JP4091232B2 - 容量可変型圧縮機用制御弁 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、容量可変型圧縮機用制御弁に関し、特に、車載空調装置などにて使用される斜板式容量可変型圧縮機のための容量制御弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
斜板式容量可変型圧縮機のための容量制御弁として、特開平１０−２０５４４４号公報や特開平１０−３１８４１４号公報に示されているように、ベローズのような感圧素子の感圧動作により開閉駆動される弁体を有し、電磁コイル装置の発生荷重を前記感圧素子の発生荷重に対抗させ、前記電磁コイル装置の発生荷重に応じて感圧素子の設定圧を可変設定し、前記弁体の開度に応じて容量可変型圧縮機の容量制御を行う設定圧可変式の容量制御弁が従来より知られている。
【０００３】
上述のような容量制御弁では、感圧素子は、圧縮機の吸入圧力を及ぼされ、圧縮機の吸入圧力に感応し、感圧素子は圧縮機の吸入圧力の使用圧力域で伸縮する荷重特性を設定され、電磁コイル装置は感圧素子の荷重特性に相応した荷重（磁力）を発生するように設計される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、環境保護のために、フロン使用の冷凍サイクル装置の代替装置として、ＣＯ2 等の冷媒を使用する超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置の開発が進んでいる。超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置では、圧縮機の吸入圧力の使用圧力域が高く（３〜５ＭＰａ程度）、感圧素子は高い使用圧力域で伸縮する荷重特性を設定されることになる。この場合も、電磁コイル装置を、感圧素子の荷重特性に相応した荷重（磁力）を発生するものとして設計すると、電磁コイル装置が非常に大型のものになり、実用性に乏しいものになる。このようなことから、従来の設定圧可変式の容量制御弁は低圧力仕様が限界であった。
【０００５】
この発明は、上述の如き問題点に着目してなされたものであり、電磁コイル装置を大型化することなく、超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置でも使用できるよう改良された設定圧可変式の容量可変型圧縮機用制御弁（容量制御弁）を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の如き目的を達成するため、請求項１記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁は、感圧素子の感圧動作により開閉駆動される弁体を有し、電磁コイル装置の発生荷重を前記感圧素子の発生荷重に対抗させ、前記電磁コイル装置の発生荷重に応じて感圧素子の設定圧を可変設定し、前記弁体の開度に応じて容量可変型圧縮機の容量制御を行う設定圧可変式の容量可変型圧縮機用制御弁において、前記感圧素子と前記弁体との間に設定弾性部材が設けられ、前記感圧素子の感圧動作を前記設定弾性部材の弾性変形動作に変換して前記弁体に伝達し、前記設定弾性部材の弾性変形による発生荷重と電磁コイル装置の通電電流による発生荷重との平衡関係により前記弁体の開度が決まるものである。
【０００７】
請求項２記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁は、前記感圧素子が容量可変型圧縮機の吸入圧力に応動し、容量可変型圧縮機の吐出圧力を及ぼされて容量可変型圧縮機の吐出圧力に相関して前記設定弾性部材の設定値を補正する吐出圧力感知部材を有しているものである。
【０００９】
請求項３記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁は、前記弁体は容量可変型圧縮機の吐出ポートとクランク室とを連通する通路の開度を増減して容量可変型圧縮機のクランク室の圧力を調整し、容量可変型圧縮機の容量制御を行うものである。
【００１０】
請求項４記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁は、容量可変型圧縮機の吐出圧力が前記弁体に開弁方向に作用するよう構成されているものである。
【００１２】
請求項５記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁は、前記弁体は容量可変型圧縮機の吸入ポートとクランク室とを連通する通路の開度を増減して容量可変型圧縮機のクランク室の圧力を調整し、容量可変型圧縮機の容量制御を行うものである。
【００１３】
請求項１の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、感圧素子の感圧動作が設定弾性部材の弾性変形動作に変換され、設定弾性部材の弾性変形による発生荷重と電磁コイル装置の通電電流による発生荷重との平衡関係により弁体の開度調整が行われる。
【００１４】
請求項２の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、制御弁の基本的動作として、感圧素子が容量可変型圧縮機の吸入圧力に応動し、吐出圧力感知部材が容量可変型圧縮機の吐出圧力に相関して設定弾性部材の設定値を補正することで、吐出圧力対応の設定値補正（高圧補正）が行われる。
【００１６】
請求項３記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、容量可変型圧縮機の吐出ポートとクランク室とを連通する通路の開度が弁体により増減され、弁開度に応じてクランク室に対する吐出圧力の流入量が制御され、容量可変型圧縮機のクランク室の圧力が調整されて容量可変型圧縮機の容量制御が行われる。
【００１７】
請求項４記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、容量可変型圧縮機の吐出圧力が弁体に開弁方向に作用し、吐出圧力対応の設定値補正（高圧補正）が行われる。
【００１９】
請求項５記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、容量可変型圧縮機の吸入ポートとクランク室とを連通する通路の開度が弁体により増減され、弁開度に応じてクランク室より吸入ポートへ流れるクランク室圧力の流量が制御され、容量可変型圧縮機のクランク室の圧力が調整されて容量可変型圧縮機の容量制御が行われる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１の容量可変型圧縮機用制御弁を組み込まれた容量可変型圧縮機を、図２はこの本発明による容量可変型圧縮機用制御弁の実施の形態１を各々示している。
【００２２】
斜板式容量可変型圧縮機１は、圧縮機ハウジング２により画定されたクランク室３と、各々一方のストロークエンド部にてクランク室３に連通している複数個のシリンダ室４とを有している。シリンダ室４の各々にはピストン５が軸線方向に摺動自在に嵌合しており、各ピストン５のクランク室３側にはピストンロッド６の一端が連結されている。
【００２３】
圧縮機ハウジング２は駆動軸７を回転可能に支持しており、駆動軸７は、プーリ８に掛け渡された図示されていない駆動ベルトにより図示されていないエンジンと駆動連結され、エンジンによって回転駆動される。
【００２４】
駆動軸７はクランク室３内においてウオブル板（斜板）９を公知の連繋機構（図示省略）により取付角度変更可能にトルク伝達関係にて連結されており、ウオブル板９のシリンダ室４側の板面にはピストンロッド６が軸力伝達可能に係合している。
【００２５】
