JP4728848B2 - 制御弁および容量可変型圧縮機および冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

この発明は、制御弁および容量可変型圧縮機および冷凍サイクル装置に関し、特に、容量可変型圧縮機の容量制御弁として使用される制御弁および容量可変型圧縮機および容量可変型圧縮機を含む車載用空気調和装置等に使用される冷凍サイクル装置に関するものである。

車載用空調装置などで使用される冷凍サイクル装置では、エンジン駆動の圧縮機として、斜板式の容量可変型圧縮機が多く使用されている。斜板式の容量可変型圧縮機は、斜板を収容したクランク室の内圧（クランク室圧力）に応じて吐出容量が定量的に変化する。すなわち、クランク室圧力の上昇に応じて斜板傾斜角が小さくなって吐出容量が低減し、これとは逆に、クランク室圧力の低減に応じて斜板傾斜角が大きくなって吐出容量が増大する。この吐出容量の制御は、吐出容量（吐出流量）を検出し、検出された吐出容量に応じてクランク室圧力を制御することにより、フィードバック補償式に行うことができる。

容量可変型圧縮機の吐出流路の上流側と下流側とに所定量離れた２位置の圧力差は、吐出流量に応じた圧力損失と正の相関性を示すから、この圧力差を感知して吐出容量に応じたクランク室の圧力制御を行う差圧応動式の容量制御弁がある。

この容量制御弁では、圧縮機の吐出圧領域とクランク室とをつなぐ給気通路の一部を構成する弁室に設けられた弁ポートを、弁室内に設けた弁体により開閉させるようにしており、更に、電磁コイル装置を有し、弁体による弁ポート開閉の平衡値を電磁コイル装置が発生する電磁力によって可変設定することで、給気通路の開度を調整できるようになっている（例えば、特許文献１）。

一方、容量可変型圧縮機の吐出冷媒流によって受圧板で発生する荷重（専ら動圧）は、吐出流量と正の相関性を示すから、上述したような差圧応動式の容量制御弁とは異なり、この荷重（専ら動圧）を感知して吐出容量に応じたクランク室の圧力制御を行う動圧感知式の容量制御弁がある。

この動圧感知式の容量制御弁では、圧縮機の吐出圧領域に接続される弁室と圧縮機のクランク室に接続される給気通路との間に設けられた弁ポートを、弁室内に設けた弁体により開閉させるようにしており、更に、電磁コイル装置を有し、弁体による弁ポート開閉の平衡値を電磁コイル装置が発生する電磁力によって可変設定することで、吐出圧領域と給気通路との連通度を調整できるようになっている（例えば、特許文献２）。

この動圧感知式の容量制御弁では、電磁コイル装置は、弁室に隣接して固定配置された吸引子と、吸引子によって弁室から区画されたプランジャ室において弁棒（弁軸、プランジャロッド）と接続されたプランジャと、通電によりプランジャと吸引子間に電磁力を発生させる電磁コイル部とを有しており、電磁コイル部への通電により発生する電磁力によってプランジャを吸引子側に磁気的に吸引し、弁体による弁ポート開閉の平衡値を変更する構成としている。
特開２００１−１０７８５４号公報 特開２００４−３２４８８２号公報

上述した従来の動圧感知式の容量制御弁では、吸引子や吸引子に取り付けられている弁軸支持ガイド部材等による可動ロッド（弁軸、プランジャロッド）の摺動部によって弁室とプランジャ室とが区画されている。

このような構造では、可動ロッドの摺動部の増加によって動作不良を生じ易い。また、構造上、圧力バランス不良を起こし易い。クランク室圧力による均圧構造であると、ロッド摺動部における圧力漏れが多いと、純粋なクランク室圧力ではなくなり、圧力バランスが取り難くなる。特に、ＣＯ₂ 等の高圧冷媒を使用する冷凍サイクル装置の場合、その可能性は、より高くなる。

この発明が解決しようとする課題は、容量可変型圧縮機の吐出冷媒流によって受圧板で発生する荷重を感知して吐出容量に応じたクランク室の圧力制御を行う容量制御弁において、可動ロッドの摺動部の増加によって動作不良、圧力バランス不良を生じることがなく、差圧応動によるクランク室圧力制御（流量制御）が安定して行われるように改善することである。

