JP7383362B2 - 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弁の開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、他方の空間には吸入流体がオリフィスを介して流入可能となっており、該他方の空間に前記パイロット弁により制御流体を導入可能となっている。
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上昇させ、ＣＳ弁体に作用する差圧が所定以下となると、ＣＳ弁は開放されるものであるため、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。
前記オリフィス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もよい。
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もよい。
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、外フランジ付きの中空筒体であって、その外付きフランジ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弁体は、前記パイロット弁体が内挿されるガイド部材の外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弁体の内周面と前記ガイド部材の外周面との間には、弾性シール部材が配置されていてもよい。
これによれば、制御流体の密封性に優れる。
前記ＣＳ弁体の内周面と前記ガイド部材の外周面には、相補的な段差が形成されていてもよい。
これによれば、制御流体の密封性に優れる。
前記オリフィスは前記バルブハウジングに設けられていてもよい。
これによれば、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一方の空間に形成されていてもよい。
これによれば、パイロット弁体の一部が一方の空間に配置されておりパイロット弁体には一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、吸入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ＣＳ弁体は、前記外フランジ付きの中空筒体と、この中空筒体に気密に外挿固定され前記ＣＳ弁座に当接する当接部を有するリングとにより構成されていてもよい。
これによれば、ＣＳ弁の流量を大きく確保しながら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。 実施例１の容量制御弁におけるコイルスプリングの配置の変更例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、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弁体に作用する差圧を所定以下とし、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弁体は、外フランジ付きの中空筒体５１（以下、単に中空筒体５１と表記する。）と、中空筒体５１の軸方向左端部に一体に気密に外挿固定されるリング５４と、から構成されている。ＣＳ弁５０は、ＣＳ弁体を構成するリング５４と、バルブハウジング１０の軸方向左側の開口端縁に形成されたＣＳ弁座１０ａとにより構成されており、リング５４の軸方向右端に形成されるテーパ状の当接部５４ａ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とガイド部材としてのセンタポスト８２の軸方向左端に形成されたパイロット弁座８２ａ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８２ａ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る中空筒体５１、リング５４およびロッド５３と、バルブハウジング１０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。尚、本実施例ではロッド５３はソレノイド８０の一部を構成している。
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８２ａ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。
