WO2006090760A1

WO2006090760A1 - 容量制御弁

Info

Publication number: WO2006090760A1
Application number: PCT/JP2006/303231
Authority: WO
Inventors: Satoshi Umemura; Masaki Ota; Masahiro Kawaguchi; Ryosuke Cho; Keigo Shirafuji; Toshiaki Iwa
Original assignee: Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki; Eagle Industry Co., Ltd.
Priority date: 2005-02-24
Filing date: 2006-02-23
Publication date: 2006-08-31
Also published as: JP4700048B2; EP1852606A4; CN101124405A; EP1852606A1; KR101175201B1; EP1852606B1; CN100516516C; JPWO2006090760A1; KR20070103737A; US20080138213A1; US8021124B2

Abstract

　本発明の容量制御弁は、吐出室（１１）と制御室（１２）とを連通させる吐出側通路を開閉する第１弁部（４１）及び吸入室（１３）と制御室（１２）とを連通させる吸入側通路を開閉する第２弁部（４２）を一体的に有する弁体（４０）、吸入側通路の途中の第３弁室（３８）内に配置された感圧体（５０）、感圧体（５０）に設けられた弁座体（５３）、弁体（４０）に結合され弁座体（５３）との係合及び離脱により吸入側通路を開閉する第３弁部（４３）等を備えている。第３弁部の係合面４３ａ及び弁座体の座面５３ａの一方は、曲率半径Ｒが９ｍｍ＜Ｒ＜１１ｍｍをなす球面状に形成され、第３弁部の係合面４３ａ及び弁座体の座面５３ａの他方は、中心角αが１２０°＜α＜１６０°をなすテーパ面状に形成されている。これにより、制御室に溜まった液冷媒等を効率よく排出でき、迅速に所定の容量制御を行うことができる。

Description

明細書

容量制御弁

技術分野

[0001] 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。

背景技術

[0002] 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、ピストンによりカロ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!/、る。

[0003] 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る吐出側通路、吐出側通路の途中に形成された第 1弁室、吸入室と制御室とを連通させる吸入側通路、吸入側通路の途中に形成された第 2弁室 (作動室）、第 1弁室内に配置されて吐出側通路を開閉する第 1弁部と第 2弁室内に配置されて吸入側通路を開閉する第 2弁部とがー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、吸入側通路の途中にぉ、て制御室寄りに形成された第 3弁室 (容量室）、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)、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)、第 3弁室にて弁体と一体的に移動すると共に弁座体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)、弁体に電磁駆動力を及ぼすソレノイド等を備えたものが知られている（例えば、特許文献 1参照)。

[0004] そして、この容量制御弁では、容量制御時にお!、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）を調整できるようにしたものである。また、容量可変型圧縮機が停止状態において制御室圧力が上昇した場合には、第 3弁部（開弁連結部)を弁座体 (係合部)力離脱させて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、る。

[0005] ところで、斜板式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、制御室 (クランク室）には液冷媒 (放置中に冷却されて冷媒ガスが液ィ匕したもの）が溜まるため、この液冷媒を排出しない限り冷媒ガスを圧縮して所望の吐出量を確保することができな、。

そこで、起動直後から所望の容量制御を行うには、この液冷媒をできるだけ素早く排出させる必要があるが、上記従来の容量制御弁においては、制御室と吸入室とを連通させる吸入側通路を開放する際に、第 3弁部（開弁連結部)と弁座体 (係合部)との間に形成される通路面積と流量との関係を考慮していないため、第 3弁部が開弁した状態で流れる液冷媒の流量が少なぐ液冷媒が制御室 (クランク室)力排出されて確実な容量制御が行えるまでに長時間を要していた。

