JP5292585B2 - 可変容量圧縮機用制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用空調装置の冷凍サイクルを構成する可変容量圧縮機の吐出容量を制御するのに好適な制御弁に関する。

自動車用空調装置は、一般に、その冷凍サイクルを流れる冷媒を圧縮して高温・高圧のガス冷媒にして吐出する圧縮機、そのガス冷媒を凝縮する凝縮器、凝縮された液冷媒を断熱膨張させることで低温・低圧の冷媒にする膨張装置、その冷媒を蒸発させることにより車室内空気との熱交換を行う蒸発器等を備えている。蒸発器で蒸発された冷媒は、再び圧縮機へと戻され、冷凍サイクルを循環する。

この圧縮機としては、エンジンの回転数によらず一定の冷房能力が維持されるように、冷媒の吐出容量を可変できる可変容量圧縮機（単に「圧縮機」ともいう）が用いられている。この圧縮機は、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に圧縮用のピストンが連結され、揺動板の角度を変化させてピストンのストロークを変えることにより冷媒の吐出量を調整する。揺動板の角度は、密閉されたクランク室内に吐出冷媒の一部を導入し、ピストンの両面にかかる圧力の釣り合いを変化させることで連続的に変えられる。このクランク室内の圧力（以下「クランク圧力」という）Ｐｃは、圧縮機の吐出室とクランク室との間、またはクランク室と吸入室との間に設けられた可変容量圧縮機用制御弁（単に「制御弁」ともいう）により制御される。

このような制御弁として、例えば吸入圧力Ｐｓに応じてクランク室への冷媒の導入量を調整することにより、クランク圧力Ｐｃを制御するものがある（例えば特許文献１参照）。この制御弁は、吸入圧力Ｐｓを感知して変位する感圧部と、感圧部の駆動力を受けて吐出室からクランク室へ通じる通路を開閉制御する弁部と、感圧部の設定値を外部電流によって可変できるソレノイドとを備える。このような制御弁は、吸入圧力Ｐｓが外部電流により設定された設定圧力に保持されるように弁部を開閉する。一般に、吸入圧力Ｐｓは蒸発器出口の冷媒温度に比例するため、その設定圧力を所定値以上に保持することにより、蒸発器の凍結等を防止できる。また、車両のエンジン負荷が大きいときにはソレノイドをオフにすることで弁部を全開状態とし、クランク圧力Ｐｃを高くして揺動板を回転軸に対してほぼ直角にすることで、圧縮機を最小容量で運転させることができる。

特開２００８−４５５２６号公報

ところで、このような制御弁の感圧部は、密閉された基準圧力室を形成する感圧部材を含む。感圧部材は、一般にその基準圧力室内に大気が満たされるか又は真空にされ、基準圧力室外の吸入圧力Ｐｓとの差圧によって弁部の開閉方向に伸縮する。その伸縮力が、ソレノイド力に対抗する形で弁部に付与される。より具体的には、感圧部材としてダイヤフラムやベローズが採用される。しかし、前者のダイヤフラムは薄膜状の部材であるため、一般にその変形量が小さく、大きなストロークを得るのが難しいといった問題があった。また、後者のベローズは蛇腹形状といった複雑な形状を有するため、一般に高価であるといった問題があった。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、感圧部にて感知する被感知圧力を一定に保持するように制御するタイプの可変容量圧縮機用制御弁において、その感圧部を低コストに実現することを目的とする。

本発明のある態様の可変容量圧縮機用制御弁は、被感知圧力として吸入圧力またはクランク室圧力を感知し、その被感知圧力が設定圧力となるよう吐出室からクランク室に導入する冷媒流量、およびクランク室から吸入室に導出する冷媒流量の少なくとも一方を制御し、可変容量圧縮機の吐出容量を変化させる。この可変容量圧縮機用制御弁は、内部に冷媒通路が形成されたボディと、吐出室または吸入室とクランク室とを連通させる冷媒通路を形成する弁孔に接離するようにして弁部を開閉する弁体と、設定圧力に応じた閉弁方向のソレノイド力を弁体に付与するソレノイドと、ボディ内に設けられ、被感知圧力が導入される圧力室と、被感知圧力を感知して動作し、その被感知圧力が設定圧力よりも低くなるとソレノイド力に対抗する力を発生させる感圧部と、ソレノイドに連結されて弁体にソレノイド力を伝達可能なシャフトと、を備える。

感圧部は、ボディに支持されたハウジングと、ハウジング内にて弁部の開閉方向に対向する一対のダイヤフラムと、その一対のダイヤフラムを互いに離間させる方向に付勢する付勢部材とを有し、その一対のダイヤフラムにて密閉された基準圧力室を形成し、圧力室の被感知圧力と基準圧力室の基準圧力との差圧に応じて弁部の開閉方向に伸長または収縮し、被感知圧力が設定圧力よりも低くなったときには伸長して、シャフトに対してソレノイド力に対抗する力を作用させる感圧部材と、を含む。

この態様によると、感圧部の感圧部材を一対のダイヤフラムを弁部の開閉方向に対向させるようにして構成している。このため、その一対のダイヤフラムのそれぞれが弁部の開閉方向に変位可能となる結果、感圧部材を単体のダイヤフラムにて構成する場合よりも大きなストロークが得られるようになる。一方、感圧部材をその一対のダイヤフラムを対向させて直接または間接的に連結するといった簡易な構成で実現できるため、ベローズよりも低コストにて実現することができる。

本発明によれば、感圧部にて感知する被感知圧力を一定に保持するように制御するタイプの可変容量圧縮機用制御弁において、その感圧部を低コストに実現することができる。

第１の実施の形態に係る制御弁の構成を示す断面図である。 図１の上半部に対応する部分拡大断面図である。 制御弁の動作を表す図である。 制御弁の動作を表す図である。 制御弁の組み付け工程および取り付け工程の特徴的部分を概略的に示す図である。 第２の実施の形態に係る制御弁の構成を示す断面図である。 図６の上半部に対応する部分拡大断面図である。 制御弁の動作を表す図である。 制御弁の動作を表す図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を上下と表現することがある。

［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る制御弁の構成を示す断面図である。
本実施の形態の制御弁１は、自動車用空調装置の冷凍サイクルに設置される図示しない可変容量圧縮機（単に「圧縮機」という）を制御する制御弁（電磁弁）として構成されている。この圧縮機は、冷凍サイクルを流れる冷媒を圧縮して高温・高圧のガス冷媒にして吐出する。そのガス冷媒は凝縮器（外部熱交換器）にて凝縮され、さらに膨張装置により断熱膨張されて低温・低圧の霧状の冷媒となる。この低温・低圧の冷媒が蒸発器にて蒸発し、その蒸発潜熱により車室内空気を冷却する。蒸発器で蒸発された冷媒は、再び圧縮機へと戻されて冷凍サイクルを循環する。圧縮機は、自動車の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に圧縮用のピストンが連結され、揺動板の角度を変化させてピストンのストロークを変えることにより冷媒の吐出量を調整する。制御弁１は、その圧縮機の吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を制御することで揺動板の角度、ひいてはその圧縮機の吐出容量を変化させる。

制御弁１は、圧縮機の吸入圧力Ｐｓを設定圧力に保つように、吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を制御するいわゆるＰｓ感知弁として構成されている。制御弁１は、吐出冷媒の一部をクランク室へ導入するための冷媒通路を開閉する弁部を含む弁本体２と、その弁部の開度を調整してクランク室へ導入する冷媒流量を制御するソレノイド３とを一体に組み付けて構成される。弁本体２は、段付円筒状のボディ５、ボディ５の内部に設けられた弁部、ボディ５の内部に設けられて弁部を開閉するための駆動力を発生するパワーエレメント４（「感圧部」に該当する）等を備えている。ボディ５とソレノイド３とは接続部材６を介して接続固定されている。

ボディ５の側部には、圧縮機の吐出室に連通して吐出圧力Ｐｄを受けるポート１１（「吐出室連通ポート」に該当する）が設けられている。ポート１１には、ボディ５の内部へのごみ等の侵入を抑制するためのフィルタ１２が取り付けられている。ポート１１は、ボディ５の上部に設けられたポート１３（「クランク室連通ポート」に該当する）と内部で連通している。ポート１３にも、ボディ５の内部へのごみ等の侵入を抑制するためのフィルタ１４が取り付けられている。ポート１３は、圧縮機のクランク室に連通し、主弁を経由した冷媒をクランク室へ向けて導出する一方、圧縮機の起動時にはクランク室から排出された冷媒を導入する。このとき導入された冷媒は、副弁を介して吸入室へ導出される。ボディ５の下端開口部は、ソレノイド３との間に形成された空間を介して圧縮機の吸入室に連通する。

