(57)【要約】【課題】微少流量時における弁体の自励振動の発生を抑制する容量制御弁を備えた可変容量圧縮機を提供する。【解決手段】可変容量圧縮機の容量制御弁３００において、吐出室と連通する弁室３０３と、一端が弁室３０３と連通し、他端がクランク室と連通する弁孔３０１ｃと、一端側に弁孔３０１ｃを開閉するシール面が形成されてクランク室の圧力を受圧し、他端側が吸入室と連通されて吸入室の圧力を受圧する弁体３０４と、クランク室の圧力に応答して変位し、弁体３０４の一端側に連結するベローズ３０５と、を具備し、ベローズ３０５の有効受圧面積Ｓbを、クランク室の圧力を受圧するシール面のシール面積Ｓvより大きく設定する。【選択図】図２
2009057855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に吐出室、吸入室、クランク室及びシリンダボアが区画形成されたハウジングと、前記シリンダボアに配設されたピストンと、前記ハウジング内に回転可能に支持された駆動軸と、前記駆動軸の回転を前記ピストンの往復運動に変換する傾角可変の斜板要素を含む変換機構と、前記吐出室と前記クランク室とを連通する第１連通路を開閉する容量制御弁と、前記クランク室と前記吸入室とを連通する第２連通路に配置された絞り要素を備え、前記容量制御弁の開度調整により前記クランク室の圧力を変化させ、前記ピストンのストロークを調整して前記吸入室から前記シリンダボアに吸入された冷媒を圧縮して前記吐出室に排出する可変容量圧縮機において、
前記容量制御弁は、前記吐出室と連通する弁室と、一端が前記弁室と連通し、他端が前記クランク室と連通する弁孔と、一端側に前記弁孔を開閉するシール面が形成されて前記クランク室の圧力を受圧し、他端側が前記吸入室と連通されて前記吸入室の圧力を受圧する弁体と、前記クランク室の圧力に応答して変位し、前記弁体の一端側に連結する感圧部材と、を具備し、
前記感圧部材の有効受圧面積は、前記クランク室の圧力を受圧する前記シール面のシール面積より大きく設定されていることを特徴とする可変容量圧縮機。
【請求項２】
前記感圧部材の有効受圧面積は、前記クランク室の圧力を受圧する前記シール面のシール面積と前記吸入室の圧力を受圧する前記弁体の他端側の受圧面の受圧面積との合計面積以下に設定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。
【請求項３】
前記感圧部材は、前記弁孔より下流の前記第１連通路の圧力を受圧することを特徴とする請求項１または２に記載の可変容量圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両エアコンシステムに使用される可変容量圧縮機に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば車両エアコンシステムに用いられる往復動型の可変容量圧縮機は、ハウジングを備え、ハウジングの内部には吐出室、吸入室、クランク室及びシリンダボアが区画形成されている。クランク室内を延びる駆動軸には斜板が傾動可能に連結され、斜板を含む変換機構は、駆動軸の回転をシリンダボア内に配置されたピストンの往復運動に変換する。ピストンの往復運動は、吸入室からシリンダボア内への作動流体の吸入、吸入した作動流体の圧縮及び圧縮された作動流体の吐出室への吐出工程を実行する。
【０００３】
ピストンのストローク長、即ち圧縮機の吐出容量は、クランク室の圧力（制御圧力）を変化させることにより可変となる。吐出容量を制御するために、吐出室とクランク室とを連通する給気通路には容量制御弁が配置されるとともに、クランク室と吸入室とを連通する抽気通路には絞りが配置されている。
容量制御弁は、例えば特許文献１に記載されているように、吸入室の圧力を導入し、この吸入室の圧力とクランク室の圧力との差により弁体を開閉し、吐出室からクランク室へ作動流体を供給制御することで、圧縮機の吐出容量を変更する。この容量制御弁は、更にクランク室内の圧力を受圧する感圧部材としてベローズを備え、該ベローズによって受圧したクランク室の圧力により弁体を閉弁方向に付勢することで、圧縮機の吐出容量を機械的にフィードバック制御する。
