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Title:
DISPLACEMENT CONTROL VALVE FOR VARIABLE DISPLACEMENT COMPRESSOR, AND RECIPROCATING TYPE VARIABLE DISPLACEMENT COMPRESSOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/116485
Kind Code:
A1
Abstract:
A displacement control valve mounted in an air supply path for interconnecting a discharge pressure region and a crank chamber of a reciprocating type variable displacement compressor. The displacement control valve is provided with a valve element (306), and that end of the valve element (306) which is mounted in a valve chamber (303) includes a seal region (346). The seal region (346) includes a circular tubular outer peripheral surface and an edge of the outer peripheral surface and can make contact with a valve seat (338) in a substantially line-contact manner. A slide section of the valve element (306) is slidably supported by an insertion hole (304) and transmits the pressure in a pressure sensing chamber and an electromagnetic force to an end of the valve element (306).

Inventors:
TAGUCHI YUKIHIKO (JP)
Application Number:
PCT/JP2009/055020
Publication Date:
September 24, 2009
Filing Date:
March 16, 2009
Export Citation:
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Assignee:
SANDEN CORP (JP)
TAGUCHI YUKIHIKO (JP)
International Classes:
F04B27/14
Domestic Patent References:
WO2008010404A12008-01-24
Foreign References:
JP2007051568A2007-03-01
JP2007315189A2007-12-06
JP2006342718A2006-12-21
JP2003254246A2003-09-10
Attorney, Agent or Firm:
NAGATO, KANJI (JP)
Akira Nagato 2 (JP)
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Claims:
 往復動型可変容量圧縮機の吐出圧力領域とクランク室との間を繋ぐ給気通路に介挿される可変容量圧縮機の容量制御弁であって、
 前記往復動型可変容量圧縮機の吸入圧力領域と連通する感圧室、前記給気通路の一部を介して前記クランク室と連通する弁室、前記給気通路の残部を介して前記吐出圧領域と連通し且つ前記弁室に開口した弁孔、前記弁室と前記感圧室との間を延びる挿通孔が区画された弁ハウジングと、
 前記弁ハウジングに設けられ、前記弁孔の開口を囲む弁座と、
 前記弁孔を開閉する弁体と、
 前記弁体に対して電磁力を可変にて作用させるためのソレノイドユニットとを備え、
 前記弁体は、
 前記弁室に配置され、円筒形状の外周面、及び、前記外周面の端縁を含み且つ前記弁座に対し線接触に近い状態で当接可能なシール領域を有する一端部と、
 前記挿通孔によって摺動自在に支持され、前記感圧室の圧力及び前記電磁力を前記一端部に伝達する摺動部とを含むことを特徴とする。
 請求項1に記載の可変容量圧縮機の容量制御弁であって、
 前記弁体及び弁座は、前記弁体と前記弁座との間の距離が前記弁体のシール領域から径方向内側に向かうに連れて増大するように成形されていることを特徴とする。
 請求項2に記載の可変容量圧縮機の容量制御弁であって、
 前記弁座は平面からなり、
 前記弁体は前記シール領域の径方向内側に凹みを有することを特徴とする。
 請求項1乃至3の何れかに記載の可変容量圧縮機の容量制御弁であって、
 前記弁体の一端部の外径は、前記摺動部の外径よりも大であることを特徴とする。
 往復動型可変容量圧縮機であって、
 請求項1乃至4の何れか1項に記載の可変容量圧縮機の容量制御弁を備えることを特徴とする。
 請求項5に記載の往復動型可変容量圧縮機であって、
 冷媒としての二酸化炭素の圧縮に用いられることを特徴とする。
Description:
可変容量圧縮機の容量制御弁及 往復動型可変容量圧縮機

 本発明は、空調システムに適用される可 容量圧縮機の容量制御弁及び往復動型可変 量圧縮機に関する。

 例えば車両用空調システムに用いられる往 動型の可変容量圧縮機として、斜板式可変 量圧縮機はハウジングを備え、ハウジング 内部には吐出圧力領域(吐出室)、吸入圧力 域(吸入室)、クランク室及びシリンダボアが 区画形成される。クランク室内を延びる駆動 軸には斜板が傾動可能に連結され、斜板を含 む変換機構は、駆動軸の回転をシリンダボア 内に配置されたピストンの往復運動に変換す る。ピストンの往復運動は、吸入室からシリ ンダボア内への作動流体の吸入、吸入した作 動流体の圧縮及び圧縮された作動流体の吐出 室への吐出工程を実行する。
 ピストンのストローク長、即ち圧縮機の吐 容量は、制御圧力としてのクランク室の圧 (クランク圧力Pc)を変化させることにより可 変である。そこで吐出容量を制御するために 、ハウジング内に容量制御弁が収容される。 容量制御弁は、吐出室とクランク室とを連通 する給気通路に配置され、クランク室と吸入 室とを連通する抽気通路には絞りが配置され る。

 例えば、特許文献1が開示する容量制御弁は 作動ロッドを有し、作動ロッドは弁体部及び ガイドロッド部を有する。弁体部の端面の内 側部分には、吐出室の圧力(吐出圧力Pd)が作 し、その外側部分には、クランク圧力Pcが作 用するものと考えられている。ガイドロッド 部の端面には、吸入室の圧力(吸入圧力Ps)が 用するものと考えられ、作動ロッドに対し 、吐出圧力Pd及び吸入圧力Psは相互に対抗す 方向に作用する。
 特許文献1の容量制御弁を用いた場合、吐出 圧力Pdと吸入圧力Psとの間の差(Pd-Ps差圧)が目 値に近付くように、吐出容量がフィードバ ク制御される。すなわち、特許文献1が開示 する空調装置では、Pd-Ps差圧を制御対象とし 容量制御弁への通電量を変化させ、これに い吐出容量を変化させる。例えば、この空 装置では、Pd-Ps差圧が縮小しようとすれば 吐出容量を増大させてPd-Ps差圧を所定値に近 付けるように動作する。

