JP2000291542A - 容量可変型圧縮機の制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】容量可変型圧縮機のクランク室の圧力Ｐｃに影
響されることなく、設定吸入圧を正確に設定することが
できる制御弁を提供する。 【解決手段】バルブハウジング５１内に形成された通路
室５３は弁座５４によって上側のクランク室側領域５３
ａと下側の吸入室側領域５３ｂとに区分される。クラン
ク室側領域５３ａに配置された弁体６０は、該弁体を弁
座に着座する方向に付勢する第１バネ機構６１，６２
と、弁座から離間させる方向に付勢する第２バネ機構７
４，７５，７６とによって弾性支持されている。クラン
ク室側領域５３ａにはクランク圧Ｐｃに感応して変位可
能なベローズ６１が配設されている。ベローズ６１の有
効面積と、前記吸入室側領域５３ｂの口径面積（即ち弁
体６０によるシール面積）とがほぼ等しく設定されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、容量可変型圧縮機
の制御弁に関し、特に傾動可能な斜板を収容したクラン
ク室の内圧を制御することで吐出容量を変更可能な容量
可変型斜板式圧縮機に用いられる制御弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧縮機内部のクランク室に傾動可能に設
けられた斜板の角度を制御することで圧縮機からの吐出
容量を変更可能な容量可変型斜板式圧縮機が知られてい
る。この種の圧縮機では、クランク室内に満たされた冷
媒ガス圧力（クランク圧Ｐｃ）を特殊な制御弁を用いて
調節することで斜板角度を適宜調節している。例えば、
特開平６−２６４５４号公報は、圧縮機のクランク室と
吸入室（蒸発器の出口側に連通する）とをむすぶ抽気通
路の途中に設けられた抜き側制御弁を開示する。その抜
き側制御弁では、電磁コイルへの通電量制御によって設
定吸入圧を可変とすると共に、ベローズとその可動端に
取着された弁体とを収めた部屋に吸入圧Ｐｓを導いてい
る。そして、クランク室と吸入室とを連通させる弁口
（弁孔）に対し、前記吸入圧Ｐｓに応じて弁体を接離位
置決めして該制御弁の開度を制御し、クランク室からの
ガス放出量を調節してクランク圧Ｐｃを自律制御してい
る。この弁構造では、ベローズ自体の付勢作用によって
弁体が弁口（弁孔）を閉塞しようとするのに対し、クラ
ンク圧Ｐｃは弁体を弁口から離す方向に作用する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平６−２６４
５４号公報の第００１８段落には、その抜き側制御弁に
おいて弁体を含む作動機構に働く力の釣り合いが考察さ
れている。仮にその段落中に示された上向きの力に関す
る式と下向きの力に関する式とで等式を立てその等式を
吸入圧Ｐｓを左辺とする式に整理したとすると、そのＰ
ｓ式の右辺にはクランク圧Ｐｃの項が必ず含まれる。換
言すれば、電磁コイルへの通電量制御に基づいて設定吸
入圧Ｐｓｅｔを一義的に定めようとしても、吸入圧Ｐｓ
はクランク圧Ｐｃの影響を常に受ける。即ち、その抜き
側制御弁では弁自体の構造的要因のために、圧縮機の運
転状況によって様々に変化するクランク圧Ｐｃが不可避
的に吸入圧Ｐｓの外乱要因となってしまう。このため、
電磁コイルへの通電量制御にどれほどの正確を期そうと
も、設定吸入圧Ｐｓｅｔの可変精度を向上させることが
難しい。

【０００４】本発明の目的は、容量可変型斜板式圧縮機
のクランク室の圧力（Ｐｃ）に影響されることなく、設
定吸入圧を正確に設定することが可能な容量可変型斜板
式圧縮機の制御弁を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、クラ
ンク室の内圧を制御することで吐出容量を変更可能な容
量可変型圧縮機に用いる制御弁であって、前記圧縮機の
クランク室と吸入室とを結ぶ抽気通路の一部となるよう
にバルブハウジング内に設けられた通路室と、前記通路
室内に設けられて該通路室をクランク室側領域と吸入室
側領域とに区分すると共に両者を連通する弁孔が形成さ
れた弁座と、前記通路室のクランク室側領域に配設され
て前記弁座に離接可能な弁体と、前記通路室のクランク
室側領域に配設されクランク室内圧に感応して変位可能
であり、且つ、前記弁体に作動連結されて該弁体を弾性
支持しながらそれを弁座に着座させる方向に常に付勢可
能な感圧部材とを備えており、前記弁体が弁座に着座す
るときの当該弁体によるシール面積と、前記感圧部材の
有効面積とが一致又は近似するように設定されているこ
とを特徴とする。

