JP2010031786A - 可変容量圧縮機用制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】可変容量圧縮機用制御弁のボディの構成を改善し、そのコスト削減を実現する。
【解決手段】本発明のある態様の制御弁は、そのボディ５が、金属製の第１ボディ７と樹脂製の第２ボディ８とを同軸状に組み付けて構成される。そして、寸法精度を要する弁孔１５およびガイド孔２３が第１ボディ７に形成されることで、弁体２０の円滑な動作が確保されている。一方、その外側の第２ボディ８を比較的安価な樹脂材により形成することで、制御弁１全体のコストを低減することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車用空調装置に用いられ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。近年では地球温暖化の問題もあり、冷凍サイクルに用いる冷媒としてその代替フロンから二酸化炭素への移行が提案されている。このような冷凍サイクルは、外部熱交換器として凝縮器に代わってガスクーラが用いられる。

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（以下「クランク圧力」という）Ｐｃ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（例えば特許文献１参照）。

このような制御弁は、ボディ内に吐出室とクランク室、またはクランク室と吸入室とを連通させる弁孔を有し、そのボディ内に配置した弁体を弁孔に接離させて弁部の開度を調整することにより、クランク室に導入またはクランク室から導出する冷媒流量を制御する。弁開度は、ボディ内を流れる冷媒の圧力による開弁方向の力と、ボディに取り付けられたソレノイドによる閉弁方向の力とのバランスによって調整される。
特開２００５−２１４０５９号公報

このような制御弁は、圧縮機のハウジング内に形成された取付孔に組み込まれ、その制御弁の内部通路とハウジングに形成された冷媒通路とを連通させる。異なる冷媒圧力が満たされる冷媒通路間のシールは、制御弁の内部通路または外周面に設けられがシール部材により保持される。このような制御弁の組み付け時の特殊事情により、そのボディの大きさや形状は、圧縮機の取付孔の形状にある程度左右される。一方、ボディ内では弁体を円滑に動作させる必要があるため、その形状および寸法には比較的高い精度が要求される。また、ボディは冷媒に晒されるため耐食性も必要になる。このため、ボディは比較的高価な金属からなるものが多く、その点で改善の余地があった。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、可変容量圧縮機用制御弁のボディの構成を改善し、そのコスト削減を実現することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の可変容量圧縮機用制御弁は、吐出室からクランク室に導入する冷媒流量、およびクランク室から吸入室へ導出する冷媒流量の少なくとも一方を制御し、可変容量圧縮機の吐出容量を変化させる制御弁において、吐出室および吸入室の少なくとも一方とクランク室とを連通させる冷媒通路を形成する弁孔と、弁孔と同軸上に形成されたガイド孔とが軸線に沿って形成された金属製の第１ボディと、第１ボディを同軸状に内挿するとともに、吐出室および吸入室の少なくとも一方と弁孔とを連通させる第１ポートと、クランク室と弁孔とを連通させる第２ポートとが形成された樹脂製の第２ボディと、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、ガイド孔に摺動可能に挿通され、弁体が一体に動作可能な作動ロッドと、供給される電流量に応じた弁部の開閉方向のソレノイド力を、作動ロッドを介して弁体に付与可能なソレノイドと、を備える。

この制御弁は、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「入れ制御」に用いられてもよいし、クランク室から吸入室へ導出する冷媒流量を制御するいわゆる「抜き制御」に用いられてもよい。あるいは、双方の冷媒流量を制御するいわゆる三方弁として機能してもよい。弁体は、ガイド孔に沿って動作する作動ロッドと一体に動作し、第１ボディ内に形成された弁孔に接離してその弁部を開閉する。第１ボディは、少なくとも弁孔とガイド孔を確保できる大きさを有する。

