| 【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】沖井 俊樹
【氏名】今井 正幸
【氏名】風早 幸生
【氏名】喜渡 昇一
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| 【要約】 |
【課題】制御弁のプランジャ及びステムの動きをスムーズに行って、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】ソレノイド励磁部は、ソレノイドの励磁によって上下方向に移動するプランジャと、該プランジャに感圧部の動きを伝達するステムとを備え、前記プランジャは、弁体の下端及び制御弁本体の下端に接触する上端面を有する上部と、前記ステムの上部を下端面から挿通する主部とを有するとともに、前記上端面は、前記制御弁本体との接触面積を少なくするべく、前記プランジャの主部の断面積よりも小なる表面積に形成し、前記プランジャの内部には、該プランジャの長手軸方向の冷媒抜き孔及び該長手軸に交差する方向に他の冷媒抜き孔を形成してなる。 |
【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上側に配置した制御弁本体と、下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、前記ソレノイド励磁部は、ソレノイドと、該ソレノイドの励磁によって上下方向に移動するプランジャと、該プランジャに前記感圧部の動きを伝達するステムとを備え、前記プランジャは、該プランジャにより開閉作動する弁体の下端と前記制御弁本体の下端に接触する上端面を有する上部と、前記ステムの上部をその下端面から挿通する主部とを有するとともに、前記上端面は、前記制御弁本体との接触面積を少なくするべく、前記プランジャの主部の断面積よりも小なる表面積に形成することを特徴とする可変容量型圧縮機用制御弁。
【請求項２】 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上側に配置した制御弁本体と、下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、前記ソレノイド励磁部は、ソレノイドと、該ソレノイドの励磁によって上下方向に移動するプランジャと、該プランジャに前記感圧部の動きを伝達するステムとを備え、前記プランジャは、該プランジャにより開閉作動する弁体の下端と前記制御弁本体の下端に接触する上端面を有する上部と、前記ステムの上部をその下端面から挿通する主部とを有するとともに、前記プランジャの内部には、該プランジャの長手軸方向の冷媒抜き孔を形成することを特徴とする可変容量型圧縮機用制御弁。
【請求項３】 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上側に配置した制御弁本体と、下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、前記ソレノイド励磁部は、ソレノイドと、該ソレノイドの励磁によって上下方向に移動するプランジャと、該プランジャに前記感圧部の動きを伝達するステムとを備え、前記プランジャは、該プランジャにより開閉作動する弁体の下端と前記制御弁本体の下端に接触する上端面を有する上部と、前記ステムの上部をその下端面から挿通する主部とを有するとともに、前記プランジャの内部には、該プランジャの長手軸に交差する方向に冷媒抜き孔を形成することを特徴とする可変容量型圧縮機用制御弁。
【請求項４】 前記プランジャの内部は、該プランジャの長手軸方向の冷媒抜き孔及び該長手軸に交差する方向に他の冷媒抜き孔を形成することを特徴とする請求項１記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
【請求項５】 前記プランジャの長手軸方向の冷媒抜き孔は、前記長手軸の交差方向の他の冷媒抜き孔と連通していることを特徴とする請求項４記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
【請求項６】 前記プランジャの長手軸方向の冷媒抜き孔は、前記プランジャの長手軸方向に貫通していることを特徴とする請求項２又は５記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
【請求項７】 前記プランジャの長手軸方向の冷媒抜き孔は、前記長手軸の交差方向の冷媒抜き孔と同径の孔であることを特徴とする請求項４乃至６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８】 前記プランジャは、前記主部の側面にスリットを備えていることを特徴とする請求項１乃至７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９】 前記ステムは、内部に該ステムの長手軸方向の冷媒抜き孔を備え、該ステムの長手軸方向の冷媒抜き孔は、前記ステムの長手軸方向に貫通していることを特徴とする請求項１乃至８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１０】 前記ステムは、側面にスリットを備えていることを特徴とする請求項１乃至９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８及び図９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９−２６８９７４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、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。該傾斜角度に基づいてピストン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の回転に基づいてピストン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。
