特許 7171616 容量制御弁及び容量制御弁の制御方法

(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】

(24)【登録日】2022-11-07

(45)【発行日】2022-11-15

(54)【発明の名称】容量制御弁及び容量制御弁の制御方法

(51)【国際特許分類】

   F04B 27/18 20060101AFI20221108BHJP

   F16K 31/06 20060101ALI20221108BHJP

【ＦＩ】

F04B27/18 A

F04B27/18 B

F16K31/06 385A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019562060

(86)(22)【出願日】2018-12-26

(86)【国際出願番号】 JP2018047693

(87)【国際公開番号】W WO2019131693

(87)【国際公開日】2019-07-04

【審査請求日】2021-06-17

(31)【優先権主張番号】P 2017252351

(32)【優先日】2017-12-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】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】100206911

【弁理士】

【氏名又は名称】大久保 岳彦

(74)【代理人】

【識別番号】100204467

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 好文

(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】100195833

【弁理士】

【氏名又は名称】林 道広

(74)【代理人】

【識別番号】100201259

【弁理士】

【氏名又は名称】天坂 康種

(74)【代理人】

【識別番号】100116506

【弁理士】

【氏名又は名称】櫻井 義宏

(72)【発明者】

【氏名】葉山 真弘

(72)【発明者】

【氏名】小川 義博

(72)【発明者】

【氏名】白藤 啓吾

(72)【発明者】

【氏名】福留 康平

(72)【発明者】

【氏名】江島 貴裕

(72)【発明者】

【氏名】栗原 大千

(72)【発明者】

【氏名】高橋 渉

【審査官】大瀬 円

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０９５４６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２７５５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１５７０３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２４７５１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３０７８１７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｂ ２７／１８

Ｆ１６Ｋ ３１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バルブ部の弁開度に応じて容量可変型圧縮機の流量又は圧力を制御する容量制御弁であって、
第１圧力の流体を通す第１連通路、前記第１連通路に隣接配置され第２圧力の流体を通す第２連通路、第３圧力の流体を通す第３連通路、及び、前記第２連通路と前記第３連通路とを連通する弁孔に配設される主弁座を有するバルブ本体と、
補助弁座を有するロッドを駆動するソレノイドと、
前記第１連通路と前記第３連通路とを連通する中間連通路、前記主弁座と離接し前記弁孔を開閉する主弁部、及び、前記補助弁座と離接して前記中間連通路を開閉する補助弁部を有する弁体と、
前記主弁部の閉弁方向に付勢する第１付勢部材と、を備え、
前記第１付勢部材は、前記ロッドの外周から前記弁体の内周にかけて配設され、前記第１付勢部材には、前記中間連通路を連通する連通路が形成されており、
前記第１付勢部材のバネ定数は、前記主弁部が開弁状態で大きく、閉弁状態で小さくなる特性を有することを特徴とする容量制御弁。

【請求項2】

前記第１付勢部材は前記ロッドと前記弁体との間に配設されることを特徴とする請求項１に記載の容量制御弁。

【請求項3】

前記ソレノイドは、前記ロッドに接続されるプランジャ、前記プランジャと前記バルブ本体の間に配置されるコア、電磁コイル、及び、前記プランジャと前記コアとの間に配設される第２付勢部材をさらに備えることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の容量制御弁。

【請求項4】

前記第１圧力は前記容量可変型圧縮機の吸入圧力、前記第２圧力は前記容量可変型圧縮機の吐出圧力、前記第３圧力は前記容量可変型圧縮機のクランク室の圧力であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の容量制御弁。

【請求項5】

前記第１圧力は前記容量可変型圧縮機のクランク室の圧力、前記第２圧力は前記容量可変型圧縮機の吐出圧力、前記第３圧力は前記容量可変型圧縮機の吸入圧力であることを特徴とする請求項１ないし３いずれかに記載の容量制御弁。

【請求項6】

請求項１ないし５のいずれかに記載の容量制御弁を使用して、
前記補助弁部が開状態のときに、前記主弁部を閉状態から開状態にすることを特徴とする容量制御弁の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、容量可変型圧縮機の流量又は圧力を制御するために使用される容量制御弁及び容量制御弁の制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

容量可変型圧縮機として、たとえば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の吐出量を制御するものである。

