JP2004204759A - 容量制御弁 - Google Patents
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Abstract
【課題】車両のウインドシールドガラスに霜が付くのを防止出来る容量制御弁であって、しかも、吐出圧力の流量を増大できるようにし、且つ感圧装置の小型化を可能にして容量制御弁を小型にすることにある。
【解決手段】感圧装置２の有効受圧面積Ａｂを小さく設計するときに、弁座３５の弁体６と接合する接合シール面の受圧面積Ａｓよりも弁体６に有する調整棒９の断面積Ａｒを小さくしたものである。
【選択図】 図１
【解決手段】感圧装置２の有効受圧面積Ａｂを小さく設計するときに、弁座３５の弁体６と接合する接合シール面の受圧面積Ａｓよりも弁体６に有する調整棒９の断面積Ａｒを小さくしたものである。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御流体の容量又は圧力を可変可能に制御する容量制御弁に関する。特に、空気機械等の制御室内の容量又は圧力を吸入圧力により弁体の開度を調整して可変可能に制御する容量制御弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に係わる関連技術として特開平７−１１９６４２号公報、特開閉８−１７７７３６号公報、特許第３１０４８２１号公報等が存在する。これらの公報には、空気機械に属する斜板式容量可変型圧縮機用の容量制御弁が開示されている。この容量制御弁の構成として、図５に示すものが代表的である。
【０００３】
図５は、容量制御弁１００の断面図である。この容量制御弁１００の一端に設けられた検出室１１３には、感圧素子１０４が配置されている。この感圧素子１０４は、ばね１０５を内在する弾発可能なベローズ１０４Ａが設けられて外部から流入した吸入圧力Ｐｓに感圧して収縮・弾発し、感圧装置素子１０４の先端部が変位するように構成されている。
又、この感圧素子１０４の自由端には、中間ロッド１０１がハウジング１２０Ｂに設けられた案内孔１１４に移動自在に配置されている。更に、中間ロッド１０１に連結された球状の弁体１０２がハウジング１２０Ｂの弁室１１６に配置されている。この弁体１０２が移動して弁孔１１５の弁座に接離し、弁孔１１５を流れる流量の開度を調節する。この為に、中間ロッド１０１に於ける弁孔１１５内に配置された連結ロッド部１０１Ａの直径は弁孔１１５を流れる流量との関係から中間ロッド１０１の直径より小径に形成されている。
【０００４】
本体は、第１ハウジング１２０Ａと第２ハウジング１２０Ｂと第３ハウジング１２０Ｃと第４ハウジング１２０Ｄからなる。この弁体１０２には、Ｐｓ用吸入孔１１０と、Ｐｃ用クランク室流入孔１１１及びＰｄ用吐出孔１１２が形成されている。 又、Ｐｄ用吐出孔１１２と弁孔１１５とは弁室１１６を介して連通している。そして、弁孔１１５が開閉すると、弁室１１６とＰｃ用クランク室流入孔１１１とが連通して吐出圧力Ｐｄの流体は、Ｐｃ用クランク室流入孔１１１から図示省略の圧縮機のクランク室へと流入する。
この弁体１０２の開閉は、容量制御弁１００の吸入圧力Ｐｓに応じて感圧素子１０４のばね定数が設定されており、この感圧素子１０４により弁体１０２の開度に応じて容量可変型圧縮機のクランク室に導入する吐出圧力Ｐｄ流体の導入量を制御し、クランク室内のクランク室圧力Ｐｃを調整して容量可変型圧縮機の容量制御を行うものである。
【０００５】
検出室１１３に配置された感圧素子１０４は、吸入圧力Ｐｓに感圧して吸入圧力Ｐｓの使用圧力域で伸縮する荷重特性に設定されている。
そして、弁体１０２は、感圧素子１０４の弾発力によって開弁状態に保持されている。この全開状態は、フルアンロード運転状態である。この検出室１１３に第１連通路１１０から吸入圧力Ｐｓが流入すると、感圧素子１０４が吸入圧力Ｐｓに応じて圧縮されると共に、弁体１０２が閉弁ばね１０３の弾発力により閉弁状態に移行する。
【０００６】
このような容量制御弁１００を採用した可変容量型圧縮機は、実開昭６２−３１７８２号公報にも開示されている。この可変容量型圧縮機には、感圧素子１０４が検出する吸入圧力Ｐｓとして蒸発器の出口圧力を採用している。この可変容量型圧縮機では、周囲温度の上昇に伴い、可変容量型圧縮機の入り口又は圧力蒸発器の出口圧力が所定圧力を越えておれば、感圧素子１０４の圧縮により中間ロッド１０１が作動すると共に、弁体１０２が閉弁してクランク室圧力Ｐｃの第２連通路１１１と吐出圧力Ｐｄの第３連通路１１２とは遮断される。この為、クランク室圧力Ｐｃが低下するので、可変容量型圧縮機のクランク室内のピストンの背面に作用する背圧が低下し、斜板が回転軸に対して傾斜角度が小さくなるように傾斜する。その結果、ピストンのストロークが長くなるので、吐出圧力Ｐｄ流体の容量が上昇する。
【０００７】
一方、周囲温度の低下に伴い、可変容量型圧縮機の入り口又は蒸発器の出口の圧力が所定圧力まで低下したときに、感圧素子１０４の伸張により中間ロッドを介して弁体１０２を押圧する。このとき、弁体１０２は、閉弁ばね１０３を圧縮して開弁する。この作動により、吐出圧力Ｐｄは第３連通路１１２から弁孔１１５を流れて第２連通路１１１からクランク室側へ流入する。この為にクランク室内のクランク室圧力Ｐｃが上昇してピストンの背面に作用する力が大きくなるから、斜板の傾斜角度は大きくなる。その結果、ピストンのストロークが小さくなって、圧縮機に於ける吐出圧力Ｐｄの容量が減少する。そして、吸入圧力が上昇しエバポレータの凍結防止をする。
【０００８】
このようにして、可変容量型圧縮機においては、周囲温度と吸入圧力Ｐｓとの間に図４に示すような関係が生じる。つまり、図４に於いて、斜線で示すＦの範囲は、車両のウインドシールドガラスなどに霜が付く範囲であり、Ｃの範囲は車両のウインドシールドガラスなどが曇る範囲である。従って、図４のＡライン又はＢラインのように両Ｃ，Ｆ範囲外にＰｓ−Ｐｄ圧力（温度）関係を保つ必要がある。
一方、容量制御弁を装置に取付る構造から及び搭載性上からの軽量化により小型にする仕様が要求されている。この為に、感圧素子１０４を小型にすることが容量制御弁を小型にする点で効果的である。
しかし、この特性の傾斜ラインは、Ａｂ＝感圧素子１０４の受圧面積、Ａｓ＝弁孔１１５の接合シール面積とすると、
∂Ｐｓ／∂Ｐｄ＝−Ａｓ／（Ａｂ−Ａｓ）となる。この為に、感圧素子１０４を小型にすると、弁孔１１５の通路径も小さくしなければならない。弁孔１１５の通路径が小さくなると、流量の圧力損失が拡大するから、容量可変型圧縮機の吐出量の制御が困難になる。
【０００９】
上述のような技術的関係に於いて、容量制御弁１００を可変容量型圧縮機に取り付ける関係から、容量制御弁１００の小型化が必要であり、特に、容量制御弁１００の直径を小径にしなければならない仕様の要求がある。
しかし、容量制御弁１００を小型化するためには、感圧素子１０４を小型化しなければならない。上述のＰｄ−Ｐｓ圧力関係では、感圧素子１０４の有効受圧面積Ａｂと弁体１０２が接合する弁孔１１５のシール受圧面積Ａｓとにより左右される。弁孔１１５のシール受圧面積Ａｓを小さくすると、冷凍サイクルに於ける絶対値の高低領域でエントロピーの増加を行わなければならない問題が存する。
又、中間ロッド１０１における弁体１０２側の連結ロッド１０１Ａを小径にしているが、連結ロッド１０１Ａを小径にすると、作動中に連結ロッド１０１Ａが破損することがある。
更に、連結ロッド１０１Ａが小径にすると、連結ロッド１０１Ａを旋盤で加工するとき曲がるので加工が困難になる。この為に、連結ロッド１０１Ａの小径化にも限度がある。
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述のような問題点に鑑み成されたものであって、その発明が解決しようとする課題は、可変容量型圧縮機の小型化に伴う取付個所を小さくできるようにし、容量制御弁と共に可変容量型圧縮機の小型化を図ることにある。
又、感圧素子を小型化した上に、吐出圧力が流れる弁孔の流量を大きくし、容量制御弁の能力アップを図ることにある。
更に、容量制御弁における連通路の配管との接続を容易にすることにある。
更に、弁体の加工を容易にして製作コストを低減することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述のような技術的課題を解決するために成されたものであって、その技術的解決手段は以下のように構成されている。
請求項１に係わる本発明の容量制御弁は、吐出圧力流体が流れる弁開度を開閉して制御室と連通する連通路内を流れる流量又は圧力を制御する容量制御弁であって、吸入圧力流体が流れる第１連通路に連通する検出室と、制御室に連通可能な第２連通路と連通する容量室と、容量室と連通すると共に吐出圧力流体が流れる第３連通路と連通する弁室と、弁室と容量室との間に有する弁座と、制御圧力流体又は吸入圧力流体が流れる第４連通路と連通する作動シリンダと、を有するバルブ本体、検出室内に配置されて吸入圧力に感圧して弾発・収縮する感圧装置、感圧装置と連結して容量室を貫通する弁棒、弁棒と連結すると共に弁座と接離して弁孔を開閉する弁体、弁体と連結する調整棒、調整棒と連結すると共に作動シリンダと嵌合して作動室を形成する作動ピストンとを具備し、感圧装置の有効受圧面積の大きさに対して弁座と弁体との接合する接合シール面の受圧面積よりも作動ピストンの受圧面積を小さくしたものである。
