JP6609885B2 - 制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、ＰＷＭ制御方式のソレノイドにより駆動される制御弁に関する。

自動車用空調装置は、一般に、圧縮機、外部熱交換器、膨張装置、蒸発器等を冷凍サイクルに配置して構成される。圧縮機としては、例えばエンジンの回転数によらず一定の冷房能力が維持可能な可変容量圧縮機（単に「圧縮機」ともいう）が用いられている。この圧縮機は、エンジンによって駆動される回転軸と、その回転軸に取り付けられた揺動板とを有する。揺動板には圧縮用のピストンが連結され、その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、冷媒の吐出容量が調整される。揺動板の角度は、密閉された制御室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。この制御室の圧力（以下「制御圧力」という）は、例えば圧縮機の吐出室と制御室との間に設けられた制御弁により制御される。

このような制御弁は、電磁弁として構成されることが多く、ボディ内に吐出室と制御室とを連通させる通路を有する。その通路の途中に弁座が設けられる。ボディ内には弁体が設けられ、その弁体を弁座に接離させて弁部の開度を調整することにより、制御室に導入される冷媒流量を制御する。弁開度は、弁体に作用する冷媒圧力による力と、ソレノイドによる駆動力と、制御設定値を設定するために配置されたスプリングの付勢力とのバランスによって調整される。この制御設定値は、ソレノイドへの供給電流値を変更することで事後的に調整できる。このような制御弁においては、その開弁特性におけるヒステリシスの低減や省電力等の観点から、ソレノイドへの通電制御にＰＷＭ（Pulse Width Modulation ）方式が採用されるものが多い。例えば、所定のデューティ比に設定した４００Ｈｚ程度のパルス電流を供給して容量制御を行うものがある（例えば特許文献１参照）。

特開２００５−１７１９０８号公報

このような制御弁は、一般に、弁開度が制御される定常制御時において弁部が寸開の状態となる。一方、上述したＰＷＭによる通電制御がソレノイドのプランジャに微小振動を生じさせるため、その振動が弁体に伝達される。このため、その振幅によっては弁体が弁座に衝突して跳ね返り、弁開度が変化して制御性能を低下させる可能性があった。そこで、従来は弁体につながる可動部に別部材を押し付けて摺動荷重を与えるなどの方策がとられていた。

しかしながら、このような構成では、その摺動荷重の大きさによっては可動部の円滑な動作を妨げる可能性がある。そのため、適正な摺動荷重を与えるために部材間の高い寸法精度が要求されるなど、加工や組み付けが厳しくなるといった問題があった。このような問題は、ＰＷＭ制御方式のソレノイドにより駆動される制御弁であれば、その用途にかかわらず同様に生じ得る。

本発明の目的の一つは、ＰＷＭ方式の通電制御がなされる制御弁において、定常制御時の弁体の振動を簡易に抑えることにある。

本発明のある態様は、ＰＷＭ制御方式のソレノイドにより駆動される制御弁である。この制御弁は、作動流体を導入する第１ポートと、作動流体を導出する第２ポートと、第１ポートと第２ポートとをつなぐ通路に設けられた弁座と、を有するボディと、弁座に着脱して弁部を開閉する弁体と、ソレノイドの駆動力を弁体に伝達するよう軸線方向に駆動される作動部材と、粘弾性を有し、ボディ又はボディに対して固定される固定部材と作動部材との間に介装される吸振部材と、を備える。

弁開度の定常制御時において、ＰＷＭ制御に伴う作動部材の振動に追従するように吸振部材がその粘弾性により動的に変形し、作動部材の振幅が吸振部材と作動部材との間の摺動を生じさせない範囲に含まれるよう、吸振部材の材質および構造が設定されている。

この態様によると、吸振部材の粘弾性を利用して作動部材ひいては弁体の振動が抑制される。すなわち、ＰＷＭ制御に伴って作動部材が振動しようとすると、それに追従するように吸振部材が動的に変形する。このとき、作動部材の振動に対する抵抗として特に吸振部材の粘性が寄与し、その振動を抑えることができる。このように吸振部材そのものの粘弾性を利用するようにしたため、吸振部材と作動部材との摺動摩擦を利用する場合のように両者間の寸法を精密に調整する必要がない。このため、定常制御時の弁体の振動を簡易に抑えることができる。

本発明によれば、ＰＷＭ方式の通電制御がなされる制御弁において、定常制御時の弁体の振動を簡易に抑えることができる。

第１実施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。 制御弁の部分断面図である。 吸振部材の荷重特性を表す図である。 第２実施形態に係る制御弁の上半部に対応する部分拡大断面図である。 変形例の主要部を表す部分拡大断面図である。 第３実施形態に係る制御弁の構成を示す断面図である。 第４実施形態に係る制御弁の下半部の構成を表す部分拡大断面図である。 図６（Ｆ）に示した吸振部材の適用例を表す部分拡大断面図である。