特開2001-153042号公報

 特許文献1の図12によれば、弁孔が開いてい 状態にあっても、作動ロッドの弁体部に対 て吐出圧力Pdが作用する内側部分(吐出圧力 圧面)の面積はSGであり、クランク圧力Pcが 用する外側部分(クランク圧力受圧面)の面積 はSF―SGであるとされている。
 しかしながら、実際の開弁時、弁座からの 体部の移動量(弁リフト)は微小であり、ま 、弁体部及び弁座の相互の当接部分は、通 、所定の幅(シール幅)を有する。従って、開 弁時、流体は弁体部と弁座との隙間をシール 幅に渡って流れ、弁体部と弁座との隙間は絞 りに相当する。絞りは減圧部であって、シー ル幅の内側(吐出圧力側)から外側(クランク圧 力側)に向かって圧力勾配があると考えるの 妥当であり、また流体が流れていることか 、弁体に対し開弁方向に動圧が作用する可 性もある。このような事を考慮すると、吐 圧力Pdが作用する面積がSGであり、クランク 力Pcが作用する面積がSF-SGであるとは考え難 い。

 一方、可変容量圧縮機の容量制御弁の弁孔 は、R134aが冷媒である場合には例えば2mm~3.5m mの範囲にあり、又、二酸化炭素が冷媒であ 場合には例えば0.4mm~1.0mmの範囲にあり、弁孔 面積は非常に小さい。このため、特許文献1 図12の容量制御弁にあっては、その数6式~数8 式からわかるように、僅かな受圧面積の違い がPd-Ps差圧の制御特性に大きく影響する。特 、この影響は、Pd-Ps差圧が大きい領域で顕 になる。
 また、特許文献1の図12の容量制御弁にあっ は、弁体部の平坦な端面が弁座に当接して り、弁体部と弁座との当接部の形状は円環 状であると考えられる。このため、弁体部 弁孔を閉塞している状態では、弁体部に対 てクランク圧力Pcは作用していないと考え のが妥当である。つまり、この容量制御弁 は、弁孔が閉じているときと開いていると とで弁体部に作用する力が異なり、閉弁状 から開弁するときの弁体部の動作特性に対 、開弁後の弁体部の動作特性がずれる。こ ような弁体部の動作特性のずれは、容量制 のばらつきの原因となるため好ましくない

 本発明は上述した事情に基づいてなされ もので、その目的は、弁孔を通じて弁体が 力を受ける受圧面積が開閉作動に伴ない変 することが抑制され、容量制御の精度が向 する可変容量圧縮機の容量制御弁及び当該 量制御弁を備えた往復動型可変容量圧縮機 提供することにある。

 上記の目的を達成するべく、本発明に係 可変容量圧縮機の容量制御弁は、往復動型 変容量圧縮機の吐出圧力領域とクランク室 の間を繋ぐ給気通路に介挿される可変容量 縮機の容量制御弁において、前記往復動型 変容量圧縮機の吸入圧力領域と連通する感 室、前記給気通路の一部を介して前記クラ ク室と連通する弁室、前記給気通路の残部 介して前記吐出圧領域と連通し且つ前記弁 に開口した弁孔、前記弁室と前記感圧室と 間を延びる挿通孔が区画された弁ハウジン と、前記弁ハウジングに設けられ、前記弁 の開口を囲む弁座と、前記弁孔を開閉する 体と、前記弁体に対して電磁力を可変にて 用させるためのソレノイドユニットとを備 、前記弁体は、前記弁室に配置され、円筒 状の外周面、及び、前記外周面の端縁を含 且つ前記弁座に対し線接触に近い状態で当 可能なシール領域を有する一端部と、前記 通孔によって摺動自在に支持され、前記感 室の圧力及び前記電磁力を前記一端部に伝 する摺動部とを含むことを特徴とする(請求 項1)。

 ここで、線接触に近い状態で当接可能であ とは、弁体の外径に応じて、例えばシール 域の内縁と外縁との距離(シール幅)が0.05mm~0 .3mm程度であり、弁体が弁孔を閉じていると 、シール領域と弁座との接触面積が小さい とをいう。
 好ましくは、前記弁体及び弁座は、前記弁 と前記弁座との間の距離が前記弁体のシー 領域から径方向内側に向かうに連れて増大 るように成形されている(請求項2)。
 好ましくは、前記弁座は平面からなり、前 弁体は前記シール領域の径方向内側に凹み 有する(請求項3)。
 好ましくは、前記弁体の一端部の外径は、 記摺動部の外径よりも大である(請求項4)。
 また、本発明によれば、請求項1乃至4の何 か1項に記載の可変容量圧縮機の容量制御弁 備えることを特徴とする往復動型可変容量 縮機が提供される(請求項5)。
 好ましくは、前記往復動型可変容量圧縮機 、冷媒としての二酸化炭素の圧縮に用いら る(請求項6)。

