JP5202170B2 - ベローズ組立体、可変容量圧縮機の容量制御弁、及び、可変容量圧縮機 - Google Patents

Description

本発明は、ベローズ組立体及びそれを用いた可変容量圧縮機のための容量制御弁に関する。

例えば、車両用空調システムに用いられる往復動型の可変容量圧縮機は、吐出室、クランク室、吸入室及びシリンダボアが内部に区画形成されたハウジングと、このハウジングのシリンダボアに配設されたピストンと、ハウジング内に回転可能に支持されてエンジンを動力源として回転する駆動軸と、この駆動軸の回転をピストンの往復運動に変換する変換機構を備えている。ピストンが駆動軸の回転力を得て往復運動することで、吸入室からシリンダボア内への作動流体の吸入が成されると共に、この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が行われる。

往復動型の可変容量圧縮機において、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）を変化させることで可変となっており、吐出容量を制御する容量制御弁は、吐出室とクランク室とを連通する給気通路に配置される。一方、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る。
吐出容量の制御には吸入室の圧力（吸入圧力）を制御対象とする吸入圧力制御があり、吸入圧力制御を実行するための容量制御弁には、ソレノイドユニットとともに、吸入圧力を感知するための感圧装置（感圧器）を内蔵するものがある（例えば特許文献１参照）。

かかる容量制御弁を用いた可変容量圧縮機の容量制御システムでは、吸入圧力の目標である目標吸入圧力がソレノイドユニットの電磁力即ち通電量によって決定され、吸入圧力は、目標吸入圧力に近付くように感圧器によって機械的にフィードバック制御される。
より詳しくは、特許文献１の感圧器はベローズを含むベローズ組立体である。ベローズは蛇腹形状を有し軸線方向に伸縮自在である。ベローズの両端はエンド部材によって閉塞され、ベローズ及びエンド部材は密閉空間を規定する。

密閉空間は、基準圧力としての真空又は大気圧に保たれている。密閉空間には、ベローズを軸線方向に付勢する圧縮コイルバネが配置されている。また、各エンド部材には、他方のエンド部材に向けて突出する突起が形成され、突起は、ベローズの収縮量を規制する規制部材として機能する。
感圧器の一端は容量制御弁に固定された固定端であり、他端は、弁体を駆動すべく弁体の往復動方向に変位可能な自由端である。特開２００３−３２２０８６号公報の図１０及び図１１に示された容量制御弁では、ベローズ組立体の自由端には係合部が一体に形成され、係合部は、ベローズの伸縮に応じて、弁体に一体に構成された開弁連結部に対して当接又は離間する。

ベローズの外側にはクランク室の圧力が作用し、弁体には閉弁方向に吸入室の圧力が作用している。また、吸入室の圧力が作用する弁体の面積（圧力受圧面積）がベローズの有効面積と同等に設定されているため、弁体とベローズとの連結体は、実質的に吸入室の圧力に応答して動作する。
特開２００３−３２２０８６号公報

ベローズ組立体の固定端及び自由端は、弁体が往復動する軸線上に位置付けられているべきであるが、組立精度の問題により、軸線方向との直交方向にて自由端が変位していることがある。このような場合、弁体の往復動方向に対してベローズが斜めに伸縮し、弁体に対してその往復動方向との直交方向に分力（横力）が作用してしまう。このような分力は、弁体の円滑な動きを阻害する要因となっている。

また、特許文献１の容量制御弁において、ベローズ組立体の自由端が開弁連結部から離間することがあり、このときベローズの自由端は、ベローズの伸縮方向との直交方向で変位可能になる。特にベローズの収縮量を規制する一対の規制部材も相互に離間している状態では、ベローズの自由端の変位量が大きくなり、ベローズに過大な応力が作用する虞がある。

例えばエンジンや圧縮機の外部振動がベローズに伝わると、ベローズの伸縮方向との直交方向の変位を繰り返し受けるため、ベローズの寿命が低下するおそれがあった。ベローズ組立体の固有振動数と外部振動の周波数とが一致してベローズ組立体が共振するような状態になれば、さらに過大な応力が作用してベローズの疲労破壞を早期に招くおそれがあった。

本発明は上述した事情に基づいてなされ、その目的とするところは、ベローズ組立体の両端が高精度にて同軸上に配置されるとともに、ベローズ組立体の自由端がベローズの伸縮方向との直交方向で変位するのが簡素な構造で抑制され、信頼性が向上したベローズ組立体、当該ベローズ組立体を用いた可変容量圧縮機の容量制御弁、及び、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、第１の端及び第２の端を有し、自身の軸線方向に伸縮可能なベローズと、前記ベローズを伸長方向に付勢する圧縮コイルばねと、前記ベローズの第１の端を閉塞する第１のエンド部材と、前記ベローズの第２の端を閉塞し、前記ベローズ及び第１のエンド部材と協働して密閉空間を規定する第２のエンド部材と、前記密閉空間に配置され、前記第１のエンド部材に合わされて前記密閉空間に位置する第１の収縮規制部材と、前記第２のエンド部材に合わされて前記密閉空間に位置し、前記第１の収縮規制部材と協働して前記ベローズの収縮量を規制する第２の収縮規制部材と、前記第１の収縮規制部材と一体に形成された第１の変位規制部材と、前記ベローズと一体に形成され、前記第１の変位規制部材と協働して前記軸線方向との直交方向での前記ベローズの変位を規制する第２の変位規制部材とを備え、前記第２のエンド部材側に前記第１の変位規制部材と前記第２の変位規制部材との係合領域が偏って配置されていることを特徴とするベローズ組立体が提供される（請求項１）。