以下、本発明の実施形態を、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実施形態］
図１は、第１実施形態に係る制御弁の構成を示す断面図である。
制御弁１は電磁弁であり、図示しない自動車用空調装置の可変容量圧縮機（単に「圧縮機」という）の吐出容量を制御する。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。そのガス冷媒は外部熱交換器（凝縮器又はガスクーラ）にて冷却され、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を有し、その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ている。その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、冷媒の吐出量が調整される。制御弁１は、その圧縮機の吐出室から制御室へ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。なお、本実施形態の制御室はクランク室からなるが、変形例においてはクランク室内又はクランク室外に別途設けられた圧力室であってもよい。制御弁１は、圧縮機の吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が制御目標値である設定差圧に近づくように吐出室から制御室に導入する冷媒流量を制御するいわゆるＰｄ−Ｐｓ差圧弁として構成されている。

制御弁１は、弁本体２とソレノイド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を有する。ボディ５は、本実施形態では真鍮からなるが、アルミニウム合金からなるものとしてもよい。ボディ５には、その上端側からポート１０，１２，１４が設けられている。このうち、ポート１０はボディ５の上端部に設けられ、ポート１２，１４はボディ５の側部に設けられている。ポート１０は吐出室に連通する「吐出室連通ポート」として機能し、ポート１２は制御室に連通する「制御室連通ポート」として機能し、ポート１４は吸入室に連通する「吸入室連通ポート」として機能する。また、ポート１０は吐出室から冷媒を導入する「第１ポート」として機能し、ポート１２は制御室へ冷媒を導出する「第２ポート」として機能する。

ボディ５においてポート１０とポート１２とを連通させる通路には、段付円筒状の弁座形成部材１６が配設されている。弁座形成部材１６は、ステンレス鋼（例えばＳＵＳ４２０）を焼き入れして形成され、ボディ５よりも硬度が高い。弁座形成部材１６は、ボディ５の上部に同軸状に挿通され、ボディ５の上部を内方に加締めることにより固定されている。弁座形成部材１６には軸線に沿った貫通孔が設けられており、その下半部により弁孔１８が形成されている。ボディ５における弁座形成部材１６の下方には、ポート１２に連通する弁室２０が形成されている。弁座形成部材１６の下半部は、下方に向けて外径が小さくなるテーパ状をなし、弁室２０内に延在している。弁座形成部材１６の下端面に弁座２２が形成されている。弁室２０には、弁座２２に下方から対向するように弁体２４が配設されている。弁体２４が弁座２２に接離することにより弁部の開度が調整される。

本実施形態ではこのように、ボディ５の素材として軟らかいものを採用することでその加工性を高く維持する一方、弁座２２が形成される部材（弁座形成部材１６）については高硬度とすることで弁座２２の摩耗や変形を防止又は抑制している。それにより、弁体２４の良好な着座性能を維持できるようにしている。

ボディ５の内部空間を上下に区画するように隔壁２６が設けられている。隔壁２６の上方には弁室２０が形成され、下方には作動室２８が形成されている。弁室２０は、ポート１２を介して制御室に連通する。作動室２８は、ポート１４を介して吸入室に連通する。隔壁２６の中央には軸線方向に延在するガイド部３０が設けられている。そのガイド部３０を軸線に沿って貫通するようにガイド孔３２が形成され、そのガイド孔３２には長尺状の作動ロッド３４が軸線方向に摺動可能に挿通されている。弁体２４は、作動ロッド３４の上端に同軸状に設けられている。弁体２４と作動ロッド３４とは、ステンレス鋼を切削加工することにより一体成形されている。

ガイド部３０は、隔壁２６の上面側に小さく突出し、下面側に大きく突出している。ガイド部は、下方に向けて外径が小さくなるテーパ状をなし、作動室２８内に延在している。それによりガイド孔３２の長さが十分に確保され、作動ロッド３４が安定に支持されている。弁体２４は、作動ロッド３４と一体に動作し、その上端面にて弁座２２に着脱して弁部を開閉する。弁座形成部材１６の硬度が十分に高いため、弁体２４が繰り返し着座しても弁座２２は変形し難く、弁部の耐久性が確保されている。

作動ロッド３４の下部には止輪３６（Ｅリング）が嵌合され、その止輪３６によって下方への移動が規制されるように円板状のばね受け３８が設けられている。ばね受け３８と隔壁２６との間には、作動ロッド３４を下方（開弁方向）に付勢するスプリング４０が介装されている。スプリング４０は、隔壁２６の下面から下方のばね受け３８に向けて小径化するテーパスプリングとされている。上述のようにガイド部３０をテーパ状としたことで、このようなテーパ状のスプリング４０が配置可能となっている。ボディ５の下部は小径部４２とされ、ソレノイド３との連結部を構成する。