この発明による制御弁は、弁ハウジングに弁室と均圧室とが形成され、前記弁室内を感知流体が流れるよう前記弁室に感知流体の入口ポートと出口ポートとが開口し、更に前記弁室に被制御流体の出口ポートと連通する弁ポートが開口し、前記弁室内に、弁リフト方向の移動によって前記弁ポートの開度を変化させる弁体と、前記弁室を流れる感知流体流に応動して変位し前記弁体を弁リフト方向に移動させる受圧板とが配置されており、前記受圧板は、前記弁室を流れる感知流体の当該受圧板の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧の影響を受けて前記弁体を弁開方向に移動させる方向に変位する構造になっており、前記弁体を電磁力によって弁閉方向に付勢する電磁手段を有し、前記電磁手段は、プランジャと、前記プランジャを収容するプランジャ室と、前記プランジャ室よりも前記弁体側に固定配置された吸引子とを有し、前記吸引子には、一端にて前記弁室に開口し、他端にて前記プランジャ室に開口する中心孔が貫通形成され、当該中心孔に、この中心孔の内径よりも小さい外径で形成された前記弁体の弁棒が挿通されており、前記弁棒の一端は前記プランジャに接続されており、前記弁棒の他端は前記弁ハウジングに形成された弁棒支持孔を貫通して前記均圧室に位置しており、前記均圧室には前記プランジャ室の内圧に実質的に等しい圧力が導入される。

この発明による制御弁は、好ましくは、前記均圧室に、前記プランジャ室の内圧に実質的に等しい圧力を外部から導入する外部均圧導入ポートが形成されている。

この発明による制御弁は、好ましくは、前記弁ハウジングに、前記弁室と前記均圧室とを連通接続する内部均圧通路が形成されている。

この発明による制御弁は、クランク室圧力に応じて吐出容量が定量的に変化する容量可変型圧縮機の容量制御弁として使用され、前記感知流体の入口ポートが前記容量可変型圧縮機の吐出流路の上流側に接続され、前記感知流体の出口ポートが前記吐出流路の下流側に接続され、前記弁ポートが前記クランク室に接続され、前記均圧室に前記吐出流路の圧力が導入される。

この発明による容量可変型圧縮機は、クランク室圧力に応じて吐出容量が定量的に変化する容量可変型圧縮機であって、圧縮機ボディに形成された弁装着用ボアーに上述の発明による制御弁が挿入装着され、前記感知流体の入口ポートにコンプレッサ室より吐出流体を導く吐出流体入口通路と、前記感知流体の出口ポートより吐出流体を取り出す吐出流体出口通路と、前記弁ポートと前記クランク室とを連通するクランク室通路とが形成されている。

この発明による冷凍サイクル装置は、容量可変型圧縮機と、凝縮器と、膨張手段と、蒸発器と、これらをループ接続する冷媒通路とを有し、上述の発明による制御弁を前記容量可変型圧縮機の容量制御弁として含む。

この発明による制御弁によれば、吸引子の中心孔に、弁棒が中心孔の内周面に非接触状態で挿通されているから、吸引子と弁棒との間に摺動部が存在せず、弁棒の外周面と中心孔の内周面との間に十分な空隙ができ、この空隙によって弁室とプランジャ室とが区画されず、弁室とプランジャ室とが同圧になり、作動圧力が高くなっても、弁棒の摺動部の増加による動作不良、圧力バランス不良を生じることがない。

このことにより、電磁手段の制御電流値を増加することなく、高圧冷媒、例えば、ＣＯ₂ 冷媒を使用する冷凍サイクル装置においても、受圧板のみでの差圧応動によるクランク室圧力制御（流量制御）が安定して行われるようになる。

そして、この制御弁が容量可変型圧縮機の容量制御弁として使用されることにより、圧縮機の吐出容量制御を正確に行うことができる。

以下にこの発明による制御弁の一つの実施形態を、図１を参照して詳細に説明する。

本実施形態の制御弁は、全体を符号１０により示されている。制御弁１０は弁ハウジング１１を有する。弁ハウジング１１は、カップ形状をなし、上部開口部に後述する電磁コイル装置３０の吸引子３１をかしめ等で締結され、吸引子３１と共働して弁室１２を画定している。