好ましくは、前記第１の変位規制部材及び第２の変位規制部材は、前記軸線方向との直交方向で前記ベローズが変位しようとしたときに互いに当接する（請求項２）。
好ましくは、前記第１の収縮規制部材は、前記ベローズの第２の端を超えて延びる軸部であって、前記第１の変位規制部材として機能する先端を有する軸部を含み、前記第２の収縮規制部材は、前記ベローズの第２の端に一体に連なり、前記軸部の先端に摺接して前記第２の変位規制部材として機能する周面を有し、前記軸部の長さ及び前記周面の長さは、前記ベローズの伸縮量にかかわらず前記軸部の先端が前記周面に摺接するよう設定されている（請求項３）。

好ましくは、前記第１のエンド部材を外部に対して固定するために前記第１のエンド部材と一体に設けられた固定部材であって、前記密閉空間の外側にて前記第１及び第２の変位規制部材と同軸に位置する固定部材を更に備え、且つ、前記第１のエンド部材と前記第１の収縮規制部材とは一体に形成されている（請求項４）。
また上記した目的を達成するため、本発明によれば、上述のいずれかのベローズ組立体を備えることを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御弁が提供される（請求項５）。

更に上記した目的を達成するため、本発明によれば、上述の可変容量圧縮機の容量制御弁を備え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６）

本発明の請求項１のベローズ組立体では、第１及び第２の変位規制部材によって、ベローズ組立体の伸縮方向に対するベローズ組立体の傾き、即ち、ベローズの自由端が伸縮方向と直交方向で変位することが抑制される。この結果として、このベローズ組立体は円滑に伸縮する。また、ベローズ組立体に振動が入力されても、ベローズに過剰な応力が加わるのが抑制される。このためベローズ組立体の寿命が確保される。

更に、第１の収縮規制部材と第１の変位規制部材とを一体に形成し、ベローズと第２の変位規制部材とを一体に形成したので、第１及び第２の変位規制部材として新たに別体の部材を追加する必要がない。この結果として、このベローズ組立体は簡素な構成を有する。
また、第２のエンド部材側に第１の変位規制部材と第２の変位規制部材との係合領域が偏って配置されていることにより、第１及び第２の変位規制部材間での遊びが同じであれば、ベローズの中間に第１及び第２の変位規制部材が配置されている場合に比べて、ベローズの傾きがより抑制される。
請求項２のベローズ組立体では、第１及び第２の変位規制部材が互いに当接して変位を防止する構造を有するため、ベローズ組立体の傾きが確実に抑制される。

請求項３のベローズ組立体では、ベローズ組立体の第２のエンド部材側に第１の変位規制部材と第２の変位規制部材との係合領域が偏って配置されている。この場合、第１及び第２の変位規制部材間での遊びが同じであれば、ベローズの中間に第１及び第２の変位規制部材が配置されている場合に比べて、ベローズの傾きがより抑制される。
また、第２のエンド部材側に係合領域が偏っていることで、ベローズ組立体の第２のエンド部材側の質量が軽くなる。このため、ベローズ組立体の第２のエンド部材側を自由端とした場合、ベローズ組立体に対して振動が加わっても、ベローズに加わる応力が小さくなる。それゆえこの場合、ベローズ組立体の寿命が更に長くなる。

一方、このベローズ組立体の第１及び第２の変位規制部材は、小径のベローズで圧縮コイルバネをベローズの周囲に配置する場合に好適な構造を有する。
請求項４のベローズ組立体では、第１のエンド部材と第１の収縮規制部材とは一体に形成されているため、構造が簡素化される。
また、第１のエンド部材に対して、第１の収縮規制部材及び固定部材が一体に形成され上で、固定部材が第１及び第２の変位規制部材と同軸に位置することで、固定部材を外部に固定したときに、外部に対して第１及び第２の変位規制部材が的確に位置決めされる。この結果として、このベローズ組立体によれば、固定部材を外部に固定するのみで、ベローズ組立体の伸縮方向を所望の方向に正確に一致させられる。

請求項５の可変容量圧縮機の容量制御弁では、上述のベローズ組立体を用いることによって弁体が円滑に駆動され、かつ、高い信頼性が得られる。
請求項６の可変容量圧縮機では、上述の容量制御弁を用いることによって、吐出容量制御の精度と信頼性が向上する。

図１は、車両用空調システムの冷凍サイクル１０を示しており、冷凍サイクル１０は、作動流体としての冷媒が循環する循環路１２を備える。循環路１２には、冷媒の流動方向でみて、圧縮機１００、放熱器（凝縮器）１４、膨張器（膨張弁）１６及び蒸発器１８が順次介挿され、圧縮機１００が作動すると、圧縮機１００の吐出容量に応じて循環路１２を冷媒が循環する。すなわち、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う。

蒸発器１８は、車両用空調システムの空気回路の一部も構成しており、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ることで冷却される。
圧縮機１００は可変容量圧縮機であり、例えば斜板式のクラッチレス圧縮機である。圧縮機１００はシリンダーブロック１０１を備え、シリンダーブロック１０１には、複数のシリンダボア１０１ａが形成されている。シリンダーブロック１０１の一端にはフロントハウジング１０２が連結され、シリンダーブロック１０１の他端には、バルブプレート１０３を介してリアハウジング（シリンダヘッド）１０４が連結されている。