ボディ５の上端開口部には、ポート１０への異物の侵入を抑制するフィルタ部材４４が設けられている。圧縮機の吐出冷媒には金属粉等の異物が含まれることがあるため、フィルタ部材４４は、その異物が制御弁１の内部に侵入することを防止又は抑制する。

一方、ソレノイド３は、円筒状のコア５０と、コア５０に外挿された有底円筒状のスリーブ５２と、スリーブ５２に収容され、コア５０と軸線方向に対向配置されたプランジャ５４と、スリーブ５２に外挿された円筒状のボビン５６と、ボビン５６に巻回された電磁コイル５８と、電磁コイル５８を外方から覆うように設けられた円筒状のケース６０と、ボビン５６の上方にてコア５０とケース６０との間に組み付けられた段付円筒状の接続部材６２と、ケース６０の下端開口部に取り付けられた端部材６４とを備える。

スリーブ５２は非磁性材料からなり、コア５０に外挿される円筒状の本体７４と、その本体７４の下端開口部を封止するように組み付けられた有底円筒状の端部材７５とを有する。スリーブ５２は、その下半部にプランジャ５４を収容している。弁本体２とソレノイド３とは、ボディ５の小径部４２（下端部）が接続部材６２の上端開口部に圧入されることにより固定されている。なお、本実施形態においては、ボディ５、弁座形成部材１６、接続部材６２、ケース６０および端部材６４が制御弁１全体のボディを形成している。

コア５０の中央を軸線方向に貫通するように挿通孔６７が形成され、その挿通孔６７を貫通するようにシャフト６８が挿通されている。シャフト６８は、作動ロッド３４と同軸状に設けられ、作動ロッド３４を下方から支持する。シャフト６８の径は作動ロッド３４のそれよりも大きい。そのシャフト６８の下半部にプランジャ５４が組み付けられている。本実施形態において、シャフト６８と作動ロッド３４とが、ソレノイド力を弁体２４に伝達する「伝達ロッド」を構成する。また、シャフト６８、作動ロッド３４およびプランジャ５４が、ソレノイド力を弁体２４に伝達するよう軸線方向に駆動される「作動部材」を構成する。

プランジャ５４は、その上部にてシャフト６８に同軸状に支持されている。シャフト６８の軸線方向中間部の所定位置には止輪７０（Ｅリング）が嵌合され、その止輪７０によってプランジャ５４の上方への移動が規制されている。プランジャ５４の側面には軸線に平行な連通溝７１が設けられており、プランジャ５４とスリーブ５２との間に冷媒を通過させる連通路が形成される。

コア５０の上端部にはリング状の軸支部材７２が圧入されており、シャフト６８の上端部がその軸支部材７２によって軸線方向に摺動可能に支持されている。軸支部材７２の外周の一部が切り欠かれることにより、コア５０と軸支部材７２との間に連通路が形成されている。この連通路を介して作動室２８の吸入圧力Ｐｓがソレノイド３の内部にも導かれる。

また、スリーブ５２の下端部（詳細には端部材７５）にはリング状の軸支部材７６（「支持部材」として機能する）が圧入されている。この軸支部材７６は、シャフト６８の下端部を摺動可能に軸支している。すなわち、シャフト６８が上方の軸支部材７２と下方の軸支部材７６とにより２点支持されることにより、プランジャ５４を軸線方向に安定に動作することができる。軸支部材７６の外周の一部が切り欠かれることにより、スリーブ５２と軸支部材７６との間に連通路が形成されている。ソレノイド３に導入された吸入圧力Ｐｓは、コア５０とシャフト６８との間の連通路、プランジャ５４とスリーブ５２との間の連通路、軸支部材７６とスリーブ５２との間の連通路を介してスリーブ５２内に満たされる。

軸支部材７６とプランジャ５４との間には、プランジャ５４を上方、つまり閉弁方向に付勢するスプリング７８が介装されている。すなわち、弁体２４は、ばね荷重として、スプリング４０による開弁方向の力とスプリング７８による閉弁方向の力との合力を受ける。ただし、スプリング４０の荷重がスプリング７８のそれよりも大きいため、スプリング４０，７８によるばね荷重は、開弁方向に作用するようになる。

ボビン５６からは電磁コイル５８につながるハーネス８０が延出し、端部材６４を貫通して外部に引き出されている。端部材６４は、ケース６０に内包されるソレノイド３内の構造物を下方から支持するように取り付けられている。

図２は、図１の上半部に対応する部分拡大断面図である。
弁座形成部材１６の中央に設けられた貫通孔９０は、その下半部が縮径されて弁孔１８を形成している。すなわち、貫通孔９０の上半部が大径部９２、下半部が小径部９４となっており、小径部９４が弁孔１８を形成する。大径部９２と小径部９４との接続部は、下方に向けて内径が縮径するテーパ面とされている。貫通孔９０は、上流側から下流側に向けて段階的に縮径されている。

