JPWO2006137270A1

JPWO2006137270A1 - 容量制御弁

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Publication number: JPWO2006137270A1
Application number: JP2007522237A
Authority: JP
Inventors: 亮丞長; 小川　義博; 義博小川; 康平福留
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 2005-06-22
Filing date: 2006-06-08
Publication date: 2009-01-08
Anticipated expiration: 2026-06-08
Also published as: WO2006137270A1; KR101208477B1; EP1895162B9; KR20080016790A; US7644729B2; EP1895162A1; JP4913734B2; US20090283164A1; CN101194105B; EP1895162A4; EP1895162B1; CN101194105A

Abstract

本発明の容量制御弁は、吐出室１１と制御室１２とを連通する連通路３１、連通路３１の途中にある弁室３６、吸入室１３と制御室１２とを連通する連通路３２，３１ｂ、連通路３２の途中にある弁室３６、弁室３６内に配置されて連通路３１を開閉する第１弁部４１及び連通路３２を開閉する第２弁部４２を含み互いに逆向きの開閉動作を行う弁体４０、弁体４０を移動させるソレノイド６０を備え、弁体４０には、第２弁部４２を挟んで第１弁部４１の反対側の端部において制御室圧力を受ける受圧部４４が設けられ、受圧部４４の受圧面積Ｓ３は、第２弁部４２の受圧面積Ｓ２と第１弁部の受圧面積Ｓ１との差に略等しく形成される。これにより、小型化が達成され、制御室圧力の影響が極小となり、応答性の良い安定した容量制御が可能となる。

Description

本発明は、作動流体の容量又は圧力を可変可能に制御する容量制御弁に関し、特に、自動車等の空調システムに用いられる容量可変型圧縮機等の制御室の圧力を制御する容量制御弁に関する。

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ガスの吐出量を制御するものである。
この斜板の傾斜角度は、冷媒ガス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ガス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としては、吐出室と制御室とを連通させて制御室に吐出流体（冷媒ガス）を導入する導入通路、導入通路の途中に拡大して形成された第１弁室、吸入室と制御室とを連通させて制御室から流体（冷媒ガス又はブローバイガス等）を導出する導出通路、導出通路の途中に拡大して形成された第２弁室、第１弁室内に配置されて導入通路を開閉する第１弁部と第２弁室内に配置されて導出通路を開閉する第２弁部とが一体的に往復動すると同時にお互いに逆向きに開閉動作を行う（すなわち、第１弁部が全開（又は全閉）するとき第２弁部が全閉（又は全開）する）ように形成された弁体、弁体の一端側（第１弁部側）に吐出圧力が作用し他端側（第２弁部側）に吸入圧力が作用する弁体を電磁力により作動させて開閉動作を行わせるソレノイド等を備えている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

そして、この容量制御弁では、吐出圧力を受ける第１弁部に対して反対側から制御室圧力が作用すると共に吸入圧力を受ける第２弁部に対して反対側から制御室圧力が作用するように形成して弁体に対する制御室圧力の影響を相殺し、弁体に吐出圧力と吸入圧力の差圧のみを作用させて制御室圧力を制御するようになっている。

ところで、フロンガスに替わる冷媒ガスとして二酸化炭素（ＣＯ_２）が注目されているが、この二酸化炭素は使用される圧力領域（圧力の変化幅）が現行の冷媒ガスの１０倍程度と大きく、吐出圧力と制御室圧力を連通する導入通路及び吸入圧力と制御室圧力を連通する導出通路の２つの通路を開閉する構造上、弁体に作用する差圧も大きくなる。その結果、弁体が流量制御を行う際に、吐出圧力と制御室圧力との差圧が吸入圧力と制御室圧力との差圧に比べて大きくなり、第１弁部が開閉する導入通路の流量に比べて、第２弁部が開閉する導出通路の流量が不足する傾向にある。

そこで、この傾向を解消するには、第１弁部が開閉する導入通路の通路面積（開口面積）に比べて、第２弁部が開閉する導出通路の通路面積（及び弁座の開口面積）を大きくする必要があり、この開口面積（通路面積）を大きくした場合、制御室圧力によって生じる差圧が増大する。したがって、弁体に加わる力のバランスを保つためには、弁体を駆動するソレノイドの駆動力を大きくすなわちソレノイドを大きくする必要があり、装置の大型化、高コスト化を招くことになる。

