JP2007309133A

JP2007309133A - 制御弁

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Publication number: JP2007309133A
Application number: JP2006136788A
Authority: JP
Inventors: Fumimasa Okabe; 文聖岡部; Koichi Shimada; 浩一島田
Original assignee: Calsonic Kansei Corp
Current assignee: Marelli Corp
Priority date: 2006-05-16
Filing date: 2006-05-16
Publication date: 2007-11-29

Abstract

【課題】限られたリフト量で最大開弁面積を大きくしつつも小さいリフト量領域では微妙な開度調整が可能な可変容量圧縮機の制御弁の提供を図る。
【解決手段】可変容量圧縮機の制御弁８０であって、給気通路の一部を構成する弁孔８２ｂを有する弁座８３と、前記弁座８３に対して接離自在に設けられ前記弁座８３に対するリフト量ｄに応じて開弁面積Ｓを変更する弁体８４と、を備える。弁体８４のリフト量増加Δｄに対する開弁面積増加率ΔＳ／Δｄは、所定のリフト量ｄ１において変曲点Ｘを備えて、前記所定のリフト量ｄ１以下での開弁面積増加率ΔＳ１／Δｄよりも前記所定のリフト量ｄ１以上での開弁面積増加率ΔＳ２／Δｄが大きくなっている。
【選択図】図８

Description

本発明は、可変容量圧縮機に用いられる制御弁に関する。

冷凍サイクルに介装される圧縮機には、吐出容量を調整できる可変容量圧縮機がある。この種の可変容量圧縮機は、吐出容量を調整するための容量制御機構を備え、例えば容量制御機構は、吐出室の圧力をクランク室に導入する給気通路と、クランク室の圧力を吸入室に導出する抽気通路と、給気通路の途中に介在されて該給気通路を開閉する制御弁と、を備えて構成されている。制御弁により、給気通路の開度が変更されると、吐出室からクランク室に導入される高圧冷媒量が変化し、クランク室圧力が変化する。これにより、ピストンの前後圧力差（つまりピストンの上死点側の吸入室の圧力とピストンの下死点側のクランク室の圧力との差圧）が変化するので、ピストンストロークが変わって、吐出量が変わることとなる（例えば特許文献１参照）。

なお、制御弁には、自立式（機械式）と外部制御式（例えば電磁式）とがあるが、特許文献１では外部制御式の制御弁が開示されている。
特開平５−９６９１３号

ここで、冷凍サイクルは夏期、冬季に関わらず利用され、例えば冬季にはクーラとしてではなく主に除湿を目的として利用される。

このような冷凍サイクルは、モリエル線図から理解されるように、夏季など冷房負荷が大きい場合には、冷凍サイクルを循環する冷媒流量が増えるとともに冷凍サイクルの高圧圧力と低圧圧力との圧力差が大きくなる一方で、冬季などの冷房負荷が小さい場合には、冷凍サイクルを循環する冷媒流量が減るとともに冷凍サイクルの高圧圧力と低圧圧力との圧力差が小さくなる。

このように冷凍サイクルの高圧圧力と低圧圧力との圧力差が大きくなる夏期には、圧縮機の吸入室圧と吐出室圧との圧力差が大きくなるため、可変容量圧縮機の制御弁は、給気通路を小さな開弁面積で微少に開度調整するだけで、クランク室圧を大きく変化させて最大容量運転から最小容量運転までの全領域に亘って吐出容量を変更できる。

一方、冷凍サイクルの高圧圧力と低圧圧力との圧力差が小さくなる冬季には、圧縮機の吸入室圧と吐出室圧との圧力差が小さくなるため、可変容量圧縮機の制御弁は、給気通路を小さな開度で微少に調整しただけでは、クランク室圧を大きく変化させることができずに、クランク室と吸入室との圧力差が十分に得られないため、最大容量運転になりやすいが逆に最小容量運転にすることが困難となる。このように冬季などの冷房負荷が小さいときに可変容量圧縮機を最小容量運転に抑えることができないと、エバポレータに必要以上の冷媒が循環してエバポレータの外表面が凍結してしまう虞がある。

ここで、最大開弁面積を大きくすればこのような問題を解消できる思われるが、限られた弁体のリフト量で最大開弁面積を大きくすべく弁孔の通路断面積を大きくしてしまうと、微少なリフト量の変化でも急激に開弁面積が変化するため、吸入室圧と吐出室圧との圧力差が大きい夏期などの条件下では、急激なクランク室圧の変動が発生してしまい容量制御がオーバーシュートしやすくなる可能性がある。

