JP2002021720A - 容量可変型圧縮機の制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電気的な構成を使用することなく吐出圧を弁開
度に反映させることができ、しかも吐出圧が過大に上昇
制御されることのない容量可変型圧縮機の制御弁を提供
すること。 【解決手段】制御弁ＣＶは、吐出圧Ｐｄの変動に基づく
ベローズ５４の変位によって、同吐出圧Ｐｄの変動を打
ち消す側に容量可変型圧縮機の吐出容量が変更されるよ
うに弁体４１を位置決めする。同弁体４１の位置決めに
は、吐出圧Ｐｄ以外にもクランク圧Ｐｃが関与されてい
る。吐出圧Ｐｄの上昇に基づく弁体４１の変位方向と、
クランク圧Ｐｃの上昇に基づく弁体４１の変位方向とが
同じとなるように構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば車両用空調
装置に用いられる容量可変型圧縮機の制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】車載用の圧縮機として広く採用されてい
る容量可変型圧縮機には、例えば特開平１０−２７８５
６７号公報や特開平１１−２２３１７９号公報に開示さ
れた容量制御機構が組み込まれている。同容量制御機構
は、冷媒循環回路の冷媒流量と相関性のある吐出圧を所
定の目標値（設定吐出圧）に維持すべく、制御弁を動作
させて容量可変型圧縮機の吐出容量を制御する構成であ
る。なお、容量可変型圧縮機は、例えばクランク室の圧
力（クランク圧）に基づいて吐出容量を変更可能であっ
て、容量制御機構の制御弁はその弁開度調節によってク
ランク圧を調節可能となっている。

【０００３】さらに詳述すれば、特開平１０−２７８５
６７号公報の容量制御機構は、吐出圧を圧力センサによ
って電気的に検出し、この検出吐出圧に基づいて電磁制
御弁をフィードバック制御する構成である。また、図９
に示すように、特開平１１−２２３１７９号公報の容量
制御機構は、吐出圧Ｐｄを制御弁ＣＶ内において機械的
に検出し、同検出吐出圧Ｐｄを弁体１０１の位置決めに
利用する内部自律制御構成を備えている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、特開平１０
−２７８５６７号公報の容量制御機構においては、高価
な部品である圧力センサを用いる必要があるし、同圧力
センサに対する配線は自動化が難しくその配線作業を手
作業で行なわなければならない。従って、空調装置のコ
ストが上昇する問題を生じていた。

【０００５】また、図９に示すように、特開平１１−２
２３１７９号公報の容量制御機構においては、制御弁Ｃ
Ｖの弁体１０１が、容量可変型圧縮機の吐出室とクラン
ク室とを連通する容量制御用のガス通路１０２内に配置
されている。従って、同弁体１０１には吐出圧Ｐｄに基
づく開弁方向の力以外にも、弁室１０３内のクランク圧
Ｐｃに基づく力が、閉弁方向言い換えれば吐出圧Ｐｄの
作用方向と反対方向に作用されている。つまり、同弁体
１０１の位置決めには吐出圧Ｐｄ以外にもクランク圧Ｐ
ｃが関与されることとなる。このため、公報中において
は、吐出圧Ｐｄを設定吐出圧に維持すべく弁体１０１が
位置決めされると述べてはいるものの、厳密には吐出圧
Ｐｄとクランク圧Ｐｃとの差に応じて同差を一定に維持
するように弁体１０１が位置決めされることとなってい
た。

【０００６】従って、例えば何らかの理由によってクラ
ンク圧Ｐｃが過大に上昇すると、容量制御機構は吐出圧
Ｐｄとクランク圧Ｐｃとの差を一定に維持すべく、容量
可変型圧縮機の吐出容量を増大させてしまう。その結
果、吐出圧Ｐｄが設定吐出圧を大きく超えて制御（安
定）されてしまい、容量可変型圧縮機や冷媒循環回路を
構成する配管等に過大なストレスが作用されることとな
っていた。このため、容量可変型圧縮機や配管等の耐圧
構造を強化するか、或いは吐出圧領域に吐出圧Ｐｄの過
大な上昇を阻止する圧力開放弁（安全弁）を配設しなく
てはならず、いずれにしても空調装置のコストが上昇す
る問題を生じていた。

【０００７】本発明の目的は、電気的な構成を使用する
ことなく吐出圧を弁開度に反映させることができ、しか
も吐出圧が過大に上昇制御されることのない容量可変型
圧縮機の制御弁を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１の発明は、クランク室の圧力に基づいて吐出
容量を変更可能な容量可変型圧縮機に用いられる制御弁
であって、前記クランク室と吐出圧領域とを接続する給
気通路又はクランク室と吸入圧領域とを接続する抽気通
路の一部を構成すべくバルブハウジング内に区画された
弁室と、前記弁室内に変位可能に収容され、同弁室内で
の位置に応じて給気通路又は抽気通路の開度を調節可能
な弁体と、前記バルブハウジング内に区画され、検圧通
路を介して吐出圧領域と接続される感圧室と、前記感圧
室内に収容され、同感圧室内の圧力変動に応じて変位可
能な感圧部材とを備え、前記感圧室内における吐出圧の
変動に基づく感圧部材の変位は、同吐出圧の変動を打ち
消す側に容量可変型圧縮機の吐出容量が変更されるよう
に弁体の位置決めに反映されることと、前記吐出圧の上
昇に基づく弁体の変位方向と、吐出圧以外の圧力の上昇
に基づく弁体の変位方向とが反対方向とならないように
構成されていることとを特徴としている。

【０００９】この構成においては、感圧部材によって吐
出圧を機械的に検出し、同検出吐出圧を弁体の位置決め
に直接反映させている。従って、吐出圧を電気的に検出
する高価な圧力センサ等を必要とせず、よって同圧力セ
ンサに対する面倒な配線作業を行なう必要がない。