弁ハウジング１１には、弁室１２の下部領域に開口する感知流体入口ポート１３と、弁室１２の上部領域に開口する感知流体出口ポート１４とが各々形成されている。弁室１２には感知流体入口ポート１３より感知流体が流入する。感知流体は、弁室１２内を下側から上側に流れ、感知流体出口ポート１４より弁室１２外に流出する。

弁ハウジング１１には、弁室１２の下底部に開口する弁ポート１６と、この弁ポート１６と連通する被制御流体出口ポート１５とが各々形成されている。

弁室１２には弁棒２０が軸線方向（上下方向）に移動可能に設けられている。弁棒２０は中間部に弁体２１を一体形成されている。弁体２１は、弁室１２内にあって、弁リフト方向（上下方向）の移動によって弁ポート１６の開度を増減する。

弁棒２０にはフランジ状の受圧板２２が装着されている。受圧板２２は、弁室１２内にあって弁室１２の内周壁との間に充分な間隙２３を作る外径とされ、弁室１２を流れる感知流体の流れを阻害せず、専ら弁室１２を流れる感知流体流の流れ方向における、受圧板２２の上流側の感知流体と下流側の感知流体との差圧に応動して、弁リフト方向に荷重を受けて変位する。

すなわち、受圧板２２は、弁室１２内を流れる感知流体流の上流側（受圧板２２より上流側）の感知流体と下流側（受圧板２２より下流側）の感知流体との差圧の影響を受けて、弁室１２を流れる感知流体の流量に相関した荷重を得て上昇変位する。なお、間隙２３の大きさ（流路断面積）は、システムとして必要とされる最大流量を最低限確保できる大きさに設定されればよい。

この受圧板２２の変位によって弁体２１が弁リフト方向に移動する。これにより、弁体２１は、受圧板２２に作用する差圧の増加、すなわち、弁室１２を流れる感知流体の流量の増加に応じて弁開方向に移動する。

受圧板２２はばねリテーナを兼ねており、受圧板２２と弁室１２の下底面部との間に補助ばね２４が取り付けられている。補助ばね２４は、受圧板２２を弁棒２０に係止された係止リング２５に押し付け、弁棒２０を図にて上方、すなわち、弁開方向に付勢している。

電磁手段である電磁コイル装置３０は、弁ハウジング１１の上端にかしめ等で結合された吸引子３１と、吸引子３１の上部に固定されたプランジャチューブ３２と、プランジャチューブ３２の上端に取り付けられたコイルガイド栓部材３３と、プランジャチューブ３２の内側に画定されたプランジャ室３４内に軸線方向に移動可能に設けられたプランジャ３５と、プランジャチューブ３２の外側に取り付けられたボビン３６および巻線部３７と、下蓋部材３８によって吸引子３１の外側に取り付けられた外凾３９とを有する。

吸引子３１はプランジャ室３４よりも弁室１２側に固定配置されており、吸引子３１には、一端（下端）にて弁室１２に開口し、他端（上端）にてプランジャ室３４に開口する中心孔４０が貫通形成されている。

中心孔４０の内径は弁棒２０の外径より十分に大きく、中心孔４０には弁体２１の弁棒２０が、当該中心孔４０の内周面に非接触状態で挿通されている。弁棒２０の上端側（一端）は、中心孔４０を貫通したプランジャ室３４内に進入しており、固定部４１によってプランジャ３５と固定連結されている。弁棒２０は、非磁性材により構成されており、プランジャロッドを兼ねている。

弁棒２０の上端２０Ａは、固定部４１より更にコイルガイド栓部材３３の側に突出しており、全開時にコイルガイド栓部材３３に当ることにより、プランジャ３５がコイルガイド栓部材３３に磁気的に吸着されることを防いでいる。

