JP7167067B2 - 容量制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、作動流体の容量または圧力を可変制御する容量制御弁に関し、例えば、自動車の空調システムに用いられる容量可変型圧縮機の吐出量を圧力に応じて制御する容量制御弁に関する。

自動車等の空調システムに用いられる容量可変型圧縮機は、エンジンにより回転駆動される回転軸、回転軸に対して傾斜角度を可変に連結された斜板、斜板に連結された圧縮用のピストン等を備え、斜板の傾斜角度を変化させることにより、ピストンのストローク量を変化させて流体の吐出量を制御するものである。この斜板の傾斜角度は、電磁力により開閉駆動される容量制御弁を用いて、流体を吸入する吸入室の吸入圧力Ｐｓ、ピストンにより加圧された流体を吐出する吐出室の吐出圧力Ｐｄ、斜板を収容した制御室の制御圧力Ｐｃを利用しつつ、制御室内の圧力を適宜制御することで連続的に変化させ得るようになっている。

容量可変型圧縮機の連続駆動時（以下、単に「連続駆動時」と表記することもある）において、容量制御弁は、制御コンピュータにより通電制御され、ソレノイドで発生する電磁力により主弁体を軸方向に移動させ、主弁を開閉して制御室の制御圧力Ｐｃを調整する通常制御を行っている。

容量制御弁の通常制御時においては、容量可変型圧縮機における制御室の圧力が適宜制御されており、回転軸に対する斜板の傾斜角度を連続的に変化させることにより、ピストンのストローク量を変化させて吐出室に対する流体の吐出量を制御し、空調システムが所望の冷却能力となるように調整している。

このような容量可変型圧縮機は、容量可変型圧縮機が停止した後、長時間停止状態に放置されると、容量可変型圧縮機の吸入圧力Ｐｓ、吐出圧力Ｐｄおよび制御圧力Ｐｃが均圧となり、制御圧力Ｐｃおよび吸入圧力Ｐｓは連続駆動時における制御圧力Ｐｃおよび吸入圧力Ｐｓよりもはるかに高い状態となり、制御室内の流体の一部で液化が起こることがある。この状態から容量可変型圧縮機を起動する際には、制御圧力Ｐｃは連続駆動時よりもはるかに高い状態にあるとともに、液化した流体により制御室が最大容量となり難いため、吐出量を目標値に制御するまでに長い時間を要していた。このことから、容量可変型圧縮機の起動時に、容量可変型圧縮機の制御室内から液化した流体を短時間で排出するようにした容量制御弁がある。

特許文献１に示される容量制御弁１００は、図７に示されるように、第１弁座１１０ａ（主弁座）が形成される第１弁室１２０と容量可変型圧縮機の吐出室とを連通する第１連通路１１２（Ｐｄポート）と、第２弁座１８２ａが形成される第２弁室１３０と容量可変型圧縮機の吸入室とを連通する第２連通路１１３（Ｐｓポート）と、第１弁室１２０を基準として第２弁室１３０と軸方向反対側に形成された第３弁室１４０（感圧室）と容量可変型圧縮機の制御室とを連通する第３連通路１１４（Ｐｃポート）と、を備えるバルブハウジング１１０と、第１弁室１２０にて第１弁座１１０ａと接離し吐出室と制御室との連通を開閉する第１弁部１５１ａ（主弁部）と、第２弁室１３０にて第２弁座１８２ａと接離し制御室と吸入室との連通を開閉する第２弁部１５１ｂとを一体的に有し、その往復動により互いに逆向きの開閉動作を行う主弁体１５１と、第２弁室１３０と第３弁室１４０とを連通させる中間連通路１５５と、第３弁室１４０内に配置され周囲の流体圧に応じて主弁体１５１に主弁の開弁方向への付勢力を付与する感圧体１６０と、感圧体１６０の伸縮方向の自由端に主弁体１５１に一体に設けられる感圧弁部１５２ａと接離し第３弁室１４０と中間連通路１５５との連通を開閉する環状の感圧弁座１７０ａを有するアダプタ１７０と、主弁体１５１に駆動力を及ぼすソレノイド１８０と、を備えている。

容量可変型圧縮機の起動時に、容量制御弁１００のソレノイド１８０に通電され主弁体１５１が軸方向に移動すると、第１弁部１５１ａが主弁を閉塞すると同時に第２弁部１５１ｂが第２弁を開放する。さらに、連続駆動時よりもはるかに高い状態にある吸入圧力Ｐｓにより感圧体１６０が収縮し、感圧弁を開放することで、中間連通路１５５によってバルブハウジング１１０内に第３弁室１４０から第２弁室１３０にかけて連通する流路が形成される。また、容量可変型圧縮機の起動に伴って吸入室の吸入圧力Ｐｓは低下するため、制御室の高圧状態にある液化した流体が吸入室との圧力差により移動し、バルブハウジング１１０内に形成された流路を通って短時間で排出される。