本発明は、このような事情を考慮し、限られたリフト量で最大開弁面積を大きくしつつも小さいリフト量領域では微少な開度調整が可能な可変容量圧縮機の制御弁の提供を目的とする。

請求項１の発明は、吐出室とクランク室とを連通する給気通路の開度を調整してクランク室圧と吸入室圧との差圧を調整することで、ピストンストロークを変更して吐出容量を変更する可変容量圧縮機の制御弁であって、前記給気通路の一部を構成する弁孔を有する弁座と、前記弁座に対して接離自在に設けられ前記弁座に対するリフト量に応じて開弁面積を変更する弁体と、を備え、前記弁体のリフト量増加に対する開弁面積増加率は、所定のリフト量において変曲点を備えて前記所定のリフト量以下での開弁面積増加率よりも前記所定のリフト量以上での開弁面積増加率が大きいことを特徴とする。

請求項２の発明は、吐出室とクランク室とを連通する給気通路の開度を調整してクランク室圧と吸入室圧との差圧を調整することで、ピストンストロークを変更して吐出容量を変更する可変容量圧縮機の制御弁であって、前記給気通路の途中に形成された弁孔を有する弁座と、前記弁座に対して接離自在に設けられ前記弁座に対するリフト量に応じて開弁面積を変更する弁体と、を備え、前記弁体は、その外周面が、球状の一般面と、前記弁孔側において前記球状一般面から面取りされた面取部と、を有するボール弁として構成されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、吐出室とクランク室とを連通する給気通路の開度を調整してクランク室圧と吸入室圧との差圧を調整することで、ピストンストロークを変更して吐出容量を変更する可変容量圧縮機の制御弁であって、前記抽気通路の一部を構成する弁孔を有する弁座と、前記弁座に対して接離自在に設けられ前記弁座に対するリフト量に応じて弁孔の開度を変更する弁体と、を備え、前記弁体は、前記弁孔側ほど先窄まりになるテーパ状の一般面と、前記弁孔側に前記一般面から面取りされた面取部と、を備えたテーパ弁であり、前記弁体の一般面と面取部との境界から前記一般面の法線方向に延びる仮想線が、前記弁孔の内周面上を移動する範囲を超えて、前記開口端面上の移動する範囲まで到達するように設定されていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、弁体のリフト量増加に対する開弁面積増加率（開口面積増加率）は、所定のリフト量において変曲点を備えて、前記所定のリフト量以下での範囲よりも前記所定のリフト量以上での範囲が大きくなっている。

そのため、所定のリフト量以下の小さい開度範囲（第１の制御範囲）では、微少な開度調整が可能となる一方、所定のリフト量以上の大きい開度範囲（第２の制御範囲）では、所定のリフト量以下よりも急速な開度調整ができ、限られた最大リフト量での最大開弁面積が大きくなる。つまり請求項１の発明によれば、限られたリフト量で最大開弁面積を大きくしつつも小さなリフト量領域では微少な開度調整が可能となる。

請求項２に記載の発明によれば、前記弁体は、球状の一般面と面取部とを有するボール弁として構成されているため、所定のリフト量以下では、弁体の一般面と弁孔の開口端縁との間の最接近部分によって開弁面積が規定されることとなり、面取部を備えない従来のボール弁と同一の開弁面積となる。一方、所定のリフト量以上では、弁体の一般面と面取部との境界と、弁孔の開口端縁と、の間で開弁面積が規定され、面取部を備えない従来のボール弁よりも開弁面積が大きくなるし、所定のリフト量以下よりも急速に開弁面積を大きくできる。

つまり、請求項２の発明によれば、請求項１と同様の構造（つまり、弁体のリフト量増加に対する開弁面積増加率は、所定のリフト量において変曲点を備えて前記所定のリフト量以下での開弁面積増加率よりも前記所定のリフト量以上での開弁面積増加率が大きくなる構造）となる。結果、簡素な構造で、請求項１と同様の効果を得ることができる。

請求項３の発明によれば、弁体は、弁孔側ほど先窄まりになるテーパ状の一般面と、弁孔側に前記一般面から面取りされた面取部と、を備えた裁頭円錐形のテーパ弁であり、弁体の一般面と面取部との境界から前記一般面の法線方向に延びる仮想線が、弁孔の内周面上を移動する範囲を超えて、弁孔の開口端面上の移動する範囲まで到達するように前記弁体の最大リフト量が設定されている。

