JP5118430B2 - 容量制御弁及びこれを用いた可変容量圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、車両エアコンシステムに使用される可変容量圧縮機の容量制御弁に関する。

例えば車両エアコンシステムに用いられる往復動型の可変容量圧縮機は、ハウジングを備え、ハウジングの内部には吐出室、吸入室、クランク室及びシリンダボアが区画形成されている。クランク室内を延びる駆動軸には斜板が傾動可能に連結され、斜板を含む変換機構は、駆動軸の回転をシリンダボア内に配置されたピストンの往復運動に変換する。ピストンの往復運動は、吸入室からシリンダボア内への作動流体の吸入、吸入した作動流体の圧縮及び圧縮された作動流体の吐出室への吐出工程を実行する。

ピストンのストローク長、即ち圧縮機の吐出容量は、クランク室の圧力（制御圧力）を変化させることにより可変となる。吐出容量を制御するために、吐出室とクランク室とを連通する給気通路には容量制御弁が配置されるとともに、クランク室と吸入室とを連通する抽気通路には絞りが配置されている。
容量制御弁は、例えば特許文献１に記載されているように、吸入室の圧力を受圧する感圧部材としてベローズを備え、ソレノイドによる弁体への付勢の他に、該ベローズによって受圧した吸入室の圧力に応じて弁体が付勢されて、吐出室からクランク室への作動流体の流入量を調整することで、吸入圧力を所定値に維持するように圧縮機の吐出容量をフィードバック制御する。
特開平１１−１０７９２９号公報

上記のように吸入圧力を制御対象とする吐出容量制御方法は、空調制御に適した制御方法であり広く採用されている。この吸入圧力制御において、例えば吐出容量を低減させるには、制御対象となる吸入圧力設定を高い値に変更すればよい。このような場合に、例えば熱負荷が大きく、かつ圧縮機の回転速度が低いと十分に吐出容量を低減できず、更には実際の吸入圧力が吸入圧力制御範囲を超えてしまうと、全く制御不能となるといった問題点がある。

現在実用化されているＲ１３４を冷媒とする可変容量圧縮機における吸入圧力制御では、例えば特許文献１の図２に示すような制御特性（ソレノイドの電流と吸入圧力との関係）である。この制御特性の容量制御弁では、吸入圧力制御範囲の上限が０．３〜０．４ＭＰaＧの範囲にあるので、熱負荷が大きい場合でも吐出容量制御を可能とするには大幅に吸入圧力制御範囲を拡大する必要がある。

吸入圧力制御範囲を拡大する方法として、ソレノイドにより発生する電磁力を大きくすればよいが、大幅に制御範囲を拡大するためにはソレノイドの大型化が避けられず、実用的ではない。
また、吸入圧力制御範囲を拡大する別の方法としては、吸入圧力を感知するベローズの感圧面積（有効面積）を小さく設定することが考えられる。しかしながら、ベローズを挟んで吸入圧力と対抗するベローズの内部の基準圧力は真空または大気圧となっており内部にバネを配置する必要があり、またベローズの伸縮量を規制するストッパを設ける必要があることからも、ベローズの小型化には限界があった。

また、感圧部材としてベローズの代わりにダイアフラムを使用することも考えられるが、ダイアフラムの感圧面積を小さく設定すると、ダイアフラムの寿命の関係からダイアフラムの変位量、つまり弁ストロークも小さくしなければならず、ダイアフラムを使用しても小型化には限界があった。
本発明は上述した事情に基づいてなされたもので、その目的の一つは、吸入圧力制御範囲を大幅に拡大できる容量制御弁及びこれを用いた可変容量圧縮機を提供することにある。