ウオブル板９が傾斜状態にて駆動軸７により回転駆動されることにより、各シリンダ室４のピストン５がウオブル板９の傾斜角に応じたストロークをもって往復動し、その傾斜角がクランク室圧力Ｐｃと各シリンダ室４の平均圧力Ｐｍとの差圧に応じて自動調整される。
【００２６】
この場合、圧縮機１は、クランク室圧力Ｐｃの上昇に応じてウオブル板９の傾斜角が減少してピストン５のストロークが低減することにより吐出容量を低減し、クランク室圧力Ｐｃの低下に応じてウオブル板９の傾斜角が増大してピストン５のストロークが増大することにより吐出容量を増大し、クランク室圧力Ｐｃが吸入圧力Ｐｓに実質的に等しい圧力になることによってフルロード運転状態になる。
【００２７】
各シリンダ室４には各々一方向弁による吸入弁１２、吐出弁１３を有する吸入ポート１４と吐出ポート１５とが形成されており、各シリンダ室４の吸入ポート１４は吸入通路１６によって吸入接続ポート１７に連通し、吐出ポート１５は吐出通路１８によって吐出接続ポート１９に連通しており、吸入接続ポート１７と吐出接続ポート１９とに、蒸発器２０、膨張弁２１、ガス・クーラー２２を含む、ＣＯ2 冷媒使用の超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置の冷凍サイクル用循環管路が接続されている。
【００２８】
圧縮機ハウジング２には有底孔による制御弁受入孔２３が形成されており、この制御弁受入孔２３内にこの発明による実施の形態１の容量可変型圧縮機用制御弁（容量制御弁）３０が挿入固定されている。
【００２９】
容量制御弁３０は、制御弁受入孔２３に挿入される円柱状の弁ハウジング３１を有している。
【００３０】
弁ハウジング３１には、弁ハウジング３１の中間部を径方向に横切って延在するクランク室側通路３２および吐出ポート側通路３３と、弁室３４と、吐出ポート側通路３３と弁室３４とを連通接続する連通路３５と、弁室３４とクランク室側通路３２とを連通接続する弁ポート３６が形成されている。
【００３１】
弁室３４にはボール弁体３７が配置されており、ボール弁体３７は、弁座部３８に選択的に着座することにより、弁ポート３６を開閉、換言すれば、吐出ポート側通路３３とクランク室側通路３２との連通、遮断を行い、弁軸方向（上下方向）の移動量に応じて弁ポート３６の開度、換言すれば、吐出ポート側通路３３とクランク室側通路３２との連通度を定量的に増減する。
【００３２】
ボール弁体３７にはリテーナ３９を介して弁ばね４０が取り付けられており、弁ばね４０はボール弁体３７を開弁方向へ付勢している。
【００３３】
弁ハウジング３１の一端部（上端部）にはベローズ収容室４１が形成されている。ベローズ収容室４１には、弁ハウジング３１にねじ係合し、一方のエンド部材をなす調整ねじ部材４２と、蛇腹状のベローズ本体４３と、他方のエンド部材をなすばねリテーナ４４とからなる、感圧素子である密閉構造のベローズ４５が配置されている。ベローズ４５の内部にはばねリテーナ４４と接続されたストッパ部材（内部ばねリテーナ）４６が設けられており、このストッパ部材４６と調整ねじ部材４２との間に、ベローズ４５を伸長方向に付勢する圧縮コイルばね（補正ばね）４７が設けられている。
【００３４】
弁ハウジング３１のベローズ収容室４１部分には吸入圧力導入ポート４８が形成されており、吸入圧力導入ポート４８より圧縮機１の吸入圧力Ｐｓが導入され、ベローズ４５は、内部を真空とされ、吸入圧力Ｐｓを絶対圧として感知感応する。このベローズ４５の設定可変域での伸縮量（ＬｂＡ〜ＬｂＢ）と発生荷重（ＷｂＡ〜ＷｂＢ）は、超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置での圧縮機１の吸入圧力Ｐｓの使用圧力域（３〜５ＭＰａ）に対応し、ベローズ有効面積を０．３５ｃｍ2 、合成ロードスケールを０．５ＭＰａとした場合の伸縮量特性、発生荷重特性は図３に示されているようになる。
【００３５】
ベローズ４５の自由端側のばねリテーナ４４とボール弁体３７との間には、圧縮コイルばねによる設定ばね（設定弾性部材）４９、ばねリテーナ５０、連結棒５１、５２が介在しており、ベローズ４５の感圧動作を設定ばね４９の弾性変形動作に変換してボール弁体３７に伝達するようになっている。設定ばね４９の発生荷重特性は図４に示されており、設定可変域での発生荷重（ＷｈＡ〜ＷｈＢ）はベローズ４５の設定可変域での発生荷重（ＷｂＡ〜ＷｂＢ）の１／５０程度の低い値になっている。
【００３６】
連結棒５１は、両端に吸入圧力Ｐｓと吐出圧力Ｐｄを及ぼされ、その差圧で、上向きの力をばねリテーナ５０に与え、設定ばね４９の設定圧を吐出圧力Ｐｄに代表される負荷量に相関して補正する吐出圧力感知部材をなしている。
【００３７】
弁ハウジング３１の他端部（下端部）には電磁コイル装置５３が取り付けられている。電磁コイル装置５３は、弁ハウジング３１に固定された本体５４、外函５５、コイル部５６、磁路ガイド部材５７、吸引子５８、プランジャチューブ５９と、プランジャチューブ５９内にて図中上下方向に移動可能に配置されたプランジャ６０と、吸引子５８とプランジャ６０との間に設けられたプランジャばね６１と、プランジャ６０に固定され吸引子５８に形成された案内孔６２に摺動可能に嵌合してセンタ出し（プランジャチューブ５９とプランジャ６０との擦れ防止）とボール弁体３７の全開方向のストッパを兼ねたガイドピン６３とにより構成されている。なお、本体５４とプランジャ６０には均圧通路６４、６５が形成されており、プランジャ６０の両面に吐出圧力Ｐｄが作用するようにして圧力キャンセルが行われている。
【００３８】
プランジャ６０には連結棒６６が接続されており、プランジャ６０の動き、換言すれば、電磁コイル装置５３の発生荷重が連結棒６６によってボール弁体３７に伝達されるようになっている。
【００３９】
上述の構成による容量制御弁３０は圧縮機ハウジング２の制御弁受入孔２３に挿入固定され、クランク室側通路３２はクランク室圧力通路２４によってクランク室３に連通し、吐出ポート側通路３３は吐出圧力通路２５によって吐出ポート１５に連通し、吸入圧力導入ポート４８は吸入圧力通路２６によって吸入ポート１４に連通している。
【００４０】
なお、クランク室圧力通路２４、吐出圧力通路２５、吸入圧力通路２６は、圧縮機ハウジング２の内部に形成されている圧力通路である。
【００４１】
次に上述の構成よりなる容量制御弁３０の動作を説明する。
圧縮機１の吸入圧力Ｐｓが、吸入ポート１４より吸入圧力通路２６を経て吸入圧力導入ポート４８よりベローズ収納室４１内に入り、ベローズ４５に作用する。これにより、ベローズ４５は、圧縮機１の吸入圧力Ｐｓとベローズ内圧（真空圧）との差圧に応じて伸縮する。このベローズ４５の伸縮量Ｌｂに相関して設定ばね４９が弾性変形し、換言すれば、ベローズ４５の感圧動作が設定ばね４９の弾性変形動作に変換され、設定ばね４９の弾性変形による発生荷重Ｗｈと電磁コイル装置５３の通電電流による発生荷重Ｗｃとの平衡関係によりボール弁体３７の開度調整が行われ、その開度に応じて、吐出ポート側通路３３から連通路３５を介して弁室３４に導入された吐出圧力Ｐｄが、弁ポート３６及びクランク室側通路３２を介してクランク室３に導入される。
【００４２】
電磁コイル装置５３の通電電流による発生荷重Ｗｃは図５に示されているように、設定ばね４９の弾性変形による発生荷重Ｗｈとバランスする値でよいから、電磁コイル装置５３の出力特性をベローズ４５の発生荷重特性に左右されずに設定できる。これにより、設定ばね４９のばね特性を電磁コイル装置５３の励磁特性に合致させるだけで、感圧素子（ベローズ）特性に左右されずに、通常の電磁コイル装置５３を使用して、超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置におけるような超高圧に対応した容量制御弁３０が設計可能になり、また容量制御弁３０の比例帯を設定ばね特性により設定でき、自由度が大きくなり、併せて電磁コイル装置５３の小型化が可能になる。