[0006] 特許文献 1：特開 2003— 322086号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] 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、特に容量可変型圧縮機の起動直後において、制御室からの液冷媒の排出性能を高めて所望の容量制御を迅速に行えるようにし、又、安定した容量制御が可能で、全体の小型化、低コストィ匕等も図れる容量制御弁を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0008] 上記目的を達成す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る吐出側通路、吐出側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る吸入側通路、吸入側通路の途中に形成された第 2弁室、第 1弁室にて吐出側通路を開閉する第 1弁部及び第 2弁室にて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、吸入側通路の途中において第 2弁室よりも制御室寄りに形成された第 3弁室、第 3弁室内に配置されてその伸長により第 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、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弁座体、第 3弁室にて弁体と一体的に移動すると共に弁座体の座面との係合及び離脱により吸入側通路を開閉する環状の係合面を有する第 3弁部、弁体に対して第 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、上記第 3弁部の係合面及び弁座体の座面の一方は、球面状に形成され、上記第 3弁部の係合面及び弁座体の座面の他方は、中心角 aが 120° < α < 160° をなすテーパ面状に形成されている。

[0009] この構成によれば、通常の容量制御の状態では、ソレノイドが所定の電磁力を発生するように駆動されると、第 3弁部が弁座体に係合して閉弁した状態で、第 1弁部及び第 2弁部が適宜開閉して制御室圧力を調整し、所定の吐出量となるように容量制御を行う。

ここで、特に、ソレノイドがオフとされ第 2弁部が吸入側通路を閉塞した状態で容量可変型圧縮機が長時間停止状態に放置されると、制御室には液冷媒が溜まって制御室圧力が上昇し、その制御室圧力が感圧体を収縮させ第 3弁部を弁座体力離脱させて開弁させた状態となる。そして、ソレノイドがオンとされて弁体が起動し始めると、第 1弁部が閉弁方向に移動すると同時に第 2弁部が開弁方向に移動する。そして、吸入側通路が開放された状態にあるとき、制御室内の液冷媒が吸入側通路から吸入室に排出される。この際に、第 3弁部の係合面及び弁座体の座面の他方が上記の条件を満たす中心角 αとなるテーパ面状に形成されているため、液冷媒の排出が効率よく行われて、迅速に所望の容量制御に移行することができる。一方、第 3弁部が弁座体に係合して閉弁するときは、調芯作用が得られて確実な閉塞 (シール)状態が得られる。

[0010] 上記構成において、第 3弁部の係合面及び弁座体の座面の一方は、曲率半径尺が 9mm<R< 11mmをなす球面状に形成されている、構成を採用することができる。この構成によれば、第 3弁部の係合面及び弁座体の座面の他方が上記の条件を満たす中心角 αとなるテーパ面状に形成された状態で、かつ、第 3弁部の係合面及び弁座体の座面の一方が上記の条件を満たす曲率半径 Rとなる球面状に形成されているため、液冷媒の排出がさらに効率よく行われて、より迅速に所望の容量制御に移行することができる。

[0011] 上記構成において、感圧体の受圧面積と第 3弁部の受圧面積とは、同一に形成されている、構成を採用することができる。

この構成によれば、第 3弁室内において、感圧体に作用する制御室圧力がキャンセルされるため、通常の容量制御状態において、弁体は制御室圧力の影響を受けることなく安定した容量制御を行うことができる。

[0012] 上記構成において、第 3弁室は、吐出側通路の途中において第 1弁室よりも制御室寄りに形成され、第 3弁部は、第 1弁室力第 3弁室まで挿通するように第 1弁部を挟んで第 2弁部と反対側に設けられ、弁体は、その軸線方向において第 2弁部から第 3 弁部まで貫通するように吸入側通路の一部を形成し、第 3弁室から制御室までの吸入側通路と第 3弁室から制御室までの吐出側通路とは、同一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弁部を配置する第 1弁室、第 2弁部を配置する第 2弁室、及び第 3弁部を配置する第 3弁室を、第 3弁部、第 1弁部、及び第 2弁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、全体の集約化、構造の簡略化、小型化を達成できる。

[0013] 上記構成において、第 3弁部は、第 1弁室力も第 3弁室に向力つて縮径した状態から末広がり状に形成されてその外周縁に環状の係合面を有し、弁座体は、凹状に形成されてその外周縁に環状の座面を有する、構成を採用することができる。

