介して制御圧力Ｐｄが浸入するのを効果的にシールする。
そして、感圧装置２２は圧力を増した吸入圧力Ｐｓにより収縮する方向へ押圧されるから、弁体２１は開弁状態に保持されて、容量可変型圧縮機のクラッチと同様な切替の役目をする。つまり、クラッチレスの容量可変型圧縮機の容量制御弁１としても採用することが可能になる。
【００７３】
尚、図１、図４、図５の容量制御弁１に設けた感圧ロッド２０は、弁体２１とソレノイドロッド２５等全体が一体であるから、機械加工でも全体の芯出し加工が容易で、感圧ロッド２０、特に、弁体２１等の嵌合する面の精度を向上させることが可能になる。更に、感圧ロッド２０の摺動時の摺動抵抗を低減し、作動時の応答性を良好にすることが可能になる。又、前述のようにバルブハウジング２の貫通孔の各機能面は機械加工で全体を同時加工できるから、加工精度を向上させることが可能になる。更に、このことは、容量制御弁１の作動に於いて、感圧ロッド２０との摺動抵抗を低減することが可能になる。
【００７４】
図１０は、本発明の第７実施の形態を示す容量制御弁１の断面図である。又、図１１は、図１０の容量制御弁１のバルブ部１５を拡大した断面図である。
図１０及び図１１に示す容量制御弁１は、第１要部を除いて、図１とほぼ同様に構成されている。この図１０及び図１１に示す第１要部の構成は、係合部２２Ｂの先端側の座面２２Ｄが裁頭球面状に形成されている。この係合部２２Ｂの座面２２Ｄは、球面に形成されているがテーパー面等に形成することもできる。
【００７５】
一方、この座面２２Ｃと接面する開弁連結部３０の受圧面３０Ｄは、テーパー面に形成されているが球面に形成することもできる。そして、座面２２Ｄと受圧面３０Ｂは、球面とテーパー面との対向面を組み合わせて略線接触又は狭い幅の接触状態に接合するように組み合わせる。この狭い幅の連結接合は、揺動接合を可能にする。
又、座面２２Ｄと受圧面３０Ｄとは、凸面と凸面又は大きさの異なる凹面と凸面で接合する球面に形成してもよい。この凹面と凸面の球面同士で接合する場合には、接合幅寸法を小さくする必要がある。この接合幅寸法を小さくすると摩擦も少なくなり、この座面２２Ｄと受圧面３０Ｄとの弁機構を成す接触面は摺動接触し、感圧装置２２に支持された係合部２２Ｂが揺動しても、感圧ロッド２０に偏芯させないように作用する。
【００７６】
更に、他の実施の態様として、図１０に示し容量制御弁１に於いて、弁体２１に開放通路２６を設けられていないものもある。この容量制御弁１は図１０から図１４に示すように開弁連結部３０の受圧面３０Ｄと座面２２Ｄとの連結接合面の幅が狭い場合に可能になる。この受圧面３０Ｄと座面２２Ｄとの連結接合面の幅が狭い場合に、開弁連結部３０と係合部２２Ｂとの連結面が簡単に離間できるからである。
【００７７】
このように構成するために、図１０及び図１１に示す開放通路３０Ａは、図１の開放通路３０Ａよりも大径に形成されている。そして、この座面２２Ｄと受圧面３０Ｄとの狭い接触状態に接合する開弁連結部３０の受圧面積Ａｒ１の直径は、感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂおよび弁部面２１Ａのシール受圧面積Ａｓと略同一直径に形成すると良い。
又、係合部２２Ｂの裁頭面には、凹部２２Ｈが形成されており、この凹部２２Ｈは、弁体２１の開放通路２６と連通している。そして、係合部２２Ｂは、基部２２Ｐを介して感圧装置２２のべローズ２２Ａと一体に結合している。
【００７８】
このように構成された係合部２２Ｂと開弁連結部３０との接合状態は、傾斜方向および径方向に変形しやすい可撓性のベローズ２２Ａにより係合部２２Ｂが支持されている。このため、係合部２２Ｂの座面２２Ｄは、作動中に傾斜しながら開弁連結部３０の受圧面３０Ｄと接合して連結することもできる。
しかし、座面２２Ｄと受圧面３０Ｄのうちの一方の面が球面に形成されて狭い幅の接触状態に接合するので、係合部２２Ｂが傾斜して開弁連結部３０に接合しても、弁体２１の軸方向の作動に対し偏芯するような無理な作用力を惹起することもない。
【００７９】
このために、感圧ロッド２０が軸方向に作動するときに、弁体２１と第１バルブハウジング２Ａとの摺動面あるいは感圧ロッド２０と第１バルブハウジング２Ａとの摺動面が圧接されて摩耗することもなく作動することが可能になる。その結果、感圧ロッド２０の応答性が良好になる。
