JP7086490B2

JP7086490B2 - 容量制御弁及び容量制御弁の制御方法

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Publication number: JP7086490B2
Application number: JP2019558288A
Authority: JP
Inventors: 大千栗原; 康平福留; 啓吾白藤
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2022-06-20
Anticipated expiration: 2038-12-07
Also published as: CN111373146B; WO2019112025A1; EP3722603B1; KR20200070333A; EP3722603A1; US20200362840A1; CN111373146A; EP3722603A4; KR102441855B1; JPWO2019112025A1; US11519399B2

Description

本発明は、容量可変型圧縮機の流量又は圧力を制御するために使用される容量制御弁及び容量制御弁の制御方法に関する。

容量可変型圧縮機として、たとえば自動車等の空調システムに用いられる斜板式容量可変型圧縮機は、エンジンの回転力により回転駆動される回転軸、回転軸に対して傾斜角度を可変に連結された斜板、斜板に連結された圧縮用のピストン等を備え、斜板の傾斜角度を変化させることにより、ピストンのストロークを変化させて冷媒の吐出量を制御するものである。

この斜板の傾斜角度は、冷媒を吸入する吸入室の吸入圧力、ピストンにより加圧した冷媒を吐出する吐出室の吐出圧力、斜板を収容した制御室（クランク室）の制御室圧力を利用しつつ、電磁力により開閉駆動される容量制御弁を用いて、制御室内の圧力を適宜制御し、ピストンの両面に作用する圧力のバランス状態を調整することで連続的に変化させ得るようになっている。

このような容量制御弁の例を図８に示す。容量制御弁１６０は、圧縮機の吐出室と第２連通路１７３を介して連通する第２弁室１８２、吸入室と第１連通路１７１を介して連通する第１弁室１８３、制御室と第３連通路１７４を介して連通する第３弁室１８４を有するバルブ部１７０と、第３弁室内に配置されて周囲の圧力によって伸縮するとともに伸縮方向の自由端に設けられた弁座体１８０を有する感圧体１７８と、第２弁室１８２と第３弁室１８４を連通する弁孔１７７を開閉する第２弁部１７６、第１連通路１７１と流通溝１７２を開閉する第１弁部１７５、及び第３弁室１８４にて弁座体１８０との係合及び離脱により第３弁室１８４と流通溝１７２を開閉する第３弁部１７９を有する弁体１８１と、弁体１８１に電磁駆動力を及ぼすソレノイド部１９０等を備えている。

そして、この容量制御弁１６０では、容量可変型圧縮機にクラッチ機構を設けなくても、制御室圧力を変更する必要が生じた場合には、吐出室と制御室とを連通させて制御室内の圧力（制御室圧力）Ｐｃ、吸入圧力Ｐｓ（吸入圧力）を制御できるようにしたものである（以下、「従来技術」という。例えば、特許文献１参照。）。

特許第５１６７１２１号公報

従来技術において、斜板式容量可変型圧縮機を長時間停止させた場合、制御室（クランク室）には液冷媒（放置中に冷却されて冷媒が液化したもの）が溜まるため、この状態で圧縮機を起動しても設定とおりの吐出量を確保することができない。このため、起動直後から所望の容量制御を行うには、制御室（クランク室）の液冷媒をできるだけ素早く排出させる必要がある。

そこで、図９に示すように、従来の容量制御弁１６０においては起動時に制御室（クランク室）の液冷媒をできるだけ素早く排出させるために液冷媒排出機能を備えている。すなわち、容量可変型圧縮機を停止して、長時間放置した後に起動させようとした場合に、制御室（クランク室）に溜まった高圧の液冷媒が、第３連通路１７４から第３弁室１８４へ流入する。すると、感圧体（ベローズ）１７８は収縮して第３弁部１７９と弁座体１８０との間が開弁して、第３弁室１８４から補助連通路１８５、連通路１８６及び流通溝１７２を通じて、液冷媒を制御室（クランク室）から吸入室を介して吐出室に排出して急速に気化させ、短時間で冷房運転状態とすることができるようになっている。

しかしながら、上記の従来技術では、液冷媒排出過程の初期においては、制御室の圧力も高いため第３弁部１７９の開度も大きく液冷媒を効率良く排出できる。しかし、液冷媒の排出が進み制御室の圧力が低下するにつれて第３弁部の開度が小さくなるため、液冷媒の排出に時間を要してしまうという問題があった。

本発明は、上記従来技術の有する問題点を解決するためになされたものであって、バルブ部の弁開度に応じて容量可変型圧縮機の流量又は圧力を制御する容量制御弁において、吸入室の圧力に関わらず液冷媒を効率良く排出して短時間で冷房運転に移行できる容量制御弁及び容量制御弁の制御方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の容量制御弁は
バルブ部の弁開度に応じて容量可変型圧縮機の流量又は圧力を制御する容量制御弁であって、
第１圧力の流体を通す第１連通路、前記第１連通路に隣接配置され第２圧力の流体を通す第２連通路、第３圧力の流体を通す第３連通路、及び、前記第２連通路と前記第３連通路とを連通する弁孔に配設される主弁座を有するバルブ本体と、
前記第３連通路側の前記バルブ本体内に配置され周囲の圧力に応動して伸縮する感圧体と、
前記第１連通路と前記第３連通路とを連通する中間連通路、前記主弁座と離接し前記弁孔を開閉する主弁部及び前記中間連通路に配設される補助弁部を有する弁体と、
第１ロッドを有する第１プランジャ及び第２ロッドを有する第２プランジャを具備するソレノイドと、を備え、
前記第１ロッドは前記主弁部を開閉し、前記第２ロッドは前記補助弁部を開閉することを特徴とする。
この特徴により、第１ロッドによって開閉される主弁部と、第２ロッドによって開閉される補助弁部は個別に開閉できるので、補助弁部は液冷媒排出開始から液冷媒排出完了まで補助弁部の開度を全開状態に保つことができ、液冷媒を効率良く排出できる。