中心孔４０の内径が弁棒２０の外径より十分に大きく、弁棒２０は、中心孔４０の内周面に非接触状態で、中心孔４０を貫通するから、弁棒２０の外周面と中心孔４０の内周面との間に十分な空隙４２ができる。

この空隙４２によって弁室１２とプランジャ室３４とが圧力的に区画されず、弁室１２とプランジャ室３４とが同圧に保たれるようになる。なお、ここで、圧力的に区画されないと云うことは、空隙４２が、弁室１２とプランジャ室３４との間で、実質的な絞り部（節）にならないことを意味する。

これにより、プランジャ室３４の内圧は、弁室１２の内圧、詳細には、受圧板２２より下流側の感知流体の圧力（感知流体出口ポート１４の圧力）に、概ね、等しくなる。

プランジャ３５には、プランジャ室３４の全領域を均一な圧力に保つために、均圧孔４３が貫通形成されている。

電磁コイル装置３０は、巻線部３７に通電されることにより、コイル電流に応じた電磁力を発生し、吸引子３１の円錐凹状の磁気吸着面（上面）にプランジャ３５の円錐凸状の下面を磁気的に吸引し、弁棒２０（弁体２１）を弁閉方向（下向き）に付勢する。

弁ハウジング１１の下端部（プランジャ室３４の反対側）には均圧室２６が形成されている。弁ハウジング１１には、一端にて被制御流体出口ポート１５に開口し、他端にて均圧室２６に開口する弁棒支持孔２７が、弁ポート１６と同心に貫通形成されている。

弁棒２０の下側部分は、弁ポート１６を遊嵌合状態で貫通し、被制御流体出口ポート１５を横切って延在して弁棒支持孔２７に軸線方向に摺動可能に嵌合している。弁棒２０の下端（他端）２０Ｂは、弁棒支持孔２７を貫通して均圧室２６内に位置している。

弁ハウジング１１の均圧室部分には焼結金属等による多孔質フィルタ２８が取り付けられている。弁棒２０の下端２０Ｂにはばねリテーナ２９が係合しており、ばねリテーナ２９と多孔質フィルタ２８との間に圧縮コイルばねによる設定ばね５１が取り付けられている。設定ばね５１は弁棒２０（弁体２１）を弁開方向に付勢し、電磁コイル装置３０に対する通電時の制御流量の設定値を決める働きをする。

この実施形態では、多孔質フィルタ２８自体が外部均圧導入ポートをなしており、均圧室２６には、外部通路によって多孔質フィルタ２８より、プランジャ室３４の内圧に実質的に等しい圧力、つまり、受圧板２２より下流側の感知流体の圧力（感知流体出口ポート１４の圧力）が導入される。

上述したように、この実施形態によれば、吸引子３１の中心孔４０に、弁棒２０が中心孔４０の内周面に非接触状態で挿通されているから、吸引子３１と弁棒２０との間に摺動部が全く存在せず、弁棒２０の外周面と中心孔４０の内周面との間に十分な空隙４２ができ、この空隙４２によって弁室１２とプランジャ室３４とが圧力的に区画されず、弁室１２とプランジャ室３４とが同圧になるから、作動圧力が高くなっても、弁棒２０の摺動部の増加による動作不良、圧力バランス不良を生じることがない。

このことにより、電磁コイル装置３０の制御電流値を増加することなく、高圧冷媒、例えば、ＣＯ₂ 冷媒を使用する冷凍サイクル装置においても、受圧板２２のみでの差圧応動によるクランク室圧力制御（流量制御）が安定して行われるようになる。

プランジャ室３４の反対側の均圧室２６に、プランジャ室３４の内圧に実質的に等しい圧力が導入されることにより、弁棒２０とプランジャ３５との連結体の圧力バランスが取られ、プランジャ室３４が高圧化しても、バルブ特性がこの影響を受けることがない。

図２、図３は、各々、この発明による制御弁の他の実施形態を示している。なお、図２、図３において、図１に対応する部分は、図１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。

図２に示されている実施形態では、弁棒２０とプランジャ３５とがボール５２によってボール継手式に接続されている。これにより、弁棒２０とプランジャ３５との心振れが補償される。プランジャ３５とコイルガイド栓部材３３との間に非磁性体スペーサ５６が配置されている。

