JP7139076B2 - 容量制御弁 - Google Patents
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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５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。）。
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６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１７９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。
また、容量制御弁１６０は、第２弁部１７６の開度をあらかじめ決められた開度にセットし、容量可変型圧縮機の吸入室の圧力、吐出量が設定値になるように制御するようになっている。しかし、容量可変型圧縮機の制御室（クランク室）の圧力が、ピストンとシリンダボアとの間のわずかな隙間を通って流れるブローバイガスによって徐々に上昇するため、制御室の圧力が安定せず、容量制御弁１６０の制御安定性が損なわれる場合があった。
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、制御安定性を向上できる容量制御弁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、
前記感圧体を押圧する押圧部を有するロッドを駆動するソレノイドと、
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、前記押圧部に対向し中間連通路を絞る絞り部を有する弁体と、
前記弁体を前記主弁部の閉弁方向に付勢する第１付勢部材と、を具備し、
前記ロッドは前記弁体に対して相対移動して前記絞り部の開度を制御することを特徴としている。
この特徴によれば、冷媒排出においてロッドが絞り部の開度を全開状態に維持して、吸入室の圧力に関わらず第３連通路から中間連通路を通り第１連通路へ液冷媒を効率良く排出できる。
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、
前記感圧体を押圧する押圧部を有するロッドを駆動するソレノイドと、
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、前記押圧部に対向し中間連通路を絞る絞り部を有する弁体と、
前記弁体を前記主弁部の閉弁方向に付勢する第１付勢部材と、を具備し、
前記ロッドは前記弁体に対して相対移動して前記絞り部の開度を制御することを特徴としている。
この特徴によれば、冷媒排出においてロッドが絞り部の開度を全開状態に維持して、吸入室の圧力に関わらず第３連通路から中間連通路を通り第１連通路へ液冷媒を効率良く排出できる。
本発明の容量制御弁は、
前記絞り部は、前記押圧部と前記弁体とを離間させるとともに前記中間連通路を連通する連通路を有することを特徴としている。
この特徴によれば、スペーサが押圧部と弁体とを離間させ、スぺ―サの連通路によって第３連通路から第１連通路へ常に冷媒を排出するので、クランク室の圧力がブローバイガスによって上昇するのを防ぎ、クランク室の圧力を安定させることができるので容量制御弁の安定性を向上させることができる。
前記絞り部は、前記押圧部と前記弁体とを離間させるとともに前記中間連通路を連通する連通路を有することを特徴としている。
この特徴によれば、スペーサが押圧部と弁体とを離間させ、スぺ―サの連通路によって第３連通路から第１連通路へ常に冷媒を排出するので、クランク室の圧力がブローバイガスによって上昇するのを防ぎ、クランク室の圧力を安定させることができるので容量制御弁の安定性を向上させることができる。
本発明の容量制御弁は、
前記連通路の開口面積は前記弁体と前記押圧部との間の隙間面積より小さいことを特徴としている。
この特徴によれば、連通路が中間連通路におけるボトルネックとなるので、連通路の開口面積のみを調整することにより第３連通路から第１連通路へ流れる冷媒量を調整することができる。
前記連通路の開口面積は前記弁体と前記押圧部との間の隙間面積より小さいことを特徴としている。
この特徴によれば、連通路が中間連通路におけるボトルネックとなるので、連通路の開口面積のみを調整することにより第３連通路から第１連通路へ流れる冷媒量を調整することができる。
本発明の容量制御弁は、
前記第１付勢部材は前記ロッドと前記弁体との間に配設されることを特徴としている。
この特徴によれば、弁体は第１付勢部材を介してロッドによって駆動することができる。
前記第１付勢部材は前記ロッドと前記弁体との間に配設されることを特徴としている。
この特徴によれば、弁体は第１付勢部材を介してロッドによって駆動することができる。
本発明の容量制御弁は、
前記ソレノイドは、前記ロッドに接続されるプランジャ、前記プランジャと前記バルブ本体の間に配置されるコア、電磁コイル、及び、前記コアと前記プランジャとの間に配設される第２付勢部材をさらに備えることを特徴としている。
この特徴によれば、プランジャとコアとの間に配設される第２付勢部材によって、弁体は主弁部の開弁方向に確実に付勢されるので、ソレノイドＯＦＦ時に主弁部を開弁させることができる。
前記ソレノイドは、前記ロッドに接続されるプランジャ、前記プランジャと前記バルブ本体の間に配置されるコア、電磁コイル、及び、前記コアと前記プランジャとの間に配設される第２付勢部材をさらに備えることを特徴としている。
この特徴によれば、プランジャとコアとの間に配設される第２付勢部材によって、弁体は主弁部の開弁方向に確実に付勢されるので、ソレノイドＯＦＦ時に主弁部を開弁させることができる。
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。
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。