【００１０】また、給気通路又は抽気通路内に配置され
る弁体には、吐出圧以外の圧力つまりクランク圧及び／
又は吸入圧が作用されることとなる。しかし、本発明に
おいては、吐出圧の上昇に基づく弁体の変位方向と、吐
出圧以外の圧力の上昇に基づく弁体の変位方向とが反対
方向とならないように構成されている。従って、例え
ば、吐出圧以外の圧力が上昇したとしても、容量可変型
圧縮機の吐出容量を増大させる方向つまり吐出圧を増大
させる方向に弁体が変位されることがなく、吐出圧が過
大に上昇制御されることはない。

【００１１】請求項２の発明は請求項１において、前記
吐出圧の上昇に基づく弁体の変位方向と、吐出圧以外の
圧力の上昇に基づく弁体の変位方向とが同じとなるよう
に構成されていることを特徴としている。

【００１２】この構成においては、例えば、吐出圧以外
の圧力が上昇すると、弁体は容量可変型圧縮機の吐出容
量を減少させる方向に変位され、吐出圧が過大に上昇制
御されることはない。

【００１３】請求項３の発明は請求項１において、前記
吐出圧以外の圧力の変動によっては、弁体が変位しない
ように構成されていることを特徴としている。この構成
においては、吐出圧以外の圧力が変動したとしても弁体
が変位されることはなく、吐出圧のみを指標として容量
可変型圧縮機の吐出容量制御を行い得る。

【００１４】請求項４の発明は請求項１〜３のいずれか
において、前記弁室は給気通路の一部を構成するととも
に感圧室を兼ねており、給気通路の上流部分が検圧通路
を兼ねていることを特徴としている。

【００１５】この構成においては、感圧室や検圧通路を
専用に設ける必要がなく、制御弁の小型化や構成の簡素
化を図ることができる。請求項５の発明は請求項１〜４
のいずれかにおいて、前記感圧部材に付与する力を外部
からの制御によって変更可能なことで、同感圧部材によ
る弁体の位置決め動作の基準となる設定吐出圧を変更可
能な外部制御手段を備えたことを特徴としている。

【００１６】この構成においては、例えば容量可変型圧
縮機が空調装置用であるなら、外部制御手段を備えない
言い換えれば単一の設定吐出圧しか持ち得ない制御弁と
比較して、細やかな空調制御要求に対応することができ
る。

【００１７】請求項６の発明は請求項５において、前記
外部制御手段は感圧部材に与える力を外部からの電気制
御によって変更可能な電磁アクチュエータを備え、同外
部制御手段は電磁アクチュエータの電磁付勢力と設定吐
出圧とが正の相関を有するように構成されていることを
特徴としている。

【００１８】この構成においては、例えば電磁アクチュ
エータが故障した場合には（電磁付勢力がゼロ）、容量
可変型圧縮機の吐出容量が最小側に制御されて、同圧縮
機を駆動する外部駆動源の負荷を軽減することができ
る。

【００１９】請求項７の発明は請求項５において、前記
外部制御手段は感圧部材に与える力を外部からの電気制
御によって変更可能な電磁アクチュエータを備え、同外
部制御手段は電磁アクチュエータの電磁付勢力と設定吐
出圧とが負の相関を有するように構成されていることを
特徴としている。

【００２０】この構成においては、例えば電磁アクチュ
エータが故障したとしても、容量可変型圧縮機の吐出容
量が最大側に制御され、例えば同圧縮機が空調装置用で
あるなら、大きな冷房要求であってもそれを満たすこと
ができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を車両用空調装置に
用いられる容量可変型圧縮機の制御弁に具体化した第１
〜第３実施形態について説明する。なお、第２及び第３
実施形態においては第１実施形態との相違点についての
み説明し、同一又は相当部材には同じ番号を付して説明
を省略する。

【００２２】○第１実施形態 （容量可変型斜板式圧縮機）図１に示すように容量可変
型斜板式圧縮機（以下単に圧縮機とする）は、シリンダ
ブロック１と、その前端に接合固定されたフロントハウ
ジング２と、シリンダブロック１の後端に弁形成体３を
介して接合固定されたリヤハウジング４とを備えてい
る。

【００２３】前記シリンダブロック１とフロントハウジ
ング２とで囲まれた領域には、斜板収容室であるクラン
ク室５が区画されている。クランク室５内には駆動軸６
が回転可能に支持されている。クランク室５において駆
動軸６上には、ラグプレート１１が一体回転可能に固定
されている。

【００２４】前記駆動軸６の前端部は、動力伝達機構Ｐ
Ｔを介して外部駆動源としての車両のエンジンＥに作動
連結されている。動力伝達機構ＰＴは、外部からの電気
制御によって動力の伝達／遮断を選択可能なクラッチ機
構（例えば電磁クラッチ）であってもよく、又は、その
ようなクラッチ機構を持たない常時伝達型のクラッチレ
ス機構（例えばベルト／プーリの組合せ）であってもよ
い。

【００２５】前記クランク室５内にはカムプレートとし
ての斜板１２が収容されている。同斜板１２は、駆動軸
６にスライド移動可能でかつ傾動可能に支持されてい
る。ヒンジ機構１３は、ラグプレート１１と斜板１２と
の間に介在されている。従って、斜板１２は、ヒンジ機
構１３を介したラグプレート１１との間でのヒンジ連
結、及び駆動軸６の支持により、ラグプレート１１及び
駆動軸６と同期回転可能であるとともに、駆動軸６の軸
線方向へのスライド移動を伴いながら駆動軸６に対し傾
動可能となっている。

