JP2015121097A - 圧力制御弁およびこれを用いた可変容量圧縮機 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧圧力の変動に速やかに追従して制御室の圧力（吐出容量）を自律的に制御することが可能な圧力制御弁とこれを用いた可変容量圧縮機を提供する。
【解決手段】吐出室と制御室とを接続する給気通路の開度を調節することにより吐出室から制御室への作動流体の供給量を調節して制御室の圧力を調整する圧力制御弁２を、吐出室の圧力Ｐｄ、吸入室の圧力、制御室の圧力Ｐｃのうち、吐出室の圧力Ｐｄのみに基づいて、給気通路の開度を調節できる構成とする。吐出室に連通する高圧導入空間７５と、制御室に連通する圧力調整空間７７と、高圧導入空間７５と圧力調整空間７７とを連通する弁口８０と、この弁口８０を開閉可能な弁体６１とを備え、弁体６１の動作方向の一端側に高圧導入空間７５に導入された吐出室圧Ｐｄを弁口８０を開放させる方向に作用させ、弁体６１の動作方向の他端側に大気圧または真空圧Ｐｏを作用させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、吐出室から制御室へ流入される作動流体の供給量を調節して制御室の圧力を調整し、吐出容量を可変させるようにしている可変容量圧縮機の圧力制御弁およびこれを用いた可変容量圧縮機に関する。

Ｒ１３４ａを冷媒に用いる可変容量斜板圧縮機においては、吸入圧力Ｐｓをベローズやダイアフロム等の感圧部材に作用させて、Ｐｓが所定の値を下回ったときに、感圧部材に連動して弁体が給気通路（吐出室と制御室とを連通する通路）を開く、または抽気通路（制御室と吸入室とを連通する通路）を閉じる等して制御室圧力を高め、これにより斜板の傾斜角を小さくして、Ｐｓが前記所定の値に保たれるように吐出容量を自律的に制御するようにしている（特許文献１参照）。

これに対して、冷媒に二酸化炭素などを用いた超臨界サイクルの場合においては、外気温度が高いと冷媒がサイクルの高圧側で液化しないため、圧縮機の回転数が上昇するなどして冷媒循環量が冷房負荷に対して余剰となると、吸入圧力は緩慢に低下するのに対して、吐出圧力は急激に上昇するという特性を持つ。このため、吸入圧力を制御対象とした従前の制御弁を用いると、回転数上昇時に吐出圧力が急上昇しているにも関わらず、吸入圧力の低下が緩慢であるため圧縮機の吐出容量の低減が遅れ、圧縮機駆動トルクの上昇を招く恐れがある。

このような課題に対応するために、制御対象である吸入圧力を吐出圧力の上昇に伴って大きくなるように制御する圧力制御弁や、吐出圧力と吸入圧力の圧力差を制御対象とした圧力制御弁を用いる圧縮機が提案されている（特許文献２，３参照）。これらの圧力制御弁を用いた可変容量圧縮機によれば、吐出圧力が圧力制御弁の弁体の開度を大きくする方向に作用するため、回転数の上昇によって吐出圧力が上昇した場合、上昇した吐出圧力により圧力制御弁の弁体が開き、制御室圧が上昇して自律的に圧縮機の吐出容量を減少させ、以って吐出圧力の上昇を速やかに抑えることが可能となる。

このように、従来の圧力制御弁は、弁体の一方側に吐出圧力Ｐｄを作用させ、他方側に吸入圧力Ｐｓを作用させて、これによりＰｄとＰｓの差圧に基づき弁体が動作するようになっているため、このような圧力制御弁を用いた圧縮機を冷凍サイクルに利用することにより、ＰｄとＰｓの差圧が一定となるよう自律制御される。このＰｄとＰｓの差圧は、弁体に外部荷重を付勢するソレノイドにより調整することができるため、冷房能力が余剰と判断された場合には、ＰｄとＰｓの設定差圧が小さくなるよう、ソレノイドの電流を調節することにより圧縮機の吐出容量を減らし、冷房能力を低減することが可能となる。