尚、べローズ２２Ａ内には、コイルばね１７が配置されている。このコイルばね１７は、係合部２２Ｂを傾斜させることなく正確に軸方向へ作動させようとする働きをする。このために、係合部２２Ｂは、傾斜することなく、軸方向に作動することが可能になる。そして、作動中の感圧ロッド２０は、摺動抵抗が小さくなるので、応答性が良好になる。尚、ベローズ２２Ａ内に設けられた上下のストッパ間の距離Ｘは、１実施例として０．５ｍｍから０．８ｍｍに設けられている。
【００８０】
次に、図１に示される容量制御弁１と相違する第２の要部は、感圧ロッド２０の中心に設けられた開放通路２６が固定鉄心５１内の通路５１Ａ１まで連通している。そして、固定鉄心５１内の通路５１Ａ１内に開放通路２６が横穴の開放通路２６を介して連通している。
更に、弁体２１には、固定鉄心５１の端面にある第２弁座５１Ｄと開閉可能な第２弁部２４がフランジ形状に形成されている。そして、第２弁部２４の第２弁部面２４Ａは、固定鉄心５１の第２弁座５１Ｄと開閉することにより検出連通路１０と開放通路２６との第２開閉弁２４Ａ、５１Ｄを開閉する。
【００８１】
この第２弁部２４の第２弁部面２４Ａが第２弁座５１Ｄと接合して閉弁すると、制御室圧力Ｐｃの流体が開放通路２６へ流入しても、検出連通路１０へ流れるのが遮断される。つまり、第２弁部面２４Ａと第２弁座５１Ｄとは、感圧ロッド２０の作動時に第２連通路９と検出連通路１０との連通を遮断する。
この第２弁部面２４Ａの移動距離は、一実施例として０．２ｍｍから０．５ｍｍの範囲である。又、第２弁部面２４Ａの径方向の大きさは、第２弁座５１Ｄと閉弁可能な大きさであれば良い。
この第２開閉弁２４Ａ、５１Ｄの構成は、この他に種々のものがある。  例えば、図１０に於いて、第２弁部２４の代わりに感圧ロッド２０の溝にＯリングと装着し、弁体２１が開弁したときにＯリングが固定鉄心５１の内周面５１Ａに嵌合してシールするようにすることもできる。更に、感圧ロッド２０と内周面との嵌合間隙を微小にしてシールするようにすれば良い。それは、このソレノイドロッド２５と内周面との嵌合間隙から漏れる流体が微小の場合は問題にならないからである。この弁体２１又は感圧ロッド２０に設けた第２弁部２４が作動して開放通路２６を開閉する。
【００８２】
又、第２弁部２４と弁体２１との間の作動室７には、小径部２１Ｃが設けられており、この小径部２１Ｃにより弁体２１の背面に作動面２３を形成している。又、この小径部２１Ｃにより検出連通路１０と開放通路２６との流体の流れを良くしている。
【００８３】
図１０の容量制御弁１におけるその他の構成は、図１の容量制御弁１の符号と同じ符号で示すように略同一である。
このように構成された容量制御弁１に於いて、配置されている押圧力発生の各ばね力と、流入する作動流体圧力により発生する釣り合い力の関係式は、図１０に示す構成を基にして考えると、Ｐｃ（Ａｂ−Ａｒ１）＋Ｐｃ（Ａｒ１−Ａｓ）＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ２）＋Ｐｓ（Ａｒ２−Ａｒ１）＋Ｐｓ×Ａｒ１＝Ｆｂ＋Ｓ１−Ｆｓｏｌとなる。又、この関係式を整理すると、Ｐｃ（Ａｂ−Ａｓ）＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ２）＋Ｐｓ×Ａｒ２＝Ｆｂ＋Ｓ１−Ｆｓｏｌとなる。
そして、感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂと弁部面２１Ａのシール受圧面積Ａｓとの各受圧面積の関係をＡｂ＝Ａｓとすると、上式はＰｓ×Ａｒ２＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ２）＝Ｆｂ＋Ｓ１−Ｆｓｏｌとなる。
つまり、感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂと、弁部面２１Ａのシール受圧面積Ａｓとを同一又はほぼ同一にすると、容量制御弁１は、検出連通路１０から流入する吸入圧力Ｐｓと第１連通路８から流入する制御圧力Ｐｄのみが弁体２１に作用することになる。そして、吸入圧力Ｐｓは制御圧力Ｐｄにより補正されながら制御室圧力Ｐｃを制御することができるので、制御精度が向上する。
【００８４】