【００２６】複数（図面には一つのみ示す）のシリンダ
ボア１ａは、前記シリンダブロック１において駆動軸６
を取り囲むようにして貫設形成されている。片頭型のピ
ストン２０は、各シリンダボア１ａに往復動可能に収容
されている。シリンダボア１ａの前後開口は、弁形成体
３及びピストン２０によって閉塞されており、このシリ
ンダボア１ａ内にはピストン２０の往復動に応じて体積
変化する圧縮室が区画されている。各ピストン２０は、
シュー１９を介して斜板１２の外周部に係留されてい
る。従って、駆動軸６の回転にともなう斜板１２の回転
運動が、シュー１９を介してピストン２０の往復直線運
動に変換される。

【００２７】前記弁形成体３とリヤハウジング４との間
には、中心域に位置する吸入室２１と、それを取り囲む
吐出室２２とが区画形成されている。弁形成体３には各
シリンダボア１ａに対応して、吸入ポート２３及び同ポ
ート２３を開閉する吸入弁２４、並びに、吐出ポート２
５及び同ポート２５を開閉する吐出弁２６が形成されて
いる。吸入ポート２３を介して吸入室２１と各シリンダ
ボア１ａとが連通され、吐出ポート２５を介して各シリ
ンダボア１ａと吐出室２２とが連通される。

【００２８】そして、前記吸入室２１の冷媒ガスは、各
ピストン２０の上死点位置から下死点側への往動により
吸入ポート２３及び吸入弁２４を介してシリンダボア１
ａに吸入される。シリンダボア１ａに吸入された冷媒ガ
スは、ピストン２０の下死点位置から上死点側への復動
により所定の圧力にまで圧縮され、吐出ポート２５及び
吐出弁２６を介して吐出室２２に吐出される。

【００２９】前記斜板１２の傾斜角度（駆動軸６の軸線
に直交する平面との間でなす角度）は、この斜板１２の
回転時の遠心力に起因する回転運動のモーメント、ピス
トン２０の往復慣性力によるモーメント、ガス圧による
モーメント等の各種モーメントの相互バランスに基づい
て決定される。ガス圧によるモーメントとは、シリンダ
ボア１ａの内圧と、ピストン２０の背圧にあたるクラン
ク室５の内圧（クランク圧Ｐｃ）との相互関係に基づい
て発生するモーメントであり、クランク圧Ｐｃに応じて
傾斜角度減少方向にも傾斜角度増大方向にも作用する。

【００３０】この圧縮機では、後述する制御弁ＣＶを用
いてクランク圧Ｐｃを調節し前記ガス圧によるモーメン
トを適宜変更することにより、斜板１２の傾斜角度を最
小傾斜角度（図１において実線で示す状態）と最大傾斜
角度（図１において二点鎖線で示す状態）との間の任意
の角度に設定可能としている。

【００３１】（クランク室の圧力制御機構）図１に示す
ように、前記クランク圧Ｐｃを制御するためのクランク
圧制御機構は、圧縮機ハウジング内に設けられた抽気通
路２７、及び給気通路２８並びに制御弁ＣＶによって構
成されている。抽気通路２７は吸入圧（Ｐｓ）領域であ
る吸入室２１とクランク室５とを接続する。給気通路２
８は吐出圧（Ｐｄ）領域である吐出室２２とクランク室
５とを接続し、その途中には制御弁ＣＶが配設されてい
る。

【００３２】そして、前記制御弁ＣＶの開度を調節する
ことで、給気通路２８を介したクランク室５への高圧な
吐出ガスの導入量と抽気通路２７を介したクランク室５
からのガス導出量とのバランスが制御されて、クランク
圧Ｐｃが決定される。クランク圧Ｐｃの変更に応じて、
ピストン２０を介してのクランク圧Ｐｃとシリンダボア
１ａの内圧との差が変更され、斜板１２の傾斜角度が変
更される結果、ピストン２０のストロークすなわち吐出
容量が調節される。

【００３３】（冷媒循環回路）図１に示すように、車両
用空調装置の冷媒循環回路（冷凍サイクル）は、上述し
た圧縮機と外部冷媒回路３０とから構成されている。外
部冷媒回路３０は例えば、凝縮器３１、減圧装置として
の温度式膨張弁３２及び蒸発器３３を備えている。膨張
弁３２の開度は、蒸発器３３の出口側又は下流側に設け
られた感温筒３４の検出温度および蒸発圧力（蒸発器３
３の出口圧力）に基づいてフィードバック制御される。
膨張弁３２は、熱負荷に見合った液冷媒を蒸発器３３に
供給して外部冷媒回路３０における冷媒流量を調節す
る。

【００３４】（制御弁）図２に示すように制御弁ＣＶ
は、その上半部を占める入れ側弁部と、下半部を占める
ソレノイド部６０とを備えている。入れ側弁部は、吐出
室２２とクランク室５とをつなぐ給気通路２８の開度
（絞り量）を調節する。ソレノイド部６０は、制御弁Ｃ
Ｖ内に配設された弁体４１を、外部からの通電制御に基
づき付勢制御するための一種の電磁アクチュエータであ
る。

【００３５】前記制御弁ＣＶのバルブハウジング４５
は、キャップ４５ａと、入れ側弁部の主な外郭を構成す
る上半部本体４５ｂと、ソレノイド部６０の主な外郭を
構成する下半部本体４５ｃとから構成されている。バル
ブハウジング４５の上半部本体４５ｂとその上部に外嵌
固定されたキャップ４５ａとの間には、感圧室を兼ねる
弁室４６が区画形成されている。バルブハウジング４５
内には、上半部本体４５ｂから下半部本体４５ｃにかけ
て収容室４８が区画形成されている。弁室４６と収容室
４８は連通路４７を介して連通されている。