ポート１１とポート１３とを連通する冷媒通路には、段付円筒状の弁形成部材１５が軸線方向に変位可能に設けられ、その内部通路により弁孔１６が形成されている。弁形成部材１５は、弁孔１６の下端開口部にて拡径されており、その拡径部の基端部により弁座１７（主弁座）が形成されている。そして、弁座１７にポート１１側から接離可能に対向するように、弁体１８（主弁体）が配設されている。弁体１８は、段付円筒状の作動ロッド１９の一部として形成されている。作動ロッド１９は、ボディ５の内周面に沿って摺動しつつガイドされることで軸線方向に動作する。弁座１７はテーパ面をなし、弁体１８の先端外周縁部が弁座１７に着脱することによって主弁（第１の弁部）を開閉し、吐出室からクランク室へ流れる冷媒流量を調整する。ボディ５におけるポート１３のやや上方には弁座２０（副弁座）が形成されている。一方、弁形成部材１５の上端部には半径方向外向きに延出するフランジ部が設けられ、そのフランジ部により弁体２１（副弁体）が形成されている。弁体２１は、上方から弁座２０に着脱して副弁（第２の弁部）を開閉し、クランク室から吸入室へリリーフする冷媒流量を調整する。

ボディ５の下端開口部は、その内径が下方に向かって拡径されており、円板状のストッパ２３が圧入されている。ストッパ２３の中央部には挿通孔２４が設けられ、作動ロッド１９の下端部が挿通されている。接続部材６は有底円筒状をなし、その上半部にボディ５の下端部が内挿されるように圧入され、底部にソレノイド３が接続されている。接続部材６の側部には、圧縮機の吸入室に連通して吸入圧力Ｐｓを受けるポート２６（「吸入室連通ポート」に該当する）が形成されている。ボディ５、接続部材６およびソレノイド３により囲まれる内部空間は、吸入圧力Ｐｓが導入される圧力室２８を形成する。圧力室２８には、吸入圧力Ｐｓを感知して軸線方向に動作するパワーエレメント４（「感圧部」に該当する）が配置されている。

一方、ソレノイド３は、ヨークとしても機能する有底円筒状のケース３０と、ケース３０に対して固定された有底筒状のスリーブ３１と、ケース３０に固定されるとともにスリーブ３１の開口部側である上半部に内挿された円筒状のコア３２と、スリーブ３１の底部側である下半部に収容されてコア３２と軸線方向に対向配置された円筒状のプランジャ３３と、外部からの供給電流により磁気回路を生成する電磁コイル３４と、ケース３０の下端開口部を封止するように設けられた端部部材３５とを備えている。接続部材６の底部とケース３０の底部とが突き合わされ、その底部中央を貫通するように挿通孔２９が形成されている。そして、コア３２の上端部がその挿通孔２９に挿通されて外方に加締められることにより、接続部材６とケース３０とを内方から挟み込むように連結固定している。

コア３２の中央を軸線方向に貫通するように、円筒状のシャフト３６が挿通されている。シャフト３６は、その下端部がプランジャ３３の上端部に同軸状に圧入されている。その結果、シャフト３６とプランジャ３３とが固定され、両者を軸線方向に貫通する内部通路３７が形成されている。シャフト３６は、その上端部がパワーエレメント４に連結されており、ソレノイド力をパワーエレメント４を介して作動ロッド１９に伝達する。本実施の形態において、シャフト３６は、長方形状のステンレス鋼板をプレス加工により管状に丸めて形成されており、その丸め方向の両端を接合することなく、所定幅の間隙を残した構成とされている。すなわち、シャフト３６の一側面には全長にわたって軸線に平行なスリット３８が形成されており、内外を連通させている。このため、圧力室２８内の吸入圧力Ｐｓは、スリット３８を介してシャフト３６の内部に導入され、そのシャフト３６およびプランジャ３３の内部通路３７を通ってプランジャ３３の背圧室３９に導かれる。なお、変形例においては、シャフト３６の長手方向の一部に内外を連通させるスリットを形成し、そのスリットから圧力室２８内の吸入圧力Ｐｓを導入するようにしてもよい。

スリーブ３１は、非磁性材料からなり、その底部中央部が上方にやや凸となり、プランジャ３３を下方から支持できるように構成されている。また、スリーブ３１には円筒状のボビン４１が外挿されており、そのボビン４１に電磁コイル３４が巻回されている。コア３２の上端部外周面、スリーブ３１の上端面、およびケース３０の底部内面により囲まれた空間にはシールリング４７が介装され、ソレノイド３の内外のシールを確保している。

ケース３０の下端部は拡径され、半径方向外向きに突出した拡径部４０となっており、その内方に円板状のカラー４２が配設されている。カラー４２は、その拡径部４０の下端部が内方に加締められることによりケース３０に固定されている。カラー４２は、磁性材料からなり、ケース３０とともに磁気回路を構成する。カラー４２の底部中央には挿通孔４３が設けられ、スリーブ３１の下端部がその挿通孔４３を介して露出している。ボビン４１からは電磁コイル３４につながる一対の接続端子４４が延出し、それぞれカラー４２および端部部材３５を貫通して外部に引き出されている。同図には説明の便宜上、その一対の片方のみが表示されている。

端部部材３５は、ケース３０に内包されるソレノイド３内の構造物全体を下方から封止するように取り付けられている。端部部材３５は、耐食性を有する樹脂材のモールド成形（本実施の形態では射出成形）により形成され、その樹脂材がケース３０と電磁コイル３４との間隙にも満たされている。このように樹脂材がケース３０と電磁コイル３４との間隙に樹脂材を満たすことで、電磁コイル３４で発生した熱をケース３０に伝達しやすくし、その放熱性能を高めている。なお、この樹脂モールドの具体的方法については後述する。端部部材３５からは接続端子４４の先端部が引き出されており、図示しない外部電源に接続される。なお、端部部材３５を形成する樹脂材としては、例えばガラスを含有した６６ナイロン等のように適度な硬さと弾性を有するものが好ましい。一定以上の取付精度を確保するために、ゴムよりも硬度の高いものであるのが好ましい。

端部部材３５は、ケース３０の下端開口部側から拡径部４０を乗り越えるようにしてケース３０の外周面に所定長さオーバラップするように延設されている。また上述のように、端部部材３５がケース３０の内方にも満たされ、ボビン４１の上端部にまで延設されているため、端部部材３５がケース３０から脱落することが確実に防止されている。また、ケース３０の下端部において端部部材３５のオーバラップ部が形成されていることにより、ケース３０の内部への冷媒の進入を抑制するシール構造が同時に実現されている。

ただし、本実施の形態ではそのシール作用をより確実なものとするために、端部部材３５の上端開口部とケース３０の側面との間に比較的小さなＯリング４８が介装されている。また、端部部材３５の上方には、Ｏリング４９がケース３０に外挿されるように取り付けられている。Ｏリング４９は、Ｏリング４８よりも大きく、図示しない圧縮機のハウジングに設けられた取付孔に制御弁１が取り付けられた際に、その取付孔とケース３０との間に介装されるように配置され、外部からハウジング内部への異物の侵入を規制する。なお、変形例においてはＯリング４８を省略してもよい。その場合、端部部材３５の先端部にＯリング４８を嵌合収容する凹溝を設ける必要もない。

図２は、図１の上半部に対応する部分拡大断面図である。
ボディ５は、ステンレス鋼板をプレス成形して得られた複数の円筒状のボディ形成部材を順次嵌合し、軸線方向に連結することにより形成されている。すなわち、ボディ５は、ボディ形成部材５１にボディ形成部材５２を内挿させるように嵌合し、その２重管構造にさらにボディ形成部材５３を嵌合して形成されている。ボディ形成部材５１は、上方に向かって縮径する段付円筒状をなし、その大径部の下半部が接続部材６の上半部に内挿されるように圧入されている。ボディ形成部材５１の中径部には内外を連通させる連通孔５５が設けられている。

ボディ形成部材５２は、上方に向かって拡径する段付円筒状をなし、その中径部がボディ形成部材５１の小径部に圧入され、大径部がボディ形成部材５１の小径部とほぼ同じ外径を有する。ボディ形成部材５２の小径部は、ストッパ２３の挿通孔２４の内径とほぼ同じ外径を有し、その先端部が挿通孔２４を貫通して圧力室２８に延出している。ボディ形成部材５２の大径部の基端部上面に弁座２０が形成されている。また、ボディ形成部材５２の中径部において連通孔５５に対応する位置には、内外を連通させて連通孔５５と共にポート１１を形成する連通孔５６が設けられている。ボディ形成部材５１とボディ形成部材５２とストッパ２３とにより囲まれる空間には、シール用のＯリング６１が介装されている。

ボディ形成部材５２の中径部における大径部近傍には、内外を連通させる連通孔５７が設けられている。ボディ形成部材５３は、有底円筒状をなし、その底部がボディ形成部材５２の上端開口部を覆うように圧入されている。ボディ形成部材５３は、その下端開口部がボディ形成部材５１の上端部にオーバラップする位置まで延設されており、その下端部の連通孔５７に対応する位置には、内外を連通させて連通孔５７と共にポート１３を形成する連通孔５８が設けられている。なお、本実施の形態においては、ボディ形成部材５１およびボディ形成部材５２が「第１ボディ」を構成し、ボディ形成部材５３が「第２ボディ」を構成する。