上記の目的を達成するべく、本発明によれば、内部に吐出室、吸入室、クランク室及びシリンダボアが区画形成されたハウジングと、前記シリンダボアに配設されたピストンと、前記ハウジング内に回転可能に支持された駆動軸と、前記駆動軸の回転を前記ピストンの往復運動に変換する傾角可変の斜板要素を含む変換機構とを備え、前記クランク室の圧力を変化させることにより前記ピストンのストロークを調整して前記吸入室から前記シリンダボアに吸入された冷媒を圧縮して前記吐出室に排出する可変容量圧縮機に用いられる容量制御弁であって、前記吸入室及び前記吐出室の少なくともいずれか一方と前記クランク室とを連通する連通路を開閉する弁体と、前記弁体と連結することにより前記吸入室または前記クランク室の圧力に応じて前記弁体を開閉制御する感圧装置と、前記弁体または前記感圧装置に電磁力を作用させるソレノイドとを備え、前記感圧装置は、ベローズと、前記ベローズの両端部に配置されベローズの外径より大径の端部部材と、前記ベローズの周囲に配置され、前記端部部材に挟持されて前記ベローズを伸長する方向に付勢する圧縮コイルバネとを備え、前記端部部材のうち一方は弁ハウジングに前記感圧装置を位置決めする位置決め部材を兼ね、他方は外周端部が前記ベローズの収縮を規制するストッパを兼ねていることを特徴とする容量制御弁が提供される（請求項１）。

好ましくは、前記弁体は、前記吐出室と前記クランク室とを連通する連通路に配置された弁孔を開閉し、前記感圧装置を前記弁孔の下流側の前記連通路途上に配置し、前記弁体が弁孔を閉じたときに規定される前記クランク室の圧力が作用する前記弁体のシール面積を、前記ベローズの有効面積と同一または近接して設定する（請求項２）。

好ましくは、内部に吐出室、吸入室、クランク室及びシリンダボアが区画形成されたハウジングと、前記シリンダボアに配設されたピストンと、前記ハウジング内に回転可能に支持された駆動軸と、前記駆動軸の回転を前記ピストンの往復運動に変換する傾角可変の斜板要素を含む変換機構と、請求項１または２に記載の容量制御弁とを備え、前記クランク室の圧力を変化させることにより前記ピストンのストロークを調整して前記吸入室から前記シリンダボアに吸入された冷媒を圧縮して前記吐出室に排出することを特徴とする可変容量圧縮機が提供される（請求項３）。

本発明の請求項１の容量制御弁では、ベローズを伸長する方向に付勢する圧縮コイルバネ及びベローズの収縮を規制するストッパがベローズの内部ではなく周囲に配置されるので、ベローズの有効面積を小さく設定でき、吸入圧力制御範囲を大幅に拡大することができる。
また、圧縮コイルバネの付勢力の作用する位置が外周側に移動し、ベローズの倒れが軽減され、ベローズの軸方向の収縮、伸長動作が安定して行える。さらに圧縮コイルバネの設計自由度を大きくすることができる。

また、ベローズの周囲に配置した圧縮コイルバネをベローズ組立体として一体化でき、容量制御弁の組立作業性を確保することができる。

また、ベローズの両端部を挟持する端部部材のうち一方は弁ハウジングに感圧装置を位置決めする位置決め部材を兼ね、他方は外周端部がベローズの収縮を規制するストッパを兼ねているので、部品点数を低減でき、構造の簡略化を図ることができる。

請求項２の容量制御弁では、ベローズの有効面積を小さく設定することに伴って、弁体のシール面積も小さくなるので、弁体の開弁によって吐出室のガスが過大にクランク室に流入することが抑制されて、容量制御弁の流量調整が安定化する。
請求項３の可変容量圧縮機では、斜板の最小傾角で規定される最小ピストンストロークを非常に小さく設定でき容量制御範囲が大きく拡大可能であるので、容量制御弁による吸入圧力制御範囲の拡大による容量制御範囲の拡大効果を十分に発揮することができる。

