JP6108673B2 - 可変容量型圧縮機用制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、カーエアコン等に使用される可変容量型圧縮機用制御弁に係り、特に、弁体に作用する冷媒圧力による制御への悪影響を受け難くした可変容量型圧縮機用制御弁に関する。

この種の可変容量型圧縮機用制御弁としては、例えば下記特許文献１（の図１）に所載のものがある。この制御弁は、基本的には、図３（Ｂ）に主要部（弁本体部分）が簡略図示されているように、弁本体２０に、弁口２２が設けられた弁室２１及び圧縮機の吸入室に連通するＰｓ入出口２７（ここでは破線で示されているように弁本体２０を上下に貫通する縦孔）が設けられ、弁口２２より上流側（ここでは下側）に圧縮機の吐出室に連通するＰｄ導入口２５が設けられるとともに、弁口２２より下流側（ここでは上側）に圧縮機のクランク室に連通するＰｃ入出口２６が設けられている。その他、弁口２２を開閉するための弁体（弁棒）１５、弁体１５を弁口開閉方向に移動させるためのプランジャを有する電磁式アクチュエータ、圧縮機から吸入圧力ＰｓがＰｓ入出口を介して導入される感圧室、該感圧室の圧力に応じて弁体１５を弁口開閉方向に付勢する感圧応動部材等を備えている。

前記弁体１５は、上から順に、弁本体２０の上部に設けられた上側案内孔１９Ａに摺動自在に嵌挿された上部嵌挿部１５ｅ、中間小径部１５ｄ、弁口２２をその下側から開閉すべく弁室２１に配在された弁体部１５ａ、下部小径部１５ｃ、及び、弁本体２０の下部に設けられた下側案内孔１９Ｂに摺動自在に嵌挿された下部嵌挿部１５ｂを有し、該下部嵌挿部１５ｂの下端面に吸入圧力Ｐｓが作用するようにされている。

ここで、上部嵌挿部１５ｅの外径をφａ、弁口２２の口径をφｂ、弁体部１５ａの外径をφｃ、及び下部嵌挿部１５ｂの外径をφｄとすると、φｃ＞φｂ＞φａ≒φｄの関係を満たすようにそれらの寸法が設定されている。

また、特許文献２（の第３実施例）には、前記クランク室の圧力Ｐｃを前記Ｐｓ入出口を介して圧縮機の吸入室に逃がすための弁内逃がし通路が主弁体内に設けられるとともに、該弁内逃がし通路を開閉する副弁体が設けられ、主弁体は、上から順に、弁本体の上部に設けられた上側案内孔に摺動自在に嵌挿される上部嵌挿部、中間小径部、弁口をその下側から開閉すべく弁室に配在された主弁体部、下部小径部、及び、弁本体の下部に設けられた下側案内孔に摺動自在に嵌挿される下部嵌挿部を有し、該下部嵌挿部の下端面に吸入圧力Ｐｓ（又はクランク室圧力Ｐｃ）が作用するようにされ、上部嵌挿部の外径をφａ、弁口の口径をφｂ、主弁体部の外径をφｃ、及び下部嵌挿部の外径をφｄとすると、上記した図３（Ｂ）に示される従来例と同様に、φｃ＞φｂ＞φａ≒φｄの関係を満たすようにそれらの寸法が設定されている可変容量型圧縮機用制御弁が開示されている。

上記した如くの従来の制御弁（図３（Ｂ）に示されるもの）においては、上部嵌挿部１５ｅには、下向きに吸入圧力Ｐｓが作用するとともに、上向きにクランク室圧力Ｐｃが作用するが、Ｐｓ≒Ｐｃであるので、それらが相殺される。また、弁体部１５ａには、下向きにクランク室圧力Ｐｃが作用するとともに、上向きに吐出圧力Ｐｄが作用するが、Ｐｄ＞Ｐｃであるので、主弁体部１５ａには上向き（閉弁方向）にそれらの差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）分が作用する。また、下部嵌挿部１５ｂには、下向きに吐出圧力Ｐｄが作用するとともに、上向きに吸入圧力Ｐｓが作用するが、Ｐｄ＞Ｐｓであるので、下部嵌挿部１５には下向き（開弁方向）にそれらの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）分が作用する。

ここで、Ｐｓ≒Ｐｃ、［弁体部の外径φｃ］＞［下部嵌挿部の外径φｄ］であるので、弁体には上向き（閉弁方向）に、（Ｐｄ−Ｐｓ）×（弁体部の受圧面積−下部嵌挿部の受圧面積）に相当する力（閉弁力）が作用する。

特開２０１０−１８５２８５号公報 特願２０１１−１６１１２１号

上記した如くの可変容量型圧縮機用制御弁においては、制御精度等の観点からは、吐出圧力Ｐｄの影響を受けにくくしてクランク室圧力Ｐｃを制御することが望まれる。しかるに、閉弁時においては、吐出圧力Ｐｄの影響はほとんど受けないが、開弁時においては、上記のように、［弁体部の外径φｃ］＞［下部嵌挿部の外径φｄ］であるので、弁体には上向き（閉弁方向）に、（Ｐｄ−Ｐｃ）×（弁体部の受圧面積−下部嵌挿部の受圧面積）に相当する力（閉弁力）が作用し、これが制御に悪影響を与える。

また、上記制御弁においては、弁体１５の上部嵌挿部１５ｅと下部嵌挿部１５ｂがそれぞれ弁本体に上下２カ所設けられた案内孔１９Ａ、１９Ｂに嵌挿されて摺動するようにされているが、［弁体部１５ａの外径φｃ］＞［下部嵌挿部１５ｂの外径φｄ］とされて、弁体を弁本体に下から挿入して組み付けるようにされているため、弁本体には、予め弁体部１５ａを通すための、弁体部１５ａの外径φｃよりも大きな径の通し穴１８が形成されるとともに、この通し穴１８に、下部嵌挿部１５ｂが摺動自在に嵌挿される案内孔１９Ｂを有する筒状案内体５２が圧入等により取付固定されている。

