JP2010196794A - 電磁弁 - Google Patents

Abstract

【課題】対象装置の取付孔に収容される制御弁のシール構造の簡素化および低コスト化を実現する。
【解決手段】本発明のある態様の制御弁１は、圧縮機の取付孔１５２に収容される際に後端側に位置する端部部材３５にシール部４９が一体成形されている。制御弁１がその取付孔１５２に収容される際には、その収容過程の後期において端部部材３５がシール部４９にて取付孔１５２に圧入される態様で組み付けられる。それにより端部部材３５が取付孔１５２の開口部を密封し、取付孔１５２の内部への外部雰囲気の侵入が規制される。端部部材３５そのものが取付孔１５２の内外をシールする機能を有する。
【選択図】図７

Description

本発明は、対象装置に組み付けられて作動流体の流量を制御する電磁弁に関する。

作動流体の圧力を用いて制御を行う装置には、一般に、その作動流体の流れを制御するために内部の流体通路を開閉する電磁弁が用いられる。例えば、自動車用空調装置には、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）が用いられるものがあり、その圧縮機の容量制御にソレノイド駆動の制御弁が用いられる（例えば特許文献１参照）。

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。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に導出する冷媒流量の少なくとも一方を制御し、圧縮機の吐出容量を変化させる。

特開２００３−３２８９３６号公報

ところで、このような制御弁の大部分は金属からなるため、防錆等の高い耐食性が要求される。このため、その金属部分の表面にメッキ等の防錆処理が施されたり、ステンレス等の耐食性の高い合金が採用されることがあるが、そのために製造コストが嵩むのは好ましくない。そこで、特許文献１にも示されるように、制御弁の大部分を圧縮機のハウジング内に収容する構成とし、外部雰囲気に露出しない構成も採用されつつある。しかしながら、このような構成においては、圧縮機のハウジングに制御弁を収容させる取付孔を比較的大きく設ける必要があり、取付孔への外部雰囲気の侵入を防止すべき領域も拡大する。このため、そのシール構造のためにコストアップとならないような工夫も必要となる。

なお、このような問題は、可変容量圧縮機の制御弁に限らず、作動流体の流量を制御するために対象装置のハウジングに形成された取付孔に収容される制御弁については同様に発生しうる。

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、対象装置の取付孔に収容される制御弁のシール構造の簡素化および低コスト化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電磁弁は、弁本体とソレノイドとを組み付けて構成され、対象装置の内部通路を流れる作動流体の流量を制御するために対象装置のハウジングに形成された取付孔に弁本体側から収容される電磁弁であって、ソレノイドの弁本体とは反対側に設けられ、耐食性材料からなる本体の外周部にシール部が一体成形され、当該電磁弁が取付孔に収容される際にシール部が弾性変形しつつ取付孔の内周面に圧接することにより、取付孔の開口部を密封可能に構成された端部部材を備える。

この態様によれば、電磁弁の取付方向後端側に位置する端部部材にシール部が一体成形されている。当該電磁弁がその取付孔に収容される際には、その収容過程の後期において端部部材がシール部にて取付孔に圧入される態様で組み付けられる。それにより、端部部材が取付孔の開口部を密封し、取付孔内部への外部雰囲気の侵入が規制される。端部部材そのものが取付孔の内外をシールする機能を有するため、その取付孔の内部に設置される弁本体やソレノイドの部分に特に防錆等に優れた材料を用いなくとも、その耐食性を維持することができる。また、シール部が端部部材に一体成形されているため、別途シール部材を装着する必要もなく、部品点数を抑えることができる。その結果、シール構造ひいては電磁弁全体の製造コストを抑えることができる。

本発明によれば、対象装置の取付孔に収容される制御弁のシール構造の簡素化および低コスト化を実現することができる。

第１の実施の形態に係る電磁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。 制御弁の動作を表す図である。 制御弁の動作を表す図である。 制御弁の動作を表す図である。 制御弁の組み付け工程の概要を表す図である。 制御弁の圧縮機への組み付け方法を表す図である。 図７のＡ部拡大図である。 第２の実施の形態に係る制御弁を圧縮機への組み付けた状態を表す断面図である。 図９のＡ部拡大図である。 第３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。 第４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。 第５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。 第６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。