特開２００３−３２８９３６号公報特開２００４−１１６４０７号公報

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、その目的とするところは、圧力領域が大きい冷媒ガスを使用する場合であっても、制御室と吸入室との制御時における流量を確保しつつ、制御室圧力が弁体に及ぼす影響を極小にし、より安定した容量制御が可能で、ソレノイド等の小型化、低コスト化等を図れる容量制御弁を提供することにある。

本発明の容量制御弁は、流体を吐出する吐出室と流体の吐出量を制御する制御室とを連通させて制御室に吐出流体を導入する導入通路、導入通路の途中に形成された第１弁室、流体を吸入する吸入室と制御室とを連通させて制御室から流体を導出する導出通路、導出通路の途中に形成された第２弁室、第１弁室内に配置されて導入通路を開閉する第１弁部と第２弁室内に配置されて導出通路を開閉する第２弁部とが一体的に形成されその往復動によりお互いに逆向きの開閉動作を行う弁体、弁体に電磁駆動力を及ぼすソレノイドを備え、上記弁体は、第２弁部を挟んで第１弁部の反対側において制御室の圧力を受ける受圧部を有し、この受圧部の受圧面積は、導出通路における第２弁部の受圧面積と導入通路における第１弁部の受圧面積との差に略等しくなるように形成されている。

この構成によれば、制御室内の圧力（制御室圧力）を大きくする場合には、第２弁部が導出通路を閉塞して制御室から吸入室へ流体が吸い出されるのを規制すると共に、第１弁部が導入通路を開放して吐出室から吐出流体（又は吐出圧力）を制御室内に導き入れる。一方、制御室内の圧力（制御室圧力）を小さくする場合には、第１弁部が導入通路を閉塞して吐出室から制御室への吐出流体（又は吐出圧力）の導入を規制すると共に、第２弁部が導出通路を開放して制御室から流体を吸入室に導き出す。
この容量制御において、弁体には、第１弁部に対して吐出圧力と制御室圧力との差圧が作用し、第２弁部に対して制御室圧力と吸入圧力との差圧が作用し、受圧部に対して吸入圧力と制御室圧力との差圧が作用する。ここで、受圧部の受圧面積は、第２弁部の受圧面積と第１弁部の受圧面積との差に略等しく形成されているため、制御室圧力が弁体に及ぼす影響を極小にでき、圧力負荷に応じた制御信号をソレノイドに印加することにより、最適な容量制御が可能となる。また、圧力領域が大きい冷媒ガス（例えば、二酸化炭素等）を使用する際に制御室と吸入室との通路面積を大きくしても、圧力負荷における制御室圧力の影響が極小であるため、ソレノイドの小型化を達成しつつ、より安定した容量制御を行うことができる。

上記構成において、第１弁室及び第２弁室は、連通するように形成され、第１弁室と制御室とを連通する導入通路及び第２弁室と制御室とを連通する導出通路は、共通の通路として形成されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、第１弁室及び第２弁室を連通する一つの弁室とし、第１弁室より下流側の導入通路及び第２弁室より上流側の導出通路を共通の通路とすることにより、構造を簡略化でき、小型化できる。

上記構成において、弁体は第１弁部の反対側の端部において受圧部を有し、受圧部を露出させると共に制御室に連通する第３弁室を有し、第３弁室には、受圧部に当接して電磁駆動力を及ぼすソレノイドの駆動ロッドが往復動自在に配置されている、構成を採用することができる。
この構成によれば、第１弁部を配置する第１弁室、第２弁部を配置する第２弁室（又は、第１弁室と第２弁室とを兼ねる一つの弁室）、及び受圧部を露出させる第３弁室を、第１弁部、第２弁部、及び受圧部をもつ弁体の長手方向（往復動方向）に沿って容易に配列できると共にソレノイド（の駆動ロッド）の配置も容易になり、全体としての集約化、構造の簡略化を達成できる。

上記構成において、圧力の増減に応じて、弁体に付勢力を及ぼす感圧体を有する、構成を採用することができる。
この構成によれば、圧力（例えば、吐出圧力あるいは吸入圧力）の増減に応じて、感圧体が弁体に付勢力を及ぼすため、圧力負荷の変動に応じたより円滑な容量制御を行うことができる。