【００４３】
また、連結棒５１が設定ばね４９の設定圧を吐出圧力Ｐｄに代表される負荷量に相関して補正するから、実運転時の制御弁特性を吐出圧力Ｐｄに相関した特性とすることができる。これにより、夏場と冬場の室内温度の相違の補償を、別のセンサ等を必要とすることなく、容量制御弁３０自体で行うことができる。
【００４４】
この実施の形態１において、クランク室圧力通路２４によってクランク室３に連通させるのをクランク室側通路３２に代えて吐出ポート側通路３３として、この吐出ポート側通路３３をクランク室側通路とし、吐出圧力通路２５によって吐出ポート１５に連通させるのを吐出ポート側通路３３に代えてクランク室側通路３２として、このクランク室側通路３２を吐出ポート側通路とするように容量制御弁の構成を変えてもよい。
【００４５】
このように構成を変えると、ボール弁体３７の開度に応じて、吐出ポート側通路に導入された吐出圧力Ｐｄが、弁ポート３６、弁室３４、連通路３５、並びに、クランク室側通路を介してクランク室３に導入されることになり、その容量制御弁の連結棒５１には圧縮機１の吐出圧力Ｐｄが作用しないので、設定ばね４９の設定圧は吐出圧力Ｐｄに代表される負荷量に左右されずに一定に保持されて、実運転時の制御弁特性が吐出圧力Ｐｄの影響を受けずに一定の特性となる。
【００４６】
これにより、圧縮機１の吐出圧力Ｐｄの異常上昇を防止する機能を備えた超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置に容量制御弁を用いる場合に、設定ばね４９の設定圧が連結棒５１により吐出圧力Ｐｄに代表される負荷量に相関して無用に補正されてしまうことがないようにすることができる。
【００４７】
（実施の形態２）
図６は本発明による制御弁を組み込まれた容量可変型圧縮機を、図７はこの本発明による制御弁の実施の形態２を各々示している。なお、図６において、図１に示されているもの同等あるいは同一の構成要件には、図１に付けた符号と同一の符号を付けてその説明を省略する。
【００４８】
圧縮機ハウジング２に形成された制御弁受入孔２３にこの発明による実施の形態２の容量可変型圧縮機用制御弁（容量制御弁）７０が挿入固定されている。
【００４９】
容量制御弁７０は、制御弁受入孔２３内に挿入される円柱状の弁ハウジング７１を有している。
【００５０】
弁ハウジング７１には、弁ハウジング７１の上側中間部を径方向に横切って延在するクランク室側通路７２と、弁ハウジング７１の下部側に形成されたベローズ収容弁室７３と、ベローズ収容弁室７３に開口する吸入圧導入ポート７４と、ベローズ収容弁室７３とクランク室側通路７２とを連通接続する弁ポート７５および弁座部７６とが形成されている。
【００５１】
ベローズ収容弁室７３にはボール弁体７７が配置されており、ボール弁体７７は、弁座部７６に選択的に着座することにより弁ポート７５を開閉し、弁軸方向（上下方向）の移動量に応じて弁ポート７５の開度、換言すれば、クランク室側通路７２とベローズ収容弁室７３との連通度を定量的に増減する。
【００５２】
ベローズ収容弁室７３には感圧手段である密閉構造のベローズ７８が配置されている。ベローズ７８は、弁ハウジング７１にねじ係合して一方のエンド部材をなす調整ねじ部材７９と、蛇腹状のベローズ本体８０と、他方のエンド部材をなすばねリテーナ部材８１とにより密閉構造をなし、内部を真空にされている。ベローズ本体８０内のばねリテーナ部材８１側にはストッパ部材８２が設けられており、このストッパ部材８２と調整ねじ部材７９との間に、ベローズ７８を伸長方向に付勢する圧縮コイルばね８３が設けられている。
【００５３】
ベローズ７８の自由端側のばねリテーナ８１とボール弁体７７側のばねリテーナ８４との間には、圧縮コイルばねによる設定ばね（設定弾性部材）８５が設けられており、ベローズ７８の感圧動作を設定ばね８５の弾性変形動作に変換してボール弁体７７に伝達するようになっている。
【００５４】
ボール弁体７７の上側（ばねリテーナ８４とは反対側）には弁軸方向に延在するロッド８６の先端側が溶接等により固定接続されており、ロッド８６は弁ハウジング７１に形成されたロッド案内孔８７に摺動可能に係合している。
【００５５】
弁ハウジング７１の上端部には電磁コイル装置８８が取り付けられている。電磁コイル装置８８は、弁ハウジング７１の上端部に固定された吸引子８９および外函９０と、吸引子８９に固定されたプランジャチューブ９１およびプランジャチューブ９１の先端に固定された磁気ガイド部材９２と、プランジャチューブ９１内に図にて上下方向に移動可能に配置されたプランジャ９３と、磁気ガイド部材９２とプランジャ９３との間に設けられたプランジャばね９４と、プランジャチューブ９１の外側に設けられたコイル部９５と、プランジャ９３に固定され磁気ガイド部材９２に形成された案内孔９６に摺動可能に嵌合してセンタ出しを行うガイドピン９７により構成されており、吸引子８９にロッド８６が駆動連結されている。なお、プランジャ９３には均圧通路９８が貫通形成されており、プランジャ９３の両側に同圧が作用するようになっている。
【００５６】
ロッド８６の中間部にはスナップリング９９が固定されており、スナップリング９９と吸引子８９との間にボール弁体７７を閉弁方向に駆動する閉弁ばね９９ａが取り付けられている。
【００５７】
上述の構成による容量制御弁７０は、図６に示されているように、圧縮機ハウジング２に形成された制御弁受入孔２３内に挿入固定され、クランク室側通路７２は圧縮機ハウジング２に形成されたクランク室圧力通路２４によってクランク室３に連通し、吸入圧力導入ポート７４は圧縮機ハウジング２に形成された吸入圧力通路２６によって吸入ポート１４に連通している。圧縮機ハウジング２には、クランク室３と吐出ポート１５とを連通する固定オリフィス通路２７が形成されている。
【００５８】
次に上述の構成よりなる容量可変型圧縮機用容量制御弁７０の動作を説明する。
【００５９】
圧縮機１の吸入圧力Ｐｓが、吸入ポート１４より吸入圧力通路２６を経て吸入圧力導入ポート７４よりベローズ収容弁室７３内に入り、ベローズ７８に作用する。これにより、ベローズ７８は、圧縮機１の吸入圧力Ｐｓとベローズ内圧（真空圧）との差圧に応じて伸縮する。このベローズ７８の伸縮量に相関して設定ばね８５が弾性変形し、換言すれば、ベローズ７８の感圧動作が設定ばね８５の弾性変形動作に変換され、設定ばね８５の弾性変形による発生荷重と電磁コイル装置８８の通電電流による発生荷重との平衡関係によりボール弁体７７の開度調整が行われ、その開度に応じてクランク室３より吸入ポート１２側へ流れる流体圧流量が調整され、クランク室圧力Ｐｃが調整されて圧縮機１の容量制御が行われる。
【００６０】
この場合、電磁コイル装置８８の通電電流による発生荷重は設定ばね８５の弾性変形による発生荷重とバランスする値でよいから、電磁コイル装置８８の出力特性をベローズ７８の発生荷重特性に左右されずに設定できる。これにより、容量制御弁７０の比例帯を設定ばね特性により設定でき、自由度が大きくなり、電磁コイル装置８８の小型化が可能になる。
【００６１】
なお、室内温度の低下により圧縮機１をアンロード状態にすべく、弁体７７によって弁ポート７５を閉じ、クランク室３より吸入ポート１２側への流体の流れを止めると、クランク室圧力Ｐｃは固定オリフィス通路２７よりの吐出圧力Ｐｄにより上昇するが、固定オリフィス通路２７の通路断面積が小さいことにより、クランク室圧力Ｐｃは、急上昇することはなく、徐々に上昇する。これにより、ハンチング現象をお越し難くなり、また、エネルギロスも少なくなる。
【００６２】
上述の構成による容量可変型圧縮機用容量制御弁７０は、高圧影響を受けないタイプのものであり、この容量可変型圧縮機用容量制御弁７０の使用では、夏場と冬場の室内温度負荷の相違の補償するために、吐出圧センサにより吐出圧力Ｐｄを検出して制御系で高圧補正を行うことができる。