【特許文献１】特開２００３−２５４２４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
感圧部材の有効受圧面積は、感圧部材が受圧する圧力に対する感度を表し、有効受圧面積が増大すると圧力変化に対して感圧部材が敏感に応答する一方、有効受圧面積が減少すると圧力変化に対する感度が鈍くなる。これは弁体の制御安定性に影響するため、この点を考慮して適切な有効受圧面積が設定されている。
特許文献１に開示されている容量制御弁は、前述のように適切な有効受圧面積の感圧部材を使用するといった前提から、感圧部材の有効受圧面積と弁体のシール面積とが同じ大きさに設定されており、通常の制御弁と比較して弁体のシール面積が大幅に増加している。容量制御弁は吐出室とクランク室とを連通する給気通路に配設され、弁体の上流側には吐出圧力が作用する一方、弁体の下流側にはクランク圧力が作用している。即ち、弁体の上流と下流とで圧力差が大きく、また弁体のシール面積が大きいので、弁体の開度変化に対する流量変化が大きくなっている。
【０００５】
このような容量制御弁では、大流量時には問題はないが、微少流量時の弁体の開度調整が困難となり、弁体が弁座への当接、離間を繰り返す、いわゆる弁体の自励振動が発生し易くなってしまう。この結果、容量制御弁に起因した振動、騒音が発生し易くなるとともに、弁座の摩耗が増大するといった問題があった。
本発明は上述した事情に基づいてなされたもので、その目的の一つは、微少流量時における弁体の自励振動の発生を抑制した可変容量圧縮機の容量制御弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するべく、本発明によれば、内部に吐出室、吸入室、クランク室及びシリンダボアが区画形成されたハウジングと、前記シリンダボアに配設されたピストンと、前記ハウジング内に回転可能に支持された駆動軸と、前記駆動軸の回転を前記ピストンの往復運動に変換する傾角可変の斜板要素を含む変換機構と、前記吐出室と前記クランク室とを連通する第１連絡路を開閉する容量制御弁と、前記クランク室と前記吸入室とを連通する第２連通路に配置された絞り要素を備え、前記容量制御弁の開度調整により前記クランク室の圧力を変化させ、前記ピストンのストロークを調整して前記吸入室から前記シリンダボアに吸入された冷媒を圧縮して前記吐出室に排出する可変容量圧縮機において、前記容量制御弁は、前記吐出室と連通する弁室と、一端が前記弁室と連通し、他端が前記クランク室と連通する弁孔と、一端側に前記弁孔を開閉するシール面が形成されて前記クランク室の圧力を受圧し、他端側が前記吸入室と連通されて前記吸入室の圧力を受圧する弁体と、前記クランク室の圧力に応答して変位し、前記弁体の一端側に連結する感圧部材と、を具備し、前記感圧部材の有効受圧面積は、前記クランク室の圧力を受圧する前記シール面のシール面積より大きく設定されていることを特徴とする可変容量圧縮機が提供される（請求項１）。
【０００７】
好ましくは、前記感圧部材の有効受圧面積を、前記クランク室の圧力を受圧する前記シール面のシール面積と前記吸入室の圧力を受圧する前記弁体の他端側の受圧面の受圧面積との合計面積以下に設定する（請求項２）。
好ましくは、前記感圧部材に、前記弁孔より下流の前記第１連通路の圧力を受圧させる（請求項３）。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の請求項１の可変容量圧縮機では、感圧部材の有効受圧面積がクランク室の圧力を受圧するシール面のシール面積より大きく設定されているので、クランク室の圧力が弁体を閉じる方向に作用する。したがって、弁体が過度に開弁することが抑制され、弁体の自励振動発生を抑制できる。
請求項２の可変容量圧縮機では、吸入室の圧力の変化量に対してクランク室の圧力の変化量が大きくなるので、吸入圧力制御の精度を確保することができる。
【０００９】
請求項３の可変容量圧縮機では、感圧部材は開弁時の圧力上昇に素早く反応して弁体に閉じる方向の力を作用するので、弁体の自励振動発生を迅速に抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、車両用空調システムの冷凍サイクルの概略構成を可変容量圧縮機の縦断面とともに示す図である。