特許第４７０００４８号公報（第８頁、第２図）

しかしながら、特許文献１にあっては、容量可変型圧縮機の起動時において、制御室内の液化した冷媒を排出する流路における流路断面積は、感圧弁の開口面積分のみであるため、制御室から液化した流体が迅速に排出されず、制御室が最大容量となるまでに時間がかかっていた。また、容量可変型圧縮機の起動後、液化した流体が全て排出されて制御室が最大容量となると、容量制御弁１００は、この最大容量の状態を維持するために制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓを同圧に維持しようとするが、吸入圧力Ｐｓが低い場合、感圧体１６０が収縮せず、感圧弁を開放できないため、制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓを同圧に維持することができなくなり、制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの間に差圧が生じ、ピストンのストロークにふらつきが起こることにより、制御室の最大容量の状態を維持することができず、運転効率が下がってしまうという問題があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、起動時の応答性が良く、かつ運転効率が良い容量制御弁を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の容量制御弁は、
バルブハウジングと、主弁座と接離する主弁部を有しソレノイドの駆動力により吐出圧の吐出流体が通過するＰｄポートと制御圧の制御流体が通過するＰｃポートとの連通を開閉する主弁体と、周囲の圧力により開閉する感圧弁と、前記感圧弁の開閉により前記Ｐｃポートと吸入圧の吸入流体が通過するＰｓポートとを連通させることが可能な中間連通路と、を備える容量制御弁であって、
前記バルブハウジングには、前記Ｐｃポートと、前記Ｐｓポートが設けられ、前記Ｐｃポートと前記Ｐｓポートとの間には、圧力により開閉可能な差圧弁が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、容量可変型圧縮機の起動時には、感圧弁を開放し中間連通路を開放するとともに、差圧弁を開放しＰｃポートとＰｓポートとを連通させる差圧連通路を連通することにより、制御室内から感圧弁および差圧弁を通して液化した流体を吸入室内に短時間で排出して起動時の応答性を高めることができ、かつ容量可変型圧縮機の起動後には、吸入圧力の低下により感圧弁が閉塞されても、制御圧力と吸入圧力との差圧により差圧弁を開放しＰｃポートとＰｓポートとを連通させる差圧連通路を連通することにより、制御圧力と吸入圧力を同圧に維持することができるため、最大容量の状態を維持して運転効率を高めることができる。

好適には、前記差圧弁の最大開口面積は、前記Ｐｃポートの流路断面積よりも小さい。
これによれば、差圧弁の最大開口面積をＰｃポートの流路断面積よりも十分に小さく構成することにより、通常制御時において、ＰｃポートからＰｓポートへの流体の流れによって差圧が発生し、この差圧を利用して差圧弁を閉弁方向に確実に動作させることができる。

好適には、前記差圧弁は、円筒状の差圧弁体と、前記差圧弁体を開弁方向に付勢するスプリングと、を備え、前記感圧弁の外径側に同心状に設けられている。
これによれば、差圧弁を有する容量制御弁をコンパクトに構成することができる。

好適には、前記差圧弁体は、差圧弁座と接離する差圧弁部を有し、前記差圧弁の開弁方向に付勢されたときに前記差圧弁部の軸方向反対側が前記バルブハウジングの内面に当接する。
これによれば、差圧弁の最大開口面積をバルブハウジングの内面への差圧弁体の当接により設定することができるため、差圧弁の構造を単純化できる。

好適には、前記バルブハウジングには、前記感圧弁により開閉される流路を構成し前記Ｐｓポートとは異なるＰｓポートが設けられている。
これによれば、感圧弁により開閉される流路を構成するＰｓポートとは別に差圧弁により開閉される流路を構成するＰｓポートが設けられることにより、バルブハウジングの構造を単純化できる。

本発明に係る実施例１の容量制御弁が組み込まれる斜板式容量可変型圧縮機を示す概略構成図である。 実施例１の容量制御弁の通電状態（起動時）において第１弁が閉塞され、感圧弁および差圧弁が開放された様子を示す断面図である。 実施例１の容量制御弁の通電状態（起動時）において感圧弁および差圧弁が開放された様子を示す図２の拡大断面図である。 実施例１の容量制御弁の通電状態（起動後）において感圧弁が閉塞され、差圧弁が開放された様子を示す拡大断面図である。 実施例１の容量制御弁の通電状態（通常制御時）において差圧弁が閉塞された様子を示す拡大断面図である。 本発明に係る実施例２の容量制御弁の通電状態（起動時）において第１弁が閉塞され、感圧弁および差圧弁が開放された様子を示す断面図である。 従来技術を示す特許文献１の容量制御弁の通電状態において第１弁が閉塞された様子を示す断面図である。

本発明に係る容量制御弁を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例１に係る容量制御弁につき、図１から図５を参照して説明する。以下、図２の正面側から見て左右側を容量制御弁の左右側として説明する。

本発明の容量制御弁Ｖは、自動車等の空調システムに用いられる容量可変型圧縮機Ｍに組み込まれ、冷媒である作動流体（以下、単に「流体」と表記する）の圧力を可変制御することにより、容量可変型圧縮機Ｍの吐出量を制御し空調システムを所望の冷却能力となるように調整している。

先ず、容量可変型圧縮機Ｍについて説明する。図１に示されるように、容量可変型圧縮機Ｍは、吐出室２と、吸入室３と、制御室４と、複数のシリンダ４ａと、を備えるケーシング１を有している。尚、容量可変型圧縮機Ｍには、制御室４と吸入室３とを直接連通する図示しない連通路が設けられており、この連通路には吸入室３と制御室４との圧力を平衡調整させるための固定オリフィスが設けられている。