このように、上側案内孔１９Ａは、他部材を介することなく弁本体に直接形成されているが、下側案内孔１９Ｂは、弁本体に取付固定された他部材（筒状案内体５２）に設けられているので、二つの案内孔１９Ａ、１９Ｂに軸芯ずれを生じやすく、この軸芯ずれに起因して弁体（上部嵌挿部１５ｅと下部嵌挿部１５ｂ）の摺動性が低下し、作動不良を招くおそれがある。作動不良を招きにくくするには、案内孔内周面と嵌挿部外周面との間に形成される摺動面間隙（クリアランス）を大きくすればよいが、摺動面間隙を大きくすると、弁内部での漏れ量が大きくなり、効率が低下する。また、摺動面間隙を大きくすると、大きな異物を噛み込みやすくなり、摺動面間隙に異物が詰まって弁体が動かなくなる（ロック、弁体置き去り）等の作動不良を生じやすくなる。さらに、他部材（筒状案内体５２）を後付けする必要があるため、部品コスト、加工組立コストが高い、部品組付性が悪い等の問題もある。

また、特許文献２に所載の制御弁において、クランク室圧力Ｐｃをより迅速に下げられるように主弁体内に設けられる弁内逃がし通路の孔径を大きく設定しようとすると、必然的に主弁体部の外径φｃを大きく設定する必要がある。このように主弁体部の外径を大きく設定すると、主弁体部の受圧面積が大きくなるため、主弁体に作用する上向きの力（閉弁力）が一層大きくなり、開弁しにくくなって、開弁するのに大きな力が要求され、電磁式アクチュエータとして大型のものを使用しなければならなくなる等の問題を生じる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、吐出圧力Ｐｄの影響を受けにくくしてクランク室圧力Ｐｃを高精度に制御することのできる可変容量型圧縮機用制御弁を提供することにある。

他の目的とするところは、弁内部での漏れ量を低減できるとともに、作動不良を生じにくくでき、部品コスト、加工組立コストを低く抑えることのできる可変容量型圧縮機用制御弁を提供することにある。

前記の目的を達成すべく、本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁は、基本的には、弁口が設けられた弁室及び圧縮機の吸入室に連通するＰｓ入出口を有し、前記弁口より上流側に圧縮機の吐出室に連通するＰｄ導入口が設けられるとともに、前記弁口より下流側に前記圧縮機のクランク室に連通するＰｃ入出口が設けられた弁本体と、前記弁口を開閉するための主弁体と、該主弁体を弁口開閉方向に移動させるためのプランジャを有する電磁式アクチュエータと、前記電磁式アクチュエータ内に設けられ、前記圧縮機から吸入圧力Ｐｓが前記Ｐｓ入出口を介して導入される感圧室及び該感圧室の圧力に応じて前記主弁体を弁口開閉方向に付勢する感圧応動部材と、を備え、前記クランク室の圧力Ｐｃを前記Ｐｓ入出口を介して前記圧縮機の吸入室に逃がすための弁内逃がし通路が前記主弁体内に設けられるとともに、該弁内逃がし通路を開閉する副弁体が設けられ、前記主弁体は、上から順に、前記弁本体の上部に設けられた上側案内孔に摺動自在に嵌挿される上部嵌挿部、中間小径部、前記弁口をその下側から開閉すべく前記弁室に配在された弁体部、下部小径部、及び、前記弁本体の下部に設けられた下側案内孔に摺動自在に嵌挿される下部嵌挿部を有すると共に、前記中間小径部の外周部と前記弁内逃がし通路とを連通する横孔を有し、該下部嵌挿部の下端面にクランク室圧力Ｐｃが作用するようにされ、前記上部嵌挿部の外径をφａ、前記弁口の口径をφｂ、前記主弁体部の外径をφｃ、及び前記下部嵌挿部の外径をφｄとすると、φｃ≒φｄ＞φｂ＞φａの関係を満たすようにそれらの寸法が設定されていることを特徴としている。

好ましい態様では、前記電磁式アクチュエータの吸引力により前記プランジャが最下降位置から上方向に連続的に移動せしめられるとき、前記プランジャと一緒に前記副弁体が前記弁内逃がし通路を閉じたまま上方向に移動するとともに、該副弁体に追従するように主弁体が上方向に移動せしめられ、前記主弁体により前記弁口が閉じられた後、さらに前記プランジャが上方向に移動せしめられると、前記副弁体が前記弁内逃がし通路を開くようにされる。

この場合、さらに具体的な好ましい態様では、前記主弁体を閉弁方向に付勢する閉弁ばねを備え、前記プランジャの最下降位置からの上方向移動量が第１リフト量に達するまでは、前記主弁体が前記閉弁ばねの付勢力により前記プランジャに追従するように閉弁方向に移動し、前記上方向移動量が前記第１リフト量に達すると、前記主弁体により前記弁口が閉じられ、さらに前記上方向移動量が前記第１リフト量より所定量大なる第２リフト量になるまでは、前記プランジャにより前記副弁体が前記所定量引き上げられて前記弁内逃がし通路が開かれるようにされる。

別の好ましい態様では、前記上側案内孔と下側案内孔とは、共通の中心軸線を持つように他部材を介することなく前記弁本体に直接形成される。

本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁では、［弁体部の外径φｃ］≒［下部嵌挿部の外径φｄ］＞［弁口の口径φｂ］＞［上部嵌挿部の外径φａ］の関係を満たすようにそれらの寸法が設定されるので、弁体部に作用する上向きの力（閉弁力）と下部嵌挿部に作用する下向きの力（開弁力）とが相殺され、このため、主弁開弁時においても吐出圧力Ｐｄの影響をさほど受けなくなり、その結果、クランク室圧力Ｐｃの制御精度等を向上させることができる。