この構成によれば、第 3弁室と第 1弁室とを連通する通路を十分確保しつつ第 1弁部が着座する座面を形成することができ、又、第 1弁部の外径よりも大きい外径をもつ第 3弁部を容易に形成することができる。また、第 3弁部を弁体に対して後付けとすることで、組み付けを容易に行うことができる。

[0014] 上記構成において、第 3弁部の受圧面積は、第 1弁部の受圧面積よりも大きく設定されている、構成を採用することができる。

この構成によれば、第 1弁部が開弁して、吐出室力第 3弁室及び制御室に向かつて吐出流体 (吐出圧力）が流れ込む際に、第 3弁部が第 1弁部を閉弁させる方向にその圧力を受けるため、制御室圧力が急激に上昇するのを抑制でき、緩やかな圧力変化特性を得ることができる。したがって、既存の容量制御弁がこのような緩や力な圧力変化特性をもつ場合、特に他の変更を要することなく本発明の容量制御弁を既存の容量制御弁と交換することができる。

[0015] 上記構成において、感圧体の有効径 φ b及び第 3弁部のシール径 φ rlは、 0. 8< rl/ b< l. 0、を満足するように形成されている、構成を採用することができる。この構成によれば、起動時において、制御室と吸入室の差圧が、第 3弁部を開弁させる方向に有効に作用し、第 3弁部の開弁量を最も大きくすることができる。したがつて、制御室に溜まった液冷媒の排出が一層効率よく行われる。

発明の効果

[0016] 以上の構成をなす容量制御弁によれば、特に容量可変型圧縮機の起動直後において、制御室に溜まった液冷媒を迅速に排出することができるため、所望の容量制御を迅速にかつ確実に行わせることができ、又、安定した容量制御が可能で、全体の小型化、低コストィ匕等も達成できる容量制御弁を得ることができる。

図面の簡単な説明

[0017] [図 1]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。

[図 2]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 3]容量制御弁の一部を拡大した部分拡大断面図である。

[図 4]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]容量制御弁の一部を拡大した部分拡大断面図である。

[図 6]容量制御弁における第 3弁部と弁座体とを拡大した部分拡大断面図である。

[図 7]容量制御弁における第 3弁部の係合面と弁座体の座面との関係において、球面状に形成される面の曲率半径 Rと流路面積の関係を示す図である。

[図 8]容量制御弁における第 3弁部の受圧面積を第 1弁部の受圧面積より大きくした場合の圧力特性を示す図である。

[図 9]容量制御弁における第 3弁部の開口面積に関する特性を示すグラフである。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 (吐出側通路）

16 連通路 (吐出側通路、吸入側通路)

17 連通路 (吸入側通路）

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

26 膨張弁

27 エバポレータ

30 ボア一

31, 32 連通路 (吐出側通路）

33 連通路 (吐出側通路、吸入側通路)

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 環状の係合面

44 連通路（吸入側通路)

50 感圧体

51 ベローズ

52 コイルスプリング

53 弁座体

53a 環状の座面

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 励磁用のコイル

Pd 吐出圧力

Pc 制御室圧力

Ps 吸入圧力

R 曲率半径中心角

Ab 感圧体の受圧面積

Arl 第 3弁部の受圧面積

As 第 1弁部の受圧面積

Ar2 第 2弁部の受圧面積

Φ Ι) 感圧体の有効径

τΐ 第 3弁部のシール径

発明を実施するための最良の形態

[0019] 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。

この斜板式容量可変型圧縮機 Μ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 l ib、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、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。

[0020] 容量制御弁 Vは、図 2に示すように、金属材料又は榭脂材料により形成されたボデ一 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。

[0021] ボデー 30は、図 2ないし図 5に示すように、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。

[0022] 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。尚、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。

ここでは、制御室 12から第 3弁室 38までの吸入側通路と第 3弁室 38から制御室 12 までの吐出側通路とを、同一の連通路 33として形成しているため、第 1弁室 35、第 2 弁室 36、及び第 3弁室 38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、全体の集約化、構造の簡略化、小型化を達成できる。