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電磁弁の構成を示す断面図である。
本実施の形態の電磁弁は、自動車用空調装置の冷凍サイクルに設置される図示しない可変容量圧縮機（単に「圧縮機」という）を制御する可変容量圧縮機用制御弁（単に「制御弁」という）１として構成されている。この圧縮機は、冷凍サイクルを流れる作動流体としての冷媒を圧縮して高温・高圧のガス冷媒にして吐出する。そのガス冷媒は凝縮器にて凝縮され、さらに膨張装置により断熱膨張されて低温・低圧の霧状の冷媒となる。この低温・低圧の冷媒が蒸発器にて蒸発し、その蒸発潜熱により車室内空気を冷却する。蒸発器で蒸発された冷媒は、再び圧縮機へと戻されて冷凍サイクルを循環する。

制御弁１は、圧縮機の吸入圧力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。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の内部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４（「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１１の周囲にも、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１４が嵌着されている。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。ボディ５の下端開口部は、ソレノイド３との間に形成された空間を介して圧縮機の吸入室に連通する。

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（第１の弁座）が形成されている。そして、その弁座１６にポート１１側から接離可能に対向するように、段付円筒状の弁体１７（第１の弁体）が配設されている。弁体１７の上端部には半径方向外向きに延出する複数の脚部１８が周設されており、弁体１７は、脚部１８がボディ５の内周面に沿って摺動しつつガイドされることで軸線方向に動作可能となっている。弁体１７は、その上端外縁にテーパ面を有し、そのテーパ面にて弁座１６に着脱することによって第１の弁部（主弁）を開閉し、吐出室からクランク室へ流れる冷媒流量を調整する。弁体１７の上端内縁に形成されたフラット面により弁座１９（第２の弁座）が形成されている。

また、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２０が挿通されている。作動ロッド２０は弁体１７を貫通し、その上端部には円板状の弁体２１（第２の弁体）が圧入固定されている。弁体２１の外周部には半径方向外向きに延出する複数の脚部２２が周設されており、作動ロッド２０は、脚部２２が弁孔１５に沿って摺動しつつガイドされることで弁体２１とともに軸線方向に動作可能となっている。弁体２１は、その下端面にて弁座１９に着脱することによって第２の弁部（副弁）を開閉し、クランク室から吸入室へリリーフする冷媒流量を調整する。弁体２１と弁孔１５との間には、隣接する脚部２２間により軸線方向の冷媒通路が形成されるため、ポート１１から導入された冷媒はその冷媒通路を介してポート１３側に流れることが可能になる。

ボディ５の下端開口部は、その内径が下方に向かって拡径されており、有底円筒状のばね受け部材２３が圧入されている。ばね受け部材２３は、その下半部に設けられたガイド孔５７にて弁体１７の下端部を軸線方向に摺動可能に支持する。ばね受け部材２３の底部中央には挿通孔２４が設けられ、作動ロッド２０の下端部を挿通させている。

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の下端部とソレノイド３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、弁体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には、吸入圧力Ｐｓを感知して軸線方向に動作するパワーエレメント４が配置されている。

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、ケース３１の下端開口部を封止するように設けられた端部部材３５とを備えている。コア３２は、その上部が拡径されつつケース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。コア３２の上端側部には、ポート２６を形成する連通孔が設けられている。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３６が設けられており、ソレノイド力を弁体１７へ伝達するためのシャフト３７を挿通している。シャフト３７は、その下端部がプランジャ３３に圧入固定され、その上端部がパワーエレメント４に支持されている。圧力室２８内の吸入圧力Ｐｓは、シャフト３７と挿通孔３６との間隙を介してソレノイド３の内部にも導入される。

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は、非磁性材料からなり、その内部にはプランジャ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、その下端中央部が上方に凸となるよう成形されており、その下端中央部にてプランジャ３３を下方から支持できるように構成されている。プランジャ３３の上半部には、シャフト３７の下端部が軸線に沿って圧入されている。プランジャ３３の外周面の所定箇所には軸線方向に沿った溝部４０が形成されており、挿通孔３６を通過した吸入圧力Ｐｓの冷媒は、さらにその溝部４０と有底スリーブ３９との間に形成された通路を通ってプランジャ３３の下部、つまり背圧室４１に導入される。また、有底スリーブ３９にはボビン４３が外挿されており、そのボビン４３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、その下端部を内方に加締めることにより円板状のカラー４４が固定されている。カラー４４は、磁性部材からなり、ケース３１とともに磁気回路を構成する。カラー４４の底部中央には挿通孔４５が設けられ、有底スリーブ３９の下端部がその挿通孔４５を介して露出している。ボビン４３からは電磁コイル３４につながる一対の接続端子４６が延出し、それぞれカラー４４を貫通して端部部材３５内の空間に引き出されている。同図においては説明の便宜上、その一対の片方のみが表示されている。