また、上側案内孔及び下側案内孔は、共に他部材を介することなく単一の弁本体に直接形成されているので、従来例のもののように下側案内孔が弁本体に後付けされる別部材に形成されている場合に比して、二つの案内孔に軸芯ずれを生じにくく、弁体（の上部嵌挿部と下部嵌挿部）の摺動性が良好となる。

また、軸芯ずれを生じにくいことから、案内孔内周面と嵌挿部外周面との間に形成される摺動面間隙（クリアランス）を小さくすることができるので、弁内部での漏れ量を低減できるとともに、大きな異物を噛み込みにくくなり、摺動面間隙に異物が詰まって弁体が動かなくなる（ロック、弁体置き去り）等の作動不良を生じにくくできる。さらに、他部材（筒状案内体）を後付けする必要がないため、部品コスト、加工組立コストを低く抑えることができるとともに、部品組付性等も向上する。

本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の第１実施例を示す縦断面図。 図１に示される制御弁の弁本体部分の拡大図。 本発明第１実施例（Ａ）と従来例（Ｂ）との相違点の説明に供される主要部概略図。 本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の第２実施例の主弁：開、副弁：閉の状態（通常制御時）を示す縦断面図。 図４に示される制御弁の弁本体部分の拡大図。 本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の第２実施例の主弁：閉、副弁：開の状態（圧縮機起動時）を示す縦断面図。 （Ａ）は図４の要部拡大図、（Ｂ）は図６の要部拡大図。 （Ａ）は通常制御時における圧縮機と制御弁との間の冷媒圧力流通状況を示す図、（Ｂ）は圧縮機起動時における圧縮機と制御弁との間の冷媒圧力流通状況を示す図。 本発明実施例の制御弁の吐出圧力Ｐｄと閉弁力Ｐｔの関係を示すグラフ。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の第１実施例を示す縦断面図、図２は、図１に示される制御弁の弁本体部分の拡大図、図３（Ａ）、（Ｂ）は、本発明第１実施例と従来例との相違点の説明に供される主要部概略図である。図示の第１実施例の制御弁１において、前述した図３（Ｂ）に示される従来例の制御弁５の各部に対応する部分には同一の符号が付されている。

図示の制御弁１は、作動棒１４に一体に連結された弁体１５と、中心軸線Ｏを共通の中心軸線とする上側案内孔１９Ａ及び下側案内孔１９Ｂを有する弁本体２０と、電磁式アクチュエータ３０とを備える。弁本体２０は、上側案内孔１９Ａと下側案内孔１９Ｂとの間に、弁体１５の弁体部１５ａにより開閉される弁口（弁シート部）２２が設けられた弁室２１を有し、この弁室２１の外周部（弁口２２より上流側）に圧縮機から吐出圧力Ｐｄの冷媒を導入するための複数のフィルタ２５Ａ付きＰｄ導入口２５が設けられるとともに、弁口２２の下流側に、圧縮機のクランク室に連通するフィルタ２６Ａ付きのＰｃ入出口２６が設けられている。

電磁式アクチュエータ３０は、通電励磁用のコネクタ部３１を有するコイル３２、該コイル３２の内周側に配在された円筒状のステータ３３、該ステータ３３の下端部内周に圧入固定された断面凹字状の吸引子３４、ステータ３３の下端部外周（段差部）にその上端部がＴＩＧ溶接により接合された鍔状部３５ａ付きパイプ３５、吸引子３４の下方でパイプ３５の内周側に上下方向に摺動自在に配在されたプランジャ３７、及び、前記コイル３２の外周を覆うように配在された有底穴付き円筒状のハウジング６０を備えている。ここでは、電磁式アクチュエータ３０のうちの、プランジャ３７を除いた、コイル３２、ステータ３３、及び吸引子３４等からなる部分をソレノイド部３０Ａと称する。

また、前記ステータ３３の上部には、六角穴付きの調節ねじ６５が螺合せしめられ、ステータ３３の内周側における前記調節ねじ６５と吸引子３４との間には、圧縮機の吸入圧力Ｐｓが導入される感圧室４５が形成され、この感圧室４５には感圧応動部材としての、ベローズ４１、逆凸字状の上ストッパ４２、逆凹字状の下ストッパ４３、及び圧縮コイルばね４４からなるベローズ本体４０が配在され、さらに、ベローズ本体４０と吸引子３４との間には、ベローズ本体４０を収縮させる方向（調節ねじ６５側に圧縮する方向）に付勢する圧縮コイルばね４６が縮装されている。また、ベローズ本体４０の下ストッパ４３（の逆凹部）とプランジャ３７（の凹部３７ｂ）との間には、前記吸引子３４を貫通する段付きの作動棒１４が配在され、さらに、吸引子３４と作動棒１４の大径部１４ｃ上端段丘面との間には、作動棒１４及びプランジャ３７を下方（開弁方向）に付勢する圧縮コイルばねからなる開弁ばね４７が縮装されている。

作動棒１４に一体に連結された弁体１５は、上から順に、作動棒１４の下端部（凹穴部）１４ｂが圧入等で連結固定される上端凸部１５ｉ、プランジャ３７の底部に設けられた係止部３８が嵌合せしめられる環状溝部１５ｊ、上側案内孔１９Ａに摺動自在に嵌挿される上部嵌挿部１５ｅ、上部嵌挿部１５ｅより小径の中間小径部１５ｄ、弁口２２をその下側から開閉すべく弁室２１に配在された、上部嵌挿部１５ｅより大径の弁体部１５ａ、弁体部１５ａより小径の下側小径部１５ｃ及び下側案内孔１９Ｂに摺動自在に嵌挿される下部嵌挿部１５ｂを有し、下部嵌挿部１５ｂの下端面に吸入圧力Ｐｓが作用するようにされている。