特公平４−７４５４９号公報 特開平１１−２９４３２８号公報 特開２００１−１８２６６６号公報

しかしながら、冷媒に二酸化炭素などの超臨界流体を用いた冷凍サイクルの場合、Ｒ１３４ａ等のフロン系の冷媒を用いた冷凍サイクルに比べて、圧力が非常に高いため、吐出側の配管や熱交換器が異常高圧圧力によって不具合をきたさないよう考慮する必要がある。
例えば外気温度の上昇とともに、蒸発器側の熱負荷が増大した場合には、Ｐｄが高くなるとともにＰｓも高くなるため、Ｐｄが高くなっているにも関わらずＰｄとＰｓの圧力差はそれほど大きくならず、高圧異常の検出が遅れる恐れがある。このため、従来の構成においては、冷凍回路の高圧側に圧力センサを別途設け、検知した高圧圧力が所定の圧力を超えたかどうかを常時監視し、吐出圧力が所定の圧力を超えた場合に圧力制御弁への印加電流を減らすなどして冷凍サイクルの保護を図る必要があった。しかも、このような高圧センサによる高圧異常検出時のフェールセーフ制御を設ける場合には、高圧センサが故障すると、異常高圧を見逃して冷凍回路が損傷する恐れがある。

本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、高圧圧力の変動に速やかに追従して制御室の圧力（吐出容量）を自律的に制御することが可能な圧力制御弁とこれを用いた可変容量圧縮機を提供することを主たる課題としている。

上記課題を達成するために、本発明に係る圧力制御弁は、ハウジングと、このハウジング内に設けられる駆動軸と、この駆動軸と共に回転すると共に前記駆動軸に対する傾斜角度が可変自在である斜板と、前記ハウジング内に設けられ、前記駆動軸と平行な軸を有する複数のシリンダと、該シリンダに摺動自在に配され、前記斜板の回転に伴って前記シリンダ内を往復動する複数のピストンと、前記シリンダと前記ピストンとによって画成される圧縮室と、前記ピストンの反圧縮室側に形成される制御室と、前記ピストンの吸入行程において前記圧縮室に吸入される作動流体を収容する吸入室と、前記ピストンの圧縮行程において前記圧縮室で圧縮された前記作動流体が吐出される吐出室とを有し、前記制御室の圧力が上昇すると吐出容量が減少する可変容量型圧縮機に用いられ、前記吐出室と前記制御室とを接続する給気通路の開度を調節することにより前記吐出室から前記制御室への前記作動流体の供給量を調節して前記制御室の圧力を調整するものであって、前記吐出室の圧力、前記吸入室の圧力、前記制御室の圧力のうち、前記吐出室の圧力のみに基づき、前記給気通路の開度を調節することを特徴としている。

ここで、吐出室の圧力、吸入室の圧力、制御室の圧力のうち、吐出室の圧力のみに基づき給気通路の開度を調節するとは、吸入室の圧力、及び、制御室の圧力を作用させずに吐出室の圧力を少なくとも作用させて給気通路の開度を調節することを意味する。

したがって、給気通路の開度が、吐出室の圧力のみに基づいて調節されるので、吸入室や制御室の圧力変化に拘らず、吐出室の圧力変化のみに基づいて制御室の圧力が速やかに調整されることになる。

即ち、熱負荷や圧縮機回転数の上昇によりシステムの高圧側圧力が上昇する環境下においても、吐出室の圧力のみに基づいて給気通路の開度が調整されるので、所定の吐出圧を維持するように吐出容量が自律的に制御されることになり、高圧側に圧力センサを設けて外部からの信号に基づき吐出容量を減らす制御を行わなくても高圧異常を回避することが可能となる。

具体的な圧力制御弁の構成としては、吐出室に連通する高圧導入空間と、制御室に連通する圧力調整空間と、高圧導入空間と圧力調整空間とを連通する弁口と、この弁口を開閉可能な弁口開閉部材とを備え、弁口開閉部材の動作方向の一端側に高圧導入空間に導入された吐出室の圧力が弁口を開放させる方向に作用し、弁口開閉部材の動作方向の他端側に大気圧または真空圧を作用させるようにするとよい。

このような構成によれば、弁口開閉部材（弁体）の一端側に作用する弁口を開放させる方向の圧力を吐出室の圧力とし、他端側に作用する圧力を大気圧または真空圧とすることで、吐出室の圧力のみに依存して弁口開閉部材を開閉動作させ、吐出室圧の圧力変動に速やかに追従させることが可能となる。
例えば、吐出室圧力が上昇した場合には、弁開度が大きくなって制御室の圧力が上昇するように作用するため、斜板の傾斜角が小さくなり、圧縮機の吐出容量を減少させて吐出圧力の上昇を制限するよう自律的に制御されることになる。