本発明の容量制御弁は、
前記第１プランジャは前記第２プランジャと前記バルブ本体との間に配設されることを特徴とする。
この特徴によれば、第１のプランジャを最初に駆動し、第２プランジャを後に駆動することができる。

本発明の容量制御弁は、
前記第２ロッドは前記中間連通路に配設されることを特徴とする。
この特徴によれば、中間連通路を利用して第２ロッドを配置できるので小形化することができる。

本発明の容量制御弁は、
前記ソレノイドは、プレート、前記第２プランジャと前記バルブ本体の間に配設されるコア、前記プレートと前記コアの間に配設される電磁コイル、前記コアと前記第１プランジャとの間に配設される第１付勢部材、及び、前記第１プランジャと前記第２プランジャとの間に配設される第２付勢部材と、をさらに備え、
前記第２付勢部材の付勢力は前記第１付勢部材の付勢力より大きいことを特徴とする。
この特徴によれば、電流の大きさに応じて第１プランジャと第２プランジャを個別に駆動することができる。

前記第２プランジャは前記プレートと径方向に対向することを特徴としている。
この特徴によれば、電磁コイルの端部のスペースを利用してプレートを配置できるので、容量制御弁の長さを短くして小形化することができる。

前記第１プランジャは前記プレートと径方向に対向することを特徴としている。
この特徴によれば、第１プランジャを通る磁気回路の磁気抵抗を、第２プランジャを通る磁気回路の磁気抵抗より小さくでき、第２プランジャをほとんど動かすことなく、第１プランジャを駆動することがでる。

前記補助弁部は前記感圧体と離接して前記中間連通路を開閉することを特徴としている。
この特徴によれば、感圧体を利用して補助弁部の面積を大きくすることができ、液冷媒排出時の抵抗を下げることができる。

前記補助弁部は前記第２ロッドに配設された補助弁座と離接して前記中間連通路を開閉することを特徴としている。
この特徴によれば、様々な容量可変型圧縮機に対応することができる。

本発明の容量制御弁は、
前記第１圧力は前記容量可変型圧縮機の吸入圧力、前記第２圧力は前記容量可変型圧縮機の吐出圧力、前記第３圧力は前記容量可変型圧縮機のクランク室の圧力であり、また、
前記第１圧力は前記容量可変型圧縮機のクランク室の圧力、前記第２圧力は前記容量可変型圧縮機の吐出圧力、前記第３圧力は前記容量可変型圧縮機の吸入圧力であることを特徴とする。
この特徴によれば、様々な容量可変型圧縮機に対応することができる。

上記課題を解決するために、本発明の容量制御弁の制御方法は、
前記主弁部と前記補助弁部とを個別に開閉することを特徴としている。
この特徴によれば、主弁部と補助弁部とを個別に開閉して、容量制御弁の機能を選択できる。

上記課題を解決するために、本発明の容量制御弁の制御方法は、
前記ソレノイドに供給される電流に応じて前記主弁部と前記補助弁部とを個別に開閉することを特徴とする。
この特徴によれば、ソレノイドに供給される電流に応じて主弁部を開閉して容量可変型圧縮機を制御したり、補助弁部のみを開弁して液冷媒を排出できるので、電流に応じて容量制御弁の機能を選択できる。

本発明の実施例１に係る容量制御弁の正面断面図で、ＯＦＦ時の容量制御弁の状態を示す。本発明の実施例１に係る容量制御弁の正面断面図で、制御時の容量制御弁の状態示す。本発明の実施例１に係る容量制御弁の正面断面図で、液冷媒排出時の容量制御弁の状態示す。本発明の実施例２に係る容量制御弁の正面断面図で、ＯＦＦ時の容量制御弁の状態を示す。本発明の実施例２に係る容量制御弁の正面断面図で、制御時の容量制御弁の状態示す。本発明の実施例２に係る容量制御弁の正面断面図で、液冷媒排出時の容量制御弁の状態示す。本発明の補助弁の変形例であり、（ａ）は補助弁が閉弁した状態、（ｂ）は補助弁が開弁した状態を示す。従来の容量制御弁示す正面断面図である。従来の容量制御弁で、液冷媒排出時の容量制御弁の状態を示す。

以下に図面を参照して、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的な位置などは、特に明示的な記載がない限り、それらのみに限定する趣旨のものではない。

図１ないし図３を参照して、本発明に係る容量制御弁について説明する。図１において、１は容量制御弁である。容量制御弁１は、バルブ本体１０、バルブ本体１０内に配設される弁体２０及び感圧体２４、並びにバルブ本体１０に取付けられるソレノイド３０から主に構成される。

以下、図１を参照して容量制御弁１のそれぞれの構成要素について説明する。バルブ本体１０は、真鍮、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属又は合成樹脂材等で構成される。バルブ本体１０は軸方向へ貫通する貫通孔を有する中空円筒状の部材で、貫通孔の区画には第１弁室１４、第１弁室１４に隣接する第２弁室１５、第２弁室１５に隣接する第３弁室１６が連続して配設される。

第２弁室１５には第２連通路１２が連設される。この第２連通路１２は、容量可変型圧縮機の吐出室内（図示省略）に連通して吐出圧力Ｐｄ（本発明に係る第２圧力）の流体が容量制御弁１の開閉によって第２弁室１５から第３弁室１６に流入できるように構成される。

