JP7350458B2 - 容量制御弁 - Google Patents

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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、制御圧力Ｐｃの制御流体が通過する制御ポートと吸入圧力Ｐｓの吸入流体が通過する吸入ポートとの間に設けられるＣＳ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。
例えば、特許文献１、２に示される容量制御弁は、制御流体が通過するＰｃポート、吸入流体が通過するＰｓポートを備えるバルブハウジングと、ＰｃポートとＰｓポートとの連通状態を切り換え可能なＣＳ弁と、から主に構成されており、ＣＳ弁の開閉により制御圧力Ｐｃを調整する。ＣＳ弁は、ソレノイドにより軸方向に駆動されるＣＳ弁体と、ＰｃポートとＰｓポートとの間に設けられＣＳ弁体が接触可能なＣＳ弁座と、から構成されており、ＣＳ弁を閉塞状態とすることで制御圧力Ｐｃを高め、ＣＳ弁を開放状態とすることで制御圧力Ｐｃを低くするように制御している。
特許第３０８８５３６号公報（第３頁、第２図） 特許第３５８１５９８号公報（第４頁、第８図）
ところで、空調システムにあっては迅速な温度制御が求められており、容量可変型圧縮機から供給される冷媒の流量や圧力を短時間で変化させたいという潜在的な要求がある。しかしながら、特許文献１、２の容量制御弁にあっては、ソレノイドの駆動力により直接ＣＳ弁体を駆動させる構造であるため、容量制御弁により制御する冷媒の流量を多くするには、ソレノイド、弁体、弁開口径等を大きくする必要があり、エネルギ効率が悪くなるとともに、容量制御弁自体の小型化との両立は困難であった。
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、エネルギ効率に優れながら容量が大き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、
吸入圧力の吸入流体および制御圧力の制御流体が供給されるバルブハウジングと、
ソレノイドと、
前記バルブハウジング内を２つの空間に仕切るとともに吸入流体の吸入圧力と制御流体の制御圧力に応じて移動するＣＳ弁体、および前記ＣＳ弁体が接触可能なＣＳ弁座により構成されたＣＳ弁と、
前記ＣＳ弁体を前記ＣＳ弁の閉弁方向に付勢する付勢手段と、
前記ソレノイドにより駆動されるパイロット弁体および前記パイロット弁体が接触可能なパイロット弁座により構成されたパイロット弁と、を備え、
前記２つの空間の一方の空間には制御流体が流入されており、他方の空間には制御流体がオリフィスを介して流入されており、該他方の空間の流体は前記パイロット弁により外部に排出可能となっている。
これによれば、ソレノイドにより駆動されるパイロット弁を開放し、他方の空間の圧力を低下させ、ＣＳ弁体に所定以上の差圧を作用させるものであるため、ソレノイドの駆動電力が小さくかつＣＳ弁の弁開度を大きくとることができる。
前記パイロット弁は前記他方の空間の流体を外部の吸入流体が収容された吸入室に向けて排出するものであってよい。
これによれば、閉じた系内で流体を循環させることができる。
前記パイロット弁は開度調整が可能であってよい。
これによれば、他方の空間の流体の圧力が調整可能となるため、ＣＳ弁の開度調整が可能である。
前記ＣＳ弁体は、ピストン形状であって、その側筒部は前記バルブハウジングの内周面と摺動するものであってもよい。
これによれば、ＣＳ弁体によって吸入流体を密封状態とできるので容量制御弁をコンパクトに構成することができる。
前記ＣＳ弁体の側筒部と前記バルブハウジングの内周面との間は、弾性シール部材が配置されていてもよい。
これによれば、ＣＳ弁の密封性に優れる。
前記ＣＳ弁体の側筒部と前記バルブハウジングの内周面とは、相補的な段差が形成されていてもよい。
これによれば、ＣＳ弁の密封性に優れる。
前記オリフィスは前記ＣＳ弁体に設けられていてもよい。
これによれば、一方の空間から他方の空間に制御流体を確実に流入させることができるとともに、容量制御弁をコンパクトに構成することができる。
前記パイロット弁座は前記他方の空間に形成されていてもよい。
これによれば、前記パイロット弁体の一部が他方の空間に配置されておりパイロット弁体には他方の空間の圧力がパイロット弁を閉弁させる方向に作用するため、ソレノイドの非通電時にパイロット弁が開放する虞が少ない。
前記ＣＳ弁座は弾性体により構成されていてもよい。
これによれば、ＣＳ弁を確実に閉塞できる。
前記他方の空間に前記付勢手段が配置されていてもよい。
これによれば、オリフィスを通して制御流体が流入する空間を利用して付勢手段を配置できるので容量制御弁をコンパクトに構成することができる。
前記バルブハウジングは、前記ＣＳ弁座が設けられた制御流体側のハウジングと、前記パイロット弁座が設けられた吸入流体側のハウジングとにより構成されていてもよい。
これによれば、ＣＳ弁を簡便に組み立て構成することができる。