端部部材３５は、ケース３１に内包されるソレノイド３内の構造物全体を下方から封止するように取り付けられている。端部部材３５は樹脂成形部材からなり、外部電源につながる接続端子４６を部分的にモールドしつつ有底段付円筒状に形成されている。樹脂成形部材の材質としては、例えばガラスを含有した６６ナイロン等のように耐食性を有し、適度な硬さと弾性を有するものが好ましい。一定以上の取付精度を確保するために、ゴムよりも硬度の高いものであるのが好ましい。

端部部材３５は、図示のように爪部４７を介してカラー４４に装着されることでケース３１に対して固定されている。ケース３１の下端部と端部部材３５の上端外周部との間には、比較的小さなＯリング４８が介装されており、ソレノイド３の内外を気密に保持している。また、端部部材３５には、圧縮機に取り付けられる際にその取付孔の内外を気密に保持するためのシール部４９が一体成形されている。このシール部４９は、端部部材３５の上端部近傍に設けられたフランジ部に切り欠き５０を形成することにより構成されている。シール部４９は、その切り欠き５０の近傍部分にて半径方向内向きに弾性変形可能であり、その弾性反力により取付孔に密着してシールを実現するが、その詳細については後述する。

図２は、図１の上半部に対応する部分拡大断面図である。
ボディ５の上端開口部と弁体２１との間には、弁体２１を下方に付勢するスプリング５１が介装されている。すなわち、スプリング５１は、弁体２１を弁座１９に着座させる方向（副弁の閉弁方向）に付勢するとともに、弁体１７を弁座１６から離間させる方向（主弁の開弁方向）に付勢する。一方、弁体１７の脚部１８とばね受け部材２３との間には、弁体１７を上方、つまり弁座１６に着座させる方向（主弁の閉弁方向）に付勢するスプリング５２が介装されている。スプリング５２の荷重はスプリング５１の荷重よりも小さく設定されている。

スプリング５２とばね受け部材２３との間には、ばね受け部材２３の上端開口部（「高圧側開口部」に該当する）を封止するように、リング状のパッキン５４（シール部材）が配設されている。パッキン５４に前後差圧が作用すると、その内周部が作動ロッド２０の摺動面に圧着し、そのセルフシール作用により吐出冷媒の漏れを抑制する。なお、変形例においては、図示のような薄膜シート状のパッキンではなく、厚肉の本体とリップ部を有するＶパッキン等のリップパッキン、あるいはＯリングやＶリング等のスクイーズパッキンを用いてもよい。パッキン５４は、ばね受け部材２３をボディ５に圧入する際に、ボディ５とばね受け部材２３との間に外周部が挟まれるようにして固定される。ばね受け部材２３の側部には、内外を連通する連通孔５５が形成されており、弁体１７の内部通路とポート２６とが、その連通孔５５を介して連通される。

パワーエレメント４は、作動ロッド２０とシャフト３７との間に介装されて弁部の開閉方向に変位可能に支持された中空のハウジング６１と、ハウジング６１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可撓性部材としてのダイヤフラム６２と、密閉空間Ｓ１に配設された弾性部材としてのスプリング６３と、開放空間Ｓ２に収容されるとともに、ハウジング６１を貫通して上方に延びる３本の脚部６４を有する反力伝達部材６５とを備えている。開放空間Ｓ２は、圧力室２８に連通している。

ハウジング６１は、ともにステンレスからなる有蓋状の第１ハウジング６６および第２ハウジング６７からなり、これらの開口部を突き合わせてその外縁部に金属薄板からなるダイヤフラム６２の外縁部を挟むようにして組み付けられる。このハウジング６１は、第１ハウジング６６と第２ハウジング６７との間にダイヤフラム６２を挟んだ状態でその接合部に沿って外周溶接が施されることにより、容器状に形成されている。この溶接は真空雰囲気内で行われるため、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。

