JPWO2007119380A1 - 容量制御弁 - Google Patents

Abstract

本発明は、第１連通路に連通する第１弁室と、弁孔用の第２弁座面を有すると共に第２連通路に連通する第２弁室と、第３連通路と連通すると共に第３弁座面を有する第３弁室と、を有するバルブ本体、第１弁室と第３連通路に連通する中間連通路を有すると共に第２弁座面と離接して第１弁室と第２弁室との弁孔を開閉する第２弁部と、第２弁部とは反対に作動する第３弁座面と離接して中間連通路と第３連通路との連通を開閉する第３弁部と、第２弁部と同方向に連動開閉する第１弁部と、を有する弁体、自由端に第１弁部と離接して第１弁室と中間連通路との連通を開閉する第１弁座部を有する感圧体、及び電流に応じて弁体を作動させるソレノイド部を備え、第１弁室内の弁体または／及び弁座部に第１弁室内と中間連通路とを連通可能にする補助連通路を有するものである。

Description

本発明は、空気調和機を制御する容量制御弁に関する。さらに詳しくは、容量制御弁により空気調和機のコンプレッサにおける制御室内の機構の作動を外部温度に関係なく発揮するようにした容量制御弁に関する。

本発明の関連技術には、容量可変型圧縮機に容量制御弁を取り付けた構成が存在する（例えば、下記の段落番号００１１に記載した特許文献１を参照）。この容量可変型圧縮機と類似する構成を図６に示す。この図６は、容量可変型圧縮機に連結された容量制御弁を示す全断面図である。容量制御弁１００は、容量可変型圧縮機１５０の図示省略した取付内部に装着される。しかし、この容量制御弁１００は、分かり易くするために、容量可変型圧縮機１５０から取り出して図示している。

この図６の容量可変型圧縮機１５０を簡単に説明する。図６に於いて、容量可変型圧縮機１５０は、複数のシリンダボア１５１Ａを設けたシリンダブロック１５１と、シリンダブロック１５１の一端に設けられたフロントハウジング１５２と、シリンダブロック１５１に弁板装置１５４を介して結合されたリアハウジング１５３とにより全体の外形を成すケーシングが形成される。このケーシングには、シリンダブロック１５１と、フロントハウジング１５２とによって区画されたクランク室（制御室）１５５が設けられている。このクランク室１５５内には、横断したシャフト１５６が設けられている。このシャフト１５６の中心部の周囲には円板状を成す斜板１５７が配置されている。この斜板１５７は、連結部１５９の長孔とシャフト１５６に固着されたロータ１５８のピンとを介して連結し、シャフト１５６に対して斜板１５７が傾斜した角度を可変になるように構成されている。尚、ロータ１５８の側面はベアリング１７６により支持されている。

シャフト１５６の一端は、フロントハウジング１５２の外側に突出したボス部１５２Ａ内を貫通して外部まで延在している。ボス部１５２Ａの内周にはシール部１５２Ｂが設けられている。そして、このシール部５２Ｂによりクランク室１５５内が密封されている。

シャフト１５６とボス部１５２Ａとの間にはベアリング１７５が配置されている。更に、シャフト１５６の他端にもベアリング１７７が設けられている。そして、このベアリング１７５、１７７がシャフト１５６を回転自在に支持している。

シリンダブロック１５１内の円周上に設けた複数のシリンダボア１５１Ａ内には、各ピストン１６２が設けられている。更に、このピストン１６２の一端の内側には凹部１６２Ａが設けられている。そして、斜板１５７の外周が、このピストン１６２の凹部１６２Ａ内に配置されたシュー１６３を介して、摺動自在に連結されている。又、斜板１５７と連結部１５９とはリンクを介して共に回転可能に連結している。そして、ピストン１６２と斜板１５７とはリンク機構を成して互いに連動するように構成されている。

リアハウジング１５３内には、吐出室１６４及び吸入室１６５が区画して形成されている。この吸入室１６５とシリンダボア１５１Ａ内とは、弁板装置１５４に設けられた吸入弁を介して連通している。又、吐出室１６４とシリンダボア１５１Ａ内とは、弁板装置１５４に設けられた吐出弁を介して連通している。

次に、この容量可変型圧縮機１５０に取り付けられた容量制御弁１００について簡単に説明する。この容量制御弁１００は、ソレノイド部１４０とバルブ部１１５から構成されている。容量可変型圧縮機１５０の吸入室１６５は吸入圧力Ｐｓ用の吸入流体通路１１０を通して吸入弁室１２６と連通する。また、吐出室１６４は、吐出圧力Ｐｄ用の吐出流体通路１０８を介して吐出弁室１０６と連通する。さらに、クランク室１５５は、制御圧力Ｐｃ用の制御流体通路１０９を介して制御弁室１０４と連通する。そして、ソレノイド部１４０の電磁コイル１４５に流れる電流の大きさに応じて作動するロッド１２０と一体の可動鉄心１４２と、バルブ部１１５の制御弁室１０４内に設けられた感圧装置１２２とに作用する力の協働作用により弁部１２１を作動させる。バルブ部１１５は、この弁部１２１の作動により制御弁室１０４と吐出弁室１０６との間を開閉して制御圧力Ｐｃの流体を制御する。この現存する容量制御弁１００の構成では、制御弁室１０４と吸入弁室１２６とは、弁部１２１が弁を開閉しても連通しない構成である。

