| 【発明の名称】 |
可変容量型圧縮機用制御弁 |
| 【発明者】 |
【氏名】久米 義之
【氏名】今井 正幸
【氏名】風早 幸生
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| 【要約】 |
【課題】制御弁の弁体に作用する冷媒ガス圧力による悪影響をなくして、弁開閉精度を向上させる可変容量型圧縮機用制御弁を提供する。
【解決手段】中央部に配置したソレノイド励磁部と、該ソレノイド励磁部の一側に配置した制御弁本体と、他側に配置した感圧部と、を備えた可変容量型圧縮機用制御弁であって、前記制御弁本体は、底面に弁孔を有する弁室と、該弁室内に配置され前記ソレノイド励磁部のプランジャにより開閉作動する棒状体の弁体と、前記弁室の上方に配置した圧力室とを備え、前記ソレノイド励磁部のプランジャ室と前記圧力室とを連通し、前記弁体は、その上部端を前記圧力室に挿入するとともに下部端をプランジャ室に挿入してなる。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 中央部に配置したソレノイド励磁部と、該ソレノイド励磁部の一側に配置した制御弁本体と、他側に配置した感圧部と、を備えた可変容量型圧縮機用制御弁において、前記制御弁本体は、底面に弁孔を有する弁室と、該弁室内に配置され前記ソレノイド励磁部のプランジャにより開閉作動する棒状体の弁体と、前記弁室の上方に配置した圧力室とを備え、前記ソレノイド励磁部のプランジャ室と前記圧力室とを連通し、前記弁体は、その上部端を前記圧力室に挿入するとともに下部端をプランジャ室に挿入したことを特徴とする可変容量型圧縮機用制御弁。
【請求項２】 前記制御弁本体は、前記弁室に連通する吐出冷媒ポートと、前記弁孔に連通するクランク室冷媒ポートと、前記プランジャ室に連通する吸入冷媒ポートとを備えたことを特徴とする請求項１に記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
【請求項３】 前記圧力室は、前記弁室の上部に配置したストッパ内に形成し、前記弁体は、上部、拡大弁体部、細径部、及び下部からなる棒状体で、前記拡大弁体部を前記弁室内に、前記細径部を前記弁孔内に配置し、前記上部を前記ストッパに嵌合支持し、前記下部を前記制御弁本体に嵌合支持したことを特徴とする請求項１又は２に記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
【請求項４】 前記弁体の上部、下部及び前記弁孔は、その断面積を等しくしたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
【請求項５】 前記圧力室内には、前記弁体を前記弁室側に付勢する閉弁ばねが配置され、前記圧力室と前記プランジャ室とは、前記制御弁本体に穿設したキャンセル孔を介して連通していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両等の空調装置に使用される可変容量型圧縮機用の制御弁に係り、特に、必要に応じて吐出圧領域からクランク室内における冷媒ガスの供給を制御する可変容量型圧縮機用制御弁に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来からシリンダ、ピストン、斜板等を備えた可変容量型圧縮機は、例えば、自動車用の空気調和装置の冷媒ガスを圧縮して吐出するために用いられており、該可変容量型圧縮機は、吐出圧領域とクランク室とを連通する冷媒ガス通路を備え、前記クランク室内の圧力を調整することにより、斜板の傾斜角度を変更して、吐出容量を変更するように構成されたものが知られている。クランク室内の圧力調整は、冷媒ガス通路の途中に設けられた制御弁の開度調整により、前記吐出圧領域から前記クランク室に高圧の圧縮冷媒ガスを供給することで行われる。
【０００３】このような制御弁としては、例えば、図６及び図７に示すような可変容量型圧縮機用の制御弁１００′（以下「制御弁」という。）がある（特開平９−２６８９７３号公報参照）。該制御弁１００′は、可変容量型圧縮機２００のリヤハウジング２１０側に設けられるものであって、可変容量型圧縮機２００のシリンダブロック２２０に連接されているフロントハウジング２３０内のクランク室２３１の圧力調整を行うものである。
【０００４】クランク室２３１内部には、カムプレートたる斜板２４０が駆動シャフト２５０の軸線方向にスライド、かつ斜動可能に支持され、斜板２４０のガイドピン２４１が回転支持体２５１の支持アーム２５２にスライド自在に支持される。また、斜板２４０は、該斜板２４０の一対のシュー２４２を介してシリンダボア２２１内に摺動自在に配設されるピストン２６０に連結されている。