また、弁座形成部材１６における貫通孔９０の半径方向外側には、貫通孔９０と平行なブリード孔９６が設けられている。ブリード孔９６は、閉弁時にも制御室へ最低限の冷媒を流入させることにより、圧縮機におけるオイル循環を確保するためのものである。圧縮機の安定した作動を確保するために、冷媒には潤滑用のオイルが含まれており、ブリード孔９６は、制御室の内外でのオイル循環を確保するものである。

ブリード孔９６は、その上部のリーク通路９８とそれより下方の連通路９９とを接続して構成されている。リーク通路９８の内径は、冷媒を漏洩させる程度の大きさとされ、弁孔１８の内径よりも相当小さい。連通路９９の内径は、貫通孔９０の大径部９２よりも小さく、小径部９４よりも大きくされている。変形例においては、連通路９９の内径を、貫通孔９０の大径部９２の内径以上としてもよいし、小径部９４の内径以下としてもよい。

弁座形成部材１６の上面は、貫通孔９０を囲むように環状の突部１５０が設けられており、その突部１５０の半径方向内側と外側とが一段低くなる段差形状とされている。突部１５０の幅は十分に小さく、本実施形態では弁孔１８の幅以下とされている。リーク通路９８は、その突部１５０の位置にて上方に開口している。このように、ブリード孔９６については冷媒の入口を小径とし、その入口を段差形状の上面に開口させることで、ブリード孔９６を介した異物の侵入を防止又は抑制している。

また、弁室２０においては、隔壁２６の上面中央部にガイド部３０が突出することにより、その周囲に環状溝１５２が形成されている。また、弁体２４の外径が直下の作動ロッド３４よりもやや大きくされている。このため、仮に異物が弁孔１８を介して弁室２０に侵入したとしても、その異物が作動ロッド３４とガイド孔３２との摺動部に侵入する可能性は極めて低い。すなわち、環状溝１５２は、異物トラップとして機能することができる。このため、作動ロッド３４とガイド孔３２との摺動部に異物が噛み込むことによる弁体２４の作動ロックが防止される。

なお、本実施形態では、弁体２４の弁部におけるシール部径ａ（弁孔１８の内径）を、作動ロッド３４の摺動部径ｂよりも微少量大きくし（ａ＞ｂ）、弁体２４の圧力感度を最適に設定している。すなわち、このような設定により開弁時における制御圧力Ｐｃの閉弁方向への寄与分を大きくすることで、弁部を少し開き難くしている。それにより、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が緩やかに立ち上がるようになり、両者の径が同じ場合に比べて制御圧力Ｐｃの影響を大きくし、圧縮機の斜板の作動応答性を下げ、開弁時における制御ハンチングを防止又は抑制している。なお、この圧力感度の調整については、例えば特開２００６−５７５０６号公報に記載の技術を用いることができる。

本実施形態では特に、ＰＷＭ制御に伴う作動部材の振動を抑制するための吸振構造が設けられる。この吸振構造は、軸支部材７２とシャフト６８との間に介装された吸振部材１００を含む。軸支部材７２は、ボディ５に対して固定される「固定部材」に該当する。軸支部材７２の内面には環状溝１０２が形成され、吸振部材１００が嵌着されている。吸振部材１００は、粘弾性を有する部材であり、本実施形態ではゴム製のＯリングからなる。

ＰＷＭ制御による弁開度の定常制御時において、吸振部材１００は、その内周部がシャフト６８の振動に追従するように動的に変形する。その際、吸振部材１００の粘弾性によってシャフト６８ひいては弁体２４の振幅が抑えられる。このとき、吸振部材１００とシャフト６８との間に摺動が生じることはなく、吸振部材１００がシャフト６８に部分的に密着しながら変形する。あるいは、吸振部材１００の密着部位が移動しながらシャフト６８が変位する。その間、吸振部材１００の粘弾性（特に粘性）が、シャフト６８の振動に対する抵抗として寄与し、弁体２４の振幅を抑えることができる。粘性による応答遅れが振動を減衰させる作用を発揮する。

図３は、制御弁１の部分断面図である。図３（Ａ）は図２のＣ−Ｃ矢視断面図であり、図３（Ｂ）は図１のＡ−Ａ矢視断面図であり、図３（Ｃ）は図１のＢ−Ｂ矢視断面図である。図３（Ａ）に示すように、吸振部材１００は、その内周部にてシャフト６８の外周面に密着している。軸支部材７２は、円筒状の本体の外周にいわゆるＤカットがなされており、平坦面１８０が形成されている。その平坦面１８０とコア５０の内周面との間に連通路１８２が形成される。