【０００６】この構成によれば、制御弁の弁開度つまり
通路室内での弁体の配置は少なくとも、クランク室の内
圧（クランク圧Ｐｃ）に感応する感圧部材に影響され
る。感圧部材はそれ自体が持つ付勢力（ｆ１とする）に
よって弁体を弁座に着座させる方向に付勢する一方、感
圧部材に作用するクランク圧Ｐｃは、弁体を弁座から離
間させる方向に感圧部材を変位させるべく働く。その力
は、感圧部材の有効面積をＡとするとＰｃ・Ａで表され
る。他方、弁体はクランク室側領域のクランク圧Ｐｃに
よって着座方向に押圧される一方で、吸入室側領域の吸
入圧Ｐｓによって弁座から離間させる方向に押圧され
る。弁体が弁座に着座するときの当該弁体によるシール
面積をＢとし、弁体を弁座に着座させる方向を正方向と
して、弁体に働く力を式にまとめると、ｆ１−Ｐｃ・Ａ
＋Ｐｃ・Ｂ−Ｐｓ・Ｂ＝０となり、これを整理すると、
ｆ１＝Ｐｓ・Ｂ＋Ｐｃ（Ａ−Ｂ）となる。本発明では、
弁体によるシール面積Ｂと、感圧部材の有効面積Ａとが
一致又は近似するように設定されるため、前記式のＰｃ
（Ａ−Ｂ）項はゼロ又は無視できるほどに小さいと考え
てよい。すると結局、弁体に作用する力の関係式は、ｆ
１＝Ｐｓ・Ｂとなり、この式にＰｃは全く含まれない。
即ちこの構成によれば、一見クランク圧Ｐｃが弁体に作
用しているようで、実際にはクランク圧Ｐｃは弁体の位
置決めに一切関与せず、弁体の位置決めに関与する力
は、感圧部材自体が弁体を弁座に着座させようとする力
ｆ１と、吸入圧Ｐｓが弁体を弁座から離間させようとす
る力（Ｐｓ・Ｂ）だけとなる。そして、両者のバランス
に基づいて通路室内での弁体の配置が決まり、制御弁の
開度すなわち抽気通路の開度（絞り量）が決定されてク
ランク圧Ｐｃが制御される。そして上記計算結果から、
この制御弁の弁開度調節動作によって最終的に実現され
る吸入圧（設定吸入圧）は、Ｐｓ＝ｆ１／Ｂとなる。こ
のように本発明によれば、弁体によるシール面積Ｂと感
圧部材の有効面積Ａとを一致又は近似させることによ
り、クランク圧Ｐｃの影響を弁開度決定の力学関係から
ほぼ排除できると共に、吸入圧Ｐｓの変化に呼応した自
律的な弁開度調節動作を従来例よりも正確なものとする
ことができる。

【０００７】請求項２の発明は、請求項１に記載の容量
可変型圧縮機の制御弁において、前記感圧部材は前記弁
体を弁座に着座させる方向に付勢する第１バネ機構を構
成すると共に、前記通路室の吸入室側領域の側には、前
記弁体を弁座から離間させる方向に付勢する第２バネ機
構が設けられており、前記第１バネ機構と前記第２バネ
機構とによって前記弁体は弁座に対し接離可能に弾性支
持されていることを特徴とする。

【０００８】この構成によれば、通路室のクランク室側
領域内に配置された弁体は、第１バネ機構と第２バネ機
構との協働により弁座に対し接離可能に弾性支持され
る。故に、吸入圧Ｐｓの僅かな変化も感知して、弁体の
配置つまり弁開度を迅速に変化させることができる。

【０００９】請求項３の発明は、請求項１又は２に記載
の容量可変型圧縮機の制御弁において、前記通路室の吸
入室側領域において前記弁体に作動連結された先端部を
有するロッドと、外部からの電気制御によって調節可能
な電磁付勢力でもって前記弁体を弁座から離す方向に前
記ロッドを付勢可能なソレノイド部とを更に備えている
ことを特徴とする。

【００１０】この構成によれば、ソレノイド部による電
磁付勢が行われるとき、通路室内での弁体の位置決めに
関与する力は、前述の感圧部材が弁体を弁座に着座させ
ようとする力（ｆ１）と、吸入圧が弁体を弁座から離そ
うとする力（Ｐｓ・Ｂ）と、ソレノイド部の電磁付勢力
が弁体を弁座から離そうとする力（Ｆ）の少なくとも三
者となる。故にこれら三者のバランス関係（ｆ１＝Ｐｓ
・Ｂ＋Ｆ）に基づいて弁体の配置が決定され、制御弁の
開度ひいては抽気通路の開度（絞り量）が決定される。
前記電磁付勢力Ｆは外部からの電気制御によって調節可
能であることから、請求項３の制御弁は、外部制御によ
って設定吸入圧Ｐｓｅｔ＝（ｆ１−Ｆ）／Ｂを変更可能
な設定吸入圧可変型の制御弁となる。設定吸入圧可変弁
を用いれば、圧縮機の容量制御が周辺状況の変化に柔軟
に対応可能となる。

【００１１】請求項４の発明は、請求項３に記載の容量
可変型圧縮機の制御弁において、前記ロッドの先端部と
反対側の端部を収容する領域には、前記圧縮機の吸入室
の圧力（Ｐｓ）が導かれ、且つ、前記弁体によるシール
面積（Ｂ）は、前記感圧部材の有効面積（Ａ）に一致す
ることを特徴とする（図２，図３及び図４参照）。ま
た、請求項５の発明は、請求項３に記載の容量可変型圧
縮機の制御弁において、前記ロッドの先端部と反対側の
端部を収容する領域には、前記圧縮機のクランク室の圧
力（Ｐｃ）が導かれ、且つ、前記弁体によるシール面積
（Ｂ）は、前記感圧部材の有効面積（Ａ）と前記ロッド
の反対側端部における有効受圧面積（Ｓ）との和に一致
することを特徴とする（図５参照）。請求項４及び５は
本発明の最も好ましい態様を限定したものであり、その
技術的意義は、後記「発明の実施の形態」の説明で明ら
かとなる。尚、請求項５は、請求項１における「弁体に
よるシール面積と感圧部材の有効面積とが近似するよう
に設定」の一文における近似幅の一例を示すものであ
る。

【００１２】請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれ
か一項に記載の容量可変型圧縮機の制御弁において、前
記容量可変型圧縮機は、外部駆動源の動力を該圧縮機に
選択的に伝達するためのクラッチを備えたものであるこ
とを特徴とする。これは、本発明の制御弁が特にクラッ
チ付きの容量可変型圧縮機に適する旨を明確化したもの
である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した車載用
の容量可変型斜板式圧縮機に組み込まれる抜き側制御弁
の一実施形態を図面を参照しながら説明する。