[0023] 弁体 40は、図 2ないし図 5に示すように、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!ヽて第 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に向力つて縮径した状態力も末広がり状に形成されて連通路 (弁孔） 32を挿通すると共に、その外周縁にぉ、て後述する弁座体 53と対向する環状の係合面 43aを備えて、る。ここで、第 3弁部 43の係合面 43aは、図 6に示すように、外向きに凸状をなすと共に曲率半径 Rをなす球面状に形成され、かつ、曲率半径 Rの値が 9mm< R< l lmm を満足するように形成されて、る。

[0024] 感圧体 50は、図 2ないし図 5に示すように、ベローズ 51、ベローズ 51内に圧縮して配置されたコイルスプリング 52、弁座体 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）に弁座体 53を保持している。

弁座体 53は、その外周縁に第 3弁部 43の係合面 43aと対向して係合及び離脱する環状の座面 53aを備えて、る。

ここで、弁座体 53の座面 53aは、図 6に示すように、外向き（第 3弁部 43と対向する向き）に凹状をなすと共に中心角 αをなすテーパ面状に形成され、かつ、中心角 ex の値が 120° < α < 160° を満足するように形成されている。

すなわち、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。

[0025] 上記のように、吸入側通路 (連通路 44)を開閉する第 3弁部 43と弁座体 53との関係において、球面状をなす係合面 43aの曲率半径 Rを 9mm< R< 11mmとし、テーパ面状をなす座面 53aの中心角 αを 120° < α < 160° 、すなわち、 R= 9mmに対して α = 120° 、1^= 11に対して0；= 160° が対応する関係とすることにより、全体の小型化を図りつつ、起動直後の液冷媒 (制御室圧力 p_c)の排出を効率よく行うための必要流路面積を確保することができる。尚、このときのべローズ 51の（有効受圧面積を規定する）有効径 Φ bは φ 8mm程度である。

すなわち、図 7に示すように、係合面 43aの曲率半径 Rが 9mm (このとき、座面 53a の中心角 a = 120° )を超える領域では、液冷媒を制御室 12から迅速に排出するための必要流路面積を確保することができ、一方、係合面 43aの曲率半径 Rが 11mm ( このとき、座面 53aの中心角 α = 160° )を超える領域では、流路面積が増加しないため曲率半径 Rを 1 lmmより小さく設定することにより、必要以上に第 3弁部 43及び弁座体 53が大きくなるのを防止して全体の小型化を達成することができる。また、第 3弁部 43と弁座体 53とは、閉弁するとき凹凸状に係合し合うため、調芯作用が得られて、連通路（吸入側通路) 44, 33を確実に閉塞 (シール)することができる

[0026] 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卷回された励磁用のコイル 68等を備えている。

[0027] 上記構成にお!、て、コイル 68が非通電の状態では、感圧体 50及びコイルスプリング 67の付勢力により、弁体 40は図 3中の右側に移動して、第 1弁部 41が座面 35aから離れて連通路（吐出側通路） 31, 32を開放すると同時に第 2弁部 42が座面 36aに着座して連通路（吸入側通路） 34, 44を閉塞する。このとき、制御室圧力 Pcが所定レベル以上に上昇すると、図 3に示すように、感圧体 50を収縮させて弁座体 53を第 3弁部 43から後退させて離脱させた (第 3弁室 38において吸入側通路を開放した）状態となる。

一方、コイル 68が所定電流値 (I)以上に通電されると、感圧体 50及びコイルスプリング 67の付勢力と逆向きに作用するソレノイド 60の電磁駆動力（付勢力）により、弁体 40は図 5中の左側に移動して、第 1弁部 41が座面 35aに着座して連通路（吐出側通路） 31 , 32を閉塞すると同時に第 2弁部 42が座面 36aから離れて連通路（吸入側通路） 34, 44を開放する。この起動直後において、制御室圧力 Pcが所定レベル以上のとき、図 4に示すように、弁座体 53が第 3弁部 43から離脱して吸入側通路を開放した状態力も第 3弁部 43が弁座体 53に着座するまでの間に、制御室 12内に溜まつた液冷媒等が連通路（吸入側通路) 44, 34を経由して吸入室 13に排出される。

