JP4663575B2 - 制御弁および容量可変型圧縮機および冷凍サイクル装置 - Google Patents

Description

この発明は、制御弁および容量可変型圧縮機および冷凍サイクル装置に関し、特に、容量可変型圧縮機の容量制御弁として使用される制御弁および容量可変型圧縮機および容量可変型圧縮機を含む車載用空気調和装置等に使用される冷凍サイクル装置に関するものである。

車載用空調装置などで使用される冷凍サイクル装置では、エンジン駆動の圧縮機として、斜板式の容量可変型圧縮機が多く使用されている。斜板式の容量可変型圧縮機は、斜板を収容したクランク室の内圧（クランク室圧力）に応じて吐出容量が定量的に変化する。すなわち、クランク室圧力の上昇に応じて斜板傾斜角が小さくなって吐出容量が低減し、これとは逆に、クランク室圧力の低減に応じて斜板傾斜角が大きくなって吐出容量が増大する。この吐出容量の制御は、吐出容量（吐出流量）を検出し、検出された吐出容量に応じて制御弁によってクランク室圧力を制御することにより、フィードバック補償式に行うことができる。

このような容量可変型圧縮機の吐出容量を制御する容量制御弁として、容量可変型圧縮機の吐出流路の上流側と下流側とに所定量離れた２位置の圧力差（吐出流路の途中に設けられた絞り部の上流側と下流側の圧力差）が、吐出流量に応じた圧力損失と正の相関性を示すことを利用し、この圧力差を感圧部材（感圧板）によって感知して吐出容量に応じたクランク室の圧力制御を行う差圧感知式の容量制御弁が知られている（例えば、特許文献１、２）。
特開２００２−２８５９５６号公報 特開２００４−３２４８８２号公報

流量感知流体の流量（吐出流量）と発生差圧との相関は、ベルヌイの定理Ｖ＝√（２ΔＰ／ρ）により、下式（１）で表される。
Ｑ＝Ａｆ・Ｖ＝Ａｆ・Ｃａ√（２ΔＰ／ρ） …（１）
但し、Ｑ：流量感知流体の流量、Ａｆ：流路断面積、Ｖ：流速、ΔＰ：差圧、ρ：密度、Ｃａ：比例定数。

差圧ΔＰと感圧板による発生荷重Ｗとの相関について考察すると、発生荷重Ｗは、理論上は、受圧面積をＡｐとすると、Ｗ＝Ａｐ・ΔＰで表される。差圧ΔＰは流量Ｑの２乗に比例するので、比例定数Ｃｂを踏まえると、発生荷重Ｗは、下式（２）で表される。
Ｗ＝Ａｐ・ΔＰ＝Ｃｂ・Ａｐ・Ｑ² …（２）

したがって、発生荷重Ｗは、流量Ｑの２乗に比例し、Ｑ−Ｗ特性線は図１２に符号Ａによって示されているような二次曲線になり、流量Ｑが多いほど、流量Ｑに対する発生荷重Ｗの変化率が大きくなり、Ｑ−Ｗに関して近似直線性を示す制御許容域を大きく取れない。

このことに対して、Ｑ−Ｗ特性線が図１２に符号Ｂによって示されているように、流量Ｑに対する発生荷重Ｗの変化率が一定であると、Ｑ−Ｗ特性に関して近似直線性を示す制御許容域を大きく取ることができる。また、発生荷重Ｗの変化幅を小さくでき、ある発生荷重変化幅に対する流量Ｑの変化幅を大きくすることができる。

この発明が解決しようとする課題は、流量感知流体の流量に対する発生荷重の変化率の変化を抑え、このことにより、流量−発生荷重特性に関して近似直線性を示す制御許容域を大きく取ることができ、発生荷重の変化幅を小さく、あるいは発生荷重変化幅に対する流量の変化幅を大きくすることができるようにすることである。

請求項１記載の発明による制御弁は、弁ハウジングに形成された弁室内に、弁軸方向の移動によって弁ポートの開度を変化させて流量制御を行う弁体と、前記弁体の弁軸部に取り付けられた受圧板とが設けられており、前記受圧板は、弁室内壁との間に絞り部を画定し、前記絞り部を流体が流れることにより生じる前記絞り部の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧を及ぼされ、その差圧による発生荷重によって前記弁体を前記弁軸方向に駆動する制御弁において、前記受圧板が弾性材により構成され、前記受圧板は前記差圧の増大に応じて弾性変形し、実効受圧力面積を減少する。