なお、シリンダーブロック１０１、フロントハウジング１０２、バルブプレート１０３、リアハウジング１０４は、図示しないガスケットを介して、複数の通しボルトによって連結され、協働して、圧縮機１００のハウジングを構成している。
シリンダーブロック１０１及びフロントハウジング１０２はクランク室１０５を規定し、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との間を延びる駆動軸１０６の部分には、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、斜板１０７を挟んで反対側の部分、即ち斜板１０７とシリンダーブロック１０１との間を延びる駆動軸１０６の部分には、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、駆動軸１０６の外端には、動力伝達装置としてのプーリ１１２に連結されている。プーリ１１２は、ボール軸受１１３を介してボス部１０２ａによって回転自在に支持され、外部駆動源としてのエンジン１１４のプーリとの間にベルト１１５が架け回される。

ボス部１０２ａの内側には軸封装置１１６が配置され、軸封装置１１６は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１１７，１１８，１１９，１２０によって回転自在に支持され、エンジン１１４からの動力がプーリ１１２に伝達され、プーリ１１２の回転と同期して回転可能である。

シリンダボア１０１ａ内にはピストン１３０が配置され、ピストン１３０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１３０ａ内には一対のシュー１３２が配置され、シュー１３２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１３２を介して、ピストン１３０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１３０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１４０及び吐出室１４２が区画形成され、吸入室１４０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１４２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。

上述した駆動軸１０６、ロータ１０８、連結部１０９、斜板１０７、シュー１３２、ピストン１３０、シリンダボア１０１ａ、吸入弁、及び、吐出弁等は、圧縮機１００の圧縮機構を構成し、圧縮機構は、圧縮機１００のハウジングに収容されている。
シリンダーブロック１０１の外側にはマフラ１５０が設けられ、マフラケーシング１５２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１５２及びマフラベース１０１ｂはマフラ空間１５４を規定し、マフラ空間１５４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１５６を介して吐出室１４２と連通している。マフラ空間１５４は、冷媒の流路断面積が拡張されるよう形成される。

マフラケーシング１５２には吐出ポート１５２ａが形成され、マフラ空間１５４には、吐出通路１５６と吐出ポート１５２ａ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１５６側の圧力とマフラ空間１５４側の圧力との圧力差に応じて開閉し、圧力差が所定値より小さい場合閉作動し、圧力差が所定値より大きい場合開作動する。

したがって吐出室１４２は、吐出通路１５６、マフラ空間１５４及び吐出ポート１５２ａを介して循環路１２の往路部分と連通可能であり、マフラ空間１５４は逆止弁２００によって断続される。一方、吸入室１４０は、リアハウジング１０４に形成された吸入ポート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（電磁制御弁）３００が収容され、容量制御弁３００は給気通路１６０に介挿されている。給気通路１６０は、吐出室１４２とクランク室１０５との間を連通するようにリアハウジング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１４０は、クランク室１０５と抽気通路１６２を介して連通している。抽気通路１６２は、駆動軸１０６とベアリング１１９，１２０との隙間、空間１６４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１４０は、リアハウジング１０４に形成された感圧通路１６６を通じて、給気通路１６０とは独立して容量制御弁３００に接続されている。

容量制御弁３００を開閉することにより、吐出室１４２とクランク室１０５との間が給気通路１６０を通じて断続され、これによりクランク室１０５への冷媒の流入量が調整される。一方、クランク室１０５内の冷媒は、抽気通路１６２を通じて吸入室１４０へと少量ずつ常時流出する。
従って、容量制御弁３００の弁開度を制御することで、クランク室１０５への冷媒の流入量が調整され、クランク室１０５の圧力を可変制御することができる。そして、クランク室１０５の圧力を可変制御することで、圧縮機１００の吐出容量を可変制御することができる。

図２は、第１実施形態の容量制御弁３００を示し、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（ソレノイドユニット）とからなる。
弁ユニットは、略円筒形状のバルブハウジング３０２を有し、バルブハウジング３０２は、第１感圧室３０４、弁室３０６、及び、第２感圧室３０８を有する。第１感圧室３０４、弁室３０６、及び、第２感圧室３０８は、バルブハウジング３０２の軸線上に配置されている。

また、バルブハウジング３０２は、入口ポート３１０、出口ポート３１２、及び、感圧ポート３１４を有する。入口ポート３１０は弁室３０６に開口し、入口ポート３１０には給気通路１６０の上流側が接続される。従って、入口ポート３１０を通じて、吐出室１４２と弁室３０６とが連通する。
出口ポート３１２は第１感圧室３０４に開口し、出口ポート３１２には給気通路１６０の下流側が接続される。従って、出口ポート３１２を通じて、クランク室１０５と第１感圧室３０４とが連通する。

感圧ポート３１４は第２感圧室３０８に開口し、入口ポート３１４には感圧通路１６６が接続される。従って、感圧ポート３１４を通じて、吸入室１４０と第２感圧室３０８とが連通する。
弁室３０６と第２感圧室３０８との間を区画するバルブハウジング３０２の区画壁には支持孔３１６が形成され、第１感圧室３０４と弁室３０６との間を区画するバルブハウジング３０２の区画壁には弁孔３１８が形成されている。

支持孔３１６は、作動ロッド３２０の弁体部３２２を摺動自在に支持している。弁体部３２２は円柱形状をなし、支持孔３１６の内周面に弁体部３２２が摺接することにより、弁室３０６と第２感圧室３０８との間での気密性が確保されている。第１感圧室３０４と弁室３０６との間を区画するバルブハウジング３０２の区画壁には、弁孔３１８の開口を囲むように弁座が形成され、弁座に対して弁体部３２２の端は接離可能である。

