JP2009036026A - 可変容量圧縮機用制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧側圧力と低圧側圧力との差圧に基づいて容量制御を行うとともに、吸入圧力を設定値以上に自律的に保持できる制御弁を提供する。
【解決手段】制御弁によれば、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を設定差圧に保つ本来の容量制御が行われる一方で、吸入圧力Ｐｓが監視され、その吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetよりも低くなると、感圧部材が開弁方向の駆動力を発生させる。また、ボディ５のソレノイド３とは反対側の端部にパワーエレメント６が設けられ、そのハウジング５０の形状を皿ばね５１の形状に合わせるようにしている。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車用空調装置の冷凍サイクルを構成する可変容量圧縮機の吐出容量を制御するのに好適な制御弁に関する。

自動車用空調装置は、一般に、その冷凍サイクルを流れる冷媒を圧縮して高温・高圧のガス冷媒にして吐出する圧縮機、そのガス冷媒を凝縮する凝縮器、凝縮された液冷媒を断熱膨張させることで低温・低圧の冷媒にする膨張装置、その冷媒を蒸発させることにより車室内空気との熱交換を行う蒸発器等を備えている。蒸発器で蒸発された冷媒は、再び圧縮機へと戻され、冷凍サイクルを循環する。

この圧縮機としては、エンジンの回転数によらず一定の冷房能力が維持されるように、冷媒の吐出容量を可変できる可変容量圧縮機（単に「圧縮機」ともいう）が用いられている。この圧縮機は、エンジンによって回転駆動される回転軸に取り付けられた揺動板に圧縮用のピストンが連結され、揺動板の角度を変化させてピストンのストロークを変えることにより冷媒の吐出量を調整する。揺動板の角度は、密閉されたクランク室内に吐出冷媒の一部を導入し、ピストンの両面にかかる圧力の釣り合いを変化させることで連続的に変えられる。このクランク室内の圧力は、圧縮機の吐出室とクランク室との間、またはクランク室と吸入室との間に設けられた可変容量圧縮機用制御弁（単に「制御弁」ともいう）により制御される。

このような制御弁として、例えば吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）に応じてクランク室への冷媒の導入量を制御し、クランク室内の圧力（以下「クランク圧力」という）Ｐｃを制御するものがある（例えば特許文献１参照）。

この制御弁は、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を設定差圧に保つように、吐出室とクランク室との間の通路を連通または閉塞させる弁部を開閉制御するものであり、内部の弁体に対して開閉方向の駆動力を発生させるソレノイドを備えている。設定差圧は、ソレノイドに供給する外部電流により変えられるようになっている。

冷媒容量が増大して差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が設定差圧よりも大きくなると、弁開度が大きくなりクランク圧力Ｐｃが上昇する。この結果、揺動板の傾斜角度ひいてはピストンのストロークが小さくなり、吐出容量が小さくなる。その結果、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が小さくなり設定差圧に近づくように変化する。一方、冷媒容量が減少して差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が設定差圧よりも小さくなると、弁開度が小さくなりクランク圧力Ｐｃが低下する。この結果、揺動板の傾斜角度ひいてはピストンのストロークが大きくなり吐出容量が大きくなる。その結果、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が大きくなり設定差圧に近づくように変化する。

したがって、この設定差圧を調整することにより、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を所望の差圧に制御することができ、圧縮機からの冷媒の吐出容量を適切に調整することができる。また、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が設定差圧になるように弁開度が変化する自律的な制御が行われ、吐出圧力Ｐｄ自体の大きさに基づいた容量制御が行われるため、吐出容量を変化させるのにレスポンスが良いというメリットもある。
特開２００１−１３２６５０号公報（図４）

ところで、このような制御弁が組み込まれた圧縮機が起動されると、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）がほぼゼロの状態から設定差圧まで徐々に変化していくいわゆるソフトスタートが行われる。図１４は、従来の圧縮機の起動時からの吐出圧力および吸入圧力の変化の様子を表す説明図である。同図において、横軸が起動時からの時間の経過ｔを表し、縦軸が吐出圧力Ｐｄおよび吸入圧力Ｐｓを表している。また、図中の一点鎖線は吐出圧力Ｐｄの変化を表し、実線は吸入圧力Ｐｓの変化を表している。

すなわち、制御弁のソレノイドが非通電のとき、つまり圧縮機の機能が実質的に停止している最小容量運転のときには、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）はほぼゼロの状態になっている。このとき、図示のように吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとがほぼ同じ圧力となる。

そして、ソレノイドに通電がされて圧縮機が起動されると、その通電量の調整により、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が徐々に大きくなって設定差圧に近づいていく制御が行われる。なお、この設定差圧は、制御弁の外部に設置された制御装置が種々の外部情報に基づいてソレノイドに供給する電流量を変化させることにより調整される。

しかしながら、冷房能力を高めるために、例えば同図に破線で示すように差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が大きくなって吸入圧力Ｐｓが低下しすぎると、これに比例する蒸発器の温度も低くなる。つまり、過剰冷房により蒸発器の凍結を招き、冷房能力が著しく低下するおそれがある。一方、上述のような差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を設定差圧にする自律的な制御そのものは、吸入圧力Ｐｓを一定以上に保持するものではない。つまり、単に差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）の設定差圧に制御しても、吸入圧力Ｐｓを所定値以上に設定する作用はなく、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が一定のまま吸入圧力Ｐｓが下がると、過剰冷房となることがあり得る。

そこで、通常は蒸発器の出口温度が検出され、制御装置にフィードバックされる。制御装置は、この蒸発器の出口温度が所定の基準値よりも低くなると、ソレノイドへの通電量を制御して設定差圧を小さくするなどして、吸入圧力Ｐｓが下がりすぎないように調整する。その結果、図中の一点鎖線および実線にてそれぞれ示すように吐出圧力Ｐｄおよび吸入圧力Ｐｓが変化して設定差圧に近づくように制御され、蒸発器の凍結が防止される。なお、同図の二点鎖線は、上記蒸発器の出口温度の基準値に対応する圧力値Ｐminを表している。

しかしながら、このように蒸発器の出口温度を常に監視してフィードバック制御を行うと、吸入圧力Ｐｓがその出口温度の基準値に対応した圧力値付近で比較的大きな変動を繰り返すことになる。このため、制御の安定性および応答性の観点からは、吸入圧力Ｐｓがその圧力値Ｐmin以上に保持される特性が自律的に得られるのが好ましい。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、高圧側圧力と低圧側圧力との差圧に基づいて容量制御を行うとともに、吸入圧力を設定値以上に自律的に保持できる制御弁を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様は、吐出室の吐出圧力と吸入室の吸入圧力との差圧を設定差圧に保つように吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を制御して、可変容量圧縮機の吐出容量を変化させる可変容量圧縮機用制御弁である。この制御弁は、内部に冷媒通路が形成されたボディと、吐出室とクランク室とを連通させる冷媒通路を形成する弁孔に接離するように配置されて弁部を開閉する弁体と、ボディの一端側に設けられたハウジングと、ハウジング内を吸入圧力が導入される開放空間と密閉空間とに仕切るように配設された薄膜または薄板状の感圧部材とを含み、吸入圧力が設定圧力よりも低くなったときに、感圧部材が変位して弁体に開弁方向の駆動力を付与するように構成された感圧部と、ボディの他端側に設けられ、設定差圧に対応して供給される電流量に応じた閉弁方向のソレノイド力を弁体に付与可能なソレノイドと、を備える。

