JP7358022B2 - 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、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、容量制御弁を制御して容量可変型圧縮機の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、
ＣＳ弁座とＣＳ弁体とにより構成され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弁と、
ＤＣ弁座とＤＣ弁体とにより構成され、前記ＣＳ弁体に対して相対移動可能に配置され、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ＤＣ弁と、
前記ＣＳ弁体と連動可能に連結され、前記バルブハウジングに形成され吸入流体が供給される吸入流体供給室に配置され吸入圧力により動作する圧力駆動部とを備え、
前記ロッドの移動により前記ＣＳ弁の閉塞状態を維持したまま前記ＣＳ弁体と前記ＤＣ弁体とが共に移動し、前記ロッドがさらに移動すると前記ＤＣ弁の閉塞状態を維持したまま前記ＤＣ弁体を残して前記ＣＳ弁体が単独で移動する。
これによれば、ＤＣ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ＤＣ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ＤＣ弁の閉塞状態を維持したままロッドの移動によりＣＳ弁を開放し制御ポート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、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、吸入流体供給室における吸入圧力が高いときには圧力駆動部を動作させてソレノイドの駆動力を補助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を提供できる。

前記ＤＣ弁体は前記ＣＳ弁体に外嵌されているとともに、前記ＤＣ弁体の内径部には前記ＣＳ弁座が形成されていてもよい。
これによれば、ＤＣ弁体にＣＳ弁体を挿通させることにより、ＤＣ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、非通電状態および通常制御時においてＣＳ弁の閉塞状態を確実に維持したままＤＣ弁体をＣＳ弁体と共に移動させることができる。

前記ＣＳ弁座は、前記ＤＣ弁体の他端に形成され、その外径側には前記ＤＣ弁座が形成されていてもよい。
これによれば、ＤＣ弁体の他端における内径部にＣＳ弁座が形成され、その外径側にＤＣ弁座が形成されることにより、ＣＳ弁およびＤＣ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ＤＣ弁体は、付勢手段により前記ＤＣ弁の閉弁方向に付勢されていてもよい。
これによれば、非通電状態および通常制御時においてはＤＣ弁体がＣＳ弁体に対して閉鎖状態を確実に維持し、最大通電状態ではＤＣ弁体がＤＣ弁座に対して閉鎖状態を確実に維持できる。加えて、非通電状態および通常制御時においてＤＣ弁体は付勢手段によりロッドの移動方向に付勢されることから、ソレノイドへの印加電流を少なくできる。

前記ＣＳ弁体には、前記吸入流体供給室に連通する連通部が形成されていてもよい。
これによれば、バルブハウジングの構造を簡素にできる。

前記バルブハウジングには、前記圧力駆動部が配置されない位置に第２吸入ポートが形成されていてもよい。
これによれば、ＣＳ弁体の構造を簡素にできる。

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。 容量制御弁の非通電状態においてＤＣ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。 容量制御弁の通電状態（通常制御時）においてＤＣ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。 容量制御弁の非通電状態においてＤＣ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。 容量制御弁の通電状態（通常制御時）においてＤＣ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。 容量制御弁の通電状態（最大通電状態）においてＤＣ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。 容量制御弁におけるＣＳ弁体のストローク位置に対するＤＣ弁の開閉状態と、ＣＳ弁の開閉状態を説明する図である。 本発明に係る実施例２の容量制御弁の非通電状態においてＤＣ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。

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７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における制御ポートと吸入ポートとの連通を開閉する弁であるＣＳ弁５０、吐出ポートと制御ポートとの連通を開閉する弁であるＤＣ弁５４の開閉制御を行う複合制御弁であるとともに、吸入流体供給室としての感圧室６０における吸入圧力Ｐｓにより圧力駆動部としての感圧体６１を動作させ、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、ＣＳ弁５０は、ＣＳ弁体５１とＤＣ弁体５３の他端である軸方向左端の内径部に形成されたＣＳ弁座５３ａとにより構成されており、ＣＳ弁体５１の軸方向略中央に形成される段部５１ａがＣＳ弁座５３ａに接離することで、ＣＳ弁５０が開閉するようになっている。ＤＣ弁５４は、ＤＣ弁体５３の他端と、バルブハウジングとしての第１バルブハウジング１０の軸方向略中央の後述するＰｃポート１５とＰｄポート１４との間で内径方向に突出した中央凸部１０ａの軸方向右端の内径部に形成されるＤＣ弁座１０ｂと、により構成されており、ＤＣ弁体５３の他端である軸方向左端の外径部５３ｂがＤＣ弁座１０ｂに接離することで、ＤＣ弁５４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１２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１２内に軸方向に往復動自在に配置されたＣＳ弁体５１と、ＤＣ弁体５３と、吸入圧力Ｐｓに応じてＣＳ弁体５１、ＤＣ弁体５３に軸方向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１２に接続されＣＳ弁体５１、ＤＣ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。