【0003】

この斜板の傾斜角度は、冷媒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。

【0004】

このような容量制御弁の例を図６に示す。容量制御弁１６０は、圧縮機の吐出室と第２連通路１７３を介して連通する第２弁室１８２、吸入室と第１連通路１７１を介して連通する第１弁室１８３、制御室と第３連通路１７４を介して連通する第３弁室１８４を有するバルブ部１７０と、第３弁室内に配置されて周囲の圧力によって伸縮するとともに伸縮方向の自由端に設けられた弁座体１８０を有する感圧体１７８と、第２弁室１８２と第３弁室１８４を連通する弁孔１７７を開閉する第２弁部１７６、第１連通路１７１と流通溝１７２を開閉する第１弁部１７５、及び第３弁室１８４にて弁座体１８０との係合及び離脱により第３弁室１８４と流通溝１７２を開閉する第３弁部１７９を有する弁体１８１と、弁体１８１に電磁駆動力を及ぼすソレノイド部１９０等を備えている。

【0005】

そして、この容量制御弁１６０では、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、吸入圧力Ｐｓ（吸入圧力）を制御できるようにしたものである（以下、「従来技術」という。例えば、特許文献１参照。）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特許第５１６７１２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

従来技術において、斜板式容量可変型圧縮機を長時間停止させた場合、制御室（クランク室）には液冷媒（放置中に冷却されて冷媒が液化したもの）が溜まるため、この状態で圧縮機を起動しても設定とおりの吐出量を確保することができない。このため、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。

【0008】

そこで、図７に示すように、従来の容量制御弁１６０においては起動時に制御室（クランク室）の液冷媒をできるだけ素早く排出させるために液冷媒排出機能を備えている。すなわち、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に、制御室（クランク室）に溜まった高圧の液冷媒が、第３連通路１７４から第３弁室１８４へ流入する。すると、感圧体１７８は収縮して第３弁部１７９と弁座体１８０との間が開弁して、第３弁室１８４から補助連通路１８５、連通路１８６及び流通溝１７２を通じて、液冷媒を制御室（クランク室）から吸入室を介して吐出室に排出して急速に気化させ、短時間で冷房運転状態とすることができるようになっている。

【0009】

しかしながら、上記の従来技術では、液冷媒排出過程の初期においては、制御室の圧力も高いため第３弁部１７９の開度も大きく液冷媒を効率良く排出できる。しかし、液冷媒の排出が進み制御室の圧力が低下するにつれて第３弁部の開度が小さくなるため、液冷媒の排出に時間を要してしまうという問題があった。

【0010】

また、従来、液冷媒排出運転時においては、いかに短時間で液冷媒の排出を完了する点にのみ着目されていたため、液冷媒排出運転時においてエンジン負荷を低減させる制御は行われていなかった。しかし、エンジン負荷が高いときに液冷媒排出運転を行うと、エンジン負荷がさらに高まり、自動車全体のエネルギー効率を低下させてしまうという問題もあった。

【0011】

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、バルブ部の弁開度に応じて容量可変型圧縮機の流量又は圧力を制御する容量制御弁において、制御時において主弁部の開度を安定して制御し、吸入室の圧力に関わらず液冷媒を効率良く排出して短時間で冷房運転に移行でき、さらには液冷媒排出運転において圧縮機の駆動力を低下させることができる容量制御弁及び容量制御弁の制御方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0012】

上記課題を解決するために、本発明の容量制御弁は
バルブ部の弁開度に応じて容量可変型圧縮機の流量又は圧力を制御する容量制御弁であって、
第１圧力の流体を通す第１連通路、前記第１連通路に隣接配置され第２圧力の流体を通す第２連通路、第３圧力の流体を通す第３連通路、及び、前記第２連通路と前記第３連通路とを連通する弁孔に配設される主弁座を有するバルブ本体と、
補助弁座を有するロッドを駆動するソレノイドと、
前記第１連通路と前記第３連通路とを連通する中間連通路、前記主弁座と離接し前記弁孔を開閉する主弁部、及び、前記補助弁座と離接して前記中間連通路を開閉する補助弁部を有する弁体と、
前記主弁部の閉弁方向に付勢する第１付勢部材と、を備え、
前記第１付勢部材のバネ定数は、前記主弁部が開弁状態で大きく、閉弁状態で小さくなる特性を有することを特徴としている。
この特徴によれば、第１付勢部材に作用する荷重が小さくなる主弁部の開弁状態では、バネ定数は大きくなるので、第１付勢部材はほとんど変形しない。このためロッドと弁体は相対位置を保った状態で一体的に変位するので、容量制御弁は安定して主弁部の開度を制御することができる。また、第１付勢部材に作用する荷重が大きくなる主弁部の閉弁状態では、第１付勢部材のバネ定数は小さくなるので、ソレノイド３０の出力を過度に高めることなくロッドは第１付勢部材を容易に変形させて補助弁部を強制的に開弁できる。これにより、液冷媒排出において、補助弁部の開度を全開状態に維持して吸入室の圧力に関わらず液冷媒を効率良く排出できる。