図１は、車両用空調システムの冷凍サイクルの概略構成を可変容量圧縮機の縦断面とともに示す図である。
図１に示すように、車両用空調システムの冷凍サイクル１０は、作動流体としての冷媒（例えばＲ１３４ａ）が循環する循環路１２を備える。循環路１２には、冷媒の流動方向で順番に、可変容量圧縮機(以下、単に圧縮機１００という)、放熱器（凝縮器）１４、膨張器（膨張弁）１６及び蒸発器１８が介挿されている。圧縮機１００は、冷媒の吸入工程、吸入した冷媒の圧縮工程及び圧縮した冷媒の吐出工程からなる一連のプロセスを行い、循環路１２に冷媒を循環させる。

蒸発器１８は、車両用空調システムの空気回路の一部をも構成しており、蒸発器１８を通過する空気流は、蒸発器１８内の冷媒によって気化熱を奪われて冷却される。
圧縮機１００は、斜板式の可変容量圧縮機であり、複数のシリンダボア１０１ａを備えたシリンダーブロック１０１と、シリンダーブロック１０１の一端に連結されたフロントハウジング１０２と、シリンダーブロック１０１の他端にバルブプレート１０３を介して連結されたリアハウジング１０４とを備えている。

シリンダーブロック１０１とフロントハウジング１０２とによってクランク室１０５が規定され、クランク室１０５内を縦断して駆動軸１０６が延びている。駆動軸１０６は、クランク室１０５内に配置された環状の斜板１０７を貫通し、斜板１０７は、駆動軸１０６に固定されたロータ１０８と連結部１０９を介してヒンジ結合されている。従って、斜板１０７は、駆動軸１０６に沿って移動しながら傾動可能である。

ロータ１０８と斜板１０７との間には、駆動軸１０６の周囲に、斜板１０７を最小傾角に向けて付勢するコイルばね１１０が装着される一方、斜板１０７を挟んでコイルばね１１０の反対側、即ち斜板１０７とシリンダーブロック１０１との間には、駆動軸１０６の周囲に、斜板１０７を最大傾角に向けて付勢するコイルばね１１１が装着されている。
駆動軸１０６は、フロントハウジング１０２の外側に突出したボス部１０２ａ内を貫通して、その先端が外側まで延在している。駆動軸１０６とボス部１０２ａとの間には、軸封装置１１２が挿入されており、フロントハウジング１０２の内部と外部とを遮断している。駆動軸１０６はラジアル方向及びスラスト方向にベアリング１１３、１１４、１１５、１１６によって回転自在に支持されている。駆動軸１０６は、ボス部１０２ａから突出した先端にエンジン等の外部駆動源から駆動力が伝達されて、回転駆動される。

シリンダボア１０１ａ内にはピストン１１７が配置され、ピストン１１７には、クランク室１０５内に突出したテール部が一体に形成されている。テール部に形成された凹所１１７ａ内には一対のシュー１１８が配置され、シュー１１８は斜板１０７の外周部に対し挟み込むように摺接している。従って、シュー１１８を介して、ピストン１１７と斜板１０７とは互いに連動し、駆動軸１０６の回転によりピストン１１７がシリンダボア１０１ａ内を往復動する。

リアハウジング１０４には、吸入室１１９及び吐出室１２０が区画形成され、吸入室１１９は、バルブプレート１０３に設けられた吸入孔１０３ａを介してシリンダボア１０１ａと連通可能である。吐出室１２０は、バルブプレート１０３に設けられた吐出孔１０３ｂを介してシリンダボア１０１ａと連通している。なお、吸入孔１０３ａ及び吐出孔１０３ｂは、図示しない吸入弁及び吐出弁によってそれぞれ開閉される。

シリンダーブロック１０１の外側にはマフラ１２１が設けられている。マフラ１２１を構成するマフラケーシング１２２は、シリンダーブロック１０１に一体に形成されたマフラベース１０１ｂに図示しないシール部材を介して接合されている。マフラケーシング１２２及びマフラベース１０１ｂはマフラ空間１２３を規定し、マフラ空間１２３は、リアハウジング１０４、バルブプレート１０３及びマフラベース１０１ｂを貫通する吐出通路１２４を介して吐出室１２０と連通している。

