JP7326329B2 - 容量制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、作動流体の容量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弁体を軸方向に移動させ、主弁を開閉して容量可変型圧縮機の制御室の制御圧力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。また、容量可変型圧縮機を最大容量で駆動する場合には、容量制御弁の主弁を閉塞して制御室の圧力を低くすることで、斜板の傾斜角度を最大とするようになっている。

また、容量制御弁の制御ポートと吸入ポートとの間を連通させる補助連通路を形成し、起動時に容量可変型圧縮機の制御室の冷媒を制御ポート、補助連通路、吸入ポートを通して容量可変型圧縮機の吸入室へ排出するようにして、起動時に制御室の圧力を迅速に低下させることで、容量可変型圧縮機の応答性を向上させるものも知られている（特許文献１参照）。

特許第５１６７１２１号公報（第７頁、第２図）

しかしながら、特許文献１にあっては、起動時の流体排出機能に優れるものの、補助連通路が常に連通しているため、容量可変型圧縮機の連続駆動時において、補助連通路を介して制御ポートから吸入ポートに冷媒が流れ込むことにより、圧縮効率を悪化させる虞があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、起動時の流体排出機能に優れ、かつ高圧縮効率となる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、
吐出圧力の吐出流体が通過する吐出ポート、吸入圧力の吸入流体が通過する吸入ポートおよび制御圧力の制御流体が通過する制御ポートが形成されたバルブハウジングと、
ソレノイドにより駆動されるロッドと、
前記ロッドの移動により前記吐出ポートと前記制御ポートとの連通を開閉する主弁座と主弁体とにより構成される主弁と、を備える容量制御弁であって、
前記バルブハウジングに形成され制御流体が供給される制御流体供給室と前記吸入ポートとの間を連通するＣＳ連通路の連通を開閉する開閉弁座と閉弁方向に付勢される開閉弁体とにより構成される開閉弁と、
前記制御ポートと前記吸入ポートとの連通を開閉するＣＳ弁座とＣＳ弁体とにより構成されるＣＳ弁と、を備え、
前記ＣＳ弁体は、前記主弁体に対して相対移動可能に配置され、
前記主弁の閉塞状態を維持したまま前記ロッドの移動により前記主弁体と前記ＣＳ弁体とが共に移動する。
これによれば、主弁体はＣＳ弁体に対して相対移動可能に配置されていることにより、通常制御時においてＣＳ弁が閉塞された状態で主弁を開閉制御することができるとともに、最大通電状態では主弁の閉塞状態を維持したままロッドの移動により主弁体がＣＳ弁体と共に移動してＣＳ弁を開放し制御ポートと吸入ポートを連通させることにより、制御圧力を低下させることができるため、起動時の流体排出機能に優れ、かつ高圧縮効率となる容量制御弁を提供できる。加えて、起動時や通常制御時等に、ＣＳ連通路における所定の吸入圧力に応じて開閉弁体を開弁方向に作動させてＣＳ連通路を介して制御流体供給室と吸入ポートとを連通させることにより、制御圧力を低下させることができるため、安定した起動時の流体排出機能と圧縮性能を有する容量制御弁を提供できる。

前記ＣＳ弁体は前記主弁体に外嵌されているとともに、前記ＣＳ弁体の内径部には前記主弁座が形成されていてもよい。
これによれば、ＣＳ弁体に主弁体を挿通させることにより、ＣＳ弁を有する容量制御弁をコンパクトに構成できるとともに、主弁の閉塞状態を確実に維持したまま主弁体をＣＳ弁体と共に移動させることができる。

前記主弁座は、前記ＣＳ弁体の一端に形成され、その外径側には前記ＣＳ弁座が構成されていてもよい。
これによれば、ＣＳ弁体の一端における内径部に主弁座が形成され、その外径側にＣＳ弁座が構成されることにより、主弁およびＣＳ弁の開閉による流路の切り換えがスムーズに行われるため、応答性が良い。

前記ＣＳ弁体は、付勢手段により前記ＣＳ弁の閉弁方向に付勢されていてもよい。
これによれば、ＣＳ弁体を確実に閉弁位置に移動させることができるため、最大通電状態から通常制御にすぐに復帰させることができる。

前記ＣＳ弁体は、その一端側に前記制御ポートからの制御流体が導入され、他端側に前記制御流体供給室に供給される制御流体が導入されていてもよい。
これによれば、ＣＳ弁体に対して両端から制御圧力が作用することにより、圧力の影響を抑えた状態でＣＳ弁体を主弁体と共に移動させることができるため、ソレノイドへの印加電流に応じた精密な弁体制御を行うことができる。

前記ＣＳ弁体は、その両端の有効面積が同じであってもよい。
これによれば、ＣＳ弁体の両端に作用する制御圧力がキャンセルされるため、より精密な弁体制御を行うことができる。

前記主弁体は、前記ＣＳ連通路と前記吸入ポートとの連通を開閉する副弁を構成していてもよい。
これによれば、起動時や通常制御時等に、主弁体の移動により副弁を開弁させることができるため、ＣＳ連通路を有効化することができる。