【0013】

本発明の容量制御弁は、
前記第１付勢部材は前記ロッドと前記弁体との間に配設されることを特徴としている。
この特徴によれば、ロッドと弁体との間に配設される第１付勢部材を介してソレノイドの駆動力を主弁部の閉弁方向に伝達して確実に閉弁させることができる。

【0014】

本発明の容量制御弁は、
前記第１付勢部材は前記中間連通路を連通する連通部を有することを特徴としている。
この特徴によれば、中間連通路を流れる冷媒は連通路によって冷媒の流れが阻害されることがない。

【0015】

本発明の容量制御弁は、
前記ソレノイドは、前記ロッドに接続されるプランジャ、前記プランジャと前記バルブ本体の間に配置されるコア、電磁コイル、及び、前記プランジャと前記コアとの間に配設される第２付勢部材をさらに備えることを特徴としている。
この特徴によれば、プランジャとコアとの間に配設される第２付勢部材によって、弁体を主弁部の開弁方向に確実に付勢することができる。

【0016】

本発明の容量制御弁は、
前記第１圧力は前記容量可変型圧縮機の吸入圧力、前記第２圧力は前記容量可変型圧縮機の吐出圧力、前記第３圧力は前記容量可変型圧縮機のクランク室の圧力であり、また、
前記第１圧力は前記容量可変型圧縮機のクランク室の圧力、前記第２圧力は前記容量可変型圧縮機の吐出圧力、前記第３圧力は前記容量可変型圧縮機の吸入圧力であることを特徴としている。
この特徴によれば、様々な容量可変型圧縮機に対応することができる。

【0017】

上記課題を解決するために、本発明の容量制御弁の制御方法は、
前記補助弁部が開状態のときに、前記主弁部を閉状態から開状態にすることを特徴としている。
この特徴によれば、液冷媒排出時に弁体に感圧体の付勢力が作用しない状態で主弁部を開弁させ、吐出室から制御室への流量を増加させて圧縮機の負荷を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明に係る容量制御弁の正面断面図である。

【図2】図１のバルブ本体、弁体及びソレノイドの一部の拡大図で、ソレノイドＯＦＦ時の容量制御弁を示す。

【図3】図１のバルブ本体、弁体及びソレノイドの一部の拡大図で、容量制御弁の制御状態を示す。

【図4】図１のバルブ本体、弁体及びソレノイドの一部の拡大図で、容量制御弁の液冷媒排出時の状態を示す。

【図5】第１付勢部材を示す図である。

【図6】従来の容量制御弁示す正面断面図である。

【図7】従来の容量制御弁で、液冷媒排出時の容量制御弁の状態を示す。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下に図面を参照して、本発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的な位置などは、特に明示的な記載がない限り、それらのみに限定する趣旨のものではない。

【0020】

図１ないし図５を参照して、本発明に係る容量制御弁について説明する。図１において、１は容量制御弁である。容量制御弁１は、バルブ本体１０、弁体２０、感圧体２４及びソレノイド３０から主に構成される。

【0021】

以下、図１及び図２を参照して容量制御弁１のそれぞれの構成要素について説明する。バルブ本体１０は、真鍮、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属又は合成樹脂材等で構成される。バルブ本体１０は軸方向へ貫通する貫通孔を有する中空円筒状の部材で、貫通孔の区画には第１弁室１４、第１弁室１４に隣接する第２弁室１５、第２弁室１５に隣接する第３弁室１６が連続して配設される。

【0022】

第２弁室１５には第２連通路１２が連設される。この第２連通路１２は、容量可変型圧縮機の吐出室内（図示省略）に連通して吐出圧力Ｐｄ（本発明に係る第２圧力）の流体が容量制御弁１の開閉によって第２弁室１５から第３弁室１６に流入できるように構成される。

【0023】

第３弁室１６には第３連通路１３が連設される。第３連通路１３には、容量可変型圧縮機の制御室（図示省略）と連通しており、容量制御弁１の開閉によって第２弁室１５から第３弁室１６へ流入した吐出圧力Ｐｄの流体を容量可変型圧縮機の制御室（クランク室）へ流出させたり、第３弁室１６へ流入した制御室圧力Ｐｃ（本発明に係る第３圧力）の流体を後述する中間連通路２９を介して第１弁室１４を経て容量可変型圧縮機の吸入室へ流出させる。