そのため、所定のリフト量以下では、弁体のテーパ状の一般面と弁孔の開口端縁との間の最接近部分によって開弁面積が規定されることとなり、その開弁面積は通常のテーパ弁と同一の開弁面積となる。一方、所定のリフト量以上では、弁体のテーパ状の一般面と面取部との境界と、弁孔の開口端縁と、の間で開弁面積が規定されることとになり、通常のテーパ弁よりも開弁面積が大きくなるし、また所定のリフト量以下よりもリフト量の増加に対する開弁面積の増加率も大きくなる。

つまり、請求項３の発明によれば、請求項１と同様の構造（つまり、弁体のリフト量増加に対する開弁面積増加率が、所定のリフト量において変曲点を備えて前記所定のリフト量以下での開弁面積増加率よりも前記所定のリフト量以上での開弁面積増加率が大きくなる構造）となる。結果、簡素な構造で、請求項１と同様の効果を得ることができる。

以下、本発明の実施形態の可変容量圧縮機の制御弁を図面を参照しつつ説明する。

第１実施形態
図１〜８を参照しつつ第１実施形態を説明する。

まず、制御弁の詳しい構成を説明する前に、可変容量圧縮機の構成について図１を参照しつつ説明する。

本実施形態の可変容量圧縮機１は、冷凍サイクルに介装され、冷凍サイクルのエバポレータで気化した低温低圧の冷媒を吸入して断熱圧縮したのちこの圧縮した高温高圧の冷媒をコンデンサに向けて吐出するものである。

この可変容量圧縮機１は、円周方向に複数の等間隔に配置されたシリンダボア３を有するシリンダブロック２と、該シリンダブロック２の前端面に接合され該シリンダブロック２との間にクランク室５を形成するフロントヘッド４と、シリンダブロック２の後端面にバルブプレート９を介して接合され吸入室７および吐出室８を形成するリアヘッド６と、を備えている。これらシリンダブロック２とフロントヘッド４とリアヘッド６とは、複数のスルーボルトＢによって締結固定され、圧縮機のハウジングを構成している。

バルブプレート９は、シリンダボア３と吸入室７とを連通する吸入孔１１と、シリンダボア３と吐出室８とを連通する吐出孔１２と、を備えている。

バルブプレート９のシリンダブロック２側には、吸入孔１１を開閉するリード弁式の吸入弁（図示せぬ）が設けられ、一方、バルブプレート９のリアヘッド６側には、吐出孔１２を開閉するリード弁式の吐出弁（図示せぬ）が設けられている。

シリンダブロック２およびフロントヘッド４の中心の支持孔１７、１４には軸受１８、１５を介して駆動軸１０が軸支され、この駆動軸１０がクランク室５内で回転自在となっている。この駆動軸１０の前端はフロントヘッド４から支持孔１４を通じてハウジング外へ突出しており、この突出端には電磁クラッチ６１を内蔵するプーリ６０が取り付けられている。このプーリ６０は図示せぬベルトを介して外部駆動源（例えば車両エンジンなど）と連結され、電磁クラッチ６１がＯＮ状態で外部駆動源の駆動力を駆動軸１０の回転に変換する。

クランク室５内には、駆動軸１０の回転を、シリンダボア３内に摺動自在に配置されたピストン２９の往復動に変換する変換機構２０が設けられている。

変換機構２０は、駆動軸１０に固定され駆動軸１０と一体的に回転するドライブプレート２１と、駆動軸１０に軸方向に摺動自在に装着されたスリーブ２２と、スリーブ２２に設けられたピン２３を中心に傾動自在に連結された斜板２４と、ドライブプレート２１と斜板２４とを連結して斜板２４をドライブプレート２１と一体的に回転させる連結部４０と、斜板２４にラジアル軸受３６およびスラスト軸受３７を介して装着されたソケットプレート２６と、クランク室５内に固定されてソケットプレート２６を軸方向に摺動自在に支持して非回転に規制する規制プレート３５と、ソケットプレート２６とピストン２９とを連結するピストンロッド３０と、を備えて構成されている。

駆動軸１０を回転すると、斜板２４が回転しつつその傾斜角に応じて駆動軸１０の軸線方向に揺動する。これによりソケットプレート２６が非回転で且つ駆動軸１０の軸線方向に揺動する。ソケットプレート２６の揺動は、ピストンロッド３０を介してピストン２９に伝達され、これによりピストン２９がシリンダボア３内で往復運動する。すると、吸入室７の冷媒が、シリンダボア３へ吸入されて圧縮されたのち、吐出室８へ吐出される。