作動ロッド３２０には、連結部材３２４が一体に動作可能に連結されている。そのために、弁体部３２２の端からは軸部３２６が一体且つ同軸に突出し、連結部材３２４の小円筒部が軸部３２６に嵌合して固定されている。
連結部材３２４は、小円筒部と一体且つ同軸の大円筒部を有し、大円筒部は第１感圧室３０４内に位置している。そして、大円筒部の先端は、後述する感圧装置４００に当接している。

駆動ユニットは略円筒形状のソレノイドハウジング３６０を有する。ソレノイドハウジング３６０は、略円環形状のベース３６１と、ベース３６１に固定された略円筒形状のケース３６２とからなる。ベース３６１がバルブハウジング３０２に対して固定されることによって、ソレノイドハウジング３６０はバルブハウジング３０２の端に同軸的に連結されている。

ソレノイドハウジング３６０内には、円筒形状のモールドコイル３６３が同心上に配置され、モールドコイル３６３の外周面がケースの内周面に接している。モールドコイル３６３は、渦巻き形状のコイル（ソレノイドコイル）３６４と、コイル３６４の表面を覆う樹脂材料の被覆層３６５とからなる。コイル３６４には、電流を供給するための制御装置２５０が接続される。

またソレノイドハウジング３６０内には、略円筒形状の固定コア３６６が同心上に配置され、固定コア３６６は、モールドコイル３６３の径方向内側に位置している。固定コア３６６は、バルブハウジング３０２の端からモールドコイル３６３の軸線方向中央まで延びている。固定コア３６６は、バルブハウジング３０２と協働して第２感圧室３０８を区画しており、固定コア３６６の中央を貫通する貫通孔３６８が第２感圧室３０８に開口している。

固定コア３６６のバルブハウジング３０２とは反対側には非磁性体からなるスリーブ３７０が嵌合され、スリーブ３７０は、固定コア３６６とモールドコイル３６３との間に介挿されている。スリーブ３７０は閉塞端を有し、固定コア３６６とスリーブ３７０の閉塞端との間には、可動コア収容空間３７２が区画されている。可動コア収容空間３７２には、略円筒形状の可動コア３７４が同心上にて収容され、可動コア３７４は、ソレノイドハウジング３６０の軸線方向に往復動可能である。

固定コア３６６の貫通孔３６８には、作動ロッド３２０の一部をなすソレノイドロッド部３７６が挿通されている。バルブハウジング３０２側のソレノイドロッド部３７６の一端には、弁体部３２２が一体に連なり、ソレノイドロッド部３７６の他端には、可動コア３７４が固定されている。従って、可動コア３７４の往復動に伴い、作動ロッド３２０の弁体部３２２も往復動する。

また、貫通孔３６８の可動コア収容空間３７２側では、段差をもって内径が拡大されており、当該段差と可動コア３７４との間に圧縮コイルばね３７８が配置されている。圧縮コイルばね３７８は、可動コア３７４を開方向に付勢し、可動コア３７４と固定コア３６６との間には所定の隙間が確保される。
作動ロッド３２０のソレノイドロッド部３７６の外周面と、固定コア３６６の貫通孔３６８の内周面との間には隙間が確保され、そして、可動コア３７４には、連通孔３８０が形成されている。従って、貫通孔３６８及び連通孔３８０を通じて、可動コア収容空間３７２における可動コア３７４の背面側の領域が、第２感圧室３０８と連通している。

また、作動ロッド３２０には内部通路３８２が形成されている。内部通路３８２の一端は、軸部３２６の端面に開口し、その他端は、貫通孔３６８の内周面によって囲まれたソレノイドロッド部３７６の外周面に開口している。
図３は、図２の領域IIIの拡大図である。図３に示したように、感圧装置４００としてのベローズ組立体はベローズ４０２を有し、ベローズ４０２は蛇腹形状を有し、自身の軸線方向に伸縮自在である。ベローズ４０２の一端は、第１のエンド部材４０４によって閉塞されている。

第１のエンド部材４０４は、ベローズ４０２の一端が気密に接合される円板部４０６と、円板部４０６と一体且つ同軸に設けられた円柱形状の固定部４０８とを有する。固定部４０８は、バルブハウジング３０２の開口端に対して圧入により嵌合され、バルブハウジング３０２の開口端を気密に閉塞している。つまり、固定部４０８は、第１のエンド部材４０４、ひいては感圧装置４００を外部に対して固定する、この場合バルブハウジング３０２に対して固定する、固定部材として機能する。なお、バルブハウジング３０２に対する固定部４０８の圧入量は、感圧装置４００が所望の特性を発揮するように調整される。

また、第１のエンド部材４０４には、ベローズの収縮量を規制するための第１の収縮規制部材４１０が合わされている。合わされているとは、第１のエンド部材４０４と第１の収縮規制部材４１０とが一体であっても別体であってもよいという意味である。本実施形態では、第１の収縮規制部材４１０は略円柱形状を有し、第１のエンド部材４０４の円板部４０６と一体且つ同軸に設けられている。

そして、第１の収縮規制部材４１０の先端には、第１の変位規制部材４１２が一体に設けられている。第１の変位規制部材４１２は、例えば、第１の収縮規制部材４１０よりも小径の円柱形状をなし、第１の収縮規制部材４１０と同軸に形成されている。
一方、ベローズ４０２の他端は、第２のエンド部材４１４によって閉塞され、ベローズ４０２、第１のエンド部材４０４及び第２のエンド部材４１４は、協働して密閉空間４１５を規定している。

