JP7387237B2 - 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（特許文献１，２，３参照）。
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。
例えば、特許文献１の容量制御弁は、制御室が固定オリフィスを介して吐出室に接続されており、主弁であるＣＳ弁を制御し吸入圧により制御室の圧力を調整している。また、特許文献２の容量制御弁は、制御室が固定オリフィスを介して吸入室に接続されており、主弁であるＤＣ弁を制御し吐出圧により制御室の圧力を調整している。さらに、特許文献３の容量制御弁は、ＣＳ弁とＤＣ弁とを制御して制御室の圧力を調整している。
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。
しかしながら、特許文献１，２にあっては、簡素な構成により容量制御弁を構成できていたが、容量可変圧縮機の制御室に接続された固定オリフィスは流路断面積が一定であるため、通常制御において主弁（ＣＳ弁またはＤＣ弁）の制御のみで制御室の圧力を調整するには、制御圧力Ｐｃの制御性に改良の余地があった。また、特許文献３にあっては、ＣＳ弁とＤＣ弁とを配置することで制御性が高められているものの、ＣＳ弁とＤＣ弁の協働について言及されておらず、通常制御時の制御効率が必ずしも良いものではなかった。
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、通常制御時の制御効率の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、
ソレノイドの通電によって流量を制御する容量制御弁であって、
吐出圧力の吐出流体が通過する吐出ポートおよび吸入圧力の吸入流体が通過する吸入ポート並びに制御圧力の制御流体が通過する第１制御ポートおよび第２制御ポートが形成されたバルブハウジングと、
前記バルブハウジング内に配置され前記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第１制御ポートと前記吸入ポートとの間の流体の流れを制御するＣＳ弁と、
前記ロッドの移動により前記第２制御ポートと前記吐出ポートとの間の流体の流れを制御するＤＣ弁と、を備え、
前記ソレノイドへの非通電時に前記ＣＳ弁は閉塞かつ前記ＤＣ弁は開放し、
前記ソレノイドへの最大電流時に前記ＣＳ弁は開放かつ前記ＤＣ弁は閉塞し、
前記ソレノイドの通電制御時に前記ＣＳ弁は閉塞から開放状態に移行しかつ前記ＤＣ弁は開放から閉塞状態に移行するともに、前記ＤＣ弁は前記ロッドの最大ストロークよりも短い所定以上のストロークで閉塞する。
これによれば、ＣＳ弁とＤＣ弁との協働により流量を制御するため、効率よく制御圧力を制御することができる。また、通電電流の増加に伴う弁開度がＣＳ弁とＤＣ弁とは逆方向であるため、迅速に制御圧力を制御することができる。また、ソレノイドへの通電電流に応じた制御域が、ＣＳ弁はＤＣ弁よりも広く、ＣＳ弁が閉塞から開放状態に移行する間に、ロッドのストロークが所定以下ではＤＣ弁は開放され、ストロークが所定以上ではＤＣ弁が閉塞される、すなわちＣＳ弁が主体的かつＤＳ弁が補助的となっているため、容量制御弁の通常制御時の制御効率が良い。
ソレノイドの通電によって流量を制御する容量制御弁であって、
吐出圧力の吐出流体が通過する吐出ポートおよび吸入圧力の吸入流体が通過する吸入ポート並びに制御圧力の制御流体が通過する第１制御ポートおよび第２制御ポートが形成されたバルブハウジングと、
前記バルブハウジング内に配置され前記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第１制御ポートと前記吸入ポートとの間の流体の流れを制御するＣＳ弁と、
前記ロッドの移動により前記第２制御ポートと前記吐出ポートとの間の流体の流れを制御するＤＣ弁と、を備え、
前記ソレノイドへの非通電時に前記ＣＳ弁は閉塞かつ前記ＤＣ弁は開放し、
前記ソレノイドへの最大電流時に前記ＣＳ弁は開放かつ前記ＤＣ弁は閉塞し、
前記ソレノイドの通電制御時に前記ＣＳ弁は閉塞から開放状態に移行しかつ前記ＤＣ弁は開放から閉塞状態に移行するともに、前記ＤＣ弁は前記ロッドの最大ストロークよりも短い所定以上のストロークで閉塞する。