マフラケーシング１２２には吐出ポート１２２ａが形成されるとともに、マフラ空間１２３には吐出通路１２４と吐出ポート１２２ａとの間を遮るように逆止弁２００が配置されている。具体的には、逆止弁２００は、吐出通路１２４側の圧力とマフラ空間１２３側の圧力との圧力差に応じて開閉し、この圧力差が所定値より小さい場合閉作動する一方、所定値より大きい場合は開作動する。

吐出室１２０は、吐出通路１２４、マフラ空間１２３及び吐出ポート１２２ａを介して循環路１２の往路部分と連通可能であり、この連通は逆止弁２００によって断続される。一方、吸入室１１９は、リアハウジング１０４に設けられた吸入ポート１０４ａを介して循環路１２の復路部分と連通している。
リアハウジング１０４には、容量制御弁３００が接続されており、容量制御弁３００は給気通路１２５（連通路）に介挿されている。給気通路１２５は、吐出室１２０とクランク室１０５との間を連通するように、その一部はリアハウジング１０４からバルブプレート１０３を経てシリンダーブロック１０１にまで亘っている。

一方、吸入室１１９は、クランク室１０５と抽気通路１２７を介して連通している。抽気通路１２７は、駆動軸１０６とベアリング１１５、１１６との隙間、空間１２８及びバルブプレート１０３に形成された固定オリフィス１０３ｃからなる。
また、吸入室１１９は、リアハウジング１０４に形成された感圧通路１２６を通じて、給気通路１２５とは独立して容量制御弁３００に接続されている。

図２は、本発明の参考形態に係る容量制御弁３００の構造を示す断面図である。
図２に示すように、容量制御弁３００は、弁ユニットと弁ユニットを開閉作動させる駆動ユニットとから構成されている。弁ユニットは、円筒状の弁ハウジング３０１を有し、内部に第１感圧室３０２、弁室３０３及び第２感圧室３０７が軸方向に順番に並んで形成されている。第１感圧室３０２は、弁ハウジング３０１の外周面に形成された連通孔３０１ａ及び給気通路１２５の下流側部分を介してクランク室１０５と連通している。第２感圧室３０７は、弁ハウジング３０１の外周面に形成された連通孔３０１ｅ及び感圧通路１２６を介して吸入室１１９と連通している。弁室３０３は弁ハウジング３０１の外周面に形成された連通孔３０１ｂ及び給気通路１２５の上流側部分を介して吐出室１２０と連通している。第１感圧室３０２と弁室３０３とは、弁孔３０１ｃを介して連通可能となっている。弁室３０３と第２感圧室３０７との間には、支持孔３０１ｄが形成されている。

第１感圧室３０２内には、ベローズ組立体３０５が配設されている。ベローズ組立体３０５は、弁ハウジング３０１の軸方向に変位可能に配置され、第１感圧室３０２内、即ちクランク室１０５内の圧力を受圧する感圧装置としての機能を有する。
弁室３０３内には、円柱状の弁体３０４が収容されている。弁体３０４は、外周面が支持孔３０１ｄの内周面に密接しつつ支持孔３０１ｄ内を摺動可能であって、弁ハウジング３０１の軸線方向に移動可能である。弁体３０４の一端は弁孔３０１ｃを開閉可能であるとともに、他端は第２感圧室３０７内に突出している。

弁体３０４の一端には、棒状の連結部３０６の一端が固定されている。連結部３０６は、他端がベローズ組立体３０５に当接可能に配置されており、ベローズ組立体３０５の変位を弁体３０４に伝達する機能を有する。
駆動ユニットは円筒状のソレノイドハウジング３１２を有し、ソレノイドハウジング３１２は弁ハウジング３０１の他端に同軸的に連結されている。ソレノイドハウジング３１２内には、ソレノイド３１４が収容されている。またソレノイドハウジング３１２内には、同心上に円筒状の固定コア３１０が収容され、固定コア３１０は、弁ハウジング３０１からソレノイド３１４の中央まで延びている。弁ハウジング３０１とは反対側の固定コア３１０の端部は筒状のスリーブ３１３によって囲まれて閉塞している。