この弁体１５の上端凸部１５ｉと作動棒１４の下端部（凹穴部）１４ｂとの連結固定部の下方の環状溝部（小径部）１５ｊに、プランジャ３７の底部に設けられた係止部３８が嵌合せしめられて、弁体１５とプランジャ３７とが一体的に昇降せしめられるようになっている。

また、弁本体２０には、吸入圧力Ｐｓを感圧室４５（ベローズ本体４０）に導くべく、直線状の上下貫通穴からなるＰｓ入出口（通路）２７が設けられている。より詳細には、弁本体２０における上側案内孔１９Ａより上側で感圧室４５より下側に、プランジャ３７が配在されるプランジャ室５８が設けられ、Ｐｓ入出口２７の上端が前記プランジャ室５８に開口せしめるとともに、その下端が弁本体２０の下端面（後述するＰｓ導入室８８）に開口せしめられている。

また、弁本体２０の上端部には、Ｏリング５７を介して前記パイプ３５の下端鍔状部３５ａが乗せられ、この鍔状部３５ａと前記コイル３２との間には鍔状部５６ａ付き短円筒状のパイプホルダ５６が介装され、それらの鍔状部３５ａ、５６ａが弁本体２０の上端外周かしめ部２９により共締め固定されている。また、パイプホルダ５６の上端部には、前記ハウジング６０の穴付き底部６１が圧入固定され、ハウジング６０の上端部６２は、前記コネクタ部３１の鍔状部３１ｃ上にかしめ固定され、ハウジング６０とコネクタ部３１とコイル３２との間にはＯリング６６が介装されている。なお、コネクタ部３１の中央下部には、前記調節ねじ６５の六角穴に嵌合せしめられる凸部３１ｂが突設された凹部３１ａが形成されており、この凹部３１ａ内に前記ステータ３３及び調節ねじ６５の上部が挿入されている。

上記構成に加えて、本第１実施例の制御弁１においては、図２及び図３（Ａ）に示される如くに、主弁体１５の上部嵌挿部１５ｅの外径をφａ、弁口２２の口径をφｂ、主弁体部１５ａの外径をφｃ、及び下部嵌挿部１５ｂの外径をφｄとすると、［主弁体部１５ａの外径φｃ］≒［下部嵌挿部１５ｂの外径φｄ］＞［弁口２２の口径φｂ］＞［上部嵌挿部１５ｅの外径φａ］の関係を満たすようにそれらの寸法が設定されている。

このような構成を有する制御弁１は、可変容量型圧縮機の機体ハウジング１００における斜板室近傍に形成された弁装着穴（段付き穴）８０に組み付けられる。弁装着穴８０の上部には抜け止め用のスナップリング（Ｃ形リング）８１が取着されており、このスナップリング８１がハウジング６０の上端部（かしめ部）６２に当接せしめられている。また、機体ハウジング１００には、Ｐｄ導入口２５、Ｐｃ入出口２６、並びに、Pｓ入出口２７（Pｓ導入室８８）に連通するＰｄ通路９２、Ｐｃ通路９３、並びにＰｓ通路９１が設けられている。また、制御弁１の外周面と弁装着穴８０の内周面との間の要所には、Ｐｄ、Ｐｃ、Ｐｓが洩れないように、Ｏリング８２、８３、８４が配在されている。

弁装着穴８０の底部（下部）と弁本体２０の下端部との間には、Ｐｓ導入室８８が設けられ、Ｐｓ通路９１を介してＰｓ導入室８８に導入された吸入圧力Ｐｓは、弁体１５（の下部嵌挿部１５ｂ）の下端面に作用するとともに、Ｐｓ入出口２７を介してプランジャ室５８及び感圧室４５に導かれ、かつ、主弁体１５（の上部嵌挿部１５ｅ）の上端面に作用する。

かかる構成のもとで、弁開度は、従来例のものと同様に、コイル３２、ステータ３３及び吸引子３４等からなるソレノイド部３０Ａによるプランジャ３７の吸引力と、ベローズ装置４０の付勢力（伸張力、収縮力）と、開弁ばね４７及びコイルばね４６による付勢力と、主弁体１５に作用する開弁方向の力と閉弁方向の力とによって決定され、その弁開度に応じて、圧縮機のクランク室圧力Ｐｃが調整され、これに伴い、圧縮機の斜板の傾斜角度及びピストンのストロークが調整されて、吐出容量が増減される。

このような構成とされた第１実施例の可変容量型圧縮機用制御弁１においては、［弁体部１５ａの外径φｃ］≒［下部嵌挿部１５ｂの外径φｄ］＞［弁口２２の口径φｂ］＞［上部嵌挿部１５ｅの外径φａ］の関係を満たすようにそれらの寸法が設定されているので、弁体１５の上部嵌挿部１５ｅには、下向きに吸入圧力Ｐｓが作用するとともに、上向きにクランク室圧力Ｐｃが作用するが、Ｐｓ≒Ｐｃであるので、それらが相殺される。また、弁体部１５ａには、下向きにクランク室圧力Ｐｃが作用するとともに、上向きに吐出圧力Ｐｄが作用するが、Ｐｄ＞Ｐｃであるので、主弁体部１５ａには上向き（閉弁方向）にそれらの差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）分が作用する。また、下部嵌挿部１５ｂには、下向きに吐出圧力Ｐｄが作用するとともに、上向きに吸入圧力Ｐｓが作用するが、Ｐｄ＞Ｐｓであるので、下部嵌挿部１５ｂには下向き（開弁方向）にそれらの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）分が作用する。

ここで、Ｐｓ≒Ｐｃ、［主弁体部の外径φｃ］≒［下部嵌挿部の外径φｄ］とされているので、主弁体部１５ａに作用する上向きの力（閉弁力）と下部嵌挿部１５ｂに作用する下向きの力（開弁力）とが相殺される。このため、主弁１１の開弁時においても吐出圧力Ｐｄの影響をさほど受けなくなり、その結果、クランク室圧力Ｐｃの制御精度等を向上させることができる。

