JP3804294B2 - ソレノイド制御弁 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はソレノイド制御弁に関する。より詳しくは、制御流体の圧力に応答する圧力応答手段を備えたソレノイド制御弁であり、圧力応答対象となる制御流体の圧力範囲を拡大し、また小型で耐久性を備える技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エアコン等（冷房装置）に用いられる可変容量型の圧縮機において、例えば回転軸に対し揺動して所定の角度に設定される斜板の軸方向変位をピストンの往復動に変換して冷媒を圧縮する斜板式の圧縮機では、斜板の角度が一定に固定された場合、入力される回転数の変化に応じて冷房能力が変化してしまう。
【０００３】
従って、斜板の回転数や必要とされる冷房能力に応じて斜板の角度を変え、ピストンの往復動ストロークを変更して冷房能力の調整を行なうことが行なわれている。
【０００４】
この冷房能力の調整においては、例えば、冷媒が気化して吸熱作用を伴うエバポレータを通過する冷風の吹き出し温度（冷風の吹き出し量及び冷却前の温度にも関係する）と圧縮機の冷媒の吸入圧力Ｐｓは、相関関係を有することから（冷風温度が上がると吸入圧力Ｐｓは上昇し、冷風温度が下がると吸入圧力Ｐｓは下降する）、吸入圧力Ｐｓの変化を利用して斜板を所定の角度に設定する制御が行なわれている。
【０００５】
尚、以降において用いられる圧縮機から出力される冷媒の圧力を吐出圧力Ｐｄ、斜板を所定の角度に設定するために斜板が配置される圧縮機のクランク室の圧力をクランク室圧力Ｐｃとする。
【０００６】
（従来技術１）
図１６は、このような制御を行なうためのソレノイド制御弁６００の断面構成説明図であり、図１７はその模式図である。
【０００７】
ソレノイド制御弁６００は、円筒状のバルブボディ６０１の軸方向両側に感圧部６０２とソレノイド部６０３とを備えている。
【０００８】
感圧部６０２には、バルブボディ６０１の開口部６０１ａに嵌合しベローズ組立体６０４を収納するベローズキャップ６０５が備えられている。ベローズキャップ６０５の内部はベローズ室６０６となっている。
【０００９】
ベローズ室６０６に配置されるベローズ組立体６０４は、保持プレート６０４ａ，６０４ｂと、その封止部に両端部が封止固定され、内部を真空あるいは一定圧力（Ｐ0 ）に密封された圧力応答部材としてのベローズ６０４ｃとから構成され、バネ６０４ｄにより伸長方向に付勢されている。
【００１０】
保持プレート６０４ａはベローズキャップ６０５の端面部６０５ａに設けられた窪み６０５ｂに嵌合し、保持プレート６０４ｂはバルブボディ６０１のシート面６０１ｂに当接し、バルブ部６０７を開閉する弁体として機能する。
【００１１】
ソレノイド部６０３には、制御電流が印加されるコイル６０３ａにより発生する磁力によりセンタポスト６０３ｂ側へと吸引され、付勢力を発生するプランジャ６０３ｃが備えられている。
【００１２】
そして、プランジャ６０３ｃの付勢力を弁体である保持プレート６０４ｂへと与えるバランスロッド６０８が配置されている。
【００１３】
流体を制御するポートとしては、ベローズ室６０６に開口しベローズ６０４ｃにかかる雰囲気圧力をクランク室圧力Ｐｃとするポート６０９、吸入圧力Ｐｓがかかるポート６１０が形成され、バルブ部６０７が開弁した際には、クランク室圧力Ｐｃが吸入圧力Ｐｓ側へと逃がされる。
【００１４】
ソレノイド制御弁６００において、ベローズ組立体６０４の付勢力をバルブ部６０７を閉弁させる方向の付勢力とし、またベローズ組立体６０４に対向して配置されたソレノイド部６０３の推力（付勢力）をバルブ部６０７を開弁させる方向の付勢力としている。
【００１５】
そして、ソレノイド部６０３の推力を変更することによって、バルブ部６０７を開弁させる付勢力を変え、ベローズ組立体６０４の付勢力とのバランスによりバルブ部６０７の開閉弁力を調整する。
【００１６】
クランク室圧力Ｐｃから吸入圧力Ｐｓへの流量制御を行なうことによりクランク室圧力Ｐｃを調圧し、圧縮機の斜板の角度を変えて冷房能力の調整（吐出圧力Ｐｄの調圧）を行ない、結果的に吸入圧力Ｐｓを制御している。
【００１７】
このソレノイド制御弁６００による圧力制御のバランス式を以下の数式１に示す。
【００１８】
但し、
ｆ０：ベローズ内バネ付勢力
Ｓ１：ベローズ受圧面積
Ｓ２：バルブ部受圧面積
Ｐ０：ベローズ内圧力
Ｐｓ：吸入圧力
Ｐｃ：クランク室圧力
Ｆｓ：ソレノイド推力
とする。
【００１９】
【数１】
ｆ０−Ｓ１（Ｐｃ−Ｐ０）＋Ｓ２（Ｐｃ−Ｐｓ）＝Ｆｓ
数式１によると、各ポート圧力と、それらの圧力を受けるベローズ受圧面積及びバルブ部受圧面積による付勢力と、ソレノイド推力Ｆｓはバランスしているが、吸入圧力Ｐｓの可変幅は、ベローズ組立体６０４の付勢力と、ソレノイド部６０３の推力によってほぼ決定される。
【００２０】
図１８に示す制御圧力特性は、吸入圧力Ｐｓの制御にあたり、クランク室圧力Ｐｃの影響をなくした例であるが、このときのベローズ受圧面積Ｓ１とバルブ部受圧面積Ｓ２を、Ｓ１＝Ｓ２とすると、数式１は、数式２となる。
【００２１】
【数２】
ｆ０−Ｓ１（Ｐｓ−Ｐ０）＝Ｆｓ
ここで、吸入圧力ＰｓをＰｓ１とすると、数式２は、数式３となる。
【００２２】
【数３】
ｆ０−Ｓ１（Ｐｓ１−Ｐ０）＝Ｆｓ１
またここで、吸入圧力ＰｓをＰｓ２とすると、数式２は、数式４となる。
【００２３】
【数４】
ｆ０−Ｓ１（Ｐｓ２−Ｐ０）＝Ｆｓ２
従って、吸入圧力Ｐｓの可変幅Ｐｓ１−Ｐｓ２は、数式５の通りとなる。
【００２４】
【数５】
Ｐｓ１−Ｐｓ２＝（Ｆｓ２−Ｆｓ１）／Ｓ１
数式５より、吸入圧力Ｐｓの可変幅は、ソレノイドの推力可変幅（Ｆｓ２−Ｆｓ１）及びベローズ受圧面積Ｓ１によって決定されることになる。
【００２５】
このようなバランス式の下、従来のフロン系の冷媒（Ｒ１３４ａ）では、吸入圧力Ｐｓの可変幅は、５kgf ／ｃｍ2 程度必要となり、またベローズ受圧面積Ｓ１は０．５ｃｍ2 程度のため、ソレノイドの必要推力差は２．５kgf 程度となる。
【００２６】
しかし、冷媒を炭酸ガスや炭化水素等の凝縮圧力の高い冷媒を用いた場合、吸入圧力Ｐｓの可変幅は、２０kgf ／ｃｍ2 程度必要となる。
【００２７】
このとき、現在のソレノイドの推力差（２．５kgf ）で吸入圧力Ｐｓの可変幅を２０kgf ／ｃｍ2 とした場合、ベローズ受圧面積Ｓ１は０．１２５ｃｍ2 となり、極端な小型化が必要となり、製作が非常に困難となる。
【００２８】
また、逆にベローズ受圧面積Ｓ１を現状の０．５ｃｍ2 とした場合、ソレノイドの推力差は１０kgf 必要となり、ソレノイドの大型化や必要電力の上昇を招くこととなる。
【００２９】
（従来技術２）
図１９は、上記従来技術と同様に圧縮機の制御を行なうためのソレノイド制御弁６５０の断面構成説明図であり、図２０はその模式図である。
【００３０】
従来技術１とは逆に、ベローズ組立体６５１の付勢力をバルブ部６５２を開弁させる方向の付勢力とし、またベローズ組立体６５１に対向して配置されたソレノイド６５３の推力をバルブ部６５２を閉弁させる方向の付勢力としている。
【００３１】
そして、ソレノイド６５３の推力を変更することによって、バルブ部６５２を閉弁させる付勢力を変えることによって、バルブ部６５２の開閉弁力を調整する。
【００３２】
バルブ部６５２のバルブ６５２ａには、ベローズ出力ロッド６５５とバランスロッド６５６により、軸方向に対向する荷重がかけられている。バランスロッド６５６は、ソレノイド６５３による閉弁方向の推力が加えられる。
【００３３】
また、ベローズ室６５７とソレノイド６５３のプランジャ６５８を収容しているプランジャ室６５９はバルブボディ６６０を軸方向に貫通する通路６６１及びプランジャ６５８の軸方向孔６５８ａにより接続され、プランジャ室６５９には吸入圧力Ｐｓがかかっている。
【００３４】
ソレノイド制御弁６５０によって吐出圧力Ｐｄからクランク室圧力Ｐｃへの流量制御を行なうことによりクランク室圧力Ｐｃを調圧し、圧縮機の斜板の角度を変えて冷房能力の調整（吐出圧力Ｐｄの調圧）を行ない、結果的に吸入圧力Ｐｓを制御している。
【００３５】
このソレノイド制御弁６５０による圧力制御のバランス式を以下の数式６に示す。
【００３６】
但し、
ｆ０：ベローズ内バネ付勢力
Ｓ１：ベローズ受圧面積
Ｓ２：ベローズ出力ロッド６５５受圧面積
Ｓ３：バルブ部６５２のシール部受圧面積
Ｓ４：バランスロッド６５６受圧面積
Ｐ０：ベローズ内圧力
Ｐｓ：吸入圧力
Ｐｃ：クランク室圧力
Ｐｄ：吐出圧力
Ｆｓ：ソレノイド推力
とする。
【００３７】
【数６】
ｆ０＋（Ｐｓ−Ｐ０）（Ｓ２−Ｓ１−Ｓ４）＋Ｐｄ（Ｓ３−Ｓ２）
＋Ｐｃ（Ｓ４−Ｓ３）＝Ｆｓ
数式６によると、各ポート圧力と、それらの圧力を受けるバルブ構成部材による付勢力と、ソレノイド推力Ｆｓはバランスしているが、吸入圧力Ｐｓの可変幅は、ベローズ組立体６５１の付勢力と、ソレノイド６５３の推力によってほぼ決定される。
【００３８】
図２１に示す制御圧力特性は、吸入圧力Ｐｓの制御にあたり、吐出圧力Ｐｄとクランク室圧力Ｐｃの影響をなくした例である。このときの各受圧面積Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を、Ｓ２＝Ｓ３＝Ｓ４とすると、数式６は、数式７となる。
【００３９】
【数７】
ｆ０−Ｓ１・（Ｐｓ−Ｐ０）＝Ｆｓ
ここで、吸入圧力ＰｓをＰｓ１とすると、数式７は、数式８となる。
【００４０】
【数８】
ｆ０−Ｓ１・（Ｐｓ１−Ｐ０）＝Ｆｓ１
またここで、吸入圧力ＰｓをＰｓ２とすると、数式７は、数式９となる。