請求項２記載の発明による制御弁は、更に、前記受圧板は、前記差圧の増大に応じた弾性変形により実効受圧力面積を減少すると共に、前記絞り部の通路断面積を増大する。

請求項３の発明による制御弁は、好ましくは、前記受圧板は、径方向外縁より径方向の途中までにスリットを形成された板ばねにより構成されている。

請求項４記載の発明による制御弁は、好ましくは、前記差圧が前記弁軸部自体にも作用するよう構成されている。

請求項５記載の発明による制御弁は、好ましくは、前記受圧板による前記弁体の駆動方向とは反対の方向へ前記弁体を付勢するばね手段を有する。

請求項６記載の発明による制御弁は、好ましくは、前記弁体を電磁力によって前記受圧板による駆動方向とは反対の方向へ付勢する電磁手段と、前記受圧板による前記弁体の駆動方向と同方向へ前記弁体を付勢するばね手段とを有する。

請求項７記載の発明による制御弁は、制御弁クランク室圧力に応じて吐出容量を定量的に変化する容量可変型圧縮機の容量制御弁として使用され、前記容量可変型圧縮機の吐出流路を流れる流体を前記弁室に導入され、当該流体の流量に応じて前記絞り通路の上流側と下流側との間に生じる差圧によって前記受圧板が前記弁体を弁開方向に駆動し、前記弁体は、吐出流路より前記クランク室へ流れる流体の流量制御を行う。

請求項８記載の発明による容量可変型圧縮機は、クランク室圧力に応じて吐出容量を定量的に変化する容量可変型圧縮機であって、圧縮機ボディに形成された弁装着用ボアーに請求項７記載の発明による制御弁が挿入装着されている。

請求項９記載の発明による冷凍サイクル装置は、容量可変型圧縮機と、凝縮器と、膨張手段と、蒸発器と、これらをループ接続する冷媒通路とを有し、請求項７記載の発明による制御弁を含んでいる。

この発明による制御弁やこれを有する容量可変型圧縮機、さらには、この容量可変型圧縮機を有する冷凍サイクル装置によれば、制御弁において、差圧の増大に応じて、つまり、弁室内の絞り部を流れる流量感知流体の流量の増加に応じて受圧板が弾性変形し、受圧板の実効受圧力面積を減少するから、大流量域において流量に対する発生荷重の変化率が、小流量域のそれに比して、大きくなることが低減し、流量に対する発生荷重の変化率の変化を抑えられる。

このことにより、流量−発生荷重特性に関して近似直線性を示す制御許容域を大きく取ることができ、発生荷重の変化幅を小さく、あるいは発生荷重変化幅に対する流量の変化幅を大きくすることができるようになる。

この発明による制御弁の実施形態１を、図１を参照して説明する。

本実施形態の制御弁は、全体を符号１０により示されている。制御弁１０は弁ハウジング１１を有する。弁ハウジング１１は、上方開口のカップ形状をなし、上方開口縁部に固定装着された弁棒案内部材１２と共働して円筒空間状の弁室１３を画定している。

弁ハウジング１１には弁室１３の下部領域に開口する流量感知流体入口ポート１４が、弁棒案内部材１２には弁室１３の上部領域に開口する流量感知流体出口ポート１５が各々形成されている。弁室１３には流量感知流体入口ポート１４より流量感知流体が流入する。流量感知流体は、弁室１３内を下側から上側に流れ、流量感知流体出口ポート１５より弁室１３外に流出する。

弁ハウジング１１には、弁室１３の下底部に開口する弁ポート１６と、弁室１３の反対側において弁ポート１６と連通する流量制御流体出口ポート１７とが各々形成されている。

弁室１３の中心部には弁棒２０が軸線方向（上下方向）に移動可能に設けられている。弁棒２０は、中間部に弁ポート１６と共働して流量計量を行う弁体２１を、弁体２１より上側に弁軸部２２および上側支持軸部２３を、弁体２１より下側に下側支持軸部２４を各々有する。上側支持軸部２３は弁棒案内部材１２に形成された軸受孔１８に嵌合し、下側支持軸部２４は、弁ポート１６を貫通し、弁ハウジング１１に形成された軸受孔１９に嵌合している。これにより、弁棒２０は、弁ハウジング１１、弁棒案内部材１２より、軸線方向（上下方向）に移動可能に支持されている。

弁体２１は、弁軸方向（上下方向）の移動によって弁ポート１６の開度を変化させて流量制御（流量計量）を行うものであり、上昇移動によって弁ポート１６の開度を増大し、降下移動によって弁ポート１６の開度を減少する。ここで、弁体２１の上昇方向を弁開方向、弁体２１の降下方向を弁閉方向と定義する。