【００１２】
この請求項１に係わる本発明の容量制御弁では、感圧装置と弁体と弁棒と作動ピストンとを含む流体の各受圧面積の作動機構に働く力の釣り合い式は、
（１）作動室内に吸入圧力Ｐｓ又は制御圧力Ｐｃ（下記の式でＰｓをＰｃに置き換えても結果は同じ）の流体を導入する場合、
Ｐｓ×Ａｂ−Ｐｓ×Ａｒ１＋Ｐｃ×Ａｒ１−Ｐｃ×Ａｓ＋Ｐｄ×（Ａｓ−Ａｒ）Ｐｓ×Ａｒ＝Ｆｂとなる。この式に於いてＰｃ＝Ｐｓ＋αであるから、Ｐｓ＝−（Ａｓ−Ａｒ）／（Ａｂ＋Ａｒ−Ａｓ）×Ｐｄ＋〔Ｆｂ−α×〔Ａｒ１−Ａｓ）〕／（Ａｂ＋Ａｒ−Ａｓ）・・・（１）となる。
この（１）式は、吐出圧力Ｐｄによって補正される吸入圧力Ｐｓで偏微分すると、
∂Ｐｓ／∂Ｐｄ＝−（Ａｓ−Ａｒ）／（Ａｂ＋Ａｒ−Ａｓ）＝−（Ａｓ−Ａｒ）／｛Ａｂ−（Ａｓ−Ａｒ）｝・・・（２）となる。
この（２）式からＰｄにより補正されるＰｓの傾きを車両のウインドシールドガラスに霜が付くのを防止する範囲に保持することが可能にできる。
【００１３】
この感圧装置の受圧面積Ａｒと弁体が弁座と接合する接合シール面の受圧面積Ａｓと作動ピストンの各受圧面積Ａｒとの関係から、感圧装置の受圧面積Ａｂを小さくしても弁体が弁座と接合する接合シール面の受圧面積Ａｓを大きく構成することが可能になる。
その結果、容量制御弁を小型にして吐出圧力Ｐｄの流量を大きく流すことが可能になるので、圧縮機の機能部分を小型に構成することが可能になる。
【００１４】
請求項２に係わる本発明の容量制御弁は、弁室の一方側に作動室形成部有し、作動室形成部にバルブ本体の軸方向端部から弁室に連通する吐出圧力流体用の第３連通路と、バルブ本体の側方向から作動室内に連通する制御圧力流体用の第４連通路とを有するものである。
【００１５】
この請求項２に係わる本発明の制御弁では、作動室形成部に第３連通路と第４連通路を設けてると共に、作動室形成部を弁本体の端部に設けることにより、吐出圧力流体をバルブ本体の端部の第３連通路から流入させることが可能になる。又、作動室にバルブ本体の側方の第４連通路から制御圧力流体を導入することができる。この為に、圧縮機に取り付けるときに、吐出圧力流体を容量制御弁の端部から、又、制御圧力流体を導入する第２連通路と同じ方向の第４連通路から制御圧力流体を取り入れる必要があるときに、極めて有効になる。
【００１６】
請求項３に係わる本発明の容量制御弁は、調整棒とピストンとを同一径にしたものである。
【００１７】
この請求項３に係わる本発明の容量制御弁では、加工寸法精度を必要とし、調整棒と作動ピストンとを同一径に形成すると、調整棒と作動ピストンの径を同一機械で同時に加工できるので、調整棒と作動ピストンの径の寸法精度を向上させることが可能になる。又、作動ピストンの組み立てが容易になる。
そして、弁体に作用する力はＰｄ（ＡＳ−Ａｒ）となり、感圧装置の受圧面積Ａｂと弁体に作用する吐出圧力Ｐｄの作用力が簡単に計算でき、感圧装置と弁体の設計が容易になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる好ましい実施の形態の容量制御弁を図面に基づいて詳述する。尚、以下に説明する各図面は、寸法が正確な設計図を基にした図面である。
【００１９】
図１は、本発明に係わる容量制御弁の断面図である。
図１に於いて、１は容量制御弁である。容量制御弁１には、外形を形成するバルブ本体（以下、本体と略称する）３０が設けられている。この本体３０は、内部に機能が付与された検出室１０を形成する第１バルブ本体３０Ａと、この第１バルブ本体３０Ａの一端部に一体に嵌合された第２バルブ本体３０Ｂと、第２バルブ本体３０Ｂの端部の開口を覆う第３作動室形成部｛以下、作動室本体という）３０Ｃと、第２バルブ本体３０Ｂの端部に嵌着する第４ケース本体３０Ｄから構成されている。この本体３０は、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属、合成樹脂材等で製作されている。
【００２０】
第１バルブ本体３０Ａは、有底円筒状に形成されて内部に検出室１０が設けられている。又、この検出室１０には、吸入圧力Ｐｓ流体が流入する第１連通路１５が第１バルブ本体３０Ａの周面に２等配に形成されている。又、この第１連通路１５は第１バルブ本体３０Ａの周面に３等配又は４等配に形成することもできる。
そして、第１バルブ本体３０Ａの開口端に密封に嵌着する第２バルブ本体３０Ｂにより検出室１０が密封に形成されている。
この第２バルブ本体３０Ｂは、感圧装置２を組み立てるために第１バルブ本体３０Ａから分離しているものであって、図１に示す形状に限定するわけではない。例えば、検出室１０の閉塞端部を開口し、この開口部をめくら栓で密閉すれば、第１バルブ本体３０Ａと第２バルブ本体３０Ｃを一体にすることも可能である。そして、容量制御弁１の全体を小形に形成できることになる。
【００２１】
第１バルブ本体３０Ａに軸方向へ嵌着した第２バルブ本体３０Ｂは、円筒状に形成されている。そして、第２バルブ本体３０Ｂの第１バルブ本体３０Ａ側の一端部内には、検出室１０と連通する弁棒案内孔３１が形成されている。この弁棒案内孔３１は孔径の受圧面積（断面積）がＡｒmm２に形成されている。
更に、弁棒案内孔３１に連通する弁孔３３は、弁棒案内孔３１より大径に形成されて容量室１１を形成している。この容量室１１には、制御圧力（クランク室圧力）Ｐｃ流体が流れる第２連通路１６に連通している。この第２連通路１６も第２バルブ本体３０Ｂの周面に２等配に形成されている。更に、この第２連通路１６は３等配又は４等配に形成することもできる。
【００２２】
更に、第２バルブ本体３０Ｂの端部側にはシリンダ状に形成された内部に容量室１１に連通する弁室１２が弁孔３３より大径に形成されている。そして、弁室１２の弁孔３３側には弁座３５が形成されている。この弁座３５の弁体６と接合する接合シール内の受圧面積（断面積）はＡｓmm２に形成されている。この弁座３５の接合シール面内の受圧面積Ａｓmm２は、弁棒案内孔３１の断面積Ａｒより大径に形成されている。
この弁室１２には、吐出圧力Ｐｄの流体が流入する第３連通路１７が連通している。この第３連通路１７も第３バルブ本体３０Ｂの周面に２等配に形成されている。この第３連通路１７の個数は３等配又は４等配にすることもできる。
【００２３】
弁室１２は、弁室１２の開口部を作動室本体３０Ｃが閉塞状態に嵌着して形成されている。この作動室本体３０Ｃには、筒内周面に形成された作動シリンダ３２が形成されている。
更に、作動シリンダ３２には制御圧力Ｐｃ又は吸入圧力Ｐｓの流体が流入する第４連通路１８が連通している。又、第２バルブ本体３０Ｂに嵌着するケース本体３０Ｄに保持されたフィルター３７は図示省略の制御室（図３のクランク室５５）からの制御圧力Ｐｃ又は吸入圧力Ｐｓの流体を濾過する。このケース本体３０Ｄとフィルター３７は必ずしも必要とするものではない。制御圧力Ｐｃ又は吸入圧力Ｐｓの流体を通す補助第４連通路１８Ａはケース本体３０Ｄに設けられているが、この補助第４連通路１８Ａを設けることなくケース本体３０Ｄの側部の開口からフィルター３７を通過して流入させることが可能である。
【００２４】
一方、バルブ本体３０の外周には４条のＯリング溝が設けられている。そして、この左端のＯリング溝にゴム材製の第１Ｏリング４０が装着されていると共に、他方に向かって第２，第３，第４のＯリング４０（符号省略）が装着されている。この第１Ｏリング４０とその右の第２Ｏリングは、第１連通路１５の圧縮機との接続連通路の間から流体が漏洩しないようにシールする。
又、第２連通路１６の接続連通路の接続間は、第２Ｏリングとその右の第３Ｏリングによりシールされる。
更に、第３連通路１７は、第３連通路１７を挟んで第３Ｏリングと第４Ｏリングが設けられており、この第３及び第４Ｏリングにより第３連通路１７の接続連通路から流体が漏洩するのをシールする。
【００２５】
検出室１０内には感圧装置２が設けられている。この感圧装置２には、金属製のベローズ２Ｃが設けられている。このベローズ２Ｃの１端部内に円柱状の支持部２Ａが配設けられている。又、ベローズ２Ｃの他端はフランジ部２Ｂに密封結合している。フランジ部２Ｂは円板状を成して中央に連結用の凹部が設けられている。
【００２６】
このベローズ２Ｃはリン青銅等により製作されているが、そのばね定数は所定の値に設計されている。又、ベローズ２Ｃと合わせてコイルばね（ばね手段）３を内在し、このコイルばね３がベローズ２Ｃばね力を付勢している。
この感圧装置２は、検出室１０内で感圧装置２の固有のばね定数と吸入圧力Ｐｓの相関圧力で伸縮するように設計されている。又、感圧装置２の内部空間は真空又は空気が内在している。そして、このベローズ２Ｃの有効受圧面積Ａｂに対し、吸入圧力Ｐｓが作用して感圧装置２を収縮する方向へ作動させると共に、吸入圧力Ｐｓが小さくなると弾発するように構成されている。
【００２７】