固定コア３１０は、中央に挿通孔３１０ａを有し、挿通孔３１０ａの一端は第２感圧室３０７に開口している。また、固定コア３１０とスリーブ３１３の閉塞端との間には、円筒状の可動コア３０８が収容されている。
挿通孔３１０ａには、ソレノイドロッド３０９が挿通され、ソレノイドロッド３０９の一端が弁体３０４に同軸的に圧入固定されている。ソレノイドロッド３０９の他端部は、可動コア３０８に形成された貫通孔に嵌合され、ソレノイドロッド３０９と可動コア３０８とは一体化されている。また、固定コア３１０と可動コア３０８との間には、可動コア３０８を固定コア３１０から離れる方向（開弁方向）に付勢する強制解放バネ３１１が備えられている。

可動コア３０８、固定コア３１０及びソレノイドハウジング３１２は磁性材料で形成され、磁気回路を構成する。スリーブ３１３は非磁性材料のステンレス系材料で形成されている。
ソレノイド３１４には、圧縮機１００の外部に設けられた制御装置４００が接続され、制御装置４００から制御電流Ｉが供給されると、ソレノイド３１４は電磁力Ｆ(Ｉ)を発生する。ソレノイド３１４の電磁力Ｆ(Ｉ)は、可動コア３０８を固定コア３１０に向けて吸引し、弁体３０４に対して閉弁方向に作用する。

図３は、ベローズ組立体３０５の構造図である。
図３に示すように、ベローズ組立体３０５は、ベローズ３０５ａと、ベローズ３０５ａの一端側を封止してベローズ３０５ａに溶接固定された端部部材３０５ｂと、ベローズ３０５ａの他端側を封止してベローズ３０５ａに溶接固定された封止部材３０５ｃと、封止部材３０５ｃにかしめ固定された端部部材３０５ｄと、ベローズ３０５ａの外周において端部部材３０５ｂと端部部材３０５ｄとの間に配置された圧縮コイルバネ３０５ｅとから構成される。

端部部材３０５ｂ及び封止部材３０５ｃとベローズ３０５ａとの溶接は真空中で行われ、したがってベローズ３０５ａの内部は真空に保持されている。端部部材３０５ｂ、封止部材３０５ｃ、ベローズ３０５ａは同系統の材料、例えば銅系材料で形成されている。
封止部材３０５ｃと端部部材３０５ｄとのかしめ部は、封止部材３０５ｃ側に凹部が形成され、その凹部に端部部材３０５ｄの一部が塑性変形して入り込んで抜け止めとして機能している。

端部部材３０５ｂの一端側３０５ｂ1は弁ハウジング３０１の端部の孔に圧入固定され、この圧入量を調整することによりベローズ組立体３０５が位置決めされる。また端部部材３０５ｂの他端３０５ｂ2と封止部材３０５ｃの先端３０５ｃ1とは、互いに当接することにより、ベローズ３０５ａの過剰な収縮を規制するストッパ部を構成している。
圧縮コイルバネ３０５ｅの両端は、端部部材３０５ｂ及び端部部材３０５ｄに夫々形成されたガイド部３０５ｂ3、３０５ｄ1に位置決めされ、ベローズ３０５ａの外周部に接触することなく、ベローズ３０５ａとほぼ同軸に配置されている。また、封止部材３０５ｃには、連結部３０６を受けるガイド部３０５ｃ2が形成されている。

本参考形態では、特に圧縮コイルバネ３０５ｅをベローズ３０５ａの外側に配置している。このため、圧縮コイルバネ３０５ｅをベローズ３０５ａの内部に配置する従来技術と比較して、圧縮コイルバネ３０５ｅの付勢力の作用する位置が外周側に移動し、ベローズ３０５ａの倒れが低減され、ベローズ３０５ａの収縮、伸長動作が安定して行われる。また、圧縮コイルバネ３０５ｅをベローズ３０５ａの内部に配置する場合と比べ、スペース上の制約が減少され、圧縮コイルバネ３０５ｅの設計自由度が大きくなる。