第１バルブハウジング１０には、軸方向左側から順に、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と連通する制御ポートとしてのＰｃポート１５と、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１４と、が形成されている。

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ＣＳ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ＣＳ弁５０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、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１２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１２の軸方向右端の内径側が軸方向左方に凹む凹部１２ｃ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、ＣＳ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。

図２に示されるように、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、Ｐｓポート１３とＰｃポート１５との間に内径方向に突出する環状の段部１０ｃが形成されており、段部１０ｃの軸孔１０ｄにＣＳ弁体５１の軸方向左端部が摺動可能に挿通されることにより、段部１０ｃの軸方向左側にＰｓポート１３と連通され感圧体６１が配置される感圧室６０が形成されている。

第１バルブハウジング１０は、軸方向右端が軸方向左方に凹むことにより凹部１０ｅが形成され、第２バルブハウジング１２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の内部には、Ｐｃポート１５と連通されＣＳ弁体５１の軸方向左側の大径部５１ｃ（図４～図６参照）が配置される第１弁室２０が形成されるとともに、Ｐｄポート１４と連通されＤＣ弁体５３が配置される第２弁室３０が形成されている。また、第２バルブハウジング１２の内部には、後述する連通部としての供給路５６および切り欠き５１ｅ（図４～図６参照）を介してＰｓポート１３と連通され、ＣＳ弁体５１の軸方向右側の小径部５１ｄ（図４～図６参照）およびＤＣ弁体５３の軸方向右端部が配置される第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１２の内部には、ＣＳ弁体５１とＤＣ弁体５３とが軸方向に往復動自在に配置されている。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５１の大径部５１ｃが挿通される軸孔１０ｆが形成されている。さらに、第１バルブハウジング１０の軸方向略中央の内径部には、ＤＣ弁体５３の軸方向左端の外径部５３ｂが当接可能なＤＣ弁座１０ｂが中央凸部１０ａの軸方向右端の内径部に形成されている。

第１弁室２０は、第１バルブハウジング１０の軸方向略中央において軸孔１０ｆの内周面とＣＳ弁体５１の大径部５１ｃの外周面との間に形成される径方向の隙間を介して、第２弁室３０または第３弁室４０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、ＣＳ弁５０が閉鎖され、ＤＣ弁５４が開放されたときには、第２弁室３０と第１弁室２０とが連通され、第１弁室２０と第３弁室４０は隔離されている。また、図３および図５に示されるように、ＣＳ弁５０およびＤＣ弁５４が閉塞されたときには、第２弁室３０と第１弁室２０とは隔離され、かつ第１弁室２０と第３弁室４０とは隔離されている。また、図６に示されるように、ＣＳ弁５０が開放され、ＤＣ弁５４が閉塞されたときには、第２弁室３０と第１弁室２０とは隔離され、第１弁室２０と第３弁室４０とは連通されている。

図４～図６に示されるように、ＣＳ弁体５１は、第１バルブハウジング１０の軸孔１０ｆに挿通される大径部５１ｃと、大径部５１ｃの軸方向右側において大径部５１ｃよりも小径に形成され円筒形状に構成されるＤＣ弁体５３が非密封状に外嵌される小径部５１ｄと、から段付き略円筒形状に構成されている。尚、ＣＳ弁体５１の軸方向右端部、すなわち小径部５１ｄ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・固定されており、共に軸方向に移動可能となっている。また、ＣＳ弁体５１の内部には、軸方向右端から軸方向左端部まで軸方向に延びる供給路５６が形成されており、該供給路５６の軸方向左端部には、該軸方向左端部は円筒形状を成し後述する円盤状のアダプタ７０に対して接離可能に略密封状に連結されている。供給路５６は、軸方向左端部において径方向に貫通する切り欠き５１ｅを介して感圧室６０と連通されている。