感圧装置２におけるフランジ部２Ｂの凹部に中間連結部４の円柱部分が嵌着している。中間連結部４はフランジ部２Ｂを補強すると共に、結合を容易にする役目をする。更に、中間連結部４の先端には連結凹部が設けられており、この連結凹部に弁棒５の一端部が一体に結合している。このフランジ部２Ｂの凹部に中間連結部４を介することなく直接に弁棒５を結合しても良い。
弁棒５は円柱状に形成されて弁体６と連結する側が小径に形成されている。この弁棒５の弁棒案内孔３１と移動自在に嵌合する直径の受圧面積は、Ａｒｌｍｍ２に形成されている。又、容量室１１内は、弁室１２からの吐出圧力Ｐｄ流体が弁座３５内の孔を通って制御圧力Ｐｃ流体用の第２連通路１６へ流れるように形成されている。
【００２８】
弁棒５に連続した弁体６は鍔状に形成されている。弁体６には弁座３５と接合する弁部面６Ａが設けられている。弁座３５と弁部面６Ａとが接合する接合シール面は、受圧面積がＡｓmm２に形成されている。この受圧面積Ａｓは弁棒５の受圧面積Ａｒｌｍｍ２より大径に形成されている。
弁部面６Ａは、平面にして弁体６と接合させても良いが、弁体６と接合する弁座３５の面をテーパ面に形成することもできる。又は、弁座３５の全面をテーパ面に形成し、弁部面６Ａの接合面と接合させて閉弁したときのシール能力を良することができる。そして、この弁部面６Ａと弁座３５とが接合する接合シール面の受圧面積Ａｓは、感圧装置２の有効受圧面積Ａｂより小さい面積に構成されている。
【００２９】
又、弁体６と一体の作動ピストン７は、調整棒９を介して円柱状に形成されている。この調整棒９及び作動ピストン７の断面積又は受圧面積は、Ａｒmm２に形成されている。この調整棒９は作動ピストン７より小径に形成することも可能である。この調整棒９の径は、第３連通路１７からの吐出圧力Ｐｄが弁体６に作用する受圧面積の大きさにより決められる。
この作動ピストン７の受圧面積Ａｒmm２は、調整棒９の受圧面積Ａｒmm２と略同一径に形成されている。そして、作動ピストン７は、作動シリンダ３２と移動自在に嵌合している。この作動ピストン７と作動シリンダ３２との嵌合間は流体をシールする超微小な隙間に形成されている。この両部品７、３２の直接の嵌合は、摺動抵抗を小さくするためである。又、両部品７、３２の摺動部品間には樹脂等の被膜を設けてシール能力と摺動抵抗を改善することが可能である。
【００３０】
又、作動ピストン７で移動自在に仕切られた作動室１３内は、制御圧力Ｐｃ又は吸入圧力Ｐｓのみの力が作用して作動ピストン７を移動させている。しかし、他の実施例として作動ピストン７を弾発に押圧する第２コイルばね８を図２に示すように設けても良い。
そして、作動ピストン７は図２に示す第２コイルばね８により常に押圧されていると共に、第４通路１８から流入する制御圧力Ｐｃ又は吸入圧力Ｐｓにより弁体６を閉弁するように作動させる。この第２コイルばね８は、作動ピストン７が外力等により振動するために抑えているもので、感圧装置２と弁棒５が一体に連結されていれば不用である。又、制御圧力Ｐｃ又は吸入圧力Ｐｓが作用しているときは不用になる。
【００３１】
この容量制御弁１に於いて、配置されている押圧力発生の各ばね定数と流入する作動流体圧力により発生する釣り合い力の関係式は、図１に示す構成を基にして考えるとき、
１）作動室１３に制御圧力Ｐｃを導入する場合、
Ｐｓ×Ａｂ−Ｐｓ×Ａｒ１＋Ｐｃ×Ａｒ１−Ｐｃ×Ａｓ＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ）＋Ｐｃ×Ａｒ＝Ｆｂとなる。この関係式を整理すると、Ｐｓ（Ａｂ−Ａｒ１）＋Ｐｃ（Ａｒ１＋Ａｒ−Ａｓ）＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ）＝Ｆｂとなる。
そして、Ｐｃ＝Ｐｓ＋αであることから、上式はＰｓ（Ａｂ＋Ａｒ−Ａｓ）＋α（Ａｒ１＋Ａｒ−Ａｓ）＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ）＝Ｆｂとなる。
この式を整理して、Ｐｓ＝−（Ａｓ−Ａｒ）／（Ａｂ＋Ａｒ−Ａｓ）×Ｐｄ＋［Ｆｂ−α（Ａｒ１＋Ａｒ−Ａｓ）］／（Ａｂ＋Ａｒ−Ａｓ）
これを偏微分すると、吐出圧力Ｐｄにより補正される吸入圧力Ｐｓの傾斜は、∂Ｐｓ／∂Ｐｄ＝−（Ａｓ−Ａｒ）／（Ａｂ＋Ａｒ−Ａｓ）、
すなわち、∂Ｐｓ／∂Ｐｄ＝−（Ａｓ−Ａｒ）／｛Ａｂ−（Ａｓ−Ａｒ）｝となる。
【００３２】
２）作動室１３に吸入圧力Ｐｓを導入する場合、
Ｐｓ×Ａｂ−Ｐｓ×Ａｒ１＋Ｐｃ×Ａｒ１−Ｐｃ×Ａｓ＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ）＋Ｐｓ×Ａｒ＝Ｆｂとなる。この関係式を整理すると、Ｐｓ（Ａｂ−Ａｒ１＋Ａｒ）Ｐｃ（Ａｒ１ーＡｓ）＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ）＝Ｆｂとなる。
そして、Ｐｃ＝Ｐｓ＋αであることから、上式はＰｓ（Ａｂ＋Ａｒ−Ａｓ）＋α（Ａｒ１−Ａｓ）＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ）＝Ｆｂとなる。
この式を整理して、Ｐｓ＝−（Ａｓ−Ａｒ）／（Ａｂ＋Ａｒ−Ａｓ）×Ｐｄ＋［Ｆｂ−α（Ａｒ１−Ａｓ）］／（Ａｂ＋Ａｒ−Ａｓ）これを偏微分すると、吐出圧力Ｐｄにより補正される吸入圧力Ｐｓの傾斜は、
∂Ｐｓ／∂Ｐｄ＝−（Ａｓ−Ａｒ）／（Ａｂ＋Ａｒ−Ａｓ）、
すなわち、∂Ｐｓ／∂Ｐｄ＝−（Ａｓ−Ａｒ）／（Ａｂ−（Ａｓ−Ａｒ）となる。
【００３３】
又、第２コイルばね（ばね手段）８を設けた場合も各々同様になる。すなわち、
１）作動室１３に制御圧力Ｐｃを導入した場合、
Ｐｓ×Ａｂ−Ｐｓ×Ａｒ１＋Ｐｃ×Ａｒ１−Ｐｃ×Ａｓ＋Ｐｄ×Ａｓ−Ｐｄ×Ａｒ＋Ｐｃ×Ａｒ＝Ｆｂ−ｆとなり、
この式を上述と同様にして整理し、且つ偏微分すると、∂Ｐｓ／∂Ｐｄ＝−（Ａｓ−Ａｒ１）／｛Ａｂ−（Ａｓ−Ａｒ１）｝となる。これは、吐出圧力Ｐｄにより補正される吸入圧力Ｐｓの傾斜である。
２）作動室１３に吸入圧力Ｐｓを導入した場合、
Ｐｓ×Ａｂ−Ｐｓ×Ａｒ１＋Ｐｃ×Ａｒ１−Ｐｃ×Ａｓ＋Ｐｄ×Ａｓ−Ｐｄ×Ａｒ＋Ｐｓ×Ａｒ＝Ｆｂ−ｆとなり、
この式を上述と同様にして整理し、且つ偏微分すると、∂Ｐｓ／∂Ｐｄ＝−（Ａｓ−Ａｒ１）／｛Ａｂ−（Ａｓ−Ａｒ１）｝となる。これは、吐出圧力Ｐｄにより補正される吸入圧力Ｐｓの傾斜である。
【００３４】
尚、上式に於いて、
Ａｂ・・・感圧装置２の有効受圧面積
Ａｓ・・・弁体６の接合シール面の受圧面積（接合シール面内の接合面積）
Ａｒ・・・調整棒９又は作動ピストン７の受圧面積
Ａｒ１・・・弁棒５の受圧面積
Ｆｂ・・・感圧装置２のばね力
ｆ・・・第２コイルばね（ばね手段）８のばね力
Ｐｓ・・・吸入圧力
Ｐｃ・・・制御圧力（クランク室圧力）
Ｐｄ・・・吐出圧力
である。
【００３５】
上記の各式に於いて偏微分した値は−の［負］であるから、図４に示すＢラインのようにＰｄ方向に対し、下方向かって傾斜する。
この条件で、感圧装置２の有効受圧面積Ａｂを小さくしても、（Ａｓ−Ａｒ）を小さくすればよいので、（Ａｓ−Ａｒ）の割合を設計すれば、Ａｓの受圧面積をＡｂの受圧面積につれて小さくする必要はない。
従って、弁座３５の内径を吐出圧力Ｐｄを流入量に必要な大さにすることが可能になる。
【００３６】
次に、図２は、本発明に係わる第２実施の形態の容量制御弁１の断面図である。
図２に於いて、図１の容量制御弁１と相違する点は、本体３０に於ける吐出圧力Ｐｄ用の第３連通路１７を作動室本体３０Ｃの端部から弁室１２に連通するように第３連通路１７として設けたものである。
又、流入する制御圧力Ｐｃの第４連通路１８を本体３０と作動室本体３０Ｃの側部から貫通孔により作動室１３へ連通させたものである。この、第４連通路１８も本体３０の周面に複数個を設けることもできる。
更に、作動室１３には第２コイルばね（第２ばね手段）８が設けられて、常に作動ピストン７を弁体６側へ弾発に押圧している。
そして、吐出圧力Ｐｄ流体は作動室１３へ端部側の第３連通路１７からフィルタ３７を介して流入させるものである。
又、弁本体３０の側方に貫通する第４連通路１８から制御圧力Ｐｃ又は吸入圧力Ｐｓを作動室１３内に導入するものである。
【００３７】
この図２に示す容量制御弁１は、上述した点を除いて、図１の容量制御弁１と略同一の構成である。この為、作動室本体３０Ｃを除いた構成は、図１と略同一であるから、容量制御弁１における圧力関係式は、上述した図１の容量制御弁１の圧力関係の傾斜式と同じようになる。
この図２の容量制御弁１は、本体３０に於ける外周に設けたＯリング４０の数が３個であるために、軸方向の長さを短縮して小型にすることが可能になる。又、容量制御弁１に流入及び流出させる２つの制御圧力Ｐｃの流体を側部に設けた第２連通路１６と第４連通路１８とから導入することが可能になる。容量可変型圧縮機の取り付ける容量制御弁１の連通路の配管が極めて容易になる。
【００３８】
次に、本発明の容量制御弁１は、空気ポンプ、圧縮器等の空気機械に用いることが可能である。以下、１実施例として容量可変型圧縮機に用いた場合を説明する。
図３は、この容量可変型圧縮機５０と容量制御弁１との関係を示す断面図である。このうち、容量制御弁１は、図１と同一構成であるから、容量制御弁１の構成の説明は上述した通りである。
