特許 5871281 容量制御弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5871281

(24)【登録日】2016年1月22日

(45)【発行日】2016年3月1日

(54)【発明の名称】容量制御弁

(51)【国際特許分類】

   F04B 27/18 20060101AFI20160216BHJP

【ＦＩ】

   F04B27/18 A

   F04B27/18 B

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-547748(P2012-547748)

(86)(22)【出願日】2011年11月4日

(86)【国際出願番号】JP2011075460

(87)【国際公開番号】WO2012077439

(87)【国際公開日】20120614

【審査請求日】2014年5月20日

(31)【優先権主張番号】特願2010-274162(P2010-274162)

(32)【優先日】2010年12月9日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000101879

【氏名又は名称】イーグル工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098729

【弁理士】

【氏名又は名称】重信 和男

(74)【代理人】

【識別番号】100116506

【弁理士】

【氏名又は名称】櫻井 義宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116757

【弁理士】

【氏名又は名称】清水 英雄

(74)【代理人】

【識別番号】100123216

【弁理士】

【氏名又は名称】高木 祐一

(74)【代理人】

【識別番号】100163212

【弁理士】

【氏名又は名称】溝渕 良一

(74)【代理人】

【識別番号】100148161

【弁理士】

【氏名又は名称】秋庭 英樹

(74)【代理人】

【識別番号】100156535

【弁理士】

【氏名又は名称】堅田 多恵子

(72)【発明者】

【氏名】二口 雅行

(72)【発明者】

【氏名】福留 康平

(72)【発明者】

【氏名】森脇 研児

(72)【発明者】

【氏名】葉山 真弘

(72)【発明者】

【氏名】神崎 敏智

(72)【発明者】

【氏名】長 亮丞

【審査官】 田谷 宗隆

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／１１４８４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００６／０９０７６０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 国際公開第２００７／１１９３８０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００３−３２２０８６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｂ ２７／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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、
前記アダプタと前記第３弁部との間には、前記アダプタ及び前記第３弁部を開弁させる方向に作用する付勢手段を設けることを特徴とする容量制御弁。

【請求項2】

付勢手段がコイルスプリングからなることを特徴とする請求項１記載の容量制御弁。

【請求項3】

付勢手段が前記アダプタの内周側に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の容量制御弁。

【請求項4】

付勢手段が前記アダプタの外周側に配置されていることを特徴とする請求項１または２記載の容量制御弁。

【発明の詳細な説明】

【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。

【0003】

このような容量制御弁としては、図６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、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、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１」という。例えば、特許文献１参照。）。

【0004】

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。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を弁座体（係合部）８０から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いる。

【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化したもの）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設定とおりの吐出量を確保することができない。
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。

【0006】

従来技術１の容量制御弁７０では、先ず、ソレノイドＳがオフとされ、第２弁部７５が連通路（吸入側通路）７１、７２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、容量可変型圧縮機の制御室（クランク室）には液冷媒が溜まった状態となっている。容量可変型圧縮機の停止時間が長い場合には、容量可変型圧縮機の内部は均圧となり、制御室圧力Ｐｃは、容量可変型圧縮機の駆動時における制御室圧力Ｐｃ及び吸入圧Ｐｓよりも遙かに高い状態となる。
この状態で、ソレノイドＳがオンとされて弁体８１が起動し始めると、第１弁部７６が閉弁方向に移動すると同時に第２弁部７５が開弁方向に移動するとともに、容量可変型圧縮機の制御室の液冷媒が排出される。そして、制御室圧力Ｐｃが感圧体７８を収縮させて、第３弁部７９を弁座体８０から離脱させて開弁させる。そのとき、第２弁部７５が開弁して連通路（吸入側通路）７２、７１を開放した状態にあるため、制御室内の液冷媒が連通路（吸入側通路）７４、７２、７１から容量可変型圧縮機の吸入室に排出される。そして、制御室圧力Ｐｃが所定レベル以下になると、感圧体７８は弾性復帰して伸長し、弁座体８０は第３弁部７９と係合して閉弁し、連通路（吸入側通路）７４、７２、７１を閉塞するようになっている。