この態様では、制御弁のボディが、金属製の第１ボディと樹脂製の第２ボディとを同軸状に組み付けて構成される。一般的に金属材は樹脂材と比較して熱変形が少なく、また切削加工等の加工精度も高いため、弁孔およびガイド孔が第１ボディに形成されることで弁体の円滑な動作が確保される。一方、樹脂材は鋳造や鍛造等の加工等が比較的容易であるため、ボディの概形状を形成するには都合がよく、また材料費も比較的低く抑えられる。このため、制御弁のボディの形成において金属材および樹脂材の双方の利点が得られるというメリットがある。

本発明によれば、可変容量圧縮機用制御弁のボディの構成を改善し、そのコスト削減を実現することができる。

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（単に「圧縮機」という）の吸入圧力Ｐｓを設定圧力に保つように、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Ｐｓ感知弁として構成されている。この圧縮機は二酸化炭素を冷媒とするいわゆる超臨界冷凍サイクルに適用される。

この冷凍サイクルは、圧縮機、ガスクーラ、膨脹装置、蒸発器及び受液器を含んで構成される。この冷凍サイクルでは、圧縮機で気相状態にある二酸化炭素の冷媒を圧縮し、圧縮された高温高圧の気相状態の冷媒をガスクーラにて冷却する。次に、膨脹装置により減圧した後、気液２相状態となった冷媒を蒸発器で蒸発させ、ここで蒸発潜熱を車室内の空気から奪って車室内の空気を冷却し、受液器で冷媒を気液分離し、分離された気相状態の二酸化炭素を再び圧縮機に戻すようにして冷媒を循環させる。なお、このような冷凍サイクルそのものは公知であるため、その詳細な説明については省略する。

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は二重構造を有し、円筒状の第１ボディ７に段付円筒状の第２ボディ８を挿通して構成される。これら第１ボディ７および第２ボディ８の各構造については、後に詳述する。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抑制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弁孔１５が形成され、その弁孔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。ボディ５の中央をその軸線方向に延びるように、長尺状の作動ロッド１７が挿通されている。作動ロッド１７は、ボディ５の下部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１７は、例えばステンレス鋼を押出成形したパイプ材を加工して有底円筒状に構成され、その底部を上にして配設されている。作動ロッド１７は、その上端側が弁孔１５を貫通してボディ５内に設けられた摺動孔１４に摺動可能に支持されている。

作動ロッド１７の上端近傍の側部には、部分的にくびれるように小径化された段差部１８が設けられ、その段差部１８の基端部が弁体２０を構成している。作動ロッド１７の段差部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。作動ロッド１７の上底部は、パワーエレメント６を構成するダイヤフラム１９（「感圧部材」に該当する）に当接している。弁体２０は、弁座１６に吐出室側から対向し、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。

ボディ５の下部は、ソレノイド３の上端部に圧入されている。ボディ５の下端部には、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、作動ロッド１７の下端開口部に連通している。ボディ５とソレノイド３とに囲まれた内部空間は、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１７に設けられた内部通路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１７の下端部とボディ５の底部との間には、作動ロッド１７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に固定されたコア３２と、ケース３１内においてコア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。コア３２は、その上部が拡径されてケース３１の上方に延出し、その上端開口部にボディ５の下端部が圧入されている。その結果、弁本体２とソレノイド３とが一体に組み付けられている。ケース３１は、円筒状をなし、その上端開口部が内方に加締められることによりコア３２に固定されている。

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２０へ伝達するためのシャフト３６を挿通している。シャフト３６は、コア３２を貫通して作動ロッド１７の内部にまで延設されている。シャフト３６の先端部は作動ロッド１７の中間部で係止され、作動ロッド１７を下方から支持している。シャフト３６の外周面には、その軸線に平行に延びる連通溝３７が設けられ、圧力室２８内の吸入圧力Ｐｓは、この連通溝３７を通って作動ロッド１７の内部通路およびソレノイド３の内部に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３８が外挿されている。有底スリーブ３８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３８の底部には、プランジャ３３側に隆起した係止部４７が設けられており、プランジャ３３をコア３２とは反対側で係止可能となっている。プランジャ３３は円筒状をなし、その下半部がシャフト３６の下部に圧入されている。プランジャ３３の底部中央には内外を連通する連通孔４８が設けられており、ソレノイド３の内部に導入された吸入圧力Ｐｓを係止部４７側の背圧室４９に導けるようになっている。すなわち、本実施の形態では、吸入圧力Ｐｓをプランジャ３３の中央部を通って背圧室４９に導入できる構成となっている。有底スリーブ３８にはボビン３９が外挿されており、ボビン３９に電磁コイル３４が巻回されている。

