JP4923186B2

JP4923186B2 - 可変容量圧縮機用制御弁

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Publication number: JP4923186B2
Application number: JP2006238904A
Authority: JP
Inventors: 久寿広田
Original assignee: TGK Co Ltd
Current assignee: TGK Co Ltd
Priority date: 2006-01-12
Filing date: 2006-09-04
Publication date: 2012-04-25
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Description

本発明は可変容量圧縮機用制御弁に関し、特に可変容量圧縮機から吐出される冷媒を一定の流量に制御する可変容量圧縮機用制御弁に関する。

自動車用空調装置の冷凍サイクル中で冷媒を圧縮するために用いられる圧縮機は、その駆動源であるエンジンの回転数に制約されることなく適切な冷房能力を得るために、冷媒の容量（吐出量）を変えることができる可変容量圧縮機が用いられている。このような可変容量圧縮機においては、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（斜板）に回転軸に平行に往復運動するピストンが連結され、クランク室内で揺動板の傾斜角度を変えながら回転させることによってピストンのストロークを変更して、圧縮機の容量、すなわち冷媒の吐出量を変えるようにしている。

揺動板の傾斜角度を変更するには、密閉されたクランク室内に圧縮された冷媒の一部を導入し、クランク室内の圧力を変化させることによって、揺動板に連結されたピストンの両面に加わる圧力の釣合いを変化させて、揺動板の傾斜角度を連続的に変えている。

クランク室内の圧力は、一般に、吐出室とクランク室とを連通する通路に設けた可変容量圧縮機用制御弁を連通または閉塞させるように制御することにより変化させている。ここで、可変容量圧縮機用制御弁が所定の弁リフトに設定されているときに、エンジンの回転数が上昇すると、吐出室からクランク室に導入される圧力が増加し、揺動板が回転軸に直角な傾斜角度に近づくことで、圧縮できる冷媒の容量は小さくなるよう制御される。逆に、回転数が低下したときには、クランク室に導入される圧力が減少して圧縮できる冷媒の容量は大きくなるよう制御される。このようにして、可変容量圧縮機は、エンジンの回転数に拘わらず、吐出される冷媒の容量が変化しないよう制御される。

可変容量圧縮機用制御弁により可変容量圧縮機の容量を制御する方法として、一般に、吸入室における吸入圧力Ｐｓが一定に保持されるよう制御するもの、吸入室における吸入圧力Ｐｓと吐出室における吐出圧力Ｐｄとの差圧が一定に保持されるよう制御するものなどが知られているが、それ以外に、可変容量圧縮機から吐出される冷媒の流量が一定になるように制御するものも知られている（たとえば、特許文献１参照。）。

この特許文献１に記載の可変容量圧縮機用制御弁によれば、吸入室へ吸入される冷媒の流量を、２つの圧力監視点間の差圧をセンサで検出することによって間接的に把握し、この吸入流量が一定になるように可変容量圧縮機用制御弁が吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を制御し、これによって、圧縮機から吐出される冷媒の流量が一定になるように制御されている。

これに対し、２つの圧力監視点間の差圧を検知するためのセンサを不要とした可変容量圧縮機用制御弁も知られている（たとえば、特許文献２参照。）。この可変容量圧縮機用制御弁は、可変容量圧縮機の吐出室から可変容量圧縮機の冷媒出口へ流す冷媒の流量を制御する第１の制御弁と、この第１の制御弁の前後の差圧をダイヤフラムが感知し、その差圧に基づいて吐出室から可変容量圧縮機のクランク室へ流す冷媒の流量を制御して可変容量圧縮機の吐出容量を変化させることにより第１の制御弁が流す冷媒の流量を一定に制御する第２の制御弁と、第１の制御弁が流そうとする冷媒の流量を設定するソレノイド部とを同一軸線上に備えている。この可変容量圧縮機用制御弁によれば、第１の制御弁がソレノイド部により外部条件の変化に応じて冷媒通路の通路面積が設定される可変オリフィスを構成し、第２の制御弁がその可変オリフィスの前後の差圧を感知してその差圧が所定値になるようにクランク室の圧力を制御する。これにより、ある通路面積に設定された可変オリフィスの前後の差圧が所定値に保持されることになり、これにより可変容量圧縮機から吐出される冷媒の流量が一定に制御されることになる。
特開２００１−１０７８５４号公報（段落番号〔００３５〕〜〔００３６〕，図３）特開２００４−１１６３４９号公報（段落番号〔０１０２〕〜〔０１０８〕，図１２）

特許文献２に記載の従来の可変容量圧縮機用制御弁は、可変容量圧縮機が運転を停止したときに冷媒を圧縮して吐出する能力が急激になくなることによって今まで高圧であった吐出室と第１の制御弁の下流側である冷媒出口との圧力関係が逆転し、これが第２の制御弁を最小容量に制御する側ではなく、最大容量に制御する側に作用しているので、可変容量圧縮機の冷媒出口の圧力が吐出室の圧力より高くなった場合、その冷媒出口の圧力に第１の制御弁が影響されないよう冷媒出口に逆止弁を設けることを前提とした構成になっている。このため、従来の可変容量圧縮機用制御弁を用いた可変容量圧縮機は、逆止弁の使用が必須であるため、コストが高くなるという問題点があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、可変容量圧縮機の冷媒出口に逆止弁の設置を不要にした、吐出される冷媒の流量を制御するタイプの可変容量圧縮機用制御弁を提供することを目的とする。

本発明では上記問題を解決するために、可変容量圧縮機の吐出室から前記可変容量圧縮機の冷媒出口へ流す冷媒の流量を制御する第１の制御弁と、冷媒が通過することによって前記第１の制御弁の前後に発生する差圧が一定になるように前記吐出室から前記可変容量圧縮機のクランク室へ流す冷媒の流量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ことにより前記第１の制御弁が流す冷媒の流量を一定に制御する第２の制御弁と、前記第１の制御弁の弁リフトを制御して前記第１の制御弁を冷媒が通過する所定の通路断面積に設定するソレノイド部とを備えた可変容量圧縮機用制御弁において、前記第１の制御弁の下流側の圧力に対し不感となるようにして、前記ソレノイド部が非通電状態で、前記第１の制御弁が全閉状態、前記第２の制御弁が全開状態にあるとき、前記第１の制御弁の下流側の圧力が前記第１の制御弁の上流側の圧力に等しいか高くなる場合でも、前記第２の制御弁が強制的に全開状態に維持されるようにしたことを特徴とする可変容量圧縮機用制御弁が提供される。

このような可変容量圧縮機用制御弁によれば、ソレノイド部が非通電状態のとき、第１の制御弁を全閉状態、第２の制御弁を全開状態に維持できるので、可変容量圧縮機を確実にその最小容量の運転状態にすることができ、第１の制御弁の下流側の圧力に対し不感となるようにしたことで、可変容量圧縮機用制御弁が制御動作中に突然ソレノイド部を非通電状態にすることにより、直前まで低かった第１の制御弁の下流側の圧力が上流側の圧力より高くなることによって、第２の制御弁が吐出容量を増加させる方向に作用してしまうことがないので、可変容量圧縮機の冷媒出口に設けていた逆止弁を不要にすることができる。

本発明の可変容量圧縮機用制御弁は、第１の制御弁の下流側の圧力に対し不感となるようにしたことで、可変容量圧縮機の冷媒出口の圧力が吐出室の圧力より高くなるようなことがあっても、冷媒出口の圧力が第２の制御弁に対して吐出容量を増加させる方向に作用することがないので、可変容量圧縮機の冷媒出口に設けていた逆止弁を不要にすることができ、これによって、可変容量圧縮機のコストを低減させることができるという利点がある。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の全体構成を示す中央縦断面図、図２は第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の弁部の構成を示す部分拡大断面図である。

可変容量圧縮機用制御弁１０は、可変容量圧縮機の吐出室から冷媒出口へ高圧の冷媒が流れる冷媒通路の通路断面積を制御する第１の制御弁１０Ａと、吐出室からクランク室へ供給する冷媒の流量を制御する第２の制御弁１０Ｂと、第１の制御弁１０Ａの冷媒通路の通路断面積を設定するソレノイド部１０Ｃとを有し、同一軸線上に配置されている。

第１の制御弁１０Ａおよび第２の制御弁１０Ｂは、第１ボディ１１およびこれに圧入された第２ボディ１２を有している。これら第１ボディ１１および第２ボディ１２には、この可変容量圧縮機用制御弁１０を可変容量圧縮機に装着したときに、可変容量圧縮機の吐出室に連通されて第１の制御弁１０Ａに吐出圧力Ｐｄｈの冷媒を導入するポート１３と、可変容量圧縮機の冷媒出口に連通されて第１の制御弁１０Ａから吐出圧力Ｐｄｌの冷媒を導出するポート１４と、可変容量圧縮機の吐出室に連通されて第２の制御弁１０Ｂに吐出圧力Ｐｄｈ２の冷媒を導入するポート１５とが設けられ、第２ボディ１２の先端には、可変容量圧縮機のクランク室に連通されて第２の制御弁１０Ｂから圧力Ｐｃの冷媒を導出するポート１６が形成されている。