図１２及び図１３は、第８実施の形態を示す容量制御弁１の断面図である。
図１２及び図１３に於いて、図１０と相違する点は、係合部２２Ｂと基部２２Ｐとが分割されていることである。
係合部２２Ｂには、基部２２Ｐと接合する密接面を設けた分割部２２Ｆが形成されている。この分割部２２Ｆは、係合部２２Ｂから一体に基部２２Ｐ側へリング状に突出形成されており、分割部２２Ｆの内径側は円柱状の空間の第３開放通路２２Ｈ２に形成されている。
又、この第３開放通路２２Ｈ２は、図示上方の第２開放通路２２Ｈ１を介して凹部２２Ｈに連通している。そして、凹部２２Ｈと開放通路２６とは拡大した開放通路３０Ａを介して連通している。
【００８５】
この係合部２２Ｂの球面状の座面２２Ｄは、開弁連結部３０の受圧面３０Ｄと摺動可能に接合しており、更に、分割部２２Ｆの分割面２２Ｆ１が基部２２Ｐの平面分割面２２Ｐ１の平面に沿って摺動自在に密接しているので、作動中にベローズ２２の基部２２Ｐが傾斜しても感圧ロッド２０は軸心方向へ正常に移動することが可能になる。このために、感圧ロッド２０は作動中に摩擦力を強めることなく応答性が発揮される。更に、係合部２２Ｂは感圧装置２２と開弁連結部３０とから分割されているから、バルブハウジング２に対して感圧装置２２と感圧ロッド２０との組み立てを容易にする。
更に、基部２２Ｐと係合部２２Ｂは分割されて互いの分割面２２Ｐ１、２２Ｆ１が密接していても、第３開放通路２２Ｈ２が開放通路２６と連通しているから、基部２２Ｐの平面分割面２２Ｐ１と係合部２２Ｂの分割面２２Ｆ１との間に流体圧力が作用し、この両分割面２２Ｐ１、２２Ｆ１がスライドして感圧ロッド２０の作動が不具合になるのを防止する。
【００８６】
図１３図に示す容量制御弁１のその他の構成は、図１０の容量制御弁１と同一符号で示すように、略同一である。このように構成された容量制御弁１に於いて、配置されている押圧力発生の各ばね力と、流入する作動流体圧力により発生する釣り合い力の関係式は、上述したように、感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂと弁部面２１Ａのシール受圧面積Ａｓとの各受圧面積の関係をＡｂ＝Ａｓとすると、Ｐｓ×Ａｒ２＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ２）＝Ｆｂ＋Ｓ１−Ｆｓｏｌとなる。
つまり、感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂと、弁部面２１Ａのシール受圧面積Ａｓとを同一又はほぼ同一にすると、容量制御弁１は、検出連通路１０から流入する吸入圧力Ｐｓと第１連通路８から流入する制御圧力Ｐｄのみが弁体２１に作用することになる。そして、吸入圧力Ｐｓは制御圧力Ｐｄにより補正されながら制御室圧力Ｐｃを制御することができるので、制御精度が向上する。
【００８７】
図１４は本発明に係わる第９実施の形態の容量制御弁１の断面図である。
図１４に於いて、図１０の容量制御弁１と相違する点は、係合部２２Ｂが有底筒状に形成されており、この底面が座面２２Ｄに形成されている。又、筒状内周が案内面２２Ｃであり、この案内面２２Ｃは図示上方に向かってテーパー面に形成されている。この筒状部は摺動面３０Ｂをガイドする役目であり、重要な機能するものでもなく、縁を設けた単なる平板でも良い。
一方、案内面２２Ｃに挿入された開弁連結部３０の摺動面３０Ｂは円周面に形成されている。そして、係合部２２Ｂの案内面２２Ｃと開弁連結部３０の摺動面３０Ｂとの間は開弁連結部３０と係合部２２Ｂと径方向の作動を規制しない寸法の間隙に形成されており、係合部２２Ｂの座面２２Ｄと開弁連結部３０の受圧面３０Ｄとの接合面は図示横方向に摺動自在に接合している。
【００８８】
そして、開弁連結部３０の拡大した開放通路３０Ａは、開放通路２６と連通しており、作動流体が受動面３０Ｄに作用しても開放通路２６に流入して受動面３０Ｄが移動しないように構成されている。
このため、ベローズ２２Ａに支持された係合部２２Ｂが芯ずれしても、受動面３０Ｄは摺動できるから、感圧ロッド２０の作動時に無理な作用力が働かないから感圧ロッド２０の応答性を良好にする。更に、係合部２２Ｂの案内面２２Ｃと開弁連結部３０の摺動面３０Ｂとは、間隙を設けて游合しているから、感圧装置２２と感圧ロッド２０等の組み立てが容易になる。