【０００８】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。
【０００９】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。
【００１０】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。
【００１１】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。
【００１２】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。
【００１３】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。
【００１４】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を開くものである。
【００１５】
【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８及び図９に示したように、制御弁１００′の弁室ポート１１３′に前記給気通路２１８を介して吐出圧力Ｐｄが導かれるようになっている。該吐出圧力Ｐｄは高圧であり、しかも吐出圧力Ｐｄをもたらす冷媒ガスは、前記ピストン２６０の前後動作により所定の圧力に達するまで圧縮されることで高熱を放つため、該高熱により前記制御弁１００′自体が高温となり、前記弁体１０６′による前記弁孔１０８′の開閉精度が低下してしまうという問題がある。
【００１６】また、前記ソレノイド１０１′によるソレノイドロッド１０５′の吸引力の作用点と前記ベローズ１１１′による付勢力の作用点とが離れた状態にあるため、閉弁時における前記ソレノイドロッド１０５′の移動時に該ソレノイドロッド１０５′にガタ付きが生じるおそれがあり、弁開閉精度を向上させる上で妨げとなっている。
【００１７】これを解決するために、本出願人は特願平１０−２５０１５６号において、ソレノイドロッドの下側にベローズを備え、前記ソレノイドロッドの吸引力の作用点と前記ベローズの付勢力の作用点とを近付ける技術を提案しているが、低圧の吸入圧力Ｐｓが前記ベローズ側に冷媒だまりとして留まり易くなるために、制御弁本体の下端部とプランジャの上端面との面接触による貼り付き等の該プランジャの動きの阻害要因、及び冷媒のダンパー作用による前記プランジャ及びステムの動きの阻害要因等については、格別の配慮がなされたものではなかった。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、制御弁のプランジャ及びステムの動きをスムーズに行って、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。
【００１８】
【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上側に配置した制御弁本体と、下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、前記ソレノイド励磁部は、ソレノイドと、該ソレノイドの励磁によって上下方向に移動するプランジャと、該プランジャに前記感圧部の動きを伝達するステムとを備え、前記プランジャは、該プランジャにより開閉作動する弁体の下端と前記制御弁本体の下端に接触する上端面を有する上部と、前記ステムの上部をその下端面から挿通する主部とを有するとともに、前記上端面は、前記制御弁本体との接触面積を少なくするべく、前記プランジャの主部の断面積よりも小なる表面積に形成すること、前記プランジャの内部には、該プランジャの長手軸方向の冷媒抜き孔を形成すること、又は該長手軸に交差する方向に他の冷媒抜き孔を形成することを特徴としている。
【００１９】そして、本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁における好ましい具体的な態様は、前記プランジャの内部は、該プランジャの長手軸方向の冷媒抜き孔及び該長手軸に交差する方向に他の冷媒抜き孔を形成し、前記プランジャの長手軸方向の冷媒抜き孔は、前記長手軸の交差方向の冷媒抜き孔と連通していること、前記プランジャの長手軸方向に貫通していること、又は前記長手軸の交差方向の冷媒抜き孔と同径の孔であることを特徴としている。
【００２０】さらに、本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁における好ましい他の具体的な態様は、前記プランジャは、前記主部の側面にスリットを備えていることを特徴としている。さらにまた、前記ステムは、内部に該ステムの長手軸方向の冷媒抜き孔を備え、該ステムの長手軸方向の冷媒抜き孔は、前記ステムの長手軸方向に貫通していること、又は前記ステムは、側面にスリットを備えていることを特徴としている。