この容量制御弁１００を設けた容量可変型圧縮機（クラッチレスコンプレッサ）１５０の構成に於いて、ロータ１５８の回転により斜板１５７が共に回転する。また、クランク室１５５内の制御圧力Ｐｃに応じて斜板１５７の傾斜角度が変化する。さらに、斜板１５７の傾斜角度の変化に応じてピストン１６２が往復運動をする。このピストン１６２の往復運動に伴い吐出室１６４から吐出される冷媒は、凝縮室Ｐから膨張弁を介して蒸発室Ｇに供給される。この工程において、容量可変型圧縮機１５０は、車室内の冷房を行いながら、その冷媒を吸入室１６５へ戻す。尚、クランク室１５５の制御圧力Ｐｃは、容量制御弁１００の弁開度により吐出室１６４からクランク室１５５へ流れる流入量と、容量可変型圧縮機１５０に設けられた固定オリフィス１７０を通って排出される排出量により決定される。このため、クランク室１５５の冷媒液を早く気化させるために固定オリフィス１７０の流量断面積を大きく形成すると、クランク室１５５内の圧力制御が問題になるので、この流量断面積を大きくすることはできない。

そして、日夜、寒暖の差がある地域では、容量可変型圧縮機１５０が停止した後に、夜になって温度が低下すると、容量可変型圧縮機１５０のクランク室１５５に冷媒ガスが液化して溜まる。この容量可変型圧縮機１５０は、冷媒液がクランク室１５５に存在すると、起動してもクランク室１５５内は固定オリフィス１７０を介してのみ吸入室１６５と連通しているために、所定の圧力に下がるまで最小容量でしか運転されない。そして、クランク室１５５内の圧力は、内在する冷媒液の気化した圧力であるから、冷媒液がすべて気化して排出されるまでは、圧力が降下しない。このため、この圧力降下が完了するまで、クランク室１５５内が正常に作動しないという課題が存する。この冷媒液の気化する時間が通常では１０分以上もかかるので、その間は、容量可変型圧縮機１５０が設定通りに作動しない状態になる。そして、この課題を解決する上で、容量可変型圧縮機１５０の製品コストを最も安くするためには、容量制御弁１００の機能を改善することが市場から求められている。

特開２００３−３２２０８６号公報（図６等）。

本発明は上述のような問題点に鑑み成されたものである。そして、この発明が解決しようとする技術的課題は、圧縮機における大気の寒暖差のある条件でも、容量制御弁によって圧縮機の起動後の制御を急速にできるようにすることにある。また、圧縮機における容量制御弁の製作コストを安価にすることにある。さらに、容量制御弁を小型にして取り付ける圧縮機もさらに小型化にすることにある。

本発明は、上述のような技術的課題を解決するために成されたものであって、その技術的解決手段は以下のように構成されている。

本発明に係わる容量制御弁は、バルブ部の開弁度に応じて作動制御室内の流量又は圧力を制御する容量制御弁において、
制御圧力の流体を通す第１連通路と連通する第１弁室と、第１弁室と連通する弁孔用の第２弁座面を有すると共に吐出圧力の流体を通す第２連通路に連通する第２弁室と、吸入圧力の流体を通す第３連通路に連通すると共に第３弁座面を有する第３弁室と、を有するバルブ本体、
バルブ本体内に配置されて第１弁室と第３連通路に連通する中間連通路を有すると共に第２弁座面と離接して第１弁室と第２弁室とに連通する弁孔を開閉する第２弁部と、第２弁部とは反対に連動開閉すると共に第３弁座面と離接して中間連通路と第３連通路との連通を開閉する第３弁部と、第１弁室に配置されて第２弁部と同方向に連動開閉する第１弁部と、を有する弁体、
第１弁室内に配置されて吸入圧力に応動して伸縮すると共に伸縮する自由端に第１弁部と離接して第１弁室と中間連通路との連通を開閉する弁座部を有する感圧体、
第１弁室内の弁体又は／及び弁座部に有して第１弁室内と中間連通路とに連通可能にする補助連通路、
及びバルブ本体に取り付けられて電流に応じて弁体の各弁を開閉する移動方向へ弁体を作動させるソレノイド部を具備するものである。