第２のエンド部材４１４は、ベローズ４０２の他端が気密に接合される円板部４１６と、円板部４１６と一体且つ同軸に設けられた被連結部４１８とを有する。被連結部４１８は円錐台部を有し、円錐台部の雄テーパ面が、連結部材３２４の大円筒部の雌テーパ面に対して離間可能に当接する。
第２のエンド部材４１４には第２の収縮規制部材４２０が合わされ、第２の収縮規制部材４２０は、第１の収縮規制部材４１０と協働してベローズ４０２の収縮量を規制する。ここでも合わされているとは、第２のエンド部材４１４と第２の収縮規制部材４２０とが一体であっても別体であってもよいという意味である。

本実施形態では、第２の収縮規制部材４２０は略円柱形状を有し、第２のエンド部材４１４の円板部４１６と一体且つ同軸に設けられている。第１の収縮規制部材４１０及び第２の収縮規制部材４２０は、互いの先端同士が当接することによって、ベローズ４０２の収縮を規制する。
そして、第２の収縮規制部材４２０の先端には、第２の変位規制部材４２２が一体に設けられている。第２の変位規制部材４２２は、第１の変位規制部材４１２と協働して、ベローズ４０２の軸線方向則ち伸縮方向との直交方向での第２のエンド部材４１４の変位（以下、直交方向変位とも言う）を規制する。

本実施形態において、第２の変位規制部材４２２は、第１の変位規制部材４１２を往復動可能に受け入れる有底穴（ガイド穴）であり、換言すれば、有底穴の内周面４２４である。ベローズ４０２が自身の収縮方向との直交方向で変位しようとすると、第１の変位規制部材４１２が第２の変位規制部材としての内周面４２４に当接する。
第１の変位規制部材４１２の外周面と第２の変位規制部材４２２の内周面４２４とは直接接触していてもよいが、外周面と内周面４２４との間の摺動抵抗は、ベローズ４０２の伸縮を妨げないように設定される。あるいは、外周面と内周面４２４との間には、直交方向変位が許容される範囲で、微小な隙間が存在してもよい。

また、ベローズ４０２の収縮方向での第１の変位規制部材４１２の長さ及び第２の変位規制部材４２２としての有底穴の深さは、ベローズ４０２が最も伸長したときでも、第１の変位規制部材４１２が第２の変位規制部材４２２から抜けないように設定されている。
上述の第１の収縮規制部材４１０、第２の収縮規制部材４２０、第１の変位規制部材４１２、及び、第２の変位規制部材４２２は、密閉空間４１５内に配置されている。また、密閉空間４１５内には、圧縮コイルばね４２６が配置されている。

圧縮コイルばね４２６は、第１及び第２の収縮規制部材４１０，４２０を囲んだ状態で、円板部４０６，４１６に当接している。圧縮コイルばね４２６は、ベローズ４０２が伸長する方向に第２のエンド部材４１４を付勢している。
なお、第１のエンド部材４０４、第２のエンド部材４１４、第１の収縮規制部材４１０、第２の収縮規制部材４２０、第１の変位規制部材４１２、及び、第２の変位規制部材４２２の各々は、自身の軸線と直交する方向での断面形状が円形である。

ベローズ４０２、第１のエンド部材４０４、及び、第２のエンド部材４１４は、同系統の材料、例えば銅系材料で形成されている。そして、第１のエンド部材４０４及び第２のエンド部材４１４とベローズ４０２とは、例えば真空中での溶接にて接合され、これにより密閉空間４１５は真空に保持される。この接合は、第１の変位規制部材４１２が第２の変位規制部材４２２に挿入された状態で行われる。

以下、上述した容量制御弁３００の動作について説明する。
容量制御弁３００においては、好ましくは、ベローズ４０２の有効面積Ｓｂと、弁体部３２２に対し弁孔３１８側よりクランク室１０５の圧力（クランク圧力Ｐｃ）が作用する面積（圧力受圧面積Ｓｖ）と、弁体部３２２に対し第２感圧室３０８において吸入室１４０の圧力（吸入圧力Ｐｓ）が作用する面積（圧力受圧面積Ｓｒ）とがほぼ同一値に設定される。このため、弁体部３２２に作用する力は式（１）で表される。

式（１）中、Ｆ（Ｉ）は、制御装置２５０からコイル３６４への通電によって弁体部３２２に閉弁方向に作用する電磁力である。Ｆは、感圧装置４００から弁体部３２２に開弁方向に作用する付勢力であり、付勢力Ｆは、ベローズ４０２及び圧縮コイルばね４２６のばね定数によって規定される。ｆは、圧縮コイルばね３７８の付勢力であり、弁体部３２２に対して開弁方向に作用する。

容量制御弁３００においては、吸入圧力Ｐｓが式（１）で示される値よりも低いと、ベローズ４０２が伸長し、弁体部３２２が弁座から離れて弁孔３１８を開放する。これにより、第１感圧室３０４と弁室３０６とは弁孔３１８を介して連通し、吐出室１４２とクランク室１０５とが給気通路１６０を介して連通する。
この結果として、吐出室１４２の冷媒が給気通路１６０を通ってクランク室１０５に供給され、クランク圧力Ｐｃが上昇する。これにより、斜板１０７の傾角が減少して可変容量圧縮機１００の吐出容量が減少し、吸入圧力Ｐｓが上昇する。

