JP2015200216A - 可変容量圧縮機用制御弁 - Google Patents

Abstract

【課題】ＰＷＭ方式の通電制御がなされる可変容量圧縮機用制御弁において、プランジャの微小振動によるノイズを抑える。【解決手段】ソレノイド３は、ボディ５に対して固定されたコア４２と、コア４２の端部を封止して大気から遮断された内部空間４５を形成するようコア４２に固定され、その内部空間４５がボディ５の内部に連通することで冷媒が導入されるスリーブ４４と、その内部空間４５に収容されてコア４２と軸線方向に対向配置され、弁体３３と軸線方向に一体変位可能なプランジャ４６と、を有する。そして、内部空間４５にグリースが封入されている。【選択図】図１

Description

本発明は、可変容量圧縮機の吐出容量を制御する制御弁に関する。

自動車用空調装置は、一般に、圧縮機、凝縮器、膨張装置、蒸発器等を冷凍サイクルに配置して構成される。圧縮機としては、エンジンの回転数によらず一定の冷房能力が維持されるように、冷媒の吐出容量を可変できる可変容量圧縮機（単に「圧縮機」ともいう）が用いられている。この圧縮機は、エンジンによって回転駆動される回転軸に取り付けられた揺動板に圧縮用のピストンが連結され、揺動板の角度を変化させてピストンのストロークを変えることにより冷媒の吐出量を調整する。揺動板の角度は、密閉されたクランク室内に吐出冷媒の一部を導入し、ピストンの両面にかかる圧力の釣り合いを変化させることで連続的に変えられる。このクランク室内の圧力（以下「クランク圧力」という）Ｐｃは、圧縮機の吐出室とクランク室との間に設けられた可変容量圧縮機用制御弁（単に「制御弁」ともいう）により制御される。

このような制御弁は、電磁弁として構成されることが多く、ボディ内に吐出室とクランク室とを連通させる弁孔を有し、そのボディ内に配置した弁体を弁孔に接離させて弁部の開度を調整することにより、クランク室に導入する冷媒流量を制御する。弁開度は、弁体に作用する冷媒圧力による力と、ソレノイドによる駆動力と、制御設定値を設定するために配置されたスプリングの付勢力とのバランスによって調整される。この制御設定値は、ソレノイドへの供給電流値を変更することで事後的に調整することもできる。このような制御弁においては、その開弁特性におけるヒステリシスの低減や省電力等の観点から、ソレノイドへの通電制御にＰＷＭ（Pulse Width Modulation ）方式が採用されるものが多い。例えば、所定のデューティ比に設定した４００Ｈｚ程度のパルス電流を供給して容量制御を行うものがある（例えば特許文献１参照）。

特開２００５−１７１９０８号公報

しかしながら、このような制御弁は、上述した通電制御がソレノイドのプランジャに微小振動を生じさせるため、その振動が弁体に伝達されてノイズを発生させる懸念があった。

本発明の目的は、ＰＷＭ方式の通電制御がなされる可変容量圧縮機用制御弁において、プランジャの微小振動によるノイズを抑えることにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様の可変容量圧縮機用制御弁は、吸入室に導入される冷媒を圧縮して吐出室から吐出する可変容量圧縮機の吐出容量を、吐出室からクランク室に導入する冷媒の流量を調整することにより変化させる可変容量圧縮機用制御弁において、吐出室に連通する吐出室連通ポートと、クランク室に連通するクランク室連通ポートと、吐出室連通ポートとクランク室連通ポートとをつなぐ通路に設けられた弁孔とを有するボディと、弁孔に接離するように配置されて弁部を開閉する弁体と、ＰＷＭ方式による通電制御がなされ、弁体を閉弁方向に駆動するためのソレノイド力を発生させるソレノイドと、を備える。

ソレノイドは、ボディに対して固定されたコアと、コアの端部を封止して大気から遮断された内部空間を形成するようコアに固定され、その内部空間がボディの内部に連通することで冷媒が導入される封止部材と、その内部空間に収容されてコアと軸線方向に対向配置され、弁体と軸線方向に一体変位可能なプランジャと、を有する。そして、上記内部空間にグリース又はオイルからなる粘性材料が封入されている。

この態様によると、ソレノイドの内部空間に粘性材料が封入されているため、プランジャの作動に対して粘性抵抗を与えることができる。このため、ＰＷＭ方式の通電制御によって生じるプランジャの振動を抑制することができる。また、内部空間が大気から遮断され且つ冷媒が満たされるため、粘性材料の酸化を防止することができる。さらに、その冷媒により粘性材料を冷却することができるため、ソレノイドの発熱による粘性材料への影響を抑えることができる。その結果、粘性材料の劣化を防止又は抑制することができ、制御弁の安定した制御特性を長く維持することが可能となる。

