JP2004036596A - 圧縮機の制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】ダイアフラムの耐久性を向上することができる圧縮機の制御弁を提供する。
【解決手段】制御弁１は、感圧機構１１と弁機構１２とソレノイド部１３とからなり、可変容量型圧縮機の吐出容量を制御する。感圧機構１１は、感圧部材としてダイアフラム３５を有する。下部ケース３４内において、ダイアフラム３５に当接される下部当金４４と、ダイアフラム３５の変位を弁体１８に伝達するための感圧ロッド２１との間に、強制開放スプリング４６が設けられる。
【選択図】　　　図１

Description

【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両空調装置に使用される可変容量型圧縮機の吐出容量を制御するための制御弁に関する。
【従来の技術】
冷媒回路に用いられる一般的な可変容量型圧縮機は、クランク室と、クランク室内に設けられた傾動可能な斜板と、斜板によって往復移動させられるピストンとを備えている。クランク室内の圧力（クランク圧力）に応じて斜板の傾角が変化する。ピストンは斜板の傾角に応じたストロークで移動する。ピストンのストロークに応じて圧縮機の容量が変化する。
前記クランク圧力を調節するため、上記圧縮機には制御弁が備えられている。この制御弁は、例えば、圧縮機の吐出室を前記クランク室に接続するガス供給通路の途中に設けられる。制御弁は、冷媒回路中に設けられたエバポレータから圧縮機に吸入される冷媒ガスの圧力（吸入圧力）に応じて、吐出室からガス供給通路を通じてクランク室に供給される冷媒ガスの量を調節する。
図５は、従来の制御弁５０の一例を示す。
同制御弁５０は、感圧機構５１と、弁機構５２と、ソレノイド部５３とにより構成されている。弁機構５２のバルブハウジング５５には弁室５６が区画形成され、その弁室５６内に弁体５７が収納されている。弁室５６の天面５６ａに弁孔５８が開口されている。また、弁室５６の天面５６ａと弁体５７の段差部５７ａとの間には、強制開放スプリング５９が配置されている。強制開放スプリング５９は、弁孔５８を開放する方向に弁体５７を付勢する。
弁室５６は、吐出圧導入ポート６１を介して図示しない圧縮機の吐出室に連通されており、同弁室５６には、吐出室の圧力（吐出圧力）Ｐｄが導入される。また、弁孔５８は、クランク圧導入ポート６３を介して圧縮機のクランク室に連通されており、同弁孔５８にはクランク室の圧力（クランク圧力）Ｐｃが導入される。
バルブハウジング５５の上端には、感圧機構５１が設けられている。感圧機構５１は、樹脂製或いは金属製のダイアフラム６５と、そのダイアフラム６５によって仕切られた調節室６６及び感圧室６７を有する。ダイアフラム６５は、上部ケース６９のフランジ６９ａと下部ケース７０のフランジ７０ａとの間に保持される。ダイアフラム６５の上側の調節室６６は、所定の基準圧力（好ましくはほぼ真空）に維持される。調節室６６には、ダイアフラム６５上に配置される上部当金７１と、該上部当金７１をダイアフラム６５に向けて付勢する調節スプリング７２と、該調節スプリング７２の付勢力を調節するアジャスタ７３とが収納されている。
ダイアフラム６５の下側の感圧室６７は、下部ケース７０の導入孔７０ｂ、バルブハウジング５５の吸入圧導入ポート７４を介して圧縮機の吸入室に連通され、該感圧室６７には、吸入室の圧力（吸入圧力）Ｐｓが導入される。ダイアフラム６５は、感圧室６７内の吸入圧力Ｐｓに応じて変位する。ダイアフラム６５の変位は、下部当金７６及び感圧ロッド７７を介して弁体５７に伝達される。感圧ロッド７７は、一端が弁体５７に固着されるとともに、他端が下部当金７６のロッド受け部７６ａに摺動可能な状態で嵌入されている。つまり、下部当金７６と弁体５７とは感圧ロッド７７を介して接離可能に作動連結されている。
バルブハウジング５５の下端には、ソレノイド部５３が設けられている。ソレノイド部５３は、有底筒状のプランジャスリーブ８０と、プランジャスリーブ８０の上側開口に嵌合された固定鉄心すなわち吸引子８１と、該吸引子８１の下方のソレノイド室８２において移動可能に収納された可動鉄心すなわちプランジャ８３とを含む。
吸引子８１には、ソレノイド室８２と弁室５６とを連通するソレノイドロッドガイド８１ａが形成されている。ソレノイドロッド８４は、弁体５７と一体形成されており、ソレノイドロッドガイド８１ａ内において軸方向に沿って移動される。プランジャスリーブ８０の底面とプランジャ８３との間には追従スプリング８５が配置されている。追従スプリング８５によって、プランジャ８３が上方に押し上げられ、ソレノイドロッド８４の下端はプランジャ８３に当接される。従って、プランジャ８３、ソレノイドロッド８４、及び弁体５７は一体に移動する。また、円筒状のコイル８６が吸引子８１及びプランジャ８３を囲むように配置されている。