【００６３】
（実施の形態３）
図８は本発明による実施の形態３の容量可変型圧縮機用制御弁を組み込まれた容量可変型圧縮機を、図９はこの本発明による容量可変型圧縮機用制御弁の実施の形態３を示している。なお、図８、図９において、図６、図７に対応する部分は、図６、図７に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００６４】
この実施の形態では、容量制御弁１００の弁ハウジング７１の電磁コイル装置８８側に吐出ポート側通路１０１が追加形成されている。吐出ポート側通路１０１はロッド８６の外周面とロッド案内孔８７の内周面との間の間隙や圧力バランス通路９８によりプランジャ室１０２に連通しており、圧縮機ハウジング２に形成された吐出圧力通路２５によって吐出ポート側通路１０１に導かれる圧縮機１の吐出圧力Ｐｄがロッド８６を介してボール弁体７７を開弁方向に付勢するようにロッド８６に作用する構造になっている。
【００６５】
これにより、容量可変型圧縮機１の吐出圧力Ｐｄがボール弁体７７に開弁方向に作用し、吐出圧力対応の設定値補正（高圧補正）が行われる。この容量可変型圧縮機用容量制御弁１００の使用では、夏場と冬場の室内温度負荷の相違の補償を容量制御弁１００自体で行うことができ、吐出圧センサによる吐出圧力Ｐｄの検出を必要としない。
【００６６】
なお、この実施の形態でも、前述の実施の形態と同様に、ベローズ７８の伸縮量に相関して設定ばね８５が弾性変形し、電磁コイル装置８８の通電電流による発生荷重は設定ばね８５の弾性変形による発生荷重とバランスする値でよいから、電磁コイル装置８８の出力特性をベローズ７８の発生荷重特性に左右されずに設定できる。これにより、容量制御弁１００の比例帯を設定ばね特性により設定でき、自由度が大きくなり、電磁コイル装置８８の小型化が可能になる。
【００６７】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、請求項１記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、感圧素子の感圧動作が設定弾性部材の弾性変形動作に変換され、設定弾性部材の弾性変形による発生荷重と電磁コイル装置の通電電流による発生荷重との平衡関係により弁体の開度調整が行われるから、電磁コイル装置の通電電流による発生荷重は設定ばねの弾性変形による発生荷重とバランスする値でよくなり、電磁コイル装置の出力特性をベローズの発生荷重特性に左右されずに設定でき、設定ばねのばね特性を電磁コイル装置の励磁特性に合致させるだけで、感圧素子特性に左右されずに、通常の電磁コイル装置を使用して、ＣＯ2 冷媒を使用するような超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置で、超高圧に対応した小型、省電力の容量制御弁が設計可能になり、また容量制御弁の比例帯を設定ばね特性により設定でき、自由度が大きくなり、電磁コイル装置の小型化も可能になる。
【００６８】
請求項２記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、感圧素子が容量可変型圧縮機の吸入圧力に応動し、吐出圧力感知部材が容量可変型圧縮機の吐出圧力に相関して設定弾性部材の設定値を補正するから、システム負荷特性に相関する吐出圧力対応の設定値補正が行われ、実運転時の制御弁特性をシステム負荷特性に相関した特性とすることができ、夏場と冬場の室内温度の相違の補償を容量制御弁自体で行うことができる。
【００７０】
請求項３記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、容量可変型圧縮機の吐出ポートとクランク室とを連通する通路の開度が弁体により増減され、弁開度に応じてクランク室に対する吐出圧力の流入量が制御され、容量可変型圧縮機のクランク室の圧力が調整されて容量可変型圧縮機の容量制御が行われるから、所謂、クランク室圧力入れタイプの容量制御弁において、電磁コイル装置の小型化が可能になる。
【００７１】
請求項４記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、容量可変型圧縮機の吐出圧力が弁体に開弁方向に作用し、吐出圧力対応の設定値補正（高圧補正）が行われるから、夏場と冬場の室内温度の相違の補償を容量制御弁自体で行うことができる。
【００７３】
請求項５記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、容量可変型圧縮機の吸入ポートとクランク室とを連通する通路の開度が弁体により増減され、弁開度に応じてクランク室より吸入ポートへ流れるクランク室圧力の流量が制御され、容量可変型圧縮機のクランク室の圧力が調整されて容量可変型圧縮機の容量制御が行われるから、所謂、クランク室圧力抜きタイプの容量制御弁において、電磁コイル装置の小型化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による実施の形態１の容量制御弁を組み込まれた容量可変型圧縮機の一つの実施の形態を示す断面図である。
【図２】この発明による容量可変型圧縮機用制御弁の実施の形態１を示す断面図である。
【図３】この発明による容量可変型圧縮機用制御弁におけるベローズ特性を示すグラフである。
【図４】この発明による容量可変型圧縮機用制御弁における設定ばね特性を示すグラフである。
【図５】この発明による容量可変型圧縮機用制御弁における電磁コイル特性を示すグラフである。
【図６】この発明による実施の形態２の容量制御弁を組み込まれた容量可変型圧縮機の一つの実施の形態を示す断面図である。
【図７】この発明による容量可変型圧縮機用制御弁の実施の形態２を示す断面図である。
【図８】この発明による実施の形態３の容量制御弁を組み込まれた容量可変型圧縮機の一つの実施の形態を示す断面図である。
【図９】この発明による容量可変型圧縮機用制御弁の実施の形態３を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 斜板式容量可変型圧縮機
２ 圧縮機ハウジング
３ クランク室
４ シリンダ室
５ ピストン
７ 駆動軸
９ ウオブル板
１４ 吸入ポート
１５ 吐出ポート
２３ 制御弁受入孔
２４ クランク室圧力通路
２５ 吐出圧力通路
２６ 吸入圧力通路
３０ 容量制御弁
３１ 弁ハウジング
３２ クランク室側通路
３３ 吐出ポート側通路
３４ 弁室
３７ ボール弁体
３８ 弁座部
４０ 弁ばね
４５ ベローズ
４７ 圧縮コイルばね
４９ 設定ばね
５１、５２ 連結棒
５３ 電磁コイル装置
５６ コイル部
５８ 吸引子
６０ プランジャ
６１ プランジャばね
６６ 連結棒
７０ 容量制御弁
７１ 弁ハウジング
７２ クランク室側通路
７３ ベローズ収容弁室
７５ 弁ポート
７６ 弁座部
７７ ボール弁体
７８ ベローズ
８５ 設定ばね
８６ ロッド
８８ 電磁コイル装置
８９ 吸引子
９３ プランジャ
９４ プランジャばね
９５ コイル部
１００ 容量制御弁
１０１ 吐出ポート側通路
【発明の属する技術分野】
この発明は、容量可変型圧縮機用制御弁に関し、特に、車載空調装置などにて使用される斜板式容量可変型圧縮機のための容量制御弁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
斜板式容量可変型圧縮機のための容量制御弁として、特開平１０−２０５４４４号公報や特開平１０−３１８４１４号公報に示されているように、ベローズのような感圧素子の感圧動作により開閉駆動される弁体を有し、電磁コイル装置の発生荷重を前記感圧素子の発生荷重に対抗させ、前記電磁コイル装置の発生荷重に応じて感圧素子の設定圧を可変設定し、前記弁体の開度に応じて容量可変型圧縮機の容量制御を行う設定圧可変式の容量制御弁が従来より知られている。