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４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、弁体２０、感圧体２４及びソレノイド３０から主に構成される。
以下、図１及び図２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２９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２９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弁室１４と第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は後述するラビリンス２１ｆ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弁室１５と第３弁室１６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弁室１５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２１ｃと離接して第２連通路１２と第３連通路１３とを連通するＰｄ－Ｐｃ流路を開閉制御する。
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２４ｆ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２４ｄが配設される。このフランジ部２４ｄは後述するロッド３６の押圧部２６によって直接押圧されることによって感圧体２４は伸縮する。すなわち、感圧体２４は、後述するように、中間連通路２９を介して感圧体２４に導かれた吸入圧力Ｐｓに応じて伸縮するとともに、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２４ｆ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２４ｆ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４７、４８、４９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は中空円筒状の部材からなる主弁体２１及びアダプタ２３から主に構成される。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２１ｆが形成される。主弁体２１はバルブ本体１０内に挿入され、ラビリンス２１ｆは第１弁室１４側と第２弁室１５側との間の孔部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とは独立した弁室として構成される。
主弁体２１は、ラビリンス２１ｆを挟んで第１連通路１１側と第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２１ｃが形成され、主弁部２１ｃ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２１ｃと主弁座１５ａが主弁２７ｂを構成する。ここで、主弁部２１ｃ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２１ｃが開弁するといい、主弁部２１ｃ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２１ｃが閉弁するという。また、第１弁室１４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。後述するソレノイド３０がＯＦＦのとき、遮断弁部２１ａはコア３２の端部３２ｃと接触して、中間連通路２９と第１連通路１１との連通を遮断する。遮断弁部２１ａとコア３２の端部３２ｃが遮断弁２７ａを構成する。弁体２０の遮断弁部２１ａと主弁部２１ｃ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は中空の円筒部材で大径に形成された大径部２３ｃと、大径部２３ｃより小径に形成される筒部２３ｅとから主に構成される。筒部２３ｅは主弁体２１の主弁部２１ｃ側の開放端部と嵌合され弁体２０が構成される。これにより主弁体２１とアダプタ２３の内部、すなわち弁体２０の内部には軸方向に貫通する中間連通路２９が形成される。
また、アダプタ２３はスペーサ２５（本発明に係る絞り部）を備える。スペーサ２５は円筒状の部材で、その端部にはスペーサ２５を径方向に貫通する溝状の連通路２５ａを有する。連通路２５ａの開口面積は中間連通路２９において最も小さくなっている。また、スペーサ２５の連通路２５ａ側の端部２５ｂは押圧部２６の端面２６ｂに接触した状態で、アダプタ２３と押圧部２６との間には所定の隙間が形成される。連通路２５ａの開口面積はアダプタ２３と押圧部２６との間の隙間面積より小さいので、中間連通路２９のボトルネックとなる連通路２５ａの開口面積を調整することで、中間連通路２９を流れる最少の冷媒量を調整することができる。スペーサ２５と押圧部２６とが中間連通路２９の開度を調整する絞り機構２７ｃを構成する。絞り機構２７ｃは、連通路２５ａが最小の開口面積を有し、スペーサ２５と押圧部２６との間の隙間面積に応じて開口面積が変化する可変絞り機構である。なお、スペーサ２５はアダプタ２３と一体に構成してもよいし、スペーサ２５をアダプタ２３に嵌合、固定して構成してもよい。
つぎに、ソレノイド３０について説明する。ソレノイド３０は、ロッド３６、プランジャケース３８、電磁コイル３１、センターポスト３２ａとベース部材３２ｂとからなるコア３２、プランジャ３５、プレート３４及びソレノイドケース３３を主に備え、外部から供給される電流に応じてロッド３６が駆動される。プランジャケース３８は一方が開放された有底状の中空円筒部材である。プランジャ３５は、プランジャケース３８とプランジャケース３８の内部に配置されるセンターポスト３２ａとの間でプランジャケース３８に対して軸方向に移動自在に配置される。コア３２はバルブ本体１０と嵌合され、プランジャ３５とバルブ本体１０との間に配置される。
