JPWO2012172914A1 - 容量制御弁 - Google Patents
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Abstract
【課題】 容量制御時における弁体の開動作時の作動性を緩やかなものとすることを目的とする。【解決手段】容量制御弁において、第３弁部の外周部に第１弁室と第３弁室とを連通する弁孔の径より大きい吐出流体受け部を設けることにより、第１弁部が開弁する際、吐出流体受け部が吐出流体の圧力を受けるため、弁体の開動作時の作動性が緩やかなものとなり、クランク室に流入する冷媒量の急激な増加によるクランク室内の圧力の昇圧感度の過剰な増大が防止され、弁体の動作が安定な容量制御弁を得ることができる。【選択図】図２
Description
本発明は、作動流体の容量又は圧力を可変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吐出量を圧力負荷に応じて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、図５に示すように、吐出室と制御室とを連通させる吐出側通路７３、７７、７４、該吐出側通路の途中に形成された第１弁室８２、吸入室と制御室とを連通させる吸入側通路７１、７２、７４、吸入側通路の途中に形成された第２弁室（作動室）８３、第１弁室８２内に配置されて吐出側通路７３、７７、７４を開閉する第１弁部７６と第２弁室８３内に配置されて吸入側通路７１、７２、７４を開閉する第２弁部７５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ように形成された弁体８１、吸入側通路７１、７２、７４の途中において制御室寄りに形成された第３弁室（容量室）８４、第３弁室内に配置されて伸長（膨張）する方向に付勢力を及ぼすと共に周囲の圧力増加に伴って収縮する感圧体（ベローズ）７８、感圧体の伸縮方向の自由端に設けられ環状の座面を有する弁座体（係合部）８０、第３弁室８４にて弁体８１と一体的に移動すると共に弁座体８０との係合及び離脱により吸入側通路を開閉し得る第３弁部（開弁連結部）７９、弁体８１に電磁駆動力を及ぼすソレノイドＳ等を備えたものが知られている（以下、「従来技術」という。例えば、特許文献１参照。）。
そして、この容量制御弁７０では、容量制御時において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を調整できるようにしたものである。
具体的には、図６の破線で示すように、冷房の際に、冷房負荷が大きくなると、電磁駆動力が大きくなり、第１弁部７６の開度が小さくなるように力が働く（図６の左下の一点鎖線参照。）。第１弁部７６の開度が小さくなると、クランク室に流入する冷媒量が減少し、クランク室内の圧力が減少して、斜板の傾き（駆動軸に垂直な面に対してなす角度）が大きくなる。一方、冷房負荷が小さい場合には、電磁駆動力が小さくなり、第１弁部７６の開度が大きくなるように力が働き（図６の右上の二点鎖線参照。）、クランク室に流入する冷媒量が増加し、クランク室内の圧力が増加して、斜板の傾きが小さくなる。
また、容量可変型圧縮機が停止状態において制御室圧力Ｐｃが上昇した場合には、第３弁部（開弁連結部）７９と弁座体（係合部）８０とが離脱されるようになっており、その状態でソレノイドＳがオンとされて弁体８１が起動し始めると、吸入側通路を開放し、吸入室と制御室とを連通させるような構成となっている。
具体的には、図６の破線で示すように、冷房の際に、冷房負荷が大きくなると、電磁駆動力が大きくなり、第１弁部７６の開度が小さくなるように力が働く（図６の左下の一点鎖線参照。）。第１弁部７６の開度が小さくなると、クランク室に流入する冷媒量が減少し、クランク室内の圧力が減少して、斜板の傾き（駆動軸に垂直な面に対してなす角度）が大きくなる。一方、冷房負荷が小さい場合には、電磁駆動力が小さくなり、第１弁部７６の開度が大きくなるように力が働き（図６の右上の二点鎖線参照。）、クランク室に流入する冷媒量が増加し、クランク室内の圧力が増加して、斜板の傾きが小さくなる。
また、容量可変型圧縮機が停止状態において制御室圧力Ｐｃが上昇した場合には、第３弁部（開弁連結部）７９と弁座体（係合部）８０とが離脱されるようになっており、その状態でソレノイドＳがオンとされて弁体８１が起動し始めると、吸入側通路を開放し、吸入室と制御室とを連通させるような構成となっている。
