特開 2022-153795 可変容量圧縮機およびその制御弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022153795

(43)【公開日】2022-10-13

(54)【発明の名称】可変容量圧縮機およびその制御弁

(51)【国際特許分類】

   F04B 27/18 20060101AFI20221005BHJP

【ＦＩ】

F04B27/18 A

F04B27/18 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021056499

(22)【出願日】2021-03-30

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(71)【出願人】

【識別番号】000133652

【氏名又は名称】株式会社テージーケー

(74)【代理人】

【識別番号】110002273

【氏名又は名称】特許業務法人インターブレイン

(72)【発明者】

【氏名】金井 明信

(72)【発明者】

【氏名】山本 健治

(72)【発明者】

【氏名】村上 智洋

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 啓介

(72)【発明者】

【氏名】利根川 正明

(72)【発明者】

【氏名】菅村 領太

【テーマコード（参考）】

3H076

【Ｆターム（参考）】

3H076AA06

3H076BB32

3H076BB41

3H076CC20

3H076CC27

3H076CC84

(57)【要約】

【課題】可変容量圧縮機に適用される制御弁において、給気通路と抽気通路の開度のバランスを調整する機構を簡易な構成にて実現する。
【解決手段】制御弁１のボディ５には、作動ロッド４２の軸線に対してオフセットし、制御圧室１９と吸入圧室２０とを連通させる連通路４６が設けられる。少なくとも弁部の制御状態においては、弁体３６、作動ロッド４２、開閉部材３０およびソレノイド３のプランジャ６２が作動連結状態を維持する。弁部の制御状態において、開閉部材３０が作動ロッド４２を介して弁体３６と一体的に変位し、弁部の開度変化に伴って連通路４６の開口端に接離し、連通路４６の開度を変化させる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

吸入室、吐出室および制御室を有し、前記制御室の圧力を調整することにより吐出容量が可変となる可変容量圧縮機に適用される制御弁であって、
前記吐出室に連通する吐出圧室と、前記制御室に連通する制御圧室と、前記吸入室に連通する吸入圧室と、前記吐出圧室と前記制御圧室とを軸線方向に連通させる弁孔と、を有するボディと、
前記弁孔に接離して弁部を開閉する弁体と、
供給電流値に応じた軸線方向の駆動力を発生するソレノイドと、
前記弁体と同軸状に設けられ、前記ソレノイドの駆動力を前記弁体に伝達する作動ロッドと、
前記吸入圧室の吸入圧力又は前記制御圧室の制御圧力を被感知圧力として感知し、その被感知圧力の大きさに応じて前記弁部の開閉方向の駆動力を発生する感圧部と、
前記吸入圧室又は前記制御圧室に配設された開閉部材と、
を備え、
前記ボディには、前記作動ロッドの軸線に対してオフセットし、前記制御圧室と前記吸入圧室とを連通させる連通路が設けられ、
少なくとも前記弁部の制御状態においては、前記弁体、前記作動ロッド、前記開閉部材および前記ソレノイドのプランジャが作動連結状態を維持し、
前記弁部の制御状態において、前記開閉部材が前記作動ロッドを介して前記弁体と一体的に変位し、前記弁部の開度変化に伴って前記連通路の開口端に接離し、前記連通路の開度を変化させることを特徴とする制御弁。

【請求項2】

前記ボディは、前記弁孔と同軸状にガイド孔を有し、
前記作動ロッドが前記ガイド孔に沿って軸線方向に摺動可能に支持され、
前記ガイド孔の一端が前記制御圧室に開口し、他端が前記吸入圧室に開口し、
前記連通路がガイド孔と離隔していることを特徴とする請求項１に記載の制御弁。

【請求項3】

前記ボディは、前記ソレノイドに近い側から順に前記吸入圧室、前記制御圧室、前記吐出圧室を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の制御弁。

【請求項4】

前記弁部の制御状態において、前記弁部の開度が大きくなるにしたがって前記連通路の開度が小さくなり、前記弁部の開度が小さくなるにしたがって前記連通路の開度が大きくなることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の制御弁。

【請求項5】

前記感圧部が、前記被感知圧力の大きさに応じて変位する感圧部材を含み、
前記感圧部材の変位により前記弁部が閉じた後に、前記感圧部材がさらに同方向に変位可能であり、
前記開閉部材を前記感圧部材の側に付勢して前記感圧部材の変位に追従させる付勢構造をさらに備えることを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の制御弁。

【請求項6】

吸入室、吐出室および制御室を有し、前記制御室の圧力を調整することにより吐出容量が可変となる可変容量圧縮機に適用される制御弁であって、
前記吐出室に連通する吐出圧室と、前記制御室に連通する制御圧室と、前記吸入室に連通する吸入圧室と、前記吐出圧室と前記制御圧室とを軸線方向に連通させる弁孔と、を有するボディと、
前記弁孔に接離して弁部を開閉する弁体と、
供給電流値に応じた軸線方向の駆動力を発生するソレノイドと、
前記ソレノイドの駆動力を前記弁体に伝達する作動ロッドと、
前記吸入圧室の吸入圧力又は前記制御圧室の制御圧力を被感知圧力として感知し、その被感知圧力の大きさに応じて前記弁部の開閉方向の駆動力を発生する感圧部と、
を備え、
前記ボディには、前記作動ロッドの軸線に対してオフセットし、前記制御圧室と前記吸入圧室とを連通させる連通路が設けられ、
前記連通路の開度を変化させる開閉機構が設けられ、
前記弁部の制御状態において、前記弁部の開度変化に伴って前記連通路の開度が変化する特性を有することを特徴とする制御弁。

【請求項7】

前記弁部の制御状態における前記被感知圧力の上昇に伴って前記弁部の開度が小さくなり、前記連通路の開度が大きくなることを特徴とする請求項６に記載の制御弁。

【請求項8】

前記弁部の閉弁後、前記被感知圧力の上昇に伴って前記連通路の開度がさらに大きくなる特性を有することを特徴とする請求項６又は７に記載の制御弁。

【請求項9】

請求項１～８のいずれかに記載の制御弁を備えることを特徴とする可変容量圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、可変容量圧縮機およびその制御弁に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車用空調装置は、一般に、圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器等を冷凍サイクルに配置して構成される。圧縮機としては、エンジンの回転数によらず一定の冷房能力が維持されるように、冷媒の吐出容量を可変できる可変容量圧縮機（単に「圧縮機」ともいう）が用いられている。

【0003】

圧縮機は、エンジンによって駆動される回転軸を有する。その回転軸に取り付けられた斜板に圧縮用のピストンが連結され、斜板の角度を変化させてピストンのストロークを変えることにより冷媒の吐出容量を調整する。斜板の角度は、圧縮機の制御室内に吐出冷媒の一部を導入し、ピストンの両面にかかる圧力の釣り合いを変化させることで連続的に変えられる。この制御室の圧力（以下「制御圧力」という）は、例えば圧縮機の吐出室と制御室との間に設けられた制御弁（電磁弁）により制御される。

【0004】

圧縮機には、冷媒の循環路として、冷凍サイクルを循環させるための外部循環路のほか、圧縮機内を循環させるための内部循環路が設けられる。この内部循環路は、吐出室と制御室とを連通させる給気通路と、制御室と吸入室とを連通させる抽気通路を含む。一般に、給気通路は上述した制御弁を経る通路として構成され、抽気通路は圧縮機のハウジングに設けられた通路により構成される。このハウジングの通路には一般に、冷媒の排出量を必要最小限に抑えるためのオリフィスが設けられている。

【0005】

制御弁は、駆動部としてのソレノイドに外部から電流を供給することで、その弁開度が調整される。空調装置の起動時には、ソレノイドに最大電流を流すことで弁部を閉状態として給気通路を遮断する。このとき、制御室からの冷媒の排出は、抽気通路のオリフィスを経由して継続される。このため、圧縮機の制御圧力を低くして斜板を回転軸に対して大きく傾けることができ、圧縮機を最大容量で運転させることができる。それにより、空調装置を機能させることができる。