これによれば、ＣＳ弁とＤＣ弁との協働により流量を制御するため、効率よく制御圧力を制御することができる。また、通電電流の増加に伴う弁開度がＣＳ弁とＤＣ弁とは逆方向であるため、迅速に制御圧力を制御することができる。また、ソレノイドへの通電電流に応じた制御域が、ＣＳ弁はＤＣ弁よりも広く、ＣＳ弁が閉塞から開放状態に移行する間に、ロッドのストロークが所定以下ではＤＣ弁は開放され、ストロークが所定以上ではＤＣ弁が閉塞される、すなわちＣＳ弁が主体的かつＤＳ弁が補助的となっているため、容量制御弁の通常制御時の制御効率が良い。
前記ＤＣ弁は、前記ロッドにスライド可能に取り付けられたＤＣ弁体と前記バルブハウジングに設けられたＤＣ弁座とにより構成されていてもよい。
これによれば、ＤＣ弁を簡素に構成することができる。
これによれば、ＤＣ弁を簡素に構成することができる。
前記ＤＣ弁体は、バネにより前記ＤＣ弁座側に向けて付勢されていてもよい。
これによれば、ＤＣ弁の閉塞時に確実に閉塞状態を保持できる。
これによれば、ＤＣ弁の閉塞時に確実に閉塞状態を保持できる。
前記ロッドには、外径方向に延び前記ＤＣ弁体に閉方向への移動を規制するフランジ部が形成されていてもよい。
これによれば、ロッドの開方向への移動とともにＤＣ弁体が開方向に移動するので、ソレノイドの非通電時にＤＣ弁を確実に開放状態に保持できる。
これによれば、ロッドの開方向への移動とともにＤＣ弁体が開方向に移動するので、ソレノイドの非通電時にＤＣ弁を確実に開放状態に保持できる。
前記フランジ部は、ロッド本体とは別体のリングであってもよい。
これによれば、フランジ部を簡素に構成できる。
これによれば、フランジ部を簡素に構成できる。
前記ＤＣ弁体は前記ロッドの外周と前記ハウジングの内周と間に配置され、前記吸入ポートと前記吐出ポートを仕切っていてもよい。
これによれば、容量制御弁を簡素に構成できる。
これによれば、容量制御弁を簡素に構成できる。
前記ＣＳ弁は、前記第１制御ポートが形成された感圧室に配置され前記ロッドを付勢する感圧体と、前記感圧体と前記バルブハウジングに設けられたＣＳ弁座とにより構成されていてもよい。
これによれば、吸入圧力に応じてロッドに与える反力が増減する構造となっており、制御圧力の制御性が高くなっている。
これによれば、吸入圧力に応じてロッドに与える反力が増減する構造となっており、制御圧力の制御性が高くなっている。
前記ソレノイド側から、前記第２制御ポート、前記吐出ポート、前記吸入ポート、前記第１制御ポートの順に配置されていてもよい。
これによれば、バルブハウジングを簡素に構成できる。
これによれば、バルブハウジングを簡素に構成できる。
本発明の容量制御弁は、
ソレノイドの通電によって流量を制御する容量制御弁であって、
吐出圧力の吐出流体が通過する吐出ポートおよび吸入圧力の吸入流体が通過する吸入ポート並びに制御圧力の制御流体が通過する第１制御ポートおよび第２制御ポートが形成されたバルブハウジングと、
前記バルブハウジング内に配置され前記ソレノイドにより駆動されるロッドと、
前記ロッドの外周に配置され前記第２制御ポートと前記吐出ポートとの間の流体の流れを制御するＤＣ弁を構成するＤＣ弁体と、
前記ロッドの移動に応じて前記第１制御ポートと前記吸入ポートとの間の流体の流れを制御するＣＳ弁を構成する感圧体と、を備える。
これによれば、ＣＳ弁とＤＣ弁との協働により流量を制御するため、効率よく制御圧力を制御することができる。
ソレノイドの通電によって流量を制御する容量制御弁であって、
吐出圧力の吐出流体が通過する吐出ポートおよび吸入圧力の吸入流体が通過する吸入ポート並びに制御圧力の制御流体が通過する第１制御ポートおよび第２制御ポートが形成されたバルブハウジングと、
前記バルブハウジング内に配置され前記ソレノイドにより駆動されるロッドと、
前記ロッドの外周に配置され前記第２制御ポートと前記吐出ポートとの間の流体の流れを制御するＤＣ弁を構成するＤＣ弁体と、
前記ロッドの移動に応じて前記第１制御ポートと前記吸入ポートとの間の流体の流れを制御するＣＳ弁を構成する感圧体と、を備える。
これによれば、ＣＳ弁とＤＣ弁との協働により流量を制御するため、効率よく制御圧力を制御することができる。
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。
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ＣＳ弁５０、ＤＣ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。尚、容量制御弁Ｖの通常制御時において、吐出圧力Ｐｄは制御圧力Ｐｃよりも高い圧力となっており、制御圧力Ｐｃは吸入圧力Ｐｓ以上の圧力となっている。