【0007】

図７は、図６における第３弁部７９の流路面積の要因を説明するための図であって、図６を時計回りに９０゜回転させた状態を示している。
図７に示すように、従来技術１において、第３弁部７９の流路面積には、第３弁部シール径Ｄ、弁座体テーパ角度θ、第３弁部球半径ｒ及び第３弁部ストロークｓｔが要因となっている。
そこでまず、図８を参照しながら第３弁部シール径Ｄについて検討すると、第３弁部７９の力のつり合いは、ベローズ有効面積Ａと第３弁部シール面積ＢがＡ＞Ｂの場合、
（Ａ−Ｂ）Ｐｃ＋ＢＰｓ−Ｆｂ＝０→Ｐｃ＝（Ｆｂ−ＢＰｓ）／（Ａ−Ｂ）
となり、制御室圧力Ｐｃがこれ以上になると第３弁部７９が開弁し、制御不可となることから、制御室圧力Ｐｃに依存しないようにするため、ベローズ有効径と第３弁部７９のシール径Ｄを同じに設定しなければならず、結局、シール径Ｄはベローズ有効径からの制約で変更することはできなかった。
次に、図９を参照しながら第３弁部７９のストロークｓｔについて検討すると、第３弁部７９がストロークした場合の力のつり合いは、
ｋ・ｓｔ＝（Ａ−Ｂ）Ｐｃ＋ＢＰｓ−Ｆｂから、Ａ＝Ｂの場合、
ｓｔ＝（ＢＰｓ−Ｆｂ）／ｋ
となる。この式においてベローズのばね力Ｆｂは、
Ｆｂ＝（Ａ−Ｃ）Ｐｃ＋ＣＰｓ＋（Ｆｓｏｌ−Ｆｓｐｒ１）
Ｃ：第１弁部７６のシール面積
Ｆｓｏｌ：ソレノイド推力
Ｆｓｐｒ１：ソレノイドに装着されたコイルスプリングの開弁ばね力
となり、ベローズのばね力Ｆｂは制御室圧力Ｐｃ、吸入室圧力Ｐｓ及びソレノイド特性で決まるから、これらの制御弁特性を変更せずに第３弁部７９のストロークｓｔを変更できないと考えられていた。
これらのことから、従来、第３弁部７９の流路面積の改善は、もっぱら、第３弁部７９の半径ｒ及び弁座体８０のテーパ角度θを最適化することに傾注されていたが、第３弁部７９を開弁できる構造でない旧来の容量制御弁（制御室と吸入室とを直接連通する固定オリフィスのみを介して排出する容量制御弁）よりは早く液冷媒を排出できるものの、その排出能力については限界があった。

【0008】

そこで、図１０に示すように、第３弁部７９の側面に補助連通路８５を設けたものが本出願人により提案されている（以下、「従来技術２」という。例えば、特許文献２参照。）。
従来技術２のものは、液冷媒の排出を早めることは可能であるが、運転中において、常に、制御室（クランク室）と吸入室とが連通した状態となるため、制御室（クランク室）から吸入室への流れが発生し、容量可変型圧縮機の制御時において、斜板の制御速度に対し悪影響を及ぼすという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】国際公開第２００６／０９０７６０号パンフレット

【特許文献2】国際公開第２００７／１１９３８０ 号パンフレット

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

本発明は、上記従来技術１及び２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、容量制御弁の制御弁特性を変化させることなく、容量可変型圧縮機の起動時における制御室の液冷媒の排出機能を増大させるとともに、通常制御時（最大容量運転時と最小容量運転時の間）及び最小容量運転時における斜板の制御速度の向上を図ることができる容量制御弁を提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

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、
アダプタ内に移動可能に設けられた液冷媒排出用弁体と、
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アダプタの座面及び液冷媒排出用弁体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、
前記アダプタと第３弁部との間に開弁方向に作用する付勢する付勢手段を設けることを特徴としている。