この可変容量圧縮機用制御弁１０は、可変容量圧縮機に装着したときに、吐出圧力Ｐｄｈのポート１３および吐出圧力Ｐｄｈ２のポート１５がいずれも吐出室に直接連通するよう構成された可変容量圧縮機に適用することができるが、好ましくは、吐出圧力Ｐｄｈのポート１３が吐出室に直接連通され、吐出圧力Ｐｄｈ２のポート１５が吐出室の下流側に設けられた油分離器の出口に連通するよう構成された可変容量圧縮機に適用するのがよい。これにより、第２の制御弁１０Ｂは、クランク室の圧力Ｐｃを制御しながら、冷媒に多量に含まれた可変容量圧縮機用の潤滑油をクランク室に戻すことができる。

第１の制御弁１０Ａは、吐出圧力Ｐｄｈのポート１３と吐出圧力Ｐｄｌのポート１４とを連通するように第２ボディ１２内にて軸線方向に通路が形成されており、その通路内に第１弁座１７が圧入により固定され、その下流側には第１弁座１７に対して接離自在に第１弁体１８が配置されている。

第１弁体１８は、弁孔を貫通して軸線方向に延びる筒状部が一体に形成され、その筒状部には、ガイド１９が圧入により固定され、そのガイド１９は、スプリング２０によって第１の制御弁１０Ａの閉弁方向に付勢されている。ガイド１９は、第１ボディ１１の内壁に摺接する部分が第１弁座１７の内径に等しい外径を有していて、ポート１３に導入される吐出圧力Ｐｄｈが第１弁体１８およびガイド１９に対して互いに逆方向に等しくかかるようにして、第１の制御弁１０Ａの制御動作に影響を与えない構成にしている。

ガイド１９は、その軸線方向に貫通する冷媒通路を有していて、その冷媒通路を開閉する逆止弁２１を備えている。この逆止弁２１は、ガイド１９に形成された冷媒通路の低圧側、すなわち第１弁体１８を介して吐出圧力Ｐｄｌのポート１４に連通する側に配置されたたとえばゴム製の弁体２２とこの弁体２２を軸線方向に進退自在に保持する板ばね２３とを有し、弁体２２に対して圧力のかからない中立状態では、板ばね２３により冷媒通路が微少に開いている位置に弁体２２が保持されている。

第２の制御弁１０Ｂは、第２ボディ１２の先端に圧入されて軸線方向に貫通形成されたポート１６を有する第２弁座３１と、この第２弁座３１の上流側にてポート１６を開閉するよう第２弁座３１に対して接離自在に配置された第２弁体３２とを有している。この第２弁体３２は、第２ボディ１２により軸線方向に進退自在に保持され、差圧感知部を構成するピストン３３に取り付けられている。すなわち、ピストン３３は、第２弁座３１に対向する面に弁体基部収容部３４が凹設されていて、その中にスプリング３５と第２弁体３２の基部とを配置し、弁体基部収容部３４の開口端をかしめて第２弁体３２がスプリング３５によって飛び出ないよう構成されている。これにより、第２の制御弁１０Ｂが急速に全閉するときに第２弁体３２が第２弁座３１に衝突することになるが、そのときの衝撃を緩和できるようにしている。

ピストン３３は、また、ポート１４の側にて第２ボディ１２に圧入により固定されたばね受け部３６との間に配置されたスプリング３７によって第２の制御弁１０Ｂの閉弁方向に付勢されている。そのスプリング３７は、第１の制御弁１０Ａをその閉弁方向に付勢しているスプリング２０よりも小さなばね力に設定されている。ピストン３３は、さらに、そのソレノイド部１０Ｃの側から延出されて第１弁体１８の中まで延びる延出部３８が一体に形成され、その端部には、かしめ加工によってワッシャ３９が固定されている。このワッシャ３９は、第１弁体１８に形成された段差部に係止されるようにしている。これにより、第１の制御弁１０Ａが全閉しているときには、ピストン３３は第１弁体１８によって第２の制御弁１０Ｂの開弁方向に強制的に引っ張られるので、第２の制御弁１０Ｂを全開状態に維持することができる。また、ピストン３３は、第１弁座１７の内径に等しい外径を有しているので、第１弁体１８と係止状態にあるときには、吐出圧力Ｐｄｌの影響を受けないようになっている。

この第２の制御弁１０Ｂでは、さらに、ピストン３３と第２ボディ１２との間のクリアランスをポート１４，１５における圧力によってシールするたとえばゴム製のフィルム状のシールリング４０，４１を有している。これらのシールリング４０，４１は、第２ボディ１２の段差部とこの第２ボディ１２に嵌合されたばね受け部３６および第２弁座３１との間に配置されている。

ソレノイド部１０Ｃは、第１ボディ１１の中央開口部に圧入により固定されたコア５１を有している。このコア５１は、有底スリーブ５２の開口部にそれを塞ぐように嵌合されている。有底スリーブ５２の中には、プランジャ５３と、コア５１を貫通して軸線方向に延びていてプランジャ５３に固定されたシャフト５４と、有底スリーブ５２の底部に配置され、その底部を軸線方向に塑性変形させることでスプリング荷重の調整を行うアジャスト部材５５と、コア５１とプランジャ５３との間に配置されたスプリング５６と、プランジャ５３とアジャスト部材５５との間に配置されたスプリング５７とを有している。シャフト５４は、コア５１とプランジャ５３とによって軸線方向に進退自在に保持され、その自由端は、ガイド１９の中まで延びていて、ソレノイド部１０Ｃの通電時には、ガイド１９に形成された冷媒通路の逆止弁２１が配置されている側と反対側に嵌合された通気プレート２４に当接し、第１弁体１８を第１の制御弁１０Ａの開弁方向に付勢する。有底スリーブ５２の外周部には、コイル５８およびヨーク５９が配置されている。

第１ボディ１１および第２ボディ１２の外側には、可変容量圧縮機用制御弁１０を可変容量圧縮機に装着したときに、ポート１３とポート１４との間をシールするＯリング６１、ポート１４とポート１５との間をシールするＯリング６２、ポート１５とポート１６との間をシールするＯリング６３、ポート１３と大気との間をシールするＯリング６４が周設されている。

以上のように構成された可変容量圧縮機用制御弁１０において、可変容量圧縮機がエンジンの駆動力を受けて回転駆動されると、可変容量圧縮機は吸入室から冷媒を吸入して圧縮し、圧縮した冷媒を吐出室へ吐出する。

このとき、ソレノイド部１０Ｃが非通電状態にあるときには、図１に示したように、第１の制御弁１０Ａはスプリング２０の付勢力によって強制的に全閉状態にあり、第２の制御弁１０Ｂはスプリング３７の付勢力に抗してピストン３３が第１弁体１８によって開弁方向に引っ張られているので全開状態にある。したがって、吐出室から吐出された冷媒は、第２の制御弁１０Ｂを介してすべてクランク室へ導入されるので、可変容量圧縮機は最小容量の運転状態にある。このように、ソレノイド部１０Ｃが非通電状態にあるとき、可変容量圧縮機は最小容量の運転状態にあるので、この可変容量圧縮機用制御弁１０は、可変容量圧縮機とこれを回転駆動するエンジンとの間に駆動力伝達を断続制御するような電磁クラッチを必要としない可変容量圧縮機に適用することができる。

ここで、可変容量圧縮機が起動するとき、ソレノイド部１０Ｃには制御電流が供給される。制御電流が増加するにつれて、プランジャ５３がコア５１に吸引されていくことにより、シャフト５４は第１弁体１８を図の上方へ押し上げていく。これに伴って、第１弁体１８に係止されていた第２の制御弁１０Ｂのピストン３３もスプリング３７によって図の上方へ押し上げられていく。やがて、第２の制御弁１０Ｂについては、第２弁体３２が第２弁座３１に着座して全閉状態になる。これにより、吐出室から吐出された冷媒は、クランク室へまったく導入されなくなるので、可変容量圧縮機は最大容量の運転に移行しようとする。

さらに、制御電流が増加すると、第１弁体１８のリフトは継続されるが、これとともに閉弁方向に移行していた第２の制御弁１０Ｂは、第２弁体３２が第２弁座３１に着座することによってピストン３３の動きが止められるので、この時点で、第１弁体１８は、ピストン３３との係止状態を脱することになる。