また、上側案内孔１９Ａ及び下側案内孔１９Ｂは、共に他部材を介することなく単一の弁本体２０に直接形成されているので、図３（Ｂ）に示される従来例のもののように下側案内孔１９Ｂが弁本体２０に後付けされる別部材（筒状案内体５２）に形成されている場合に比して、二つの案内孔１９Ａ、１９Ｂに軸芯ずれを生じにくく、弁体１５（上部嵌挿部１５ｅと下部嵌挿部１５ｂ）の摺動性が良好となる。

また、軸芯ずれを生じにくいことから、案内孔内周面と嵌挿部外周面との間に形成される摺動面間隙（クリアランス）を小さくすることができるので、弁内部での漏れ量を低減できるとともに、大きな異物を噛み込みにくくなり、摺動面間隙に異物が詰まって弁体が動かなくなる（ロック、弁体置き去り）等の作動不良を生じにくくできる。さらに、他部材（筒状案内体５２）を後付けする必要がないため、部品コスト、加工組立コストを低く抑えることができるとともに、部品組付性等も向上する。

図４、図６は、それぞれ本発明に係る可変容量型圧縮機用制御弁の第２実施例を示す縦断面図であり、図４は主弁：開、副弁：閉の状態（通常制御時）、図６は主弁：閉、副弁：開の状態（圧縮機起動時）を示している。また、図５は、図４の弁本体部分の拡大図、図７（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ図４、図６の要部拡大図、図８（Ａ）は通常制御時における圧縮機と制御弁との間の冷媒圧力流通状況を示す図、図８（Ｂ）は圧縮機起動時における圧縮機と制御弁との間の冷媒圧力流通状況を示す図である。なお、第２実施例の制御弁２において、前述した第１実施例の制御弁１の各部に対応する部分には共通の符号が付されている。

図示第２実施例の制御弁２は、弁口２２が設けられた弁本体２０と、弁口２２を開閉するための主弁体１５と、該主弁体１５を弁口開閉方向に移動させるための電磁式アクチュエータ３０と、感圧応動部材としてのベローズ装置４０とを備えている。

電磁式アクチュエータ３０は、通電励磁用のコイル３２、該コイル３２の上側に取り付けられたコネクタヘッド３１、コイル３２の内周側に配在されたステータ３３及び吸引子３４、ステータ３３及び吸引子３４の下端部外周（段差部）にその上端部がＴＩＧ溶接により接合された案内パイプ３５、吸引子３４の下方で案内パイプ３５の内周側に上下方向に摺動自在に配在された有底円筒状のプランジャ３７、前記コイル３２及びコネクタヘッド３１に外挿される段付き円筒状のハウジング６０、及び、該ハウジング６０の下端部と案内パイプ３５との間に配在されてそれらを弁本体２０の上部に固定するためのホルダ２９を備えている。ここでは、電磁式アクチュエータ３０のうちの、プランジャ３７を除いた、コイル３２、ステータ３３、及び吸引子３４等からなる部分をソレノイド部３０Ａと称する。

また、前記ステータ３３の上部には、六角穴付きの調節ねじ６５が螺合せしめられ、ステータ３３の内周側における前記調節ねじ６５と吸引子３４との間には、圧縮機１００の吸入圧力Ｐｓが導入される感圧室４５が形成され、この感圧室４５には感圧応動部材としての、ベローズ４１、逆凸字状の上ストッパ４２、逆凹字状の下ストッパ４３、及び圧縮コイルばね４４からなるベローズ装置４０が配在され、さらに、下ストッパ４３の凹部内には後述する副弁体１７の中間小径部１７ｄが嵌挿され、下ストッパ４３と吸引子３４との間には、ベローズ装置４０を収縮させる方向に付勢する圧縮コイルばね４６が縮装されている。

プランジャ３７の内周中央部には、後述する副弁体１７の下部小径部１７ｂを挿通する挿通穴３６ｂ及び中間大径係止部１７ｃを掛止するための掛止部３６ａを有する掛止部材３６が圧入等により固定されている。

また、吸引子３４と後述する副弁体１７の中間大径係止部１７ｃ（プランジャ３７）との間には、副弁体１７及びプランジャ３７を下方（開弁方向）に付勢する逆円錐状の圧縮コイルばね（開弁ばね）４７が縮装されている。

前記主弁体１５は、下から順に、下端小径部１５ｓ、下部嵌挿部１５ｂ、下側小径部１５ｃ、主弁体部１５ａ、中間小径部１５ｄ、上部嵌挿部１５ｅ、上部小径部１５ｆ、及び鍔状係止部１５ｋからなっており、その内部には縦方向に貫通するように弁内逃がし通路１６の一部を構成する貫通逃がし孔１６Ａが設けられており、この貫通逃がし孔１６Ａの上端部が、副弁体１７の副弁体部１７ａが離接する副弁シート部２３となっている。また主弁体１５の中間小径部１５ｄには、複数個の横孔１６ｓが設けられている。

主弁体１５の上部小径部１５ｆには、プランジャ３７の底部に設けられた内鍔状掛止部３７ｋが緩く外嵌され、この内鍔状掛止部３７ｋは主弁体１５の鍔状係止部１５ｋより小径とされ、プランジャ３７が主弁体１５に対して上方向に移動せしめられるとき、内鍔状掛止部３７ｋにより鍔状係止部１５ｋが引っ掛けられて主弁体１５が引き上げられるようになっている。