【００４１】
【数９】
ｆ０−Ｓ１・（Ｐｓ２−Ｐ０）＝Ｆｓ２
従って、吸入圧力Ｐｓの可変幅Ｐｓ１−Ｐｓ２は、数式１０の通りとなる。
【００４２】
【数１０】
Ｐｓ１−Ｐｓ２＝（Ｆｓ２−Ｆｓ１）／Ｓ１
数式１０より、吸入圧力Ｐｓの可変幅は、ソレノイドの推力可変幅（Ｆｓ２−Ｆｓ１）及びベローズ受圧面積Ｓ１によって決定されることになる。
【００４３】
このようなバランス式の下、従来のフロン系の冷媒（Ｒ１３４ａ）では、吸入圧力Ｐｓの可変幅は、５kgf ／ｃｍ2 程度必要となり、またベローズ受圧面積Ｓ１は０．５ｃｍ2 程度のため、ソレノイドの必要推力差は２．５kgf 程度となる。
【００４４】
しかし、冷媒を炭酸ガスや炭化水素等の凝縮圧力の高い冷媒を用いた場合、吸入圧力Ｐｓの可変幅は、２０kgf ／ｃｍ2 程度必要となる。
【００４５】
このとき、現在のソレノイドの推力差（２．５kgf ）で吸入圧力Ｐｓの可変幅を２０kgf ／ｃｍ2 とした場合、ベローズ受圧面積Ｓ１は０．１２５ｃｍ2 となり、極端な小型化が必要となり、製作が非常に困難となる。
【００４６】
また、逆にベローズ受圧面積Ｓ１を現状の０．５ｃｍ2 とした場合、ソレノイドの推力差は１０kgf 必要となり、ソレノイドの大型化や必要電力の上昇を招くこととなる。
【００４７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、上記の従来技術１〜２におけるソレノイド制御弁において、冷媒を炭酸ガスや炭化水素等の凝縮圧力の高い冷媒を用いた場合、吸入圧力Ｐｓやクランク室圧Ｐｃ等の圧力応答対象となる制御流体の圧力の可変幅が大きくなり、ベローズ組立体の受圧面積を小さくする必要が生じる。
【００４８】
しかし、ベローズ有効受圧面積を所定値よりも小さくすることは困難であることから、ベローズの出力特性（圧力差に対する付勢力の大きさ）を自由に設定したり、ソレノイド制御弁やソレノイド制御弁の耐久性を高め、かつ小型化を達成することは困難となっていた。
【００４９】
本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、圧力応答対象となる制御流体の圧力範囲を拡大し、また小型で耐久性を備えたソレノイド制御弁を提供することにある。
【００５０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、固定端部と可動端部とを有し、有効受圧面積の異なる一対のベローズを備えた内部が密閉されたベローズ組立体、又は、有効受圧面積の異なる一対のダイアフラムを備えた内部が密閉されたダイアフラム組立体と、前記一対のベローズの可動端部同士、又は一対のダイアフラム同士を接続すると共に、ベローズの可動端部又はダイアフラムと開閉制御がなされる弁手段とを接続する接続手段と、印加される電流値に応じて変化する付勢力を前記弁手段の開閉制御に加え、前記弁手段の開閉制御を調節するソレノイドと、を備えたソレノイド制御弁において、前記一対のベローズ又は一対のダイアフラムには、外部雰囲気圧力と密閉された内部圧力とが作用し、前記外部雰囲気圧力が前記一対のベローズ又は一対のダイアフラムに作用することによって生じる前記弁手段への付勢力の変動値は、前記一対のベローズの有効受圧面積の差または前記一対のダイアフラムの有効受圧面積の差と前記外部雰囲気圧力の変動値との積となるように構成されることを特徴とする。
【００５１】
これによると、圧力応答対象となる制御流体の圧力に応じ、かつ一対のベローズまたはダイアフラムのそれぞれよりも小さな有効受圧面積に相当する付勢力で弁手段の開閉制御を行なうことが可能となる。
【００５２】
また、ソレノイドによる付勢力により弁手段の開閉制御を調節することが可能となる。すなわち、ベローズ組立体またはダイアフラム組立体による付勢力とソレノイドによる付勢力がバランスする位置に弁体を保持することや、圧力応答対象による弁体の開閉制御に必要な付勢力を変えて制御対象流体の圧力範囲を変更又は拡大することが可能となる。
【００５３】
ベローズ組立体またはダイアフラム組立体による付勢力とソレノイドによる付勢力をバランスさせる場合では、ベローズ組立体またはダイアフラム組立体による付勢力は小さな有効受圧面積に相当する付勢力となり、制御対象流体の圧力が増大しても付勢力を抑えることができ、ソレノイドによる付勢力を大きくすることも不要となり、ソレノイドの小型化を図ることが可能となる。
【００５４】
従って、ソレノイド制御弁の補強や弁体の位置を保持する付勢手段及びソレノイド等の付勢力を増加させることなく、圧力応答対象となる制御流体の圧力範囲を拡大し、またソレノイド制御弁小型化と耐久性を備えることが可能となる。
【００５７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、ソレノイド制御弁５１の断面構成説明図であり、図２はソレノイド制御弁５１の開閉制御に関係して弁体部に作用する付勢力（以降、ｆｘまたはＦｘと記載）と、各構成部材における制御流体の圧力を受ける有効受圧面積（以降、Ｓｘと記載）及び圧力（以降、Ｐｘと記載）の状態を説明する模式図である。
【００５８】
このソレノイド制御弁５１は、従来技術で説明したソレノイド制御弁６００と同様に、例えば、エアコン等（冷房装置）に用いられる可変容量型の圧縮機へと導入される冷媒を圧力応答対象となる制御流体として、圧縮機への吸入圧力Ｐｓに応答した制御を行なう。
【００５９】
尚、圧縮機としては、斜板が配置されるクランク室のクランク室圧力Ｐｃに応じて斜板の角度が変わり、圧縮機から出力される冷媒の吐出圧力Ｐｄすなわち冷房能力を調整としているものである。
【００６０】
このソレノイド制御弁５１は、クランク室圧力Ｐｃに応答するベローズ組立体５２と、ソレノイド５３により、バルブ部５４の開閉制御を行なう。
【００６１】
ベローズ組立体５２は、主要な構成として有効受圧面積に差のある一対の圧力応答手段としてのベローズ５２ａ，５２ｂと、弁体５４ａを閉弁方向に付勢するバネ５２ｃを備えている。
【００６２】
ベローズ組立体５２はベローズ室５５内に配置され、有効受圧面積が異なる２つのベローズ５２ａ，５２ｂを環状スリーブ５２ｅを介して同軸的に対向配置している。環状スリーブ５２ｅはベローズ室５５内部に軸方向に位置調節可能なスリーブ５６を介して固定されている。
【００６３】
ベローズ５２ａ，５２ｂは、一方の端部が固定端部となり、環状スリーブ５２ｅに密封して嵌合固定されている。また、他方の端部は可動部としての可動端部となりロッド５２ｄにより接続され、２つの圧力領域としてのベローズ５２ａ，５２ｂの外部雰囲気圧力と、内部圧力の圧力差に応じて変位する。
【００６４】
ロッド５２ｄは、弁体５４ａと接続されており、弁体５４ａを閉弁方向へと付勢する。
【００６５】
また、ベローズ５２ａ，５２ｂの有効受圧面積に比例的関係を有する蛇腹部の直径は、それぞれＤ１，Ｄ２であり、この実施の形態ではＤ１＜Ｄ２の関係となっている。そして、ベローズ５２ａ，５２ｂにより囲まれた領域を、内部圧力Ｐ０となる密閉圧力領域５７としている。
【００６６】
内部圧力Ｐ０となる密閉圧力領域５７内の圧力は、ベローズ組立体５２の使用条件等に合わせて適宜な値に設定されるものであるが、雰囲気圧力が大気圧程度の圧力からもたらされる場合には、圧力差を発生させるために負圧（真空）として設定される。
【００６７】
ソレノイド５３は、コイル５３ａに印加される電圧／電流に応じ、プランジャ５３ｂに付勢力を発生させる。プランジャ５３ｂの付勢力はロッド５３ｃを介して弁体５４ａに対して開弁方向に伝達される。
【００６８】
このソレノイド制御弁５１による圧力制御のバランス式を以下の数式１１に示す。
【００６９】
但し、
ｆ０：ベローズ内バネ５２ｃの付勢力
Ｓ１：ベローズ５２ｂの受圧面積
Ｓ２：バルブ部５４の受圧面積
Ｓ３：ベローズ５２ａの受圧面積
Ｐ０：ベローズ内圧力
Ｐｓ：吸入圧力
Ｐｃ：クランク室圧力
Ｆｓ：ソレノイド推力
とする。
【００７０】
【数１１】
ｆ０−（Ｓ１−Ｓ３）（Ｐｃ−Ｐ０）＋Ｓ２（Ｐｃ−Ｐｓ）＝Ｆｓ
この数式１１において、ベローズ受圧面積の差とバルブ部受圧面積Ｓ２を、Ｓ１−Ｓ３＝Ｓ２の関係とすると、数式１１は数式１２となる。
【００７１】
【数１２】
ｆ０−（Ｓ１−Ｓ３）（Ｐｓ−Ｐ０）＝Ｆｓ
従って、図１８と同様の制御圧力特性を得るためには、
ここで、吸入圧力ＰｓをＰｓ１とすると、数式１２は、数式１３となる。
【００７２】
【数１３】
ｆ０−（Ｓ１−Ｓ３）（Ｐｓ１−Ｐ０）＝Ｆｓ１
ここで、吸入圧力ＰｓをＰｓ２とすると、数式１２は、数式１４となる。
【００７３】
【数１４】
ｆ０−（Ｓ１−Ｓ３）（Ｐｓ２−Ｐ０）＝Ｆｓ２
従って、吸入圧力Ｐｓの可変幅Ｐｓ１−Ｐｓ２は、数式１５の通りとなる。
【００７４】
【数１５】
Ｐｓ１−Ｐｓ２＝（Ｆｓ２−Ｆｓ１）／（Ｓ１−Ｓ３）
数式１５より、吸入圧力Ｐｓの可変幅は、ソレノイドの推力可変幅（Ｆｓ２−Ｆｓ１）とベローズの有効受圧面積の差により決定される。
【００７５】
その結果、ソレノイドの推力差が小さくてもベローズの面積差を小さくすることにより、吸入圧力Ｐｓの大きな可変幅に対応することができ、結果的に吸入圧力Ｐｓの可変幅を大きくすることが可能となる。また、ソレノイドの小型化も容易であり、ソレノイド制御弁の小型化を図り、バルブ部に大きな付勢力が加わらないことから耐久性が向上可能となる。
【００７６】
（実施の形態２）
図３は、第２の実施の形態における本発明を適用したソレノイド制御弁６１の断面構成説明図である。
【００７７】