弁ハウジング１１の均圧室部分には、多孔質フィルタ２８に代えてばねリテーナ部材５３が固定装着されており、ばねリテーナ部材２９、５３間に設定ばね５１が取り付けられている。ばねリテーナ部材５３には外部均圧導入ポート５４が貫通形成されている。外部均圧導入ポート５４には多孔質フィルタ５５が取り付けられている。

また、弁棒支持孔２７には、弁棒２０との間に、ロッド漏れ・異物侵入防止用のＯリング等のパッキン５７が取り付けられている。

図２に示されている実施形態において、上述した部分以外は、図１に示されている実施形態と同一構成になっているから、図２に示されている実施形態の制御弁１０でも、図１に示されている実施形態の制御弁１０と同じ作用効果が得られる。

図３に示されている実施形態では、弁棒２０の上端２０Ａは、固定部４１よりコイルガイド栓部材３３の側に長く突出していて、コイルガイド栓部材３３に形成されたガイド孔５８に摺動嵌合している。これにより、弁棒２０は上下両端を固定側より支持され、弁棒２０の支持安定性が向上する。

弁ハウジング１１には、弁室１２と均圧室２６とを連通接続する内部均圧通路５９が形成されている。これにより、均圧室２６には、弁室１２の内圧、詳細には、受圧板２２より上流側の感知流体の圧力（感知流体出口ポート１３の圧力）が導入される。

プランジャ室３４の反対側の均圧室２６に、受圧板２２より上流側の感知流体の圧力が導入されることにより、プランジャ室３４の内圧と均圧室２６の内圧がほぼ等しくなり、弁棒２０とプランジャ３５との連結体の圧力バランスが取られ、プランジャ室３４が高圧化しても、バルブ特性がこの影響を受けることがない。

図３に示されている実施形態においても、上述した部分以外は、図１に示されている実施形態と同一構成になっているから、図３に示されている実施形態の制御弁１０でも、図１に示されている実施形態の制御弁１０と同じ作用効果が得られる。

なお、言うまでもなく、上述した三つの実施形態において異なる構造部分の組み合わせは、上述した実施形態における組み合わせに限られることはなく、それ以外の組み合わせであってもよい。

図４は、図１あるいは図２に示されている実施形態の制御弁１０を斜板式の容量可変型圧縮機の容量制御弁として組み込んで使用することが可能な冷凍サイクル装置の一つの実施形態を示している。

この冷凍サイクルは、自動車等の車両に搭載される車載用空気調和装置等として用いられるものであり、容量可変型圧縮機１５０と、凝縮器１９１と、膨張手段１９２と、蒸発器１９３と、これらをループ接続する冷媒通路１９４〜１９７とを有する。膨張手段１９２は、膨張弁や絞り手段等により構成され、冷媒の断熱膨張を行う。

容量可変型圧縮機１５０は、斜板１５１の傾斜角によって移動ストロークが決まるピストン１５２を有し、吸入通路１５３よりコンプレッサ室１５５に冷媒等の流体を吸入し、コンプレッサ室１５５より吐出流体入口通路（吐出通路）１５７に流体を吐出する。容量可変型圧縮機１５０の吐出容量は、斜板１５１の傾斜角の増大に応じて増加し、斜板１５１の傾斜角の低減に応じて減少する。

斜板１５１はクランク室１５８内にあって回転軸１５９に連結され、回転軸１５９はプーリ１６０によって回転駆動される。斜板１５１は、クランク室１５８の圧力、すなわち、クランク室圧力Ｐｃの上昇に応じて傾斜角を減少し、クランク室圧力Ｐｃの低減に応じて傾斜角を増大する。

圧縮機ボディ１６１には、吸入通路１５３、吐出流体入口通路（吐出通路）１５７、及び、クランク室圧力Ｐｃを吸入圧Ｐｓに抽出する吸入圧通路１６２（抽気通路）が形成されている。