この態様によれば、吐出圧力と吸入圧力との差圧を設定差圧に保つ本来の容量制御が行われる一方で吸入圧力が監視され、その吸入圧力が設定圧力よりも低くなると、感圧部が弁体に開弁方向の駆動力を付与する。すなわち、吸入圧力が設定圧力よりも低くなったときに弁部を開きやすくすることにより、可変容量圧縮機の吐出容量が低減され、過剰冷房を防止することができる。この容量制御は、感圧部が吸入圧力を感知することにより自律的に行われるため、制御の安定性および応答性を良好に保持することができる。さらに、ボディのソレノイドとは反対側の端部に感圧部が設けられるため、制御弁を簡易な構成で実現することができる。

本発明の別の態様もまた、吐出室の吐出圧力と吸入室の吸入圧力との差圧を設定差圧に保つように吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を制御して、可変容量圧縮機の吐出容量を変化させる可変容量圧縮機用制御弁である。この可変容量圧縮機用制御弁は、内部に冷媒通路が形成されたボディと、吐出室とクランク室とを連通させる冷媒通路を形成する弁孔に接離可能に配置され、その一端側でクランク室のクランク圧力を受ける一方、他端側で吸入圧力を受け、軸線方向に動作して弁部を開閉する弁体と、ボディの一端側に設けられたハウジングと、ハウジング内をクランク圧力が導入される開放空間と密閉空間とに仕切るように配設された薄膜または薄板状の感圧部材とを含んで構成された感圧部と、ボディの他端側に設けられ、設定差圧に対応して供給される電流量に応じた閉弁方向のソレノイド力を弁体に付与可能なソレノイドと、を備える。そして、弁体の有効受圧面積と感圧部材の有効受圧面積とが実質的に等しく形成されることにより、吸入圧力が設定圧力よりも低くなったときに、弁体に作用するクランク圧力が実質的にキャンセルされるとともに、感圧部材が変位して弁体に開弁方向の駆動力を付与する。

この態様においても、吐出圧力と吸入圧力との差圧を設定差圧に保つ本来の容量制御が行われる一方で吸入圧力が監視され、その吸入圧力が設定圧力よりも低くなると、感圧部が弁体に開弁方向の駆動力を付与する。すなわち、吸入圧力が設定圧力よりも低くなったときに自律的に弁部を開きやすくすることにより、可変容量圧縮機の吐出容量が低減され、過剰冷房を防止することができる。また、ボディのソレノイドとは反対側の端部に感圧部が設けられるため、制御弁を簡易な構成で実現することができる。

本発明のさらに別の態様もまた、可変容量圧縮機用制御弁である。この可変容量圧縮機用制御弁は、吐出室の吐出圧力とクランク室のクランク圧力との差圧を設定差圧に保つように吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を制御して、可変容量圧縮機の吐出容量を変化させる。この可変容量圧縮機用制御弁は、内部に冷媒通路が形成されたボディと、吐出室とクランク室とを連通させる冷媒通路を形成する弁孔に接離するように配置されて弁部を開閉する弁体と、ボディの一端側に設けられたハウジングと、ハウジング内をクランク圧力が導入される開放空間と密閉空間とに仕切るように配設された薄膜または薄板状の感圧部材とを含み、クランク圧力が設定圧力よりも低くなったときに、感圧部材が変位して弁体に開弁方向の駆動力を付与するように構成された感圧部と、ボディの他端側に設けられ、設定差圧に対応して供給される電流量に応じた閉弁方向のソレノイド力を弁体に付与可能なソレノイドと、を備える。

この態様によれば、吐出圧力とクランク圧力との差圧を設定差圧に保つ本来の容量制御が行われる一方で吸入圧力が監視され、そのクランク圧力が設定圧力よりも低くなると、感圧部が弁体に開弁方向の駆動力を付与する。すなわち、一般に容量制御中においては吸入圧力とクランク圧力との差は比較的小さく、冷凍サイクルの低圧側の温度に対して概ね比例する傾向にある。このため、クランク圧力が設定圧力よりも低くなったときに弁部を開きやすくすることにより、可変容量圧縮機の吐出容量が低減され、過剰冷房を防止することができる。さらに、ボディのソレノイドとは反対側の端部に感圧部が設けられるため、制御弁を簡易な構成で実現することができる。

本発明によれば、高圧側圧力と低圧側圧力との差圧に基づいて容量制御を行うとともに、吸入圧力を設定値以上に自律的に保持できる制御弁を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては、便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を上下と表現することがある。

［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す断面図である。

可変容量圧縮機用制御弁（単に「制御弁」という）１は、可変容量圧縮機（単「圧縮機」という）の吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を設定差圧に保つように、吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を制御するいわゆるＰｄ−Ｐｓ弁として構成されている。

制御弁１は、吐出冷媒の一部をクランク室へ導入するための冷媒通路を開閉する弁部を含む弁本体２と、その弁部の開度を調整してクランク室へ導入する冷媒流量を制御するソレノイド３とを、接続部材４を介して一体に組み付けて構成される。

弁本体２は、段付円筒状のボディ５、ボディ５の内部に設けられた弁部、ボディ５の上端に設けられて弁部を開閉するための駆動力を発生するパワーエレメント６（「感圧部」に該当する）等を備えている。

ボディ５の側部には、圧縮機の吐出室に連通して吐出圧力Ｐｄを受けるポート１１（「吐出室連通ポート」に該当する）が設けられている。ポート１１の周囲には、ボディ５の内部へのごみ等の侵入を防止するためのストレーナ１２が取り付けられている。ポート１１は、ボディ５の上部に設けられたポート１３（「クランク室連通ポート」に該当する）と内部で連通している。ポート１３は、圧縮機のクランク室に連通し、そのクランク室に制御されたクランク圧力Ｐｃを導出する。

ポート１１とポート１３とを連通する冷媒通路には、段付円筒状の弁座形成部材１４が配設されており、その内部通路により弁孔１５が形成されている。また、弁座形成部材１４において弁孔１５の吐出室側の開口端縁により弁座１６が形成されている。さらに、弁孔１５を貫通するように、長尺有底円筒状の伝達ロッド１７が挿通されており、その上端部が弁座形成部材１４によって摺動可能に支持されている。この伝達ロッド１７と弁孔１５との間隙により、ポート１１とポート１３とを連通する冷媒通路が形成される。伝達ロッド１７は、パワーエレメント６を構成するダイヤフラム１９に当接可能となっている。