【００１４】（圧縮機本体の概要）図１に示すように、
複数のシリンダボア１ａ（一つのみ図示）が形成された
シリンダブロック１のフロント側端面にはフロントハウ
ジング２が接合固定され、フロントハウジング２内には
クランク室３が区画形成されている。又、シリンダブロ
ック１のリヤ側端面には、リヤハウジング４がバルブプ
レート５を介して接合固定されている。シリンダブロッ
ク１、フロントハウジング２、リヤハウジング４及びバ
ルブプレート５は圧縮機のハウジングを構成する。バル
ブプレート５の前後には、吸入弁６ａを備えた吸入プレ
ート６及び吐出弁７ａを備えた吐出プレート７が介在さ
れている。前記リヤハウジング４には、内側に位置する
吐出室９と、それを取り囲むように設けられた吸入室８
とが区画されている。そして、バルブプレート５に形成
した吸入孔５ａを介して吸入室８と各シリンダボア１ａ
とが連通され、バルブプレート５に形成した吐出孔５ｂ
を介して各シリンダボア１ａと吐出室９とが連通され
る。

【００１５】シリンダブロック１及びフロントハウジン
グ２には回転軸１２が前後一対のベアリング１３により
回転可能に支持されている。回転軸１２の外端部は、電
磁クラッチ４０を介して外部駆動源としての車輌エンジ
ンＥに作動連結されている。電磁クラッチ４０は、フロ
ントハウジング２の前方筒部上にベアリング４１により
回動可能に支持されたプーリ４２と、環状のソレノイド
コイル４３と、回転軸１２の前端域にて板バネ４４付勢
された状態で前後摺動可能に設けられたアーマチュア４
５とを備えている。図１には、板バネ４４の付勢力に抗
してアーマチュア４５がプーリ４２の端面に接合した状
態が示されている。ソレノイドコイル４３への通電に基
づく電磁力によってアーマチュア４５がプーリ４２の端
面に吸引接合されると、動力伝達ベルト４６、プーリ４
２及びアーマチュア４５を介してエンジンＥの駆動力が
回転軸１２に伝達される。コイル４３への通電停止によ
って電磁力が消失すれば、アーマチュア４５は板バネ４
４の付勢力によってプーリ４２から離間し動力伝達が遮
断される。このようにコイル４３への通電制御によって
エンジン動力が回転軸１２に選択的に伝達される。

【００１６】クランク室３内において回転軸１２上には
回転支持体１４が一体回転可能に固定されている。この
回転支持体１４とフロントハウジング２の内側面との間
にはスラストベアリング１５が介在されている。更に回
転支持体１４の外周側に対しシリンダブロック１に向か
って突出形成された支持アーム部１４ａには長孔１４ｂ
が形成され、ヒンジ機構を構成する連結ピン１６を介し
て回転斜板１７が前後方向に揺動可能に連結されてい
る。他方、回転軸１２上にはスリーブ１９が前後方向に
スライド可能に設けられ、該スリーブ１９は左右一対の
連結ピン２０（図１では一つのみ図示）を介して回転斜
板１７のボス部１７ａ内周部に連結されている。回転斜
板１７のボス部１７ａ外周側には揺動斜板１８が相対回
転可能に設けられている。この揺動斜板１８はクランク
室３内の固定位置に設けた回転防止用の案内ロッド２１
により回転不能且つ前後方向の傾動可能に支持されてい
る。又、揺動斜板１８は、各シリンダボア１ａに収容し
た各ピストン２２に対しピストンロッド２３を介してそ
れぞれ連結されている。又、回転軸１２にはバネ受け２
４が取り付けられ、該バネ受け２４とスリーブ１９との
間にはバネ２５が介装されている。バネ２５は好ましく
はコイルバネであり、斜板１７，１８をその傾角が最大
となる方向（図１では左方）へ付勢する。

【００１７】図１の斜板式圧縮機では、エンジンＥから
の動力伝達により回転軸１２が回転されると、それに伴
い所定角度に傾斜した回転斜板１７が回転し、それによ
って揺動斜板１８が波打ち揺動運動を行う。すると、各
ピストン２２が斜板傾角に応じたストロークで往復動さ
れ、各シリンダボア１ａでは、吸入室８（吸入圧Ｐｓの
領域）からの冷媒ガスの吸入、圧縮、吐出室９（吐出圧
Ｐｄの領域）への圧縮冷媒ガスの吐出が順次繰り返され
る。

【００１８】圧縮機の回転斜板１７及び揺動斜板１８
（以下両者を併せて「斜板」と呼ぶ）の傾角決定要因と
して、斜板回転時の遠心力に基づく回転運動のモーメン
ト、バネ２５の付勢作用に基づくバネ力によるモーメン
ト、ピストンの往復慣性力によるモーメント、ガス圧に
よるモーメント等の各種のモーメントがあげられる。こ
れらモーメントの相互バランスに基づいて斜板の傾角が
決定される。ガス圧によるモーメントとは、圧縮行程に
あるシリンダボアのピストンに作用する圧縮反力と、吸
入行程にあるシリンダボアの内圧と、ピストン背圧にあ
たるクランク室３の内圧（クランク圧Ｐｃ）との相互関
係に基づいて発生するモーメントであり、クランク圧Ｐ
ｃに応じて傾角減少方向にも増大方向にも作用し得る。
そして、本実施形態ではクランク圧Ｐｃを大きく維持す
ることでガス圧によるモーメントが前記回転運動及びバ
ネ力による傾角増大方向のモーメントを凌駕し、斜板を
最小傾角（例えば回転軸１２に直交する面と斜板とのな
す角が３°〜５°）に設定できるように設計されてい
る。又、クランク圧Ｐｃを小さくし、ガス圧によるモー
メントと、前記回転運動及びバネ力によるモーメントと
をバランスさせることで斜板の傾角を前記最小傾角と最
大傾角との間の任意の角度に設定することができるよう
になっている。このように、クランク圧Ｐｃの制御に基
づいて斜板の傾角が決定され、その傾角に応じて各ピス
トン２２のストローク即ち圧縮機の吐出容量が可変調節
される。