また、容量可変型圧縮機Ｍは、ケーシング１の外部に設置される図示しないエンジンにより回転駆動される回転軸５と、制御室４内において回転軸５に対してヒンジ機構８により偏心状態で連結される斜板６と、斜板６に連結され各々のシリンダ４ａ内において往復動自在に嵌合された複数のピストン７と、を備え、電磁力により開閉駆動される容量制御弁Ｖを用いて、流体を吸入する吸入室３の吸入圧力Ｐｓ、ピストン７により加圧された流体を吐出する吐出室２の吐出圧力Ｐｄ、斜板６を収容した制御室４の制御圧力Ｐｃを利用しつつ、制御室４内の圧力を適宜制御することで斜板６の傾斜角度を連続的に変化させることにより、ピストン７のストローク量を変化させて流体の吐出量を制御している。尚、説明の便宜上、図１においては、容量可変型圧縮機Ｍに組み込まれる容量制御弁Ｖの図示を省略している。

具体的には、制御室４内の制御圧力Ｐｃが高圧であるほど、回転軸５に対する斜板６の傾斜角度は小さくなりピストン７のストローク量が減少するが、一定以上の圧力となると、回転軸５に対して斜板６が略垂直状態（垂直よりわずかに傾斜した状態）となる。このとき、ピストン７のストローク量は最小となり、ピストン７によるシリンダ４ａ内の流体に対する加圧が最小となることで、吐出室２への流体の吐出量が減少し、空調システムの冷却能力は最小となる。一方で、制御室４内の制御圧力Ｐｃが低圧であるほど、回転軸５に対する斜板６の傾斜角度は大きくなりピストン７のストローク量が増加するが、一定以下の圧力となると、回転軸５に対して斜板６が最大傾斜角度となる。このとき、ピストン７のストローク量は最大となり、ピストン７によるシリンダ４ａ内の流体に対する加圧が最大となることで、吐出室２への流体の吐出量が増加し、空調システムの冷却能力は最大となる。

図２に示されるように、容量可変型圧縮機Ｍに組み込まれる容量制御弁Ｖは、ソレノイド８０を構成するコイル８６に通電する電流を調整し、容量制御弁Ｖにおける主弁としての第１弁５０、第２弁５４の開閉制御を行うとともに、周囲の流体圧により感圧弁５３の開閉制御を行い、制御室４内に流入する、または制御室４から流出する流体を制御することで制御室４内の制御圧力Ｐｃを可変制御している。

本実施例において、第１弁５０は、主弁体５１とバルブハウジング１０の内周面に形成された主弁座としての第１弁座１０ａとにより構成されており、主弁体５１の軸方向左端に形成される主弁部としての第１弁部５１ａが第１弁座１０ａに接離するようになっている。第２弁５４は、主弁体５１と固定鉄心８２の開口端面である軸方向左端面に形成される第２弁座８２ａとにより構成されており、主弁体５１の軸方向右端に形成される第２弁部５１ｂが第２弁座８２ａに接離するようになっている。感圧弁５３は、感圧体６０のアダプタ７０と感圧弁部材５２の軸方向左端部に形成される感圧弁座５２ａとにより構成されており、アダプタ７０の軸方向右端７０ａが感圧弁座５２ａに接離するようになっている。

次いで、容量制御弁Ｖの構造について説明する。図２に示されるように、容量制御弁Ｖは、金属材料または樹脂材料により形成されたバルブハウジング１０と、バルブハウジング１０内に軸方向に往復動自在に配置された主弁体５１、感圧弁部材５２と、周囲の流体圧に応じて主弁体５１、感圧弁部材５２に軸方向右方への付勢力を付与する感圧体６０と、バルブハウジング１０に接続され主弁体５１、感圧弁部材５２に駆動力を及ぼすソレノイド８０と、感圧体６０の外径側に同心状に設けられる差圧弁９０と、から主に構成されている。本実施例において、差圧弁９０は、差圧弁体９１の軸方向左端に形成される差圧弁部９１ａと、仕切調整部材１１の軸方向右端面に形成される差圧弁座１１ａとにより構成されている（図３および図４参照）。

図２に示されるように、ソレノイド８０は、軸方向左方に開放する開口部８１ａを有するケーシング８１と、ケーシング８１の開口部８１ａに対して軸方向左方から挿入されケーシング８１の内径側に固定される略円筒形状の固定鉄心８２と、固定鉄心８２の内径側において軸方向に往復動自在、かつその軸方向左端部が主弁体５１と接続固定される駆動ロッド８３と、駆動ロッド８３の軸方向右端部に固着される可動鉄心８４と、固定鉄心８２と可動鉄心８４との間に設けられ可動鉄心８４を軸方向右方に付勢するコイルスプリング８５と、固定鉄心８２の外側にボビンを介して巻き付けられた励磁用のコイル８６と、から主に構成されている。

ケーシング８１には、軸方向左端の径方向中心から軸方向右方に凹む凹部８１ｂが形成され、この凹部８１ｂに対してバルブハウジング１０の軸方向右端部が挿嵌・固定されている。

固定鉄心８２は、鉄やケイ素鋼等の磁性材料である剛体から形成され、軸方向に延び駆動ロッド８３が挿通される挿通孔８２ｃが形成される円筒部８２ｂと、円筒部８２ｂの軸方向左端部の外周面から外径方向に延びる環状のフランジ部８２ｄとを備え、円筒部８２ｂの軸方向左端の径方向中心から軸方向右方に凹む凹部８２ｅが形成されている。