【００３６】前記弁室４６内には弁体４１が変位可能に
収容されている。同弁体４１は、円柱状をなす本体４１
ａの下端面（遮断面）４１ｂが凸球面状に形成されてい
るとともに、本体４１ａの上端縁部にはフランジ状にバ
ネ座４１ｃが形成されている。弁体４１はその遮断面４
１ｂを以って、弁室４６と連通路４７との境界に位置す
る段差に接離可能となっており、従って同段差は弁座５
３として機能し、連通路４７は一種の弁孔となる。

【００３７】前記収容室４８内には、作動ロッド４０が
軸方向（図面では垂直方向）に移動可能に配設されてい
る。同作動ロッド４０の上端面は凸球面状に形成されて
いる。作動ロッド４０の上端部は連通路４７に挿通され
ており、同上端部は作動ロッド４０の移動によって弁室
４６に対し出没可能となっている。連通路４７の口径面
積ＳＢは、作動ロッド４０の横断面積より大きくかつ弁
体本体４１ａ（遮断面４１ｂ以外の円柱部分）の横断面
積ＳＣより小さい。

【００３８】前記弁室４６内には、感圧部材としてのベ
ローズ５４が収容配置されている。同ベローズ５４は、
その上端部がキャップ４５ａに配設された座金５５に固
定されるとともに、下端部が弁体４１の上端面に固定さ
れている。従って、ベローズ５４が伸縮すれば弁体４１
は一体となって上下動し、同弁体４１と弁座５３との間
の距離つまり連通路４７（給気通路２８）の開度が調節
されることとなる。

【００３９】前記ベローズ５４内において座金５５と弁
体４１との間には設定バネ５７が介在されている。同設
定バネ５７は、弁体４１を図面下方つまり弁閉方向に付
勢する。弁室４６内において弁体４１のバネ座４１ｃと
上半部本体４５ｂの弁座５３付近との間には弁体付勢バ
ネ５８が介在され、同弁体付勢バネ５８は弁体４１を図
面上方つまり弁開方向に付勢する。

【００４０】前記バルブハウジング４５のキャップ４５
ａにはポート５１が設けられ、このポート５１は、検圧
通路としての給気通路２８の上流部を介して弁室４６を
吐出室２２に連通させる。バルブハウジング４５の上半
部本体４５ｂにはポート５２が設けられ、このポート５
２は給気通路２８の下流部を介して収容室４８（詳しく
は後述する連絡室４９）をクランク室５に連通させる。
従って、ポート５１、弁室４６、連通路４７、収容室４
８（連絡室４９）及びポート５２は、制御弁内通路とし
て給気通路２８の一部を構成する。

【００４１】前記収容室４８内には、作動ロッド４０と
一体成形された可動鉄心６４が軸方向に移動可能に収容
されている。収容室４８は可動鉄心６４によって、弁室
４６側に位置する連絡室４９と弁室４６とは反対側に位
置するバネ室５０とに区画されている。可動鉄心６４の
外周面と収容室４８の内周面との間には若干の隙間（図
示しない）が確保されており、この隙間を介して連絡室
４９とバネ室５０とは連通されている。従って、バネ室
５０は連絡室４９と同じクランク圧Ｐｃの雰囲気となっ
ている。

【００４２】前記バネ室５０の底壁部は、ソレノイド部
６０の固定鉄心６２によって提供されている。バネ室５
０において固定鉄心６２と可動鉄心６４との間には、追
従バネ６１が介在されている。この追従バネ６１は、可
動鉄心６４を固定鉄心６２から離間させる方向に作用し
て、作動ロッド４０を図面上方つまり弁体４１側に向け
て付勢する。従って、作動ロッド４０の上端面と弁体４
１の遮断面４１ｂとは、設定バネ５７及び追従バネ６１
の付勢力によって当接されており、同作動ロッド４０及
び弁体４１は一体となって上下動する。

【００４３】なお、作動ロッド４０の上端面と弁体４１
の遮断面４１ｂとは凸球面同士による点接触となってい
る。また、弁体４１が弁座５３に着座した全閉状態で
は、その遮断面４１ｂと弁座５３とは円環状領域で線接
触されることとなる。つまり、弁体４１の遮断面４１ｂ
は、その全面が常時露出されているとみなして差し支え
ない。

【００４４】前記固定鉄心６２及び可動鉄心６４の周囲
には、これら鉄心６２，６４を跨ぐ範囲にコイル６７が
巻回されている。このコイル６７には制御装置７０の指
令に基づき駆動回路７１から駆動信号が供給され、コイ
ル６７は、その電力供給量に応じた大きさの電磁吸引力
（電磁付勢力）Ｆを可動鉄心６４と固定鉄心６２との間
に発生させる。なお、コイル６７への通電制御は、同コ
イル６７への印加電圧を調整することでなされる。本実
施形態において印加電圧の調整には、デューティ制御が
採用されている。また、制御装置７０は、エアコンスイ
ッチ、車室温度設定器及び車室温度センサ等からなる外
部情報検出手段７２からの外部情報に基づいて、駆動回
路７１に指令するデューティ比Ｄｔを決定する。

【００４５】（制御弁の動作特性）前記制御弁ＣＶにお
いては、次のようにして弁体４１の配置位置つまり弁開
度が決まる。

【００４６】まず、図２に示すように、コイル６７への
通電がない場合（デューティ比Ｄｔ＝０％）には、弁体
４１の配置には弁体付勢バネ５８及び追従バネ６１の上
向き付勢力ｆ２＋ｆ３の作用が支配的となり、同弁体４
１は連通路４７を全開とする。従って、クランク圧Ｐｃ
はその時おかれた状況下において取り得る最大値とな
り、同クランク圧Ｐｃとシリンダボア１ａの内圧とのピ
ストン２０を介した差は大きくて、斜板１２は傾斜角度
を最小として圧縮機の吐出容量は最小となっている。