 本発明の可変容量圧縮機の容量制御弁に れば、弁体が弁座に線接触に近い状態で当 するので、弁孔を通じて吐出圧力を受ける 体の面積(受圧面積)が明確に規定される。 た、弁体において、シール領域は円筒形状 外周面の端縁側に位置しているため、開弁 、弁体は開弁方向に動圧の影響を受けにく 。従って、この容量制御弁では、閉弁状態 ら開弁状態になるときの弁体の動作特性と 開弁状態にあるときの弁体の動作特性とを 一の特性式によって高精度に表すことがで る。更に、この構成では、弁体において弁 を通じて吐出圧力を受ける受圧面積が、円 形状の外周面の端縁側つまり弁体の一端部 外径若しくは断面積でほぼ規定され、弁体 おいて吸入圧力を受ける面積が摺動部の外 若しくは断面積で規定される。弁体の一端 及び摺動部は、一体になって同一の部品(弁 )を構成しているため、吐出圧力を受ける面 積と吸入圧力を受ける面積との間での面積調 整が、弁体製造の際に高精度で実施される。 これらの結果として、この容量制御弁を適用 した可変容量圧縮機において、吐出容量を高 精度に制御できる(請求項1)。

 また、シール領域から径方向内側に向かう 連れて弁体と弁座との距離が増大すること 、受圧面積が明確に規定される。これによ 、弁孔を通じて弁体が圧力を受ける面積が 閉弁状態と開弁状態とで変化することが確 に抑制され、容量制御弁を適用した可変容 圧縮機において、吐出容量が確実に高精度 て制御される(請求項2)。
 また、弁座が平面からなるため、弁座に対 て弁体が軸ずれしたとしても、弁体によっ 弁孔が確実に閉塞される。この結果として この容量制御弁では不所望の弁漏れが防止 れる(請求項3)。
 吐出圧力を受ける面積と、吸入圧力を受け 面積は弁体における一端部及び摺動部の寸 で決まるので、吐出圧力を受ける面積と吸 圧力を受ける面積との面積差が高精度で調 される。そして、一端部を摺動部よりも大 にすることにより、弁体が閉弁方向にてク ンク圧力を受ける面積が高精度にて増大す ように調整される。この結果、クランク圧 の上昇速度が高精度にて減少するように制 され、吐出容量が安定に制御される(請求項 4)。

 また、この可変容量圧縮機にあっては、斜 要素の最小傾角で規定されるストローク長 非常に小さく設定可能であり、吐出容量の 変範囲が広い。往復動型可変容量圧縮機に 述した容量制御弁を適用すれば、広範な可 範囲の全域にわたり、吐出容量が高精度に 制御される(請求項5)。
 一般に、冷媒としての二酸化炭素を圧縮す のに用いられる往復動型可変容量圧縮機で 、容量制御弁の弁孔の内径が小さく設計さ る。従って、往復動型可変容量圧縮機にお て、弁孔の内径が小さくても、弁体が弁座 対して線接触に近い状態で当接するため、 出容量が高精度にて制御される(請求項6)。

車両用空調システムの冷凍サイクルの 略構成を可変容量縮機の縦断面とともに示 図、 図1の可変容量圧縮機に適用された第1 施形態の容量制御弁の概略構成を、圧縮機 おける容量制御弁の接続状態とともに説明 るための図、 図2中の領域IIIの拡大図、 図3中の領域IVの拡大図及び受圧面積と 断面積等との関係を示す図、 図1の冷凍サイクルにおける弁体の動作 特性として、容量制御弁に供給される制御電 流とPd-Ps差圧との関係を示すグラフ、 第2実施形態の容量制御弁における、図 3中の領域IVに相当する拡大図、 第3実施形態の容量制御弁における、図 3中の領域IVに相当する拡大図、 第1実施形態及び第2実施形態の容量制 弁を用いて実行可能な他の吐出容量制御方 における、弁体の動作特性を説明するため グラフである。

符号の説明

 301a 弁孔
 306  弁体
 338  弁座
 346  シール領域

 図1は、車両用空調システムの冷凍サイクル 10を示し、冷凍サイクル10は、作動流体とし の冷媒が循環する循環路12を備える。循環路 12には、冷媒の流動方向でみて、圧縮機100、 熱器(凝縮器又はガスクーラ)14、膨張器16及 蒸発器18が順次介挿され、圧縮機100が作動 ると、圧縮機100の吐出容量に応じて循環路12 を冷媒が循環する。
 すなわち、圧縮機100は、冷媒の吸入工程、 入した冷媒の圧縮工程及び圧縮した冷媒の 出工程からなる一連のプロセスを行う。
 放熱器14は、圧縮機100から吐出された冷媒 冷却する機能を有し、冷却された冷媒は、 張器16を通過することによって膨張させられ る。膨張した冷媒は蒸発器18内で気化し、気 した冷媒は圧縮機100に吸入される。
 蒸発器18は、車両用空調システムの空気回 の一部も構成しており、蒸発器18を通過する 空気流は、蒸発器18内の冷媒によって気化熱 奪われることによって冷却される。

 圧縮機100は可変容量圧縮機であり、例えば 板式のクラッチレス圧縮機である。圧縮機1 00はシリンダーブロック101を備え、シリンダ ブロック101には、複数のシリンダボア101aが 形成されている。シリンダーブロック101の一 端にはフロントハウジング102が連結され、シ リンダーブロック101の他端には、バルブプレ ート103を介してリアハウジング(シリンダヘ ド)104が連結されている。
 シリンダーブロック101及びフロントハウジ グ102はクランク室105を規定し、クランク室1 05内を縦断して駆動軸106が延びている。駆動 106は、クランク室105内に配置された環状の 板107を貫通し、斜板107は、駆動軸106に固定 れたロータ108と連結部109を介してヒンジ結 されている。従って、斜板107は、駆動軸106 沿って移動しながら傾動可能である。