本発明に係る実施例１の容量制御弁の構造を示す断面図である。 実施例１の容量制御弁の非通電状態においてパイロット弁およびＣＳ弁が閉塞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（最大電流時）においてパイロット弁およびＣＳ弁が全開された様子を示す断面図である。 本発明に係る実施例２の容量制御弁のＣＳ弁構造を示す断面図である。 本発明に係る実施例３の容量制御弁のＣＳ弁構造を示す断面図である。 本発明に係る実施例４の容量制御弁のＣＳ弁構造を示す断面図である。 本発明に係る実施例５の容量制御弁のＣＳ弁構造を示す断面図である。 本発明に係る実施例６の容量制御弁のＣＳ弁構造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３を参照して説明する。以下、図１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。詳しくは、第１バルブハウジング１０が配置される紙面左側を容量制御弁の左側、ソレノイド８０が配置される紙面右側を容量制御弁の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図示しない容量可変型圧縮機に組み込まれ、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、容量可変型圧縮機について説明する。容量可変型圧縮機は、吐出室と、吸入室と、制御室と、複数のシリンダと、を備えるケーシングを有している。尚、容量可変型圧縮機には、吐出室と制御室とを直接連通する連通路が設けられており、この連通路には吐出室と制御室との圧力を平衡調整させるための固定オリフィス９が設けられている（図１～図３参照）。
また、容量可変型圧縮機は、ケーシング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と、制御室内において回転軸に対してヒンジ機構により傾斜可能に連結される斜板と、斜板に連結され各々のシリンダ内において往復動自在に嵌合された複数のピストンと、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流体の吐出量を制御している。
図１に示されるように、容量可変型圧縮機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におけるパイロット弁５２の開閉制御を行い、ＣＳ弁体５１に所定以上の差圧を作用させてＣＳ弁５０の開度調整を行うことにより、制御室から吸入室に流出する流体を制御することで制御室内の制御圧力Ｐｃを可変制御している。尚、吐出室の吐出圧力Ｐｄの吐出流体が固定オリフィス９を介して制御室に常時供給されており、容量制御弁ＶにおけるＣＳ弁５０を閉塞させることにより制御室内の制御圧力Ｐｃを上昇させられるようになっている。
本実施例において、ＣＳ弁５０は、ＣＳ弁体５１とバルブハウジングおよび制御流体側のハウジングとしての第１バルブハウジング１０の内周面に形成されたＣＳ弁座１０ａとにより構成されており、ＣＳ弁体５１の軸方向左端５１ａがＣＳ弁座１０ａに接離することで、ＣＳ弁５０が開閉するようになっている。パイロット弁５２は、パイロット弁体としてのロッド５３とバルブハウジングおよび吸入流体側のハウジングとしての第２バルブハウジング１１の内周面に形成されたパイロット弁座１１ａとにより構成されており、ロッド５３の軸方向左端部に形成される当接部５３ａがパイロット弁座１１ａに接離することで、パイロット弁５２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１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るＣＳ弁体５１と、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るロッド５３と、第２バルブハウジング１１に接続されロッド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１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センタポスト８２と、センタポスト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に形成される当接部５３ａがパイロット弁座１１ａよりも軸方向左方に配置されるロッド５３と、ロッド５３の軸方向右端部が挿嵌・固定される可動鉄心８４と、センタポスト８２と可動鉄心８４との間に設けられ可動鉄心８４をパイロット弁５２の閉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、センタポスト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。尚、本実施例では、パイロット弁体としてのロッド５３はソレノイド８０の一部を構成している。
ケーシング８１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。
センタポスト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、軸方向に延びロッド５３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とを備えている。
また、センタポスト８２は、フランジ部８２ｄの軸方向右側の端面をケーシング８１の凹部８１ｂの底面に軸方向左方から当接させた状態で、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の軸方向右端に形成される凹部１１ｂに対して略密封状に挿嵌・固定されている。