【０００３】
上述のような容量制御弁では、感圧素子は、圧縮機の吸入圧力を及ぼされ、圧縮機の吸入圧力に感応し、感圧素子は圧縮機の吸入圧力の使用圧力域で伸縮する荷重特性を設定され、電磁コイル装置は感圧素子の荷重特性に相応した荷重（磁力）を発生するように設計される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
近年、環境保護のために、フロン使用の冷凍サイクル装置の代替装置として、ＣＯ2 等の冷媒を使用する超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置の開発が進んでいる。超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置では、圧縮機の吸入圧力の使用圧力域が高く（３〜５ＭＰａ程度）、感圧素子は高い使用圧力域で伸縮する荷重特性を設定されることになる。この場合も、電磁コイル装置を、感圧素子の荷重特性に相応した荷重（磁力）を発生するものとして設計すると、電磁コイル装置が非常に大型のものになり、実用性に乏しいものになる。このようなことから、従来の設定圧可変式の容量制御弁は低圧力仕様が限界であった。
【０００５】
この発明は、上述の如き問題点に着目してなされたものであり、電磁コイル装置を大型化することなく、超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置でも使用できるよう改良された設定圧可変式の容量可変型圧縮機用制御弁（容量制御弁）を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上述の如き目的を達成するため、請求項１記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁は、感圧素子の感圧動作により開閉駆動される弁体を有し、電磁コイル装置の発生荷重を前記感圧素子の発生荷重に対抗させ、前記電磁コイル装置の発生荷重に応じて感圧素子の設定圧を可変設定し、前記弁体の開度に応じて容量可変型圧縮機の容量制御を行う設定圧可変式の容量可変型圧縮機用制御弁において、前記感圧素子と前記弁体との間に設定弾性部材が設けられ、前記感圧素子の感圧動作を前記設定弾性部材の弾性変形動作に変換して前記弁体に伝達し、前記設定弾性部材の弾性変形による発生荷重と電磁コイル装置の通電電流による発生荷重との平衡関係により前記弁体の開度が決まるものである。
【０００７】
請求項２記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁は、前記感圧素子が容量可変型圧縮機の吸入圧力に応動し、容量可変型圧縮機の吐出圧力を及ぼされて容量可変型圧縮機の吐出圧力に相関して前記設定弾性部材の設定値を補正する吐出圧力感知部材を有しているものである。
【０００９】
請求項３記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁は、前記弁体は容量可変型圧縮機の吐出ポートとクランク室とを連通する通路の開度を増減して容量可変型圧縮機のクランク室の圧力を調整し、容量可変型圧縮機の容量制御を行うものである。
【００１０】
請求項４記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁は、容量可変型圧縮機の吐出圧力が前記弁体に開弁方向に作用するよう構成されているものである。
【００１２】
請求項５記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁は、前記弁体は容量可変型圧縮機の吸入ポートとクランク室とを連通する通路の開度を増減して容量可変型圧縮機のクランク室の圧力を調整し、容量可変型圧縮機の容量制御を行うものである。
【００１３】
請求項１の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、感圧素子の感圧動作が設定弾性部材の弾性変形動作に変換され、設定弾性部材の弾性変形による発生荷重と電磁コイル装置の通電電流による発生荷重との平衡関係により弁体の開度調整が行われる。
【００１４】
請求項２の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、制御弁の基本的動作として、感圧素子が容量可変型圧縮機の吸入圧力に応動し、吐出圧力感知部材が容量可変型圧縮機の吐出圧力に相関して設定弾性部材の設定値を補正することで、吐出圧力対応の設定値補正（高圧補正）が行われる。
【００１６】
請求項３記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、容量可変型圧縮機の吐出ポートとクランク室とを連通する通路の開度が弁体により増減され、弁開度に応じてクランク室に対する吐出圧力の流入量が制御され、容量可変型圧縮機のクランク室の圧力が調整されて容量可変型圧縮機の容量制御が行われる。
【００１７】
請求項４記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、容量可変型圧縮機の吐出圧力が弁体に開弁方向に作用し、吐出圧力対応の設定値補正（高圧補正）が行われる。
【００１９】
請求項５記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、容量可変型圧縮機の吸入ポートとクランク室とを連通する通路の開度が弁体により増減され、弁開度に応じてクランク室より吸入ポートへ流れるクランク室圧力の流量が制御され、容量可変型圧縮機のクランク室の圧力が調整されて容量可変型圧縮機の容量制御が行われる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は実施の形態１の容量可変型圧縮機用制御弁を組み込まれた容量可変型圧縮機を、図２はこの本発明による容量可変型圧縮機用制御弁の実施の形態１を各々示している。
【００２２】
斜板式容量可変型圧縮機１は、圧縮機ハウジング２により画定されたクランク室３と、各々一方のストロークエンド部にてクランク室３に連通している複数個のシリンダ室４とを有している。シリンダ室４の各々にはピストン５が軸線方向に摺動自在に嵌合しており、各ピストン５のクランク室３側にはピストンロッド６の一端が連結されている。
【００２３】
圧縮機ハウジング２は駆動軸７を回転可能に支持しており、駆動軸７は、プーリ８に掛け渡された図示されていない駆動ベルトにより図示されていないエンジンと駆動連結され、エンジンによって回転駆動される。
【００２４】
駆動軸７はクランク室３内においてウオブル板（斜板）９を公知の連繋機構（図示省略）により取付角度変更可能にトルク伝達関係にて連結されており、ウオブル板９のシリンダ室４側の板面にはピストンロッド６が軸力伝達可能に係合している。
【００２５】
ウオブル板９が傾斜状態にて駆動軸７により回転駆動されることにより、各シリンダ室４のピストン５がウオブル板９の傾斜角に応じたストロークをもって往復動し、その傾斜角がクランク室圧力Ｐｃと各シリンダ室４の平均圧力Ｐｍとの差圧に応じて自動調整される。
【００２６】
この場合、圧縮機１は、クランク室圧力Ｐｃの上昇に応じてウオブル板９の傾斜角が減少してピストン５のストロークが低減することにより吐出容量を低減し、クランク室圧力Ｐｃの低下に応じてウオブル板９の傾斜角が増大してピストン５のストロークが増大することにより吐出容量を増大し、クランク室圧力Ｐｃが吸入圧力Ｐｓに実質的に等しい圧力になることによってフルロード運転状態になる。
【００２７】