上記の容量制御弁７０を備えた斜板式容量可変型圧縮機は、外部信号により吸入圧力を制御する、いわゆる外部制御方式と呼ばれているものであるが、弁体８１の作動性が良好なため、電磁駆動力を小さくして第１弁部７６を開く際、開弁速度が大きく、クランク室に流入する冷媒量が急激に増加し、クランク室内の圧力の昇圧感度も増大する傾向となる（図６の破線参照。）。クランク室内の圧力の昇圧感度が過剰に増大すると、吐出容量が過剰に減少し、弁体８１の動作が不安定となって、いわゆるハンチングのような不安定な現象を起こす場合が見られる。この傾向は、弁体８１の作動性が良好なものほど、発生しやすくなっており、ハンチング現象が発生すると、この斜板式容量可変型圧縮機を用いた車両用空調装置による空調制御において、車室内の温度変動が発生し、空調制御に悪影響があるばかりでなく、圧縮機のトルク変動を引き起こし、エンジンにも悪影響を及ぼすおそれがある。
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、図６の実線で示すように、容量制御時における弁体の開動作時の作動性を緩やかなものとすることにより、クランク室に流入する冷媒量の急激な増加によるクランク室内の圧力の昇圧感度の過剰な増大を防止し、弁体の動作が安定な容量制御弁を提供することを目的とするものである。
上記目的を達成するため本発明の容量制御弁は、第１に、
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る吐出側通路と、
前記吐出側通路の途中に形成された第１弁室と、
流体を吸入する吸入室と前記制御室とを連通させる吸入側通路と、
前記吸入側通路の途中に形成された第２弁室と、
前記第１弁室にて前記吐出側通路を開閉する第１弁部及び前記第２弁室にて前記吸入側通路を開閉する第２弁部を一体的に有し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と、
前記吸入側通路の途中において前記第２弁室よりも前記制御室寄りに形成された第３弁室と、
前記第３弁室内に配置されてその伸長により前記第１弁部を開弁させる方向に付勢力を及ぼすと共に周囲の圧力増加に伴って収縮する感圧体と、
前記感圧体の伸縮方向の自由端に設けられて環状の座面を有するアダプタと、
前記第３弁室にて前記弁体と一体的に移動すると共に前記アダプタの座面との係合及び離脱により前記吸入側通路を開閉するテーパ状の係合面を有する第３弁部と、
一定周波数のパルス幅変調方式信号にて前記弁体に対して前記第１弁部を閉弁させる方向に電磁駆動力を及ぼすソレノイドを備え、
前記第３弁部の外周部に第１弁室と第３弁室とを連通する弁孔の径より大きい吐出流体受け部を設けることを特徴としている。
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る吐出側通路と、
前記吐出側通路の途中に形成された第１弁室と、
流体を吸入する吸入室と前記制御室とを連通させる吸入側通路と、
前記吸入側通路の途中に形成された第２弁室と、
前記第１弁室にて前記吐出側通路を開閉する第１弁部及び前記第２弁室にて前記吸入側通路を開閉する第２弁部を一体的に有し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と、
前記吸入側通路の途中において前記第２弁室よりも前記制御室寄りに形成された第３弁室と、
前記第３弁室内に配置されてその伸長により前記第１弁部を開弁させる方向に付勢力を及ぼすと共に周囲の圧力増加に伴って収縮する感圧体と、
前記感圧体の伸縮方向の自由端に設けられて環状の座面を有するアダプタと、
前記第３弁室にて前記弁体と一体的に移動すると共に前記アダプタの座面との係合及び離脱により前記吸入側通路を開閉するテーパ状の係合面を有する第３弁部と、
一定周波数のパルス幅変調方式信号にて前記弁体に対して前記第１弁部を閉弁させる方向に電磁駆動力を及ぼすソレノイドを備え、
前記第３弁部の外周部に第１弁室と第３弁室とを連通する弁孔の径より大きい吐出流体受け部を設けることを特徴としている。
また、本発明の容量制御弁は、第２に、第１の特徴において、前記吐出流体受け部の吐出流体を受ける面は吐出流体の流れ方向と直交して平面状に設けられることを特徴としている。