【００３９】
図３に於いて、容量可変型圧縮機５０は、複数のシリンダボア５５Ａを設けたシリンダブロック５１と、シリンダブロック５１の一端に設けられたフロントハウジング５２と、シリンダブロック５１に弁板装置５４介して結合されたリアハウジング５３とにより全体のケーシングが形成されている。
このケーシングには、シリンダブロック５１と、フロントハウジング５２とによって区画されたクランク室５５が設けられていると共に、このクランク室５５内を横断したシャフト５６が設けられている。このシャフト５６の中心部の周囲には円板状の斜板５７が配置されている。この斜板５７は、シャフト５６に固着されたロータ５８と連結部５９を介して連結し、傾斜した角度を可変になるように構成されている。
【００４０】
シャフト５６の一端は、フロントハウジング５２の外側に突出したボス部内を貫通して外部まで延在している。このボス部の内周にはシール部７５が設けられていると共に、このシール部７５によりボス部の内周に設けられたべアリング７７Ｂをシールしている。
更に、シャフト５６の他端は、シリンダブロック５１内に配置されたベアリング７７Ａを介して支持されている。
【００４１】
シリンダボア５５Ａ内には、ピストン６２が設けられている。ピストン６２と斜板５７とは、両端にボール６３を設けたコンネクチングロッドにより連結されている。又、斜板５７と連結部５９とはスラストベアリングを介して互いに回転可能に連結している。そして、ピストン６２と斜板５７とは互いに連動するように構成されている。
【００４２】
リアハウジング５３は、吸入室６５及び吐出室６４が区画して形成されている。
又、吸入室６５とシリンダボア５５Ａとは、弁板装置５４に設けられた吸入弁を介して閉弁可能に連通している。吐出室６４は、シリンダボア５５Ａと弁板装置５４に設けられた吐出弁を介して閉弁可能に連通している。
【００４３】
リアハウジング５３の図示右側の凸部には図示省略された空室が設けられており、この空室に容量制御弁１が配置されている。又、シリンダブロック５１のベアリング７７Ａを支持する図示する右側の部分にも設けられる。この為に容量制御弁１の大きさは、設計上から小型の要求がある。
図３では、この容量制御弁１を外部に取り出して分かりやすく図示しているものである。
【００４４】
容量制御弁１と容量可変型圧縮機５０との構成に於いて、ロータ５８の回転により斜板５７が共に回転する。そして、斜板５７の傾斜角度につれてピストン６２のストロークが変化する。クランク室５５内に導入されるクランク室圧力ＰｃＰｃ（制御圧力Ｐｃ）がピストン６２の背面に作用し、ピストン６２の両側の力関係から斜板５７の傾斜角度が変化する。
このピストン６２の往復運動に伴い吐出室６４から吐出される冷媒は、凝縮室４６から膨張弁４７を介して蒸発室４５に供給され、設定通りの冷房を行いながら吸入室６５へ戻るように構成されている。
【００４５】
以下、容量制御弁１の作動の一例を説明する。
今、吐出圧力Ｐｄ（尚、吐出圧力Ｐｄの１例は５から２０ｋｇ／ｃｍ２Ｇの範囲である）が一定で、吸入圧力Ｐｓ（吸入圧力Ｐｓの１例は１から４ｋｇ／ｃｍ２Ｇの範囲である）が設定吸入圧力Ｐｓ１より上昇すると、調整棒９の受圧面積Ａｒ又は作動ピストン７の受圧面積Ａｒに対し弁棒５の受圧面積Ａｒ１を略等しい場合は（本発明はＡｒとＡｒ１とは等しくする必要はない）、両受圧面積に作用する力は互いにキャンセルし、感圧装置２の受圧面積Ａｂと弁体６の調整棒９側に作用する受圧面積（Ａｓ−Ａｒ）との関係になる。
【００４６】
この容量制御弁１の閉開弁作動において、吸入室６５に流入した吸入圧力Ｐｓの流体は、配管通路を介して第１連通路１５に流入する。この第１連通路１５から検出室１０に流入した吸入圧力Ｐｓの流体は、感圧装置２に作用して感圧装置２を収縮する方向へ作動させる。このとき、制御圧力Ｐｃ又は吸入圧力Ｐｓの流体が弁棒５及び作動ピストン７に作用するが互いの受圧力はキャンセルし、吐出圧力Ｐｄ流体が弁体６に作用する力と吸入圧力Ｐｓが感圧装置２に作用する力とにより弁体６は開閉弁状態に移行する。
【００４７】
このようにして弁体６の開閉は、感圧装置２に設定された弾発力と、吸入圧力Ｐｓが感圧装置２の受圧面積に作用して生じる圧縮力とに左右される。その結果、第３連通路１７から流入した吐出圧力Ｐｄの流体は、感圧装置２に連結された弁体６により弁孔３３の開度が調節され、弁孔３３の開度に応じてクランク室５５へ制御圧力Ｐｃとして流入する。この為、ピストン６２の背面に作用する制御圧力Ｐｃは弁体６の開弁度により調整される。この制御圧力（クランク室圧力）Ｐｃに応じて斜板５７の傾斜角度は変化する。
【００４８】
今、第１連通路１５から流入した吸入圧力Ｐｓが感圧装置２に作用して弁体６を閉弁方向へ移動させると、吐出圧力Ｐｄは第３連通路１７から第２連通路１６へ流入量を減少させるから、クランク室５５のクランク室圧力Ｐｃが降下してピストン６２の背面に作用する力も減少する。この為、斜板５７が傾斜するから、ピストン６２は長ストロークとなって吐出量を拡大する。
【００４９】
一方、前述とは逆に、吸入圧力Ｐｓが感圧装置２に作用しなくなると、感圧装置２の弾発力により弁体６は開弁状態に移行する。弁体６が開弁状態に移行すると、第３連通路１７からの吐出圧力Ｐｄは、弁孔３３を介して第２連通路１６からクランク室５５へ盛んに流入する。この為に、クランク室５５の制御圧力Ｐｃは上昇し、このクランク室５５の制御圧力Ｐｃがピストン６２の背面に作用して斜板５７の傾斜角度を小さくなる方向へ作用する。その結果、ピストン５５のストロークも小さくなるから、吐出量が低下する。
【００５０】
この弁体６の開度に応じて吐出圧力Ｐｄの流体を流出させる弁座３５の弁孔３３の直径は、感圧装置２の弾発力に応じて設計されるが。本発明のようにすることにより、感圧装置２の有効受圧面積Ａｂを小さくしても、（Ａｓ−Ａｒ）の対比を小さくすればよいので、感圧装置２の有効受圧面積Ａｂに対して弁孔３３を大きくすることが可能になる。その結果、容量制御弁１を小型にして容量可変型圧縮機等の空気機械への取付場所を小さくできる。この為に容量可変型圧縮機等も小型になり、搭載のために軽量化が可能になる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明に係わる容量制御弁によれば、以下のような効果を奏する。
この感圧装置の有効受圧面積と弁体が弁座と接合する接合シール面の受圧面積と調整棒又は作動ピストンの各受圧面積との関係から、感圧装置の受圧面積を小さくしても弁体が弁座と接合する接合シール面の受圧面積を大きく構成することが可能になる。
その結果、容量制御弁を小型にして吐出圧力の流量を大きく流すことが可能になるので、圧縮機の機能部分を小型に構成することが可能になる。
【００５２】
更に、容量制御弁の取付勝手から吐出圧力の連通路と制御圧力の連通路を容量制御弁の任意の方向に形成することが可能になる。この為に、どのような構造の圧縮機にも取り付け可能になる。
更に、弁棒を小径にする必要もないから、耐久能力が向上する。更に、弁棒の加工が容易になるから、製作コストを低減できる。
そして、低外気温度などに於ける低吐出圧力時にも蒸発室で空調の空気の水分除去が十分に行われるので、車両のウインドシールドガラスに霜が付くのを防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる第１実施の形態を示す容量制御弁の断面図である。
【図２】本発明に係わる第２実施の形態を示す容量制御弁の断面図である。
【図３】本発明に係わる容量可変型圧縮機と容量制御弁との配管を示す断面図である。
【図４】容量制御弁における吐出圧力と吸入圧力との関係に於ける外気温度範囲よる霜への影響を示すグラフである。
【図５】関連技術における容量可変型圧縮機用制御弁の断面図である。
【符号の説明】
１ 容量制御弁
２ 感圧装置
２Ａ 支持部
２Ｂ フランジ部
２Ｃ ベローズ
３ コイルばね（ばね手段）
４ 中間連結部
５ 弁棒
６ 弁体
６Ａ 弁部面
７ 作動ピストン
８ 第２コイルばね（第２ばね手段）
９ 調整棒
１０ 検出室
１１ 容量室
１２ 弁室
１３ 作動室
１５ 第１連通路
１６ 第２連通路
１７ 第３連通路
１８ 第４連通路
１８Ａ 補助第４連通路
３０ バルブ本体（本体）
３０Ａ 第１バルブ本体
３０Ｂ 第２バルブ本体
３０Ｃ 作動室本体（作動室形成部）
３０Ｄ ケース本体
３１ 弁棒案内孔
３２ 作動シリンダ
３３ 弁孔
３５ 弁座
３７ フィルター
４０ Ｏリング
Ｐｓ 吸入圧力
Ｐｄ 吐出圧力
Ｐｃ 制御圧力（クランク室圧力）
Ａｂ 感圧装置２の有効受圧面積
Ａｓ 弁座３５又は弁部面６Ａの接合シール面の受圧面積
Ａｒ 弁棒５及び作動ピストン７の受圧面積
ｆ 第２コイルばね８のばね力
Ｆｂ 感圧装置の弾発力
【発明の属する技術分野】
本発明は、制御流体の容量又は圧力を可変可能に制御する容量制御弁に関する。特に、空気機械等の制御室内の容量又は圧力を吸入圧力により弁体の開度を調整して可変可能に制御する容量制御弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明に係わる関連技術として特開平７−１１９６４２号公報、特開閉８−１７７７３６号公報、特許第３１０４８２１号公報等が存在する。これらの公報には、空気機械に属する斜板式容量可変型圧縮機用の容量制御弁が開示されている。この容量制御弁の構成として、図５に示すものが代表的である。