【0024】

さらに、第１弁室１４には第１連通路１１が連設される。この第１連通路１１は、容量可変型圧縮機の吸入室からの吸入圧力Ｐｓ（本発明に係る第１圧力）の流体を後述する中間連通路２９を介して感圧体２４に導いて、圧縮機の吸入圧力を設定値に制御する。

【0025】

第１弁室１４と第２弁室１５との間にはこれらの室の径より小径の孔部１８が連続して形成され、この孔部１８には後述するラビリンス２１ｆが形成され、第１弁室１４と第２弁室１５との間をシールするシール部を形成する。また、第２弁室１５と第３弁室１６との間にはこれらの室の径より小径の弁孔１７が連設され、第２弁室１５側の弁孔１７の周りには主弁座１５ａが形成される。この主弁座１５ａは後述する主弁部２１ｃと離接して第２連通路１２と第３連通路１３とを連通するＰｄ－Ｐｃ流路を開閉制御する。

【0026】

第３弁室１６内には感圧体２４が配設される。この感圧体２４は、金属製のベローズ２４ａの一端部が仕切調整部２４ｆに密封状に結合される。このベローズ２４ａは、リン青銅、ステンレス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。感圧体２４の内部空間は真空又は空気が内在している。そして、この感圧体２４のベローズ２４ａの有効受圧面積に対し、圧力が作用して感圧体２４を伸縮作動させるように構成されている。感圧体２４の自由端部側にはフランジ部２４ｄが配設される。このフランジ部２４ｄは後述するロッド３６の係止部２６によって直接押圧されることによって感圧体２４は伸縮する。すなわち、感圧体２４は、後述するように、中間連通路２９を介して感圧体２４に導かれた吸入圧力Ｐｓに応じて伸縮するとともに、ロッド３６の押圧力によって伸縮する。

【0027】

感圧体２４の仕切調整部２４ｆは、バルブ本体１０の第３弁室１６を塞ぐように密封嵌着、固定される。なお、仕切調整部２４ｆはねじ込みにして止めねじ（図示省略）により固定すれば、ベローズ２４ａ内に並列に配置した圧縮ばね又はベローズ２４ａのばね力を軸方向へ移動調整できるようになる。

【0028】

なお、第１連通路１１、第２連通路１２、第３連通路１３は、バルブ本体１０の周面に各々、例えば、２等配から６等配に貫通している。さらに、バルブ本体１０の外周面にはＯリング用の取付溝が軸方向に離間して３カ所に設けられる。そして、この各取付溝には、バルブ本体１０と、バルブ本体１０と嵌合するケーシングの装着孔（図示省略）との間をシールするＯリング４７、４８、４９が取り付けられ、第１連通路１１、第２連通路１２、第３連通路１３の各流路は独立した流路として構成される。

【0029】

つぎに弁体２０について説明する。弁体２０は中空円筒状の部材からなる主弁体２１及びアダプタ２３から主に構成される。最初に主弁体２１について説明する。主弁体２１は中空の円筒部材で、その外周部の軸方向の略中央部にはラビリンス２１ｆが形成される。主弁体２１はバルブ本体１０内に挿入され、ラビリンス２１ｆは第１弁室１４側と第２弁室１５側との間の孔部１８と摺動して第１弁室１４と第２弁室１５とをシールするシール部を形成する。これにより、第１連通路１１に連通する第１弁室１４と第２連通路１２に連通する第２弁室１５とは独立した弁室として構成される。

【0030】

主弁体２１は、ラビリンス２１ｆを挟んで第１連通路１１側と第２連通路１２側に配置される。第２連通路１２側に配置される主弁体２１の端部には主弁部２１ｃが形成され、主弁部２１ｃは主弁座１５ａと離接して第２弁室１５と第３弁室１６とを連通する弁孔１７を開閉制御する。主弁部２１ｃと主弁座１５ａが主弁２７ｂを構成する。ここで、主弁部２１ｃと主弁座１５ａが接触状態から離間状態になることを主弁２７ｂが開弁する又は主弁部２１ｃが開弁するといい、主弁部２１ｃと主弁座１５ａが離間状態から接触状態になることを主弁２７ｂが閉弁する又は主弁部２１ｃが閉弁するという。また、第１弁室１４に配置される主弁体２１の端部には遮断弁部２１ａが形成される。遮断弁部２１ａは後述するソレノイド３０がＯＦＦのときコア３２の端部３２ｃと接触して、中間連通路２９と第１弁室１４との連通を遮断する。遮断弁部２１ａとコア３２の端部３２ｃが遮断弁２７ａを構成する。弁体２０の遮断弁部２１ａと主弁部２１ｃは互いに逆向きに開閉動作を行うように形成されている。なお、遮断弁部２１ａとコア３２の端部３２ｃが接触状態から離間状態になることを遮断弁２７ａが開弁する又は遮断弁部２１ａが開弁するといい、遮断弁部２１ａとコア３２の端部３２ｃが離間状態から接触状態になることを遮断弁２７ａが閉弁する又は遮断弁部２１ａが閉弁するという。