一方、吸入圧力Ｐｓが式（１）で示される値よりも高いと、ベローズ４０２が収縮し、弁体部３２２が弁座に当接して弁孔３１８を閉鎖する。これにより、第１感圧室３０４と弁室３０６とは遮断され、給気通路１６０が閉鎖される。クランク室１０５内の冷媒ガスが、抽気通路１６２を通じて吸入室１４０へ流出してクランク圧力Ｐｃが低下し、斜板１０７の傾角が増加して圧縮機１００の吐出容量が増加し、吸入圧力Ｐｓが低下する。

このように容量制御弁３００にあっては、感圧装置４００、連結部材３２４及び弁体部３２２で構成する感圧機構が吸入圧力Ｐｓを式（１）で示される値に自律制御する。そして、ソレノイドロッド部３７６、可動コア３７４、固定コア３６６、圧縮コイルばね３７８、ソレノイドハウジング３６０、スリーブ３７０、及び、コイル３６４により構成される駆動ユニットとしての電磁アクチュエータが、コイル３６４を流れる電流値Ｉに応じて、感圧機構により自律制御される値（動作点）を変化させる。

容量制御弁３００では、コイル３６４を流れる電流値Ｉが増加すると、吸入圧力Ｐｓが低下する。容量制御弁３００においては、感圧機構と電磁アクチュエータとが弁体部３２２を駆動しているといえる。容量制御弁３００が感圧機構を有することにより、吸入圧力Ｐｓの制御精度が向上する。容量制御弁３００が感圧機構の動作点を変化させる電磁アクチュエータを有することにより、電流値Ｉに対して一義的に制御対象である吸入圧力Ｐｓを决定することが可能になる。

また、コイル３６４へ供給される電流値Ｉを零にすれば、圧縮コイルばね３７８の付勢力により弁体部３２２が弁孔３１８を開放する。これにより、吐出室１４２の冷媒が給気通路１６０を通ってクランク室１０５に供給され、クランク圧力Ｐｃが上昇する。この結果、斜板１０７の傾角が減少し、可変容量圧縮機１００の吐出容量が最小となる。
つまり、可変容量圧縮機１００の容量制御は、外部環境に応じて制御装置２５０から内蔵するコイル３６４へ供給される電流量Iを調整することによって行うことができる。そして、容量制御弁３００は、外部環境に応じて、吸入圧力Ｐｓを最適制御することで、容量制御を実行する。

上述した容量制御弁３００においては、感圧装置４００を用いることによって弁体部３２２が円滑に駆動され、かつ、高い信頼性が得られる。この結果としてこの容量制御弁３００が適用された可変容量圧縮機１００では、吐出容量制御の精度と信頼性が向上する。
より詳しくは、感圧装置４００では、第１及び第２の変位規制部材４１２，４２２によって、感圧装置４００の伸縮方向に対する感圧装置４００の傾き、即ち、ベローズ４０２の自由端が伸縮方向と直交方向で変位することが抑制される。この結果として、この感圧装置４００は円滑に伸縮する。

また、上述した容量制御弁３００においては、第１感圧室３０４が特定の圧力状態にあるとき、第１の収縮規制部材４１０と第２の収縮規制部材４２０とが離間し、連結部材３２４と被連結部４１８とが離間する。このような場合、エンジンの振動や可変容量圧縮機１００の振動を受けて、感圧装置４００の第２のエンド部材４１４側、つまり感圧装置４００の自由端が、ベローズ４０２の伸縮方向と直交方向に変位しようとする。しかしながら、このような場合であっても、第１の変位規制部材４１２の外周面が第２の変位規制部材４２２の内周面４２４に当接して変位が規制される。このため、ベローズ４０２に過大な応力が作用することはなく、感圧装置４００の寿命が確保される。

更に、第１の収縮規制部材４１０と第１の変位規制部材４１２とを一体に形成し、第２の収縮規制部材４２０及びベローズのうち一方と第２の変位規制部材４２２とを一体に形成したので、第１及び第２の変位規制部材４１２，４２２として新たに別体の部材を追加する必要がない。この結果として、この感圧装置４００は簡素な構成を有する。
また、感圧装置４００では、第１及び第２の変位規制部材４１２，４２２が互いに当接して変位を防止する構造を有するため、感圧装置４００の傾きが確実に抑制される。

更に、感圧装置４００は、第１のエンド部材４０４と第１の収縮規制部材４１０とが一体に形成されているため、より簡素な構造を有する。
そしてベローズ４０２と第１のエンド部材４０４及び第２のエンド部材４１４との接合が、第１の変位規制部材４１２が第２の変位規制部材４２２である有底穴に挿入された状態で行われることで、ベローズ４０２、第１のエンド部材４０４及び第２のエンド部材４１４は、互いに傾くことなく、確実に同軸上に位置付けられる。このため、固定部材４０８がバルブハウジング３０２の同心上に位置決めされると、バルブハウジング３０２の軸線方向にベローズ４０２が伸縮する。

この結果として、連結部材３２４及び弁体部３２２に対しては、自身の軸線と直交方向の分力(横力)がほとんど作用せず、弁体部３２２が円滑に動作する。
本発明は上述した第１実施形態に限定されることは無く、種々の変形が可能である。
図４は、図３に相当する第２実施形態の容量制御弁の部分拡大図である。第２実施形態の容量制御弁は、以下の点において容量制御弁３００と異なる。