上記構成において、導入通路には、第１弁室よりも上流側において感圧体を収容する収容室が形成され、弁体は、導入通路内を挿通して第１弁部から収容室まで伸長する伸長部を有し、感圧体は、弁体の往復動方向において伸長部の先端に係合し、吐出圧力の増加に応じて、第１弁部を開弁させかつ第２弁部を閉弁させる、構成を採用することができる。
この構成によれば、第１弁部を配置する第１弁室、第２弁部を配置する第２弁室（又は、第１弁室と第２弁室とを兼ねる一つの弁室）、及び収容室を、伸長部、第１弁部、第２弁部、及び受圧部をもつ弁体の長手方向（往復動方向）に沿って容易に配列でき、吐出圧力の変化に対応した円滑な動作が得られると共に、全体としての集約化、構造の簡略化を達成できる。

以上の構成をなす容量制御弁によれば、圧力領域が大きい冷媒ガス（例えば、二酸化炭素等）を使用する場合であっても、制御時における制御室と吸入室との流量を確保しつつ、制御室圧力が弁体に及ぼす影響を極小にし、より安定した容量制御が可能で、ソレノイド等の小型化、低コスト化等を達成できる容量制御弁を得ることができる。

本発明に係る容量制御弁を備えた斜板式容量可変型圧縮機を示す概略構成図である。本発明に係る容量制御弁の一実施形態を示す断面図である。図２に示す容量制御弁の一部を拡大した部分拡大断面図である。図２に示す容量制御弁の一部を拡大した部分拡大断面図である。本発明に係る容量制御弁の他の実施形態を示す断面図である。図５に示す容量制御弁の一部を拡大した部分拡大断面図である。図５に示す容量制御弁の一部を拡大した部分拡大断面図である。

符号の説明

Ｍ斜板式容量可変型圧縮機
Ｖ容量制御弁
１０ケーシング
１１吐出室
１２制御室
１３吸入室
１４シリンダ
１５連通路（導入通路）
１６連通路（導入通路、導出通路）
１７連通路（導出通路）
１８連通路
２０回転軸
２１斜板
２２ピストン
２３連結ロッド
２４被動プーリ
２５コンデンサ
２６膨張弁
２７エバポレータ
３０ボデー
Ｂ１仕切部材
３１（３１ａ）連通路（導入通路）
３１ａ´ 第１弁座
３１ｂ連通路（導入通路、導出通路）
３２（３２ａ，３２ｂ）連通路（導出通路）
３３ガイド通路
３４連通路
３５拡大室（収容室）
３６弁室（第１弁室、第２弁室）
３７弁室（第３弁室）
３８規制板
４０，４０´ 弁体
４１第１弁部
４２第２弁部
４３縮径部
４４受圧部
４５伸長部
５０コイルスプリング
６０ソレノイド
６１ソレノイドボデー
６２ケーシング
６３スリーブ
６４固定鉄芯
６５駆動ロッド
６６可動鉄芯
６７コイルスプリング
６８コイル
７０感圧体

以下、本発明の最良の実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
先ず、本発明に係る容量制御弁を斜板式容量可変型圧縮機Ｍに適用した一実施形態を、図１ないし図４に基づいて説明する。
斜板式容量可変型圧縮機Ｍは、図１に示すように、吐出室１１、制御室（クランク室とも称す）１２、吸入室１３、複数のシリンダ１４、シリンダ１４と吐出室１１とを連通させ吐出弁１１ａにより開閉されるポート１１ｂ、シリンダ１４と吸入室１３とを連通させ吸入弁１３ａにより開閉されるポート１３ｂ、外部の冷却回路に接続される吐出ポート１１ｃ及び吸入ポート１３ｃ、吐出室１１から制御室１２へ吐出流体を導入する導入通路としての連通路１５、前述の導入通路と制御室１２から流体を吸入室１３へ導出する導出通路とを兼ねる連通路１６、導出通路としての連通路１７、制御室１２内の圧力（制御室圧力）を導く連通路１８等を画定するケーシング１０、クランク室１２内から外部に突出して回動自在に設けられた回転軸２０、回転軸２０と一体的に回転すると共に回転軸２０に対して傾斜角度を可変に連結された斜板２１、各々のシリンダ１４内に往復動自在に嵌合された複数のピストン２２、斜板２１と各々のピストン２２を連結する複数の連結ロッド２３、回転軸２０に取り付けられた被動プーリ２４、ケーシング１０に組み込まれた容量制御弁Ｖ等を備えている。
また、この斜板式容量可変型圧縮機Ｍには、吐出ポート１１ｃ及び吸入ポート１３ｃに対して冷却回路が接続され、この冷却回路には、コンデンサ（凝縮器）２５、膨張弁２６、エバポレータ（蒸発機）２７が順次に配列して設けられている。