また、図３（Ｂ）に示すように、プランジャ５４の片側面にいわゆるＤカットがなされており、平坦面７７が形成されている。その平坦面７７とスリーブ５２との間に連通路１８３が形成される。さらに、図３（Ｃ）に示すように、軸支部材７６は、円筒状の本体の外周にいわゆるＤカットがなされており、一対の平坦面１８４が形成されている。その平坦面１８４とスリーブ５２（端部材７５）との間に連通路１８６が形成される。作動室２８の吸入圧力Ｐｓは、これらの連通路１８２，１８３，１８６を通ってスリーブ５２の内部に満たされる。

なお、プランジャ５４は、上述のようにＤカットが施されており、断面が非円形（軸中心に対して点対称ではない）とされている。これにより、そのＤカットが施された側の平坦面７７とその反対側面７９との径方向の磁気ギャップを異ならせている。このような構成により、ソレノイド３が通電されると、プランジャ５４は、スリーブ５２との磁気ギャップが小さい側である反対側面７９が径方向により強く吸引されるようになる。すなわち、プランジャ５４を径方向に片寄せすることができる。それにより、開弁時にプランジャ５４がスリーブ５２内で作動する際に径方向にガタつくことを抑制できる。

図１に戻り、以上の構成において、作動ロッド３４の径が弁孔１８の内径よりやや小さいものの、ほぼ同じ大きさを有するため、弁室２０において弁体２４に作用する制御圧力Ｐｃの影響はほぼキャンセル（相殺）される。このため、弁体２４には、ほぼ弁孔１８の大きさの受圧面積に対して吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が実質的に作用する。弁体２４は、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）がソレノイド３に供給された制御電流にて設定された設定差圧に保持されるように動作する。

次に、可変容量圧縮機用制御弁の基本的動作について説明する。
制御弁１において、ソレノイド３が非通電のときには、スプリング４０，７８の合力による開弁方向の荷重により弁体２４が弁座２２から離間して弁部が全開状態に保持される。このとき、圧縮機の吐出室からポート１０に導入された吐出圧力Ｐｄの高圧冷媒は、全開状態の弁部を通過し、ポート１２から制御室へと流れることになる。その結果、制御圧力Ｐｃが高められ、圧縮機は吐出容量が最小となる最小容量運転を行うことになる。

一方、自動車用空調装置の起動時または冷房負荷が最大のときには、ソレノイド３への供給電流値が最大になり、プランジャ５４は、コア５０に最大の吸引力で吸引される。このとき、弁体２４、作動ロッド３４、シャフト６８およびプランジャ５４が、一体になって閉弁方向に動作し、弁体２４が弁座２２に着座する。この閉弁動作によって制御圧力Ｐｃが低下するため、圧縮機は吐出容量が最大となる最大容量運転を行うことになる。

ここで、容量制御時においてソレノイド３に供給される電流値が所定値に設定されているときには、弁体２４、作動ロッド３４、シャフト６８およびプランジャ５４が一体動作する。このとき、弁体２４は、作動ロッド３４を開弁方向に付勢するスプリング４０のばね荷重と、プランジャ５４を開弁方向に付勢するスプリング７８のばね荷重と、プランジャ５４を閉弁方向に付勢しているソレノイド３の荷重と、弁体２４が開弁方向に受圧する吐出圧力Ｐｄによる力と、弁体２４が閉弁方向に受圧する吸入圧力Ｐｓによる力とがバランスした弁リフト位置にて停止する。

このバランスが取れた状態で、エンジンの回転数とともに圧縮機の回転数が上がって吐出容量が増えると、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が大きくなって弁体２４に開弁方向の力が作用し、弁体２４は、さらにリフトして吐出室から制御室へ流す冷媒の流量を増やす。これにより、制御圧力Ｐｃが上昇し、圧縮機は、その吐出容量を減少させる方向に動作し、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が設定差圧になるように制御される。エンジンの回転数が低下した場合には、その逆の動作が行われ、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が設定差圧になるように制御される。

図４は、吸振部材１００の荷重特性を表す図である。同図の横軸は弁体２４のストロークを示し、縦軸はシャフト６８に付与される荷重を示す。なお、弁体２４のストロークは、シャフト６８のストロークに等しい。

図示の例では、弁体２４のストロークがゼロから０．１２ｍｍ程度までは、吸振部材１００の粘弾性が抵抗として効果的に機能する領域（以下「粘弾性領域」という）となる。この粘弾性領域では、吸振部材１００とシャフト６８との間に摺動がなく、吸振部材１００の変形によりシャフト６８に抵抗（弾性抵抗、粘性抵抗）を与えることができる。この領域では、弁体２４のストロークが増加するにつれてその粘弾性による荷重が増加し、それがシャフト６８の変位を抑える方向に作用する。