上記構成を実現するために、例えば、弁口開閉部材は、その動作方向の一端側が弁口に対向し、この弁口を圧力調整空間から開閉可能であり、前記高圧導入空間に導入された吐出室の圧力が前記弁口を介して前記弁口開閉部材の動作方向の一端側に作用し、前記弁口開閉部材の動作方向の他端側に大気圧または真空圧が作用される構成にするとよい。

また、前記弁口開閉部材に対して前記弁口を閉鎖する方向に調整可能な外力を付与する外力付与手段をさらに備えるようにしてもよい。
外力付与手段により弁口開閉部材に対して弁口を閉鎖する方向に外力を付与することにより、この弁口開閉部材を弁口から開放させる方向へ作用する吐出室の圧力に対抗させることができ、この外力を調整することによりこれに対抗する自律的に制御される吐出室の圧力を外部から調整することが可能となる。

以上述べたように、本発明に係る圧力調整弁を用いれば、給気通路の開度が、吐出室の圧力、吸入室の圧力、制御室の圧力のうち吐出室の圧力のみに基づいて調節されるので、吸入室や制御室の圧力変化に拘らず、吐出室の圧力変化のみに基づき制御室の圧力を速やかに自律調整することが可能となり、高圧側に圧力センサ等を設けて外部からの信号に基づき吐出容量を制御しなくても高圧異常を回避することが可能となる。

図１は、本発明の実施の形態に係る冷凍サイクルの概略構成図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る可変容量圧縮機の断面図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る圧力制御弁の構成例を示す断面図である。 図４は、本発明に係る圧力制御弁の制御例を示すフローチャートである。 図５は、本発明の実施の形態に係る圧力制御弁の他の構成例を示す断面図である。 図６は、本発明の実施の形態に係る圧力制御弁のさらに他の構成例を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。

図１において、本発明に係る圧力制御弁２を備えた可変容量圧縮機３が用いられる冷凍サイクル１が示されている。この冷凍サイクル１は、ＣＯ２を冷媒とする場合に適したものであり、吐出容量を可変するための圧力制御弁２を有すると共に冷媒を超臨界域まで圧縮可能とする可変容量圧縮機（以下、圧縮機という）３、圧縮された冷媒を冷却する放熱器４、高圧ライン９と低圧ライン１０との冷媒を熱交換する内部熱交換器５、冷媒を減圧する膨張装置６、冷媒を蒸発気化する蒸発器７、蒸発器７から流出された冷媒を気液分離するアキュムレータ８を有して構成されている。

この冷凍サイクル１では、圧縮機３の吐出側を放熱器４を介して内部熱交換器５の高圧通路５ａに接続し、この高圧通路５ａの流出側を膨張装置６に接続し、圧縮機３の吐出側から膨張装置６の流入側に至る経路を高圧ライン９としている。また、膨張装置６の流出側は、蒸発器７に接続され、この蒸発器７の流出側は、アキュムレータ８を介して内部熱交換器５の低圧通路５ｂに接続されている。そして、低圧通路５ｂの流出側を圧縮機３の吸入側に接続し、膨張装置６の流出側から圧縮機３の吸入側に至る経路を低圧ライン１０としている。

このような冷凍サイクル１においては、冷媒として二酸化炭素（ＣＯ₂ ）が用いられると、圧縮機３で圧縮された冷媒は、高温高圧の超臨界状態の冷媒として放熱器４に入り、ここで放熱して冷却する。その後、内部熱交換器５において蒸発器７から流出する低温冷媒と熱交換して更に冷やされ、液化されることなく膨張装置６へ送られる。そして、この膨張装置６において減圧されて低温低圧の湿り蒸気となり、蒸発器７においてここを通過する空気と熱交換してガス状となり、しかる後に内部熱交換器５において高圧ライン９の高温冷媒と熱交換して加熱され、圧縮機３へ戻される。