第３弁室１６には第３連通路１３が連設される。第３連通路１３には、容量可変型圧縮機の制御室（図示省略）と連通しており、容量制御弁１の開閉によって第２弁室１５から第３弁室１６へ流入した吐出圧力Ｐｄの流体を容量可変型圧縮機の制御室（クランク室）へ流出させたり、第３弁室１６へ流入した制御室圧力Ｐｃ（本発明に係る第３圧力）の流体を後述する中間連通路２６を介して第１弁室１４を経て容量可変型圧縮機の吸入室へ流出させる。

さらに、第１弁室１４には第１連通路１１が連設される。この第１連通路１１は、容量可変型圧縮機の吸入室からの吸入圧力Ｐｓ（本発明に係る第１圧力）の流体を後述する中間連通路２６を介して感圧体２４に導いて、圧縮機の吸入圧力を設定値に制御する。

第１連通路１１に連通する第１弁室１４と第２連通路１２に連通する第２弁室１５との間にはこれらの室の径より小径の孔部１８が連続して形成され、この孔部１８は後述する主弁体２１のラビリンス２１ｃと摺動して、第１弁室１４と第２弁室１５との間をシールするシール部を形成する。また、第２連通路１２に連通する第２弁室１５と第３連通路１３に連通する第３弁室との間にはこれらの室の径より小径の弁孔１７が連設され、第２連通路１２側の弁孔１７の周りには主弁座１５ａが形成される。この主弁座１５ａは後述する主弁部２１ｂと離接して、第２連通路１２と第３連通路１３との連通を開閉制御する。

第３弁室１６内には感圧体２４が配設される。この感圧体２４は、金属製のベローズ２４ａの一端部が仕切調整部２４ｃに密封状に結合される。このベローズ２４ａは、リン青銅、ステンレス等により製作するが、そのばね定数は所定の値に設計されている。感圧体２４の内部空間は真空又は空気が内在している。そして、この感圧体２４のベローズ２４ａの有効受圧面積に対し、圧力が作用して感圧体２４を伸縮作動させるように構成されている。感圧体２４の自由端部側にはフランジ部２４ｂが配設される。フランジ部２４ｂは後述するアダプタ２３の大径部２３ｂと接触して、感圧体２４とアダプタ２３によって囲まれる内部空間２８を形成する。後述するように吸入室からの吸入圧力Ｐｓの流体は内部空間２８に導かれ感圧体２４は吸入圧力Ｐｓに応じて伸縮する。さらに、フランジ部２４ｂはアダプタ２３を介して第２ロッド３６からのソレノイド力によって押圧され感圧体２４は伸縮する。すなわち、感圧体２４は、吸入圧力Ｐｓによって伸縮するとともに、第２ロッド３６の押圧力によって伸縮する。

感圧体２４の仕切調整部２４ｃは、バルブ本体１０の第３弁室１６を塞ぐように密封嵌着、固定される。なお、仕切調整部２４ｃはねじ込みにして止めねじ（図示省略）により固定すれば、ベローズ２４ａ内に並列に配置した圧縮ばね又はベローズ２４ａのばね力を軸方向へ移動調整できるようになる。

なお、第１連通路１１、第２連通路１２、第３連通路１３は、バルブ本体１０の周面に各々、例えば、２等配から６等配に貫通している。さらに、バルブ本体１０の外周面にはＯリング用の取付溝が軸方向に離間して３カ所に設けられる。そして、この各取付溝には、バルブ本体１０と、バルブ本体１０と嵌合するケーシングの装着孔（図示省略）との間をシールするＯリング６１、６２、６３が取り付けられ、第１連通路１１、第２連通路１２、第３連通路１３の各流路は独立した流路として構成される。

つぎに弁体２０について説明する。弁体２０は主弁体２１とアダプタ２３とから構成される。最初に主弁体２１について説明する。主弁体２１は中空の円筒部材で、その外周部の軸方向の略中央部にはラビリンス２１ｃが形成される。ラビリンス２１ｃは第１連通路１１に連通する第１弁室１４と第２連通路１２に連通する第２弁室１５との間の孔部１８と摺動して、第１弁室１４と第２弁室１５とをシールするシール部を形成する。これにより、第１弁室１４と第２弁室１５とは独立した弁室として構成される。また、主弁体２１の内部には軸方向に貫通する貫通孔２５が形成され、該貫通孔２５は後述する中間連通路２６を構成する。

主弁体２１はバルブ本体１０内に挿入され、ラビリンス２１ｃを挟んで主弁体２１の一端が第１連通路１１側に、主弁体２１の他端が第２連通路１２側に配置される。第２連通路１２側に配置される主弁体２１の端部には主弁部２１ｂが形成され、主弁部２１ｂは主弁座１５ａと離接して第２連通路１２と第３連通路１３とを連通する弁孔１７を開閉制御する。主弁部２１ｂと主弁座１５ａが主弁２７ｂを構成する。ここで、主弁部２１ｂと主弁座１５ａが接触状態から離間状態になることを主弁２７ｂが開弁する又は主弁部２１ｂが開弁するといい、主弁部２１ｂと主弁座１５ａが離間状態から接触状態になることを主弁２７ｂが閉弁する又は主弁部２１ｂが閉弁するという。

また、第１連通路１１側に配置される主弁体２１の端部には遮断弁部２１ａが形成される。遮断弁部２１ａは後述するソレノイド３０がＯＦＦのときコア３２の端部３２ｃと接触して、第１連通路１１と中間連通路２６との連通を遮断する。逆に、ソレノイド３０がＯＮのとき、遮断弁部２１ａはコア３２の端部３２ｃと離間し、第１連通路１１と中間連通路２６とは連通する。遮断弁部２１ａとコア３２の端部３２ｃが遮断弁２７ａを構成する。遮断弁部２１ａと主弁部２１ｂは互いに逆向きに開閉動作する。なお、遮断弁部２１ａとコア３２の端部３２ｃが接触状態から離間状態になることを遮断弁２７ａが開弁する又は遮断弁部２１ａが開弁するといい、遮断弁部２１ａとコア３２の端部３２ｃが離間状態から接触状態になることを遮断弁２７ａが閉弁する又は遮断弁部２１ａが閉弁するという。