また、弁座１６に吐出室側から対向して、長尺状の作動ロッド２１の一端部からなる弁体２２が接離自在に配置されている。作動ロッド２１は、ボディ５の中央に設けられたガイド孔２３に摺動可能に軸支されている。弁体２２は、弁孔１５の上流側で吐出室に連通する圧力室２４に配置され、その先端面の外周縁が弁座１６に着脱することにより弁孔１５を開閉する。作動ロッド２１の上端部には、伝達ロッド１７の下端部が挿通され、一体的に連結されている。なお、本実施の形態では、作動ロッド２１の一端部により弁体２２が形成されるとしたが、作動ロッド２１の全体を弁体と捉えることもできる。

ボディ５の下部は、有底円筒状の接続部材４に圧入されている。なお、このボディ５の接続部材４への圧入量によりソレノイド３の磁気ギャップを設定することが可能となっている。接続部材４の底部近傍の側部には内外を連通する連通孔が設けられており、ボディ５の下端部と接続部材４の底部との間には、圧縮機の吸入室に連通して吸入圧力Ｐｓを受けるポート２６（「吸入室連通ポート」に該当する）が形成されている。ポート２６は、ボディ５の下端中央に設けられた所定深さの開口孔２７に連通している。ボディ５とソレノイド３とにより囲まれたこの開口孔２７が位置する内部空間は、吸入圧力Ｐｓが導入される圧力室２８を形成する。この圧力室２８は、作動ロッド２１および伝達ロッド１７にそれぞれ設けられた連通孔を介してパワーエレメント６の圧力室２９に連通しており、吸入圧力Ｐｓがその圧力室２９に導入されるように構成されている。なお、吸入圧力Ｐｓはソレノイド３の内部にも導入可能となっている。さらに、作動ロッド２１とボディ５との間には、作動ロッド２１を開弁方向に付勢するスプリング３０が介装されている。

一方、ソレノイド３は、ヨークとしても機能するケース３１と、ケース３１内に固定されたコア３２と、コア３２と軸線方向に対向配置されたプランジャ３３と、外部からの供給電流により磁気回路を生成する電磁コイル３４とを備えている。接続部材４とソレノイド３とは、接続部材４の下端部とケース３１の上端部とを突き合わせ、その接合部をコア３２の上端部を加締めることにより固定することで連結されている。

コア３２には、その中央を軸線方向に貫通する挿通孔３５が設けられており、ソレノイド力を弁体２２へ伝達するためのシャフト３６を挿通している。コア３２の上端部には、リング状の軸受け部材３８が圧入されており、シャフト３６の上端部がこの軸受け部材３８に摺動可能に支持されている。圧力室２８内の吸入圧力Ｐｓは、シャフト３６と軸受け部材３８との微少な間隙を介してソレノイド３の内部にも導入可能となっている。

コア３２には、また、下端が閉じた有底スリーブ３９が外挿されている。有底スリーブ３９内においては、プランジャ３３がコア３２の下方で軸線方向に進退可能に配置されている。有底スリーブ３９は、その下端部が縮管されており、その縮管部によってシャフト３６の下端部を摺動可能に軸支している。プランジャ３３は、円筒状をなし、シャフト３６の下半部に圧入されている。

ケース３１の下端開口部には、ソレノイド３の内部を下方から封止するように樹脂材からなる取っ手４０が設けられている。この取っ手４０には、ケース３１とともに磁気回路を構成する磁性部材からなるカラー４２が埋設されている。取っ手４０はまた、電磁コイル３４につながる端子の一端を露出させるコネクタ部としても機能する。

以上のように構成された制御弁１は、取り付け用のワッシャ４５を介して圧縮機１００の所定の冷媒通路内に固定される。

次に、感圧部および弁部周辺の構成および動作について詳細に説明する。
図２は、図１の上半部に対応する部分拡大断面図である。同図は、制御弁が大気に放置された状態を表している。

パワーエレメント６は、弁座形成部材１４の上端部に固定された中空のハウジング５０と、ハウジング５０内を密閉空間Ｓ１と開放空間Ｓ２とに仕切るように配設された金属薄膜からなるダイヤフラム１９と、密閉空間Ｓ１に配置された金属薄板からなる皿ばね５１とを含んで構成されている。ダイヤフラム１９は、例えばベリリウム銅やステンレス鋼等の金属薄板からなるものでもよい。皿ばね５１は、例えばステンレス鋼からなるものでもよい。さらに、ダイヤフラム１９と皿ばね５１との間には、両者間の摩耗を抑制するための薄膜状の耐摩耗シート５２（「薄膜状部材」に該当する）が介装されている。この耐摩耗シート５２によりダイヤフラム１９の寿命を長くしている。この耐摩耗シート５２としては、例えばテフロン（登録商標）などのフッ素樹脂からなる薄膜シートあるいはポリイミドフィルム等を使用することができる。開放空間Ｓ２が上述の圧力室２９を構成している。本実施の形態では、ダイヤフラム１９と皿ばね５１とを重ねて構成された部材が「感圧部材」として機能する。

ハウジング５０は、いずれもステンレス等をプレス成形して得られた皿状の第１ハウジング５３および第２ハウジング５４からなり、これらの開口部を突き合わせてその外縁部にダイヤフラム１９および耐摩耗シート５２の外縁部を挟むようにして組み付けられる。すなわち、ハウジング５０は、第１ハウジング５３側に皿ばね５１を配置するとともに、第１ハウジング５３と第２ハウジング５４との間にダイヤフラム１９および耐摩耗シート５２を挟んだ状態でその接合部に沿って外周溶接（ＴＩＧ溶接）が施されることにより、容器状に形成されている。両ハウジングの溶接は真空雰囲気内で行われ、その溶接の後、第１ハウジング５３の底部中央に形成された真空引き用の孔部を封止するようにボール部材５５を溶接する。このため、密閉空間Ｓ１は真空状態となっているが、密閉空間Ｓ１内に大気等を満たすようにしてもよい。密閉空間Ｓ１に配置された皿ばね５１は、ダイヤフラム１９に沿って中央部が下側にやや膨らんだ凸形状をなしている。このため、パワーエレメント６が大気に放置された状態ではダイヤフラム１９も皿ばね５１に沿った凸形状となる。

第２ハウジング５４は、その中央部が下方に延出しており、弁座形成部材１４の上端部に圧入されている。第２ハウジング５４、ダイヤフラム１９、弁座形成部材１４および伝達ロッド１７に囲まれた空間が圧力室２９を形成している。

一方、伝達ロッド１７は、下方に開口する有底円筒状をなし、曲面状の上端面中央がダイヤフラム１９の下面中央に当接している。伝達ロッド１７の上端近傍の側部には、内部通路６１と圧力室２９とを連通する連通孔６２が形成されている。一方、作動ロッド２１は、その上半部が段付円筒状をなし、その上端開口部６３に伝達ロッド１７の下端部が内挿されている。本実施の形態において、伝達ロッド１７と作動ロッド２１とは固定されておらず、両者間にはその接続部において微少なクリアランスが設けられている。これにより、弁座形成部材１４の軸心とガイド孔２３の軸心とが微妙にずれていたとしても、そのクリアランスがこれを吸収し、伝達ロッド１７および作動ロッド２１の軸線方向の動きが妨げられないようになっている。作動ロッド２１の側部には、内部通路６４と圧力室２８とを連通させる連通孔６５が形成されている。