励磁電流の供給によりコイル８６が励磁されると、そのコイル８６は、磁気回路部材すなわち吸引子８１及びプランジャ８３に磁気回路を形成させる。このとき、励磁電流の大きさに応じた吸引力が吸引子８１とプランジャ８３との間に生じる。この吸引力は、強制開放スプリング５９の付勢力に抗して、弁開度が小さくなる方向への力としてソレノイドロッド８４を介して弁体５７に伝達される。一方、ダイアフラム６５は感圧室６７の吸入圧力Ｐｓの変動に応じて変位し、ダイアフラム６５の変位は下部当金７６及び感圧ロッド７７を介して弁体５７に伝えられる。従って、制御弁５０の開度（弁孔６３の開度）は、ソレノイド部５３からの付勢力、ダイアフラム６５からの付勢力及び強制開放スプリング５９の付勢力により決定される。
具体的には、冷房負荷が大きく吸入圧力Ｐｓが高くなる場合には、ダイアフラム６５が上方にふくらみ、弁孔５８の開度が小さくなる。逆に、冷房負荷が小さく吸入圧力Ｐｓが低くなる場合には、ダイアフラム６５が下方にふくらみ、弁孔５８の弁開度が大きくなる。
【発明が解決しようとする課題】
ところで、例えば車両外部の温度（外気温）が高く、かつ車速が上がらない場合等では、凝縮器（コンデンサ）における熱交換容量が著しく低下する。そのため、圧縮機が最大吐出容量で運転され、前記吐出圧力Ｐｄは非常に高い圧力になる。この場合には、制御弁５０における感圧室６７に非常に高い吸入圧力Ｐｓが作用して、ダイアフラム６５が上方にふくらむ。この状態において、例えば、車両運転者により、車両空調装置の作動スイッチがオフされコイル８６への励磁電流の供給が停止されると、吸引子８１とプランジャ８３との間に作用していた吸引力が消失する。このため、弁体５７は、強制開放スプリング５９の付勢力により下方に押され、弁孔５８を最大に開いた弁開度位置に移動する。
ところが、この場合においては、感圧ロッド７７が弁体５７とともに下方に移動し、同感圧ロッド７７の先端に嵌め込まれている下部当金７６も下方に移動するため、ダイアフラム６５から下部当金７６への付勢力が作用しなくなる。つまり、下部当金７６は、そのロッド受け部７６ａに嵌め込まれているロッド７７に対して自由に摺動する状態となる。そのため、圧縮機における振動等の要因によって、下部当金７６がダイアフラム６５に衝突してしまう。このような状態が繰り返し発生する場合には、ダイアフラム６５が疲労し、その耐久性が問題となる。
因みに、ダイアフラム６５と下部当金７６とを溶接等により一体化する手段も考えられるが、ダイアフラム６５は、非常に薄い箔で形成されているため、溶接等により下部当金７６に接合することは困難である。また、ダイアフラム６５を接合できたとしても、耐久性に乏しく、長期間の使用に耐えることができないといった問題があった。
本発明の目的は、ダイアフラムの耐久性を向上することができる圧縮機の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】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、可変容量式圧縮機の制御弁であって、前記制御弁はソレノイド部と弁機構と感圧機構とを備え、前記圧縮機の吐出圧領域とクランク室とを連通するガス供給通路の開度を調整して前記クランク室の圧力を変更することにより、該クランク室内のカムプレートの傾角を変更して前記圧縮機の吐出容量を変更するものであり、前記感圧機構は、下部ケースと、上部ケースと、両ケースによって狭持されるダイアフラムとを有し、前記弁機構は、前記ガス供給通路の一部を構成する弁孔と、前記ダイアフラムの変位に応じて該弁孔を開放または閉鎖する弁体とを有し、前記下部ケース内には、前記ダイアフラムに当接される下部当金を設け、前記ダイアフラムの変位を前記弁体に伝達する感圧ロッドを前記下部当金に対して相対移動可能に設け、前記弁孔を開放する方向へ前記弁体を付勢するための強制開放スプリングを前記下部当金と感圧ロッドとの間に設けた。
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の圧縮機の制御弁において、前記感圧ロッドの端部に前記強制開放スプリングを受けるためのスプリング受けを設けた。
請求項３に記載の発明では、請求項１または２に記載の圧縮機の制御弁において、前記上部ケースとダイアフラムとの間に形成される調節室には、前記ダイアフラムに当接する上部当金と、該上部当金をダイアフラムに向けて付勢する調節スプリングと、該調節スプリングの付勢力を調整するためのアジャスタとが設けられ、前記上部ケースには段差部が設けられ、その段差部に前記上部当金を当接させることにより上部ケース側へのダイアフラムの変位を規制する。