【０００５】シリンダボア２２１内の吸入圧力Ｐｓとクランク室２３１内のクランク室圧力Ｐｃとの差に応じて、前記斜板２４０は、矢印方向に回動し、傾斜角度を変更する。該傾斜角度に基いてピストン２６０のシリンダボア２２１内における前後動のストローク幅が決定される。そして、斜板２４０の矢印方向の回動に伴って、斜板２４０の中腹部に当接する遮断体２７０が収容孔２２２内を前後動する。
【０００６】リヤハウジング２１０には、吸入圧領域を構成する吸入室２１１ａ，２１１ｂ及び吐出圧領域を構成する吐出室２１２ａ，２１２ｂが区画形成され、前記斜板２４０の回転に基いてピストン２６０が前後動することによって、吸入室２１１ａ内の冷媒ガスが、吸入ポート２１３からシリンダボア２２１内に吸入され、所定の圧力に圧縮された後、吐出ポート２１４から吐出室２１２ａに吐出される。
【０００７】さらに、リヤハウジング２１０の中心部分に形成される吸入通路２１５は、前記収容孔２２２に連通するとともに、通孔２１６を介して前記吸入室２１１ｂに連通する。ここで、斜板２４０が遮断体２７０側に移動すると、該遮断体２７０は、前記吸入通路２１５側に移動し、通孔２１６を閉鎖する。吸入通路２１５と制御弁１００′の上部側は、制御弁１００′内に吸入圧力Ｐｓを導く検圧通路２１７によって連通され、また、吐出室２１２ｂとクランク室２３１は、制御弁１００′の給気通路２１８，２１９を介して連通され、該給気通路２１８，２１９は、制御弁１００′の弁体１０６′によって開閉される。
【０００８】吐出室２１２ｂの吐出圧力Ｐｄは、給気通路２１８を介して弁室ポート１１３′に、クランク室内圧力Ｐｃは、弁孔ポート１１４′を通って給気通路２１９に導かれ、吸入圧力Ｐｓは、検圧通路２１７を介して吸入圧導入ポート１１５′に導かれる。空調装置の作動スイッチ２８０がオンの場合、例えば、室内センサ２８１の検出温度が室温設定器２８２の設定温度以上であるときには、制御コンピュータ２８３は制御弁１００′のソレノイド１０１′の励磁を指令し、駆動回路２８４を介して所定の電流がソレノイド１０１′に供給され、該ソレノイド１０１′の吸引力及びばね１０３′の付勢力によって、可動鉄心１０２′が固定鉄心１０４′側に引き寄せられる。
【０００９】可動鉄心１０２′の移動に伴い、ソレノイドロッド１０５′に取り付けられている弁体１０６′は、強制開放ばね１０７′の付勢力に抗しつつ弁孔１０８′の開度を減少する側に移動する。この移動に伴い、弁体１０６′と一体の感圧ロッド１０９′も上昇し、感圧ロッド受け部１１０′を介して、接離自在に連結されているベローズ１１１′が押し付けられる。
【００１０】該ベローズ１１１′は、検圧通路２１７を介して感圧部１１２′内に導入される吸入圧力Ｐｓの変動に応じて変位するものであり、前記感圧ロッド１０９′に対して負荷を与える。すなわち、制御弁１００′は、前記ソレノイド１０１′による吸引力、前記ベローズ１１１′の付勢力及び前記強制開放ばね１０７′の付勢力等とのバランスによって、弁体１０６′による弁孔１０８′の弁開度を決定する。
【００１１】室内センサ２８１の検出温度と室温設定器２８２の設定温度との差が上述のように大きい（冷房負荷が大きい）ときには、電流値の増加によって可動鉄心１０２′が固定鉄心１０４′により吸引され、弁体１０６′の弁孔１０８′の開度を減少させる力が増し、制御弁１００′は、より低い吸入圧力Ｐｓを保持するように作動し、この圧力にて前記弁体１０６′の開閉が行われる。
【００１２】弁開度が小さくなると、吐出室２１２ｂから給気通路２１８，２１９を介してクランク室２３１に流れる冷媒ガス量が少なくなり、同時にクランク室２３１のガスは吸入室２１１ａ，２１１ｂに流出するので、クランク室内圧力Ｐｃが低くなる。そして、冷房負荷が大きいときには、前記シリンダボア２２１内の吸入圧力Ｐｓが高く、該吸入圧力Ｐｓと前記クランク室内圧力Ｐｃとに差を生じ、前記斜板２４０の傾斜角度が大きくなることで、前記遮断体２７０が前記吸入通路２１５側から離れて通路２１６を開く。