【００２１】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、プランジャ又はステムの内部に、プランジャの長手軸方向及び該長手軸に交差する方向に冷媒抜き孔を備える構成としたことによって、プランジャの下方に貯まった冷媒をプランジャ室の上部に移動させることができ、弁の開閉精度を向上させることができる。また、プランジャ又はステムの側面にスリットを備える構成とすることと相俟って、弁体動作の不具合をを防ぐことができ、弁の開閉精度をさらに向上させることができる。
【００２２】
【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。
【００２３】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。
【００２４】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。
【００２５】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。
【００２６】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。
【００２７】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が圧縮機１の中心位置よりも下側に設けられている。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。
【００２８】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。
【００２９】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。したがって、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。
【００３０】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。
【００３１】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。
【００３２】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。
【００３３】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。
【００３４】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。
【００３５】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。
【００３６】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。
【００３７】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。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。
【００３８】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。
【００３９】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。
【００４０】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を接触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の下端部に形成される収容孔１３７には、ステム１３８の上部１３８Ａが挿通固定されるとともに、前記ステム１３８の下部１３８Ｂは、吸引子１４１の上端部収容孔１４２側から下端部収容孔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の上端部収容孔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。
【００４１】また、ステム１３８の下部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側の下端部収容孔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。
【００４２】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）。
【００４３】図５は、前記プランジャ１３３の詳細を示したものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断面図である。プランジャ１３３は、上部たる頭部１３３Ａと、主部たる胴部１３３Ｂとからなり、前記上部１３３Ａは前記制御弁本体１２０の端部と向かい合い、前記主部１３３Ｂは前記パイプ１３６内を摺動している。なお、前記主部１３３Ｂの下端部１３３Ｃは前記ステム１３８の上部１３８Ａを挿通している。
【００４４】前記上部たる頭部１３３Ａは、前記主部１３３Ｂよりも小径の略円柱形をしており、制御弁本体１２０の下端部に接するとともに、弁体１３２の下部１３２ｄと接する上端面１３３Ａａを有し（図４）、該上端面１３３Ａａはその中央にプランジャの長手軸（Ｚ軸）方向に伸びる冷媒抜き孔１３３ｄを備えている。また、前記上部１３３Ａの側面には、プランジャの長手軸（Ｚ軸）と交差して半径方向に伸びる冷媒抜き孔１３３ｃを備え、該半径方向冷媒抜き孔１３３ｃと前記長手軸方向冷媒抜き孔１３３ｄは、プランジャ上部１３３Ａにおいて連通する構造とされている。前記冷媒抜き孔１３３ｄの径は、前記冷媒抜き孔１３３ｃの径の約半分程度の小径のものである。