ここで、斜板２４およびこれに装着されたソケットプレート２６は、スリーブ２２のスライド位置に対応して駆動軸１０に対する傾斜角が変更されるようになっている。より具体的には、スリーブ２２がリターンスプリング５２に抗してシリンダブロック２側に近接移動すると、斜板２４およびソケットプレート２６の傾斜角が小さくなり、逆にスリーブ２２がリターンスプリング５１に抗してシリンダブロック２から離れる方向に移動すると、斜板２４およびソケットプレート２６の傾斜角が大きくなる。

このようにソケットプレート２６の駆動軸１０に対する傾斜角が変化すると、ピストンストロークが変化し、圧縮機の吐出量が変化する。

ここで本実施形態では、圧縮機の吐出量を制御するための容量制御機構が設けられている。この容量制御機構は、クランク室５と吸入室７とを連通する抽気通路７１（図１中矢示で示す）と、クランク室５と吐出室８とを連通する給気通路７２（図１中矢示で示す）と、給気通路７２の開度を調整する制御弁８０と、を備えて構成されている。制御弁８０によって、給気通路７２の開度が変更されると、給気通路７２を通じて吐出室８からクランク室５に導入される冷媒量が変化し、クランク室圧Ｐｃが変化する。これによりクランク室圧Ｐｃ（ピストンの背面圧）と吸入室圧Ｐｓ（ピストンの前面圧）との圧力バランスが変化して、ピストンストロークが変化する。

以下、制御弁８０の構成を図２、３を参照しつつ詳しく説明する。

本実施形態の制御弁８０は自立式（機械式）の制御弁である。なお、本発明は外部制御式（例えば電磁式）の制御弁にも適用できるし、自立式と外部制御式とを組み合わせた制御弁にも適用できる。

図２は制御弁８０の閉弁時の状態を示し、図３は制御弁８０の開弁時の状態を示している。

制御弁８０は、制御弁８０のハウジングを構成するケース８１を備える。ケース８１は、第１ケース８１ａおよび第２ケース８１ｂおよびキャップ８１ｃが組み合わされて構成されている。

ケース８１内には、上述の給気通路７２の一部を構成する通路８２が設けられている。通路８２の一方の開口端（第１ポート９７）は、吐出室８に連通する一方、通路８２の他方の開口端（第２ポート９８）は、クランク室５に連通している。通路８２の途中には、弁孔８２ｂを画成する弁座８３が設けられている。通路８２のうち弁座８３の上流側８２ａは、ボール弁８４を配置する弁室８２ａとして構成され、この弁室８２ａには、弁座８３に接離自在なボール弁８４と、ボール弁８４を弁座８３に向けて付勢する（つまり閉弁方向に向けて付勢する）付勢手段としてのコイルスプリング（スプリング）９１と、が配置されている。

また、ケース８１内には、弁座８３の弁孔８２ｂの延長線上に貫通形成されたスライド嵌合孔８６と、このスライド嵌合孔８６に連通する感圧室８８と、が設けられている。スライド嵌合孔８６内にはシャフト８５がスライド自在に嵌合されており、このシャフト８５は、その一端が弁孔８２ｂを貫通して弁室８２ａ内に収容されたボール弁８４と接触するとともにその他端がスライド嵌合孔８６を貫通して感圧室８８内に配置された感圧部８７と連結されている。

感圧部８７は、ベローズとして構成され、感圧室８８内の圧力変動によりシャフト８５の軸方向（つまり、弁体の開閉方向）に向けて伸縮するようになっている。この例では、感圧室８８が第３ポート９９を通じて吸入室７に連通しているため、ベローズ８７は、吸入室７の圧力変動に応じて伸縮することとなり、より具体的には感圧室８８つまり吸入室７の圧力Ｐｓが高くなると閉弁方向に移動させ、逆に感圧室８８つまり吸入室７の圧力Ｐｓが低くなると開弁方向に移動させるようになっている。

なお、ボール弁８４には、上述したボール弁８４を閉弁方向に向けて付勢するコイルスプリング９１以外に、ボール弁８４を閉弁方向に向けて付勢するコイルスプリング９２と、ボール弁８４を開弁方向に向けて付勢するコイルスプリング９３と、から付勢力が付与されている。

このような構成により、圧縮機の吐出容量は以下のように制御される。つまり、エバポレータを通風する空気温度が高くなると（エバポレータが受ける熱負荷が大きくなると）、冷凍サイクルの低圧圧力つまり圧縮機の吸入圧Ｐｓが高くなるので、これを受けてベローズ８７が縮んでボール弁８４が閉弁方向に移動してボール弁８４のリフト量が小さくなる。すると、弁体８４の開弁面積が減少するので、吐出室８から給気通路７２を通じてクランク室５に供給される高圧冷媒量が減ってクランク室５内の圧力Ｐｃが低くなり、ピストンの前後圧力差（吸入室圧とクランク室圧との差圧）が大きくなる。結果、ピストンストロークが大きくなり、圧縮機の吐出容量が増えるので、エバポレータで受ける熱負荷に応じた冷媒流量が冷凍サイクル内を循環することになり、この状態で冷凍サイクルが安定する。