また、ＣＳ弁体５１の小径部５１ｄ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・固定されるとともに、軸方向右端５１ｂと固定鉄心８２の軸方向左端とが所定間隔で軸左右方向に離間されていることにより、駆動ロッド８３の軸方向左端部８３ａの板面とＣＳ弁体５１の小径部５１ｄの内周面との間が連通されており、第３弁室４０から供給路５６に流体が常時回り込めるようになっている。

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

また、ＣＳ弁体５１は大径部５１ｃから小径部５１ｄにかけて外周面が内径側に凹むくびれ状に形成されることにより、ＣＳ弁５０の開弁時におけるＰｃポート１５からＰｓポート１３へのＰｃ－Ｐｓ流路（図６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に示されるように、ＣＳ弁体５１の小径部５１ｄの軸方向右端部には、付勢手段としてのコイルスプリング５５が外嵌され、コイルスプリング５５の軸方向右端は、固定鉄心８２の軸方向左側面に当接し、コイルスプリング５５の軸方向左端は、ＤＣ弁体５３の一端である軸方向右端に当接している。尚、コイルスプリング５５は、ＤＣ弁体５３の他端である軸方向左端の外径部５３ｂを第１バルブハウジング１０の中央凸部１０ａの軸方向右端の内径部に形成されるＤＣ弁座１０ｂに当接させるようにＤＣ弁５４の閉弁方向である軸方向左方への付勢力を付与している。また、コイルスプリング５５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、アダプタ７０の軸方向右端はＣＳ弁体５１の軸方向左端５１ｆに連結固定されている。すなわち、駆動ロッド８３、ＣＳ弁体５１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から吸入圧力Ｐｓに応じた軸方向への付勢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、ＣＳ弁５０、ＤＣ弁５４が閉塞された状態を示している。図３に示されるように、Ｐｃポート１５から導入される制御圧力Ｐｃは、第１弁室２０から第１バルブハウジング１０の軸方向略中央の軸孔１０ｆの内周面とＣＳ弁体５１の大径部５１ｃ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ＣＳ弁５０の軸方向左側かつ閉塞されたＤＣ弁５４の内径側まで分布している。また、Ｐｄポート１４から導入される吐出圧力Ｐｄは、第２弁室３０から閉塞されたＤＣ弁５４の外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、感圧室６０に分布するとともに、切り欠き５１ｅおよび供給路５６を介して閉塞されたＣＳ弁５０の内径側まで分布している。

次いで、容量制御弁Ｖの動作、主にＣＳ弁５０およびＤＣ弁５４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、ＣＳ弁体５１が軸方向右方へ移動し、ＣＳ弁体５１の段部５１ａがＤＣ弁体５３の軸方向左端の内径部に形成されたＣＳ弁座５３ａに着座し、ＣＳ弁５０が閉塞されている。尚、ＤＣ弁体５３にはコイルスプリング５５の付勢力が軸方向左方に作用しており、該付勢力はＣＳ弁体５１に支持されている。

このとき、ＣＳ弁体５１には、軸方向右方に向けて駆動ロッド８３を介してコイルスプリング８５の付勢力（Ｆ_ｓｐ１）と、軸方向左端５１ｆから感圧体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の付勢力と、軸方向左方に向けてＤＣ弁体５３を介してコイルスプリング５５の付勢力（Ｆ_ｓｐ２）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Ｆ_ｒｏｄ－Ｆ_ｓｐ２が作用している。尚、力Ｆ_ｒｏｄ＝Ｆ_ｓｐ１＋Ｆ_ｂｅｌである。尚、コイルスプリング５５の付勢力（Ｆ_ｓｐ２）は、力Ｆ_ｒｏｄより小さい（Ｆ_ｓｐ２＜Ｆ_ｒｏｄ）。さらに尚、圧力の影響は小さいので省略している。