弁棒２０の弁軸部２２にはスナップリング２５によって円環状の受圧板２６が装着されている。受圧板２６は、弁室１３内にあって弁室１３の内周壁１３Ａとの間に円環状の絞り部２７を画定している。受圧板２６は、絞り部２７を流量感知流体が流れることにより生じる絞り部２７の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧を及ぼされ、その差圧による発生荷重によって弁体２１を含む弁棒２０を弁開方向に駆動する。

すなわち、受圧板２６は、弁室１３内を流れる流量感知流体の絞り部２７より上流側の圧力と絞り部２７より下流側の感知流体の圧力との圧力差の影響を受けて、弁室１３を流れる流量感知流体の流量に相関した荷重を得て上昇変位する。この受圧板２６の上昇変位によって弁体２１が弁開方向に移動する。

これにより、受圧板２６に作用する差圧の増加、すなわち、弁室１３を流れる流量感知流体の流量の増加に応じて弁体２１の開度（弁ポート１６の開度）が増大し、弁室１３より弁ポート１６を通過して流量制御流体出口ポート１７へ流れる流量制御流体の流量が増大する。

なお、この実施形態では、流量感知流体と流量制御流体は同一の流体であり、流量感知流体入口ポート１４が流量制御流体の入口ポートを兼ねている。

受圧板２６は、ステンレス鋼、ばね鋼、燐青銅、弾性変形可能なプラスチックス等の弾性材により構成されており、図２に示されているように、中央部に弁軸部２２が通る中心孔２６Ａを有し、径方向外縁より径方向の途中までに複数個のスリット２６Ｂを形成されている。この実施形態では、受圧板２６は、４個のスリット２６Ｂを等間隔に形成され、４個の板ばね片２６Ｃを有する板ばねをなしている。

受圧板２６は、受圧板２６に作用する差圧の増大に応じて、図２に仮想線によって示されているように、弾性変形し、この弾性変形によって実効有効径を低減し、それに応じて実効受圧力面積を減少する。

また、図１に示されているように、弁室１３の内周壁１３Ａが、受圧板２６が弾性変形する部位において、弁軸方向と平行なストレート円筒面であることにより、弾性変形によって受圧板２６の実効有効径が減少することに伴い、絞り部２７の通路断面積が増大する。

なお、本実施形態では、図２に示されているように、受圧板２６は、最大実効有効径Ｄｈと最小実効有効径Ｄｈ’との間で実効有効径が変化する。

図１に示されているように、受圧板２６がスナップリング２５によって弁軸部２２に止められている部分（中心孔２６Ａの周りで、スリット２６Ｂが形成されていない部分）は、ばねリテーナを兼ねており、受圧板２６のこの部分と弁室上部の弁棒案内部材１２との間に、圧縮コイルばねによる基準ばね３０が取り付けられている。

基準ばね３０は、受圧板２６をスナップリング２５に押し付け、弁棒２０を、図にて下方、すなわち、弁閉方向に付勢している。基準ばね３０は、受圧板２５による弁体２１（弁棒２０）の駆動方向とは反対の方向へ弁体２１を付勢するばね手段である。

弁ハウジング１１は、弁ハウジング１１の下部にねじ止めされた調整ねじプラグ３１と共働して圧力室３２を画定している。下側支持軸部２４は軸受孔１９を貫通し、その先端は圧力室３２内に位置している。下側支持軸部２４の先端には可動側のばね受け部材２９が装着されており、このばね受け部材２９と調整ねじプラグ３１との間に、圧縮コイルばねによる設定ばね２８が取り付けられている。

設定ばね２８は、弁棒２０を、図にて上方、すなわち、弁開方向に付勢しており、弁棒２０に作用する基準ばね３０の有効ばね荷重を、調整ねじプラグ３１の弁ハウジング１１に対するねじ止め位置に応じて設定している。基準ばね３０の有効ばね荷重は、後述する設定流量Ｑｓを決定するものであり、調整ねじプラグ３１によって設定流量Ｑｓの設定値を調整することができる。

弁ハウジング１１には弁室１３と圧力室３２とを連通接続する連通孔３３が形成されている。連通孔３３により圧力室３２には弁室１３の絞り部２７より上流側の圧力を導入される。

これにより、流量感知流体が絞り部２７を流れることによって絞り部２７の上流側と下流側との間に生じる差圧による弁開荷重が、受圧板２６に加えて弁軸部２２を含む弁棒２０自体にも有効に作用する。このことは、差圧の受圧面積の拡大になり、弁ハウジング１１の径寸法縮小に寄与する。

図３は、図１に示されている実施形態１の制御弁１０を斜板式の容量可変型圧縮機の容量制御弁として組み込んで使用することが可能な冷凍サイクル装置の一つの実施形態を示している。