また、本発明の容量制御弁は、第３に、第１の特徴において、前記吐出流体受け部の吐出流体を受ける面は吐出流体の流れ方向と直交する面より上流側に鋭角をなして平面状又は曲面状に設けられることを特徴としている。
また、本発明の容量制御弁は、第４に、第１ないし第３のいずれかの特徴において、 前記吐出流体受け部が前記第３弁部の外周部に鍔を設けることにより形成されることを特徴としている。
また、本発明の容量制御弁は、第５に、第１ないし第４のいずれかの特徴において、前記吐出流体受け部の外径は、弁孔の径の１．２〜１．７倍に設定されていることを特徴としている。
また、本発明の容量制御弁は、第６に、第１ないし第５のいずれかの特徴において、吐出流体受け部の吐出流体の圧力を受ける面と該面と対向するボデー側の面とのクリアランスは、閉弁時において弁体の最大ストロークの２．１〜２．５倍に設定されていることを特徴としている。
また、本発明の容量制御弁は、第６に、第１ないし第５のいずれかの特徴において、吐出流体受け部の吐出流体の圧力を受ける面と該面と対向するボデー側の面とのクリアランスは、閉弁時において弁体の最大ストロークの２．１〜２．５倍に設定されていることを特徴としている。
本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）第１弁部が開弁する際、吐出流体受け部が吐出流体の圧力を受けるため、弁体の開動作時の作動性が緩やかなものとなり、クランク室に流入する冷媒量の急激な増加によるクランク室内の圧力の昇圧感度の過剰な増大を防止され、弁体の動作が安定な容量制御弁を得ることができる。そのため、本発明の容量制御弁を装着した斜板式容量可変型圧縮機を用いた車両用空調装置による空調制御においては、車室内の温度変動の発生、空調制御への悪影響、圧縮機のトルク変動、及び、エンジンへの悪影響などを防止することができる。
また、第３弁部のアダプタの座面との係合面がテーパ状を有しているため、第３弁部とアダプタとの係合及び離脱を確実かつ容易に行うことができる。
（１）第１弁部が開弁する際、吐出流体受け部が吐出流体の圧力を受けるため、弁体の開動作時の作動性が緩やかなものとなり、クランク室に流入する冷媒量の急激な増加によるクランク室内の圧力の昇圧感度の過剰な増大を防止され、弁体の動作が安定な容量制御弁を得ることができる。そのため、本発明の容量制御弁を装着した斜板式容量可変型圧縮機を用いた車両用空調装置による空調制御においては、車室内の温度変動の発生、空調制御への悪影響、圧縮機のトルク変動、及び、エンジンへの悪影響などを防止することができる。
また、第３弁部のアダプタの座面との係合面がテーパ状を有しているため、第３弁部とアダプタとの係合及び離脱を確実かつ容易に行うことができる。
（２）前記吐出流体受け部の吐出流体を受ける面が吐出流体の流れ方向と直交して平面状に設けられていることにより、効率的に吐出流体の圧力を受けることができる。また、前記吐出流体受け部の吐出流体を受ける面が吐出流体の流れ方向と直交する面より上流側に鋭角をなして平面状又は曲面状に設けられていることにより、より多くの吐出流体の圧力を受けることができる。さらに、前記吐出流体受け部が前記第３弁部の外周部に鍔を設けて形成されることにより、吐出流体受け部が軽量かつ製造容易にできる。
（３）吐出流体受け部の外径が弁孔の径の１．２〜１．７倍に設定されていることにより、より確実に容量制御時における第１弁部の跳ね返り現象を防止できる。
（４）吐出流体受け部の吐出流体の圧力を受ける面と該面と対向するボデー側の面とのクリアランスが、弁体の最大ストロークの２．１〜２．５倍に設定されていることにより、吐出室と制御室とを連通させる吐出側通路における吐出流体の流量を確保することができる。
本発明に係る容量制御弁を実施するための形態を図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加えうるものである。
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と制御室１２とを連通させる吐出側通路としての連通路１５、前述の吐出側通路としての役割及び制御室１２と吸入室１３とを連通させる吸入側通路としての役割を兼ねる連通路１６、吸入側通路としての連通路１７等を画定するケーシング１０、制御室（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部材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に組み込まれた本発明の容量制御弁Ｖ等を備えている。