つぎに、弁体２０を構成するアダプタ２３について説明する。アダプタ２３は、中空円筒状の部材で大径に形成された大径部２３ｂと、大径部２３ｂより小径に形成される筒部２３ａから主に構成され、筒部２３ａと大径部２３ｂを貫通するアダプタ貫通孔２３ｃを有する。アダプタ２３の筒部２３ａは主弁体２１の主弁側端部２１ｅと嵌合され、アダプタ貫通孔２３ｃ、主弁体２１の貫通孔２５及び後述する第１ロッド３３の連通孔３３ｃによって中間連通路２６が構成される。

また、アダプタ２３の大径部２３ｂの端部は補助弁部２３ｄが形成されている。補助弁部２３ｄは感圧体２４のフランジ部２４ｂと離接して、第１連通路１１と第３連通路１３を連通する中間連通路２６を開閉する。補助弁部２３ｄと感圧体２４のフランジ部２４ｂが補助弁２７ｃを構成する。なお、補助弁部２３ｄと感圧体２４のフランジ部２４ｂが接触状態から離間状態になることを補助弁２７ｃが開弁する又は補助弁部２３ｄが開弁するといい、補助弁部２３ｄと感圧体２４のフランジ部２４ｂが離間状態から接触状態になることを補助弁２７ｃが閉弁する又は補助弁部２３ｄが閉弁という。

なお、遮断弁２７ａにおけるシール部径、主弁２７ｂにおけるシール部径、主弁体２１のラビリンス２１ｃにおけるシール部径、補助弁２７ｃにおけるシール部径、ベローズ２４ａにおける有効受圧径は等しく設定されている。

つぎに、ソレノイド３０について説明する。ソレノイド３０は、第１ロッド３３を有する第１プランジャ３４、第２ロッド３６を有する第２プランジャ３５、プレート３９、第２プランジャ３５と前記バルブ本体の間に配設されるコア３２、プレート３９とコア３２の間に配設される電磁コイル３１、コア３２と第１プランジャ３４との間に配設されるスプリング３７ａ（本発明に係る第１付勢部材）、第１プランジャ３４と第２プランジャ３５との間に配設されるスプリング３７ｂ（本発明に係る第２付勢部材）と、第１プランジャ３４と第２プランジャ３５を収容するプランジャケース４０、及びソレノイドケース３８から主に構成される。ソレノイド３０は図示しない端子部を介して外部から電力が供給され、電流に応じて電磁力を発生し、第１ロッド３３に接続される第１プランジャ３４及び第２ロッド３６に接続される第２プランジャ３５を駆動する。以下、ソレノイド３０を構成する部品について説明する。

プランジャケース４０は一方が開放された有底状の中空円筒部材である。コア３２はベース部材３２ａとセンターポスト３２ｂから構成される。プランジャケース４０とコア３２は嵌合され、第１プランジャ３４及び第２プランジャ３５はプランジャケース４０とコア３２のセンターポスト３２ｂとの間で、プランジャケース４０に対して軸方向に相対移動可能に配置される。第１ロッド３３は中空の軸部部材で、遮断弁２７ａの近傍に径方向に連通孔３３ｃを有する。連通孔３３ｃは主弁体２１の貫通孔２５、アダプタ貫通孔２３ｃとともに中間連通路２６を構成する。

第１ロッド３３はコア３２のセンターポスト３２ｂを貫通して配置され、第１ロッド３３のソレノイド側端部３３ａは第１プランジャ３４のコア側端部３４ａと嵌合固定され、弁側端部３３ｂは主弁体２１の遮断弁部側端部２１ｄに嵌合固定され、第１ロッド３３はセンターポスト３２ｂに対して相対移動して、主弁体２１を駆動する。また、第２ロッド３６は、第１プランジャ３４、第１ロッド３３、弁体２０を貫通して配置され、第２ロッド３６のソレノイド側端部３６ａは第２プランジャ端部３５ａと嵌合され、第２ロッド３６の弁側端部３６ｂは感圧体２４のフランジ部２４ｂに接触可能に配置され、第２ロッド３６は第１プランジャ３４、第１ロッド３３、弁体２０に対し相対移動して感圧体２４のフランジ部２４ｂを押圧し、感圧体２４を伸縮させる。

以上の構成を備えることで、コア３２のセンターポスト３２ｂと空隙を介して軸方向に対向する第１プランジャ３４、第１プランジャ３４と空隙を介して軸方向に対向する第２プランジャ３５、第２プランジャ３５と空隙を介して径方向に対向するプレート３９、プレート３９及びコア３２のベース部材３２ａに嵌合されるソレノイドケース３８が磁気回路を構成する。

また、コア３２のセンターポスト３２ｂと第１プランジャ３４との間には、第１プランジャ３４をコア３２から離間させ、主弁２７ｂを開弁する方向に付勢するスプリング３７ａが配設される。また、第１プランジャ３４と第２プランジャ３５との間には、第１プランジャ３４と第２プランジャ３５とを離間させる方向に付勢するスプリング３７ｂが配設される。スプリング３７ｂの付勢力は、第２ロッド３６を感圧体２４が伸びる方向に作用する。

また、コア３２のベース部材３２ａの内周部にはプランジャケース４０の開放端部が密封状に固定され、ベース部材３２ａの外周部にはソレノイドケース３８が密封状に固定される。そして、電磁コイル３１はプランジャケース４０、コア３２のベース部材３２ａ及びソレノイドケース３８によって囲まれる空間に配置され、冷媒と接触することがないので絶縁抵抗の低下を防止することができる。