一方、ストロークがその粘弾性領域を超えると、荷重が最大の状態でほぼ一定の領域となる（以下「弾性領域」という）。この弾性領域では吸振部材１００が弾性変形しつつ、吸振部材１００とシャフト６８とが密着状態を保つ。ストロークがその弾性領域を超えると、荷重が降下してほぼ一定の領域となる（以下「摩擦領域」という）。この摩擦領域では、シャフト６８が吸振部材１００に対して摺動し、動摩擦による抵抗を受ける。

本実施形態ではこのような吸振部材１００の特性に着目し、弁開度の定常制御時（弁部の寸開時）におけるシャフト６８の振幅（つまり弁体２４の振幅）が、吸振部材１００の粘弾性領域に対応する範囲に含まれるようにする。具体的には、吸振部材１００の粘弾性（特に粘性）による抵抗（振動減衰作用）を利用して、シャフト６８ひいては弁体２４の振幅が粘弾性領域（例えば０．０７ｍｍ程度）に収まるよう、吸振部材１００の材質および構造が設定されている。あるいは、ＰＷＭ制御による弁体２４のもともとの振幅（上記粘弾性による抵抗がない場合の振幅）を粘弾性領域に含むような材質および構造の吸振部材１００が用いられる。

なお、ソレノイド３の通電がオフからオンに切り替えられたとき、あるいはオフからオンに切り替えられたときには、弁体２４が大きくストロークする。その際には、吸振部材１００が一時的に摩擦領域の状態を経ることになる。すなわち、ソレノイド３の通電状態（通電有無）の切り替えに伴って弁体２４がストロークする際には、吸振部材１００との間の摺動が許容されるよう、吸振部材１００の材質および構造が設定されている。

以上に説明したように、本実施形態では、吸振部材１００の粘弾性（特に粘性）がシャフト６８の振動エネルギーを吸収する点に着目し、これを定常制御時における弁体２４の振動抑制に利用した。このように粘弾性を利用するようにしたため、吸振部材１００とシャフト６８との摺動摩擦を利用する場合のように両者間の寸法を精密に調整する必要がない。本実施形態によれば、定常制御時の弁体２４の振動を簡易に抑えることができる。

［第２実施形態］
図５は、第２実施形態に係る制御弁の上半部に対応する部分拡大断面図である。図６は、変形例の主要部を表す部分拡大断面図である。以下では第１実施形態との相異点を中心に説明する。なお、各図において第１実施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５に示すように、第２実施形態においては、コア２５０の上端開口部に設けられた段部２１０に吸振部材１００が配設されている。段部２１０の上端部にはリング状の軸支部材２７２が圧入され、吸振部材１００の抜け落ちを防止している。吸振部材１００は、コア２５０の内周面とシャフト６８の外周面との間に介装されるようにして支持されている。コア２５０には、挿通孔６７と作動室２８とを吸振部材１００を迂回する形で連通させる連通路２２０が設けられている。

そして、第１実施形態と同様に、吸振部材１００は、ＰＷＭ制御に伴うシャフト６８の振動に追従するように動的に変形し、その粘弾性によってシャフト６８の振幅が粘弾性領域に収まるよう、その材質および構造が設定されている。本実施形態によれば、弁開度の定常制御時において吸振部材１００とシャフト６８との間の摺動を生じさせることなく、吸振部材１００ひいては弁体２４の振動を抑制することができる。

なお、変形例においては、図６（Ａ）に示すように、吸振部材１２０として断面多角形状（四角形状）の角リングを採用してもよい。あるいは、図６（Ｂ）に示すように、吸振部材１３０として断面Ｄ形状のＤリングを採用してもよい。これらの吸振部材は、その外周面がコア２５０の内周面に密着し、内周面がシャフト６８の外周面に密着する。

また、図６（Ｃ）に示すように、吸振部材１４０をコア２５０と軸支部材２７４とにより軸線方向に挟むようにして支持してもよい。図示の例では、段部２１０と軸支部材２７４とにより吸振部材１４０の外周縁部が挟持されている。吸振部材１４０は、その内周面がシャフト６８の外周面に密着し、上記実施形態と同様に、シャフト６８の振動に対する抵抗を付与する。

あるいは、図６（Ｄ）に示すように、シャフト２６８の外周面に環状の凹部２３０を設け、吸振部材１００を嵌着させてもよい。吸振部材１００は、凹部２３０に嵌合するようにして支持され、その外周面がコア２５２の内周面に密着する。このような構成によっても吸振部材１００の粘弾性が有効に機能し、シャフト２６８ひいては弁体２４の振動を抑制することができる。