【0012】

第１の特徴により、容量制御弁の制御弁特性を変化させることなく、アダプタと第３弁部との間の開口面積を増大させるとともに吸入圧力がより低下するまで開弁状態を維持させることができ、容量可変型圧縮機の起動時における制御室の液冷媒の排出機能を増大させるとともに、通常制御時（最大容量運転時と最小容量運転時の間）及び最小容量運転時における斜板の制御速度の向上を図った容量制御弁を提供することができる。

【0013】

また、本発明の容量制御弁は、第２に、第１の特徴において、付勢手段がコイルスプリングからなることを特徴としている。
第２の特徴により、付勢手段の製造及び付勢力設定が容易であり、また、コイルのピッチを大きくすることで液冷媒の流れを阻害することもない。

【0014】

また、本発明の容量制御弁は、第３に、第１または第２の特徴において、付勢手段が前記アダプタの内周側に配置されていることを特徴としている。
第３の特徴により、アダプタの内部空間を効率良く利用でき、アダプタ及び第３弁部をコンパクトに形成できる。

【0015】

また、本発明の容量制御弁は、第４に、第１または第２の特徴において、付勢手段が前記アダプタの外周側に配置されていることを特徴としている。
第４の特徴により、付勢手段の取付け及び交換作業を容易におこなうことができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明は、以下のような優れた効果を奏する。
（１）アダプタと第３弁部との間に開弁方向に作用する付勢する付勢手段を設けることにより、容量制御弁の制御弁特性を変化させることなく、アダプタと第３弁部との間の開口面積を増大させるとともに吸入圧力がより低下するまで開弁状態を維持させることができ、容量可変型圧縮機の起動時における制御室の液冷媒の排出機能を増大させるとともに、通常制御時（最大容量運転時と最小容量運転時の間）及び最小容量運転時における斜板の制御速度の向上を図った容量制御弁を提供することができる。

【0017】

（２）付勢手段がコイルスプリングから形成されることにより、付勢手段の製造及び付勢力設定が容易であり、また、コイルのピッチを大きくすることで液冷媒の流れを阻害することもがない。

【0018】

（３）付勢手段が前記アダプタの内周側に配置されていることにより、アダプタの内部空間を効率良く利用でき、アダプタ及び第３弁部をコンパクトに形成できる。

【0019】

（４）付勢手段が前記アダプタの外周側に配置されていることにより、付勢手段の取付け及び交換作業を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【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実施形態１を示す正面断面図である。

【図3】実施形態１の容量制御弁の要部を拡大し、時計方向に９０゜回転させた要部拡大断面図であって、第３弁部がストロークした場合の力のつり合いを説明する図である。

【図4】実施形態１の容量制御弁の第３弁部における開口状態を説明する説明図である。

【図5】本発明に係る容量制御弁の実施形態２を示す正面断面図である。

【図6】従来技術１の容量制御弁を示す正面断面図である。

【図7】従来技術１における第３弁部の流路面積の要因を説明するための図であって、図６を時計回りに９０゜回転させた状態を示している。

【図8】従来技術１における第３弁部のシール径を説明する図である。

【図9】従来技術１における第３弁部のストロークを説明する図である。

【図10】従来技術２の容量制御弁を示す要部断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

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。

【0022】

〔実施形態１〕
この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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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、その外周縁において後述するアダプタ５３と対向する環状の係合面４３ａを備えている（図３も参照。）。
ここで、第３弁部４３のアダプタ５３との係合面４３ａは、図３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、後述する付勢手段４８の装着面である端面４７は平面状に形成されている。

【0028】

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とベローズ５１内に膨出する膨出部５３ｃを有し、中空円筒形部５３ａの先端に第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５３ｂを備えている。そして、中空円筒形部５３ａの座面５３ｂは、テーパ面状に形成されている。また、中空円筒形部５３ａの基部内面５３ｄは略平面状をなしている。
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。

【0029】

図３は、本実施形態１の容量制御弁の要部を拡大した要部拡大断面図であって、第３弁部がストロークした場合の力のつり合いを説明する図である。
第３弁部４３の端面４７とアダプタ５３の中空円筒形部５３ａの基部内面５３ｄとの間には、第３弁部４３及びアダプタ５３を開弁させる方向に作用する付勢手段４８が設けられる。付勢手段４８は、コイルスプリング等のばね手段から構成され、円周方向に等間隔に複数配置される。その場合、コイルスプリングは液冷媒の排出流路中に位置することから、コイルのピッチは大きく設定されることが望ましい。