請求項４に記載の発明では、請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮機の制御弁において、前記ソレノイド部は、コイルと、プランジャと、前記コイルの励磁により前記プランジャを吸引する吸引子とを有し、前記プランジャは、該プランジャと吸引子との間に働く吸引力に応じた力で前記弁体を付勢し、前記強制開放スプリングの付勢力は、前記コイルの励磁時に前記吸引子とプランジャと間に働く吸引力よりも小さく、コイルの励磁時には、前記吸引力により強制開放スプリングが縮むことにより前記感圧ロッドが前記下部当金に当接し、その状態で前記ダイアフラムの変位を前記感圧ロッドを介して弁体に伝達する。
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態について図１〜図４を用いて説明する。
図２に示すように、制御弁１は、冷媒回路１００に組み込まれた可変容量型圧縮機１０１に装着される。冷媒回路１００は、その圧縮機１０１に加え、コンデンサ（凝縮器）１０２、膨張弁１０３及びエバポレータ（蒸発器）１０４等により構成される。エバポレータ１０４の近傍には温度センサ１０５が配置されている。
圧縮機１０１は冷媒ガスを圧縮し、圧縮冷媒ガスをコンデンサ１０２に供給する。コンデンサ１０２は、圧縮冷媒ガスを冷却し液化する。膨張弁１０３は、液化した冷媒を霧状にしてエバポレータ１０４に噴射する。エバポレータ１０４において霧状の冷媒が気化され、エバポレータ１０４から比較的低圧の冷媒ガスが圧縮機１０１に戻される。冷媒回路１００では、エバポレータ１０４における気化熱でエバポレータ１０４自体が冷やされ、このエバポレータ１０４に空気を通すことにより車室内に冷風を供給できるようになっている。
次に、圧縮機１０１の構成について詳述する。
圧縮機１０１におけるクランク室１１０は、プーリ１１１により回転される駆動シャフト１２０と、駆動シャフト１２０に固定された回転支持体１２１と、駆動シャフト１２０の軸線方向にスライド可能に、かつ斜動可能に支持されたカムプレートすなわち斜板１３０とを収容する。斜板１３０のガイドピン１３１は回転支持体１２１の支持アーム１２２に支持される。斜板１３０は一対のシュー１３２を介してピストン１４０に連結される。ピストン１４０は斜板１３０の回転に伴ってシリンダボア１４２内で往復移動される。
ピストン１４０のストロークは斜板１３０の傾斜角度に応じて変化する。斜板１３０の傾斜角度はクランク室１１０内の圧力（クランク圧力Ｐｃ）に応じて変更される。遮断体１５０は斜板１３０に向かって押圧されており、斜板１３０の傾斜角度に応じて収容孔１４３内で移動する。
リアハウジング１６０には、吸入室１６１ａ、１６１ｂ及び吐出室１６２ａ、１６２ｂが区画される。ピストン１４０の移動によって、吸入室１６１ａ、１６１ｂ内の冷媒ガスが、吸入ポート１６３からシリンダボア１４２内に吸入される。ピストン１４０により圧縮された冷媒ガスは吐出ポート１６４から吐出室１６２ａ、１６２ｂに吐出される。従って、吐出室１６２ａ、１６２ｂは比較的高圧（吐出圧力Ｐｄ）の冷媒ガスが流れる吐出圧領域である。
リアハウジング１６０の中央には、圧縮機１０１の軸方向に沿って延びる吸入通路１６５が形成され、該吸入通路１６５には比較的低圧の冷媒ガスがエバポレータ１０４から導入される。吸入通路１６５は、収容孔１４３に連通するとともに、通孔１６６を介して吸入室１６１ｂに連通する。斜板１３０により遮断体１５０がリアハウジング１６０に向けて移動されると、遮断体１５０は通孔１６６を閉鎖する。吐出室１６２ｂとクランク室１１０は、ガス供給通路１６８、１６９を介して連通される。ガス供給通路１６８、１６９の途中には制御弁１が設けられている。制御弁１は、吸入通路１６５から検圧通路１７０を通じて導入される吸入圧力Ｐｓに応じて、吐出室１６２ｂからガス供給通路１６８、１６９を通じてクランク室１１０に供給される冷媒ガスの量を調節する。
以下、図１を参照して本実施形態の制御弁１について説明する。
制御弁１は、感圧機構１１、弁機構１２、及びソレノイド部１３からなる。制御弁１において、中央に弁機構１２が配置されており、その弁機構１２の一端に（図１の上方に）感圧機構１１、他端（図１の下方）にソレノイド部１３が配置されている。
弁機構１２のバルブハウジング１５には弁孔１６及び弁室１７が区画されている。弁室１７内に弁体１８が収容されている。弁体１８は弁室１７の天面１７ａと対向する端面１８ａを有する。バルブハウジング１５は軸線に直交しかつ弁室１７に連通する吐出圧導入ポート１９を有する。図２に示すように、吐出圧導入ポート１９はガス供給通路１６８を介して圧縮機１０１の吐出室１６２ｂに接続される。従って、吐出圧力Ｐｄが吐出圧導入ポート１９を介して弁室１７に導入される。バルブハウジング１５は、弁孔１６に連通するクランク圧導入ポート２０を有する。クランク圧導入ポート２０は、ガス供給通路１６９を介して圧縮機１０１のクランク室１１０に接続される。従って、クランク圧力Ｐｃがクランク圧導入ポート２０を介して弁孔１６に導入される。