その後、制御電流が所定値に維持されると、第１弁体１８はその所定値に対応したソレノイド部１０Ｃの付勢力とこれに対抗するスプリング２０の付勢力とがバランスした位置にて停止する。この第１弁体１８の停止位置は、制御電流の電流値が変化するまで変わらない。このように、第１弁体１８が第１弁座１７からリフトされて停止することにより、第１の制御弁１０Ａは、その冷媒通路に関して所定の通路断面積に設定されたことになり、ポート１３に導入された吐出圧力Ｐｄｈの冷媒は、その所定の通路断面積を有する冷媒通路を流れ、吐出圧力Ｐｄｌの冷媒がポート１４から導出される。

第１の制御弁１０Ａを冷媒が流れることにより、その前後には、所定の差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ＝ΔＰ）が発生する。第２の制御弁１０Ｂのポート１５に供給される冷媒の吐出圧力Ｐｄｈ２は第１の制御弁１０Ａのポート１３に供給される冷媒の吐出圧力Ｐｄｈとほぼ同じであるので、第１の制御弁１０Ａにて発生する差圧ΔＰは、ピストン３３によって感知されていることになる。

ここまで、可変容量圧縮機は、その最大容量に向けて運転中であるので、やがて、吐出圧力Ｐｄｈが高くなり、第１の制御弁１０Ａを通過する冷媒の流量も増加していくことになる。冷媒の流量が所定値より大きくなると、ピストン３３に差圧（Ｐｄｈ２−Ｐｄｌ≒ΔＰ）がかかることによる開弁方向の付勢力がスプリング３７の付勢力に打ち勝って第２弁体３２が第２弁座３１から離れ、第２の制御弁１０Ｂは開弁するようになる。これにより、吐出室から吐出された冷媒がクランク室へ導入されるようになり、可変容量圧縮機は容量可変を開始することになる。

その後は、第１の制御弁１０Ａを通過する冷媒の流量が増加してその前後の差圧ΔＰが大きくなると、ピストン３３がその差圧の変化を感知して第２の制御弁１０Ｂをさらに開弁させ、可変容量圧縮機を吐出容量が少なくなる方向へ制御する。また、冷媒の流量が減少して第１の制御弁１０Ａの前後の差圧ΔＰが小さくなると、ピストン３３がその差圧の変化を感知して第２の制御弁１０Ｂを閉弁方向に移行させ、可変容量圧縮機を吐出容量が多くなる方向へ制御する。

このとき、第２の制御弁１０Ｂにおいては、ポート１５から供給された吐出圧力Ｐｄｈ２の冷媒は、ピストン３３と第２ボディ１２との間のクリアランスを介してポート１４へ漏れようとするが、その冷媒の漏れは、吐出圧力Ｐｄｈ２によって加圧変形されるシールリング４１によってシールされている。また、ポート１３から供給された吐出圧力Ｐｄｈの冷媒は、ガイド１９と第１ボディ１１とが摺接する部分を介してガイド１９の中に漏れ、さらに、逆止弁２１を介してポート１４へ漏れていくが、この微少の漏れは、この可変容量圧縮機用制御弁１０および可変容量圧縮機の動作に影響を与えるものではないので、無視することができる。

このようにして、所定の通路断面積に設定された第１の制御弁１０Ａを冷媒が通過することによって発生された前後の差圧ΔＰを第２の制御弁１０Ｂのピストン３３が感知し、その差圧ΔＰが一定に維持されるように、第２の制御弁１０Ｂがクランク室へ供給する冷媒の流量を制御するので、この可変容量圧縮機用制御弁１０は、可変容量圧縮機を、ソレノイド部１０Ｃに供給する制御電流に応じた流量にて冷媒を吐出させるように制御することになる。

次に、以上の制御状態にある可変容量圧縮機用制御弁１０を停止するときの動作について説明する。
可変容量圧縮機を停止すべくソレノイド部１０Ｃへの制御電流を突然供給停止すると、第１の制御弁１０Ａは、そのリフト量を設定していたソレノイド力がなくなることによってスプリング２０の付勢力により瞬時に全閉状態になり、これに伴って、第１弁体１８がピストン３３を図の下方へ引き下げることにより、第２の制御弁１０Ｂは、強制的に全開状態になる。これにより、可変容量圧縮機は最小容量の運転に移行する。

可変容量圧縮機が最小容量の運転に移行することにより、可変容量圧縮機からの吐出圧力Ｐｄｈは急速に低下するが、第１弁体１８が全閉状態であることから、可変容量圧縮機の冷媒出口の吐出圧力Ｐｄｌは徐々に低下する。このため、ソレノイド部１０Ｃへの制御電流を停止した直後に、吐出圧力Ｐｄｌが吐出圧力Ｐｄｈより高くなることがある。この場合、第１の制御弁１０Ａでは、吐出圧力Ｐｄｌは第１弁体１８および逆止弁２１に対して閉弁方向に作用するので、全閉状態を維持し、第２の制御弁１０Ｂは、ピストン３３とこれを係止している第１弁体１８とが同じ受圧面積を有しているので、吐出圧力Ｐｄｌによって動作されることがなく、全開状態が維持されることになる。このとき、第２ボディ１２とピストン３３との間のクリアランスを介してポート１４からポート１５への冷媒漏れは、シールリング４０によってシールされる。

このように、可変容量圧縮機の冷媒出口側の吐出圧力Ｐｄｌが吐出室側の吐出圧力Ｐｄｈに等しいか高くなる場合があっても、第１の制御弁１０Ａは、全閉状態を維持することができるので、従来、可変容量圧縮機の冷媒出口に設けていた逆止弁と同じ作用をし、第２の制御弁１０Ｂは、全開状態を維持することができるので、可変容量圧縮機をその最小容量の運転状態に確実に移行させることができる。このことは、従来、可変容量圧縮機の冷媒出口に設けていた逆止弁を不要にすることを意味する。

図３は第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。この図３において、図１に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する構成要素については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。

この第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁７０は、第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１０と比較して、ガイド１９に設けられていた逆止弁２１を備えていない点で異なる。

すなわち、この可変容量圧縮機用制御弁７０は、第１の制御弁７０Ａにおいて、その第１弁体１８に結合されて一体で動作するガイド１９は、一端が閉じた筒状部と開口端より半径方向外向きに延出されて外周面が第１ボディ１１の内壁面に摺接する摺動部とにより一体に形成されている。その筒状部の中には、ソレノイド部７０Ｃのシャフト５４が延びていて筒状部の閉止端に当接している。このガイド１９は、また、その筒状部の側部に通気孔１９ａが設けられていて、ソレノイド部７０Ｃの中を第１の制御弁７０Ａの上流側の吐出圧力Ｐｄｈと常に等しくなるようにしている。それ以外の構成については、第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１０と同じである。

以上の構成の可変容量圧縮機用制御弁７０において、まず、ソレノイド部７０Ｃが非通電状態にあるときには、図示のように、第１の制御弁７０Ａは、スプリング２０の付勢力によって全閉状態にあり、第２の制御弁７０Ｂは、第１の制御弁７０Ａの第１弁体１８が差圧を感知するピストン３３を開弁方向に強制的に引っ張っているので全開状態にある。このため、第２の制御弁７０Ｂを介して吐出室とクランク室とは連通状態になるので、可変容量圧縮機は最小容量の運転状態にある。

次に、ソレノイド部７０Ｃに制御電流が供給されると、制御電流が増加するにつれて、ソレノイド部７０Ｃのシャフト５４が第１の制御弁７０Ａの第１弁体１８をリフトさせることにより、第１の制御弁７０Ａが開弁していき、それに連動して、第２の制御弁７０Ｂは、閉弁方向に移行していく。その後、第２の制御弁７０Ｂが閉弁すると、可変容量圧縮機は最大容量の運転状態になる。第２の制御弁７０Ｂの閉弁後、第１の制御弁７０Ａは、第２の制御弁７０Ｂと連動することなく、制御電流に応じたリフト位置になり、制御電流に対応した通路断面積に設定されることになる。

可変容量圧縮機がその最大容量の運転状態になることで、第１の制御弁７０Ａを通過する冷媒の流量が増加し、前後の差圧が所定値以上になると、その差圧を感知しているピストン３３が動作して第２の制御弁７０Ｂを開弁させ、可変容量圧縮機を容量可変状態にする。

制御状態にある可変容量圧縮機用制御弁７０に対して、ソレノイド部７０Ｃを非通電にすると、第１の制御弁７０Ａは、そのスプリング２０によって瞬時に全閉状態になり、その全閉移行中に第２の制御弁７０Ｂが拘束されて強制的に全開状態にされる。これにより、吐出室の吐出圧力Ｐｄｈは急減し、可変容量圧縮機の冷媒出口の吐出圧力Ｐｄｌは漸減するので、それらの圧力関係は逆転する。しかし、係止状態で一体になった第１弁体１８およびピストン３３は、それぞれの受圧面積が等しく、吐出圧力Ｐｄｌに対して不感であるので、吐出圧力Ｐｄｌが吐出圧力Ｐｄｈより高くなっても、第１の制御弁７０Ａの全閉状態および第２の制御弁７０Ｂの全開状態は維持されることになる。