[0028] 上記構成において、図 3に示すように、感圧体 50 (のべローズ 51)の有効径 φ !)での受圧面積を Ab、第 3弁部 43のシール径 φ ι:1での受圧面積を Arl、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-Arl) +Pc - (Arl—As) +Ps -Arl + Ps- (Ar2—Arl) +Pd- (As -A r2) =Fb + Fs-Fsol

となる。

[0029] ところで、上記構成にぉ、ては、感圧体 50の受圧面積 Abと第 3弁部 43の受圧面積 Arlとが同一に形成され、第 1弁部 41の受圧面積 Asと第 2弁部 42の受圧面積 Ar 2とが同一に形成され、さらに第 3弁部 43の受圧面積 Arlが第 1弁部 41の受圧面積 Asよりも大きく形成されて、る。

すなわち、受圧面積八1)=受圧面積 Arlとすることにより、第 3弁室 38内において感圧体 50に作用する制御室圧力 Pcが相殺されてその影響を防止でき、制御室圧力 P cの影響を受けな!/ヽ弁体 40の動作が可能になり、安定した容量制御を行うことができる。

また、受圧面積八3 =受圧面積 Ar2とすることにより、弁体 40に作用する吐出圧力 P dが相殺されてその影響を防止でき、吐出圧力 Pdの影響を受けな、弁体 40の動作が可能になり、安定した容量制御を行うことができる。

[0030] さらに、受圧面積 Arl >受圧面積 Asとすることにより、第 1弁部 41が開弁して吐出室 11から第 3弁室 38及び制御室 12に向力つて吐出流体（吐出圧力 Pd)が流れ込む際に、受圧面積の差 (Arl— As)に対応する分だけ、第 3弁部 43が第 1弁部 41を閉弁させる方向にその吐出圧力 Pdを受けるため、図 8中の二点差線で示す特性から実線で示す特性となるように、制御室圧力 Pcが急激に上昇するのを抑制でき、緩やかな圧力変化特性を得ることができる。したがって、既存の容量制御弁がこのような緩やかな圧力変化特性をもつ場合、制御ソフト等その他の構成を変更することなぐ本発明の容量制御弁 Vを既存の容量制御弁と交換することができる。

[0031] 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力ピストン 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。

[0032] 先ず、ソレノイド 60がオフとされ、第 2弁部 42が連通路（吸入側通路） 34, 44を閉塞した状態で容量可変型圧縮機が長時間停止状態に放置されると、制御室 12には液冷媒が溜まって制御室圧力 Pcが上昇する。そして、図 3に示すように、制御室圧力 Pcが感圧体 50を収縮させて、第 3弁部 43を弁座体 53から離脱させて開弁させた状態となっている。

[0033] この状態で、ソレノイド 60がオンとされて弁体 40が起動し始めると、第 1弁部 41が閉弁方向に移動すると同時に第 2弁部 42が開弁方向に移動する。そして、図 4に示すように、第 2弁部 42が開弁して連通路（吸入側通路) 44, 34を開放した状態にあるとき、制御室 12内の液冷媒が連通路（吸入側通路） 33, 44, 34から吸入室 13に排出される。そして、制御室圧力 Pcが所定レベル以下になると、感圧体 50は弾性復帰して伸長し、図 5に示すように、弁座体 53は第 3弁部 43と係合して閉弁し、連通路（吸入側通路） 33, 44, 34を閉塞する。

この排出過程において、第 3弁部 43の係合面 43aが曲率半径 R (9mm<R< 11m m)をなす球面状に形成され、かつ、弁座体 53の座面 53aが中心角 α (120° < a く 160° )をなすテーパ面状に形成されているため、液冷媒が効率よく排出されて、迅速に所望の容量制御に移行することができる。

[0034] そして、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 52, 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 P d)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。