このような構成により、ポート２６を介して導入された吸入圧力Ｐｓは、作動ロッド２１の内部通路６４および伝達ロッド１７の内部通路６１を介して圧力室２９に導入される。ダイヤフラム１９は、この吸入圧力Ｐｓを感知して弁部の開閉方向に伸縮動作する。

弁座形成部材１４は、その下端面とボディ５との間にポリイミドフィルム等からなる薄膜状のダイヤフラム６７（「シール部材」に該当する）を挟んだ状態でボディ５の上半部に挿通されている。弁座形成部材１４は、ボディ５の上端開口部が部分的に内方に加締められることによってボディ５に固定されている。作動ロッド２１がこのダイヤフラム６７の中央部を貫通しているが、ダイヤフラム６７の内縁が作動ロッド２１の外周面に密着しているため、ダイヤフラム６７の上下で冷媒の漏洩が防止され、吐出圧力Ｐｄが圧力室２８に及ばないようになっている。弁座形成部材１４の側部の上下には内外を連通する連通孔７１，７２がそれぞれ設けられており、ポート１１とポート１３とを連通させている。

本実施の形態においては、弁座形成部材１４における伝達ロッド１７の摺動部（摺動孔）の断面積Ａと弁孔１５の断面積Ｂとが等しく形成されている。したがって、伝達ロッド１７と作動ロッド２１との結合体（以下「ロッド結合体」という）に作用するクランク圧力Ｐｃによる力がキャンセルされる。一方、ガイド孔２３の断面積Ｃは、断面積Ａ，Ｂよりも大きく形成されている。したがって、ロッド結合体には、パワーエレメント６による駆動力が作用していないときには、断面積（Ｃ−Ａ）の部分において、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）による力が作用することになる。一方、吸入圧力Ｐｓが低くなると、パワーエレメント６におけるダイヤフラム１９の前後差圧が小さくなる。その結果、相対的に皿ばね５１の荷重が大きくなり、感圧部材が開弁方向に変位する。このパワーエレメント６による駆動力が作用すると、ロッド結合体は開弁方向に変位する。

本実施の形態の感圧部材は、ダイヤフラム１９および皿ばね５１の個々の剛性を合わせた剛性を有し、ダイヤフラム１９のしなやかさを保持する一方、皿ばね５１によって耐圧強度が高められている。皿ばね５１は、片側に凸状に膨らんだ形状を有するため、その凸部側から荷重が負荷されると、その荷重が小さい間は変形量も小さいが、荷重が大きくなるにつれてフラットになる側に徐々に変形し、さらに荷重が大きくなると反転して中央部が大きく変位する。このため、皿ばね５１の荷重に対する変形の特性は全体としては非線形となるが、その形状がフラットになる前後の所定の変位幅においては線形性を有する。

本実施の形態では、この線形領域を制御領域に利用することにより、正確な弁開度制御を行っている。この皿ばね５１の荷重を調整することにより、ダイヤフラム１９および皿ばね５１からなる感圧部材を変位させるのに要する吸入圧力Ｐｓも変化する。パワーエレメント６の弁座形成部材１４に対する圧入量を変化させることにより、皿ばね５１の設定荷重を微調整することもできる。これにより、吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetを下回ると、感圧部材が変位して伝達ロッド１７を介して弁体２２に開弁方向の駆動力を作用させる。本実施の形態では、蒸発器の凍結防止を保証できる吸入圧力Ｐｓの値を実験等により予め取得し、その値を設定圧力Ｐsetとして設定している。

上述した構成において、図２に示すように、弁体２２の有効受圧面積（つまり弁孔１５の断面積）Ｂ、ガイド孔２３の断面積Ｃ、感圧部材の有効受圧面積Ｄ、ソレノイド３による閉弁方向のソレノイド力ｆｉ、感圧部材（主に皿ばね５１）による開弁方向の力ｒ（ｘ）、スプリング３０による開弁方向の力ｆｓとすると、概ね下記式（１）および（２）のような力のつり合いの関係がある。なお、ｘは、弁体２２が弁座１６に着座した閉弁位置を基準とした開弁方向へのストローク（ｍｍ）を表している。

１）Ｐｓ＞Ｐsetのとき
（Ｃ−Ｂ）（Ｐｄ−Ｐｓ）＝ｆｉ−ｆｓ
よって、
Ｐｓ＝Ｐｄ−（ｆｉ−ｆｓ）／（Ｃ−Ｂ）・・・（１）
２）Ｐｓ≦Ｐsetのとき
（Ｃ−Ｂ）（Ｐｄ−Ｐｓ）＝ｆｉ−ｆｓ−ｒ（ｘ）＋Ｄ・Ｐｓ
よって、
Ｐｓ＝｛（Ｃ−Ｂ）・Ｐｄ＋ｒ（ｘ）−ｆｉ＋ｆｓ｝／（Ｄ＋Ｃ−Ｂ）・・・（２）
ここでは、吸入圧力Ｐｓ＝設定圧力Ｐsetとなる感圧部材の作用開始点において実質的にｘ＝０となるため、上記式（１）および（２）の吸入圧力Ｐｓを等しいとおいて、Ｐｓ＝Ｐset、ｘ＝０を代入すると、設定圧力Ｐsetは、下記式（３）にて表される。
Ｐset＝ｒ（０）／Ｄ・・・（３）
図３は、弁体の変位と弁体に作用しうる荷重（力）との関係を表す図である。同図において、横軸は閉弁位置を基準とする弁体の開弁方向への変位量（ストローク）つまり弁開度を表し、縦軸は弁体に作用する各力の大きさを表している。

すなわち、皿ばね５１は、閉弁状態で伝達ロッド１７に当接した場合にほぼフラットとなるように配設されており、そのばね力ｒ（ｘ）は、そこから開弁方向へ変位するにしたがって小さくなる。なお、実際にばね力ｒ（ｘ）が伝達ロッド１７に作用するのは、同図においてその傾斜が緩やかな線形領域である。また、スプリング３０のばね力ｆｓも開弁方向への変位にしたがって小さくなるが、その変化量は比較的小さい。一方、ソレノイド力ｆｉは、供給電流ｉ（Ａ）とストロークｘ（ｍｍ）の関数ｆ（ｉ，ｘ）となっており、その絶対値は、電流値によって図示のように変化する。同図に示すように、外部から供給される電流値が大きくなるほど、閉弁方向に作用する力が大きくなる。

図４は、容量制御による吐出圧力と吸入圧力との関係を表す図である。同図において、横軸は吐出圧力Ｐｄ（Ｍｐａ）を表し、縦軸は吸入圧力Ｐｓ（Ｍｐａ）を表している。図中の一点鎖線は、吸入圧力Ｐｓについて設定された設定圧力Ｐset（＝ｒ（０）／Ｄ）を表している。また、太線が差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を一定保持する差圧制御の特性を表し、細線が吸入圧力Ｐｓを一定に保持する圧力感知制御の特性を表している。