ボディ形成部材５１の小径部の下端面と、ボディ形成部材５２の中径部の下部外周面と、Ｏリング６１と、ボディ形成部材５１の内周面とにより囲まれる空間にフィルタ１２が配置されている。すなわち、ボディ形成部材５１の小径部の下端面と、ボディ形成部材５２の中径部の下部外周面と、Ｏリング６１とにより溝状の嵌合部５９が形成され、その嵌合部５９に環状のフィルタ１２が嵌着されている。そして、その嵌合部５９を外方から覆うようにボディ形成部材５１が配設されている。すなわち、フィルタ１２は、ボディ形成部材５１とボディ形成部材５２とにより挟まれる空間に内外から係止可能に配置され、その脱落が確実に防止されている。フィルタ１２は、長尺帯状の金属メッシュをその長手方向に丸めてその両端部を所定量オーバラップさせ、そのオーバラップ部にスポット溶接を施すことにより環状に形成されている。フィルタ１２は、図示のように連通孔５５，５６よりも大きな幅を有するため、その一部が連通孔５５の外方または連通孔５６の内方に外れることもない。

一方、ボディ形成部材５１の小径部の上端面と、ボディ形成部材５２の中径部の上部外周面と、ボディ形成部材５２の大径部の下端面と、ボディ形成部材５３の下端部の内周面とにより囲まれる空間にフィルタ１４が配置されている。すなわち、ボディ形成部材５１の小径部の上端面と、ボディ形成部材５２の中径部の上部外周面と、ボディ形成部材５２の大径部の下端面とにより溝状の嵌合部６０が形成され、その嵌合部６０に環状のフィルタ１４が嵌着されている。そして、その嵌合部６０を外方から覆うようにボディ形成部材５３が組み付けられている。すなわち、フィルタ１４は、ボディ形成部材５２とボディ形成部材５３とにより挟まれる空間に内外から係止可能に配置され、その脱落が確実に防止されている。フィルタ１４は、長尺帯状の金属メッシュをその長手方向に丸めてその両端部を所定量オーバラップさせ、そのオーバラップ部にスポット溶接を施すことにより環状に形成されている。フィルタ１４は、図示のように連通孔５７，５８よりも大きな幅を有するため、その一部が連通孔５７の内方または連通孔５８の外方に外れることもない。

弁形成部材１５は、それぞれステンレス鋼板をプレス成形して得られた円筒状の弁体形成部材６３と弁座形成部材６４とを端部にて接合し、軸線方向に連結することにより形成されている。弁体形成部材６３は、その側部のポート１３に対応する位置に内外を連通させる連通孔６５が設けられ、上端部には半径方向外向きに延出するフランジ部が設けられている。そのフランジ部が弁体２１を形成し、上方から弁座２０に着脱して副弁を開閉する。また、弁体形成部材６３は、その上半部がやや拡径されており、作動ロッド１９の摺動部を形成している。一方、弁座形成部材６４は、その上半部の内方に弁孔１６を形成し、その上端部が弁体形成部材６３の下端部に圧入されている。弁座形成部材６４の下半部は拡径されており、その側部のポート１１に対応する位置に内外を連通させる連通孔６６が設けられている。弁座１７は、その拡径部の基端部に形成されている。ボディ形成部材５２の連通孔５６と連通孔５７との間には、リング状のストッパ６７が内挿されるように圧入されており、ボディ形成部材５２とストッパ６７と弁座形成部材６４とにより囲まれる空間にシール用のＯリング６８が配設されている。Ｏリング６８は、ポート１１から導入された高圧の冷媒が、弁形成部材１５とボディ形成部材５２との間隙を介してポート１３側に流れるのを規制する。

作動ロッド１９は、弁体形成部材７１とガイド部材７２とを軸線方向に連結することにより形成されている。弁体形成部材７１は、ステンレス鋼材を切削加工して得られた円筒状をなし、その下半部がボディ形成部材５２の小径部に形成されたガイド孔２５に摺動可能に内挿されている。また、弁体形成部材７１の側部には半径方向外向きに突出する複数の脚部７３が設けられ、弁座形成部材６４の下半部に摺動可能に支持されている。弁体１８は、弁座形成部材６４の上端部により形成され、弁座１７に下方から着脱して主弁を開閉する。

ガイド部材７２は、ステンレス鋼板をプレス成形して得られた段付円筒状をなし、その下端部が弁体形成部材７１の上半部に内挿されるように圧入されている。弁体形成部材７１の上半部の内径が拡径されており、ガイド部材７２を連結したときにはその連結部の内径が等しくなるように構成されている。ガイド部材７２は、弁座形成部材６４を所定の間隙をもって貫通し、その上端部は２段階に拡径されている。１段目の拡径部は、弁体形成部材６３によって軸線方向に摺動可能に支持され、その摺動部のやや上方の側部には内外を連通する連通孔７４が設けられている。２段目の拡径部は、ボディ形成部材５２の大径部によって軸線方向に摺動可能に支持されている。

ガイド部材７２とボディ形成部材５３との間には、作動ロッド１９を主弁の開弁方向に付勢するスプリング７５が介装されている。また、ガイド部材７２と弁体形成部材６３との間には、弁形成部材１５を副弁の閉弁方向に付勢するスプリング７６が介装されている。スプリング７６の荷重はスプリング７５の荷重よりも小さく設定されている。弁体形成部材６３、ガイド部材７２およびボディ形成部材５３により囲まれる圧力室７７は、作動ロッド１９の内部通路７８を介して圧力室２８に連通している。つまり、圧力室７７には、圧力室２８と同様に吸入圧力Ｐｓが満たされる。

なお、変形例においては、ボディ形成部材５２と弁体形成部材７１との間にシール部材を設け、ポート１１から導入された吐出冷媒が圧力室２８へ漏れることを規制するようにしてもよい。例えば、ボディ形成部材５２の小径部の基端部に薄膜シート状（リング状）のパッキンを設けてもよい。そのパッキンに前後差圧が作用したときにセルフシール作用によりその内周部が弁体形成部材７１の摺動面に圧着するように構成してもよい。

パワーエレメント４は、作動ロッド１９とシャフト３６との間に介装されて弁部の開閉方向に変位可能に支持された中空のハウジング８１と、ハウジング８１内に密閉された基準圧力室Ｓを形成するように支持された感圧部材８２と、感圧部材８２の上端部に連結された反力伝達部材６９とを備えている。ハウジング８１は、ステンレス鋼板をプレス成形して得られた第１ハウジング８４と第２ハウジング８５とを接合して形成され、内部に感圧部材８２および反力伝達部材６９の収容空間を形成する。

第１ハウジング８４は有底筒状をなし、その底部中央に下方に延出する３つの脚部８６が設けられている（同図にはその１つのみ表示）。そして、その３つの脚部８６に囲まれる空間にシャフト３６の上端部を収容するようにしてシャフト３６に連結されている。各脚部８６は、第１ハウジング８４の底部に切り込みを入れ、その切り込み部を下方に折り曲げることにより得られる。そのように脚部８６を形成する結果、第１ハウジング８４の底部には、内外を連通させる３つの連通孔８７が形成される。第１ハウジング８４の底部中央において３つの脚部８６に囲まれる位置は、感圧部材８２の下端中央を嵌合させるために凹形状に形成されている。第１ハウジング８４の上半部側部には、内外を連通させるとともに反力伝達部材６９の一部を露出させる複数の挿通孔８８が設けられている。

第２ハウジング８５は有底筒状をなし、その上端部に半径方向外向きに延設されたフランジ部の先端にて第１ハウジング８４に接合（溶接）されている。第２ハウジング８５は、感圧部材８２の小径部に外挿されて摺動可能に支持される一方、その底部にて作動ロッド１９を下方から支持している。第２ハウジング８５の底部中央には、内外を連通させる連通孔８９が設けられている。この連通孔８９を介して作動ロッド１９の内部通路７８とハウジング８１の収容空間が連通される。第２ハウジング８５の上端外周縁において、複数の挿通孔８８に対応する位置には、反力伝達部材６９の一部を露出させる複数の挿通孔９０がそれぞれ設けられている。