容量制御弁Ｖは、図２に示すように、金属材料又は樹脂材料により形成されたボデー３０、ボデー３０内に往復動自在に配置された弁体４０、弁体４０を一方向に付勢するコイルスプリング５０、ボデー３０に接続されたソレノイド６０等を備えている。

ボデー３０には、図２に示すように、連通路３１（３１ａ，３２ｂ），連通路３２（３２ａ，３２ｂ），ガイド通路３３，及び連通路３４、連通路３２ａの上流側に形成されケーシング１０の連通路１５に連通する拡大室３５、連通路３１の途中に形成された第１弁室及び第２弁室として連通して形成された一つの弁室３６、ガイド通路３３と連通路３４との間に形成された第３弁室としての弁室３７等が形成されている。
そして、連通路３１ａの端部には、後述する弁体４０の第１弁部４１が着座する第１弁座３１ａ´が形成され、又、連通路３２ａの端部には、後述する弁体４０の第２弁部４２が着座する第２弁座３２ａ´が形成されている。

尚、上記連通路３２ａ及びガイド通路３３は、ボデー３０に対して嵌着された仕切部材Ｂ１により画定されている。この仕切部材Ｂ１は、ボデー３０と別個に形成されるため、弁体４０の軸方向の長さを短くでき、又、弁体４０の装着が容易になり、組立コストを低減できる。また、仕切部材Ｂ１の材料として、ボデー３０とは別の耐磨耗性の金属材料を用いることにより、ガイド通路３３の磨耗を極力防止でき、弁体３０を安定してガイドすることができる。

弁体４０は、図２に示すように、端部がテーパ面に形成された第１弁部４１、第１弁部４１よりも拡径して形成されると共に第１弁部４１と逆向きにおいて開閉作用なすように端部がテーパ面に形成された第２弁部４２、連通路３２ａ内において往復動自在に挿通された縮径部４３、縮径部４３より拡径して形成されてガイド通路３３に摺動自在に嵌合されると共に弁室３７に露出するように形成された受圧部４４等を一体的に備えている。
すなわち、受圧部４４は、第２弁部４２を挟んで第１弁部４１の反対側の端部に形成されている。このように、受圧部４４を端部に設けることにより、連通路３４を通して導かれた制御室圧力を効果的に作用させることができる。

そして、弁体４０が、図２中の下方に移動することにより、図３に示すように、第１弁部４１が第１弁座３１ａ´から離れて連通路（導入通路）３１ａを開放すると同時に第２弁部４２が第２弁座３２ａ´に着座して連通路（導出通路）３２ａを閉塞する。一方、弁体４０が、図２中の上方に移動することにより、図４に示すように、第１弁部４１が第１弁座３１ａ´に着座して連通路（導入通路）３１ａを閉塞すると同時に第２弁部４２が第２弁座３２ａ´から離れて連通路（導出通路）３２ａを開放する。

コイルスプリング５０は、第１弁部４１が連通路３１ａを開放し、第２弁部４２が連通路３２ａを閉塞するように、弁体４０に対して、図２中の下向きの付勢力を及ぼすものである。
ソレノイド６０は、図２に示すように、ボデー３０に連結されるソレノイドボデー６１、全体を囲繞するケーシング６２、一端部が閉じたスリーブ６３、ソレノイドボデー６１及びスリーブ６３の内側に配置された円筒状の固定鉄芯６４、固定鉄芯６４の内側において往復動自在にかつその先端側が弁室３７に突出して配置されて受圧部４４に当接する駆動ロッド６５、駆動ロッド６５の他端側に固着された可動鉄芯６６、駆動ロッド６５を弁体４０から引き離す方向に可動鉄芯６６を付勢するコイルスプリング６７、スリーブ６３の外側に巻回された励磁用のコイル６８等を備えている。