図１に示すように、弁体１８の上部中央には軸方向に沿って延びる感圧ロッド２１が設けられている。バルブハウジング１５の中央にはガイド孔１５ａが形成されており、感圧ロッド２１はそのガイド孔１５ａに沿って摺動する。感圧ロッド２１は、ガイド孔１５ａの内径とほぼ等しい直径を有する上ロッド部２１ａと、上ロッド部２１ａと弁体１８との間に形成された比較的小径の下ロッド部２１ｂとを有する。下ロッド部２１ｂにより、弁孔１６内において冷媒ガスの流通が許容される。
ソレノイド部１３は、バルブハウジング１５の下端に接合されている。同ソレノイド部１３は、有底円筒形状をなす筒体としてのプランジャスリーブ２３と、プランジャスリーブ２３の上側開口に嵌合された固定鉄心すなわち吸引子２４と、プランジャスリーブ２３内において吸引子２４の下方に収納された可動鉄心すなわちプランジャ２５とを含む。プランジャスリーブ２３及び吸引子２４によりソレノイド室２６が区画され、このソレノイド室２６に略円筒形状をなすプランジャ２５が移動可能に収納されている。また、プランジャスリーブ２３の外周には、円筒状のコイル２８が吸引子２４及びプランジャ２５を囲むように配置されている。
吸引子２４には、ソレノイド室２６と弁室１７とを連通するソレノイドロッドガイド２４ａが形成されている。ソレノイドロッド２９は、弁体１８と一体形成されており、ソレノイドロッドガイド２４ａ内において軸方向に沿って移動される。プランジャ２５の底にはキャビティ２５ａが形成されている。プランジャ２５のキャビティ２５ａとプランジャスリーブ２３の底部との間には、プランジャ２５を上向きに付勢する追従スプリング３１が配置されている。ソレノイドロッド２９の下端は追従スプリング３１の付勢力によってプランジャ２５に当接される。従って、プランジャ２５、ソレノイドロッド２９、及び弁体１８は一体に移動する。
吸引子２４の側面には軸方向に延びる連通溝２４ｂが形成されている。制御弁１が圧縮機１０１に装着された状態では、バルブハウジング１５と圧縮機１０１との間にクランク圧導入ポート２０に連通する空間３２が区画される（図２参照）。ソレノイド室２６は、吸引子２４の連通溝２４ｂ、バルブハウジング１５の連通孔１５ｂ、及び空間３２を介してクランク圧導入ポート２０に連通される。従って、ソレノイド室２６の圧力は弁孔１６の圧力と等しい。プランジャ２５はキャビティ２５ａに連通するプランジャ孔２５ｂを有する。従って、プランジャ２５の上側と下側との間で冷媒ガスは流通可能である。
感圧機構１１は、上部ケース３３及び下部ケース３４と、上部ケース３３の上部フランジ３３ａと下部ケース３４の下部フランジ３４ａとの間に保持される感圧部材すなわちダイアフラム３５と、ダイアフラム３５により仕切られる調節室３６と感圧室３７とを有する。ダイアフラム３５は、例えば樹脂材料或いは金属材料よりなる。上部ケース３３と下部ケース３４とは溶接にて一体化されている。この一体化の方法としては、例えば、プラズマ溶接、レーザ溶接、又はビーム溶接によって両ケース３３、３４の外周を封止し、ケース３３、３４を連結するのが好ましい。
ダイアフラム３５の上側の調節室３６は所定の基準圧力（好ましくはほぼ真空）に維持される。調節室３６内には、上部当金３８と、アジャスタ３９と、調節スプリング４０とが配置される。上部当金３８は、ダイアフラム３５上に配置されている。また、上部ケース３３における下側には段差部３３ｂが形成されている。その段差部３３ｂに上部当金３８の縁部が当接することで、上部当金３８の上方への移動が規制される。アジャスタ３９は、上部ケース３３における上側に固定されている。アジャスタ３９は、略円筒形状をなし、中心には上下に貫通する貫通孔３９ａが形成され、外側面には係合溝３９ｂが形成されている。アジャスタ３９の係合溝３９ｂは、上部ケース３３の係合突部３３ｃに係合されている。上部当金３８とアジャスタ３９との間に調節スプリング４０が配置されている。調節スプリング４０は上部当金３８をダイアフラム３５に向けて付勢する。また、上部ケース３３は天孔３３ｄすなわち圧力設定孔を有する。天孔３３ｄは封体４２により塞がれる。天孔３３ｄは円形であることが好ましく、封体４２は球状であることが好ましい。
制御弁１の特性は、上部ケース３３におけるアジャスタ３９の軸方向位置により調整される。具体的には、感圧機構１１の製造時において、天孔３３ｄから工具を挿入してアジャスタ３９の軸方向位置を調整した後、上部ケース３３をかしめる。このかしめ加工によりケース３３が内側に突出することで係合突部３３ｃが形成され、同係合突部３３ｃがアジャスタ３９の係合溝３９ｂに係合される。これにより、調節スプリング４０の長さすなわち付勢力が調整され、制御弁１が所望の特性になるよう調整される。