前記蒸発器７の通風部分の下流側端部には、蒸発器７の直後の空気温度を検出する実エバ後温度センサ１１が設けられている。この実エバ後温度センサ１１によって検出されたエバポレータ直後の実際の空気温度（実エバ後温度）に対応する信号は、外気温センサによって検出された外気温度（Ｔａ）、車室内温度センサによって検出された車室内温度（Ｔｉｎｃ）、日射量検出センサ１６によって検出された日射量（Ｑｓｕｎ）等のそれぞれに対応する信号と共に、コントロールユニット１２に入力される。

このコントロールユニット１２は、前述した各種信号（センサ値）をデータとして入力する入力回路、読出専用メモリ（ＲＯＭ）やランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）からなるメモリ部、前記メモリ部に格納されたプログラムを呼び出して前記データに基づき制御データを演算する中央演算処理装置（ＣＰＵ）、この中央演算処理装置によって演算された制御データに基づき後述する圧力制御弁２の励磁コイル５８へ供給する電流を決定し供給する出力回路等を備えている。

前記圧縮機３は、例えば図２に示すような容量可変斜板式圧縮機であり、シリンダブロック２１と、このシリンダブロック２１のリア側（図中、右側）にバルブプレート２２を介して組み付けられたリアヘッド２３ と、シリンダブロック２１のフロント側（図中、左側）を閉塞するように組み付けられたフロントヘッド２４とを有して構成されている。これらフロントヘッド２４、シリンダブロック２１、バルブプレート２２、及び、リアヘッド２３は、図示しない締結ボルトにより軸方向に締結されており、圧縮機全体のハウジングを構成している。

フロントヘッド２４とシリンダブロック２１とによって画成される制御室２６には、一端がフロントヘッド２４から突出する駆動軸２７ が収容されている。この駆動軸２７のフロントヘッド２４から突出した部分には、図示しない車両のエンジンにベルトを介して連結される駆動プーリが固定され、エンジンの回転が伝達されるようになっている。

また、この駆動軸２７の一端側は、フロントヘッド２４との間に設けられたシール部材２８を介してフロントヘッド２４との間が気密よく封じられると共にラジアル軸受２９，３０にて回転自在に支持されており、駆動軸２７の他端側は、シリンダブロック２１に収容されたラジアル軸受３１，３２にて回転自在に支持されている。

この駆動軸２７には、制御室２６内において、該駆動軸２７と一体に回転するスラストフランジ３３が固定されている。このスラストフランジ３３は、フロントヘッド２４に対してスラスト軸受３４を介して回転自在に支持されており、リンク部材３５を介して斜板３６に連結されている。

斜板３６は、駆動軸２７を中心に傾動可能に取り付けられているもので、スラストフランジ３３の回転に同期して一体に回転するようになっている。この斜板３６は、スラストフランジ３３との間に介在するコイルバネ等の弾性部材３７とその反対側に配されたコイルバネ等の弾性部材３８とにより軸方向の両側から押圧された状態で配置されており、駆動軸２７の軸方向への移動を許容するようになっている。

シリンダブロック２１には、前記ラジアル軸受３１，３２が収容される支持凹部３９ と、この支持凹部３９を中心とする円周上に等間隔に配された複数のシリンダボア４０ とが形成されている。そして、それぞれのシリンダボア４０には、ピストン４１が往復摺動可能に挿入されている。

ピストン４１は、シリンダボア４０内に挿入される頭部４１ａと、制御室２６に突出する係合部４１ｂとを軸方向に接合して構成されているもので、係合部４１ｂを一対のシュー４２を介して斜板３６の周縁部分に係留させている。

このようなスラストフランジ３３、斜板３６、及びピストン４１によって、駆動軸２７の回転を作動流体の圧縮作用に変換する圧縮機構が構成され、駆動軸２７が回転すると、これに同期して斜板３６が一体に回転し、この回転運動がシュー４２を介してピストン４１の往復直線運動に変換され、ピストン４１の往復動により、シリンダボア４０内においてピストン４１とバルブプレート２２との間に形成された圧縮室４３の容積が変更されるようになっている。

リアヘッド２３は、シリンダブロック２１にバルブプレート２２を介して接合されることで、吐出室４４と、この吐出室４４の周囲に形成された吸入室４５とが画成されている。バルブプレート２２には、吸入室４５と圧縮室４３とを図示しない吸入弁を介して連通する吸入孔４６と、吐出室４４と圧縮室４３とを図示しない吐出弁を介して連通する吐出孔４７とが形成されている。