【００８９】
図１４の容量制御弁１のその他の構成は、図１０の容量制御弁１の符号と同じ符号で示すように、図１０の容量制御弁１と略同一である。
このように構成された容量制御弁１に於いて、配置されている押圧力発生の各ばね力と、流入する作動流体圧力により発生する釣り合い力の関係式は、上述したように、感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂと弁部面２１Ａのシール受圧面積Ａｓとの各受圧面積の関係をＡｂ＝Ａｓとすると、Ｐｓ×Ａｒ２＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ２）＝Ｆｂ＋Ｓ１−Ｆｓｏｌとなる。
つまり、感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂと、弁部面２１Ａのシール受圧面積Ａｓとを同一又はほぼ同一にすると、容量制御弁１は、検出連通路１０から流入する吸入圧力Ｐｓと第１連通路８から流入する制御圧力Ｐｄのみが弁体２１に作用することになる。そして、吸入圧力Ｐｓは制御圧力Ｐｄにより補正されながら制御室圧力Ｐｃを制御することができるので、制御精度が向上する。
【００９０】
以上、第１実施の形態から第９実施の形態において、感圧ロッド２０と感圧装置２２との連結部に開弁連結部３０の受圧面３０Ｄと係合部２２Ｂの座面２２Ｄとを摺動自在に連結接合させて開放室３２を形成したために、弁体２１を急速に開弁するときに、開弁連結部３０と係合部２２Ｂとの連結接合も急速に解除することが可能になる。そして、弁体２１を弁座６Ａから開弁して弁孔５を介して吐出圧力Ｐｄの流体を制御室５５に流入させて制御室５５を設定圧力に制御する。同時に、開弁連結部３０の摺動面３０Ｂと案内面２２Ｃよりなる密封弁、又は開放通路２６の途中に第２開閉弁２４Ａ、５１Ｄを設けて容量室４から検出連通路１０へ流入するのを効果的に防止する。更には、開放通路を設けることなく、開弁連結部３０と係合部２２Ｂとを弁体２１の開弁時に容易に離脱可能にして容量室４から検出連通路１０へ流入するのを効果的に防止する。
【００９１】
次に、本発明の容量制御弁１は、空気ポンプ、圧縮器等の空気機械に利用いることが可能である。以下、１実施例として容量可変型圧縮機に用いた場合を説明する。
【００９２】
図６は、この容量可変型圧縮機５０と容量制御弁１との関係を示す断面図である。この内、容量制御弁１は、図１、図４及び図５と同一構成であるから、容量制御弁１の構成の説明は上述したとおりである。
【００９３】
図６に於いて、容量可変型圧縮機５０は、複数のシリンダボア５１Ａを設けたシリンダブロック５１と、シリンダブロック５１の一端に設けられたフロントハウジング５２と、シリンダブロック５１に弁板装置５４介して結合されたリアハウジング５３とにより全体の外形を成すケーシングが形成されている。
このケーシングには、シリンダブロック５１と、フロントハウジング５２とによって区画されたクランク室５５が設けられている。このクランク室５５内には、横断したシャフト５６が設けられている。このシャフト５６の中心部の周囲には円板状を成す斜板５７が配置されている。この斜板５７は、シャフト５６に固着されたロータ５８と連結部５９を介して連結し、シャフト５６に対して傾斜した角度を可変になるように構成されている。尚、ロータ５８の側面はベアリング７６により支持されている。
【００９４】
シャフト５６の一端は、フロントハウジング５２の外側に突出したボス部５２Ａ内を貫通して外部まで延在している。ボス部５２Ａの内周にはシール部５２Ｂが設けられている。このシール部５２Ｂによりクランク室５５内が密封されている。
【００９５】
シャフト５６とボス部５２Ａとの間にはベアリング７５が配置されており、更に、シャフト５６の他端にもベアリング７７が設けられている。そして、このベアリング７５、７７がシャフト５６を回転自在に支持している。又、シャフト５６の他端は、シリンダブロック５１内に配置されている。
【００９６】
シリンダボア５１Ａ内には、ピストン６２が設けられている。更に、このピストン６２の一端の内側には凹部６２Ａが設けられている。そして、斜板５７の外周が、このピストン６２の凹部６２Ａ内に配置されたシュー６３を介して、摺動自在に連結されている。又、斜板５７と連結部５９とはリンクを介して共に回転可能に連結している。そして、ピストン６２と斜板５７とはリンク機構を成して互いに連動するように構成されている。