上記構成の容量制御弁Ｖにおいて、連通路３１は、吐出室１１と制御室１２とを連通して、吐出流体（冷媒ガス）を制御室１２内に導き入れるものである。すなわち、連通路３１ａにおいて、第１弁部４１には、上流側から吐出圧力Ｐｄが作用すると同時に下流側から制御室圧力Ｐｃが作用する。
連通路３２は、制御室１２と吸入室１３とを連通して、制御室１３内の流体（制御室圧力Ｐｃ）を吸入室１３に導き出すものである。すなわち、連通路３２ａにおいて、第２弁部４２には、連通路３１ｂを通して上流側から制御室圧力Ｐｃが作用すると同時に連通路３２ｂを通して下流側から吸入圧力Ｐｓが作用する。

ここでは、第１弁部４１を配置する第１弁室及び第２弁部４２を配置する第２弁室が、連通する一つの弁室３６として形成されると共に、連通路３１の下流側に位置する連通路３１ｂが、吐出流体（又は吐出圧力Ｐｄ）を制御室１２に導く導入通路としての役割の他に、制御室１２内の流体（又は制御室圧力Ｐｃ）を吸入室１３に導き出す連通路３２の上流側の導出通路の役割を兼ねるように形成されている。
したがって、第１弁室及び第２弁室を別々に形成し、第１弁室より下流側の導入通路と第２弁室より上流側の導出通路を別々に形成する場合に比べて、構造を簡略化でき、容量制御弁Ｖを小型化できる。

また、上記構成において、ガイド通路３３は、連通路３１ａ及び連通路３２ａと同一直線状に軸線をもつように形成され、弁体４０の受圧部４３を往復動自在にガイドするものである。連通路３４は、制御室１２内の制御室圧力Ｐｃを、第３弁室３７に導き、受圧部４３に作用させるものである。

また、上記構成においては、図３に示すように、第１弁部４１が連通路３１ａの断面積で規定される受圧面積Ｓ１、第２弁部４２が連通路３２ａの断面積で規定される受圧面積Ｓ２、及び受圧部４４がガイド通路３３の断面積で規定される受圧面積Ｓ３の関係が、次式（１）、
（１）Ｓ３＝Ｓ２−Ｓ１
を満たす、すなわち、受圧面積Ｓ３が受圧面積Ｓ２と受圧面積Ｓ１との差に等しくなるように形成されている。尚、Ｓ３の値は、Ｓ２−Ｓ１の値と同一だけに限らず、近似した値も含めた略等しい値に形成されてもよい。

この構成の作用について説明すると、ソレノイド６０が通電された状態で、弁体４０に作用する力の釣合い式は、次式（２）、
（２）Ｆ＝Ｐｄ・Ｓ１＋Ｐｃ・（Ｓ２−Ｓ１）−Ｐｓ・（Ｓ２−Ｓ３）−Ｐｃ・Ｓ３＋ｆｋ１＋ｆｋ２
で表される。
ここで、Ｆ：第１弁部４１を閉弁させる方向にソレノイド６０により印加する付勢力、Ｐｄ：吐出圧力、Ｐｃ：制御室圧力、Ｐｓ：吸入圧力、Ｓ１：第１弁部４１の受圧面積、Ｓ２：第２弁部４２の受圧面積、Ｓ３：受圧部４４の受圧面積、ｆｋ１：コイルスプリング５０の付勢力、ｆｋ２：コイルスプリング６７の付勢力、である。

上記式（２）を変形すると、次式（３）、
（３）Ｆ＝Ｓ１・（Ｐｄ−Ｐｃ）＋Ｓ２・（Ｐｃ−Ｐｓ）＋Ｓ３・（Ｐｓ−Ｐｃ）＋ｆｋ１＋ｆｋ２
となる。
ここで、式（１）の条件Ｓ３＝Ｓ２−Ｓ１、すなわち、Ｓ１＝Ｓ２−Ｓ３を式（３）に代入すると、Ｓ１・Ｐｃ＝（Ｓ２−Ｓ３）・Ｐｃであるため、（３）式は次式（４）、
（４）Ｆ＝Ｓ１・Ｐｄ−（Ｓ２−Ｓ３）・Ｐｃ＋Ｓ２・（Ｐｃ−Ｐｓ）＋Ｓ３・（Ｐｓ−Ｐｃ）＋ｆｋ１＋ｆｋ２
＝Ｓ１・Ｐｄ−（Ｓ２−Ｓ３）・Ｐｓ＋ｆｋ１＋ｆｋ２
＝Ｓ１・（Ｐｄ−Ｐｓ）＋ｆｋ１＋ｆｋ２
となる。