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に対してバルブハウジング１０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、円筒部８２ｂの軸方向左端から軸方向左方に延出する小径のガイド部材としてのガイド筒部８２ｅと、を備えている。尚、円筒部８２ｂに形成される挿通孔８２ｃは、ガイド筒部８２ｅの内部まで軸方向に亘って貫通しており、ガイド筒部８２ｅには、径方向に貫通し挿通孔８２ｃと連通する連通孔８２ｆが設けられている。また、ロッド５３において、ガイド筒部８２ｅ内に挿通される範囲は当接部５３ａよりも小径に形成されるくびれ形状を成すことにより、ガイド筒部８２ｅ内における流路断面積が大きくなっている。
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・固定されるバルブハウジング１０の軸方向右端部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、本実施例１におけるＣＳ弁体を構成する中空筒体５１は、円筒部５１ｂと、円筒部５１ｂの軸方向右端部の外周面から外径方向に延びる環状のフランジ部５１ｃとを有している。円筒部５１ｂの軸方向右端部は、センタポスト８２のガイド筒部８２ｅに外嵌されており、円筒部５１ｂの内周面は、ガイド筒部８２ｅの外周面と略密封状態で摺動可能となっている。また、フランジ部５１ｃの外周面は、バルブハウジング１０の内周面と略密封状態で摺動可能となっている。尚、中空筒体５１の軸方向左端の開口部５１ｄおよびリング５４は、容量可変型圧縮機の制御室と連通する外部の空間Ｓ内に配置されており、円筒部５１ｂの内部には、制御流体が供給される制御流体供給室１５が設けられている。尚、円筒部５１ｂの内部の制御流体供給室１５とリング５４が配置される空間Ｓとが本発明における一方の空間である。
また、中空筒体５１の円筒部５１ｂの内周面とセンタポスト８２のガイド筒部８２ｅ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、中空筒体５１は、センタポスト８２のガイド筒部８２ｅ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、前記隙間が制御流体供給室１５と後述する他方の空間としての第３吸入流体供給室１８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。
また、中空筒体５１には、付勢手段としてのコイルスプリング５５が外嵌されている。尚、コイルスプリング５５の軸方向左端は、中空筒体５１の円筒部５１ｂの軸方向左端部に一体に外挿固定されるリング５４の軸方向右側の端面に当接し、コイルスプリング５５の軸方向右端は、バルブハウジング１０の軸方向略中央部に形成される隔壁１０ｂの軸方向左側の端面に当接することにより、中空筒体５１およびリング５４をＣＳ弁５０の開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５５は圧縮バネである。このように、コイルスプリング５５は中空筒体５１に外嵌され、中空筒体５１にガイドされるので、コイルスプリング５５の径方向への移動・変形が生じ難くなっている。
本実施例１におけるＣＳ弁体を構成するリング５４は、円板状を成し、その外径がバルブハウジング１０の内径よりも大きく形成されている。また、リング５４の軸方向右側の端面の外径部には、テーパ状の当接部５４ａが形成され、当接部５４ａよりも内径側はバルブハウジング１０の内部に設けられる後述する第１吸入流体供給室１６に面している。また、リング５４の軸方向左側の端面は、容量可変型圧縮機の制御室と連通する外部の空間Ｓ内（図１参照）に面している。
図１～図３に示されるように、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と、容量可変型圧縮機の吸入室と連通するＰｓポート１３と、容量可変型圧縮機の吸入室と連通するオリフィス１４が形成されている。尚、オリフィス１４は、Ｐｓポート１３、詳しくは中空筒体５１のフランジ部５１ｃの外周面と摺動可能なバルブハウジング１０の内周面よりも軸方向右側に形成されている。