反対に、エバポレータを通風する空気温度が低くなると（エバポレータが受ける熱負荷が小さくなると）、冷凍サイクルの低圧圧力つまり圧縮機の吸入圧Ｐｓが低くなるので、これを受けてベローズ８７が延びてボール弁８４が開弁方向に移動してボール弁８４のリフト量が大きくなる。すると、開弁面積が増加するので、吐出室８から給気通路７２を通じてクランク室５に供給される高圧冷媒の流量が増えて、クランク室５内の圧力Ｐｃが大きくなり、ピストンの前後圧力差（吸入室圧とクランク室圧との差圧）が大きくなる。結果、ピストンストロークが小さくなり、圧縮機の吐出容量が減るので、エバポレータで受ける熱負荷に応じた冷媒流量が冷凍サイクル内を循環することになり、この状態で冷凍サイクルが安定する。

このようにこの実施形態では制御弁８０は、Ｐｓ感圧部を有する構造により、冷凍サイクルのエバポレータが受ける冷房負荷に見合った冷媒流量を冷凍サイクルに流すように動作する。

次に、本実施形態の制御弁８０の弁体８４の構造と、弁体８４のリフト量ｄによる開弁面積Ｓ（図中クロスハッチングで示す）の変化を、図４〜７を参照しつつ説明する。図４〜図７は制御弁８０の弁座８３およびこれに接離する弁体８４の周辺の構造を示す拡大断面図であって、図４は閉弁時を示し、図５は所定のリフト量ｄ１以下での開弁状態を示し、図６は所定のリフト量ｄ１での開弁状態を示し、図７は所定のリフト量ｄ１以上での開弁状態を示す。

本実施形態の制御弁８０の弁体８４は、上述のように略球体状のボール弁である。このボール弁８４の外周面は、図４〜７に示すように、球状の一般面１０１から面取りされた面取部１０３を備えて構成されている。面取部１０３は、弁体８４の接離方向つまりシャフト８５の軸方向に沿って弁座側（閉弁側）に設けられており、弁体８４の接離方向に対して直交する平面として構成されている。

そのため、弁体のリフト量ｄが所定のリフト量ｄ１以下の第１の制御範囲（つまり閉弁位置から所定のリフト量ｄ１までの範囲）では、図５に示すように、弁体８４の一般面１０１と、弁孔８２ｂの開口端縁１１２と、の間の最接近部分によって開弁面積Ｓが規定されることとなり、面取部を備えない従来のボール弁と同一の開弁面積Ｓとなる。

一方、所定のリフト量ｄ１以上の第２の制御範囲（つまり所定のリフト量ｄ１から最大リフト量までの範囲）では、図７に示すように、弁体８４の一般面１０１と面取部１０３との境界（角部）１０２と、弁孔８２の開口端縁１１２と、の間で開弁面積Ｓが規定されることなる。そのため、面取部を備えない従来のボール弁の開弁面積（図７中の太線で示す）より大きな開弁面積Ｓとなり、この範囲では、所定のリフト量ｄ１以下よりも急速に開弁面積が大きくなる。

このリフト量ｄと開弁面積Ｓとの関係をグラフに表すと、図８に示すようになっている。具体的には、弁体のリフト量増加Δｄに対する開弁面積増加率ΔＳ／Δｄは、図８に示すように、所定のリフト量ｄ１において変曲点Ｘを備えている。そして、この変曲点Ｘを境にして、前記所定のリフト量ｄ１以下での開弁面積増加率ΔＳ１／Δｄよりも、前記所定のリフト量ｄ１以上での開弁面積増加率ΔＳ２／Δｄが大きくなっている。結果、本実施形態では、面取部を備えないボール弁よりも、最大リフト量における開弁面積Ｓｍａｘ（つまり最大開弁面積Ｓｍａｘ）が大きくなる。

ここで、弁体８４の一般面１０１と面取部１０３との境界１０２から前記一般面１０１の法線方向に延びる仮想線Ｌ１の動きに注目すると、この仮想線Ｌ１は、弁体８４のリフト量ｄを大きくしていく際に（図４→図５→図６→図７参照）、以下のような動きをする。