感圧部材８２は、上下（弁部の開閉方向）に対向する一対のダイヤフラム９１，９２と、その一対のダイヤフラムのそれぞれに接合された一対のストッパ部材９３，９４と、その一対のストッパ部材の間に介装されたスプリング９５を含んで構成される。ダイヤフラム９１、９２はともに薄膜状の金属ダイヤフラムをプレス成形して得られた有底筒状の本体を有し、その開口部を突き合わせるように接合されて基準圧力室Ｓを形成している。すなわち、各ダイヤフラムの開口端部において半径方向外向きに延出する外周縁部を互いに突き合わせ、その外周縁部を一対のリング部材９６，９７により挟んで封止した状態で外周溶接を施すことにより密閉された基準圧力室Ｓが形成されている。この溶接は真空雰囲気内で行われるため、基準圧力室Ｓは真空状態となっているが、基準圧力室Ｓ内に大気等を満たすようにしてもよい。一対のリング部材９６，９７は同じ外径を有し、第１ハウジング８４の内周面に摺動しつつガイドされるガイド部材としても機能する。ダイヤフラム９１の底部中央には上方に凸となる連結部が形成され、ダイヤフラム９２の底部中央には下方に凸となる連結部が形成されている。

ストッパ部材９３は段付円柱状をなし、その上面中央に突設された凸部９８がダイヤフラム９１の連結部に下方から嵌合されるように連結されている。ストッパ部材９３の側部には半径方向外向きに延出するフランジ部４５が設けられている。一方、ストッパ部材９４も段付円柱状をなし、その下面中央に突設された凸部９９がダイヤフラム９２の連結部に上方から嵌合されるように連結されている。すなわち、第１ハウジング８４の底部中央の凹形状とストッパ部材９４の凸部９９とによりダイヤフラム９２の連結部が挟まれるように固定されている。ストッパ部材９４の側部には半径方向外向きに延出するフランジ部４６が設けられている。スプリング９５は、フランジ部４５とフランジ部４６との間に介装され、ストッパ部材９３とストッパ部材９４とを互いに離間させる方向に付勢している。このため、感圧部材８２は、圧力室２８の吸入圧力Ｐｓと基準圧力室Ｓの基準圧力との差圧に応じて軸線方向（弁部の開閉方向）に伸長または収縮する。ただし、その差圧が大きくなっても感圧部材８２が所定量収縮すると、ストッパ部材９３とストッパ部材９４の互いの先端面が当接して係止されるため、その収縮が規制される。

反力伝達部材６９は、円板状をなし、その外周縁部からハウジング８１を貫通して上方に延びる３つの脚部７０を有する（同図には１つのみ表示）。反力伝達部材６９の中央位置は、感圧部材８２の上端中央を嵌合させるために凹形状に形成されている。すなわち、その凹形状とストッパ部材９３の凸部９８とによりダイヤフラム９１の連結部が挟まれるように固定されている。反力伝達部材６９と第２ハウジング８５との間には、両者を離間する方向に付勢するスプリング７９が介装されている。なお、感圧部材８２の伸長により反力伝達部材６９が第２ハウジング８５の底部に当接状態となることもあるが、第２ハウジング８５の底部が図示のように波うち形状となっているため、作動ロッド１９の内部通路７８とハウジング８１の収容空間の連通状態は保持される。

このような構成において、圧力室２８内の吸入圧力Ｐｓが所定の設定圧力Ｐsetよりも低くなると感圧部材８２が伸長方向に変形し、反力伝達部材６９の脚部７０がストッパ２３の下面を押圧する。その結果、反力伝達部材６９に作用する反力が、感圧部材８２およびハウジング８１を介してシャフト３６に伝達され、ソレノイド３によるソレノイド力を低減する方向の力が作用するようになっている。この設定圧力Ｐsetは、基本的にはスプリング９５のばね荷重によって予め調整され、蒸発器内の温度と吸入圧力Ｐｓとの関係から、蒸発器の凍結を防止できる圧力値として設定されている。設定圧力Ｐsetは、ソレノイド３への供給電流（設定電流）を変えることにより変化させることができる。

本実施の形態においては、主弁の有効受圧径Ａ（弁孔１６の開口端部の内径）と、ガイド孔２５の内径Ｂと、ガイド部材７２の弁体形成部材６３との摺動部の外径Ｃ（＝弁体形成部材６３の拡径部の内径）とが実質的に等しく形成されている。したがって、作動ロッド１９に作用する吐出圧力Ｐｄによる力、クランク圧力Ｐｃによる力、吸入圧力Ｐｓによる力はいずれもキャンセルされる。このため、圧縮機の制御状態においては、弁体１８は、ソレノイド３による閉弁方向のソレノイド力、スプリング７５による開弁方向の力、およびパワーエレメント４による開弁方向の反力に基づいて開閉動作することになる。一方、弁座形成部材６４の下部摺動部の外径Ａ２（＝Ｏリング６８の内径）が、主弁の有効受圧径Ａよりも所定量小さく形成されている。したがって、ポート１１から導入された吐出圧力Ｐｄが弁座形成部材６４ひいては弁形成部材１５に対して副弁の閉弁方向に作用するようになる。このため、スプリング７６の荷重が小さくても、制御弁１の定常制御状態において副弁の閉弁状態を保持することができる。ただし、有効受圧径Ａと外径Ａ２との差は、制御弁１の起動時（ソレノイド３に起動電流を供給したとき）において副弁のスムーズな開弁を阻害しない程度に設定されている。一方、弁形成部材１５には、弁体形成部材６３の部分においてクランク圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が作用するが、その差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）は通常の制御状態において支障がないほど小さい。このため、圧縮機の制御状態においてはスプリング７６の付勢力によって弁体２１が弁座２０に着座した状態（副弁の閉弁状態）が保持される。なお、このように吐出圧力Ｐｄ等の利用して制御弁１の定常制御状態における副弁の閉弁状態を確保可能な構成においては、スプリング７６を省略することも可能になる。

次に、制御弁の動作について説明する。
図３および図４は、制御弁の動作を表す図であり、図２に対応する。既に説明した図２は、制御弁の最大容量運転状態を示している。図３は、制御弁のブリード機能を動作させたときの状態を示している。図４は、比較的安定した制御状態を示している。以下においては、図１に基づき、適宜図２〜図４を参照しつつ説明する。

制御弁１において、ソレノイド３が非通電のとき、つまり自動車用空調装置が動作していないときには、コア３２とプランジャ３３との間に吸引力が作用しない。また、スプリング７５が作動ロッド１９およびパワーエレメント４を介してシャフト３６を下方に付勢しているため、弁体１８が弁座１７から離間して主弁が全開状態となる。一方、スプリング７６の付勢力により弁体２１が弁座２０に着座した状態が保持されるため、副弁は閉弁状態となっている。このとき、圧縮機の吐出室からポート１１に導入された吐出圧力Ｐｄの冷媒は、全開状態の主弁を通過し、ポート１３からクランク室へと流れることになる。したがって、クランク圧力Ｐｃが高くなり、圧縮機は最小容量運転を行うようになる。また、この場合には吸入圧力Ｐｓが比較的高いので、感圧部材８２が収縮した状態となる。このとき、脚部７０がストッパ２３から離間した状態となるため、パワーエレメント４は作動ロッド１９とシャフト３６との間に介装されてはいるが、実質的に機能しない。

一方、自動車用空調装置の起動時など、ソレノイド３の電磁コイル３４に最大の制御電流が供給されると、プランジャ３３は、コア３２に最大の吸引力で吸引される。このとき、図３に示すように、ソレノイド力がパワーエレメント４を介して作動ロッド１９にそのまま伝達されて弁体１８が弁座１７に着座するが、ソレノイド力が大きいために主弁が閉じるだけでは留まらず、作動ロッド１９が弁形成部材１５を押圧しながらさらに上昇する。その結果、弁体２１が弁座２０から離間して副弁が開放される。このとき、感圧部材８２はストッパ部材９３とストッパ部材９４とが当接する最小状態まで収縮し、パワーエレメント４はその上死点に変位する。

すなわち、ソレノイド３に起動電流を供給することで主弁を閉じてクランク室への吐出冷媒の導入を規制すると同時に弁形成部材１５を変位させ、副弁を直ちに開いてクランク室内の冷媒を吸入室に速やかにリリーフさせる。本実施の形態では、圧縮機に形成された減圧通路（クランク室と吸入室とをつなぐオリフィス等）を介してもクランク室の減圧が行われるが、このように副弁を速やかに開弁させてその減圧応答性を最大限に高めることができ、圧縮機を速やかに起動させることができる。この状態から、ソレノイド３に供給する制御電流をやや低減すると、図２に示したように、主弁および副弁の双方が閉じた最大容量運転状態となる。

ここで、ソレノイド３に供給される電流値が所定値に設定された制御状態にあるときには、図４に示すように、弁体２１が弁座２０に着座して副弁を閉じた状態で、弁体１８が弁体２１とは別体にて動作して主弁を開閉する。このとき、弁体１８は、スプリング７５による開弁方向の力と、スプリング７６による閉弁方向の力と、ソレノイド３による閉弁方向のソレノイド力と、吸入圧力Ｐｓにより動作するパワーエレメント４によるソレノイド力を低減する方向の力とがバランスした弁リフト位置にて停止する。