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４３の一端を露出させるコネクタ部としても機能する。取っ手４０の外周部には所定深さの嵌合溝４５が周設されており、Ｏリング４６が嵌着されている。

以上のように構成された制御弁１は、圧縮機のハウジングに設けられた所定の取付孔に挿入され、ワッシャ等を介して固定される。その際、制御弁１は弁本体２側から冷媒通路に挿入され、Ｏリング４６がその冷媒通路の壁面に密着して内外の気密性を保持する。

図２は、図１の上半部に対応する部分拡大断面図である。
第１ボディ７は、真鍮等の耐食性に優れた金属からなる円筒状の本体を有する。第１ボディ７の側部には、パワーエレメント６側から順に内外を連通する連通孔８１，８２，８３が設けられている。連通孔８１と連通孔８２との間に弁孔１５が配置され、連通孔８２と連通孔８３との間にガイド孔２３が配置されている。すなわち、連通孔８２は、ポート１１に連通する「吐出室連通孔」を構成し、内部に吐出圧力Ｐｄを導入する。第１ボディ７における連通孔８２の内方に設けられたテーパ面に弁座１６が形成されている。連通孔８１は、ポート１３に連通する「クランク室連通孔」を構成し、弁部を通過して生成されたクランク圧力Ｐｃを外部に導出する。連通孔８１の弁孔１５とは反対側に摺動孔１４が配置されている。連通孔８３は、ポート２６に連通する「吸入室連通孔」を構成し、内部に吸入圧力Ｐｓを導入する。第１ボディ７は、連通孔８３が位置する下端開口部にて内径がやや拡径されており、その連通孔８３より下方の部分が、コア３２の上部中央に外挿されるようにして圧入されている。また、その拡径部に作動ロッド１７の下端開口部が位置し、スプリング３０が介装されている。

第１ボディ７の外周面における連通孔８１と連通孔８２との間には環状溝が形成され、そこにシール用のＯリング８５が嵌着されている。また、連通孔８２と連通孔８３との間にも環状溝が形成され、そこにシール用のＯリング８６が嵌着されている。

一方、第２ボディ８は、樹脂材からなる段付円筒状の本体を有し、第１ボディ７に外挿されるように圧入されている。第２ボディ８は、この樹脂材を用いた鍛造により成形された概形状に切削加工を施して形成されている。その樹脂材としては、適度な可撓性を有するポリアミド（ＰＡ）やポリアセタール（ＰＯＭ）が採用されている。ポリアミド（ＰＡ）を採用する場合、ガラスを含有するものを用いてもよい。第２ボディ８を可撓性をもたせることにより圧入代を大きくすることができ、その圧入代を伸び変形させつつ第１ボディ７に圧入することで、第１ボディ７に圧入したときの密着性を高めている。本実施の形態では両ボディ間のシールを確保するために別途Ｏリング８５，８６を配設しているため、ポリフェニルサルファイド（ＰＰＳ）等の比較的変形しにくい材料を採用することもできるが、シール性を向上させるためにはある程度可撓性を有するものが好ましい。

第２ボディ８の上端開口部とパワーエレメント６との間には、ポート１３が形成されている。また、第２ボディ８の側部中央にはポート１１が形成され、下部にはポート２６が形成されている。第２ボディ８の外周面におけるポート１３とポート１１との間、および
ポート１１とポート２６との間には環状溝がそれぞれ形成され、そこにシール用のＯリングが嵌着されている。コア３２の上端部外周面にも環状溝が形成され、そこにシール用のＯリングが嵌着されている。