バルブハウジング１０は、円筒状を成し、軸方向左側の開口縁部にはＣＳ弁座１０ａが設けられている。また、バルブハウジング１０の内部には、中空筒体５１の円筒部５１ｂの外周においてＰｓポート１３から吸入流体が供給され隔壁１０ｂの軸方向左側に仕切られる第１吸入流体供給室１６と、第１吸入流体供給室１６から吸入流体が供給され隔壁１０ｂの軸方向右側に仕切られる第２吸入流体供給室１７と、センタポスト８２のガイド筒部８２ｅの外周においてオリフィス１４から吸入流体が供給され中空筒体５１のフランジ部５１ｃの軸方向右側に仕切られる第３吸入流体供給室１８と、第１吸入流体供給室１６と第２吸入流体供給室１７との間において径方向に延びる隔壁１０ｂの中央を軸方向に貫通する連通孔１９が設けられている。尚、第１吸入流体供給室１６は、バルブハウジング１０の隔壁１０ｂよりも軸方向左側の内周面と、中空筒体５１の円筒部５１ｂの外周面と、隔壁１０ｂの軸方向左側面と、リング５４の軸方向右端面とにより画成されている。また、第１吸入流体供給室１６には、ＣＳ弁体を構成する中空筒体５１およびリング５４を軸方向左方に付勢するコイルスプリング５５が配設されている。
第２吸入流体供給室１７は、バルブハウジング１０の隔壁１０ｂよりも軸方向右側の内周面と、中空筒体５１の円筒部５１ｂの外周面と、隔壁１０ｂの軸方向右側面と、中空筒体５１のフランジ部５１ｃの軸方向左側面とにより画成されている。
また、バルブハウジング１０の隔壁１０ｂに設けられる連通孔１９の内周面と中空筒体５１の円筒部５１ｂの外周面との間は、径方向に離間することにより隙間が形成されており、前記隙間が第１吸入流体供給室１６と第２吸入流体供給室１７とを連通する連通路として機能している。
第３吸入流体供給室１８は、バルブハウジング１０の隔壁１０ｂよりも軸方向右側の内周面と、センタポスト８２のガイド筒部８２ｅの外周面と、センタポスト８２のフランジ部８２ｄの軸方向左側面と、中空筒体５１のフランジ部５１ｃの軸方向右側面とにより画成されている。尚、第３吸入流体供給室１８は、センタポスト８２のガイド筒部８２ｅに設けられる連通孔８２ｆを介して円筒部８２ｂ内の挿通孔８２ｃと連通している。
また、バルブハウジング１０の内周面と中空筒体５１のフランジ部５１ｃ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、中空筒体５１は、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とともに、前記隙間が第２吸入流体供給室１７と第３吸入流体供給室１８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８２ａに着座し、パイロット弁５２が閉塞されている。また、ＣＳ弁体を構成する中空筒体５１およびリング５４がリング５４の軸方向左側の端面に作用する容量可変型圧縮機の制御室と連通する外部の空間Ｓ内（図１参照）の制御圧力Ｐｃによる力によりコイルスプリング５５の付勢力に抗して軸方向右方へと押圧されることで、リング５４の当接部５４ａ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８５の付勢力（Ｆｓp１）と、パイロット弁５２における制御流体供給室１５内の制御流体が作用する受圧シール径Ｂ（図２参照）に基づき作用する制御圧力Ｐｃによる力（ＦＰ１５）が作用し、軸方向左方に向けてパイロット弁５２における第３吸入流体供給室１８内の吸入流体が作用する受圧シール径Ｂに基づき作用する吸入圧力Ｐｓ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＋ＦＰ１５－ＦＰ１８が作用している。
また、ＣＳ弁体を構成する中空筒体５１およびリング５４には、軸方向右方に向けてＣＳ弁５０における制御流体が作用する受圧シール径Ａ（図２参照）に基づき作用する制御圧力Ｐｃによる力、言い換えれば制御流体供給室１５とリング５４が配置される空間Ｓの制御流体の制御圧力Ｐｃによる力（ＦＰ１５＋Ｓ）と、バルブハウジング１０の内周面と中空筒体５１のフランジ部５１ｃの外周面との間のクリアランスシールにおける第２吸入流体供給室１７内の吸入流体が作用する受圧シール径Ｃ（図２参照）に基づき作用する吸入圧力Ｐｓによる力（ＦＰ１７）が作用し、軸方向左方に向けてコイルスプリング５５の付勢力（Ｆｓｐ２）と、ＣＳ弁５０における第１吸入流体供給室１６内の吸入流体が作用する受圧シール径Ａに基づき作用する吸入圧力Ｐｓによる力（ＦＰ１６）と、バルブハウジング１０の内周面と中空筒体５１のフランジ部５１ｃの外周面との間のクリアランスシールにおける第３吸入流体供給室１８内の流体が作用する受圧シール径Ｄ（図２参照）に基づき作用する圧力による力（ＦＰ１８）が作用している。すなわち、右向きを正として、ＣＳ弁体を構成する中空筒体５１およびリング５４には、力Ｆｒｏｄ２＝ＦＰ１５＋Ｓ＋ＦＰ１７－ＦＰ１６－ＦＰ１８－Ｆｓｐ２が作用している。