本発明によれば、ＰＷＭ方式の通電制御がなされる可変容量圧縮機用制御弁において、プランジャの微小振動によるノイズを抑えることができる。

第１実施形態に係る制御弁の構成を示す断面図である。 図１の上半部に対応する部分拡大断面図である。 図１のＡ部拡大図である。

以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を上下と表現することがある。

［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る制御弁の構成を示す断面図である。
制御弁１は、自動車用空調装置の冷凍サイクルに設置される図示しない可変容量圧縮機（単に「圧縮機」という）の吐出容量を制御する電磁弁として構成されている。この圧縮機は、冷凍サイクルを流れる冷媒を圧縮して高温・高圧のガス冷媒にして吐出する。そのガス冷媒は凝縮器（外部熱交換器）にて凝縮され、さらに膨張装置により断熱膨張されて低温・低圧の霧状の冷媒となる。この低温・低圧の冷媒が蒸発器にて蒸発し、その蒸発潜熱により車室内空気を冷却する。蒸発器で蒸発された冷媒は、再び圧縮機へと戻されて冷凍サイクルを循環する。

圧縮機は、自動車のエンジンによって回転駆動される回転軸を有し、その回転軸に取り付けられた揺動板に圧縮用のピストンが連結されている。その揺動板の角度を変化させてピストンのストロークを変えることにより、冷媒の吐出量が調整される。制御弁１は、その圧縮機の吐出室からクランク室へ導入する冷媒流量を制御することで揺動板の角度、ひいてはその圧縮機の吐出容量を変化させる。冷媒には例えば代替フロン（ＨＦＣ−１３４ａ）が使用されるが、他の冷媒（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ等）を使用してもよい。

制御弁１は、圧縮機の吸入圧力Ｐｓ（「被感知圧力」に該当する）を設定圧力に保つように、吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を制御するいわゆるＰｓ感知弁として構成されている。制御弁１は、弁本体２とソレノイド３とを一体に組み付けて構成される。弁本体２は、圧縮機の運転時に吐出冷媒の一部をクランク室へ導入するための冷媒通路を開閉する主弁と、圧縮機の起動時にクランク室の冷媒を吸入室へ逃がすいわゆるブリード弁として機能する副弁とを含む。ソレノイド３は、主弁を開閉方向に駆動してその開度を調整し、クランク室へ導入する冷媒流量を制御する。弁本体２は、段付円筒状のボディ５、ボディ５内に設けられた主弁および副弁、主弁の開度を調整するためにソレノイド力に対抗する力を発生するパワーエレメント６等を備えている。パワーエレメント６は、「感圧部」として機能する。

ボディ５の上端開口部にはポート１２が設けられ、側部にはポート１４が設けられている。ボディ５の下端開口部は、ソレノイド３のコア４２（後述する）に設けられたポート１６に連通する。ポート１２はクランク室に連通する「クランク室連通ポート」として機能し、ポート１４は吐出室に連通する「吐出室連通ポート」として機能し、ポート１６は吸入室に連通する「吸入室連通ポート」として機能する。また、ボディ５内には、ポート１２とポート１４とを連通させる主通路と、ポート１２とポート１６とを連通させる副通路とが形成されている。主通路には主弁が設けられ、副通路には副弁が設けられている。主通路を構成するボディ５の一部には弁孔１８（主弁孔）が設けられ、その下端開口部のテーパ面に弁座２０（主弁座）が形成されている。

ポート１４は、吐出室から吐出圧力Ｐｄの冷媒を導入する「導入ポート」として機能する。ポート１２は、圧縮機の定常動作時に主弁を経由したクランク圧力Ｐｃの冷媒をクランク室へ向けて導出する「導出ポート」として機能する一方、圧縮機の起動時にはクランク室から排出されたクランク圧力Ｐｃの冷媒を導入する「導入ポート」として機能する。このとき導入された冷媒は、副弁に導かれる。すなわち、ポート１２は、クランク圧力Ｐｃの冷媒を導入または導出する「導入出ポート」として機能する。ポート１６は、圧縮機の定常動作時に吸入圧力Ｐｓの冷媒を導入する「導入ポート」として機能する一方、圧縮機の起動時には副弁を経由した吸入圧力Ｐｓの冷媒を吸入室へ向けて導出する「導出ポート」として機能する。すなわち、ポート１６は、吸入圧力Ｐｓの冷媒を導入または導出する「導入出ポート」として機能する。

ボディ５の上端部の隔壁の中央には取付孔２２が軸線方向に設けられ、その取付孔２２の周囲には、複数の連通孔２３が設けられている。取付孔２２には、段付円柱状の支持部材２７がその上端を支持されるように圧入されている。支持部材２７は、ボディ５の内方で軸線方向下方に延在し、パワーエレメント６の上端部を上方から支持している。連通孔２３は、ポート１２と弁孔１８とを連通させる。

弁孔１８のポート１２とは反対側には弁室２４（「中間圧力室」として機能する）が設けられている。弁室２４は、環状の空間からなり、ポート１４と半径方向に連通している。弁室２４の弁孔１８とは反対側には、弁孔１８と同軸状にガイド孔２６が形成されている。ガイド孔２６の弁室２４とは反対側には作動室２８が形成され、ポート１６と連通している。