本発明に係る実施例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。 実施例の容量制御弁の非通電状態において主弁が開放され、ＣＳ弁が閉塞された様子を示す断面図である。 実施例の容量制御弁の通電状態（通常制御時）において主弁およびＣＳ弁が閉塞されたときの圧力分布を示す断面図である。尚、圧力分布を示すために、各部材の断面の表示を省略している。 実施例の容量制御弁の非通電状態において主弁が開放され、ＣＳ弁が閉塞された様子を示す図２の拡大断面図である。 実施例の容量制御弁の通電状態（通常制御時）において主弁およびＣＳ弁が閉塞された様子を示す拡大断面図である。 実施例の容量制御弁の通電状態（最大通電状態）において主弁が閉塞され、ＣＳ弁が開放された様子を示す拡大断面図である。 実施例の容量制御弁における主副弁体のストローク位置に対する主弁の開閉状態と、ＣＳ弁の開閉状態を説明する図である。 実施例の容量制御弁の通電状態（起動時や通常制御時等）において主弁およびＣＳ弁が閉塞され、所定の吸入圧力により感圧弁が開放された様子を示す拡大断面図である。 実施例の容量制御弁の通電状態（最大通電状態）において主弁が閉塞され、ＣＳ弁が開放され、所定の吸入圧力により感圧弁が開放された様子を示す拡大断面図である。

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。

実施例に係る容量制御弁につき、図１から図９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、すなわち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５０、副弁５５、ＣＳ弁５６、すなわち制御ポートと吸入ポートとの連通を開閉する弁の開閉制御を行うとともに、ＣＳ連通路としての中間連通路５７における吸入圧力Ｐｓにより開閉弁としての感圧弁５４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。尚、中間連通路５７は、主弁体としての主副弁体５１および感圧弁部材５２の内部に形成される中空孔が接続されることにより軸方向に亘って貫通している。

本実施例において、主弁５０は、主副弁体５１とＣＳ弁体５３の一端である軸方向右端の内径部に形成された主弁座５３ａとにより構成されており、主副弁体５１の軸方向略中央に形成される段部５１ａが主弁座５３ａに接離することで、主弁５０が開閉するようになっている。感圧弁５４は、開閉弁体としての感圧体６１を構成するアダプタ７０と感圧弁部材５２の軸方向左端に形成される開閉弁座としての感圧弁座５２ａとにより構成されており、アダプタ７０の軸方向右端面の外径部７０ａが感圧弁座５２ａに接離することで、感圧弁５４が開閉するようになっている。副弁５５は、主副弁体５１と固定鉄心８２の開口端面である軸方向左端面の内径部に形成される副弁座８２ａとにより構成されており、主副弁体５１の軸方向右端５１ｂが副弁座８２ａに接離することで、副弁５５が開閉するようになっている。ＣＳ弁５６は、ＣＳ弁体５３とバルブハウジングを構成する第２バルブハウジング１１の軸方向左端の内径部に形成されるＣＳ弁座１１ａとにより構成されており、ＣＳ弁体５３の一端である軸方向右端の外径部５３ｂがＣＳ弁座１１ａに接離することで、ＣＳ弁５６が開閉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としての第１バルブハウジング１０および第２バルブハウジング１１と、第１バルブハウジング１０および第２バルブハウジング１１内に軸方向に往復動自在に配置された主副弁体５１、感圧弁部材５２、ＣＳ弁体５３と、中間連通路５７における吸入圧力Ｐｓに応じて主副弁体５１、感圧弁部材５２、ＣＳ弁体５３に軸方向右方への付勢力を付与する感圧体６１と、第２バルブハウジング１１に接続され主副弁体５１、感圧弁部材５２、ＣＳ弁体５３に駆動力を及ぼすソレノイド８０と、から主に構成されている。

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に挿通され軸方向に往復動自在、かつその軸方向左端部８３ａが主副弁体５１に挿嵌・固定されるロッドとしての駆動ロッド８３と、駆動ロッド８３の軸方向右端部８３ｂが挿嵌・固定される可動鉄心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を主弁５０の開弁方向である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、軸方向左端の内径側が軸方向右方に凹む凹部８１ｂが形成されており、この凹部８１ｂに対して第２バルブハウジング１１の軸方向右端部が略密封状に挿嵌・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、固定鉄心８２の開口端面の内径部、すなわち円筒部８２ｂの軸方向左端面には副弁座８２ａが形成されている。

また、固定鉄心８２は、フランジ部８２ｄの軸方向右端面をケーシング８１の凹部８１ｂの底面に当接させた状態で、ケーシング８１の凹部８１ｂに対して挿嵌・固定される第２バルブハウジング１１の軸方向右端の内径側が軸方向左方に凹む凹部１１ｄに対して略密封状に挿嵌・固定されている。