【００９７】
リアハウジング５３は、吐出室６４及び吸入室６５が区画して形成されている。吸入室６５とシリンダボア５１Ａとは、弁板装置５４に設けられた吸入弁を介して連通している。又、吐出室６４は、シリンダボア５１Ａと弁板装置５４に設けられた吐出弁を介して連通している。吸入室６５は、オリフィスを設けた通路を介してクランク室５５と連通している。
【００９８】
容量制御弁１を設けた容量可変型圧縮機５０の構成に於いて、ロータ５８の回転により斜板５７が共に回転するから、斜板５７の傾斜角度変化につれてピストン６３が往復運動をする。このピストン６３の往復運動に伴い吐出室６４から吐出される冷媒は、凝縮室Ｐから膨張弁を介して蒸発室Ｇに供給され、設定通りの冷房を行いながら吸入室６５へ戻るように構成されている。
【００９９】
次に、上述の容量可変型圧縮機５０に連結した容量制御弁１の作動の一例を説明する。
今、吐出圧力（制御圧力）Ｐｄが一定の場合、吸入圧力Ｐｓが制御点（設定吸入圧Ｐｓ１）より低下すると、感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂと弁部面２１Ａのシール受圧面積Ａｓと作動面２３の受圧面積Ａｒ２とを同一に構成した場合は、各ばね手段の力の内、１番大きく設定されている感圧装置２２に設けられたベローズ２２Ａ又は／及びコイルばね１７等のばね手段のばね力に応じて弁体２１を弁座６Ａから開弁する。この容量制御弁１の開弁状態は、図３に示す状態になる。そして、弁体２１が開弁すると、容量室４と弁室６とは弁孔５を介して連通する。
この開弁作動により吐出室６４の吐出圧力Ｐｄの流体は第１連通路８に流入する。この第１連通路８から弁室６に流入した吐出圧力Ｐｄの流体は、弁孔５から容量室４に流入し、感圧装置２２に作用しながら第２連通路９に流れてクランク室５５に流入する。
【０１００】
クランク室５５に流入した吐出圧力Ｐｄは、クランク室５５の圧力を上昇させるから、吸入室６５の吸入圧力Ｐｓとクランク室５５のクランク室圧力Ｐｃとの差圧が大きくなり、容量可変型圧縮機５０の斜板５７の傾斜角度を減少させる。このためにピストン室の流体の容量を減少させるので、吸入圧力Ｐｓを設定された制御点に近づけるように制御する。
【０１０１】
前述とは逆に、吸入圧力Ｐｓが制御点以上の圧力に成ると、感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂと弁部面２１Ａのシール受圧面積Ａｓとが同一に構成されているから、この各受圧面積Ａｂ、Ａｓに作用する力は相殺されてキャンセルされ、吸入圧力Ｐｓが作動面２３の受圧面積Ａｒ２に作用して弁体２１を弁座６Ａへ移動させて弁孔５の流量を絞ると共に、ついには閉弁するようになる。
尚、この弁体２１が閉弁すると吐出圧力Ｐｄの流体は、弁体２１の外周面にのみ作用する構成であるから、弁体２１を開弁方向へ移動させる作用力が生じない。
【０１０２】
このためにクランク室５５のクランク室圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧が小さくなるので、前述とは逆に、容量可変型圧縮機５０の斜板５７の傾斜角度が大きくなり、容量可変型圧縮機５０の吐出圧力Ｐｄの流体の流量を増大するように制御する。
【０１０３】
以上が吸入圧力Ｐｓによる弁体２１の作動の一例である。そして、この作動中に外部のコンピュータを介してソレノイド部４０に指令が出る。このソレノイド部４０は外部制御である。ソレノイド部４０によりソレノイドロッド２５を介して弁体２１に電磁付勢が行われると、弁室６内での弁体２１の位置決めに関与する力は感圧装置２２に設けられた弾発力で弁体２１を開弁させようとする力Ｆｂが働く。同時に、吸入圧力Ｐｓが弁体２１に対して閉弁させるような作用力（Ａｒ２×Ｐｓ）となる。
更に、ソレノイド部４０の電磁付勢力が電流に応じて弁体２１を閉弁するように力Ｆｓｏｌが作用する。この３つの力に基づいて弁体２１の作動位置が決定される。つまり、容量制御弁１での容量制御の開弁度が決定される。
【０１０４】