そして、たとえば冷凍負荷が大きくなり吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetよりも高くなると、感圧部材８２が縮小するため、パワーエレメント４ひいては弁体１８が相対的に上方（閉弁方向）へ変位する。その結果、主弁の弁開度が小さくなり、圧縮機は吐出容量を増やすよう動作する。その結果、吸入圧力Ｐｓが低下する方向に変化する。逆に、冷凍負荷が小さくなって吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetよりも低くなると、感圧部材８２が伸長する。その結果、反力伝達部材６９の反力がシャフト３６に対してソレノイド力を低減させる方向に作用する。この結果、弁体１８への閉弁方向の力が低減されて主弁の弁開度が大きくなり、圧縮機は吐出容量を減らすよう動作する。その結果、吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetに維持され、過剰冷房が防止される。

図５は、制御弁の組み付け工程および取り付け工程の特徴的部分を概略的に示す図である。（Ａ）および（Ｂ）は、その組み付け経過を表している。（Ｃ）は制御弁が圧縮機に取り付けられるときの状態を表している。
制御弁１の組み付けに際しては、まず同図（Ａ）に示すように、ケース３０の内方にスリーブ３１に収容したコア３２，プランジャ３３およびシャフト３６、電磁コイル３４を巻回したボビン４１、接続端子４４、およびカラー４２を含むソレノイド組立体を組み付ける。このとき、接続部材６も組み付けられる。その後、そのソレノイド組立体を図示しないモールド成形型に組み込み、樹脂材をモールド（射出成形）することにより、同図（Ｂ）に示すように端部部材３５を一体成形する。そのモールドの過程でケース３０と電磁コイル３４との間隙にも樹脂材が満たされる。その後、同図（Ｃ）に示すように、弁本体２を接続部材６に組み付けることにより制御弁１が構成される。

このように組み付けられた制御弁１は、同図（Ｃ）に示すように、圧縮機のハウジングに設けられた取付孔１００に取り付けられる。このとき、制御弁１は、その弁本体２側から取付孔１００に挿入され、図示しないワッシャなどによって固定される。ケース３０と取付孔１００との間にＯリング４９が介装されるため、外部雰囲気が取付孔１００の内部に侵入することが効果的に防止または抑制される。

以上に説明したように、本実施の形態の制御弁１においては、パワーエレメント４の感圧部材８２を一対のダイヤフラム９１，９２を弁部の開閉方向に対向させるようにして構成している。このため、その一対のダイヤフラム９１，９２のそれぞれが弁部の開閉方向に変位可能となる結果、感圧部材を単体のダイヤフラムにて構成する場合よりも大きなストロークが得られるようになる。一方、感圧部材８２をその一対のダイヤフラム９１，９２を対向させて直接連結するといった簡易な構成を有するため、ベローズよりも低コストにて実現することができる。

また、作動ロッド１９とシャフト３６とが弾性部材などを介することなくハウジング８１を介して剛に連結され、ソレノイド力がそのまま主弁の弁体１８に伝達される。このため、ソレノイド３がオフからオンに切り替えられて起動電流が供給されたときに、主弁を速やかに閉じることができる。また、主弁の弁座１７と副弁の弁体２１が弁形成部材１５に一体に形成され、弁形成部材１５が可動弁座としても機能する。このため、主弁が閉じると同時に副弁が開くように動作するため、クランク室への冷媒の導入を規制すると同時にクランク室から冷媒を排出することができ、圧縮機を速やかに起動させることができる。また、作動ロッド１９がソレノイド３により直接的に駆動されるため、仮にポート１１を通過した異物がボディ形成部材５２と弁体形成部材７１との間隙に侵入したとしても、制御弁１の駆動時に作動ロッド１９が大きく変位することにより、その異物を間隙から掻き出すことができる。このため、ボディ形成部材５２と弁体形成部材７１との間隙の入口にシール部材を配置しなくとも、異物の噛み込みの発生を防止または抑制することができる。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る制御弁は、副弁の開弁構造が異なるが、第１の実施の形態と共通する部分も有する。このため、第１の実施の形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付している。図６は、第２の実施の形態に係る制御弁の構成を示す断面図である。

図６は、第２の実施の形態に係る制御弁の構成を示す断面図である。
本実施の形態の制御弁１０１は、自動車用空調装置の冷凍サイクルに設置される図示しない可変容量圧縮機（単に「圧縮機」という）を制御する制御弁（電磁弁）として構成されている。この圧縮機は、冷凍サイクルを流れる冷媒を圧縮して高温・高圧のガス冷媒にして吐出する。そのガス冷媒は凝縮器（外部熱交換器）にて凝縮され、さらに膨張装置により断熱膨張されて低温・低圧の霧状の冷媒となる。この低温・低圧の冷媒が蒸発器にて蒸発し、その蒸発潜熱により車室内空気を冷却する。蒸発器で蒸発された冷媒は、再び圧縮機へと戻されて冷凍サイクルを循環する。圧縮機は、自動車の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に圧縮用のピストンが連結され、揺動板の角度を変化させてピストンのストロークを変えることにより冷媒の吐出量を調整する。制御弁１０１は、その圧縮機の吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を制御することで揺動板の角度、ひいてはその圧縮機の吐出容量を変化させる。

制御弁１０１は、圧縮機の吸入圧力Ｐｓを設定圧力に保つように、吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を制御するいわゆるＰｓ感知弁として構成されている。制御弁１０１は、吐出冷媒の一部をクランク室へ導入するための冷媒通路を開閉する弁部を含む弁本体１０２と、その弁部の開度を調整してクランク室へ導入する冷媒流量を制御するソレノイド１０３とを一体に組み付けて構成される。弁本体１０２は、段付円筒状のボディ１０５、ボディ１０５の内部に設けられた弁部、ボディ１０５の内部に設けられて弁部を開閉するための駆動力を発生するパワーエレメント１０４（「感圧部」に該当する）等を備えている。ボディ１０５とソレノイド１０３とは接続部材１０６を介して接続固定されている。なお、ボディ１０５と接続部材１０６とを合わせたものを制御弁１０１のボディと捉えることもできる。

ボディ１０５の側部には、圧縮機の吐出室に連通して吐出圧力Ｐｄを受けるポート１１（「吐出室連通ポート」に該当する）が設けられている。ポート１１には、ボディ１０５の内部へのごみ等の侵入を抑制するためのフィルタ１２が取り付けられている。ポート１１は、ボディ１０５の上部に設けられたポート１３（「クランク室連通ポート」に該当する）と内部で連通している。ポート１３は、圧縮機のクランク室に連通し、主弁を経由した冷媒をクランク室へ向けて導出する一方、圧縮機の起動時にはクランク室から排出された冷媒を導入する。このとき導入された冷媒は、副弁を介して吸入室へ導出される。ボディ１０５の下端開口部は、ソレノイド１０３との間に形成された空間を介して圧縮機の吸入室に連通する。ボディ１０５の下端部の側部には、圧縮機の吸入室に連通して吸入圧力Ｐｓを受けるポート２６（「吸入室連通ポート」に該当する）が形成されている。

ボディ１０５内のポート１１とポート１３とを連通する冷媒通路（主通路）には弁孔１６が形成され、その弁孔１６のポート１１側の開口端部に弁座１７（主弁座）が形成されている。また、ボディ１０５には、円筒状の弁形成部材１１５が軸線方向に変位可能に設けられている。弁形成部材１１５は、その上端部が縮径されて弁孔１６に挿通され、その縮径部の基端部により弁体１８（主弁体）が形成されている。すなわち、弁体１８は、弁形成部材１１５の一部として形成され、弁座１７にポート１１側から接離可能に対向するように配置されている。弁形成部材１１５の内部通路は、ポート１３とポート２６とを連通させる冷媒通路（副通路）を形成する。

弁形成部材１１５は、ボディ１０５の中央部に設けられた挿通孔２４に摺動可能な摺動部と、弁孔１６の上端部に摺動可能な摺動部を有し、これらの摺動部がガイドされることで軸線方向に動作する。弁形成部材１１５の縮径部には、内外を連通する連通孔１１６が設けられている。弁座１７はテーパ面をなし、弁体１８の先端外周縁部が弁座１７に着脱することによって主弁（第１の弁部）を開閉し、吐出室からクランク室へ流れる冷媒流量を調整する。

ボディ１０５は、その下半部の内径が複数段に拡径されており、その下半部の軸線方向中央付近に円板状のストッパ１２３が圧入されている。ストッパ１２３の中央部には、段付円筒状の弁座形成部材１２０が加締接合されている。弁座形成部材１２０には、円柱状の作動ロッド１１９が軸線方向に摺動可能に挿通されている。弁座形成部材１２０は、ストッパ１２３の上面に当接するように配設され、その上端部には半径方向外向きに延出するフランジ部が設けられている。このフランジ部の下面により弁座２０（副弁座）が形成されている。また、そのフランジ部を外側から囲むように段付円筒状の弁体形成部材１２２が配設されている。