ダイヤフラム６２は、複数の薄膜状の金属ダイヤフラムを半径方向の内外端部にて連結して重ね、各ダイヤフラム間に所定の間隙が形成されるように構成されている。すなわち、図示のように、最も外径が大きい第１ダイヤフラム８１と、それより外径が小さくほぼフラットな第２ダイヤフラム８２との間に、これらを接続する第３ダイヤフラム８３を配置している。第１ダイヤフラム８１と第３ダイヤフラム８３とは、その中央に挿通孔が形成されており、その内周縁にてオーバラップした所定長さ部分が軸線に平行となる形で溶接されている。また、第２ダイヤフラム８２と第３ダイヤフラム８３とは、その外周縁にてオーバラップした所定長さ部分が軸線に平行となる形で溶接されている。このように溶接箇所において各ダイヤフラムを所定長さオーバラップさせることにより連結部の強度を確保することができる。また、オーバラップした溶接部が軸線方向に平行に延びているため、ダイヤフラム６２が変形したときにその溶接部に荷重がかかりにくくなっている。

第１ダイヤフラム８１は、第２ハウジング６７の開口部近傍の側面に位置する第１挟持部８４と、第２ハウジング６７の周縁部上面に位置する第２挟持部８６にて挟持される。溶接は、第１ハウジング６６と第２ハウジング６７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８４と第２挟持部８６との間には空隙８８が形成されているため、外周溶接が実施される際に第１ダイヤフラム８１の周縁部が膨張して内方に変位したとしても、空隙８８がその周縁部の変形を吸収する。このため、第２挟持部８６よりも内方にある第１ダイヤフラム８１の受圧部の変形が防止される。

第１ハウジング６６のダイヤフラム６２と反対側の底部中央にはプレス成形により凹状のロッド連結部７０が形成されており、作動ロッド２０の下端部（つまり弁体２１と反対側の端部）を収容するようにして下方から支持している。また、第１ハウジング６６の底部のロッド連結部７０の周囲には、作動ロッド２０を取り囲む３カ所に貫通孔７１が形成されており、反力伝達部材６５の３つの脚部６４のそれぞれを挿通してばね受け部材２３側に突出させている。第１ハウジング６６の内部は、貫通孔７１を介して圧力室２８と連通しており、吸入圧力Ｐｓが導入される。ダイヤフラム６２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。

一方、第２ハウジング６７のダイヤフラム６２と反対側の底部中央はプレス成形により凹状のシャフト連結部７２が形成されており、シャフト３７の上端部が遊嵌されている。このようにして、ハウジング６１は、作動ロッド２０とシャフト３７との間に挟まれるように介装され、弁部の開閉方向に変位可能に支持されている。

ダイヤフラム６２の第２ハウジング６７側の端面には、ステンレスからなる有底段付円筒状のディスク７３がその底部にて溶接され、ディスク７３の底部と第２ハウジング６７の底部との間に、設定荷重調整用のスプリング６３が介装されている。ディスク７３は、その外径が第２ハウジング６７の内径にほぼ等しくなるように形成されており、第２ハウジング６７にガイドされる。それにより、ダイヤフラム６２が、軸線方向に精度良く変位するようになる。

ダイヤフラム６２の第１ハウジング６６側の面の中央部には、ステンレスからなる円板状の反力伝達部材６５が溶接されている。この反力伝達部材６５の外周部の３カ所には、上方（つまりダイヤフラム６２と反対側）に延出して第１ハウジング６６の貫通孔７１から突出する脚部６４が設けられている。これらの脚部６４は、パワーエレメント４の動作により、ボディ５内のシャフト３７に対向する面、具体的には、ばね受け部材２３の下面に着脱可能になっている。

ここでは、圧力室２８内の吸入圧力Ｐｓが所定の設定圧力Ｐsetよりも低くなるとダイヤフラム６２が弁体１７側に変形し、反力伝達部材６５の脚部６４がばね受け部材２３の下面を押圧する。その結果、反力伝達部材６５に作用する反力が、ダイヤフラム６２、ディスク７３、スプリング６３および第２ハウジング６７を介してシャフト３７に伝達され、ソレノイド３によるソレノイド力を低減する方向の力が作用するようになっている。この設定圧力Ｐsetは、基本的にはスプリング６３のばね荷重によって予め調整され、蒸発器内の温度と吸入圧力Ｐｓとの関係から、蒸発器の凍結を防止できる圧力値として設定されている。