 ロータ108と斜板107との間を延びる駆動軸106 部分には、斜板107を最小傾角に向けて付勢 るコイルばね110が装着され、斜板107を挟ん 反対側の部分、即ち斜板107とシリンダーブ ック101との間を延びる駆動軸106の部分には 斜板107を最大傾角に向けて付勢するコイル ね111が装着されている。
 駆動軸106は、フロントハウジング102の外側 突出したボス部102a内を貫通し、駆動軸106の 外端には、動力伝達装置としてのプーリ112に 連結されている。プーリ112は、ボール軸受113 を介してボス部102aによって回転自在に支持 れ、外部駆動源としてのエンジン114のプー との間にベルト115が架け回される。

 ボス部102aの内側には軸封装置116が配置され 、フロントハウジング102の内部と外部とを遮 断している。駆動軸106はラジアル方向及びス ラスト方向にベアリング117,118,119,120によって 回転自在に支持され、エンジン114からの動力 がプーリ112に伝達され、プーリ112の回転と同 期して回転可能である。
 シリンダボア101a内にはピストン130が配置さ れ、ピストン130には、クランク室105内に突出 したテール部が一体に形成されている。テー ル部に形成された凹所130a内には一対のシュ 132が配置され、シュー132は斜板107の外周部 対し挟み込むように摺接している。従って シュー132を介して、ピストン130と斜板107と 互いに連動し、駆動軸106の回転によりピス ン130がシリンダボア101a内を往復動する。

 リアハウジング104の内部には、吸入室140及 吐出室142が区画形成され、吸入室140は、バ ブプレート103に設けられた吸入孔103aを介し てシリンダボア101aと連通可能である。吐出 142は、バルブプレート103に設けられた吐出 103bを介してシリンダボア101aと連通している 。なお、吸入孔103a及び吐出孔103bは、図示し い吸入弁及び吐出弁によってそれぞれ開閉 れる。
 シリンダーブロック101の外側にはマフラ150 設けられ、マフラケーシング152は、シリン ーブロック101に一体に形成されたマフラベ ス101bに図示しないシール部材を介して接合 されている。マフラケーシング152及びマフラ ベース101bはマフラ空間154を規定し、マフラ 間154は、リアハウジング104、バルブプレー 103及びマフラベース101bを貫通する吐出通路1 56を介して吐出室142と連通している。

 マフラケーシング152には吐出ポート152aが形 成され、マフラ空間154には、吐出通路156と吐 出ポート152aとの間を遮るように逆止弁200が 置されている。具体的には、逆止弁200は、 出通路156側の圧力とマフラ空間154側の圧力 の圧力差に応じて開閉し、圧力差が所定値δ Psetより小さい場合閉作動し、圧力差が所定 δPsetより大きい場合開作動する。
 したがって吐出室142は、吐出通路156、マフ 空間154及び吐出ポート152aを介して循環路12 往路部分と連通可能であり、マフラ空間154 逆止弁200によって断続される。一方、吸入 140は、リアハウジング104に形成された吸入 ート104aを介して循環路12の復路部分と連通 ている。
 リアハウジング104には、本発明の第1実施形 態の可変容量圧縮機の容量制御弁(電磁制御 )300が収容され、容量制御弁300は給気通路160 介挿されている。給気通路160は、吐出室142 クランク室105との間を連通するようにリア ウジング104からバルブプレート103を経てシ ンダーブロック101にまで亘っている。

 一方、吸入室140は、クランク室105と抽気通 162を介して連通している。抽気通路162は、 動軸106とベアリング119,120との隙間、空間164 及びバルブプレート103に形成された固定オリ フィス103cからなる。
 また、吸入室140は、リアハウジング104に形 された感圧通路166を通じて、給気通路160と 独立して容量制御弁300に接続されている。
 より詳しくは、容量制御弁300は、弁ユニッ と弁ユニットを開閉作動させるソレノイド ニットとからなる。弁ユニットは、円筒状 弁ハウジング301を有し、弁ハウジング301の 端には入口ポート(弁孔301a)が形成されてい 。弁孔301aは、給気通路160の上流側部分を介 して吐出室142と連通し、且つ、弁ハウジング 301の内部に区画された弁室303に開口している 。

 弁室303には、弁ハウジング301を径方向に貫 する出口ポート301bが開口し、弁室303は、出 口ポート301b及び給気通路160の下流側部分を してクランク室105と連通している。
 また、弁室303には、弁孔301aとは反対側にて 挿通孔304の一端が開口し、挿通孔304は、弁孔 301aと同様に、弁ハウジング301の軸線上を延 ている。挿通孔304の他端は、感圧室305に開 し、感圧室305には、弁ハウジング301を径方 に貫通する感圧ポート301cが開口している。 って、感圧室305は、感圧ポート301c及び感圧 路166を通じて吸入室140と連通している。