【００１９】なお、図１の圧縮機におけるクランク圧Ｐ
ｃの制御構成は、クランク室３と吸入室８とをつなぐよ
うに圧縮機ハウジング内に設けられた通路５８，５９
と、その通路５８，５９の途中に介在された抜き側制御
弁５０とからなる。このクランク圧の制御構成について
は後ほど詳述する。

【００２０】図１及び図２に示す圧縮機の吐出室９と吸
入室８とは外部冷媒回路３０を介して接続されている。
この外部冷媒回路３０は該圧縮機とともに車輌用空調シ
ステムの冷房回路を構成する。外部冷媒回路３０には、
凝縮器（コンデンサ）３１、温度式の膨張弁３２及び蒸
発器（エバポレータ）３３が設けられている。膨張弁３
２の開度は、蒸発器３３の出口側に設けられた感温筒３
２ａの検知温度および蒸発圧力に基づいてフィードバッ
ク制御され、膨張弁３２は熱負荷に見合った液冷媒を蒸
発器３３に供給する。これにより、蒸発器３３での冷媒
の蒸発状態が適度な過熱度を持つように外部冷媒回路３
０における冷媒流量が調節される。

【００２１】更に図２に示すように、蒸発器３３の近傍
には温度センサ３４が設置されている。この温度センサ
３４は蒸発器３３の温度を検出し、その蒸発器温度情報
を制御コンピュータ３８に提供する。この制御コンピュ
ータ３８は、車輌用空調システムの冷暖房に関する一切
の制御を司る。制御コンピュータ３８の入力側には、温
度センサ３４の他に、車輌の室内温度を検出する室温セ
ンサ３５、車輌の室内温度を設定するための室温設定器
３６、空調システム作動スイッチ３７およびエンジンＥ
の電子制御装置（ＥＣＵ）が接続されている。他方、制
御コンピュータ３８の出力側には、前述の電磁クラッチ
４０のソレノイドコイル４３への通電を制御する駆動回
路３９Ａと、後述する制御弁５０のコイル７７への通電
を制御する駆動回路３９Ｂが接続されている。制御コン
ピュータ３８は、温度センサ３４から得られる蒸発器温
度、室温センサ３５から得られる車室内温度、室温設定
器３６によって設定された所望室温、空調システム作動
スイッチ３７からのＯＮ／ＯＦＦ設定状況、及び、ＥＣ
ＵからエンジンＥの起動・停止やエンジン回転数に関す
る情報等の外部情報に基づき、電磁クラッチ４０を制御
すると共に、制御弁５０のコイル７７への適切な通電量
Ｉを演算する。そして、その演算した電流値の電流を駆
動回路３９Ｂから制御弁５０に供給させ、制御弁５０の
開度あるいは設定吸入圧Ｐｓｅｔを外部制御する。

【００２２】（抜き側制御弁５０の構成）クランク室３
からの冷媒ガスの放出量を調節することでクランク圧Ｐ
ｃを制御する抜き側制御弁５０の構成を図２を参照して
説明する。なお、図１の斜板式圧縮機におけるクランク
室３へのガス供給は、圧縮行程にあるピストン２２とシ
リンダボア１ａの内周壁との間からクランク室３へ漏れ
出るブローバイガス（及び／又は図示しない絞り付き給
気通路）によって確保される。

【００２３】抜き側制御弁５０は、バルブハウジング５
１内に設けられた弁機構部５２と、その下側に接合され
たソレノイド部７０とを備えている。バルブハウジング
５１は、本体部５１ａと、その上に設けられたキャップ
状のカバー部５１ｂとからなり、バルブハウジング５１
内には、通路室としての弁室５３が区画形成されてい
る。弁室５３を区画するバルブハウジング本体部５１ａ
の内周壁には、弁室５３の軸方向略中央において環状の
弁座部５４が形成され、その弁座部５４の中心には弁孔
５５が存在している。そして、その弁座部５４を境界と
して弁室５３は上部領域（クランク室側領域）５３ａと
下部領域（吸入室側領域）５３ｂとに区分されている。

【００２４】弁室５３を区画するバルブハウジング５１
の周壁には、弁室の上部領域５３ａに開口形成された導
入ポート５６と、弁室の下部領域５３ｂに開口形成され
た導出ポート５７とが設けられている。導入ポート５６
は、圧縮機内に設けられた通路５８を介して弁室の上部
領域５３ａをクランク室３に連通する。導出ポート５７
は、圧縮機内に設けられた通路５９を介して弁室の下部
領域５３ｂを吸入室８に連通する。こうしてクランク室
３と吸入室８との間には、通路５８、導入ポート５６、
弁室５３、導出ポート５７及び通路５９からなる抽気通
路が設定されている。