駆動ロッド８３は、円柱状に形成され、主副弁体５１に挿嵌・固定される軸方向左端部８３ａおよび可動鉄心８４に挿嵌・固定される軸方向右端部８３ｂが板状を成している。

容量制御弁Ｖには、ケーシング８１に対して固定鉄心８２および第２バルブハウジング１１が取り付けられることにより、固定鉄心８２のフランジ部８２ｄの軸方向左端面と第２バルブハウジング１１の凹部１１ｄの内周面とにより空間Ｓ１が形成されている。また、容量制御弁Ｖには、固定鉄心８２の円筒部８２ｂに軸方向右方から有底円筒形状のカップ８７が略密封状に外嵌されることにより、円筒部８２ｂの軸方向右端とカップ８７の内周面とにより空間Ｓ２が形成されている。また、空間Ｓ１は、固定鉄心８２の挿通孔８２ｃの内周面と駆動ロッド８３の外周面との間の隙間を介して空間Ｓ２と連通しており、空間Ｓ１，Ｓ２および固定鉄心８２の挿通孔８２ｃは、主副弁体５１の背面側が収容される収容室９０を構成している。尚、空間Ｓ２に配置される可動鉄心８４には、軸方向に延びる貫通孔８４ａが設けられ、この貫通孔８４ａに軸方向左方から駆動ロッド８３の板状の軸方向右端部８３ｂが挿嵌・固定されることにより、駆動ロッド８３の軸方向右端部８３ｂの板面と貫通孔８４ａの内周面との間が連通されており、可動鉄心８４の軸方向右端とカップ８７の底面との間に流体が常時回り込めるようになっている。

図２に示されるように、第１バルブハウジング１０には、容量可変型圧縮機Ｍの吐出室２と連通する吐出ポートとしてのＰｄポート１２と、容量可変型圧縮機Ｍの吸入室３と連通する吸入ポートとしてのＰｓポート１３と、容量可変型圧縮機Ｍの制御室４と連通する第２Ｐｃポート１５と、が形成されている。また、第２バルブハウジング１１には、容量可変型圧縮機Ｍの制御室４と連通する制御ポートとしての第１Ｐｃポート１４が形成されている。尚、これらのポートは、ソレノイド８０側である軸方向右側から、第１Ｐｃポート１４、Ｐｓポート１３、Ｐｄポート１２、第２Ｐｃポート１５の順に配置されている。

また、第１バルブハウジング１０は、その軸方向右端が軸方向左方に凹むことにより凹部１０ａが形成され、この凹部１０ａに第２バルブハウジング１１の軸方向左端部が軸方向右方から挿嵌されることにより一体に略密封状態で接続固定されている。また、第１バルブハウジング１０は、その軸方向左端部に仕切調整部材１７が略密封状に圧入されることにより有底略円筒形状を成している。尚、仕切調整部材１７は、第１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６１の付勢力を調整できるようになっている。

また、第１バルブハウジング１０の内部には、Ｐｄポート１２と連通されＣＳ弁体５３の径方向に貫通するＰｄ連通孔５３ｃが配置される第１弁室２０と、Ｐｓポート１３と連通されＣＳ弁体５３の一端部としての軸方向右端部が配置される第２弁室３０と、第２Ｐｃポート１５と連通され感圧体６１が配置される制御流体供給室としての感圧室６０と、が形成されている。また、第２バルブハウジング１１の内部には、第１Ｐｃポート１４と連通され主副弁体５１の軸方向右端側の大径部５１ｃおよび中径部５１ｄ（図４～図６、図８および図９参照）が配置される第３弁室４０が形成されている。

また、第１バルブハウジング１０および第２バルブハウジング１１の内部には、主副弁体５１およびこの主副弁体５１に接続された感圧弁部材５２と、ＣＳ弁体５３とが軸方向に往復動自在に配置され、第１バルブハウジング１０の内周面には、軸方向略中央にＣＳ弁体５３の外周面が略密封状態で摺動可能な小径のガイド孔１０ｂ，１０ｃが形成されている。尚、第１バルブハウジング１０のガイド孔１０ｂ，１０ｃの内径は、略同一となっている。また、第２バルブハウジング１１の内周面には、軸方向右端部に主副弁体５１の外周面が略密封状態で摺動可能な小径のガイド孔１１ｂが形成されている。さらに、第２バルブハウジング１１の軸方向左端の内径部には、ＣＳ弁体５３の軸方向右端の外径部５３ｂが当接可能なＣＳ弁座１１ａが形成されている。

第１バルブハウジング１０の内部において、第１弁室２０と第２弁室３０は、ＣＳ弁体５３の外周面とガイド孔１０ｃの内周面により仕切られ、第１弁室２０と感圧室６０は、ＣＳ弁体５３の外周面とガイド孔１０ｂの内周面により仕切られている。尚、ガイド孔１０ｂ，１０ｃの内周面とＣＳ弁体５３の外周面との間は、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、ＣＳ弁体５３は、第１バルブハウジング１０に対して軸方向に円滑に相対移動可能となっている。

また、第２バルブハウジング１１の内部において、第３弁室４０と収容室９０（空間Ｓ１）は、主副弁体５１の大径部５１ｃの外周面とガイド孔１１ｂの内周面により仕切られている。尚、ガイド孔１１ｂの内周面と主副弁体５１の外周面との間は、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、主副弁体５１は、第２バルブハウジング１１に対して軸方向に円滑に相対移動可能となっている。