この本発明に係わる容量制御弁では、大気温度が低下する夜間などに空気調和機等を停止したとき、この空気調和機の器機の内部の制御室に冷媒液が溜まる。しかし、本発明の容量制御弁は、制御室から補助連通路と中間連通通路を介して吸入圧力状態の第３連通路と連通可能に構成されているから、空気調和機を起動して冷房するときに、従来の容量制御弁よりも１／１０から１／１５の早さで制御室の冷媒液を気化して冷房運転状態することができる効果を奏する。しかも、この急速な冷房運転状態は、容量制御弁や空気調和機の制御室に係わる設計を変更することなく可能になるから、冷房の制御能力に優れると共に、容量制御弁や空気調和機の製作コストを低減できる効果を奏する。

さらに、空気調和機の冷房時に最小容量を可能にするときには、制御室の制御圧力の流体は、第３弁部の閉弁により第３連通路へ流れるのが防止されるとともに、第２弁部の開弁より吐出圧力状態に成るので、制御室内を設定圧力以上の状態に保持して冷房を下げることが可能に成り、且つ空気調和機のランニングコストが最小になる効果を奏する。

図１は、本発明の第１実施の形態に係わる容量制御弁の全断面図である。

図２は、図１に示す容量制御弁の別の作動状態の全断面図である。

図３は本発明に係わる容量可変型圧縮機と容量制御弁との配管を示す全断面図である。

図４は、本発明の第２実施の形態を示す容量制御弁の要部の断面図である。

図５は、本発明の第３実施の形態を示す容量制御弁の要部の断面図である。

図６は、本発明に関連する容量可変型圧縮機用制御弁の全断面図である。

符号の説明

１ 容量制御弁
２ バルブ本体
２Ａ 第１バルブ本体
２Ｂ 第２バルブ本体
３ 仕切調整部
４ 第１弁室（容量室）
５ 弁孔
６ 第２弁室
６Ａ 第２弁座面
７ 第３弁室
７Ａ 案内面
８ 第２連通路
９ 第１連通路
１０ 第３連通路
１１ 補助連通路
１５ バルブ部
１７ コイルばね（弾発手段）
２１ 弁体
２１Ａ 第１弁部
２１Ａ１ 第１弁部面
２１Ｂ 第２弁部
２１Ｂ１ 第２弁部面
２１Ｃ 第３弁部
２１Ｈ 摺動面
２２ 感圧装置（感圧体）
２２Ａ ベローズ
２２Ｂ 弁座部
２２Ｃ 第１弁座面
２５ ソレノイドロッド
２５Ａ 結合部
２６ 中間連通路
２８ 開放ばね手段（第１開放ばね手段）
４０ ソレノイド部
４２ プランジャ
４２Ａ 嵌合孔
４２Ｂ 接合面
４３ ソレノイドケース
４３Ａ 空室
４４ プランジャケース
４５ 電磁コイル
４６ Ｏリング
５１ 固定鉄心
５１Ａ 内周面
５１Ａ１ 通路
５１Ｂ 吸着面
５１Ｃ ばね座室
５１Ｄ 第３弁座面
５５ 制御室（クランク室）
６４ 吐出室
６５ 吸入室
Ｐｓ 吸入圧力
Ｐｄ 吐出圧力
Ｐｃ 制御圧力
Ａｂ 感圧装置の有効受圧面積
Ａｓ 第２弁部のシール受圧面積
Ａｒ２ 第３弁部の受圧面積
Ｓ１ ばね（弾発）手段のばね力
Ｆｂ 感圧装置のばね（弾発）力

以下、本発明に係わる好ましい実施の形態の容量制御弁を、図面に基づいて詳述する。尚、以下に説明する各図面は、設計に基づく正確な図である。

図１は、本発明に係わる容量制御弁の全断面図である。図１に於いて、１は容量制御弁である。容量制御弁１には、外形を形成するバルブ本体２を設ける。このバルブ本体２は、内部に機能が付与された貫通孔を形成する第１バルブ本体２Ａと、この第１バルブ本体２Ａの一端部に一体に嵌合された第２バルブ本体２Ｂとから構成する。この第１バルブ本体２Ａは真鍮、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属または合成樹脂材等で製作する。又、第２バルブ本体２Ｂは鉄等の磁性体で形成する。

又、第２バルブ本体２Ｂは、ソレノイド部４０を結合させるためと、磁性体とにしなければならないので、第１バルブ本体２Ａの材質と機能的を異にするために分離して設けられているものである。この点を考慮すれば、図１に示す形状は適宜に変更しても良い。また、第１バルブ本体２Ａには、貫通孔の他端部に仕切調整部３を結合する。この仕切調整部３は、第１バルブ本体２Ａの第１弁室（以下、容量室と言う）４を塞ぐように嵌着しているが、ねじ込みにして図示省略の止めねじにより固定すれば、ベローズ２２Ａ内に並列に配置した圧縮ばね又はベローズ２２Ａのばね力を軸方向へ移動調整できるようになる。