図２に示されるように、バルブハウジング１０は、軸方向左端部に仕切調整部材１１が圧入されることにより有底略円筒形状を成している。バルブハウジング１０の内部には、主弁体５１、感圧弁部材５２が軸方向に往復動自在に配置され、バルブハウジング１０の内周面の一部には、主弁体５１の外周面が摺接可能な小径のガイド面１０ｂが形成されている。尚、仕切調整部材１１は、バルブハウジング１０の軸方向における設置位置を調整することで、感圧体６０の付勢力および差圧弁９０のスプリングとしてのコイルスプリング９２（図３および図４参照）の付勢力を調整できるようになっている。

また、バルブハウジング１０の内部には、主弁体５１の第１弁部５１ａ側が配置される第１弁室２０と、主弁体５１の背圧側である軸方向右側に形成される第２弁室３０と、第１弁室２０を基準として第２弁室３０とは反対側の位置に形成される感圧室４０と、が形成されている。尚、第２弁室３０は、主弁体５１の背圧側の外周面と、固定鉄心８２の開口端面である軸方向左端面および凹部８２ｅと、バルブハウジング１０のガイド面１０ｂよりも軸方向右側の内周面とにより画成されている。

また、バルブハウジング１０には、第１弁室２０と容量可変型圧縮機Ｍの吐出室２とを連通するＰｄポート１２と、第２弁室３０と容量可変型圧縮機Ｍの吸入室３とを連通するＰｓポートとしての第１Ｐｓポート１３と、感圧室４０と容量可変型圧縮機Ｍの制御室４とを連通するＰｃポート１４と、Ｐｃポート１４の軸方向左方に隣接し感圧室４０と容量可変型圧縮機Ｍの吸入室３とを連通するＰｓポートとしての第２Ｐｓポート１５と、が形成されている。

図２に示されるように、主弁体５１は、略円筒形状に構成されており、軸方向左端部には、略円筒形状かつ側面視略砲台形状の感圧弁部材５２が接続固定され、軸方向右端部には、駆動ロッド８３が接続固定されており、これらは一体に軸方向に移動するようになっている。また、主弁体５１および感圧弁部材５２の内部には、中空孔が接続されることにより軸方向に亘って貫通する中間連通路５５が形成されている。尚、中間連通路５５は、主弁体５１の軸方向右端部において径方向に貫通する複数の貫通孔５１ｃを介して第２弁室３０と連通している。

図２に示されるように、感圧体６０は、コイルスプリング６２が内蔵されるベローズコア６１と、ベローズコア６１の軸方向右端部に形成されるアダプタ７０と、から主に構成され、ベローズコア６１の軸方向左端は、仕切調整部材１１に固定されている。

また、感圧体６０は、感圧室４０内に配置されており、コイルスプリング６２とベローズコア６１の付勢力により、アダプタ７０の軸方向右端７０ａは感圧弁部材５２の感圧弁座５２ａに着座するようになっている。尚、感圧体６０は、中間連通路５５内における吸入圧力Ｐｓが高い場合には周囲の流体圧により収縮し、アダプタ７０の軸方向右端７０ａを感圧弁部材５２の感圧弁座５２ａから離間させるように作動することにより、感圧弁５３を開放させる（図２および図３参照）。これにより、例えば、第２弁室３０内の吸入圧力Ｐｓが高い場合には、制御圧力Ｐｃを中間連通路５５および主弁体５１の貫通孔５１ｃを通して第２弁室３０に迅速にリリースすることができる。

図３～図５に示されるように、差圧弁体９１は、略円筒形状に構成されており、感圧室４０内において感圧体６０の外径側に同心状に配置されている。また、差圧弁体９１の軸方向左端部に形成される小径の取付部９１ｃには、コイルスプリング９２が外嵌され、コイルスプリング９２の軸方向左端は、仕切調整部材１１の軸方向右端面に当接し、コイルスプリング９２の軸方向右端は、取付部９１ｃの軸方向右端の径方向に延びる側面９１ｇに当接している。尚、コイルスプリング９２の外周は、バルブハウジング１０の内周面とは径方向に離間している。

詳しくは、差圧弁体９１は、略円筒形状の基部９１ｂと、基部９１ｂの軸方向左端部に形成される小径の取付部９１ｃと、基部９１ｂの軸方向右端部に形成され径方向に貫通する貫通孔９１ｄと、貫通孔９１ｄの軸方向左側において基部９１ｂの外周面から外径方向に突出する環状凸部９１ｅと、を有し、取付部９１ｃに外嵌されるコイルスプリング９２により差圧弁９０の開弁方向である軸方向右方に付勢されている。尚、貫通孔９１ｄは、バルブハウジング１０に形成されるＰｃポート１４と略同開口面積であり、かつ軸方向位置が対応するように配置されている。

また、差圧弁体９１には、取付部９１ｃの軸方向左端に仕切調整部材１１の軸方向右端面に形成される差圧弁座１１ａと接離する差圧弁部９１ａが形成されている。さらに、差圧弁部９１ａの軸方向反対側、すなわち基部９１ｂの軸方向右端には、差圧弁９０の開弁時においてバルブハウジング１０（感圧室４０）の内面に当接可能な端面部９１ｆが形成されている。

また、差圧弁体９１の環状凸部９１ｅは、バルブハウジング１０におけるＰｃポート１４と第２Ｐｓポート１５との間の位置に形成され、環状凸部９１ｅの外周面とバルブハウジング１０の内周面との間は、径方向に僅かに離間することにより微小な隙間が形成されており、軸方向にスムーズに移動可能となっている。