この電磁付勢力は外部からの電気制御であるから、容量制御が制御範囲を越えたときには、ソレノイド部４０の電流を切ることにより、ばね手段２８により弁体２１を急速に開弁されて、流量制御を解除する。このとき制御圧力（吐出圧力）Ｐｄは、弁孔５から容量室４を通り第２連通路９へと流体が流れ、第２連通路９と連通する制御室圧力（クランク室圧力）Ｐｃの圧力を高圧にしてピストン６２の作動を停止させるように斜板５７の傾斜角度を０に近づける。
【０１０５】
一方、容量制御弁１内に於いて、感圧装置２２は、弁体２１の開弁により容量室４内が制御圧力Ｐｄの高圧状態になるから、ベローズ２２Ａの有効受圧面積Ａｂに受ける圧力により圧縮した状態に保持される。そして、開弁連結部３０の受圧面３０Ｄが係合部２２Ｂの座面２２Ｄから離間した状態が保持されて弁体２１の開弁状態を保持する。この状態時には、吸入圧力Ｐｓが受圧面３０Ｄと作動面２３に対向して作用し、その力がキャンセルされるので（Ａｒ１＝Ａｒ２）、弁体２１にはソレノイド部４０以外の作用力は働かず、外力により弁体２１の開弁状態が正確に保持される。この状態は、容量可変型圧縮機に於いて、作動中に回転軸５６用のクラッチが切れたと同様な状態になるから、クラッチレスの容量可変型圧縮機と同様な機能を容量制御弁１で成すことが可能になる。
【０１０６】
このように本発明の容量可変型圧縮機５０によれば、感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂと弁部面２１Ａのシール受圧面積Ａｓ又は作動面２３の受圧面積Ａｒ２とが同一又はほぼ同一に構成されているから、制御圧力Ｐｄ又は／及び制御室圧力Ｐｃがキャンセルし、制御圧力Ｐｄ又は／及び制御室圧力Ｐｃの内キャンセルされない圧力のみが吸入圧力Ｐｓを補正して流量制御する。
更に、吸入圧力Ｐｓの制御点をソレノイド部４０により任意に設定すれば、容量可変型圧縮機５０の正確な冷媒の制御が可能になる効果を奏する。
【０１０７】
又、容量制御弁１は全体の部品が少なく、更に構造が簡単であるから、故障を少なくすることが可能である。更に、バルブハウジング２及び感圧ロッド２０の構造が簡単で組立が容易であると共に、機械加工でも加工が容易で、簡単に高精度が出せるから、バルブハウジング２及び感圧ロッド２０の量産を可能し、低コストの容量制御弁１を提供することが期待できる。
【０１０８】
【発明の効果】
請求項１に係わる本発明の容量制御弁によれば、開弁連結部と係合部との連結は、感圧装置と弁体との間に設けられており、弁体が作動中は、ソレノイドに流れる電流値の大きさに応じた力と作動流体圧力とのバランスによりバルブ部の開弁度を制御する。このとき、係合部の座面と開弁連結部の受圧面が接合して連結している。
そして、図示省略の制御コンピュータにより指示されたソレノイド部により弁体が急速に開弁するとき、係合部の座面と開弁連結部の受圧面とは互いに押圧されて接合した状態で連結しているから、この係合部と開弁連結部との連結も弁体の開弁速度に応じて離脱することが可能になる。その結果、急速に弁体を開弁して制御圧力を急速に制御室へ流出させて制御すべき制御室の容量又は圧力値を必要とする設定値に切り換えることが可能になる効果を奏する。
【０１０９】
請求項２に係わる本発明の容量制御弁によれば、係合部の摺動面と開弁連結部の案内面が密接して内部に開放室を形成すると共に、座面に受圧面が連結する。そして、開放室は作動室と開放通路を介して連通し、弁体を急速開弁するときには吸入圧力により開放室を膨張させて開弁連結部を係合部から急速に離脱させる効果を奏する。
このために、制御する弁体で吸入圧力により通常の容量又は圧力制御を正確に作動させると共に、制御すべき流体圧力の負荷が上昇したとき等には、ソレノイド部に流れる電流をオフにして係合部から開弁連結部を急速に離間し、制御室の容量又は圧力を変更できる効果が期待できる。このために、容量可変型圧縮機などにこの容量制御弁を用いることによりクラッチレスの容量可変型圧縮機を可能とし、容量可変型圧縮機の生産コストを低減すると共に、機能が向上できる効果を奏する。
【０１１０】
請求項３に係わる本発明の容量制御弁によれば、開弁連結部の受圧面に凸部を有して凸部の端面に係合部の座面と連結する第２受圧面を設けたので、受圧面と座面との間に開放室が形成できるので、開放通路からの流入圧力が常に作用した状態に保持できる。このために、係合部から開弁連結部をすばやく離脱させることが可能になり、弁体の急速開弁が可能となる効果を奏する。