第１バルブ本体２Ａを軸方向へ貫通した貫通孔の区画は、一端側が容量室４に形成する。更に、貫通孔には容量室４に連通して容量室４の径より小径の弁孔５を連設する。更に又、貫通孔の区画には弁孔５に連通する弁孔５より大径の第２弁室６を設ける。更に、貫通孔の区画には第２弁室６に連通する第３弁室７を連設する。そして、第２弁室６に於ける弁孔５の周りには第２弁座面６Ａを形成する。この第２弁座面６Ａは弁孔５に向かってテーパ面に形成しているが、第２弁部２１Ｂの第２弁部面２１Ｂ１が第２弁座面６Ａのテーパ面に接合すると接触幅を小さく接触するので、密接能力が向上できる。

バルブ本体２内の第２弁室６には第２連通路８を形成する。この第２連通路８は、図３に示す空気調和機の一種である容量可変型圧縮機５０の吐出室６４内に連通して吐出圧力Ｐｄの流量を容量制御弁１によって吐出室６４に流入できるように構成する。更に、バルブ本体２の第３弁室７には第３連通路１０を形成する。この第３連通路１０は、図３の容量可変型圧縮機５０の吸入室６５と連通して吸入圧力Ｐｓの流体を容量制御弁１によって吸入室６５へ流入させるとともに、流出できるように構成する。又、貫通孔の第３弁室７より第２弁室６側の案内面７Ａは、弁体２１の摺動面２１Ｈを軸方向へ摺動しながら案内する。この摺動面２１Ｈには複数の溝を設けてラビリンスシールに構成しても良い。また、案内面７Ａには、フッ素樹脂膜を付着させて摺動抵抗を小さくすることもできる。

更に、容量室４には、第２弁室６から流入した吐出圧力Ｐｄの流体を図３に示す容量可変型圧縮機５０の制御室（クランク室）５５へ流出させる第１連通路９を形成する。尚、第１連通路９、第２連通路８、第３連通路１０は、バルブ本体２の周面に各々、例えば、２等配から６等配に貫通している。更に、バルブ本体２の外周面は４段面に形成されており、この外周面にはＯリング用の取付溝を軸方向へ沿って３カ所に設ける。そして、この各取付溝には、バルブ本体２と、バルブ本体２を嵌合するケーシングの装着孔（図３において省略した）との間をシールするＯリング４６を取り付ける。

次に、容量室４内には感圧体（以下、感圧装置という）２２を設ける。この感圧装置２２は、金属製のベローズ２２Ａの一端部を仕切調整部３に密封に結合すると共に、他端を弁座部２２Ｂに結合している。このベローズ２２Ａは、リン青銅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。又、ベローズ２２Ａ内には、コイルばね１７を内在する。なお、コイルばね１７を外在してベローズ２２Ａのばね力と協働するように設計しても良い。この感圧装置２２は、容量室４内でコイルばね１７の力と吸入圧力Ｐｓとの相関関係で伸縮するように設計されている。感圧装置２２の内部空間は真空又は空気が内在している。そして、この感圧装置２２のベローズ２２Ａの有効受圧面積Ａｂに対し、容量室４内の圧力（例えばＰｃの圧力）と吸入圧力Ｐｓが作用して感圧装置２２を収縮作動させるように構成されている。

感圧装置２２の自由端には、皿型で端部周面に第１弁座面２２Ｃが設けられた弁座部２２Ｂを設ける。この弁座部２２Ｂの側面から中間流通路２６に貫通する補助連通路１１を形成する。この補助連通路１１の直径は０．５ｍｍから２．５ｍｍの範囲に形成している。好ましくは、補助連通路１１の直径は０．８ｍｍから２．０ｍｍにすると良い。自動車等の空気調和機（エアコン）では、この補助連通路１１の直径を上記の数字範囲にすると、図３の斜板式容量可変型圧縮機５０の制御室５５内に冷媒液が溜まっても急速に気化させることが実験の結果認められる。

また、空気調和機の容量の大きさによっては、この補助連通路１１の直径は変わることも認められる。なお、冷媒液の気化した制御流体Ｐｃの圧力に応じて感圧装置２２を収縮させて第１弁部２１Ａを開弁した状態では、冷媒液を気化させる時間が１０分以上もかかる。この間、図３に示す制御室５５の圧力は、気化する状態にあるから、この圧力が次第に上昇するので、さらに気化が遅れることになる。しかし、この補助連通路１１を設けることにより、制御室５５内の冷媒液を急速に気化させることができる。そして、この制御室５５内の冷媒液が全部気化すれば、容量制御弁１により制御室５５内の圧力を自由に制御することが可能になる。また、他の方法で（例えば、第３連通路の途中に図３に示すオリフィス７０の流通路の径を大きくした場合）制御室５５内の冷媒液を気化させると、製作コストが上昇すると共に、容量可変型圧縮機５０の最小容量を制御するときに容量制御が困難になる。