ポート１４には環状のストレーナ１５が取り付けられている。ストレーナ１５は、ボディ５の内部へのごみ等の侵入を抑制するためのフィルタを含む。一方、ポート１２には有底円筒状のストレーナ１３が取り付けられている。ストレーナ１３は、ボディ５の内部へのごみ等の侵入を抑制するためのフィルタを含む。

ボディ５には、段付円筒状の弁駆動体３０が設けられている。弁駆動体３０は、軸線方向に延びる内部通路３５を有する。この内部通路３５は、弁孔１８および連通孔２３を介してポート１２と連通する。弁駆動体３０は、段付円筒状の第１部材３１と、有底段付円筒状の第２部材３２とを軸線方向に接合して構成される。第１部材３１は、その上部が縮径され、下部が第２部材３２の上部に圧入されている。第１部材３１の先端部には弁体３３（主弁体）が一体に設けられている。弁体３３は、弁座２０に着脱して主弁を開閉し、吐出室からクランク室へ流れる冷媒流量を調整する。なお、本実施形態では、弁体３３が弁座２０に着座または離脱して主弁を開閉する構成を採用しているが、主弁体が主弁孔に挿抜されるスプール弁の態様を採用してもよい。

第２部材３２は、下半部が縮径され、その底部に複数の円孔からなる弁孔３４（副弁孔）が設けられている。第２部材３２における弁孔３４の周囲に弁座３６（副弁座）が形成されている。弁駆動体３０の内方には、パワーエレメント６と弁体３８（副弁体）とが上下に同軸状に配設されている。弁体３８は有底円筒状をなし、弁座３６に着脱して副弁を開閉し、クランク室から吸入室への冷媒のリリーフを許容又は遮断する。パワーエレメント６は、ベローズ８を含み、そのベローズ８の変位によりソレノイド力に対抗する力を弁体３８を介して弁駆動体３０ひいては弁体３３に付与する。

弁体３８とパワーエレメント６との間には、両者を離間させる方向に付勢するスプリング３９（「付勢部材」として機能する）が介装されている。また、弁駆動体３０とソレノイド３（コア４２）との間には、弁駆動体３０を主弁の閉弁方向に付勢するスプリング４０（「付勢部材」として機能する）が介装されている。

一方、ソレノイド３は、段付円筒状のコア４２と、コア４２の下端開口部を封止するように同軸状に組み付けられた有底円筒状のスリーブ４４と、スリーブ４４に収容されてコア４２と軸線方向に対向配置された円筒状のプランジャ４６と、コア４２およびスリーブ４４に外挿された円筒状のボビン４８と、ボビン４８に巻回され、通電により磁気回路を生成する電磁コイル５０と、電磁コイル５０を外方から覆うように設けられ、ヨークとしても機能する円筒状のケース５２と、ケース５２の下端開口部を封止するように設けられた端部材５４とを備える。なお、本実施形態においては、ボディ５、コア４２、ケース５２および端部材５４が制御弁１全体のボディを形成している。

弁本体２とソレノイド３とは、ボディ５の下端部がコア４２の上端開口部に圧入されることにより固定されている。コア４２は、その上半部が拡径されており、ボディ５との間に吸入圧力Ｐｓを満たすための作動室２８を形成する。ポート１６は、コア４２とボディ５との接合部近傍に設けられている。コア４２には軸線方向に沿った挿通孔４３が設けられ、その挿通孔４３を軸線方向に貫通するように、長尺状の作動ロッド５８が挿通されている。スリーブ４４は、その上端開口部がコア４２の下端開口部に外挿され、全周溶接によりコア４２に固定されている。スリーブ４４の内方には、大気から遮断された内部空間４５が形成されている。

プランジャ４６は、スリーブ４４に摺動可能に支持され、スリーブ４４の内部空間４５をコア４２側の間隙空間７６と底部側の背圧室７０とに区画している。作動ロッド５８の下端部がプランジャ４６に設けられた貫通孔４７の上半部に遊嵌され、作動ロッド５８とプランジャ４６とが同軸状に接続されている。プランジャ４６とスリーブ４４との間には、スプリング６４（「付勢部材」として機能する）が介装されている。スプリング６４がプランジャ４６を上方に向けて付勢することにより、プランジャ４６と作動ロッド５８とが軸線方向に一体変位可能に保持されている。なお、スプリング３９は、弁体３８および作動ロッド５８を介してプランジャ４６をコア４２から離間させる方向に付勢するオフばねとして機能する。

作動ロッド５８には、リング状の係合部材５９（「係合部」として機能する）が嵌着されている。作動ロッド５８は、係合部材５９を介して弁駆動体３０と作動連結可能であり、弁体３８を介してパワーエレメント６と作動連結可能とされている。作動ロッド５８は、コア４２とプランジャ４６との吸引力であるソレノイド力を、係合部材５９を介して弁駆動体３０ひいては弁体３３に適宜伝達する。