アジャスタ３９の固定後、感圧機構１１は所定の基準圧力雰囲気下に配置される。例えば、感圧機構１１は基準圧力の圧力室内に配置される。ケース３３の天孔３３ｄ及びアジャスタ３９の貫通孔３９ａを介して、調節室３６の圧力は圧力室の圧力とスムースに平衡化され、調節室３６の圧力が基準圧力に設定される。この状態で、封体４２により天孔３３ｄを塞ぐ。封体４２を上部ケース３３に溶接することにより、調節室３６は密閉される。組み立て後、感圧機構１１の圧力漏れテストが行われる。この感圧機構１１の圧力漏れテストは、制御弁１の製造前に行われる。尚、調節室３６はほぼ真空まで減圧されることが好ましいが、基準圧力を有する気体を調節室３６に充填してもよい。また、感圧機構１１は減圧雰囲気下で組み立てられてもよい。
バルブハウジング１５は、感圧機構１１の下部ケース３４が挿入される凹部１５ｃと、下部ケース３４のフランジ３４ａを支持する位置決め面１５ｄと、感圧機構１１を固定するための係合爪１５ｅとを有する。位置決め面１５ｄはダイアフラム３５と弁室１７の天面１７ａとの距離が所定値になるように形成される。係合爪１５ｅは感圧機構１１と弁機構１２との接合を強固にする。係合爪１５ｅは、下部ケース３４のフランジ３４ａが位置決め面１５ｄに当接した状態で、上部ケース３３のフランジ３３ａに係合される。またこのとき、下部ケース３４のフランジ３４ａと位置決め面１５ｄとはガス漏れが生じないよう固着される。
ここで、位置決め面１５ｄについて説明する。ダイアフラム３５のたわみ量は制御弁１の開弁圧力に関連する。また、ダイアフラム３５の反発力はそのたわみ量に対して直線的ではなく曲線的に変化する。そのため、ダイアフラム３５の初期たわみ量は厳密に調整されるべきである。本実施形態では、感圧機構１１を弁機構１２に装着した時にダイアフラム３５が所定の位置になるように、天面１７ａと位置決め面１５ｄとの距離が設定されている。
また、下部ケース３４内には、前記ダイアフラム３５の下面に当接する下部当金４４と、感圧ロッド２１の先端に配置されるスプリング受け４５と、前記下部当金４４とスプリング受け４５との間に設けられた強制開放スプリング４６とが配置されている。スプリング受け４５の中央部４５ａは凹状に窪み、その中央部４５ａに感圧ロッド２１の先端が挿入されている。下部当金４４は、感圧ロッド２１に向かって突出する凸部４４ａを有し、該凸部４４ａがスプリング受け４５の中央部４５ａに当接している。中央部４５ａ及び凸部４４ａの周りに強制開放スプリング４６が設けられている。強制開放スプリング４６は、スプリング受け４５及び感圧ロッド２１を介して弁体１８を図１の下方（弁孔１６を開放する方向）に向かって付勢する。
強制開放スプリング４６の付勢力は、プランジャ２５とプランジャスリーブ２３との間に配置される追従スプリング３１の付勢力よりも大きくなるよう設定されている。つまり、強制開放スプリング４６は、追従スプリング３１よりも弾性係数が大きい。従って、ソレノイド部１３における吸引子２４とプランジャ２５との間に吸引力が作用しない場合には、強制開放スプリング４６の付勢力により、追従スプリング３１の付勢力に抗して感圧ロッド２１、弁体１８が押し下げられ弁孔１６が開放される。
下部ケース３４には吸入圧導入孔３４ｂが形成され、また、バルブハウジング１５においてその吸入圧導入孔３４ｂに対応する位置には吸入圧導入ポート４７が形成されている。吸入圧導入ポート４７は、図２に示すように、圧縮機１０１のリアハウジング１６０における検圧通路１７０を通じて吸入通路１６５に接続されている。従って、図１に示すダイアフラム３５の下側の感圧室３７には、吸入圧導入ポート４７、吸入圧導入孔３４ｂを介して吸入圧力Ｐｓが作用する。
感圧室３７に導入される吸入圧力Ｐｓが比較的高いとき、ダイアフラム３５は調節スプリング４０の付勢力に抗して上方に変位する。逆に、吸入圧力Ｐｓが比較的低いとき、ダイアフラム３５は調節スプリング４０の付勢力及び圧力差により下方に変位する。つまり、ダイアフラム３５は吸入圧力Ｐｓの大きさに応じてたわむ。ダイアフラム３５の変位は、下部当金４４、スプリング受け４５、感圧ロッド２１を介して弁体１８に伝達される。
また、図２に示すように、前記ソレノイド部１３におけるコイル２８は駆動回路１８０に接続されている。駆動回路１８０は、コントローラ１８１の指令に従ってコイル２８に励磁電流を供給する。コントローラ１８１には、空調装置作動スイッチ１８２、車室内における温度（車室温度）を検出するための温度センサ１８３、車室温度を設定するための室温設定器１８４、エバポレータ１０４における温度を検出するための温度センサ１０５等が接続されている。コントローラ１８１は、空調装置作動スイッチ１８２からのオン・オフ信号、室温設定器１８４にて予め設定された設定温度や温度センサ１０５，１８３にて検出された検出温度に関する外部信号に基づいて、その時々に必要となる励磁電流を算出しその励磁電流に対応する励磁指令を駆動回路１８０に出力する。そして、駆動回路１８０はコントローラ１８１の励磁指令に応答して励磁電流をコイル２８に供給する。