各シリンダ室４には各々一方向弁による吸入弁１２、吐出弁１３を有する吸入ポート１４と吐出ポート１５とが形成されており、各シリンダ室４の吸入ポート１４は吸入通路１６によって吸入接続ポート１７に連通し、吐出ポート１５は吐出通路１８によって吐出接続ポート１９に連通しており、吸入接続ポート１７と吐出接続ポート１９とに、蒸発器２０、膨張弁２１、ガス・クーラー２２を含む、ＣＯ2 冷媒使用の超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置の冷凍サイクル用循環管路が接続されている。
【００２８】
圧縮機ハウジング２には有底孔による制御弁受入孔２３が形成されており、この制御弁受入孔２３内にこの発明による実施の形態１の容量可変型圧縮機用制御弁（容量制御弁）３０が挿入固定されている。
【００２９】
容量制御弁３０は、制御弁受入孔２３に挿入される円柱状の弁ハウジング３１を有している。
【００３０】
弁ハウジング３１には、弁ハウジング３１の中間部を径方向に横切って延在するクランク室側通路３２および吐出ポート側通路３３と、弁室３４と、吐出ポート側通路３３と弁室３４とを連通接続する連通路３５と、弁室３４とクランク室側通路３２とを連通接続する弁ポート３６が形成されている。
【００３１】
弁室３４にはボール弁体３７が配置されており、ボール弁体３７は、弁座部３８に選択的に着座することにより、弁ポート３６を開閉、換言すれば、吐出ポート側通路３３とクランク室側通路３２との連通、遮断を行い、弁軸方向（上下方向）の移動量に応じて弁ポート３６の開度、換言すれば、吐出ポート側通路３３とクランク室側通路３２との連通度を定量的に増減する。
【００３２】
ボール弁体３７にはリテーナ３９を介して弁ばね４０が取り付けられており、弁ばね４０はボール弁体３７を開弁方向へ付勢している。
【００３３】
弁ハウジング３１の一端部（上端部）にはベローズ収容室４１が形成されている。ベローズ収容室４１には、弁ハウジング３１にねじ係合し、一方のエンド部材をなす調整ねじ部材４２と、蛇腹状のベローズ本体４３と、他方のエンド部材をなすばねリテーナ４４とからなる、感圧素子である密閉構造のベローズ４５が配置されている。ベローズ４５の内部にはばねリテーナ４４と接続されたストッパ部材（内部ばねリテーナ）４６が設けられており、このストッパ部材４６と調整ねじ部材４２との間に、ベローズ４５を伸長方向に付勢する圧縮コイルばね（補正ばね）４７が設けられている。
【００３４】
弁ハウジング３１のベローズ収容室４１部分には吸入圧力導入ポート４８が形成されており、吸入圧力導入ポート４８より圧縮機１の吸入圧力Ｐｓが導入され、ベローズ４５は、内部を真空とされ、吸入圧力Ｐｓを絶対圧として感知感応する。このベローズ４５の設定可変域での伸縮量（ＬｂＡ〜ＬｂＢ）と発生荷重（ＷｂＡ〜ＷｂＢ）は、超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置での圧縮機１の吸入圧力Ｐｓの使用圧力域（３〜５ＭＰａ）に対応し、ベローズ有効面積を０．３５ｃｍ2 、合成ロードスケールを０．５ＭＰａとした場合の伸縮量特性、発生荷重特性は図３に示されているようになる。
【００３５】
ベローズ４５の自由端側のばねリテーナ４４とボール弁体３７との間には、圧縮コイルばねによる設定ばね（設定弾性部材）４９、ばねリテーナ５０、連結棒５１、５２が介在しており、ベローズ４５の感圧動作を設定ばね４９の弾性変形動作に変換してボール弁体３７に伝達するようになっている。設定ばね４９の発生荷重特性は図４に示されており、設定可変域での発生荷重（ＷｈＡ〜ＷｈＢ）はベローズ４５の設定可変域での発生荷重（ＷｂＡ〜ＷｂＢ）の１／５０程度の低い値になっている。
【００３６】
連結棒５１は、両端に吸入圧力Ｐｓと吐出圧力Ｐｄを及ぼされ、その差圧で、上向きの力をばねリテーナ５０に与え、設定ばね４９の設定圧を吐出圧力Ｐｄに代表される負荷量に相関して補正する吐出圧力感知部材をなしている。
【００３７】
弁ハウジング３１の他端部（下端部）には電磁コイル装置５３が取り付けられている。電磁コイル装置５３は、弁ハウジング３１に固定された本体５４、外函５５、コイル部５６、磁路ガイド部材５７、吸引子５８、プランジャチューブ５９と、プランジャチューブ５９内にて図中上下方向に移動可能に配置されたプランジャ６０と、吸引子５８とプランジャ６０との間に設けられたプランジャばね６１と、プランジャ６０に固定され吸引子５８に形成された案内孔６２に摺動可能に嵌合してセンタ出し（プランジャチューブ５９とプランジャ６０との擦れ防止）とボール弁体３７の全開方向のストッパを兼ねたガイドピン６３とにより構成されている。なお、本体５４とプランジャ６０には均圧通路６４、６５が形成されており、プランジャ６０の両面に吐出圧力Ｐｄが作用するようにして圧力キャンセルが行われている。
【００３８】
プランジャ６０には連結棒６６が接続されており、プランジャ６０の動き、換言すれば、電磁コイル装置５３の発生荷重が連結棒６６によってボール弁体３７に伝達されるようになっている。
【００３９】
上述の構成による容量制御弁３０は圧縮機ハウジング２の制御弁受入孔２３に挿入固定され、クランク室側通路３２はクランク室圧力通路２４によってクランク室３に連通し、吐出ポート側通路３３は吐出圧力通路２５によって吐出ポート１５に連通し、吸入圧力導入ポート４８は吸入圧力通路２６によって吸入ポート１４に連通している。
【００４０】
なお、クランク室圧力通路２４、吐出圧力通路２５、吸入圧力通路２６は、圧縮機ハウジング２の内部に形成されている圧力通路である。
【００４１】
次に上述の構成よりなる容量制御弁３０の動作を説明する。
圧縮機１の吸入圧力Ｐｓが、吸入ポート１４より吸入圧力通路２６を経て吸入圧力導入ポート４８よりベローズ収納室４１内に入り、ベローズ４５に作用する。これにより、ベローズ４５は、圧縮機１の吸入圧力Ｐｓとベローズ内圧（真空圧）との差圧に応じて伸縮する。このベローズ４５の伸縮量Ｌｂに相関して設定ばね４９が弾性変形し、換言すれば、ベローズ４５の感圧動作が設定ばね４９の弾性変形動作に変換され、設定ばね４９の弾性変形による発生荷重Ｗｈと電磁コイル装置５３の通電電流による発生荷重Ｗｃとの平衡関係によりボール弁体３７の開度調整が行われ、その開度に応じて、吐出ポート側通路３３から連通路３５を介して弁室３４に導入された吐出圧力Ｐｄが、弁ポート３６及びクランク室側通路３２を介してクランク室３に導入される。
【００４２】
電磁コイル装置５３の通電電流による発生荷重Ｗｃは図５に示されているように、設定ばね４９の弾性変形による発生荷重Ｗｈとバランスする値でよいから、電磁コイル装置５３の出力特性をベローズ４５の発生荷重特性に左右されずに設定できる。これにより、設定ばね４９のばね特性を電磁コイル装置５３の励磁特性に合致させるだけで、感圧素子（ベローズ）特性に左右されずに、通常の電磁コイル装置５３を使用して、超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置におけるような超高圧に対応した容量制御弁３０が設計可能になり、また容量制御弁３０の比例帯を設定ばね特性により設定でき、自由度が大きくなり、併せて電磁コイル装置５３の小型化が可能になる。
【００４３】
また、連結棒５１が設定ばね４９の設定圧を吐出圧力Ｐｄに代表される負荷量に相関して補正するから、実運転時の制御弁特性を吐出圧力Ｐｄに相関した特性とすることができる。これにより、夏場と冬場の室内温度の相違の補償を、別のセンサ等を必要とすることなく、容量制御弁３０自体で行うことができる。
【００４４】
この実施の形態１において、クランク室圧力通路２４によってクランク室３に連通させるのをクランク室側通路３２に代えて吐出ポート側通路３３として、この吐出ポート側通路３３をクランク室側通路とし、吐出圧力通路２５によって吐出ポート１５に連通させるのを吐出ポート側通路３３に代えてクランク室側通路３２として、このクランク室側通路３２を吐出ポート側通路とするように容量制御弁の構成を変えてもよい。