[0035] 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、制御室 12内に流体が溜まって制御室圧力 Pcが所定レベル以上に上昇すると、感圧体 50がその圧力を受けて収縮し、弁座体 53が第 3弁部 43から離脱して連通路（吸入側通路） 33, 44を開放するため、制御室 12内に溜まった流体 (冷媒ガス、ブローバイガス等）は、連通路（吸入側通路） 33, 44, 34を経て吸入室 13に排出される。これにより、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。

[0036] 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 4 1の開弁量と第 2弁部 42の開弁量が制御される。

[0037] 上記実施形態においては、感圧体 50 (弁座体 53)及び第 3弁部 43を配置する第 3 弁室 38を吐出側通路及び吸入側通路を兼ねる連通路の途中に設けたが、これに限定されるものではなぐ別経路として形成された吸入側通路の途中に設けてもょ、。

[0038] 上記実施形態においては、感圧体 50の受圧面積 Abを第 3弁部 43の受圧面積 Ar 1と同一に形成した場合を示した力これに限らず、第 3弁部 43の係合面 43a及び弁座体 54の座面 53aの一方が球面状に形成され、かつ、第 3弁部 43の係合面 43a及び弁座体 54の座面 53aの他方が、 120° < α < 160° を満たす中心角 αなすテーパ面状に形成され、さらに、感圧体 50の有効径 φ bと第 3弁部 43のシール径 φ rlの関係が、

0. 8く φ rl φ b< l . 0、

の関係を満足するように形成されてもよい。

これによれば、第 3弁部 43のシール径 φ rlを感圧体 50の有効径 φ bよりも若干小さくすることにより、起動時において、制御室 12と吸入室 13の差圧 (Pc— Ps)が第 3 弁部 43を開弁させる方向に有効に作用し、図 9に示すように、第 3弁部 43の開弁量（開口面積)を最も大きくすることができる。したがって、制御室 12に溜まった液冷媒の排出が一層効率よく行われる。

[0039] 上記実施形態においては、第 3弁部 43の係合面 43aが 9mm<R< 11mmを満たす曲率半径 Rの球面状に形成され、かつ、弁座体 53の座面 53aが 120° くひく 16 0° を満たす中心角 αをなすテーパ面状に形成された場合を示したが、これに限定されるものではなぐ逆に第 3弁部 43の係合面 43aが 120° < α < 160° を満たす中心角 αをなすテーパ面状に形成され、かつ、弁座体 53の座面 53aが 9mm<R< 11mmを満たす曲率半径 Rの球面状に形成された構成を採用してもよぐ又、第 3弁部 43の係合面 43a及び弁座体 53の座面 53aの一方が球面状に形成され、かつ、第 3弁部 43の係合面 43a及び弁座体 53の座面 53aの他方が、 120° < α < 160° を満たす中心角 OCをなすテーパ面状に形成されてもよい。

また、中心角 αと曲率半径 Rとの関係は、上記のように限定されるものではなぐ 9m m<R< 11mmおよび 120° < α < 160° の範囲での各組み合わせにおいても、同様の効果を奏する。

産業上の利用可能性

[0040] 以上述べたように、本発明の容量制御弁は、特に容量可変型圧縮機の起動直後において、制御室に溜まった液冷媒を迅速に排出させて所望の容量制御を迅速にかつ確実に行わせることができ、又、全体の小型化、低コストィ匕等も達成できるため、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

請求の範囲

[1] 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!ヽて前記第 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弁座体と、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弁座体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環状の係合面を有する第 3弁部と、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弁部の係合面及び前記弁座体の座面の一方は、球面状に形成され、前記第 3弁部の係合面及び前記弁座体の座面の他方は、中心角 _α力 120° < a く 160° をなすテーパ面状に形成されている、

ことを特徴とする容量制御弁。

[2] 前記第 3弁部の係合面及び前記弁座体の座面の一方は、曲率半径 Rが 9mm<R

< 11mmをなす球面状に形成されている、

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。

[3] 前記感圧体の受圧面積と前記第 3弁部の受圧面積とは、同一に形成されている、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。