作動ロッド３２０の弁体部３２２には、連結部材３２４及び軸部３２６に代えて、円柱形状の連結部３９０が一体に形成されている。この連結部材３９０の先端が、感圧装置４００の代わりの感圧装置５００の自由端に対して離間可能に当接する。なお、第２実施形態では、作動ロッド３２０には内部連通路３８２が形成されていない。
感圧装置５００としてのベローズ組立体はベローズ５０２を有し、ベローズ５０２は蛇腹形状を有して軸線方向に伸縮可能である。ベローズ５０２の一端は、第１のエンド部材５０４によって気密に閉塞され、第１のエンド部材５０４は自身と一体の固定部５０８を有する。固定部５０８は円柱形状を有し、バルブハウジング３０２に圧入により固定される。

第１のエンド部材５０４には、別体の第１の収縮規制部材５１０が固定されている。第１の収縮規制部材５１０は、ベローズ５０２の軸線方向に延びる円柱形状のロッド部と、第１のエンド部材５０４の嵌合穴に固定されたロッド部と一体の根元とからなる。
一方、ベローズ５０２の他端は、円柱形状の第２のエンド部材５１４によって閉塞され、これにより密閉空間５１５が規定される。そして、第２のエンド部材５１４には、ばね座部材５１６がかしめ加工により固定され、ばね座部材５１６は、ベローズ５０２と同心上のつば部を有する。つば部と固定部５０８との間には、ベローズ５０２を囲むように圧縮コイルばね５２６が配置され、圧縮コイルばね５２６は、ベローズ５０２を伸長方向に付勢する。

ここで、第１の収縮規制部材５１０の先端部は、第１の変位規制部材５１２としての機能を有する。一方、ベローズ５０２の他端側には、第２の変位規制部材５２２として円筒部が一体に形成されている。
感圧装置５００においても、第２の規制部材５２２の内周面と第１の収縮規制部材５１０の先端部の外周面とが直接接触しているか、これらの間に微小な隙間が存在しているのみである。そして、ベローズ５０２が最も伸長したときでも、第２の規制部材５２２の内周面から第１の収縮規制部材５１０の先端部が抜けることはない。このため、第２の規制部材５２２の内周面に第１の収縮規制部材５１０の先端部が当接することで、ベローズ５０２がその軸線方向との直交方向で変位することが規制される。

また、第２の規制部材５２２に第１の収縮規制部材５１０の先端部が挿入された状態で、第１のエンド部材５０４及び第２のエンド部材５１４とベローズ５０２とを接合することで、第１のエンド部材５０４、第２のエンド部材５１４及びベローズ５０２が同軸上に配置される。
なお、ベローズ５０２の収縮は、第２の収縮規制部材５２０としての第２のエンド部材５１４の端面に、第１の収縮規制部材５１０の先端面が当接することにより規制される。

図５は、第３実施形態の容量制御弁の部分拡大図であり、図４中の感圧装置５００を感圧装置６００に代えたものである。図５の第２のエンド部材６１４のように、図４の第２のエンド部材５１４とばね座部材５１６とは一体であってもよい。また、図５に示したように、第１のエンド部材６０４と固定部材６０８とは別体であってもよい。
これら感圧装置５００及び感圧装置６００は、感圧装置４００と同じ効果の他に、以下の効果を奏する。

これら感圧装置５００及び感圧装置６００では、第２のエンド部材５１４，６１４側に第１の変位規制部材５１２，６１２と第２の変位規制部材５２２との係合領域が偏って配置されている。この場合、第１及び第２の変位規制部材５１２，６１２，５２２間での遊びが同じであれば、ベローズ５０２の中間に第１及び第２の変位規制部材５１２，６１２，５２２の係合領域が配置されている場合に比べて、ベローズ５０２の傾きがより抑制される。

また、第２のエンド部材５１４，６１４側に係合領域が偏っていることで、感圧装置５００，６００の第２のエンド部材５１４，６１４側の質量が軽くなる。このため、感圧装置５００，６００の第２のエンド部材５１４，６１４側を自由端とした場合、感圧装置５００，６００に対して振動が加わっても、ベローズ５０２に加わる応力が小さくなる。それゆえこの場合、感圧装置５００，６００の寿命が更に長くなる。

更に、これら感圧装置５００及び感圧装置６００は、ベローズ５０２の小径化に適している。
また更に、感圧装置５００及び感圧装置６００では、ベローズ５０２と一体に第２の変位規制部材５２２を形成することにより、構成の簡易化が図られている。
図６に示す第４実施形態の容量制御弁７００には、感圧装置８００が配置されている。

上述した第１乃至第３実施形態では、ベローズ４０２,５０２にクランク圧力Ｐｃが作用しているが、図６に示したように、感圧装置８００に吸入圧力Ｐｓが作用してもよい。また本発明に係る感圧装置８００には、吐出室の圧力（吐出圧力Ｐｄ）が作用してもよい。
なお、容量制御弁７００も容量制御弁３００と同様に、弁体の作動により給気通路１６０を開閉し、弁体には、コイルへの通電により発生するソレノイドユニットの電磁力、感圧装置８００の付勢力等が作用する。

そして、感圧装置８００も感圧装置４００と同様に、作図上の都合により符号を省略するが、ベローズ、第１のエンド部材、第２のエンド部材、圧縮コイルばね、第１の収縮規制部材、第２の収縮規制部材、第１の変位規制部材、第２の変位規制部材、及び、固定部材を有する。
また、第１乃至第３実施形態では、給気通路１６０の上流側を通じて第１感圧室３０４と吐出室１４２とを連通させているが、給気通路１６０の上流側を通じて弁室３０６とクランク室１０５とを連通させてもよい。