制御弁１は、その容量制御において、基本的に吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を設定差圧に保持するいわゆるＰｄ−Ｐｓ弁として動作する。この設定差圧は、ソレノイド３に供給される電流値によって変更可能となっており、図示のように、電流値が高くなるほど差圧が大きくなる。一方、その差圧制御において吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetを下回ると、その吸入圧力Ｐｓの低下を抑制するよう、吸入圧力Ｐｓをほぼ一定にする圧力制御に切り替えられる。図示のように、吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetを下回ると、吐出圧力Ｐｄに対する吸入圧力Ｐｓの変化量が小さくなっている。

すなわち、Ｐｓ＞Ｐsetのときには、上記式（１）にも示されるように、吸入圧力Ｐｓは、ばね力ｒ（ｘ）の影響を受けない。供給電流値が一定であれば、吸入圧力Ｐｓは、吐出圧力Ｐｄとの差圧をその電流値に応じた設定差圧に保持するよう、吐出圧力Ｐｄとともに変化する。一方、Ｐｓ≦Ｐsetのときには、上記式（２）にも示されるように、吸入圧力Ｐｓは、ばね力ｒ（ｘ）の影響を受け、吐出圧力Ｐｄの変化に対する吸入圧力Ｐｓの変化を抑制する（変化の傾きを小さくする）。つまり、制御弁１は、図中実線にて示す制御特性を有する。吸入圧力Ｐｓは、差圧制御および圧力感知制御においてそれぞれ得られる圧力のうち、大きい方の圧力に制御されることになる。

図５〜図７は、制御弁の感圧部を中心とした動作を表す説明図である。各図は、図２に対応する部分拡大断面図である。図５は、ソレノイド３がオフにされ、吸入圧力Ｐｓが高いときの状態を示している。図６は、ソレノイド３がオンにされ、弁部が微少開度に保持された容量制御中の状態を示している。図７は、容量制御中において吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetを下回ったときの状態を示している。

ソレノイド３の非通電状態においては吸入圧力Ｐｓが高いため、図５に示すように、開放空間Ｓ２に導入されたその吸入圧力Ｐｓと、密閉空間Ｓ１内の内部圧力との差圧が大きく、その差圧による荷重がダイヤフラム１９および皿ばね５１に作用する。このため、皿ばね５１がその周縁部を支点にしてその凸形状が反転する側に弾性変形し、第１ハウジング５３の内壁にほぼ沿うようになる。本実施の形態では、このように皿ばね５１が第１ハウジング５３の内壁面によって係止されるため、完全に反転する手前の状態に保持される。なお、後述のように吸入圧力Ｐｓが低くなれば、皿ばね５１がその弾性力により元の形状に復帰できる。言い換えれば、第１ハウジング５３は、このように皿ばね５１が反転する手前の状態に変形したときの形状に沿う浅い形状に形成されている。これは、パワーエレメント６ひいては制御弁１のコンパクト化にも寄与している。

一方、ソレノイド３に通電された容量制御状態において吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetよりも高いときには（Ｐｓ＞Ｐset）、図６に示すように感圧部材が伝達ロッド１７から離れている。このため、制御弁１は、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を設定差圧に保持するいわゆるＰｄ−Ｐｓ弁として動作する。

そして、吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetを下回ると（吸入圧力Ｐｓ≦設定圧力Ｐset）、図７のように感圧部材が伝達ロッド１７に接触してこれを押圧する。その結果、制御弁１は、吸入圧力Ｐｓを設定圧力Ｐsetに保持するいわゆるＰｓ感知弁として動作する。

図８は、圧縮機の起動時からの吐出圧力及び吸入圧力の変化の様子を表す説明図である。同図において、横軸が起動時からの時間の経過ｔを表し、縦軸が吐出圧力Ｐｄ及び吸入圧力Ｐｓを表している。また、図中の一点鎖線は吐出圧力Ｐｄの変化を表し、実線は吸入圧力Ｐｓの変化を表している。

制御弁１のソレノイド３が非通電のとき、つまり圧縮機の機能が実質的に停止している最小容量運転のときには、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）はほぼゼロの状態になっている。このとき、図示のように、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとがほぼ同じ圧力となる。

そして、ソレノイド３に通電がされて圧縮機が起動されると、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が徐々に大きくなって設定差圧に近づいていく制御が行われる。このとき、冷房能力を高めるために、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が大きくなって吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetを下回ろうとすると、感圧部材の動作により弁体２２に開弁方向の力が作用する。つまり、制御弁1は、吸入圧力Ｐｓを設定圧力Ｐset以上に保持するように自律的に動作する。このため、吸入圧力Ｐｓが低下しても、図中点線で表されるように大きく低下することはなく、設定圧力Ｐset付近に保持されるようになる。

次に、制御弁の全体の動作について説明する。
図１に示した制御弁１において、ソレノイド３が非通電のときには、吐出圧力Ｐｄにより弁体２２が弁座１６から離間して弁部が全開状態に保持される。このとき、圧縮機の吐出室からポート１１に導入された吐出圧力Ｐｄの高圧冷媒は、全開状態の弁部を通過し、ポート１３からクランク室へと流れることになる。したがって、クランク圧力Ｐｃが吐出圧力Ｐｄに近い圧力になるため、圧縮機は最小容量運転を行う。

一方、自動車用空調装置の起動時または冷房負荷が最大のときには、ソレノイド３に供給される電流値は最大になり、プランジャ３３は、コア３２に最大の吸引力で吸引される。このとき、弁体２２を含む作動ロッド２１、伝達ロッド１７、シャフト３６およびプランジャ３３が、一体になって閉弁方向に動作し、弁体２２が弁座１６に着座する。この閉弁動作によってクランク圧力Ｐｃが低下するため、圧縮機は最大容量運転を行うことになる。

ここで、ソレノイド３に供給される電流値が所定値に設定されているときには、弁体２２を含む作動ロッド２１、伝達ロッド１７、シャフト３６およびプランジャ３３が一体動作する。このとき、弁体２２は、作動ロッド２１を開弁方向に付勢するスプリング３０のばね荷重と、プランジャ３３を閉弁方向に付勢しているソレノイド３の荷重と、弁体２２が開弁方向に受圧する吐出圧力Ｐｄによる力と、弁体２２が閉弁方向に受圧する吸入圧力Ｐｓによる力とがバランスした弁リフト位置にて停止する。

このバランスが取れた状態で、エンジンの回転数とともに圧縮機の回転数が上がって吐出容量が増えると、吐出圧力Ｐｄが上がって吸入圧力Ｐｓが下がる。その結果、その差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が大きくなって弁体２２に開弁方向の力が作用し、弁体２２は、さらにリフトして吐出室からクランク室へ流す冷媒の流量を増やす。これにより、クランク圧力Ｐｃが上昇し、圧縮機は、その吐出容量を減少させる方向に動作し、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が設定差圧になるように制御される。エンジンの回転数が低下した場合には、その逆の動作が行われ、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が設定差圧になるように制御される。

そして、以上のような圧縮機の動作による冷凍サイクルの運転の過程で吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetよりも低くなると、パワーエレメント６の感圧部材が変位して伝達ロッド１７を開弁方向へ押圧する。それにより、弁体２２が開弁方向へ変位して弁部の開度を拡大し、クランク圧力Ｐｃが上昇して吐出容量を低減させる。その結果、吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetに維持され、過剰冷房が防止される。