一方、作動ロッド５８には、パワーエレメント６の伸縮作動による駆動力（「感圧駆動力」ともいう）が弁体３８を介して伝達され、ソレノイド力と対抗するように負荷される。すなわち、主弁の制御状態においては、ソレノイド力と感圧駆動力とにより調整された力が弁体３３に作用し、主弁の開度を適切に制御する。主弁の閉時には、ソレノイド力の大きさに応じて作動ロッド５８が弁駆動体３０に対して相対変位し、弁体３８を押し上げて副弁を開弁させる。それによりブリード機能を発揮させる。

コア４２の上端部にはリング状の軸支部材６０が圧入されており、作動ロッド５８は、その軸支部材６０によって軸線方向に摺動可能に支持されている。軸支部材６０の外周面の所定箇所には、軸線に平行な連通溝が形成されている。このため、主弁の制御時には、作動室２８の吸入圧力Ｐｓが、その連通溝、コア４２の挿通孔４３と作動ロッド５８との間隙により形成される連通路６２を通ってスリーブ４４の内部にも導かれる。

スリーブ４４は非磁性材料からなる。プランジャ４６の側面には軸線に平行な複数の連通溝が設けられ、プランジャ４６の下端面には半径方向に延びて内外を連通する複数の連通溝が設けられている（いずれも同図には表れていない）。このような構成により、吸入圧力Ｐｓ又はクランク圧力Ｐｃがプランジャ４６とスリーブ４４との間隙を通って背圧室７０にも導かれるようになっている。

ボビン４８からは電磁コイル５０につながる一対の接続端子７２が延出し、それぞれ端部材５４を貫通して外部に引き出されている。同図には説明の便宜上、その一対の片方のみが表示されている。端部材５４は、ケース５２に内包されるソレノイド３内の構造物全体を下方から封止するように取り付けられている。端部材５４は、耐食性を有する樹脂材のモールド成形（射出成形）により形成され、その樹脂材がケース５２と電磁コイル５０との間隙にも満たされている。このように樹脂材がケース５２と電磁コイル５０との間隙に樹脂材を満たすことで、電磁コイル５０で発生した熱をケース５２に伝達しやすくし、その放熱性能を高めている。端部材５４からは接続端子７２の先端部が引き出されており、図示しない外部電源に接続される。

図２は、図１の上半部に対応する部分拡大断面図である。
ボディ５の軸線方向中間部には、弁孔１８とガイド孔２６とが同軸状に設けられている。支持部材２７は、ボディ５の上端部に片持ち状に支持される態様で軸線方向下方に延在する。ボディ５の内径は、作動室２８の位置で拡径されている。ボディ５の下部はやや縮径してガイド孔７４を形成する。

弁駆動体３０の第１部材３１は、ガイド孔２６に摺動可能に支持され、その上端部が弁体３３を構成する。第１部材３１の摺動面には、冷媒の流通を抑制するための複数の環状溝からなるラビリンスシール８４が設けられている。第１部材３１の下部の外周面には、摺動部８６が環状に突設されている。第１部材３１は、その摺動部８６を介してガイド孔７４に摺動可能に支持されている。すなわち、弁駆動体３０は、その一端側がガイド孔２６に摺動可能に支持され、他端側がガイド孔７４に摺動可能に支持される態様で、ボディ５により２点支持されている。なお、弁駆動体３０、弁体３８およびパワーエレメント６を合わせたユニットとしての重心が、その２点の支持部の間に位置するように構成されている。

コア４２の上面中央部には円ボス状の弁座８８が突設されており、第２部材３２の下端部がその弁座８８着脱することにより、弁駆動体３０の下端部を介した内外の連通状態が遮断又は開放される。すなわち、弁駆動体３０の下端部とコア４２の上面とにより「遮断弁部」が構成される。第２部材３２の底部は、作動ロッド５８と適宜係合連結可能な「被係合部」として機能する。作動ロッド５８は、第２部材３２の底部中央に設けられた挿通孔および弁体３８を貫通し、その上端部がパワーエレメント６を軸線方向にガイドしている。

弁体３８は、パワーエレメント６と作動ロッド５８との間に配設されている。弁体３８は有底円筒状をなし、その底部中央に挿通孔９１が形成され、挿通孔９１の周囲には冷媒を通過させるための複数の連通孔９３が形成されている。弁体３８の上端部は、パワーエレメント６の下面に着脱し、弁駆動体３０の内部通路３５と弁体３８の内部通路３７との連通状態を遮断又は許容する。すなわち、弁体３８の上端部とパワーエレメント６の下面とにより「開閉弁部」が構成される。

挿通孔９１には、作動ロッド５８の上端部が相対変位可能に挿通される。ソレノイド３がオンにされた主弁の制御状態においては、作動ロッド５８の上部に設けられた係合部９４（「第１係合部」として機能する）が弁体３８の下面に係合する。また、スプリング３９，４０の付勢力により、弁駆動体３０と弁体３８とが互いに当接する方向に付勢される。それにより、作動ロッド５８、弁体３８および弁駆動体３０が一体に変位することができる。