すなわち、制御室圧力Ｐｃは、システム上存在していても、制御時に弁体４０に加わる力のバランス関係により、上記式（４）に示すように制御室圧力Ｐｃの影響が生じないように、あるいは、制御室圧力Ｐｃの影響が極小となるように設定されるため、ソレノイド６０が発生する比較的小さい電磁駆動力（付勢力）Ｆにより、弁体４０をより迅速にかつより安定して駆動制御することができる。したがって、この容量制御弁Ｖを備えた斜板式容量可変型圧縮機Ｍでは、斜板２１の角度変化すなわち吐出圧力Ｐｄの変化を極めて短時間で行うことができる。

次に、この容量制御弁Ｖを備えた斜板式容量可変型圧縮機Ｍが、自動車の空調システムに適用された場合の動作について説明する。
先ず、エンジンの回転駆動力により、伝達ベルト（不図示）及び被動プーリ２４を介して回転軸２０が回転すると、回転軸２０と一体となって斜板２１が回転する。斜板２１が回転すると、斜板２１の傾斜角度に応じたストロークでピストン２２がシリンダ１４内を往復動し、吸入室１３からシリンダ１４内に吸入された冷媒ガスが、ピストン２２により圧縮されて吐出室１１に吐出される。そして、吐出された冷媒ガスは、コンデンサ２５から膨張弁２６を介してエバポレータ２７に供給され、冷凍サイクルを行いながら吸入室１３に戻るようになっている。
ここで、冷媒ガスの吐出量は、ピストン２２のストロークにより決定され、ピストン２２のストロークは、制御室１２内の圧力（制御室圧力Ｐｃ）により制御される斜板２１の傾斜角度によって決定される。

先ず、最小吐出量の運転状態では、ソレノイド６０（コイル６８）は非通電とされて、可動鉄芯６６及び駆動ロッド６５は、コイルスプリング６７の付勢力により後退して休止位置に停止すると共に、弁体４０はコイルスプリング５０の付勢力により図３に示すように移動して、第１弁部４１は第１弁座３１ａ´から離れて連通路（導入通路）３１ａを開放し、第２弁部４２は第２弁座３２ａ´に着座して連通路（導出通路）３２ａを閉塞した状態となる。
これにより、吐出流体（吐出圧力Ｐｄ）が連通路（導入通路）３２ａ，３２ｂを経て制御室１２内に導かれる。そして、斜板２１の傾斜角度は最も小さくなるように制御され、ピストン２２のストロークを最小にする。その結果、冷媒ガスの吐出量は最小になる。
この流れ制御においては、弁体４０の駆動に際しては、実質的に吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓのみが作用し、制御室圧力Ｐｃは影響しないため、速やかで安定した容量制御が行われる。

一方、最大吐出量の運転状態では、ソレノイド６０（コイル６８）が通電されて、可動鉄芯６６及び駆動ロッド６５は、コイルスプリング５０，６７の付勢力に抗して、図４に示すように弁体４０を移動させ、第１弁部４１は第１弁座３１ａ´に着座して連通路（導入通路）３１ａを閉塞し、第２弁部４２は第２弁座３２ａ´から離れて連通路（導出通路）３２ａを開放した状態となる。
これにより、制御室１２内の流体（冷媒ガス、ブローバイガス等）が連通路（導出通路）３１ｂ，３２ａ，３２ｂを経て吸入室１３に導き出される。そして、斜板２１の傾斜角度は最も大きくなるように制御され、ピストン２２のストロークを最大にする。その結果、冷媒ガスの吐出量は最大になる。
この流れ制御においても、弁体４０の駆動に際しては、実質的に吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓのみが作用し、制御室圧力Ｐｃは影響しないため、速やかで安定した容量制御が行われる。

尚、最小〜最大の間の中間領域での吐出量の運転状態では、ソレノイド６０（コイル６７）への通電の大きさを適宜制御して電磁駆動力（付勢力）を変化させる。すなわち、電磁駆動力で弁体４０の位置を適宜調整して、所望の吐出量となるように第１弁部４１の開弁量と第２弁部４２の開弁量が制御される。
この流れ制御においても、弁体４０の駆動に際しては、実質的に吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓのみが作用し、制御室圧力Ｐｃは影響しないため、速やかで安定した容量制御が行われる。