本実施例において、ＣＳ弁５０は、感圧体６１を構成するアダプタ７０とバルブハウジングとしての第１バルブハウジング１０の内周面に形成されるＣＳ弁座１０ａとにより構成されており、アダプタ７０の軸方向右側に形成されるテーパ端部７０ａ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。ＤＣ弁５３は、ＤＣ弁体５２とバルブ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ＤＣ弁座１１ａとにより構成されており、ＤＣ弁体５２の凹側面部５２ａがＤＣ弁座１１ａに接離することで、ＤＣ弁５３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の内部に軸方向に往復動自在に配置されたロッド５１、ＤＣ弁体５２と、第１弁室２０における吸入圧力Ｐｓに応じてロッド５１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に接続されロッド５１に駆動力を及ぼすソレノイド８０と、から主に構成され、ＤＣ弁体５２は、ロッド５１に外嵌され、ロッド５１対して相対的に軸方向に往復動自在に設けられている。
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に配置されるロッド５１と、ロッド５１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、軸方向に延びロッド５１の軸方向右側の一部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、フランジ部８２ｄよりも軸方向左側には円筒部８２ｂの外周面から内径方向に凹む環状凹部８２ｅが形成されている。尚、環状凹部８２ｅにはＯリング８３が装着されることにより、固定鉄心８２と第２バルブハウジング１１とが密封状態で接続固定されている。
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１１ｃに対して挿嵌・固定されている。
また、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が取り付けられた状態において、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１１ｃとの間には、環状の空間Ｓが形成されている。尚、空間Ｓは、固定鉄心８２の円筒部８２ｂにおいてフランジ部８２ｄと環状凹部８２ｅとの間で径方向に延びる貫通孔８２ａを介して固定鉄心８２の内部の挿通孔８２ｃと連通している。
図２に示されるように、第１バルブハウジング１０には、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１制御ポートとしての第１Ｐｃポート１４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の吐出室２と連通する吐出ポートとしてのＰｄポート１５と、容量可変型圧縮機Ｍの制御室４と連通する第２制御ポートとしての第２Ｐｃポート１６と、が形成されている。尚、これらのポートは、ソレノイド８０側から、第２Ｐｃポート１６、Ｐｄポート１５、Ｐｓポート１３、第１Ｐｃポート１４の順に形成されている。
また、第１バルブハウジング１０は、軸方向右端の外径部が軸方向左方に凹むことにより段部１０ｂが形成され、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１２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１２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。
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、ロッド５１、ＤＣ弁体５２が軸方向に往復動自在に配置され、第２バルブハウジング１１の内周面の一部には、ＤＣ弁体５２の第３円筒部５２ｄ（図３～図５参照）の外周面が略密封状態で摺接可能な小径のガイド面１１ｂが形成されている。
また、第１バルブハウジング１０の内部には、Ｐｓポート１３と連通されロッド５１の軸方向左端部が配置される第１弁室２０と、第１Ｐｃポート１４と連通され感圧体６１が配置される感圧室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、Ｐｄポート１５と連通されＤＣ弁体５２の第２円筒部５２ｃ（図３～図５参照）が配置される第２弁室３０と、第２Ｐｃポート１６と連通され第２バルブハウジング１１のソレノイド８０側に配置される第３弁室４０とが形成されている。