パワーエレメント６は、一対のベース部材９７，９８およびベローズ８を含んで構成される。ベース部材９７，９８は、金属材をプレス成形して有底円筒状に構成されており、その開口端部に半径方向外向きに延出するフランジ部１００を有する。ベローズ８は、蛇腹状の本体の上端開口部がベース部材９７のフランジ部１００に気密に溶接され、下端開口部がベース部材９８のフランジ部１００に気密に溶接されている。それにより、ベース部材９８の上下端が閉止されている。ベース部材９７，９８は、それぞれの本体がベローズ８の内方に延在し、互いの底部が近接配置されている。

ベース部材９７の本体には、支持部材２７の下端部が圧入されている。一方、ベース部材９８の本体には、作動ロッド５８の上端部が遊嵌されている。すなわち、作動ロッド５８の係合部９４よりも上部が縮径されており、その縮径部９９が挿通孔９１を貫通してベース部材９８に部分的に挿通される。ただし、作動ロッド５８の挿入量は、その縮径部９９の基端である係合部９４が弁体３８の下面に係止されることにより規制される。なお、縮径部９９の横断面はＤ形断面とされており、ベース部材９８の内方の圧力を逃がせるように構成されている。作動ロッド５８は、係合部９４が弁体３８に係止された状態でパワーエレメント６と一体に変位可能となっている。また、図示のように弁駆動体３０と弁体３８とが互いに押しつけられた状態においては、作動ロッド５８が弁体３８を介して弁駆動体３０と一体に変位可能となる。

ベローズ８の内部は密閉された基準圧力室Ｓとなっている。ベース部材９７とベース部材９８との間には、ベローズ８を伸長方向に付勢するスプリング１０４が介装されている。基準圧力室Ｓは、本実施形態では真空状態とされている。ベローズ８は、弁駆動体３０の内部のクランク圧力Ｐｃと基準圧力室Ｓの基準圧力との差圧に応じて軸線方向（弁部の開閉方向）に伸長または収縮する。ただし、その差圧が大きくなってもベローズ８が所定量収縮すると、ベース部材９７とベース部材９８とが当接して係止されるため、その収縮は規制される。

なお、弁体３８は、作動ロッド５８の上端部を軸芯としてパワーエレメント６と作動ロッド５８との間に支持されるが、パワーエレメント６および作動ロッド５８のいずれにも固定されてはいない。

作動ロッド５８における係合部９４のやや下方には凹溝が周設され、リング状の係合部材５９（「第２係合部」として機能する）が嵌着されている。このため、副弁の開弁後に作動ロッド５８を弁駆動体３０に対してさらに相対変位させると、係合部材５９が弁駆動体３０（第２部材３２）の底部と係合する。それにより、ソレノイド力を弁駆動体３０に直接伝達することができ、弁駆動体３０を主弁の閉弁方向に押圧することができる。この構成は、万が一、弁駆動体３０とガイド孔２６との摺動部や、弁駆動体３０とガイド孔７４との摺動部への異物の噛み込みにより弁駆動体３０がロックした場合に、それを解除するロック解除機構（連動機構、押圧機構）として機能する。

以上の構成において、弁体３３と弁座２０とにより主弁が構成され、その主弁の開度によって吐出室からクランク室へ導入される冷媒流量が調整される。また、弁体３８と弁座３６とにより副弁が構成され、その副弁の開閉によりクランク室から吸入室への冷媒の導出が許容または遮断される。すなわち、制御弁１は、主弁と副弁のいずれか一方を開弁させることにより冷媒の流れを切り替える三方弁としても機能する。

本実施形態においては、弁駆動体３０の主弁における有効受圧径Ａ（シール部径）、弁駆動体３０の摺動部における有効受圧径Ｂ（シール部径）、ベローズ８の有効受圧径Ｃ、弁体３８の副弁における有効受圧径Ｄ（シール部径）、弁駆動体３０の遮断弁部における有効受圧径Ｅ（シール部径）、および弁体３８の開閉弁部における有効受圧径Ｆ（シール部径）が等しく設定されている。このため、弁駆動体３０とパワーエレメント６とが作動連結した状態においては、弁体３３に作用する吐出圧力Ｐｄおよびクランク圧力Ｐｃの影響がキャンセルされる。パワーエレメント６は、その有効受圧面積に吸入圧力Ｐｓのみを受けることになる。その結果、主弁の制御状態において、弁体３３は、作動室２８にて受ける吸入圧力Ｐｓに基づいて開閉動作することになる。つまり、制御弁１は、いわゆるＰｓ感知弁として機能する。

本実施形態では、スプリング３９，６４の付勢力により、作動ロッド５８の係合部９４と弁体３８とが常に当接する状態が維持される。一方、ソレノイド３がオフにされた副弁の閉弁状態において、作動ロッド５８の係合部材５９と弁駆動体３０の底面との間隔が所定値Ｌとなるように機構の形状および大きさが設定されている。制御弁１の起動時においては、ソレノイド３への通電により主弁の閉弁方向かつ副弁の開弁方向のソレノイド力を弁体３８に伝達することができる。これにより、弁体３３を弁座２０に着座させて主弁を閉じ、さらに弁体３８を弁座３６からリフトさせて副弁を開くことができる。すなわち、制御弁１は、ソレノイド３の駆動力を用いて副弁を強制的に開弁させるための「強制開弁機構」を有する。