尚、本実施例１においては、制御流体供給室１５とリング５４が配置される空間Ｓの制御流体が作用する受圧シール径Ａと、第２吸入流体供給室１７内の吸入流体が作用する受圧シール径Ｃと、第３吸入流体供給室１８内の流体が作用する受圧シール径Ｄと、が同一である（Ａ＝Ｃ＝Ｄ）。
このように、第１吸入流体供給室１６、第２吸入流体供給室１７および第３吸入流体供給室１８に流入する流体はＰｓポート１３およびオリフィス１４から供給される同一の吸入流体であり、かつＣＳ弁体を構成する中空筒体５１およびリング５４の受圧シール径Ａ，Ｃ，Ｄが同一であることから、リング５４の軸方向右側の端面に作用する吸入圧力Ｐｓによる力（ＦＰ１６）と中空筒体５１のフランジ部５１ｃの軸方向左端面に作用する吸入圧力Ｐｓによる力（ＦＰ１７）は同一（ＦＰ１６＝ＦＰ１７）であり、これら流体の圧力による力（ＦＰ１６）と流体の圧力による力（ＦＰ１７）とはキャンセルされる。すなわち、右向きを正として、ＣＳ弁体を構成する中空筒体５１およびリング５４には、実質的に力Ｆｒｏｄ２＝ＦＰ１５＋Ｓ－ＦＰ１８－Ｆｓｐ２が作用している。
次に、容量制御弁Ｖの通電状態について説明する。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がセンタポスト８２のパイロット弁座８２ａから離間し、パイロット弁５２が全開とされる。これにより、制御流体供給室１５内の流体がセンタポスト８２のガイド筒部８２ｅ内に形成される挿通孔８２ｃおよび連通孔８２ｆを通して第３吸入流体供給室１８に導入され、第３吸入流体供給室１８内の流体の圧力が上昇する。
パイロット弁５２の開放によって、第３吸入流体供給室１８内の流体の圧力が上昇し、制御流体供給室１５内の流体の圧力と第３吸入流体供給室１８内の流体の圧力との差圧が所定以下に到達する、すなわちＣＳ弁体を構成する中空筒体５１およびリング５４に対して軸方向左方に作用する流体の圧力による力（ＦＰ１８）とコイルスプリング５５の付勢力（Ｆｓｐ２）との合力が、ＣＳ弁体を構成するリング５４に対して軸方向右方に作用する制御流体の制御圧力Ｐｃによる力（ＦＰ１５＋Ｓ）を上回る（ＦＰ１５＋Ｓ＜ＦＰ１８＋Ｆｓｐ２）と、リング５４の当接部５４ａがバルブハウジング１０のＣＳ弁座１０ａから離間し、その後、中空筒体５１およびリング５４が軸方向左方へ移動し、可動鉄心８４がセンタポスト８２（図１参照）に当接し軸方向左方への移動が規制され、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３吸入流体供給室１８内の圧力を上昇させ、ＣＳ弁体を構成する中空筒体５１およびリング５４に作用する差圧が所定以下となることにより、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中空筒体５１およびリング５４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Ｐｓ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弁体を構成する中空筒体５１およびリング５４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３吸入流体供給室１８内の圧力を上昇させ、ＣＳ弁体を構成する中空筒体５１およびリング５４に作用する差圧が所定以下となると、ＣＳ弁５０は開放されるものであるため、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、オリフィス１４は、第３吸入流体供給室１８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３吸入流体供給室１８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。
また、ＣＳ弁体は、外フランジ付きの中空筒体５１を有し、そのフランジ部５１ｃはバルブハウジング１０の内周面と摺動するものであるため、バルブハウジング１０の内周面と中空筒体５１のフランジ部５１ｃ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オリフィス１４から第３吸入流体供給室１８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３吸入流体供給室１８内に吸入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、制御流体供給室１５と第３吸入流体供給室１８との差圧を所定以上に維持し、ＣＳ弁５０を閉弁状態に維持しやすい。