圧縮機の吐出容量は、ピストン４１のストロークによって決定され、このストロークは、ピストン４１の前面にかかる圧力、即ち圧縮室４３の圧力（シリンダボア４０内の圧力）と、ピストン４１の背面にかかる圧力、即ち制御室２６内の圧力（制御室圧Ｐｃ）との差圧によって決定される。具体的には、制御室２６内の圧力を高くすれば、圧縮室４３と制御室２６との差圧が小さくなるので、斜板３６の傾斜角度（揺動角度）が小さくなり、このため、ピストン４１のストロークが小さくなって吐出容量が小さくなり、逆に、制御室２６の圧力を低くすれば、圧縮室４３と制御室２６との差圧が大きくなるので、斜板３６の傾斜角度（揺動角度）が大きくなり、このため、ピストン４１のストロークが大きくなって吐出容量が大きくなる。

このような圧縮機において、シリンダブロック２１、バルブプレート２２、及びリアヘッド２３には、吐出室４４と制御室２６とを連通する給気通路４８が形成され、この給気通路４８上に圧力制御弁２が設けられている。この圧力制御弁２は、リアヘッド２３に形成された制御弁装着孔４９に装着されているもので、給気通路４８の開度を調節することで、制御室２６の圧力（制御室圧Ｐｃ）を制御している。

図３において、圧力制御弁２の具体的構成例が示されており、以下、この圧力制御弁２について詳述する。
圧力制御弁２は、駆動部５１と先端ブロック部５２とから構成されている。駆動部５１は、先端ブロック部５２と螺合する固定鉄心５３と、この固定鉄心５３に係止する板状の上ケース部材５４と、この上ケース部材５４が螺合する円筒状の円筒ケース５５と、この円筒ケース５５の下端にかしめ固定される下ケース部材５６と、前記円筒ケース５５内に収納されると共に固定鉄心５３に固定される円筒状のシリンダ５６と、このシリンダ５６の周囲に固定されるボビン５７と、このボビン５７に巻回される励磁コイル５８と、固定鉄心５３と同軸上に配置され、シリンダ５６の内部に摺動自在に挿入されるプランジャ５９と、このプランジャ５９と軸心を一致させて該プランジャ５９に固定され、前記固定鉄心５３の中央に設けられた軸孔６０を挿通するロッド状の弁体６１と、シリンダ５６の下ケース部材側の開口端部にＯリング６２を介して気密に嵌合され、下ケース部材５６に螺合された封止ブロック６３と、固定鉄心５３とプランジャ５９との間に弾装されたスプリング６４とを有して構成されている。

弁体６１の末端部は、封止ブロック６３に穿設されたロッド挿入孔６５に摺動可能に挿入され、この封止ブロック６３への挿入部分はＯリング６６により気密性が確保されている。

そして、封止ブロック６３のロッド挿入孔６５には、ここに挿入された弁体６１により画成される背圧室６９が形成され、この背圧室６９には封止ブロック６３に形成された連通孔７０を介して大気圧又は真空圧Ｐｏが導入されるようになっている。なお、６７は、弁体６１の上部を周方向の数か所で支持するサポート部材であり、６８は、励磁コイル５８に電流を供給するリード線である。

先端ブロック部５２は、軸方向の基端側で固定鉄心５３に羅合させたブロック本体７１と、このブロック本体７１の先端側に羅合させた弁座部材７２とを有して構成されているもので、先端ブロック部５２のブロック本体７１の先端部には、フィルタ７３を収容したフィルタ装着部材７４が羅合され、フィルタ７３と弁座部材７２との間には、フィルタ７３を介して前記吐出室４４と連通する高圧導入空間７５が形成されている。

また、弁座部材７２と固定鉄心５３との間には、軸孔６０を挿通する弁体６１が突出すると共にブロック本体７１に径方向に形成された連通孔７６を介して前記制御室２６と連通する圧力調整空間７７が形成されている。この圧力調整空間７７は、軸孔６０の弁体６１との間の隙間を介して固定鉄心５３とプランジャ５９との間のスプリング６４が収容された空間７８に連通しており、また、プラジャ５９とシリンダ５６との間のクリアランスを介してプランジャ５９と封止ブロック６３との間の空間７９にも連通しており、したがって、圧力調整空間７７、固定鉄心５３とプランジャ５９との間の空間７８、プランジャ５９と封止ブロック６３との間の空間７９は制御室圧Ｐｃとなっている。