【００１３】さらに、前記制御弁１００′は、冷凍サイクルにおける凝縮器の熱交換容量が著しく低下した場合（例えば、真夏の渋滞時等）に、圧縮機の最大吐出容量運転が行われるときには、吐出圧力Ｐｄが非常に高くなるとともに、クランク室内圧力Ｐｃが吸入圧力Ｐｓに近い値となり、これら吐出圧力Ｐｄとクランク室内圧力Ｐｃとの圧力差によって弁体１０６′が弁座に強く押しつけられ、給気通路の開放が困難になること等を防ぐため、弁体１０６′の上下端にソレノイドロッド１０５′と感圧ロッド１０９′とを備え、ソレノイドロッド１０５′の径を弁孔１０８′の径と等しくし、弁体１０６′が弁孔１０８′を閉じたときに弁体１０６′の可動方向両側の受圧面積がほぼ等しくなるようにして、クランク室内圧力Ｐｃが、給気通路２１９及びポート１１４′を介して弁孔１０８′に導入され、かつ、この圧力Ｐｃが小室１１８′、連通孔１１９′及び連通溝１２０′等を介してソレノイド室１１７′内に導かれ、該ソレノイド室１１７′の圧力と前記弁孔１０８′の圧力とが同じになるようにするとともに、感圧ロッド１０９′自体の断面積を小さくすることによって感圧ロッド小径部１１０′の影響を可及的に少なくし、感圧ロッド１０９′の断面積を弁孔１０８′の開口面積よりも小さくすることによって、ソレノイドロッド１０５′、弁体１０６′及び感圧ロッド１０９′に作用する圧力の影響の低減を図り、弁体１０６′の可動方向両側に生ずる圧力が等しくなるようにしている。また、前記ソレノイドロッド１０５′、弁体１０６′及び感圧ロッド１０９′を一体に形成し、上述のキャンセル機構を構成している。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従来の制御弁１００′では、図６及び図７に示したように、制御弁本体の中央に弁室１１６′を設け、その上側に感圧部を、弁室の下側にソレノイド室１１７′を設けており、キャンセル機構として、弁室１１６′の上下端に設けられた弁孔１０８′及びソレノイド室１１７′に中圧のクランク室内圧力Ｐｃが導かれる一方で、弁室ポート１１３′に、給気通路２１８を介して高圧の吐出圧力Ｐｄが導かれている。弁体１０６′の可動方向上側でクランク室内圧力Ｐｃを受ける受圧面積については、弁孔１０８′とソレノイドロッド１０５′の各々の受圧面積が圧力影響を受けない様に調整しているが、吸入圧力Ｐｓとクランク室内圧力Ｐｃが常に同じ圧力状態ではないため、そのキャンセル割合は一定しないこととなり、完全にキャンセルされているとはいえない。
【００１５】また、クランク室内の圧力は、圧縮機の運転による圧力変動差が大きいので、この圧力変動が生じると弁体１０６′に作用する力も変動し、弁体１０６′の開閉精度に悪影響を与えるとの問題が生じる。本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、制御弁の弁体に作用する冷媒ガス圧力による悪影響をなくして、弁開閉精度を向上させる可変容量型圧縮機用制御弁を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁は、中央部に配置したソレノイド励磁部と、該ソレノイド励磁部の一側に配置した制御弁本体と、他側に配置した感圧部と、を備えた可変容量型圧縮機用制御弁において、前記制御弁本体は、底面に弁孔を有する弁室と、該弁室内に配置され前記ソレノイド励磁部のプランジャにより開閉作動する棒状体の弁体と、前記弁室の上方に配置した圧力室とを備え、前記ソレノイド励磁部のプランジャ室と前記圧力室とを連通し、前記弁体は、その上部端を前記圧力室に挿入するとともに下部端をプランジャ室に挿入したことを特徴としている。
【００１７】また、前記制御弁本体は、前記弁室に連通する吐出冷媒ポートと、前記弁孔に連通するクランク室冷媒ポートと、前記プランジャ室に連通する吸入冷媒ポートとを備えたことを特徴としている。さらに、前記圧力室は、前記弁室の上部に配置したストッパ内に形成し、前記弁体は、上部、拡大弁体部、細径部、及び下部からなる棒状体で、前記拡大弁体部を前記弁室内に、前記細径部を前記弁孔内に配置し、前記上部を前記ストッパに嵌合支持し、前記下部を前記制御弁本体に嵌合支持したことを特徴としている。
【００１８】さらにまた、前記弁体の上部、下部及び前記弁孔は、その断面積を等しくしたことを特徴とし、前記圧力室内には、前記弁体を前記弁室側に付勢する閉弁ばねが配置され、前記圧力室と前記プランジャ室とは、前記制御弁本体に穿設したキャンセル孔を介して連通していることを特徴としている。前記の如く構成された本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁は、プランジャ室内の吸入圧力Ｐｓの冷媒ガスが、キャンセル孔を介して圧力室に導かれるので、弁体は、その上下部の両側から前記吸入圧力Ｐｓを受けることになり、かつ、前記弁体の上下部が同じ断面積とされていることから、前記弁体が前記吐出圧力Ｐｄの影響を受けなくなり、弁体上下において常にバランスを保つことができ、弁の開閉精度を向上させることができる。また、本発明に係る制御弁のキャンセル機構は、ストッパ、空隙部及びキャンセル孔等からなり、制御弁本体内に配置されているので、従来に比して構成が容易になり、部品点数の削減及び製造コストの低減を図ることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、図面により本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の一実施形態について説明する。 