図１～図３に示されるように、ＣＳ弁体５１は、軸方向右端の内径側が軸方向左方に凹むピストン形状を成し、その底部５１ｂの中央に軸方向に貫通するオリフィス５１ｃを有している。また、ＣＳ弁体５１の側筒部５１ｄは、第２バルブハウジング１１の内周面と略密封状態で摺動可能となっている。
また、ＣＳ弁体５１には、ＣＳ弁体５１を軸方向左側、すなわち第１バルブハウジング１０の軸方向右端に形成されるＣＳ弁座１０ａに向けて付勢する付勢手段としてのコイルスプリング５４が内嵌されている。尚、コイルスプリング５４の軸方向左端は、ＣＳ弁体５１の底部５１ｂの軸方向右側の端面に当接し、コイルスプリング５４の軸方向右端は、第２バルブハウジング１１の軸方向右端部に形成される隔壁１１ｃの軸方向左側の端面に当接することにより、ＣＳ弁体５１をＣＳ弁５０の閉弁方向である軸方向左方に付勢している。また、コイルスプリング５４は圧縮バネである。
図１～図３に示されるように、本実施例１のバルブハウジングは、第１バルブハウジング１０の軸方向右端部に対して、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外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。第１バルブハウジング１０には、容量可変型圧縮機の制御室と連通するＰｃポート１２が形成されている。また、第２バルブハウジング１１には、容量可変型圧縮機の吸入室と連通する第１Ｐｓポート１３および第２Ｐｓポート１４が形成されている。尚、第２Ｐｓポート１４は、第１Ｐｓポート１３、詳しくは隔壁１１ｃに形成されるパイロット弁座１１ａよりも軸方向右側に形成されている。
第１バルブハウジング１０は、円筒状を成し、軸方向右側の開口縁部にはＣＳ弁座１０ａが設けられている。また、第１バルブハウジング１０の内部には、軸方向左側の開口により構成されるＰｃポート１２から制御流体が供給されＣＳ弁体５１により軸方向左側に仕切られる一方の空間としての第１制御流体供給室１５が設けられている。尚、第１制御流体供給室１５は、第１バルブハウジング１０の内周面と、ＣＳ弁体５１の底部５１ｂの軸方向左側の端面とにより画成されている。
第２バルブハウジング１１の内部には、ＣＳ弁体５１により軸方向右側に仕切られ、ＣＳ弁体５１の底部５１ｂに形成されるオリフィス５１ｃを通して第１制御流体供給室１５から制御流体が供給される他方の空間としての第２制御流体供給室１６と、ＣＳ弁体５１の外周において第１Ｐｓポート１３から吸入流体が供給される第１吸入流体供給室１７と、第２Ｐｓポート１４から吸入流体が供給される第２吸入流体供給室１８と、第２制御流体供給室１６と第２吸入流体供給室１８との間において径方向に延びる隔壁１１ｃの中央を軸方向に貫通し軸方向左側の開口縁部にパイロット弁座１１ａが形成された弁口部１９が設けられている。
第２制御流体供給室１６は、第２バルブハウジング１１の隔壁１１ｃよりも軸方向左側の内周面と、ＣＳ弁体５１の内周面と、隔壁１１ｃの軸方向左側面と、ロッド５３の当接部５３ａよりも軸方向左側の外面とにより画成されている。すなわち、パイロット弁座１１ａは、第２制御流体供給室１６に形成されている。また、第２制御流体供給室１６には、ＣＳ弁体５１を軸方向左方に付勢するコイルスプリング５４が配設されている。
また、第２バルブハウジング１１の内周面とＣＳ弁体５１の側筒部５１ｄ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とともに、前記隙間が第２制御流体供給室１６と第１吸入流体供給室１７とを略密封状に区画するクリアランスシールとして機能している。
次いで、容量制御弁Ｖの動作、パイロット弁５２およびＣＳ弁５０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１および図２に示されるように、容量制御弁Ｖは、非通電状態において、ロッド５３がソレノイド８０を構成するコイルスプリング８５の付勢力により軸方向右方へと押圧されることで、ロッド５３の当接部５３ａがパイロット弁座１１ａに着座し、パイロット弁５２が閉塞されている。また、ＣＳ弁体５１がコイルスプリング５４の付勢力により軸方向左方へと押圧されることで、ＣＳ弁体５１の軸方向左端５１ａがＣＳ弁座１０ａに着座し、ＣＳ弁５０が閉塞されている。
このとき、ロッド５３には、軸方向右方に向けてコイルスプリング５４の付勢力（Ｆｓp１）と、パイロット弁５２における受圧シール径Ｃ（図２参照）に基づき第２制御流体供給室１６内の流体の圧力による力（ＦＰ１６）が作用し、軸方向左方に向けてパイロット弁５２における受圧シール径Ｃに基づき第２吸入流体供給室１８内の流体の圧力による力（ＦＰ１８）が作用している。すなわち、右向きを正として、ロッド５３には、力Ｆｒｏｄ１＝Ｆｓｐ１＋ＦＰ１６－ＦＰ１８が作用している。
また、ＣＳ弁体５１には、軸方向右方に向けてＣＳ弁５０における受圧シール径Ａ（図２参照）に基づきＣＳ弁体５１に対する第１制御流体供給室１５内の流体の圧力による力（ＦＰ１５）が作用し、軸方向左方に向けてコイルスプリング５４の付勢力（Ｆｓｐ２）と、第２バルブハウジング１１の内周面とＣＳ弁体５１の側筒部５１ｄの外周面との間のクリアランスシールにおける受圧シール径Ｂ（図２参照）に基づきＣＳ弁体５１に対する第２制御流体供給室１６内の流体の圧力による力（ＦＰ１６）が作用している。すなわち、右向きを正として、ＣＳ弁体５１には、力Ｆｒｏｄ２＝ＦＰ１５－ＦＰ１６－Ｆｓｐ２が作用している。