[4] 前記第 3弁部の係合面及び前記弁座体の座面の一方は、曲率半径 Rが 9mm<R < 11mmをなす球面状に形成され、

前記感圧体の受圧面積と前記第 3弁部の受圧面積とは、同一に形成されている、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。

[5] 前記第 3弁室は、前記吐出側通路の途中において前記第 1弁室よりも前記制御室寄りに形成され、

前記第 3弁部は、前記第 1弁室から第 3弁室まで挿通するように、前記第 1弁部を挟んで前記第 2弁部と反対側に設けられ、

前記弁体は、その軸線方向にお!、て前記第 2弁部から第 3弁部まで貫通するように前記吸入側通路の一部を形成し、

前記第 3弁室から前記制御室までの前記吸入側通路と前記第 3弁室から前記制御室までの前記吐出側通路とは、同一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。

[6] 前記第 3弁部の係合面及び前記弁座体の座面の一方は、曲率半径 Rが 9mm<R < 11mmをなす球面状に形成され、

前記第 3弁室は、前記吐出側通路の途中において前記第 1弁室よりも前記制御室寄りに形成され、

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。

[7] 前記感圧体の受圧面積と前記第 3弁部の受圧面積とは、同一に形成され、

前記第 3弁部は、前記第 1弁室から第 3弁室まで挿通するように、前記第 1弁部を挟んで前記第 2弁部と反対側に設けられ、前記弁体は、その軸線方向にお!、て前記第 2弁部から第 3弁部まで貫通するように前記吸入側通路の一部を形成し、

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。

[8] 前記第 3弁部の係合面及び前記弁座体の座面の一方は、曲率半径 Rが 9mm<R < 11mmをなす球面状に形成され、

前記感圧体の受圧面積と前記第 3弁部の受圧面積とは、同一に形成され、前記第 3弁室は、前記吐出側通路の途中において前記第 1弁室よりも前記制御室寄りに形成され、

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。

[9] 前記第 3弁部は、前記第 1弁室から前記第 3弁室に向かって縮径した状態から末広力 Sり状に形成されてその外周縁に前記環状の係合面を有し、

前記弁座体は、凹状に形成されてその外周縁に前記環状の座面を有する、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。

[10] 前記第 3弁部は、前記第 1弁室から前記第 3弁室に向かって縮径した状態から末広力 Sり状に形成されてその外周縁に前記環状の係合面を有し、

前記弁座体は、凹状に形成されてその外周縁に前記環状の座面を有する、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。

[11] 前記第 3弁部は、前記第 1弁室から前記第 3弁室に向かって縮径した状態から末広力 Sり状に形成されてその外周縁に前記環状の係合面を有し、

前記弁座体は、凹状に形成されてその外周縁に前記環状の座面を有する、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。

[12] 前記第 3弁部は、前記第 1弁室から前記第 3弁室に向かって縮径した状態から末広力 Sり状に形成されてその外周縁に前記環状の係合面を有し、

前記弁座体は、凹状に形成されてその外周縁に前記環状の座面を有する、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。

[13] 前記第 3弁部の受圧面積は、前記第 1弁部の受圧面積よりも大きく設定されていることを特徴とする請求の範囲第 9項に記載の容量制御弁。

[14] 前記第 3弁部の受圧面積は、前記第 1弁部の受圧面積よりも大きく設定されていることを特徴とする請求の範囲第 10項に記載の容量制御弁。

[15] 前記第 3弁部の受圧面積は、前記第 1弁部の受圧面積よりも大きく設定されていることを特徴とする請求の範囲第 11項に記載の容量制御弁。

[16] 前記第 3弁部の受圧面積は、前記第 1弁部の受圧面積よりも大きく設定されていることを特徴とする請求の範囲第 12項に記載の容量制御弁。

[17] 前記感圧体の有効径 φ b及び前記第 3弁部のシール径 φ rlは、 0. 8< rl/ φ b < 1. 0、を満足するように形成されている、

ことを特徴とする請求の範囲第 1に記載の容量制御弁。