次に、制御弁１の作用について説明する。
空調装置作動スイッチ１８２がオンされ、かつ、温度センサ１８３に検出された車室温度が室温設定器１８４に設定された設定温度以上である場合には、コントローラ１８１はコイル２８の励磁を指令する。駆動回路１８０は励磁指令に応答してコイル２８に励磁電流を供給する。励磁されたコイル２８は磁気回路部材すなわち吸引子２４及びプランジャ２５に磁気回路を形成させる。励磁電流の大きさに応じた吸引力が吸引子２４及びプランジャ２５間に生じ、プランジャ２５が吸引子２４に吸引され、ソレノイドロッド２９を介して弁体１８及び感圧ロッド２１を上方に押し上げる。一方、ダイアフラム３５は感圧室３７に導入される吸入圧力Ｐｓの変動に応じて変位する。ダイアフラム３５の変位は、下部当金４４、スプリング受け４５、及び感圧ロッド２１を介して弁体１８に伝えられる。従って、制御弁１の開度（弁孔１６の開度）は、ソレノイド部１３の付勢力、感圧機構１１の付勢力とにより決定される。
本実施形態において、強制開放スプリング４６の付勢力は、コイル２８の励磁によりプランジャ２５と吸引子２４間に作用する吸引力よりも小さくなるよう設定されている。具体的には、コイル２８の励磁電流は、０．２Ａ〜０．７Ａ程度であり、励磁電流が０．２Ａである場合の吸引力より強制開放スプリング４６の付勢力は小さい。そのため、コイル２８が励磁された状態では、その吸引力により前記弁体１８及び感圧ロッド２１が上方に押し上げられて強制開放スプリング４６が縮み、常に下部当金４４の凸部４４ａとスプリング受け４５の中央部４５ａとが当接する。そして、それら凸部４４ａと中央部４５ａとが当接した状態でダイアフラム３５の変位が感圧ロッド２１を介して弁体１８に伝達される。
また、冷房負荷が大きい場合には、温度センサ１８３によって検出された温度と室温設定器１８４の設定温度との差が大きい。コントローラ１８１は検出温度が高いほど励磁電流を大きくするように駆動回路１８０に指令する。この場合、吸引子２４とプランジャ２５との間の吸引力が大きくなるため、弁孔１６の開度を小さくさせる力が増大する。従って、より低い吸入圧力Ｐｓにて弁体１８が開放または閉鎖される。言い換えると、励磁電流が比較的大きいとき、より低い吸入圧力Ｐｓを保持するように制御弁１は作動する。
弁体１８の弁開度の低下にともない、吐出室１６２ｂからガス供給通路１６８、１６９を経由してクランク室１１０へ流入する冷媒ガスの量が減少する。この一方で、クランク室１１０内の冷媒ガスは、通路１４５及び放圧通口１４６を経由して吸入室１６１ｂへ流出する。従って、クランク圧力Ｐｃは低下する。冷房負荷が大きい状態では、クランク圧力Ｐｃとシリンダボア１４２内の吸入圧力Ｐｓとの差が小さいので、斜板１３０の傾角は大きくなる。
弁体１８が弁孔１６を完全に閉鎖したとき、ガス供給通路１６９は閉じられる。従って、吐出室１６２ｂの高圧冷媒ガスはクランク室１１０へ供給されず、クランク圧力Ｐｃは、吸入室１６１ａ内の吸入圧力Ｐｓと略同一になり、斜板１３０の傾角は最大となる。斜板１３０の最大傾角は、回転支持体１２１の規制突部１２１ａと斜板１３０との当接によって規制され、吐出容量は最大となる。
逆に、温度センサ１８３によって検出された温度と室温設定器１８４の設定温度との差は小さいとき、冷房負荷が小さい。この場合、コントローラ１８１は検出温度が低いほど励磁電流値を小さくするように駆動回路１８０に指令する。比較的小さい励磁電流値のため、吸引子２４とプランジャ２５との間の吸引力が弱く、弁体１８の弁開度が小さくなる方向への力は減少する。従って、より高い吸入圧力Ｐｓにて、弁体１８が開放又は閉鎖される。言い換えると、制御弁１は、電流値が減少されることにより、より高い吸入圧力Ｐｓを保持するように作動する。
弁体１８の弁開度が大きくなれば、吐出室１６２ａからクランク室１１０へ流入する冷媒ガス量が多くなり、クランク圧力Ｐｃが上昇する。冷房負荷が小さい状態では、シリンダボア１４２内の吸入圧力Ｐｓが低く、クランク圧力Ｐｃとシリンダボア１４２内の吸入圧力Ｐｓとの差が大きい。従って、斜板１３０の傾角は小さくなる。
温度センサ１０５の検出温度が設定温度以下になると、コントローラ１８１はコイル２８の消磁を駆動回路１８０に指令する。コイル２８への励磁電流の供給が停止されたとき、吸引子２４とプランジャ２５との間の吸引力が消失する。このとき、強制開放スプリング４６はスプリング受け４５を介して感圧ロッド２１を下方に押し下げ、それにより弁体１８は弁孔１６が最大に開かれる位置まで移動する。このため、吐出室１６２ｂ内の高圧冷媒ガスがガス供給通路１６９を介してクランク室１１０へ多量に供給され、クランク圧力Ｐｃが上昇する。クランク圧力Ｐｃの上昇に伴い、斜板１３０の傾角は最小傾角に移行する。