また、斜板式容量可変型圧縮機Ｍには、制御室（クランク室）１２と吸入室１３とを直接連通する連通路１８が設けられており、該連通路１８には固定オリフィス１９が設けられている。
さらに、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（蒸発器）２７が順次に配列して設けられている。
また、斜板式容量可変型圧縮機Ｍには、制御室（クランク室）１２と吸入室１３とを直接連通する連通路１８が設けられており、該連通路１８には固定オリフィス１９が設けられている。
さらに、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（蒸発器）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感圧体５０、ボデー３０に接続されて弁体４０に電磁駆動力を及ぼすソレノイド６０等を備えている。
ソレノイド６０は、ボデー３０に連結されるケーシング６２、一端部が閉じたスリーブ６３、ケーシング６２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が弁体４０に連結されて連通路４４を形成する駆動ロッド６５、駆動ロッド６５の他端側に固着された可動鉄芯６６、第１弁部４１を開弁させる方向に可動鉄芯６６を付勢するコイルスプリング６７、スリーブ６３の外側にボビンを介して巻回された励磁用のコイル６８等を備えている。
ボデー３０は、吐出側通路として機能する連通路３１、３２、３３、後述する弁体４０の連通路４４と共に吸入側通路として機能する連通路３３、３４、吐出側通路の途中に形成された第１弁室３５、吸入側通路の途中に形成された第２弁室３６、弁体４０をガイドするガイド通路３７、吐出側通路及び吸入側通路の制御室１２寄りに形成された第３弁室３８等を備えている。また、ボデー３０には、第３弁室３８を画定すると共にボデー３０の一部を構成する閉塞部材３９が螺合により取り付けられている。
すなわち、連通路３３及び第３弁室３８は、吐出側通路及び吸入側通路の一部を兼ねるように形成され、連通路３２は、第１弁室３５と第３弁室３８とを連通させると共に弁体４０を挿通させる（流体が流れる隙間を確保しつつ弁体４０を通す）弁孔を形成している。なお、連通路３１、３３、３４は、それぞれ周方向に放射状に配列して複数（例えば、９０度の間隔をおいて４個）形成されている。
そして、第１弁室３５において、連通路（弁孔）３２の縁部には、後述する弁体４０の第１弁部４１が着座する座面３５ａが形成され、又、第２弁室３６において、後述する固定鉄芯６４の端部には、後述する弁体４０の第２弁部４２が着座する座面３６ａが形成されている。
そして、第１弁室３５において、連通路（弁孔）３２の縁部には、後述する弁体４０の第１弁部４１が着座する座面３５ａが形成され、又、第２弁室３６において、後述する固定鉄芯６４の端部には、後述する弁体４０の第２弁部４２が着座する座面３６ａが形成されている。
弁体４０は、略円筒状に形成されて一端側に第１弁部４１、他端側に第２弁部４２、第１弁部４１を挟んで第２弁部４２と反対側に後付けにより連結された第３弁部４３、その軸線方向において第２弁部４２から第３弁部４３まで貫通し吸入側通路として機能する連通路４４等を備えている。
第３弁部４３は、第１弁室３５から第３弁室３８に向かって縮径した状態から末広がりに拡径された形状をしており、縮径部４３ａが連通路（弁孔）３２に挿通されると共に、拡径部４３ｂにおいて第３弁室３８側に後述するアダプタ５３と対向するテーパ状の係合面４３ｃが形成されている。
第３弁部４３は、第１弁室３５から第３弁室３８に向かって縮径した状態から末広がりに拡径された形状をしており、縮径部４３ａが連通路（弁孔）３２に挿通されると共に、拡径部４３ｂにおいて第３弁室３８側に後述するアダプタ５３と対向するテーパ状の係合面４３ｃが形成されている。
図２において、感圧体５０は、ベローズ５１及びアダプタ５３等を備えている。ベローズ５１は、その一端が閉塞部材３９に固定され、その他端（自由端）にアダプタ５３を保持している。