図１に示すように、車両用空調システムの冷凍サイクル１０は、作動流体としての冷媒（例えばＲ１３４ａ）が循環する循環路１２を備える。循環路１２には、冷媒の流動方向で順番に、可変容量圧縮機(以下、単に圧縮機１００という)、放熱器（凝縮器）１４、膨張器（膨張弁）１６及び蒸発器１８が介挿されている。圧縮機１００は、冷媒の吸入工程、吸入した冷媒の圧縮工程及び圧縮した冷媒の吐出工程からなる一連のプロセスを行い、循環路１２に冷媒を循環させる。
【００１１】
蒸発器１８は、車両用空調システムの空気回路の一部をも構成しており、蒸発器１８を通過する空気流は、蒸発器１８内の冷媒によって気化熱を奪われて冷却される。
圧縮機１００は、斜板式の可変容量圧縮機であり、複数のシリンダボア１０１aを備えたシリンダーブロック１０１と、シリンダーブロック１０１の一端に連結されたフロントハウジング１０２と、シリンダーブロック１０１の他端にバルブプレート１０３を介して連結されたリアハウジング１０４とを備えている。
【００１２】
シリンダーブロック１０１とフロントハウジング１０２とによってクランク室１０５が規定され、クランク室１０５内を縦断して駆動軸１０６が延びている。駆動軸１０６は、クランク室１０５内に配置された環状の斜板１０７を貫通し、斜板１０７は、駆動軸１０６に固定されたロータ１０８と連結部１０９を介してヒンジ結合されている。従って、斜板１０７は、駆動軸１０６に沿って移動しながら傾動可能である。
【００１３】
ロータ１０８と斜板１０７との間には、駆動軸１０６の周囲に、斜板１０７を最小傾角に向けて付勢するコイルばね１１０が装着される一方、斜板１０７を挟んでコイルばね１１０の反対側、即ち斜板１０７とシリンダーブロック１０１との間には、駆動軸１０６の周囲に、斜板１０７を最大傾角に向けて付勢するコイルばね１１１が装着されている。
駆動軸１０６は、フロントハウジング１０２の外側に突出したボス部１０２ａ内を貫通して、その先端が外側まで延在している。駆動軸１０６とボス部１０２ａとの間には、軸封装置１１２が挿入されており、フロントハウジング１０２の内部と外部とを遮断している。駆動軸１０６はラジアル方向及びスラスト方向にベアリング１１３，１１４，１１５，１１６によって回転自在に支持されている。駆動軸１０６は、ボス部１０２ａから突出した先端にエンジン等の外部駆動源から駆動力が伝達されて、回転駆動される。
【００１４】
シリンダボア１０１ａ内にはピストン１１７が配置され、ピストン１１７には、クランク室１０５内に突出したテール部が一体に形成されている。テール部に形成された凹所１１７ａ内には一対のシュー１１８が配置され、シュー１１８は斜板１０７の外周部に対し挟み込むように摺接している。従って、シュー１１８を介して、ピストン１１７と斜板１０７とは互いに連動し、駆動軸１０６の回転によりピストン１１７がシリンダボア１０１ａ内を往復動する（変換機構）。
【００１５】
リアハウジング１０４には、吸入室１１９及び吐出室１２０が区画形成され、吸入室１１９は、バルブプレート１０３に設けられた吸入孔１０３ａを介してシリンダボア１０１ａと連通可能である。吐出室１２０は、バルブプレート１０３に設けられた吐出孔１０３ｂを介してシリンダボア１０１ａと連通している。なお、吸入孔１０３ａ及び吐出孔１０３ｂは、図示しない吸入弁及び吐出弁によってそれぞれ開閉される。
【００１６】
シリンダーブロック１０１の外側にはマフラ１２１が設けられている。マフら１２１を構成するマフラケーシング１２２は、シリンダーブロック１０１に一体に形成されたマフラベース１０１ｂに図示しないシール部材を介して接合されている。マフラケーシング１２２及びマフラベース１０１ｂはマフラ空間１２３を規定し、マフラ空間１２３は、リアハウジング１０４、バルブプレート１０３及びマフラベース１０１ｂを貫通する吐出通路１２４を介して吐出室１２０と連通している。
【００１７】
マフラケーシング１２２には吐出ポート１２２ａが形成されるとともに、マフラ空間１２３には吐出通路１２４と吐出ポート１２２ａとの間を遮るように逆止弁２００が配置されている。具体的には、逆止弁２００は、吐出通路１２４側の圧力とマフラ空間１２３側の圧力との圧力差に応じて開閉し、この圧力差が所定値より小さい場合閉作動する一方、所定値より大きい場合は開作動する。