また、空調装置作動スイッチ１８２がオフされたとき、コントローラ１８１はコイル２８の消磁を駆動回路１８０に指令する。この場合にも、斜板１３０の傾角は最小傾角に移行する。
このように、制御弁１はコイル２８の励磁電流に従って動作する。言い換えると、制御弁１は励磁電流に応じて吸入圧力Ｐｓの設定値を変更する。励磁電流値が大きいとき、比較的低い吸入圧力Ｐｓにて弁孔１６は開放され、励磁電流値が比較的小さいとき、比較的高い吸入圧力Ｐｓにて弁孔１６は開放される。圧縮機１０１は設定された吸入圧力Ｐｓを維持すべく吐出容量を変更する。
また具体的に、例えば車室外部の温度（外気温）が高く、車両の速度（車速）が上がらない時（例えば、真夏の渋滞時）等では、圧縮機１０１に接続されたコンデンサ１０２における熱交換容量が著しく低下する。この状態で、圧縮機１０１が最大の吐出容量にて運転されている場合、吐出圧力Ｐｄは非常に高い圧力になる。この場合、ダイアフラム３５の下側の感圧室３７にも非常に高い吸入圧力Ｐｓが作用するため、図３に示すように、ダイアフラム３５が上方にふくらむ。ここで、例えば、車両運転者により空調装置作動スイッチ１８２がオフされると、コイル２８への励磁電流の供給が停止される。そして、その停止に伴い吸引子２４とプランジャ２５との間に作用していた吸引力が消失する。このとき、弁体１８には、その下方からプランジャ２５及びソレノイドロッド２９を介して追従スプリング３１の付勢力が作用し、その上方からスプリング受け４５及び感圧ロッド２１を介して強制開放スプリング４６の付勢力が作用している。強制開放スプリング４６の付勢力は、追従スプリング３１の付勢力よりも大きい。そのため、図４に示すように、強制開放スプリング４６の付勢力よって、スプリング受け４５は、追従スプリング３１の付勢力に抗して下部当金４４から引き離されて下方に押し下げられ、弁体１８は感圧ロッド２１を介して下方に移動される。これにより、弁孔１６を最大に開いた弁開度位置に弁体１８が移行する。またこのとき、強制開放スプリング４６が伸びることにより、下部当金４４がダイアフラム３５から離れることが防止される。つまり、下部当金４４は、強制開放スプリング４６によって、ダイアフラム３５に押しつけられた状態に維持される。
弁体１８が弁孔１６を最大に開いた弁開度位置に移行すると、吐出室１６２ｂ内の高圧冷媒ガスがクランク室１１０へ多量に供給されるため、クランク圧力Ｐｃが高くなり、そのクランク圧力Ｐｃの上昇に伴い、斜板１３０の傾角は最小傾角に移行する。
以上記述したように、本実施の形態によれば、以下の作用・効果を奏する。
制御弁１において、感圧ロッド２１と下部当金４４との間に強制開放スプリング４６を設けるようにした。このようにすれば、ダイアフラム３５が調節スプリング４０の付勢力に抗して上方に変位しているときにコイル２８の通電が遮断された場合、強制開放スプリング４６が伸びて感圧ロッド２１を介して弁体１８を押し下げる。またこのとき、強制開放スプリング４６が伸びることで下部当金４４がダイアフラム３５から離れることが防止される。そのため、下部当金４４がダイアフラム３５に対して当接したり離間したりすることによるダイアフラム３５の疲労が防止され、ダイアフラム３５の耐久性を向上することができる。
感圧ロッド２１の先端にスプリング受け４５を設けたので、強制開放スプリング４６を確実に保持することができる。
上部当金３８は、その周縁が上部ケース３３の段差部３３ｂに当接することにより上方へのダイアフラム３５の変位が規制される。よって、吸入圧力Ｐｓが異常に高い時であっても、ダイアフラム３５の必要以上の変位が確実に防止されるため、ダイアフラム３５の耐久性をより高めることできる。
強制開放スプリング４６の付勢力は、吸引子２４とプランジャ２５と間に働く吸引力よりも小さくなるよう設定されている。従って、その吸引力により、強制開放スプリング４６が縮み、下部当金４４の凸部４４ａがスプリング受け４５に当接する。このようにすれば、ダイアフラム３５の変位を確実に弁体１８へ伝達することができる。
下部当金４４の凸部４４ａの周りに強制開放スプリング４６が設けられているので、下部当金４４の凸部４４ａとスプリング受け４５とを当接させる上で実用上好ましいものとなる。
なお、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
上記実施形態とは逆に、弁室１７がガス供給通路を通じてクランク室１１０に接続され、弁孔１６がガス供給通路を通じて吐出室１６２ｂに接続されてもよい。
上記実施形態では、感圧ロッド２１の先端に、強制開放スプリング４６を保持するためのスプリング受け４５を配設するようにしたが、そのスプリング受け４５を省略してもよい。つまり、感圧ロッド２１を下部当金４４に間接的に当接させる代わりに、直接的に当接させてもよい。なおこの場合、感圧ロッド２１に強制開放スプリング４６を保持するための保持部を一体的に形成する。このようにしても、下部当金４４がダイアフラム３５から離れることが防止され、ダイアフラム３５の耐久性を向上することができる。