図１及び図２は、本実施形態の制御弁１００を備えた可変容量型圧縮機１を示しており、図１は、該可変容量型圧縮機１の吐出通路が開いた状態を示す縦断面図、図２は、吐出通路が閉じた状態を示す縦断面図である。可変容量型圧縮機１のシリンダブロック２の一端面には、バルブプレート２ａを介してリヤハウジング３が、他端面には、フロントハウジング４がそれぞれ固定される。シリンダブロック２には、シャフト（回転軸）５を中心に周方向の所定間隔おきに複数のシリンダボア６が配設される。該シリンダボア６内には、それぞれピストン７が摺動可能に収容される。
【００２０】フロントハウジング４内には、クランク室８が形成され、該クランク室８内には、斜板１０が収納される。該斜板１０の摺動面１０ａには、コネクティングロッド１１の球体状の一端部１１ａを相対転動可能に支持するシュー５０がリテーナ５３で保持される。リテーナ５３は、ラジアル軸受５５を介して斜板１０のボス部１０ｂに装着され、斜板１０に対して相対回転可能である。ラジアル軸受５５は、ねじ４５で固定されたストッパ５４によってボス部１０ｂに抜け止めされている。コネクティングロッド１１の他端部１１ｂはピストン７に固定されている。
【００２１】シュー５０は、コネクティングロッド１１の一端部１１ａの先端面を相対転動可能に支持するシュー本体５１と、コネクティングロッド１１の一端部１１ａの後端面を相対転動可能に支持するワッシャ５２とで構成されている。リヤハウジング３には、吐出室１２と吸入室１３とが形成される。該吸入室１３は、吐出室１２を包囲するように配置されている。前記リヤハウジング３には、エバポレータ（図示省略）の出口に通じる吸入口（図示省略）が設けられている。 図１は、吐出通路３９が開いた状態を示し、図２は該吐出通路３９が閉じた状態を示している。前記吐出室１２と吐出口１ａとを連通する吐出通路３９の途中には、スプール弁（吐出制御弁）３１が設けられており、吐出通路３９は、リヤハウジング３に形成された通路３９ａと、バルブプレート２ａに形成された通路３９ｂとで構成され、該通路３９ｂは、シリンダブロック２に形成された吐出口１ａに通じている。
【００２２】有底筒状のスプール弁３１内には、ばね（付勢部材）３２が収容され、前記リヤハウジング３にキャップ５９で固定されたストッパ５６には、ばね３２の一端が当接し、該ばね３２の他端は、スプール弁３１の底面に当接している。該スプール弁３１の内部空間３３は、通路３４を介してクランク室８に連通している。前記スプール弁３１の一方（上側）には、ばね３２の付勢力とクランク室８の圧力が閉弁方向（弁開度が小さくなる方向）に作用する。一方、前記スプール弁３１の開弁時には吐出口１ａと吐出室１２は、吐出通路３９を介して連通しているため（図１参照）、このときのスプール弁３１の他方（下側）には、吐出口１ａの圧力及び吐出室１２の圧力が開弁方向（弁開度が大きくなる方向）に作用する。但し、クランク室８と吐出口１ａの圧力差が所定値以下になったときには、スプール弁３１が閉弁方向に移動して吐出通路３９を遮断し、スプール弁３１の下側には、吐出室１２の圧力だけが開弁方向に作用する。すなわち、スプール弁３１の下側には、吐出口１ａの圧力が作用しなくなる。
【００２３】吐出室１２とクランク室８とは、第二の通路５７を介して連通する。該通路５７の途中には、詳細を後述する本実施形態の制御弁１００が設けられている。第二の通路５７は、熱負荷が大きいときには、制御弁１００のソレノイド１３１Ａの通電により弁体１３２が着座することによって遮断され、熱負荷が小さいときには、ソレノイド１３１Ａへの通電停止により弁体１３２が弁座１２５ａから離れることによって解放される。前記制御弁１００の作動はコンピュータ（図示省略）によって制御される。
【００２４】前記吸入室１３とクランク室８とは、第一の通路５８を介して連通する。該通路５８は、バルブプレート２ａに形成されたオリフィス（第二のオリフィス）５８ａと、シリンダブロック２に形成された通路５８ｂと、シャフト５に固定されたリング（環状体）９に形成された孔５８ｃとで構成される。吸入室１３とクランク室８とは第三の通路６０を介して連通している。該通路６０は、フロントハウジング４に形成された通路６０ａと、フロント側軸受収容空間６０ｂと、シャフト５に形成された通路６０ｃと、シリンダブロック２に形成されたリヤ側軸受収容空間６０ｄと、シリンダブロック２の通路５８ｂと、バルブプレート２ａのオリフィス５８ａとで構成される。よって、前記シリンダブロック２の通路５８ｂと前記バルブプレート２ａのオリフィス５８ａは、第一の通路５８の一部を構成するとともに、第三の通路６０の一部をも構成する。