以上説明した構成を有する容量制御弁１の動作を説明する。なお、第３連通路１３から中間連通路２６を通り第１連通路１１へ至る流路を、以下「Ｐｃ－Ｐｓ流路」と記す。また、第２連通路１２から弁孔１７を通り第３連通路１３へ至る流路を、以下「Ｐｄ－Ｐｃ流路」と記す。

最初に、ソレノイド３０の通電状態と弁体２０の動作について説明する。まず、非通電状態において、第１プランジャ３４はスプリング３７ａの付勢力により上方に押し上げられ、また第２プランジャ３５もスプリング３７ｂの付勢力によって上方に押し上げられる。これにより、主弁２７ｂが全開し、遮断弁２７ａは全閉、補助弁２７ｃは閉弁状態となる。

つぎに、ソレノイド３０が非通電状態から通電を開始する。図２に示す状態、すなわち低電流状態において、第１プランジャ３４はセンターポスト３２ｂに吸引され、第１ロッド３３は進み方向（第１ロッド３３がコア３２の端部３２ｃから外側へ飛び出す方向）に徐々に駆動される。低電流状態においては、第１プランジャ３４と第２プランジャ３５の間のスプリング３７ｂの付勢力は、センターポスト３２ｂと第１プランジャ３４の間のスプリング３７ａの付勢力より大きく設定されているので、第２プランジャ３５の位置はほとんど変化しない。これにより、第１プランジャ３４と第１ロッド３３を介して接続される弁体２０は下方に移動するので、遮断弁部２１ａはコア３２の端部３２ｃから離間して遮断弁２７ａは全閉状態から開弁し、主弁２７ｂは全開状態から徐々に絞られる。一方、第２プランジャ３５と接続される第２ロッド３６はほとんど移動しないので、補助弁２７ｃは閉弁状態を維持する。

さらに、ソレノイド３０への供給される電流を高めると、図３に示す状態、すなわち高電流状態となる。高電流状態においては、ソレノイド３０の磁気吸引力が、スプリング３７ｂの付勢力より大きくなり、第１プランジャ３４のコア側端部３４ａはセンターポスト３２ｂのプランジャ側端部３２ｅに吸着されるとともに、第２プランジャ端部３５ａが第１プランジャ３４の第２プランジャ側端部３４ｂに吸着される。これにより、第１プランジャ３４と第１ロッド３３を介して接続される弁体２０がさらに下方に移動し、遮断弁部２１ａは全開状態、主弁２７ｂは全閉状態となる。一方、第２プランジャ３５と接続される第２ロッド３６は弁体２０に対して下方へ相対移動して、感圧体２４のフランジ部２４ｂを押圧して補助弁２７ｃは全開状態となる。

つぎに容量制御弁１の制御状態における弁体２０の動作について説明する。図２に制御状態における容量制御弁の状態を示す。制御状態とは、ソレノイド３０は低電流状態に制御され、補助弁２７ｃが閉状態で、主弁２７ｂの開度はあらかじめ決められた一定開度にセットされ、容量可変型圧縮機の吸入室の圧力が設定値Ｐｓｅｔになるように制御される状態である。この状態で、容量可変型圧縮機の吸入室から第１連通路１１、第１弁室１４、遮断弁２７ａを通過した吸入圧力Ｐｓの流体は中間連通路２６及びアダプタ２３のアダプタ貫通孔２３ｃを通り内部空間２８に導かれ、感圧体２４は吸入圧力Ｐｓに応じて伸縮する。また、低電流状態では、第２プランジャ３５はほとんど動かず、第１プランジャ３４が動くため、弁体２０は、スプリング３７ａによる主弁２７ｂの開弁方向の力、ソレノイド３０による主弁２７ｂの閉弁方向の力、及び吸入圧力Ｐｓに応じて伸縮する感圧体２４による力が釣り合った位置で停止し、容量可変型圧縮機の吸入室の圧力が設定値Ｐｓｅｔになるように制御される。しかし、主弁２７ｂの開度をあらかじめ決められた開度にセットしても、吸入室の圧力Ｐｓが外乱などにより設定値Ｐｓｅｔに対して変動する場合がある。たとえば、吸入室の圧力Ｐｓが外乱などにより設定値Ｐｓｅｔより高くなると、感圧体２４が縮み、主弁２７ｂ開度が小さくなる。これにより、Ｐｄ－Ｐｃ流路が絞られるので、吐出室からクランク室へ流れ込む吐出圧力Ｐｄの冷媒量が減少してクランク室の圧力が低下する。この結果、圧縮機の斜板の傾斜角度が大きくなり、圧縮機の吐出容量が増加し、吐出圧力を低下させる。逆に、吸入室の圧力Ｐｓが設定値Ｐｓｅｔより低くなると、感圧体２４が伸び、主弁２７ｂ開度が大きくなる。これにより、Ｐｄ－Ｐｃ流路か大きくなるので、吐出室からクランク室へ流れ込む吐出圧力Ｐｄの冷媒量が増加してクランク室の圧力が上昇する結果、圧縮機の斜板の傾斜角度が小さくなり、吐出容量を減少させ、吐出圧力を上昇させる。このように容量制御弁１によって、容量可変型圧縮機の吸入室の圧力を設定値Ｐｓｅｔになるように制御することができる。