また、第３弁室４０は、第２バルブハウジング１１の軸方向左端部において軸孔１１ｃの内周面と主副弁体５１の中径部５１ｄの外周面との間に形成される径方向の隙間を介して、第１弁室２０または第２弁室３０と連通可能となっている。詳しくは、図２および図４に示されるように、主弁５０が開放され、ＣＳ弁５６が閉塞されたときには、第１弁室２０と第３弁室４０が連通され、第３弁室４０と第２弁室３０は隔離されている。また、図３、図５および図８に示されるように、主弁５０およびＣＳ弁５６が閉塞されたときには、第１弁室２０と第３弁室４０は隔離され、かつ第３弁室４０と第２弁室３０は隔離されている。また、図６および図９に示されるように、主弁５０が閉塞され、ＣＳ弁５６が開放されたときには、第１弁室２０と第３弁室４０は隔離され、第３弁室４０と第２弁室３０は連通されている。

また、第２バルブハウジング１１には、第３弁室４０および第１Ｐｃポート１４に干渉しない位置で軸方向に貫通するＰｓ連通孔１６が設けられており、第２弁室３０がＰｓ連通孔１６を介して収容室９０、すなわち空間Ｓ１と連通している。これにより、Ｐｓポート１３からの吸入圧力Ｐｓが第２弁室３０およびＰｓ連通孔１６を介して収容室９０に供給されるようになっている。尚、Ｐｓ連通孔１６の流路面積は、第２弁室３０と収容室９０における吸入圧力Ｐｓを略同一にできる大きさ、例えば後述する第１のＰｃ－Ｐｓ流路の流路面積の半分以上の流路面積や孔の直径１ｍｍ以上に設定されることが好ましい。

図４～図６、図８および図９に示されるように、主副弁体５１は、第２バルブハウジング１１のガイド孔１１ｂに挿通される大径部５１ｃと、大径部５１ｃの軸方向左側において大径部５１ｃよりも小径に形成され第２バルブハウジング１１の軸孔１１ｃに挿通される中径部５１ｄと、中径部５１ｄの軸方向左側において中径部５１ｄよりも小径に形成され円筒形状に構成されるＣＳ弁体５３が略密封状に外嵌される小径部５１ｅと、から段付き略円筒形状に構成されている。尚、主副弁体５１の軸方向右端部、すなわち大径部５１ｃの軸方向右端部には、ソレノイド８０を構成する駆動ロッド８３の軸方向左端部８３ａが挿嵌・固定されるとともに、主副弁体５１の軸方向左端部、すなわち小径部５１ｅの軸方向左端部には、略円筒形状かつ側面視略砲台形状に構成される別体の感圧弁部材５２が略密封状に挿嵌・固定されており、共に軸方向に移動可能となっている。

また、主副弁体５１の大径部５１ｃの軸方向右端部には、駆動ロッド８３の板状の軸方向左端部８３ａが挿嵌・固定されることにより、駆動ロッド８３の軸方向左端部８３ａの板面と主副弁体５１の大径部５１ｃの内周面との間が連通されており、空間Ｓ１から中間連通路５７に流体が常時回り込めるようになっている。

また、主副弁体５１の軸方向略中央、すなわち中径部５１ｄの軸方向左端に形成される段部５１ａは、小径部５１ｅが形成される軸方向左方に向けて先細りするテーパ状に形成されており、ＣＳ弁体５３の軸方向右端の内径部に形成された主弁座５３ａに対して接離するようになっている。

また、主副弁体５１は、小径部５１ｅの軸方向左端部の外周面がＣＳ弁体５３の軸方向左端部の内周面と略密封状態で摺動可能であり、主副弁体５１とＣＳ弁体５３との間に形成される径方向の隙間と感圧室６０とが仕切られている。尚、主副弁体５１の小径部５１ｅの軸方向左端部の外周面とＣＳ弁体５３の軸方向左端部の内周面との間は、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、主副弁体５１は、ＣＳ弁体５３に対して軸方向に円滑に相対移動可能となっている。

また、主副弁体５１の小径部５１ｅは、軸方向右端部から軸方向略中央にかけて外周面が内径側に凹むくびれ状に形成されるとともに、小径部５１ｅに外嵌されるＣＳ弁体５３の軸方向略中央の内周面が外径側に凹むくびれ状に形成されることにより、主弁５０の開弁時におけるＰｄポート１２から第１Ｐｃポート１４へのＰｄ－Ｐｃ流路（図４において実線矢印で図示）の流路面積を大きく確保できるようになっている。

図４～図６、図８および図９に示されるように、主副弁体５１の小径部５１ｅの軸方向左端部には、付勢手段としてのコイルスプリング５８が外嵌され、コイルスプリング５８の軸方向左端は、感圧弁部材５２のフランジ部５２ｂの軸方向右側面に当接し、コイルスプリング５８の軸方向右端は、ＣＳ弁体５３の他端である軸方向左端に当接している。尚、コイルスプリング５８は、ＣＳ弁体５３の一端である軸方向右端の外径部５３ｂを第２バルブハウジング１１の軸方向左端の内径部に形成されるＣＳ弁座１１ａに当接させるように、ＣＳ弁５６の閉弁方向である軸方向右方への付勢力を付与している。また、コイルスプリング５８は、感圧体６１に設けられるコイルスプリング６３よりもバネ定数が小さく設定されている。