アダプタ５３は、図３に示すように、第３弁部４３に先端が係合する断面が略コ字状をした中空円筒形部５３ａを有し、中空円筒形部５３ａの先端に第３弁部４３のテーパ状の係合面４３ｃと対向して係合及び離脱する環状の座面５３ｂを備えている。
感圧体５０は、第３弁室３８内に配置されて、その伸長（膨張）により第１弁部４１を開弁させる方向に付勢力を及ぼすと共に周囲（第３弁室３８及び弁体４０の連通路４４内）の圧力増加に伴って収縮して第１弁部４１に及ぼす付勢力を弱めるように作動する。
アダプタ５３は、図３に示すように、第３弁部４３に先端が係合する断面が略コ字状をした中空円筒形部５３ａを有し、中空円筒形部５３ａの先端に第３弁部４３のテーパ状の係合面４３ｃと対向して係合及び離脱する環状の座面５３ｂを備えている。
感圧体５０は、第３弁室３８内に配置されて、その伸長（膨張）により第１弁部４１を開弁させる方向に付勢力を及ぼすと共に周囲（第３弁室３８及び弁体４０の連通路４４内）の圧力増加に伴って収縮して第１弁部４１に及ぼす付勢力を弱めるように作動する。
図３は、本実施形態に係る容量制御弁の要部を示す断面図であって、図３（ａ）は開弁時の状態を示しており、図３（ｂ）は閉弁時の第３弁部及び吐出流体受け部付近を示している。
第３弁部４３の拡径部４３ｂの外周部には吐出流体の圧力を受けるための吐出流体受け部４５が第１弁室と第３弁室とを連通する弁孔３２の径より大きい外径を有して設けられている。吐出流体受け部４５は、第３弁部４３と一体に設けられても、別体に設けられてもよい。図３（ａ）では、吐出流体受け部４５の吐出流体の圧力を受ける面４５ａは吐出流体の流れ方向に直交して平面状に設けられている。この吐出流体受け部４５は、第１弁部４１が座面３５ａから離れて弁孔３２が開放され、矢印で示す吐出流体（吐出圧力Ｐｄ）が弁孔３２を経て第３弁室３８内に流入する際、吐出流体の圧力を受けるためのものである。吐出流体受け部４５により吐出流体の圧力を受けた場合、弁体４０には第１弁部４１を閉弁させる方向の力が作用する。
したがって、第１弁部４１が座面３５ａから離れて連通路（弁孔）３２を開放されている状態（図３（ａ）の状態）では、常に、弁体４０には第１弁部４１を閉弁させる方向の力が作用することになる。
本例では、アダプタ５３の座面５３ｂと係合する第３弁部４３のテーパ状の係合面４３ｃは底面から吐出流体受け部４５の外周まで形成されている。
第３弁部４３の拡径部４３ｂの外周部には吐出流体の圧力を受けるための吐出流体受け部４５が第１弁室と第３弁室とを連通する弁孔３２の径より大きい外径を有して設けられている。吐出流体受け部４５は、第３弁部４３と一体に設けられても、別体に設けられてもよい。図３（ａ）では、吐出流体受け部４５の吐出流体の圧力を受ける面４５ａは吐出流体の流れ方向に直交して平面状に設けられている。この吐出流体受け部４５は、第１弁部４１が座面３５ａから離れて弁孔３２が開放され、矢印で示す吐出流体（吐出圧力Ｐｄ）が弁孔３２を経て第３弁室３８内に流入する際、吐出流体の圧力を受けるためのものである。吐出流体受け部４５により吐出流体の圧力を受けた場合、弁体４０には第１弁部４１を閉弁させる方向の力が作用する。
したがって、第１弁部４１が座面３５ａから離れて連通路（弁孔）３２を開放されている状態（図３（ａ）の状態）では、常に、弁体４０には第１弁部４１を閉弁させる方向の力が作用することになる。
本例では、アダプタ５３の座面５３ｂと係合する第３弁部４３のテーパ状の係合面４３ｃは底面から吐出流体受け部４５の外周まで形成されている。
図３（ｂ）において、吐出流体受け部４５の外径ａは、吐出流体の圧力を受ける面積を確保するため、連通路（弁孔）３２の径ｂの１．２〜１．７倍に設定されるのが望ましい。この場合、吐出流体受け部４５の外周部と第３弁室３８の内周面との間には吐出流体の流れるスペースが確保されていることはいうまでもない。また、吐出流体受け部４５の吐出流体の圧力を受ける面４５ａと該面４５ａと対向するボデー３０側の面４５ｂとのクリアランスｃは、吐出流体の流量を確保するため、閉弁時において弁体４０の最大ストロークの２．１〜２．５倍に設定されるのが望ましい。
図４は、第３弁部及び吐出流体受け部の変形例を示した図である。