図４は第３の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。この図４において、図１および図３に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する構成要素については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。

この第３の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁８０は、第１および第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１０，７０と比較して、吐出室からの冷媒が導入される２つのポート１３，１５を共通にして構成を簡単にした点で異なる。

すなわち、この可変容量圧縮機用制御弁８０において、その第１の制御弁８０Ａは、第１弁座１７に対して第１弁体１８が上流側に配置されている。第１弁体１８は、軸線方向に貫通形成された貫通孔を有し、その貫通孔に弁孔を介して延びる筒状部８１が圧入により固定されている。この筒状部８１は、第１ボディ１１内に軸線方向に摺動自在に配置されたピストン８２と一体に形成されている。ピストン８２には、筒状部８１が設けられている側と反対の側まで筒状部８１の中空部が連通していて吐出圧力Ｐｄｈがソレノイド部８０Ｃの中へ導入される冷媒通路８３が形成されている。ピストン８２は、また、第２ボディ１２の端面との間に配置されたスプリング２０によって第１の制御弁８０Ａの閉弁方向に付勢されている。ピストン８２は、さらに、第２の制御弁８０Ｂの側の外径が大きく形成されていて、スプリング２０の付勢力がソレノイド部８０Ｃの付勢力に勝っているときには、第１ボディ１１とピストン８２との間のクリアランスをシールする弁構造になっている。

第２の制御弁８０Ｂは、第２ボディ１２の先端中央にポート１６が形成され、そのポート１６の内側開口端が第２弁座を構成している。この第２弁座に対して接離自在に第２弁体３２が配置されている。第２弁体３２は、第２ボディ１２内に軸線方向に摺動自在に配置された筒状体８４と一体に形成されている。この筒状体８４は、第１の制御弁８０Ａのピストン８２と同じ外径を有し、かつ、複数の通気孔が形成されている。筒状体８４は、また、その内側に第１の制御弁８０Ａの第１弁座１７が圧入により固定され、その第１弁座１７とピストン８２との間にスプリング３７が配置されていて、第２の制御弁８０Ｂの閉弁方向に付勢されている。

以上の構成の可変容量圧縮機用制御弁８０において、まず、ソレノイド部８０Ｃが非通電状態にあるときには、図示のように、第１の制御弁８０Ａは、スプリング３７の付勢力によって第１弁座１７が第１弁体１８に当接されていることにより全閉状態にあり、第２の制御弁８０Ｂは、筒状体８４に固定された第１弁座１７がスプリング３７によって第１弁体１８に当接されていることにより筒状体８４と一体の第２弁体３２が全開位置に保持されている。このため、第２の制御弁８０Ｂを介して吐出室とクランク室とは連通状態になるので、可変容量圧縮機は最小容量の運転状態にある。

次に、ソレノイド部８０Ｃに制御電流が供給されると、制御電流が増加するにつれて、ソレノイド部８０Ｃのシャフト５４が第１の制御弁８０Ａのピストン８２を図の上方へ押し上げていくことにより、第１の制御弁８０Ａおよび第２の制御弁８０Ｂの可動部が一体となって第２の制御弁８０Ｂの閉弁方向に移動していく。その後、第２弁体３２が着座して第２の制御弁８０Ｂが閉弁すると、可変容量圧縮機は最大容量の運転状態に移行するようになる。引き続いて第２の制御弁８０Ｂの閉弁方向にピストン８２が押されると、第１弁体１８が第１弁座１７からリフトしていき、第１の制御弁８０Ａが開弁していく。その後、第１弁体１８は、制御電流に応じたリフト位置にて停止し、第１の制御弁８０Ａは、制御電流に対応した通路断面積に設定されることになる。

可変容量圧縮機がその最大容量の運転状態に移行することで、第１の制御弁８０Ａを通過する冷媒の流量が増加し、その前後に差圧が発生する。この差圧は、差圧感知部を構成する第１弁座１７と筒状体８４との断面積にて受圧されていることになる。その差圧が所定値以上になると、その差圧を感知している第１弁座１７および筒状体８４が動作して第２の制御弁８０Ｂを開弁させ、可変容量圧縮機を容量可変状態にする。

ここで、可変容量圧縮機が所定の吐出容量にて制御されているときに、吐出圧力Ｐｄｈが増加すると、第２の制御弁８０Ｂは、開弁方向に動作して容量を低下させる方向に制御し、吐出圧力Ｐｄｈが低下すると、第２の制御弁８０Ｂは、閉弁方向に動作して容量を増加させる方向に制御する。このとき、第１の制御弁８０Ａも、吐出圧力Ｐｄｈの変化に応じて変化してしまうが、可変容量圧縮機の吐出容量は、第１の制御弁８０Ａと第２の制御弁８０Ｂとの制御バランスにより決定され、実質的に一定の吐出容量になる。

そして、制御状態にある可変容量圧縮機用制御弁８０に対して、ソレノイド部８０Ｃを突然非通電にすると、第１の制御弁８０Ａは、そのスプリング２０によって瞬時に全閉状態になり、その全閉移行中に第２の制御弁８０Ｂが拘束されて強制的に全開状態にされる。これにより、吐出室の吐出圧力Ｐｄｈは急減し、可変容量圧縮機の冷媒出口の吐出圧力Ｐｄｌは漸減するので、やがて、冷媒出口の吐出圧力Ｐｄｌは吐出室の吐出圧力Ｐｄｈより高くなる。しかし、係止状態で一体になった第１弁座１７、第１弁体１８および筒状体８４が図の上方へ吐出圧力Ｐｄｌを受ける受圧面積は、ピストン３３が図の下方へ吐出圧力Ｐｄｌを受ける受圧面積と同じであるため、可変容量圧縮機用制御弁８０は、吐出圧力Ｐｄｌに対して不感の構造になっている。このため、吐出圧力Ｐｄｌが吐出圧力Ｐｄｈより高くなっても、第１の制御弁８０Ａの全閉状態および第２の制御弁８０Ｂの全開状態は維持されることになる。

図５は第４の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。この図５において、図４に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する構成要素については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。

この第４の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁９０は、第３の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁８０と比較して、制御状態から突然停止状態になった後、再度制御状態に復帰するときの速度を改善した点で異なる。

すなわち、この可変容量圧縮機用制御弁９０では、第１弁体１８と筒状部８１とが一体に形成され、これらを貫通して冷媒通路８３が軸線方向に直線状に形成されている。筒状部８１は、ピストン８２にこれを貫通するよう固定され、冷媒通路８３のソレノイド部９０Ｃ側の開口端は、シャフト５４の端面にて開閉するようになっている。これにより、ソレノイド部９０Ｃが図示のように非通電状態にあるとき、吐出圧力Ｐｄｈが導入されるポート１３とソレノイド部９０Ｃの内部とを連通し、ソレノイド部９０Ｃが通電状態にあるときには、吐出圧力Ｐｄｈが導入されるポート１３とソレノイド部９０Ｃの内部との連通を阻止するような弁構造になっている。

以上の構成において、基本的な動作は、図４に示した第３の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁８０と同じである。しかし、制御状態から突然停止状態になった直後にソレノイド部９０Ｃが通電状態になって、再度制御状態に復帰するときには、シャフト５４が筒状部８１の開口端を閉止しながら第１弁体１８をリフトすることになる。第１弁体１８が少しでもリフトすると、これとともにピストン８２もリフトし、ピストン８２と第１ボディ１１との間のクリアランスが開放され、そのクリアランスを介して、未だ高圧の吐出圧力Ｐｄｌの冷媒がピストン８２とソレノイド部９０Ｃとの間に形成された空間に導入されるので、ピストン８２には、第１の制御弁９０Ａを開弁方向に動作させる付勢力が作用し、ソレノイド部９０Ｃが第１の制御弁９０Ａを開弁方向に動作させるのを助けることになる。したがって、第２の制御弁９０Ｂの全開状態になるまでの時間が短縮され、より早く元の制御状態に復帰することが可能になる。

図６は第５の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。この図６において、図１および図５に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する構成要素については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。

この第５の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１００は、第１の制御弁１０Ａおよび第２の制御弁１０Ｂに冷媒が導入されるポート１３，１５を独立して有する第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１０に、第４の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁９０の構造を適用し、さらに、第４の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁９０ではクランク室の圧力Ｐｃが第２の制御弁９０Ｂを開弁方向に作用していることに対して改善したものである。