詳しくは、第１制御流体供給室１５と第２制御流体供給室１６とは、ＣＳ弁体５１に形成されたオリフィス５１ｃにより連通しているので、第１制御流体供給室１５と第２制御流体供給室１６とには、Ｐｃポート１２から供給される制御流体が流入している。尚、本実施例１においては、第１制御流体供給室１５の流体の圧力が作用するＣＳ弁体５１の受圧シール径Ａよりも第２制御流体供給室１６内の流体の圧力が作用するＣＳ弁体５１の受圧シール径Ｂが大きく形成されている（Ａ＜Ｂ）。
このように、第１制御流体供給室１５と第２制御流体供給室１６とに流入する流体はＰｃポート１２から供給される同一の制御流体であり、かつＣＳ弁体５１の受圧シール径Ａよりも受圧シール径Ｂが大きく構成されることから、ＣＳ弁体５１に対して軸方向右方に作用する流体の圧力による力（ＦＰ１５）よりもＣＳ弁体５１に対して軸方向左方に作用する流体の圧力による力（ＦＰ１６）の方が大きくなり（ＦＰ１５＜ＦＰ１６）、軸方向左方に向けて作用するコイルスプリング５４の付勢力（Ｆｓｐ２）との合力（ＦＰ１６＋Ｆｓｐ２）によりＣＳ弁５０の閉塞状態を確実に維持できるようになっている。
次に、容量制御弁Ｖの通電状態について説明する。ここでは、特に、図３に示されるように、容量制御弁Ｖの最大通電状態において、ＣＳ弁５０を全開とする動作について説明する。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（Ｆｓｏｌ）が力Ｆｒｏｄ１を上回る（Ｆｓｏｌ＞Ｆｒｏｄ１）と、可動鉄心８４が軸方向左側、すなわちセンタポスト８２側に向けて引き寄せられ、可動鉄心８４に固定されたロッド５３が軸方向左方へ共に移動することにより、ロッド５３の当接部５３ａが第２バルブハウジング１１のパイロット弁座１１ａから離間し、パイロット弁５２が全開とされる。これにより、第２制御流体供給室１６内の流体が弁口部１９、第２吸入流体供給室１８および第２Ｐｓポート１４を通して吸入室に排出され、第２制御流体供給室１６内の流体の圧力が低下する。
パイロット弁５２の開放によって、第２制御流体供給室１６内の流体の圧力が低下し、第１制御流体供給室１５内の流体の圧力と第２制御流体供給室１６内の流体の圧力とが所定以上の差圧に到達する、すなわちＣＳ弁体５１に対して軸方向右方に作用する流体の圧力による力（ＦＰ１５）が、ＣＳ弁体５１に対して軸方向左方に作用する流体の圧力による力（ＦＰ１６）とコイルスプリング５４の付勢力（Ｆｓｐ２）との合力を上回る（ＦＰ１５＞ＦＰ１６＋Ｆｓｐ２）と、ＣＳ弁体５１の軸方向左端５１ａが第１バルブハウジング１０のＣＳ弁座１０ａから離間し、その後、ＣＳ弁体５１が軸方向右方へ移動しＣＳ弁体５１の側筒部５１ｄの軸方向右側の端面が隔壁１１ｃの軸方向左側の端面に当接することで、ＣＳ弁５０が全開となる。
また、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も、低電流でパイロット弁５２を僅かに開放させ、第２制御流体供給室１６内の圧力を低下させ、ＣＳ弁体５１に所定以上の差圧を作用させることにより、ソレノイド８０の駆動力によるロッド５３のストローク幅よりもＣＳ弁体５１を大きくストロークさせてＣＳ弁５０を開放させることができる。このように、パイロット弁５２の開度に応じてＣＳ弁５０の開度を調整可能となっている。
また、容量制御弁Ｖは、ＣＳ弁５０を開閉してＰｃポート１２から供給される制御圧力Ｐｃの制御流体を第１Ｐｓポート１３を介して吸入室に供給して制御室の制御圧力Ｐｃを低下させるＰｃ－Ｐｓ制御としているので、言い換えると圧力の高い吐出圧力Ｐｄの吐出流体を直接的に制御していないので、ソレノイド８０の電磁力とＣＳ弁体５１に作用する差圧による力とのバランスにより調整されるＣＳ弁５０の弁開度により制御圧力Ｐｃを細かく変化させることができる。
以上説明したように、容量制御弁Ｖは、ソレノイド８０により駆動されるパイロット弁５２を開放し、第２制御流体供給室１６内の圧力を低下させ、ＣＳ弁体５１に所定以上の差圧を作用させるものであるため、ソレノイド８０の駆動電力が小さくかつＣＳ弁５０の弁開度を大きくとることができる。このように、ＣＳ弁５０の開度が大きくとれるので、目標値が大きい場合にも迅速に大流量を供給可能であり、容量可変型圧縮機を応答性よく制御可能である。
また、パイロット弁５２は、第２制御流体供給室１６内の流体を外部の吸入流体が収容された容量可変型圧縮機の吸入室に向けて排出するものであるため、閉じた系内で流体を循環させることができる。
また、パイロット弁５２は、ソレノイド８０に通電する電流を調整することにより開度調整が可能であることにより、第２制御流体供給室１６内の流体の圧力が調整可能となるため、ＣＳ弁５０の開度調整が可能となっている。加えて、制御流体はＣＳ弁体５１によって仕切られており、パイロット弁５２には第２制御流体供給室１６を介して流入することから、制御流体がパイロット弁５２から流出しにくくなっている。