【００２５】前記通路６０ｃのリヤ側端部の内周面には、雌ねじ６１が形成され、該雌ねじ６１には、スクリュー６２がねじ込まれている。該スクリュー６２には、オリフィス（第一のオリフィス）６２ａが形成され、該オリフィス６２ａの通路面積は、前記第一の通路５８の一部を構成するバルブプレート２ａにおける第二のオリフィス５８ａの通路面積よりも小さい。従って、斜板１０のボス部１０ｂがリング９の孔５８ｃをほぼ塞ぎ、第一の通路５８の通路断面積が大幅に減少した場合にのみ、第三の通路６０を通じてクランク室８の冷媒が吸入室１３に導かれる。前記バルブプレート２ａには、圧縮室８２と吐出室１２とを連通させる吐出ポート１６と、圧縮室８２と吸入室１３とを連通させる吸入ポート１５とが、それぞれ周方向に所定間隔おきに設けられている。吐出ポート１６は、吐出弁１７により開閉され、該吐出弁１７は、バルブプレート２ａのリヤハウジング側端面に弁押さえ１８とともにボルト１９、ナット２０により固定される。一方、吸入ポート１５は吸入弁２１により開閉され、該吸入弁２１は、バルブプレート２ａとシリンダブロック２との間に配設される。
【００２６】シャフト５のリヤ側端部は、シリンダブロック２のリヤ側軸受収納空間６０ｄに収納されたラジアル軸受（リヤ側軸受）２４及びスラスト軸受（リヤ側軸受）２５によって回転可能に支持され、シャフト５のフロント側端部は、フロントハウジング４のフロント側軸受収容空間６０ｂに収容されたラジアル軸受（フロント側軸受）２６によって回転可能に支持される。フロント側の軸受収納空間６０ｂには、ラジアル軸受２６の他にシャフトシール４６が収容されている。シリンダブロック２の中央部には、雌ねじ１ｂが設けられ、この雌ねじ１ｂには、アジャストナット８３が螺合する。該アジャストナット８３を締め込むことによって、スラスト軸受２５を介してシャフト５にプレロードを与える。また、シャフト５のフロント側端部にはプーリ（図示省略）が固定される。
【００２７】シャフト５には、該シャフト５の回転を斜板１０に伝達するスラストフランジ４０が固定され、該スラストフランジ４０は、スラスト軸受３３を介してフロントハウジング４の内壁面に支持されている。スラストフランジ４０と斜板１０とは、ヒンジ機構４１を介して連結され、斜板１０は、シャフト５と直角な仮想面に対して傾斜可能である。斜板１０は、シャフト５に摺動かつ傾斜可能に装着されている。
【００２８】ヒンジ機構４１は、斜板１０のフロント面１０ｃに設けられたブラケット１０ｅと、該ブラケット１０ｅに設けられた直線状ガイド溝１０ｆと、スラストフランジ４０の斜板側側面４０ａに螺合されたロッド４３とで、構成されている。ガイド溝１０ｆの長手軸は、斜板１０のフロント面１０ｃに対して所定角度傾いている。ロッド４３の球状部４３ａは、前記ガイド溝１０ｆに相対摺動可能に嵌合している。
【００２９】次に、本実施形態の可変容量型圧縮機用制御弁（以下「制御弁」という。）１００について詳細に説明する。図３は、制御弁１００を可変容量型圧縮機１に組み込んだ状態を示す縦断面図、図４は、図３の制御弁の詳細を示す縦断面図、図５は、図４の制御弁を９０°回転させた縦断面図である。図３に示す制御弁１００は、図１及び図２の可変容量型圧縮機１のリヤハウジング３側に設けられ、該リヤハウジング３の空間８４，８５内に、Ｏリング１２１ａ，１２１ｂ，１３１ｂを介して気密性を保った状態で配設される。
【００３０】図４に示すように、制御弁１００は、制御弁本体１２０と、ソレノイド励磁部１３０と、感圧部１４５とで形成されており、前記ソレノイド励磁部１３０は、中央部に配置され、該ソレノイド励磁部１３０の両側には、前記制御弁本体１２０と前記感圧部１４５とが配置されている。前記ソレノイド励磁部１３０は、その外周にソレノイドハウジング１３１を備え、該ソレノイドハウジング１３１の内部には、ソレノイド１３１Ａと、該ソレノイド１３１Ａの励磁によって上下方向に移動するプランジャ１３３と、吸引子１４１とを備え、前記プランジャ１３３を配置したプランジャ室１３０ａは、前記制御弁本体１２０に備えられた吸入冷媒ポート１２９と連通している。前記感圧部１４５は、ソレノイドハウジング１３１の下側に配置され、その内部に感圧室１４５ａを備え、該感圧室１４５ａは、ステム１３８等を介して前記プランジャ１３３を作動するベローズ１４６とばね１５９とを配設している。