また、バルブハウジング１０の内周面と中空筒体５１のフランジ部５１ｃの外周面との間に形成されるクリアランスシールおよび中空筒体５１の円筒部５１ｂの内周面とセンタポスト８２のガイド筒部８２ｅ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制御流体供給室１５と第２吸入流体供給室１７と第３吸入流体供給室１８とが区画されているため、制御流体供給室１５と第２吸入流体供給室１７と第３吸入流体供給室１８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、中空筒体５１のフランジ部５１ｃの外周面がバルブハウジング１０の内周面と摺動するとともに、中空筒体５１の円筒部５１ｂの内周面がセンタポスト８２のガイド筒部８２ｅの外周面と摺動するため、バルブハウジング１０の内周面とセンタポスト８２のガイド筒部８２ｅの外周面とに中空筒体５１が案内されることにより、ＣＳ弁体を構成する中空筒体５１およびリング５４の動作の精度を高めることができる。
また、バルブハウジング１０にオリフィス１４が設けられているため、ＣＳ弁体を構成する中空筒体５１またはリング５４にオリフィスを設けない構造とすることができるため、中空筒体５１およびリング５４に傾きが生じ難く円滑に移動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、ＣＳ弁体を構成する中空筒体５１の円筒部５１ｂの外周においてＰｓポート１３を通して吸入流体が流入する第１吸入流体供給室１６に中空筒体５１およびリング５４をＣＳ弁５０の開弁方向である軸方向左方に付勢するコイルスプリング５５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５５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５５がバルブハウジング１０の隔壁１０ｂを挟んでソレノイド８０と反対側に配設されているので、中空筒体５１およびリング５４の動作を安定させることができる。
また、中空筒体５１およびリング５４をＣＳ弁５０の開弁方向である軸方向左方に付勢するコイルスプリング５５が設けられることにより、制御流体の制御圧力Ｐｃと吸入流体の吸入圧力Ｐｓが等しいときにはＣＳ弁５０を開放させることができるため、容量可変型圧縮機の長期間停止後の起動時等に迅速に制御流体の圧力を低下させることができる。
また、パイロット弁座８２ａが制御流体供給室１５内に形成されており、ロッド５３の軸方向左端部には制御流体供給室１５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、ＣＳ弁体は、外フランジ付きの中空筒体５１と、この中空筒体５１に気密に外挿固定されバルブハウジング１０のＣＳ弁座１０ａに当接する当接部５４ａを有するリング５４とにより構成されているため、ＣＳ弁５０における流体の流量を大きく確保しながら、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、制御流体供給室１５とリング５４が配置される空間Ｓの制御流体が作用する受圧シール径Ａと、第２吸入流体供給室１７内の吸入流体が作用する受圧シール径Ｃと、第３吸入流体供給室１８内の流体が作用する受圧シール径Ｄとが同一である（Ａ＝Ｃ＝Ｄ）形態を例示したが、受圧シール径Ａを受圧シール径Ｃ，Ｄよりも若干大きく（Ａ＞Ｃ＝Ｄ）し、ＣＳ弁５０を閉塞状態にしやすくしてもよいし、受圧シール径Ａを受圧シール径Ｃ，Ｄよりも若干小さく（Ａ＜Ｃ＝Ｄ）し、ＣＳ弁５０を開放状態にしやすくしてもよい。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、センタポスト２８２のガイド筒部２８２ｅの外周面には、連通孔８２ｆよりも軸方向左側において内径方向に凹む環状溝２８２ｇが形成され、環状溝２８２ｇ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２５６が配置されている。また、Ｏリング２５６と中空筒体５１の円筒部５１ｂの内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、中空筒体５１の円筒部５１ｂの内周面とセンタポスト２８２のガイド筒部２８２ｅの外周面との間には、ガイド筒部２８２ｅの環状溝２８２ｇに設けられるＯリング２５６が配置されることにより、制御流体が供給される制御流体供給室１５と吸入流体が供給される第３吸入流体供給室１８との間の密封性を高めることができるため、容量制御弁Ｖの非通電状態において、制御流体供給室１５と第３吸入流体供給室１８との差圧を所定以上に維持し、ＣＳ弁５０を閉弁状態に維持しやすい。尚、弾性シール部材は、中空筒体５１側に設けられていてもよい。