【００１８】
吐出室１２０は、吐出通路１２４、マフラ空間１２３及び吐出ポート１２２ａを介して循環路１２の往路部分と連通可能であり、この連通は逆止弁２００によって断続される。一方、吸入室１１９は、リアハウジング１０４に設けられた吸入ポート１０４ａを介して循環路１２の復路部分と連通している。
リアハウジング１０４には、容量制御弁（電磁制御弁）３００が接続されており、容量制御弁３００は給気通路１２５（第１連通路）に介挿されている。給気通路１２５は、吐出室１２０とクランク室１０５との間を連通するように、その一部はリアハウジング１０４からバルブプレート１０３を経てシリンダーブロック１０１にまで亘っている。
【００１９】
一方、吸入室１１９は、クランク室１０５と抽気通路１２７（第２連通路）を介して連通している。抽気通路１２７は、駆動軸１０６とベアリング１１５,１１６との隙間、空間１２８及びバルブプレート１０３に形成された固定オリフィス１０３ｃ（絞り要素）からなる。
また、吸入室１１９は、リアハウジング１０４に形成された感圧通路１２６を通じて、給気通路１２５とは独立して容量制御弁３００に接続されている。
【００２０】
図２は、本発明の第１実施形態に係る容量制御弁３００の構造を示す断面図である。
図２に示すように、容量制御弁３００は、弁ユニットと弁ユニットを開閉作動させる駆動ユニットとから構成されている。弁ユニットは、円筒状の弁ハウジング３０１を有し、内部に第１感圧室３０２、弁室３０３及び第２感圧室３０７が軸方向に順番に並んで形成されている。第１感圧室３０２は、弁ハウジング３０１の外周面に形成された連通孔３０１ａ及び給気通路１２５の下流側部分を介してクランク室１０５と連通している。第２感圧室３０７は、弁ハウジング３０１の外周面に形成された連通孔３０１ｅ及び感圧通路１２６を介して吸入室１１９と連通している。弁室３０３は弁ハウジング３０１の外周面に形成された連通孔３０１ｂ及び給気通路１２５の上流側部分を介して吐出室１２０と連通している。第１感圧室３０２と弁室３０３とは、弁孔３０１ｃを介して連通可能となっている。弁室３０３と第２感圧室３０７との間には、支持孔３０１ｄが形成されている。
【００２１】
第１感圧室３０２内には、ベローズ３０５が配設されている。ベローズ３０５は、内部を真空にしてバネを内蔵し、弁ハウジング３０１の軸方向に変位可能に配置され、第１感圧室３０２内、即ちクランク室１０５内の圧力を受圧する感圧手段としての機能を有する。
弁室３０３内には、円柱状の弁体３０４が収容されている。弁体３０４は、外周面が支持孔３０１ｄの内周面に密接しつつ支持孔３０１ｄ内を摺動可能であって、弁ハウジング３０１の軸線方向に移動可能である。弁体３０４の一端は弁孔３０１ｃを開閉可能であるとともに、他端は第２感圧室３０７内に突出している。
【００２２】
弁体３０４の一端には、棒状の連結部３０６の一端が固定されている。連結部３０６は、他端がベローズ３０５に当接可能に配置されており、ベローズ３０５の変位を弁体３０４に伝達する機能を有する。
駆動ユニットは円筒状のソレノイドハウジング３１２を有し、ソレノイドハウジング３１２は弁ハウジング３０１の他端に同軸的に連結されている。ソレノイドハウジング３１２内には、ソレノイド３１４が収容されている。またソレノイドハウジング３１２内には、同心上に円筒状の固定コア３１０が収容され、固定コア３１０は、弁ハウジング３０１からソレノイド３１４の中央まで延びている。弁ハウジング３０１とは反対側の固定コア３１０の端部は筒状のスリーブ３１３によって囲まれて閉塞している。
【００２３】
固定コア３１０は、中央に挿通孔３１０ａを有し、挿通孔３１０ａの一端は第２感圧室３０７に開口している。また、固定コア３１０とスリーブ３１３の閉塞端との間には、円筒状の可動コア３０８が収容されている。