本実施の形態においては、弁孔１５の内径（有効径）Ａとガイド孔５７の内径（有効径）Ｂとが等しく形成されている。したがって、弁体１７に作用する吐出圧力Ｐｄによる力がキャンセルされる。一方、弁体１７にはその有効径にてクランク圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が作用するが、その差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）は通常の制御状態において支障がないほど小さい。このため、弁体１７は、制御状態においては実質的にパワーエレメント４の感圧部材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。

次に、制御弁の動作について説明する。図３〜図５は、制御弁の動作を表す図であり、図２に対応する。既に説明した図２は、制御弁の最少容量運転状態を示している。図３は、制御弁のブリード機能を動作させたときの状態を示している。図４は、比較的安定した制御状態を示している。図５は、制御弁の最大容量運転状態を示している。以下においては、図１に基づき、適宜図２〜図５を参照しつつ説明する。

制御弁１において、ソレノイド３が非通電のとき、つまり自動車用空調装置が動作していないときには、コア３２とプランジャ３３との間に吸引力が作用しない。また、スプリング５１が作動ロッド２０およびパワーエレメント４を介してシャフト３７を下方に付勢しているため、図２に示すように、弁体１７が弁座１６から離間して主弁が全開状態となる。一方、スプリング５１およびスプリング５２の付勢力により弁体２１が弁座１９に着座した状態が保持されるため、副弁は閉弁状態となっている。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の冷媒は、全開状態の主弁を通過し、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が高くなり、圧縮機は最小容量運転を行うようになる。また、この場合には吸入圧力Ｐｓが比較的高いので、ダイヤフラム６２が下方に位置した状態となる。このとき、脚部６４がばね受け部材２３から離間した状態となるため、パワーエレメント４は作動ロッド２０とシャフト３７との間に介装されてはいるが、実質的に機能しない。

一方、自動車用空調装置の起動時など、ソレノイド３の電磁コイル３４に最大の制御電流が供給されると、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２１を含む作動ロッド２０、パワーエレメント４、シャフト３７およびプランジャ３３が、一体になってスプリング５２の付勢力に抗して閉弁方向に動作する。本実施の形態では、自動車用空調装置の起動時にクランク室内の圧力を速やかに低減するために、圧縮機に形成された減圧通路（クランク室と吸入室とをつなぐオリフィス等）を利用するのみならず、副弁を開弁させて減圧効率を高める。

すなわち、図３に示すようにソレノイド力を最大にすることで、作動ロッド２０を最大限に押し上げる。このとき、スプリング５２の付勢力によって主弁が閉じられる一方、副弁が開弁される。すなわち、クランク室への吐出冷媒の導入が規制されるだけでなく、クランク室内の冷媒が副弁を介して吸入室にリリーフされる。その結果、クランク圧力Ｐｃが速やかに低下し、制御弁１が最大容量運転状態に移行される。この状態から、ソレノイド３に供給する制御電流をやや低減すると、図４に示すように、主弁および副弁の双方が閉じた通常の最大容量運転状態となる。

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た制御状態にあるときには、図５に示すように、弁体２１を含む作動ロッド２０、パワーエレメント４、シャフト３７およびプランジャ３３が、副弁を閉じた状態で一体動作する。このとき、弁体１７は、スプリング５１による開弁方向の力と、スプリング５２による閉弁方向の力と、ソレノイド３による閉弁方向のソレノイド力と、吸入圧力Ｐｓにより動作するパワーエレメント４によるソレノイド力を低減する方向の力とがバランスした弁リフト位置にて停止する。

そして、たとえば冷凍負荷が大きくなり吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetよりも高くなると、ダイヤフラム６２および反力伝達部材６５が下方に変位するため、弁体１７が相対的に上方（閉弁方向）へ変位する。その結果、主弁の弁開度が小さくなり、圧縮機は吐出容量を増やすよう動作する。その結果、吸入圧力Ｐｓが低下する方向に変化する。逆に、冷凍負荷が小さくなって吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetよりも低くなると、ダイヤフラム６２が上方へ変位して反力伝達部材６５がばね受け部材２３に着座し、その反力がシャフト３７に対してソレノイド力を低減させる方向に作用する。この結果、弁体１７への閉弁方向の力が低減されて主弁の弁開度が大きくなり、圧縮機は吐出容量を減らすよう動作する。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。