【0006】

ところで、圧縮機における内部循環は、冷凍サイクルにおける冷媒の循環にロスを生じさせるため、特に空調装置の運転時においてはその循環量を必要最小限に抑えることが望ましい。この観点からは抽気通路は小さいほうが好ましい。一方、空調装置の起動時には抽気通路からの冷媒の排出を促進して圧縮機を速やかに起動することが望ましい。この観点からは抽気通路の大きさをある程度確保する必要がある。この相反する要求を満たすためには、抽気通路の開度を可変できる機構が必要となる。

【0007】

そこで、ハウジングに設ける抽気通路（第１抽気通路）のオリフィスを必要最小限の大きさとする一方、制御弁を経由するもう一つの抽気通路（第２抽気通路）を設け、第２抽気通路の開度を弁機構（抽気弁）により調整する構成が提案されている（例えば特許文献１参照）。具体的には、制御弁のボディに制御室に連通する圧力室（制御圧室）と、吸入室に連通する圧力室（吸入圧室）が設けられ、それらの圧力室を連通させる連通路が設けられる。弁体の作動に応じてその連通路の開度（つまり抽気弁の開度）が調整される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】国際公開第２０１８／１２４１５６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献１の制御弁では、第２抽気通路を構成する連通路が、弁体と同軸状に形成された弁孔、弁体に形成された横孔、および弁孔の軸線からオフセットするように形成された通路を含むなど、かなり複雑なものとなる点で改善の余地があった。

【0010】

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、可変容量圧縮機に適用される制御弁において、給気通路と抽気通路の開度のバランスを調整する機構を簡易な構成にて実現することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明のある態様は、吸入室、吐出室および制御室を有し、制御室の圧力を調整することにより吐出容量が可変となる可変容量圧縮機に適用される制御弁である。この制御弁は、吐出室に連通する吐出圧室と、制御室に連通する制御圧室と、吸入室に連通する吸入圧室と、吐出圧室と制御圧室とを軸線方向に連通させる弁孔と、を有するボディと、弁孔に接離して弁部を開閉する弁体と、供給電流値に応じた軸線方向の駆動力を発生するソレノイドと、弁体と同軸状に設けられ、ソレノイドの駆動力を弁体に伝達する作動ロッドと、吸入圧室の吸入圧力又は制御圧室の制御圧力を被感知圧力として感知し、その被感知圧力の大きさに応じて弁部の開閉方向の駆動力を発生する感圧部と、吸入圧室又は制御圧室に配設された開閉部材と、を備える。

【0012】

ボディには、作動ロッドの軸線に対してオフセットし、制御圧室と吸入圧室とを連通させる連通路が設けられる。少なくとも弁部の制御状態においては、弁体、作動ロッド、開閉部材およびソレノイドのプランジャが作動連結状態を維持する。弁部の制御状態において、開閉部材が作動ロッドを介して弁体と一体的に変位し、弁部の開度変化に伴って連通路の開口端に接離し、連通路の開度を変化させる。

【0013】

この態様では、弁孔が給気通路の一部を構成する一方、連通路が抽気通路の一部を構成する。連通路は、ボディにおいて作動ロッドの軸線からオフセットした位置に設けられる。弁部の制御状態において、開閉部材が作動ロッドを介して弁体と一体的に変位することで連通路の開度を変化させる。すなわち、この態様によれば、給気通路の開度可変状態において抽気通路の開度も変化する特性（以下「可変クロス特性」ともいう）が実現され、両通路の開度のバランスが調整される。その可変クロス特性を、開閉部材が連通路の開口端に接離するという簡易な構成にて実現できる。

【0014】

本発明の別の態様も、吸入室、吐出室および制御室を有し、制御室の圧力を調整することにより吐出容量が可変となる可変容量圧縮機に適用される制御弁である。この制御弁は、吐出室に連通する吐出圧室と、制御室に連通する制御圧室と、吸入室に連通する吸入圧室と、吐出圧室と制御圧室とを軸線方向に連通させる弁孔と、を有するボディと、弁孔に接離して弁部を開閉する弁体と、供給電流値に応じた軸線方向の駆動力を発生するソレノイドと、ソレノイドの駆動力を弁体に伝達する作動ロッドと、吸入圧室の吸入圧力又は制御圧室の制御圧力を被感知圧力として感知し、その被感知圧力の大きさに応じて弁部の開閉方向の駆動力を発生する感圧部と、を備える。

【0015】

ボディには、作動ロッドの軸線に対してオフセットし、制御圧室と吸入圧室とを連通させる連通路が設けられる。この制御弁にはさらに、連通路の開度を変化させる開閉機構が設けられる。この制御弁は、弁部の制御状態において、弁部の開度変化に伴って連通路の開度が変化する特性を有する。

【0016】

この態様においても、弁孔が給気通路の一部を構成する一方、連通路が抽気通路の一部を構成する。連通路は、ボディにおいて作動ロッドの軸線からオフセットした位置に設けられる。弁部の制御状態において、開閉機構が連通路の開度を変化させる。すなわち、この態様によれば、給気通路の開度可変状態において抽気通路の開度も変化する特性（可変クロス特性）が実現され、両通路の開度のバランスが調整される。その可変クロス特性が、開閉機構が単一の連通路の開度を変化させるという簡易な構成にて実現できる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、可変容量圧縮機に適用される制御弁において、給気通路と抽気通路の開度のバランスを調整する機構を簡易な構成にて実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】第１実施形態に係る圧縮機を含む冷凍サイクルを概略的に表す図である。

【図2】制御弁の構成を示す断面図である。

【図3】図２の上半部に対応する部分拡大断面図である。

【図4】制御弁の制御特性を表す図である。

【図5】変形例１に係る制御弁の上半部拡大図である。

【図6】変形例２に係る制御弁の上半部拡大図である。

【図7】変形例２に係る制御弁の制御特性を表す図である。

【図8】変形例３に係る制御弁の構成を表す断面図である。

【図9】変形例４に係る制御弁の構成を表す断面図である。

【図10】変形例５に係る制御弁の上半部拡大図である。

【図11】第２実施形態に係る制御弁の構成を示す断面図である。

【図12】図１１の上半部に対応する部分拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。また、以下の実施形態およびその変形例について、ほぼ同一の構成要素については同一の符号を付し、その説明を適宜省略する。

【0020】

［第１実施形態］
（冷凍サイクル）
図１は、第１実施形態に係る圧縮機を含む冷凍サイクルを概略的に表す図である。
圧縮機１００は、自動車用空調装置の冷凍サイクルに設置されるクラッチ式の可変容量圧縮機である。圧縮機１００は、冷凍サイクルを流れる冷媒を圧縮して高温・高圧のガス冷媒にして吐出する。そのガス冷媒は凝縮器１１１（外部熱交換器）にて凝縮され、さらに膨張装置１１３により断熱膨張されて低温・低圧の霧状の冷媒となる。この低温・低圧の冷媒が蒸発器１１５にて蒸発し、その蒸発潜熱により車室内空気を冷却する。蒸発器１１５で蒸発された冷媒は、再び圧縮機１００へと戻されて冷凍サイクルを循環する。冷媒には例えば代替フロン（ＨＦＣ－１３４ａ）が使用されるが、他の冷媒（ＨＦＯ－１２３４ｙｆ等）を使用してもよい。圧縮機１００は、そのハウジング内に冷媒を圧縮するための機構のほか、冷媒の内部循環を制御する制御弁１を備える。

【0021】

（圧縮機）
圧縮機１００のハウジングは、シリンダブロック１０２と、シリンダブロック１０２の前端側に接合されたフロントハウジング１０４と、シリンダブロック１０２の後端側に接合されたリアハウジング１０６とを組み付けて構成される。シリンダブロック１０２とリアハウジング１０６との間にはバルブプレート１０８が介装されている。シリンダブロック１０２は、その軸線周りに複数のシリンダ１１０を有する。シリンダブロック１０２とフロントハウジング１０４とに囲まれた空間に制御室１１２が形成されている。

【0022】

リアハウジング１０６の内部に吸入室１１４、吐出室１１６および取付孔１１８が区画形成されている。制御弁１は、取付孔１１８に収容されるようにして圧縮機１００に取り付けられる。制御弁１は、吐出室１１６から制御室１１２へ導入する冷媒の流量を調整するとともに、制御室１１２から吸入室１１４へ導出する冷媒の流量も調整する。