ソレノイド制御弁６１は、ベローズ組立体の代わりに第２の実施の形態と同様のダイアフラム組立体６２を備えた構成であり、その他の構成及び作用・効果は第１の実施の形態と同様である。
【００７８】
（実施の形態３）
図４は、本発明を適用した第３の実施の形態におけるソレノイド制御弁７１の断面構成説明図であり、図５はその模式図である。
【００７９】
このソレノイド制御弁７１は、吸入圧力Ｐｓに応答するベローズ組立体７２と、ソレノイド７３により、バルブ部７４の開閉制御を行なう。
【００８０】
すなわち、ベローズ組立体７２の付勢力をバルブ部７４を開弁させる方向の付勢力とし、またベローズ組立体７２に対向して配置されたソレノイド７３の推力をバルブ部７４を閉弁させる方向の付勢力としている。
【００８１】
そして、ベローズ組立体７２の付勢力とソレノイド７３の推力の釣り合いによりバルブ部７４の開閉弁力を調整している。
【００８２】
ベローズ組立体７２は、有効受圧面積の異なるベローズ７２ａ，７２ｂとベローズ７２ａを伸長方向に付勢するバネ７２ｃを主要な構成として備えている。
【００８３】
ベローズ組立体７２にはベローズ出力ロッド７５が接続され、ベローズ出力ロッド７５とソレノイド７３のプランジャ７３ａの間には、弁体部７６ａを有するバランスロッド７６（この実施の形態では、ベローズ出力ロッド７５とバランスロッド７６は一体的に構成されている）が配置されている。
【００８４】
また、ベローズ室７７とソレノイド７３のプランジャ７３ａを収容しているプランジャ室７３ｂはバルブボディ７８を軸方向に貫通する通路７８ａ及びプランジャ７３ａの軸方向孔７３ａ１により接続され、プランジャ室７３ｂには吸入圧力Ｐｓがかかっている。
【００８５】
このソレノイド制御弁７１を圧縮機の制御に利用する場合には、ソレノイド制御弁７１によって吸入圧力Ｐｓに応じて吐出圧力Ｐｄからクランク室圧力Ｐｃへの流量制御を行なうことによりクランク室圧力Ｐｃを調圧し、圧縮機の斜板の角度を変えて冷房能力の調整（吐出圧力Ｐｄの調圧）を行ない、結果的に吸入圧力Ｐｓを制御する。
【００８６】
このソレノイド制御弁７１による圧力制御のバランス式を以下の数式１６に示す。
【００８７】
但し、
ｆ０：ベローズ内バネ付勢力
Ｓ１：ベローズ７２ａの受圧面積
Ｓ２：ベローズ出力ロッド７５の受圧面積
Ｓ３：バルブ部７４のシール部受圧面積
Ｓ４：バランスロッド７６の受圧面積
Ｓ５：ベローズ７２ｂの受圧面積
Ｐ０：ベローズ内圧力
Ｐｓ：吸入圧力
Ｐｃ：クランク室圧力
Ｐｄ：吐出圧力
Ｆｓ：ソレノイド推力
とする。
【００８８】
【数１６】
ｆ０＋（Ｐｓ−Ｐ０）（Ｓ２−Ｓ１−Ｓ４＋Ｓ５）＋Ｐｄ（Ｓ３−Ｓ２）
＋Ｐｃ（Ｓ４−Ｓ３）＝Ｆｓ
図２１に示した制御圧力特性を得るために、各受圧面積Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を、Ｓ２＝Ｓ３＝Ｓ４とすると、数式１６は、数式１７となる。
【００８９】
【数１７】
ｆ０＋（Ｐｓ−Ｐ０）（Ｓ５−Ｓ１）＝Ｆｓ
ここで、吸入圧力ＰｓをＰｓ１とすると、数式１７は、数式１８となる。
【００９０】
【数１８】
ｆ０＋（Ｐｓ１−Ｐ０）（Ｓ５−Ｓ１）＝Ｆｓ１
またここで、吸入圧力ＰｓをＰｓ２とすると、数式１７は、数式１９となる。
【００９１】
【数１９】
ｆ０＋（Ｐｓ２−Ｐ０）（Ｓ５−Ｓ１）＝Ｆｓ２
従って、吸入圧力Ｐｓの可変幅Ｐｓ１−Ｐｓ２は、数式２０の通りとなる。
【００９２】
【数２０】
Ｐｓ１−Ｐｓ２＝（Ｆｓ２−Ｆｓ１）／（Ｓ１−Ｓ５）
数式２０より、吸入圧力Ｐｓの可変幅は、ソレノイドの推力可変幅（Ｆｓ２−Ｆｓ１）とベローズの有効受圧面積の差（Ｓ１−Ｓ５）により決定される。
【００９３】
その結果、ソレノイドの推力差が小さくてもベローズの面積差を小さくすることにより、吸入圧力Ｐｓの大きな可変幅に対応することができ、結果的に吸入圧力Ｐｓの可変幅を大きくすることが可能となる。
【００９４】
また、ソレノイドの小型化も容易となり、バルブ部に大きな付勢力が加わらないことから耐久性も向上可能となる。
【００９５】
（実施の形態４）
図６は、第４の実施の形態における本発明を適用したソレノイド制御弁８１の断面構成説明図である。
【００９６】
ソレノイド制御弁８１は、ベローズ組立体７２の代わりに第２の実施の形態と同様のダイアフラム組立体８２を備えた構成であり、その他の構成及び作用・効果は第３の実施の形態と同様である。
【００９７】
（実施の形態５）
図７は、第５の実施の形態における本発明を適用したソレノイド制御弁９１の断面構成説明図である。
【００９８】
ソレノイド制御弁９１は、第３の実施の形態の構成において、ベローズ組立体とバルブ部の位置を交替させたものであり、ベローズ組立体９２をソレノイド９３とバルブ部９４の間に配置した構成となっている。
【００９９】
その他の構成及び作用・効果は第３の実施の形態と同様である。
【０１００】
（参考例１）図８は、参考例１におけるソレノイド制御弁１０１の断面構成説明図であり、図９はその模式図である。
【０１０１】
このソレノイド制御弁１０１は、吸入圧力Ｐｓに応答する分割して備えられた２つのベローズ組立体１０２，１０３と、ソレノイド１０４により、バルブ部１０５の開閉制御を行なう。
【０１０２】
ソレノイド制御弁１０１において、ベローズ組立体１０３を除く構成は、従来技術の項で示した図１９のソレノイド制御弁６５０と同様の構成を備えている。
【０１０３】
そして、この参考例での特徴として、ソレノイド１０４のプランジャ室１０４ｂ内に配置されたベローズ組立体１０３は、ベローズ組立体１０２と同じ吸入圧力Ｐｓに応答し、ベローズ組立体１０２とは反対方向の付勢力をバルブ部１０５の開閉制御に与える。
【０１０４】
各ベローズ組立体にはベローズ１０２ａ，１０３ａとバネ１０２ｂ，１０３ｂ及び端末部材１０２ｃ，１０２ｄ，１０３ｃ，１０３ｄを備えている。
【０１０５】
そして、ベローズ組立体１０２とベローズ組立体１０３は、有効受圧面積が異なっており、両者の接続手段として機能するプランジャ１０４ａ、バランスロッド１０６及びバルブロッド１０７により軸方向に接続され、２つのベローズ組立体１０２，１０３により得られる付勢力を、それらの有効受圧面積の差分に相当するものとしている。
【０１０６】
このソレノイド制御弁１０１による圧力制御のバランス式を以下の数式２１に示す。
【０１０７】
但し、
ｆ０：ベローズ１０２ａ内のバネ付勢力
ｆ１：ベローズ１０３ａ内のバネ付勢力
Ｓ１：ベローズ１０２ａの受圧面積
Ｓ２：バルブロッド１０７の受圧面積
Ｓ３：バルブ部１０５のシール部受圧面積
Ｓ４：バランスロッド１０６の受圧面積
Ｓ５：ベローズ１０３ａの受圧面積
Ｐ０：ベローズ内圧力
Ｐｓ：吸入圧力
Ｐｃ：クランク室圧力
Ｐｄ：吐出圧力
Ｆｓ：ソレノイド推力
とする。
【０１０８】
【数２１】
ｆ０−ｆ１＋（Ｐｓ−Ｐ０）（Ｓ２−Ｓ１−Ｓ４＋Ｓ５）
＋Ｐｄ（Ｓ３−Ｓ２）＋Ｐｃ（Ｓ４−Ｓ３）＝Ｆｓ
図２１に示した制御圧力特性を得る為に、各受圧面積Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を、Ｓ２＝Ｓ３＝Ｓ４とすると、数式２１は、数式２２となる。
【０１０９】
【数２２】
ｆ０−ｆ１＋（Ｐｓ−Ｐ０）（Ｓ５−Ｓ１）＝Ｆｓ
ここで、吸入圧力ＰｓをＰｓ１とすると、数式２２は、数式２３となる。
【０１１０】
【数２３】
ｆ０−ｆ１＋（Ｐｓ１−Ｐ０）（Ｓ５−Ｓ１）＝Ｆｓ１
またここで、吸入圧力ＰｓをＰｓ２とすると、数式２２は、数式２４となる。
【０１１１】
【数２４】
ｆ０−ｆ１＋（Ｐｓ２−Ｐ０）（Ｓ５−Ｓ１）＝Ｆｓ２
従って、吸入圧力Ｐｓの可変幅Ｐｓ１−Ｐｓ２は、数式２５の通りとなる。
【０１１２】
【数２５】
Ｐｓ１−Ｐｓ２＝（Ｆｓ２−Ｆｓ１）／（Ｓ１−Ｓ５）
数式２５より、吸入圧力Ｐｓの可変幅は、ソレノイドの推力可変幅（Ｆｓ２−Ｆｓ１）とベローズの有効受圧面積の差（Ｓ１−Ｓ５）により決定される。
【０１１３】
その結果、ソレノイドの推力差が小さくてもベローズの面積差を小さくすることにより、吸入圧力Ｐｓの大きな可変幅に対応することができ、結果的に吸入圧力Ｐｓの可変幅を大きくすることが可能となる。
【０１１４】
また、ソレノイドの小型化も容易となり、バルブ部に大きな付勢力が加わらないことから耐久性も向上可能となる。
【０１１５】
（参考例２）図１０は、参考例２におけるソレノイド制御弁１１１の断面構成説明図である。
【０１１６】
ソレノイド制御弁１１１は、参考例１におけるベローズ組立体１０２，１０３の代わりにダイアフラム組立体１１２，１１３を備えた構成であり、その他の構成及び作用・効果は参考例１と同様である。
【０１１７】
（参考例３）図１１は、参考例３におけるソレノイド制御弁１２１の断面構成説明図である。
【０１１８】
ソレノイド制御弁１２１は、２つのベローズ組立体１２２，１２３を直列させ、かつ隣接させて配置させた構成である。
【０１１９】
各ベローズ組立体にはベローズ１２２ａ，１２３ａとバネ１２２ｂ，１２３ｂ及び端末部材１２２ｃ，１２２ｄ，１２３ｃ，１２３ｄを備え、外側の端末部材１２２ｃと１２３ｃが移動を規制されている。
【０１２０】
そして、内側の端末部材１２２ｄと１２３ｄは、接続手段としての接続ロッド１２４により接続され、バルブボディに対し軸方向に移動するヨーク１２５，１２６を介してベローズ組立体１２２，１２３による付勢力をベローズ出力ロッド１２７に伝達している。
【０１２１】
従って、このソレノイド制御弁１２１は、吸入圧力Ｐｓに応答する直列に備えられた２つのベローズ組立体１２２，１２３と、ソレノイド１２８により、バルブ部１２９の開閉制御が行なわれる。
【０１２２】