【０００３】
図５は、容量制御弁１００の断面図である。この容量制御弁１００の一端に設けられた検出室１１３には、感圧素子１０４が配置されている。この感圧素子１０４は、ばね１０５を内在する弾発可能なベローズ１０４Ａが設けられて外部から流入した吸入圧力Ｐｓに感圧して収縮・弾発し、感圧装置素子１０４の先端部が変位するように構成されている。
又、この感圧素子１０４の自由端には、中間ロッド１０１がハウジング１２０Ｂに設けられた案内孔１１４に移動自在に配置されている。更に、中間ロッド１０１に連結された球状の弁体１０２がハウジング１２０Ｂの弁室１１６に配置されている。この弁体１０２が移動して弁孔１１５の弁座に接離し、弁孔１１５を流れる流量の開度を調節する。この為に、中間ロッド１０１に於ける弁孔１１５内に配置された連結ロッド部１０１Ａの直径は弁孔１１５を流れる流量との関係から中間ロッド１０１の直径より小径に形成されている。
【０００４】
本体は、第１ハウジング１２０Ａと第２ハウジング１２０Ｂと第３ハウジング１２０Ｃと第４ハウジング１２０Ｄからなる。この弁体１０２には、Ｐｓ用吸入孔１１０と、Ｐｃ用クランク室流入孔１１１及びＰｄ用吐出孔１１２が形成されている。 又、Ｐｄ用吐出孔１１２と弁孔１１５とは弁室１１６を介して連通している。そして、弁孔１１５が開閉すると、弁室１１６とＰｃ用クランク室流入孔１１１とが連通して吐出圧力Ｐｄの流体は、Ｐｃ用クランク室流入孔１１１から図示省略の圧縮機のクランク室へと流入する。
この弁体１０２の開閉は、容量制御弁１００の吸入圧力Ｐｓに応じて感圧素子１０４のばね定数が設定されており、この感圧素子１０４により弁体１０２の開度に応じて容量可変型圧縮機のクランク室に導入する吐出圧力Ｐｄ流体の導入量を制御し、クランク室内のクランク室圧力Ｐｃを調整して容量可変型圧縮機の容量制御を行うものである。
【０００５】
検出室１１３に配置された感圧素子１０４は、吸入圧力Ｐｓに感圧して吸入圧力Ｐｓの使用圧力域で伸縮する荷重特性に設定されている。
そして、弁体１０２は、感圧素子１０４の弾発力によって開弁状態に保持されている。この全開状態は、フルアンロード運転状態である。この検出室１１３に第１連通路１１０から吸入圧力Ｐｓが流入すると、感圧素子１０４が吸入圧力Ｐｓに応じて圧縮されると共に、弁体１０２が閉弁ばね１０３の弾発力により閉弁状態に移行する。
【０００６】
このような容量制御弁１００を採用した可変容量型圧縮機は、実開昭６２−３１７８２号公報にも開示されている。この可変容量型圧縮機には、感圧素子１０４が検出する吸入圧力Ｐｓとして蒸発器の出口圧力を採用している。この可変容量型圧縮機では、周囲温度の上昇に伴い、可変容量型圧縮機の入り口又は圧力蒸発器の出口圧力が所定圧力を越えておれば、感圧素子１０４の圧縮により中間ロッド１０１が作動すると共に、弁体１０２が閉弁してクランク室圧力Ｐｃの第２連通路１１１と吐出圧力Ｐｄの第３連通路１１２とは遮断される。この為、クランク室圧力Ｐｃが低下するので、可変容量型圧縮機のクランク室内のピストンの背面に作用する背圧が低下し、斜板が回転軸に対して傾斜角度が小さくなるように傾斜する。その結果、ピストンのストロークが長くなるので、吐出圧力Ｐｄ流体の容量が上昇する。
【０００７】
一方、周囲温度の低下に伴い、可変容量型圧縮機の入り口又は蒸発器の出口の圧力が所定圧力まで低下したときに、感圧素子１０４の伸張により中間ロッドを介して弁体１０２を押圧する。このとき、弁体１０２は、閉弁ばね１０３を圧縮して開弁する。この作動により、吐出圧力Ｐｄは第３連通路１１２から弁孔１１５を流れて第２連通路１１１からクランク室側へ流入する。この為にクランク室内のクランク室圧力Ｐｃが上昇してピストンの背面に作用する力が大きくなるから、斜板の傾斜角度は大きくなる。その結果、ピストンのストロークが小さくなって、圧縮機に於ける吐出圧力Ｐｄの容量が減少する。そして、吸入圧力が上昇しエバポレータの凍結防止をする。
【０００８】
このようにして、可変容量型圧縮機においては、周囲温度と吸入圧力Ｐｓとの間に図４に示すような関係が生じる。つまり、図４に於いて、斜線で示すＦの範囲は、車両のウインドシールドガラスなどに霜が付く範囲であり、Ｃの範囲は車両のウインドシールドガラスなどが曇る範囲である。従って、図４のＡライン又はＢラインのように両Ｃ，Ｆ範囲外にＰｓ−Ｐｄ圧力（温度）関係を保つ必要がある。
一方、容量制御弁を装置に取付る構造から及び搭載性上からの軽量化により小型にする仕様が要求されている。この為に、感圧素子１０４を小型にすることが容量制御弁を小型にする点で効果的である。
しかし、この特性の傾斜ラインは、Ａｂ＝感圧素子１０４の受圧面積、Ａｓ＝弁孔１１５の接合シール面積とすると、
∂Ｐｓ／∂Ｐｄ＝−Ａｓ／（Ａｂ−Ａｓ）となる。この為に、感圧素子１０４を小型にすると、弁孔１１５の通路径も小さくしなければならない。弁孔１１５の通路径が小さくなると、流量の圧力損失が拡大するから、容量可変型圧縮機の吐出量の制御が困難になる。
【０００９】
上述のような技術的関係に於いて、容量制御弁１００を可変容量型圧縮機に取り付ける関係から、容量制御弁１００の小型化が必要であり、特に、容量制御弁１００の直径を小径にしなければならない仕様の要求がある。
しかし、容量制御弁１００を小型化するためには、感圧素子１０４を小型化しなければならない。上述のＰｄ−Ｐｓ圧力関係では、感圧素子１０４の有効受圧面積Ａｂと弁体１０２が接合する弁孔１１５のシール受圧面積Ａｓとにより左右される。弁孔１１５のシール受圧面積Ａｓを小さくすると、冷凍サイクルに於ける絶対値の高低領域でエントロピーの増加を行わなければならない問題が存する。
又、中間ロッド１０１における弁体１０２側の連結ロッド１０１Ａを小径にしているが、連結ロッド１０１Ａを小径にすると、作動中に連結ロッド１０１Ａが破損することがある。
更に、連結ロッド１０１Ａが小径にすると、連結ロッド１０１Ａを旋盤で加工するとき曲がるので加工が困難になる。この為に、連結ロッド１０１Ａの小径化にも限度がある。
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述のような問題点に鑑み成されたものであって、その発明が解決しようとする課題は、可変容量型圧縮機の小型化に伴う取付個所を小さくできるようにし、容量制御弁と共に可変容量型圧縮機の小型化を図ることにある。
又、感圧素子を小型化した上に、吐出圧力が流れる弁孔の流量を大きくし、容量制御弁の能力アップを図ることにある。
更に、容量制御弁における連通路の配管との接続を容易にすることにある。
更に、弁体の加工を容易にして製作コストを低減することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述のような技術的課題を解決するために成されたものであって、その技術的解決手段は以下のように構成されている。
請求項１に係わる本発明の容量制御弁は、吐出圧力流体が流れる弁開度を開閉して制御室と連通する連通路内を流れる流量又は圧力を制御する容量制御弁であって、吸入圧力流体が流れる第１連通路に連通する検出室と、制御室に連通可能な第２連通路と連通する容量室と、容量室と連通すると共に吐出圧力流体が流れる第３連通路と連通する弁室と、弁室と容量室との間に有する弁座と、制御圧力流体又は吸入圧力流体が流れる第４連通路と連通する作動シリンダと、を有するバルブ本体、検出室内に配置されて吸入圧力に感圧して弾発・収縮する感圧装置、感圧装置と連結して容量室を貫通する弁棒、弁棒と連結すると共に弁座と接離して弁孔を開閉する弁体、弁体と連結する調整棒、調整棒と連結すると共に作動シリンダと嵌合して作動室を形成する作動ピストンとを具備し、感圧装置の有効受圧面積の大きさに対して弁座と弁体との接合する接合シール面の受圧面積よりも作動ピストンの受圧面積を小さくしたものである。
【００１２】
この請求項１に係わる本発明の容量制御弁では、感圧装置と弁体と弁棒と作動ピストンとを含む流体の各受圧面積の作動機構に働く力の釣り合い式は、
（１）作動室内に吸入圧力Ｐｓ又は制御圧力Ｐｃ（下記の式でＰｓをＰｃに置き換えても結果は同じ）の流体を導入する場合、
Ｐｓ×Ａｂ−Ｐｓ×Ａｒ１＋Ｐｃ×Ａｒ１−Ｐｃ×Ａｓ＋Ｐｄ×（Ａｓ−Ａｒ）Ｐｓ×Ａｒ＝Ｆｂとなる。この式に於いてＰｃ＝Ｐｓ＋αであるから、Ｐｓ＝−（Ａｓ−Ａｒ）／（Ａｂ＋Ａｒ−Ａｓ）×Ｐｄ＋〔Ｆｂ−α×〔Ａｒ１−Ａｓ）〕／（Ａｂ＋Ａｒ−Ａｓ）・・・（１）となる。
この（１）式は、吐出圧力Ｐｄによって補正される吸入圧力Ｐｓで偏微分すると、
∂Ｐｓ／∂Ｐｄ＝−（Ａｓ−Ａｒ）／（Ａｂ＋Ａｒ−Ａｓ）＝−（Ａｓ−Ａｒ）／｛Ａｂ−（Ａｓ−Ａｒ）｝・・・（２）となる。
この（２）式からＰｄにより補正されるＰｓの傾きを車両のウインドシールドガラスに霜が付くのを防止する範囲に保持することが可能にできる。
【００１３】