【0023】

リアハウジング１０６には、また、蒸発器１１５側から吸入室１１４に冷媒を導入する冷媒入口１２０、吐出室１１６から凝縮器１１１へ向けて吐出冷媒を導出する冷媒出口１２２、吸入室１１４と取付孔１１８とを連通させる連通路１２４、取付孔１１８と連通する連通路１２６、吐出室１１６と取付孔１１８とを連通させる連通路１２８が設けられている。

【0024】

シリンダブロック１０２には、連通路１２６と制御室１１２とを連通させる連通路１８０が設けられている。連通路１２８、制御弁１の内部通路、連通路１２６および連通路１８０が「給気通路」を構成する。シリンダブロック１０２には、また、制御室１１２と吸入室１１４とを連通させる連通路１８２が設けられている。連通路１８２の中途には、オリフィス１８４が設けられており、制御室１１２から吸入室１１４へ排出される冷媒の流量を制限している。連通路１８２は「第１抽気通路」として機能する。

【0025】

制御室１１２には、その中心を貫通するように回転軸１３０が配置されている。回転軸１３０は、シリンダブロック１０２に設けられた軸受１３２と、フロントハウジング１０４に設けられた軸受１３４とによって回転自在に支持されている。回転軸１３０にはラグプレート１３６が固定されており、ラグプレート１３６に突設された支持アーム１３８等を介して斜板１４０が支持されている。

【0026】

斜板１４０は、回転軸１３０の軸線に対して傾動可能となっており、複数のシリンダ１１０に摺動自在に配置されたピストン１４２にシュー１４４を介して連結されている。回転軸１３０は、その前端部分がフロントハウジング１０４を貫通して外部に延出しており、その先端部分にはブラケット１４６が螺着されている。また、回転軸１３０とフロントハウジング１０４との前端部分の隙間を外側からシールするようにリップシール１４８（シール部材）が設けられている。リップシール１４８は、回転軸１３０の周面に摺接しつつ、その周面に沿った冷媒ガスの漏洩を防止している。

【0027】

フロントハウジング１０４の前端部分には軸受１５０が設けられ、プーリ１５２が回転自在に支持されている。プーリ１５２は、電磁クラッチ１６０を構成し、エンジン１７０の駆動力を回転軸１３０に伝達する。すなわち、回転軸１３０の前端部は、電磁クラッチ１６０および図示略のベルトを介してエンジン１７０（外部駆動源）に作動連結されている。

【0028】

電磁クラッチ１６０は、プーリ１５２、電磁コイル１６２、アーマチュア１６４および板ばね１６６を有する。アーマチュア１６４は、ブラケット１４６に支持されている。電磁コイル１６２への通電によりアーマチュア１６４がプーリ１５２に接合されることで、エンジン１７０の駆動力が回転軸１３０に伝達される。電磁コイル１６２への通電を遮断すると、板ばね１６６の付勢力によりアーマチュア１６４がプーリ１５２から離間し動力伝達が遮断される。このように、電磁コイル１６２への通電制御によってエンジン１７０の駆動力が回転軸１３０に選択的に伝達される。

【0029】

吸入室１１４は、バルブプレート１０８に設けられた吸入用リリーフ弁１５４を介してシリンダ１１０に連通する一方、冷媒入口１２０を介して蒸発器１１５の出口にも連通している。吐出室１１６は、バルブプレート１０８に設けられた吐出用リリーフ弁１５６を介してシリンダ１１０に連通する一方、冷媒出口１２２を介して凝縮器１１１の入口にも連通している。

【0030】

斜板１４０の角度は、制御室１１２内でその斜板１４０を付勢するスプリング１５７、１５８の荷重や、斜板１４０につながるピストン１４２の両面にかかる圧力による荷重等がバランスした位置に保持される。この斜板１４０の角度は、制御室１１２内に吐出冷媒の一部を導入して制御圧力Ｐｃを変化させ、ピストン１４２の両面にかかる圧力の釣り合いを変化させることによって連続的に変化させることができる。この斜板１４０の角度の変化によってピストン１４２のストロークを変えることにより、冷媒の吐出容量が調整される。定常制御時における制御室１１２内の圧力は、制御弁１により制御される。

【0031】

以上のように構成された圧縮機１００は、電磁クラッチ１６０が連結された状態で容量制御がなされる。電磁クラッチ１６０は、空調装置の使用時に接続され、空調装置を使用しないときは切断される。空調装置の使用中であっても、車両の急加速時や登坂走行時などエンジン１７０の動力を車両の推進力に振り向けたい高負荷時には電磁クラッチ１６０が切断され、圧縮機１００の負荷トルクが一時的にカットされる。

【0032】

圧縮機１００は、蒸発器１１５側から吸入室１１４に導入された冷媒ガスをシリンダ１１０に導入して圧縮し、吐出室１１６から凝縮器１１１側へ高温・高圧の冷媒を吐出する。その吐出冷媒の一部は、制御弁１を介して制御室１１２内に導入され、圧縮機１００の容量制御に供される。

【0033】

圧縮機１００には冷媒の循環路として、冷凍サイクルを循環させるための外部循環路のほか、圧縮機１００内を循環させるための内部循環路が形成される。圧縮機１００のシリンダ１１０に導入された冷媒の一部は、いわゆるブローバイガスとして、シリンダ１１０とピストン１４２とのクリアランスを通って制御室１１２へ漏れる。このブローバイガスも内部循環に寄与している。なお、本実施形態の制御室１１２はクランク室からなるが、変形例においてはクランク室内又はクランク室外に別途設けられた圧力室でもよい。

【0034】

（制御弁）
図２は、制御弁１の構成を示す断面図である。
制御弁１は、圧縮機１００の吸入圧力Ｐｓと大気圧との差圧（つまり吸入圧力のゲージ圧）を感知して動作し、吸入圧力Ｐｓを設定圧力に保つように、吐出室１１６から制御室１１２に導入する冷媒流量を制御するＰｓ感知弁として構成されている。

【0035】

制御弁１は、弁本体２とソレノイド３とをダイヤフラム４を介して軸線方向に組み付けて構成される。弁本体２は、圧縮機１００の運転時に吐出冷媒の一部を制御室１１２へ導入するための第１の冷媒通路の開度を調整する弁部（第１弁部）と、制御室１１２の冷媒を１１４へ導出するための第２の冷媒通路の開度を調整する弁部（第２弁部）を含む。第１の冷媒通路は「給気通路」を構成し、第２の冷媒通路は「第２抽気通路」を構成する。各弁部および各冷媒通路の詳細については後述する。

【0036】

ソレノイド３は、各弁部を開閉方向に駆動し、それらの開度を調整する。それにより、制御室１１２へ導入される冷媒流量と、制御室１１２から導出される冷媒流量とのバランスが調整される。弁本体２は、段付円筒状のボディ５、ボディ５の内部に設けられた弁部等を備えている。ダイヤフラム４は、弁本体２のボディ５と、ソレノイド３のボディ７との間に配置され、吸入圧力Ｐｓと大気圧との差圧を感知して軸線方向に変位する。ボディ５は「バルブボディ」として機能し、ボディ７は「ソレノイドボディ」として機能する。ダイヤフラム４は「感圧部」を構成し、「感圧部材」として機能する。

【0037】

ボディ５の上端開口部にはポート１２が設けられ、側部には上方からポート１４，１６が設けられている。ポート１２は「吐出室連通ポート」として機能し、圧縮機１００の吐出室１１６に連通する。ポート１４は「制御室連通ポート」として機能し、圧縮機１００の制御室１１２に連通する。ポート１６は「吸入室連通ポート」として機能し、圧縮機１００の吸入室１１４に連通する。ボディ５の下端部がボディ７の上端部に組み付けられている。

【0038】

ボディ５には、上端側から順に吐出圧室１８、制御圧室１９、吸入圧室２０が設けられている。吐出圧室１８にポート１２が設けられ、制御圧室１９にポート１４が設けられ、吸入圧室２０にポート１６が設けられている。言い換えれば、ポート１２は吐出圧室１８の一部を構成し、ポート１４は制御圧室１９の一部を構成し、ポート１６は吸入圧室２０の一部を構成する。ボディ５は、ソレノイド３に近い側から順に吸入室１１４に連通する吸入圧室２０、制御室１１２に連通する制御圧室１９、および吐出室１１６に連通する吐出圧室１８が配置された構成を有する。