この冷凍サイクルは、自動車等の車両に搭載される車載用空気調和装置等として用いられるものであり、容量可変型圧縮機１００と、凝縮器１０１と、膨張弁１０２と、蒸発器１０３と、これらをループ接続する冷媒通路１０４〜１０７とを有する。

容量可変型圧縮機１００は、斜板１１０の傾斜角によって移動ストロークが決まるピストン１１１を有し、吸入室１１２よりコンプレッサ室１１３に冷媒等の流体を吸入し、コンプレッサ室１１３より吐出室１１４に流体を吐出する。容量可変型圧縮機１００の吐出容量は、斜板１１０の傾斜角の増大に応じて増加し、斜板１１０の傾斜角の低減に応じて減少する。斜板１１０は、クランク室１１５の圧力、すなわち、クランク室圧力Ｐｃの上昇に応じて傾斜角を減少し、クランク室圧力Ｐｃの低減に応じて傾斜角を増大する。

斜板１１０はクランク室１１５内にあって回転軸１１６に連結されている。回転軸１１６は、プーリ１１７、図示省略の伝動ベルトによってエンジンと駆動連結され、エンジンによって回転駆動される。

圧縮機ボディ１３０には、吸入室１１２と吸入ポート１２１とを連通する吸入通路１２０と、吐出室１１４に連通する上流側吐出通路１２２と、吐出ポート１２３に連通する下流側吐出通路１２４と、クランク室１１５に連通するクランク室通路１２５と、吸入室１１２とクランク室１１５とを連通する抽気通路１２６と、弁装着用ボアー１２７とが形成されている。

弁装着用ボアー１２７には制御弁１０が挿入装着され、止めリング１２８によって抜け止めされている。弁装着用ボアー１２７に装着された制御弁１０の流量感知流体入口ポート１４は上流側吐出通路１２２に、流量感知流体出口ポート１５は下流側吐出通路１２４に、流量制御流体出口ポート１７はクランク室通路１２５に各々連通する。

この場合、流量感知流体と流量制御流体は、ともに、容量可変型圧縮機１００の吐出室１１４より吐出される吐出冷媒であり、吐出室１１４の吐出冷媒は、上流側吐出通路１２２を通って流量感知流体入口ポート１４より弁室１３内に入り、絞り部２７を流れ、流量感知流体出口ポート１５より下流側吐出通路１２４を通って吐出ポート１２３へ流れる。

弁室１３内に流入した吐出冷媒の一部は、弁ポート１６の開度、つまり、弁体２１の上下位置により決まる流量をもって、流量制御流体出口ポート１７よりクランク室通路１２５を通ってクランク室１１５に流入する。これにより、クランク室圧力Ｐｃが調整される。この場合、弁ポート１６の開度が大きいほど、クランク室圧力Ｐｃが高くなって斜板１１０の傾斜角が小さくなり、これに応じて圧縮機１００の吐出容量が少なくなるから、圧縮機１００は、制御弁１０が弁開する設定流量Ｑｓ以上の高速域においては定流量制御運転状態になる（図６参照）。

なお、図１は、制御弁１０が弁閉した状態を示している。制御弁１０が弁閉すると、クランク室圧力Ｐｃが最低圧（吸気圧力Ｐｓ相当）になり、斜板１１０の傾斜角が最大になって容量可変型圧縮機１００がフルロード運転状態（設定流量以下での全ストローク運転状態）になる。

制御弁１０の弁室１３内の絞り部２７を吐出冷媒が流れることにより、絞り部２７の上流側と下流側との圧力差が生じる。ここでは、絞り部２７より上流側の圧力をＰｄＨ、絞り部２７より下流側の圧力をＰｄＬとし、ＰｄＨ＞ＰｄＬで、（ＰｄＨ−ＰｄＬ）を差圧ΔＰｄとする。

差圧ΔＰｄは受圧板２６に上向きに作用し、この差圧ΔＰｄによって弁棒２０に弁開方向の荷重Ｗｄが作用する。差圧ΔＰｄは、弁室１３を流れる流体の流量、つまり、容量可変型圧縮機１００の吐出流量Ｑｄの増加に応じて増大するから、吐出流量Ｑｄの増加に応じて弁棒２０が基準ばね３０の有効ばね荷重に抗して弁開方向へ移動し、弁ポート１６の開度が増大する。

受圧板２６は、差圧ΔＰｄの増大に応じて、図２に例示されているように弾性変形し、実効有効径を最大実効有効径Ｄｈ〜最小実効有効径Ｄｈ’の間で減少し、それに応じて実効受圧力面積を減少するから、吐出流量Ｑｄが多いほど、受圧板２６の受圧感度が低下する。しかも、受圧板２６の弾性変形に伴い、絞り部２７の通路断面積が増大するから、吐出流量Ｑｄが多いほど、差圧ΔＰｄの発生度合いが低減する。