また、ＣＳ弁体５１は、ピストン形状であって、その側筒部５１ｄは第２バルブハウジング１１の内周面と摺動するものであるため、第２バルブハウジング１１の内周面とＣＳ弁体５１の側筒部５１ｄの外周面との間に形成されるクリアランスシールにより第１Ｐｓポート１３から第１吸入流体供給室１７に供給される吸入流体を略密封状態とできる。言い換えれば、第２制御流体供給室１６内に制御流体を維持しやすいので、容量制御弁Ｖの非通電状態において、第１制御流体供給室１５と第２制御流体供給室１６との圧力を略均一に維持しやすい。また、第２バルブハウジング１１の内周面とＣＳ弁体５１の側筒部５１ｄの外周面との間に形成されるクリアランスシールにより略密封状に第２制御流体供給室１６と第１吸入流体供給室１７とが区画されているため、第２制御流体供給室１６と第１吸入流体供給室１７とを区画するための部材を別個に用意しなくて済み、部品点数を減らして、容量制御弁Ｖの構造を簡素化することができる。
また、ＣＳ弁体５１の側筒部５１ｄが第２バルブハウジング１１の内周面と摺動するため、第２バルブハウジング１１の内周面にＣＳ弁体５１が案内されることにより、ＣＳ弁体５１の動作の精度を高めることができる。
また、ＣＳ弁体５１にオリフィス５１ｃが設けられているため、ＣＳ弁体５１によって仕切られる第１制御流体供給室１５から第２制御流体供給室１６に制御流体を確実に流入させることができるとともに、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、オリフィス５１ｃは、ＣＳ弁体５１を軸方向に貫通するように形成されているので、第１制御流体供給室１５と第２制御流体供給室１６とを連通する連通路をバルブハウジングに形成することに比べて加工が簡便である。
また、オリフィス５１ｃを通して制御流体が流入する第２制御流体供給室１６にＣＳ弁体５１をＣＳ弁５０の閉弁方向である軸方向左方に付勢するコイルスプリング５４が配置されているため、ソレノイド８０側にコイルスプリング５４を配置するためのスペースを確保する必要がなく、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、コイルスプリング５４が第２バルブハウジング１１の隔壁１１ｃを挟んでソレノイド８０と反対側に配設されているので、ＣＳ弁体５１の動作を安定させることができる。
また、パイロット弁座１１ａが第２制御流体供給室１６内に形成されており、ロッド５３の軸方向左端部には第２制御流体供給室１６内の制御圧力Ｐｃがパイロット弁５２の閉弁方向である軸方向右方に作用するため、ソレノイド８０の非通電時にパイロット弁５２の開放を防止することができる。
また、バルブハウジングは、ＣＳ弁座１０ａが設けられた制御流体側の第１バルブハウジング１０と、パイロット弁座１１ａが設けられた吸入流体側の第２バルブハウジング１１とが一体に接続固定されることにより構成されているため、第２バルブハウジング１１にＣＳ弁体５１およびコイルスプリング５４を挿入した後、第１バルブハウジング１０と接続固定することにより、ＣＳ弁５０を簡便に組み立て構成することができる。
尚、本実施例１では、第１制御流体供給室１５内の流体が作用するＣＳ弁体５１の受圧シール径Ａよりも、第２制御流体供給室１６内の流体が作用するＣＳ弁体５１の受圧シール径Ｂが大きい（Ａ＜Ｂ）形態を例示したが、受圧シール径Ａを受圧シール径Ｂよりも若干大きく（Ａ＞Ｂ）し、ＣＳ弁５０を開放状態にしやすくしてもよいし、受圧シール径Ａと受圧シール径Ｂとを同一（Ａ＝Ｂ）とし、容量制御弁Ｖの非通電状態におけるＣＳ弁体５１に対する流体の圧力の影響をキャンセルできるようにしてもよい。このように受圧シール径Ａ，Ｂは用途に応じて適宜変形可能であることはいうまでもない。
実施例２に係る容量制御弁につき、図４を参照して説明する。尚、前記実施例１と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
図４に示されるように、本実施例２において、第１バルブハウジング２１０には、容量可変型圧縮機の制御室と連通するＰｃポート１２と、容量可変型圧縮機の吸入室と連通する第１Ｐｓポート１３が形成されている。また、第２バルブハウジング２１１には、容量可変型圧縮機の吸入室と連通する第２Ｐｓポート１４が形成されている。
第１バルブハウジング２１０の内部には、ＣＳ弁座２１０ａと、軸方向左側の開口により構成されるＰｃポート１２から制御流体が供給されＣＳ弁体５１により軸方向左側に仕切られる一方の空間としての第１制御流体供給室１５と、ＣＳ弁体５１により軸方向右側に仕切られ、ＣＳ弁体５１の底部５１ｂに形成されるオリフィス５１ｃを通して第１制御流体供給室１５から制御流体が供給される他方の空間としての第２制御流体供給室１６と、ＣＳ弁体５１の外周において第１Ｐｓポート１３から吸入流体が供給される第１吸入流体供給室１７が設けられている。
第２バルブハウジング２１１の内部には、第２Ｐｓポート１４から吸入流体が供給される第２吸入流体供給室１８と、第１バルブハウジング２１０の内部に設けられる第２制御流体供給室１６と第２吸入流体供給室１８との間において径方向に延びる隔壁２１１ｃの中央を軸方向に貫通し軸方向左側の縁部にパイロット弁座２１１ａが形成された弁口部１９が設けられている。
また、第１バルブハウジング２１０の内周面とＣＳ弁体５１の側筒部５１ｄ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５１は、第１バルブハウジング２１０に対して軸方向に円滑に相対移動可能となっているとともに、前記隙間が第２制御流体供給室１６と第１吸入流体供給室１７とを略密封状に区画するクリアランスシールとして機能している。