弁体形成部材１２２は、その上端部が弁形成部材１１５の下端部に摺動可能に支持され、下端部には半径方向内向きに延出するフランジ部が設けられている。このフランジ部により弁体２１（副弁体）が形成されている。弁体２１は、下方から弁座２０に着脱して副弁（第２の弁部）を開閉し、クランク室から吸入室へリリーフする冷媒流量を調整する。 接続部材１０６は有底段付円筒状をなし、その拡径された上半部にボディ１０５の下端部が内挿されるように圧入され、底部にソレノイド１０３が接続されている。ボディ１０５、接続部材１０６およびソレノイド１０３により囲まれる内部空間は、吸入圧力Ｐｓが導入される圧力室２８を形成する。圧力室２８には、吸入圧力Ｐｓを感知して軸線方向に動作するパワーエレメント１０４が配置されている。

一方、ソレノイド１０３は、ヨークとしても機能する有底円筒状のケース１３０と、ケース１３０に対して固定された有底円筒状のスリーブ１３１と、ケース１３０に固定されるとともにスリーブ１３１の開口部側である上半部に内挿された円筒状のコア３２と、スリーブ１３１の底部側である下半部に収容されてコア３２と軸線方向に対向配置された円柱状のプランジャ１３３と、外部からの供給電流により磁気回路を生成する電磁コイル３４と、ケース１３０の下端開口部を封止するように設けられた端部部材１３５とを備えている。接続部材１０６の底部とケース１３０の底部とが突き合わされ、その底部中央を貫通するように挿通孔２９が形成されている。そして、コア３２の上端部がその挿通孔２９に挿通されて外方に加締められることにより、接続部材１０６とケース１３０とを内方から挟み込むように連結固定している。

コア３２の中央を軸線方向に貫通するように、長尺柱状のシャフト１３６が挿通されている。シャフト１３６は、その下端部がプランジャ１３３の上端部に同軸状に圧入されている。コア３２とシャフト１３６との間隙には、圧力室２８と連通する冷媒通路が形成されている。プランジャ１３３の外周面の所定箇所には軸線方向に沿った溝部１３７が形成されている。コア３２とシャフト１３６との間隙を通過した吸入圧力Ｐｓの冷媒は、さらにその溝部１３７とスリーブ１３１との間に形成された通路を通ってプランジャ１３３の下部、つまり背圧室３９に導入される。シャフト１３６は、その上端部がパワーエレメント１０４に連結されており、ソレノイド力をパワーエレメント１０４を介して作動ロッド１１９に伝達する。

スリーブ１３１は、非磁性材料からなり、その底部中央部が上方にやや凸となり、プランジャ１３３を下方から支持できるように構成されている。また、スリーブ１３１には円筒状のボビン４１が外挿されており、そのボビン４１に電磁コイル３４が巻回されている。このボビン４１に電磁コイル３４が巻回されたコイル組立体とケース１３０との間には、樹脂材からなる段付円筒状の熱伝達部材１３４が介装されている。熱伝達部材１３４は、電磁コイル３４で発生した熱をケース１３０に伝達してその放熱効率を高める。コア３２の上端部外周面、スリーブ１３１の上端面、およびケース１３０の底部内面により囲まれた空間にはシールリング４７が介装され、ソレノイド１０３の内外のシールを確保している。

ケース１３０の下端部は拡径され、半径方向外向きに突出した拡径部４０となっており、その内方に円板状のカラー１４２が配設されている。カラー１４２は、その拡径部４０の下端部が内方に加締められることによりケース１３０に固定されている。カラー１４２は、磁性材料からなり、ケース１３０とともに磁気回路を構成する。カラー１４２の底部中央には挿通孔４３が設けられ、スリーブ１３１の下端部がその挿通孔４３を介して露出している。ボビン４１からは電磁コイル３４につながる一対の接続端子４４が延出し、それぞれカラー１４２および端部部材１３５を貫通して外部に引き出されている。同図には説明の便宜上、その一対の片方のみが表示されている。

端部部材１３５は、ケース１３０に内包されるソレノイド１０３内の構造物全体を下方から封止するように取り付けられている。端部部材１３５からは接続端子４４の先端部が引き出されており、図示しない外部電源に接続される。なお、端部部材１３５を形成する樹脂材としては、例えばガラスを含有した６６ナイロン等のように適度な硬さと弾性を有するものが好ましい。一定以上の取付精度を確保するために、ゴムよりも硬度の高いものであるのが好ましい。

端部部材１３５の上端外周面とケース１３０の下端内周面との間に比較的小さなＯリング４８が介装されている。また、ケース１３０の拡径部の上方には、Ｏリング４９がケース１３０に外挿されるように取り付けられている。Ｏリング４９は、Ｏリング４８よりも大きく、図示しない圧縮機のハウジングに設けられた取付孔に制御弁１０１が取り付けられた際に、その取付孔とケース１３０との間に介装されるように配置され、外部からハウジング内部への異物の侵入を規制する。

図７は、図６の上半部に対応する部分拡大断面図である。
ボディ１０５の外周部のポート１１が含まれる位置には、ボディ１０５の内方に向かって段階的に幅が大きくなる溝状の嵌合部１５９が形成され、その嵌合部１５９に環状のフィルタ１２が嵌着されている。すなわち、嵌合部１５９は、小幅部１６０と、その小幅部１６０より幅が大きい大幅部１６２とからなる。本実施の形態では、この嵌合部１５９を旋盤による切削加工により成形する。具体的には、ボディ１０５のポート１１が含まれる位置にＴ字状の先端形状を有するバイトを突き当てるようにして、まず小幅部１６０と同幅で大幅部１６２と同じ深さの溝部を形成し、その溝部の形成後にそのままバイトをボディ１０５の上方および下方に所定量ずつずらして切削を進める。その後、バイトを上下方向の元の位置に戻してから退避させることにより、図示のような段付溝が形成される。

このようにして嵌合部１５９が形成された後、フィルタ１２を挿入嵌合させる。フィルタ１２は、長尺帯状の金属メッシュをその長手方向に丸めてその両端部を所定量オーバラップさせ、そのオーバラップ部にスポット溶接を施すことにより環状に形成されている。フィルタ１２は、図示のように大幅部１６２の幅よりも大きな幅を有するため、その上下端がそれぞれ折り曲げられた状態で嵌合部１５９に嵌合状態で組み付けられる。このため、フィルタ１２の脱落は確実に防止されている。

弁形成部材１１５は、有底円筒状をなし、その底部に内外を連通する連通孔１４０が設けられている。弁形成部材１１５の下端部と、弁体形成部材１２２と、弁座形成部材１２０とにより囲まれた空間は、連通孔１４０を介してポート１３に連通し、クランク圧力Ｐｃが満たされる圧力室１５０を形成する。弁形成部材１１５の下部には凹溝が周設され、その凹溝とボディ１０５との間には、弁形成部材１１５を主弁の開弁方向に付勢するスプリング７５が介装されている。作動ロッド１１９は、弁座形成部材１２０を軸線方向に貫通し、その一端側が圧力室１５０に延出して弁形成部材１１５に連結され、他端側が圧力室２８に延出してパワーエレメント１０４に連結されている。

なお、本実施の形態では省略したが、変形例においては、ボディ１０５と弁形成部材１１５との間にシール部材を設け、ポート１１から導入された吐出冷媒が圧力室２８へ漏れることを規制するようにしてもよい。例えば、挿通孔２４のポート１１側の開口端部に薄膜シート状（リング状）のパッキンを設けてもよい。そのパッキンに前後差圧が作用したときにセルフシール作用によりその内周部が弁形成部材１１５の摺動面に圧着するように構成してもよい。

パワーエレメント１０４は、作動ロッド１１９とシャフト１３６との間に介装されて弁部の開閉方向に変位可能に支持された中空のハウジング１８１と、ハウジング１８１内に密閉された基準圧力室Ｓを形成するように支持された感圧部材１８２と、感圧部材１８２の上端部に連結された反力伝達部材１６９とを備えている。ハウジング１８１は、ステンレス鋼板をプレス成形して得られた有底円筒状の第１ハウジング１８４と第２ハウジング１８５を、それらの開口部を突き合わせるように接合して形成され、内部に感圧部材１８２および反力伝達部材１６９の収容空間を形成する。

第１ハウジング１８４は、その底部中央に上方に突出した嵌合凸部１８６が設けられ、その嵌合凸部１８６にシャフト１３６の上端部を収容するようにしてシャフト１３６に連結されている。第１ハウジング１８４は、その側面が周方向に波形状となっており、その波形状の外側頂点部において接続部材１０６に摺動可能に支持されている。第２ハウジング１８５は、その下端部が第１ハウジング１８４の上端部に接合（溶接）されている。第２ハウジング１８５は、その底部中央にて作動ロッド１１９を下方から支持している。第２ハウジング１８５の上端外周縁には、反力伝達部材１６９の一部を露出させる複数の挿通孔９０がそれぞれ設けられている。