この感圧装置の受圧面積Ａｒと弁体が弁座と接合する接合シール面の受圧面積Ａｓと作動ピストンの各受圧面積Ａｒとの関係から、感圧装置の受圧面積Ａｂを小さくしても弁体が弁座と接合する接合シール面の受圧面積Ａｓを大きく構成することが可能になる。
その結果、容量制御弁を小型にして吐出圧力Ｐｄの流量を大きく流すことが可能になるので、圧縮機の機能部分を小型に構成することが可能になる。
【００１４】
請求項２に係わる本発明の容量制御弁は、弁室の一方側に作動室形成部有し、作動室形成部にバルブ本体の軸方向端部から弁室に連通する吐出圧力流体用の第３連通路と、バルブ本体の側方向から作動室内に連通する制御圧力流体用の第４連通路とを有するものである。
【００１５】
この請求項２に係わる本発明の制御弁では、作動室形成部に第３連通路と第４連通路を設けてると共に、作動室形成部を弁本体の端部に設けることにより、吐出圧力流体をバルブ本体の端部の第３連通路から流入させることが可能になる。又、作動室にバルブ本体の側方の第４連通路から制御圧力流体を導入することができる。この為に、圧縮機に取り付けるときに、吐出圧力流体を容量制御弁の端部から、又、制御圧力流体を導入する第２連通路と同じ方向の第４連通路から制御圧力流体を取り入れる必要があるときに、極めて有効になる。
【００１６】
請求項３に係わる本発明の容量制御弁は、調整棒とピストンとを同一径にしたものである。
【００１７】
この請求項３に係わる本発明の容量制御弁では、加工寸法精度を必要とし、調整棒と作動ピストンとを同一径に形成すると、調整棒と作動ピストンの径を同一機械で同時に加工できるので、調整棒と作動ピストンの径の寸法精度を向上させることが可能になる。又、作動ピストンの組み立てが容易になる。
そして、弁体に作用する力はＰｄ（ＡＳ−Ａｒ）となり、感圧装置の受圧面積Ａｂと弁体に作用する吐出圧力Ｐｄの作用力が簡単に計算でき、感圧装置と弁体の設計が容易になる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係わる好ましい実施の形態の容量制御弁を図面に基づいて詳述する。尚、以下に説明する各図面は、寸法が正確な設計図を基にした図面である。
【００１９】
図１は、本発明に係わる容量制御弁の断面図である。
図１に於いて、１は容量制御弁である。容量制御弁１には、外形を形成するバルブ本体（以下、本体と略称する）３０が設けられている。この本体３０は、内部に機能が付与された検出室１０を形成する第１バルブ本体３０Ａと、この第１バルブ本体３０Ａの一端部に一体に嵌合された第２バルブ本体３０Ｂと、第２バルブ本体３０Ｂの端部の開口を覆う第３作動室形成部｛以下、作動室本体という）３０Ｃと、第２バルブ本体３０Ｂの端部に嵌着する第４ケース本体３０Ｄから構成されている。この本体３０は、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属、合成樹脂材等で製作されている。
【００２０】
第１バルブ本体３０Ａは、有底円筒状に形成されて内部に検出室１０が設けられている。又、この検出室１０には、吸入圧力Ｐｓ流体が流入する第１連通路１５が第１バルブ本体３０Ａの周面に２等配に形成されている。又、この第１連通路１５は第１バルブ本体３０Ａの周面に３等配又は４等配に形成することもできる。
そして、第１バルブ本体３０Ａの開口端に密封に嵌着する第２バルブ本体３０Ｂにより検出室１０が密封に形成されている。
この第２バルブ本体３０Ｂは、感圧装置２を組み立てるために第１バルブ本体３０Ａから分離しているものであって、図１に示す形状に限定するわけではない。例えば、検出室１０の閉塞端部を開口し、この開口部をめくら栓で密閉すれば、第１バルブ本体３０Ａと第２バルブ本体３０Ｃを一体にすることも可能である。そして、容量制御弁１の全体を小形に形成できることになる。
【００２１】
第１バルブ本体３０Ａに軸方向へ嵌着した第２バルブ本体３０Ｂは、円筒状に形成されている。そして、第２バルブ本体３０Ｂの第１バルブ本体３０Ａ側の一端部内には、検出室１０と連通する弁棒案内孔３１が形成されている。この弁棒案内孔３１は孔径の受圧面積（断面積）がＡｒmm２に形成されている。
更に、弁棒案内孔３１に連通する弁孔３３は、弁棒案内孔３１より大径に形成されて容量室１１を形成している。この容量室１１には、制御圧力（クランク室圧力）Ｐｃ流体が流れる第２連通路１６に連通している。この第２連通路１６も第２バルブ本体３０Ｂの周面に２等配に形成されている。更に、この第２連通路１６は３等配又は４等配に形成することもできる。
【００２２】
更に、第２バルブ本体３０Ｂの端部側にはシリンダ状に形成された内部に容量室１１に連通する弁室１２が弁孔３３より大径に形成されている。そして、弁室１２の弁孔３３側には弁座３５が形成されている。この弁座３５の弁体６と接合する接合シール内の受圧面積（断面積）はＡｓmm２に形成されている。この弁座３５の接合シール面内の受圧面積Ａｓmm２は、弁棒案内孔３１の断面積Ａｒより大径に形成されている。
この弁室１２には、吐出圧力Ｐｄの流体が流入する第３連通路１７が連通している。この第３連通路１７も第３バルブ本体３０Ｂの周面に２等配に形成されている。この第３連通路１７の個数は３等配又は４等配にすることもできる。
【００２３】
弁室１２は、弁室１２の開口部を作動室本体３０Ｃが閉塞状態に嵌着して形成されている。この作動室本体３０Ｃには、筒内周面に形成された作動シリンダ３２が形成されている。
更に、作動シリンダ３２には制御圧力Ｐｃ又は吸入圧力Ｐｓの流体が流入する第４連通路１８が連通している。又、第２バルブ本体３０Ｂに嵌着するケース本体３０Ｄに保持されたフィルター３７は図示省略の制御室（図３のクランク室５５）からの制御圧力Ｐｃ又は吸入圧力Ｐｓの流体を濾過する。このケース本体３０Ｄとフィルター３７は必ずしも必要とするものではない。制御圧力Ｐｃ又は吸入圧力Ｐｓの流体を通す補助第４連通路１８Ａはケース本体３０Ｄに設けられているが、この補助第４連通路１８Ａを設けることなくケース本体３０Ｄの側部の開口からフィルター３７を通過して流入させることが可能である。
【００２４】
一方、バルブ本体３０の外周には４条のＯリング溝が設けられている。そして、この左端のＯリング溝にゴム材製の第１Ｏリング４０が装着されていると共に、他方に向かって第２，第３，第４のＯリング４０（符号省略）が装着されている。この第１Ｏリング４０とその右の第２Ｏリングは、第１連通路１５の圧縮機との接続連通路の間から流体が漏洩しないようにシールする。
又、第２連通路１６の接続連通路の接続間は、第２Ｏリングとその右の第３Ｏリングによりシールされる。
更に、第３連通路１７は、第３連通路１７を挟んで第３Ｏリングと第４Ｏリングが設けられており、この第３及び第４Ｏリングにより第３連通路１７の接続連通路から流体が漏洩するのをシールする。
【００２５】
検出室１０内には感圧装置２が設けられている。この感圧装置２には、金属製のベローズ２Ｃが設けられている。このベローズ２Ｃの１端部内に円柱状の支持部２Ａが配設けられている。又、ベローズ２Ｃの他端はフランジ部２Ｂに密封結合している。フランジ部２Ｂは円板状を成して中央に連結用の凹部が設けられている。
【００２６】
このベローズ２Ｃはリン青銅等により製作されているが、そのばね定数は所定の値に設計されている。又、ベローズ２Ｃと合わせてコイルばね（ばね手段）３を内在し、このコイルばね３がベローズ２Ｃばね力を付勢している。
この感圧装置２は、検出室１０内で感圧装置２の固有のばね定数と吸入圧力Ｐｓの相関圧力で伸縮するように設計されている。又、感圧装置２の内部空間は真空又は空気が内在している。そして、このベローズ２Ｃの有効受圧面積Ａｂに対し、吸入圧力Ｐｓが作用して感圧装置２を収縮する方向へ作動させると共に、吸入圧力Ｐｓが小さくなると弾発するように構成されている。
【００２７】
感圧装置２におけるフランジ部２Ｂの凹部に中間連結部４の円柱部分が嵌着している。中間連結部４はフランジ部２Ｂを補強すると共に、結合を容易にする役目をする。更に、中間連結部４の先端には連結凹部が設けられており、この連結凹部に弁棒５の一端部が一体に結合している。このフランジ部２Ｂの凹部に中間連結部４を介することなく直接に弁棒５を結合しても良い。
弁棒５は円柱状に形成されて弁体６と連結する側が小径に形成されている。この弁棒５の弁棒案内孔３１と移動自在に嵌合する直径の受圧面積は、Ａｒｌｍｍ２に形成されている。又、容量室１１内は、弁室１２からの吐出圧力Ｐｄ流体が弁座３５内の孔を通って制御圧力Ｐｃ流体用の第２連通路１６へ流れるように形成されている。
【００２８】
弁棒５に連続した弁体６は鍔状に形成されている。弁体６には弁座３５と接合する弁部面６Ａが設けられている。弁座３５と弁部面６Ａとが接合する接合シール面は、受圧面積がＡｓmm２に形成されている。この受圧面積Ａｓは弁棒５の受圧面積Ａｒｌｍｍ２より大径に形成されている。
弁部面６Ａは、平面にして弁体６と接合させても良いが、弁体６と接合する弁座３５の面をテーパ面に形成することもできる。又は、弁座３５の全面をテーパ面に形成し、弁部面６Ａの接合面と接合させて閉弁したときのシール能力を良することができる。そして、この弁部面６Ａと弁座３５とが接合する接合シール面の受圧面積Ａｓは、感圧装置２の有効受圧面積Ａｂより小さい面積に構成されている。