その他の構成及び作用・効果は参考例１と同様である。この参考例のように、ベローズ組立体の配置位置を分割したり、あるいは直列に隣接させたり、任意の配置を採用することが可能である。
【０１２３】
（参考例４）図１２は、参考例４におけるソレノイド制御弁１３１の断面構成説明図であり、図１６で示されたソレノイド制御弁６００に対して応用したものである。図１３はソレノイド制御弁１３１の模式図である。
【０１２４】
このソレノイド制御弁１３１は、クランク室圧力Ｐｃに応答する分割して備えられた２つのベローズ組立体１３２，１３３と、ソレノイド１３４により、バルブ部１３５の開閉制御を行なう。
【０１２５】
この参考例として、ソレノイド１３４のプランジャ室１３４ｂ内に配置されたベローズ組立体１３３は、ベローズ組立体１３２と同じクランク室圧力Ｐｃに応答し、ベローズ組立体１３２とは反対方向の付勢力をバルブ部１３５の開閉制御に与える。
【０１２６】
各ベローズ組立体にはベローズ１３２ａ，１３３ａとバネ１３２ｂ，１３３ｂ及び端末部材１３２ｃ，１３２ｄ，１３３ｃ，１３３ｄを備えている。
【０１２７】
そして、ベローズ組立体１３２とベローズ組立体１３３は、有効受圧面積が異なっており、両者の接続手段として機能するプランジャ１３４ａ、バランスロッド１３６により軸方向に接続され、２つのベローズ組立体１３２，１３３により得られる付勢力を、それらの有効受圧面積の差分に相当するものとしている。
【０１２８】
このソソレノイド制御弁１３１による圧力制御のバランス式を以下の数式２６に示す。
【０１２９】
但し、
ｆ０：ベローズ１３２ａ内バネ付勢力
ｆ１：ベローズ１３３ａ内バネ付勢力
Ｓ１：ベローズ１２２ａの受圧面積
Ｓ２：バルブ部１０５のシール部受圧面積
Ｓ３：バランスロッド１３６の受圧面積
Ｓ４：ベローズ１３３ａの受圧面積
Ｐ０：ベローズ内圧力
Ｐｓ：吸入圧力
Ｐｃ：クランク室圧力
Ｆｓ：ソレノイド推力
とする。
【０１３０】
【数２６】
ｆ０−ｆ１−（Ｐｃ−Ｐ０）（Ｓ１−Ｓ４）
＋（Ｐｃ−Ｐｓ）（Ｓ２−Ｓ３）＝Ｆｓ
図１８に示した制御圧力特性を得る為に、各受圧面積Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を、Ｓ１−Ｓ４＝Ｓ２−Ｓ３とすると、数式２６は、数式２７となる。
【０１３１】
【数２７】
ｆ０−ｆ１−（Ｐｓ−Ｐ０）（Ｓ１−Ｓ４）＝Ｆｓ
ここで、吸入圧力ＰｓをＰｓ１とすると、数式２７は、数式２８となる。
【０１３２】
【数２８】
ｆ０−ｆ１＋（Ｐｓ１−Ｐ０）（Ｓ１−Ｓ４）＝Ｆｓ１
またここで、吸入圧力ＰｓをＰｓ２とすると、数式２７は、数式２９となる。
【０１３３】
【数２９】
ｆ０−ｆ１＋（Ｐｓ２−Ｐ０）（Ｓ１−Ｓ４）＝Ｆｓ２
従って、吸入圧力Ｐｓの可変幅Ｐｓ１−Ｐｓ２は、数式３０の通りとなる。
【０１３４】
【数３０】
Ｐｓ１−Ｐｓ２＝（Ｆｓ２−Ｆｓ１）／（Ｓ１−Ｓ４）
数式３０より、吸入圧力Ｐｓの可変幅は、ソレノイドの推力可変幅（Ｆｓ２−Ｆｓ１）とベローズの有効受圧面積の差（Ｓ１−Ｓ４）により決定される。
【０１３５】
その結果、ソレノイドの推力差が小さくてもベローズの面積差を小さくすることにより、吸入圧力Ｐｓの大きな可変幅に対応することができ、結果的に吸入圧力Ｐｓの可変幅を大きくすることが可能となる。
【０１３６】
また、ソレノイドの小型化も容易となり、バルブ部に大きな付勢力が加わらないことから耐久性も向上可能となる。
【０１３７】
（参考例５）図１４は、参考例５におけるソレノイド制御弁１４１の断面構成説明図である。
【０１３８】
ソレノイド制御弁１４１は、参考例４におけるベローズ組立体１３２，１３３の代わりにダイアフラム組立体１４２，１４３を備えた構成であり、その他の構成及び作用・効果は参考例４と同様である。
【０１３９】
（参考例６）図１５は、参考例６におけるソレノイド制御弁１５１の断面構成説明図である。
【０１４０】
ソレノイド制御弁１５１は、参考例４に参考例３と同様の直列に配置されたベローズ組立体１５２，１５３を備えた構成であり、その他の構成及び作用・効果は参考例４と同様である。
【０１４１】
【発明の効果】
上記のように説明された本発明によると、圧力応答対象となる制御流体の圧力範囲を拡大し、また小型で耐久性を備えたソレノイド制御弁を提供することが可能となる。
【０１４２】
ソレノイドによる付勢力により弁手段の開閉制御を調節することが可能となる。すなわち、ベローズ組立体またはダイアフラム組立体による付勢力とソレノイドによる付勢力がバランスする位置に弁体を保持することや、圧力応答対象による弁体の開閉制御に必要な付勢力を変えて制御対象流体の圧力範囲を変更又は拡大することが可能となる。
【０１４３】
ベローズ組立体またはダイアフラム組立体による付勢力とソレノイドによる付勢力をバランスさせる場合では、ベローズ組立体またはダイアフラム組立体による付勢力は小さな有効受圧面積に相当する付勢力となり、制御対象流体の圧力が増大しても付勢力を抑えることができ、ソレノイドによる付勢力を大きくすることも不要となり、ソレノイドの小型化を図ることが可能となる。
【０１４４】
従って、ソレノイド制御弁の補強や弁体の位置を保持する付勢手段及びソレノイド等の付勢力を増加させることなく、圧力応答対象となる制御流体の圧力範囲を拡大し、またソレノイド制御弁の小型化と耐久性を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は第１の実施の形態に係るソレノイド制御弁の断面構成説明図である。
【図２】図２は第１の実施の形態に係るソレノイド制御弁の付勢力の状態を説明する模式図である。
【図３】図３は第２の実施の形態に係るソレノイド制御弁の断面構成説明図である。
【図４】図４は第３の実施の形態に係るソレノイド制御弁の断面構成説明図である。
【図５】図５は第３の実施の形態に係るソレノイド制御弁の付勢力の状態を説明する模式図である。
【図６】図６は第４の実施の形態に係るソレノイド制御弁の断面構成説明図である。
【図７】図７は第５の実施の形態に係るソレノイド制御弁の断面構成説明図である。
【図８】 図８は参考例１に係るソレノイド制御弁の断面構成説明図である。
【図９】 図９は参考例１に係るソレノイド制御弁の付勢力の状態を説明する模式図である。
【図１０】 図１０は参考例２に係るソレノイド制御弁の断面構成説明図である。
【図１１】 図１１は参考例３に係るソレノイド制御弁の断面構成説明図である。
【図１２】 図１２は参考例４に係るソレノイド制御弁の断面構成説明図である。
【図１３】 図１３は参考例４に係るソレノイド制御弁の付勢力の状態を説明する模式図である。
【図１４】 図１４は参考例５に係るソレノイド制御弁の断面構成説明図である。
【図１５】 図１５は参考例６に係るソレノイド制御弁の断面構成説明図である。
【図１６】図１６は従来技術１に係るソレノイド制御弁の断面構成説明図である。
【図１７】図１７は従来技術１に係るソレノイド制御弁の付勢力の状態を説明する模式図である。
【図１８】図１８は制御圧力特性を示す図。
【図１９】図１９は従来技術２に係るソレノイド制御弁の断面構成説明図である。
【図２０】図２０は従来技術２に係るソレノイド制御弁の付勢力の状態を説明する模式図である。
【図２１】図２１は制御圧力特性を示す図。
【符号の説明】
５１ ソレノイド制御弁
５２ ベローズ組立体
５２ａ，５２ｂ ベローズ
５２ｃ バネ
５２ｄ ロッド
５２ｅ 環状スリーブ
５３ ソレノイド
５４ バルブ部
５４ａ 弁体
５５ ベローズ室
５６ スリーブ
６１ ソレノイド制御弁
６２ ダイアフラム組立体
７１ ソレノイド制御弁
７２ ベローズ組立体
７２ａ，７２ｂ ベローズ
７３ ソレノイド
７３ａ プランジャ
７４ バルブ部
７５ ベローズ出力ロッド
７６ バランスロッド
７６ａ 弁体部
７７ ベローズ室
７８ バルブボディ
８１ ソレノイド制御弁
８２ ダイアフラム組立体
９１ ソレノイド制御弁
９２ ベローズ組立体
９３ ソレノイド
９４ バルブ部
１０１ ソレノイド制御弁
１０２，１０３ ベローズ組立体
１０２ａ，１０３ａ ベローズ
１０２ｂ，１０３ｂ バネ
１０２ｃ，１０２ｄ，１０３ｃ，１０３ｄ 端末部材
１０４ ソレノイド
１０４ａ プランジャ
１０５ バルブ部
１０６ バランスロッド
１０７ バルブロッド
１１１ ソレノイド制御弁
１１２，１１３ ダイアフラム組立体
１２１ ソレノイド制御弁
１２２，１２３ ベローズ組立体
１２２ａ，１２３ａ ベローズ
１２２ｂ，１２３ｂ バネ
１２２ｃ，１２２ｄ，１２３ｃ，１２３ｄ 端末部材
１２５，１２６ ヨーク
１２７ ベローズ出力ロッド
１２８ ソレノイド
１２９ バルブ部
１３１ ソレノイド制御弁
１３２，１３３ ベローズ組立体
１３２ａ，１３３ａ ベローズ
１３２ｂ，１３３ｂ バネ
１３２ｃ，１３２ｄ，１３３ｃ，１３３ｄ 端末部材
１３４ ソレノイド
１３５ バルブ部
１３６ バランスロッド
１４１ ソレノイド制御弁
１４２，１４３ ダイアフラム組立体
１５１ ソレノイド制御弁
１５２，１５３ ベローズ組立体
【発明の属する技術分野】
本発明はソレノイド制御弁に関する。より詳しくは、制御流体の圧力に応答する圧力応答手段を備えたソレノイド制御弁であり、圧力応答対象となる制御流体の圧力範囲を拡大し、また小型で耐久性を備える技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
エアコン等（冷房装置）に用いられる可変容量型の圧縮機において、例えば回転軸に対し揺動して所定の角度に設定される斜板の軸方向変位をピストンの往復動に変換して冷媒を圧縮する斜板式の圧縮機では、斜板の角度が一定に固定された場合、入力される回転数の変化に応じて冷房能力が変化してしまう。