更に、第１乃至第４実施形態では、感圧装置４００，５００，６００及び８００が適用された容量制御弁３００，７００は、ソレノイドコイル３６４を備えた容量制御弁であるが、ソレノイドコイルを有しない機械式容量制御弁に対して、本発明に係る感圧装置（ベローズ組立体）を適用しても良い。
また更に、クランク室１０５と吸入室１４０とを連通する抽気通路１６２を開閉制御する容量制御弁に本発明に係るベローズ組立体を適用しても良い。あるいは、抽気通路１６２と給気通路１６０とを連動して開開制御する容量制御弁に本発明に係るベローズ組立体を適用しても良い。つまり、容量制御弁の構成は、容量制御弁３００，７００に限定されることはない。

第１乃至第４実施形態では、ベローズ４０２，５０２の両端は、第１及び第２のエンド部材４０４，４１４，５０４，５１４，６０４，５１４を溶接することにより封止されたが、ベローズの一端に、エンド部材として一体の閉塞部を成型してもよい。この場合、感圧装置の構成の更なるを簡易化を図ることができる。
本発明に係る感圧装置を備えた容量制御弁は、揺動板式可変容量圧縮機や電動モータで駆動される可変容量圧縮機にも使用でき、また電磁クラッチを装備した可変容量圧縮機及びクラッチレス圧縮機の何れにも使用できる。

本発明に係る感圧装置を備えた容量制御弁は、冷媒として現状のＲ１３４ａに代えて、新冷媒を使用する可変容量圧縮機にも使用できる。
本発明に係るベローズ組立体は、可変容量圧縮機用の容量制御弁のみならず、広く冷凍装置の制御機器、例えば膨張器の駆動部材にも適用可能である。

車両用空調システムの冷凍サイクルの概略構成を、第１実施形態の容量制御弁が適用された可変容量縮機の縦断面とともに示す図である。 図１の圧縮機に適用された容量制御弁の接続状態を説明するための図である。 図２の容量制御弁における領域IIIの拡大図である。 図３に相当する、第２実施形態の容量制御弁の部分拡大図である。 図３に相当する、第３実施形態の容量制御弁の部分拡大図である。 第４実施形態の容量制御弁を示す断面図である。

符号の説明

３００ 容量制御弁
３２０ 作動ロッド
３２２ 弁体部（弁体）
３００ 容量制御弁
３６４ コイル（ソレノイドコイル）
３７６ ソレノイドロッド部（ソレノイドロッド）
４００ 感圧装置（ベローズ組立体）
４０２ ベローズ
４０４ 第１のエンド部材
４０８ 固定部材
４１０ 第１の収縮規制部材
４１２ 第１の変位規制部材
４１４ 第２のエンド部材
４２０ 第２の収縮規制部材
４２２ 第２の変位規制部材
４２６ 圧縮コイルばね

Claims (6)

1. 第１の端及び第２の端を有し、自身の軸線方向に伸縮可能なベローズと、
   前記ベローズを伸長方向に付勢する圧縮コイルばねと、
   前記ベローズの第１の端を閉塞する第１のエンド部材と、
   前記ベローズの第２の端を閉塞し、前記ベローズ及び第１のエンド部材と協働して密閉空間を規定する第２のエンド部材と、
   前記第１のエンド部材に合わされて前記密閉空間に位置する第１の収縮規制部材と、
   前記第２のエンド部材に合わされて前記密閉空間に位置し、前記第１の収縮規制部材と協働して前記ベローズの収縮量を規制する第２の収縮規制部材と、
   前記第１の収縮規制部材と一体に形成された第１の変位規制部材と、
   前記ベローズと一体に形成され、前記第１の変位規制部材と協働して前記軸線方向との直交方向での前記ベローズの変位を規制する第２の変位規制部材と
   を備え、
   前記第２のエンド部材側に前記第１の変位規制部材と前記第２の変位規制部材との係合領域が偏って配置されていることを特徴とするベローズ組立体。
2. 前記第１の変位規制部材及び第２の変位規制部材は、前記軸線方向との直交方向で前記ベローズが変位しようとしたときに互いに当接することを特徴とする請求項１に記載のベローズ組立体。
3. 前記第１の収縮規制部材は、前記ベローズの第２の端を超えて延びる軸部であって、前記第１の変位規制部材として機能する先端を有する軸部を含み、
   前記第２の収縮規制部材は、前記ベローズの第２の端に一体に連なり、前記軸部の先端に摺接して前記第２の変位規制部材として機能する周面を有し、
   前記軸部の長さ及び前記周面の長さは、前記ベローズの伸縮量にかかわらず前記軸部の先端が前記周面に摺接するよう設定されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のベローズの組立体。
4. 前記第１のエンド部材を外部に対して固定するために前記第１のエンド部材と一体に設けられた固定部材であって、前記密閉空間の外側にて前記第１及び第２の変位規制部材と同軸に位置する固定部材を更に備え、且つ、
   前記第１のエンド部材と前記第１の収縮規制部材とは一体に形成されている
   ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のベローズ組立体。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載のベローズ組立体を備えることを特徴とする可変容量圧縮機の容量制御弁。
6. 請求項５に記載の可変容量圧縮機の容量制御弁を備えることを特徴とする可変容量圧縮機。

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