また、図６（Ｅ）に示すように、コア２５４の内周面に環状の凹部２１２を設ける一方、シャフト２７０の外周面に環状の凹部２３２を設け、これらにリング状の吸振部材１２２を嵌着させてもよい。吸振部材１２２は、その外周縁部が凹部２１２に嵌合し、内周縁部が凹部２３２に嵌合するようにして支持される。このような構成によっても吸振部材１２２の粘弾性が有効に機能し、シャフト２７０ひいては弁体２４の振動を抑制することができる。なお、図示の例では、吸振部材１２２がコア２５４およびシャフト２７０のそれぞれに嵌合しているのみであるが、例えば焼き付けや接着等の手段により固定されてもよい。焼き付け等により固定する場合には、嵌合させなくともよい。

なお、上記実施形態および変形例においては吸振部材をゴムのみにより形成したが、例えば図６（Ｆ）に断面を示すように、ゴム等の樹脂板２１６と金属板２１８とを積層して形成した吸振部材２１４としてもよい。このような構成により、樹脂板２１６の粘弾性と金属板２１８の弾性とを利用し、振動抑制の程度を適度に調整可能となる。

［第３実施形態］
図７は、第３実施形態に係る制御弁の構成を示す断面図である。本実施形態では、ソレノイド３０３における軸支部材３７２，３７６の構成が第１実施形態とは異なる。すなわち、吸振部材１００が上方の軸支部材３７２ではなく、下方の軸支部材３７６に組み付けられている。軸支部材３７６は、ボディ５に対して固定される「固定部材」に該当する。軸支部材３７６の内面に環状溝１０２が形成され、吸振部材１００が嵌着されている。このような構成によっても吸振部材１００の粘弾性が有効に機能し、シャフト６８ひいては弁体２４の振動を抑制することができる。なお、吸振部材の形状およびその支持構造については図示のものに限られず、例えば図６等に示した構造を採用することも可能である。

［第４実施形態］
図８は、第４実施形態に係る制御弁の下半部の構成を表す部分拡大断面図である。なお、同図において第３実施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。本実施形態では、吸振部材１００がプランジャ４５４に組み付けられている。プランジャ４５４の外周面に環状溝４２０が形成され、吸振部材１００が嵌着されている。プランジャ４５４には、冷媒を流通させるための連通路４３０が軸線と平行に貫通形成されている。このような構成によっても吸振部材１００の粘弾性が有効に機能し、シャフト６８ひいては弁体２４の振動を抑制することができる。なお、吸振部材の形状およびその支持構造については図示のものに限られず、例えば図６等に示した構造を採用することも可能である。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は特定の実施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。

上記実施形態では、吸振部材の材質としてゴムを採用する例を示した。変形例においては、粘弾性を有する他の樹脂材を採用してもよい。また、上記実施形態では、吸振部材をリング状の部材としたが、小片等その他の形状の部材として一つ又は複数設けてもよい。

上記実施形態では、定常制御時における作動部材の振幅（つまり弁体、シャフト、プランジャの振幅）が図４に示す粘弾性領域に収まるようにする例を示した。変形例においては、その定常制御時における作動部材の振幅が、図４に示す粘弾性領域および弾性領域に対応する範囲に含まれる（収まる）ように吸振部材の材質および構造を設定してもよい。このようにしても、作動部材の振幅を吸振部材と作動部材との摺動を生じさせない範囲に抑えることができる。

上記実施形態では、下方の軸支部材がスプリングを支持するばね受けとして機能するとともに、シャフトを軸支する軸受けとしても機能する例を示した。変形例においては、スプリングを支持するばね受けと、シャフトを軸支する軸受けとを個別に設けてもよい。そして、そのばね受けとシャフトとの間に吸振部材を介装させてもよい。あるいは、軸受けとシャフトとの間に吸振部材を介装させてもよい。

上記実施形態では、作動ロッドとシャフトとを別体にて作製した後、両者を軸線方向に同軸状に当接させる形で連結し、ソレノイド力を弁体に伝達する伝達ロッドとして構成する例を示した。変形例においては、作動ロッドとシャフトとを単一の部材により一体成形して伝達ロッドとしてもよい。

上記実施形態では、制御弁１をいわゆるＰｄ−Ｐｓ差圧弁として構成する例を示した。変形例においては、例えば制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）を制御目標値である設定差圧に近づけるいわゆるＰｃ−Ｐｓ差圧弁として構成してもよい。すなわち、吸入室に導入される冷媒を圧縮して吐出室から吐出する可変容量圧縮機の吐出容量を、制御室から吸入室へ導出する冷媒の流量を調整することにより変化させる制御弁に対し、上記実施形態の各構造を適用してもよい。あるいは、吸入圧力Ｐｓを制御目標値である設定圧力に近づけるいわゆるＰｓ制御弁に適用してもよい。

上記実施形態では、上記各構造を有する制御弁を、可変容量圧縮機用制御弁として構成する例を示したが、その用途は特に限定されず、ＰＷＭ制御方式のソレノイドにより駆動される制御弁であれば、上記構造を適用することができる。