【００３１】前記制御弁本体１２０は、弁室１２３を備え、該弁室１２３内には前記プランジャ１３３によって開閉作動する弁体１３２が配置されており、弁室１２３には、高圧の吐出圧力Ｐｄの冷媒ガスが、通路８１、吐出冷媒ポート１２６を介して導かれている。弁室１２３の底面には、クランク室冷媒ポート１２８に連通する弁孔１２５が穿設されているとともに、弁室１２３の上部の空間はストッパ１２４により閉鎖されている。該ストッパ１２４は、その中心部に、弁孔１２５と対向して該弁孔１２５と等しい断面積の有底縦孔の圧力室１５１が穿設されており、該有底縦孔の圧力室１５１は、ばね収納室１５１ａとしても形成され、その底部には弁体１３２を弁室１２３の底面側に付勢する閉弁ばね１２７が配置されている。
【００３２】前記弁体１３２は、上部１３２ａ、拡大弁体部１３２ｂ、細径部１３２ｃ及び下部１３２ｄからなる棒状体で、上部１３２ａと下部１３２ｄとが前記弁孔１２５と等しい断面積とされており、前記上部１３２ａが圧力室１５１を有するストッパ１２４に嵌合支持され、前記拡大弁体部１３２ｂが弁室１２３内に配置され、前記細径部１３２ｃが前記弁孔内においてクランク室（クランク室圧力Ｐｃ）に連通するクランク室冷媒ポート１２８と対向し、前記下部１３２ｄは制御弁本体１２０に嵌合支持し、その端部が吸入圧力Ｐｓの冷媒ガスが導かれるプランジャ室１３０ａに挿入されて前記プランジャ１３３に接触している。該プランジャ１３３が上下動することで、前記弁体１３２が上下動し、該弁体１３２の拡大弁体部１３２ｂが、弁孔１２５の上面の弁座１２５ａとの間の間隙を調整する。
【００３３】図５に示すように、前記ストッパ１２４には、前記圧力室１５１に連通する横孔１５３が設けられ、該横孔１５３は、ストッパ１２４と制御弁本体１２０とによって形成される空隙部１３９と前記圧力室１５１とを連通している。他方、制御弁本体１２０には、前記空隙部１３９と吸入圧力Ｐｓの冷媒ガスが流入するプランジャ室１３０ａとを連通するキャンセル孔１５５が穿設されている。従って、前記プランジャ室１３０ａ内の吸入圧力Ｐｓの冷媒ガスは、前記キャンセル孔１５５を介して前記圧力室１５１に導かれることになり、前記弁体１３２は、その上下部１３２ａ，１３２ｄの両側から前記吸入圧力Ｐｓを受けることになり、かつ、前記弁体１３２の上下部１３２ａ，１３２ｄが同じ断面積とされていることから、前記上下部１３２ａ，１３２ｄの両側から受ける吸入圧力Ｐｓはバランスして相殺され、前記弁体１３２が実質的に前記吐出圧力Ｐｄの影響を受けないこととなる。また、前記弁体１３２は、クランク室内圧力Ｐｃを有するクランク室８に連通するクランク室冷媒ポート１２８付近が細径部１３２ｃとされているので、前記弁体１３２の弁体部１３２ｂが弁座１２５ａに着座した状態では、クランク室内の圧力Ｐｃを受けても、その上下方向の力がバランスして、弁体１３２に無用の力が作用しない。
【００３４】そして、プランジャ室１３０ａに導かれた低温の吸入圧力Ｐｓは、後述する感圧部１４５内に導かれるとともに、前記リヤハウジング３とソレノイドハウジング１３１間の吸入圧力導入空間８５にも導かれる（図３）。該吸入圧力導入空間８５は、ソレノイドハウジング１３１の側部に設けられる突部１３１ａのＯリング１３１ｂを介して密閉されており、前記吸入室１３側からの低温の冷媒ガスによってソレノイドハウジング１３１の側面全体の冷却を図っている。
【００３５】ソレノイドハウジング１３１内部には、図４に示すように、前記弁体１３２を連結固定するプランジャ１３３が配設され、該プランジャ１３３は、前記制御弁本体１２０の端部にＯリング１３４ａを介して密接状態に接するパイプ１３６に摺動自在に支持されている。プランジャ１３３の後端部に形成される収容孔１３７には、ステム１３８の上端部１３８ａが挿通固定されるとともに、前記ステム１３８の下端部１３８ｂは、吸引子１４１の前端部収容孔１４２側から後端部収容孔１４３側に突き出す状態で、吸引子１４１に対し摺動自在に支持されている。前記プランジャ１３３と前記吸引子１４１の前端部収容孔１４２との間には、プランジャ１３３を吸引子１４１側から離す方向に付勢する開弁ばね１４４が設けられている。
【００３６】また、ステム１３８の下端部１３８ｂには、感圧室１４５ａ内に配設されるベローズ１４６内部の一対のストッパ１４７，１４８のうち、ストッパ１４７側が接離自在に装着され、該ストッパ１４７のフランジ１４９と前記吸引子１４１側の後端部収容孔１４３との間には、ストッパ１４７を吸引子１４１側から離す方向に付勢するばね１５０が設けられている。感圧室１４５ａ内の吸入圧力Ｐｓが高くなり、ベローズ１４６の収縮により一対のストッパ１４７，１４８同士が当接することにより、ベローズ１４６の変位位置が規制され、この最大変位量は、前記ステム１３８の下端部１３８ｂとベローズ１４６のストッパ１４７との最大嵌合量よりも小さくなるように設定される。なお、前記ソレノイド１３１Ａには、制御コンピュータ（図示省略）によって制御される励磁電流を供給できるコード１５８が接続されている（図３）。