一方、弁体２１の一端には、この弁座部２２Ｂの第１弁座面２２Ｃと開閉する第１弁部２１Ａを設ける。第１弁部２１Ａには第１弁座面２２Ｃと開閉する第１弁部面２１Ａ１を設ける。この第１弁部面２１Ａ１と第１弁座面２２Ｃの有効受圧面積がＡｒ１である。更に、第１弁部２１Ａにおける第１弁部面２１Ａ１と反対側は、連結部として第２弁部２１Ｂの取付孔と一体に嵌着する。そして、第１弁部２１Ａの内部には、軸方向へ貫通する中間連通路２６を形成する。この弁体２１に結合した第１弁部２１Ａは、バルブ本体２の弁孔５の両側に互いに組み込むために、組み込み上から両部品は分割されているが、必要に応じて一体に形成することもできる。この第１弁部２１Ａの連結部の外径は、弁孔５の径より小径に形成されて弁孔５と連結部との間を第２弁部２１Ｂの開弁時に吐出圧力Ｐｄの流体が通過できるように弁孔５内を通る流通路に形成する。

弁体２１の中間部の第２弁部２１Ｂは弁室６内に配置する。そして、第２弁部２１Ｂには第２弁座面６Ａと接合する第２弁部面２１Ｂ１を設ける。この第２弁部面２１Ｂ１の第２弁座面６Ａと接合するシール面積が有効受圧面積Ａｓである。第２弁座面６Ａと第２弁部面２１Ｂ１との接合する接触面は、平面接合でも良いが、第２弁座面６Ａをテーパ面に形成すると互いに閉弁したときの密閉能力と共に、接合状態を良くすることが認められる。このときが、第２弁部２１Ｂの外径が有効受圧面積Ａｓとなる。そして、この第２弁部面２１Ｂ１のシール受圧面積Ａｓは感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂと同一面積又はほぼ同一面積に構成する。

弁体２１の図示する上端部の第３弁部２１Ｃは、第３弁室７内に配置する。この第３弁部２１Ｃは固定鉄心５１の端面のテーパ面に形成した第３弁座面５１Ｄと開閉する。また、弁体２１の第３弁部２１Ｃに流体が作用する面積は受圧面積Ａｒ２である。尚、第２弁部２１Ｂのシール受圧面積Ａｓと、第３弁部２１Ｃの受圧面積Ａｒ２と、感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂとは同一又はほぼ同一面積に構成されている。又、この一実施の形態では、吸入圧力Ｐｓが作用する第３弁部２１Ｃの受圧面積Ａｒ２を感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂと同一にする必要はない。

弁体２１の内部には中間流通路２６が第１弁室４から第３弁室７に貫通している。そして、第３弁部２１Ｃが第３弁座面５１Ｄから開弁したときに、第１弁室４から制御流体Ｐｃが第３連通路１０へ流出できるようになる。弁体２１は、内部に２段の貫通孔を形成する。そして、ソレノイドロット２５の端部に設けた結合部２５Ａを弁体２１の貫通孔の大径の貫通孔（嵌合孔）に嵌着する。この結合部２５Ａの外周には、３等配の流通溝２５Ａ１を設ける。この流通溝２５Ａ１と小径の貫通孔（図示する大径の貫通孔の下部の貫通孔）により中間連通路２６に形成する。第３弁室７は弁体２１の外形よりやや大径面に形成されて第３連通路１０からの吸入圧力Ｐｓの流体が第３弁室７に流入しやすく構成されている。以上説明したバルブ本体２と弁体２１と感圧装置２２とを含めた図１の下部の構成がバルブ部１５である。

次に、ソレノイドロッド２５の結合部２５Ａと反対の他端部は、プランジャ４２の嵌合孔４２Ａに嵌着して結合する。弁体２１とプランジャ４２との間には第１バルブ本体２Ａに固着された固定鉄心４１が設けられている。そして、ソレノイドロッド２５は固定鉄心４１の内周面４１Ａと移動自在に嵌合している。

この固定鉄心４１のプランジャ４２側には、ばね座室５１Ｃを形成する。このばね座室４１Ｃには第１弁部２１Ａと第２弁部２１Ｂを閉弁状態から開弁状態にするばね手段（以下、弾発手段とも称する）２８が配置されている。つまり、ばね手段２８はプランジャ４２を固定鉄心４１から引き離すように弾発している。固定鉄心４１の吸着面４１Ｂとプランジャ４２の接合面４２Ｂとは互いに対向するテーパ面を成し、対向面に隙間を設けて吸引可能に構成されている。この固定鉄心４１の吸着面４１Ｂとプランジャ４２の接合面４２Ｂの離接は、電磁コイル４５に流れる電流の強さにより行われる。又、ソレノイドケース４３は第２バルブ本体２Ｂの一端側の段部に固着されていると共に、空室４３Ａ内に電磁コイル４５を配置している。ソレノイド部４０は以上の全体構成を示すものであり、このソレノイド部４０に設けられた電磁コイル４５は、図示省略の制御コンピュータにより制御される。