一方、前記弁本体２０の上半部には、プランジャ３７の最下降位置を規制するための凸状のストッパ部２４が設けられ、このストッパ部２４の凸部外周には、圧縮機１００の吸入圧力Ｐｓの入出室２８が形成されるとともに、その外周側に複数個のＰｓ入出口２７が形成され、このＰｓ入出口２７から入出室２８に導入された吸入圧力Ｐｓは、プランジャ３７の周壁部に形成された複数個の横孔３７ｓ、副弁体１７の下部小径部１７ｂと挿通穴３６ｂとの間に形成される隙間、プランジャ３７の外周と案内パイプ３５との間に形成される隙間等を介して前記感圧室４５に導入される。

ストッパ部２４の中央部には、前記主弁体１５の上部が摺動自在に嵌挿される上側案内孔１９Ａが形成され、この上側案内孔１９Ａの下端部が後述する主弁体１５の主弁体部１５ａにより開閉される弁口２２（弁シート部）となっている。ここでは、主弁体部１５ａと弁口２２とで主弁部１１が構成される。

副弁体１７は、下から順に、弁内逃がし通路１６を開閉すべく前記副弁シート部２３に離接する平型の副弁体部１７ａ、下部小径部１７ｂ、中間大径係止部１７ｃ、及び中間小径部１７ｄからなっており、ここでは、副弁シート部２３と副弁体部１７ａとで副弁部１２が構成される。

また、弁本体２０の下半分中央部には、組立時に主弁体１５を挿通させるための、上側案内孔１９Ａより大径の挿通穴１８が設けられている。この挿通穴１８の下部には段付き円筒状の案内筒部材１３が圧入等により挿着固定されている。案内筒部材１３は、上から順に、薄肉小径部１３ａ、厚肉大径部１３ｂ、及び内鍔状ばね受け部１３ｃからなっており、その内周は、主弁体１５の下部嵌挿部１５ｂが摺動自在に嵌挿される下側案内孔１９Ｂとなっている。上記内鍔状ばね受け部１３ｃと主弁体１５における下端小径部１５ｓと下部嵌挿部１５ｂとの段差部（段丘部）１５ｇとの間には、圧縮コイルばねからなる閉弁ばね５０が縮装されている。

前記挿通穴１８における案内筒部材１３より上側で前記弁口２２より下側部分が弁室２１となっており、この弁室２１には、圧縮機１００の吐出室１０６に連通するＰｄ導入口２５が複数個開口せしめられている。

また、弁本体２０の下端部には、フィルタとして機能する蓋状部材４８が螺着等により固定されており、この蓋状部材４８より上側で主弁体１５より下側が、圧縮機１００のクランク室１０４に連通するＰｃ入出室（入出口）２６となっている。

本実施例では、主弁体１５に形成された貫通逃がし孔１６Ａ、プランジャ３７内、横孔３７ｓ、入出室２８などで、クランク室１０４の圧力ＰｃをＰｓ入出口２７を介して圧縮機１００の吸入室１０７に逃がすための弁内逃がし通路１６が構成される。

また、主弁体１５の貫通逃がし孔１６Ａの上端縁部である副弁シート部２３に、副弁体１７の副弁体部１７ａが離接することにより、前記弁内逃がし通路１６が開閉されるようになっている。

ここで、本実施例の制御弁２では、図４、図７（Ａ）に示される如くに、プランジャ３７、主弁体１５、及び副弁体１７が最下降位置にある状態（プランジャ３７の最下端面がストッパ部２４に当接、主弁部１１は全開、副弁部１２は全閉）において、主弁体１５の主弁体部１５ａと弁口２２（弁シート部）との間の離隔距離は第１リフト量Ｌｖとされ、プランジャ３７の内鍔状掛止部３７ｋと主弁体１５の鍔状係止部１５ｋとの離隔距離は所定量Ｌａとされ、前記プランジャ３７の最大リフト量Ｌｐ（プランジャ３７の最下降位置から最上昇位置までのリフト量）は、第１リフト量Ｌｖ＋所定量Ｌａ＝第２リフト量となっている。

上記構成に加えて、本実施例の制御弁においては、図５に示される如くに、主弁体１５の上部嵌挿部１５ｅの外径をφａ、弁口２２の口径をφｂ、主弁体部１５ａの外径をφｃ、及び下部嵌挿部１５ｂの外径をφｄとすると、［主弁体部１５ａの外径φｃ］≒［下部嵌挿部１５ｂの外径φｄ］＞［弁口２２の口径φｂ］＞［上部嵌挿部１５ｅの外径φａ］の関係を満たすようにそれらの寸法が設定されている。

次に制御弁２の動作を説明する。
通常制御時（Ｐｄ→Ｐｃ制御時）には、プランジャ３７のリフト量は、最大でも前記第１リフト量Ｌｖ強とされ、圧縮機起動時には、プランジャ３７のリフト量は、前記第２リフト量Ｌｐとされる。

詳しくは、通常制御時（Ｐｄ→Ｐｃ制御時）には、コイル３２、ステータ３３及び吸引子３４等からなるソレノイド部３０Ａが通電励磁されると、吸引子３４にプランジャ３７が引き寄せられ、これに伴い、プランジャ３７に固着された掛止部材３６の掛止部３６ａに副弁体１７の中間大径係止部１７ｃが係止されるので、プランジャ３７と一体に副弁体１７が上方向に移動するとともに、この動きに追従して、閉弁ばね５０の付勢力により主弁体１５が上方（閉弁方向）に移動せしめられる。一方、圧縮機１００からＰｓ入出口２７に導入された吸入圧力Ｐｓは、入出室２８からプランジャ３７の横孔３７ｓ等を介して感圧室４５に導入され、ベローズ装置４０（内部は真空圧）は感圧室４５の圧力（吸入圧力Ｐｓ）に応じて伸縮変位（吸入圧力Ｐｓが高いと収縮、低いと伸張）し、該変位がプランジャ３７や副弁体１７を介して主弁体１５に伝達され、それによって、弁開度（弁口２２と主弁体部１５ａとの離隔距離）が調整される。