【００４５】
このように構成を変えると、ボール弁体３７の開度に応じて、吐出ポート側通路に導入された吐出圧力Ｐｄが、弁ポート３６、弁室３４、連通路３５、並びに、クランク室側通路を介してクランク室３に導入されることになり、その容量制御弁の連結棒５１には圧縮機１の吐出圧力Ｐｄが作用しないので、設定ばね４９の設定圧は吐出圧力Ｐｄに代表される負荷量に左右されずに一定に保持されて、実運転時の制御弁特性が吐出圧力Ｐｄの影響を受けずに一定の特性となる。
【００４６】
これにより、圧縮機１の吐出圧力Ｐｄの異常上昇を防止する機能を備えた超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置に容量制御弁を用いる場合に、設定ばね４９の設定圧が連結棒５１により吐出圧力Ｐｄに代表される負荷量に相関して無用に補正されてしまうことがないようにすることができる。
【００４７】
（実施の形態２）
図６は本発明による制御弁を組み込まれた容量可変型圧縮機を、図７はこの本発明による制御弁の実施の形態２を各々示している。なお、図６において、図１に示されているもの同等あるいは同一の構成要件には、図１に付けた符号と同一の符号を付けてその説明を省略する。
【００４８】
圧縮機ハウジング２に形成された制御弁受入孔２３にこの発明による実施の形態２の容量可変型圧縮機用制御弁（容量制御弁）７０が挿入固定されている。
【００４９】
容量制御弁７０は、制御弁受入孔２３内に挿入される円柱状の弁ハウジング７１を有している。
【００５０】
弁ハウジング７１には、弁ハウジング７１の上側中間部を径方向に横切って延在するクランク室側通路７２と、弁ハウジング７１の下部側に形成されたベローズ収容弁室７３と、ベローズ収容弁室７３に開口する吸入圧導入ポート７４と、ベローズ収容弁室７３とクランク室側通路７２とを連通接続する弁ポート７５および弁座部７６とが形成されている。
【００５１】
ベローズ収容弁室７３にはボール弁体７７が配置されており、ボール弁体７７は、弁座部７６に選択的に着座することにより弁ポート７５を開閉し、弁軸方向（上下方向）の移動量に応じて弁ポート７５の開度、換言すれば、クランク室側通路７２とベローズ収容弁室７３との連通度を定量的に増減する。
【００５２】
ベローズ収容弁室７３には感圧手段である密閉構造のベローズ７８が配置されている。ベローズ７８は、弁ハウジング７１にねじ係合して一方のエンド部材をなす調整ねじ部材７９と、蛇腹状のベローズ本体８０と、他方のエンド部材をなすばねリテーナ部材８１とにより密閉構造をなし、内部を真空にされている。ベローズ本体８０内のばねリテーナ部材８１側にはストッパ部材８２が設けられており、このストッパ部材８２と調整ねじ部材７９との間に、ベローズ７８を伸長方向に付勢する圧縮コイルばね８３が設けられている。
【００５３】
ベローズ７８の自由端側のばねリテーナ８１とボール弁体７７側のばねリテーナ８４との間には、圧縮コイルばねによる設定ばね（設定弾性部材）８５が設けられており、ベローズ７８の感圧動作を設定ばね８５の弾性変形動作に変換してボール弁体７７に伝達するようになっている。
【００５４】
ボール弁体７７の上側（ばねリテーナ８４とは反対側）には弁軸方向に延在するロッド８６の先端側が溶接等により固定接続されており、ロッド８６は弁ハウジング７１に形成されたロッド案内孔８７に摺動可能に係合している。
【００５５】
弁ハウジング７１の上端部には電磁コイル装置８８が取り付けられている。電磁コイル装置８８は、弁ハウジング７１の上端部に固定された吸引子８９および外函９０と、吸引子８９に固定されたプランジャチューブ９１およびプランジャチューブ９１の先端に固定された磁気ガイド部材９２と、プランジャチューブ９１内に図にて上下方向に移動可能に配置されたプランジャ９３と、磁気ガイド部材９２とプランジャ９３との間に設けられたプランジャばね９４と、プランジャチューブ９１の外側に設けられたコイル部９５と、プランジャ９３に固定され磁気ガイド部材９２に形成された案内孔９６に摺動可能に嵌合してセンタ出しを行うガイドピン９７により構成されており、吸引子８９にロッド８６が駆動連結されている。なお、プランジャ９３には均圧通路９８が貫通形成されており、プランジャ９３の両側に同圧が作用するようになっている。
【００５６】
ロッド８６の中間部にはスナップリング９９が固定されており、スナップリング９９と吸引子８９との間にボール弁体７７を閉弁方向に駆動する閉弁ばね９９ａが取り付けられている。
【００５７】
上述の構成による容量制御弁７０は、図６に示されているように、圧縮機ハウジング２に形成された制御弁受入孔２３内に挿入固定され、クランク室側通路７２は圧縮機ハウジング２に形成されたクランク室圧力通路２４によってクランク室３に連通し、吸入圧力導入ポート７４は圧縮機ハウジング２に形成された吸入圧力通路２６によって吸入ポート１４に連通している。圧縮機ハウジング２には、クランク室３と吐出ポート１５とを連通する固定オリフィス通路２７が形成されている。
【００５８】
次に上述の構成よりなる容量可変型圧縮機用容量制御弁７０の動作を説明する。
【００５９】
圧縮機１の吸入圧力Ｐｓが、吸入ポート１４より吸入圧力通路２６を経て吸入圧力導入ポート７４よりベローズ収容弁室７３内に入り、ベローズ７８に作用する。これにより、ベローズ７８は、圧縮機１の吸入圧力Ｐｓとベローズ内圧（真空圧）との差圧に応じて伸縮する。このベローズ７８の伸縮量に相関して設定ばね８５が弾性変形し、換言すれば、ベローズ７８の感圧動作が設定ばね８５の弾性変形動作に変換され、設定ばね８５の弾性変形による発生荷重と電磁コイル装置８８の通電電流による発生荷重との平衡関係によりボール弁体７７の開度調整が行われ、その開度に応じてクランク室３より吸入ポート１２側へ流れる流体圧流量が調整され、クランク室圧力Ｐｃが調整されて圧縮機１の容量制御が行われる。
【００６０】
この場合、電磁コイル装置８８の通電電流による発生荷重は設定ばね８５の弾性変形による発生荷重とバランスする値でよいから、電磁コイル装置８８の出力特性をベローズ７８の発生荷重特性に左右されずに設定できる。これにより、容量制御弁７０の比例帯を設定ばね特性により設定でき、自由度が大きくなり、電磁コイル装置８８の小型化が可能になる。
【００６１】
なお、室内温度の低下により圧縮機１をアンロード状態にすべく、弁体７７によって弁ポート７５を閉じ、クランク室３より吸入ポート１２側への流体の流れを止めると、クランク室圧力Ｐｃは固定オリフィス通路２７よりの吐出圧力Ｐｄにより上昇するが、固定オリフィス通路２７の通路断面積が小さいことにより、クランク室圧力Ｐｃは、急上昇することはなく、徐々に上昇する。これにより、ハンチング現象をお越し難くなり、また、エネルギロスも少なくなる。
【００６２】
上述の構成による容量可変型圧縮機用容量制御弁７０は、高圧影響を受けないタイプのものであり、この容量可変型圧縮機用容量制御弁７０の使用では、夏場と冬場の室内温度負荷の相違の補償するために、吐出圧センサにより吐出圧力Ｐｄを検出して制御系で高圧補正を行うことができる。
【００６３】
（実施の形態３）
図８は本発明による実施の形態３の容量可変型圧縮機用制御弁を組み込まれた容量可変型圧縮機を、図９はこの本発明による容量可変型圧縮機用制御弁の実施の形態３を示している。なお、図８、図９において、図６、図７に対応する部分は、図６、図７に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。
【００６４】
この実施の形態では、容量制御弁１００の弁ハウジング７１の電磁コイル装置８８側に吐出ポート側通路１０１が追加形成されている。吐出ポート側通路１０１はロッド８６の外周面とロッド案内孔８７の内周面との間の間隙や圧力バランス通路９８によりプランジャ室１０２に連通しており、圧縮機ハウジング２に形成された吐出圧力通路２５によって吐出ポート側通路１０１に導かれる圧縮機１の吐出圧力Ｐｄがロッド８６を介してボール弁体７７を開弁方向に付勢するようにロッド８６に作用する構造になっている。