【0031】

つぎに、弁体２０を構成するアダプタ２３について説明する。アダプタ２３は中空の円筒部材で大径に形成された大径部２３ｃと、大径部２３ｃより小径に形成される筒部２３ｅとから主に構成される。筒部２３ｅは主弁体２１の主弁部２１ｃ側の開放端部と嵌合され弁体２０が構成される。これにより主弁体２１とアダプタ２３の内部、すなわち弁体２０の内部には軸方向に貫通する中間連通路２９が形成される。また、アダプタ２３の大径部２３ｃには補助弁部２３ｄが形成され、補助弁部２３ｄはロッド３６の係止部２６の補助弁座２６ｃと接触、離間して、第１連通路１１と第３連通路１３を連通する中間連通路２９を開閉する。補助弁部２３ｄと補助弁座２６ｃが補助弁２７ｃを構成する。ここで、補助弁部２３ｄと補助弁座２６ｃが接触状態から離間状態になることを補助弁２７ｃが開弁する又は補助弁部２３ｄが開弁するといい、補助弁部２３ｄと補助弁座２６ｃが離間状態から接触状態になることを補助弁２７ｃが閉弁する又は補助弁部２３ｄが閉弁するという。

【0032】

つぎに、ソレノイド３０について説明する。ソレノイド３０は、ロッド３６、プランジャケース３８、電磁コイル３１、センターポスト３２ａとベース部材３２ｂとからなるコア３２、プランジャ３５、プレート３４及びソレノイドケース３３を備える。プランジャケース３８は一方が開放された有底状の中空円筒部材である。プランジャ３５は、プランジャケース３８とプランジャケース３８の内部に配置されるセンターポスト３２ａとの間でプランジャケース３８に対して軸方向に移動自在に配置される。コア３２はバルブ本体１０と嵌合され、プランジャ３５とバルブ本体１０との間に配置される。ロッド３６はコア３２のセンターポスト３２ａ及びバルブ本体１０内に配置される弁体２０を貫通して配置され、ロッド３６はコア３２のセンターポスト３２ａの貫通孔３２ｅ及び弁体２０の中間連通路２９と隙間を有し、コア３２及び弁体２０に対し相対移動できるようになっている。そして、ロッド３６の一方の端部３６ｅはプランジャ３５に接続され、他方の端部の押圧部３６ｈには係止部２６が接続されている。

【0033】

ここで、ロッド３６の一部を構成する係止部２６について説明する、係止部２６は円板状の部材で、基部２６ａと基部２６ａから軸方向の両側に鍔部が形成される。鍔部のうち一方はアダプタ２３の補助弁部２３ｄと離接する補助弁座２６ｃとして機能し、他方は感圧体２４のフランジ部２４ｄと離接して感圧体２４を伸縮させる押圧部２６ｄとして機能する。また、係止部２６の基部２６ａには冷媒が流通する流通孔２６ｆが形成されている。なお、係止部２６はロッド３６と一体に構成してもよいし、係止部２６をロッド３６に嵌合、固定して一体に構成してもよい。

【0034】

また、コア３２とプランジャ３５との間には、プランジャ３５をコア３２から離間するように付勢するスプリング３７（本発明係る第２付勢部材）が配置されている。これにより、スプリング３７の付勢力は、弁体２０の主弁部２１ｃを開弁させる方向に作用する。

【0035】

また、コア３２のベース部材３２ｂの内周部にはプランジャケース３８の開放端部が密封状に固定され、ベース部材３２ｂの外周部にはソレノイドケース３３が密封状に固定される。そして、電磁コイル３１はプランジャケース３８、コア３２のベース部材３２ｂ及びソレノイドケース３３によって囲まれる空間に配置され、冷媒と接触することがないので絶縁抵抗の低下を防止することができる。