図２～図６、図８および図９に示されるように、感圧体６１は、コイルスプリング６３が内蔵されるベローズコア６２と、ベローズコア６２の軸方向右端に設けられる円板状のアダプタ７０と、から主に構成され、ベローズコア６２の軸方向左端は、仕切調整部材１７に固定されている。

また、感圧体６１は、感圧室６０内に配置されており、コイルスプリング６３とベローズコア６２の付勢力により、アダプタ７０の軸方向右端面の外径部７０ａを感圧弁部材５２の軸方向左端の感圧弁座５２ａに着座させるようになっている。すなわち、駆動ロッド８３、主副弁体５１、感圧弁部材５２を介してソレノイド８０の軸方向左方への駆動力を感圧体６１に作用させるとともに、感圧体６１から軸方向右方への反力を受けられるようになっている。

ここで、容量制御弁Ｖにおける圧力分布について図３を用いて説明する。尚、図３は、容量制御弁Ｖの通電状態（通常制御時）において、主弁５０、ＣＳ弁５６、感圧弁５４が閉塞され、副弁５５が開放された状態を示している。図３に示されるように、第１Ｐｃポート１４から導入される制御圧力Ｐｃは、第３弁室４０から第２バルブハウジング１１の軸孔１１ｃの内周面と主副弁体５１の中径部５１ｄの外周面との間に形成される径方向の隙間を介して閉塞された主弁５０の軸方向右側かつ閉塞されたＣＳ弁５６の内径側まで分布している。また、Ｐｓポート１３から導入される吸入圧力Ｐｓは、第２弁室３０において閉塞されたＣＳ弁５６の外径側まで分布するとともに、第２弁室３０から第２バルブハウジング１１のＰｓ連通孔１６を介して収容室９０に導入され、主副弁体５１および感圧弁部材５２の内部に形成される中間連通路５７を介して感圧体６１のアダプタ７０の軸方向右端面に形成されるＰｓ受圧面７０ｂまで分布している。また、Ｐｄポート１２から導入される吐出圧力Ｐｄは、第１弁室２０からＣＳ弁体５３のＰｄ連通孔５３ｃおよびＣＳ弁体５３の内周面と主副弁体５１の外周面との間に形成される径方向の隙間を介して閉塞された主弁５０の軸方向左側まで分布している。また、第２Ｐｃポート１５から導入される制御圧力Ｐｃは、感圧室６０に分布している。尚、図３に示されるように、ソレノイド８０の駆動力により共に移動する可動鉄心８４、駆動ロッド８３、主副弁体５１、感圧弁部材５２に対して軸方向両端から吸入圧力Ｐｓを作用させることにより、圧力の影響を抑えた状態でソレノイド８０への印加電流に応じた精密な弁体制御を行うことができるようになっている。

次いで、容量制御弁Ｖの動作、主に主弁５０およびＣＳ弁５６の開閉動作について説明する。

先ず、容量制御弁Ｖの非通電状態について説明する。図２および図４に示されるように、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６３とベローズコア６２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、主副弁体５１、感圧弁部材５２が軸方向右方へ移動し、主副弁体５１の軸方向右端５１ｂが固定鉄心８２の副弁座８２ａに着座し副弁５５が閉塞されるとともに、主副弁体５１の段部５１ａがＣＳ弁体５３の軸方向右端の内径部に形成された主弁座５３ａから離間し、主弁５０が開放されている。

また、容量制御弁Ｖは、非通電状態において、主副弁体５１の段部５１ａがＣＳ弁体５３の主弁座５３ａから離間しており、ＣＳ弁体５３にはコイルスプリング５８の付勢力（Ｆ_ｓｐ２）が作用してＣＳ弁５６の閉弁方向である軸方向右方へと押圧されることで、ＣＳ弁体５３の軸方向右端の外径部５３ｂが第２バルブハウジング１１の軸方向左端の内径部に形成されるＣＳ弁座１１ａに着座し、ＣＳ弁５６が閉塞されている。

このとき、主副弁体５１には、軸方向左方に向けて感圧弁部材５２のフランジ部５２ｂを介してコイルスプリング５８の付勢力（Ｆ_ｓｐ２）が作用し、軸方向右方に向けてソレノイド８０を構成する駆動ロッド８３を介してコイルスプリング８５の付勢力（Ｆ_ｓｐ１）と、感圧弁部材５２を介して感圧体６１の付勢力（Ｆ_ｂｅｌ）（すなわち、ベローズコア６２およびコイルスプリング６３の付勢力）が作用している（すなわち、右向きを正として、主副弁体５１には、力Ｆ_ｒｏｄ１＝Ｆ_ｓｐ１＋Ｆ_ｂｅｌ－Ｆ_ｓｐ２が作用している）。尚、圧力の影響は小さいので省略している。