また、非通電状態において、ＤＣ弁体５３がＣＳ弁体５１により軸方向右方に押圧されることで、ＤＣ弁体５３の軸方向左端の外径部５３ｂがＤＣ弁座１０ｂから離間し、ＤＣ弁５４が開放されている。

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_ｒｏｄ－Ｆ_ｓｐ２を上回る（Ｆ_ｓｏｌ１＞Ｆ_ｒｏｄ－Ｆ_ｓｐ２）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、ＣＳ弁体５１およびＤＣ弁体５３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、ＤＣ弁体５３の外径部５３ｂがＤＣ弁座１０ｂに着座し、ＤＣ弁５４が閉鎖される。

通電開始からＤＣ弁５４が閉塞するまでの間、ＣＳ弁体５１には、軸方向左方に電磁力（Ｆ_ｓｏｌ１）およびＤＣ弁体５３を介してコイルスプリング５５の付勢力（Ｆ_ｓｐ２）、軸方向右方に力Ｆ_ｒｏｄ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Ｆ_ｒｏｄ－Ｆ_ｓｐ２－Ｆ_ｓｏｌ１が作用している。また、ＤＣ弁５４が閉塞すると、ＤＣ弁体５３を介して軸方向左方に作用するコイルスプリング５５の付勢力（Ｆ_ｓｐ２）は、ＤＣ弁座１０ｂに作用するため、ＣＳ弁体５１には作用しない。すなわち、右向きを正として、ＣＳ弁体５１には、力Ｆ_ｒｏｄ－Ｆ_ｓｏｌ１が作用している。

容量制御弁Ｖの通常制御において、ＤＣ弁５４の開度や開放時間を調整してＰｄポート１４からＰｃポート１５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_ｒｏｄ－Ｆ_ｓｐ２を上回り（Ｆ_ｓｏｌ１＞Ｆ_ｒｏｄ－Ｆ_ｓｐ２）、かつ力Ｆ_ｒｏｄを下回る（Ｆ_ｓｏｌ１＜Ｆ_ｒｏｄ）ように電流値が制御されることにより、ＣＳ弁５０の閉塞が維持された状態でＤＣ弁５４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_ｒｏｄを上回る（Ｆ_ｓｏｌ２＞Ｆ_ｒｏｄ）ことにより、駆動ロッド８３に固定されたＣＳ弁体５１がＤＣ弁５４の閉塞状態を維持したままＤＣ弁体５３を残してＣＳ弁体５１が単独で軸方向左方に移動することにより、ＣＳ弁体５１の段部５１ａがＤＣ弁体５３の軸方向左端の内径部に形成されたＣＳ弁座５３ａから離間し、ＣＳ弁５０が開放されている。これによれば、ＤＣ弁５４の閉塞状態を維持したままＣＳ弁５０を開放し、Ｐｃポート１５とＰｓポート１３とを連通させる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５０を開放し、Ｐｃポート１５とＰｓポート１３と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、ＣＳ弁体５１のストローク位置に対するＣＳ弁５０の開閉状態と、ＤＣ弁５４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ＣＳ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ＣＳ弁体５１のストローク位置がゼロにおいては、ＣＳ弁５０は閉塞され、ＤＣ弁５４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ＣＳ弁体５１のストローク位置に応じてＰｄ－Ｐｃ流路におけるＤＣ弁５４の開口面積は直線状に減少していく。このとき、ＣＳ弁５０は閉塞状態が維持されている。ＣＳ弁体５１のストローク位置が点Ｐに到達すると、ＤＣ弁５４およびＣＳ弁５０が閉塞状態となる。そして、ＣＳ弁体５１のストローク位置が点Ｐを過ぎると、ＤＣ弁５４は閉塞状態が維持され、ＣＳ弁体５１のストローク位置に応じてＰｃ－Ｐｓ流路におけるＣＳ弁５０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ＣＳ弁体５１のストローク位置によりＤＣ弁５４とＣＳ弁５０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４～図６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に対して作用する吸入圧力Ｐｓが高く、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に軸方向左端５１ｆを連結固定されるＣＳ弁体５１が軸方向左方に引き寄せられ、ソレノイド８０を構成するコイルスプリング８５の付勢力に抗して、ＣＳ弁体５１と駆動ロッド８３および可動鉄心８４を共に軸方向左方に移動させることにより、ＣＳ弁５０の閉塞状態を維持したままＤＣ弁体５３の外径部５３ｂがＤＣ弁座１０ｂに着座し、ＤＣ弁５４が閉塞される（図５参照）。また、吸入圧力Ｐｓが十分に高い場合には、ＤＣ弁５４が閉塞された状態から、感圧体６１がさらに収縮することにより、ＣＳ弁体５１が軸方向左方に引き寄せられ、コイルスプリング８５の付勢力に抗して、ＣＳ弁体５１と駆動ロッド８３および可動鉄心８４を共に軸方向左方に移動させることにより、ＤＣ弁５４の閉塞状態を維持したまま、ＣＳ弁体５１の段部５１ａがＣＳ弁座５３ａから離間し、ＣＳ弁５０が開放される（図６参照）。これによれば、高い吸入圧力Ｐｓによって感圧体６１を収縮させ、ソレノイド８０の駆動力を補助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。また、容量制御弁Ｖを最大通電状態とした場合に、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）により開放されるＰｃ－Ｐｓ流路におけるＣＳ弁５０の開口面積を拡大させることができる。