以下、容量制御弁３００の制御特性について述べる。
容量制御弁３００の弁体３０４に作用する力は、ソレノイド３１４による電磁力Ｆ(Ｉ)の他に、強制解放バネ３１１による付勢力ｆs、弁室３０３の圧力（吐出圧力Ｐd）による力、第１感圧室３０２の圧力（クランク圧力Ｐc）による力、第２感圧室３０７の圧力（吸入圧力Ｐs）による力及び圧縮コイルバネ３０５ｅによる付勢力Ｆbである。これらの関係は、ベローズ３０５ａの有効受圧面積をＳb、弁体３０４により遮蔽する弁孔３０１ｃの面積であるシール面積Ｓv、弁体３０４の円筒外周面の断面積Ｓrとすると、式（1）で示される。なお、式（1）において、＋が弁体３０４の閉弁方向、−が開弁方向を示す。

本参考形態では、Ｓb＝Ｓv＝Ｓrの関係が成立するように構成されている。更に、電磁力Ｆ（Ｉ）は、制御電流Ｉに略比例するように設計されており、Ｆ（Ｉ）＝ＡＩとおくと（Ａは係数）、式（１）は以下の式（２）となる。そして、この式（２）を変形して、吸入圧力Ｐsを求めると、以下の式（３）となる。

したがって、式（３）に示すように、吸入圧力Ｐsは、制御電流Ｉにより一義的に決まり、制御電流Ｉが増大すると吸入圧力Ｐsが低下する制御特性となっている。
図４は、制御電流Ｉと吸入圧力Ｐsとの関係を示すグラフである。
図４には、本参考形態では、例えば制御電流Ｉaである場合には吸入圧力Ｐsaとなることが示されている。前述のようにベローズ３０５ａの内側空間には圧縮コイルバネ３０５ｅが無いため、ベローズ３０５ａの小型化（小径化）が可能となる。これによって、ベローズ有効面積Ｓbを小さく設定できる。したがって、図４に示すように、制御電流Ｉの最大値Ｉmax、最小値Ｉminで規定される制御電流範囲における吸入圧力Ｐsの制御範囲（最小値ＰsL〜最大値PsH’）を、ベローズ３０５ａの内側空間には圧縮コイルバネ３０５ｅを配置した従来の容量制御弁での吸入圧力Ｐsの制御範囲（最小値ＰsL〜最大値PsH）と比較して拡大することができる。

また、ベローズ３０５ａの有効面積Ｓbと弁体シール面積Ｓvを同等に設定する構造としているため、ベローズ有効面積Ｓbを小さく設定することに伴い、弁体シール面積Ｓv（弁孔面積）も小さくなる。これにより、弁体３０４の開弁によって吐出室１２０のガスが過大にクランク室１０５に流れ込むことが抑制されて、容量制御弁３００の流量調整が安定化する。

次に、容量制御弁３００を用いた圧縮機１００の制御動作について説明する。
例えば、ソレノイド３１４の制御電流Ｉを最大値Ｉmaxとして可変容量圧縮機１００を起動させると、起動直後は吸入圧力Ｐsが所定値Ｐsimaxより高く、ベローズ３０５が収縮して連結部３０６から離間し、ソレノイド３１４の電磁力に付勢されて弁体３０４が弁座に当接して弁孔３０１ｃを閉じる。

これにより、吐出ガス(冷媒)がクランク室１０５に導入されず、ピストン１１７が吸入冷媒を圧縮する際に発生するブローバイガスのみが抽気通路１２７を介してクランク室１０５から吸入室１１９に流れる。固定オリフィス１０３ｃの流路面積は、ブローバイガスを吸入室１１９に流すのに必要な最小流路面積に設定されており、クランク室１０５内のガスが速やかに吸入室１１９に排出され、この結果クランク圧力Ｐcが素早く低下して吸入圧力Ｐsと略同等となり、斜板１０７の傾角が増大して圧縮機１００は最大容量に維持される。