つぎに、容量制御弁１の液冷媒排出状態における弁体２０の動作について図３に基づいて説明する。圧縮機を長時間停止後にクランク室に液冷媒（放置中に冷却されて冷媒が液化したもの）が溜まるため、圧縮機を起動してから所定の吐出圧、吐出流量を確保するため、できるだけ早く液冷媒を排出する必要がある。液冷媒排出時においては、主弁２７ｂは閉弁状態に制御され、クランク室に連通する第３弁室１６の圧力及び吸入圧力Ｐｓは高圧となるため感圧体２４は大きく縮み、補助弁２７ｃは開弁状態となる。この状態でも、Ｐｃ－Ｐｓ流路を通って液冷媒をクランク室から吸入室へ排出することができる。しかし、液冷媒排出の排出が進むにつれて第３弁室１６の圧力及び吸入圧力Ｐｓが徐々に低下するので補助弁２７ｃの開度が徐々に小さくなり、液冷媒の排出を完了するまでの時間が長くなってしまう。そこで、ソレノイド３０を高電流状態に制御し、第２プランジャ端部３５ａを第１プランジャ３４の第２プランジャ側端部３４ｂに吸着させ、第２ロッド３６の弁側端部３６ｂによって感圧体２４のフランジ部２４ｂを押圧して補助弁２７ｃを全開状態に制御する。これにより、補助弁２７ｃは全開状態を保つので、液冷媒排出開始から液冷媒排出完了まで補助弁２７ｃの開度は変化することなくクランク室からＰｃ－Ｐｓ流路を経由して吸入室へ液冷媒を短時間で排出することができる。

実施例１の容量制御弁１はソレノイド３０を低電流状態で運転すると、第２プランジャ３５の位置はほとんど変化せず、第１プランジャ３４のみが駆動され、主弁２７ｂの開度を所定の開度にセットして、容量可変型圧縮機の吸入室の圧力が設定値Ｐｓｅｔになるように制御することができる。また、ソレノイド３０を高電流状態で運転すると、第２プランジャ端部３５ａを第１プランジャ３４の第２プランジャ側端部３４ｂに吸着させ、第２ロッド３６の弁側端部３６ｂによって感圧体２４のフランジ部２４ｂを押圧して補助弁２７ｃを全開状態にすることができるので、液冷媒排出開始から液冷媒排出完了まで補助弁２７ｃの開度は変化することなくクランク室からＰｃ－Ｐｓ流路を経由して吸入室へ液冷媒を短時間で排出することができる。このように、電流に応じて容量制御弁の異なる弁を駆動し、容量可変型圧縮機を異なる機能で運転できるようになる。

次に、実施例２に係る容量制御弁２につき、図４～図６を参照して説明する。実施例２の容量制御弁２は、ソレノイドの第１プラジャ及び第２プランジャの構成が実施例１と相違する。なお、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分に付いては同一符号を付して重複する説明を省略する。

図４を参照して、実施例２の容量制御弁２のソレノイド５０について説明する。ソレノイド５０は、第１ロッド３３を有する第１プランジャ４４、第２ロッド３６を有する第２プランジャ４５、プレート３９、第２プランジャ４５とバルブ本体１０の間に配設されるコア３２、プレート３９とコア３２の間に配設される電磁コイル３１、コア３２と第１プランジャ４４との間に配設されるスプリング３７ａ（本発明に係る第１付勢部材）、第１プランジャ４４と第２プランジャ４５との間に配設されるスプリング３７ｂ（本発明に係る第２付勢部材）と、第１プランジャ４４と第２プランジャ４５を収容するプランジャケース４０、及びソレノイドケース３８から主に構成される。ソレノイド５０は図示しない端子部を介して外部から電力が供給され、電流に応じて電磁力を発生し、第１ロッド３３に接続される第１プランジャ４４及び第２ロッド３６に接続される第２プランジャ４５を駆動する。以下、ソレノイド５０を構成する部品について説明する。

プランジャケース４０は一方が開放された有底状の中空円筒部材である。コア３２はベース部材３２ａとセンターポスト３２ｂから構成される。プランジャケース４０とコア３２は嵌合され、第１プランジャ４４及び第２プランジャ４５はプランジャケース４０とコア３２のセンターポスト３２ｂとの間で、プランジャケース４０に対して軸方向に相対移動可能に配置される。

第１ロッド３３はコア３２のセンターポスト３２ｂを貫通して配置され、第１ロッド３３のソレノイド側端部３３ａは第１プランジャ４４のコア側端部４４ａと嵌合固定され、弁側端部３３ｂは主弁体２１の遮断弁部側端部２１ｄに嵌合固定され、第１ロッド３３はセンターポスト３２ｂに対して相対移動して、主弁体２１を駆動する。また、第２ロッド３６は、第１プランジャ４４、第１ロッド３３、弁体２０を貫通して配置され、第２ロッド３６のソレノイド側端部３６ａは第２プランジャの端部４５ａと嵌合され、第２ロッド３６の弁側端部３６ｂは感圧体２４のフランジ部２４ｂに接触可能に配置され、第２ロッド３６は第１プランジャ４４、第１ロッド３３、弁体２０に対し相対移動して感圧体２４のフランジ部２４ｂを押圧し、感圧体２４を伸縮させる。

第１プランジャ４４は円筒状の部材で、テーパ状のコア側端部４４ａが空隙を介してセンターポスト３２ｂのプランジャ側端部３２ｅと軸方向に対向し、平面状の第２プランジャ側端部４４ｂが空隙を介して第２プランジャ４５の端部４５ａと軸方向に対向する。さらに、第１プランジャ４４の第２プランジャ側端部４４ｂの外周部には周壁４４ｄが立設され、周壁４４ｄの内周面は空隙を介して第２プランジャ４５の外周面と径方向に対向し、周壁４４ｄの外周面は空隙を介してプレート３９と径方向に対向している。