これによれば、バルブハウジングは、ＣＳ弁座２１０ａが設けられた制御流体側の第１バルブハウジング２１０と、パイロット弁座２１１ａが設けられた吸入流体側の第２バルブハウジング２１１とが一体に接続固定されることにより構成されているため、第１バルブハウジング２１０にＣＳ弁体５１およびコイルスプリング５４を挿入した後、第２バルブハウジング２１１と接続固定することにより、ＣＳ弁５０を簡便に組み立て構成することができる。
実施例３に係る容量制御弁につき、図５を参照して説明する。尚、前記実施例１と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
図５に示されるように、本実施例３において、第１バルブハウジング３１０は、円筒状を成し、軸方向右側の開口縁部にテーパ状のＣＳ弁座３１０ａが設けられている。
また、第２バルブハウジング３１１の内周面には、外径方向に凹む環状溝３１１ｄが形成され、環状溝３１１ｄには弾性シール部材としてのゴム製または樹脂製のＯリング３５５が配置されている。また、Ｏリング３５５とＣＳ弁体５１の側筒部５１ｄの外周面とは摺動可能になっている。尚、弾性シール部材としては、ゴム製または樹脂製のＯリングに限らず、例えばゴム製または樹脂製のＯリング、角リング、Ｄリング、Ｘリング、Ｔリング、リップパッキン等であってもよい。
これによれば、ＣＳ弁５０は、第１バルブハウジング３１０に形成されるテーパ状のＣＳ弁座３１０ａに対して、ＣＳ弁体５１の軸方向左端５１ａが直角に当接するポペット構造となるため、ＣＳ弁５０の密封性に優れる。さらに、第２バルブハウジング３１１の内周面の環状溝３１１ｄに設けられるＯリング３５５により、第１Ｐｓポート１３から第１吸入流体供給室１７に供給される吸入流体を密封状態とできる。言い換えれば、第２制御流体供給室１６内に制御流体を維持しやすいので、容量制御弁Ｖの非通電状態において、第１制御流体供給室１５と第２制御流体供給室１６との圧力を均一に維持しやすい。
尚、本実施例３では、第１制御流体供給室１５内の流体が作用するＣＳ弁体５１の受圧シール径Ａと、第２制御流体供給室１６内の流体が作用するＣＳ弁体５１の受圧シール径Ｂとが同一（Ａ＝Ｂ）となるように構成されているため、容量制御弁Ｖの非通電状態におけるＣＳ弁体５１に対する流体の圧力の影響がキャンセルされている。
実施例４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１と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
図６に示されるように、本実施例４において、ＣＳ弁体４５１は、軸方向右端の内径側が軸方向左方に凹むピストン形状を成し、その底部４５１ｂの中央に軸方向に貫通するオリフィス４５１ｃを有している。また、ＣＳ弁体４５１の側筒部４５１ｄの軸方向右側には大径部４５１ｅが形成され、ＣＳ弁体４５１の外周面における側筒部４５１ｄと大径部４５１ｅとの間には、テーパ状の環状段部４５１ｆが形成されている。
また、第１バルブハウジング４１０の内部には、第１Ｐｓポート１３よりも軸方向左側の内周面に軸方向左方に凹む環状溝４１０ｄが設けられ、環状溝４１０ｄには弾性体としてのゴム製または樹脂製のＯリング４５５が配置されている。また、Ｏリング４５５は、ＣＳ弁体４５１の軸方向左端４５１ａが接離するＣＳ弁座４５５ａを構成している。尚、弾性体としては、ゴム製または樹脂製のＯリングに限らず、例えばゴム製または樹脂製の角リング、Ｘリングまたは金属製のＣリング等であってもよい。
また、第１バルブハウジング４１０の内部には、第１Ｐｓポート１３よりも軸方向右側の内周面に径方向に突出する環状凸部４１０ｃが設けられ、容量制御弁Ｖの非通電状態において、環状凸部４１０ｃの軸方向右側の角部とＣＳ弁体４５１の環状段部４５１ｆが当接可能になっている。
これによれば、ＣＳ弁５０は、ＣＳ弁体４５１の軸方向左端４５１ａが接離するＣＳ弁座４５５ａがＯリング４５５により構成されているため、ＣＳ弁５０を確実に閉塞することができる。さらに、ＣＳ弁体４５１のテーパ状の環状段部４５１ｆと、第１バルブハウジング４１０の内周面に形成される環状凸部４１０ｃにより相補的な段差が形成されるとともに、ＣＳ弁体４５１のテーパ状の環状段部４５１ｆに対して環状凸部４１０ｃが直角に当接するポペット構造となるため、第１Ｐｓポート１３から第１吸入流体供給室１７に供給される吸入流体を密封状態とできる。言い換えれば、第２制御流体供給室１６内に制御流体を維持しやすいので、容量制御弁Ｖの非通電状態において、第１制御流体供給室１５と第２制御流体供給室１６との圧力を均一に維持しやすい。
尚、本実施例４では、第１制御流体供給室１５内の流体が作用するＣＳ弁体４５１の受圧シール径Ａよりも、第２制御流体供給室１６内の流体が作用するＣＳ弁体４５１の受圧シール径Ｂが大きく（Ａ＜Ｂ）なるように構成されているため、容量制御弁Ｖの非通電状態においてＣＳ弁５０の閉塞状態を確実に維持できるようになっている。
実施例５に係る容量制御弁につき、図７を参照して説明する。尚、前記実施例１と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
図７に示されるように、本実施例５において、ＣＳ弁体５５１は、軸方向右端の内径側が軸方向左方に凹むピストン形状を成し、その底部５５１ｂの中央に軸方向に貫通するオリフィス５５１ｃを有している。また、ＣＳ弁体５５１の側筒部５５１ｄの軸方向右側には大径部５５１ｅが形成され、ＣＳ弁体５５１の外周面における側筒部５５１ｄと大径部５５１ｅとの間には、垂直に延びる環状段部５５１ｆが形成されている。