これらのことにより、大流量域における吐出流量Ｑｄに対する発生荷重Ｗｄの変化率が、小流量域のそれに比して、大きくなることが低減し、吐出流量Ｑｄに対する発生荷重Ｗｄの変化率の変化が抑えられ、Ｑｄ−Ｗｄ特性が、図４、図５に符号Ｃによって示されているように、二次曲線（従来品のＱｄ−Ｗｄ特性Ｄ）より直線に近いものになる。なお、図４は受圧面積が比較的小さい受圧板２６を用いた場合のＱｄ−Ｗｄ特性を、図５は受圧面積が比較的大きい受圧板２６を用いた場合のＱｄ−Ｗｄ特性を、各々示している。

このことにより、図４、図５に示されているように、本発明による制御弁１０では、Ｑｄ−Ｗｄ特性に関して近似直線性を示す制御許容域（φＤｈ〜φＤｈ’制御許容域）Ｅを、従来品の制御許容域（φＤｈ一定制御許容域）Ｆより大きく取ることができ、発生荷重Ｗｄの変化幅を小さく、あるいは発生荷重変化幅に対する吐出流量Ｑｄの変化幅を大きくすることができるようになる。

本実施形態の制御弁１０によれば、図６に示されているように、圧縮機回転数が設定流量点以上の高速域においては、制御弁１０が弁開した制御域になり、圧縮機１００は設定流量Ｑｓによる安定した定流量制御運転状態になる。この場合の圧縮機回転数に対する吐出流量特性は、図６に符号Ｇによって示されている。

これに対し、従来品（φＤｈ一定）では、設定流量点以上の高速域において制御弁が過剰弁開することにより、図６に符号Ｈによって示されているように、吐出流量Ｑｄが低下する傾向が見られ、能力不足を生じることになる。

受圧板２６の吐出流量Ｑｄに対する弾性変形特性は、受圧板２６自体のばね定数、板厚、スリット２６Ｂの長さや幅、個数等により、任意に設定することが可能であり、要求に応じた弾性変形特性の最適設定によって、Ｑｄ−Ｗｄ特性を、より直線性に優れたものや、圧縮機特性に合わせたものに設定することができる。

また、受圧板２６の外周縁側と中心孔２６Ａ側とで板厚の差を設けたり、外径寸法が異なる複数枚の板を積層して受圧板２６にすること等によっても、要求に応じた弾性変形特性の最適設定を行うことができ、Ｑｄ−Ｗｄ特性を、より直線性に優れたものに設定することができる。

この発明による制御弁の実施形態２を、図７を参照して説明する。なお、図７において、図１に対応する部分は、図１に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

この実施形態では、弁棒２０が中空軸により構成され、弁棒２０の中空孔３４によって圧力室３２には弁室１３の絞り部２７より下流側の圧力（ＰｄＬ）が導入される。なお、この実施形態では、弁室１３と圧力室３２とを連通接続する連通孔３３は省略される。

この実施形態でも、受圧板２６は、実施形態１と同様に弾性材により構成され、受圧板２６に作用する差圧の増大に応じて、図２に仮想線によって示されているように、弾性変形し、この弾性変形によって実効有効径を低減し、それに応じて実効受圧力面積を減少する。したがって、この実施形態でも、実施形態１と同様の効果が得られる。

図８は、図７に示されている実施形態２の制御弁１０を斜板式の容量可変型圧縮機の容量制御弁として組み込んで使用することが可能な冷凍サイクル装置の一つの実施形態を示している。なお、図８において、図３に対応する部分は、図３に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

この場合にも、図３に示した容量可変型圧縮機１００と同様の作用、効果が得られる。

この発明による制御弁の実施形態３を、図９を参照して説明する。

本実施形態の制御弁は、全体を符号５０により示されている。制御弁５０は弁ハウジング５１を有する。弁ハウジング５１は、カップ形状をなし、上部開口部に後述する電磁コイル装置８０の吸引子８１をかしめ等で締結され、吸引子８１と共働して円筒空間状の弁室５２を画定している。

弁ハウジング５１には、弁室５２の下部領域に開口する感知流体入口ポート５３と、弁室５２の上部領域に開口する感知流体出口ポート５４とが各々形成されている。弁室５２には感知流体入口ポート５３より感知流体が流入する。感知流体は、弁室５２内を下側から上側に流れ、感知流体出口ポート５４より弁室５２外に流出する。