【００２５】弁室の上部領域５３ａには、弁体６０が垂
直方向（制御弁の軸方向）に移動可能に収容され、その
移動に応じて弁体６０は弁座部５４に接離可能となって
いる。弁体６０が弁座部５４に着座すると、弁体６０に
よって弁孔５５が閉塞され、前記上部領域５３ａと下部
領域５３ｂとの連通が遮断される。尚、弁体６０は、図
２に示すように弁体６０の上方に突出した係入凸部６０
ａと下方に開口した係入凹部６０ｂとを備えている。更
に、弁室の上部領域５３ａには感圧部材としてのベロー
ズ６１が設けられている。ベローズ６１の上端部は、バ
ルブハウジングカバー部５１ｂの頭頂に形成された窪み
に固定され、ベローズ６１の上端部が固定端となり下端
部が可動端となっている。ベローズ６１内は真空又は減
圧状態にされると共に、ベローズ６１内には伸張バネ６
２が配設されている。この伸張バネ６２はベローズ６１
の下端（可動端）を下方（伸張方向）に付勢する。ベロ
ーズ６１の可動端には下側に開口した凹部が形成され、
その凹部内にはボール６３及び弁体６０の係入凸部６０
ａが係入されている。それ故、ベローズ６１の可動端と
弁体６０とは互いに力を伝達し合う関係にある。従っ
て、ベローズ６１は雰囲気圧力（この場合クランク圧Ｐ
ｃ）に感応して伸縮（即ち変位）することができると共
に、弁体６０に作動連結されて弁体６０を弾性支持す
る。更に伸張バネ６２を内包したベローズ６１は弁体６
０を弁座部５４に着座する方向に常に付勢する。なお、
感圧部材としてのベローズ６１の有効面積Ａと、前記弁
孔５５（又は弁室の下部領域５３ｂ）の口径面積Ｂ（即
ち弁体６０が弁座部５４に着座したときの弁体によるシ
ール面積Ｂ）とは等しくされている（Ａ＝Ｂ）。

【００２６】制御弁５０の下半部を占めるソレノイド部
７０は、有底円筒状の収容筒７１を備えている。収容筒
７１の上部には固定鉄心７２が嵌合され、この嵌合によ
り収容筒７１内にはソレノイド室７３が区画されてい
る。ソレノイド室７３には、プランジャとしての可動鉄
心７４が垂直方向に移動可能に収容されている。可動鉄
心７４はその中心に支持ピン７４ａを備え両者は一体化
されている。又、固定鉄心７２の中心には、伝達部材と
してのソレノイドロッド７５が垂直方向に移動可能に支
持されている。このソレノイドロッド７５の一端（上
端）は、前記弁室の下部領域５３ｂに進入して前記弁体
６０の係入凹部６０ｂ内に係入している。他方、ソレノ
イドロッド７５の他端（下端）はソレノイド室７３内に
配置されて可動鉄心７４の上面に接触している。それ
故、ベローズ６１の可動端、弁体６０、ソレノイドロッ
ド７５及び可動鉄心７４の四者は互いに軸方向の力を伝
達し合う関係にある。尚、制御弁内に配設されたソレノ
イドロッド７５の外周面と、それに摺接状態で対向する
バルブハウジング５１及び固定鉄心７２の内周面との間
には微少な隙間ＣＬが確保されている。この隙間ＣＬを
介して前記弁室の下部領域５３ｂとソレノイド室７３が
連通している。つまりソレノイド室７３には、前記弁室
の下部領域５３ｂと同様、吸入圧Ｐｓが及んでいる（図
３参照）。

【００２７】図２に示すように、可動鉄心７４の内部
（又は下側）には支持ピン７４ａの周りに付勢バネ７６
が配設されている。この付勢バネ７６は、可動鉄心７４
及びソレノイドロッド７５を上方（即ち弁体６０に向か
う方向）に付勢する。それ故、弁体６０は、ベローズ６
１の可動端を介してベローズ６１自体及び伸張バネ６２
からの下向き付勢力と、可動鉄心７４及びロッド７５を
介して付勢バネ７６からの上向き付勢力とを受けてお
り、上下二方向の付勢力バランスに基づいて弁室５３内
での初期位置が決定されている。換言すれば、ベローズ
６１、弁体６０、ソレノイドロッド７５及び可動鉄心７
４の四者の間には常に作動連結関係が存在する。加え
て、固定鉄心７２及び可動鉄心７４の周囲には、これら
鉄心７２，７４を跨ぐ範囲においてコイル７７が設けら
れている。このコイル７７には制御コンピュータ３８の
指令に基づき駆動回路３９Ｂから所定電流が供給され、
コイル７７はその供給電流量Ｉに応じた大きさの電磁力
を発生する。その電磁力によって可動鉄心７４が固定鉄
心７２に吸引されてソレノイドロッド７５が上動し、そ
の上動に伴って弁体６０が上方付勢される。

【００２８】抜き側制御弁５０の開度、即ち抽気通路の
開度は、制御弁５０を構成する各種バネ材６２，７６、
クランク圧Ｐｃに影響されるベローズ６１の伸張付勢力
およびソレノイド部７０の電磁付勢力のバランスによっ
て決定されるが、前記電磁付勢力を外部から電気的に可
変調節することで制御弁５０の設定吸入圧Ｐｓｅｔを適
宜変更でき、制御弁の作動特性を状況に応じて変えるこ
とができる。なお、制御弁５０では、ベローズ６１及び
伸張バネ６２により弁体６０を弁座部５４に着座させる
方向に付勢する第１バネ機構が構成され、プランジャ７
４、ロッド７５及び付勢バネ７６により弁体６０を弁座
部５４から離間させる方向に付勢する第２バネ機構が構
成され、両バネ機構により弁体６０を弁座部５４に接離
可能に弾性支持する弾性支持機構が構成される。

【００２９】（圧縮機の容量制御に関する作用）空調シ
ステム作動スイッチ３７がＯＦＦされた状態では電磁ク
ラッチ４０は遮断状態にありエンジンＥから圧縮機への
動力供給はなく圧縮機は運転を停止し、又、制御弁５０
のコイル７７への通電もない。圧縮機の運転停止状態が
長時間続いた場合、圧縮機の各室３，８，９は均圧化し
斜板は初期角度に保持される。