圧縮機１００が最大容量運転されて吸入圧力Ｐsが徐々に低下し、容量制御弁３００で設定された所定値Ｐsimaxまで低下すると、ベローズ３０５が伸張して連結部３０６と連結し、弁体３０４を移動させて弁孔３０１ｃを開く。したがって、吐出室１２０とクランク室１０５とが給気通路１２５を介して連通し、吐出ガスがクランク室１０５に導入される。クランク室１０５から吸入室１１９への流出量は固定オリフィス１０３ｃで制限されているので、吐出ガスのクランク室１０５への流入によってクランク圧力Ｐcが上昇する。そして、クランク圧力Ｐcと吸入圧力Ｐsとの圧力差が所定値ΔＰまで増加すると斜板１０７の傾角が減少して吐出容量が減少する。

吐出容量が減少して吸入圧力Ｐsが上昇すると、ベローズ組立体３０５が収縮して弁体３０４が弁孔３０１ｃを閉じる方向に移動するため、クランク室１０５に導入される吐出ガス量が減少してクランク圧力Ｐcが低下する。そして、クランク圧力Ｐcと吸入圧力Ｐsとの圧力差が所定値ΔＰまで減少すると斜板１０７の傾斜角が増加して吐出容量が増加する。このような動作により、所定の吸入圧力Ｐsaを維持するように弁体３０４の開度が調整されて吐出容量が制御される。

次に、図５を用いて、本発明の実施形態を説明する。
図５は、本実施形態に係るベローズ組立体４０５の構造図である。なお、参考形態のべローズ組立体３０５と同一の構成については、同じ符号を付して説明を省略する。
本実施形態のベローズ組立体４０５は、参考形態のベローズ組立体３０５とストッパ部の構造が異なっている。詳しくは、参考形態の端部部材３０５ｄに相当する端部部材４０５ｄの外周端部が圧縮コイルバネ３０５ｅを覆うように端部部材４０５ｂに向かって円筒状に延びている。そして、その先端４０５ｄ1が端部部材４０５ｂに当接することで、ベローズ３０５ａの過剰な収縮を規制するストッパ部を構成している。これに伴い、封止部材４０５ｃ及び端部部材４０５ｂをベローズ３０５ａ内に延ばす必要がなく、ベローズ３０５ａの内径を更に小さくすることができる。したがって、ベローズ３０５ａの有効面積Ｓbを更に小さく設定でき、吸入圧力Ｐsの制御範囲を更に拡大することができる。

また、端部部材４０５ｂには、ベローズ３０５ａ内の空間を外部と連通させる連通孔４０６が設けられている。このような構造とすることで、ベローズ３０５ａ内を真空にする必要がなく、ベローズ組立体４０５の製造性を格段に向上させることができる。このようにベローズ３０５ａ内を大気圧とすると、真空にした場合と比較して開弁方向に大気圧の力が作用するため、付勢力Ｆbを小さく設定して補正する。

なお、本発明は上述した実施形態に限定されることはなく、種々変形が可能である。
例えば、上記の実施形態において、端部部材４０５ｄと封止部材４０５ｃとの固定を、圧入、溶接またはねじ嵌合で行ってもよく、あるいは、端部部材４０５ｄと封止部材４０５ｃとを一体成形としてもよい。また、ガイド部３０５ｂ3、３０５ｄ1を溝形状にしてもよい。連結部３０６が当接するガイド部４０５ｃ2を封止部材４０５ｃとは別体の高硬度な部材で形成してもよい。

また、本発明は、ベローズ３０５ａの外側に圧縮コイルバネ３０５ｅとベローズ３０５ａの過剰な収縮を規制するストッパとを配置した吸入圧力Ｐsまたはクランク圧力Ｐcに応答して動作する構造の容量制御弁が該当し、例えば、吸入圧力Ｐsを感知するベローズを備えた容量制御弁、抽気通路１２７を開閉する容量制御弁、制御電流Ｉが増大すると制御吸入圧力が上昇する容量制御弁、吐出圧力Ｐdの影響を受ける吸入圧力制御特性を有する容量制御弁、あるいは強制解放バネ３１１の無い容量制御弁にも本発明を適用できる。