このような最大容量運転状態または定常的な制御状態からソレノイド３への通電がオフにされると、再び図２に示した最小容量運転状態へ移行するが、本実施の形態ではその移行を速やかに行うことができる。すなわち、本実施の形態では、弁体１７にクランク圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が作用するため、主弁の開弁方向の感度が高く、クランク圧力Ｐｃが上昇するとそのクランク圧力Ｐｃのバイアス分だけ主弁が開弁方向に動作しやすくなる。すなわち、主弁を速やかに開弁させて最少容量運転状態へ移行させやすくなる。

図６は、制御弁の組み付け工程の概要を表す図である。（Ａ）〜（Ｄ）は、その組み付け工程の経過を表している。
弁本体２については同図（Ａ）に示すように、パワーエレメント４を組み立てた後、シャフト連結部７２にシャフト３７の上端部を挿通する。そして、この状態からシャフト３７をさらに押し込んでシャフト連結部７２を変形させ、ダイヤフラム６２に設定圧力Ｐsetを付与した状態においてハウジング６１の上面からの脚部６４の突出長さがａとなるように調整する。ここで、ハウジング６１の上面からロッド連結部７０の底部までの深さをｂとする。一方、ボディ５のばね受け部材２３を圧入し、主弁および副弁をともに閉じた状態で弁体２１に対して作動ロッド２０を圧入し、そのばね受け部材２３の下面からの突出長さがａ＋ｂとなるようにその圧入量を調整する。これにより、吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetに維持されたときにパワーエレメント４とばね受け部材２３との間隙がａとなる。このとき、ダイヤフラム６２はほぼ中立位置（ほぼフラットな状態）となる。

一方、ソレノイド３については同図（Ｂ）に示すように、有底スリーブ３９にプランジャ３３を収容した状態でコア３２を組み付ける。有底スリーブ３９の上端開口部とコア３２の外周面との間には、シール用のＯリング９１が介装される。また、コア３２の拡径部の外周面にはポート２６を挟むようにＯリング９２，９３が嵌着される。そして、プレス成形されたケース３１の上端部が内方に加締められてコア３２に対して固定される。これに対し、ボビン４３に電磁コイル３４を巻回してカラー４４を組み付けた状態のモールドコイルを下方から挿入して組み付け、ケース３１の下端部を内方に加締めて固定する。

そして、同図（Ｃ）に示すように、このように組み付けられたソレノイド３の半製品に対し、Ｏリング４８を嵌着させた端部部材３５を組み付ける。さらに、同図（Ｄ）に示すように、このように組み付けられたソレノイド３に対して弁本体２を組み付ける。その際、専用の圧入治具９５を用いて弁本体２をソレノイド３の上端開口部に圧入する。この弁本体２の圧入量を調整することにより、各スプリングのセット値を調整する。

図７は、制御弁の圧縮機への組み付け方法を表す図である。図８は、図７のＡ部拡大図である。（Ａ）は制御弁の組み付け過程の状態を示し、（Ｂ）はその組み付け完了後の状態を示している。

図７に示すように、制御弁１を圧縮機のハウジング１５０に形成された取付孔１５２に組み付ける際には、上述のように組み付けられた制御弁１をその弁本体２側から取付孔１５２に挿入し、Ｃリング１５４を取付孔１５２の開口端部に取り付けることにより固定する。なお変形例においては、ワッシャその他のＣリング以外の固定手段により制御弁１を固定するようにしてもよい。この取付過程において、シール部４９は、取付孔１５２に差し掛かる前は図８（Ａ）に示すように、その外径が取付孔１５２の内径よりも大きくなっているが、取付孔１５２に差し掛かると同図（Ｂ）に示すように、切り欠き５０の幅を小さくするように内方に弾性変形しながら圧入される態様で挿入されていく。このとき、その弾性反力によってシール部４９の外周面と取付孔１５２の内周面とが密着する。このため、制御弁１の取り付けが完了したときには、シール部４９によるシール機能が有効に作用する。

このとき、図７に示したように、制御弁１が圧縮機の取付孔１５２内に完全に収容され、そのポート１１，１３，２６がハウジング１５０内の冷媒通路に連通される。上述のように、ポート１１，１３，２６は、圧縮機の図示しない吐出室、クランク室、吸入室にそれぞれ連通される。各ポート間のシールは、上述したＯリング９２，９３や、ボディ５の上端部に嵌着されたＯリング９４等により実現される。一方、端部部材３５がそのシール部４９により取付孔１５２の開口部を密封する。図示のように、取付孔１５２においてシール部４９がケース３１よりも開口部側に配置されているため、外部雰囲気がケース３１と取付孔１５２との間隙を通って取付孔１５２の内方に侵入することがほぼ確実に防止される。このようなシール機能が端部部材３５そのものに設けられるため、シール構造の簡素化と低コスト化が実現される。