また、第１バルブハウジング５１０は、第１Ｐｓポート１３よりも軸方向左側の内周面にテーパ状のＣＳ弁座５１０ａが設けられている。また、第１バルブハウジング５１０の内部には、第１Ｐｓポート１３よりも軸方向右側の内周面に径方向に突出する環状凸部５１０ｂが設けられ、環状凸部５１０ｂの軸方向右側には、弾性シール部材としてのゴム製または樹脂製のＯリング５５５が内嵌されて配置されている。尚、容量制御弁Ｖの非通電状態において、Ｏリング５５５とＣＳ弁体５５１の環状段部５５１ｆとが当接可能になっている。
これによれば、ＣＳ弁５０は、第１バルブハウジング５１０に形成されるテーパ状のＣＳ弁座５１０ａに対して、ＣＳ弁体５５１の軸方向左端５５１ａが直角に当接するポペット構造となるため、ＣＳ弁５０の密封性に優れる。さらに、ＣＳ弁体５５１の環状段部５５１ｆと、第１バルブハウジング５１０の内周面に形成される環状凸部５１０ｂにより相補的な段差が形成されるとともに、ＣＳ弁体５５１の環状段部５５１ｆと、第１バルブハウジング５１０の環状凸部５１０ｂの軸方向右側の側面との間でＯリング５５５が軸方向に挟み込まれるため、第１Ｐｓポート１３から第１吸入流体供給室１７に供給される吸入流体を密封状態とできる。言い換えれば、第２制御流体供給室１６内に制御流体を維持しやすいので、容量制御弁Ｖの非通電状態において、第１制御流体供給室１５と第２制御流体供給室１６との圧力を均一に維持しやすい。
尚、本実施例５では、第１制御流体供給室１５内の流体が作用するＣＳ弁体５５１の受圧シール径Ａよりも、第２制御流体供給室１６内の流体が作用するＣＳ弁体５５１の受圧シール径Ｂが大きく（Ａ＜Ｂ）なるように構成されているため、容量制御弁Ｖの非通電状態においてＣＳ弁５０の閉塞状態を確実に維持できるようになっている。
実施例６に係る容量制御弁につき、図８を参照して説明する。尚、前記実施例１と同一構成で重複する構成の説明を省略する。
図８に示されるように、本実施例６において、ＣＳ弁体６５１は、軸方向右端の内径側が軸方向左方に凹むピストン形状を成し、その底部６５１ｂの中央に軸方向に貫通するオリフィス６５１ｃを有している。また、ＣＳ弁体６５１の側筒部６５１ｄの軸方向右端部には別体の筒状部材６５６が外嵌され一体に接続固定されている。筒状部材６５６の軸方向右端部には大径部６５６ａが形成され、筒状部材６５６の外周面には垂直に延びる環状段部６５６ｂが形成されている。
また、本実施例６において、バルブハウジングは、第１バルブハウジング６１０の軸方向右端部に対して、第２バルブハウジング６１１の軸方向左端部が軸方向右方から外嵌されるとともに、第２バルブハウジング６１１の軸方向右端部に対して、第３バルブハウジング６１２の軸方向左端部が軸方向右方から内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。第１バルブハウジング６１０には、容量可変型圧縮機の制御室と連通するＰｃポート１２が形成されている。また、第２バルブハウジング６１１には、容量可変型圧縮機の吸入室と連通する第１Ｐｓポート１３が形成されている。また、第３バルブハウジング６１２には、容量可変型圧縮機の吸入室と連通する第２Ｐｓポート１４が形成されている。
第１バルブハウジング６１０は、円筒状を成し、軸方向右側の開口縁部にはテーパ状のＣＳ弁座６１０ａが設けられている。
第２バルブハウジング６１１の内部には、第１Ｐｓポート１３よりも軸方向右側の内周面に径方向に突出する環状凸部６１１ｂが設けられ、環状凸部６１１ｂの軸方向右側には、弾性シール部材としてのゴム製または樹脂製のＯリング６５５が内嵌されて配置されている。尚、容量制御弁Ｖの非通電状態において、Ｏリング６５５とＣＳ弁体６５１と一体に接続固定される筒状部材６５６の環状段部６５６ｂとが当接可能になっている。
第３バルブハウジング６１２は、軸方向右端の内径側が軸方向左方に凹み、底部６１２ｂの中央を軸方向に貫通し軸方向左側の開口縁部にパイロット弁座６１２ａが形成された弁口部１９が設けられている。
これによれば、ＣＳ弁５０は、第１バルブハウジング６１０に形成されるテーパ状のＣＳ弁座６１０ａに対して、ＣＳ弁体６５１の軸方向左端６５１ａが直角に当接するポペット構造となるため、ＣＳ弁５０の密封性に優れる。さらに、ＣＳ弁体６５１と一体に接続固定される筒状部材６５６の環状段部６５６ｂと、第１バルブハウジング５１０の内周面に形成される環状凸部５１０ｂにより相補的な段差が形成されるとともに、ＣＳ弁体５５１の環状段部５５１ｆと、第２バルブハウジング６１１の環状凸部６１１ｂの軸方向右側の側面との間でＯリング６５５が軸方向に挟み込まれるため、第１Ｐｓポート１３から第１吸入流体供給室１７に供給される吸入流体を密封状態とできる。言い換えれば、第２制御流体供給室１６内に制御流体を維持しやすいので、容量制御弁Ｖの非通電状態において、第１制御流体供給室１５と第２制御流体供給室１６との圧力を均一に維持しやすい。
尚、本実施例６では、第１制御流体供給室１５内の流体が作用するＣＳ弁体６５１の受圧シール径Ａと、第２制御流体供給室１６内の流体が作用するＣＳ弁体６５１の受圧シール径Ｂとが同一（Ａ＝Ｂ）となるように構成されているため、容量制御弁Ｖの非通電状態におけるＣＳ弁体６５１に対する流体の圧力の影響がキャンセルされている。