 弁ハウジング301内には、弁体306が配置され いる。図3に拡大して示したように、弁体306 は円筒形状の本体部306aを有し、本体部306aは 弁室303から挿通孔304を経由して感圧室305ま 渡っている。本体部306aは、挿通孔304によっ て摺動自在に支持されている。
 弁体306は、本体部306aに一体且つ同軸に連な る軸部306bを有し、軸部306bは、感圧室305内に 置している。本体部306aとは反対側の軸部306 bの端部には、軸部306bよりも大径の頭部306cが 一体に形成されている。挿通孔304が開口した 感圧室305の端壁と頭部306cとの間には、円錐 イルばねからなる開放ばね307が配置され、 放ばね307は、弁孔301aから離間する方向(開弁 方向)に弁体306を付勢している。

 再び図2を参照すると、ソレノイドユニット は円筒状のソレノイドハウジング310を有し、 ソレノイドハウジング310は弁ハウジング301の 他端と圧入により同軸的に連結されている。 ソレノイドハウジング310の開口端は、エンド キャップ312によって閉塞され、ソレノイドハ ウジング310内には、樹脂部材314によって覆わ れた円筒形状のコイル(ソレノイドコイル)316 収容されている。
 またソレノイドハウジング310内には、同心 に円筒状の固定コア318が収容され、固定コ 318は、弁ハウジング301からエンドキャップ3 12に向けてコイル316の中央まで延びている。 定コア318のエンドキャップ312側は筒状部材3 20によって囲まれ、筒状部材320は、エンドキ ップ312側に閉塞端を有する。

 筒状部材320の内側には、支持部材322が、筒 部材320の閉塞端に密着して配置され、固定 ア318と支持部材322との間には、円筒状の可 コア324を収容する可動コア収容空間325が規 されている。
 ここで、固定コア318は中央孔318aを有し、中 央孔318aの一端は、可動コア収容空間325に開 している。中央孔318aにはソレノイドロッド3 26が挿通され、ソレノイドロッド326は固定コ 318の両端から突出している。
 可動コア収容空間325を縦断するソレノイド ッド326の部分には、円筒状の可動コア324が 体に固定されている。ソレノイドロッド326 支持部材322にまで到達しており、支持部材3 22側のソレノイドロッド326の端部は、支持部 322の円筒形状の有底孔によって摺動自在に 持されている。

 可動コア324、固定コア318、ソレノイドハウ ング310及びエンドキャップ312は磁性材料で 成され、磁気回路を構成する。筒状部材320 非磁性材料のステンレス系材料で形成され いる。
 可動コア324と支持部材322との間には圧縮コ ルばね328が配置され、圧縮コイルばね328は 支持部材322から離間する方向(閉弁方向)に 動コア324を付勢する。
 ただし、可動コア324と固定コア318との間に 所定の隙間が確保されている。また、可動 ア324の外径は、筒状部材320の内径よりも小 く、可動コア324と筒状部材320との間には隙 が確保されている。

 一方、中央孔318aの他端は感圧室305に開口し 、再び図3を参照すると、感圧室側305内に突 した固定コア318の突出端部において、中央 318aの内径は縮小されている。感圧室305側の レノイドロッド326の端部は、固定コア318の 出端部、すなわち中央孔318aの縮径部によっ て摺動自在に支持されている。そして、感圧 室305内に突出したソレノイドロッド326の端部 は、弁体306の頭部306cに当接している。
 固定コア318の突出端部の根元には連通孔330 形成され、感圧室305は、連通孔330及び中央 318aを通じて可動コア収容空間325と連通して いる。従って、ソレノイドロッド326を介して 、弁体306の背面側、即ち感圧室305側には、閉 弁方向に吸入室140の圧力、則ち吸入圧力Psが 用する。

 そして、コイル316には、圧縮機100の外部に けられた制御装置400が接続され(図2参照)、 御装置400からコイル316に制御電流Iが供給さ れると、ソレノイドユニットは電磁力F(I)を 生する。ソレノイドユニットの電磁力F(I)は 可動コア324を固定コア318に向けて吸引し、 レノイドロッド326を介して、弁体306に対し 弁方向に作用する。
 図4は、図3中の領域IVを拡大して示しており 、本体部306aの端面は、弁孔301aが開口した弁 303の壁面に当接することによって、弁孔301a を閉塞可能である。つまり、弁孔301aが開口 た弁室303の壁面は、平面からなる弁座338と て機能する。

 ここで、本体部306aの横断面積Srは、弁孔301a の開口面積Sdよりも大であり(Sr>Sd)、本体部 306aの端面には、浅皿形状の凹み340が中央に 口している。凹み340は、凹み340の開口縁に なる曲面部342と、曲面部342の内側に連なる 坦部344とによって形成されている。平坦部34 4は凹み340の底をなし、弁座338と平行である 本体部306aの径方向でみて軸心に近づくほど 弁孔301aの軸線方向でみて曲面部342と弁座338 若しくは弁孔301aとの距離は長くなる。
 本体部306aの端面における凹み340の開口面積 Scは、本体部306aの横断面積Srに比べて略等し か若しくは僅かに小さい。このため、本体 306aの端面には、凹み340を囲む平坦な環状の シール領域346が区画されている。本体部306a 円筒形状の外周面を有するけれども、シー 領域346は、この円筒形状の外周面の端縁を む。