パワーエレメント６は、第１ボディ７の上端開口部を封止するように加締め接合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製のダイヤフラム１９とを含んで構成されている。ダイヤフラム１９は、厚みの薄いステンレス鋼板を成形してその中央部が作動ロッド１７側にやや膨らむように形成されている。なお、ダイヤフラム１９の材質は、例えばベリリウム銅等のその他の金属であってもよい。また、本実施の形態では感圧部材としてダイヤフラムを用いる例を示したが、これに代わり、中央部が同様に作動ロッド１７側に膨らむ皿ばね等を用いるようにしてもよい。

ハウジング５０は、いずれもステンレス鋼板をプレス成形して得られた第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るようにして組み付けられる。その際、両ハウジング間にダイヤフラム１９と耐摩耗シート５２を重ねるようにして介装させて固定する。この耐摩耗シート５２は、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からなり、ダイヤフラム１９の摩耗を抑制してその寿命を長くする。耐摩耗シート５２の中央には円孔が設けられており、ばね受け部材５５の先端部が貫通されている。

すなわち、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）が施されている。具体的には、真空雰囲気において第１ハウジング５３と第２ハウジング５４とによりダイヤフラム１９および耐摩耗シート５２を挟むように組み付け保持して密閉空間Ｓ１を真空状態に保ち、その後、大気雰囲気下において外周溶接が施される。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。なお、両ハウジングの溶接をレーザビーム溶接や電子ビーム溶接により行うこともできるが、本実施の形態のＴＩＧ溶接やプラズマ溶接等のアーク溶接にて行うほうが低コストに実施できる点で好ましい。

密閉空間Ｓ１には、ダイヤフラム１９に当接するばね受け部材５５および第１ハウジング５３に当接するばね受け部材５６が配設され、両ばね受け部材の間にコイルスプリング５１が介装されている。ばね受け部材５５は、円板状の本体の下面中央部にダイヤフラム１９側に突出する段付凸部５７が設けられ、その段付凸部５７においてダイヤフラム１９に当接している。ダイヤフラム１９の中央部にはその段付凸部５７と相補形状の凹部が形成され、その段付凸部５７に嵌合している。ダイヤフラム１９の受圧部７０は、全体として開弁方向に膨らむ形状をなしている。ばね受け部材５５の外径は第１ハウジング５３の対向部の内径よりやや小さくなっているが、第１ハウジング５３が上方に向かって縮径されており、その縮径部の基端部により形成されるストッパ部５８により第１ハウジング５３の上方への移動が規制されるようになっている。一方、ばね受け部材５６は、上面に凹部５９を有する皿状の本体を有する。第１ハウジング５３の底部中央には下方に突出する凸部６０が設けられ、ばね受け部材５６が上方から支持されている。

第１ハウジング５３は、ばね受け部材５５の側部対向部よりも下方において拡径されている。一方、第２ハウジング５４は、第１ハウジング５３との間に耐摩耗シート５２、ダイヤフラム１９を挟むようにして、第１ハウジング５３の拡径部に圧入されている。ダイヤフラム１９は、第２ハウジング５４の開口部近傍の側面に位置する第１挟持部６４と、第２ハウジング５４の周縁部上面に位置する第２挟持部６６にて挟持される。ＴＩＧ溶接は、第１ハウジング５３と第２ハウジング５４との下方に面した接合部に沿って施される。図示のように、第１挟持部６４と第２挟持部６６との間には空隙６８が形成されているため、外周溶接が実施される際にダイヤフラム１９の周縁部が膨張して内方に変位したとしても、空隙６８がその周縁部の変形を吸収する。このため、第２挟持部６６よりも内方にあるダイヤフラム１９の受圧部７０の変形が防止される。第２ハウジング５４は、その下端開口部が薄肉に形成されており、その薄肉部が内方に加締められることにより第１ボディ７の上端開口部に固定されている。