また、容量制御弁Ｖは、バルブハウジング１０の軸方向左端から感圧室４０に感圧体６０と差圧弁９０を挿入した後、仕切調整部材１１を圧入して固定する構造であるため、組み立てが簡単である。

次いで、差圧弁９０の開閉機構について説明する。差圧弁体９１に対して軸方向両側から作用する制御圧力Ｐｃが均衡した状態では、感圧室４０内に配置される差圧弁体９１において、差圧弁９０の開弁方向である軸方向右方と閉弁方向である軸方向左方とに作用する制御圧力Ｐｃの受圧面積は略同一に構成されているため、差圧弁体９１に対して軸方向両側から作用する制御圧力Ｐｃが均衡し、差圧弁体９１はコイルスプリング９２の付勢力を受けて軸方向右方へ移動し、差圧弁９０は開放される（図３および図４参照）。

一方、制御室４の制御圧力Ｐｃよりも吸入室３の吸入圧力Ｐｓの圧力が低い状態では、差圧弁体９１に軸方向左方から作用する圧力は、軸方向右方から作用する圧力より小さくなり、すなわち軸方向に差圧が発生し、差圧弁体９１に軸方向左方へ移動させる力（図３および図４において白矢印で図示）が作用し、差圧弁体９１はコイルスプリング９２の付勢力に抗し軸方向左方へ移動し、差圧弁９０は閉塞される（図５参照）。尚、差圧弁９０は、差圧弁体９１の差圧弁部９１ａと仕切調整部材１１の差圧弁座１１ａとの間を完全に閉塞するものに限らず、Ｐｃポート１４から第２Ｐｓポート１５に向かう流体の流れを絞るように構成されるものであってもよい。

次いで、容量制御弁Ｖの非通電状態が継続された状態の態様について説明する。説明の便宜上、図示を省略するが、容量制御弁Ｖは、非通電状態において、可動鉄心８４がソレノイド８０を構成するコイルスプリング８５の付勢力やコイルスプリング６２とベローズコア６１の付勢力により軸方向右方へと押圧されることで、駆動ロッド８３、主弁体５１、感圧弁部材５２が軸方向右方へ移動し、主弁体５１の第２弁部５１ｂが固定鉄心８２の第２弁座８２ａに着座し第２弁５４が閉塞されるとともに、主弁体５１の第１弁部５１ａがバルブハウジング１０の内周面に形成された第１弁座１０ａから離間し、第１弁５０が開放されている。

このように、容量制御弁Ｖの非通電状態において、容量可変型圧縮機Ｍの吐出室２内の流体は、第１弁５０が開放されることで、吐出室２から容量制御弁Ｖを経由して制御室４に流入していく。これは、吐出圧力Ｐｄが制御圧力Ｐｃより高い圧力であるためである。

制御圧力Ｐｃは、制御室４に吐出圧力Ｐｄが流入することで非通電状態前の制御圧力Ｐｃよりも高く、吸入圧力Ｐｓよりも高い圧力となっており、関係式で表すとＰｓ＜Ｐｃ≦Ｐｄとなっている。そのため、制御室４内の流体は、前述した制御室４と吸入室３とを直接連通する連通路および固定オリフィスを経由して吸入室３に流入していく。これら流体の流入は、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓと制御圧力Ｐｃが平衡するまで行われる。そのため、容量制御弁Ｖが非通電状態で長時間放置されると、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓと制御圧力Ｐｃが平衡し均圧（Ｐｓ＝Ｐｃ＝Ｐｄ）となり、吸入圧力Ｐｓと制御圧力Ｐｃは、連続駆動時における圧力よりもはるかに高い状態となる。このとき、制御室４内の流体の一部で液化が起こる。尚、制御室４の制御圧力Ｐｃと吸入室３の吸入圧力Ｐｓとの圧力が平衡し均圧となることにより、感圧室４０内においてＰｃポート１４から第２Ｐｓポート１５に向かう流体の流れがなくなるとともに、感圧室４０内に配置される差圧弁体９１に対して軸方向両側から作用する制御圧力Ｐｃが均衡するため、差圧弁体９１はコイルスプリング９２の付勢力により軸方向右方へ移動し、差圧弁９０が開放される。このとき、制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとに差圧がない状態であるが、本実施例においては制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓの差圧に多少の圧力幅があってもよい。

連続駆動時よりもはるかに高い状態にある制御圧力Ｐｃでは、容量可変型圧縮機Ｍの吐出量を適切に制御できないため、制御室４内から液化した流体を排出し制御圧力Ｐｃを低下させる必要がある。

次いで、容量可変型圧縮機Ｍの起動時において、制御室４内から液化した流体が排出されるまでの態様について説明する。

容量可変型圧縮機Ｍは、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓと制御圧力Ｐｃが均圧である状態で起動させると、このときの制御圧力Ｐｃが連続駆動時の制御圧力Ｐｃよりもはるかに高い状態にあるため、回転軸５に対して斜板６が略垂直状態となっており、ピストン７のストローク量が最小となっている。また、容量可変型圧縮機Ｍは、自身の起動に合わせて容量制御弁Ｖに通電を開始する。