次に、容量制御弁Ｖの通電状態について説明する。図５に示されるように、容量制御弁Ｖは、通電状態（すなわち通常制御時、いわゆるデューティ制御時）において、ソレノイド８０に電流が印加されることにより発生する電磁力（Ｆ_ｓｏｌ１）が力Ｆ_ｒｏｄ１を上回る（Ｆ_ｓｏｌ１＞Ｆ_ｒｏｄ１）と、可動鉄心８４が固定鉄心８２側、すなわち軸方向左側に引き寄せられ、可動鉄心８４に固定された駆動ロッド８３、主副弁体５１、感圧弁部材５２が軸方向左方へ共に移動し、感圧体６１が軸方向左方に押圧されて収縮することにより、主副弁体５１の軸方向右端５１ｂが固定鉄心８２の副弁座８２ａから離間し副弁５５が開放されるとともに、主副弁体５１の段部５１ａがＣＳ弁体５３の主弁座５３ａに着座し、主弁５０が閉塞されている。

このとき、主副弁体５１には、軸方向左方に電磁力（Ｆ_ｓｏｌ１）、軸方向右方にコイルスプリング８５の付勢力（Ｆ_ｓｐ１）と、感圧体６１の付勢力（Ｆ_ｂｅｌ）が作用している（すなわち、右向きを正として、主副弁体５１には、力Ｆ_ｒｏｄ２＝Ｆ_ｓｐ１＋Ｆ_ｂｅｌ－Ｆ_ｓｏｌ１が作用している）。尚、コイルスプリング５８の付勢力（Ｆ_ｓｐ２）は、主副弁体５１の段部５１ａがＣＳ弁体５３の主弁座５３ａに着座するまでは、主副弁体５１に対して軸方向左方に作用しているが、主副弁体５１の段部５１ａがＣＳ弁体５３の主弁座５３ａに着座した瞬間にＣＳ弁体５３およびコイルスプリング５８が主副弁体５１の段部５１ａと主副弁体５１と共に移動する感圧弁部材５２のフランジ部５２ｂとの間に保持されるため、主副弁体５１に対して作用しなくなる。

容量制御弁Ｖの通常制御において、主弁５０の開度や開放時間を調整してＰｄポート１２から第１Ｐｃポート１４への流体の流量を制御している場合には、ソレノイド８０に電流が印加されることにより発生する電磁力（Ｆ_ｓｏｌ１）が力Ｆ_ｒｏｄ１を上回り（Ｆ_ｓｏｌ１＞Ｆ_ｒｏｄ１）、かつ力Ｆ_ｒｏｄ２を下回る（Ｆ_ｓｏｌ１＜Ｆ_ｒｏｄ２）ように電流値が制御されることにより、ＣＳ弁５６の閉塞が維持された状態で主弁５０を開閉制御することができる。

また、容量可変型圧縮機Ｍを最大容量で駆動する場合には、図６に示されるように、容量制御弁Ｖを最大通電状態（すなわち通常制御時における最大デューティの通電状態）とし、ソレノイド８０に最大の電流が印加されることにより発生する電磁力（Ｆ_ｓｏｌ２）が力Ｆ_ｒｏｄ２を上回る（Ｆ_ｓｏｌ２＞Ｆ_ｒｏｄ２）ことにより、駆動ロッド８３に固定された主副弁体５１がＣＳ弁体５３を軸方向左方へ押し、主副弁体５１がＣＳ弁体５３と軸方向左方へ共に移動することにより、ＣＳ弁体５３の軸方向右端の外径部５３ｂが第２バルブハウジング１１のＣＳ弁座１１ａから離間しＣＳ弁５６が開放される。これによれば、主弁５０の閉塞状態を維持したまま、駆動ロッド８３の移動により主副弁体５１がＣＳ弁体５３と共に移動してＣＳ弁５６を開放し、第１Ｐｃポート１４とＰｓポート１３を連通させる第１のＰｃ－Ｐｓ流路（図６において実線矢印で図示）を形成する、すなわち制御室４と吸入室３を連通させることにより、制御圧力Ｐｃを素早く低下させ制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓを均圧に維持することができるため、高圧縮効率となる容量制御弁Ｖを提供できる。また、容量可変型圧縮機Ｍの起動時においても、容量制御弁Ｖを最大通電状態とすることにより、ＣＳ弁５６を開放し、第１Ｐｃポート１４とＰｓポート１３を連通させることができるため、起動時の流体排出機能に優れる容量制御弁Ｖを提供できる。

次いで、図７を参照して、主副弁体５１のストローク位置に対する主弁５０の開閉状態と、ＣＳ弁５６の開閉状態について説明する。尚、図７の横軸は、ソレノイド８０に印加した電流に伴い主副弁体５１が移動するストローク位置を示している。図７に示されるように、ソレノイド８０への非通電時に相当する主副弁体５１のストローク位置がゼロにおいては、ＣＳ弁５６は閉塞され、主弁５０の開口面積は最大となっている。ソレノイド８０に印加される電流に伴う主副弁体５１のストローク位置に応じて主弁５０（Ｐｄ－Ｐｃ流路）の開口面積は直線状に減少していく。このとき、ＣＳ弁５６は閉塞状態が維持されている。主副弁体５１のストローク位置が点Ｐに到達すると、主弁５０およびＣＳ弁５６が閉塞状態となる。そして、主副弁体５１のストローク位置が点Ｐを過ぎると、主弁５０は閉塞状態が維持され、主副弁体５１のストローク位置に応じてＣＳ弁５６（第１のＰｃ－Ｐｓ流路）の開口面積は直線状に増加していく。このように、点Ｐを基準とする主副弁体５１のストローク位置により主弁５０とＣＳ弁５６の開閉の切り換えを行うことができるため、制御性が高められている。