【０００３】
従って、斜板の回転数や必要とされる冷房能力に応じて斜板の角度を変え、ピストンの往復動ストロークを変更して冷房能力の調整を行なうことが行なわれている。
【０００４】
この冷房能力の調整においては、例えば、冷媒が気化して吸熱作用を伴うエバポレータを通過する冷風の吹き出し温度（冷風の吹き出し量及び冷却前の温度にも関係する）と圧縮機の冷媒の吸入圧力Ｐｓは、相関関係を有することから（冷風温度が上がると吸入圧力Ｐｓは上昇し、冷風温度が下がると吸入圧力Ｐｓは下降する）、吸入圧力Ｐｓの変化を利用して斜板を所定の角度に設定する制御が行なわれている。
【０００５】
尚、以降において用いられる圧縮機から出力される冷媒の圧力を吐出圧力Ｐｄ、斜板を所定の角度に設定するために斜板が配置される圧縮機のクランク室の圧力をクランク室圧力Ｐｃとする。
【０００６】
（従来技術１）
図１６は、このような制御を行なうためのソレノイド制御弁６００の断面構成説明図であり、図１７はその模式図である。
【０００７】
ソレノイド制御弁６００は、円筒状のバルブボディ６０１の軸方向両側に感圧部６０２とソレノイド部６０３とを備えている。
【０００８】
感圧部６０２には、バルブボディ６０１の開口部６０１ａに嵌合しベローズ組立体６０４を収納するベローズキャップ６０５が備えられている。ベローズキャップ６０５の内部はベローズ室６０６となっている。
【０００９】
ベローズ室６０６に配置されるベローズ組立体６０４は、保持プレート６０４ａ，６０４ｂと、その封止部に両端部が封止固定され、内部を真空あるいは一定圧力（Ｐ0 ）に密封された圧力応答部材としてのベローズ６０４ｃとから構成され、バネ６０４ｄにより伸長方向に付勢されている。
【００１０】
保持プレート６０４ａはベローズキャップ６０５の端面部６０５ａに設けられた窪み６０５ｂに嵌合し、保持プレート６０４ｂはバルブボディ６０１のシート面６０１ｂに当接し、バルブ部６０７を開閉する弁体として機能する。
【００１１】
ソレノイド部６０３には、制御電流が印加されるコイル６０３ａにより発生する磁力によりセンタポスト６０３ｂ側へと吸引され、付勢力を発生するプランジャ６０３ｃが備えられている。
【００１２】
そして、プランジャ６０３ｃの付勢力を弁体である保持プレート６０４ｂへと与えるバランスロッド６０８が配置されている。
【００１３】
流体を制御するポートとしては、ベローズ室６０６に開口しベローズ６０４ｃにかかる雰囲気圧力をクランク室圧力Ｐｃとするポート６０９、吸入圧力Ｐｓがかかるポート６１０が形成され、バルブ部６０７が開弁した際には、クランク室圧力Ｐｃが吸入圧力Ｐｓ側へと逃がされる。
【００１４】
ソレノイド制御弁６００において、ベローズ組立体６０４の付勢力をバルブ部６０７を閉弁させる方向の付勢力とし、またベローズ組立体６０４に対向して配置されたソレノイド部６０３の推力（付勢力）をバルブ部６０７を開弁させる方向の付勢力としている。
【００１５】
そして、ソレノイド部６０３の推力を変更することによって、バルブ部６０７を開弁させる付勢力を変え、ベローズ組立体６０４の付勢力とのバランスによりバルブ部６０７の開閉弁力を調整する。
【００１６】
クランク室圧力Ｐｃから吸入圧力Ｐｓへの流量制御を行なうことによりクランク室圧力Ｐｃを調圧し、圧縮機の斜板の角度を変えて冷房能力の調整（吐出圧力Ｐｄの調圧）を行ない、結果的に吸入圧力Ｐｓを制御している。
【００１７】
このソレノイド制御弁６００による圧力制御のバランス式を以下の数式１に示す。
【００１８】
但し、
ｆ０：ベローズ内バネ付勢力
Ｓ１：ベローズ受圧面積
Ｓ２：バルブ部受圧面積
Ｐ０：ベローズ内圧力
Ｐｓ：吸入圧力
Ｐｃ：クランク室圧力
Ｆｓ：ソレノイド推力
とする。
【００１９】
【数１】
ｆ０−Ｓ１（Ｐｃ−Ｐ０）＋Ｓ２（Ｐｃ−Ｐｓ）＝Ｆｓ
数式１によると、各ポート圧力と、それらの圧力を受けるベローズ受圧面積及びバルブ部受圧面積による付勢力と、ソレノイド推力Ｆｓはバランスしているが、吸入圧力Ｐｓの可変幅は、ベローズ組立体６０４の付勢力と、ソレノイド部６０３の推力によってほぼ決定される。
【００２０】
図１８に示す制御圧力特性は、吸入圧力Ｐｓの制御にあたり、クランク室圧力Ｐｃの影響をなくした例であるが、このときのベローズ受圧面積Ｓ１とバルブ部受圧面積Ｓ２を、Ｓ１＝Ｓ２とすると、数式１は、数式２となる。
【００２１】
【数２】
ｆ０−Ｓ１（Ｐｓ−Ｐ０）＝Ｆｓ
ここで、吸入圧力ＰｓをＰｓ１とすると、数式２は、数式３となる。
【００２２】
【数３】
ｆ０−Ｓ１（Ｐｓ１−Ｐ０）＝Ｆｓ１
またここで、吸入圧力ＰｓをＰｓ２とすると、数式２は、数式４となる。
【００２３】
【数４】
ｆ０−Ｓ１（Ｐｓ２−Ｐ０）＝Ｆｓ２
従って、吸入圧力Ｐｓの可変幅Ｐｓ１−Ｐｓ２は、数式５の通りとなる。
【００２４】
【数５】
Ｐｓ１−Ｐｓ２＝（Ｆｓ２−Ｆｓ１）／Ｓ１
数式５より、吸入圧力Ｐｓの可変幅は、ソレノイドの推力可変幅（Ｆｓ２−Ｆｓ１）及びベローズ受圧面積Ｓ１によって決定されることになる。
【００２５】
このようなバランス式の下、従来のフロン系の冷媒（Ｒ１３４ａ）では、吸入圧力Ｐｓの可変幅は、５kgf ／ｃｍ2 程度必要となり、またベローズ受圧面積Ｓ１は０．５ｃｍ2 程度のため、ソレノイドの必要推力差は２．５kgf 程度となる。
【００２６】
しかし、冷媒を炭酸ガスや炭化水素等の凝縮圧力の高い冷媒を用いた場合、吸入圧力Ｐｓの可変幅は、２０kgf ／ｃｍ2 程度必要となる。
【００２７】
このとき、現在のソレノイドの推力差（２．５kgf ）で吸入圧力Ｐｓの可変幅を２０kgf ／ｃｍ2 とした場合、ベローズ受圧面積Ｓ１は０．１２５ｃｍ2 となり、極端な小型化が必要となり、製作が非常に困難となる。
【００２８】
また、逆にベローズ受圧面積Ｓ１を現状の０．５ｃｍ2 とした場合、ソレノイドの推力差は１０kgf 必要となり、ソレノイドの大型化や必要電力の上昇を招くこととなる。
【００２９】
（従来技術２）
図１９は、上記従来技術と同様に圧縮機の制御を行なうためのソレノイド制御弁６５０の断面構成説明図であり、図２０はその模式図である。
【００３０】
従来技術１とは逆に、ベローズ組立体６５１の付勢力をバルブ部６５２を開弁させる方向の付勢力とし、またベローズ組立体６５１に対向して配置されたソレノイド６５３の推力をバルブ部６５２を閉弁させる方向の付勢力としている。
【００３１】
そして、ソレノイド６５３の推力を変更することによって、バルブ部６５２を閉弁させる付勢力を変えることによって、バルブ部６５２の開閉弁力を調整する。
【００３２】
バルブ部６５２のバルブ６５２ａには、ベローズ出力ロッド６５５とバランスロッド６５６により、軸方向に対向する荷重がかけられている。バランスロッド６５６は、ソレノイド６５３による閉弁方向の推力が加えられる。
【００３３】
また、ベローズ室６５７とソレノイド６５３のプランジャ６５８を収容しているプランジャ室６５９はバルブボディ６６０を軸方向に貫通する通路６６１及びプランジャ６５８の軸方向孔６５８ａにより接続され、プランジャ室６５９には吸入圧力Ｐｓがかかっている。
【００３４】
ソレノイド制御弁６５０によって吐出圧力Ｐｄからクランク室圧力Ｐｃへの流量制御を行なうことによりクランク室圧力Ｐｃを調圧し、圧縮機の斜板の角度を変えて冷房能力の調整（吐出圧力Ｐｄの調圧）を行ない、結果的に吸入圧力Ｐｓを制御している。
【００３５】
このソレノイド制御弁６５０による圧力制御のバランス式を以下の数式６に示す。
【００３６】
但し、
ｆ０：ベローズ内バネ付勢力
Ｓ１：ベローズ受圧面積
Ｓ２：ベローズ出力ロッド６５５受圧面積
Ｓ３：バルブ部６５２のシール部受圧面積
Ｓ４：バランスロッド６５６受圧面積
Ｐ０：ベローズ内圧力
Ｐｓ：吸入圧力
Ｐｃ：クランク室圧力
Ｐｄ：吐出圧力
Ｆｓ：ソレノイド推力
とする。
【００３７】
【数６】
ｆ０＋（Ｐｓ−Ｐ０）（Ｓ２−Ｓ１−Ｓ４）＋Ｐｄ（Ｓ３−Ｓ２）
＋Ｐｃ（Ｓ４−Ｓ３）＝Ｆｓ
数式６によると、各ポート圧力と、それらの圧力を受けるバルブ構成部材による付勢力と、ソレノイド推力Ｆｓはバランスしているが、吸入圧力Ｐｓの可変幅は、ベローズ組立体６５１の付勢力と、ソレノイド６５３の推力によってほぼ決定される。
【００３８】
図２１に示す制御圧力特性は、吸入圧力Ｐｓの制御にあたり、吐出圧力Ｐｄとクランク室圧力Ｐｃの影響をなくした例である。このときの各受圧面積Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を、Ｓ２＝Ｓ３＝Ｓ４とすると、数式６は、数式７となる。
【００３９】
【数７】
ｆ０−Ｓ１・（Ｐｓ−Ｐ０）＝Ｆｓ
ここで、吸入圧力ＰｓをＰｓ１とすると、数式７は、数式８となる。
【００４０】
【数８】
ｆ０−Ｓ１・（Ｐｓ１−Ｐ０）＝Ｆｓ１
またここで、吸入圧力ＰｓをＰｓ２とすると、数式７は、数式９となる。
【００４１】
【数９】
ｆ０−Ｓ１・（Ｐｓ２−Ｐ０）＝Ｆｓ２
従って、吸入圧力Ｐｓの可変幅Ｐｓ１−Ｐｓ２は、数式１０の通りとなる。
【００４２】
【数１０】
Ｐｓ１−Ｐｓ２＝（Ｆｓ２−Ｆｓ１）／Ｓ１
数式１０より、吸入圧力Ｐｓの可変幅は、ソレノイドの推力可変幅（Ｆｓ２−Ｆｓ１）及びベローズ受圧面積Ｓ１によって決定されることになる。
【００４３】
このようなバランス式の下、従来のフロン系の冷媒（Ｒ１３４ａ）では、吸入圧力Ｐｓの可変幅は、５kgf ／ｃｍ2 程度必要となり、またベローズ受圧面積Ｓ１は０．５ｃｍ2 程度のため、ソレノイドの必要推力差は２．５kgf 程度となる。
【００４４】