【0039】

吐出圧室１８と制御圧室１９とを軸線方向に連通させるように弁孔２２が設けられ、弁孔２２の上流側端部に弁座２４が設けられている。ポート１２には、有底円筒状のフィルタ部材１５が取り付けられている。フィルタ部材１５は、ボディ５の内部への異物の侵入を抑制するためのメッシュを含む。

【0040】

ボディ５において制御圧室１９と吸入圧室２０との隔壁を貫通するように、ガイド孔２８が設けられている。すなわち、ガイド孔２８の一端が制御圧室１９に開口し、他端が吸入圧室２０に開口する。弁孔２２およびガイド孔２８は、ボディ５の軸線に沿って同軸状に形成されている。吸入圧室２０は、ボディ５の下方に向けて大きく開口し、その下端開口部がダイヤフラム４およびＯリング３７によって封止されている。吸入圧室２０には、有底円筒状の開閉部材３０がボディ５の軸線上に配置されている。

【0041】

吐出圧室１８にボール状の弁体３６が配置されている。弁体３６が上流側から弁座２４に着脱することにより弁部を開閉する。弁体３６が弁孔２２に接離することにより弁部の開度が調整される。弁体３６は、給気通路の開度を調整可能な「給気弁４１」として機能する。吐出圧室１８には、また、弁体３６を閉弁方向に付勢するスプリング４０（「第１付勢部材」として機能する）が介装されている。

【0042】

ガイド孔２８を軸線方向に貫通するように作動ロッド４２が設けられている。作動ロッド４２は、ステンレス鋼からなる円柱状の部材である。作動ロッド４２は、弁体３６と同軸状に設けられ、ガイド孔２８に摺動可能に支持されている。作動ロッド４２の上端部が弁孔２２に挿通され、弁体３６を下流側から支持する。作動ロッド４２の下端部は、吸入圧室２０に突出する。開閉部材３０は、作動ロッド４２の下端部を同軸状に収容しつつ、作動ロッド４２とダイヤフラム４との間に介装される。なお、作動ロッド４２および開閉部材３０は、ソレノイド３の駆動力を弁体３６へ伝達する「伝達部材」として機能する。

【0043】

ボディ５の外周面には、制御弁１が圧縮機１００の取付孔１１８に取り付けられた際に冷媒の漏洩を規制するための複数のシールリングが装着される。すなわち、ポート１４の上方位置に環状溝２１が周設され、Ｏリング３１が嵌着されている。ポート１４とポート１６の中間位置に環状溝２３が周設され、Ｏリング３３が嵌着されている。ポート１６の下方位置に環状溝２５が周設され、Ｏリング３５が嵌着されている。

【0044】

一方、ソレノイド３は、ボディ７の内方に駆動機構を収容して構成される。すなわち、ボディ７は、上端部が縮径された段付円筒状のケース５０と、ケース５０の上端部に同軸状に圧入された段付筒状の接続部材５１と、ケース５０内に収容された円筒状のボビン５２と、ボビン５２に巻回された電磁コイル５４と、ボビン５２の内方に挿通された円筒状のスリーブ５６と、ケース５０の下端開口部を概ね封止するように設けられた端部材５８と、ボビン５２の下方にて端部材５８に埋設されたカラー５９を備える。スリーブ５６は、非磁性材料からなる。ケース５０、接続部材５１およびカラー５９は、磁性材料からなり、ソレノイド３の「ヨーク」を構成する。

【0045】

ボディ７の内方に形成される作動空間６０にプランジャ６２およびコア６４が配設されている。スリーブ５６は、接続部材５１に対して下方から挿入され、同軸状に固定されている。コア６４は、上部の外径がやや小径化された段付円筒状をなし、その上部がスリーブ５６の下部に挿通されるように組み付けられている。コア６４は、スリーブ５６と同軸状に固定されている。

【0046】

コア６４は、軸線方向の貫通孔６６を有する。貫通孔６６は、上半部がやや拡径された段付孔からなり、その大径部にスプリング６８（「第２付勢部材」として機能する）を収容している。スプリング６８は、電磁コイル５４により生成される磁気回路の中に配置されることとなる。

【0047】

プランジャ６２は、円柱状をなし、スリーブ５６に摺動可能に支持されている。プランジャ６２は、コア６４とダイヤフラム４との間に位置するように作動空間６０に配置され、コア６４と軸線方向に対向する。コア６４とプランジャ６２との間には、円板状のスペーサ７０が配置されている。スペーサ７０は、非磁性材料からなる。

【0048】

スプリング６８は、貫通孔６６に設けられた段部とスペーサ７０との間に介装される。スプリング６８は、スペーサ７０を介してプランジャ６２を軸線方向に支持し、プランジャ６２をコア６４から離間する方向に付勢する。

【0049】

ボディ５の下端面に環状溝２７が設けられ、Ｏリング３７が取り付けられている。接続部材５１の上面とボディ５の下面との間にダイヤフラム４の外周縁部およびＯリング３７を挟むようにして、ボディ５が接続部材５１に固定されている。それにより、ダイヤフラム４は、弁本体２側の吸入圧室２０とソレノイド３側の作動空間６０とを仕切るようにして、ボディ５とボディ７との間に介装される。Ｏリング３７は、ダイヤフラム４とボディ５との間をシールすることで冷媒の外部漏れを防止する。

【0050】

なお、ダイヤフラム４は、ポリイミドフィルム等の薄膜状の樹脂材もしくは金属薄板からなるものでもよい。

【0051】

ボビン５２からは電磁コイル５４につながる一対の接続端子７４が延出し、それぞれ端部材５８を貫通して外部に引き出されている。同図には説明の便宜上、その一対の片方のみが表示されている。端部材５８は、ケース５０に内包されるソレノイド３内の構造物全体を下方から封止するように取り付けられている。端部材５８は、耐食性を有する樹脂材のモールド成形（射出成形）により形成され、その樹脂材が電磁コイル５４を外側から覆うように設けられている。端部材５８の先端部がコネクタ接続部７６とされ、そのコネクタ接続部７６から接続端子７４の先端部が引き出されている。このコネクタ接続部７６に、外部電源とつながる図示しないコネクタが接続される。

【0052】

端部材５８には、作動空間６０の内外を連通させる通気通路７８が設けられている。通気通路７８の一端は作動空間６０に開口し、他端はコネクタ接続部７６に開口している。外部の大気は、その通気通路７８を介して作動空間６０に導入される。端部材５８の下部外周面に環状溝２９が周設され、Ｏリング３９が取り付けられている。Ｏリング３９は、制御弁１が圧縮機１００の取付孔１１８に取り付けられた際に、外部雰囲気がその取付孔１１８に侵入することを抑制する。

【0053】

図３は、図２の上半部に対応する部分拡大断面図である。
ボディ５の上端部にはばね受け３８が固定され、弁体３６とばね受け３８との間にスプリング４０が介装されている。スプリング４０は、弁体３６を閉弁方向に付勢する。ボディ５におけるばね受け３８の固定位置によってスプリング４０の荷重が調整される。弁座２４は、弁体３６の着脱を容易にするよう、テーパ状に形成されている。

【0054】

ボディ５は、その下半部が中央のガイド部４４を残して外堀を形成するように段付凹状に形成されている。それにより、ポート１６（横孔）と吸入圧室２０とを直交させている。ガイド部４４には、軸線に沿ってガイド孔２８が貫通形成されている。このようにガイド部４４の長さを十分に大きくすることで、作動ロッド４２の摺動長さを大きくし、その作動安定性を確保している。また、ガイド部４４の周囲に空間が形成されることで、吸入圧室２０の大きさを十分に確保できる。開閉部材３０の上端開口部がガイド部４４の下面に近接しており、ガイド部４４の下面は、開閉部材３０の上方への変位を規制する「係止面」として機能する。

【0055】

作動ロッド４２の軸線に対してオフセットした位置に、制御圧室１９と吸入圧室２０とを連通させる連通路４６が設けられている。連通路４６は、ガイド孔２８と平行に離隔し、制御圧室１９と吸入圧室２０との間の隔壁をガイド部４４の位置にて貫通している。制御圧室１９、連通路４６および吸入圧室２０は「第２抽気通路」を構成する。