第２ハウジング５４の中央部には開口部が設けられているため、作動ロッド１７の上端部がその開口部を介してダイヤフラム１９に下方から当接する。ボディ５の上端開口部、第２ハウジング５４、ダイヤフラム１９、および作動ロッド１７に囲まれた空間が圧力室２９を形成している。なお、本実施の形態のダイヤフラム１９は、その受圧部７０が皿ばねのような反転特性を内在する程度に高剛性に形成されている。

作動ロッド１７は、下方に開口する有底段付円筒状をなし、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。作動ロッド１７の下半部の内径がやや拡径されており、シャフト３６の上端部が挿通されている。シャフト３６は、その上端が作動ロッド１７の拡径部の基端部に係止されており、作動ロッド１７を下方から軸支している。作動ロッド１７の上端近傍の側部には、内部通路７１と圧力室２９とを連通する連通孔７４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１７の下端開口部７２から内部通路７１に導入され、連通孔７４を介して圧力室２９に導かれる。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。

本実施の形態においては、摺動孔１４の断面積Ａと弁孔１５の断面積Ｂとが等しく形成され、ガイド孔２３の断面積Ｃはこれらよりやや大きいものの、実質的に等しく形成されている。したがって、作動ロッド１７に作用するクランク圧力Ｐｃ等による力がキャンセルされる。弁体２０は、制御状態においてはダイヤフラム１９が感知する吸入圧力Ｐｓに基づいて開閉動作することになる。

ダイヤフラム１９は、金属薄膜材としてのしなやかさを保持する一方、上述した加工過程で硬化して耐圧強度が高められている。ダイヤフラム１９の受圧部７０は、皿ばねのように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、その荷重が大きくなるにつれてフラットになる側に徐々に変形する。ダイヤフラム１９は、この変形の範囲内でその変位と圧力との間に線形性を有する。このように受圧部７０を片側に膨らむ形状としたことにより、その有効受圧面積に比してダイヤフラム１９のストローク量を大きく稼ぐことができる。

この受圧部７０を開弁方向に付勢するコイルスプリング５１の荷重は、第１ハウジング５３の上面中央を外部から押圧するなどして凸部６０の高さを変更することにより調整することができる。そのコイルスプリング５１の荷重を調整することにより、ダイヤフラム１９を変位させるのに要する吸入圧力Ｐｓ（セット値）も変化する。そのセット値は、ソレノイド３に供給する電流量を変化させることによって変更することができる。これにより、吸入圧力Ｐｓがソレノイド３に供給する電流量により設定された設定圧力になるように、弁体２０が動作するようになる。

以上のように構成された制御弁１において、ソレノイド３が非通電状態のときには、スプリング３０の付勢力により作動ロッド１７が開弁方向に駆動される。この結果、弁体２０が弁座１６から離間して弁部が全開状態に保持される。その結果、クランク室への吐出冷媒の導入量が増加してクランク圧力Ｐｃが上昇し、圧縮機は最小容量運転へと移行する。この非通電状態において吸入圧力Ｐｓが高くなると、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（基準圧力）との差圧が大きくなり、その差圧による荷重がダイヤフラム１９に作用する。このため、ダイヤフラム１９が挟持された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ようとする。しかし、ばね受け部材５５がストッパ部５８に係止されることによりダイヤフラム１９の変形が規制されるため、ダイヤフラム１９は反転する手前の状態に保持される。一方、コイルスプリング５１がばね受け部材５５を介してダイヤフラム１９を付勢しているため、吸入圧力Ｐｓが低くなれば、ダイヤフラム１９は元の形状に速やかに復帰する。

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、プランジャ３３、シャフト３６、作動ロッド１７、およびダイヤフラム１９が一体になって閉弁方向に動作し、弁体２０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、可変容量圧縮機は最大容量運転を行うことになる。このソレノイド力によってダイヤフラム１９は上方へ付勢されるが、ばね受け部材５５がストッパ部５８に係止されることによりダイヤフラム１９の反転動作は規制される。

ソレノイド３に供給される電流値が所定値に設定された制御状態においては、弁体２０は、吸入圧力Ｐｓを感知して弾性的に変位するダイヤフラム１９による開弁方向の力と、スプリング３０，５１による開弁方向の付勢力と、ソレノイド３による閉弁方向のソレノイド力とがバランスした位置に変位し、弁部が所定開度に制御される。