プランジャケース４４は固定鉄心４１と嵌着すると共に、プランジャ４２とは摺動自在に嵌合している。このプランジャケース４４は一端が第２バルブ本体２Ｂの嵌合孔２Ｂ１と嵌着すると共に、他端がソレノイドケース４３の端部の嵌着孔に固定する。以上の構成がソレノイド部４０である。

このように構成された容量制御弁１に於いて、配置されている弾発力発生の各ばね力と、流入する作動流体圧力により発生する釣り合い力の関係式は、図１に示す構成を基にして考えると、Ｐｃ（Ａｂ−Ａｒ１）＋Ｐｃ（Ａｒ１−Ａｓ）＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ２）＋Ｐｓ（Ａｒ２−Ａｒ１）＋Ｐｓ×Ａｒ１＝Ｆｂ＋Ｓ１−Ｆｓｏｌとなる。この関係式を整理すると、Ｐｃ（Ａｂ−Ａｓ）＋Ｐｄ（Ａｓ−Ａｒ２）＋Ｐｓ×Ａｒ２＝Ｆｂ＋Ｓ１−Ｆｓｏｌとなる。
そして、感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂと第２弁部面２１Ｂ１のシール受圧面積Ａｓとの各受圧面積の関係をＡｂ＝Ａｓ＝Ａｒ２とすると、上式はＰｓ×Ａｒ２＝Ｆｂ＋Ｓ１−Ｆｓｏｌとなる。
つまり、感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂと、第２弁部面２１Ｂ1のシール受圧面積Ａｓと第３弁部２１Ｃの受圧面積Ａｒ２を同一又はほぼ同一にすると、容量制御弁１は、第３連通路１０から流入する吸入圧力Ｐｓのみが弁体２１に作用することになり、制御精度が向上する。

尚、上述の式に於ける符号は下記の通りである。
Ａｂ・・・感圧装置２２の有効受圧面積、
Ａｒ１・・・第１弁部２１Ａの受圧面積（断面積）、
Ａｓ・・・第２弁部２１Ｂのシール受圧面積、
Ａｒ２・・・第３弁部の受圧面積、
Ｆｂ・・・感圧装置（全体）の弾発（ばね）力、
Ｓ１・・・ばね（弾発）手段２８、
Ｆｓｏｌ・・・電磁コイルの電磁力、
Ｐｓ・・・吸入圧力、
Ｐｄ・・・吐出圧力、
Ｐｃ・・・制御圧力（クランク室圧力）。

図１は、ソレノイド部４０に電流が流れている状態である。一方、図示は省略するが、電流がソレノイド部４０に流れていないときは、開放ばね手段２８により第３弁部２１Ｃは閉弁状態になる。このとき、第２弁部２１Ｂは開弁状態になる。又、第１弁部２１Ａは吸入圧力Ｐｓ及び制御圧力Ｐｃを受けて開弁する。図２は、斜板式容量可変型圧縮機５０の制御室５５内に冷媒液が溜まっているときに、容量制御弁１により急速に気化させる開弁状態である。尚、第１弁部２１Ａと第１弁座面２２Ｃとは、機能上から、大きく開弁できないように構成されている。そして、制御室５５内の冷媒液が気化して第１連通路９から第１弁室４へ制御圧力Ｐｃの流体が流入する。この状態では、制御圧力Ｐｃ及び吸入圧力Ｐｓが高く、感圧装置２２は収縮して第１弁部２１Ａと第１弁座面２２Ｃとの間を開弁する。

しかし、この開弁状態では制御室５５内の冷媒液は気化が細々としか促進しない。これに対して、中間連通路２６に連通する補助連通路１１を設けると、実験では１分以内（一実験では約５０秒）で制御室５５内の冷媒液は気化することが認められる。つまり、従来の容量制御弁に対して本発明の容量制御弁１は、少なくとも、制御室５５内の冷媒液を１／１０から１／１５の速さで気化させることが可能になる。そして、冷媒液の気化が完了すると、制御室５５内の制御圧力Ｐｃが低下するから、第１弁室４内の圧力も低下する。第１弁室４内の圧力が低下すれば、感圧装置２２は伸張するから、第１弁部２１Ａと第１弁座面２２Ｃとは閉弁する。尚、第２弁部２１Ｂが開弁すると第３弁部２１Ｃは閉弁するように、互いに交互に開弁作動をするから、補助連通路１１を設けても、吐出圧力Ｐｄの流体が補助連通路１１から第３連通路１０へ逃げることはない。

次に、本発明の容量制御弁１は、空気ポンプ、圧縮器等を用いた空気調和機に利用いることが可能である。以下、一実施例として斜板式容量可変型圧縮機に用いた場合を説明する。