【0036】

つぎに、サラバネ４３（本発明に係る第１付勢部材）について説明する。図５の示すようにサラバネ４３は円錐状の円板で、中心部にロッド３６の外径より大きい孔４３ｄを有し、孔４３ｄはサラバネ４３の中心に向かって延設される複数の凸部が形成されている。隣接する凸部の間は、冷媒が流れる連通路４３ｃとして機能し、サラバネ４３とロッド３６が接触した状態であっても、冷媒は連通路４３ｃを流れるので、流れが阻害されることがない。

【0037】

サラバネ４３はソレノイド３０と弁体２０との間に配設される。具体的にはサラバネ４３の一端は、コア３２の端部３２ｃとほぼ同じ位置に形成されたロッド３６の段付き部３６ｆに接触し、他端が弁体２０の中間連通路２９側に形成された内側段付き部２１ｈに接触する。また、サラバネ４３は、付与される荷重が小さいときはサラバネ４３のバネ定数は大きく、荷重が大きいときはサラバネ４３のバネ定数は小さくなる非線形のバネ定数を有している。

【0038】

以上説明した構成を有する容量制御弁１の動作を説明する。なお、第３連通路１３から中間連通路２９を通り第１連通路１１へ至る流路を、以下「Ｐｃ－Ｐｓ流路」と記す。また、第２連通路１２から弁孔１７を通り第３連通路１３へ至る流路を、以下「Ｐｄ－Ｐｃ流路」と記す。

【0039】

最初にロッド３６の動きと弁体２０の各弁部の動きについて説明する。まず、ソレノイド３０の非通電状態においては、図１及び図２に示すように感圧体２４の付勢力とスプリング３７（図１）の付勢力によりロッド３６は上方に押し上げられ、ロッド３６の係止部２６と接触するアダプタ２３が上方に押圧されて主弁部２１ｃが全開し、遮断弁部２１ａがコア３２の端部３２ｃに接触して遮断弁部２１ａは全閉となる。なお、ソレノイド３０の非通電状態においては、サラバネ４３に作用する荷重はほぼゼロであり、皿ばねのたわみ量もゼロである。

【0040】

つぎに、図３に示すように、ソレノイド３０が非通電状態から通電を開始すると、ロッド３６を進み方向（ロッド３６がコア３２の端部３２ｃから外側へ飛び出す方向）に徐々に駆動される。このとき、弁体２０はサラバネ４３を介して図３の下方に押圧され、感圧体２４はロッド３６の係止部２６に押圧される。これにより、遮断弁部２１ａはコア３２の端部３２ｃから離間して遮断弁２７ａは全閉状態から開弁し、主弁２７ｂは全開状態から徐々に絞られる。なお、主弁２７ｂが開弁状態では、サラバネ４３に作用する荷重は小さく、サラバネ４３のバネ定数は大きい。このため、サラバネ４３はほとんど変形することがないので、ロッド３６は弁体２０に対して相対変位することなく、弁体２０とロッド３６は一体的に変位するので、容量制御弁１は安定して主弁２７ｂの開度を制御することができる。

【0041】

さらにロッド３６を進み方向に駆動すると、図４に示すように遮断弁２７ａは全開状態となり、主弁部２１ｃは主弁座１５ａと接触して主弁２７ｂは全閉状態となり、弁体２０の動きは停止する。主弁２７ｂは全閉状態、すなわち弁体２０が停止して状態でロッド３６を進み方向に駆動すると、サラバネ４３に大きな荷重が作用し、サラバネ４３のバネ定数が低下する。これにより、ソレノイド３０は駆動力を出力することなく、サラバネ４３を変形させることができるので、ロッド３６は容易に弁体２０（主弁体２１及びアダプタ２３）に対して相対移動し、アダプタ２３の補助弁部２３ｄから係止部２６の補助弁座２６ｃを離間させ補助弁２７ｃを開弁することができる。さらにロッド３６を駆動すると、サラバネ４３がさらに変形して係止部２６の押圧部２６ｄがフランジ部２４ｄを押圧して感圧体２４を収縮させ、補助弁２７ｃを全開状態にすることができる。そして、感圧体２４が所定量縮むとフランジ部２４ｄの凸部２４ｈと仕切調整部２４ｆに設けられた凸部（図示せず）とが接触して感圧体２４の変形が停止するとともに、ロッド３６の移動も停止する。