以上のように、駆動ロッド８３の移動によりＣＳ弁５０の閉塞状態を維持したままＣＳ弁体５１とＤＣ弁体５３とが共に移動し、駆動ロッド８３がさらに移動するとＤＣ弁５４の閉塞状態を維持したままＤＣ弁体５３を残してＣＳ弁体５１が単独で移動する。このように、ＤＣ弁体５３はＣＳ弁体５１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５０が閉塞された状態でＤＣ弁５４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ＤＣ弁５４の閉塞状態を維持したまま駆動ロッド８３の移動によりＣＳ弁５０を開放しＰｃポート１５とＰｓポート１３とを連通させることにより、制御圧力Ｐｃ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Ｖを提供できる。加えて、起動時や通常制御時等に、感圧室６０における吸入圧力Ｐｓが高いときには感圧体６１を動作させてソレノイド８０の駆動力を補助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。

また、ＤＣ弁体５３はＣＳ弁体５１に外嵌されているとともに、ＤＣ弁体５３の内径部にはＣＳ弁座５３ａが形成されていることから、ＤＣ弁体５３にＣＳ弁体５１を挿通させることにより、ＤＣ弁５４を有する容量制御弁Ｖをコンパクトに構成できるとともに、非通電状態および通常制御時においてＣＳ弁５０の閉塞状態を確実に維持したままＤＣ弁体５３をＣＳ弁体５１と共に移動させることができる。

また、ＣＳ弁座５３ａは、ＤＣ弁体５３の他端である軸方向左方における内径部に形成され、その外径側にはＤＣ弁座１０ｂが形成されていることから、ＣＳ弁５０およびＤＣ弁５４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。

また、ＤＣ弁体５３は、コイルスプリング５５によりＤＣ弁５４の閉弁方向である軸方向左方に付勢されていることから、非通電状態および通常制御時においてはＤＣ弁体５３がＣＳ弁体５１に対して閉鎖状態を確実に維持し、最大通電状態ではＤＣ弁体５３がＤＣ弁座１０ｂに対して閉鎖状態を確実に維持できる。加えて、非通電状態および通常制御時においてＤＣ弁体５３はコイルスプリング５５により駆動ロッド８３の移動方向に付勢されることから、ソレノイド８０への印加電流を少なくできる。

また、ＣＳ弁体５１には、感圧室６０に連通する切り欠き５１ｅおよび供給路５６が形成されていることから、第１バルブハウジング１０および第２バルブハウジング１２の構造を簡素にできる。

次に、実施例２に係る容量制御弁につき、図８を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する説明を省略する。

図８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１２を備えており、該第２バルブハウジング１２には、容量可変型圧縮機Ｍの吸入室３と連通する第２吸入ポートとしての第２Ｐｓポート１６１がＰｓポート１３とは独立して形成されている。第２Ｐｓポート１６１は第２バルブハウジング１２の内部に形成された第３弁室４０と連通している。また、ＣＳ弁体５１の内部に形成された供給路５６の軸方向左端部には、該軸方向左端部は円筒形状を成しアダプタ７０に対して接離可能に略密封状に連結されている。言い換えると、実施例１で示した切り欠き５１ｅは形成されておらず、第３弁室４０は第１バルブハウジング１０および第２バルブハウジング１２の内部において、感圧室６０に対して閉塞されている。