 なお、凹み340の開口面積Scは、弁孔301aの開 面積(横断面積)Sdよりも大きい。このため、 シール領域346の内周縁の直径は、弁孔301aの 口縁の直径よりも大きく、シール領域346は 弁孔301aの開口縁から所定距離だけ径方向外 にて弁座338に当接する。
 上述した容量制御弁300にあっては、弁体306 本体部306aの端面が弁孔301aに面し、本体部30 6aの端面には開弁方向に吐出室142の圧力、則 吐出圧力Pdが作用する。また、弁体306の他 、則ち頭部306cは感圧室305内に位置し、弁体3 06の他端には閉弁方向に吸入室140の圧力、則 吸入圧力Psが作用する。従って、弁体306は 吐出圧力Pdと吸入圧力Psとの圧力差に応答し 動作する感圧部材としても機能する。

 換言すれば、弁体306は、シール領域346を有 る一端部と、当該一端部に感圧室305の圧力 ち吸入室140の圧力及びソレノイドユニット 電磁力F(I)を伝達する摺動部とを含む。
 弁体306が弁孔301aを閉じている状態にあると き、弁孔301aを通じて吐出圧力Pdが開弁方向に 作用する弁体306の受圧面積(Sv1)は、シール領 346の内周縁よりも径方向内側の面積、つま 、凹み340の開口面積Scと等しい。また、吸 圧力Psが作用する弁体306の受圧面積は、挿通 孔304に支持された本体部306aの横断面積Srに等 しくなる。

 本実施形態では、受圧面積Sv1と横断面積Sr が略等しくなるように本体部306aは形成され これにより弁体306には、開閉方向に弁室303 の圧力、つまりクランク室105の圧力(クラン ク圧力Pc)が実質的に殆ど作用しない。
 具体的には、シール領域346の外縁とシール 域346の内縁との距離が0.05mm以上0.3mm以下程 の範囲に設定され、シール領域346は、弁体30 6が弁孔301aを閉じているとき、弁座338に対し 線接触に近い状態で当接する。
 従って、弁体306に作用する力は、吐出圧力P dと、吸入圧力Psと、コイル316の電磁力F(I)と 開放ばね307の付勢力f1、及び、圧縮コイルば ね328の付勢力f2である。これらのうち、吐出 力Pd及び開放ばね307の付勢力f1は開弁方向、 それ以外の吸入圧力Ps、ソレノイドユニット 電磁力F(I)及び圧縮コイルばね328の付勢力f2 、開弁方向とは対抗する閉弁方向に作用す 。

 上記した関係は、以下の特性式(1)で示さ 、Sv1=Srとして特性式(1)を変形すると特性式( 2)が得られる。そして、電磁力F(I)が制御電流 Iに比例するようにソレノイドユニットを設 しておき、F(I)=A・I(Aは係数)として特性式(2) 変形すると特性式(3)が得られる。

 特性式(3)は、吐出圧力Pdと吸入圧力Psとの圧 力差(Pd-Ps差圧)をソレノイドユニットの電磁 F(I)、つまりコイル316へ供給される制御電流I で調整可能であることを示している。電磁力 F(I)は弁体306に対して閉弁方向に作用し、制 電流Iを増加させることによって、図5に示す ように、Pd-Ps差圧を増大させることができる
 制御装置400は、車両用空調システムの外部 報検知手段(図示せず)から提供される種々 外部情報に基づいて目標差圧δP、若しくは 標差圧δPに対応する制御電流Iを設定し、Pd-P s差圧が目標差圧δPに近付くように容量制御 300に制御電流Iを供給する。制御電流Iに対応 して容量制御弁300の弁開度は調整され、これ により圧縮機100の吐出容量がフィードバック 制御される。

 なお、開放ばね307の付勢力f1は、圧縮コイ ばね328の付勢力f2よりも大きく設定されてい るため(f1>f2)、制御電流Iをゼロにすると、 放ばね307の付勢力f1によって弁孔301aは開か る。これにより、吐出室142からクランク室1 05に冷媒が供給され、斜板107の傾角が最小に り吐出容量は最小になる。
 上述した容量制御弁300にあっては、弁体306 本体部306aが弁座338に当接する領域は、凹み 340を形成したことにより、シール領域346であ る。
 凹み340はシール領域346から径方向内側に向 うに連れて弁体306と弁座338との距離が増大 るように形成され、これにより受圧面積Sv1 明確に規定される。
 そして、シール領域346のシール幅若しくは 積が微小に設定されているため、シール領 346が弁座338から離間しているときに本体部3 06aに吐出圧力Pdが作用する面積は、シール領 346が弁座338に当接している状態での受圧面 Sv1と殆ど同じであり、実質的に受圧面積Sv1 等しいとみなせる。

 従って、弁体306が弁座338に当接している閉 状態での弁体306の動作特性、及び、弁体306 弁座338から離間した開弁状態での弁体306の 作特性は、上記特性式(1)~(3)に正確に従う。
 更に、シール領域346が本体部306aの円筒形状 の外周面の端縁側にあり、且つ微小に設定さ れているため、開弁時、弁体306は開弁方向に 動圧の影響を受けにくい。また、吐出圧力Pd 受ける面積(受圧面積Sv1)が円筒形状の外周 の端縁側、つまり弁体306の本体部306aの寸法 ほぼ規定され、吸入圧力Psを受ける面積が 体306の軸部306bの寸法で規定されるため、こ らの面積を同等に調整することが容易であ 。
 この結果として、容量制御弁300によれば、 性式(3)に基づいて決定された制御電流Iをコ イル316に供給すれば、Pd-Ps差圧が目標差圧δP 確実に近づき、吐出容量制御の精度が向上 る。特に、吐出圧力Pdと吸入圧力Psとの差が 大きい領域で、容量制御弁300は吐出容量制御 の精度向上に寄与する。