【０１１１】
請求項４、５、６、７、８に係わる容量制御弁によれば、開弁連結部の受圧面と係合部の座面とを平面的に接合して連結しているので、バルブハウジング及び感圧ロッドの加工精度が低下しても感圧装置に対する感圧ロッドの芯ずれに伴う不具合作動を防止し、急速開弁速度が向上できる効果を奏する。
開弁連結部の受圧面と係合部の座面との接合面を感圧ロッドの径方向へ又は傾斜方向へ摺動自在な接合に構成したために、感圧ロッドの作動中に摩擦力を惹起することなく、応答性が向上できる効果を奏する。
更に、バルブハウジングに対して感圧ロッドと感圧装置との組立作業が極めて容易になる。このため、組み立てコストの低減と共に、機能精度も向上できる効果を奏する。
【０１１２】
請求項９に係わる本発明の容量制御弁によれば、開放室に開弁連結部を係合部から開放させるばね手段が設けられているから、弁体の急速開弁に応じて開弁連結部を係合部から急速に離脱させる効果を奏する。しかも、作動面と受圧面の受圧面積を同一にすればばね手段のみのばね力で開弁連結部の離脱速度を設計可能になり、弁体の急速開弁速度を設計できる効果を奏する。
【０１１３】
請求項１０に係わる本発明の容量制御弁によれば、感圧ロッドに開放通路を設けると共に、弁体を急速開弁するときに、この開放通路を遮断する弁部を感圧ロッドに設けることにより、開弁連結部と係合部との連結構造が簡単になる。又、弁体の急速開弁時の開弁連結部の離脱構造も簡単にできる効果を奏する。そして、製作コストが低減できる効果を奏する。
【０１１４】
請求項１１に係わる本発明の容量制御弁によれば、感圧装置に弁体が開弁する弾発力（ベローズ又は／及びコイルばね）を集中して配置できるから、弾発力の作用とベローズの収縮力の作用力を共に１カ所で行うことが可能になる。そして、感圧装置のコンパクトが図れ、容量制御弁の小型化を可能にする効果が期待できる。
【０１１５】
請求項１２に係わる本発明の容量制御弁によれば、制御室圧力（クランク室圧力）は、受圧面で相殺されてキャンセルされるので、この受圧面の作動機構に働く力の釣り合いから除外される。このため、制御圧力を除外した吸入圧力による高精度の制御を可能にした容量制御弁を得ることが可能になる。
吸入圧力で制御圧力を制御するときに、制御室の圧力が設定範囲から逸脱したときなどに急速に変更する必要がある。このために、制御する弁体で吸入圧力により通常の容量又は圧力制御を正確に作動させると共に、制御すべき流体圧力の負荷が上昇したとき等には開弁連結部を係合部からソレノイド部により急速に離間して制御室の容量を変更することが可能になる効果を奏する。
【０１１６】
請求項１３に係わる本発明の容量制御弁によれば、制御室圧力及び制御室圧力は弁孔を介して各受圧面に作用しても、この作用力が相殺されてキャンセルされるから、制御圧力及び制御室圧力が 弁体に作用させる力は０となる。吸入圧力で作動面を作動させるとき、制御圧力及び制御室圧力の作用力を除外して正確な制御が可能になる効果を奏する。
その上、制御室圧力が極大値を示したときなどに、ソレノイド部を介して開弁連結部を急に係合部から離間して弁体に圧力が作用しても開弁状態を保持し、制御圧力を簡単に切り換えることが可能になる効果を奏する。例えば、空調機などの容量可変型圧縮機の冷房負荷が大きくなったときなどに、容量可変型圧縮機の運転に関係なく、空調機能を変更又は停止させることが可能になる。このため、容量可変型圧縮機等に於いてクラッチのない制御が可能でコストを低減できる効果を奏する。
【０１１７】
請求項１４に係わる本発明の容量制御弁によれば、制御室圧力は各受圧面に作用しても、この作用力が相殺されてキャンセルされるから、制御圧力が 弁体に作用させる力は０となる。吸入圧力で作動面を作動させるとき、制御圧力の作用力を除外して正確な制御が可能になる効果を奏する。
その上、制御室圧力が極大値を示したときなどに、ソレノイド部を介して開弁連結部を係合部から急に離間させて弁体を開弁状態に保持し、簡単に制御圧力を切り換えることが可能になる効果を奏する。例えば、空調機などの容量可変型圧縮機の冷房負荷が大きくなったときなどに、容量可変型圧縮機の作用・機能を変更し又は停止させることが可能になる効果を奏する。このため、容量可変型圧縮機等に於いてクラッチのない制御が可能で、付帯設備等のコストを低減できる効果を奏する。