すなわち、この可変容量圧縮機用制御弁１００では、第２ボディ１２の先端に吐出圧力Ｐｄｈ２を導入するポート１５を構成する第２弁座３１を設け、その第２弁座３１に対向して第２弁体３２が第２ボディ１２にその軸線方向に進退自在に支持されている。第２弁体３２は、ソレノイド部１００Ｃの側の端部が吐出圧力Ｐｄｈを導入するポート１３の部屋まで延びていて、その端部には、第１の制御弁１００Ａの筒状体８４の閉止部によって係止される係止部１０１が圧入により固定されている。この係止部１０１と第１弁体１８との間には、第２弁体３２を閉弁方向に付勢するスプリング３５が配置されている。係止部１０１は、また、スプリング３５を受けている側と反対側の端面がテーパ形状になっていて、第２弁体３２が第２弁座３１に着座しているときに、第２弁体３２とこれを支持している第２ボディ１２との間のクリアランスを閉止することができるようにしている。

以上の構成の可変容量圧縮機用制御弁１００において、その動作は、第４の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁９０と実質的に同じである。ただし、第２の制御弁１００Ｂは、その第２弁体３２に対して軸線方向両端にほぼ等しい吐出圧力Ｐｄｈおよび吐出圧力Ｐｄｈ２をそれぞれ受圧させるように構成されているので、制御動作時には、クランク室の圧力Ｐｃの影響を受けることなく、純粋に第１弁座１７および筒状体８４に対して軸線方向両側からかかる差圧によって動作することになる。

図７は第６の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。この図７において、図１に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する構成要素については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。

この第６の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１０において、その第１の制御弁１１０Ａおよびソレノイド部１１０Ｃは、第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１０とまったく同じ構成を有しているが、第２の制御弁１１０Ｂについては、その差圧感知部の構成を第２の制御弁１０Ｂのものと異なる構成にしてある。

すなわち、この可変容量圧縮機用制御弁１１０の第２の制御弁１１０Ｂは、その第２弁体３２を保持している弁体保持部１１１と、軸線方向両端部がその弁体保持部１１１の図の上端部およびばね受け部３６の図の上端部にそれぞれ緊密に結合されて軸線方向に伸縮可能なベローズ１１２とによって差圧感知部を構成している。この差圧感知部においても、第２の制御弁１０Ｂのピストン３３と同様に、弁体保持部１１１が吐出圧力Ｐｄｈ２と吐出圧力Ｐｄｌとの差圧に応じて第２弁体３２を軸線方向に進退移動させることにより、第２の制御弁１１０Ｂの弁リフトを制御することができる。また、吐出圧力Ｐｄｈ２のポート１５と吐出圧力Ｐｄｌのポート１４との間は、ベローズ１１２によって仕切られているので、これらの間に生じる差圧によって冷媒漏れが発生するのを完全に防止することができる。したがって、この第２の制御弁１１０Ｂでは、第２の制御弁１０Ｂにて使用していたシールリング４０，４１を不要にしている。

以上の構成の可変容量圧縮機用制御弁１１０において、その動作は、第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１０と同じであるので、その詳細な説明は省略する。
図８は第７の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。この図８において、図３に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する構成要素については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。

この第７の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１２０は、第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁７０と比較して、よりシンプルな構成にした点で異なる。すなわち、この可変容量圧縮機用制御弁１２０では、その第１の制御弁１２０Ａにおいて、第１弁体１８とこれに結合されたガイド１９とは、それらの両端部分が第１ボディ１１および第２ボディ１２の内壁に摺接していて、安定した状態で軸線方向に進退できるようにしている。また、ガイド１９は、ソレノイド部１２０Ｃのシャフト５４が当接している部分の近傍に連通孔１２１が穿設されている。

第２の制御弁１２０Ｂは、ポート１５の吐出圧力Ｐｄｈ２とポート１４の吐出圧力Ｐｄｌとの差圧を感知するピストン３３とこのピストン３３に固定されたシャフト１２２とを有している。シャフト１２２の一端は、第２の制御弁１２０Ｂの第２弁体３２を構成し、他端は、ソレノイド部１２０Ｃが非通電時に第１の制御弁１２０Ａの第１弁体１８によって係止される係止部を構成するとともに、第１弁体１８と協働して第１弁体１８およびガイド１９の中央に軸線方向に形成される冷媒通路を開閉する弁の弁体を構成している。さらに、ピストン３３を第２の制御弁１２０Ｂの閉弁方向に付勢しているスプリング３７は、シールリング４０と第１の制御弁１２０Ａの第１弁体１８との間に配置されている。このスプリング３７は、本来は、第２ボディ１２に関してピストン３３を付勢すべきものであるが、ばね荷重が小さいことと構成を簡単にするため、第１弁体１８に関してピストン３３を付勢するようにしている。

この可変容量圧縮機用制御弁１２０によれば、ソレノイド部１２０Ｃが非通電状態のとき、スプリング２０が第１弁体１８を図の下方へ押し下げて第１の制御弁１２０Ａを全閉状態にし、第１弁体１８がシャフト１２２を図の下方へ引き下げて第２の制御弁１２０Ｂを全開状態にする。このとき、第１弁体１８とシャフト１２２の係止部とが緊密に係止されていることにより、第１弁体１８およびガイド１９の中央に形成された冷媒通路は、閉止されており、ガイド１９と第１ボディ１１との摺接部を介して吐出圧力Ｐｄｈの冷媒が漏れているので、ソレノイド部１２０Ｃの中は、吐出圧力Ｐｄｈに近い圧力になっている。

ソレノイド部１２０Ｃが通電状態になると、そのシャフト５４がガイド１９を介して第１弁体１８を図の上方へ押し上げ、第１の制御弁１２０Ａを開弁する。第１弁体１８の押し上げに連動してピストン３３もスプリング３７によって図の上方へ押し上げられていき、第２弁体３２が着座すると、第２の制御弁１２０Ｂは、全閉状態になる。第１弁体１８がさらに押し上げられると、緊密に係止されていたシャフト１２２が第１弁体１８から離れることになるので、第１弁体１８およびガイド１９の中央に形成された冷媒通路は、開放され、ソレノイド部１２０Ｃは、ポート１４と連通状態になって、中の圧力が吐出圧力Ｐｄｌになる。

ソレノイド部１２０Ｃに供給されている制御電流よって第１弁体１８が所定の値にリフトされている制御状態から、制御電流の供給が突然なくなると、第１の制御弁１２０Ａは全閉状態になり、第２の制御弁１２０Ｂは全開状態になり、第１弁体１８およびガイド１９の中央の冷媒通路は閉止状態にされる。これにより、可変容量圧縮機はその最小容量の運転状態に移行されるので、吐出室側の吐出圧力Ｐｄｈ，Ｐｄｈ２は急減し、ソレノイド部１２０Ｃの中の吐出圧力Ｐｄｌもガイド１９と第１ボディ１１との摺接部を介してポート１３へ漏れるので、急減した吐出圧力Ｐｄｈに近い圧力になる。これにより、一体になったガイド１９、第１弁体１８およびピストン３３の可動部は、その軸線方向両端に急減したほぼ等しい圧力である吐出圧力Ｐｄｈ，Ｐｄｈ２がかかることになるので、ほぼスプリング２０の荷重によってのみ第１の制御弁１２０Ａの全閉状態および第２の制御弁１２０Ｂの全開状態が維持されることになる。

図９は第８の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図、図１０はダイヤフラムの特性を説明する図であって、（Ａ）は差圧がない状態を示し、（Ｂ）は差圧で変位したときの状態を示し、（Ｃ）は変位したまま逆方向に差圧がかかった状態を示している。図１１は第８の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の差圧感知部の構成を説明する図であって、（Ａ）は可変容量圧縮機の吐出室が冷媒出口より高圧の場合を示し、（Ｂ）は吐出室が冷媒出口より低圧の場合を示している。この図９および図１１において、図８に示した構成要素と同じまたは同等の機能を有する構成要素については同じ符号を付して、その詳細な説明は省略する。

この第８の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１３０は、第６の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１１０で使用している部品コストの高いベローズ１１２および第７の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁１２０で使用している部品コストの高い切削部品に代えて、より部品コストの安い部品で構成している。

すなわち、この可変容量圧縮機用制御弁１３０は、第１の制御弁１３０Ａおよび第２の制御弁１３０Ｂの構成要素のほとんどがパイプをプレス加工することによって形成されたプレス部品であり、これらプレス部品の組み立てを圧入およびかしめ加工により行うようにしている。

第１の制御弁１３０Ａでは、一端が内側に屈曲加工された第１ボディ１３１がヨーク５９から突出されているコア５１の先端部をかしめ加工することによってソレノイド部１３０Ｃに固定され、その第１ボディ１３１には、第２ボディ１３２と、一端が第１弁座１７を構成する第３ボディ１３３とが圧入され、固定されている。第３ボディ１３３には、その軸線方向に摺動自在に釣鐘形状のガイド１９が配置され、その中に、連通孔１２１を有する釣鐘形状のシャフト受け部１３４が圧入されている。ガイド１９は、その第２の制御弁１３０Ｂの側の一端に第１弁体１８が外嵌され、他端と第３ボディ１３３に内設された突起部との間に配置されたスプリング２０によって閉弁方向に付勢されている。