【００３０】エンジンＥの駆動中で空調システム作動ス
イッチ３７がＯＮの場合、制御コンピュータ３８は、電
磁クラッチのソレノイドコイル４３への通電を行いエン
ジンＥと圧縮機とを接続して圧縮機を運転すると共に、
制御弁５０のコイル７７への通電を行う。コイル７７へ
の通電量Ｉは、室温センサ３５の検出室温と室温設定器
３６の設定温度との温度格差や温度センサ３４からの蒸
発器温度情報等に基づき、空調制御プログラムに予め定
められた計算方式に従って演算される。すると、両鉄心
７２，７４間には通電量Ｉに応じた電磁吸引力が生じ、
それに応じてソレノイドロッド７５の上向き電磁付勢力
Ｆが決定される。その結果、制御弁５０は前記電磁付勢
力Ｆに応じた弁開度に調節され、それに応じてクランク
圧Ｐｃ及び吸入圧Ｐｓがそれぞれ決まってくる。この点
を以下に説明する。

【００３１】（クランク圧Ｐｃの制御に基づく斜板の傾
角制御）：コイル７７への通電によって制御弁５０が開
かれると、抽気通路を介してクランク室３から吸入室８
へガスが放出される。弁開度が大きいためにブローバイ
ガス等によるクランク室３へのガス供給量よりも抽気通
路を介してのガス放出量の方が優る場合には、クランク
圧Ｐｃは低下傾向となる（斜板傾角は増大傾向）。他
方、弁開度が小さいために抽気通路を介してのガス放出
量よりもブローバイガス等によるクランク室３へのガス
供給量の方が優る場合には、クランク圧Ｐｃは上昇傾向
となる（斜板傾角は減少傾向）。かかる自律的な弁開度
調節の結果、クランク室３へのガス供給量と抽気通路経
由のガス放出量とが釣り合うと、クランク圧Ｐｃは一定
化し、そのクランク圧Ｐｃに応じた角度に斜板傾角が調
節される。

【００３２】（クランク圧Ｐｃに影響されない吸入圧Ｐ
ｓの設定）：この点を図３を参照して説明する。図３
は、制御弁内部機構の力学的関係を単純化して模式的に
表現したものである。図３では、ベローズ６１の可動端
と弁体６０とを細い線材で連結したように描いている
が、これは一種の等価表現でありこの等価図に基づいて
図２の弁体６０及びベローズ６１に作用するクランク圧
Ｐｃの影響を考察しても結論は同じである。図３では、
ベローズ６１と伸張バネ６２とを併せたベローズ全体の
下向き付勢力をｆ１、付勢バネ７６の上向き付勢力をｆ
２、コイル７７への通電時における可動鉄心７４の電磁
吸引力（ソレノイドロッド７５の上向き付勢力）をＦと
している。前述のようにベローズ６１の有効面積はＡ、
弁室の下部領域５３ｂの口径面積（つまり弁体６０によ
るシール面積）はＢである。又、ソレノイドロッド７５
の軸直交断面積をＳとし、当該ロッド７５及び可動鉄心
７４の全表面に作用する吸入圧Ｐｓの影響がロッドの下
端部端面に集約されると考えた場合、一体状態で動作す
るロッド７５及び可動鉄心７４の吸入圧Ｐｓに関する有
効受圧面積は、ロッド７５の軸直交断面積Ｓに一致す
る。とすれば、ロッド下端部に作用する吸入圧Ｐｓは、
（Ｐｓ・Ｓ）相当の力でソレノイドロッド７５を上向き
付勢する。

【００３３】すると、弁体６０がソレノイド部７０から
受ける開弁方向（上向き）の付勢力は、（Ｆ＋ｆ２＋Ｐ
ｓ・Ｓ）である。又、弁体６０がベローズ６１から受け
る閉弁方向（下向き）の付勢力は、（ｆ１−Ｐｃ・Ａ）
である。更に弁体６０の上面側には閉弁方向（下向き）
の力Ｐｃ・Ｂが作用し、弁体６０の下面側には開弁方向
（上向き）の力Ｐｓ（Ｂ−Ｓ）が作用する。これらの力
の間には次の数１に示す関係が成立し、それを整理する
と数２の式のようになる。なお、数１式を整理する過程
で有効受圧面積Ｓを含む項がきれいに消去される。

【００３４】

【数１】

【００３５】

【数２】 本実施形態ではＡ＝Ｂとされているから、この面積条件
を数２式に代入するとＰｃ（Ｂ−Ａ）項がゼロとなり、
吸入圧Ｐｓは次の数３式のように表される。

【００３６】

【数３】 数３の式中、ｆ１，ｆ２及びＢ（＝Ａ）は機械構成上予
め定められた定数値と見ることができ、且つ電磁付勢力
Ｆはコイル７７への通電量Ｉの関数である。それ故、制
御弁５０の弁開度調節動作に起因して最終的に実現され
る吸入圧Ｐｓつまり設定吸入圧はコイル７７への通電量
Ｉによって可変設定でき、クランク圧Ｐｃに依存しない
物理量となる。なお、この式からわかるように、制御弁
５０では、コイル７７への通電を停止した場合にはＦ＝
０となって吸入圧Ｐｓが最大となり、コイル７７への通
電量を増すに連れ吸入圧Ｐｓが低下傾向となる。

【００３７】このように、制御コンピュータ３８が各種
入力情報に基づいてコイル７７への通電量Ｉを演算して
制御弁５０の開度を外部制御することにより、斜板傾角
を調節して圧縮機の吐出容量を可変調節することができ
ると共に、蒸発器３３の出口圧力Ｐｓ’にほぼ等しい吸
入室８の内圧（吸入圧Ｐｓ）を所望の圧力値（即ち設定
吸入圧Ｐｓｅｔ）付近に維持することが可能となる。制
御弁５０及び制御コンピュータ３８による圧縮機制御の
目的は、蒸発器３３での冷房負荷の変動にかかわらず、
冷房負荷を反映した蒸発器３３の出口圧力Ｐｓ’を設定
吸入圧Ｐｓｅｔ付近に安定させるべく圧縮機の吐出容量
を可変調節することにある。この意味で制御弁５０のソ
レノイド部７０と制御コンピュータ３８は、吸入圧Ｐｓ
が設定吸入圧Ｐｓｅｔとなるように弁開度を外部制御す
るための手段と位置づけられる。又、設定吸入圧Ｐｓｅ
ｔは制御コンピュータ３８によるコイル通電量Ｉの制御
だけで設定変更できるため、制御弁５０のソレノイド部
７０と制御コンピュータ３８は制御弁５０の設定吸入圧
Ｐｓｅｔを外部的に設定変更する手段でもある。