【００４５】前記主部たる胴部１３３Ｂは、略円柱形をなし、その外側面にはプランジャの長手軸（Ｚ軸）方向と平行に伸びる一本のスリット１３３ａを有するとともに、主部１３３Ｂの内部にはプランジャの長手軸（Ｚ軸）方向に伸びる冷媒抜き孔１３３ｂを備え、該長手軸方向冷媒抜き孔１３３ｂと前記半径方向冷媒抜き孔１３３ｃは、プランジャ上部１３３Ａにおいて連通する構造とされている。前記冷媒抜き孔１３３ｂと前記冷媒抜き孔１３３ｃの径は同一径のものである。よって、前記冷媒抜き孔１３３ｄの径は、前記冷媒抜き孔１３３ｂ及び前記冷媒抜き孔１３３ｃの径よりも小径となっている。
【００４６】前記主部たる胴部１３３Ｂの下端部１３３Ｃは、プランジャ下端面１３３Ｃａに向けて先細りになる形状をなし、その内部には前記収容孔１３７を有している。該収容孔１３７は前記冷媒抜き孔１３３ｂと連通している。したがって、プランジャ１３３の上端面１３３Ａａと下端面１３３Ｃａとの間は、前記長手軸方向冷媒抜き孔１３３ｂ、１３３ｄによって貫通されている。図６は、前記ステム１３８の詳細を示したものであり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は縦断面図である。
【００４７】ステム１３８は、上述のように、収容孔１３７に挿通される上部たる頭部１３８Ａと、下部たる胴部１３８Ｂとからなり、前記上部１３８Ａは、略円筒形であり、ステムの長手軸（Ｚ軸）方向に伸びる空洞部としての冷媒抜き孔１３８ｂを形成している。前記下部１３８Ｂは、前記上部１３８Ａよりも小径の略円筒形をなし、ステムの長手軸（Ｚ軸）方向に伸びる空洞部は、前記冷媒抜き孔１３８ｂと同様に、冷媒抜き孔１３８ｃとして形成されている。また、ステム１３８は、外側面にステムの長手軸（Ｚ軸）方向と平行に伸びるスリット１３８ａを有しており、ステム１３８の外周面と収容孔１３７及び吸引子１４１の内周面との貼り付きを防止している。
【００４８】図７は、本実施形態の他のステムの斜視図であり、該ステム１４０も上部たる頭部１４０Ａ及び下部たる胴部１４０Ｂとからなるが、該部分に各々平坦部１４０ａ，１４０ｂを有することによって、断面略半月状の形状をしており、ステム１４０の外周面が収容孔１３７及び吸引子１４１の内周面の全周にわたって接触させないようにして、ステム１４０の貼り付きを防止している。
【００４９】上述のプランジャ１３３及びステム１３８，１４０の構成により、制御弁本体１２０の下端部との貼り付きが少なくなるとともに、プランジャ１３３が圧縮機１の中心位置よりも下にある場合において、プランジャ１３３下方のベローズ１４６側に低圧の吸入圧力Ｐｓを有する冷媒ガスが導入されて、プランジャ１３３の下側が冷媒だまりとなっても、該貯まった冷媒が移動し易くなることにより、プランジャ及びステムの動作が遅れてしまう等の現象を防ぐことができる。
【００５０】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。
【００５１】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。
【００５２】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。
【００５３】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。
【００５４】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に接触されている弁体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づいて変位し、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。
【００５５】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。
【００５６】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。
【００５７】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。
【００５８】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。
【００５９】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。
【００６０】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。ここで、プランジャ１３３の上部たる頭部１３３Ａの上端面１３３Ａａと制御弁本体１２０の下端部との貼り付き荷重の実験の測定値を表１に示す。
【００６１】
【表１】
【００６２】Ｎｏ．１〜Ｎｏ．３は、冷媒抜き孔を備えていないものであり、Ｎｏ．４，Ｎｏ．５は、プランジャ１３３の内部に、該プランジャの長手軸（Ｚ軸）方向の冷媒抜き孔１３３ｄを備え、該長手軸方向冷媒抜き孔１３３ｄと前記半径方向冷媒抜き孔１３３ｃ若しくは前記長手軸方向冷媒抜き孔１３３ｂとを連通させたものである。該表１は、雰囲気温度２０℃において、プランジャ１３３の上部１３３Ａの上端面１３３Ａａの直径φを変化させて、オイルを張った平板にプランジャの上端面を貼り付け、引き離しに要する引張り荷重を測定し、この値からプランジャの自重を引くことによって、プランジャの吸引方向の引き離しに要する抵抗値たる貼り付き荷重（単位：ｇ）を求めたものである。プランジャ上端面１３３Ａａの直径φを約１／２にすることによって前記抵抗値は約１／１３０に低減できることが判る（Ｎｏ．１，Ｎｏ．３）。特にＮｏ．５については、引き離しに要する前記抵抗値は約０になり、この構成によって、弁体１３２の閉弁時にも、プランジャ上端面１３３Ａａと弁体１３２の下部１３２ｄとの間に冷媒が貯まらなくなり、確実な閉弁動作等を達成できることが判る。