第２ボディ１３２の開口端には、吐出圧力Ｐｄｈ２のポート１５と吐出圧力Ｐｄｌのポート１４との間をシールするとともに吐出圧力Ｐｄｈ２と吐出圧力Ｐｄｌとの差圧を感知する差圧感知部を構成するようにしたポリイミド製のダイヤフラム１３５が設けられている。このダイヤフラム１３５は、その外周部が第１リング１３６と第２リング１３７とによって挟持され、中央部がセンターディスク１３８とフランジ部１３９とによって挟持されている。第１リング１３６および第２リング１３７は、第４ボディ１４０とともに第２ボディ１３２にその開口端をかしめることによってダイヤフラム１３５を挟持した状態で固定されている。一方、センターディスク１３８およびフランジ部１３９は、センターディスク１３８の中央部およびフランジ部１３９と一体に形成された第２の制御弁１３０Ｂの筒状の第２弁体３２にシャフト１４１を圧入することによってダイヤフラム１３５を挟持した状態で互いに固定されている。なお、ダイヤフラム１３５をその外周および中央部で挟持している部分において、第１リング１３６の内径は第２リング１３７の内径より大きく、センターディスク１３８の外径はフランジ部１３９の外径より大きく設定されている。また、第１リング１３６は、段差を有していてそこから内側に延びている部分は、ダイヤフラム１３５の変位を規制するストッパ１４２を構成している。

第４ボディ１４０には、カップ状の第５ボディ１４３が圧入されている。第５ボディ１４３は、底部中央に第２の制御弁１３０Ｂの弁孔が開けられ、開口部はクランク室へのポート１６を構成している。シャフト１４１は、第２の制御弁１３０Ｂの弁孔を貫通して延びており、その先端にはばね受け部１４４が外嵌され、第５ボディ１４３の底部とばね受け部１４４との間に、第２弁体３２を閉弁方向に付勢しているスプリング３７が介挿されている。

この可変容量圧縮機用制御弁１３０によれば、ソレノイド部１３０Ｃが非通電状態のとき、スプリング２０がガイド１９を図の下方へ押し下げて第１の制御弁１３０Ａを全閉状態にし、かつ、センターディスク１３８がストッパ１４２に当接するまでガイド１９がシャフト１４１を図の下方へ引き下げ、第２の制御弁１３０Ｂを全開状態にする。このとき、ガイド１９とシャフト１４１とが緊密に係止され、ガイド１９と第３ボディ１３３との摺接部を介して吐出圧力Ｐｄｈの冷媒が第１ボディ１３１内に漏れているので、ソレノイド部１３０Ｃの中は、吐出圧力Ｐｄｈに近い圧力になっている。

ソレノイド部１３０Ｃが通電状態になると、そのシャフト５４がガイド１９を介して第１弁体１８を図の上方へ押し上げ、第１の制御弁１３０Ａを開弁する。第１弁体１８の押し上げに連動してシャフト１４１もスプリング３７によって図の上方へ引き上げられていき、第２弁体３２が着座すると、第２の制御弁１３０Ｂは、全閉状態になる。第１弁体１８がさらに押し上げられると、緊密に係止されていたシャフト１４１がガイド１９から離れることになるので、シャフト１４１が通っているガイド１９の中央の孔とシャフト受け部１３４の連通孔１２１とを介して、ソレノイド部１３０Ｃは、ポート１４と連通状態になって、中の圧力が吐出圧力Ｐｄｌになる。

その後、制御電流が所定値に維持されると、第１弁体１８はその所定値に対応したソレノイド部１３０Ｃの付勢力とこれに対抗するスプリング２０の付勢力とがバランスした位置にて停止する。第１弁体１８が第１弁座１７からリフトされて停止することにより、第１の制御弁１３０Ａは、その冷媒通路に関して所定の通路断面積に設定されたことになり、ポート１３に導入された吐出圧力Ｐｄｈの冷媒は、その所定の通路断面積を有する冷媒通路を流れ、吐出圧力Ｐｄｌの冷媒がポート１４から可変容量圧縮機の冷媒出口へ導出される。第１の制御弁１３０Ａを冷媒が流れることにより、その前後には、所定の差圧ΔＰが発生する。吐出圧力Ｐｄｈ２は吐出圧力Ｐｄｈとほぼ同じであるので、第１の制御弁１３０Ａにて発生する前後の差圧ΔＰは、ダイヤフラム１３５によって感知され、そのダイヤフラム１３５は、これと一体に動く第２弁体３２を駆動することにより、その差圧ΔＰが一定に維持されるように、第２の制御弁１３０Ｂがクランク室へ供給する冷媒の流量を制御する。これにより、この可変容量圧縮機用制御弁１３０は、可変容量圧縮機を、ソレノイド部１３０Ｃに供給する制御電流に応じた流量にて冷媒を吐出させるように制御することになる。

ソレノイド部１３０Ｃに供給されている制御電流よって第１弁体１８が所定の値にリフトされている制御状態から、制御電流の供給が突然なくなると、第１の制御弁１３０Ａは全閉状態になり、第２の制御弁１３０Ｂは全開状態になり、ガイド１９の中央の孔は閉止状態にされる。これにより、可変容量圧縮機はその最小容量の運転状態に移行されるので、吐出室側の吐出圧力Ｐｄｈ，Ｐｄｈ２は急減し、ソレノイド部１３０Ｃの中もガイド１９と第１ボディ１１との摺接部を介してポート１３へ漏れるので、急減した吐出圧力Ｐｄｈに近い圧力になる。これにより、ガイド１９は、ポート１４側には漸減する吐出圧力Ｐｄｌがかかり、中には急減した吐出圧力Ｐｄｈがかかることになるので、その差圧とスプリング２０の荷重とによって第１の制御弁１３０Ａの全閉状態および第２の制御弁１３０Ｂの全開状態が維持されることになる。

ここで、差圧感知部に注目してみると、ダイヤフラム１３５は、その変位のストロークによって有効受圧面積が変化することが知られている。図１０の（Ａ）に示したように、ダイヤフラム１３５の有効受圧面積は、そのコルゲート部分の曲率円ａの中心間の距離を直径（有効径ｂ）とする円の面積によって決まる。ここで、図の上方から受ける圧力Ｐ１が図の下方から受ける圧力Ｐ１より大きくなると、図１０の（Ｂ）に示したように、ダイヤフラム１３５の中央部が図の下方へ変位する。このとき、コルゲート部の内周部もその中央部と一緒に変位するので、コルゲート部の曲率が大きくなり、曲率中心が内側に移動して有効径ｂより小さい有効径ｂ１になり、有効受圧面積が小さくなる。ここで、図１０の（Ｃ）に示したように、ダイヤフラム１３５の中央部がこの変位した状態で、圧力Ｐ２が圧力Ｐ１より大きくなった場合、コルゲート部分だけ圧力Ｐ１の側に膨出するので、今度は、曲率中心が外側に移動して有効径ｂより大きい有効径ｂ２になり、有効受圧面積が大きくなってしまう。

この状況は、ソレノイド部１３０Ｃへの制御電流の供給が突然なくなって、第１の制御弁１３０Ａの下流側の吐出圧力Ｐｄｌが上流側の吐出圧力Ｐｄｈ２より高くなった場合に相当する。このような場合、ダイヤフラム１３５と一体に動く第２弁体は、吐出圧力Ｐｄｌと吐出圧力Ｐｄｈ２との差圧によって閉弁方向に作用することになる。つまり、ソレノイド部１３０Ｃが非通電になったときにスプリング２０の荷重によって第２の制御弁１３０Ｂを全開状態にするが、その直後に、吐出圧力Ｐｄｌが吐出圧力Ｐｄｈ２より高くなると、ダイヤフラム１３５がその差圧を受けて第２の制御弁１３０Ｂを閉弁方向に作用するので、特に差圧が大きい場合には、第１の制御弁１３０Ａの全閉状態および第２の制御弁１３０Ｂの全開状態を維持することができなくなる。