また、コア３２のベース部材３２ｂの内周部にはプランジャケース３８の開放端部が密封状に固定され、ベース部材３２ｂの外周部にはソレノイドケース３３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３８、コア３２のベース部材３２ｂ及びソレノイドケース３３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。
ロッド３６は軸部材で、コア３２のセンターポスト３２ａの貫通孔３２ｅと隙間を有した状態で配設され、コア３２に対し相対移動できるようになっている。そして、ロッド３６の一方の端部３６ｅはプランジャ３５に固定され、ロッド３６の他方の端部３６ｈは押圧部２６が嵌合、固定される。
ここで、ロッド３６の一部を構成する押圧部２６について説明する、押圧部２６は円板状の部材で、基部２６ａと基部２６ａから軸方向の両側に鍔部が形成される。一方の鍔部２６ｃはアダプタ２３の大径部２３ｃと所定の隙間を有した状態で対向し、他方の鍔部２６ｄは感圧体２４のフランジ部２４ｄを押圧して感圧体２４を伸縮させる。また、押圧部２６の基部２６ａには冷媒が流通する流通孔２６ｆが形成されている。なお、押圧部２６はロッド３６と一体に構成してもよいし、押圧部２６をロッド３６に嵌合、固定して一体に構成してもよい。
また、コア３２とプランジャ３５との間には、プランジャ３５をコア３２から離間する方向に付勢するスプリング３７（本発明係る第２付勢部材）が配設されている。
スプリング３７は、プランジャ３５とコア３２との間に配設される。具体的には、スプリング３７の一端はセンターポスト３２ａの端部に接触し、他端はプランジャ３５の端部に接触し、コア３２とプランジャ３５とが離間する方向に付勢する。
つぎに、弁体２０を主弁部２１ｃの閉弁方向に付勢するスプリング４３（本発明に係る第１付勢部材）について説明する。円錐台状に形成されたスプリング４３はソレノイド３０と弁体２０との間に配設される。具体的にはスプリング４３の一端は、コア３２の端部３２ｃとほぼ同じ位置に形成されたロッド３６の段付き部３６ｆに接触し、他端が主弁体２１の中間連通路２９側に形成された内側段付き部２１ｈに接触する。また、スプリング４３は自然長から所定量圧縮された状態、すなわち初期セット荷重を有した状態で主弁体２１とロッド３６との間に組み込まれている。これにより、スプリング４３はソレノイド３０の駆動力が初期セット荷重以下では変形せず、弁体２０とロッド３６は相対位置を保った状態で一体的に移動する。また、スプリング４３は初期セット荷重を超えると変形し、ロッド３６は弁体２０に対して相対移動するように構成されている。なお、スプリング４３の初期セット荷重は容量制御弁１の制御時におけるソレノイド３０の駆動力よりも大きく設定されている。
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２９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。
最初にロッド３６の動きと弁体２０の各弁部の動きについて説明する。まず、図１及び図２に基づいて、ソレノイド３０の非通電状態におけるロッド３６の動きと弁体２０の各弁部の動きについて説明する。非通電状態においては、感圧体２４の付勢力、スプリング３７（図１）の付勢力によりプランジャ３５は上方に押し上げられ、弁体２０の主弁部２１ｃが全開し、遮断弁部２１ａは全閉となる。また、絞り機構２７ｃはスペーサ２５の連通路２５ａによって最小絞り状態となっている。
つぎに、図３に基づいて、ソレノイド３０が非通電状態から通電を開始し、主弁２７ｂの開弁状態におけるロッド３６の動きと弁体２０の各弁部の動きについて説明する。スプリング４３の初期セット荷重は容量制御弁１の制御時におけるソレノイド３０の駆動力よりも大きく設定されているので、主弁２７ｂの開弁状態においてスプリング４３は変形せず、ロッド３６と弁体２０は一体的に移動する。まず、ソレノイド３０が非通電状態から通電を開始すると、弁体２０とロッド３６は一体に進み方向（ロッド３６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。これにより、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。容量制御弁１の制御時において、弁体２０とロッド３６は一体的に変位するので、容量制御弁１は安定して主弁２７ｂの開度を制御することができる。
さらにロッド３６を進み方向に駆動すると、図４に示すように遮断弁２７ａは全開状態となり、主弁部２１ｃは主弁座１５ａと接触して主弁２７ｂは全閉状態となり、弁体２０の動きは停止する。弁体２０が停止した状態で、ソレノイド３０をさらに駆動すると、ソレノイド３０の駆動力がスプリング４３の初期セット荷重を超え、スプリング４３が変形し、ロッド３６が弁体２０に対して相対移動を開始するので、ロッド３６の押圧部２６がスペーサ２５から離間して絞り機構２７ｃの開度が大きくなる。さらにロッド３６を駆動すると、スプリング４３が変形して押圧部２６の鍔部２６ｄが感圧体２４のフランジ部２４ｄを押圧して感圧体２４を収縮させ、絞り機構２７ｃを全開状態にすることができる。そして、感圧体２４が所定量縮むとフランジ部２４ｄの凸部２４ｈと仕切調整部２４ｆに設けられた凸部（図示せず）とが接触して感圧体２４の変形が停止するとともに、ロッド３６の移動も停止する。
上記したとおり、ロッド３６の動きと弁体２０の各弁部の動きについて説明したが、つぎに容量制御弁１と容量可変型圧縮機の動作を図３に基づいて説明する。最初に容量制御弁１の制御状態について説明する。制御状態とは、主弁２７ｂの開度をあらかじめ決められた開度にセットし、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状態である。この状態で、容量可変型圧縮機の吸入室の吸入圧力Ｐｓは中間連通路２９を通り、ロッド３６の押圧部２６及び感圧体２４のフランジ部２４ｄによって囲まれた内部空間に流れ、感圧体２４に作用する。その結果、主弁部２１ｃは、スプリング３７の開弁方向の力と、ソレノイド３０による力と、吸入室の圧力Ｐｓに応じて伸縮する感圧体２４による力と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、吸入室の圧力Ｐｓが設定値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流路が大きくなるので、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になるように制御される。