以上に説明したように、本実施の形態の制御弁１は、圧縮機の取付孔１５２に収容される際に後端側となる端部部材３５にシール部４９が一体成形されている。そして、制御弁１がその取付孔１５２に収容される際には、その収容過程の後期において端部部材３５がシール部４９にて取付孔１５２に圧入される態様で組み付けられる。それにより端部部材３５が取付孔１５２の開口部を密封し、取付孔１５２の内部への外部雰囲気の侵入が規制される。端部部材３５そのものが耐食性部材からなり、また取付孔１５２の内外をシールする機能を有するため、その取付孔１５２の内部に設置される弁本体２やソレノイド３に特に防錆等に優れた材料を用いなくとも、その耐食性を維持することができる。特に、シール部４９が端部部材３５に一体成形されているため、同位置に別途Ｏリング等のシール部材を装着する必要もなく、部品点数を抑えることができる。その結果、シール構造ひいては制御弁１の製造コストを抑えることができる。

［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、端部部材におけるシール部の構造が異なる点を除き、第１の実施の形態とほぼ同様である。このため、上記第１の実施の形態と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を圧縮機への組み付けた状態を表す断面図である。図１０は、図９のＡ部拡大図である。（Ａ）は制御弁の組み付け過程の状態を示し、（Ｂ）はその組み付け完了後の状態を示している。

図９および図１０に示すように、制御弁２０１の端部部材２３５は、そのシール部２４９に第１の実施の形態のような切り欠きは設けられていない。図１０（Ａ）に示すように、シール部２４９は、端部部材２３５の本体の外周面にて半径方向外向きに隆起した凸部からなる。

制御弁２０１の取付孔１５２への取付過程において、シール部２４９は、取付孔１５２に差し掛かる前は図示のように、その外径が取付孔１５２の内径よりも大きくなっているが、取付孔１５２に差し掛かると同図（Ｂ）に示すように、凸部が押しつぶされるように内方に弾性変形しながら圧入される態様で挿入されていく。このとき、その弾性反力によってシール部２４９の外周面と取付孔１５２の内周面とが密着する。このため、制御弁２０１の取り付けが完了したときには、シール部２４９によるシール機能が有効に作用する。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３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、主弁の構造が異なる点を除き、第１の実施の形態とほぼ同様である。このため、第１の実施の形態と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１１は、第３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３０１の弁本体３０２を構成する弁体３１７は、円筒状の本体の上端部に複数の脚部３１８が周設され、下端部にも複数の脚部３１９が周設されており、これらの脚部がボディ５の内周面に沿って摺動することで、軸線方向の安定した動作を確保している。ばね受け部材２３と弁体３１７との間には、弁体３１７を主弁の閉弁方向に付勢するスプリング３５２が介装されている。ここで、弁孔１５の内径Ａと弁体３１７の下部の外径Ｂとが等しく形成されている。したがって、弁体３１７に作用する吐出圧力Ｐｄによる力はキャンセルされる。

［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４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、パワーエレメントの構造が異なる点を除き、第３の実施の形態とほぼ同様である。このため、第３の実施の形態と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１２は、第４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４０１の弁本体４０２においては、弁体２１と作動ロッド４２０とが一体成形されており、その下端部に一段小径化された挿通部４２１を有する。一方、パワーエレメント４０４においては、第１ハウジング４６６の中央部に挿通孔４７１が設けられ、また、反力伝達部材４６５の上面中央部にロッド連結部４７０が形成されている。図示のように、作動ロッド４２０の挿通部４２１は、挿通孔４７１を貫通してロッド連結部４７０に収容される形となる。

［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５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、ポート間のシール構造が異なる点を除き、第１の実施の形態とほぼ同様である。このため、第１の実施の形態と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１３は、第５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５０１の弁本体５０２においては、ばね受け部材５２３の内周面に凹部５５３が形成され、シール部材としてのＯリング５５４が介装されている。Ｏリング５５４は、凹部５５３と弁体１７の外周面に密着し、ポート１１とポート２６との間のシールを実現している。また、パワーエレメント５０４のダイヤフラム５６２は、薄膜状の金属ダイヤフラムが一枚により構成されている。