【００３７】次に、本実施形態の可変容量型圧縮機１と制御弁１００との作動について説明する。車載エンジンの回転動力は、ベルト（図示省略）を介してプーリ（図示省略）から前記シャフト５に常時伝達され、シャフト５の回転力は、スラストフランジ４０、ヒンジ機構４１を経て斜板１０に伝達され、該斜板１０を回転させる。
【００３８】斜板１０の回転によりシュー５０が斜板１０の摺動面１０ａ上を相対回転し、ピストン７の直線往復運動に変換され、その結果シリンダボア６内の圧縮室８２の容積が変化し、この容積変化によって冷媒ガスの吸入、圧縮及び吐出が順次行われ、斜板１０の傾斜角度に応じた容量の冷媒ガスが吐出される。まず、熱負荷が大きくなる場合には、吐出室１２からクランク室８に冷媒ガスの流入が阻止され、クランク室８の圧力は低く、圧縮行程中のピストン７のリヤ面に生じる力は小さくなり、ピストン７のリヤ面に生じる力の総和が、ピストン７のフロント面（トップ面）に生じる力の総和を下回ることによって、斜板１０の傾斜角度が大きくなる。
【００３９】ここで、吐出室１２の圧力が高くなって、吐出室１２とクランク室８との圧力差が所定値以上になり、スプール弁３１の下側に作用する吐出室１２の冷媒ガスの圧力が、スプール弁３１の上側に作用するクランク室８の冷媒ガスの圧力とばね３２の付勢力の合力に打ち勝つ場合には、スプール弁３１が開弁方向に移動して吐出通路３９が開き（図１）、吐出室１２の冷媒ガスが、吐出口１ａからコンデンサ８８に流出する。なお、斜板１０の傾斜角度が最小から最大になるときには、斜板１０のボス部１０ｂがリング９の孔５８ｃから離れ、第一の通路５８が全開になり、クランク室８の冷媒ガスが第一の通路５８を介して吸入室に流れるため、クランク室８の圧力低下が起こる。また、第一の通路５８の通路面積が最大になると、第三の通路６０から吸入室１３には冷媒ガスがほとんど流れない。
【００４０】このように、熱負荷が大きくなり、制御弁１００のソレノイド１３１Ａが励磁される場合には、プランジャ１３３が、吸引子１４１側に引き込まれ、プランジャ１３３に連結されている弁体１３２が弁孔１２５を閉じる方向に移動し、クランク室８の流入は阻止される。一方、低温の冷媒ガスは、吸入室１３に連通する通路８０側から制御弁本体１２０の吸入冷媒ポート１２９及びプランジャ室１３０ａを介して感圧部１４５に導かれ、感圧部１４５のベローズ１４６は、吸入室１３の吸入圧力Ｐｓである前記冷媒ガスの圧力に基いて変位し、該変位が前記ステム１３８、前記プランジャ１３３を介して前記弁体１３２に伝達される。すなわち、前記弁体１３２の前記弁孔１２５に対する開度位置は、前記ソレノイド１３１Ａによる吸引力と、前記ベローズ１４６の付勢力と、前記閉弁ばね１２７及び開弁ばね１４４の付勢力とによって決定される。
【００４１】そして、前記感圧室１４５ａ内の圧力（吸入圧力Ｐｓ）が高くなると、前記ベローズ１４６が収縮し、これが前記ソレノイド１３１Ａによる前記プランジャ１３３の吸引方向と一致するため、ベローズ１４６の変位に前記弁体１３２の移動が追従し、前記弁孔１２５の開度が減少する。これにより、吐出室１２から弁室１２３内に導かれる高圧の冷媒ガスの量は減少（クランク室圧力Ｐｃが低下）し、斜板１０の傾斜角度が増加する（図１）。また、前記感圧室１４５ａ内の圧力が低くなると、前記ベローズ１４６は、ばね１５９とベローズ１４６自身の復元力により伸長し、弁体１３２が弁孔１２５の開度を増加する方向に移動して、弁室１２３内に導かれる高圧の冷媒ガスの量が増大（クランク室圧力Ｐｃが増加）し、図１の状態における斜板１０の傾斜角度は減少する。
【００４２】これに対し、熱負荷が小さくなる場合には、高圧の冷媒ガスが吐出室１２からクランク室８に流出し、該クランク室８の圧力が高くなる。そして、圧縮行程中のピストン７のリヤ面に生じる力が大きくなり、ピストン７のリヤ面に生じる力の総和が、ピストン７のフロント面に生じる力の総和を上回ることによって斜板１０の傾斜角度が小さくなる。
【００４３】ここで、前記吐出室１２とクランク室８との圧力差が所定値以下になり、スプール弁３１の上側に作用するクランク室８の圧力とばね３２の付勢力との合力が、スプール弁３１の下側に作用する吐出室１２の冷媒ガスの圧力に打ち勝つ場合には、スプール弁３１が閉弁方向に移動して吐出通路３９を遮断し（図２）、吐出口１ａからコンデンサ８８への冷媒ガスの流出が阻止される。なお、斜板１０の傾斜角度が最大から最小となるときには、斜板１０のボス部１０ｂがリング９の孔５８ｃをほぼ塞ぎ、第一の通路５８の通路断面積を大幅に減少させるが、クランク室８内の冷媒ガスは第三の通路６０を通じて吸入室１３に流れるため、クランク室８内の過度の圧力上昇は抑制され、圧縮機１内における冷媒ガスの循環が可能になる。すなわち、この場合に冷媒ガスは、吸入室１３、圧縮室８２、吐出室１２、第二の通路５７、クランク室８及び第三の通路６０を経て再び吸入室１３に戻る。本実施形態では、吐出制御弁としてのスプール弁３１の一方に、クランク室８の圧力を作用させ、スプール弁３１の他方に吐出室１２の圧力を作用させる構造を採用し、スプール弁３１として閉弁方向に付勢する比較的小さなばね力を有するばね３２を用いており、熱負荷が小さくなって吐出室１２の圧力が次第に低下したときには最小ピストンストローク（極低負荷）になり、斜板１０が第一の通路５８の通路面積を減少させるまで、スプール弁３１は開いた状態に保たれる。