【００６５】
これにより、容量可変型圧縮機１の吐出圧力Ｐｄがボール弁体７７に開弁方向に作用し、吐出圧力対応の設定値補正（高圧補正）が行われる。この容量可変型圧縮機用容量制御弁１００の使用では、夏場と冬場の室内温度負荷の相違の補償を容量制御弁１００自体で行うことができ、吐出圧センサによる吐出圧力Ｐｄの検出を必要としない。
【００６６】
なお、この実施の形態でも、前述の実施の形態と同様に、ベローズ７８の伸縮量に相関して設定ばね８５が弾性変形し、電磁コイル装置８８の通電電流による発生荷重は設定ばね８５の弾性変形による発生荷重とバランスする値でよいから、電磁コイル装置８８の出力特性をベローズ７８の発生荷重特性に左右されずに設定できる。これにより、容量制御弁１００の比例帯を設定ばね特性により設定でき、自由度が大きくなり、電磁コイル装置８８の小型化が可能になる。
【００６７】
【発明の効果】
以上の説明から理解される如く、請求項１記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、感圧素子の感圧動作が設定弾性部材の弾性変形動作に変換され、設定弾性部材の弾性変形による発生荷重と電磁コイル装置の通電電流による発生荷重との平衡関係により弁体の開度調整が行われるから、電磁コイル装置の通電電流による発生荷重は設定ばねの弾性変形による発生荷重とバランスする値でよくなり、電磁コイル装置の出力特性をベローズの発生荷重特性に左右されずに設定でき、設定ばねのばね特性を電磁コイル装置の励磁特性に合致させるだけで、感圧素子特性に左右されずに、通常の電磁コイル装置を使用して、ＣＯ2 冷媒を使用するような超臨界蒸気圧縮式の冷凍サイクル装置で、超高圧に対応した小型、省電力の容量制御弁が設計可能になり、また容量制御弁の比例帯を設定ばね特性により設定でき、自由度が大きくなり、電磁コイル装置の小型化も可能になる。
【００６８】
請求項２記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、感圧素子が容量可変型圧縮機の吸入圧力に応動し、吐出圧力感知部材が容量可変型圧縮機の吐出圧力に相関して設定弾性部材の設定値を補正するから、システム負荷特性に相関する吐出圧力対応の設定値補正が行われ、実運転時の制御弁特性をシステム負荷特性に相関した特性とすることができ、夏場と冬場の室内温度の相違の補償を容量制御弁自体で行うことができる。
【００７０】
請求項３記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、容量可変型圧縮機の吐出ポートとクランク室とを連通する通路の開度が弁体により増減され、弁開度に応じてクランク室に対する吐出圧力の流入量が制御され、容量可変型圧縮機のクランク室の圧力が調整されて容量可変型圧縮機の容量制御が行われるから、所謂、クランク室圧力入れタイプの容量制御弁において、電磁コイル装置の小型化が可能になる。
【００７１】
請求項４記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、容量可変型圧縮機の吐出圧力が弁体に開弁方向に作用し、吐出圧力対応の設定値補正（高圧補正）が行われるから、夏場と冬場の室内温度の相違の補償を容量制御弁自体で行うことができる。
【００７３】
請求項５記載の発明による容量可変型圧縮機用制御弁によれば、容量可変型圧縮機の吸入ポートとクランク室とを連通する通路の開度が弁体により増減され、弁開度に応じてクランク室より吸入ポートへ流れるクランク室圧力の流量が制御され、容量可変型圧縮機のクランク室の圧力が調整されて容量可変型圧縮機の容量制御が行われるから、所謂、クランク室圧力抜きタイプの容量制御弁において、電磁コイル装置の小型化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による実施の形態１の容量制御弁を組み込まれた容量可変型圧縮機の一つの実施の形態を示す断面図である。
【図２】この発明による容量可変型圧縮機用制御弁の実施の形態１を示す断面図である。
【図３】この発明による容量可変型圧縮機用制御弁におけるベローズ特性を示すグラフである。
【図４】この発明による容量可変型圧縮機用制御弁における設定ばね特性を示すグラフである。
【図５】この発明による容量可変型圧縮機用制御弁における電磁コイル特性を示すグラフである。
【図６】この発明による実施の形態２の容量制御弁を組み込まれた容量可変型圧縮機の一つの実施の形態を示す断面図である。
【図７】この発明による容量可変型圧縮機用制御弁の実施の形態２を示す断面図である。
【図８】この発明による実施の形態３の容量制御弁を組み込まれた容量可変型圧縮機の一つの実施の形態を示す断面図である。
【図９】この発明による容量可変型圧縮機用制御弁の実施の形態３を示す断面図である。
【符号の説明】
１ 斜板式容量可変型圧縮機
２ 圧縮機ハウジング
３ クランク室
４ シリンダ室
５ ピストン
７ 駆動軸
９ ウオブル板
１４ 吸入ポート
１５ 吐出ポート
２３ 制御弁受入孔
２４ クランク室圧力通路
２５ 吐出圧力通路
２６ 吸入圧力通路
３０ 容量制御弁
３１ 弁ハウジング
３２ クランク室側通路
３３ 吐出ポート側通路
３４ 弁室
３７ ボール弁体
３８ 弁座部
４０ 弁ばね
４５ ベローズ
４７ 圧縮コイルばね
４９ 設定ばね
５１、５２ 連結棒
５３ 電磁コイル装置
５６ コイル部
５８ 吸引子
６０ プランジャ
６１ プランジャばね
６６ 連結棒
７０ 容量制御弁
７１ 弁ハウジング
７２ クランク室側通路
７３ ベローズ収容弁室
７５ 弁ポート
７６ 弁座部
７７ ボール弁体
７８ ベローズ
８５ 設定ばね
８６ ロッド
８８ 電磁コイル装置
８９ 吸引子
９３ プランジャ
９４ プランジャばね
９５ コイル部
１００ 容量制御弁
１０１ 吐出ポート側通路
Claims (5)
- 感圧素子の感圧動作により開閉駆動される弁体を有し、電磁コイル装置の発生荷重を前記感圧素子の発生荷重に対抗させ、前記電磁コイル装置の発生荷重に応じて感圧素子の設定圧を可変設定し、前記弁体の開度に応じて容量可変型圧縮機の容量制御を行う設定圧可変式の容量可変型圧縮機用制御弁において、
前記感圧素子と前記弁体との間に設定弾性部材が設けられ、前記感圧素子の感圧動作を前記設定弾性部材の弾性変形動作に変換して前記弁体に伝達し、前記設定弾性部材の弾性変形による発生荷重と電磁コイル装置の通電電流による発生荷重との平衡関係により前記弁体の開度が決まることを特徴とする容量可変型圧縮機用制御弁。 - 前記感圧素子は容量可変型圧縮機の吸入圧力に応動し、容量可変型圧縮機の吐出圧力を及ぼされて容量可変型圧縮機の吐出圧力に相関して前記設定弾性部材の設定値を補正する吐出圧力感知部材を有していることを特徴とする請求項１に記載の容量可変型圧縮機用制御弁。
- 前記弁体は容量可変型圧縮機の吐出ポートとクランク室とを連通する通路の開度を増減して容量可変型圧縮機のクランク室の圧力を調整し、容量可変型圧縮機の容量制御を行うものであることを特徴とする請求項１または２に記載の容量可変型圧縮機用制御弁。
- 容量可変型圧縮機の吐出圧力が前記弁体に開弁方向に作用するよう構成されていることを特徴とする請求項１に記載の容量可変型圧縮機用制御弁。
- 前記弁体は容量可変型圧縮機の吸入ポートとクランク室とを連通する通路の開度を増減して容量可変型圧縮機のクランク室の圧力を調整し、容量可変型圧縮機の容量制御を行うものであることを特徴とする請求項１または４に記載の容量可変型圧縮機用制御弁。
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