上記実施形態より把握される技術的思想について記載する。
〔１〕前記上部ケースとダイアフラムとの間に形成される調節室を真空もしくは一定圧力に保持した状態にしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧縮機の制御弁。
〔２〕前記下部当金は感圧ロッドに向かって突出する凸部を有し、その凸部の周りに前記強制開放スプリングが設けられることを特徴とする請求項４に記載の圧縮機の制御弁。
〔３〕前記筒体の底部には、前記弁孔を閉鎖する方向へプランジャを付勢する追従スプリングが配置され、前記強制開放スプリングの付勢力は、該追従スプリングの付勢力よりも大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧縮機の制御弁。
〔４〕前記強制開放スプリングは、前記感圧ロッドを下部当金から離間させる方向へ感圧ロッドを付勢することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧縮機の制御弁。
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、制御弁において感圧部材として使用するダイアフラムの耐久性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態における制御弁の断面図。
【図２】図１の制御弁を備えた可変容量型圧縮機の断面図。
【図３】制御弁の作用を説明するための要部断面図。
【図４】制御弁の作用を説明するための要部断面図。
【図５】従来の制御弁の断面図。
【符号の説明】
１…制御弁、１１…感圧機構、１２…弁機構、１３…ソレノイド部、１６…弁孔、１８…弁体、２１…感圧ロッド、２３…筒体としてのプランジャスリーブ、２４…吸引子、２５…プランジャ、２８…コイル、３３…上部ケース、３３ｂ…段差部、３４…下部ケース、３５…ダイアフラム、３６…調節室、３８…上部当金、３９…アジャスタ、４０…調節スプリング、４４…下部当金、４４ａ…凸部、４５…スプリング受け、４６…強制開放スプリング、１０１…圧縮機、１１０…クランク室、１６８，１６９…ガス供給通路。

Claims (4)

1. 可変容量式圧縮機の制御弁であって、前記制御弁はソレノイド部と弁機構と感圧機構とを備え、前記圧縮機の吐出圧領域とクランク室とを連通するガス供給通路の開度を調整して前記クランク室の圧力を変更することにより、該クランク室内のカムプレートの傾角を変更して前記圧縮機の吐出容量を変更するものであり、
   前記感圧機構は、下部ケースと、上部ケースと、両ケースによって狭持されるダイアフラムとを有し、
   前記弁機構は、前記ガス供給通路の一部を構成する弁孔と、前記ダイアフラムの変位に応じて該弁孔を開放または閉鎖する弁体とを有し、
   前記下部ケース内には、前記ダイアフラムに当接される下部当金を設け、前記ダイアフラムの変位を前記弁体に伝達する感圧ロッドを前記下部当金に対して相対移動可能に設け、前記弁孔を開放する方向へ前記弁体を付勢するための強制開放スプリングを前記下部当金と感圧ロッドとの間に設けたことを特徴とする圧縮機の制御弁。
2. 前記感圧ロッドの端部に前記強制開放スプリングを受けるためのスプリング受けを設けたことを特徴とする請求項１に記載の圧縮機の制御弁。
3. 前記上部ケースとダイアフラムとの間に形成される調節室には、前記ダイアフラムに当接する上部当金と、該上部当金をダイアフラムに向けて付勢する調節スプリングと、該調節スプリングの付勢力を調整するためのアジャスタとが設けられ、
   前記上部ケースには段差部が設けられ、その段差部に前記上部当金を当接させることにより上部ケース側へのダイアフラムの変位を規制することを特徴とする請求項１または２に記載の圧縮機の制御弁。
4. 前記ソレノイド部は、コイルと、プランジャと、前記コイルの励磁により前記プランジャを吸引する吸引子とを有し、
   前記プランジャは、該プランジャと吸引子との間に働く吸引力に応じた力で前記弁体を付勢し、
   前記強制開放スプリングの付勢力は、前記コイルの励磁時に前記吸引子とプランジャと間に働く吸引力よりも小さく、コイルの励磁時には、前記吸引力により強制開放スプリングが縮むことにより前記感圧ロッドが前記下部当金に当接し、その状態で前記ダイアフラムの変位を前記感圧ロッドを介して弁体に伝達することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧縮機の制御弁。

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