以上の構成を備えることで、ソレノイド５０は並列する２つの磁気回路を有する。すなわち、第１の磁気回路は、コア３２のセンターポスト３２ｂと軸方向に対向する第１プランジャ４４、第１プランジャの周壁４４ｄと径方向に対向するプレート３９、プレート３９及びコア３２のベース部材３２ａに嵌合されるソレノイドケース３８からなる。一方、第２の磁気回路は、コア３２のセンターポスト３２ｂと軸方向に対向する第１プランジャ４４のコア側端部４４ａ、第１プランジャ４４の第２プランジャ側端部４４ｂと軸方向に対向する第２プランジャ４５の端部４５ａ、第２プランジャ４５の外周面と径方向に対向する第１プランジャ４４の周壁４４ｄ、第１プランジャ４４の周壁４４ｄと径方向に対向するプレート３９、プレート３９及びコア３２のベース部材３２ａに嵌合されるソレノイドケース３８からなる。そして、第１磁気回路の磁気抵抗は、第２磁気回路の磁気抵抗より小さくなっている。

また、コア３２のセンターポスト３２ｂと第１プランジャ４４との間には、第１プランジャ４４をコア３２から離間させ、主弁２７ｂを開弁する方向に付勢するスプリング３７ａが配設される。また、第１プランジャ４４と第２プランジャ４５との間には、第１プランジャ４４と第２プランジャ４５とを離間させる方向に付勢するスプリング３７ｂが配設される。スプリング３７ｂの付勢力は、第２ロッド３６を感圧体２４が伸びる方向に作用する。

つぎに、容量制御弁２において、ソレノイド５０の通電状態と弁体２０の動作について説明する。まず、非通電状態において、第１プランジャ４４はスプリング３７ａの付勢力により上方に押し上げられ、また第２プランジャ４５もスプリング３７ｂの付勢力によって上方に押し上げられる。これにより、主弁２７ｂが全開し、遮断弁２７ａは全閉、補助弁２７ｃは閉弁状態となる。

つぎに、ソレノイド５０が非通電状態から通電を開始すると、ソレノイド５０に発生する磁束は第１磁気回路及び第２磁気回路に流れる。しかし、第１磁気回路の磁気抵抗は第２磁気回路の磁気抵抗より小さいので、低電流状態において、ソレノイド５０に発生する磁束のほとんどは第１磁気回路に流れる。その結果、図５に示すように、第１プランジャ４４はコア３２のセンターポスト３２ｂに吸引されるが、第２プランジャ４５は第１プランジャ４４にほとんど吸引されない。さらに、第１プランジャ４４と第２プランジャ４５の間のスプリング３７ｂの付勢力は、センターポスト３２ｂと第１プランジャ４４の間のスプリング３７ａの付勢力より大きく設定されているので、第２プランジャ４５の位置はほとんど変化しない。これにより、第１プランジャ４４と第１ロッド３３を介して接続される弁体２０が下方に移動し、遮断弁部２１ａはコア３２の端部３２ｃから離間して遮断弁２７ａは全閉状態から開弁し、主弁２７ｂは全開状態から徐々に絞られる。一方、第２プランジャ４５と接続される第２ロッド３６はほとんど移動しないので補助弁２７ｃは閉弁状態を維持する。

さらに、ソレノイド５０への供給される電流を高め、高電流状態になると、ソレノイド５０に発生する磁束は第２磁気回路にも多く流れる。この結果、図６に示すように、第１プランジャ４４と第２プランジャ４５との間の磁気吸引力が、スプリング３７ｂの付勢力より大きくなり、第１プランジャ４４はセンターポスト３２ｂに吸着されるとともに、第２プランジャ４５は第１プランジャ４４に吸着される。これにより、第１プランジャ４４と第１ロッド３３を介して接続される弁体２０がさらに下方に移動し、遮断弁部２１ａは全開状態、主弁２７ｂは全閉状態となる。一方、第２プランジャ４５と接続される第２ロッド３６は弁体２０に対して下方へ相対移動して、感圧体２４のフランジ部２４ｂを押圧して補助弁２７ｃは全開状態となる。

実施例１と同じく、実施例２においても、図５の低電流状態において、第１プランジャ４４を駆動して、主弁２７ｂの開度を所定の開度にセットして、容量可変型圧縮機の吸入室の圧力が設定値Ｐｓｅｔになるように制御することができる。また、図６の高電流状態において、第２プランジャ端部４５ａを第１プランジャ４４の第２プランジャ側端部４４ｂに吸着させて第２ロッド３６を下方へ駆動し、第２ロッド３６の弁側端部３６ｂによって感圧体２４のフランジ部２４ｂを押圧して補助弁２７ｃを全開状態にすることができる。これにより、液冷媒排出開始から液冷媒排出完了まで補助弁２７ｃの開度は変化することなくクランク室からＰｃ－Ｐｓ流路を経由して吸入室へ液冷媒を短時間で排出することができる。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

上記実施例において、補助弁２７ｃは、アダプタ２３に設けられた補助弁部２３ｄと感圧体２４のフランジ部２４ｂとから構成されていたが、これに限らない。たとえば、図７に示すように、補助弁７０は、アダプタ２３と、第２ロッド３６に設けられた補助弁座７１とから構成してもよい。図７（ａ）に示すようにソレノイドＯＦＦ時では、主弁体２１の遮断弁部２１ａは全閉、主弁部２１ｂが全開となり、補助弁７０は閉弁状態となる。これに対し、図７（ｂ）に示すようにソレノイド高電流状態では、主弁体２１及びアダプタ２３が下方に移動し、遮断弁部２１ａは全開状態、主弁部２１ｂは全閉状態となり、さらに、第２ロッド３６及び補助弁座７１が主弁体２１及びアダプタ２３に対して下方へ相対移動して、感圧体２４のフランジ部２４ｂを押圧して補助弁７０を全開状態とすることができる。

また、上記実施例において、第１圧力は容量可変型圧縮機の吸入圧力Ｐｓ、第２圧力は容量可変型圧縮機の吐出圧力Ｐｄ、第３圧力は容量可変型圧縮機のクランク室の圧力Ｐｃとしたが、これに限らず、第１圧力は容量可変型圧縮機のクランク室の圧力Ｐｃ、第２弁室１５の第２圧力は容量可変型圧縮機の吐出圧力Ｐｄ、第３圧力は容量可変型圧縮機の吸入圧力Ｐｓとして、様々な容量可変型圧縮機に対応させることができる。