図３は、この斜板式容量可変型圧縮機５０と容量制御弁１との関係を示す全断面図である。この内、容量制御弁１は、図１と同一構成であるから、容量制御弁１の構成の説明は上述したとおりである。なお、容量制御弁１は、実際には、斜板式容量可変型圧縮機５０の内部に組み込まれるが、分かり易くするために取り出して図示する。

図３に於いて、容量可変型圧縮機５０は、内部の円周上に複数のシリンダボア５１Ａを設けたシリンダブロック５１と、シリンダブロック５１の一端に設けられたフロントハウジング５２と、シリンダブロック５１に弁板装置５４を介して結合されたリアハウジング５３とにより全体の外形を成すケーシングが形成されている。このケーシングには、シリンダブロック５１内に区画されたクランク室５５が設けられている。このクランク室５５内には、横断したシャフト５６が設けられている。このシャフト５６の中心部の周囲には円板状を成す斜板５７が配置されている。この斜板５７は、シャフト５６に固着されたロータ５８と連結部５９を介してシャフト５６に連結し、シャフト５６に対して傾斜した角度を可変になるように構成されている。尚、ロータ５８の側面はベアリング７６により支持されている。

シャフト５６の一端は、フロントハウジング５２の外側に突出したボス部内を貫通して外部まで延在している。ボス部の内周にはシール部５２Ｂが設けられている。このシール部５２Ｂによりクランク室（制御室とも言う）５５内が密封されている。シャフト５６とボス部５２Ａとの間にはベアリング７５が配置されており、更に、シャフト５６の他端にもベアリング７７が設けられている。そして、このベアリング７５、７７がシャフト５６を回転自在に支持している。また、シャフト５６の図示左端部にはＶベルト用のプーリー６８が取り付けられているので、モータによりＶベルトを介してシャフト５６を回動する。

複数のシリンダボア５１Ａ内には、各ピストン６２が設けられている。更に、このピストン６２の一端には凹部６２Ａが設けられている。そして、このピストン６２に設けた凹部６２Ａ内に連結棒６３の一端の球状部を連結するとともに、連結部６３の他端部の球状部を斜板５７の凹部内に連結している。又、斜板５７と連結部５９とはスラストベアリングを介して共に回転可能に連結している。また、ロータ５８と連結部５９とはリンク機構を成して互いに連動するように構成されている。

リアハウジング５３は、吐出室６４及び吸入室６５が区画して形成されている。吸入室６５とシリンダボア５１Ａとは、弁板装置５４に設けられた吸入弁５４Ａを介して連通している。又、吐出室６４とシリンダボア５１Ａとは弁板装置５４に設けられた吐出弁５４Ｂを介して連通している。吸入室６５は、固定オリフィス７０を設けた流通路を介してクランク室５５及び第１連通路9と連通している。

容量制御弁１を設けた斜板式容量可変型圧縮機５０の構成に於いて、ロータ５８の回転により斜板５７が共に回転するから、斜板５７の傾斜角度の変化に応じてピストン６２が往復運動をする。このピストン６２の往復運動に伴い吐出室６４から吐出される冷媒は、凝縮室Ｐから膨張弁を介して蒸発室Ｇに供給され、設定通りの冷房を行いながら吸入室６５へ戻るように構成されている。なお、クランク室５５と吸入室６５の途中には固定オリフィス７０が設けられているが、冷媒液の気化を促進するために、固定オリフィス７０の通路の絞り開度を大きくすると、流量が大きくなるので、通常の容量制御弁１の流量の制御が不正確になる。このため、この固定オリフィス７０の通路の絞り開度を大きくすることができない。

次に、上述の斜板式容量可変型圧縮機５０に連結した容量制御弁１の作動の一例を説明する。以下の説明では、図３の他に図１も参照する。寒い夜間などで、斜板式容量可変型圧縮機５０を停止したとき、大気の温度が低下すると、斜板式容量可変型圧縮機５０のクランク室５５に液化して冷媒液が溜まる。次に、運転のため、斜板式容量可変型圧縮機５０を起動しようとしても、冷媒液がなかなか気化しない。また、第１弁部２１Ａと第１弁座面２２Ｃは、機能上から、大きく開弁するようには構成されていない。しかし、第１弁室４から中間連通路２６に連通する補助連通路１１を設けると、クランク室５５の冷媒液の気化した制御圧力Ｐｃのガスは、補助連通路１１と中間連通路２６を通り、低圧である吸入圧力Ｐｓ状態の第３弁室７に流れる。このとき、第３弁部２１Ｃは開弁しているから、第３弁部２１Ｃと第３弁座面４１Ｄの間を通過して第３連通路１０に流れることができる（図１参照）。このため、冷媒液の気化が急速に促進される。この実験では約５０秒から６０秒でクランク室５５内の冷媒液がすべて気化している。なお、第２弁部２１Ｂが開弁時には、第３弁部２１Ｃは閉弁しているから、吐出圧力Ｐｄの流体は第３連通路１０へは流入することなく、クランク室５５の斜板５７を制御することが可能になる。