尚、第１弁室２０は、ロッド５１およびＤＣ弁体５２の軸方向左端部の外周面と、第１バルブハウジング１０のＣＳ弁座１０ａよりも軸方向右側の内周面と、第２バルブハウジング１１の軸方向左端の内径側が軸方向右方に凹む凹部１１ｄの内面とにより画成されている。さらに、第１バルブハウジング１０と第２バルブハウジング１１とが接続固定された状態で、第１弁室２０と第２弁室３０は、ＤＣ弁体５２の第３円筒部５２ｄにより仕切られている。また、第２弁室３０と第３弁室４０は、ＤＣ弁体５２の外周面と、第２バルブハウジング１１の内周面により画成されており、ＤＣ弁５３が閉塞したときには第２弁室３０と第３弁室４０は隔離され、ＤＣ弁５３が開放したときには第２弁室３０と第３弁室４０は連通されている。
また、第２バルブハウジング１１には、軸方向右側の凹部１１ｃから軸方向左側の凹部１１ｄにかけて軸方向に延びる貫通孔１１ｅが形成されており、この貫通孔１１ｅにより第１弁室２０と空間Ｓとが連通されている。これにより、吸入室３の吸入圧力ＰｓをＰｓポート１３、第１弁室２０、第２バルブハウジング１１の貫通孔１１ｅ、空間Ｓ、固定鉄心８２の貫通孔８２ａおよび挿通孔８２ｃを通してソレノイド８０を構成する可動鉄心８４の背面側である軸方向右側に導入し、ロッド５１の軸方向両側における圧力をバランスさせている。
図２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１２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によりアダプタ７０を軸方向右方に移動させる付勢力によりアダプタ７０のテーパ端部７０ａを第１バルブハウジング１０のＣＳ弁座１０ａに着座させるようになっている。
図３～図５に示されるように、ロッド５１は、軸方向右端部に可動鉄心８４（図２参照）が固着される大径部５１ａと、大径部５１ａの軸方向左側において大径部５１ａよりも小径に形成される小径部５１ｂと、から構成され、小径部５１ｂには、軸方向左側からＤＣ弁体５２およびバネとしてのコイルスプリング５４が挿通されている。尚、小径部５１ｂの軸方向左端部には、別体のリング５５が外嵌された状態で固定されている。
また、ロッド５１の軸方向左端５１ｃ、すなわち小径部５１ｂの軸方向左端５１ｃは、感圧体６１を構成するアダプタ７０の軸方向右端の内径側が軸方向左方に凹む凹部７０ｂの底面に対して当接することにより、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。
次いで、ＤＣ弁体５２について説明する。図３～図５に示されるように、ＤＣ弁体５２は、第２弁室３０および第３弁室４０内に配置され、軸方向左側に凹側面部５２ａが形成される第１円筒部５２ｂと、第１円筒部５２ｂの軸方向左側において第１円筒部５２ｂよりも小径に形成される第２円筒部５２ｃと、第２円筒部５２ｃの軸方向左側において第２円筒部５２ｃよりも大径に形成され外周面が第２バルブハウジング１１のガイド面１１ｂと摺接する第３円筒部５２ｄと、を有する段付き円筒形状に構成され、コイルスプリング５４と共にロッド５１の小径部５１ｂに外嵌されている。尚、ＤＣ弁体５２の内周面とロッド５１の小径部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、ＤＣ弁体５２は、ロッド５１に対して軸方向に円滑にスライド可能となっている。
また、ＤＣ弁体５２は、第１円筒部５２ｂの軸方向右端の内径側が軸方向左方に凹む凹部５２ｅが形成されることにより、その内側が段付き円筒形状に構成され、凹部５２ｅ内には圧縮バネであるコイルスプリング５４が配置されている。
また、コイルスプリング５４の軸方向左端は、ＤＣ弁体５２の第１円筒部５２ｂの凹部５２ｅの底面に当接し、コイルスプリング５４の軸方向右端は、固定鉄心８２の軸方向左端面８２ｆに当接している。すなわち、ＤＣ弁体５２は、コイルスプリング５４により軸方向左方に付勢されており、ＤＣ弁５３の開放時には、ＤＣ弁体５２の軸方向左端５２ｆがリング５５の軸方向右端面に押し付けられた状態（図３および図４参照）となり、ロッド５１と一体に軸方向右方、すなわち開方向へ移動し、ＤＣ弁５３の閉塞時には、ＤＣ弁体５２の凹側面部５２ａが第２バルブハウジング１１のＤＣ弁座１１ａに押し付けられた状態（図５参照）となり、ＤＣ弁５３の閉塞状態を確実に保持することができる。さらに、ロッド５１は、ＤＣ弁５３の閉塞後にＤＣ弁体５２に対して軸方向左方に相対移動可能となっているため、ＤＣ弁５３の閉塞後にＣＳ弁５０の弁開度をさらに大きくすることができる（図５参照）。