加えて、図８および図９に示されるように、容量制御弁Ｖの起動時や通常制御時等に、感圧体６１を構成するベローズコア６２およびコイルスプリング６３の付勢力を吸入圧力Ｐｓに基づく力、すなわち感圧体６１のアダプタ７０のＰｓ受圧面７０ｂに対して作用する中間連通路５７内の吸入圧力Ｐｓが上回る場合には、感圧体６１が収縮することにより、アダプタ７０の軸方向右端面の外径部７０ａが感圧弁部材５２の感圧弁座５２ａから離間し、感圧弁５４を開放させて第２Ｐｃポート１５とＰｓポート１３とを連通させる第２のＰｃ－Ｐｓ流路（図８および図９において実線矢印で図示）を形成する、すなわち中間連通路５７を介して制御室４と吸入室３を連通させることにより、制御圧力Ｐｃを素早く低下させ制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓを均圧に維持することができるため、安定した起動時の流体排出機能と圧縮性能を有する容量制御弁Ｖを提供できる。特に、図８に示されるように、容量制御弁Ｖを最大通電状態としてＣＳ弁５６が開弁されるとともに、所定の吸入圧力Ｐｓにより感圧弁５４が開弁されることにより、２つのＰｃ－Ｐｓ流路を連通させることができるため、起動時の流体排出機能をより高めることができる。

また、起動時や通常制御時等に、主副弁体５１が軸方向左方に移動することにより副弁５５が開放されるため、所定の吸入圧力Ｐｓにより感圧弁５４が開放されたときに中間連通路５７を感圧室６０とＰｓポート１３とを連通できるように有効化されるようになっている。

また、ＣＳ弁体５３は主副弁体５１に外嵌され、ＣＳ弁体５３の内径部には主弁座５３ａが形成されるため、ＣＳ弁５６を有する容量制御弁Ｖをより簡素に、かつコンパクトに構成できるとともに、主弁５０の閉塞状態を確実に維持したまま主副弁体５１をＣＳ弁体５３と共に移動させることができる。

また、ＣＳ弁体５３の一端である軸方向右端における内径部に主弁５０を構成する主弁座５３ａが形成され、その外径側に外径部５３ｂとＣＳ弁座１１ａによりＣＳ弁５６が構成されることにより、主弁５０およびＣＳ弁５６の開閉によるＰｄ－Ｐｃ流路と第１のＰｃ－Ｐｓ流路との切り換えがスムーズに行われるため、応答性が良い。

また、ＣＳ弁体５３は、コイルスプリング５８によりＣＳ弁５６の閉弁方向である軸方向右方に付勢されているため、電流値の低下によりＣＳ弁体５３を確実に閉弁位置に移動させることができ、最大デューティの最大通電状態からそれ未満通電状態（デューティ制御）にすぐに復帰させることができる。

また、図３に示されるように、ＣＳ弁体５３は、一端側である軸方向右端側に第１Ｐｃポート１４から第３弁室４０に供給される制御圧力Ｐｃが導入されるとともに、他端側である軸方向左端側に第２Ｐｃポート１５から感圧室６０に供給される制御圧力Ｐｃが導入されることにより、ＣＳ弁体５３に対して軸方向両端から制御圧力Ｐｃを作用させることができ、圧力の影響を抑えた状態でＣＳ弁体５３を主副弁体５１と共に移動させることができるため、ソレノイド８０への印加電流に応じた精密な弁体制御を行うことができる。さらに、ＣＳ弁体５３の他端部である軸方向左端部の有効面積Ａと、ＣＳ弁体５３の一端部である軸方向右端部の有効面積Ｂが同じ面積（Ａ＝Ｂ）に設定されることにより、ＣＳ弁体５３の軸方向両端に作用する制御圧力Ｐｃがキャンセルされるため、より精密な弁体制御を行うことができる。

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、前記実施例では、ＣＳ弁体５３の軸方向両端における有効面積Ａ，Ｂが同じ（Ａ＝Ｂ）になるように設定されることにより、ＣＳ弁体５３の軸方向両端に作用する制御圧力Ｐｃがキャンセルされる態様について説明したが、これに限らず、例えば、ＣＳ弁体の軸方向右端の有効面積Ｂよりも軸方向左端の有効面積Ａが大きく（Ａ＞Ｂ）設定されることにより、主弁５０の閉弁時に制御圧力Ｐｃを開弁方向である軸方向右方に作用させ、ソレノイド８０の駆動力を調整して主副弁体５１の制御特性を変更してもよい。尚、コイルスプリング５８のバネ定数を変更することにより、主副弁体５１の制御特性を変更してもよい。

また、ソレノイド８０の駆動力に基づく主副弁体５１のストローク位置による主弁５０およびＣＳ弁５６の開閉のタイミングは、主副弁体５１に対するＣＳ弁体５３の軸方向の配置や第２バルブハウジング１１におけるＣＳ弁座１１ａの軸方向の形成位置、またはＣＳ弁体５３の寸法や形状等を変更することにより適宜調整するようにしてもよい。