 また更に、容量制御弁300では、弁座338が平 からなるため、弁座338に対して弁体306が軸 れしたとしても、弁体306によって弁孔301aが 確実に閉塞される。この結果として、この容 量制御弁300では不所望の弁漏れが防止される 。
 図6は、第2実施形態に係る容量制御弁の一 を拡大して示している。第2実施形態に係る 量制御弁は、弁体350の形状を除き、容量制 弁300と同一の構成を有する。
 弁体350は、容量制御弁300における弁体306の 体部306aに相当する部分が、挿通孔304によっ て摺動自在に支持される摺動部306dと、摺動 306dよりも大径で円筒形状の大径端部(一端部 )306eとによって構成されている。摺動部306dの 直径は、本体部306aの直径と同じであり、大 端部306eの端面は弁座338に当接可能である。

 大径端部306eの端面には、凹み360が形成され 、凹み360も曲面部362及び平坦部364によって構 成されている。従って、大径端部306eの端面 も、環状のシール領域366が形成され、シー 領域366は、大径端部306eの円筒形状の外周面 端縁を含んでいる。
 凹み360の開口面積は、弁孔301aの開口面積よ りも大きく、シール領域366の内周縁は、弁孔 301aの開口縁から所定距離だけ径方向外側に 間している。また、凹み360の開口面積は、 動部306dの横断面積Srよりも大に設定されて る。
 第2実施形態の容量制御弁にあっては、弁体 350の大径端部306eの端面が弁孔301aに面し、大 端部306eの端面には開弁方向に吐出圧力Pdが 用する。また、弁体350の大径端部306eとは反 対側には吸入圧力Psが作用する。従って、弁 350は、Pd-Ps差圧に応答して動作する感圧部 としても機能する。

 弁体350が弁孔301aを閉じた時に、吐出圧力Pd 開弁方向に作用する弁体350の受圧面積(Sv2) 、シール領域366の内周縁よりも内側の面積 つまり、凹み360の開口面積と等しい。また 閉弁方向に吸入圧力Psが作用する弁体350の受 圧面積は、挿通孔304に支持された摺動部306d 横断面積Srに等しくなる。
 ここで、凹み360の開口面積、則ち受圧面積S v2は、摺動部306dの横断面積Srよりも大に設定 れているため(Sv2>Sr)、受圧面積Sv2と横断 積Srとの差(Sv2-Sr)に相当する大径端部306eの面 積に対して、クランク圧力Pcが閉弁方向に作 する。
 従って、弁体350に作用する力は、次の特性 (4)~(7)にて示される。

 なお、Pc=Ps+αとして特性式(4)を変形すると 性式(5)が得られるが、Pc=Ps+α、すなわち、ク ランク圧力Pcと吸入圧力Psとの差αが略一定の 範囲に入ることは、経験的に知られている。
 特性式(7)は、第2実施形態の容量制御弁にあ っても、吐出圧力Pdと吸入圧力Psとの圧力差(P d-Ps差圧)をソレノイドユニットの電磁力F(I)、 つまりコイル316へ供給される制御電流Iで調 可能であることを示している。
 第2実施形態の容量制御弁において、容量制 御弁300と異なる点は、弁体350に対して閉弁方 向にクランク圧力Pcが作用することであり、 性式(7)についてみれば、特性式(3)と異なる は、右辺にαが含まれていることである。
 この相違点はSv2>Srで示される関係が満た れていることによって生じている。かかる 係に起因して、弁体350が弁座338に当接して る閉弁状態であっても、弁体350が弁座338か 離間している開弁状態であっても、開弁方 にクランク圧力Pcが作用することはなく、 弁方向にクランク圧力Pcが確実に作用する。

 従って、開弁時に弁体350が弁座338から離間 て冷媒がクランク室105に流入してクランク 力Pcが急上昇したときに、弁体350には閉弁 向に作用する力が増大する。このため、弁 350が弁座338から過度に離間することが抑制 れる。また、受圧面積Sv2と摺動部306dの横断 積Srとの差を調整することにより、クラン 圧力Pcの上昇速度を調整することができる。 これらの結果として、第2実施形態の容量制 弁を適用した可変容量圧縮機100においては 吐出容量制御が安定になる。
 なお、第2実施形態の容量制御弁にあっては 、その組み立てを考慮して、弁体350に頭部306 cを設けずに、軸部306bに対してスナップリン をばね座として取り付けてもよい。

 本発明は、上述した第1実施形態及び第2実 形態に限定されることはなく、種々の変形 可能である。
 例えば、第1実施形態及び第2実施形態では 弁体306,350の端面に凹み340,360を形成すること によって、弁体306,350の一端部に、円筒形状 外周面の端縁を含み且つ弁座338に線接触に い状態で当接可能なシール領域346,366を形成 たが、弁体及び弁座の形状は特に限定され い。
 具体的には、図7は、第3実施形態に係る容 制御弁の一部を拡大して示しており、この 量制御弁は弁体350に代えて弁体370を有する 弁体370は、大径端部306eに凹みが形成されて らず、これに伴い、弁座372は平面座ではな 雌テーパ形になっている。即ち、弁座372は 弁孔301aの開口端に連なる雌テーパ面によっ て構成され、弁座372の開口面積は、弁室303に 近付くに連れて徐々に拡大している。このた め、閉弁時には、大径端部306eの端面の外周 がシール領域376として弁座372に線接触に近 状態で当接する。