【0042】

つぎに容量制御弁１の制御状態について図３に基づいて説明する。制御状態は、補助弁２７ｃが閉状態で、主弁２７ｂの開度をあらかじめ決められた開度にセットし、容量可変型圧縮機の吸入室の圧力が設定値Ｐｓｅｔになるように制御される状態である。この状態で、容量可変型圧縮機の吸入室から第１連通路１１を通り第１弁室１４へ流れた吸入圧力Ｐｓの流体は中間連通路２９を通り、ロッド３６の係止部２６及び感圧体２４によって囲まれた内部空間２８に流れ、感圧体２４に作用する。その結果、主弁部２１ｃはサラバネ４３による閉弁方向の力と、スプリング３７の開弁方向の力と、ソレノイド３０による力と、吸入圧力Ｐｓに応じて伸縮する感圧体２４による力とが釣り合った位置で停止し、容量可変型圧縮機の吸入室の圧力が設定値Ｐｓｅｔになるように制御される。しかし、主弁２７ｂの開度をあらかじめ決められた開度にセットしても、吸入室の圧力Ｐｓが外乱などにより設定値Ｐｓｅｔに対して変動する場合がある。たとえば、吸入室の圧力Ｐｓが外乱などにより設定値Ｐｓｅｔより高くなると、感圧体２４が縮み、主弁２７ｂ開度が小さくなる。これにより、Ｐｄ－Ｐｃ流路が絞られるので、吐出室からクランク室へ流れ込む吐出圧力Ｐｄの冷媒量が減少してクランク室の圧力が低下する結果、圧縮機の斜板の傾斜角度が大きくなり、圧縮機の吐出容量が増加し、吐出圧力を低下させる。逆に、吸入室の圧力Ｐｓが設定値Ｐｓｅｔより低くなると、感圧体２４が伸び、主弁２７ｂ開度が大きくなる。これにより、Ｐｄ－Ｐｃ流路が大きくなるので、吐出室からクランク室へ流れ込む吐出圧力Ｐｄの冷媒量が増加してクランク室の圧力が上昇する結果、圧縮機の斜板の傾斜角度が小さくなり、吐出容量を減少させ、吐出圧力を上昇させる。このように容量制御弁１によって、容量可変型圧縮機の吸入室の圧力を設定値Ｐｓｅｔになるように制御することができる。

【0043】

つぎに、容量制御弁１の液冷媒排出状態について図４に基づいて説明する。圧縮機を長時間停止後にクランク室に液冷媒（放置中に冷却されて冷媒が液化したもの）が溜まるため、圧縮機を起動してから所定の吐出圧、吐出流量を確保するため、できるだけ早く液冷媒を排出する必要がある。液冷媒排出時においては、クランク室に連通する第３弁室１６の圧力及び吸入室の圧力Ｐｓは高圧となるため感圧体２４は縮むとともに、ソレノイド３０を進み方向に駆動してロッド３６の係止部２６によって感圧体２４を押圧することによって、補助弁２７ｃを強制的に全開状態にする。これにより、補助弁部２３ｄは全開状態を保つので、液冷媒排出開始から液冷媒排出完了まで補助弁部２３ｄの開度は変化することなくクランク室からＰｃ－Ｐｓ流路を経由して吸入室へ液冷媒を短時間で排出することができる。

【0044】

なお、従来、液冷媒排出運転時においては、いかに短時間で液冷媒の排出を完了する点にのみ着目されていたため、液冷媒排出運転の間はエンジン負荷が過大になってしまうこともあった。本発明に係る容量制御弁１は、液冷媒排出時においても弁体２０を急速に駆動できるようになっている。液冷媒排出時において、エンジン負荷を低減させるときの容量制御弁１の動作を説明する。

【0045】

液冷媒排出時においてエンジン負荷を急速に低減させる場合には、ソレノイド３０をＯＦＦして、コア３２とプランジャ３５との間の磁気吸引力Ｆｓｏｌがゼロに操作される。弁体２０に作用する上向きの圧力と下向きの圧力はキャンセルするよう設定されているので、液冷媒排出時において弁体２０に作用する主な力は、主弁２７ｂの開弁方向に作用するスプリング３７の付勢力と、主弁２７ｂの閉弁方向に作用するサラバネ４３の付勢力及びソレノイド３０の磁気吸引力Ｆｓｏｌの合力と、が釣り合っている。ここで、ソレノイド３０の磁気吸引力Ｆｓｏｌがゼロになると、主弁２７ｂの開弁方向に作用するスプリング３７の付勢力が優勢となりロッド３６が上方へ移動するとともに、サラバネ４３が自然状態に戻る。この結果、ロッド３６は急速に押し上げられ、係止部２６がアダプタ２３に接触して弁体２０は主弁２７ｂの開弁方向に駆動され、主弁２７ｂが急速に全開となる。主弁２７ｂが全開すると、圧縮機の吐出室からＰｄ－Ｐｃ流路を通りクランク室へ流れる冷媒量が増加し、クランク室内の圧力Ｐｃが高くなり、圧縮機は最小容量で運転されるようになる。このように、液冷媒排出時のように補助弁２７ｃが開弁状態で、感圧体２４から弁体２０に力が作用しない状態であっても、圧縮機の負荷を低減でき、延いては液冷媒排出時においもエンジン負荷を低減させることができる。