【0030】

今、第３弁部４３がストロークした場合の力のつり合いを考察するに、ｓｔをストークによる変位、ｋをベローズ５１のばね定数とすると、
ｋ・ｓｔ＝（Ａ−Ｂ）Ｐｃ＋ＢＰｓ＋Ｆｓｐｒ２−Ｆｂ
Ａ：ベローズ有効面積
Ｂ：第３弁部シール面積
Ｐｃ：制御室圧力
Ｐｓ：吸入圧力
Ｆｓｐｒ２：付勢手段の開弁ばね力
Ｆｂ：ベローズばね力
となる。Ａ＝Ｂの場合、
ｓｔ＝（ＢＰｓ＋Ｆｓｐｒ２−Ｆｂ）／ｋ
となり、付勢手段４８を設けない場合に比較し、同一のＰｓでは第３弁部４３のストロークｓｔが大きくなる。すなわち、付勢手段４８を設けた分だけ、第３弁部の開口面積を大きくすることができる。

【0031】

ここで、ベローズ５１のばね力Ｆｂについて検討すると、
Ｆｂ−（Ａ−Ｃ）Ｐｃ−ＣＰｓ−（Ｆｓｏｌ−Ｆｓｐｒ１）−Ｆｓｐｒ２＋Ｆｓｐｒ２＝０
Ｆｂ＝（Ａ−Ｃ）Ｐｃ＋ＣＰｓ＋（Ｆｓｏｌ−Ｆｓｐｒ１）
Ｃ：第１弁部４１のシール面積
Ｆｓｏｌ：ソレノイド推力
Ｆｓｐｒ１：ソレノイドに装着されたコイルスプリングの開弁ばね力
となり、第３弁部４３に付勢手段４８を設けてもベローズ５１のばね力に変化をもたらすものではないことが確認できた。すなわち、第３弁部４３に付勢手段４８を設けても、Ｐｃ，Ｐｓなどの制御特性及びＦｓｏｌ−Ｆｓｐｒ１のソレノイド特性に影響を与えるものではないから、従来考えられていた制御弁特性及びソレノイド特性を変更せずに第３弁部７９のストロークｓｔを変更できないという考えを一新することができた。

【0032】

上記構成において、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２中の上側に移動して、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。
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、容量可変型圧縮機の制御室（クランク室）１２には液冷媒が溜まった状態となり、容量可変型圧縮機の内部は均圧となり、制御室圧力Ｐｃは、容量可変型圧縮機の駆動時における制御室圧力Ｐｃ及び吸入圧Ｐｓよりも遙かに高い状態となっている。
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２中の下側に移動して、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、制御室内の液冷媒が排出されるが、制御室圧力Ｐｃが所定レベル以上であるため、ベローズ５１が収縮して、アダプタ５３が第３弁部４３から離脱して吸入側通路（３３、４４、３４）を開放した状態となり、制御室１２内に溜まった液冷媒等が連通路（吸入側通路）３３、４４、３４を経由して吸入室１３に排出される。この際、液冷媒等の排出通路の大きさは、固定オリフィス１９の開口面積ｓ１に第３弁部４３の係合面４３ａとアダプタ５３の座面５３ｂとの開口面積ｓ２を加えたものとなるが、従来技術１に比べ、開口面積ｓ２は付勢手段４８による開弁力の分だけ大きいから、排出通路面積を十分に確保することができる。