以上のような構成において、制御弁１の安定した制御状態においては、作動室２８内の吸入圧力Ｐｓが所定の設定圧力Ｐsetとなるよう主弁が自律的に動作する。この設定圧力Ｐsetは、基本的にはスプリング３９，４０，６４，１０４のばね荷重およびベローズ８の荷重によって予め調整され、蒸発器内の温度と吸入圧力Ｐｓとの関係から、蒸発器の凍結を防止できる圧力値として設定されている。設定圧力Ｐsetは、ソレノイド３への供給電流（設定電流）を変えることにより変化させることができる。本実施形態では、制御弁１の組み付けが概ね完了した状態で支持部材２７の圧入量を再調整することで、スプリングの設定荷重を微調整することができ、設定圧力Ｐsetを正確に調整することができる。

次に、制御弁１の制御動作について説明する。
本実施形態では、ソレノイド３への通電制御にＰＷＭ方式が採用される。このＰＷＭ制御は、図示しない制御部により実行される。この制御部は、指定したデューティ比のパルス信号を出力するＰＷＭ出力部を有するが、その構成自体には公知のものが採用されるため、詳細な説明を省略する。

制御弁１においてソレノイド３が非通電のとき、つまり空調装置が動作していないときには、コア４２とプランジャ４６との間に吸引力が作用しない。このため、スプリング３９の付勢力により弁体３８が下方に変位し、弁駆動体３０を下方に押圧する。その結果、弁体３３が弁座２０から離間して主弁が全開状態となる。このとき、弁体３８が弁座３６に着座して副弁が閉弁状態となり、弁駆動体３０の下端部が弁座８８に着座して遮断弁部が閉弁状態となる。このため、圧縮機の吐出室からポート１４に導入された冷媒は、全開状態の主弁を通過し、ポート１２からクランク室へと流れることになる。一方、クランク圧力Ｐｃのリリーフは遮断される。したがって、クランク圧力Ｐｃが高くなり、圧縮機は最小容量運転を行うようになる。このとき、パワーエレメント６は実質的に機能しない。

一方、スプリング３９の付勢力により弁体３８がパワーエレメント６から離間し、弁体３８の内部通路３７が開放される。すなわち、遮断弁部が閉じられた状態で開閉弁部が開かれる。その結果、弁駆動体３０の内部通路３５および弁体３８の内部通路３７にクランク圧力Ｐｃが満たされ、弁駆動体３０および弁体３８に作用する冷媒圧力の影響がキャンセルされる。各弁体に差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が作用しないため、次にソレノイド３へ通電したときには弁駆動体３０ひいては弁体３３を小さなソレノイド力で閉弁方向に駆動することができる。

一方、空調装置の起動時など、ソレノイド３に制御電流が供給されると、ソレノイド力により作動ロッド５８が駆動される。このソレノイド力は、作動ロッド５８および弁体３８を介して弁駆動体３０ひいては弁体３３にも伝達される。その結果、弁体３３が弁座２０に着座して主弁を閉じ、その主弁の閉弁とともに弁体３８が弁座３６から離間して副弁を開弁させる。ただし、係合部材５９が弁駆動体３０に係止されることにより作動ロッド５８の変位が規制されるため、弁体３８のリフト量（つまり副弁の開度）は、上記所定値Ｌに一致する。なお、起動時は通常、吸入圧力Ｐｓおよびクランク圧力Ｐｃが比較的高いため、ベローズ８が縮小状態を維持し、副弁の開弁状態が維持される。

すなわち、ソレノイド３に起動電流が供給されると、主弁が閉じてクランク室への吐出冷媒の導入を規制すると同時に副弁が直ちに開いてクランク室内の冷媒を吸入室に速やかにリリーフさせる。その結果、圧縮機を速やかに起動させることができる。また、例えば車両が低温環境下におかれた場合のように、吸入圧力Ｐｓが低く、ベローズ８が伸長した状態においても、ソレノイド３に大きな電流を供給することで副弁を開弁させることができ、圧縮機を速やかに起動させることができる。

そして、ソレノイド３に供給される電流値が所定値に設定された制御状態にあるときには、吸入圧力Ｐｓおよびクランク圧力Ｐｃが比較的低いためにベローズ８が伸長し、弁体３８が弁座３６に着座して副弁を閉弁させる。一方、そのように副弁が閉じられた状態で弁体３３が動作して主弁の開度を調整する。このとき、弁体３３は、スプリング３９，６４，１０４による開弁方向の力と、スプリング４０による閉弁方向の力と、ソレノイド３による閉弁方向のソレノイド力と、吸入圧力Ｐｓに応じて動作するパワーエレメント６によるソレノイド力に対抗する力とがバランスした弁リフト位置にて停止する。