挿通孔３１０ａには、ソレノイドロッド３０９が挿通され、ソレノイドロッド３０９の一端が弁体３０４に同軸的に圧入固定されている。ソレノイドロッド３０９の他端部は、可動コア３０８に形成された貫通孔に嵌合され、ソレノイドロッド３０９と可動コア３０８とは一体化されている。また、固定コア３１０と可動コア３０８との間には、可動コア３０８を固定コア３１０から離れる方向（開弁方向）に付勢する強制解放バネ３１１が備えられている。
【００２４】
可動コア３０８、固定コア３１０及びソレノイドハウジング３１２は磁性材料で形成され、磁気回路を構成する。スリーブ３１３は非磁性材料のステンレス系材料で形成されている。
ソレノイド３１４には、圧縮機１００の外部に設けられた制御装置４００が接続され、制御装置４００から制御電流Ｉが供給されると、ソレノイド３１４は電磁力Ｆ(I)を発生する。ソレノイド３１４の電磁力Ｆ(I)は、可動コア３０８を固定コア３１０に向けて吸引し、弁体３０４に対して閉弁方向に作用する。
【００２５】
容量制御弁３００の弁体３０４に作用する力は、ソレノイド３１４による電磁力Ｆ(I)の他に、強制解放バネ３１１による付勢力ｆs、弁室３０３の圧力（吐出圧力Ｐd）による力、第１感圧室３０２の圧力（クランク圧力Ｐc）による力、第２感圧室３０７の圧力（吸入圧力Ｐs）による力及びベローズ３０５に内蔵するバネによる付勢力Ｆbである。これらの関係は、ベローズ３０５の有効受圧面積をＳb、弁体３０４により遮蔽する弁孔３０１ｃの面積であるシール面積Ｓv、弁体３０４の円筒外周面の断面積Ｓrとすると、式（1）で示される。なお、式（1）において、＋が弁体３０４の閉弁方向、−が開弁方向を示す。そして、式(1)を変形してクランク圧力Ｐcを求めると、式（2）となる。
【００２６】
【数１】
2009057855.tif 000003
【００２７】
本実施形態では、特に、Ｓb＞Ｓv＝Ｓrの関係が成立するように構成されている。Ｓv＝Ｓrであることから、式（2）は、式(3)となる。
【００２８】
【数２】
2009057855.tif 000004
【００２９】
式(3)に示すように、弁体３０４の開閉方向には、吐出圧力Ｐdは作用しないこととなる。また、Ｓb＞Ｓvであることから、クランク圧力Ｐcは、弁体３０４を閉じる方向に作用し、吸入圧力Ｐsが低下すると上昇する一方、吸入圧力Ｐsが上昇すると低下する特性となっている。そして、その傾きは、Ｓv／（Ｓb−Ｓv）で決定され、ＳvがＳbに近づくにつれ傾きが増大することが判明される。したがって、ＳvとＳbとの差が小さくなる程クランク圧力Ｐcは吸入圧力Ｐsの変化に敏感に反応し、ＳvとＳbとの差が大きくなる程吸入圧力Ｐsの変化に鈍感となる。即ち、Ｓv／（Ｓb−Ｓv）は、吸入圧力Ｐsの変化量に対する感度を表す。  ここで、Ｓv／（Ｓb−Ｓv）＝１、即ちＳv＝Ｓb／２に設定した場合では吸入圧力Ｐsの変化量に対するクランク圧力Ｐcの変化量が同等となる。また、Ｓv／（Ｓb−Ｓv）＞１に設定した場合では吸入圧力Ｐsの変化量に対するクランク圧力Ｐcの変化量が増大する一方、Ｓv／（Ｓb−Ｓv）＜１に設定した場合では吸入圧力Ｐsの変化量に対するクランク圧力Ｐcの変化量が減少する。したがって、吸入圧力Ｐsを精度良く制御するには、Ｓv／（Ｓb−Ｓv）≧１に設定することが望ましい。
【００３０】
また、式（３）の右辺第２項は、ソレノイド３１４による電磁力を示し、ソレノイド３１４の制御電流Ｉを増大させるとクランク圧力Ｐcが低下することを示している。式（３）の右辺第３項は、定数項である。ここで、制御電流Ｉを一定とすれば、式（３）の右辺第２項も定数項と見なすことができ、この場合にはクランク圧力Ｐcは吸入圧力Ｐsの一次関数となることが判明する。
【００３１】
図３は、吸入圧力Ｐsとクランク圧力Ｐcとの関係を示すグラフである。図４は、制御電流Ｉと吸入圧力Ｐsとの関係を示すグラフである。
制御電流Ｉを変化させると定数項が変化すると考えれば、図３に示すように式（３）は、吸入圧力Ｐsが低下するとクランク圧力Ｐcが上昇する一方、吸入圧力Ｐsが上昇するとクランク圧力Ｐcが低下するといった特性が、制御電流Ｉの変化によって制御電流Ｉの上限値Ｉmaxと下限値Ｉminとの間でスライドするものと見なすことができる。
【００３２】
したがって、クランク圧力Ｐcと吸入圧力Ｐsとの圧力差ΔＰに応じて吐出容量制御する圧縮機１００では、図４に示すように制御電流Ｉに応じて吸入圧力Ｐsを変更制御できる。