これに対し、この可変容量圧縮機用制御弁１３０では、吐出圧力Ｐｄｌが吐出圧力Ｐｄｈ２より高くなった場合に第２の制御弁１３０Ｂを閉弁方向に作用する力が大きくならないようにしている。そのためには、吐出圧力Ｐｄｈ２が吐出圧力Ｐｄｌより高いときのダイヤフラム１３５の有効径ｃ１よりも、吐出圧力Ｐｄｌが吐出圧力Ｐｄｈ２より高いときの有効径ｃ２を小さくすればよい。これは、図１１に拡大して示したように、ダイヤフラム１３５をその両面から挟持している第１および第２リング１３６，１３７の内径を違え、センターディスク１３８およびフランジ部１３９の外径を違えることによって実現している。すなわち、第１リング１３６の段差部の内径が第２リング１３７の内径より大きく、かつ、センターディスク１３８の外径がフランジ部１３９の外径より大きくなるようにしている。ただし、有効径ｃ１は、第１の制御弁１３０Ａの第１弁座の内径に等しくして、第１の制御弁１３０Ａが閉弁状態にあるときに第１弁体１８が吐出圧力Ｐｄｌを受ける受圧面積と同じ受圧面積を有するようにしている。なお、第１リング１３６の内周とセンターディスク１３８の外周との間隔は、第２リング１３７の内周とフランジ部１３９の外周との間隔と等しくしてある。

これにより、Ｐｄｌ＜Ｐｄｈ２のときは、図１１の（Ａ）に示したように、ダイヤフラム１３５のコルゲート部は、外径の大きいセンターディスク１３８および内径の大きい第１リング１３６によって規定され、そのときの有効受圧面積は有効径ｃ１によって決められる。一方、Ｐｄｌ＞Ｐｄｈ２のとき、図１１の（Ｂ）に示したように、ダイヤフラム１３５のコルゲート部は、外径の小さいフランジ部１３９および内径の小さい第２リング１３７によって規定され、そのときの有効受圧面積は有効径ｃ２によって決められる。このように、吐出圧力Ｐｄｌが吐出圧力Ｐｄｈ２より低い状態からソレノイド部１３０Ｃの非通電により吐出圧力Ｐｄｌが吐出圧力Ｐｄｈ２より高い状態に移行すると、有効受圧面積は小さく変化するので、差圧によって第２の制御弁１３０Ｂを閉弁方向に作用する力を小さくすることができ、自動車用空調装置の停止動作をスムーズに行うことができるようになる。

第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の全体構成を示す中央縦断面図である。第１の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の弁部の構成を示す部分拡大断面図である。第２の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。第３の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。第４の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。第５の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。第６の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。第７の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。第８の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の構成を示す中央縦断面図である。ダイヤフラムの特性を説明する図であって、（Ａ）は差圧がない状態を示し、（Ｂ）は差圧で変位したときの状態を示し、（Ｃ）は変位したまま逆方向に差圧がかかった状態を示している。第８の実施の形態に係る可変容量圧縮機用制御弁の差圧感知部の構成を説明する図であって、（Ａ）は可変容量圧縮機の吐出室が冷媒出口より高圧の場合を示し、（Ｂ）は吐出室が冷媒出口より低圧の場合を示している。

符号の説明

１０可変容量圧縮機用制御弁
１０Ａ第１の制御弁
１０Ｂ第２の制御弁
１０Ｃソレノイド部
１１第１ボディ
１２第２ボディ
１３ポート（Ｐｄｈ）
１４ポート（Ｐｄｌ）
１５ポート（Ｐｄｈ２）
１６ポート（Ｐｃ）
１７第１弁座
１８第１弁体
１９ガイド
１９ａ通気孔
２０スプリング
２１逆止弁
２２弁体
２３板ばね
２４通気プレート
３１第２弁座
３２第２弁体
３３ピストン
３４弁体基部収容部
３５スプリング
３６ばね受け部
３７スプリング
３８延出部
３９ワッシャ
４０，４１シールリング
５１コア
５２有底スリーブ
５３プランジャ
５４シャフト
５５アジャスト部材
５６スプリング
５７スプリング
５８コイル
５９ヨーク
６１，６２，６３，６４Ｏリング
７０可変容量圧縮機用制御弁
７０Ａ第１の制御弁
７０Ｂ第２の制御弁
７０Ｃソレノイド部
８０可変容量圧縮機用制御弁
８０Ａ第１の制御弁
８０Ｂ第２の制御弁
８０Ｃソレノイド部
８１筒状部
８２ピストン
８３冷媒通路
８４筒状体
９０可変容量圧縮機用制御弁
９０Ａ第１の制御弁
９０Ｂ第２の制御弁
９０Ｃソレノイド部
１００可変容量圧縮機用制御弁
１００Ａ第１の制御弁
１００Ｂ第２の制御弁
１００Ｃソレノイド部
１０１係止部
１１０可変容量圧縮機用制御弁
１１０Ａ第１の制御弁
１１０Ｂ第２の制御弁
１１０Ｃソレノイド部
１１１弁体保持部
１１２ベローズ
１２０可変容量圧縮機用制御弁
１２０Ａ第１の制御弁
１２０Ｂ第２の制御弁
１２０Ｃソレノイド部
１２１連通孔
１２２シャフト
１３０可変容量圧縮機用制御弁
１３０Ａ第１の制御弁
１３０Ｂ第２の制御弁
１３０Ｃソレノイド部
１３１第１ボディ
１３２第２ボディ
１３３第３ボディ
１３４シャフト受け部
１３５ダイヤフラム
１３６第１リング
１３７第２リング
１３８センターディスク
１３９フランジ部
１４０第４ボディ
１４１シャフト
１４２ストッパ
１４３第５ボディ
１４４ばね受け部
Ｐｄｈ吐出圧力（吐出室側）
Ｐｄｈ２吐出圧力（吐出室側）
Ｐｄｌ吐出圧力（冷媒出口側）
Ｐｃ圧力（クランク室）