そして、たとえば冷凍負荷が大きくなり吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetよりも高くなると、ベローズ８が縮小するため、弁体３３が相対的に上方（閉弁方向）へ変位する。その結果、主弁の弁開度が小さくなり、圧縮機は吐出容量を増やすよう動作する。その結果、吸入圧力Ｐｓが低下する方向に変化する。逆に、冷凍負荷が小さくなって吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetよりも低くなると、ベローズ８が伸長する。その結果、パワーエレメント６による付勢力がソレノイド力に対抗する方向に作用する。この結果、弁体３３への閉弁方向の力が低減されて主弁の弁開度が大きくなり、圧縮機は吐出容量を減らすよう動作する。その結果、吸入圧力Ｐｓが設定圧力Ｐsetに維持される。

このような定常制御が行われている間にエンジンの負荷が大きくなり、空調装置への負荷を低減させたい場合、制御弁１においてソレノイド３がオンからオフに切り替えられる。そうすると、コア４２とプランジャ４６との間に吸引力が作用しなくなるため、ベローズ８が伸長し、スプリング３９の付勢力により弁体３３が弁座２０から離間し、主弁が全開状態となる。このとき、弁体３８は弁座３６に着座しているため、副弁は閉弁状態となる。このとき、圧縮機の吐出室からポート１４に導入された吐出圧力Ｐｄの冷媒は、全開状態の主弁を通過し、ポート１２からクランク室へと流れることになる。したがって、クランク圧力Ｐｃが高くなり、圧縮機は最小容量運転を行うようになる。

次に、本実施形態におけるノイズ低減構造について説明する。
本実施形態では、ＰＷＭ制御によるプランジャ４６の微小振動を抑えて制御弁１の制御特性を安定化させるノイズ低減構造が設けられる。以下、その詳細について説明する。図３は、図１のＡ部拡大図である。

そのノイズ低減構造は、スリーブ４４の内部空間４５に粘性材料としてのグリースを封入することにより実現される（図中散点模様参照）。上述したコア４２の挿通孔４３と作動ロッド５８との間の連通路６２は、スリーブ４４内をダンパ室とするためのオリフィスとして機能する。

すなわち、本実施形態では、制御弁１の製造工程において、スリーブ４４の内部空間４５にグリースを封入する。このグリースは、冷媒とは非相溶性の材質からなり、冷媒には溶け難い。具体的には、フッ素系樹脂（例えばポリテトラフルオロエチレン：ＰＴＦＥ）を増調剤としたシリコーン系グリースが採用されている。このグリースは、作動ロッド５８をプランジャ４６に組み付ける前にスリーブ４４に充填される。すなわち、プランジャ４６およびスプリング６４を収容した状態のスリーブ４４をコア４２に組み付けた後、グリース注入用のチューブの先端をプランジャ４６の貫通孔４７に差し込み、グリースを注入する。このとき、グリースは、プランジャ４６の貫通孔４７を通って背圧室７０に導入される。そして、スリーブ４４とプランジャ４６との間隙を通ってコア４２とプランジャ４６との間隙空間７６に導かれる。このような方法により、内部空間４５のエアを抜きながらグリースを充填することができる。

図１に戻り、制御弁１が圧縮機に組み付けられた後に冷凍サイクルが作動すると、ポート１６を介して冷媒が導入される。その冷媒の一部は、連通路６２を介して内部空間４５にも導入され、また逆に、連通路６２を介してポート１６に戻る。一方、グリースは、冷媒とは非相溶性であるため、内部空間４５への冷媒の出入りとともに内部空間４５から排出されることは防止又は抑制される。また、内部空間４５がポート１６から遠い位置に袋小路のように形成されていることや、連通路６２がオリフィスとして機能することも、グリースを外部に排出させ難くする。背圧室７０に封入されたグリースについては、プランジャ４６が隔壁として機能するため、なおさら排出され難くなっている。

このような構成により、内部空間４５には粘性抵抗が高いグリースが常に満たされる。そのため、スリーブ４４内をダンパ室として機能させることができ、そのスリーブ４４に配置されたプランジャ４６の微小振動などが抑制される。その結果、そのプランジャ４６の微小振動によるノイズの発生が防止または抑制される。なお、変形例においては、軸支部材６０の連通溝がオリフィスとして機能するようにしてもよい。すなわち、軸支部材６０の連通溝および連通路６２の少なくとも一方が、オリフィスとして機能するようにすればよい。

以上に説明したように、本実施形態では、スリーブ４４の内部空間４５にグリースが封入されているため、プランジャ４６の作動に対して粘性抵抗を与えることができる。このため、ＰＷＭ方式の通電制御によって生じるプランジャ４６の振動を抑制することができ、制御弁１の制御特性を安定化させることができる。また、スリーブ４４の内部が大気から遮断されているため、グリースの酸化を防止又は抑制することができる。さらに、スリーブ４４内には冷媒が導入されるため、その冷媒によりグリースを冷却することができる。このため、電磁コイル５０の発熱によるグリースへの影響を抑えることができる。その結果、グリースの劣化を防止又は抑制することができ、制御弁１の安定した制御特性を長く維持することが可能となる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。