次に、容量制御弁３００を用いた圧縮機１００の制御動作について説明する。
例えば、ソレノイドの制御電流を最大値Ｉmaxとして可変容量圧縮機１００を起動させると、起動直後は吸入圧力Ｐsが所定値Ｐsimaxより高く、ベローズ３０５が収縮して連結部３０６から離間し、ソレノイド３１４の電磁力に付勢されて弁体３０４が弁座に当接して弁孔３０１ｃを閉じる。
【００３３】
これにより、吐出ガス(冷媒)がクランク室１０５に導入されず、ピストン１１７が吸入冷媒を圧縮する際に発生するブローバイガスのみが抽気通路１２７を介してクランク室１０５から吸入室１１９に流れる。固定オリフィス１０３ｃの流路面積は、ブローバイガスを吸入室１１９に流すのに必要な最小流路面積に設定されており、クランク室１０５内のガスが速やかに吸入室１１９に排出され、この結果クランク圧力Ｐcが素早く低下して吸入圧力Ｐsと略同等となり、斜板１０７の傾角が増大して圧縮機１００は最大容量に維持される。
【００３４】
圧縮機１００が最大容量運転されて吸入圧力Ｐsが徐々に低下し、容量制御弁３００で設定された所定値Ｐsimaxまで低下すると、ベローズ３０５が伸張して連結部３０６と連結し、弁体３０４を移動させて弁孔３０１ｃを開く。したがって、吐出室１２０とクランク室１０５とが給気通路１２５を介して連通し、吐出ガスがクランク室１０５に導入される。クランク室１０５から吸入室１１９への流出量は固定オリフィス１０３ｃで制限されているので、吐出ガスのクランク室１０５への流入によってクランク圧力Ｐcが上昇する。そして、クランク圧力Ｐcと吸入圧力Ｐsとの圧力差が所定値ΔＰHまで増加すると斜板１０７の傾角が減少して吐出容量が減少する。
【００３５】
本実施形態では、Ｓb＞Ｓvに設定されクランク圧力Ｐｃが弁体３０４を閉じる方向に作用するため、クランク圧力Ｐcの上昇の程度（感度）は、式（3）のＳv／（Ｓb−Ｓv）で示されるように抑制されている。したがって、本実施形態では、クランク圧力Ｐcの影響を排除した従来の容量制御弁よりクランク圧力Ｐcが作用する分だけ弁開度は小さく抑えられる。
【００３６】
その後、吐出容量が減少して吸入圧力Ｐsが上昇すると、ベローズ３０５が収縮して弁体３０４が弁孔３０１ｃを閉じる方向に移動するため、クランク室１０５に導入される吐出ガス量が減少してクランク圧力Ｐcが低下する。そして、クランク圧力Ｐcと吸入圧力Ｐsとの圧力差が所定値ΔＰL（ΔＰL＜ΔＰH)まで減少すると斜板１０７の傾斜角が増加して吐出容量が増加する。このような動作により、所定の吸入圧力Ｐsimaxを維持するように弁体３０４の開度が調整されて吐出容量が制御される。なお、以上の説明では、所定値ΔＰHとΔＰLとの平均値を簡易的に前述の圧力差ΔＰとして見なしている。
【００３７】
以上のように、本実施形態ではＳb＞Ｓv、即ちベローズ３０５の有効受圧面積Ｓbをクランク圧力Ｐcを受圧する面積であるシール面積Ｓvより大きく設定しているので、容量制御弁３００の弁孔３０１ｃの径が大きく設定されて弁体３０４の開弁時に大量の吐出ガスがクランク室１０５に導入されようとしても、べローズ３０５により弁体３０４に閉じる方向の力が作用し、弁体３０４が過度に開くことを抑制できる。これにより、弁体３０４の開度が小さい領域で弁体３０４を安定して動作させることができ、弁体の自励振動を防止することができる。また、ベローズ３０５は、弁体３０４の直後に配置されているため、第１感圧室３０２の圧力上昇に素早く反応して弁体３０４に閉じる方向に力を作用するので、弁体３０４の自励振動を迅速に防止することができる。
【００３８】
更に、Ｓr／（Ｓb−Ｓv）≧１に設定すれば、即ちＳb≦Ｓv＋Ｓr、ベローズ３０５の有効受圧面積Ｓbが弁体のシール面積Ｓvと断面積Ｓrとの合計面積以下に設定すれば、吸入圧力Ｐsの変化量に対するクランク圧力Ｐcの変化量が比較的大きく確保されるので、弁体３０４の自励振動を防止した上で吸入圧力Ｐsの制御の精度を確保することができる。
本発明は上述した第１実施形態に限定されることはなく、種々変形が可能である。
【００３９】
図５は、第２実施形態に係る容量制御弁５００の一部構造を示す。なお、第１実施形態と同一の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