まず、閉弁位置（図４）から所定のリフト量ｄ１（図６）までは、仮想線Ｌ１は、図５に示す如く弁孔８２ｂの内周面１１１上を移動する。そしてリフト量ｄが所定のリフト量ｄ１になると（図６）、前記仮想線Ｌ１は、弁孔８２ｂの開口端縁１１２（つまり弁孔８２ｂの内周面１１１と弁孔８２ｂの開口端面１１３（＝弁座面１１３）との境界１１２）上を通る。そして、さらにリフト量ｄが大きくなり、弁体８４のリフト量ｄが所定のリフト量ｄ１を超えると（図７）、前記仮想線Ｌ１は、弁孔８２ｂの開口端面１１３に乗り上げて、図示せぬ最大リフト量までは開口端面１１３上を移動する。

つまり、弁体８４のリフト量ｄが大きくなるに従って、前記仮想線Ｌ１が、弁孔８２ｂの内周面１１１上を移動する第１の制御範囲を超えて、弁孔８２ｂの開口端面１１３の移動する第２の制御範囲まで到達するように、少なくとも弁体８４の面取部１０３の位置が設定されている。

本実施形態はこのような構造により、冷房負荷が大きいために吸入室圧Ｐｓと吐出室圧Ｐｄとの差圧が大きくなる条件下では、小さい開弁面積で微少に開度調整できる。逆に冷房負荷が小さいために吸入室圧Ｐｓと吐出室圧Ｐｄとの差圧が小さくなる条件下では、従来よりも大きい最大開弁面積を利用して、より確実に可変容量圧縮機を最小容量運転にすることでエバポレータの凍結を防止できる。

以上のように本実施形態によれば、冷房負荷が大きくため吸入室圧Ｐｓと吐出室圧Ｐｄとの差圧が大きくなる条件下（例えば夏期）でも、冷房負荷が小さいため吸入室圧Ｐｓと吐出室圧Ｐｄとの差圧が小さくなる条件下（例えば冬季）でも、適切な容量制御が可能となる。

次に本実施形態の可変容量圧縮機１の制御弁８０の効果をまとめる。

（１）本実施形態によれば、弁体８４のリフト量増加Δｄに対する開弁面積増加率ΔＳ／Δｄは、所定のリフト量ｄ１において変曲点Ｘを備えて、前記所定のリフト量ｄ１以下での開弁面積増加率ΔＳ１／Δｄよりも、前記所定のリフト量ｄ１以上での開弁面積増加率ΔＳ２／Δｄが大きくなっている。

そのため、所定のリフト量ｄ１以下の小さい開度範囲（第１の制御範囲）では、微少な開度調整が可能となる一方で、所定のリフト量ｄ１以上の大きい開度範囲（第２の制御範囲）では、所定のリフト量ｄ１以下よりも急速な開度調整ができ、限られた最大リフト量での最大開弁面積Ｓｍａｘが大きくなる（図８参照）。

結果、冷房負荷が大きいために吸入室圧Ｐｓと吐出室圧Ｐｄとの差圧が大きくなる条件下では、給気通路７２を小さい開度範囲で微少に調整でき、逆に冷房負荷が小さいために吸入室圧Ｐｓと吐出室圧Ｐｄとの差圧が小さくなる条件下では、従来よりも大きくなった最大開弁面積Ｓｍａｘを利用して、より確実に最小容量運転にして、エバポレータの凍結を防止することができる。

（２）また、本実施形態によれば、弁体８４は、その外周面が、球状の一般面１０１と、弁孔８２ｂ側において球状一般面１０１から面取りされた面取部１０３と、を有するボール弁８４として構成されている。

これにより、所定のリフト量ｄ１以下では、弁体８４の一般面１０１と弁孔８２ｂの開口端縁１１２との間の最接近部分によって開弁面積Ｓが規定されることとなり、面取部を備えない従来のボール弁と同一の開弁面積Ｓとなるため、微少な開度調整が可能となる。一方、所定のリフト量ｄ１以上では、弁体８４の一般面１０１と面取部１０３との境界（角部）１０２と、弁孔８２ｂの開口端縁１１２と、の間で開弁面積Ｓが規定されることとなり、面取部を備えない従来のボール弁よりも開弁面積が大きくなるとともに、所定のリフト量ｄ１以下よりも急速に開弁面積を大きくできる。結果、簡素な構造で、（１）と同様の作用効果が得られる。

第２実施形態
次に第２実施形態を図９〜図１３を参照つつ説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については同一符号を付して構成およびその作用効果の説明を省略する。