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弁体に形成されるオリフィスを通して第１制御流体供給室１５から第２制御流体供給室１６に制御流体が供給される態様について説明したが、これに限らず、第２制御流体供給室１６に制御流体を供給するためのオリフィスは、バルブハウジングに設けられていてもよい。この場合、バルブハウジングに設けられるオリフィスは、第１制御流体供給室１５と連通していてもよいし、容量可変型圧縮機の制御室と直接連通していてもよい。
また、ＣＳ弁体に形成されるオリフィスは貫通孔である態様について説明したが、切り欠き等他の形状でもよく、また流体の通過面積が可変な可変オリフィスであってもよい。
また、前記実施例では、パイロット弁座が第２制御流体供給室１６内に設けられるものとして説明したが、これに限らず、パイロット弁座は、第２吸入流体供給室１８内に設けられていてもよい。
また、前記実施例では、コイルスプリング５４が第２制御流体供給室１６内にも配置されるものとして説明したが、これに限らず、例えば第１制御流体供給室１５等の他の場所に配置されていてもよい。また、配置箇所によっては、コイルスプリング５４は、圧縮バネではなく引っ張りバネとすればよい。
９ 固定オリフィス
１０ 第１バルブハウジング（バルブハウジング，制御流体側のハウジング）
１０ａ ＣＳ弁座
１１ 第２バルブハウジング（バルブハウジング，吸入流体側のハウジング）
１１ａ パイロット弁座
１２ Ｐｃポート
１３ 第１Ｐｓポート
１４ 第２Ｐｓポート
１５ 第１制御流体供給室（一方の空間）
１６ 第２制御流体供給室（他方の空間）
１７ 第１吸入流体供給室
１８ 第２吸入流体供給室
５０ ＣＳ弁
５１ ＣＳ弁体
５１ａ 軸方向左端
５１ｂ 底部
５１ｃ オリフィス
５１ｄ 側筒部
５２ パイロット弁
５３ ロッド（パイロット弁体）
５３ａ 当接部
５４ コイルスプリング（付勢手段）
８０ ソレノイド
８５ コイルスプリング
２１０ 第１バルブハウジング
２１０ａ ＣＳ弁座
２１１ 第２バルブハウジング
２１１ａ パイロット弁座
３１０ 第１バルブハウジング
３１０ａ ＣＳ弁座
３１１ 第２バルブハウジング
３１１ｄ 環状溝
３５５ Ｏリング（弾性シール部材）
４１０ 第１バルブハウジング
４１０ｃ 環状凸部
４１０ｄ 環状溝
４５１ ＣＳ弁体
４５１ｆ 環状段部
４５５ Ｏリング（弾性体）
４５５ａ ＣＳ弁座
５１０ 第１バルブハウジング
５１０ａ ＣＳ弁座
５１０ｂ 環状凸部
５５１ ＣＳ弁体
５５１ｆ 環状段部
５５５ Ｏリング（弾性シール部材）
６１０ 第１バルブハウジング
６１０ａ ＣＳ弁座
６１１ 第２バルブハウジング
６１１ｂ 環状凸部
６１２ 第３バルブハウジング
６１２ａ パイロット弁座
６５１ ＣＳ弁体
６５５ Ｏリング（弾性シール部材）
６５６ 筒状部材
６５６ｂ 環状段部
Ｐｃ 制御圧力
Ｐｄ 吐出圧力
Ｐｓ 吸入圧力
Ｖ 容量制御弁

Claims (11)

  1. 吸入圧力の吸入流体および制御圧力の制御流体が供給されるバルブハウジングと、
    ソレノイドと、
    前記バルブハウジング内を２つの空間に仕切るとともに吸入流体の吸入圧力と制御流体の制御圧力に応じて移動するＣＳ弁体、および前記ＣＳ弁体が接触可能なＣＳ弁座により構成されたＣＳ弁と、
    前記ＣＳ弁体を前記ＣＳ弁の閉弁方向に付勢する付勢手段と、
    前記ソレノイドにより駆動されるパイロット弁体および前記パイロット弁体が接触可能なパイロット弁座により構成されたパイロット弁と、を備え、
    前記２つの空間の一方の空間には制御流体が流入されており、他方の空間には制御流体がオリフィスを介して流入されており、該他方の空間の流体は前記パイロット弁により外部に排出可能となっている容量制御弁。
  2. 前記パイロット弁は前記他方の空間の流体を外部の吸入流体が収容された吸入室に向けて排出するものである請求項１に記載の容量制御弁。
  3. 前記パイロット弁は開度調整が可能である請求項１または２に記載の容量制御弁。
  4. 前記ＣＳ弁体は、ピストン形状であって、その側筒部は前記バルブハウジングの内周面と摺動するものである請求項１ないし３のいずれかに記載の容量制御弁。
  5. 前記ＣＳ弁体の側筒部と前記バルブハウジングの内周面との間は、弾性シール部材が配置されている請求項４に記載の容量制御弁。
  6. 前記ＣＳ弁体の側筒部と前記バルブハウジングの内周面とは、相補的な段差が形成されている請求項４または５に記載の容量制御弁。
  7. 前記オリフィスは前記ＣＳ弁体に設けられている請求項１ないし６のいずれかに記載の容量制御弁。
  8. 前記パイロット弁座は前記他方の空間に形成されている請求項１ないし７のいずれかに記載の容量制御弁。
  9. 前記ＣＳ弁座は弾性体により構成されている請求項１ないし８のいずれかに記載の容量制御弁。
  10. 前記他方の空間に前記付勢手段が配置されている請求項１ないし９のいずれかに記載の容量制御弁。
  11. 前記バルブハウジングは、前記ＣＳ弁座が設けられた制御流体側のハウジングと、前記パイロット弁座が設けられた吸入流体側のハウジングとにより構成されている請求項８ないし１０のいずれかに記載の容量制御弁。
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