前記弁座部材７２には、前記高圧導入空間７５と前記圧力調整空間７７とを連通する弁口８０が形成され、この弁口８０は、前記圧力調整空間７７から弁体６１を該弁口８０の周縁に離接させることにより開閉可能となっている。このロッド状の弁体６１によって弁口８０を開閉させる弁口開閉部材が構成されている。

以上の構成において、弁体６１に作用する圧力を見ると、制御室圧Ｐｃは、弁体６１の軸方向には直接作用せず、また、弁体６１に固定されたプランジャ５９に対しても軸方向の前後が制御室圧Ｐｃとなるので、プランジャ５９を介して制御室圧Ｐｃが弁体６１の軸方向に作用することもない。これに対して、弁体６１の先端には弁口８０を介して吐出室圧Ｐｄが開方向に作用し、また、弁体６１の末端には背圧室６９に導入される大気圧または真空圧が作用する。また、スプリング６４による弾性力（スプリング圧）がプランジャ５９を介して弁体６１の開方向に作用すると共に励磁コイル５８による誘起される電磁力が弁体６１の閉方向に作用する。したがって、吐出室４４の圧力（吐出室圧Ｐｄ）、吸入室４５の圧力（吸入室圧Ｐｓ）、制御室２６の圧力（制御室圧Ｐｃ）のうちで、弁体６１の軸方向に作用する圧力は、吐出室４４の圧力（吐出室圧Ｐｄ）のみであり、この吐出室圧Ｐｄと背圧Ｐｏ（大気圧または真空圧）、スプリング圧、および電磁力がバランスした位置に弁体が動くことになる。スプリング圧および背圧は一定であるので、電磁力によって弁体６１の開弁圧が調整され、この開弁圧を有する弁体６１が吐出室圧Ｐｄに応じて開閉されることになる。

なお、励磁コイル５８へ供給する電流は、図４に示されるように、コントロールユニット１２において、各センサ値（外気温度、車室内温度、日射量、実エバ後温度等）が入力されると（ステップ９０）、目標とするエバポレータ直後の空気温度（目標エバ後温度）を算出し（ステップ９２）、実際のエバポレータ直後の空気温度（実エバ後温度）と目標エバ後温度との差に基づき、実エバ後温度を目標エバ後温度に近づけるような励磁コイル５８の供給電流値が決定される（ステップ９４）。

したがって、このような圧力制御弁２を用いることで、吐出室圧Ｐｄ、吸入室圧Ｐｓ、制御室圧Ｐｃのうちで、吐出室圧Ｐｄのみが弁体６１に作用して弁開度が自律的に制御されるので、励磁コイル５８の電流を任意に調整することにより、電流に対応した吐出圧となるように圧縮機３の吐出容量が制御されることとなる。このため、上述のように、実エバ後温度を目標温度（目標エバ後温度）に近づけるように励磁コイル５８の電流を調節することにより、好ましい空調を得ることが可能となる。

また、熱負荷や圧縮機回転数の上昇によりシステム側の高圧が上昇する場合でも、吐出室の圧力が直接的に弁体に作用しているため、電流に対応した吐出圧を維持するように自律的に吐出容量が制御されることになる。これにより、冷凍サイクル１の高圧側に圧力を測定する圧力センサなどを設けて外部からの信号に基づき吐出容量を減らす制御を行わなくても高圧異常を速やかに回避することが可能となる。

なお、上述した圧力制御弁２は、同様の目的を達成できるものであれば上記構成例に限定されるものではなく、例えば、図５に示されるように変形させてもよい。
この図５に示される変形例においては、前記弁体６１の末端部に作用する大気圧または真空圧を封止ブロック３と弁体６１の末端との間に介在させたベローズ８１内に連通孔７０を介して供給し、このベローズ８１を介して大気圧または真空圧を弁体６１に作用させるようにしてもよい。このベローズ８１は、弁体６１の末端および封止ブロック６３に固着されており、プランジャ５９と封止部材６３との間の空間７９の制御室圧Ｐｃが弁体６１の末端に軸方向に作用しないように取り付けられている。