第２実施形態では、弁体がテーパ弁１２０である点で、弁体がボール弁８４である第１実施形態と異なっている。より具体的には、第２実施形態の弁体１２０は、弁体１２０の接離方向に沿って弁座８３側ほど先窄まりになるテーパ状の一般面１２１と、弁座８３側において一般面１２１から面取りされた面取部１２３と、を備えた裁頭円錐形のテーパ弁１２０である（図１１〜図１３参照）。

そして、この第２実施形態では、図１１→図１２→図１３に示すように、弁体１２０のリフト量ｄを大きくするに従って、弁体１２０の一般面１２１と面取部１２３との境界（角部）１２２から一般面１２１の法線方向に延びる仮想線Ｌ１が、弁孔８２ｂの内周面１１１上を移動する第１の制御範囲を超えて、弁孔８２ｂの開口端面１１３上の移動する第２の制御範囲まで到達するように、弁体１２０の面取部１２３の位置が設定されている。別の言い方をすれば、閉弁時に弁体１２０が弁孔８２ｂ内に入り込む量が従来のテーパ弁に比べて小さくなっている。

そのため、所定のリフト量ｄ２以下では、弁体１２０のテーパ状の一般面１２１と、弁孔８２ｂの開口端縁１１２と、の間の最接近部分によって、開弁面積Ｓが規定されることとなり、従来のテーパ弁と同一の開弁面積となる。一方、所定のリフト量ｄ２以上では、弁体１２０のテーパ状の一般面１２１と面取部１２３との境界１２２と、弁孔８２ｂの開口端縁１１２と、の間で開弁面積Ｓが規定されることとなり、従来のテーパ弁の開弁面積（図１３中太線で示す）よりも開弁面積Ｓ（図１３中クロスハッチングで示す）が大きくなる。つまり、第１実施形態と同様に、前記所定のリフト量ｄ２以上でのリフト量の増加に対する開弁面積増加率ΔＳ２／Δｄが、所定のリフト量ｄ２以下での開弁面積増加率ΔＳ１／Δｄよりも大きくなる（第１実施形態の図８のグラフ参照）。結果、第１実施形態と同様の作用効果が得られる。

また、第２実施形態の弁体１２０は裁頭円錐形のテーパ弁１２０であるため、簡素な構造で、上記効果を得ることができる。

変形例
なお、上述の第１、第２実施形態の制御弁８０、１２０は、弁体８４、１２０とシャフト８５とは別体で形成されており、弁体８４、１２０を挟んでシャフト８５とは逆側に、弁体８４、１２０と一体に設けられたガイド棒９５と、ケース８１に設けられガイド棒９５を摺動自在に支持するガイド孔９６と、を備えている。つまり、弁体８４、１２０と一体に設けられたガイド棒９５が、ケース８１に設けられたガイド孔９６に摺動自在に支持されている。

そのため、弁体８４、１２０がシャフト８５と一体に構成されていなくとも、開弁時に弁孔８２ｂを流通する流体の流れの影響を受けて弁体８４、１２０が暴れてしまうことを防止できるようになっている。結果、開弁時におけるボール弁８４の回転や異常挙動を防止でき、ボール弁８４の摩耗を抑えることができる。

しかしながら、本発明では、図１４、１５に示す変形例のように、弁体８４、１２０とシャフト８５とが一体に設けられている構造であってもよい。

また、本発明は上述の実施形態のみに限定解釈されるべきではなく、以下のような変更が可能である。

例えば上述の実施形態では、自立式の制御弁について説明したが例えば電磁式などの外部制御式の制御弁にも適用できるし、外部制御式と自立式を組み合わせた制御弁にも適用できる。

また上述の実施形態では給気通路７２の途中に介在して給気通路７２を開閉する、所謂、入れ制御の制御弁８０、１２０について説明したが、抽気通路７１の途中に介在して抽気通路７１を開閉する、所謂、抜き制御の制御弁にも適用できる。

また本発明は、その他、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲で変更可能である。

本発明の第１実施形態の制御弁を用いた可変容量圧縮機を示す断面図。同制御弁の断面図であって、閉弁時の状態を示す図。同制御弁の断面図であって、開弁時の状態を示す図。。同制御弁の要部の拡大断面図であって、弁体の閉弁状態を示す図。同制御弁の要部の拡大断面図であって、弁体の所定のリフト量以下での開弁状態を示す図。同制御弁の要部の拡大断面図であって、弁体の所定のリフト量での開弁状態を示す図。同制御弁の要部の拡大断面図であって、弁体の所定のリフト量以上での開弁状態を示す図。弁体のリフト量と開弁面積との関係を、面取部を有する弁体を用いた本実施形態と、面取部を有さない弁体を用いた比較例と、で比較したグラフ。第２実施形態の制御弁の断面図であって、閉弁時の状態を示す図。同制御弁の断面図であって、開弁時の状態を示す図。同制御弁の要部の拡大断面図であって、弁体の閉弁状態を示す図。同制御弁の要部の拡大断面図であって、弁体の所定のリフト量での開弁状態を示す図。同制御弁の要部の拡大断面図であって、弁体の所定のリフト量以上での開弁状態を示す図。第１実施形態の変形例を示す制御弁の要部の拡大断面図。第２実施形態の変形例を示す制御弁の要部の拡大断面図。