【００２９】
又、弁体６と一体の作動ピストン７は、調整棒９を介して円柱状に形成されている。この調整棒９及び作動ピストン７の断面積又は受圧面積は、Ａｒmm２に形成されている。この調整棒９は作動ピストン７より小径に形成することも可能である。この調整棒９の径は、第３連通路１７からの吐出圧力Ｐｄが弁体６に作用する受圧面積の大きさにより決められる。
この作動ピストン７の受圧面積Ａｒmm２は、調整棒９の受圧面積Ａｒmm２と略同一径に形成されている。そして、作動ピストン７は、作動シリンダ３２と移動自在に嵌合している。この作動ピストン７と作動シリンダ３２との嵌合間は流体をシールする超微小な隙間に形成されている。この両部品７、３２の直接の嵌合は、摺動抵抗を小さくするためである。又、両部品７、３２の摺動部品間には樹脂等の被膜を設けてシール能力と摺動抵抗を改善することが可能である。
【００３０】
又、作動ピストン７で移動自在に仕切られた作動室１３内は、制御圧力Ｐｃ又は吸入圧力Ｐｓのみの力が作用して作動ピストン７を移動させている。しかし、他の実施例として作動ピストン７を弾発に押圧する第２コイルばね８を図２に示すように設けても良い。
そして、作動ピストン７は図２に示す第２コイルばね８により常に押圧されていると共に、第４通路１８から流入する制御圧力Ｐｃ又は吸入圧力Ｐｓにより弁体６を閉弁するように作動させる。この第２コイルばね８は、作動ピストン７が外力等により振動するために抑えているもので、感圧装置２と弁棒５が一体に連結されていれば不用である。又、制御圧力Ｐｃ又は吸入圧力Ｐｓが作用しているときは不用になる。
【００３１】
この容量制御弁１に於いて、配置されている押圧力発生の各ばね定数と流入する作動流体圧力により発生する釣り合い力の関係式は、図１に示す構成を基にして考えるとき、
１）作動室１３に制御圧力Ｐｃを導入する場合、
Ｐｓ×Ａｂ−Ｐｓ×Ａｒ１＋Ｐｃ×Ａｒ１−Ｐｃ×Ａｓ＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ）＋Ｐｃ×Ａｒ＝Ｆｂとなる。この関係式を整理すると、Ｐｓ（Ａｂ−Ａｒ１）＋Ｐｃ（Ａｒ１＋Ａｒ−Ａｓ）＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ）＝Ｆｂとなる。
そして、Ｐｃ＝Ｐｓ＋αであることから、上式はＰｓ（Ａｂ＋Ａｒ−Ａｓ）＋α（Ａｒ１＋Ａｒ−Ａｓ）＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ）＝Ｆｂとなる。
この式を整理して、Ｐｓ＝−（Ａｓ−Ａｒ）／（Ａｂ＋Ａｒ−Ａｓ）×Ｐｄ＋［Ｆｂ−α（Ａｒ１＋Ａｒ−Ａｓ）］／（Ａｂ＋Ａｒ−Ａｓ）
これを偏微分すると、吐出圧力Ｐｄにより補正される吸入圧力Ｐｓの傾斜は、∂Ｐｓ／∂Ｐｄ＝−（Ａｓ−Ａｒ）／（Ａｂ＋Ａｒ−Ａｓ）、
すなわち、∂Ｐｓ／∂Ｐｄ＝−（Ａｓ−Ａｒ）／｛Ａｂ−（Ａｓ−Ａｒ）｝となる。
【００３２】
２）作動室１３に吸入圧力Ｐｓを導入する場合、
Ｐｓ×Ａｂ−Ｐｓ×Ａｒ１＋Ｐｃ×Ａｒ１−Ｐｃ×Ａｓ＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ）＋Ｐｓ×Ａｒ＝Ｆｂとなる。この関係式を整理すると、Ｐｓ（Ａｂ−Ａｒ１＋Ａｒ）Ｐｃ（Ａｒ１ーＡｓ）＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ）＝Ｆｂとなる。
そして、Ｐｃ＝Ｐｓ＋αであることから、上式はＰｓ（Ａｂ＋Ａｒ−Ａｓ）＋α（Ａｒ１−Ａｓ）＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ）＝Ｆｂとなる。
この式を整理して、Ｐｓ＝−（Ａｓ−Ａｒ）／（Ａｂ＋Ａｒ−Ａｓ）×Ｐｄ＋［Ｆｂ−α（Ａｒ１−Ａｓ）］／（Ａｂ＋Ａｒ−Ａｓ）これを偏微分すると、吐出圧力Ｐｄにより補正される吸入圧力Ｐｓの傾斜は、
∂Ｐｓ／∂Ｐｄ＝−（Ａｓ−Ａｒ）／（Ａｂ＋Ａｒ−Ａｓ）、
すなわち、∂Ｐｓ／∂Ｐｄ＝−（Ａｓ−Ａｒ）／（Ａｂ−（Ａｓ−Ａｒ）となる。
【００３３】
又、第２コイルばね（ばね手段）８を設けた場合も各々同様になる。すなわち、
１）作動室１３に制御圧力Ｐｃを導入した場合、
Ｐｓ×Ａｂ−Ｐｓ×Ａｒ１＋Ｐｃ×Ａｒ１−Ｐｃ×Ａｓ＋Ｐｄ×Ａｓ−Ｐｄ×Ａｒ＋Ｐｃ×Ａｒ＝Ｆｂ−ｆとなり、
この式を上述と同様にして整理し、且つ偏微分すると、∂Ｐｓ／∂Ｐｄ＝−（Ａｓ−Ａｒ１）／｛Ａｂ−（Ａｓ−Ａｒ１）｝となる。これは、吐出圧力Ｐｄにより補正される吸入圧力Ｐｓの傾斜である。
２）作動室１３に吸入圧力Ｐｓを導入した場合、
Ｐｓ×Ａｂ−Ｐｓ×Ａｒ１＋Ｐｃ×Ａｒ１−Ｐｃ×Ａｓ＋Ｐｄ×Ａｓ−Ｐｄ×Ａｒ＋Ｐｓ×Ａｒ＝Ｆｂ−ｆとなり、
この式を上述と同様にして整理し、且つ偏微分すると、∂Ｐｓ／∂Ｐｄ＝−（Ａｓ−Ａｒ１）／｛Ａｂ−（Ａｓ−Ａｒ１）｝となる。これは、吐出圧力Ｐｄにより補正される吸入圧力Ｐｓの傾斜である。
【００３４】
尚、上式に於いて、
Ａｂ・・・感圧装置２の有効受圧面積
Ａｓ・・・弁体６の接合シール面の受圧面積（接合シール面内の接合面積）
Ａｒ・・・調整棒９又は作動ピストン７の受圧面積
Ａｒ１・・・弁棒５の受圧面積
Ｆｂ・・・感圧装置２のばね力
ｆ・・・第２コイルばね（ばね手段）８のばね力
Ｐｓ・・・吸入圧力
Ｐｃ・・・制御圧力（クランク室圧力）
Ｐｄ・・・吐出圧力
である。
【００３５】
上記の各式に於いて偏微分した値は−の［負］であるから、図４に示すＢラインのようにＰｄ方向に対し、下方向かって傾斜する。
この条件で、感圧装置２の有効受圧面積Ａｂを小さくしても、（Ａｓ−Ａｒ）を小さくすればよいので、（Ａｓ−Ａｒ）の割合を設計すれば、Ａｓの受圧面積をＡｂの受圧面積につれて小さくする必要はない。
従って、弁座３５の内径を吐出圧力Ｐｄを流入量に必要な大さにすることが可能になる。
【００３６】
次に、図２は、本発明に係わる第２実施の形態の容量制御弁１の断面図である。
図２に於いて、図１の容量制御弁１と相違する点は、本体３０に於ける吐出圧力Ｐｄ用の第３連通路１７を作動室本体３０Ｃの端部から弁室１２に連通するように第３連通路１７として設けたものである。
又、流入する制御圧力Ｐｃの第４連通路１８を本体３０と作動室本体３０Ｃの側部から貫通孔により作動室１３へ連通させたものである。この、第４連通路１８も本体３０の周面に複数個を設けることもできる。
更に、作動室１３には第２コイルばね（第２ばね手段）８が設けられて、常に作動ピストン７を弁体６側へ弾発に押圧している。
そして、吐出圧力Ｐｄ流体は作動室１３へ端部側の第３連通路１７からフィルタ３７を介して流入させるものである。
又、弁本体３０の側方に貫通する第４連通路１８から制御圧力Ｐｃ又は吸入圧力Ｐｓを作動室１３内に導入するものである。
【００３７】
この図２に示す容量制御弁１は、上述した点を除いて、図１の容量制御弁１と略同一の構成である。この為、作動室本体３０Ｃを除いた構成は、図１と略同一であるから、容量制御弁１における圧力関係式は、上述した図１の容量制御弁１の圧力関係の傾斜式と同じようになる。
この図２の容量制御弁１は、本体３０に於ける外周に設けたＯリング４０の数が３個であるために、軸方向の長さを短縮して小型にすることが可能になる。又、容量制御弁１に流入及び流出させる２つの制御圧力Ｐｃの流体を側部に設けた第２連通路１６と第４連通路１８とから導入することが可能になる。容量可変型圧縮機の取り付ける容量制御弁１の連通路の配管が極めて容易になる。
【００３８】
次に、本発明の容量制御弁１は、空気ポンプ、圧縮器等の空気機械に用いることが可能である。以下、１実施例として容量可変型圧縮機に用いた場合を説明する。
図３は、この容量可変型圧縮機５０と容量制御弁１との関係を示す断面図である。このうち、容量制御弁１は、図１と同一構成であるから、容量制御弁１の構成の説明は上述した通りである。
【００３９】
図３に於いて、容量可変型圧縮機５０は、複数のシリンダボア５５Ａを設けたシリンダブロック５１と、シリンダブロック５１の一端に設けられたフロントハウジング５２と、シリンダブロック５１に弁板装置５４介して結合されたリアハウジング５３とにより全体のケーシングが形成されている。
このケーシングには、シリンダブロック５１と、フロントハウジング５２とによって区画されたクランク室５５が設けられていると共に、このクランク室５５内を横断したシャフト５６が設けられている。このシャフト５６の中心部の周囲には円板状の斜板５７が配置されている。この斜板５７は、シャフト５６に固着されたロータ５８と連結部５９を介して連結し、傾斜した角度を可変になるように構成されている。
【００４０】
シャフト５６の一端は、フロントハウジング５２の外側に突出したボス部内を貫通して外部まで延在している。このボス部の内周にはシール部７５が設けられていると共に、このシール部７５によりボス部の内周に設けられたべアリング７７Ｂをシールしている。
更に、シャフト５６の他端は、シリンダブロック５１内に配置されたベアリング７７Ａを介して支持されている。
【００４１】