以上によれば、第２バルブハウジング１２には、感圧体６１が配置されない位置に第２吸入ポートが形成されているため、ＣＳ弁体５１の構造を簡素にできる。

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、コイルスプリング５５のバネ定数を変更することにより、ＣＳ弁体５１の制御特性を変更してもよい。

また、コイルスプリング５５は引っ張りバネであってもよい。この場合、引っ張りバネは引っ張られた状態でＤＣ弁体５３の軸方向左側に配置すればよい。

また、ソレノイド８０の駆動力に基づくＣＳ弁体５１のストローク位置によるＣＳ弁５０およびＤＣ弁５４の開閉のタイミングは、ＣＳ弁体５１に対するＤＣ弁体５３の軸方向の配置や第１バルブハウジング１０におけるＤＣ弁座１０ｂの軸方向の形成位置、またはＤＣ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５０をＤＣ弁５４の閉塞状態を維持したままＣＳ弁体５１をＣＳ弁座５３ａ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、バルブハウジングを構成する第１バルブハウジング１０および第２バルブハウジング１２は、これらの一部または全部が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）
１０ｂ ＤＣ弁座
１２ 第２バルブハウジング（バルブハウジング）
１３ Ｐｓポート（吸入ポート）
１４ Ｐｄポート（吐出ポート）
１５ Ｐｃポート（制御ポート）
２０ 第１弁室
３０ 第２弁室
４０ 第３弁室
５０ ＣＳ弁
５１ ＣＳ弁体
５１ａ 段部
５１ｅ 切り欠き（連通部）
５３ ＤＣ弁体
５３ａ ＣＳ弁座
５３ｂ 外径部
５４ ＤＣ弁
５５ コイルスプリング（付勢手段）
５６ 供給路（連通部）
６０ 感圧室（吸入流体供給室）
６１ 感圧体（圧力駆動部）
６２ ベローズコア
６３ コイルスプリング
７０ アダプタ
８０ ソレノイド
８３ 駆動ロッド（ロッド）
８４ 可動鉄心
８５ コイルスプリング
１６１ 第２Ｐｓポート（第２吸入ポート）
Ｐｃ 制御圧力
Ｐｄ 吐出圧力
Ｐｓ 吸入圧力
Ｖ，Ｖ’ 容量制御弁

Claims (5)

1. 吐出圧の吐出流体が通過する吐出ポート、吸入圧の吸入流体が通過する吸入ポートおよび制御圧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、
   ＣＳ弁座とＣＳ弁体とにより構成され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弁と、
   ＤＣ弁座とＤＣ弁体とにより構成され、前記ＣＳ弁体に対して相対移動可能に配置され、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ＤＣ弁と、
   前記ＣＳ弁体と連動可能に連結され、前記バルブハウジングに形成され吸入流体が供給される吸入流体供給室に配置され吸入圧力により動作する圧力駆動部とを備え、
   前記ロッドの移動により前記ＣＳ弁の閉塞状態を維持したまま前記ＣＳ弁体と前記ＤＣ弁体とが共に移動し、前記ロッドがさらに移動すると前記ＤＣ弁の閉塞状態を維持したまま前記ＤＣ弁体を残して前記ＣＳ弁体が単独で移動し、
   前記ＤＣ弁体は前記ＣＳ弁体に外嵌されているとともに、前記ＤＣ弁体の内径部には前記ＣＳ弁座が形成されている容量制御弁。
2. 前記ＣＳ弁座は、前記ＤＣ弁体の他端に形成され、その外径側には前記ＤＣ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ＤＣ弁体は、付勢手段により前記ＤＣ弁の閉弁方向に付勢されている請求項１または２に記載の容量制御弁。
4. 前記ＣＳ弁体には、前記吸入流体供給室に連通する連通部が形成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の容量制御弁。
5. 前記バルブハウジングには、前記圧力駆動部が配置されない位置に第２吸入ポートが形成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の容量制御弁。

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