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、パワーエレメント６による開弁方向の力が大きくなって弁体２０に作用し、弁体２０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、吸入圧力Ｐｓが設定圧力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、吸入圧力Ｐｓが設定圧力になるように制御される。すなわち、制御弁１においてはソレノイド３に供給される電流量により設定圧力が設定される。弁体２０は、吸入圧力Ｐｓがその設定圧力に近づくように自律的に動作する。

以上に説明したように、本実施の形態の制御弁１は、そのボディ５が、金属製の第１ボディ７と樹脂製の第２ボディ８とを同軸状に組み付けて構成される。そして、寸法精度を要する弁孔１５およびガイド孔２３が第１ボディ７に形成されることで、弁体２０の円滑な動作が確保されている。一方、その外側の第２ボディ８を比較的安価な樹脂材により形成することで、制御弁１全体のコストを低減することができる。第２ボディ８に形成されるポート１３，１１，２６等の通路が弁体２０の動作に直接的に影響のない部分であるため、第２ボディ８そのもの形状にそれほどの精度を要しない点で、両材料のメリットが生かされている。

［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、第１ボディと第２ボディとの接合部の構成が若干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、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３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。

本実施の形態において、弁本体２０２は、第１ボディ２０７および第２ボディ２０８を同軸状に組み付けたボディ２０５を備える。第１ボディ２０７の外周面には第１の実施の形態のような環状溝は形成されておらず、したがってＯリング８５，８６等も設けられていない。その代わり、第２ボディ２０８と第１ボディ２０７との間の圧入代が第１の実施の形態の第２ボディ８のそれよりも大きく形成されている。すなわち、連通孔８１と連通孔８２との間、および連通孔８２と連通孔８３との間においてそれぞれ圧入代が大きく形成されている。同図において便宜上、第１ボディ２０７と第２ボディ２０８とが重なるように表示された部分が、特に圧入代が大きくなっている。

第１ボディ２０７の材質は、第１の実施の形態の第１ボディ７と同様である。一方、第２ボディ２０８材質も第２ボディ８と同様でよいが、変形しにくい（伸びの小さい）材質は除かれる。すなわち、圧入代を大きくとるため、ポリアミド（ＰＡ）やポリアセタール（ＰＯＭ）等の可撓性があり伸び変形しやすい材料を採用するのが好ましい。

ソレノイド２０３のコア２３２は、その上端部において外方に延出しておらず、その上端部に磁性材料からなる別部材としての接続部材２３４が圧入されている。ケース３１は、この接続部材２３４に圧入されている。

本実施の形態では、第２ボディ２０８の圧入代を大きくとり、第１ボディ２０７に圧入する際の密着度を大きくした。その結果、両ボディの間にＯリング等のシール部材を別途設ける必要がなくなり、部品点数の削減および構造の簡素化を実現することができる。

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。

上記実施の形態においては、制御弁１を可変容量圧縮機の吸入圧力Ｐｓを設定圧力に保つように容量制御を行ういわゆるＰｓ感知弁として構成した例を示したが、本発明の制御弁の制御方式や制御対象はこれらに限られない。例えば、ポート２６からクランク圧力Ｐｃを導入し、クランク圧力Ｐｃを設定圧力に保つように容量制御を行ういわゆるＰｃ感知弁として構成することもできる。

また、例えば、図２に示した構成において摺動孔１４の断面積Ａと弁孔１５の断面積Ｂとを等しくしたまま、ガイド孔２３の断面積Ｃを弁孔１５の断面積Ｂよりも大きく形成し、弁体２０に吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が作用するように構成してもよい。このように構成すれば、制御弁を、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を供給電流値により設定された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弁として機能させることもできる。