【００３８】なお、圧縮機の運転中でも、冷房負荷が非
常に小さくなり蒸発器３３の温度がフロスト発生温度に
近づくと、制御コンピュータ３８はコイル７７への通電
を停止し、ソレノイドロッド７５の上向き付勢力Ｆを消
失させる（Ｆ＝０）。こうして、設定吸入圧Ｐｓｅｔを
最大にすることで制御弁開度を閉じ傾向とし、クランク
圧Ｐｃを高め誘導して斜板角度を最小にし、圧縮機の吐
出容量を最小化してフロストの発生を回避する。

【００３９】（効果）本実施形態によれば、以下のよう
な効果を得ることができる。 ○ 制御弁５０においてベローズ６１の有効面積Ａと前
記弁孔５５の口径面積Ｂ（つまり弁体６０によるシール
面積Ｂ）とを等しくすることで、コイル７７への通電量
Ｉの制御に応じて吸入圧Ｐｓを、クランク圧Ｐｃ（Ｐｃ
はＰｄの影響を受ける）に依存すること無く正確に決定
することができる。故に、制御弁５０によれば、設定吸
入圧Ｐｓｅｔを従来よりも正確に設定することができ
る。

【００４０】○ 実際に制御可能な通電量Ｉの範囲（ゼ
ロから最大値）に対応した吸入圧Ｐｓの範囲内に所望の
設定吸入圧Ｐｓｅｔ（即ち蒸発器３３の出口圧力Ｐｓ’
の所望値）を包含させることが容易となり、結果とし
て、制御弁５０における設定吸入圧Ｐｓｅｔの可変幅を
実用上大きく確保することが可能となる。

【００４１】（別例）本発明の実施形態を以下のように
変更してもよい。 〇 図２の構成ではベローズ６１の可動端と弁体６０と
の間にボール６３を介在させることで力の伝達の偏心を
防止する連結構造を採用したが、図４に示すようなより
簡易な連結構造を採用してもよい。即ち図４では、ベロ
ーズ６１の可動端がそのまま弁体６０と一体化されてい
る。この場合、弁体６０の上面側の大部分がベローズ６
１の下端部で覆われてしまうが、クランク圧Ｐｃの影響
に関して図４の構造と図２の構造とは等価である。図４
の弁体６０の上半部がクランク圧Ｐｃの影響にさらされ
る有効受圧面積は、シール面積Ｂから、弁体の上面を覆
い隠しているベローズの有効面積Ａを控除した面積（Ｂ
−Ａ）である。他方、弁体６０の下半部が吸入圧Ｐｓの
影響にさらされる面積は（Ｂ−Ｓ）である。この点を考
慮して前記と同様に式をたてると、次の数４式が得られ
る。

【００４２】

【数４】 数４式は前記数１式と同じであり、これを整理すれば前
記数２式と全く同じ式が得られ、更にＡ＝Ｂの条件を適
用すれば前記数３式と全く同じ結果となる。故に図４の
構造は図２の構造と等価であり、図４の構造も図３の等
価図で表現できる。この結果から本発明においては、感
圧部材としてのベローズ６０の可動端と弁体６０とが同
期して移動可能な関係を保持する限り、両者の連結部分
の太さ又は径がどのように設定されても発明の本質に変
わりはない。

【００４３】〇 図５に示すように、ソレノイドロッド
７５の下端部が収容されたソレノイド室７３に、吸入圧
Ｐｓではなくクランク圧Ｐｃを導いてもよい。もちろん
その場合には、弁室の下部領域５３ｂとソレノイド室７
３との間の圧力隔絶を確実ならしめる必要がある。図５
の構成に従う制御弁では、次の数５式に示すような力学
関係式が成立し、それを整理すると数６式が得られる。

【００４４】

【数５】

【００４５】

【数６】 図５の制御弁で仮に、弁体６０によるシール面積Ｂが、
ベローズ６１の有効面積Ａとソレノイドロッド７５の下
端部の有効受圧面積Ｓとの和に等しくなるように設定さ
れた場合には、Ｂ＝Ａ＋Ｓの面積条件から数６式中のＰ
ｃ（Ｂ−Ａ−Ｓ）項がゼロとなり、又、（Ｂ−Ｓ）＝Ａ
となる。これらを数６式に代入して整理すると、次の数
７式が得られる。

【００４６】

【数７】 数７式中、ｆ１，ｆ２及びＡは機械構成上予め定められ
た定数値と見ることができ、且つ電磁付勢力Ｆはコイル
７７への通電量Ｉの関数であるから、数７式も前記数３
式と同様の物理的意味を持つ。故に図５の構成に従う制
御弁も、クランク圧Ｐｃに依存しない設定吸入圧可変型
の抜き側制御弁として機能し、図２及び図３に示す制御
弁と同様の作用及び効果を奏する。

【００４７】○ 前記実施形態及び別例では、感圧部材
としてベローズ６１を用いたが、これに代えてダイヤフ
ラムが用いられてもよい。 ○ この明細書でいう「斜板式圧縮機」とは、図１に示
すようなワッブル型の圧縮機のみならず、斜板たるスワ
ッシュプレートを備えた圧縮機をも含むものであり、傾
斜したカムプレートによってピストンを往復動させる方
式の圧縮機のすべてを意味するものである。