【００４７】前記コイル６７に対しデューティ比可変範
囲の最小デューティ比Ｄｔの通電がなされると、下向き
の電磁付勢力Ｆによって減勢された上向きの追従バネ６
１の付勢力ｆ３が、弁体付勢バネ５８の上向きの付勢力
ｆ２及び吐出圧Ｐｄに基づくベローズ５４（有効受圧面
積ＳＡ）の上向き収縮力によって減勢された、設定バネ
５７の下向きの付勢力ｆ１に対抗する。

【００４８】また、図４に示すように、弁体４１の遮断
面４１ｂは、連通路４７の内周面を延長させた仮想円筒
面（二本の垂直二点鎖線で示す）によって内側部分と外
側部分とに分けられ、前記内側部分（弁体４１と作動ロ
ッド４０とは点接触であるため、有効受圧面積はＳＢ）
には連通路４７内のクランク圧Ｐｃが上向きに作用し、
前記外側部分（有効受圧面積：ＳＣ−ＳＢ）には弁室４
６内の吐出圧Ｐｄが上向きに作用している。

【００４９】さらに、図２に示すように、前記連絡室４
９とバネ室５０とは、同じクランク圧Ｐｃの雰囲気とな
っている。また、作動ロッド４０と弁体４１とは凸球面
同士の点接触であるため、作動ロッド４０及び可動鉄心
６４において連絡室４９のクランク圧Ｐｃを受承する有
効受圧面積（軸線方向上方側から投影した面積）と、同
作動ロッド４０及び可動鉄心６４においてバネ室５０の
クランク圧Ｐｃを受承する有効受圧面積（軸線方向下方
側から投影した面積）とは同じとなっている。従って、
作動ロッド４０及び可動鉄心６４に作用する、連通路４
７及び収容室４８内のクランク圧Ｐｃに基づく力は、そ
の上下面間において相殺されている。

【００５０】従って、 Ｐｄ・ＳＡ−ｆ１＋ｆ２＋Ｐｄ（ＳＣ−ＳＢ）＋Ｐｃ・
ＳＢ＝Ｆ−ｆ３ これを整理すれば、 （ＳＡ＋ＳＣ−ＳＢ）Ｐｄ＋Ｐｃ・ＳＢ＝Ｆ＋ｆ１−ｆ２−ｆ３…（数式） を満たすように、弁体４１が弁座５３に対して位置決め
される。

【００５１】例えば、エンジンＥの回転速度が減少して
冷媒循環回路の冷媒流量が減少すると、同冷媒流量と正
の相関のある吐出圧Ｐｄが低下し、同吐出圧Ｐｄに基づ
く上向きの力が減少してその時点での電磁付勢力Ｆ及び
設定バネ５７の付勢力ｆ１では、弁体４１に作用する上
下付勢力の均衡が図れなくなる。従って、弁体４１が下
動して弁体付勢バネ５８及び追従バネ６１が蓄力される
とともに、設定バネ５７の下向きの付勢力ｆ１が減少さ
れる。その結果、この弁体付勢バネ５８及び追従バネ６
１の上向き付勢力ｆ２＋ｆ３の増加分、及び設定バネ５
７の下向きの付勢力ｆ１の減少分が、吐出圧Ｐｄに基づ
く上向きの力の減少分を補償する位置に弁体４１が位置
決めされる。よって、連通路４７の開度が減少し、クラ
ンク圧Ｐｃが低下傾向となり、このクランク圧Ｐｃとシ
リンダボア１ａの内圧とのピストン２０を介した差も小
さくなって斜板１２が傾斜角度増大方向に傾動し、圧縮
機の吐出容量は増大される。圧縮機の吐出容量が増大す
れば冷媒循環回路における冷媒流量も増大し、吐出圧Ｐ
ｄも増大する。

【００５２】逆に、エンジンＥの回転速度が増大して冷
媒循環回路の冷媒流量が増大すると吐出圧Ｐｄが上昇
し、同吐出圧Ｐｄに基づく上向きの力が増大してその時
点での電磁付勢力Ｆ及び設定バネ５７の付勢力ｆ１で
は、弁体４１に作用する上下付勢力の均衡が図れなくな
る。従って、弁体４１が上動して弁体付勢バネ５８及び
追従バネ６１の蓄力が減少されるとともに、設定バネ５
７の下向き付勢力ｆ１が増大される。その結果、この弁
体付勢バネ５８及び追従バネ６１の上向き付勢力ｆ２＋
ｆ３の減少分、及び設定バネ５７の下向きの付勢力ｆ１
の増大分が、上向きの吐出圧Ｐｄに基づく力の増大分を
補償する位置に弁体４１が位置決めされる。よって、連
通路４７の開度が増加し、クランク圧Ｐｃが増大傾向と
なり、クランク圧Ｐｃとシリンダボア１ａの内圧とのピ
ストン２０を介した差も大きくなって斜板１２が傾斜角
度減少方向に傾動し、圧縮機の吐出容量は減少される。
圧縮機の吐出容量が減少すれば冷媒循環回路における冷
媒流量も減少し、吐出圧Ｐｄも減少する。

【００５３】また、例えば、コイル６７への通電デュー
ティ比Ｄｔを大きくして電磁付勢力Ｆを大きくすると、
その時点での吐出圧Ｐｄに基づく力では上下付勢力の均
衡が図れない。従って、弁体４１が下動して弁体付勢バ
ネ５８及び追従バネ６１が蓄力されるとともに、設定バ
ネ５７の下向き付勢力ｆ１が減少される。その結果、こ
の弁体付勢バネ５８及び追従バネ６１の上向き付勢力ｆ
２＋ｆ３の増加分、及び設定バネ５７の下向き付勢力ｆ
１の減少分が、下向きの電磁付勢力Ｆの増加分を補償す
る位置に弁体４１が位置決めされる。よって、制御弁Ｃ
Ｖの開度、つまり連通路４７の開度が減少し、圧縮機の
吐出容量が増大される。その結果、冷媒循環回路におけ
る冷媒流量が増大し、吐出圧Ｐｄも増大する。