図４は第１実施例を示す容量制御弁１の一部断面図である。図４の容量制御弁１において、図１の容量制御弁１と相違する点は、補助連通路１１を第１弁部２１Ａの側面から貫通して中間連通路２６に貫通したものである。この補助連通路１１は弁座部２２Ｂに設けても良く、さらに、第１弁部２１Ａに設けても良い。また、弁座部２２Ｂと第１弁部２１Ａの両方に設けても良い。つまり、第１弁室４から中間連通路２６に連通する構成であれば、どこに形成しても良い。また、第３弁室７に連通する中間連通路２６の第３連通路１０側は、ソレノイドロット２５に形成した連通路にしても良い（この連通路は、例えば、図１のソレノイドロッド２５の下端部から断面がＬ形を成して第３弁部２１Ｃ内に貫通する形に形成することもできる）。この場合は、ソレノイドロット２５を直接に弁体２１へ結合するので、図１の結合部２５Ａが不用になる。その他の符号の部品は、図１と同じである。なお、図４は、第２弁部２１Ｂが開弁して吐出圧力Ｐｄがクランク室５５へ流入する状態を示すとともに、第３弁部２１Ｃ（図１参照）は、閉弁して吐出圧力Ｐｄが第３連通路１０へ流れるのを遮断する状態を示す。

図５は、さらに、第２実施例を示す実施例の容量制御弁１の一部断面図である。図５の容量制御弁１において、図１の容量制御弁１と相違する点は、補助連通路１１を第１弁部２１Ａと弁座部２２Ｂの両方に設けたものである。この補助連通路１１の直径Ａは、各流量断面積を図１の場合の半分にすると良い。その他の構成は図１と同じである。なお、感圧装置２２の有効受圧面積Ａｂと第１弁部２１Ａの受圧面積Ａｒ１と第２弁部２１Ｂのシール受圧面積Ａｓとをほぼ同一面積している。なお、図５は、吸入圧力Ｐｓ（図１参照）が弁座部２２Ｂに作用して第１弁座部２２Ｂと第１弁部２１Ａとが微小に開弁した状態である。この開弁した間隙からも、補助連通路１１と同様に、冷媒ガスが第３連通路１０へ排出される。この各受圧面積による各弁部の作用効果は、上述したとおりである。なお、図３と図４において、説明していない符号は図１とほぼ同じである。

以下、本発明に係わる他の実施態様の発明について、その構成と作用効果を説明する。

本発明に係わる第１発明の容量制御弁は、補助連通路の直径を０．８ｍｍから２ｍｍに形成したものである。

この第１発明の容量制御弁によれば、補助連通路は直径を０．８ｍｍから２ｍｍの範囲にすると、制御室の冷媒液を急速に気化して制御室の制御可能な圧力状態にできると共に、空気調和機の運転中に最適の圧力制御状態を保持することが可能になる。

以上述べたように、本発明は、圧縮機の起動直後において、制御室に溜まった冷媒液を迅速に排出させて設定通りの容量制御を迅速にかつ確実に行わせる容量制御弁として有用である。又、容量制御弁を小型にできると共に、構造が簡単で、しかも、製作コストを低減できる容量制御弁として有用である。

Claims (2)

1. バルブ部の開弁度に応じて作動制御室内の流量又は圧力を制御する容量制御弁において、
   制御圧力の流体を通す第１連通路と連通する第１弁室と、前記第１弁室と連通する弁孔用の第２弁座面を有すると共に吐出圧力の流体を通す第２連通路に連通する第２弁室と、吸入圧力の流体を通す第３連通路に連通すると共に第３弁座面を有する第３弁室と、を有するバルブ本体、
   前記バルブ本体内に配置されて前記第１弁室と前記第３連通路に連通する中間連通路を有すると共に前記第２弁座面と離接して前記第１弁室と前記第２弁室とに連通する弁孔を開閉する第２弁部と、前記第２弁部とは反対に連動開閉すると共に前記第３弁座面と離接して前記中間連通路と第３連通路との連通を開閉する第３弁部と、前記第１弁室に配置されて前記第２弁部と同方向に連動開閉する第１弁部と、を有する弁体、
   前記第１弁室内に配置されて吸入圧力に応動して伸縮すると共に伸縮する自由端に前記第１弁部と離接して前記第１弁室と前記中間連通路との連通を開閉する弁座部を有する感圧体、
   前記第１弁室内の前記弁体又は／及び前記弁座部に有して前記第１弁室内と前記中間連通路とに連通可能にする補助連通路、
   及び前記バルブ本体に取り付けられて電流に応じて前記弁体の各弁を開閉する移動方向へ前記弁体を作動させるソレノイド部を具備することを特徴とする容量制御弁。
2. 前記補助連通路は直径を０．８ｍｍから２ｍｍに形成したことを特徴とする請求項１に記載の容量制御弁。

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