容量制御弁Ｖは、図示しない非通電状態（第１弁５０が開放された状態）からソレノイド８０のコイル８６に通電されることで励磁され磁力を発生させ、この磁力を受けた固定鉄心８２に可動鉄心８４が吸引され、可動鉄心８４に軸方向右端部が連結された駆動ロッド８３が従動し、駆動ロッド８３の軸方向左端部に連結された主弁体５１が軸方向左方へと移動する（図２参照）。このとき、主弁体５１、感圧弁部材５２は軸方向左方に一体に移動する。

これにより、容量制御弁Ｖは、図２に示されるように、主弁体５１の第１弁部５１ａがバルブハウジング１０の内周面に形成された第１弁座１０ａに着座し、第１弁５０が閉塞される。このとき、主弁体５１の第２弁部５１ｂが固定鉄心８２の開口端面に形成される第２弁座８２ａから離間し第２弁５４が開放される。尚、感圧体６０は、連続駆動時よりもはるかに高い状態にある吸入圧力Ｐｓにより収縮するため、アダプタ７０の軸方向右端７０ａが感圧弁部材５２の感圧弁座５２ａから離間し、感圧弁５３が開放される。

また、容量可変型圧縮機Ｍの起動時においては、ピストン７のストロークにより吸入室３の吸入圧力Ｐｓが僅かに低下するため、制御室４の制御圧力Ｐｃと吸入室３の吸入圧力Ｐｓとの圧力差により、感圧室４０内においてＰｃポート１４から感圧弁５３を介して中間連通路５５を通って第１Ｐｓポート１３（図２参照）に向かう流体の流れと、Ｐｃポート１４から差圧弁９０を介して第２Ｐｓポート１５に向かう流体の流れが発生する。

これによれば、本実施例の容量制御弁Ｖは、容量可変型圧縮機Ｍの起動時には、感圧弁５３および差圧弁９０を開放しＰｃポート１４から第１Ｐｓポート１３および第２Ｐｓポート１５を連通させる２つの流路（中間連通路５５および差圧連通路，図３において実線の矢印で図示）を連通させることにより、制御室４の液化した冷媒を排出するための流路断面積を十分に確保することができるため、制御室４内から感圧弁５３および差圧弁９０を通して液化した流体を短時間で排出して起動時の応答性を高めることができる。

また、容量可変型圧縮機Ｍの起動後には、制御室４の制御圧力Ｐｃと吸入室３の吸入圧力Ｐｓが共に低下するとともに、制御室４から液化した流体は排出される。

さらに、本実施例の容量制御弁Ｖは、制御室４が最大容量の状態において、吸入圧力Ｐｓの低下によって感圧体６０が伸張することにより、アダプタ７０の軸方向右端７０ａが感圧弁部材５２の感圧弁座５２ａに着座し、吸入圧力Ｐｓが低く感圧弁５３が開弁しない程度の時でも、差圧弁９０を開放しＰｃポート１４から第２Ｐｓポート１５を連通させる差圧連通路（図４において実線の矢印で図示）を連通することにより、制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓを均圧（同圧）に維持することができる。そのため、制御室４のシリンダ４ａ内におけるピストン７のストロークを安定させ、最大容量の状態を維持して運転効率を高めることができる。ここで、差圧弁９０と感圧弁５３とはいずれも、制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧により開放するものであるが、差圧弁９０は感圧弁５３よりも小さい差圧で動作するように設定されている。

また、容量制御弁Ｖの通常制御時には、差圧弁体９１に対して軸方向両側から作用する制御圧力Ｐｃの均衡状態が崩れ、コイルスプリング９２の付勢力に抗して制御圧力Ｐｃにより差圧弁体９１が軸方向左方へ移動し、差圧弁９０が閉塞される（図５において点線の矢印で図示）ことにより、Ｐｃポート１４から第２Ｐｓポート１５への流体の漏れを防止することができるため、容量制御弁Ｖによる制御圧力Ｐｃの制御精度を高めることができる。

また、図５に示されるように、第１弁５０および差圧弁９０が閉塞される通常制御時には、感圧室４０内の制御圧力Ｐｃが高まるとともに、仕切調整部材１１の軸方向右端面と、バルブハウジング１０の内周面と、差圧弁体９１の環状凸部９１ｅよりも軸方向左側の外周面とにより画成される空間９３に第２Ｐｓポート１５から吸入圧力Ｐｓが供給される。これにより、差圧弁体９１の環状凸部９１ｅよりも軸方向右側の受圧面に作用する制御圧力Ｐｃと差圧弁体９１の環状凸部９１ｅよりも軸方向左側の受圧面に作用する吸入圧力Ｐｓとの差圧が発生し、コイルスプリング９２の付勢力に抗して制御圧力Ｐｃにより差圧弁体９１が軸方向左方へさせる力（図５において白矢印で図示）が作用することとなるため、通常制御時において差圧弁９０が閉塞された状態が維持されやすい。

また、差圧弁９０は、略円筒形状の差圧弁体９１と、差圧弁体９１を差圧弁９０の開弁方向に付勢するコイルスプリング９２と、を備え、感圧弁５３（感圧体６０）の外径側に同心状に設けられているため、差圧弁９０を有する容量制御弁Ｖをコンパクトに構成することができる。

また、差圧弁体９１は、差圧弁９０の開弁方向に付勢されたときに差圧弁部９１ａの軸方向反対側の端面部９１ｆがバルブハウジング１０（感圧室４０）の内面に当接することにより、差圧弁９０の最大開口面積をバルブハウジング１０の内面への差圧弁体９１の端面部９１ｆの当接により設定することができるため、差圧弁９０の構造を単純化できる。