圧縮機ボディ１６１には弁装着用ボアー１６３が形成されている。弁装着用ボアー１６３には制御弁１０が挿入装着され、止めリング１６４によって抜け止めされている。

圧縮機ボディ１６１には、弁装着用ボアー１６３に装着された制御弁１０の感知流体入口ポート１３にコンプレッサ室１５５より吐出流体を導く前述の吐出流体入口通路１５７と、制御弁１０の感知流体出口ポート１４より吐出流体を取り出す吐出流体出口通路１６５と、制御弁１０の被制御流体出口ポート１５とクランク室１５８とを連通するクランク室通路１６６と、制御弁１０の多孔質フィルタ２８（外部均圧導入ポート５４）と吐出流体出口通路１６５とを連通する均圧通路１６７とが形成されている。

この容量可変型圧縮機１５０では、コンプレッサ室１５５より吐出される流体（冷媒）が吐出流体入口通路１５７より制御弁１０の感知流体入口ポート１３へ流れ、感知流体入口ポート１３より弁室１２内に流入する。弁室１２内に流入した冷媒は、弁室１２内を流れ、感知流体出口ポート１４より吐出流体出口通路１６５へ流出する。これにより、制御弁１０の受圧板２２は、弁室１２を冷媒が流れることにより発生する荷重を受ける。

そして、この容量可変型圧縮機１５０の弁装着用ボアー１６３に上記各実施形態の制御弁１０を装着すると、その弁室１２がクランク室通路１６６の一部を構成すると共に冷凍サイクルの一部を構成することになり、それによって、容量可変型圧縮機１５０の稼働時において弁室１２内を冷凍サイクルの吐出冷媒が常時循環することになる。

よって、冷媒中に含まれる異物が弁室１２の弁座と弁体２１との間に滞留して詰まることが発生しにくくなり、それにより、弁座と弁体２１の間に噛み込まれた異物がこれら弁座や弁体２１を損傷させて冷媒漏れや冷媒循環流量の低下の発生を招くのを、抑制することができるようになる。

制御弁１０を含む容量可変型圧縮機１５０、冷凍サイクル装置の作動を、図５〜図７を参照して説明する。

まず、圧縮機回転数変化時の作動を、図５を参照して説明する。車載用空気調和装置において、外気温度、車室内温度、日射量、目標設定温度、蒸発器風量、車速等の外部情報に基づいてマイコンで演算された所定負荷量に対応して冷媒流量が設定流量になるように、容量制御弁の電磁コイルに一定の電流を与えることで、冷媒循環量一定にて運転している状態を定常運転という。

ここで、定常運転中にエンジン回転数が上がると、圧縮機回転数の増加（状態１）によって容量可変型圧縮機１５０の吐出量が増加し、冷媒循環流量が増加すると（状態２）、それに応じて受圧板２２に作用する差圧が増大し、受圧板２２による発生荷重が増加し（状態３）、それに応じて弁体２１が弁開方向に移動し、制御弁１０の開度が増加する。

制御弁１０の開度増加に応じてクランク室圧力Ｐｃが高くなり（状態４）、斜板１５１の傾斜角が減少する。これにより、ピストン１５２のストロークが低下し（状態５）、容量可変型圧縮機１５０の吐出量が低減し、冷媒循環流量が低下する（状態６）。

これに対し、定常運転中にエンジン回転数が下がると、圧縮機回転数の低下（状態７）によって、容量可変型圧縮機１５０の吐出量が低減し、冷媒循環流量が低下すると（状態８）、それに応じて受圧板２２に作用する差圧が減少し、受圧板２２による発生荷重が低下し（状態９）、それに応じて弁体２１が弁閉方向に移動し、制御弁１０の開度が低減する。

制御弁１０の開度低減に応じてクランク室圧力Ｐｃが低くなり（状態１０）、斜板１５１の傾斜角が増大する。これにより、ピストン１５２のストロークが増加し（状態１１）、容量可変型圧縮機１５０の吐出量が増加し、冷媒循環流量が増加する（状態１２）。

つぎに、蒸発器負荷変化時の作動を、図６を参照して説明する。蒸発器１９３の負荷が増加すると（状態２１）、冷媒循環流量が増加し（状態２２）、それに応じて受圧板２２に作用する差圧が増大し、受圧板２２による発生荷重が増加し（状態２３）、それに応じて弁体２１が弁開方向に移動し、制御弁１０の開度が増加する。