第２実施形態の容量制御弁５００は、ソレノイドのない機械式容量制御弁である。容量制御弁５００では、弁ハウジング３０１とともに第２感圧室３０７を区画する蓋部材５０１を有し、蓋部材５０１と弁体３０４との間に強制押付バネ５０２を設けている。強制押付バネ５０２は弁体３０４を閉弁方向に付勢させる。
【００４０】
本実施形態における弁体３０４に作用する力は式（4）で表され、これを変形してクランク圧力Ｐcを求めると、式(5)となる。なお、式（4）及び（5）においては、ｆsが強制押付バネ５０２による付勢力を示す。
【００４１】
【数３】
2009057855.tif 000005
【００４２】
本実施形態においては、ソレノイドがないことから、第１実施形態における式（1）及び（2）とは、制御電流Ｉに関する項がない点が異なっている。しかしながら、本実施形態においても、Ｓb＞Ｓvに設定すれば、第１実施形態と同様に、弁体３０４の開度が小さい領域で弁体３０４を安定して動作させることができ、弁体の自励振動を防止することができる。
【００４３】
以上の第１実施形態及び第２実施形態において、Ｓv＞ＳrまたはＳv＜Ｓrに設定してもよい。Ｓv＞Ｓrに設定した場合は吐出圧力Ｐdが閉弁方向に作用する一方、Ｓv＜Ｓrに設定した場合は吐出圧力Ｐdが開弁方向に作用する。したがって、これらを適宜設定することで容量制御弁の特性を変更することができる。
また、本願は第１感圧室３０２を給気通路１２５に配置することに限定するものではなく、第１感圧室３０２にクランク室１０５の圧力が導入されるように構成すればよい。第１感圧室３０２の圧力を受圧する感圧部材としては、ベローズ３０５を使用することに限定されるものではなく、例えばダイヤフラムを用いてもよい。また制御電流Ｉが増大すると制御吸入圧力が上昇する特性としてもよい。
【００４４】
圧縮機１００としては、電磁クラッチを装着した可変容量圧縮機、クラッチレス可変容量圧縮機、揺動板式可変容量圧縮機を使用してもよい。あるいはモータにより駆動される可変容量圧縮機、抽気通路１２７の絞り要素として流量可変絞りや弁体で開閉制御する絞りを備えた可変容量圧縮機にも本発明を適用できる。
また、冷媒としては、Ｒ１３４ａに限定されず、二酸化炭素やその他の新冷媒を使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】車両用空調システムの冷凍サイクルの概略構成を可変容量圧縮機の縦断面とともに示す図である。
【図２】第１実施形態の容量制御弁の構造を示す断面図である。
【図３】第１実施形態での吸入圧力とクランク圧力との関係を示すグラフである。
【図４】第１実施形態での制御電流と吸入圧力との関係を示すグラフである。
【図５】第２実施形態の容量制御弁の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１００    圧縮機
１０１    シリンダーブロック
１０６    駆動軸
１０７    斜板
１１６    固定オリフィス
１１７    ピストン
３００    容量制御弁
３０１ａ    弁孔
３０４    弁体
３０５    ベローズ
【図１】
2009057855.tif 000006
【図２】
2009057855.tif 000007
【図３】
2009057855.tif 000008
【図４】
2009057855.tif 000009
【図５】
2009057855.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成20年8月26日(2008.8.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に吐出室、吸入室、クランク室及びシリンダボアが区画形成されたハウジングと、前記シリンダボアに配設されたピストンと、前記ハウジング内に回転可能に支持された駆動軸と、前記駆動軸の回転を前記ピストンの往復運動に変換する傾角可変の斜板要素を含む変換機構と、前記吐出室と前記クランク室とを連通する第１連通路を開閉する容量制御弁と、前記クランク室と前記吸入室とを連通する第２連通路に配置された絞り要素を備え、前記容量制御弁の開度調整により前記クランク室の圧力を変化させ、前記ピストンのストロークを調整して前記吸入室から前記シリンダボアに吸入された冷媒を圧縮して前記吐出室に排出する可変容量圧縮機において、