以上に説明したように、本実施の形態の制御弁１によれば、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を設定差圧に保つ本来の容量制御が行われる一方で、吸入圧力Ｐｓが監視され、その吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetよりも低くなると、感圧部材が開弁方向の駆動力を発生させる。このように、吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetよりも低くなったときに弁部を開きやすくすることにより、圧縮機の吐出容量が低減され、過剰冷房を防止することができる。また、ボディ５のソレノイド３とは反対側の端部にパワーエレメント６が設けられ、そのハウジング５０の形状を皿ばね５１の形状に合わせるようにしたため、パワーエレメント６そのもの、ひいては制御弁１をコンパクトに構成することができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る制御弁は、受圧形態が異なる点を除けば第１の実施の形態の制御弁とほぼ同様の構成を有する。このため、上記第１の実施の形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図９は、第２の実施の形態に係る制御弁の上半部の部分拡大断面図である。同図は、制御弁が大気に放置された状態を表している。

制御弁２０１は、弁本体２０２とソレノイド３とを接続部材４を介して一体に組み付けて構成される。ポート１１とポート１３とを連通する冷媒通路には、パワーエレメント２０６のハウジング２５０の下部が挿通されており、その内部通路により弁孔１５が形成されている。また、ハウジング２５０において弁孔１５の吐出室側の開口端縁により弁座１６が形成されている。さらに、弁孔１５を貫通するように、円柱状の伝達ロッド２１７が挿通されており、ハウジング２５０によって摺動可能に支持されている。この伝達ロッド２１７の外周面に設けられた凹部１８と弁孔１５との間隙により、ポート１１とポート１３とを連通する冷媒通路が形成される。伝達ロッド２１７の上端は、パワーエレメント２０６のダイヤフラム１９に当接可能となっている。

また、弁座１６に吐出室側から対向して、長尺円柱状の作動ロッド２２１の一端部からなる弁体２２が接離自在に配置されている。作動ロッド２２１は、ボディ２０５の中央に設けられたガイド孔２３に摺動可能に軸支されている。作動ロッド２２１の上端面は、伝達ロッド２１７の下端面に下方から当接し、これを軸線方向に支持している。なお、本実施の形態では、作動ロッド２２１の一端部により弁体２２が形成されるとしたが、作動ロッド２２１の全体を弁体と捉えることもできる。作動ロッド２２１とボディ２０５との間には、作動ロッド２２１を開弁方向に付勢するスプリング３０が介装されている。

パワーエレメント２０６は、ハウジング２５０、ハウジング２５０内を仕切るダイヤフラム１９、密閉空間Ｓ１に配置された皿ばね５１を含んで構成されている。ハウジング２５０の第２ハウジング２５４は、その中央部が下方に円筒状に延出してボス部５７となっており、そのボス部５７がボディ２０５の上端開口部に圧入されている。ボス部５７の下部により弁孔１５が形成されている。第２ハウジング２５４には、その内外を連通する複数の連通孔５８が設けられており、第２ハウジング２５４、ダイヤフラム１９および弁体２２（作動ロッド２２１）に囲まれた空間が、ポート１３および開放空間Ｓ２に連通する圧力室２９を形成している。ダイヤフラム１９には、この圧力室２９に導入されるクランク圧力Ｐｃが作用する。

一方、伝達ロッド２１７は円柱状をなし、曲面状の上端面中央がダイヤフラム１９の下面中央に当接している。伝達ロッド２１７の側面には、圧力室２９とを連通する凹部１８が形成されている。伝達ロッド２１７の下面はフラットになっており、作動ロッド２２１のフラットな上端面に当接している。本実施の形態において、伝達ロッド２１７と作動ロッド２２１とは固定されておらず、両者のそれぞれに加わる力の関係によっては離間可能となるが、変形例においてはこれらが一体に固定あるいは、一体成形されていてもよい。その場合、伝達ロッド２１７はボス部５７に対して摺動する必要はなく、両者の間に冷媒通路となる間隙が形成されていてもよい。

ガイド孔２３のポート１１側の開口端縁には、ポリイミドフィルム等からなる薄膜状のダイヤフラム６０（「シール部材」に該当する）が配設されている。作動ロッド２２１がこのダイヤフラム６０の中央部を貫通しているが、ダイヤフラム６０の内縁が作動ロッド２２１の外周面に密着しているため、ダイヤフラム６０の上下で冷媒の漏洩が防止され、吐出圧力Ｐｄが圧力室２８に及び難くなっている。作動ロッド２２１の軸線方向中央部の外周面には、凹部２５が形成されている。この凹部２５は、仮にポート１１から導入された冷媒がポート２６側に漏れた場合に、その冷媒に含まれるごみを滞留させ、作動ロッド２２１の摺動部の間隙に詰まるのを防止する。

本実施の形態においては、弁体２２の有効受圧面積Ｂ２（弁孔１５の断面積と実質的に等しい）と、ダイヤフラム１９および皿ばね５１からなる感圧部材のみかけの有効受圧面積Ｄ２とが実質的に等しく形成されている。なお、ここでいう「みかけの有効受圧面積」とは、感圧部材を制御点近傍の所定位置まで軸線方向に一定量変位させるのに要する軸線に沿った集中荷重を、同時に感圧部材の前後に付与する等分布圧力を変化させて測定し、その集中荷重の変化量をその等分布圧力の変化量にて除算して得られる面積として定義される。なお、ここでいう「制御点」とは、ソレノイド３がオンにされた制御状態における感圧部材の中央部の位置を意味し、感圧部材がほぼフラットになった状態に対応する。

具体的には、感圧部材の片側（例えば凸側）に等分布圧力Ｐ＝Ｐ１を付与した状態でその中心に軸線に沿った集中荷重Ｆを付与する。このとき、その感圧部材がフラットな形状まで変位するのに集中荷重Ｆ＝Ｆ１を要したとする。一方、同様に感圧部材の片側に等分布圧力Ｐ＝Ｐ２を付与した状態で集中荷重Ｆを付与する。このとき、その感圧部材がフラットな形状まで変位するのに集中荷重Ｆ＝Ｆ２を要したとする。このとき、みかけの有効受圧面積Ｄ２は、下記式（４）により算出される。
Ｄ２＝ΔＦ／ΔＰ ・・・（４）
ΔＦ＝｜Ｆ２−Ｆ１｜
ΔＰ＝｜Ｐ２−Ｐ１｜
すなわち、感圧部材の形状はその軸線方向への変位にともなってやや変化するため、微視的にみればその有効受圧面積もその変位にともなって変化する。ここでは、感圧部材の平均的な有効受圧面積として「みかけの有効受圧面積」を用いている。

なお、変形例においては、ソレノイド３がオンにされた制御状態における感圧部材の軸線方向の変位による密閉空間Ｓ１の体積変化を、その軸線方向の変位量で除算して得られる面積を、みかけの有効受圧面積Ｄ２としてもよい。なお、第１の実施の形態においては述べなかったが、上述した感圧部材の有効受圧面積Ｄについても「みかけの有効受圧面積」を用いることができる。