制御弁１０の開度増加に応じてクランク室圧力Ｐｃが高くなり（状態２４）、斜板１５１の傾斜角が減少する。これにより、ピストン１５２のストロークが低下し（状態２５）、容量可変型圧縮機１５０の吐出量が低減し、冷媒循環流量が低下する（状態２６）。

これに対し、蒸発器１９３の負荷が低下すると（状態２７）、冷媒循環流量が低下し（状態２８）、それに応じて受圧板２２に作用する差圧が減少し、受圧板２２による発生荷重が低下し（状態２９）、それに応じて弁体２１が弁閉方向に移動し、制御弁１０の開度が低減する。

制御弁１０の開度低減に応じてクランク室圧力Ｐｃが低くなり（状態３０）、斜板１５１の傾斜角が増大する。これにより、ピストン１５２のストロークが増加し（状態３１）、容量可変型圧縮機１５０の吐出量が増加し、冷媒循環流量が増加する（状態３２）。

定常運転時には、制御弁１０の開度が設定開度になる。この設定開度は、制御弁１０の電磁コイル装置３０の電流値により可変設定される。コイル電流変化時の作動を、図７を参照して説明する。コイル電流が増加すると（状態４１）、弁体２１が弁閉方向に移動し、制御弁１０の開度が低減する。制御弁１０の開度低減に応じてクランク室圧力Ｐｃが低くなり（状態４２）、斜板１５１の傾斜角が増大する。これにより、ピストン１５２のストロークが増加し（状態４３）、容量可変型圧縮機１５０の吐出量が増加し、冷媒循環流量が増加する（状態４４）。

これに対し、コイル電流が低下すると（状態４５）、弁体２１が弁開方向に移動し、制御弁１０の開度が増加する。制御弁１０の開度増加に応じてクランク室圧力Ｐｃが高くなり（状態４６）、斜板１５１の傾斜角が減少する。これにより、ピストン１５２のストロークが低下し（状態４７）、容量可変型圧縮機１５０の吐出量が増加し、冷媒循環流量が低下する（状態４８）。このようにして、コイル電流制御によって冷媒循環流量を制御できる。

なお、図３に示されている制御弁１０を容量可変型圧縮機１５０に組み込む場合については、その図示及び作動説明を省略するが、基本的には上述した図１や図２の制御弁１０を容量可変型圧縮機１５０に組み込む場合と同様である。但し、図３に示されている制御弁１０の弁ハウジング１１には、弁室１２と均圧室２６とを連通接続する内部均圧通路５９が設けられているので、容量可変型圧縮機１５０の圧縮機ボディ１６１に設けた均圧通路１６７は不要になる。

この発明による制御弁の一つの実施形態を示す縦断面図である。 この発明による制御弁の他の実施形態を示す縦断面図である。 この発明による制御弁の他の実施形態を示す縦断面図である。 この発明による制御弁を斜板式の容量可変型圧縮機の容量制御弁として含む冷凍サイクル装置の一つの実施形態を示す図である。 この発明による制御弁を含む容量可変型圧縮機、冷凍サイクル装置の圧縮機回転数変化時の作動を示す状態遷移図である。 この発明による制御弁を含む容量可変型圧縮機、冷凍サイクル装置の蒸発機負荷変化時の作動を示す状態遷移図である。 この発明による制御弁を含む容量可変型圧縮機、冷凍サイクル装置のコイル電流変化時の作動を示す状態遷移図である。