しかし、冷媒を炭酸ガスや炭化水素等の凝縮圧力の高い冷媒を用いた場合、吸入圧力Ｐｓの可変幅は、２０kgf ／ｃｍ2 程度必要となる。
【００４５】
このとき、現在のソレノイドの推力差（２．５kgf ）で吸入圧力Ｐｓの可変幅を２０kgf ／ｃｍ2 とした場合、ベローズ受圧面積Ｓ１は０．１２５ｃｍ2 となり、極端な小型化が必要となり、製作が非常に困難となる。
【００４６】
また、逆にベローズ受圧面積Ｓ１を現状の０．５ｃｍ2 とした場合、ソレノイドの推力差は１０kgf 必要となり、ソレノイドの大型化や必要電力の上昇を招くこととなる。
【００４７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、上記の従来技術１〜２におけるソレノイド制御弁において、冷媒を炭酸ガスや炭化水素等の凝縮圧力の高い冷媒を用いた場合、吸入圧力Ｐｓやクランク室圧Ｐｃ等の圧力応答対象となる制御流体の圧力の可変幅が大きくなり、ベローズ組立体の受圧面積を小さくする必要が生じる。
【００４８】
しかし、ベローズ有効受圧面積を所定値よりも小さくすることは困難であることから、ベローズの出力特性（圧力差に対する付勢力の大きさ）を自由に設定したり、ソレノイド制御弁やソレノイド制御弁の耐久性を高め、かつ小型化を達成することは困難となっていた。
【００４９】
本発明は上記従来技術の問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、圧力応答対象となる制御流体の圧力範囲を拡大し、また小型で耐久性を備えたソレノイド制御弁を提供することにある。
【００５０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明にあっては、固定端部と可動端部とを有し、有効受圧面積の異なる一対のベローズを備えた内部が密閉されたベローズ組立体、又は、有効受圧面積の異なる一対のダイアフラムを備えた内部が密閉されたダイアフラム組立体と、前記一対のベローズの可動端部同士、又は一対のダイアフラム同士を接続すると共に、ベローズの可動端部又はダイアフラムと開閉制御がなされる弁手段とを接続する接続手段と、印加される電流値に応じて変化する付勢力を前記弁手段の開閉制御に加え、前記弁手段の開閉制御を調節するソレノイドと、を備えたソレノイド制御弁において、前記一対のベローズ又は一対のダイアフラムには、外部雰囲気圧力と密閉された内部圧力とが作用し、前記外部雰囲気圧力が前記一対のベローズ又は一対のダイアフラムに作用することによって生じる前記弁手段への付勢力の変動値は、前記一対のベローズの有効受圧面積の差または前記一対のダイアフラムの有効受圧面積の差と前記外部雰囲気圧力の変動値との積となるように構成されることを特徴とする。
【００５１】
これによると、圧力応答対象となる制御流体の圧力に応じ、かつ一対のベローズまたはダイアフラムのそれぞれよりも小さな有効受圧面積に相当する付勢力で弁手段の開閉制御を行なうことが可能となる。
【００５２】
また、ソレノイドによる付勢力により弁手段の開閉制御を調節することが可能となる。すなわち、ベローズ組立体またはダイアフラム組立体による付勢力とソレノイドによる付勢力がバランスする位置に弁体を保持することや、圧力応答対象による弁体の開閉制御に必要な付勢力を変えて制御対象流体の圧力範囲を変更又は拡大することが可能となる。
【００５３】
ベローズ組立体またはダイアフラム組立体による付勢力とソレノイドによる付勢力をバランスさせる場合では、ベローズ組立体またはダイアフラム組立体による付勢力は小さな有効受圧面積に相当する付勢力となり、制御対象流体の圧力が増大しても付勢力を抑えることができ、ソレノイドによる付勢力を大きくすることも不要となり、ソレノイドの小型化を図ることが可能となる。
【００５４】
従って、ソレノイド制御弁の補強や弁体の位置を保持する付勢手段及びソレノイド等の付勢力を増加させることなく、圧力応答対象となる制御流体の圧力範囲を拡大し、またソレノイド制御弁小型化と耐久性を備えることが可能となる。
【００５７】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１は、ソレノイド制御弁５１の断面構成説明図であり、図２はソレノイド制御弁５１の開閉制御に関係して弁体部に作用する付勢力（以降、ｆｘまたはＦｘと記載）と、各構成部材における制御流体の圧力を受ける有効受圧面積（以降、Ｓｘと記載）及び圧力（以降、Ｐｘと記載）の状態を説明する模式図である。
【００５８】
このソレノイド制御弁５１は、従来技術で説明したソレノイド制御弁６００と同様に、例えば、エアコン等（冷房装置）に用いられる可変容量型の圧縮機へと導入される冷媒を圧力応答対象となる制御流体として、圧縮機への吸入圧力Ｐｓに応答した制御を行なう。
【００５９】
尚、圧縮機としては、斜板が配置されるクランク室のクランク室圧力Ｐｃに応じて斜板の角度が変わり、圧縮機から出力される冷媒の吐出圧力Ｐｄすなわち冷房能力を調整としているものである。
【００６０】
このソレノイド制御弁５１は、クランク室圧力Ｐｃに応答するベローズ組立体５２と、ソレノイド５３により、バルブ部５４の開閉制御を行なう。
【００６１】
ベローズ組立体５２は、主要な構成として有効受圧面積に差のある一対の圧力応答手段としてのベローズ５２ａ，５２ｂと、弁体５４ａを閉弁方向に付勢するバネ５２ｃを備えている。
【００６２】
ベローズ組立体５２はベローズ室５５内に配置され、有効受圧面積が異なる２つのベローズ５２ａ，５２ｂを環状スリーブ５２ｅを介して同軸的に対向配置している。環状スリーブ５２ｅはベローズ室５５内部に軸方向に位置調節可能なスリーブ５６を介して固定されている。
【００６３】
ベローズ５２ａ，５２ｂは、一方の端部が固定端部となり、環状スリーブ５２ｅに密封して嵌合固定されている。また、他方の端部は可動部としての可動端部となりロッド５２ｄにより接続され、２つの圧力領域としてのベローズ５２ａ，５２ｂの外部雰囲気圧力と、内部圧力の圧力差に応じて変位する。
【００６４】
ロッド５２ｄは、弁体５４ａと接続されており、弁体５４ａを閉弁方向へと付勢する。
【００６５】
また、ベローズ５２ａ，５２ｂの有効受圧面積に比例的関係を有する蛇腹部の直径は、それぞれＤ１，Ｄ２であり、この実施の形態ではＤ１＜Ｄ２の関係となっている。そして、ベローズ５２ａ，５２ｂにより囲まれた領域を、内部圧力Ｐ０となる密閉圧力領域５７としている。
【００６６】
内部圧力Ｐ０となる密閉圧力領域５７内の圧力は、ベローズ組立体５２の使用条件等に合わせて適宜な値に設定されるものであるが、雰囲気圧力が大気圧程度の圧力からもたらされる場合には、圧力差を発生させるために負圧（真空）として設定される。
【００６７】
ソレノイド５３は、コイル５３ａに印加される電圧／電流に応じ、プランジャ５３ｂに付勢力を発生させる。プランジャ５３ｂの付勢力はロッド５３ｃを介して弁体５４ａに対して開弁方向に伝達される。
【００６８】
このソレノイド制御弁５１による圧力制御のバランス式を以下の数式１１に示す。
【００６９】
但し、
ｆ０：ベローズ内バネ５２ｃの付勢力
Ｓ１：ベローズ５２ｂの受圧面積
Ｓ２：バルブ部５４の受圧面積
Ｓ３：ベローズ５２ａの受圧面積
Ｐ０：ベローズ内圧力
Ｐｓ：吸入圧力
Ｐｃ：クランク室圧力
Ｆｓ：ソレノイド推力
とする。
【００７０】
【数１１】
ｆ０−（Ｓ１−Ｓ３）（Ｐｃ−Ｐ０）＋Ｓ２（Ｐｃ−Ｐｓ）＝Ｆｓ
この数式１１において、ベローズ受圧面積の差とバルブ部受圧面積Ｓ２を、Ｓ１−Ｓ３＝Ｓ２の関係とすると、数式１１は数式１２となる。
【００７１】
【数１２】
ｆ０−（Ｓ１−Ｓ３）（Ｐｓ−Ｐ０）＝Ｆｓ
従って、図１８と同様の制御圧力特性を得るためには、
ここで、吸入圧力ＰｓをＰｓ１とすると、数式１２は、数式１３となる。
【００７２】
【数１３】
ｆ０−（Ｓ１−Ｓ３）（Ｐｓ１−Ｐ０）＝Ｆｓ１
ここで、吸入圧力ＰｓをＰｓ２とすると、数式１２は、数式１４となる。
【００７３】
【数１４】
ｆ０−（Ｓ１−Ｓ３）（Ｐｓ２−Ｐ０）＝Ｆｓ２
従って、吸入圧力Ｐｓの可変幅Ｐｓ１−Ｐｓ２は、数式１５の通りとなる。
【００７４】
【数１５】
Ｐｓ１−Ｐｓ２＝（Ｆｓ２−Ｆｓ１）／（Ｓ１−Ｓ３）
数式１５より、吸入圧力Ｐｓの可変幅は、ソレノイドの推力可変幅（Ｆｓ２−Ｆｓ１）とベローズの有効受圧面積の差により決定される。
【００７５】
その結果、ソレノイドの推力差が小さくてもベローズの面積差を小さくすることにより、吸入圧力Ｐｓの大きな可変幅に対応することができ、結果的に吸入圧力Ｐｓの可変幅を大きくすることが可能となる。また、ソレノイドの小型化も容易であり、ソレノイド制御弁の小型化を図り、バルブ部に大きな付勢力が加わらないことから耐久性が向上可能となる。
【００７６】
（実施の形態２）
図３は、第２の実施の形態における本発明を適用したソレノイド制御弁６１の断面構成説明図である。
【００７７】
ソレノイド制御弁６１は、ベローズ組立体の代わりに第２の実施の形態と同様のダイアフラム組立体６２を備えた構成であり、その他の構成及び作用・効果は第１の実施の形態と同様である。
【００７８】
（実施の形態３）
図４は、本発明を適用した第３の実施の形態におけるソレノイド制御弁７１の断面構成説明図であり、図５はその模式図である。
【００７９】
このソレノイド制御弁７１は、吸入圧力Ｐｓに応答するベローズ組立体７２と、ソレノイド７３により、バルブ部７４の開閉制御を行なう。
【００８０】
すなわち、ベローズ組立体７２の付勢力をバルブ部７４を開弁させる方向の付勢力とし、またベローズ組立体７２に対向して配置されたソレノイド７３の推力をバルブ部７４を閉弁させる方向の付勢力としている。
【００８１】