感圧部材１８２は、上下（弁部の開閉方向）に対向する一対のダイヤフラム１９１，１９２と、その一対のダイヤフラムに挟まれるガイド部材１８８と、その一対のダイヤフラムのそれぞれに接合された一対のストッパ部材１９３，１９４と、その一対のストッパ部材の間に介装されたスプリング１９５を含んで構成される。ダイヤフラム１９１、１９２はともに薄膜円板状の金属ダイヤフラムからなり、円筒状のガイド部材１８８の上端開口部、下端開口部をそれぞれ封止するように装着されている。すなわち、ガイド部材１８８とリング部材９６との間にダイヤフラム１９１の外周縁部が挟まれるようにして外周溶接を施し、ガイド部材１８８とリング部材９７との間にダイヤフラム１９２の外周縁部が挟まれるようにして外周溶接を施すことにより密閉された基準圧力室Ｓが形成されている。この溶接は真空雰囲気内で行われるため、基準圧力室Ｓは真空状態となっているが、基準圧力室Ｓ内に大気等を満たすようにしてもよい。

ストッパ部材１９３は段付円柱状をなし、その上面がダイヤフラム１９１の下面中央に接合されている。ストッパ部材１９３の上端部には半径方向外向きに延出するフランジ部１４５が設けられている。一方、ストッパ部材１９４も段付円柱状をなし、その下面がダイヤフラム１９２の上面中央に接合されている。ストッパ部材１９４の下端部には半径方向外向きに延出するフランジ部１４６が設けられている。スプリング１９５は、フランジ部１４５とフランジ部１４６との間に介装され、ストッパ部材１９３とストッパ部材１９４とを互いに離間させる方向に付勢している。このため、感圧部材１８２は、圧力室２８の吸入圧力Ｐｓと基準圧力室Ｓの基準圧力との差圧に応じて軸線方向（弁部の開閉方向）に伸長または収縮する。ただし、その差圧が大きくなっても感圧部材１８２が所定量収縮すると、ストッパ部材１９３とストッパ部材１９４の互いの先端面が当接して係止されるため、その収縮が規制される。

スプリング１９５は、隣接するコイルが密着したときの密着高さが、各コイルの厚みの合計よりも小さくなる圧縮コイルスプリングからなる。すなわち、スプリング１９５は、隣接するコイルの外径が徐々に変化し、軸線方向の端部よりも中央部の外径が大きな樽型形状をなすように形成され、その一端部がストッパ部材１９３を支持軸として支持され、他端部がストッパ部材１９４を支持軸として支持されるように組み付けられている。このように、樽形の圧縮コイルスプリングを採用することにより、スプリング１９５をその荷重の大きさに比してコンパクトに形成することができる。

反力伝達部材１６９は、円板状をなし、その外周縁部からハウジング１８１を貫通して上方に延びる３つの脚部７０を有する（同図には１つのみ表示）。反力伝達部材１６９の中央位置は、感圧部材１８２の上端中央に接合されるよう凹形状に形成されている。すなわち、その凹形状とストッパ部材１９３とによりダイヤフラム１９１の中央部が挟まれるように固定されている。反力伝達部材１６９と第２ハウジング１８５との間には、両者を離間する方向に付勢するスプリング７９が介装されている。

ストッパ１２３の脚部７０に対向する位置には挿通孔１２８が設けられており、脚部７０の上端部はこの挿通孔１２８を貫通してその上部の空間に延出している。弁座形成部材１２０は、このように延出した３つの脚部７０の内方に圧入され、脚部７０と一体動作するように構成されている。したがって、脚部７０は、図示のように弁体２１が弁座２０に着座して副弁が閉じた状態になると、それより上方へ変位することはない。

このような構成において、制御弁１０１の定常制御中に圧力室２８内の吸入圧力Ｐｓが所定の設定圧力Ｐsetよりも低くなると、感圧部材１８２が伸長方向に変形する。このとき、副弁が閉弁状態にあるため、反力伝達部材１６９が感圧部材１８２の上方への変位を規制するため、感圧部材１８２は相対的に下方に変位する。すなわち、反力伝達部材１６９に作用する弁座形成部材１２０からの反力が、感圧部材１８２およびハウジング１８１を介してシャフト１３６に伝達され、ソレノイド１０３によるソレノイド力を低減する方向の力が作用する。この設定圧力Ｐsetは、基本的にはスプリング１９５のばね荷重によって予め調整され、蒸発器内の温度と吸入圧力Ｐｓとの関係から、蒸発器の凍結を防止できる圧力値として設定されている。設定圧力Ｐsetは、ソレノイド１０３への供給電流（設定電流）を変えることにより変化させることができる。

本実施の形態においては、主弁の有効受圧径Ａ（弁孔１６の開口端部の内径）と、挿通孔２４の内径Ｂと、作動ロッド１１９の弁体形成部材１２２との摺動部の外径Ｃと、副弁の有効受圧径Ｄ（弁座２０の外径）とが実質的に等しく形成されている。したがって、作動ロッド１１９に作用する吐出圧力Ｐｄによる力、およびクランク圧力Ｐｃによる力はキャンセルされる。また、弁体形成部材１２２に作用する吸入圧力Ｐｓによる力もキャンセルされる。このため、圧縮機の制御状態においては、弁体１８は、ソレノイド１０３による閉弁方向のソレノイド力、スプリング７５による開弁方向の力、およびパワーエレメント１０４による開弁方向の反力に基づいて開閉動作することになる。一方、スプリング１９５の荷重がスプリング７９の荷重よりも相当大きく設定されている。このため、制御弁１０１の定常制御状態において副弁の閉弁状態を保持することができる。

次に、制御弁の動作について説明する。
図８および図９は、制御弁の動作を表す図であり、図７に対応する。既に説明した図７は、制御弁の最大容量運転状態を示している。図８は、制御弁のブリード機能を動作させたときの状態を示している。図９は、比較的安定した制御状態を示している。以下においては、図６に基づき、適宜図７〜図９を参照しつつ説明する。

制御弁１０１において、ソレノイド１０３が非通電のとき、つまり自動車用空調装置が動作していないときには、コア３２とプランジャ１３３との間に吸引力が作用しない。また、スプリング７５が作動ロッド１１９およびパワーエレメント１０４を介してシャフト１３６を下方に付勢しているため、弁体１８が弁座１７から離間して主弁が全開状態となる。このとき、圧縮機の吐出室からポート１１に導入された吐出圧力Ｐｄの冷媒は、全開状態の主弁を通過し、ポート１３からクランク室へと流れることになる。したがって、クランク圧力Ｐｃが高くなり、圧縮機は最小容量運転を行うようになる。

また、この場合には吸入圧力Ｐｓが比較的高いので、感圧部材１８２が収縮した状態となる。このとき、ソレノイド力が作用しないため、パワーエレメント１０４が下死点に変位し、その結果、弁体２１が弁座２０から離間して副弁が開放された状態となる。また、弁体形成部材１２２が弁座形成部材１２０から離間した状態となるため、パワーエレメント１０４は作動ロッド１１９とシャフト１３６との間に介装されてはいるが、実質的に機能しない。一方、弁形成部材１１５が全開状態で下死点へ変位して弁座形成部材１２０に当接した状態となり、作動ロッド１１９の下端部は封止される。すなわち、作動ロッド１１９の下端面と弁座形成部材１２０の上端面によって第２の副弁が閉じられることになり、それによってポート１３を介したクランク室からの冷媒の導出が規制されるため、最小容量運転状態は維持される。

一方、自動車用空調装置の起動時など、ソレノイド１０３の電磁コイル３４に最大の制御電流が供給されると、プランジャ１３３は、コア３２に最大の吸引力で吸引される。このとき、図８に示すように、ソレノイド力がパワーエレメント１０４を介して作動ロッド１１９にそのまま伝達されて弁体１８が弁座１７に着座して主弁が閉じられる。このとき、作動ロッド１１９が下死点から上昇するため、上述した第２の副弁は開放される。一方、夏場などの高負荷時における圧縮機の起動直後は吸入圧力Ｐｓが高く感圧部材１８２が収縮状態にあるため、弁体２１が弁座２０から離間する副弁の開放状態が維持される。

なお、本実施の形態では、このように感圧部材１８２を収縮状態とできる吸入圧力Ｐｓとして、空調装置が多用される夏場などの所定の高負荷時に開弁可能な値を設定している。本実施の形態におけるその設定値は、ダイヤフラム１９１およびダイヤフラム１９２の有効受圧面積と吸入圧力Ｐｓ（正確には吸入圧力Ｐｓと基準圧力室Ｓの基準圧力との差圧）とにより算出される荷重にスプリング７９の荷重を加えた感圧部材１８２の収縮方向の荷重が、スプリング１９５による感圧部材１８２の伸張方向の荷重に打ち勝つことができる吸入圧力Ｐｓとなっている。