しかし、上記のように主弁２７ｂの開度を制御しても、容量可変型圧縮機の制御室（クランク室）の圧力が、ピストンとシリンダボアとの間のわずかな隙間を通って流れるブローバイガスによって徐々に増加し、設定した圧力、吐出量に安定して保てなくなる場合がある。そこで、図４に示すように、制御室の冷媒を第３連通路１３からスペーサ２５の連通路２５ａを通り、中間連通路２９を介して第１連通路、吸入室へ流すことにより、容量可変型圧縮機の制御室（クランク室）の圧力を安定させることができ、延いては容量制御弁１の安定性を向上させることができる。
つぎに、容量制御弁１の液冷媒排出状態について図４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、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は高圧となり感圧体２４は縮むとともに、ソレノイド３０を進み方向に駆動してロッド３６の押圧部２６によって感圧体２４を押圧して、絞り機構２７ｃを強制的に全開状態にする。これにより、液冷媒排出開始から液冷媒排出完了まで絞り機構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、絞り機構２７ｃによって、容量可変型圧縮機の制御室と吸入室とが、絞り機構２７ｃ及び中間連通路２９を介して連通するので、ブローバイガスによる制御室の圧力上昇を抑え、制御室の圧力を安定させることができるので、容量制御弁１の制御安定性を向上させることができる。また、容量制御弁１の液冷媒排出時には、ロッド３６が弁体２０に対して相対移動して、ロッド３６の押圧部２６を絞り機構２７ｃのスペーサ２５から強制的に離間させることができる。これにより、液冷媒排出時において、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に関係なく絞り機構２７ｃの開度を全開状態に維持できるので、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。
また、上記実施例において、第１弁室１４の第１圧力は容量可変型圧縮機の吸入圧力Ｐｓ、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弁室１６の第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弁室１４の第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弁室１６の第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
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
２１ｃ 主弁部
２３ アダプタ
２４ 感圧体
２４ａ ベローズ
２４ｄ フランジ部
２５ スペーサ（絞り部）
２５ａ 連通路
２６ 押圧部
２６ｃ 鍔部
２６ｄ 鍔部
２７ａ 遮断弁
２７ｂ 主弁
２７ｃ 絞り機構
２９ 中間連通路
３０ ソレノイド部
３１ 電磁コイル
３２ コア
３５ プランジャ
３６ ロッド
３７ スプリング（第２付勢部材）
４３ スプリング（第１付勢部材）
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
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
２１ｃ 主弁部
２３ アダプタ
２４ 感圧体
２４ａ ベローズ
２４ｄ フランジ部
２５ スペーサ（絞り部）
２５ａ 連通路
２６ 押圧部
２６ｃ 鍔部
２６ｄ 鍔部
２７ａ 遮断弁
２７ｂ 主弁
２７ｃ 絞り機構
２９ 中間連通路
３０ ソレノイド部
３１ 電磁コイル
３２ コア
３５ プランジャ
３６ ロッド
３７ スプリング（第２付勢部材）
４３ スプリング（第１付勢部材）
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 (7)
- 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、
前記感圧体を押圧する押圧部を有するロッドを駆動するソレノイドと、
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、前記押圧部に対向し中間連通路に配設され、前記第３連通路と前記中間連通路とを常時連通させる絞り部を有する弁体と、
前記弁体を前記主弁部の閉弁方向に付勢する第１付勢部材と、を備え、
前記ロッドは前記弁体に対して相対移動して前記絞り部の開度を制御する
ことを特徴とする容量制御弁。 - 前記絞り部は、前記押圧部と前記弁体とを離間させるとともに前記中間連通路を連通する連通路を有することを特徴とする請求項１に記載の容量制御弁。
- 前記連通路の開口面積は前記弁体と前記押圧部との間の隙間面積より小さいことを特徴とする請求項２に記載の容量制御弁。
- 前記第１付勢部材は前記ロッドと前記弁体との間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、前記ロッドに接続されるプランジャ、前記プランジャと前記バルブ本体の間に配置されるコア、電磁コイル、及び、前記コアと前記プランジャとの間に配設される第２付勢部材をさらに備える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５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５いずれかに記載の容量制御弁。
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