【0046】

また、容量制御弁１により圧縮機の吸入室の圧力を設定値Ｐｓｅｔになるように制御状態において、エンジンの負荷を低減させたい場合にも、上記と同じくソレノイド３０を非通電状態とすることにより、主弁２７ｂを全開状態として圧縮機の吐出室からＰｄ－Ｐｃ流路を通りクランク室へ流れるＰｄ圧の冷媒量を増加させ、圧縮機を最小容量で運転してエンジンの負荷を低減させる運転を行うことができる。

【0047】

サラバネ４３は荷重の小さい状態ではバネ定数が大きく、荷重の大きい状態ではバネ定数が小さくなる非線形特性を有する。これにより、サラバネ４３に作用する荷重が小さくい主弁２７ｂの開弁状態では、バネ定数は大きくなるので、サラバネ４３はほとんど変形しない。このためロッド３６と弁体２０は相対位置を保った状態で一体的に変位するので、容量制御弁１は安定して主弁２７ｂの開度を制御することができる。また、サラバネ４３に作用する荷重が大きい主弁２７ｂの閉弁状態では、サラバネ４３のバネ定数は小さくなるので、ソレノイド３０の出力を過度に大きくすることなくロッド３６はサラバネ４３を大きく変形させて補助弁２７ｃを強制的に開弁できる。これにより、液冷媒排出時において、第３弁室１６の圧力及び吸入室の圧力Ｐｓに関係なく補助弁２７ｃを全開状態に維持できるので、クランク室からＰｃ－Ｐｓ流路を経由して吸入室へ液冷媒を短時間で排出することができる。

【0048】

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

【0049】

たとえば、上記実施例において、サラバネ４３の一端は、ロッド３６の段付き部３６ｆに接触し、他端が弁体２０の内側段付き部２１ｈに接触していたが、これに限らない。たとえば、図５に示すようにスプリング４４の一端をコア３２の端部３２ｃに接触させ、他端を弁体２０の内側段付き部２１ｈに接触させてもよい。

【0050】

また、上記実施例において、第１弁室１４の第１圧力は容量可変型圧縮機の吸入圧力Ｐｓ、第２弁室１５の第２圧力は容量可変型圧縮機の吐出圧力Ｐｄ、第３弁室１６の第３圧力は容量可変型圧縮機のクランク室の圧力Ｐｃとしたが、これに限らず、第１弁室１４の第１圧力は容量可変型圧縮機のクランク室の圧力Ｐｃ、第２弁室１５の第２圧力は容量可変型圧縮機の吐出圧力Ｐｄ、第３弁室１６の第３圧力は容量可変型圧縮機の吸入圧力Ｐｓとして、様々な容量可変型圧縮機に対応させることができる。

【符号の説明】

【0051】

１ 容量制御弁
１０ バルブ本体
１１ 第１連通路
１２ 第２連通路
１３ 第３連通路
１４ 第１弁室
１５ 第２弁室
１５ａ 主弁座
１６ 第３弁室
１７ 弁孔
２０ 弁体
２１ 主弁体
２１ａ 遮断弁部
２１ｃ 主弁部
２３ アダプタ
２３ｄ 補助弁部
２４ 感圧体
２４ａ ベローズ
２４ｄ フランジ部
２６ 係止部
２６ｃ 補助弁座
２６ｄ 押圧部
２７ａ 遮断弁
２７ｂ 主弁
２７ｃ 補助弁
２９ 中間連通路
３０ ソレノイド部
３１ 電磁コイル
３２ コア
３５ プランジャ
３６ ロッド
３７ スプリング（第２付勢部材）
４３ サラバネ（第１付勢部材）
Ｆｓｏｌ 磁気吸引力
Ｐｓ 吸入圧力（第１圧力）（第３圧力）
Ｐｄ 吐出圧力
Ｐｃ 制御室圧力（第３圧力）（第１圧力）
Ｐｓｅｔ 吸入圧力設定値

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】