したがって、このような構成においても、制御室圧Ｐｃが弁体の軸方向に作用することはなく、吐出室４４の圧力（吐出室圧Ｐｄ）、吸入室４５の圧力（吸入室圧Ｐｓ）、制御室２６の圧力（制御室圧Ｐｃ）のうちで、弁体６１の軸方向に作用する圧力は、吐出室４４の圧力（吐出室圧Ｐｄ）のみとすることが可能となり、前記構成例と同様の作用効果を奏することが可能となる。

また、圧力制御弁２は図６に示されるような構成としてもよい。
ここで示される圧力制御弁２は、前記圧力制御弁と同様に駆動部５１と先端ブロック部５２とから構成されている。駆動部５１は、固定鉄心１０１と、この固定鉄心１０１の末端側に螺合された下ケース部材１０２と、この下ケース部材１０２にかしめ固定された円筒状の円筒ケース１０３と、この円筒ケース１０３内に収納されると共に固定鉄心１０１の先端側に固定される円筒状のシリンダ１０４と、固定鉄心１０１及びシリンダ１０４の周囲に固定されるボビン１０５と、このボビン１０５に巻回される励磁コイル１０６と、シリンダ１０４の内部に摺動自在に挿入されるプランジャ１０７と、このプランジャ１０７と軸心を一致させて該プランジャに固定され、先端ブロック部５２内に突出された弁体１０８と、固定鉄心１０１の末端側の開口端部にＯリング１０９を介して機密に嵌合された封止部材１１０と、固定鉄心１０１の先端側開口端に固定されたバネ受け１１１と、このバネ受け１１１と弁体１０８との間に弾装されたスプリング１１２とを有して構成されている。

先端ブロック部５２は、軸方向の基端側でＯリング１１３を介してシリンダ１０４にスペーサ１１４を介して係止固定されたブロック本体１１５を備え、このブロック本体１１５には、該ブロック本体１１５に径方向に穿設された連通路１１６を介して吐出室４４と連通し、前記プランジャ１０７を収容する高圧導入空間１１７と、この高圧導入空間１１７とブロック本体１１５に軸方向に形成された連通路１１８を介して連通し、該ブロック本体１１５の先端部に設けられた蓋体１１９によって閉塞された弁頭部収容空間１２０と、ブロック本体１１５に径方向に穿設された連通路１２１を介して前記制御室２６に連通する圧力調整空間１２２とが形成されている。

前記弁体１０８は、ブロック本体１１５に高圧導入空間１１７から弁頭部収容空間１２０にかけて穿設された軸孔１２３に摺動可能に挿通され、この弁体１０８の弁頭部１０８ａは、前記弁頭部収容空間１２０に収容され、弁頭部収容空間１２０から軸孔１２３を開閉可能としている。前記圧力調整空間１２２は、軸孔１２３の内周面と弁体１０８の弁頭部１０８ａの手前で径を小さくして形成した小径部１０８ｂとの間に形成されるもので、したがって、圧力調整空間１２２と高圧導入空間１１７が連通する弁頭部収容空間１２０との間は、弁体１０８（弁頭部１０８ａ）の開閉（軸孔１２３の開口周縁への離接）によって開閉されるようになっている。

また、弁頭部収容空間１２０には、蓋体１１９と弁体１０８（弁頭部１０８ａ）との間にベローズ１２４が介在されている。このベローズ１２４は、蓋体１１９と弁頭部１０８ａとに固着されて内部が大気圧または真空圧Ｐｏに設定されているもので、弁頭部収容空間１２０の吐出室圧Ｐｄが弁頭部１０８ａの先端に軸方向に作用しないように取り付けられている。

このような構成においても、制御室圧Ｐｃは、弁体１０８の軸方向には作用せず、吐出室圧Ｐｄは高圧導入空間１１７のプランジャ１０７とバネ受け１１１との間から弁体１０８に対して開方向に作用し、また、弁体１０８の先端にはベローズ１２４に封入される大気圧または真空圧Ｐｏが作用する。また、スプリング１１２による弾性力（スプリング圧）が弁体１０８の開方向に作用すると共に励磁コイル１０６により誘起される電磁力がプランジャ１０７を介して弁体１０８の閉方向に作用する。したがって、吐出室４４の圧力（吐出室圧Ｐｄ）、吸入室４５の圧力（吸入室圧Ｐｓ）、制御室２６の圧力（制御室圧Ｐｃ）のうちで、弁体１０８の軸方向に作用する圧力は、吐出室４４の圧力（吐出室圧Ｐｄ）のみであり、この吐出室圧Ｐｄとベローズ１２４内の圧力（大気圧または真空圧Ｐｏ）、スプリング圧、および電磁力がバランスした位置に弁体１０８（弁頭部１０８ａ）が動くことになる。スプリング圧およびベローズ１２４の内圧は一定であるので、弁体１０８は、電磁力によって弁体１０８の開弁圧が調整され、この開弁圧を有する弁体１０８が吐出室圧Ｐｄに応じて開閉されるようになっている。