シリンダボア５５Ａ内には、ピストン６２が設けられている。ピストン６２と斜板５７とは、両端にボール６３を設けたコンネクチングロッドにより連結されている。又、斜板５７と連結部５９とはスラストベアリングを介して互いに回転可能に連結している。そして、ピストン６２と斜板５７とは互いに連動するように構成されている。
【００４２】
リアハウジング５３は、吸入室６５及び吐出室６４が区画して形成されている。
又、吸入室６５とシリンダボア５５Ａとは、弁板装置５４に設けられた吸入弁を介して閉弁可能に連通している。吐出室６４は、シリンダボア５５Ａと弁板装置５４に設けられた吐出弁を介して閉弁可能に連通している。
【００４３】
リアハウジング５３の図示右側の凸部には図示省略された空室が設けられており、この空室に容量制御弁１が配置されている。又、シリンダブロック５１のベアリング７７Ａを支持する図示する右側の部分にも設けられる。この為に容量制御弁１の大きさは、設計上から小型の要求がある。
図３では、この容量制御弁１を外部に取り出して分かりやすく図示しているものである。
【００４４】
容量制御弁１と容量可変型圧縮機５０との構成に於いて、ロータ５８の回転により斜板５７が共に回転する。そして、斜板５７の傾斜角度につれてピストン６２のストロークが変化する。クランク室５５内に導入されるクランク室圧力ＰｃＰｃ（制御圧力Ｐｃ）がピストン６２の背面に作用し、ピストン６２の両側の力関係から斜板５７の傾斜角度が変化する。
このピストン６２の往復運動に伴い吐出室６４から吐出される冷媒は、凝縮室４６から膨張弁４７を介して蒸発室４５に供給され、設定通りの冷房を行いながら吸入室６５へ戻るように構成されている。
【００４５】
以下、容量制御弁１の作動の一例を説明する。
今、吐出圧力Ｐｄ（尚、吐出圧力Ｐｄの１例は５から２０ｋｇ／ｃｍ２Ｇの範囲である）が一定で、吸入圧力Ｐｓ（吸入圧力Ｐｓの１例は１から４ｋｇ／ｃｍ２Ｇの範囲である）が設定吸入圧力Ｐｓ１より上昇すると、調整棒９の受圧面積Ａｒ又は作動ピストン７の受圧面積Ａｒに対し弁棒５の受圧面積Ａｒ１を略等しい場合は（本発明はＡｒとＡｒ１とは等しくする必要はない）、両受圧面積に作用する力は互いにキャンセルし、感圧装置２の受圧面積Ａｂと弁体６の調整棒９側に作用する受圧面積（Ａｓ−Ａｒ）との関係になる。
【００４６】
この容量制御弁１の閉開弁作動において、吸入室６５に流入した吸入圧力Ｐｓの流体は、配管通路を介して第１連通路１５に流入する。この第１連通路１５から検出室１０に流入した吸入圧力Ｐｓの流体は、感圧装置２に作用して感圧装置２を収縮する方向へ作動させる。このとき、制御圧力Ｐｃ又は吸入圧力Ｐｓの流体が弁棒５及び作動ピストン７に作用するが互いの受圧力はキャンセルし、吐出圧力Ｐｄ流体が弁体６に作用する力と吸入圧力Ｐｓが感圧装置２に作用する力とにより弁体６は開閉弁状態に移行する。
【００４７】
このようにして弁体６の開閉は、感圧装置２に設定された弾発力と、吸入圧力Ｐｓが感圧装置２の受圧面積に作用して生じる圧縮力とに左右される。その結果、第３連通路１７から流入した吐出圧力Ｐｄの流体は、感圧装置２に連結された弁体６により弁孔３３の開度が調節され、弁孔３３の開度に応じてクランク室５５へ制御圧力Ｐｃとして流入する。この為、ピストン６２の背面に作用する制御圧力Ｐｃは弁体６の開弁度により調整される。この制御圧力（クランク室圧力）Ｐｃに応じて斜板５７の傾斜角度は変化する。
【００４８】
今、第１連通路１５から流入した吸入圧力Ｐｓが感圧装置２に作用して弁体６を閉弁方向へ移動させると、吐出圧力Ｐｄは第３連通路１７から第２連通路１６へ流入量を減少させるから、クランク室５５のクランク室圧力Ｐｃが降下してピストン６２の背面に作用する力も減少する。この為、斜板５７が傾斜するから、ピストン６２は長ストロークとなって吐出量を拡大する。
【００４９】
一方、前述とは逆に、吸入圧力Ｐｓが感圧装置２に作用しなくなると、感圧装置２の弾発力により弁体６は開弁状態に移行する。弁体６が開弁状態に移行すると、第３連通路１７からの吐出圧力Ｐｄは、弁孔３３を介して第２連通路１６からクランク室５５へ盛んに流入する。この為に、クランク室５５の制御圧力Ｐｃは上昇し、このクランク室５５の制御圧力Ｐｃがピストン６２の背面に作用して斜板５７の傾斜角度を小さくなる方向へ作用する。その結果、ピストン５５のストロークも小さくなるから、吐出量が低下する。
【００５０】
この弁体６の開度に応じて吐出圧力Ｐｄの流体を流出させる弁座３５の弁孔３３の直径は、感圧装置２の弾発力に応じて設計されるが。本発明のようにすることにより、感圧装置２の有効受圧面積Ａｂを小さくしても、（Ａｓ−Ａｒ）の対比を小さくすればよいので、感圧装置２の有効受圧面積Ａｂに対して弁孔３３を大きくすることが可能になる。その結果、容量制御弁１を小型にして容量可変型圧縮機等の空気機械への取付場所を小さくできる。この為に容量可変型圧縮機等も小型になり、搭載のために軽量化が可能になる。
【００５１】
【発明の効果】
本発明に係わる容量制御弁によれば、以下のような効果を奏する。
この感圧装置の有効受圧面積と弁体が弁座と接合する接合シール面の受圧面積と調整棒又は作動ピストンの各受圧面積との関係から、感圧装置の受圧面積を小さくしても弁体が弁座と接合する接合シール面の受圧面積を大きく構成することが可能になる。
その結果、容量制御弁を小型にして吐出圧力の流量を大きく流すことが可能になるので、圧縮機の機能部分を小型に構成することが可能になる。
【００５２】
更に、容量制御弁の取付勝手から吐出圧力の連通路と制御圧力の連通路を容量制御弁の任意の方向に形成することが可能になる。この為に、どのような構造の圧縮機にも取り付け可能になる。
更に、弁棒を小径にする必要もないから、耐久能力が向上する。更に、弁棒の加工が容易になるから、製作コストを低減できる。
そして、低外気温度などに於ける低吐出圧力時にも蒸発室で空調の空気の水分除去が十分に行われるので、車両のウインドシールドガラスに霜が付くのを防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる第１実施の形態を示す容量制御弁の断面図である。
【図２】本発明に係わる第２実施の形態を示す容量制御弁の断面図である。
【図３】本発明に係わる容量可変型圧縮機と容量制御弁との配管を示す断面図である。
【図４】容量制御弁における吐出圧力と吸入圧力との関係に於ける外気温度範囲よる霜への影響を示すグラフである。
【図５】関連技術における容量可変型圧縮機用制御弁の断面図である。
【符号の説明】
１ 容量制御弁
２ 感圧装置
２Ａ 支持部
２Ｂ フランジ部
２Ｃ ベローズ
３ コイルばね（ばね手段）
４ 中間連結部
５ 弁棒
６ 弁体
６Ａ 弁部面
７ 作動ピストン
８ 第２コイルばね（第２ばね手段）
９ 調整棒
１０ 検出室
１１ 容量室
１２ 弁室
１３ 作動室
１５ 第１連通路
１６ 第２連通路
１７ 第３連通路
１８ 第４連通路
１８Ａ 補助第４連通路
３０ バルブ本体（本体）
３０Ａ 第１バルブ本体
３０Ｂ 第２バルブ本体
３０Ｃ 作動室本体（作動室形成部）
３０Ｄ ケース本体
３１ 弁棒案内孔
３２ 作動シリンダ
３３ 弁孔
３５ 弁座
３７ フィルター
４０ Ｏリング
Ｐｓ 吸入圧力
Ｐｄ 吐出圧力
Ｐｃ 制御圧力（クランク室圧力）
Ａｂ 感圧装置２の有効受圧面積
Ａｓ 弁座３５又は弁部面６Ａの接合シール面の受圧面積
Ａｒ 弁棒５及び作動ピストン７の受圧面積
ｆ 第２コイルばね８のばね力
Ｆｂ 感圧装置の弾発力
Claims (3)
- 吐出圧力流体が流れる弁開度を開閉して制御室と連通する連通路内を流れる流量又は圧力を制御する容量制御弁であって、吸入圧力流体が流れる第１連通路に連通する検出室と、前記制御室に連通可能な第２連通路と連通する容量室と、前記容量室と連通すると共に前記吐出圧力流体が流れる第３連通路と連通する弁室と、前記弁室と前記容量室との間に有する弁座と、前記制御圧力流体又は吸入圧力流体が流れる第４連通路と連通する作動シリンダと、を有するバルブ本体、前記検出室内に配置されて前記吸入圧力に感圧して弾発・収縮する感圧装置、前記感圧装置と連結して前記容量室を貫通する弁棒、前記弁棒と連結すると共に前記弁座と接離して前記弁孔を開閉する弁体、前記弁体と連結する調整棒、前記調整棒と連結すると共に前記作動シリンダと嵌合して作動室を形成する作動ピストンとを具備し、前記感圧装置の有効受圧面積より前記弁座と前記弁体との接合する接合シール面の受圧面積は小さく且つ前記作動ピストンの受圧面積は前記弁座と前記弁体との接合する接合シール面の受圧面積より小さくしたことを特徴とする容量制御弁。
- 前記弁室の一方側に作動室形成部有し、前記作動室形成部に前記バルブ本体の軸方向端部から前記弁室に連通する吐出圧力流体用の第３連通路と、前記バルブ本体の側方向から前記作動室内に連通する前記制御圧力流体用の前記第４連通路を有することを特徴とする請求項１に記載の容量制御弁。
- 前記調整棒とピストンとを同一径にしたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の容量制御弁。
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