また、差圧弁体９１は、環状凸部９１ｅの外周面をバルブハウジング１０の内周面にガイドされることにより、差圧弁９０の開閉動作を安定して行うことができるため、差圧弁９０の構造を単純化できる。

また、バルブハウジング１０には、感圧弁５３の開閉により中間連通路５５を介して吸入室３と連通する第１Ｐｓポート１３とは別に、差圧弁９０により開閉される差圧連通路（図３および図４において実線の矢印で図示）を構成し吸入室３と連通する第２Ｐｓポート１５が設けられることにより、バルブハウジング１０の構造を単純化することができる。

次に、実施例２に係る容量制御弁につき、図６を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

実施例２における容量制御弁Ｖについて説明する。図６に示されるように、バルブハウジング２１０には、第１弁室２０と容量可変型圧縮機Ｍの吐出室２とを連通するＰｄポート２１２と、第２弁室３０と容量可変型圧縮機Ｍの吸入室３とを連通するＰｓポートとしての第１Ｐｓポート２１３と、感圧室４０と容量可変型圧縮機Ｍの制御室４とを連通するＰｃポート２１４と、Ｐｃポート２１４の軸方向右方に隣接し感圧室４０と容量可変型圧縮機Ｍの吸入室３とを連通するＰｓポートとしての第２Ｐｓポート２１５と、が形成されている。

差圧弁体２９１は、略円筒形状に構成されており、感圧室４０内において感圧体６０の外径側に同心状に配置されている。また、差圧弁体２９１の軸方向右端部に形成される小径の取付部２９１ｃには、スプリングとしてのコイルスプリング２９２が外嵌され、コイルスプリング２９２の軸方向右端は、バルブハウジング２１０の内面に当接し、コイルスプリング２９２の軸方向右端は、取付部２９１ｃの軸方向右端の径方向に延びる側面２９１ｇに当接している。

詳しくは、差圧弁体２９１は、略円筒形状の基部２９１ｂと、基部２９１ｂの軸方向右端部に形成される小径の取付部２９１ｃと、基部２９１ｂの軸方向左端部に形成され径方向に貫通する貫通孔２９１ｄと、貫通孔２９１ｄの軸方向右側において基部２９１ｂの外周面から外径方向に突出する環状凸部２９１ｅと、を有し、取付部２９１ｃに外嵌されるコイルスプリング２９２により差圧弁２９０の開弁方向である軸方向右方に付勢されている。尚、貫通孔２９１ｄは、バルブハウジング２１０に形成されるＰｃポート２１４と略同開口面積であり、かつ軸方向位置が対応するように配置されている。

また、差圧弁体２９１には、取付部２９１ｃの軸方向右端にバルブハウジング２１０の内面に形成される差圧弁座２１０ａと接離する差圧弁部２９１ａが形成されている。さらに、差圧弁部２９１ａの軸方向反対側、すなわち基部２９１ｂの軸方向左端には、差圧弁２９０の開弁時において仕切調整部材１１の軸方向右端面に当接可能な端面部２９１ｆが形成されている。

次いで、差圧弁２９０の開閉機構について説明する。差圧弁体２９１に対して軸方向両側から作用する制御圧力Ｐｃが均衡した状態では、感圧室４０内に配置される差圧弁体２９１において、差圧弁２９０の開弁方向である軸方向左方と閉弁方向である軸方向右方とに作用する制御圧力Ｐｃの受圧面積は略同一に構成されているため、差圧弁体２９１に対して軸方向両側から作用する制御圧力Ｐｃが均衡し、差圧弁体２９１はコイルスプリング２９２の付勢力を受けて軸方向左方へ移動し、差圧弁２９０は開放される（図６参照）。

一方、制御室４の制御圧力Ｐｃよりも吸入室３の吸入圧力Ｐｓの圧力が低い状態では、差圧弁体２９１に軸方向右方から作用する圧力は、軸方向左方から作用する圧力より小さくなり、すなわち軸方向に差圧が発生し、差圧弁体２９１に軸方向右方へ移動させる力が作用し、差圧弁体２９１はコイルスプリング２９２の付勢力に抗し軸方向左方へ移動し、差圧弁２９０は閉塞される（図示省略）。

これによれば、本実施例の容量制御弁Ｖは、容量可変型圧縮機Ｍの起動時には、感圧弁５３および差圧弁２９０を開放しＰｃポート２１４から第１Ｐｓポート２１３および第２Ｐｓポート２１５を連通させる流路を開放することにより、制御室４の液化した冷媒を排出するための流路断面積を十分に確保することができるため、制御室４内から感圧弁５３および差圧弁２９０を通して液化した流体を短時間で排出して起動時の応答性を高めることができる。

さらに、本実施例の容量制御弁Ｖは、制御室４が最大容量の状態において、吸入圧力Ｐｓが低い状態では感圧体６０が伸張することにより、感圧弁５３が閉塞されても、差圧弁２９０を開放しＰｃポート２１４から第２Ｐｓポート２１５を連通させる流路（図示省略）を開放することにより、制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓを均圧（同圧）に維持することができるため、制御室４のシリンダ４ａ内におけるピストン７のストロークを安定させ、最大容量の状態を維持して運転効率を高めることができる。