弁ハウジング５１には、弁室５２の下底部に開口する弁ポート５６と、弁室５２の反対側において弁ポート５６と連通する被制御流体出口ポート５５とが各々形成されている。

弁室５２の中心部には弁棒６０が軸線方向（上下方向）に移動可能に設けられている。弁棒６０は中間部に弁ポート５６と共働して流量計量を行う弁体６１を一体形成されている。弁体６１は、弁室５２内にあって、弁リフト方向（上下方向）の移動によって弁ポート５６の開度を変化させて流量制御（流量計量）を行うものであり、上昇移動によって弁ポート５６の開度を増大し、降下移動によって弁ポート５６の開度を減少する。この実施形態でも、弁体６１の上昇方向を弁開方向、弁体６１の降下方向を弁閉方向と定義する。

弁棒６０の弁軸部６２にはスナップリング６３によって円環状の受圧板６４が装着されている。受圧板６４は、弁室５２内にあって弁室５２の内周壁５２Ａとの間に円環状の絞り部６５を画定している。受圧板６４は、絞り部６５を流量感知流体が流れることにより生じる絞り部６５の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧を及ぼされ、その差圧による発生荷重によって弁体６１を含む弁棒６０を弁開方向に駆動する。

すなわち、受圧板６４は、弁室５２内を流れる流量感知流体の絞り部６５より上流側の圧力と絞り部６５より下流側の感知流体の圧力との圧力差の影響を受けて、弁室５２を流れる流量感知流体の流量に相関した荷重を得て上昇変位する。この受圧板６４の上昇変位によって弁体６１が弁開方向に移動する。

これにより、受圧板６４に作用する差圧の増加、すなわち、弁室５２を流れる流量感知流体の流量の増加に応じて弁体６１の開度（弁ポート５６の開度）が増大し、弁室５２より弁ポート５６を通過して流量制御流体出口ポート５５へ流れる流量制御流体の流量が増大する。

なお、この実施形態でも、流量感知流体と流量制御流体は同一の流体であり、流量感知流体入口ポート５３が流量制御流体の入口ポートを兼ねている。

受圧板６４は、前述の実施形態と同様に、ステンレス鋼、ばね鋼、燐青銅、弾性変形可能なプラスチックス等の弾性材により構成されており、中央部に弁軸部２２が通る中心孔有し、径方向外縁より径方向の途中までに複数個のスリットを形成されている。

受圧板６４は、受圧板６４に作用する差圧の増大に応じて、弾性変形し、この弾性変形によって実効有効径を低減し、それに応じて実効受圧力面積を減少する。

この実施形態でも、弁室５２の内周壁５２Ａが、受圧板６４が弾性変形する部位において、弁軸方向と平行なストレート円筒面であることにより、弾性変形によって受圧板６４の実効有効径が減少することに伴い、絞り部６５の通路断面積が増大する。

受圧板６４がスナップリング６３によって弁軸部６２に止められている部分（中心孔の周り部分）は、ばねリテーナを兼ねており、受圧板６４のこの部分と弁室５２の下底面部との間に、圧縮コイルばねによる補助ばね（ばね手段）６６が取り付けられている。

補助ばね６６は、受圧板６４をスナップリング６３に押し付け、弁棒６０を、図にて上方、すなわち、弁開方向に付勢している。

弁ハウジング５１は、弁ハウジング５１の下端部に固定装着されたばねリテーナ部材６７と共働して均圧室６８を画定している。ばねリテーナ部材６７には外部均圧導入ポート６９が貫通形成されている。

弁棒６０の下側部分は、弁ポート５６を遊嵌合状態で貫通し、被制御流体出口ポート５５を横切って延在し、弁ハウジング５１に形成された弁棒支持孔７０に軸線方向に摺動可能に嵌合している。さらに、弁棒６０の下端は、弁棒支持孔７０を貫通して均圧室６８内に位置している。

均圧室６８内に位置している弁棒６０の下端にはばね受け部材７１が装着されており、このばね受け部材７１とばねリテーナ部材６７との間に、圧縮コイルばねによる設定ばね（ばね手段）７２が取り付けられている。設定ばね７２は弁棒６０（弁体６１）を弁開方向に付勢する。

電磁手段である電磁コイル装置８０は、弁ハウジング５１の上端にかしめ等で結合された吸引子８１と、吸引子８１の上部に固定されたプランジャチューブ８２と、プランジャチューブ８２の上端に取り付けられたコイルガイド栓部材８３と、プランジャチューブ８２の内側に画定されたプランジャ室８４内に軸線方向に移動可能に設けられたプランジャ８５と、プランジャチューブ８２の外側に取り付けられたボビン８６および巻線部８７と、下蓋部材８８によって吸引子８１の外側に取り付けられた外凾８９とを有する。