【００５４】逆に、コイル６７への通電デューティ比Ｄ
ｔを小さくして電磁付勢力Ｆを小さくすれば、その時点
での吐出圧Ｐｄに基づく力では上下付勢力の均衡が図れ
ない。従って、弁体４１が上動して弁体付勢バネ５８及
び追従バネ６１の蓄力が減少されるとともに、設定バネ
５７の下向き付勢力ｆ１が増大される。その結果、この
弁体付勢バネ５８及び追従バネ６１の上向き付勢力ｆ２
＋ｆ３の減少分、及び設定バネ５７の下向き付勢力ｆ１
の増大分が、下向きの電磁付勢力Ｆの減少分を補償する
位置に弁体４１が位置決めされる。よって、連通路４７
の開度が増加し、圧縮機の吐出容量が減少する。その結
果、冷媒循環回路における冷媒流量が減少し、吐出圧も
Ｐｄも減少する。

【００５５】以上のように制御弁ＣＶは、クランク圧Ｐ
ｃが一定である場合には、電磁付勢力Ｆによって決定さ
れた吐出圧Ｐｄの制御目標（設定吐出圧Ｐｄ（ｓｅ
ｔ））を維持するように、この吐出圧Ｐｄの変動に応じ
て内部自律的に弁体４１を位置決めする構成となってい
る。また、図３に示すように、設定吐出圧Ｐｄ（ｓｅ
ｔ）は、電磁付勢力Ｆ（デューティ比Ｄｔ）を大きくす
ることで高く設定されるとともに、デューティ比Ｄｔを
小さくすることで低く設定されることとなる。

【００５６】上記構成の本実施形態によれば、以下のよ
うな効果を得ることができる。 （１）制御弁ＣＶ内において吐出圧Ｐｄを機械的に検出
し、同検出吐出圧Ｐｄを弁体４１の位置決めに直接反映
させている。従って、吐出圧Ｐｄを電気的に検出する高
価な圧力センサ等を必要とせず、よって同圧力センサと
制御装置７０との間の面倒な配線作業を行なう必要がな
い。また、吐出圧Ｐｄを電気的に検出しないことは、デ
ューティ比Ｄｔの算出パラメータを少なくして、制御装
置７０の演算負荷を軽減することにつながる。

【００５７】（２）上記数式からも明らかなように、弁
体４１の位置決めには、吐出圧Ｐｄ以外にもクランク圧
Ｐｃが関与されている。しかし、同クランク圧Ｐｃは、
弁体４１に対して吐出圧Ｐｄと同じ方向に作用されてい
る（数式においてＳＡ＋ＳＣ−ＳＢ＞０であるから）。
従って、例えば、設定吐出圧Ｐｄ（ｓｅｔ）が最大に設
定された状態で、何らかの理由によってクランク圧Ｐｃ
が上昇されたとしても、弁体４１は吐出圧Ｐｄが設定吐
出圧Ｐｄ（ｓｅｔ）を超えて上昇された時と同様に、同
吐出圧Ｐｄを低下させるべく吐出容量を減少させる方向
（開弁方向）に変位することとなり、吐出圧Ｐｄが過大
に上昇制御されることを防止できる。

【００５８】（３）制御弁ＣＶ（コイル６７）を制御す
るデューティ比Ｄｔを変更することで、同制御弁ＣＶの
弁開度調節動作の基準となる設定吐出圧Ｐｄ（ｓｅｔ）
を変更可能な構成である。従って、電磁構成（ソレノイ
ド部６０等）を備えない言い換えれば単一の設定吐出圧
Ｐｄ（ｓｅｔ）しか持ち得ない制御弁ＣＶと比較して、
細やかな空調制御要求に対応することができる。

【００５９】（４）弁室４６は給気通路２８の一部を構
成するとともに感圧室を兼ねており、同弁室４６と吐出
室２２とを接続する給気通路２８の上流部分が検圧通路
を兼ねている。従って、感圧室や検圧通路を専用に設け
る必要がなく、制御弁ＣＶの小型化や構成の簡素化を図
ることができる。また、本実施形態のように、弁体４１
をベローズ５４に直接固定する構成を採用することがで
き、両者４１，５４間の作動連結をロッド等の連結部材
を用いずして簡単に達成することができる。

【００６０】（５）制御弁ＣＶ（コイル６７）を制御す
るデューティ比Ｄｔと設定吐出圧Ｐｄ（ｓｅｔ）とが正
の相関を有するようにソレノイド部６０が構成されてい
る。従って、例えばソレノイド部６０が故障した場合に
は（電磁付勢力Ｆがゼロ）、圧縮機の吐出容量が最小に
固定されてエンジンＥの負荷を軽減することができる。

【００６１】○第２実施形態 上記第１実施形態においては、制御弁ＣＶ（コイル６
７）を制御するデューティ比Ｄｔと設定吐出圧Ｐｄ（ｓ
ｅｔ）とが正の相関を有するようにソレノイド部６０が
構成されていた。しかし、図５及び図６に示すように、
本実施形態においては、デューティ比Ｄｔと設定吐出圧
Ｐｄ（ｓｅｔ）とが負の相関を有するようにソレノイド
部６０が構成されている点が、第１実施形態とは異なっ
ている。