図５ないし図７は、本発明に係る容量制御弁の他の実施形態を示すものであり、弁体を変更しかつ感圧体を設けた以外は、前述の実施形態と同一であるため、同一の構成については同一の符号を付してその説明を省略する。
この実施形態における容量制御弁Ｖでは、図５に示すように、ボデー３０の拡大室３５に規制板３８が結合されて、拡大室３５が感圧体７０を収容する収容室として形成されている。規制板３８及び拡大室３５の側壁には、導入通路としての連通路３１ａが形成されている。

弁体４０´には、第１弁部４１から伸長する伸長部４５が一体的に形成されている。この伸長部４５は、連通路３１ａ内を挿通して収容室としての拡大室３５内に突出し、その先端が感圧体７０と当接するようになっている。
感圧体７０は、吐出圧力Ｐｄの増加に応じて、弁体４０´に付勢力を及ぼすように、すなわち、第１弁部４１を開弁させかつ第２弁部４２を閉弁させるように、伸長部４５に接触して付勢力を及ぼすように変形するものであり、ベローズ、ダイヤフラム、その他の構造を採用することができる。

すなわち、連通路（導入通路）３１ａには、弁室３６よりも上流側に位置する拡大室（収容室）３５に感圧体７０が配置され、感圧体７０が連通路（導入通路）３１ａ内を挿通して弁室３６から拡大室３５まで伸長する弁体４０´の伸長部４５の先端に係合し、吐出圧力Ｐｄの増加に応じて、第１弁部４１を開弁させかつ第２弁部４２を閉弁させるようになっている。したがって、図７に示すようにソレノイド６０により電磁駆動力（付勢力）が付与された状態で、感圧体７０が吐出圧力Ｐｄの増加を感知すると、弁体４０´の伸長部４５に付勢力を及ぼして、図６に示すように第１弁部４１を開弁させかつ第２弁部４２を閉弁させる方向に、弁体４０´を素早く移動させる。

これにより、負荷の変動により吐出圧力Ｐｄが増加したような場合に、感圧体７０はその吐出圧力Ｐｄの増加を低減させる方向に作動して、所望の吐出量に素早く安定させるように制御する。
また、第１弁部４１及び第２弁部４２を配置する弁室３６、感圧体７０を収容する拡大室３５、受圧部４４を露出させる弁室３７を、弁体４０´の長手方向（往復動方向）に沿って容易に配列でき、吐出圧力Ｐｄの変化に対応した円滑な動作が得られると共に、全体としての集約化、構造の簡略化を達成できる。

上記実施形態においては、第１弁部４１を配置する第１弁室と第２弁部４２を配置する第２弁室とを連通する一つの弁室３６として形成し、第１弁室から制御室１２に連通する導入通路と制御室１２から第２弁室に連通する導出通路とを共通の連通路３１ｂとして形成した場合を示したが、これに限定されるものではなく、第１弁室と第２弁室とを別々の空間として形成し、導入通路と導出通路とを別々の通路として形成してもよい。

また、上記実施形態においては、感圧体７０として、吐出圧力Ｐｄの増加に応じて、第１弁部４１を開弁させかつ第２弁部４２を閉弁させるように弁体４０´に付勢力を及ぼすものを示したが、これに限定されるものではなく、吸入圧力Ｐｓの増減に応じて弁体に付勢力を及ぼす構成を採用してもよい。

以上述べたように、本発明の容量制御弁は、制御室と吸入室との制御時における流量を確保しつつ、制御室圧力が弁体に及ぼす影響を極小にし、より安定した容量制御が可能で、ソレノイド等の小型化、低コスト化等を達成できるため、自動車等の空調システムに用いられる容量可変型圧縮機に適用できるのは勿論のこと、その他の流体の容量を可変的に制御する機械において、その容量制御を行う容量制御弁としても有用である。