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、中空筒体３５１は、フランジ部５１ｃが形成される円筒部３５１ｂの軸方向右端部の開口縁部近傍の内径が大きく形成され、その軸方向左側にテーパ状の環状段部３５１ｅが形成されている。
また、センタポスト３８２のガイド筒部３８２ｅの先端部は、連通孔８２ｆよりも軸方向左側の外周面が小径に形成されることにより、内径方向に垂直に延びる環状段部３８２ｈが設けられ、容量制御弁Ｖの非通電状態において、環状段部３８２ｈの角部と中空筒体３５１の環状段部３５１ｅとが当接可能になっている。
これによれば、中空筒体３５１のテーパ状の環状段部３５１ｅと、センタポスト３８２のガイド筒部３８２ｅの先端部に形成される環状段部３８２ｈにより相補的な段差が形成されるとともに、中空筒体３５１のテーパ状の環状段部３５１ｅに対して環状段部３８２ｈが直角に当接するポペット構造となるため、容量制御弁Ｖの非通電状態において、制御流体が供給される制御流体供給室１５と吸入流体が供給される第３吸入流体供給室１８との間の密封性を高めることができるため、制御流体供給室１５と第３吸入流体供給室１８との差圧を所定以上に維持し、ＣＳ弁５０を閉弁状態に維持しやすい。
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、中空筒体４５１は、フランジ部５１ｃが形成される円筒部４５１ｂの軸方向右端部の開口縁部近傍の内径が大きく形成され、その軸方向左側に垂直に延びる環状段部４５１ｅが形成されている。
また、センタポスト４８２のガイド筒部４８２ｅの先端部は、連通孔８２ｆよりも軸方向左側の外周面が小径に形成されることにより、内径方向に垂直に延びる環状段部４８２ｈが設けられ、環状段部４８２ｈの軸方向左側には、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４５６が外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４５６と中空筒体４５１の環状段部４５１ｅとが当接可能になっている。
これによれば、中空筒体４５１の環状段部４５１ｅと、センタポスト４８２のガイド筒部４８２ｅの先端部に形成される環状段部４８２ｈにより相補的な段差が形成されるとともに、中空筒体４５１の環状段部４５１ｅと、ガイド筒部４８２ｅの環状段部４８２ｈの軸方向左側の側面との間でＯリング４５６が軸方向に挟み込まれるため、容量制御弁Ｖの非通電状態において、制御流体が供給される制御流体供給室１５と吸入流体が供給される第３吸入流体供給室１８との間の密封性を高めることができ、制御流体供給室１５と第３吸入流体供給室１８との差圧を所定以上に維持し、ＣＳ弁５０を閉弁状態に維持しやすい。
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弁体を構成するリング５５４は、円筒状を成し、その外径がバルブハウジング５１０の内径よりも大きく形成されている。また、リング５５４の軸方向右端面の外径部には、直角の当接部５５４ａが形成されている。
また、バルブハウジング５１０は、Ｐｃポート１２が形成される軸方向左端部には、開口縁部が軸方向右方に凹むことにより環状凹部５１０ｃが設けられ、環状凹部５１０ｃには弾性体としてのゴム製または樹脂製のＯリング５５６が配置されている。また、Ｏリング５５６は、ＣＳ弁体を構成するリング５５４の当接部５５４ａが接離するＣＳ弁座５５６ａ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。
これによれば、ＣＳ弁５０は、リング５５４の当接部５５４ａが接離するＣＳ弁座５５６ａがＯリング５５６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。
尚、本実施例５では、制御流体供給室１５とリング５４が配置される空間Ｓ（図１参照）の制御流体が作用する受圧シール径Ａが、第２吸入流体供給室１７内の吸入流体が作用する受圧シール径Ｃと、第３吸入流体供給室１８内の流体の圧力が作用する受圧シール径Ｄよりも大きく（Ａ＞Ｃ＝Ｄ）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５０が閉塞状態に維持されやすくなっている。