したがって、このような圧力制御弁２においても、吸入室圧Ｐｓ，制御室圧Ｐｃ，吐出室圧Ｐｄのうち、吐出室圧Ｐｄのみが弁体１０８に作用して弁開度が自律的に制御されるので、励磁コイル１０６の電流を任意に調整することにより、電流に対応する吐出圧になるように圧縮機の吐出容量が制御されることとなる。

また、熱負荷や圧縮機回転数の上昇によりシステム側の高圧が上昇する場合でも、吐出室４４の圧力が直接的に弁体１０８に作用しているため、電流に対応した吐出圧を維持するように自律的に吐出容量が制御されることになり、冷凍サイクル１の高圧側に圧力を測定する圧力センサなどを設けて外部からの信号に基づき吐出容量を減らす制御を行わなくても高圧異常を速やかに回避することが可能となる。

２ 圧力制御弁
２６ 制御室
２７ 駆動軸
３６ 斜板
４０ シリンダ
４１ ピストン
４３ 圧縮室
４４ 吐出室
４５ 吸入室
４８ 給気通路
６１，１０８ 弁体
７５，１１７ 高圧導入空間
７７，１２２ 圧力調整空間
８０ 弁口

Claims (5)

1. ハウジングと、このハウジング内に設けられる駆動軸と、この駆動軸と共に回転すると共に前記駆動軸に対する傾斜角度が可変自在である斜板と、前記ハウジング内に設けられ、前記駆動軸と平行な軸を有する複数のシリンダと、該シリンダに摺動自在に配され、前記斜板の回転に伴って前記シリンダ内を往復動する複数のピストンと、前記シリンダと前記ピストンとによって画成される圧縮室と、前記ピストンの反圧縮室側に形成される制御室と、前記ピストンの吸入行程において前記圧縮室に吸入される作動流体を収容する吸入室と、前記ピストンの圧縮行程において前記圧縮室で圧縮された前記作動流体が吐出される吐出室とを有し、前記制御室の圧力が上昇すると吐出容量が減少する可変容量型圧縮機に用いられ、前記吐出室と前記制御室とを接続する給気通路の開度を調節することにより前記吐出室から前記制御室への前記作動流体の供給量を調節して前記制御室の圧力を調整する圧力制御弁において、
   前記吐出室の圧力、前記吸入室の圧力、前記制御室の圧力のうち、前記吐出室の圧力のみに基づき、前記給気通路の開度を調節することを特徴とする圧力制御弁。
2. 前記吐出室に連通する高圧導入空間と、前記制御室に連通する圧力調整空間と、前記高圧導入空間と前記圧力調整空間とを連通する弁口と、この弁口を開閉可能な弁口開閉部材とを備え、
   前記弁口開閉部材の動作方向の一端側に前記高圧導入空間に導入された前記吐出室の圧力が前記弁口を開放させる方向に作用し、前記弁口開閉部材の動作方向の他端側に大気圧または真空圧が作用することを特徴とする請求項１記載の圧力制御弁。
3. 前記弁口開閉部材は、その動作方向の一端側が前記弁口に対向し、この弁口を前記圧力調整空間から開閉可能であり、
   前記高圧導入空間に導入された前記吐出室の圧力が前記弁口を介して前記弁口開閉部材の一端側に作用し、
   前記弁口開閉部材の動作方向の他端側に大気圧または真空圧が作用することを特徴とする請求項２記載の圧力制御弁。
4. 前記弁口開閉部材に対して前記弁口を閉鎖する方向に調整可能な外力を付与する外力付与手段を備えることを特徴とする請求項２又は３のいずれかに記載の圧力制御弁。
5. 請求項１乃至４のいずれかに記載の圧力制御弁を用いた可変容量圧縮機。

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