【0056】

開閉部材３０は、作動ロッド４２を介して弁体３６と一体的変位する。開閉部材３０の上端面が連通路４６の開口端に接離することにより連通路４６の開度を変化させる。また吸入圧力Ｐｓが低く、弁体３６が全開状態となるときには、開閉部材３０の上端面が連通路４６の開口端に着座して連通路４６を閉じる。開閉部材３０は、第２抽気通路の開度を調整可能な「開閉機構」を構成し、「抽気弁４３」として機能する。

【0057】

ボディ５の下端部が拡径されており、接続部材５１の上端開口部が拡径部１７のテーパ面に向けて加締められることにより、ボディ５と接続部材５１とがしっかりと固定されている。接続部材５１の上面外周縁部と拡径部１７の下面外周縁部との間にダイヤフラム４が挟まれ、固定されている。ダイヤフラム４は、ソレノイド３の上端開口部を封止し、ボディ７の内方に作動空間６０を形成する。

【0058】

（圧縮機の動作）
次に、図１～図３を参照しつつ制御弁１および圧縮機１００の動作について説明する。
圧縮機１００の起動中は、制御弁１においてソレノイド３に制御電流が供給され、コア６４とプランジャ６２との間に吸引力が作用する。制御電流が空調の設定温度に応じて変化すると、弁体３６は、吐出圧力Ｐｄと制御圧力Ｐｃとの差圧による力（つまり弁体３６に作用する差圧による力）と、制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧による力（つまり作動ロッド４２に作用する差圧による力）と、吸入圧力Ｐｓと大気との差圧による力（つまりダイヤフラム４が吸入圧力Ｐｓと大気圧との差圧を感知することにより発生する力：「感圧駆動力」ともいう）と、スプリング４０，６８の合力と、ソレノイド３の吸引力とがバランスする位置へ変位する。それにより弁部の開度が調整され、その開度に応じた流量の冷媒が制御室に導入される。すなわち、圧縮機１００は、制御電流に対応した容量運転状態となる。

【0059】

圧縮機１００の定常制御状態においては、弁体３６，作動ロッド４２，開閉部材３０，ダイヤフラム４およびプランジャ６２が作動連結状態を維持する。制御弁１のソレノイド３に供給される制御電流が一定の場合、ダイヤフラム４が吸入圧力Ｐｓと大気圧との差圧を感知して弁開度を制御する。例えば冷凍負荷が大きくなって吸入圧力Ｐｓと大気との差圧が大きくなった場合、弁体３６が作動ロッド４２，開閉部材３０，ダイヤフラム４およびプランジャ６２と一体となって下方へ変位する。このため、給気弁４１の開度が小さくなる一方、抽気弁４３の開度が大きくなり、圧縮機１００は、吐出容量を増やすよう動作する。その結果、吸入圧力Ｐｓが低下して設定圧力に近づく。

【0060】

逆に、冷凍負荷が小さくなって吸入圧力Ｐｓと大気圧との差圧が小さくなった場合は、弁体３６および開閉部材３０が上方へ変位し、給気弁４１の開度が大きくなる一方、抽気弁４３の開度が小さくなり、圧縮機１００は、吐出容量を減らすよう動作する。その結果、吸入圧力Ｐｓが上昇して設定圧力に近づく。このようにして、制御弁１は、吸入圧力Ｐｓがソレノイド３によって設定された設定圧力Ｐsetになるよう圧縮機１００の吐出容量を制御する。

【0061】

このとき、給気弁４１の開度変化に伴って開閉部材３０が連通路４６の開口端に接離し、抽気弁４３の開度を変化させる。すなわち、定常制御状態において、給気通路の開度可変状態において第２抽気通路の開度も変化する「可変クロス特性」が実現され、両通路の開度のバランスが調整される。

【0062】

電磁クラッチ１６０の切断により圧縮機１００への動力伝達が遮断されると、ソレノイド３への通電もオフにされる。

【0063】

その後、電磁クラッチ１６０が連結され、圧縮機１００が再び起動されると、制御弁１のソレノイド３に制御電流が供給される。このとき、スプリング６８の付勢力に抗してコア６４がプランジャ６２を吸引する。このため、弁体３６には相対的に閉弁方向の力が作用する。そのため、圧縮機１００の起動直後から抽気通路の開度を大きくでき、制御室１１２から吸入室１１４への冷媒排出性能を高く維持できる。それにより、空調機能を速やかに発揮させることができる。

【0064】

図４は、制御弁１の制御特性を表す図である。同図には、吸入圧力Ｐｓの変化に伴う給気通路および第２抽気通路の変化が示されている。横軸が吸入圧力Ｐｓを示し、縦軸が通路の開口面積を示す。図中の実線が給気通路の開口面積ＤＣ（つまり給気弁４１の開度）を示し、一点鎖線が第２抽気通路の開口面積ＣＳ（つまり抽気弁４３の開度）を示す。

【0065】

図示のように、吸入圧力Ｐｓの上昇に伴って給気弁４１の開度は小さくなり、抽気弁４３の開度は大きくなる。逆に吸入圧力Ｐｓの下降に伴って給気弁４１の開度は大きくなり、抽気弁４３の開度は小さくなる。すなわち、制御弁１の制御時に給気通路の開度可変状態において第２抽気通路の開度も変化する（つまり、給気通路と抽気通路の開度が同時に可変状態となる）可変クロス特性が実現される。

【0066】

以上に説明したように、本実施形態では、連通路４６をガイド孔２８に対してオフセットした位置に設ける一方、制御弁１の定常制御状態において、開閉部材３０を弁体３６とともに軸線方向に一体変位可能な構成とした。それにより、給気通路の開度可変状態において抽気通路の開度も変化する可変クロス特性が実現され、両通路の開度のバランスが調整される。本実施形態によれば、その可変クロス特性を開閉機構、つまり開閉部材３０が連通路４６の開口端に接離するという簡易な構成にて実現できる。

【0067】

また、連通路４６をガイド孔２８とは別に成形するため、連通路４６として好適な内径を有する直線状の孔を穿設するだけでよく、制御圧室１９と吸入圧室２０との隔壁を直線状に貫通させれば足りる。すなわち、連通路４６の構造が弁体３６や作動ロッド４２の構造（外径など）に左右されることがないため、設計自由度が高い。連通路４６を形成するために作動ロッド４２に横孔などを成形する必要もなく、連通路４６を簡易な構成にて実現できる。一方でガイド孔２８については、抽気性能を考慮することなく、作動ロッド４２を摺動可能に支持する機能を第一に形成できる。このため、ガイド孔２８における摺動部の長さを十分に確保でき、作動ロッド４２ひいては弁体３６の作動安定性を良好に維持できる。

【0068】

また、本実施形態では、制御圧室１９と吸入圧室２０とが隣接配置されるため、連通路４６を短くでき、構成が簡素であり加工も容易である。制御圧室１９と吸入圧室２０とが隣接配置されることで、ガイド孔２８の上流側と下流側との差圧を小さく抑えることもできる。このため、作動ロッド４２とガイド孔２８との間にシール部材やラビリンス構造を設けなくとも、両者の隙間への異物の侵入を抑制できる。すなわち、両者の隙間への異物の噛み込みを防止し、作動ロッド４２の作動安定性を保ちやすい。

【0069】

［変形例］
図５は、変形例１に係る制御弁の上半部拡大図である。
変形例１では、ボディ２０５（バルブボディ）が、第１ボディ２０６と第２ボディ２０８とを軸線方向に組み付けて構成される。第１ボディ２０６は、第１実施形態のボディ５の上部に対応し、ポート１２および弁孔２２を有する。第１ボディ２０６の内方に吐出圧室１８が形成されている。

【0070】

一方、第２ボディ２０８は、第１実施形態のボディ５の中間部および下部に対応し、ポート１４およびポート１６を有する。第２ボディ２０８の上端部に第１ボディ２０６が同軸状に圧入されている。なお、他の変形例においては、第１ボディ２０６と第２ボディ２０８とを溶接、ろう接、あるいは加締め等により接合してもよい。ポート１４の内方には、第１ボディ２０６と第２ボディ２０８とに囲まれるように制御圧室１９が形成される。