【００４８】（前記請求項に記載した事項以外の技術的
思想の要点）： （イ）請求項２において、前記第１バネ機構をベローズ
６１及び伸張バネ６２によって構成し、前記第２バネ機
構をプランジャ７４、ソレノイドロッド７５及び付勢バ
ネ７６によって構成すること。第１及び第２バネ機構に
より、通路室内において弁体を弁座に接離可能に弾性支
持する弾性支持機構が構成される。（ロ）請求項１〜６
において、前記感圧部材はベローズであること。ベロー
ズは伸縮変位の自由度が大きく、通路室内にあってクラ
ンク圧Ｐｃに感応して弁体に作用を及ぼす感圧部材とし
て極めて適している。（ハ）請求項１〜６において、弁
体によるシール面積は通路室の吸入室側領域の口径面積
に等しいこと。

【００４９】

【発明の効果】以上詳述したように各請求項に記載の制
御弁によれば、容量可変型圧縮機のクランク室の圧力
（Ｐｃ）に影響されることなく、設定吸入圧を正確に設
定することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施形態に従う容量可変型斜板式圧縮機の縦
断面図。

【図２】抜き側制御弁の縦断面図。

【図３】図２の制御弁についての力学関係の等価図。

【図４】感圧部材と弁体との連結構造の別例を示す要部
断面図。

【図５】別例となる制御弁の力学関係の等価図。

【符号の説明】

３…クランク室、８…吸入室、９…吐出室、１７…回転
斜板、１８…揺動斜板（１７，１８は斜板を構成す
る）、４０…クラッチ、５０…制御弁、５１…バルブハ
ウジング、５３…弁室（通路室）、５３ａ…弁室の上部
領域（クランク室側領域）、５３ｂ…弁室の下部領域
（吸入室側領域）、５４…弁座部（弁座）、５５…弁
孔、５６，５７…導入ポート，導出ポート、５８，５９
…通路（５３，５６，５７，５８，５９は抽気通路を構
成する）、６０…弁体、６１…ベローズ（感圧部材）、
６２…伸張バネ（６１，６２は第１バネ機構を構成す
る）、７０…ソレノイド部、７３…ソレノイド室（ロッ
ドの先端部と反対側の端部を収容する領域）、７４…可
動鉄心（プランジャ）、７５…ソレノイドロッド（ロッ
ド）、７６…付勢バネ（７４，７５，７６は第２バネ機
構を構成する）、Ｐｃ…クランク圧、Ｐｓ…吸入圧。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安谷屋 拓 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 太田 雅樹 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Ｆターム(参考） 3H045 AA04 AA10 AA13 AA27 BA19 BA28 CA02 CA03 DA25 EA33 3H076 AA06 BB33 CC16 CC17 CC41 CC84 CC85 CC92 CC93

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 クランク室の内圧を制御することで吐出
   容量を変更可能な容量可変型圧縮機に用いる制御弁であ
   って、 前記圧縮機のクランク室と吸入室とを結ぶ抽気通路の一
   部となるようにバルブハウジング内に設けられた通路室
   と、 前記通路室内に設けられて該通路室をクランク室側領域
   と吸入室側領域とに区分すると共に両者を連通する弁孔
   が形成された弁座と、 前記通路室のクランク室側領域に配設されて前記弁座に
   離接可能な弁体と、 前記通路室のクランク室側領域に配設されクランク室内
   圧に感応して変位可能であり、且つ、前記弁体に作動連
   結されて該弁体を弾性支持しながらそれを弁座に着座さ
   せる方向に常に付勢可能な感圧部材とを備えており、 前記弁体が弁座に着座するときの当該弁体によるシール
   面積と、前記感圧部材の有効面積とが一致又は近似する
   ように設定されていることを特徴とする容量可変型圧縮
   機の制御弁。
2. 【請求項２】 前記感圧部材は前記弁体を弁座に着座さ
   せる方向に付勢する第１バネ機構を構成すると共に、前
   記通路室の吸入室側領域の側には、前記弁体を弁座から
   離間させる方向に付勢する第２バネ機構が設けられてお
   り、前記第１バネ機構と前記第２バネ機構とによって前
   記弁体は弁座に対し接離可能に弾性支持されていること
   を特徴とする請求項１に記載の容量可変型圧縮機の制御
   弁。
3. 【請求項３】 前記通路室の吸入室側領域において前記
   弁体に作動連結された先端部を有するロッドと、外部か
   らの電気制御によって調節可能な電磁付勢力でもって前
   記弁体を弁座から離す方向に前記ロッドを付勢可能なソ
   レノイド部とを更に備えていることを特徴とする請求項
   １又は２に記載の容量可変型圧縮機の制御弁。
4. 【請求項４】 前記ロッドの先端部と反対側の端部を収
   容する領域には、前記圧縮機の吸入室の圧力（Ｐｓ）が
   導かれ、且つ、前記弁体によるシール面積（Ｂ）は、前
   記感圧部材の有効面積（Ａ）に一致することを特徴とす
   る請求項３に記載の容量可変型圧縮機の制御弁。
5. 【請求項５】 前記ロッドの先端部と反対側の端部を収
   容する領域には、前記圧縮機のクランク室の圧力（Ｐ
   ｃ）が導かれ、且つ、前記弁体によるシール面積（Ｂ）
   は、前記感圧部材の有効面積（Ａ）と前記ロッドの反対
   側端部における有効受圧面積（Ｓ）との和に一致するこ
   とを特徴とする請求項３に記載の容量可変型圧縮機の制
   御弁。
6. 【請求項６】 前記容量可変型圧縮機は、外部駆動源の
   動力を該圧縮機に選択的に伝達するためのクラッチを備
   えたものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれ
   か一項に記載の容量可変型圧縮機の制御弁。