図４（ａ）に示すように、吐出流体を受ける前記吐出流体受け部４５の面４５ａは吐出流体の流れ方向と直交する面より上流側に鋭角をなして平面状（実線）又は曲面状（２点鎖線）に設けられてもよい。この場合には、吐出流体の圧力をより多く受けることができる。
なお、吐出流体の圧力を受ける面４５ａが図４（ａ）で示すように吐出流体の上流側に鋭角に傾斜した形状である場合、該圧力を受ける面４５ａとボデー３０側の面４５ｂとのクリアランスｃは最も狭い部分が基準とされる。
図４（ｂ）には、第３弁部４３の外周に鍔４６を一体に設けて吐出流体受け部４５を形成する例が示されている。この場合、アダプタ５３の座面５３ｂと係合する第３弁部４３のテーパ状の係合面４３ｃは、鍔４６の内周部下面から垂直下方に延びる面と係合する位置までしか形成されておらず、第３弁部４３及び吐出流体受け部４５の軽量化が図られている。また、鍔４６を別体に形成して第３弁部４３の外周に溶接等により固着するようにすれば、第３弁部４３の製造が容易になる。
図４（ａ）に示すように、吐出流体を受ける前記吐出流体受け部４５の面４５ａは吐出流体の流れ方向と直交する面より上流側に鋭角をなして平面状（実線）又は曲面状（２点鎖線）に設けられてもよい。この場合には、吐出流体の圧力をより多く受けることができる。
なお、吐出流体の圧力を受ける面４５ａが図４（ａ）で示すように吐出流体の上流側に鋭角に傾斜した形状である場合、該圧力を受ける面４５ａとボデー３０側の面４５ｂとのクリアランスｃは最も狭い部分が基準とされる。
図４（ｂ）には、第３弁部４３の外周に鍔４６を一体に設けて吐出流体受け部４５を形成する例が示されている。この場合、アダプタ５３の座面５３ｂと係合する第３弁部４３のテーパ状の係合面４３ｃは、鍔４６の内周部下面から垂直下方に延びる面と係合する位置までしか形成されておらず、第３弁部４３及び吐出流体受け部４５の軽量化が図られている。また、鍔４６を別体に形成して第３弁部４３の外周に溶接等により固着するようにすれば、第３弁部４３の製造が容易になる。
本発明は、第３弁部４３の拡径部４３ｂに弁孔３２の径より大きな径の吐出流体受け部４５を設けることにより、閉から開に向かう途中の領域において、吐出流体受け部４５で吐出流体の圧力を受け、弁体４０に第１弁部４１を閉弁させる方向の力を作用させるようにしたものである。このように、第１弁部４１が開弁する際、吐出流体受け部４５が吐出流体の圧力を受けるため、弁体４０の開動作時の作動性が緩やかなものとなり、クランク室に流入する冷媒量の急激な増加によるクランク室内の圧力の昇圧感度の過剰な増大が防止され、弁体４０の動作が安定な容量制御弁を得ることができる。そのため、本発明の容量制御弁を装着した斜板式容量可変型圧縮機を用いた車両用空調装置による空調制御においては、車室内の温度変動の発生、空調制御への悪影響、圧縮機のトルク変動、及び、エンジンへの悪影響などを防止することができる。
上記構成において、図３に示すように、感圧体５０（ベローズ５１）の有効径での受圧面積をＡｂ、第３弁部４３のシール径での受圧面積をＡｒ１、第１弁部４１のシール径での受圧面積をＡｓ、第２弁部４２のシール径での受圧面積をＡｒ２、感圧体５０の付勢力をＦｂ、コイルスプリング６７の付勢力をＦｓ、ソレノイド６０の電磁駆動力による付勢力をＦｓｏｌ、吐出室１１の吐出圧力をＰｄ、吸入室１３の吸入圧力をＰｓ、制御室（クランク室）１２の制御室圧力をＰｃとするとき、弁体４０に作用する力の釣り合い関係式は、
Ｐｃ・（Ａｂ−Ａｒ１）＋Ｐｃ・（Ａｒ１−Ａｓ）＋Ｐｓ・Ａｒ１＋Ｐｓ・（Ａｒ２−Ａｒ１）＋Ｐｄ・（Ａｓ−Ａｒ２）＝Ｆｂ＋Ｆｓ−Ｆｓｏｌ
となる。
Ｐｃ・（Ａｂ−Ａｒ１）＋Ｐｃ・（Ａｒ１−Ａｓ）＋Ｐｓ・Ａｒ１＋Ｐｓ・（Ａｒ２−Ａｒ１）＋Ｐｄ・（Ａｓ−Ａｒ２）＝Ｆｂ＋Ｆｓ−Ｆｓｏｌ
となる。
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。
ピストン２２の圧縮の際、ピストン２２とシリンダ１４間のクリアランスからのブローバイガスが制御室１２へ常時流れ込み、制御室１２の圧力Ｐｃを上昇させようとする。しかし、固定オリフィス１９が設けられているため、連通路（吸入側通路）３３、４４、３４が閉じているときでも、制御室１２から吸入室に一定量の放圧が行われ、制御室１２内の圧力を適正に維持することができる。
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。