符号の説明

１…可変容量圧縮機
５…クランク室
７…吸入室
８…吐出室
７１…抽気通路
７２…給気通路
８０…制御弁
８２…通路（給気通路の一部）
８２ａ…弁室
８２ｂ…弁孔
８３…弁座
８４…ボール弁（弁体）
１０１…ボール弁の一般面
１０２…境界
１０３…ボール弁の面取部
１１１…弁孔の内周面
１１２…弁孔の開口端縁
１１３…弁孔の開口端面
１２０…テーパ弁（弁体）
１２１…テーパ弁の一般面
１２２…境界
１２３…テーパ弁の面取部
Ｐｃ…クランク室圧
Ｐｓ…吸入室圧
Ｐｄ…吐出室圧
Ｌ１…仮想線
ｄ…リフト量
ｄ１…所定のリフト量
ｄ２…所定のリフト量
Δｄ…リフト量増加
Ｓ…開弁面積
ΔＳ／Δｄ…開弁面積増加率
Ｘ…変曲点

Claims

吐出室とクランク室とを連通する給気通路の開度を調整してクランク室圧と吸入室圧との差圧を調整することで、ピストンストロークを変更して吐出容量を変更する可変容量圧縮機の制御弁（８０）であって、
前記給気通路の一部を構成する弁孔（８２ｂ）を有する弁座（８３）と、
前記弁座（８３）に対して接離自在に設けられ前記弁座（８３）に対するリフト量（ｄ）に応じて開弁面積（Ｓ）を変更する弁体（８４、１２０）と、
を備え、
前記弁体（８４、１２０）のリフト量増加（Δｄ）に対する開弁面積増加率（ΔＳ／Δｄ）は、所定のリフト量（ｄ１）において変曲点（Ｘ）を備えて前記所定のリフト量（ｄ１）以下での開弁面積増加率（ΔＳ１／Δｄ）よりも前記所定のリフト量（ｄ１）以上での開弁面積増加率（ΔＳ２／Δｄ）が大きいことを特徴とする制御弁（８０）。
吐出室とクランク室とを連通する給気通路の開度を調整してクランク室圧と吸入室圧との差圧を調整することで、ピストンストロークを変更して吐出容量を変更する可変容量圧縮機の制御弁（８０）であって、
前記給気通路の一部を構成する弁孔（８２ｂ）を有する弁座（８３）と、
前記弁座（８３）に対して接離自在に設けられ前記弁座（８３）に対するリフト量（ｄ）に応じて開弁面積（Ｓ）を変更する弁体（８４）と、
を備え、
前記弁体（８４）は、その外周面が、球状の一般面（１０１）と、前記弁孔（８２ｂ）側において前記球状一般面（１０１）から面取りされた面取部（１０３）と、を有するボール弁（８４）として構成されていることを特徴とする制御弁。
吐出室とクランク室とを連通する給気通路の開度を調整してクランク室圧と吸入室圧との差圧を調整することで、ピストンストロークを変更して吐出容量を変更する可変容量圧縮機の制御弁（８０）であって、
前記給気通路の一部を構成する弁孔（８２ｂ）を有する弁座（８３）と、
前記弁座（８３）に対して接離自在に設けられ前記弁座（８３）に対するリフト量（ｄ）に応じて開弁面積（Ｓ）を変更する弁体（１２０）と、
を備え、
前記弁体（１２０）は、前記弁孔（８２ｂ）側ほど先窄まりになるテーパ状の一般面（１２１）と、前記弁孔（８２ｂ）側において前記一般面（１２１）から面取りされた面取部（１２３）と、を備えたテーパ弁（１２０）であり、
前記弁体の一般面（１２１）と面取部（１２３）との境界（１２２）から前記一般面（１２１）の法線方向に延びる仮想線（Ｌ１）が、前記弁孔（８２ｂ）の内周面（１１１）上を移動する範囲を超えて、前記弁孔（８２ｂ）の開口端面（１１３）上の移動する範囲まで到達するように設定されていることを特徴とする制御弁（８０）。