Claims

可変容量圧縮機の吐出室から前記可変容量圧縮機の冷媒出口へ流す冷媒の流量を制御する第１の制御弁と、冷媒が通過することによって前記第１の制御弁の前後に発生する差圧が一定になるように前記吐出室から前記可変容量圧縮機のクランク室へ流す冷媒の流量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ことにより前記第１の制御弁が流す冷媒の流量を一定に制御する第２の制御弁と、前記第１の制御弁の弁リフトを制御して前記第１の制御弁を冷媒が通過する所定の通路断面積に設定するソレノイド部とを備えた可変容量圧縮機用制御弁において、
前記第１の制御弁の下流側の圧力に対し不感となるようにして、前記ソレノイド部が非通電状態で、前記第１の制御弁が全閉状態、前記第２の制御弁が全開状態にあるとき、前記第１の制御弁の下流側の圧力が前記第１の制御弁の上流側の圧力に等しいか高くなる場合でも、前記第２の制御弁が強制的に全開状態に維持されるようにしたことを特徴とする可変容量圧縮機用制御弁。
前記第１の制御弁は、前記ソレノイド部の付勢力に応じてリフト位置が設定されるとともに前記ソレノイド部の付勢力に抗して閉弁方向に付勢されている第１弁体を有し、前記第２の制御弁は、前記第１弁体が閉弁位置にあるときに前記第１の制御弁の下流側の圧力を受ける部分の受圧面積と同じ受圧面積を有するとともに前記第１の制御弁の前後に発生する上流側の圧力と下流側の圧力との差圧を感知する差圧感知部と、前記差圧感知部に保持された第２弁体とを有し、前記ソレノイド部が前記第１の制御弁を設定している制御状態から非通電状態に移行したとき、付勢により全閉位置に移行される前記第１弁体が前記制御状態にあるときに離れていた前記差圧感知部を係止して前記第２弁体を全開位置に移行させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の可変容量圧縮機用制御弁。
前記第２の制御弁と前記第１の制御弁と前記ソレノイド部とがこの順序で同一軸線上に配置され、前記第１の制御弁は、前記ソレノイド部の側に設けられて前記吐出室からの冷媒を導入する第１ポートと、前記第２の制御弁の側に設けられて前記冷媒出口に冷媒を導出する第２ポートと、前記第１ポートと前記第２ポートとの間に配置された第１弁座と、前記第１弁座に対してその下流側にて接離自在に配置された前記第１弁体とを有し、前記第２の制御弁は、前記差圧感知部により前記第２ポートから隔てられて前記吐出室からの冷媒を導入する第３ポートと、前記第１の制御弁の側と反対側にてその軸線上に設けられて前記クランク室に冷媒を導出する第４ポートと、閉弁方向に付勢された前記差圧感知部と、前記第４ポートに設けられた第２弁座と、前記第２弁座の上流側に配置されていて前記第２弁座に対して接離自在に前記差圧感知部に保持された前記第２弁体とを有していることを特徴とする請求項２記載の可変容量圧縮機用制御弁。
前記第１の制御弁は、前記第１ポートに連通する空間内に前記第１弁体の軸線方向に摺動可能に配置され、弁孔を介して前記第１弁体と結合されて前記第１弁体の軸線方向の進退動作をガイドするガイドと、前記ガイドと前記第１弁座との間に配置されて前記第１弁体を閉弁方向に付勢するスプリングとを有していることを特徴とする請求項３記載の可変容量圧縮機用制御弁。
前記ガイドは、前記第１弁体が閉弁位置にあるときに前記第１の制御弁の上流側の圧力を受ける部分の受圧面積と同じ受圧面積を有して前記第１の制御弁の上流側の圧力を前記第１の制御弁の閉弁方向に受けるようにしたことを特徴とする請求項４記載の可変容量圧縮機用制御弁。
前記第１弁体は、前記第２ポートに連通する空間内に前記第１の制御弁の軸線方向に摺動可能に配置されていることを特徴とする請求項５記載の可変容量圧縮機用制御弁。
前記第１弁体およびこれに結合された前記ガイドは、その軸線方向に貫通形成された冷媒通路と、前記冷媒通路の前記第２ポートの側の圧力が前記ソレノイド部の側の圧力より高くなったときに前記冷媒通路を閉止する逆止弁とを有していることを特徴とする請求項５記載の可変容量圧縮機用制御弁。
前記第１弁体およびこれに結合された前記ガイドは、その軸線方向に貫通形成された冷媒通路と、前記第１弁体が前記第２弁体を強制的に全開位置に移行させるときに前記差圧感知部を係止することによって前記冷媒通路を閉止する弁とを有していることを特徴とする請求項６記載の可変容量圧縮機用制御弁。
前記ガイドは、前記ソレノイド部の中を前記第１の制御弁の上流側の圧力に等しくする通気孔が設けられていることを特徴とする請求項４記載の可変容量圧縮機用制御弁。
前記第２の制御弁は、その軸線方向両端に前記第２ポートの圧力と前記第３ポートの圧力とを受けてそれらの差圧により動作する前記差圧感知部としてのピストンと、前記ピストンを閉弁方向に付勢するスプリングとを有していることを特徴とする請求項３記載の可変容量圧縮機用制御弁。
前記スプリングは、前記ピストンと前記第１弁体との間に配置されていることを特徴とする請求項１０記載の可変容量圧縮機用制御弁。
前記第２の制御弁は、前記ピストンとこれをその軸線方向に進退自在に保持するボディとの間に形成されるクリアランスが前記第２ポートおよび前記第３ポートの側にそれぞれ開口する開口端の少なくとも一方に配置されて、前記第２ポートまたは前記第３ポートの圧力によって前記クリアランスをシールするフィルム状のシールリングを有していることを特徴とする請求項１０記載の可変容量圧縮機用制御弁。
前記第２の制御弁は、前記第２弁座に対向する前記ピストンの端面に弁体基部収容部が形成され、前記弁体基部収容部の中に前記第２弁体の基部が閉弁方向に付勢状態で、かつ、脱落しないよう収容されていることを特徴とする請求項１２記載の可変容量圧縮機用制御弁。
前記第２の制御弁は、その軸線方向の両端部が前記第２弁体を保持している前記差圧感知部と前記差圧感知部を軸線方向に進退可能に収容するボディとに緊密に結合されて前記第３ポートを前記第２ポートからシールしながら軸線方向に伸縮可能なベローズを有していることを特徴とする請求項３記載の可変容量圧縮機用制御弁。
前記第２の制御弁は、前記第２ポートを前記第３ポートからシールするようにこれらの間に配置され、軸線方向両面に前記第２ポートの圧力と前記第３ポートの圧力とを受けてそれらの差圧により前記第２弁体を動作させる前記差圧感知部としてのダイヤフラムを有していることを特徴とする請求項３記載の可変容量圧縮機用制御弁。
前記ダイヤフラムは、その外周が第１および第２リングによって挟持された状態でボディに緊密に固定され、中央部がセンターディスクと筒状の前記第２弁体と一体に形成されたフランジ部とによって挟持され、軸線方向に貫通して嵌合されたシャフトによって前記センターディスクおよび前記フランジ部とともに固定されていることを特徴とする請求項１５記載の可変容量圧縮機用制御弁。
前記ダイヤフラムは、前記第２ポートの圧力よりも前記第３ポートの圧力が高いときの受圧面積を、前記第１の制御弁が閉弁状態にあるときに前記第１弁体が前記第２ポートの圧力を受ける受圧面積と同じにしてあることを特徴とする請求項１６記載の可変容量圧縮機用制御弁。
前記ダイヤフラムは、前記第２リングの内径を前記第１リングの内径より小さくし、前記フランジ部の外径を前記センターディスクの外径より小さくして、前記第２ポートの圧力が前記第３ポートの圧力よりも高いときの受圧面積を、前記第２ポートの圧力よりも前記第３ポートの圧力が高いときの受圧面積よりも小さくしたことを特徴とする請求項１７記載の可変容量圧縮機用制御弁。
前記第２の制御弁と前記第１の制御弁と前記ソレノイド部とがこの順序で同一軸線上に配置され、前記第１の制御弁は、前記ソレノイド部の側に設けられて前記冷媒出口に冷媒を導出する第１ポートと、前記第２の制御弁の側に設けられて前記吐出室からの冷媒を導入する第２ポートと、前記第１ポートと前記第２ポートとの間に配置された第１弁座と、前記第１弁座に対してその上流側にて接離自在に配置された前記第１弁体とを有し、前記第２の制御弁は、前記第１の制御弁の側と反対側にてその軸線上に設けられて前記第２ポートに導入された冷媒を前記クランク室に導出する第３ポートと、内側に前記第１弁座が固定され軸線方向に進退自在にかつ閉弁方向に付勢状態に配置されて前記差圧感知部を構成する筒状体と、前記筒状体と一体に形成されて前記第３ポートを開閉する第２弁体とを有していることを特徴とする請求項２記載の可変容量圧縮機用制御弁。
前記第１の制御弁は、前記第１ポートに連通する空間内に前記第１弁体の軸線方向に摺動可能に配置され、弁孔を介して前記第１弁体と結合されて前記第１弁体の軸線方向の進退動作をガイドするピストンと、前記ピストンとこれを収容しているボディとの間に配置されて前記第１弁体を閉弁方向に付勢するスプリングとを有していることを特徴とする請求項１９記載の可変容量圧縮機用制御弁。
前記ピストンは、前記第２の制御弁の前記筒状体と同じ外径を有し、前記第１弁体が閉弁位置にあるときに前記第１の制御弁の下流側の圧力を感知しないようにしたことを特徴とする請求項２０記載の可変容量圧縮機用制御弁。
前記第１弁体およびこれに結合された前記ピストンは、その軸線方向に貫通形成された冷媒通路を有し、前記第２ポートに導入された冷媒の圧力を前記冷媒通路を介して前記ソレノイド部の側の端面に受圧させるようにしたことを特徴とする請求項２０記載の可変容量圧縮機用制御弁。
前記冷媒通路は、前記ソレノイド部のシャフトが前記第１弁体を付勢するとき、前記シャフトによって閉止されるようにしたことを特徴とする請求項２２記載の可変容量圧縮機用制御弁。
前記第２の制御弁と前記第１の制御弁と前記ソレノイド部とがこの順序で同一軸線上に配置され、前記第１の制御弁は、前記ソレノイド部の側に設けられて前記冷媒出口に冷媒を導出する第１ポートと、前記第２の制御弁の側に設けられて前記吐出室からの冷媒を導入する第２ポートと、前記第１ポートと前記第２ポートとの間に配置された第１弁座と、前記第１弁座に対してその上流側にて接離自在に配置された前記第１弁体とを有し、前記第２の制御弁は、前記クランク室に冷媒を導出する第３ポートと、前記第１の制御弁の側と反対側にてその軸線上に設けられて前記吐出室からの冷媒を導入する第４ポートと、前記第２ポートに連通する空間内に配置され内側に前記第１弁座が固定され閉弁方向に付勢されて前記差圧感知部を構成する筒状体と、前記第４ポートに設けられた第２弁座と、一端が前記第２弁座に対向し他端が前記第１弁体に関して閉弁方向に付勢されることで前記筒状体に係止されるよう配置されていて前記第２弁座に対して接離自在の第２弁体とを有していることを特徴とする請求項２記載の可変容量圧縮機用制御弁。
前記第１の制御弁は、前記第１ポートに連通する空間内に前記第１弁体の軸線方向に摺動可能に配置され、弁孔を介して前記第１弁体と結合されて前記第１弁体の軸線方向の進退動作をガイドするピストンと、前記ピストンとこれを収容しているボディとの間に配置されて前記第１弁体を閉弁方向に付勢するスプリングとを有し、前記第１弁体は、前記ソレノイド部のシャフトが前記第１弁体を付勢するとき、前記シャフトによって閉止される冷媒通路が軸線方向に貫通形成されていることを特徴とする請求項２４記載の可変容量圧縮機用制御弁。
前記ピストンは、前記第１ポートにおける圧力を閉弁方向に受ける部分が前記第２の制御弁の前記筒状体と同じ外径を有し、前記第１弁体が閉弁位置にあるときに前記第１の制御弁の下流側の圧力を感知しないようにしたことを特徴とする請求項２５記載の可変容量圧縮機用制御弁。