上記実施形態では、制御弁１として主弁と副弁を有し、ブリード機能を発揮可能な構成を例示した。変形例においては副弁を有さず、ブリード機能を発揮しない制御弁に対して上記ノイズ低減構造を適用してもよい。ただし、弁の数が多いほどそれらの開閉に伴うノイズが発生し易いとも言えるため、上記ノイズ低減構造がより有効に機能すると言える。

上記実施形態では、上記ノイズ低減構造が適用される制御弁として、可変容量圧縮機の吸入圧力Ｐｓを設定圧力に保つように、吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を制御するいわゆる入れ制御のＰｓ感知弁を例示した。変形例においては、クランク室から吸入室に導出する冷媒流量を制御するいわゆる抜き制御の制御弁として構成してもよい。また、クランク圧力Ｐｃを設定圧力に保つように冷媒流量を制御するＰｃ感知弁として構成してもよい。さらに、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を設定差圧に保つように、吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を制御するいわゆる（Ｐｄ−Ｐｓ）差圧弁として構成してもよい。

上記実施形態では、コアの端部を封止する封止部材として有底のスリーブ４４を例示したが、その他の構造を採用することもできる。例えば、筒状のスリーブの開口端に別途の栓材を組み付けて封止構造を実現してもよい。また、上記実施形態では、プランジャ４６をコア４２に対してボディ５とは反対側に配置する例を示したが、プランジャとコアの位置関係を入れ換えてもよい。その場合、コアのプランジャとは反対側を封止部材により封止して袋小路のように形成し、グリースを封入してもよい。

上記実施形態では、粘性材料としてグリースを採用したが、プランジャ４６の作動に同様の粘性抵抗を付与可能であればオイルでもよい。ただし、冷媒とは非相溶性の材質からなるものがよい。

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

１ 制御弁、 ３ ソレノイド、 ５ ボディ、 ６ パワーエレメント、 １２，１４，１６ ポート、 １８ 弁孔、 ２０ 弁座、 ２４ 弁室、 ２８ 作動室、 ３０ 弁駆動体、 ３３ 弁体、 ３４ 弁孔、 ３５ 内部通路、 ３６ 弁座、 ３７ 内部通路、 ３８ 弁体、 ４２ コア、 ４３ 挿通孔、 ４４ スリーブ、 ４５ 内部空間、 ４６ プランジャ、 ５０ 電磁コイル、 ５８ 作動ロッド、 ６２ 連通路、 ７０ 背圧室、 ７６ 間隙空間。

Claims (5)

1. 吸入室に導入される冷媒を圧縮して吐出室から吐出する可変容量圧縮機の吐出容量を、前記吐出室からクランク室に導入する冷媒の流量を調整することにより変化させる可変容量圧縮機用制御弁において、
   前記吐出室に連通する吐出室連通ポートと、前記クランク室に連通するクランク室連通ポートと、前記吐出室連通ポートと前記クランク室連通ポートとをつなぐ通路に設けられた弁孔とを有するボディと、
   前記弁孔に接離するように配置されて弁部を開閉する弁体と、
   ＰＷＭ方式による通電制御がなされ、前記弁体を閉弁方向に駆動するためのソレノイド力を発生させるソレノイドと、
   を備え、
   前記ソレノイドは、
   前記ボディに対して固定されたコアと、
   前記コアの端部を封止して大気から遮断された内部空間を形成するよう前記コアに固定され、その内部空間が前記ボディの内部に連通することで冷媒が導入される封止部材と、
   前記内部空間に収容されて前記コアと軸線方向に対向配置され、前記弁体と軸線方向に一体変位可能なプランジャと、
   を有し、
   前記内部空間にグリース又はオイルからなる粘性材料が封入されていることを特徴とする可変容量圧縮機用制御弁。
2. 前記粘性材料が、冷媒とは非相溶性のグリース又はオイルからなることを特徴とする請求項１に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
3. 前記粘性材料が、フッ素系樹脂を増調剤としたシリコーン系グリースからなることを特徴とする請求項２に記載の可変容量圧縮機用制御弁。
4. 前記ソレノイド力を前記弁体に伝達するための作動ロッドを備え、
   前記コアが、前記作動ロッドを軸線方向に挿通するための挿通孔を有し、
   前記封止部材が、前記内部空間を形成するよう前記コアに同軸状に固定され、前記挿通孔を介してその内部空間に冷媒が導入されるスリーブからなり、
   前記プランジャが、前記スリーブにおける前記コアとは反対側に背圧室を形成し、
   前記粘性材料が、前記背圧室にも封入されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の可変容量圧縮機用制御弁。
5. 前記ボディに前記吸入室に連通する吸入室連通ポートと、その吸入室連通ポートに連通する作動室が設けられ、
   前記内部空間が、前記作動室に連通することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の可変容量圧縮機用制御弁。

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