圧縮機１００としては、電磁クラッチを装着した可変容量圧縮機、クラッチレス可変容量圧縮機、揺動板式可変容量圧縮機を使用してもよい。あるいはモータにより駆動される可変容量圧縮機、抽気通路１２７の絞り要素として流量可変絞りや弁体で開閉制御する絞りを備えた可変容量圧縮機にも本発明を適用できる。
また、冷媒としては、Ｒ１３４ａに限定されず、二酸化炭素やその他の新冷媒を使用してもよい。

車両用空調システムの冷凍サイクルの概略構成を可変容量圧縮機の縦断面とともに示す図である。 参考形態の容量制御弁の構造を示す断面図である。 参考形態のベローズ組立体の構造を示す断面図である。 参考形態での制御電流と吸入圧力との関係を示すグラフである。 実施形態のベローズ組立体の構造を示す断面図である。

符号の説明

１００ 圧縮機
３００ 容量制御弁
３０４ 弁体
３０５ ベローズ組立体
３０５ａ ベローズ
３１４ ソレノイド
３０５ｅ 圧縮コイルバネ
３０５ｂ、３０５ｄ、４０５ｂ、４０５ｄ 端部部材
３０５ｄ1、３０５ｂ3 ガイド部
３０５ｃ 封止部材

Claims (3)

1. 内部に吐出室、吸入室、クランク室及びシリンダボアが区画形成されたハウジングと、前記シリンダボアに配設されたピストンと、前記ハウジング内に回転可能に支持された駆動軸と、前記駆動軸の回転を前記ピストンの往復運動に変換する傾角可変の斜板要素を含む変換機構とを備え、前記クランク室の圧力を変化させることにより前記ピストンのストロークを調整して前記吸入室から前記シリンダボアに吸入された冷媒を圧縮して前記吐出室に排出する可変容量圧縮機に用いられる容量制御弁であって、
   前記吸入室及び前記吐出室の少なくともいずれか一方と前記クランク室とを連通する連通路を開閉する弁体と、前記弁体と連結することにより前記吸入室または前記クランク室の圧力に応じて前記弁体を開閉制御する感圧装置と、前記弁体または前記感圧装置に電磁力を作用させるソレノイドとを備え、
   前記感圧装置は、ベローズと、前記ベローズの両端部に配置されベローズの外径より大径の端部部材と、前記ベローズの周囲に配置され、前記端部部材に挟持されて前記ベローズを伸長する方向に付勢する圧縮コイルバネとを備え、前記端部部材のうち一方は弁ハウジングに前記感圧装置を位置決めする位置決め部材を兼ね、他方は外周端部が前記ベローズの収縮を規制するストッパを兼ねていることを特徴とする容量制御弁。
2. 前記弁体は、前記吐出室と前記クランク室とを連通する連通路に配置された弁孔を開閉し、前記感圧装置は前記弁孔の下流側の前記連通路途上に配置され、前記弁体が弁孔を閉じたときに規定される前記クランク室の圧力が作用する前記弁体のシール面積は、前記ベローズの有効面積と同一または近接して設定されていることを特徴とする請求項１に記載の容量制御弁。
3. 内部に吐出室、吸入室、クランク室及びシリンダボアが区画形成されたハウジングと、前記シリンダボアに配設されたピストンと、前記ハウジング内に回転可能に支持された駆動軸と、前記駆動軸の回転を前記ピストンの往復運動に変換する傾角可変の斜板要素を含む変換機構と、請求項１または２に記載の容量制御弁とを備え、前記クランク室の圧力を変化させることにより前記ピストンのストロークを調整して前記吸入室から前記シリンダボアに吸入された冷媒を圧縮して前記吐出室に排出することを特徴とする可変容量圧縮機。

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