以上、本発明の実施例を図面により説明してきたが、具体的な構成はこれら実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加があっても本発明に含まれる。

例えば、前記実施例のように、差圧弁は、制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓの圧力差に基づくＰｃポートから第２Ｐｓポートへの流体の流れにより差圧を発生させ、差圧弁体を差圧弁の閉弁方向に動作させるものとして説明したが、これに限らず、例えば、差圧弁は、差圧弁体の軸方向一方から制御圧力Ｐｃ、差圧弁体の軸方向他方から吸入圧力Ｐｓをそれぞれ作用させることにより、制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧を利用して差圧弁体を開閉方向に移動させ、Ｐｃポートから第２Ｐｓポートへの流体の流れを開閉するように構成されてもよい。

また、差圧弁は、容量制御弁Ｖの内部に設けられるものに限らず、容量制御弁Ｖの外部において容量可変型圧縮機Ｍの制御室４と吸入室３との間を連通する連通路を開閉するように設けられてもよい。

また、容量可変型圧縮機Ｍの制御室４と吸入室３とを直接連通する連通路および固定オリフィスは設けなくてもよい。

また、前記実施例では、第２弁は設けなくともよく、主弁体の第２弁部は、軸方向の荷重を受ける支持部材として機能すればよく、必ずしも密閉機能は必要ではない。

また、差圧弁およびＰｃポートは、第２弁室内に設けられてもよい。

また、第２弁室３０はソレノイド８０と軸方向反対側に設けられるとともに感圧室４０はソレノイド８０側に設けられていてもよい。

また、容量可変型圧縮機Ｍは、長時間放置されると吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓと制御圧力Ｐｃが均圧である態様として説明したが、これに限らず、吸入圧力Ｐｓのみが常時わずかに低い態様であってもよい。

また、コイルスプリング９２は、圧縮バネに限らず、引張バネでもよく、コイル形状以外であってもよい。

また、感圧体６０は、内部にコイルスプリングを使用しないものであってもよい。

１ ケーシング
２ 吐出室
３ 吸入室
４ 制御室
１０ バルブハウジング
１０ａ 第１弁座（主弁座）
１１ 仕切調整部材
１１ａ 差圧弁座
１２ Ｐｄポート
１３ 第１Ｐｓポート（前記Ｐｓポートとは異なるＰｓポート）
１４ Ｐｃポート
１５ 第２Ｐｓポート（Ｐｓポート）
２０ 第１弁室
３０ 第２弁室
４０ 感圧室
５０ 第１弁（主弁）
５１ 主弁体
５１ａ 第１弁部（主弁部）
５１ｂ 第２弁部
５２ 感圧弁部材
５２ａ 感圧弁座
５３ 感圧弁
５４ 第２弁
５５ 中間連通路
６０ 感圧体
６１ ベローズコア
６２ コイルスプリング
７０ アダプタ
７０ａ 軸方向右端
８０ ソレノイド
８２ 固定鉄心
８２ａ 第２弁座
９０ 差圧弁
９１ 差圧弁体
９１ａ 差圧弁部
９１ｂ 基部
９１ｃ 取付部
９１ｄ 貫通孔
９１ｅ 環状凸部
９１ｆ 端面部
９１ｇ 側面
９２ コイルスプリング（スプリング）
９３ 空間
２１０ バルブハウジング
２１０ａ 差圧弁座
２１２ Ｐｄポート
２１３ 第１Ｐｓポート（前記Ｐｓポートとは異なるＰｓポート）
２１４ Ｐｃポート
２１５ 第２Ｐｓポート（Ｐｓポート）
２９０ 差圧弁
２９１ 差圧弁体
２９１ａ 差圧弁部
２９１ｂ 基部
２９１ｃ 取付部
２９１ｄ 貫通孔
２９１ｅ 環状凸部
２９１ｆ 端面部
２９２ コイルスプリング（スプリング）
Ｐｃ 制御圧力
Ｐｄ 吐出圧力
Ｐｓ 吸入圧力
Ｖ 容量制御弁

Claims (4)

1. バルブハウジングと、主弁座と接離する主弁部を有しソレノイドの駆動力によりＰｄポートとＰｃポートとの連通を開閉する主弁体と、周囲の圧力により開閉する感圧弁と、前記感圧弁の開閉により前記Ｐｃポートと第１Ｐｓポートとを連通させることが可能な中間連通路と、を備える容量制御弁であって、
   前記バルブハウジングには、前記Ｐｃポートと、前記第１Ｐｓポートと、前記第１Ｐｓポートとは異なる第２Ｐｓポートが設けられ、前記Ｐｃポートと前記第２Ｐｓポートとの間には、前記Ｐｃポートと前記第２Ｐｓポートとの圧力差により開閉可能な差圧弁が設けられていることを特徴とする容量制御弁。
2. 前記差圧弁の最大開口面積は、前記Ｐｃポートの流路断面積よりも小さい請求項１に記載の容量制御弁。
3. 前記差圧弁は、円筒状の差圧弁体と、前記差圧弁体を開弁方向に付勢するスプリングと、を備え、前記感圧弁の外径側に同心状に設けられている請求項１または２に記載の容量制御弁。
4. 前記差圧弁体は、差圧弁座と接離する差圧弁部を有し、前記差圧弁の開弁方向に付勢されたときに前記差圧弁部の軸方向反対側が前記バルブハウジングの内面に当接する請求項３に記載の容量制御弁。

Images