また、前記実施例では、ＣＳ弁５６を主副弁体５１に対して相対移動するＣＳ弁体５３を第２バルブハウジング１１におけるＣＳ弁座１１ａに接離させることにより構成する例について説明したが、その他構成であってもよく、例えばＣＳ弁はスプール弁構造であってもよい。

また、主副弁体５１およびＣＳ弁体５３の外周面と第１バルブハウジング１０のガイド孔１０ｂ，１０ｃおよび第２バルブハウジング１１のガイド孔１１ｂの内周面の少なくとも一方に周方向に延びる溝が形成されていてもよく、これによれば、溝によるラビリンス効果によって主副弁体５１と第１バルブハウジング１０およびＣＳ弁体５３と第２バルブハウジング１１との摺動部分におけるシール性を高め、流体の漏れを抑制することができる。

また、主副弁体５１と感圧弁部材５２とを別体で構成する例について説明したが、両者は一体に形成されていてもよい。

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、副弁５５は設けなくともよく、主副弁体５１の軸方向右端は、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、バルブハウジングを構成する第１バルブハウジング１０と、第２バルブハウジング１１は一体に形成されていてもよい。

また、感圧体６１は、内部にコイルスプリングを使用せず、ベローズコア６２が付勢力を有する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 第１バルブハウジング（バルブハウジング）
１１ 第２バルブハウジング（バルブハウジング）
１１ａ ＣＳ弁座
１２ Ｐｄポート（吐出ポート）
１３ Ｐｓポート（吸入ポート）
１４ 第１Ｐｃポート（制御ポート）
１５ 第２Ｐｃポート
１６ Ｐｓ連通孔
２０ 第１弁室
３０ 第２弁室
４０ 第３弁室
５０ 主弁
５１ 主副弁体（主弁体）
５１ａ 段部
５１ｂ 軸方向右端
５２ 感圧弁部材
５２ａ 感圧弁座（開閉弁座）
５３ ＣＳ弁体
５３ａ 主弁座
５３ｂ 外径部
５４ 感圧弁（開閉弁）
５５ 副弁
５６ ＣＳ弁
５７ 中間連通路（ＣＳ連通路）
５８ コイルスプリング（付勢手段）
６０ 感圧室（制御流体供給室）
６１ 感圧体（開閉弁体）
６２ ベローズコア
６３ コイルスプリング
７０ アダプタ
７０ａ 外径部
７０ｂ Ｐｓ受圧面
８０ ソレノイド
８２ 固定鉄心
８２ａ 副弁座
８３ 駆動ロッド（ロッド）
８４ 可動鉄心
８５ コイルスプリング
９０ 収容室
Ａ，Ｂ ＣＳ弁体の有効面積
Ｐｃ 制御圧力
Ｐｄ 吐出圧力
Ｐｓ 吸入圧力
Ｓ１，Ｓ２ 空間
Ｖ 容量制御弁

Claims (7)

1. 吐出圧力の吐出流体が通過する吐出ポート、吸入圧力の吸入流体が通過する吸入ポートおよび制御圧力の制御流体が通過する制御ポートが形成されたバルブハウジングと、
   ソレノイドにより駆動されるロッドと、
   前記ロッドの移動により前記吐出ポートと前記制御ポートのうち第１制御ポートとの連通を開閉する主弁座と主弁体とにより構成される主弁と、を備える容量制御弁であって、
   前記バルブハウジングに形成され、前記制御ポートのうち第２制御ポートから制御流体が供給される制御流体供給室と、該制御流体供給室と前記吸入ポートとの間を連通するＣＳ連通路と、の連通を開閉する開閉弁座と閉弁方向に付勢される開閉弁体とにより構成される開閉弁と、
   前記第１制御ポートと前記吸入ポートとの連通を開閉するＣＳ弁座とＣＳ弁体とにより構成されるＣＳ弁と、を備え、
   前記ＣＳ弁体は、前記主弁体に対して相対移動可能に配置され、
   前記主弁の閉塞状態を維持したまま前記ロッドの移動により前記主弁体と前記ＣＳ弁体とが共に移動する容量制御弁。
2. 前記ＣＳ弁体は前記主弁体に外嵌されているとともに、前記ＣＳ弁体の内径部には前記主弁座が形成されている請求項１に記載の容量制御弁。
3. 前記主弁座は、前記ＣＳ弁体の一端に形成され、前記バルブハウジングの内径部には前記ＣＳ弁座が構成されている請求項２に記載の容量制御弁。
4. 前記ＣＳ弁体は、付勢手段により前記ＣＳ弁の閉弁方向に付勢されている請求項１ないし３のいずれかに記載の容量制御弁。
5. 前記ＣＳ弁体は、その一端側に前記第１制御ポートからの制御流体が導入され、他端側に前記制御流体供給室に供給される制御流体が導入されている請求項１ないし４のいずれかに記載の容量制御弁。
6. 前記ＣＳ弁体は、その両端の有効面積が同じである請求項５に記載の容量制御弁。
7. 前記主弁体は、前記ＣＳ連通路と前記吸入ポートとの連通を開閉する副弁を構成している請求項１ないし６のいずれかに記載の容量制御弁。

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