【0071】

本変形例によれば、ボディ２０５を二部品で構成することで、第１実施形態よりも連通路４６の加工が容易となる。すなわち、連通路４６は制御圧室１９と吸入圧室２０とを連通させる孔であるためドリルで穿設されるところ、第１実施形態では構造上、吸入圧室２０側から制御圧室１９側に向けて穿設せざるを得ない。図３に示すように、連通路４６は制御圧室１９におけるポート１４の部分につながることとなるが、ポート１４が小孔であるため、ボディ５の軸線と直交する断面に対して面的な広がりを有しない。このため、穿設位置が少しでもずれると、連通路４６とポート１４とを連通させることができない。

【0072】

この点、本変形例では、ボディ２０５を第１ボディ２０６と第２ボディ２０８とにより構成し、両者の間に制御圧室１９として広い空間を形成する。そして、連通路４６をその広い空間につなげている。このため、吸入圧室２０側から制御圧室１９側に向けてドリルで穿設するとしても、連通路４６の穿設位置の位置決めが不要になり、連通路４６の加工が容易となる。また、第１ボディ２０６と第２ボディ２０８とが組み付けられる前は第２ボディ２０８の上方が開放されているため、制御圧室１９側から吸入圧室２０側に向けてドリルで穿設して連通路４６を成形することもできる。

【0073】

なお、本図では、給気弁４１の閉弁後に開閉部材３０がなお下方にストロークすることで、抽気弁４３が全開となった状態が示されている。この状態は、ダイヤフラム４が給気弁４１を閉弁させる位置を超えてさらに同方向（その閉弁方向）へ変位すること（以下「オーバーストローク」ともいう）により生じる。このオーバーストロークは、吸入圧力Ｐｓが高いときに、その吸入圧力Ｐｓによりダイヤフラム４が付勢されることで生じる。このとき、作動ロッド４２に作用する差圧（Ｐｃ－Ｐｓ）により開閉部材３０が付勢されてダイヤフラム４のオーバーストロークに追従することで、抽気弁４３の開度がさらに増大する。この作動ロッド４２に差圧（Ｐｃ－Ｐｓ）が作用する構造は、開閉部材３０をダイヤフラム４に追従させるよう付勢する「付勢構造」として機能する（実施形態および他の変形例についても同様）。

【0074】

図６は、変形例２に係る制御弁の上半部拡大図である。
変形例２では、ボディ２１５に形成されたガイド部４４の長さ（つまりガイド孔２８の長さ）は第１実施形態と同様であるが、ガイド部４４の周囲に外堀構造は設けられていない。一方、ポート１６と吸入圧室２０とを連通させる連通穴２１７が、ガイド孔２８と平行に設けられている。

【0075】

また、連通路２４７が、連通穴２１７とは干渉しない位置にてガイド孔２８と平行に設けられており、制御圧室１９と吸入圧室２０とを連通させている。連通路２４７は、第１実施形態の連通路４６と同様、作動ロッド４２の軸線に対してオフセットしているが、連通路４６よりも流路断面（内径）が大きい。

【0076】

開閉部材２３０は、上方に向けて外径が大きくなるテーパ形状を有し、その上端面にて連通路２４７を開閉することができる。開閉部材２３０が連通路２４７の開口端に接離することで可変クロス特性を実現できる。

【0077】

ボディ２１５と開閉部材２３０との間にスプリング２３３（「付勢部材」および「付勢構造」として機能する）が介装されている。具体的には、開閉部材２３０の内周面に段差部２３４が設けられており、スプリング２３３が吸入圧室２０の底部と段差部２３４との間に介装されている。スプリング２３３は、作動ロッド４２に外挿されている。

【0078】

本変形例によれば、スプリング２３３の付勢力により開閉部材２３０をダイヤフラム４に常に追従させ易くなる。このため、吸入圧力Ｐｓが高い状態で給気弁４１が閉弁したとき、弁体３６が弁座２４に着座した後も開閉部材２３０をダイヤフラム４のオーバーストロークに追従させることができ、抽気弁４３の開度をより大きくして抽気性能を高めることができる。

【0079】

なお、連通路２４７の流路断面は、第１実施形態の連通路４６の流路断面とオリフィス１８４の流路断面を合わせた程度の断面積を有するように設定してもよい。給気弁４１の定常制御時において、抽気弁４３の開度として、連通路４６の開度とオリフィス１８４の開度を合わせた程度の開度が得られるよう連通路２４７の大きさを設定してもよい。それにより、圧縮機１００における連通路１８２（第１抽気通路）を小さくするか、もしくは省略することもできる。

【0080】

図７は、変形例２に係る制御弁の制御特性を表す図である。横軸が吸入圧力Ｐｓを示し、縦軸が通路の開口面積を示す。図中の実線が給気通路の開口面積ＤＣ（給気弁４１の開度）を示し、一点鎖線が第２抽気通路の開口面積ＣＳ（抽気弁４３の開度）を示す。

【0081】

本変形例においても、吸入圧力Ｐｓの上昇に伴って給気弁４１の開度は小さくなり、抽気弁４３の開度は大きくなる。逆に吸入圧力Ｐｓの下降に伴って給気弁４１の開度は大きくなり、抽気弁４３の開度は小さくなる。すなわち、可変クロス特性が実現される。また、吸入圧力Ｐｓが所定圧力以上になると、上述したオーバーストロークが生じ、抽気弁４３の開度をより大きくできる。ソレノイド３への供給電流値を変更することで、この「所定圧力」を変化させることができ、可変クロス特性を変化させることができる。

【0082】

図８は、変形例３に係る制御弁の構成を表す断面図である。図８（Ａ）は制御弁の上半部拡大図である。図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＡ部拡大図である。
変形例３では、ボディ２３５において、連通路４６の開口端とは別に、連通路４６と吸入圧室２０とを連通させる連通孔２３８が設けられている。連通孔２３８は、ガイド部４４の側面に開口し、その孔径は連通路４６の通路断面よりも十分に小さい。連通孔２３８は、抽気弁４３の開閉状態にかかわらず制御圧室１９から吸入圧室２０への冷媒の漏洩を許容する「オリフィス」として機能する。

【0083】

本変形例によれば、給気弁４１の全開時（つまり抽気弁４３の閉弁時）においても、第２抽気通路を介した最低限の冷媒の排出が可能となる。このような構成を採用することで、圧縮機１００に設ける第１抽気通路と、制御弁１に設ける第２抽気通路との大きさの調整について設計自由度が高まる。

【0084】

図９は、変形例４に係る制御弁の構成を表す断面図である。図９（Ａ）は制御弁の上半部拡大図である。図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＢ部拡大図である。
変形例４では、ボディ２４５において、ガイド部４４の下面に連通路４６の開口端と連通するスリット２４６（切欠き）が設けられている。スリット２４６は、開閉部材３０がガイド部４４に着座する抽気弁４３の閉弁時においても連通路４６と吸入圧室２０とを連通させる。

【0085】

本変形例によれば、変形例３と同様に、給気弁４１の全開時（つまり抽気弁４３の閉弁時）においても、第２抽気通路を介した最低限の冷媒の排出が可能となる。このような構成を採用することで、第１抽気通路と第２抽気通路との大きさの調整について設計自由度が高まる。

【0086】

図１０は、変形例５に係る制御弁の上半部拡大図である。
変形例５では、ボディ２５５におけるポート配列および弁体の構成が第１実施形態と異なる。すなわち、ボディ２５５の上端開口部にポート１４（制御室連通ポート）が設けられ、側部には上方からポート１２（吐出室連通ポート）、ポート１６（吸入室連通ポート）が設けられている。言い換えれば、ボディ２５５は、ソレノイド３に近い側から順に吸入圧室２０、吐出圧室１８および制御圧室１９が配置された構成を有する。

【0087】

連通路４６は、ボディ２５５の横断面においてポート１２とずれた位置に設けられ、制御圧室１９と吸入圧室２０とを連通させている。ガイド孔２２８は、その一端が吐出圧室１８に開口し、他端が吸入圧室２０に開口する。弁孔２２の内径は、ガイド孔２２８の内径よりもやや大きい。