そして、ベローズ組立体７２の付勢力とソレノイド７３の推力の釣り合いによりバルブ部７４の開閉弁力を調整している。
【００８２】
ベローズ組立体７２は、有効受圧面積の異なるベローズ７２ａ，７２ｂとベローズ７２ａを伸長方向に付勢するバネ７２ｃを主要な構成として備えている。
【００８３】
ベローズ組立体７２にはベローズ出力ロッド７５が接続され、ベローズ出力ロッド７５とソレノイド７３のプランジャ７３ａの間には、弁体部７６ａを有するバランスロッド７６（この実施の形態では、ベローズ出力ロッド７５とバランスロッド７６は一体的に構成されている）が配置されている。
【００８４】
また、ベローズ室７７とソレノイド７３のプランジャ７３ａを収容しているプランジャ室７３ｂはバルブボディ７８を軸方向に貫通する通路７８ａ及びプランジャ７３ａの軸方向孔７３ａ１により接続され、プランジャ室７３ｂには吸入圧力Ｐｓがかかっている。
【００８５】
このソレノイド制御弁７１を圧縮機の制御に利用する場合には、ソレノイド制御弁７１によって吸入圧力Ｐｓに応じて吐出圧力Ｐｄからクランク室圧力Ｐｃへの流量制御を行なうことによりクランク室圧力Ｐｃを調圧し、圧縮機の斜板の角度を変えて冷房能力の調整（吐出圧力Ｐｄの調圧）を行ない、結果的に吸入圧力Ｐｓを制御する。
【００８６】
このソレノイド制御弁７１による圧力制御のバランス式を以下の数式１６に示す。
【００８７】
但し、
ｆ０：ベローズ内バネ付勢力
Ｓ１：ベローズ７２ａの受圧面積
Ｓ２：ベローズ出力ロッド７５の受圧面積
Ｓ３：バルブ部７４のシール部受圧面積
Ｓ４：バランスロッド７６の受圧面積
Ｓ５：ベローズ７２ｂの受圧面積
Ｐ０：ベローズ内圧力
Ｐｓ：吸入圧力
Ｐｃ：クランク室圧力
Ｐｄ：吐出圧力
Ｆｓ：ソレノイド推力
とする。
【００８８】
【数１６】
ｆ０＋（Ｐｓ−Ｐ０）（Ｓ２−Ｓ１−Ｓ４＋Ｓ５）＋Ｐｄ（Ｓ３−Ｓ２）
＋Ｐｃ（Ｓ４−Ｓ３）＝Ｆｓ
図２１に示した制御圧力特性を得るために、各受圧面積Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を、Ｓ２＝Ｓ３＝Ｓ４とすると、数式１６は、数式１７となる。
【００８９】
【数１７】
ｆ０＋（Ｐｓ−Ｐ０）（Ｓ５−Ｓ１）＝Ｆｓ
ここで、吸入圧力ＰｓをＰｓ１とすると、数式１７は、数式１８となる。
【００９０】
【数１８】
ｆ０＋（Ｐｓ１−Ｐ０）（Ｓ５−Ｓ１）＝Ｆｓ１
またここで、吸入圧力ＰｓをＰｓ２とすると、数式１７は、数式１９となる。
【００９１】
【数１９】
ｆ０＋（Ｐｓ２−Ｐ０）（Ｓ５−Ｓ１）＝Ｆｓ２
従って、吸入圧力Ｐｓの可変幅Ｐｓ１−Ｐｓ２は、数式２０の通りとなる。
【００９２】
【数２０】
Ｐｓ１−Ｐｓ２＝（Ｆｓ２−Ｆｓ１）／（Ｓ１−Ｓ５）
数式２０より、吸入圧力Ｐｓの可変幅は、ソレノイドの推力可変幅（Ｆｓ２−Ｆｓ１）とベローズの有効受圧面積の差（Ｓ１−Ｓ５）により決定される。
【００９３】
その結果、ソレノイドの推力差が小さくてもベローズの面積差を小さくすることにより、吸入圧力Ｐｓの大きな可変幅に対応することができ、結果的に吸入圧力Ｐｓの可変幅を大きくすることが可能となる。
【００９４】
また、ソレノイドの小型化も容易となり、バルブ部に大きな付勢力が加わらないことから耐久性も向上可能となる。
【００９５】
（実施の形態４）
図６は、第４の実施の形態における本発明を適用したソレノイド制御弁８１の断面構成説明図である。
【００９６】
ソレノイド制御弁８１は、ベローズ組立体７２の代わりに第２の実施の形態と同様のダイアフラム組立体８２を備えた構成であり、その他の構成及び作用・効果は第３の実施の形態と同様である。
【００９７】
（実施の形態５）
図７は、第５の実施の形態における本発明を適用したソレノイド制御弁９１の断面構成説明図である。
【００９８】
ソレノイド制御弁９１は、第３の実施の形態の構成において、ベローズ組立体とバルブ部の位置を交替させたものであり、ベローズ組立体９２をソレノイド９３とバルブ部９４の間に配置した構成となっている。
【００９９】
その他の構成及び作用・効果は第３の実施の形態と同様である。
【０１００】
（参考例１）図８は、参考例１におけるソレノイド制御弁１０１の断面構成説明図であり、図９はその模式図である。
【０１０１】
このソレノイド制御弁１０１は、吸入圧力Ｐｓに応答する分割して備えられた２つのベローズ組立体１０２，１０３と、ソレノイド１０４により、バルブ部１０５の開閉制御を行なう。
【０１０２】
ソレノイド制御弁１０１において、ベローズ組立体１０３を除く構成は、従来技術の項で示した図１９のソレノイド制御弁６５０と同様の構成を備えている。
【０１０３】
そして、この参考例での特徴として、ソレノイド１０４のプランジャ室１０４ｂ内に配置されたベローズ組立体１０３は、ベローズ組立体１０２と同じ吸入圧力Ｐｓに応答し、ベローズ組立体１０２とは反対方向の付勢力をバルブ部１０５の開閉制御に与える。
【０１０４】
各ベローズ組立体にはベローズ１０２ａ，１０３ａとバネ１０２ｂ，１０３ｂ及び端末部材１０２ｃ，１０２ｄ，１０３ｃ，１０３ｄを備えている。
【０１０５】
そして、ベローズ組立体１０２とベローズ組立体１０３は、有効受圧面積が異なっており、両者の接続手段として機能するプランジャ１０４ａ、バランスロッド１０６及びバルブロッド１０７により軸方向に接続され、２つのベローズ組立体１０２，１０３により得られる付勢力を、それらの有効受圧面積の差分に相当するものとしている。
【０１０６】
このソレノイド制御弁１０１による圧力制御のバランス式を以下の数式２１に示す。
【０１０７】
但し、
ｆ０：ベローズ１０２ａ内のバネ付勢力
ｆ１：ベローズ１０３ａ内のバネ付勢力
Ｓ１：ベローズ１０２ａの受圧面積
Ｓ２：バルブロッド１０７の受圧面積
Ｓ３：バルブ部１０５のシール部受圧面積
Ｓ４：バランスロッド１０６の受圧面積
Ｓ５：ベローズ１０３ａの受圧面積
Ｐ０：ベローズ内圧力
Ｐｓ：吸入圧力
Ｐｃ：クランク室圧力
Ｐｄ：吐出圧力
Ｆｓ：ソレノイド推力
とする。
【０１０８】
【数２１】
ｆ０−ｆ１＋（Ｐｓ−Ｐ０）（Ｓ２−Ｓ１−Ｓ４＋Ｓ５）
＋Ｐｄ（Ｓ３−Ｓ２）＋Ｐｃ（Ｓ４−Ｓ３）＝Ｆｓ
図２１に示した制御圧力特性を得る為に、各受圧面積Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を、Ｓ２＝Ｓ３＝Ｓ４とすると、数式２１は、数式２２となる。
【０１０９】
【数２２】
ｆ０−ｆ１＋（Ｐｓ−Ｐ０）（Ｓ５−Ｓ１）＝Ｆｓ
ここで、吸入圧力ＰｓをＰｓ１とすると、数式２２は、数式２３となる。
【０１１０】
【数２３】
ｆ０−ｆ１＋（Ｐｓ１−Ｐ０）（Ｓ５−Ｓ１）＝Ｆｓ１
またここで、吸入圧力ＰｓをＰｓ２とすると、数式２２は、数式２４となる。
【０１１１】
【数２４】
ｆ０−ｆ１＋（Ｐｓ２−Ｐ０）（Ｓ５−Ｓ１）＝Ｆｓ２
従って、吸入圧力Ｐｓの可変幅Ｐｓ１−Ｐｓ２は、数式２５の通りとなる。
【０１１２】
【数２５】
Ｐｓ１−Ｐｓ２＝（Ｆｓ２−Ｆｓ１）／（Ｓ１−Ｓ５）
数式２５より、吸入圧力Ｐｓの可変幅は、ソレノイドの推力可変幅（Ｆｓ２−Ｆｓ１）とベローズの有効受圧面積の差（Ｓ１−Ｓ５）により決定される。
【０１１３】
その結果、ソレノイドの推力差が小さくてもベローズの面積差を小さくすることにより、吸入圧力Ｐｓの大きな可変幅に対応することができ、結果的に吸入圧力Ｐｓの可変幅を大きくすることが可能となる。
【０１１４】
また、ソレノイドの小型化も容易となり、バルブ部に大きな付勢力が加わらないことから耐久性も向上可能となる。
【０１１５】
（参考例２）図１０は、参考例２におけるソレノイド制御弁１１１の断面構成説明図である。
【０１１６】
ソレノイド制御弁１１１は、参考例１におけるベローズ組立体１０２，１０３の代わりにダイアフラム組立体１１２，１１３を備えた構成であり、その他の構成及び作用・効果は参考例１と同様である。
【０１１７】
（参考例３）図１１は、参考例３におけるソレノイド制御弁１２１の断面構成説明図である。
【０１１８】
ソレノイド制御弁１２１は、２つのベローズ組立体１２２，１２３を直列させ、かつ隣接させて配置させた構成である。
【０１１９】
各ベローズ組立体にはベローズ１２２ａ，１２３ａとバネ１２２ｂ，１２３ｂ及び端末部材１２２ｃ，１２２ｄ，１２３ｃ，１２３ｄを備え、外側の端末部材１２２ｃと１２３ｃが移動を規制されている。
【０１２０】
そして、内側の端末部材１２２ｄと１２３ｄは、接続手段としての接続ロッド１２４により接続され、バルブボディに対し軸方向に移動するヨーク１２５，１２６を介してベローズ組立体１２２，１２３による付勢力をベローズ出力ロッド１２７に伝達している。
【０１２１】
従って、このソレノイド制御弁１２１は、吸入圧力Ｐｓに応答する直列に備えられた２つのベローズ組立体１２２，１２３と、ソレノイド１２８により、バルブ部１２９の開閉制御が行なわれる。
【０１２２】
その他の構成及び作用・効果は参考例１と同様である。この参考例のように、ベローズ組立体の配置位置を分割したり、あるいは直列に隣接させたり、任意の配置を採用することが可能である。
【０１２３】
（参考例４）図１２は、参考例４におけるソレノイド制御弁１３１の断面構成説明図であり、図１６で示されたソレノイド制御弁６００に対して応用したものである。図１３はソレノイド制御弁１３１の模式図である。
【０１２４】
このソレノイド制御弁１３１は、クランク室圧力Ｐｃに応答する分割して備えられた２つのベローズ組立体１３２，１３３と、ソレノイド１３４により、バルブ部１３５の開閉制御を行なう。
【０１２５】