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、バルブハウジングに形成されるオリフィス１４を通して第３吸入流体供給室１８に吸入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３吸入流体供給室１８に吸入流体を供給するためのオリフィスは、ＣＳ弁体を構成する中空筒体のフランジ部を軸方向に貫通するように設けられていてもよい。また、この場合、中空筒体のフランジ部に形成されるオリフィスは貫通孔に限らず、切り欠き等他の形状でもよい。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、付勢手段としてのコイルスプリング５５が第１吸入流体供給室１６内に配置されるものとして説明したが、これに限らず、ＣＳ弁体をＣＳ弁５０の開弁方向に付勢できるものであれば、例えば第３吸入流体供給室１８内（図８参照）等の他の場所に配置されていてもよい。
また、ＣＳ弁体を構成する外フランジ付きの中空筒体とリングとは一体形成されていてもよい。また、中空筒体の円筒部とフランジ部が別体に構成され、円筒部の軸方向右端部にフランジ部が気密に外挿固定されていてもよい。
９ 固定オリフィス
１０ バルブハウジング
１０ａ ＣＳ弁座
１２ Ｐｃポート
１３ Ｐｓポート
１４ オリフィス
１５ 制御流体供給室（一方の空間）
１６ 第１吸入流体供給室
１７ 第２吸入流体供給室
１８ 第３吸入流体供給室（他方の空間）
１９ 連通孔
５０ ＣＳ弁
５１ 外フランジ付きの中空筒体（ＣＳ弁体）
５１ｂ 円筒部
５１ｃ フランジ部
５２ パイロット弁
５３ ロッド（パイロット弁体）
５３ａ 当接部
５４ リング（ＣＳ弁体）
５４ａ 当接部
５５ コイルスプリング（付勢手段）
８０ ソレノイド
８２ センタポスト
８２ａ パイロット弁座
８２ｂ 円筒部
８２ｃ 挿通孔
８２ｅ ガイド筒部（ガイド部材）
８２ｆ 連通孔
８５ コイルスプリング
２５６ Ｏリング（弾性シール部材）
２８２ センタポスト
２８２ｅ ガイド筒部（ガイド部材）
２８２ｇ 環状溝
３５１ 外フランジ付きの中空筒体（ＣＳ弁体）
３５１ｅ 環状段部
３８２ センタポスト
３８２ｅ ガイド筒部
３８２ｈ 環状段部
４５１ 外フランジ付きの中空筒体（ＣＳ弁体）
４５１ｅ 環状段部
４５６ Ｏリング（弾性シール部材）
４８２ センタポスト
４８２ｅ ガイド筒部（ガイド部材）
４８２ｈ 環状段部
５１０ バルブハウジング
５１０ｃ 環状凹部
５５４ リング（ＣＳ弁体）
５５４ａ 当接部
５５６ Ｏリング（弾性体）
５５６ａ ＣＳ弁座
Ｐｃ 制御圧力
Ｐｄ 吐出圧力
Ｐｓ 吸入圧力
Ｓ 空間（一方の空間）
Ｖ 容量制御弁

Claims (12)

  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弁の開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、他方の空間には吸入流体がオリフィスを介して流入可能となっており、該他方の空間に前記パイロット弁により制御流体を導入可能となっている容量制御弁。
  2. 前記オリフィス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、外フランジ付きの中空筒体であって、その外フランジ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弁体は、前記パイロット弁体が内挿されるガイド部材の外周面と摺動するものである請求項４に記載の容量制御弁。
  6. 前記ＣＳ弁体の内周面と前記ガイド部材の外周面との間には、弾性シール部材が配置されている請求項５に記載の容量制御弁。
  7. 前記ＣＳ弁体の内周面と前記ガイド部材の外周面には、相補的な段差が形成されている請求項５または６に記載の容量制御弁。
  8. 前記ＣＳ弁体は、前記外フランジ付きの中空筒体と、この中空筒体に気密に外挿固定され前記ＣＳ弁座に当接する当接部を有するリングとにより構成されている請求項４ないし７のいずれかに記載の容量制御弁。
  9. 前記オリフィスは前記バルブハウジングに設けられている請求項１ないし８のいずれかに記載の容量制御弁。
  10. 前記パイロット弁座は前記一方の空間に形成されている請求項１ないし９のいずれかに記載の容量制御弁。
  11. 前記ＣＳ弁座は弾性体により構成されている請求項１ないし１０のいずれかに記載の容量制御弁。
  12. 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１１のいずれかに記載の容量制御弁。
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