ピストン２２の圧縮の際、ピストン２２とシリンダ１４間のクリアランスからのブローバイガスが制御室１２へ常時流れ込み、制御室１２の圧力Ｐｃを上昇させようとする。しかし、固定オリフィス１９が設けられているため、連通路（吸入側通路）３３、４４、３４が閉じているときでも、制御室１２から吸入室に一定量の放圧が行われ、制御室１２内の圧力を適正に維持することができる。
最大吐出量の運転状態では、ソレノイド６０（コイル６８）が所定電流値（Ｉ）で通電されて、可動鉄芯６６及び駆動ロッド６５は、感圧体５０及びコイルスプリング６７の付勢力に抗して、第１弁部４１が座面３５ａに着座して連通路（吐出側通路）３１，３２を閉塞し、第２弁部４２が座面３６ａから離れて連通路（吸入側通路）３４，４４を開放した状態となる位置に弁体４０が移動する。
また、通常制御時（最大容量運転と最小容量運転の間）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。この状態では、吐出流体（吐出圧力Ｐｄ）が弁孔３２を経て第３弁室３８内に流入する際、第３弁部４３の吐出流体受け部４５が吐出流体の圧力を受け、弁体４０には第１弁部４１を閉弁させる方向の力が作用する。このため、弁体４０の開動作時の作動性が緩やかなものとなり、クランク室に流入する冷媒量の急激な増加によるクランク室内の圧力の昇圧感度の過剰な増大が防止され、弁体４０の動作が安定な容量制御弁を得ることができる。そのため、本発明の容量制御弁を装着した斜板式容量可変型圧縮機を用いた車両用空調装置による空調制御においては、車室内の温度変動の発生、空調制御への悪影響、圧縮機のトルク変動、及び、エンジンへの悪影響などを防止することができる。
また、最小容量の運転状態では、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、第１弁部４１が座面３５ａから離れて連通路（吐出側通路）３１、３２を開放し、第２弁部４２が座面３６ａに着座して連通路（吸入側通路）３４，４４を閉塞した状態となる位置に弁体４０が移動する。これにより、吐出流体（吐出圧力Ｐｄ）が連通路（吐出側通路）３１，３２，３３を経て制御室１２内に供給される。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。
この状態では、吐出流体（吐出圧力Ｐｄ）が弁孔３２を経て第３弁室３８内に流入する際、第３弁部４３の吐出流体受け部４５が吐出流体の圧力を受け、弁体４０には第１弁部４１を閉弁させる方向の力が作用するが、弁体４０はコイルスプリング６７の付勢力によりその状態を維持する。
この状態では、吐出流体（吐出圧力Ｐｄ）が弁孔３２を経て第３弁室３８内に流入する際、第３弁部４３の吐出流体受け部４５が吐出流体の圧力を受け、弁体４０には第１弁部４１を閉弁させる方向の力が作用するが、弁体４０はコイルスプリング６７の付勢力によりその状態を維持する。
上記のように、通常制御時の運転状態において、吐出流体（吐出圧力Ｐｄ）が弁孔３２を経て第３弁室３８内に流入する際、第３弁部４３の吐出流体受け部４５が吐出流体の圧力を受け、弁体４０には第１弁部４１を閉弁させる方向の力が作用するため、弁体４０の開動作時の作動性が緩やかなものとなり、クランク室に流入する冷媒量の急激な増加によるクランク室内の圧力の昇圧感度の過剰な増大が防止され、弁体４０の動作が安定な容量制御弁を得ることができる。
１０ ケーシング
１１ 吐出室
１２ 制御室（クランク室）
１３ 吸入室
１４ シリンダ
１５ 連通路
１６ 連通路
１７ 連通路
１８ 連通路
１９ 固定オリフィス
２０ 回転軸
２１ 斜板
２２ ピストン
２３ 連結部材
２４ 被動プーリ
２５ コンデンサ（凝縮器）
２６ 膨張弁
２７ エバポレータ（蒸発器）
３０ ボデー
３１及び３２ 連通路（吐出側通路）
３２ 連通路（弁孔）
３３ 連通路（制御室側通路）
３４ 連通路（吸入側通路）
３５ 第１弁室
３５ａ 座面
３６ 第２弁室
３６ａ 座面
３７ ガイド通路
３８ 第３弁室
３９ 閉塞部材
４０ 弁体
４１ 第１弁部
４２ 第２弁部
４３ 第３弁部
４３ａ 第３弁部の縮径部
４３ｂ 第３弁部の拡径部
４３ｃ 第３弁部の係合面
４４ 連通路
４５ 吐出流体受け部
４５ａ 吐出流体受け部の吐出流体の圧力を受ける面