この参考例として、ソレノイド１３４のプランジャ室１３４ｂ内に配置されたベローズ組立体１３３は、ベローズ組立体１３２と同じクランク室圧力Ｐｃに応答し、ベローズ組立体１３２とは反対方向の付勢力をバルブ部１３５の開閉制御に与える。
【０１２６】
各ベローズ組立体にはベローズ１３２ａ，１３３ａとバネ１３２ｂ，１３３ｂ及び端末部材１３２ｃ，１３２ｄ，１３３ｃ，１３３ｄを備えている。
【０１２７】
そして、ベローズ組立体１３２とベローズ組立体１３３は、有効受圧面積が異なっており、両者の接続手段として機能するプランジャ１３４ａ、バランスロッド１３６により軸方向に接続され、２つのベローズ組立体１３２，１３３により得られる付勢力を、それらの有効受圧面積の差分に相当するものとしている。
【０１２８】
このソソレノイド制御弁１３１による圧力制御のバランス式を以下の数式２６に示す。
【０１２９】
但し、
ｆ０：ベローズ１３２ａ内バネ付勢力
ｆ１：ベローズ１３３ａ内バネ付勢力
Ｓ１：ベローズ１２２ａの受圧面積
Ｓ２：バルブ部１０５のシール部受圧面積
Ｓ３：バランスロッド１３６の受圧面積
Ｓ４：ベローズ１３３ａの受圧面積
Ｐ０：ベローズ内圧力
Ｐｓ：吸入圧力
Ｐｃ：クランク室圧力
Ｆｓ：ソレノイド推力
とする。
【０１３０】
【数２６】
ｆ０−ｆ１−（Ｐｃ−Ｐ０）（Ｓ１−Ｓ４）
＋（Ｐｃ−Ｐｓ）（Ｓ２−Ｓ３）＝Ｆｓ
図１８に示した制御圧力特性を得る為に、各受圧面積Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を、Ｓ１−Ｓ４＝Ｓ２−Ｓ３とすると、数式２６は、数式２７となる。
【０１３１】
【数２７】
ｆ０−ｆ１−（Ｐｓ−Ｐ０）（Ｓ１−Ｓ４）＝Ｆｓ
ここで、吸入圧力ＰｓをＰｓ１とすると、数式２７は、数式２８となる。
【０１３２】
【数２８】
ｆ０−ｆ１＋（Ｐｓ１−Ｐ０）（Ｓ１−Ｓ４）＝Ｆｓ１
またここで、吸入圧力ＰｓをＰｓ２とすると、数式２７は、数式２９となる。
【０１３３】
【数２９】
ｆ０−ｆ１＋（Ｐｓ２−Ｐ０）（Ｓ１−Ｓ４）＝Ｆｓ２
従って、吸入圧力Ｐｓの可変幅Ｐｓ１−Ｐｓ２は、数式３０の通りとなる。
【０１３４】
【数３０】
Ｐｓ１−Ｐｓ２＝（Ｆｓ２−Ｆｓ１）／（Ｓ１−Ｓ４）
数式３０より、吸入圧力Ｐｓの可変幅は、ソレノイドの推力可変幅（Ｆｓ２−Ｆｓ１）とベローズの有効受圧面積の差（Ｓ１−Ｓ４）により決定される。
【０１３５】
その結果、ソレノイドの推力差が小さくてもベローズの面積差を小さくすることにより、吸入圧力Ｐｓの大きな可変幅に対応することができ、結果的に吸入圧力Ｐｓの可変幅を大きくすることが可能となる。
【０１３６】
また、ソレノイドの小型化も容易となり、バルブ部に大きな付勢力が加わらないことから耐久性も向上可能となる。
【０１３７】
（参考例５）図１４は、参考例５におけるソレノイド制御弁１４１の断面構成説明図である。
【０１３８】
ソレノイド制御弁１４１は、参考例４におけるベローズ組立体１３２，１３３の代わりにダイアフラム組立体１４２，１４３を備えた構成であり、その他の構成及び作用・効果は参考例４と同様である。
【０１３９】
（参考例６）図１５は、参考例６におけるソレノイド制御弁１５１の断面構成説明図である。
【０１４０】
ソレノイド制御弁１５１は、参考例４に参考例３と同様の直列に配置されたベローズ組立体１５２，１５３を備えた構成であり、その他の構成及び作用・効果は参考例４と同様である。
【０１４１】
【発明の効果】
上記のように説明された本発明によると、圧力応答対象となる制御流体の圧力範囲を拡大し、また小型で耐久性を備えたソレノイド制御弁を提供することが可能となる。
【０１４２】
ソレノイドによる付勢力により弁手段の開閉制御を調節することが可能となる。すなわち、ベローズ組立体またはダイアフラム組立体による付勢力とソレノイドによる付勢力がバランスする位置に弁体を保持することや、圧力応答対象による弁体の開閉制御に必要な付勢力を変えて制御対象流体の圧力範囲を変更又は拡大することが可能となる。
【０１４３】
ベローズ組立体またはダイアフラム組立体による付勢力とソレノイドによる付勢力をバランスさせる場合では、ベローズ組立体またはダイアフラム組立体による付勢力は小さな有効受圧面積に相当する付勢力となり、制御対象流体の圧力が増大しても付勢力を抑えることができ、ソレノイドによる付勢力を大きくすることも不要となり、ソレノイドの小型化を図ることが可能となる。
【０１４４】
従って、ソレノイド制御弁の補強や弁体の位置を保持する付勢手段及びソレノイド等の付勢力を増加させることなく、圧力応答対象となる制御流体の圧力範囲を拡大し、またソレノイド制御弁の小型化と耐久性を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は第１の実施の形態に係るソレノイド制御弁の断面構成説明図である。
【図２】図２は第１の実施の形態に係るソレノイド制御弁の付勢力の状態を説明する模式図である。
【図３】図３は第２の実施の形態に係るソレノイド制御弁の断面構成説明図である。
【図４】図４は第３の実施の形態に係るソレノイド制御弁の断面構成説明図である。
【図５】図５は第３の実施の形態に係るソレノイド制御弁の付勢力の状態を説明する模式図である。
【図６】図６は第４の実施の形態に係るソレノイド制御弁の断面構成説明図である。
【図７】図７は第５の実施の形態に係るソレノイド制御弁の断面構成説明図である。
【図８】 図８は参考例１に係るソレノイド制御弁の断面構成説明図である。
【図９】 図９は参考例１に係るソレノイド制御弁の付勢力の状態を説明する模式図である。
【図１０】 図１０は参考例２に係るソレノイド制御弁の断面構成説明図である。
【図１１】 図１１は参考例３に係るソレノイド制御弁の断面構成説明図である。
【図１２】 図１２は参考例４に係るソレノイド制御弁の断面構成説明図である。
【図１３】 図１３は参考例４に係るソレノイド制御弁の付勢力の状態を説明する模式図である。
【図１４】 図１４は参考例５に係るソレノイド制御弁の断面構成説明図である。
【図１５】 図１５は参考例６に係るソレノイド制御弁の断面構成説明図である。
【図１６】図１６は従来技術１に係るソレノイド制御弁の断面構成説明図である。
【図１７】図１７は従来技術１に係るソレノイド制御弁の付勢力の状態を説明する模式図である。
【図１８】図１８は制御圧力特性を示す図。
【図１９】図１９は従来技術２に係るソレノイド制御弁の断面構成説明図である。
【図２０】図２０は従来技術２に係るソレノイド制御弁の付勢力の状態を説明する模式図である。
【図２１】図２１は制御圧力特性を示す図。
【符号の説明】
５１ ソレノイド制御弁
５２ ベローズ組立体
５２ａ，５２ｂ ベローズ
５２ｃ バネ
５２ｄ ロッド
５２ｅ 環状スリーブ
５３ ソレノイド
５４ バルブ部
５４ａ 弁体
５５ ベローズ室
５６ スリーブ
６１ ソレノイド制御弁
６２ ダイアフラム組立体
７１ ソレノイド制御弁
７２ ベローズ組立体
７２ａ，７２ｂ ベローズ
７３ ソレノイド
７３ａ プランジャ
７４ バルブ部
７５ ベローズ出力ロッド
７６ バランスロッド
７６ａ 弁体部
７７ ベローズ室
７８ バルブボディ
８１ ソレノイド制御弁
８２ ダイアフラム組立体
９１ ソレノイド制御弁
９２ ベローズ組立体
９３ ソレノイド
９４ バルブ部
１０１ ソレノイド制御弁
１０２，１０３ ベローズ組立体
１０２ａ，１０３ａ ベローズ
１０２ｂ，１０３ｂ バネ
１０２ｃ，１０２ｄ，１０３ｃ，１０３ｄ 端末部材
１０４ ソレノイド
１０４ａ プランジャ
１０５ バルブ部
１０６ バランスロッド
１０７ バルブロッド
１１１ ソレノイド制御弁
１１２，１１３ ダイアフラム組立体
１２１ ソレノイド制御弁
１２２，１２３ ベローズ組立体
１２２ａ，１２３ａ ベローズ
１２２ｂ，１２３ｂ バネ
１２２ｃ，１２２ｄ，１２３ｃ，１２３ｄ 端末部材
１２５，１２６ ヨーク
１２７ ベローズ出力ロッド
１２８ ソレノイド
１２９ バルブ部
１３１ ソレノイド制御弁
１３２，１３３ ベローズ組立体
１３２ａ，１３３ａ ベローズ
１３２ｂ，１３３ｂ バネ
１３２ｃ，１３２ｄ，１３３ｃ，１３３ｄ 端末部材
１３４ ソレノイド
１３５ バルブ部
１３６ バランスロッド
１４１ ソレノイド制御弁
１４２，１４３ ダイアフラム組立体
１５１ ソレノイド制御弁
１５２，１５３ ベローズ組立体
Claims (1)
- 固定端部と可動端部とを有し、有効受圧面積の異なる一対のベローズを備えた内部が密閉されたベローズ組立体、又は、有効受圧面積の異なる一対のダイアフラムを備えた内部が密閉されたダイアフラム組立体と、
前記一対のベローズの可動端部同士、又は一対のダイアフラム同士を接続すると共に、ベローズの可動端部又はダイアフラムと開閉制御がなされる弁手段とを接続する接続手段と、
印加される電流値に応じて変化する付勢力を前記弁手段の開閉制御に加え、前記弁手段の開閉制御を調節するソレノイドと、を備えたソレノイド制御弁において、
前記一対のベローズ又は一対のダイアフラムには、外部雰囲気圧力と密閉された内部圧力とが作用し、
前記外部雰囲気圧力が前記一対のベローズ又は一対のダイアフラムに作用することによって生じる前記弁手段への付勢力の変動値は、前記一対のベローズの有効受圧面積の差または前記一対のダイアフラムの有効受圧面積の差と前記外部雰囲気圧力の変動値との積となるように構成されることを特徴とするソレノイド制御弁。
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Family Applications (1)
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