【００４４】このように、熱負荷が小さくなり、前記ソレノイド１３１Ａが消磁される場合には、プランジャ１３３に対する吸引が消失され、前記開弁ばね１４４の付勢力により、前記プランジャ１３３が前記吸引子１４１側から離れる方向に移動し、弁体１３２が、制御弁本体１２０の弁孔１２５を開放する方向に移動し、クランク室８への流入が促進される。ここで、前記感圧部１４５内の圧力が上昇すると、前記ベローズ１４６が収縮し、弁体１３２の開度が減少するが、前記ステム１３８の下端部１３８ｂは、前記ベローズ１４６のストッパ１４７に対して接離自在に装着されているため、前記ベローズ１４６の変位が弁体１３２に対して影響を与えることはない。
【００４５】以上のように本実施形態の制御弁１００は、中央部に、ソレノイド１３１Ａの励磁によって上下方向に移動するプランジャ１３３を備えたソレノイド励磁部１３０と、該ソレノイド励磁部１３０の下側にステム１３８等を介してプランジャ１３３と連動するベローズ１４６を配設した感圧部１４５と、前記ソレノイドハウジング１３１の上側にプランジャ１３３と連動する弁体１３２等を配設した弁室１２３を有する制御弁本体１２０とによって形成されているため、感圧室１４５ａとソレノイド１３１Ａとが接近配設され、ソレノイド１３１Ａの吸引による作用点とベローズ１４６による作用点とが近づき、作動杆を構成する弁体１３２及びステム１３８の閉弁方向への移動時におけるガタ付きを必要最小限に抑えることができる。
【００４６】ストッパ１２４は、弁孔１２５と同じ断面積の有底縦孔の圧力室１５１を有し、該圧力室１５１と空隙部１３９とは横孔１５３によって連通するとともに、前記空隙部１３９とプランジャ室１３０ａとはキャンセル孔１５５によって連通しているため、制御弁本体１２０のプランジャ室１３０ａの圧力と圧力室１５１の圧力が、ともに吸入圧力Ｐｓとなり、弁体１３２の可動方向の上下端部における圧力は常に等しくなる。よって、前記従来例の弁体上下をクランク室圧力Ｐｃとする場合のように、クランク室圧力Ｐｃの増減により、弁体に作用する力が変化して弁体上下のバランスが変わるのに対して、本実施形態では、弁体１３２上下において常にバランスを保つことができる。また、圧縮機１の最大吐出容量運転が行われる場合にも、吐出圧力Ｐｄによって弁体１３２が弁座１２５ａに強く押しつけられて、圧縮機１の第二の通路５７への冷媒ガスの供給が困難になることを防ぐことができる。このため、同じ電流値に対して弁孔１２５の開度を同じに制御することができる。
【００４７】
【発明の効果】以上の説明から理解されるように、本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁は、棒状体の弁体の上下両端に冷媒ガスの吸入圧力を作用させてバランスした構成としたので、冷媒ガスの圧力変化に基く弁体の作動の悪影響をなくして弁体の開閉精度を向上させることができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】３９１００２１６６
【氏名又は名称】株式会社不二工機
【識別番号】０００００３３３３
【氏名又は名称】株式会社ゼクセル
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| 【出願日】 |
平成１０年１０月１６日（１９９８．１０．１６） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９１０９６
【弁理士】
【氏名又は名称】平木 祐輔 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２０００−１２０９１２（Ｐ２０００−１２０９１２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年４月２８日（２０００．４．２８） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−２９５４９２ |
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