 第1及び第2実施形態では、弁体306,350は微小 面積を有するシール領域346,366を有している が、シール領域346,366をより小さく設定して に線接触に近い状態で弁座338に当接するよ にすれば、開弁状態と閉弁状態とで弁体306,3 50の動作特性が更に変化せず、吐出容量制御 精度が一層向上する。
 具体的には、シール領域346,366の外周縁の半 径とシール領域346,366の内周縁の半径との差( ール幅)は、0.05mm以上0.2mm以下の範囲にある が好ましい。
 第1及び第2実施形態では、弁体306,350の凹み3 40,360は曲面部342,362を有し、径方向中央に近 くに連れて、弁体306,350と弁座338若しくは弁 301aとの距離が大きくなったけれども、凹み は、曲面部に代えて直角な角部を有していて もよい。ただし、凹みの成形のし易さを考慮 すれば、第1及び第2実施形態のように、凹み 曲面部を有するのが好ましい。

 第1及び第2実施形態では、弁体306,350とソレ イドロッド326とは別体であったけれども、 体であってもよい。
 第1及び第2実施形態では、圧縮コイルばね32 8を省略してもよい。また、第1及び第2実施形 態では、開放ばね307のみによって、弁体306,35 0を開弁方向に常時付勢していたけれども、2 又は3つ以上のばねを組み合わせて弁体306,35 0を開弁方向に常時付勢してもよい。
 第1実施形態の容量制御弁300及び第2実施形 の容量制御弁では、弁体306,350に対して吐出 力Pd、吸入圧力Ps又は電磁力F(I)を作用させ ために、ベローズやダイアフラムを用いて よい。

 例えば、一端が開口し、他端が閉塞した小 のベローズを用いた場合、弁体306の頭部306c をベローズの閉塞端の外面に当接させる。ソ レノイドロッド326の先端側の部分は、ベロー ズの開口端を通じてベローズの内側に挿入さ れ、ソレノイドロッド326の先端をベローズの 閉塞端の内面に当接させる。これにより、ソ レノイドロッド326が弁体306を電磁力F(I)にて 勢可能にする。そして、ベローズの内側の 力は吸入圧力Psに等しくなるようにし、ベロ ーズを介して弁体306に吸入圧力Psを作用させ 。
 第1及び第2実施形態では、可動コア324は筒 部材320に接触していなかったけれども、可 コア324の外周面を筒状部材320の内周面に摺 させることにより、筒状部材320によって可 コア324を支持してもよい。

 第1及び第2実施形態では、制御装置400が、 標差圧δPに対応する制御電流Iを設定し、Pd-P s差圧が目標差圧δPに近付くように容量制御 300に制御電流Iを供給したけれども、制御装 400が実行する制御方法はこれに限定されな 。
 例えば、特性式(3)を変形すると以下の特性 (8)が得られ、特性式(8)の関係に基づけば、 8に示したように、吸入圧力Psの目標値とし 目標吸入圧力Pssを予め決定し、変動する吐 圧力Pdの情報がわかれば、発生させるべき 磁力F(I)つまり制御電流Iを演算できる。そこ で、コイル316に供給される制御電流Iをこの 算された制御電流Iに等しくなるよう調整す ば、吸入圧力Psが目標吸入圧力Pssに近付く うに弁体306,350が動作し、クランク圧力Pcが 整される。すなわち、吸入圧力Psが目標吸入 圧力Pssに近付くように吐出容量が制御される 。

 つまり、第1実施形態の容量制御弁300及び第 2実施形態の容量制御弁によれば、Pd-Ps差圧が 目標差圧δPに近付くように制御電流Iを調整 る吐出容量の制御方法のほかにも、吐出圧 Pdと目標吸入圧力Pssに基づいて制御電流Iを 整して吸入圧力Psが目標吸入圧力Pssに近付く ように吐出容量の制御方法を採用可能である 。
 なお、後者の場合、車両用空調システムに 出圧力Pdを検知するための検知手段を設け 必要がある。
 第1及び第2実施形態では、圧縮機100は往復 型の斜板式可変容量圧縮機であったけれど 、往復動型の揺動板式可変容量圧縮機であ てもよい。揺動板式可変容量圧縮機は、揺 板を揺動させるための要素を有し、斜板107 びこの要素をまとめて斜板要素という。圧 機100は、電動モータで駆動されるものであ てもよい。

 斜板要素を有する往復動型の可変容量圧縮 にあっては、斜板要素の最小傾角で規定さ るストローク長を非常に小さく設定可能で り、吐出容量の可変範囲が広い。かかる可 容量圧縮機に上述した容量制御弁を適用す ば、広範な可変範囲の全域にわたり、吐出 量が高精度にて制御される。
 第1及び第2実施形態の圧縮機100では、抽気 路162の流量を規制してクランク圧力Pcを昇圧 するために、抽気通路162に絞り要素として固 定オリフィス103cを配置したが、絞り要素と て、流量可変の絞りを用いてもよく、また 弁を配置して弁開度を調整してもよい。
 第1及び第2実施形態の冷凍サイクル10では、 冷媒はR134aや二酸化炭素に限定されず、その の新冷媒を使用してもよい。つまり、第1実 施形態の容量制御弁300及び第2実施形態の容 制御弁は、従来の空調システムにも適用可 である。
 最後に、本発明に係る可変容量圧縮機の容 制御弁は、車両用空調システム以外の室内 空調システム等、空調システム全般に適用 能である。