【００６２】すなわち、連絡室４９の底壁はソレノイド
部６０の固定鉄心６２によって提供されており、同固定
鉄心６２に貫設されたガイド孔８１には、作動ロッド４
０の下端部が挿通されている。ソレノイド部６０におい
て固定鉄心６２の下方には、同固定鉄心６２及び有底円
筒状の収容筒８２によってソレノイド室８３が区画され
ている。同ソレノイド室８３には、可動鉄心６４が軸方
向に移動可能に収容されている。作動ロッド４０の下端
はソレノイド室８３に延出されており、同下端は可動鉄
心６４の中心に貫設された孔に嵌合されると共にかしめ
により嵌着固定されている。従って、可動鉄心６４と作
動ロッド４０とは常時一体となって上下動する。

【００６３】なお、前記ソレノイド室８３には、作動ロ
ッド４０とガイド孔８１との間の隙間を介して連絡室４
９のクランク圧Ｐｃが導入されている。また、ソレノイ
ド室８３において可動鉄心６４を境とした上下の空間に
おいては、同可動鉄心６４に貫設された通路６４ａによ
ってクランク圧Ｐｃで均圧されている。

【００６４】さて、上述したように本実施形態において
は、固定鉄心６２と可動鉄心６４との位置関係が、上記
第１実施形態とは上下反転されている。従って、制御弁
ＣＶ（コイル６７）を制御するデューティ比Ｄｔを増大
させて電磁付勢力Ｆを大きくしてゆくと、ソレノイド部
６０が弁体４１に付与する開弁方向の押圧力も大きくな
り、設定吐出圧Ｐｄ（ｓｅｔ）は低くなってゆく。つま
り、制御弁ＣＶを制御するデューティ比Ｄｔと設定吐出
圧Ｐｄ（ｓｅｔ）とは、負の相関を有することとなる。
従って、例えばソレノイド部６０が故障したとしても
（電磁付勢力Ｆがゼロ）、弁体４１が全閉状態に固定さ
れて圧縮機の吐出容量は最大となり、大きな冷房要求で
あってもそれを満たすことができる。

【００６５】○第３実施形態 上記第２実施形態においては、弁体４１の位置決めにク
ランク圧Ｐｃが関与されていた。しかし、図７に示すよ
うに、本実施形態においては、弁体４１の位置決めにク
ランク圧Ｐｃが関与しないように構成されている点が、
第２実施形態とは異なっている。

【００６６】すなわち、連通路４７は、その径が作動ロ
ッド４０の径と同径となるように小さくされている。作
動ロッド４０の先端面４０ａには細棒状の連結部８５が
立設されており、同作動ロッド４０は連結部８５の先端
面（凸球面）を以って弁体４１（凸球面である遮断面４
１ｂ）に当接係合されている。従って、連結部８５の先
端面及び作動ロッド４０の先端面４０ａには（有効受圧
面積ＳＢ）、連通路４７及び連絡室４９内のクランク圧
Ｐｃに基づく下向きの押圧力が作用されている。

【００６７】また、作動ロッド４０の外周面とガイド孔
８１の内周面との間は、連絡室４９とソレノイド室８３
との間のガス導通を許容しない。ソレノイド室８３と弁
室４６とは、バルブハウジング４５内に設けられた通路
８６を介して接続されている。従って、ソレノイド室８
３は弁室４６と同じ吐出圧Ｐｄの雰囲気となっており、
同ソレノイド室８３において作動ロッド４０の横断面積
（ＳＢ）分だけ下面側が広い可動鉄心６４には、吐出圧
Ｐｄに基づく上向きの押圧力が作用されている。

【００６８】なお、弁体４１においてバネ座４１ｃの横
断面積をＳＥとすると、同バネ座４１ｃの下面及び遮断
面４１ｂの外側部分（図４参照）には（有効受圧面積：
ＳＥ−ＳＢ）、弁室４６内の吐出圧Ｐｄに基づく上向き
の押圧力が作用されている。

【００６９】よって、Ｐｄ・ＳＡ−ｆ１＋ｆ２＋Ｐｄ
（ＳＥ−ＳＢ）＋Ｐｃ・ＳＢ＝Ｐｃ・ＳＢ−Ｆ−Ｐｄ・
ＳＢ これを整理すれば、 Ｐｄ（ＳＡ＋ＳＥ）−ｆ１＋ｆ２＝−Ｆ…（数式） を満たすように、弁体４１が弁座５３に対して位置決め
される。

【００７０】つまり、本実施形態の制御弁ＣＶも、電磁
付勢力Ｆによって決定された吐出圧Ｐｄの制御目標（設
定吐出圧Ｐｄ（ｓｅｔ））を維持するように、この吐出
圧Ｐｄの変動に応じて内部自律的に弁体４１を位置決め
する構成となっている。また、図６に示すのと同様に、
設定吐出圧Ｐｄ（ｓｅｔ）は、電磁付勢力Ｆ（デューテ
ィ比Ｄｔ）を大きくすることで低く設定されるととも
に、デューティ比Ｄｔを小さくすることで高く設定され
ることとなる。

【００７１】さて、上記数式からも明らかなように、本
実施形態の制御弁ＣＶにおいて弁体４１の位置決めには
吐出圧Ｐｄのみが関与し、クランク圧Ｐｃの影響が排除
されている。従って、上記第１実施形態の（１）、
（３）、（４）及び上記第２実施形態と同様な効果を奏
する他に、吐出圧Ｐｄのみを指標とした精度の高い圧縮
機の吐出容量制御を行なうことが可能となる。これは、
空調装置の空調フィーリングの向上やエンジンＥの省燃
費につながる。