すなわち、弁開度は、コイル３２、ステータ３３及び吸引子３４等からなるソレノイド部３０Ａによるプランジャ３７の吸引力と、ベローズ装置４０の付勢力（伸張力、収縮力）と、閉弁ばね５０、開弁ばね４７及びコイルばね４６による付勢力と、主弁体１５に作用する開弁方向の力と閉弁方向の力とによって決定され、その弁開度に応じて、クランク室１０４の圧力Ｐｃが調整され、これに伴い、圧縮機１００の斜板１０２の傾斜角度及びピストン１０５のストロークが調整されて、吐出容量が増減される。

この場合、主弁体１５は閉弁ばね５０の付勢力により常に上向きに付勢されているとともに、副弁体１７は開弁ばね４７の付勢力により常に下向きに付勢されているので、副弁体部１７ａは副弁シート部２３に押し付けられた状態（副弁部１２が閉弁）となり、弁内逃がし通路１６は主弁体１５内で遮断されている。そのため、弁内逃がし通路１６を通じてクランク室圧力Ｐｃが吸入室１０７に逃がされることはない。

それに対し、圧縮機起動時には、ソレノイド部３０Ａが通電励磁されて、吸引子３４にプランジャ３７が引き寄せられ、このプランジャ３７と一緒に副弁体１７が上方向に移動し、この上方向移動に追従して主弁体１５が上方向に移動せしめられ、主弁体１５の主弁体部１５ａにより弁口２２が閉じられた後、さらにプランジャ３７が上方向に移動せしめられ、これによって副弁体１７が弁内逃がし通路１６を開くようにされている。

より詳細には、プランジャ３７の上方向移動量が第１リフト量Ｌｖに達するまでは、主弁体１５が閉弁ばね５０の付勢力によりプランジャ３７及び副弁体１７の上方向移動に追従するように閉弁方向に移動し、前記上方向移動量が前記第１リフト量Ｌｖに達すると、主弁体１５の主弁体部１５ａにより弁口２０が閉じられ、この主弁１１閉弁状態からさらにプランジャ３７が前記所定量Ｌａ分上方向に移動せしめられる。言い換えれば、プランジャ３７の上方向移動量が前記第１リフト量Ｌｖに達した後、プランジャ３７の内鍔状掛止部３７ｋが副弁体１７の鍔状係止部１５ｋに係止されるまでの所定量Ｌａ分だけ副弁体１７が引き上げられる（第１リフト量Ｌｖ＋所定量Ｌａ＝第２リフト量）。この場合、主弁体１５は閉弁状態のまま不動であるので、副弁体１７の副弁体部１７ａは、副弁シート部２３から所定量Ｌａ分リフトせしめられ、これによって弁内逃がし通路１６が開かれる。

このように、本実施例の制御弁２においては、圧縮機起動時に、クランク室１０４の圧力Ｐｃは機内逃がし通路１０８と弁内逃がし通路１６の二つの通路を通じて吸入室１０７に逃がされることになるため、圧縮機起動時において吐出容量が大きくなるまでに要する時間を従来のものに比べて大幅に短縮することができる。

また、通常時（Ｐｄ→Ｐｃ制御時）には、弁内逃がし通路１６は副弁体１７により閉じられているため、圧縮機の運転効率が低下することはない。

また、副弁体１７の開弁操作をベローズ装置の伸縮力に頼らずにソレノイド部３０Ａの吸引力でプランジャ３７を上方向に移動させることによって行うようにされているので、副弁体１７を確実に開弁させることができ、信頼性が向上する。

また、主弁体１５とその案内孔（内壁面）１９Ａ、１９Ｂとの間に形成される摺動面間隙に微小異物が詰まる等して閉弁ばね５０の付勢力だけでは主弁体１５が上方向に移動しなくなる事態（弁ロック、主弁体置き去り等の作動不良）が生じやすい状況であっても、本実施例では、ソレノイド部３０Ａの吸引力でプランジャ３７を引き上げて、プランジャ３７の内鍔状掛止部３７ｋで主弁体１５の鍔状係止部１５ｋを引っ掛けて主弁体１５を引き上げることができるので、弁ロック、主弁体置き去り等の作動不良を生じ難くできる。

上記構成に加えて、［主弁体部１５ａの外径φｃ］≒［下部嵌挿部１５ｂの外径φｄ］＞［弁口２２の口径φｂ］＞［上部嵌挿部１５ｅの外径φａ］の関係を満たすようにそれらの寸法が設定されているので、主弁体１５の上部嵌挿部１５ｅには、下向きに吸入圧力Ｐｓが作用するとともに、上向きにクランク室圧力Ｐｃが作用するが、Ｐｓ≒Ｐｃであるので、それらが相殺される。また、主弁体部１５ａには、下向きにクランク室圧力Ｐｃが作用するとともに、上向きに吐出圧力Ｐｄが作用するが、Ｐｄ＞Ｐｃであるので、主弁体部１５ａには上向き（閉弁方向）にそれらの差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）分が作用する。また、下部嵌挿部１５ｂには、下向きに吐出圧力Ｐｄが作用するとともに、上向きにクランク室圧力Ｐｃ作用するが、Ｐｄ＞Ｐｃであるので、下部嵌挿部１５ｂには下向き（開弁方向）にそれらの差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）分が作用する。

ここで、［主弁体部の外径φｃ］≒［下部嵌挿部の外径φｄ］とされているので、主弁体部１５ａに作用する上向きの力（閉弁力Ｐｔ）と下部嵌挿部１５ｂに作用する下向きの力（開弁力）とが相殺される。このため、主弁１１の開弁時においても吐出圧力Ｐｄの影響をさほど受けなくなり、その結果、クランク室圧力Ｐｃの制御精度等を向上させることができる。