【0088】

作動ロッド２４２は段付円柱状をなし、その上端部が縮径されて弁孔２２を貫通している。弁体２３６は、作動ロッド２４２の上端に一体に設けられ、制御圧室１９に配置されている。弁体２３６は、弁孔２２の下流側から弁座２４に着脱して弁部を開閉する。弁体２３６が弁孔２２に接離することにより給気弁４１の開度が調整される。弁体２３６とばね受け３８との間には、弁体２３６を閉弁方向に付勢するスプリング２４０が介装されている。スプリング２４０は、ばね受け３８側から弁体２３６側に向けて外径が小さくなるテーパスプリングからなる。

【0089】

本変形例においても、第１実施形態と同様に可変クロス特性を開閉機構、つまり開閉部材３０が連通路４６の開口端に接離するという簡易な構成にて実現できる。ただし、制御圧室１９と吸入圧室２０とが吐出圧室１８を挟んで離間するため、第１実施形態と比較して連通路４６が長くなり、また連通路４６がポート１２を迂回する必要がある。このため、構造の簡素化の観点からは第１実施形態のほうが好ましい。また、本変形例では、吐出圧室１８と吸入圧室２０とが隣接配置されるため、ガイド孔２２８の上流側と下流側との差圧が大きくなり、作動ロッド２４２とガイド孔２２８との隙間に異物が侵入し易くなる。このため、異物の噛み込みを防止し、作動ロッド２４２の作動安定性を保つ観点からは第１実施形態のほうが好ましい。

【0090】

［第２実施形態］
図１１は、第２実施形態に係る制御弁の構成を示す断面図である。
制御弁３０１は、第１実施形態の制御弁１と比較して、ボディにおけるポート配列、感圧部の構成、およびソレノイドの駆動部の構成が異なる。

【0091】

制御弁３０１は、弁本体３０２とソレノイド３０３とを軸線方向に組み付けて構成される。弁本体３０２は、段付円筒状のボディ３０５を有し、そのボディの上端部にパワーエレメント３０４を収容する。パワーエレメント３０４は「感圧部」として機能し、吸入圧力Ｐｓの大きさに応じた感圧駆動力を発生する。

【0092】

ボディ３０５の側部には上方からポート１６（吸入室連通ポート）、ポート１２（吐出室連通ポート）およびポート１４（制御室連通ポート）が設けられている。言い換えれば、ボディ３０５は、ソレノイド３０３に近い側から順に制御圧室１９、吐出圧室１８および吸入圧室２０が配置された構成を有する。ボディ３０５の上部にガイド孔３２８が設けられている。開閉部材３３０は、パワーエレメント３０４と一体に設けられている。

【0093】

ボディ３０５の軸線に沿って段付円柱状の作動ロッド３４２が設けられている。作動ロッド３４２の上部が、吐出圧室１８およびガイド孔３２８を貫通してパワーエレメント３０４側に延びている。作動ロッド３４２の下端部は、ソレノイド３０３のプランジャ３６２に連結されている。パワーエレメント３０４は、吸入圧力Ｐｓを感知して変位するベローズ３４５を含む。ベローズ３４５は「感圧部材」として機能し、その変位により感圧駆動力を発生させる。弁体３６は、作動ロッド３４２と一体に形成されている。

【0094】

一方、ソレノイド３０３は、段付円筒状のコア３６４と、コア３６４と同軸状に固定された有底円筒状のスリーブ３５６と、スリーブ３５６の内方に配置されたプランジャ３６２を備える。コア３６４は、第１実施形態の接続部材５１を一体に含み、その上端部がボディ３０５に固定されている。スリーブ３５６の上端開口部がコア３６４の下端部と接合（溶接）されている。第１実施形態とは逆に、コア３６４が上方に配置され、プランジャ３６２が下方に配置されている。このため、ソレノイド３０３のオンにより、給気弁４１の閉弁方向かつ抽気弁４３の開弁方向の駆動力が生成される。

【0095】

作動ロッド３４２は、コア３６４を貫通し、その下端部がプランジャ３６２の上部に圧入されている。制御圧室１９の制御圧力Ｐｃは、作動ロッド３４２とコア３６４との間隙により形成される連通路３６０を通ってスリーブ３５６の内部にも導かれる。

【0096】

図１２は、図１１の上半部に対応する部分拡大断面図である。
本実施形態においても、連通路４６は、ボディ３０５の横断面においてポート１２とずれた位置に設けられ、制御圧室１９と吸入圧室２０とを連通させている。抽気弁４３は、連通路４６の上方に構成される。

【0097】

弁座２４は、ボディ３０５における吐出圧室１８の下端開口部に形成されている。ガイド孔３２８は、第１実施形態と比較して軸線方向に短い。作動ロッド３４２は、その下端部がプランジャ３６２と一体に固定され、上端部が開閉部材３３０に支持されているため、ガイド孔３２８が短くても比較的安定に動作できる。

【0098】

本実施形態では、弁体３６のシール部径（弁孔２２の内径）と、作動ロッド３４２の摺動部径（ガイド孔３２８の内径）とが等しくされている。それにより、作動ロッド３４２ひいては弁体３６に作用する吐出圧力Ｐｄの影響がキャンセルされている（圧力キャンセル構造）。

【0099】

パワーエレメント３０４は、ベローズ３４５の上端開口部を第１ストッパ３１０により閉止し、下端開口部を第２ストッパ３１２により閉止して構成されている。第１ストッパ３１０は、ボディ３０５の上端部に圧入され、ベローズ３４５の基端（固定端）として機能する。第２ストッパ３１２は、ベローズ３４５の伸縮とともに軸線方向に変位し、ベローズ３４５の自由端として機能する。第２ストッパ３１２の下端には、開閉部材３３０が一体に固定されている。開閉部材３３０は、作動ロッド３４２と作動連結される。

【0100】

第２ストッパ３１２は、金属材をプレス成形して有底円筒状に構成されており、その開口端部に半径方向外向きに延出するフランジ部３１４を有する。第２ストッパ３１２の円筒部は凹状嵌合部３１６となっている。ベローズ３４５の上端開口部が第１ストッパ３１０の下面に気密に溶接され、下端開口部が第２ストッパ３１２のフランジ部３１４に気密に溶接されている。ベローズ３４５の内部は、密閉された基準圧力室Ｓとなっている。ベローズ３４５の内方には、第１ストッパ３１０と第２ストッパ３１２との間に、ベローズ３４５を伸長方向に付勢するスプリング３１８が介装されている。基準圧力室Ｓは、本実施形態では真空状態とされている。第１ストッパ３１０のボディ３０５への圧入量を調整することにより、パワーエレメント３０４の設定荷重（スプリング３１８の設定荷重）を調整できる。

【0101】

第１ストッパ３１０の中央部がベローズ３４５の内方に向けて下方に延在し、第２ストッパ３１２の中央部がベローズ３４５の内方に向けて上方に延在し、それらがベローズ３４５の軸芯を形成している。開閉部材３３０の下面中央に円穴状の凹状嵌合部３３４が設けられており、作動ロッド３４２の上端部が開閉部材３３０の凹状嵌合部３３４に圧入されている。それにより、開閉部材３３０が弁体３６に同軸状に固定されている。また、開閉部材３３０の上部中央には嵌合突部３３２が突設されており、その嵌合突部３３２が第２ストッパ３１２の凹状嵌合部３１６に挿通（遊嵌）されている。

【0102】

ベローズ３４５は、吸入圧室２０の吸入圧力Ｐｓと基準圧力室Ｓの基準圧力との差圧に応じて軸線方向（給気弁４１および抽気弁４３の開閉方向）に伸長または収縮する。ベローズ３４５の伸長に応じて給気弁４１の開弁方向かつ抽気弁４３の閉弁方向の駆動力が増大する。その差圧が大きくなっても、ベローズ３４５が所定量収縮すると、第２ストッパ３１２が第１ストッパ３１０に当接して係止されるため、その収縮は規制される。給気弁４１の閉弁状態において吸入圧力Ｐｓが所定以上に低下してベローズ３４５が縮小したとき、開閉部材３３０とパワーエレメント３０４との作動連結状態は解除される。