吸引子８１はプランジャ室８４よりも弁室５２側に固定配置されており、吸引子８１には、一端（下端）にて弁室５２に開口し、他端（上端）にてプランジャ室８４に開口する中心孔９０が貫通形成されている。

中心孔９０の内径は弁棒６０の外径より十分に大きく、中心孔９０には弁棒６０の弁軸部６２が非接触状態で挿通されている。弁軸部６２の上端側は、中心孔９０を貫通したプランジャ室８４内に進入しており、プランジャ８５と固定連結されている。弁棒６０は、非磁性材により構成されており、プランジャロッドを兼ねている。

プランジャ室８４は中心孔９０によって弁室５２に連通していることにより、プランジャ室８４の内圧は、弁室５２の内圧、詳細には、受圧板６４より下流側の感知流体の圧力（感知流体出口ポート５４の圧力）に、概ね、等しくなる。

プランジャ８５には、プランジャ室８４の全領域を均一な圧力に保つために、均圧孔９１が貫通形成されている。

電磁コイル装置８０は、巻線部８７に通電されることにより、コイル電流に応じた電磁力を発生し、吸引子８１の円錐凹状の磁気吸着面（上面）に、プランジャ８５の円錐凸状の下面を磁気的に吸引し、弁棒６０（弁体６１）を弁閉方向（下向き）に付勢する。

これにより、制御弁５０によって制御される容量可変型圧縮機の設定流量は、電磁コイル装置８０による弁閉方向の磁気的吸引力と、補助ばね６６および設定ばね７２の弁開方向のばね力との平衡関係により決まる。これにより、容量可変型圧縮機の設定流量は、電磁コイル装置８０の電流制御によって可変設定される。なお、補助ばね６６は、電源オフ時に、制御弁５０を全開させるためのばねになる。

この実施形態でも、受圧板６４が、実施形態１と同様に弾性材により構成され、受圧板６４に作用する差圧の増大に応じて受圧板６４が弾性変形し、この弾性変形によって実効有効径を低減し、それに応じて実効受圧力面積を減少するから、実施形態１と同様の効果が得られる。また、電磁コイル装置の吸引力特性と相関した弾性変形特性に変更することも可能である。

図１０は、図９に示されている実施形態３の制御弁５０を斜板式の容量可変型圧縮機の容量制御弁として組み込んで使用することが可能な冷凍サイクル装置の一つの実施形態を示している。なお、図１０においても、図３に対応する部分は、図３に付した符号と同一の符号を付けて、その説明を省略する。

この実施形態では、設定流量を電磁コイル装置８０の電流制御によって可変設定できる上に、図３に示した容量可変型圧縮機１００と同様の作用、効果が得られる。

制御弁５０は、実施形態１の制御弁１０と同様に、Ｑｄ−Ｗｄ特性に関して近似直線性を示す制御許容域が、従来品の制御許容域より大きいから、設定流量の設定可能幅が広くなり、図１１に示されているように、小流量から大流量の大きい範囲で、圧縮機回転数に拘わらず、吐出流量Ｑｄをフルロード運転能力の範囲内で任意に制御設定することができる。

この発明による制御弁の実施形態１を示す縦断面図である。 この発明による制御弁に用いられる受圧板の一つの実施形態を示す斜視図である。 実施形態１の制御弁を斜板式の容量可変型圧縮機の容量制御弁として組み込んで使用することが可能な冷凍サイクル装置の一つの実施形態を示す説明図である。 この発明による制御弁における流量と差圧（発生荷重）の関係を示すグラフである。 この発明による制御弁における流量と差圧（発生荷重）の関係を示すグラフである。 実施形態１の制御弁による容量可変型圧縮機の圧縮機回転数−吐出流量の制御特性を示すグラフである。 この発明による制御弁の実施形態２を示す縦断面図である。 実施形態２の制御弁を斜板式の容量可変型圧縮機の容量制御弁として組み込んで使用することが可能な冷凍サイクル装置の一つの実施形態を示す説明図である。 この発明による制御弁の実施形態３を示す縦断面図である。 実施形態３の制御弁を斜板式の容量可変型圧縮機の容量制御弁として組み込んで使用することが可能な冷凍サイクル装置の一つの実施形態を示す説明図である。 実施形態３の制御弁による容量可変型圧縮機の圧縮機回転数−吐出流量の制御特性を示すグラフである。 制御弁における流量と発生荷重との関係を示すグラフである。