４５ｂ 吐出流体受け部の吐出流体の圧力を受ける面と対向するボデー側の面
４６ 鍔
５０ 感圧体
５１ ベローズ
５３ アダプタ
５３ａ 中空円筒形部
５３ｂ 座面
６０ ソレノイド
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 励磁用のコイル
Ｍ 斜板式容量可変型圧縮機
Ｖ 容量制御弁
Ｐｄ 吐出圧力
Ｐｓ 吸入圧力
Ｐｃ 制御室圧力
１１ 吐出室
１２ 制御室（クランク室）
１３ 吸入室
１４ シリンダ
１５ 連通路
１６ 連通路
１７ 連通路
１８ 連通路
１９ 固定オリフィス
２０ 回転軸
２１ 斜板
２２ ピストン
２３ 連結部材
２４ 被動プーリ
２５ コンデンサ（凝縮器）
２６ 膨張弁
２７ エバポレータ（蒸発器）
３０ ボデー
３１及び３２ 連通路（吐出側通路）
３２ 連通路（弁孔）
３３ 連通路（制御室側通路）
３４ 連通路（吸入側通路）
３５ 第１弁室
３５ａ 座面
３６ 第２弁室
３６ａ 座面
３７ ガイド通路
３８ 第３弁室
３９ 閉塞部材
４０ 弁体
４１ 第１弁部
４２ 第２弁部
４３ 第３弁部
４３ａ 第３弁部の縮径部
４３ｂ 第３弁部の拡径部
４３ｃ 第３弁部の係合面
４４ 連通路
４５ 吐出流体受け部
４５ａ 吐出流体受け部の吐出流体の圧力を受ける面
４５ｂ 吐出流体受け部の吐出流体の圧力を受ける面と対向するボデー側の面
４６ 鍔
５０ 感圧体
５１ ベローズ
５３ アダプタ
５３ａ 中空円筒形部
５３ｂ 座面
６０ ソレノイド
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 励磁用のコイル
Ｍ 斜板式容量可変型圧縮機
Ｖ 容量制御弁
Ｐｄ 吐出圧力
Ｐｓ 吸入圧力
Ｐｃ 制御室圧力
Claims (6)
- 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る吐出側通路と、
前記吐出側通路の途中に形成された第１弁室と、
流体を吸入する吸入室と前記制御室とを連通させる吸入側通路と、
前記吸入側通路の途中に形成された第２弁室と、
前記第１弁室にて前記吐出側通路を開閉する第１弁部及び前記第２弁室にて前記吸入側通路を開閉する第２弁部を一体的に有し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と、
前記吸入側通路の途中において前記第２弁室よりも前記制御室寄りに形成された第３弁室と、
前記第３弁室内に配置されてその伸長により前記第１弁部を開弁させる方向に付勢力を及ぼすと共に周囲の圧力増加に伴って収縮する感圧体と、
前記感圧体の伸縮方向の自由端に設けられて環状の座面を有するアダプタと、
前記第３弁室にて前記弁体と一体的に移動すると共に前記アダプタの座面との係合及び離脱により前記吸入側通路を開閉するテーパ状の係合面を有する第３弁部と、
一定周波数のパルス幅変調方式信号にて前記弁体に対して前記第１弁部を閉弁させる方向に電磁駆動力を及ぼすソレノイドを備え、
前記第３弁部の外周部に第１弁室と第３弁室とを連通する弁孔の径より大きい吐出流体受け部を設けることを特徴とする容量制御弁。 - 前記吐出流体受け部の吐出流体を受ける面は吐出流体の流れ方向と直交して平面状に設けられることを特徴とする請求項１記載の容量制御弁。
- 前記吐出流体受け部の吐出流体を受ける面は吐出流体の流れ方向と直交する面より上流側に鋭角をなして平面状又は曲面状に設けられることを特徴とする請求項１記載の容量制御弁。
- 前記吐出流体受け部が前記第３弁部の外周部に鍔を設けることにより形成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の容量制御弁。
- 前記吐出流体受け部の外径は、弁孔の径の１．２〜１．７倍に設定されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の容量制御弁。
- 吐出流体受け部の吐出流体の圧力を受ける面と該面と対向するボデー側の面とのクリアランスは、閉弁時において弁体の最大ストロークの２．１〜２．５倍に設定されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の容量制御弁。
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