本実施の形態において、ガイド孔２３の断面積Ｃ２は、弁体２２の有効受圧面積Ｂ２よりも大きく形成されている。このため、通常の容量制御中においてクランク圧力Ｐｃ≒吸入圧力Ｐｓとすると、作動ロッド２２１の断面積（Ｃ２−Ｂ２）の部分に差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）による力が作用する。一方、吸入圧力Ｐｓが低くなると、ダイヤフラム１９の前後差圧が小さくなる。その結果、相対的に皿ばね５１の荷重が大きくなり、感圧部材が開弁方向に変位する。このとき、弁体２２の有効受圧面積Ｂ２と感圧部材のみかけの有効受圧面積Ｄ２とが実質的に等しいため、伝達ロッド２１７と作動ロッド２２１の結合体（以下「ロッド結合体」という）に作用するクランク圧力Ｐｃによる力は実質的にキャンセルされる。ロッド結合体は、パワーエレメント２０６による駆動力により開弁方向に変位する。

図１０〜図１２は、制御弁の感圧部を中心とした動作を表す説明図である。各図は、図９に対応する部分拡大断面図である。図１０は、ソレノイド３がオフにされ、吸入圧力Ｐｓが高いときの状態を示している。図１１は、ソレノイド３がオンにされ、弁部が微少開度に保持された容量制御中の状態を示している。図１２は、容量制御中において吸入圧力Ｐｓが設定圧力を下回ったときの状態を示している。

ソレノイド３の非通電状態においては吸入圧力Ｐｓが高く、クランク圧力Ｐｃもこれに近い値となる。このため、図１０に示すように、開放空間Ｓ２に導入されたクランク圧力Ｐｃと、密閉空間Ｓ１内の内部圧力との差圧が大きくなる。その結果、皿ばね５１がその周縁部を支点にしてその凸形状が反転する側に弾性変形し、第１ハウジング５３の内壁にほぼ沿うようになる。

一方、ソレノイド３に通電された容量制御状態において吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetよりも高いときには（Ｐｓ＞Ｐset）、図１１に示すように作動ロッド２２１が伝達ロッド２１７から離れている。制御弁２０１は、実質的に吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を設定差圧に保持するいわゆるＰｄ−Ｐｓ弁として動作する。

そして、吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetを下回ると（吸入圧力Ｐｓ≦設定圧力Ｐset）、図１２のように感圧部材が開弁方向へ変位し、伝達ロッド２１７を介して作動ロッド２２１を押圧する。このため、制御弁２０１は、吸入圧力Ｐｓを設定圧力Ｐsetに保持するいわゆるＰｓ感知弁として動作する。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はその特定の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。

各実施の形態においては、感圧部としてのパワーエレメントを、ハウジングと、これを密閉空間と開放空間とに仕切る金属製のダイヤフラムと、密閉空間に配置されてダイヤフラムの剛性を補う皿ばねとを含んで構成する例を示した。図１３は、変形例に係る感圧部の構成を表す部分断面図である。同図においては、図２に示したパワーエレメント６と同様の構成部分については同一の符号を付している。

この変形例では、パワーエレメント３０６を構成する感圧部材として、比較的厚みのある金属製のダイヤフラム３１９を用いる。このダイヤフラム３１９は、薄膜状の本体の中央部にて片面側に突出する凸部３２０を有する。ダイヤフラム３１９の周縁部は、第１ハウジング５３と第２ハウジング５４との間に挟まれるように、ハウジング５０に固定されている。ダイヤフラム３１９は、その凸部３２０の部分において皿ばねのような反転動作が可能なものであるが、この例においても反転側に変形したときには第１ハウジング５３により係止されるため、反転動作の手前の段階までしか変形しないようになっている。つまり、ダイヤフラム３１９そのものが皿ばねのような機能を有しているため、別部材として皿ばねを設ける必要がない。

あるいは逆に、ダイヤフラムをなくし、皿ばねをハウジングに直接固定する構成としてもよい。例えば図１３のダイヤフラム３１９を皿ばねに置き換え、その周縁部が第１ハウジング５３と第２ハウジング５４との間に挟まれるようにして、溶接等によりハウジング５０に固定してもよい。ただし、変形例のように可撓性を有するダイヤフラムを用いるほうが、皿ばねよりもしなやかな動作を実現することができ、所望の特性を得やすいというメリットがあると考えられる。

各実施の形態においては、制御弁をいわゆるＰｄ−Ｐｓ弁として構成した例を示した。変形例においては、吐出圧力Ｐｄとクランク圧力Ｐｃとの差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）を設定差圧に保つように、吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を制御するいわゆるＰｄ−Ｐｃ弁として構成してもよい。また、各実施の形態においては、吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetを下回ろうとすると、制御弁がその設定圧力Ｐsetに保持しようとするいわゆるＰｓ感知弁として動作する例を示した。変形例においては、その制御弁がクランク圧力Ｐｃが予め定める設定圧力に保持されるいわゆるＰｃ感知弁として動作するように構成してもよい。一般に容量制御中においては吸入圧力Ｐｓとクランク圧力Ｐｃとの差は比較的小さいため、クランク圧力Ｐｃを一定以上に保持することで過剰冷房を防止できるとも考えられる。例えば、図１の構成においてポート２６をクランク室と連通させ、クランク圧力Ｐｃを導入するようにしてもよい。ただし、クランク圧力Ｐｃよりも吸入圧力Ｐｓのほうが蒸発器の出口温度を精度良く反映するため、冷媒温度に応じた高精度な圧力感知制御を行う上では制御弁をＰｓ感知弁として動作させるほうが好ましい。

第１の実施の形態に係る制御弁の構成を示す断面図である。 図１の上半部に対応する部分拡大断面図である。 弁体の変位と弁体に作用しうる荷重との関係を表す図である。 容量制御による吐出圧力と吸入圧力との関係を表す図である。 制御弁の感圧部を中心とした動作を表す説明図である。 制御弁の感圧部を中心とした動作を表す説明図である。 制御弁の感圧部を中心とした動作を表す説明図である。 圧縮機の起動時からの吐出圧力及び吸入圧力の変化の様子を表す説明図である。 第２の実施の形態に係る制御弁の上半部の部分拡大断面図である。 制御弁の感圧部を中心とした動作を表す説明図である。 制御弁の感圧部を中心とした動作を表す説明図である。 制御弁の感圧部を中心とした動作を表す説明図である。 変形例に係る感圧部の構成を表す部分断面図である。 従来の圧縮機の起動時からの吐出圧力および吸入圧力の変化の様子を表す説明図である。

符号の説明

１ 制御弁、 ２ 弁本体、 ３ ソレノイド、 ５ ボディ、 ６ パワーエレメント、 １５ 弁孔、 １６ 弁座、 １７ 伝達ロッド、 １９ ダイヤフラム、 ２１ 作動ロッド、 ２２ 弁体、 ２３ ガイド孔、 ５０ ハウジング、 ６０ ダイヤフラム、 ６７ ダイヤフラム、 １００ 圧縮機、 ２０１ 制御弁、 ２０２ 弁本体、 ２０５ ボディ、 ２０６ パワーエレメント、 ２１７ 伝達ロッド、 ２２１ 作動ロッド、 ２５０ ハウジング、 ３０６ パワーエレメント、 ３１９ ダイヤフラム、 Ｓ１ 密閉空間、 Ｓ２ 開放空間。