【００６３】よって、プランジャ１３３の上部たる頭部１３３Ａの径を主部たる胴部１３３Ｂに対して小さくすることで、プランジャ１３３の上端面１３３Ａａと制御弁本体１２０の下端部との接触面積を減らすことができ（図４参照）、プランジャ１３３と制御弁本体１２０との貼り付きをなくし、弁体１３２をスムーズに動かすことができる。また、前記長手軸方向冷媒抜き孔１３３ｂ、１３３ｄを設けることで弁体１３２の閉弁時にも、プランジャ上端面１３３Ａａと弁体１３２の下部１３２ｄとの間に冷媒が貯まらなくなり、前記半径方向冷媒抜き孔１３３ｃを設けることにより冷媒をプランジャ室１３０ａ内で無理なく移動させることができる。
【００６４】したがって、プランジャ１３３の内部には、前記長手軸方向の冷媒抜き孔１３３ｂ、１３３ｄ及びこれと交差する半径方向の冷媒抜き孔１３３ｃを備え、前記長手軸方向冷媒抜き孔１３３ｂと同一径の前記半径方向冷媒抜き孔１３３ｃとが連通する構成にすることによって、弁体１３２の閉弁時にも、プランジャ上端面１３３Ａａと弁体１３２の下部１３２ｄとの間に冷媒が貯まらなくなるとともに、プランジャ１３３の下方に貯まった冷媒をプランジャ室１３０ａの上部に無理なく移動させることができるので、プランジャ１３３の動作に遅れが生じること等を防ぐことができる。また、オイルのダンパー効果及びパイプ１３６の内周面とプランジャ１３３の外周面との間における粘性摺動抵抗の実験の測定値を表２に示す。
【００６５】
【表２】
【００６６】Ｎｏ．１は、プランジャ１３３の主部たる胴部１３３Ｂの側面に、プランジャの長手軸方向と平行に伸びる一本のスリット１３３ａを有するものであり、Ｎｏ．２は、前記スリットを二本にしたものであり、Ｎｏ．３は、前記スリットを一本にするとともに、プランジャ１３３内に前記冷媒抜き孔１３３ｂ、１３３ｃ、１３３ｄを備えたものである。該表２は、雰囲気温度２０℃において、オイルを入れたパイプ内にプランジャ１３３を挿入し、プランジャ１３３の上下方向の移動に要する引張り荷重又は圧縮荷重を測定し、この値からプランジャの自重を引く又は加えることによって、プランジャ１３３の移動に要する抵抗値たる摺動抵抗（単位：ｇ）を求めたものである。
【００６７】Ｎｏ．２における弁体１３２の開弁方向（プランジャ１３３を引張り上げる方向）に要する力は、Ｎｏ．１に比べて、スリットを増やすことにより引張力で約１／２に低減できることが判る。Ｎｏ．３における弁体１３２の開弁方向（プランジャ１３３を引張り上げる方向）、及び閉弁方向（プランジャ１３３を圧縮して下げる方向）に要する力は、Ｎｏ．１に比べて、それぞれ引張力で約１／６０、圧縮力で約１／１０に低減できることが判る。
【００６８】よって、プランジャ１３３の主部たる胴部１３３Ｂの側面にスリット１３３ａを備える構成とすると、パイプ１３６の内周面とプランジャ１３３の外周面の全周にわたる圧力のバランスを崩すことができ、プランジャ１３３の貼り付き防止し、弁体１３２をスムーズに動かすことができる。さらに、プランジャ１３３の内部に、冷媒抜き孔１３３ｂ、１３３ｃ、１３３ｄを備える構成によって、貯まった冷媒をプランジャ室１３０ａの上部に無理なく移動させることができ、プランジャ１３３の動作に遅れが生じること等を防ぐことができる。
【００６９】また、ステム１３８の内部には冷媒抜き孔１３８ｂ、１３８ｃを備え、該冷媒抜き孔１３８ｂ、１３８ｃが、前記ステム１３８の長手軸方向に貫通する構成にすることによって、ステム１３８の下方に貯まった冷媒をプランジャ１３３の冷媒抜き孔１３３ｂ、１３３ｃを介してプランジャ室１３０ａの上部に移動させ易くなり、ステム１３８の動作に遅れが生じること等を防ぐことができる。
【００７０】さらに、ステム１３８の側面にスリット１３８ａを備えること等により、ステムの断面を切り欠いた環状にし、ステム１３８の外周面とプランジャ１３３及び吸引子１４１の内周面との貼り付きを防止して、プランジャ１３３、さらに弁体１３２をスムーズに動かすことができる。
【００７１】
【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、冷媒ガスに基づく弁体の作動の悪影響をなくして弁孔の開閉精度を向上させることができる。
【００７２】また、弁孔の開閉精度の向上によって、圧縮機のクラッチレス運転の維持を図ることができる。
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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１２月２４日（１９９８．１２．２４） |
| 【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２０００−１９３１２２（Ｐ２０００−１９３１２２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年７月１４日（２０００．７．１４） |
| 【出願番号】 |
特願平１０−３６７９７９ |
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