【００７２】なお、本発明の趣旨から逸脱しない範囲で
以下の態様でも実施できる。・図８に示すように、給気
通路２８の上流部（吐出室２２側）をポート５２に接続
するとともに、同給気通路２８の下流部（クランク室５
側）をポート５１に接続することで、制御弁内通路４
６，４７，４９の上下流関係が上記第１実施形態とは逆
になるようにすること。この場合、連通路４７（弁室４
６つまり感圧室の一部を構成する空間）内の吐出圧Ｐｄ
を直接受承する弁体４１が、同吐出圧Ｐｄの変動に応じ
て変位可能な感圧部材を兼ねることとなる。つまり、図
９の従来技術と同様な弁体４１の配置とし、同従来技術
において弁体１０１にはクランク圧Ｐｃが吐出圧Ｐｄと
反対方向に作用されているところを、本実施形態におい
てはベローズ５４の作用によって同じ方向となるように
している。

【００７３】・制御弁ＣＶを、給気通路２８ではなく抽
気通路２７の開度調節によりクランク圧Ｐｃを調節す
る、所謂抜き側制御弁としても良い。この場合、抽気通
路２７上に配置される弁体４１には、吐出圧Ｐｄ以外の
圧力としてクランク圧Ｐｃや吸入圧Ｐｓが作用されるこ
ととなる。

【００７４】・上記各実施形態において、感圧部材とし
てベローズに替えてダイヤフラムを用いること。 ・ワッブル式の容量可変型圧縮機の制御弁において具体
化すること。

【００７５】上記実施形態から把握できる技術的思想に
ついて記載すると、請求項１〜７のいずれかに記載の制
御弁は、車両空調装置の冷凍回路を構成する容量可変型
圧縮機用である。

【００７６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の制御弁によ
れば、電気的な構成を使用することなく吐出圧を弁開度
に反映させることができ、しかも吐出圧が過大に上昇制
御されることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】容量可変型斜板式圧縮機の断面図。

【図２】制御弁の断面図。

【図３】デューティ比と設定吐出圧との関係を示すグラ
フ。

【図４】図２の要部拡大図。

【図５】第２実施形態を示す制御弁の断面図。

【図６】デューティ比と設定吐出圧との関係を示すグラ
フ。

【図７】第３実施形態を示す制御弁の断面図。

【図８】別例を示す制御弁の断面図。

【図９】従来の制御弁を示す断面図。

【符号の説明】

５…クランク室、２１…吸入圧領域としての吸入室、２
２…吐出圧領域としての吐出室、２７…抽気通路、２８
…その上流部が検圧通路を兼ねる給気通路、４１…弁
体、４６…感圧室を兼ねる弁室、５４…感圧部材として
のベローズ、Ｐｄ…吐出圧、Ｐｃ…吐出圧以外の圧力と
してのクランク圧、ＣＶ…制御弁。

フロントページの続き (72)発明者 川口 真広 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 藤井 俊郎 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 安谷屋 拓 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 水藤 健 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Ｆターム(参考） 3H045 AA04 AA12 AA27 BA13 BA19 BA20 CA02 CA03 CA13 CA29 DA25 DA42 DA47 EA13 EA27 EA33 EA38 EA42 3H076 AA06 BB32 CC05 CC12 CC17 CC20 CC84 CC85

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クランク室の圧力に基づいて吐出容量を
   変更可能な容量可変型圧縮機に用いられる制御弁であっ
   て、 前記クランク室と吐出圧領域とを接続する給気通路又は
   クランク室と吸入圧領域とを接続する抽気通路の一部を
   構成すべくバルブハウジング内に区画された弁室と、 前記弁室内に変位可能に収容され、同弁室内での位置に
   応じて給気通路又は抽気通路の開度を調節可能な弁体
   と、 前記バルブハウジング内に区画され、検圧通路を介して
   吐出圧領域と接続される感圧室と、 前記感圧室内に収容され、同感圧室内の圧力変動に応じ
   て変位可能な感圧部材とを備え、 前記感圧室内における吐出圧の変動に基づく感圧部材の
   変位は、同吐出圧の変動を打ち消す側に容量可変型圧縮
   機の吐出容量が変更されるように弁体の位置決めに反映
   されることと、 前記吐出圧の上昇に基づく弁体の変位方向と、吐出圧以
   外の圧力の上昇に基づく弁体の変位方向とが反対方向と
   ならないように構成されていることとを特徴とする容量
   可変型圧縮機の制御弁。
2. 【請求項２】 前記吐出圧の上昇に基づく弁体の変位方
   向と、吐出圧以外の圧力の上昇に基づく弁体の変位方向
   とが同じとなるように構成されている請求項１に記載の
   容量可変型圧縮機の制御弁。
3. 【請求項３】 前記吐出圧以外の圧力の変動によって
   は、弁体が変位しないように構成されている請求項１に
   記載の容量可変型圧縮機の制御弁。
4. 【請求項４】 前記弁室は給気通路の一部を構成すると
   ともに感圧室を兼ねており、同弁室と吐出圧領域とを接
   続する給気通路の上流部分が検圧通路を兼ねている請求
   項１〜３のいずれかに記載の容量可変型圧縮機の制御
   弁。
5. 【請求項５】 前記感圧部材に付与する力を外部からの
   制御によって変更可能なことで、同感圧部材による弁体
   の位置決め動作の基準となる設定吐出圧を変更可能な外
   部制御手段を備えた請求項１〜４のいずれかに記載の容
   量可変型圧縮機の制御弁。
6. 【請求項６】 前記外部制御手段は感圧部材に与える力
   を外部からの電気制御によって変更可能な電磁アクチュ
   エータを備え、同外部制御手段は電磁アクチュエータの
   電磁付勢力と設定吐出圧とが正の相関を有するように構
   成されている請求項５に記載の容量可変型圧縮機の制御
   弁。
7. 【請求項７】 前記外部制御手段は感圧部材に与える力
   を外部からの電気制御によって変更可能な電磁アクチュ
   エータを備え、同外部制御手段は電磁アクチュエータの
   電磁付勢力と設定吐出圧とが負の相関を有するように構
   成されている請求項５に記載の容量可変型圧縮機の制御
   弁。