１容量制御弁
２容量制御弁
１０バルブ本体
１１第１連通路
１２第２連通路
１３第３連通路
１４第１弁室
１５第２弁室
１５ａ主弁座
１６第３弁室
１７弁孔
２０弁体
２１主弁体
２１ａ遮断弁部
２１ｂ主弁部
２１ｃラビリンス
２３アダプタ
２３ｄ補助弁部
２４感圧体
２４ａベローズ
２４ｂフランジ部
２５貫通孔
２６中間連通路
２７ａ遮断弁
２７ｂ主弁
２７ｃ補助弁
２８内部空間
２９中間連通路
３０ソレノイド部
３１電磁コイル
３２コア
３３第１ロッド
３４第１プランジャ
３５第２プランジャ
３６第２ロッド
３７ａスプリング（第１付勢部材）
３７ｂスプリング（第２付勢部材）
３８ソレノイドケース
３９プレート
４０プランジャケース
４４第１プランジャ
４５第２プランジャ
５０ソレノイド
７０補助弁
７１補助弁座
Ｆｓｏｌ磁気吸引力
Ｐｓ吸入圧力（第１圧力）（第３圧力）
Ｐｄ吐出圧力
Ｐｃ制御室圧力（第３圧力）（第１圧力）
Ｐｓｅｔ吸入圧力設定値

Claims

バルブ部の弁開度に応じて容量可変型圧縮機の流量又は圧力を制御する容量制御弁であって、
第１圧力の流体を通す第１連通路、前記第１連通路に隣接配置され第２圧力の流体を通す第２連通路、第３圧力の流体を通す第３連通路、及び、前記第２連通路と前記第３連通路とを連通する弁孔に配設される主弁座を有するバルブ本体と、
前記第３連通路側の前記バルブ本体内に配置され周囲の圧力に応動して伸縮する感圧体と、
前記第１連通路と前記第３連通路とを連通する中間連通路、前記主弁座と離接し前記弁孔を開閉する主弁部及び前記中間連通路に配設される補助弁部を有する弁体と、
第１ロッドを有する第１プランジャ及び第２ロッドを有する第２プランジャを具備するソレノイドと、を備え、
前記補助弁部は前記感圧体と離接して前記中間連通路を開閉し、
前記第１ロッドは、前記主弁部を前記主弁座に対して離接させる方向に駆動することで前記主弁部を開閉し、前記第２ロッドは、前記感圧体を前記補助弁部に対して離接させる方向に駆動することで前記補助弁部を開閉することを特徴とする容量制御弁。
バルブ部の弁開度に応じて容量可変型圧縮機の流量又は圧力を制御する容量制御弁であって、
第１圧力の流体を通す第１連通路、前記第１連通路に隣接配置され第２圧力の流体を通す第２連通路、第３圧力の流体を通す第３連通路、及び、前記第２連通路と前記第３連通路とを連通する弁孔に配設される主弁座を有するバルブ本体と、
前記第３連通路側の前記バルブ本体内に配置され周囲の圧力に応動して伸縮する感圧体と、
前記第１連通路と前記第３連通路とを連通する中間連通路、前記主弁座と離接し前記弁孔を開閉する主弁部及び前記中間連通路に配設される補助弁部を有する弁体と、
第１ロッドを有する第１プランジャ及び第２ロッドを有する第２プランジャを具備するソレノイドと、を備え、
前記補助弁部は前記第２ロッドに配設された補助弁座と離接して前記中間連通路を開閉し、
前記第１ロッドは、前記主弁部を前記主弁座に対して離接させる方向に駆動することで前記主弁部を開閉し、前記第２ロッドは、前記補助弁座を前記補助弁部に対して離接させる方向に駆動することで前記補助弁部を開閉することを特徴とする容量制御弁。
前記第１プランジャは前記第２プランジャと前記バルブ本体との間に配設されることを特徴とする請求項１または２に記載の容量制御弁。
前記第２ロッドは前記中間連通路に配設されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の容量制御弁。
前記ソレノイドは、プレート、前記第２プランジャと前記バルブ本体の間に配設されるコア、前記プレートと前記コアの間に配設される電磁コイル、前記コアと前記第１プランジャとの間に配設される第１付勢部材、及び、前記第１プランジャと前記第２プランジャとの間に配設される第２付勢部材と、をさらに備え、
前記第２付勢部材の付勢力は前記第１付勢部材の付勢力より大きいことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の容量制御弁。
前記第２プランジャは前記プレートと径方向に対向することを特徴とする請求項５に記載の容量制御弁。
前記第１プランジャは前記プレートと径方向に対向することを特徴とする請求項５又は６に記載の容量制御弁。
前記第１圧力は前記容量可変型圧縮機の吸入圧力、前記第２圧力は前記容量可変型圧縮機の吐出圧力、前記第３圧力は前記容量可変型圧縮機のクランク室の圧力であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の容量制御弁。
前記第１圧力は前記容量可変型圧縮機のクランク室の圧力、前記第２圧力は前記容量可変型圧縮機の吐出圧力、前記第３圧力は前記容量可変型圧縮機の吸入圧力であることを特徴とする請求項１ないし７いずれかに記載の容量制御弁。
請求項１ないし９のいずれかに記載の容量制御弁を使用して、
前記主弁部と前記補助弁部とを個別に開閉することを特徴とする容量制御弁の制御方法。
請求項１ないし９のいずれかに記載の容量制御弁を使用して、
前記ソレノイドに供給される電流に応じて前記主弁部と前記補助弁部とを個別に開閉することを特徴とする容量制御弁の制御方法。