また、クランク室圧力Ｐｃをより迅速に下げられるように弁体内逃がし通路１６Ａの孔径を大きく設定して主弁体部の外径φｃも大きくした場合でも、閉弁力Ｐｔは、図９に示される如くに、吐出圧力Ｐｄが大きくなっても略一定値（適度な荷重）で維持されるので、開弁しにくくなることはなく、電磁式アクチュエータ等は従前のものをそのまま使用することができる。

また、主弁体部１５ａの外径φｃと下部嵌挿部１５ｂの外径φｄとが略同一に設定されて主弁体１５の最大径となっていることから、従来のように主弁体部１５ａの外径φｃのみが最大径のものに比して、加工が容易となり、加工時間や加工コストを削減することができる。

なお、第２実施例の制御弁２において、主弁体１５の下部嵌挿部１５ｂが摺動自在に嵌挿される下側案内孔１９Ｂは、弁本体２０に後付けされる他部材（案内筒部材１３）に形成されているが、必ずしもこのようにする必要はなく、下側案内孔１９Ｂを、第１実施例の制御弁１と同様に、上側案内孔１９Ａと共に他部材を介することなく単一の弁本体２０に直接形成するようにしてもよく、このようにすることによって、二つの案内孔１９Ａ、１９Ｂに軸芯ずれを生じにくくでき、弁体１５（上部嵌挿部１５ｅと下部嵌挿部１５ｂ）の摺動性が良好となる。

また、軸芯ずれを生じにくいことから、案内孔内周面と嵌挿部外周面との間に形成される摺動面間隙（クリアランス）を小さくすることができるので、弁内部での漏れ量を低減できるとともに、大きな異物を噛み込みにくくなり、摺動面間隙に異物が詰まって弁体が動かなくなる（ロック、弁体置き去り）等の作動不良を生じにくくできる。さらに、他部材（案内筒部材１３）を後付けする必要がないため、部品コスト、加工組立コストを低く抑えることができるとともに、部品組付性等も向上する。

１、２ 可変容量型圧縮機用制御弁
１１ 主弁部
１２ 副弁部
１５ 主弁体
１５ａ 弁体部
１５ｂ 下部嵌挿部
１５ｃ 下部小径部
１５ｄ 中間小径部
１５ｅ 上部嵌挿部
１６ 逃がし通路
１７ 副弁体
１９Ａ 上側案内孔
１９Ｂ 下側案内孔
２０ 弁本体
２１ 弁室
２２ 弁口
２５ Ｐｄ導入口
２６ Ｐｃ入出口
２７ Ｐｓ入出口
３０ 電磁式アクチュエータ
３０Ａ ソレノイド部
３７ プランジャ
４０ ベローズ装置（感圧応動部材）
４５ 感圧室
５８ プランジャ室

Claims (4)

1. 弁口が設けられた弁室及び圧縮機の吸入室に連通するＰｓ入出口を有し、前記弁口より上流側に圧縮機の吐出室に連通するＰｄ導入口が設けられるとともに、前記弁口より下流側に前記圧縮機のクランク室に連通するＰｃ入出口が設けられた弁本体と、前記弁口を開閉するための主弁体と、該主弁体を弁口開閉方向に移動させるためのプランジャを有する電磁式アクチュエータと、前記電磁式アクチュエータ内に設けられ、前記圧縮機から吸入圧力Ｐｓが前記Ｐｓ入出口を介して導入される感圧室及び該感圧室の圧力に応じて前記主弁体を弁口開閉方向に付勢する感圧応動部材と、を備え、前記クランク室の圧力Ｐｃを前記Ｐｓ入出口を介して前記圧縮機の吸入室に逃がすための弁内逃がし通路が前記主弁体内に設けられるとともに、該弁内逃がし通路を開閉する副弁体が設けられ、
   前記主弁体は、上から順に、前記弁本体の上部に設けられた上側案内孔に摺動自在に嵌挿される上部嵌挿部、中間小径部、前記弁口をその下側から開閉すべく前記弁室に配在された主弁体部、下部小径部、及び、前記弁本体の下部に設けられた下側案内孔に摺動自在に嵌挿される下部嵌挿部を有すると共に、前記中間小径部の外周部と前記弁内逃がし通路とを連通する横孔を有し、該下部嵌挿部の下端面にクランク室圧力Ｐｃが作用するようにされ、
   前記上部嵌挿部の外径をφａ、前記弁口の口径をφｂ、前記主弁体部の外径をφｃ、及び前記下部嵌挿部の外径をφｄとすると、φｃ≒φｄ＞φｂ＞φａの関係を満たすようにそれらの寸法が設定されていることを特徴とする可変容量型圧縮機用制御弁。
2. 前記電磁式アクチュエータの吸引力により前記プランジャが最下降位置から上方向に連続的に移動せしめられるとき、前記プランジャと一緒に前記副弁体が前記弁内逃がし通路を閉じたまま上方向に移動するとともに、該副弁体に追従するように主弁体が上方向に移動せしめられ、前記主弁体により前記弁口が閉じられた後、さらに前記プランジャが上方向に移動せしめられると、前記副弁体が前記弁内逃がし通路を開くようにされていることを特徴とする請求項１に記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
3. 前記主弁体を閉弁方向に付勢する閉弁ばねを備え、前記プランジャの最下降位置からの上方向移動量が第１リフト量に達するまでは、前記主弁体が前記閉弁ばねの付勢力により前記プランジャに追従するように閉弁方向に移動し、前記上方向移動量が前記第１リフト量に達すると、前記主弁体により前記弁口が閉じられ、さらに前記上方向移動量が前記第１リフト量より所定量大なる第２リフト量になるまでは、前記プランジャにより前記副弁体が前記所定量引き上げられて前記弁内逃がし通路が開かれるようにされていることを特徴とする請求項２に記載の可変容量型圧縮機用制御弁。
4. 前記上側案内孔と下側案内孔とは、共通の中心軸線を持つように他部材を介することなく前記弁本体に直接形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の可変容量型圧縮機用制御弁。

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