前記容量制御弁は、前記吐出室と連通する弁室と、一端が前記弁室と連通し、他端が前記クランク室と連通する弁孔と、一端側に前記弁孔を開閉するシール面が形成されて前記クランク室の圧力を受圧し、他端側が前記吸入室と連通されて前記吸入室の圧力を受圧する弁体と、前記クランク室の圧力に応答して変位し、前記弁体の一端側に連結する感圧部材と、を具備し、
前記感圧部材の有効受圧面積は、前記クランク室の圧力を受圧する前記シール面のシール面積より大きく設定されていることを特徴とする可変容量圧縮機。
【請求項２】
前記感圧部材の有効受圧面積は、前記クランク室の圧力を受圧する前記シール面のシール面積と前記吸入室の圧力を受圧する前記弁体の他端側の受圧面の受圧面積との合計面積以下に設定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。
【請求項３】
前記感圧部材は、前記弁孔より下流の前記第１連通路の圧力を受圧することを特徴とする請求項１または２に記載の可変容量圧縮機。
【請求項４】
前記吸入室の圧力を受圧する前記弁体の他端側の受圧面の受圧面積は、前記クランク室の圧力を受圧する前記シール面のシール面積より大きく設定されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の可変容量圧縮機。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
好ましくは、前記感圧部材の有効受圧面積を、前記クランク室の圧力を受圧する前記シール面のシール面積と前記吸入室の圧力を受圧する前記弁体の他端側の受圧面の受圧面積との合計面積以下に設定する（請求項２）。
好ましくは、前記感圧部材に、前記弁孔より下流の前記第１連通路の圧力を受圧させる（請求項３）。
好ましくは、前記吸入室の圧力を受圧する前記弁体の他端側の受圧面の受圧面積を、前記クランク室の圧力を受圧する前記シール面のシール面積より大きく設定する（請求項４）。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
請求項３の可変容量圧縮機では、感圧部材は開弁時の圧力上昇に素早く反応して弁体に閉じる方向の力を作用するので、弁体の自励振動発生を迅速に抑制できる。
請求項４の可変容量圧縮機では、吸入室の圧力を受圧する弁体の受圧面積が、クランク室の圧力を受圧するシール面のシール面積より大きいので、弁体が過度に開くことを更に抑制することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
以上の第１実施形態及び第２実施形態において、Ｓv＞ＳrまたはＳv＜Ｓrに設定してもよい。Ｓv＞Ｓrに設定した場合は吐出圧力Ｐdが閉弁方向に作用する一方、Ｓv＜Ｓrに設定した場合は吐出圧力Ｐdが開弁方向に作用する。したがって、これらを適宜設定することで容量制御弁の特性を変更することができる。
例えば弁体３０４の開度が増大してクランク圧力Ｐcが上昇すれば吐出容量が減少するが、吐出容量減少に伴って吐出圧力Ｐdが低下することになる。特にＳv＜Ｓrに設定して吐出圧力Ｐdが開弁方向に作用するようにしておけば、吐出容量減少時においては、弁体３０４に作用する吐出圧力Ｐdによる開弁方向の力が減少する。このため、Ｓv＜Ｓrに設定することには、弁体３０４が過度に開くことを抑制する効果がある。
つまり、Ｓb＞ＳvとＳv＜Ｓrとを組み合わせることにより、更に前述の効果を発揮する容量制御弁が得られる。
また、本願は第１感圧室３０２を給気通路１２５に配置することに限定するものではなく、第１感圧室３０２にクランク室１０５の圧力が導入されるように構成すればよい。第１感圧室３０２の圧力を受圧する感圧部材としては、ベローズ３０５を使用することに限定されるものではなく、例えばダイヤフラムを用いてもよい。また制御電流Ｉが増大すると制御吸入圧力が上昇する特性としてもよい。