Claims (13)

1. 吐出室の吐出圧力と吸入室の吸入圧力との差圧を設定差圧に保つように吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を制御して、可変容量圧縮機の吐出容量を変化させる可変容量圧縮機用制御弁において、
   内部に冷媒通路が形成されたボディと、
   前記吐出室と前記クランク室とを連通させる冷媒通路を形成する弁孔に接離するように配置されて弁部を開閉する弁体と、
   前記ボディの一端側に設けられたハウジングと、前記ハウジング内を前記吸入圧力が導入される開放空間と密閉空間とに仕切るように配設された薄膜または薄板状の感圧部材とを含み、前記吸入圧力が設定圧力よりも低くなったときに、前記感圧部材が変位して前記弁体に開弁方向の駆動力を付与するように構成された感圧部と、
   前記ボディの他端側に設けられ、前記設定差圧に対応して供給される電流量に応じた閉弁方向のソレノイド力を前記弁体に付与可能なソレノイドと、
   を備えたことを特徴とする可変容量圧縮機用制御弁。
2. 一端側が前記弁体に支持され他端側が前記感圧部材に接離可能な本体を有し、前記吸入圧力が前記設定圧力よりも低くなったときに、前記感圧部材の駆動力を前記弁体へ伝達可能な伝達ロッドを備えたこと特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
3. 前記ボディの一端側から順に前記クランク室に連通するクランク室連通ポート、前記吐出室に連通する吐出室連通ポート、前記吸入室に連通する吸入室連通ポートが設けられ、
   前記ボディ内において、前記吐出室連通ポートと前記クランク室連通ポートとをつなぐ冷媒通路に前記弁孔が設けられる一方、前記弁体が前記吐出室連通ポートと前記吸入室連通ポートとの間に形成されたガイド孔に沿って軸線方向に摺動可能に支持され、
   前記吸入室連通ポートが、前記弁体および前記伝達ロッドのそれぞれを貫通するように設けられた内部通路を介して前記開放空間へ連通するように構成されていることを特徴とする請求項２に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
4. 前記伝達ロッドは、前記弁孔を挿通するように配置され、
   前記ガイド孔の断面積が前記弁孔の断面積よりも大きく形成されることにより、前記弁体に前記吐出圧力と前記吸入圧力との差圧が作用するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
5. 前記伝達ロッドは、一端側が前記ボディ内に設けられた摺動孔に沿って摺動可能に支持される一方、他端側が前記弁孔を貫通して前記弁体に接続され、
   前記摺動孔の断面積と前記弁孔の断面積とが実質的に等しく形成されることにより、前記弁体に作用する前記クランク室の圧力がキャンセルされるように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
6. 吐出室の吐出圧力と吸入室の吸入圧力との差圧を設定差圧に保つように吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を制御して、可変容量圧縮機の吐出容量を変化させる可変容量圧縮機用制御弁において、
   内部に冷媒通路が形成されたボディと、
   前記吐出室と前記クランク室とを連通させる冷媒通路を形成する弁孔に接離可能に配置され、その一端側で前記クランク室のクランク圧力を受ける一方、他端側で前記吸入圧力を受け、軸線方向に動作して弁部を開閉する弁体と、
   前記ボディの一端側に設けられたハウジングと、前記ハウジング内を前記クランク圧力が導入される開放空間と密閉空間とに仕切るように配設された薄膜または薄板状の感圧部材とを含んで構成された感圧部と、
   前記ボディの他端側に設けられ、前記設定差圧に対応して供給される電流量に応じた閉弁方向のソレノイド力を前記弁体に付与可能なソレノイドと、
   を備え、
   前記弁体の有効受圧面積と前記感圧部材の有効受圧面積とが実質的に等しく形成されることにより、前記吸入圧力が設定圧力よりも低くなったときに、前記弁体に作用するクランク圧力が実質的にキャンセルされるとともに、前記感圧部材が変位して前記弁体に開弁方向の駆動力を付与することを特徴とする可変容量圧縮機用制御弁。
7. 一端側が前記弁体に支持され他端側が前記感圧部材に接離可能な本体を有し、前記吸入圧力が前記設定圧力よりも低くなったときに、前記感圧部材の駆動力を前記弁体へ伝達可能な伝達ロッドを備えたこと特徴とする請求項６に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
8. 前記ボディの一端側から順に前記クランク室に連通するクランク室連通ポート、前記吐出室に連通する吐出室連通ポート、前記吸入室に連通する吸入室連通ポートが設けられ、
   前記ボディ内において、前記吐出室連通ポートと前記クランク室連通ポートとをつなぐ冷媒通路に前記弁孔が設けられる一方、前記弁体が前記吐出室連通ポートと前記吸入室連通ポートとの間に形成されたガイド孔に沿って軸線方向に摺動可能に支持され、
   前記伝達ロッドは、前記弁孔を挿通するように配置され、
   前記ガイド孔の断面積が前記弁孔の断面積よりも大きく形成されることにより、前記弁体に前記吐出圧力と前記吸入圧力との差圧が作用するように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
9. 前記感圧部材は、ダイヤフラムと、前記密閉空間内に前記ダイヤフラムに沿うように配設され、前記弁体に対して開弁方向の付勢力を付与可能な薄板状の皿ばねと、を含んで構成されていることを特徴とする請求項１または６に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
10. 前記ダイヤフラムが金属製ダイヤフラムからなり、
    前記ダイヤフラムと前記皿ばねとの間に両者間の摩耗を抑制するための薄膜状部材が介装されていることを特徴とする請求項９に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
11. 前記感圧部材が皿ばねからなり、
    前記皿ばねの周縁部が前記ハウジングに固定されていることを特徴とする請求項１または６に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
12. 前記ハウジングの内壁が、前記皿ばねが反転する側に変形したときの形状に沿う形状に形成されていることを特徴とする請求項９または１１に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
13. 吐出室の吐出圧力とクランク室のクランク圧力との差圧を設定差圧に保つように前記吐出室から前記クランク室に導入する冷媒流量を制御して、可変容量圧縮機の吐出容量を変化させる可変容量圧縮機用制御弁において、
    内部に冷媒通路が形成されたボディと、
    前記吐出室と前記クランク室とを連通させる冷媒通路を形成する弁孔に接離するように配置されて弁部を開閉する弁体と、
    前記ボディの一端側に設けられたハウジングと、前記ハウジング内を前記クランク圧力が導入される開放空間と密閉空間とに仕切るように配設された薄膜または薄板状の感圧部材とを含み、前記クランク圧力が設定圧力よりも低くなったときに、前記感圧部材が変位して前記弁体に開弁方向の駆動力を付与するように構成された感圧部と、
    前記ボディの他端側に設けられ、前記設定差圧に対応して供給される電流量に応じた閉弁方向のソレノイド力を前記弁体に付与可能なソレノイドと、
    を備えたことを特徴とする可変容量圧縮機用制御弁。

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