【0033】

図４は、第３弁部における開口状態を説明する説明図である。
図４において、横軸は吸入圧力Ｐｓを、縦軸は第３弁部の開口面積を示しており、Ｐｓ制御範囲ＭＡＸの左側が通常運転領域である。
制御室の液冷媒等が排出されて制御室圧力Ｐｃが所定レベル以下となると、吸入圧力Ｐｓも低下していき、ベローズ５１が伸張して、第３弁部４３がアダプタ５３の座面５３ｂに着座する。
この場合、本発明では、従来技術１に比べ、第３弁部４３に付勢手段４８を設けたことにより、Ｆｓｐｒ２／Ｂ だけ第３弁部４３が閉弁されることを遅らすことができ、液冷媒の排出時間を長く保持することができる。
なお、付勢手段４８のばね力は、第３弁部の閉弁が通常制御領域より安全幅αだけ高い圧力で行われるように設定され、通常制御時の制御速度が遅くならないように配慮されている。
また、上記したように、第３弁部４３の開口面積はｓ２は、従来技術１に比べて、Ｆｓｐｒ２の開弁力の分だけ大きくなる。

【0034】

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。

【0035】

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た状態となり、容量可変型圧縮機の内部は均圧となり、制御室圧力Ｐｃは、容量可変型圧縮機の駆動時における制御室圧力Ｐｃ及び吸入圧Ｐｓよりも遙かに高い状態となっている。

【0036】

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。この起動直後において、制御室内の液冷媒が排出されるが、制御室圧力Ｐｃが所定レベル以上であるため、ベローズ５１が収縮して、アダプタ５３が第３弁部４３から離脱するとともに液冷媒排出用弁体４８も開弁して吸入側通路を開放した状態となり、制御室１２内に溜まっ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。液冷媒排出過程において、吸入圧力Ｐｓ及び制御室圧力Ｐｃも低下していく。
そして、制御室１２内の液冷媒の排出が終了して、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、アダプタ５３は第３弁部４３と係合し閉弁する。
この排出過程において、第３弁部４３に付勢手段４８が設けられていることにより、第３弁部４３の開口面積が大きくなり、また、閉弁の時期を遅れることから、液冷媒の排出を十分に行われる。

【0037】

次に、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。

【0038】

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、第３弁部４３は閉弁状態にある。

【0039】

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、第３弁部４３は閉弁状態にある。

【0040】

上記のように、通常制御時においては、連通路（３３、４４、３４）の開口面積を固定オリフィスの面積とほぼ同じ面積まで小さくでき、また、最小容量運転時においては、連通路（３３、４４、３４）を遮断できるので、通常制御時及び最小容量運転時における斜板の制御速度を大きくすることができる。

【0041】

〔実施の形態２〕
図５は、本発明に係る容量制御弁の実施形態２を示す正面断面図である。
なお、図５において、図２と同じ符号は同じ部材を示しており、詳細な説明は省略する。
本実施形態２においては、第３弁部４３の端面４７からソレノイド６０寄りに位置した外側面に全周にわたってフランジ４５が設けられ、また、アダプタ５３においても、中空円筒部５３ａの基部外側面に全周にわたってフランジ５４が設けられている。付勢手段４８は、アダプタ５３の中空円筒形部５３ａの外周に沿うようにして、第３弁部４３のフランジ４５とアダプタ５３のフランジ５４との間に装着され、第３弁部４３及びアダプタ５３を開弁させる方向に作用する。
付勢手段４８は、コイルスプリング等のばね手段から構成され、円周方向に等間隔に複数配置される。この場合も、コイルスプリングは液冷媒の排出流路に位置されることから、コイルのピッチは大きく設定されることが望ましい。

【符号の説明】

【0042】

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、３２ 連通路（吐出側通路）
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 係合面
４４ 連通路
４５ フランジ
４７ 第３弁部の端面
４８ 付勢部材
５０ 感圧体
５１ ベローズ
５３ アダプタ
５３ａ 中空円筒形部
５３ｂ 座面
５３ｃ 基底部
５４ フランジ
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
Ａ ベローズ有効面積
Ｂ 第３弁部シール面積
Ｃ 第１弁部シール面積
Ｆｂ ベローズばね力
Ｆｓｏｌ ソレノイド推力
Ｆｓｐｒ１ ソレノイドに装着されたコイルスプリングの開弁ばね力
Ｆｓｐｒ２ 第３弁部に設けられた付勢手段の開弁ばね力

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】