上記実施の形態では、制御弁１を可変容量圧縮機の吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を制御する制御弁として構成した例を示したが、クランク室から吸入室に導出する冷媒流量を制御する制御弁として構成してもよい。また、例えば図２に示した構成においてさらに、ポート１３とポート２６とを連通する冷媒通路と、その冷媒通路を開閉するもう一つの弁部を設け、いわゆる三方弁として構成してもよい。

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。 図１の上半部に対応する部分拡大断面図である。 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。

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、 ７ 第１ボディ、 ８ 第２ボディ、 １１ ポート、 １３ ポート、 １４ 摺動孔、 １５ 弁孔、 １６ 弁座、 １７ 作動ロッド、 １９ ダイヤフラム、 ２０ 弁体、 ２３ ガイド孔、 ２６ ポート、 ３６ シャフト、 ３７ 連通溝、 ４７ 係止部、 ４９ 背圧室、 ５０ ハウジング、 ７０ 受圧部、 ８１ 連通孔、 ８２ 連通孔、 ８３ 連通孔、 ２０２ 弁本体、 ２０３ ソレノイド、 ２０５ ボディ、 ２０７ 第１ボディ、 ２０８ 第２ボディ、 Ｓ１ 密閉空間、 Ｓ２ 開放空間。

Claims (5)

1. 吐出室からクランク室に導入する冷媒流量、およびクランク室から吸入室へ導出する冷媒流量の少なくとも一方を制御し、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、
   前記吐出室および前記吸入室の少なくとも一方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と、前記弁孔と同軸上に形成されたガイド孔とが軸線に沿って形成された金属製の第１ボディと、
   前記第１ボディを同軸状に内挿するとともに、前記吐出室および前記吸入室の少なくとも一方と前記弁孔とを連通させる第１ポートと、前記クランク室と前記弁孔とを連通させる第２ポートとが形成された樹脂製の第２ボディと、
   前記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、
   前記ガイド孔に摺動可能に挿通され、前記弁体が一体に動作可能な作動ロッドと、
   供給される電流量に応じた前記弁部の開閉方向のソレノイド力を、前記作動ロッドを介して前記弁体に付与可能なソレノイドと、
   を備えることを特徴とする可変容量圧縮機用制御弁。
2. 前記第１ボディの外周面と前記第２ボディの内周面との間に所定の圧入代が設けられ、
   前記第１ボディを前記第２ボディに圧入することにより、前記第１ボディと前記第２ボディとが密着してその間隙がシールされていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
3. 前記第１ボディの一端側に設けられたハウジングと、前記ハウジング内に周縁部が固定されるように配設されることにより、そのハウジング内を被感知圧力としての吸入圧力またはクランク圧力が導入される開放空間と基準圧力室が形成される密閉空間とに仕切るとともに、前記周縁部よりも内側にて前記被感知圧力を受ける受圧部が開弁方向に膨らむように形成され、前記被感知圧力に応じて前記周縁部を支点として前記弁部の開閉方向に変位する薄膜状または薄板状の感圧部材とを含み、前記感圧部材の変位による駆動力を前記弁体へ付与可能な感圧部をさらに備え、
   前記作動ロッドが、前記感圧部材の駆動力を受けて前記弁体と一体に動作し、
   前記ソレノイドが、前記第１ボディの他端側に設けられ、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することを特徴とする請求項１または２に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
4. 前記第２ボディには、前記感圧部側から順に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それぞれ形成され、
   前記第１ボディには、前記クランク室連通ポートに連通するクランク室連通孔、前記吐出室連通ポートに連通する吐出室連通孔、および前記吸入室連通ポートに連通する吸入室連通孔がそれぞれ形成され、
   前記弁孔が前記クランク室連通孔と前記吐出室連通孔とを連通させる通路に形成される一方、前記ガイド孔が前記吐出室連通孔と前記吸入室連通孔とを連通させる通路に形成され、前記被感知圧力としての吸入圧力が前記作動ロッドに形成された内部通路を介して前記感圧部に導かれ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. 前記クランク室連通孔と前記吐出室連通孔との間、および前記吐出室連通孔と前記吸入室連通孔との間においてそれぞれ圧入代が設けら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。

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