Claims

流体を吐出する吐出室と流体の吐出量を制御する制御室とを連通させて前記制御室に吐出流体を導入する導入通路、前記導入通路の途中に形成された第１弁室、流体を吸入する吸入室と前記制御室とを連通させて前記制御室から流体を導出する導出通路、前記導出通路の途中に形成された第２弁室、前記第１弁室内に配置されて前記導入通路を開閉する第１弁部と前記第２弁室内に配置されて前記導出通路を開閉する第２弁部とが一体的に形成されその往復動によりお互いに逆向きの開閉動作を行う弁体、前記弁体に電磁駆動力を及ぼすソレノイドを備え、
前記弁体は、前記第２弁部を挟んで前記第１弁部の反対側において、前記制御室の圧力を受ける受圧部を有し、
前記受圧部の受圧面積は、前記導出通路における前記第２弁部の受圧面積と前記導入通路における第１弁部の受圧面積との差に略等しくなるように形成されている、
ことを特徴とする容量制御弁。
前記第１弁室及び第２弁室は、連通するように形成され、
前記第１弁室と前記制御室とを連通する導入通路と前記第２弁室と前記制御室とを連通する導出通路とは、共通の通路として形成されている、
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の容量制御弁。
前記弁体は、前記第１弁部の反対側の端部において前記受圧部を有し、
前記受圧部を露出させると共に前記制御室に連通する第３弁室を有し、
前記第３弁室には、前記受圧部に当接して電磁駆動力を及ぼす前記ソレノイドの駆動ロッドが往復動自在に配置されている、
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の容量制御弁。
前記第１弁室及び第２弁室は、連通するように形成され、
前記第１弁室と前記制御室とを連通する導入通路と前記第２弁室と前記制御室とを連通する導出通路とは、共通の通路として形成され、
前記弁体は、前記第１弁部の反対側の端部において前記受圧部を有し、
前記受圧部を露出させると共に前記制御室に連通する第３弁室を有し、
前記第３弁室には、前記受圧部に当接して電磁駆動力を及ぼす前記ソレノイドの駆動ロッドが往復動自在に配置されている、
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の容量制御弁。
圧力の増減に応じて、前記弁体に付勢力を及ぼす感圧体を有する、
ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の容量制御弁。
圧力の増減に応じて、前記弁体に付勢力を及ぼす感圧体を有する、
ことを特徴とする請求の範囲第２項に記載の容量制御弁。
圧力の増減に応じて、前記弁体に付勢力を及ぼす感圧体を有する、
ことを特徴とする請求の範囲第３項に記載の容量制御弁。
圧力の増減に応じて、前記弁体に付勢力を及ぼす感圧体を有する、
ことを特徴とする請求の範囲第４項に記載の容量制御弁。
前記導入通路には、前記第１弁室よりも上流側において、前記感圧体を収容する収容室が形成され、
前記弁体は、前記導入通路内を挿通して前記第１弁部から前記収容室まで伸長する伸長部を有し、
前記感圧体は、前記弁体の往復動方向において前記伸長部の先端に係合し、吐出圧力の増加に応じて、前記第１弁部を開弁させかつ前記第２弁部を閉弁させる、
ことを特徴とする請求の範囲第５項に記載の容量制御弁。
前記導入通路には、前記第１弁室よりも上流側において、前記感圧体を収容する収容室が形成され、
前記弁体は、前記導入通路内を挿通して前記第１弁部から前記収容室まで伸長する伸長部を有し、
前記感圧体は、前記弁体の往復動方向において前記伸長部の先端に係合し、吐出圧力の増加に応じて、前記第１弁部を開弁させかつ前記第２弁部を閉弁させる、
ことを特徴とする請求の範囲第６項に記載の容量制御弁。
前記導入通路には、前記第１弁室よりも上流側において、前記感圧体を収容する収容室が形成され、
前記弁体は、前記導入通路内を挿通して前記第１弁部から前記収容室まで伸長する伸長部を有し、
前記感圧体は、前記弁体の往復動方向において前記伸長部の先端に係合し、吐出圧力の増加に応じて、前記第１弁部を開弁させかつ前記第２弁部を閉弁させる、
ことを特徴とする請求の範囲第７項に記載の容量制御弁。
前記導入通路には、前記第１弁室よりも上流側において、前記感圧体を収容する収容室が形成され、
前記弁体は、前記導入通路内を挿通して前記第１弁部から前記収容室まで伸長する伸長部を有し、
前記感圧体は、前記弁体の往復動方向において前記伸長部の先端に係合し、吐出圧力の増加に応じて、前記第１弁部を開弁させかつ前記第２弁部を閉弁させる、
ことを特徴とする請求の範囲第８項に記載の容量制御弁。