図９は、図６（Ｆ）に示した吸振部材の適用例を表す部分拡大断面図である。図９（Ａ）は第１の適用例を示し、図９（Ｂ）は第２の適用例を示す。図９（Ａ）に示すように、吸振部材２１４は、例えば円板状の樹脂板２１６（ゴム等）と円板状の金属板２１８とを軸線方向に交互に積層してリング状に構成されてもよい。樹脂板２１６および金属板２１８のそれぞれの中央には、シャフト６８を挿通させるための挿通孔が形成されている。吸振部材２１４は、積層面となる外周面がコア２５０の内周面に密着し、積層面である内周面がシャフト６８の外周面に密着する。なお、金属板２１８としては、軸線方向に撓むように変形できるよう適度な弾性を有するものが好ましい。

また、図９（Ｂ）に示すように、吸振部材２１４は、例えば互いに径が異なる円筒状の樹脂板２１６（ゴム等の筒状樹脂部材）と円筒状の金属板２１８（筒状金属部材）とを半径方向に同心状に交互に積層してリング状に構成されてもよい。吸振部材２１４の最も内側と最も外側には、それぞれ樹脂板２１６を配置する。吸振部材２１４は、最も外側に配置された樹脂板２１６の外周面がコア２５０の内周面に密着し、最も内側に配置された樹脂板２１６の内周面がシャフト６８の外周面に密着する。

以上のような構成により、樹脂板２１６の粘弾性と金属板２１８の弾性とを利用し、振動抑制の程度を調整することができる。特に、図９（Ｂ）の構成によれば、金属板２１８を境界として複数の樹脂板２１６（ゴム等）の粘弾性が相乗的に発揮され、シャフト６８の軸線方向の動きに追従する変形量を大きくすることができる。例えば図４に示された荷重特性と比較して、粘弾性領域によるストロークを大きくとることが可能となる。

なお、図９に示す構成は、図６（Ａ）に示す構成に対応するが、吸振部材２１４の適用例はこれに限られるものではない。例えば、吸振部材２１４を図６（Ｂ）に示すような断面Ｄ形状のＤリングとしてもよい。その場合、吸振部材２１４の構成として、例えば図９（Ｂ）に示す積層構造を採用することができる。

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

１ 制御弁、３ ソレノイド、５ ボディ、１０ ポート、１２ ポート、１４ ポート、１８ 弁孔、２２ 弁座、２４ 弁体、３４ 作動ロッド、５０ コア、５４ プランジャ、６８ シャフト、７２ 軸支部材、７６ 軸支部材、１００ 吸振部材、１０２ 環状溝、１２０ 吸振部材、１２２ 吸振部材、１３０ 吸振部材、１４０ 吸振部材、２１２ 凹部、２１４ 吸振部材、２３０ 凹部、２３２ 凹部、２５０ コア、２５２ コア、２５４ コア、２６８ シャフト、２７２ 軸支部材、２７４ 軸支部材、３０３ ソレノイド、３７２ 軸支部材、３７６ 軸支部材、４２０ 環状溝、４５４ プランジャ。

Claims (3)

1. ＰＷＭ制御方式のソレノイドにより駆動される制御弁において、
   作動流体を導入する第１ポートと、作動流体を導出する第２ポートと、前記第１ポートと前記第２ポートとをつなぐ通路に設けられた弁座と、を有するボディと、
   前記弁座に着脱して弁部を開閉する弁体と、
   前記ソレノイドの駆動力を前記弁体に伝達するよう軸線方向に駆動される作動部材と、
   粘弾性を有し、前記ボディ又は前記ボディに対して固定される固定部材と前記作動部材との間に介装される吸振部材と、
   を備え、
   弁開度の定常制御時において、ＰＷＭ制御に伴う前記作動部材の振動に追従するように前記吸振部材がその粘弾性により動的に変形し、前記作動部材の振幅が前記吸振部材と前記作動部材との摺動を生じさせない範囲に含まれるよう、前記吸振部材の材質および構造が設定され、
   前記定常制御時に前記吸振部材が前記作動部材からの動摩擦抵抗を受けることがないよう、前記吸振部材の内周部が前記作動部材の振動に追従するように動的に変形することを特徴とする制御弁。
2. 前記ソレノイドの通電有無の切り替えに伴って前記弁体がストロークする際には、前記吸振部材と前記作動部材との間の摺動が許容されるよう、前記吸振部材の材質および構造が設定されていることを特徴とする請求項１に記載の制御弁。
3. 吸入室に導入される冷媒を圧縮して吐出室から吐出する可変容量圧縮機の吐出容量を、前記吐出室から制御室に導入する冷媒の流量、又は前記制御室から前記吸入室へ導出する冷媒の流量を調整することにより変化させる制御弁として構成され、
   前記吸振部材は、前記弁体と一体変位する可動部と、前記ボディと一体の固定部との間に介装されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の制御弁。

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