すなわち、ソレノイド１０３に起動電流を供給することで主弁を閉じてクランク室への吐出冷媒の導入を規制する一方、副弁を開弁状態とするため、クランク室内の冷媒を吸入室に速やかにリリーフさせる。本実施の形態では、圧縮機に形成された減圧通路（クランク室と吸入室とをつなぐオリフィス等）を介してもクランク室の減圧が行われるが、このように副弁を速やかに開弁させてその減圧応答性を最大限に高めることができ、圧縮機を速やかに起動させることができる。この状態から、吸入圧力Ｐｓが低下すると、図７に示したように、主弁および副弁の双方が閉じた最大容量運転状態となる。

ここで、ソレノイド１０３に供給される電流値が所定値に設定された制御状態にあるときには、吸入圧力Ｐｓもある程度低い状態にあるため、図９に示すように、弁体２１が弁座２０に着座して副弁を閉じた状態で、弁体１８が動作して主弁を開閉する。このとき、弁体１８は、スプリング７５による開弁方向の力と、ソレノイド１０３による閉弁方向のソレノイド力と、吸入圧力Ｐｓにより動作するパワーエレメント１０４によるソレノイド力を低減する方向の力とがバランスした弁リフト位置にて停止する。

そして、たとえば冷凍負荷が大きくなり吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetよりも高くなると、感圧部材１８２が縮小するため、パワーエレメント１０４ひいては弁体１８が相対的に上方（閉弁方向）へ変位する。その結果、主弁の弁開度が小さくなり、圧縮機は吐出容量を増やすよう動作する。その結果、吸入圧力Ｐｓが低下する方向に変化する。逆に、冷凍負荷が小さくなって吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetよりも低くなると、感圧部材１８２が伸長する。その結果、反力伝達部材１６９の反力がシャフト１３６に対してソレノイド力を低減させる方向に作用する。この結果、弁体１８への閉弁方向の力が低減されて主弁の弁開度が大きくなり、圧縮機は吐出容量を減らすよう動作する。その結果、吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetに維持され、過剰冷房が防止される。

以上に説明したように、本実施の形態の制御弁１０１においては、パワーエレメント１０４の感圧部材１８２を一対のダイヤフラム１９１，１９２を弁部の開閉方向に対向させるようにして構成している。このため、その一対のダイヤフラム１９１，１９２のそれぞれが弁部の開閉方向に変位可能となる結果、感圧部材を単体のダイヤフラムにて構成する場合よりも大きなストロークが得られるようになる。一方、感圧部材１８２をその一対のダイヤフラム１９１，１９２を対向させてガイド部材１８８を介して間接的に連結するといった簡易な構成を有するため、ベローズよりも低コストにて実現することができる。

作動ロッド１１９とシャフト１３６とが弾性部材などを介することなくハウジング１８１を介して剛に連結され、ソレノイド力がそのまま主弁の弁体１８に伝達される。このため、ソレノイド１０３がオフからオンに切り替えられて起動電流が供給されたときに、主弁を速やかに閉じることができる。また、特に夏場などの高負荷時においては圧縮機起動時の吸入圧力Ｐｓが高いため、副弁の開弁状態を維持できる。つまり、主弁が閉じると同時に副弁を開弁状態とできるため、クランク室への冷媒の導入を規制すると同時にクランク室から冷媒を排出することができ、圧縮機を速やかに起動させることができる。また、作動ロッド１１９がソレノイド１０３により直接的に駆動されるため、仮にポート１１を通過した異物がボディ１０５と弁形成部材１１５との間隙に侵入したとしても、制御弁１０１の駆動時に作動ロッド１１９が大きく変位することにより、その異物を間隙から掻き出すことができる。このため、挿通孔２４のポート１１側の開口部にシール部材を配置しなくとも、異物の噛み込みの発生を防止または抑制することができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はその特定の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。

例えば、各実施の形態では被感知圧力として吸入圧力Ｐｓを感知してこれを一定に保持するよう制御するいわゆるＰｓ感知弁を例に挙げた。変形例においては、被感知圧力としてクランク圧力Ｐｃを感知してこれを一定に保持するよう制御するいわゆるＰｃ感知弁として構成してもよい。

１ 制御弁、 ２ 弁本体、 ３ ソレノイド、 ４ パワーエレメント、 ５ ボディ、 １６ 弁孔、 １７ 弁座、 １８ 弁体、 １９ 作動ロッド、 ２０ 弁座、 ２１ 弁体、 ２８ 圧力室、 ３６ シャフト、 ６９ 反力伝達部材、 ７０ 脚部、 ８２ 感圧部材、 ９１，９２ ダイヤフラム、 ９３，９４ ストッパ部材、 ９５ スプリング、 １０１ 制御弁、 １０２ 弁本体、 １０３ ソレノイド、 １０４ パワーエレメント、 １０５ ボディ、 １１９ 作動ロッド、 １３６ シャフト、 １６９ 反力伝達部材、 １８１ ハウジング、 １８２ 感圧部材、 １８８ ガイド部材、 １９１，１９２ ダイヤフラム、 １９３，１９４ ストッパ部材、 １９５ スプリング。

Claims (6)

1. 被感知圧力として吸入圧力またはクランク室圧力を感知し、その被感知圧力が設定圧力となるよう吐出室からクランク室に導入する冷媒流量、およびクランク室から吸入室に導出する冷媒流量の少なくとも一方を制御し、可変容量圧縮機の吐出容量を変化させる可変容量圧縮機用制御弁において、
   内部に冷媒通路が形成されたボディと、
   前記吐出室または前記吸入室と前記クランク室とを連通させる冷媒通路を形成する弁孔に接離するようにして弁部を開閉する弁体と、
   前記設定圧力に応じた閉弁方向のソレノイド力を前記弁体に付与するソレノイドと、
   前記ボディ内に設けられ、前記被感知圧力が導入される圧力室と、
   前記被感知圧力を感知して動作し、その被感知圧力が前記設定圧力よりも低くなると前記ソレノイド力に対抗する力を発生させる感圧部と、
   前記ソレノイドに連結されて前記弁体に前記ソレノイド力を伝達可能なシャフトと、
   を備え、
   前記感圧部は、
   前記ボディに支持されたハウジングと、
   前記ハウジング内にて前記弁部の開閉方向に対向する一対のダイヤフラムと、その一対のダイヤフラムを互いに離間させる方向に付勢する付勢部材とを有し、その一対のダイヤフラムにて密閉された基準圧力室を形成し、前記圧力室の被感知圧力と前記基準圧力室の基準圧力との差圧に応じて前記弁部の開閉方向に伸長または収縮し、前記被感知圧力が前記設定圧力よりも低くなったときには伸長して、前記シャフトに対して前記ソレノイド力に対抗する力を作用させる感圧部材と、
   を含むことを特徴とする可変容量圧縮機用制御弁。
2. 前記感圧部の構成要素として、前記一対のダイヤフラムの対向面にそれぞれ接合され、前記感圧部材が収縮した際に互いの先端面が当接して係止されることによりその収縮を規制する一対のストッパ部材を備え、
   前記付勢部材としてのスプリングが、前記一対のストッパ部材の間に介装されていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
3. 前記付勢部材として、隣接するコイルが密着したときの密着高さが、各コイルの厚みの合計よりも小さくなる圧縮コイルスプリングを備えたことを特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
4. 前記圧縮コイルスプリングは、隣接するコイルの外径が徐々に変化し、軸線方向の端部よりも中央部の外径が大きな樽型形状をなすように形成され、その一端部が前記一対のストッパの一方を支持軸として支持され、他端部が前記一対のストッパの他方を支持軸として支持されるように組み付けられていることを特徴とする請求項３に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
5. 前記感圧部の構成要素として、前記一対のダイヤフラムの各外周端部を封止して前記基準圧力室を形成するとともに、前記ハウジングの内周面に摺動しつつガイドされるガイド部材をさらに含むことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の可変容量圧縮機用制御弁。
6. 前記圧力室が、前記ボディと前記ソレノイドとの間に形成され、
   前記感圧部は、
   前記ハウジングが、前記圧力室内で前記弁体と前記シャフトとの間に挟まれつつ変位可能に支持され、
   前記ハウジング内における前記感圧部材の前記シャフトとは反対側に接続されるとともに前記ハウジングの外部に延出する脚部を有し、前記被感知圧力が前記設定圧力よりも低くなったときに前記感圧部材の伸長により前記脚部が前記ボディを直接又は間接的に押圧し、その反力によって前記ハウジングを介して前記シャフトに前記ソレノイド力に対抗する力を付与する反力伝達部材をさらに含み、
   前記一対のダイヤフラムの一方がその中央部にて前記一対のストッパの一方と前記反力伝達部材とに挟まれるようにして連結され、他方がその中央部にて前記ハウジングを介して前記一対のストッパの他方と前記シャフトとに挟まれるようにして連結されていることを特徴とする請求項２〜５のいずれかに記載の可変容量圧縮機用制御弁。

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