［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６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、ポート間のシール構造が異なる点を除き、第５の実施の形態とほぼ同様である。このため、第５の実施の形態と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１４は、第６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６０１の弁本体６０２においては、ばね受け部材６２３の上端部が一段拡径されており、その拡径部６５３にシール部材としてフェルト６５４が嵌着されている。フェルト６５４の軸線方向の動きを規制するため、ばね受け部材６２３の上端部を封止するように、そのばね受け部材６２３とボディ５との間にリング状の蓋部材６５５が介装されている。フェルト６５４は繊維部材からなるため、冷媒の漏洩を規制するだけでなく、弁体１７の摺動性を良好に保持しつつごみ詰まりを抑制する機能も有する。

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。

例えば、上記各実施の形態では、パワーエレメントを構成する感圧部材として金属ダイヤフラムを用いた例を示したが、例えばダイヤフラムに代わり、皿ばねを用いてもよい。あるいは、皿ばねとダイヤフラムとを重ね合わせて感圧部材としてもよい。

上記実施の形態においては、ソレノイドにおける端部部材のシール部の構造を、圧縮機の容量制御を行ういわゆるＰｓ感知弁に適用した例を示したが、適用対象となる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、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弁に適用してもよい。さらに、車両用空調装置ではなく、燃料噴射弁等のように車両に搭載される他の装置において作動流体を制御する電磁弁に適用してもよい。あるいは、例えば給湯装置の注湯を制御する制御弁のように、車両以外の装置において作動流体を制御する電磁弁に適用してもよい。

１ 制御弁、 ２ 弁本体、 ３ ソレノイド、 ４ パワーエレメント、 ５ ボディ、 １５ 弁孔、 １６ 弁座、 １７ 弁体、 １９ 弁座、 ２０ 作動ロッド、 ２１ 弁体、 ２３ ばね受け部材、 ２８ 圧力室、 ３１ ケース、 ３２ コア、 ３３ プランジャ、 ３４ 電磁コイル、 ３５ 端部部材、 ３７ シャフト、 ４８ Ｏリング、 ４９ シール部、 ５４ パッキン、 ５７ ガイド孔、 ６１ ハウジング、 ６２ ダイヤフラム、 ６５ 反力伝達部材、 １５２ 取付孔、 ２０１ 制御弁、 ２３５ 端部部材、 ２４９ シール部、 ３０１ 制御弁、 ３０２ 弁本体、 ３１７ 弁体、 ４０１ 制御弁、 ４０２ 弁本体、 ４０４ パワーエレメント、 ４２０ 作動ロッド、 ４６５ 反力伝達部材、 ５０１ 制御弁、 ５０２ 弁本体、 ５０４ パワーエレメント、 ５５４ Ｏリング、 ６０１ 制御弁、 ６０２ 弁本体、 ６２３ ばね受け部材、 ６５４ フェルト、 ６６２ ダイヤフラム、 Ｓ１ 密閉空間、 Ｓ２ 開放空間。

Claims (5)

1. 弁本体とソレノイドとを組み付けて構成され、対象装置の内部通路を流れる作動流体の流量を制御するために前記対象装置のハウジングに形成された取付孔に前記弁本体側から収容される電磁弁であって、
   前記ソレノイドの前記弁本体とは反対側に設けられ、耐食性材料からなる本体の外周部にシール部が一体成形され、当該電磁弁が前記取付孔に収容される際に前記シール部が弾性変形しつつ前記取付孔の内周面に圧接することにより、前記取付孔の開口部を密封可能に構成された端部部材を備えることを特徴とする電磁弁。
2. 前記対象装置としての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、および前記クランク室から吸入室に導出する冷媒流量の少なくとも一方を制御して、前記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として構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
3. 前記端部部材は、前記ソレノイドへの電源供給用の接続端子またはハーネスを一体にモールドしてその一部を露出させる樹脂成形部材からなることを特徴とする請求項１または２に記載の電磁弁。
4. 前記シール部は、前記端部部材において前記取付孔の内径よりも大きな外径を有する部分からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電磁弁。
5. 前記シール部は、前記端部部材の本体との間に切り欠きを挟むようにして形成され、前記端部部材の半径方向に弾性変形可能に構成されていることを特徴とする請求項４に記載の電磁弁。

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