符号の説明

１０ 制御弁
１１ 弁ハウジング
１２ 弁棒案内部材
１３ 弁室
１３Ａ 内周壁
１４ 流量感知流体入口ポート
１５ 流量感知流体出口ポート
１６ 弁ポート
１７ 流量制御流体出口ポート
１８、１９ 軸受孔
２０ 弁棒
２１ 弁体
２２ 弁軸部
２３ 上側支持軸部
２４ 下側支持軸部
２５ スナップリング
２６ 受圧板
２６Ａ 中心孔
２６Ｂ スリット
２６Ｃ 板ばね片
２７ 絞り部
２８ 設定ばね
２９ ばね受け部材
３０ 基準ばね
３１ 調整ねじプラグ
３２ 圧力室
３３ 連通孔
３４ 中空孔
５０ 制御弁
５１ 弁ハウジング
５２ 弁室
５２Ａ 内周壁
５３ 感知流体入口ポート
５４ 感知流体出口ポート
５５ 被制御流体出口ポート
５６ 弁ポート
６０ 弁棒
６１ 弁体
６２ 弁軸部
６３ スナップリング
６４ 受圧板
６５ 絞り部
６６ 補助ばね
６７ ばねリテーナ部材
６８ 均圧室
６９ 外部均圧導入ポート
７０ 弁棒支持孔
７１ ばね受け部材
７２ 設定ばね
８０ 電磁コイル装置
８１ 吸引子
８２ プランジャチューブ
８３ コイルガイド栓部材
８４ プランジャ室
８５ プランジャ
８６ ボビン
８７ 巻線部
８８ 下蓋部材
８９ 外凾
９０ 中心孔
９１ 均圧孔
１００ 容量可変型圧縮機
１０１ 凝縮器
１０２ 膨張弁
１０３ 蒸発器
１０４〜１０７ 冷媒通路
１１０ 斜板
１１１ ピストン
１１２ 吸入室
１１３ コンプレッサ室
１１４ 吐出室
１２０ 吸入通路
１２１ 吸入ポート
１２２ 上流側吐出通路
１２３ 吐出ポート
１２４ 下流側吐出通路
１２５ クランク室通路
１２６ 抽気通路
１２７ 弁装着用ボアー
１２８ 止めリング
１３０ 圧縮機ボディ

Claims (9)

1. 弁ハウジングに形成された弁室内に、弁軸方向の移動によって弁ポートの開度を変化させて流量制御を行う弁体と、前記弁体の弁軸部に取り付けられた受圧板とが設けられており、前記受圧板は、弁室内壁との間に絞り部を画定し、前記絞り部を流体が流れることにより生じる前記絞り部の上流側の圧力と下流側の圧力との差圧を及ぼされ、その差圧による発生荷重によって前記弁体を前記弁軸方向に駆動する制御弁において、
   前記受圧板が弾性材により構成され、前記受圧板は前記差圧の増大に応じて弾性変形し、実効受圧力面積を減少することを特徴とする制御弁。
2. 前記受圧板は、前記差圧の増大に応じた弾性変形により実効受圧力面積を減少すると共に、前記絞り部の通路断面積を増大することを特徴とする請求項１に記載の制御弁。
3. 前記受圧板は、径方向外縁より径方向の途中までにスリットを形成された板ばねにより構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の制御弁。
4. 前記差圧が前記弁軸部自体にも作用するよう構成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の制御弁。
5. 前記受圧板による前記弁体の駆動方向とは反対の方向へ前記弁体を付勢するばね手段を有することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の制御弁。
6. 前記弁体を電磁力によって前記受圧板による駆動方向とは反対の方向へ付勢する電磁手段と、前記受圧板による前記弁体の駆動方向と同方向へ前記弁体を付勢するばね手段とを有することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の制御弁。
7. クランク室圧力に応じて吐出容量を定量的に変化する容量可変型圧縮機の容量制御弁として使用され、
   前記容量可変型圧縮機の吐出流路を流れる流体を前記弁室に導入され、当該流体の流量に応じて前記絞り通路の上流側と下流側との間に生じる差圧によって前記受圧板が前記弁体を弁開方向に駆動し、前記弁体は、吐出流路より前記クランク室へ流れる流体の流量制御を行うことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項記載の制御弁。
8. クランク室圧力に応じて吐出容量を定量的に変化する容量可変型圧縮機であって、
   圧縮機ボディに形成された弁装着用ボアーに請求項７記載の制御弁が挿入装着されている容量可変型圧縮機。
9. 容量可変型圧縮機と、凝縮器と、膨張手段と、蒸発器と、これらをループ接続する冷媒通路とを有し、請求項７記載の制御弁を含む冷凍サイクル装置。

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