【0103】

次に、制御弁３０１および圧縮機１００の動作について説明する。
圧縮機１００の停止中、つまり制御弁３０１においてソレノイド３０３が非通電（オフ）のときには、コア３６４とプランジャ３６２との間に吸引力が作用しない。一方、スプリング６８の付勢力が、プランジャ３６２および作動ロッド３４２を介して弁体３６に伝達される。その結果、弁体３６が弁座２４から離間して給気弁４１が全開状態となる。すなわち、制御弁３０１は、ソレノイド３０３がオフにされたときに給気弁４１が全開状態となるオフ機能を有する。このとき、開閉部材３３０が作動ロッド３４２と一体的に変位し、抽気弁４３を閉弁状態とする。吸入圧力Ｐｓが低い状態であれば、ベローズ３４５が伸長してパワーエレメント３０４が開閉部材３３０に追従するが、吸入圧力Ｐｓが高くなると、ベローズ３４５が収縮して開閉部材３３０とパワーエレメント３０４との作動連結が解除される。

【0104】

一方、圧縮機１００の起動時にソレノイド３０３がオンにされると、その駆動力により作動ロッド３４２ひいては弁体３６が押し上げられ、弁座２４に着座する。その結果、給気弁４１は閉弁状態となる。このとき、開閉部材３３０も作動ロッド３４２に押し上げられるため、抽気弁４３は全開状態となる。すなわち、制御室１１２への冷媒の導入を規制しつつ、制御室１１２の冷媒を連通路４６を介して吸入室１１４にリリーフさせることができる。その結果、圧縮機１００の起動を促進できる。

【0105】

圧縮機１００の定常制御状態においては、パワーエレメント３０４，開閉部材３３０，弁体３６，作動ロッド３４２およびプランジャ３６２が作動連結状態を維持する。そして、吸入圧力Ｐｓが供給電流値により設定された設定圧力Ｐsetとなるよう給気弁４１および抽気弁４３の開度が自律的に調整される。このとき、弁体３６は、スプリング６８による開弁方向の力と、ソレノイド３０３による閉弁方向の力と、吸入圧力Ｐｓに応じたパワーエレメント３０４による開弁方向の力とがバランスした弁リフト位置にて停止する。

【0106】

そして、例えば冷凍負荷が大きくなり吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetよりも高くなると、ベローズ３４５が縮小するため、弁体３６および開閉部材３３０が相対的に上方（閉弁方向）へ変位する。この結果、給気弁４１の開度が小さくなるとともに抽気弁４３の開度が大きくなり、圧縮機１００は吐出容量を増やすよう動作する。その結果、吸入圧力Ｐｓが低下する方向に変化する。逆に、冷凍負荷が小さくなって吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetよりも低くなると、ベローズ３４５が伸長する。その結果、給気弁４１の開度が大きくなるとともに抽気弁４３の開度が小さくなり、圧縮機１００は吐出容量を減らすよう動作する。このようにして、制御弁３０１は、吸入圧力Ｐｓがソレノイド３０３によって設定された設定圧力Ｐsetになるよう圧縮機１００の吐出容量を制御する。

【0107】

本実施形態においても、給気弁４１の開度変化に伴って開閉部材３０が連通路４６の開口端に接離し、抽気弁４３の開度を変化させる。すなわち、定常制御状態において、給気通路の開度可変状態において第２抽気通路の開度も変化する「可変クロス特性」が実現され、両通路の開度のバランスが調整される。

【0108】

定常制御が行われている間にエンジンの負荷が大きくなり、空調装置への負荷を低減させたい場合、制御弁３０１においてソレノイド３０３がオンからオフに切り替えられる。そうすると、コア３６４とプランジャ３６２との間に吸引力が作用しなくなるため、スプリング６８の付勢力により弁体３６が弁座２４から離間し、給気弁４１が全開状態となる。このとき、開閉部材３３０が連通路４６を閉じているため、抽気弁４３は閉弁状態となる。それにより、圧縮機１００の吐出室１１６からポート１２に導入された吐出圧力Ｐｄの冷媒は、全開状態の給気弁４１を通過し、ポート１４から制御室１１２へと流れることになる。したがって、制御圧力Ｐｃが高くなり、圧縮機１００は最小容量運転を行うようになる。

【0109】

以上に説明したように、本実施形態においても、連通路４６をガイド孔３２８に対してオフセットした位置に設ける一方、制御弁３０１の定常制御状態において、開閉部材３３０を弁体３６とともに軸線方向に一体変位可能な構成とした。それにより、上述した可変クロス特性が実現され、給気通路と抽気通路の開度のバランスが調整される。すなわち、その可変クロス特性を開閉機構、つまり開閉部材３３０が連通路４６の開口端に接離するという簡易な構成にて実現できる。

【0110】

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はその特定実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。

【0111】

上記第１実施形態では、制御弁１として、冷媒圧力としての吸入圧力Ｐｓと大気圧との差圧を感知して動作するＰｓ感知弁を例示した。変形例においては、作動空間６０を密閉空間として真空状態とし、吸入圧力Ｐｓの絶対圧を感知させてもよい。

【0112】

上記実施形態では、制御弁として、「被感知圧力」としての吸入圧力Ｐｓを感知して動作するいわゆるＰｓ感知弁を例示した。変形例においては、「被感知圧力」として制御圧力Ｐｃを感知して動作するいわゆるＰｃ感知弁としてもよい。具体的には、上記実施形態および変形例の各構成において、制御圧室１９を「吸入圧室」に変更して吸入室１１４と連通させ、吸入圧室２０を「制御圧室」に変更して制御室１１２と連通させてもよい。そして、制御圧室に開閉部材を配設してもよい。

【0113】

上記実施形態では、圧縮機１００としてクラッチ式を採用する例を示した。変形例においては、クラッチレス式の圧縮機を採用してもよい。特に第２実施形態については、制御弁３０１がオフ機能を有するため、ソレノイドをオフにしたときに弁部を全開状態にできる。そのオフ機能により給気通路を介した制御室への冷媒の導入を促し、制御圧力を高くして斜板を回転軸に対してほぼ直角にすることで、圧縮機を最小容量で運転させることができる。クラッチレス式とすることで電磁クラッチが不要となるため、圧縮機の製造コストにおいて有利となる。

【0114】

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

【符号の説明】

【0115】

１ 制御弁、２ 弁本体、３ ソレノイド、４ ダイヤフラム、５ ボディ、１０ 圧縮機、１２ ポート、１４ ポート、１４ 制御圧室、１６ ポート、１７ 拡径部、１８ 吐出圧室、１９ 制御圧室、２０ 吸入圧室、２２ 弁孔、２４ 弁座、２８ ガイド孔、３０ 開閉部材、３６ 弁体、４０ スプリング、４１ 給気弁、４２ 作動ロッド、４３ 抽気弁、４４ ガイド部、４６ 連通路、５０ ケース、５１ 接続部材、５４ 電磁コイル、５６ スリーブ、６２ プランジャ、６４ コア、６８ スプリング、１００ 圧縮機、１０２ シリンダブロック、１０４ フロントハウジング、１０６ リアハウジング、１１１ 凝縮器、１１２ 制御室、１１３ 膨張装置、１１４ 吸入室、１１５ 蒸発器、１１６ 吐出室、１１８ 取付孔、１２４ 連通路、１２６ 連通路、１２８ 連通路、１３０ 回転軸、１４０ 斜板、１４２ ピストン、１５２ プーリ、１６０ 電磁クラッチ、１７０ エンジン、１８０ 連通路、１８２ 連通路、１８４ オリフィス、２０５ ボディ、２０６ 第１ボディ、２０８ 第２ボディ、２１５ ボディ、２２８ ガイド孔、２３０ 開閉部材、２３３ スプリング、２３５ ボディ、２３６ 弁体、２３８ 連通孔、２４０ スプリング、２４２ 作動ロッド、２４５ ボディ、２４６ スリット、２４７ 連通路、２５５ ボディ、３０１ 制御弁、３０２ 弁本体、３０３ ソレノイド、３０４ パワーエレメント、３０５ ボディ、３２８ ガイド孔、３３０ 開閉部材、３４２ 作動ロッド、３４５ ベローズ、３５６ スリーブ、３６２ プランジャ、３６４ コア、Ｓ 基準圧力室。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】