符号の説明

１０ 制御弁
１１ 弁ハウジング
１２ 弁室
１３ 感知流体入口ポート
１４ 感知流体出口ポート
１５ 被制御流体出口ポート
１６ 弁ポート
２０ 弁棒
２０Ａ 上端
２０Ｂ 下端
２１ 弁体
２２ 受圧板
２３ 間隙
２４ 補助ばね
２５ 係止リング
２６ 均圧室
２７ 弁棒支持孔
２８ 多孔質フィルタ
２９ ばねリテーナ
３０ 電磁コイル装置
３１ 吸引子
３２ プランジャチューブ
３３ コイルガイド栓部材
３４ プランジャ室
３５ プランジャ
３６ ボビン
３７ 巻線部
３８ 下蓋部材
３９ 外凾
４０ 中心孔
４１ 固定部
４２ 空隙
４３ 均圧孔
５１ 設定ばね
５２ ボール
５３ ばねリテーナ部材
５４ 外部均圧導入ポート
５５ 多孔質フィルタ
５６ 非磁性体スペーサ
５７ パッキン
５８ ガイド孔
５９ 内部均圧通路
１５０ 容量可変型圧縮機
１５１ 斜板
１５２ ピストン
１５３ 吸入通路
１５５ コンプレッサ室
１５７ 吐出流体入口通路
１５８ クランク室
１６１ 圧縮機ボディ
１６２ 吸入圧通路
１６３ 弁装着用ボアー
１６５ 吐出流体出口通路
１６６ クランク室通路
１６７ 均圧通路
１９１ 凝縮器
１９２ 膨張手段
１９３ 蒸発器
１９４〜１９７ 冷媒通路

Claims (6)

1. 弁ハウジングに弁室と均圧室とが形成され、前記弁室内を感知流体が流れるよう前記弁室に感知流体の入口ポートと出口ポートとが開口し、更に前記弁室に被制御流体の出口ポートと連通する弁ポートが開口し、
   前記弁室内に、弁リフト方向の移動によって前記弁ポートの開度を変化させる弁体と、前記弁室を流れる感知流体流に応動して変位し前記弁体を弁リフト方向に移動させる受圧板とが配置されており、
   前記受圧板は、前記弁室を流れる感知流体の当該受圧板の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧の影響を受けて前記弁体を弁開方向に移動させる方向に変位する構造になっており、
   前記弁体を電磁力によって弁閉方向に付勢する電磁手段を有し、
   前記電磁手段は、プランジャと、前記プランジャを収容するプランジャ室と、前記プランジャ室よりも前記弁体側に固定配置された吸引子とを有し、
   前記吸引子には、一端にて前記弁室に開口し、他端にて前記プランジャ室に開口する中心孔が貫通形成され、当該中心孔に、この中心孔の内径よりも小さい外径で形成された前記弁体の弁棒が挿通されており、
   前記弁棒の一端は前記プランジャに接続されており、
   前記弁棒の他端は前記弁ハウジングに形成された弁棒支持孔を貫通して前記均圧室に位置しており、
   前記均圧室には前記プランジャ室の内圧に実質的に等しい圧力が導入されることを特徴とする制御弁。
2. 前記均圧室に、前記プランジャ室の内圧に実質的に等しい圧力を外部から導入する外部均圧導入ポートが形成されていることを特徴とする請求項１記載の制御弁。
3. 前記弁ハウジングに、前記弁室と前記均圧室とを連通接続する内部均圧通路が形成されていることを特徴とする請求項１記載の制御弁。
4. 前記感知流体の入口ポートが、クランク室圧力に応じて吐出容量が定量的に変化する容量可変型圧縮機の吐出流路の上流側に接続され、前記感知流体の出口ポートが前記吐出流路の下流側に接続され、前記弁ポートが前記クランク室に接続され、前記均圧室に前記吐出流路の圧力が導入されて、前記容量可変型圧縮機の容量制御弁として使用されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の制御弁。
5. クランク室圧力に応じて吐出容量が定量的に変化する容量可変型圧縮機であって、
   圧縮機ボディに形成された弁装着用ボアーに請求項４記載の制御弁が挿入装着され、前記感知流体の入口ポートにコンプレッサ室より吐出流体を導く吐出流体入口通路と、前記感知流体の出口ポートより吐出流体を取り出す吐出流体出口通路と、前記弁ポートと前記クランク室とを連通するクランク室通路とが形成されている容量可変型圧縮機。
6. 容量可変型圧縮機と、凝縮器と、膨張手段と、蒸発器と、これらをループ接続する冷媒通路とを有し、
   請求項４記載の制御弁を含む冷凍サイクル装置。

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