【０１１８】
請求項１５に係わる本発明の容量制御弁によれば、開弁連結部の受圧面と作動面との受圧面積をほぼ同一に形成されているので、吸入圧力は開放通路を介してこの両面に同一力として作用するから、開弁連結部の移動時に弁体に対して流体圧力による外力を受けずに開放弾発手段のばね力で設定された応答性が発揮される効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施の形態に係わる容量制御弁の断面図である。
【図２】図１に示すバルブ部の拡大断面図である。
【図３】図１、図４及び図５に示す容量制御弁の開弁状態の断面図である。
【図４】本発明の第２実施の形態を示す容量制御弁の断面図である。
【図５】本発明の第３実施の形態を示す容量制御弁の断面図である。
【図６】本発明に係わる容量可変型圧縮機と容量制御弁との配管を示す断面図である。
【図７】本発明の第４実施の形態を示す容量制御弁に於けるバルブ部の断面図である。
【図８】本発明の第５実施の形態を示す容量制御弁に於けるバルブ部の断面図である。
【図９】本発明の第６実施の形態を示す容量制御弁に於けるバルブ部の断面図である。
【図１０】  本発明の第７実施の形態を示す容量制御弁の断面図である。
【図１１】図１０に示す容量制御弁に於けるバルブ部の断面図である。
【図１２】本発明の第８実施の形態を示す容量制御弁の断面図である。
【図１３】図１２に示す容量制御弁におけるバルブ部の断面図である。
【図１４】本発明の第９実施の形態を示す容量制御弁の断面図である。
【図１５】本発明に関連する容量可変型圧縮機用制御弁の断面図である。
【符号の説明】
１  容量制御弁
２  バルブハウジング
２Ａ  第１バルブハウジング
２Ｂ  第２バルブハウジング
２Ｂ１  嵌合孔
３  仕切調整部
４  容量室
５  弁孔
６  弁室
６Ａ  弁座
７  作動室
７Ａ  内径面
８  第１連通路
９  第２連通路
１０  検出連通路
１５  バルブ部
１７  コイルばね（弾発手段）
２０  感圧ロッド
２０Ｂ  連結部
２１  弁体
２１Ａ  弁部面
２１Ｂ  括れ部
２１Ｃ  小径部
２２  感圧装置
２２Ａ  ベローズ
２２Ｂ  係合部
２２Ｃ  案内面
２２Ｄ  座面
２２Ｆ  分割部
２２Ｆ１  分割面
２２Ｈ  凹部
２２Ｈ１  第２開放通路
２２Ｈ２  第３開放通路
２２Ｐ  基部
２２Ｐ１  平面分割面
２３  作動面
２４  第２弁部
２４Ａ  第２弁部面
２５  ソレノイドロッド
２６  開放通路
２８  開放ばね手段（第１開放ばね手段）
３０  開弁連結部
３０Ａ  開放通路（拡大した開放通路）
３０Ｂ  摺動面
３０Ｃ  嵌着面
３０Ｄ  受圧面
３０Ｅ  凸部
３１  連結部
３２  開放室
３３  ばね手段（第２開放ばね手段）
４０  ソレノイド部
４２  プランジャ
４２Ａ  嵌合孔
４２Ｂ  接合面
４３  ソレノイドケース
４３Ａ  空室
４４  プランジャケース
４５  電磁コイル
４６  Ｏリング取付溝
４７  Ｏリング
５１  固定鉄心
５１Ａ  内周面
５１Ａ１  通路
５１Ｂ  吸着面
５１Ｃ  ばね座室
５１Ｄ  第２弁座
Ｐｓ  吸入圧力
Ｐｄ  制御圧力（吐出圧力）
Ｐｃ  制御室圧力（クランク室圧力）
Ａｂ  感圧装置の有効受圧面積
Ａｓ  弁部面のシール受圧面積
Ａｒ２  作動面の受圧面積
Ｓ１  ばね（弾発）手段のばね力
Ｆｂ  感圧装置のばね（弾発）力
【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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【図６】
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【図７】
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【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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