次いで、容量制御弁Ｖの動作、ロッド５１およびＤＣ弁体５２の軸方向移動によるＣＳ弁５０およびＤＣ弁５３の開閉機構の動作について説明する。
先ず、容量制御弁Ｖの非通電時について説明する。図２および図３に示されるように、容量制御弁Ｖは、非通電時において、ロッド５１には、軸方向右方に向けてソレノイド８０を構成するコイルスプリング８５の付勢力（Ｆｓｐ１）と、感圧体６１（ベローズコア６２およびコイルスプリング６３）の付勢力（Ｆｂｅｌ）と、軸方向左方に向けてＤＣ弁体５２に作用するコイルスプリング５４の付勢力（Ｆｓｐ２）が作用している（すなわち、右向きを正として、ロッド５１には、力Ｆｒｏｄ＝Ｆｓｐ１＋Ｆｂｅｌ－Ｆｓｐ２が作用している）。これにより、感圧体６１を構成するアダプタ７０のテーパ端部７０ａが第１バルブハウジング１０のＣＳ弁座１０ａに着座し、ＣＳ弁５０が閉塞（全閉）されており、ＤＣ弁体５２はロッド５１と一体に軸方向右方、すなわち開方向へ移動し、ＤＣ弁体５２の軸方向右端５２ｇが固定鉄心８２の軸方向左端面８２ｆに当接するとともに、ＤＣ弁体５２の凹側面部５２ａが第２バルブハウジング１１のＤＣ弁座１１ａから離間し、ＤＣ弁５３が開放されている。
このように、ソレノイド８０への非通電時において、ＣＳ弁５０は閉塞（全閉）され、ＤＣ弁５３は開放されており、ＣＳ弁５０が閉塞された状態では、ＤＣ弁５３の開口面積、すなわち弁開度は最大となっている（図６および図７参照）。
次に、容量制御弁Ｖの通電時について説明する。図４および図５に示されるように、容量制御弁Ｖは、通電時において、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（Ｆｓｏｌ）が力Ｆｒｏｄを上回ると、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に固着されたロッド５１が軸方向左方へ移動し、ロッド５１の軸方向左端５１ｃにより感圧体６１が軸方向左方に押圧されて収縮することにより、アダプタ７０のテーパ端部７０ａが第１バルブハウジング１０のＣＳ弁座１０ａから離間し、ＣＳ弁５０が開放される。また、ＤＣ弁体５２は、コイルスプリング５４により軸方向左方に付勢され、ＤＣ弁体５２の軸方向左端５２ｆがリング５５の軸方向右端面に押し付けられた状態で保持されているため、ロッド５１と一体に軸方向左方に移動する。
図４に示される容量制御弁Ｖの通常制御時（いわゆるデューティ制御時）においては、ソレノイド８０への最大電流時よりも小さい通電電流による制御により、ＣＳ弁５０は閉塞（全閉）から開放状態に移行し、かつＤＣ弁５３は開放（全開）から閉塞状態に移行する。これによれば、容量制御弁Ｖの通常制御時には、ＣＳ弁５０とＤＣ弁５３との協働により冷媒の流量を制御するため、制御圧力Ｐｃを効率よく制御することができる。さらに、電流値、すなわちロッド５１のストロークの増加に伴って、ＣＳ弁５０の開口面積は増加し、ＤＣ弁５３の開口面積は減少する（図６および図７参照）、すなわちソレノイド８０への通電電流の増加に伴うＣＳ弁５０の弁開度とＤＣ弁５３の弁開度とが逆方向に移行するため、迅速に制御圧力Ｐｃを制御することができる。
また、ＤＣ弁５３は、図５に示されるソレノイド８０への最大電流時におけるロッド５１の最大ストロークよりも短い所定以上のストローク、すなわち図６におけるＤＣ弁５３の閉弁位置で閉塞（全閉）するように構成されることにより、ソレノイド８０への通電電流に応じたＣＳ弁５０による制御圧力Ｐｃの制御域がＤＣ弁５３による制御圧力Ｐｃの制御域よりも広く、ＣＳ弁５０が閉塞から開放状態に移行する（ロッド５１のストロークに応じて開口面積が比例的に変化する）間に、ロッド５１のストロークが所定以下ではＤＣ弁５３は開放され、ストロークが所定以上ではＤＣ弁５３が閉塞（全閉）される、言い換えれば、ＤＣ弁５３の閉塞後に電流値を増加させても閉塞が継続される。すなわち冷媒の必要流量が少ないＣＳ弁５０による第１Ｐｃポート１４からＰｓポート１３への冷媒の流量制御が主体的、かつ冷媒の必要流量が多いＤＣ弁５３によるＰｄポート１５から第２Ｐｃポート１６への冷媒の流量制御が補助的となっているため、容量制御弁Ｖの通常制御時における内部循環冷媒流量を低減することができ、制御圧力Ｐｃの制御効率が良い。これにより、容量可変型圧縮機Ｍの運転効率を高めることができる。
また、ＣＳ弁５０は、第１Ｐｃポート１４が形成された感圧室６０に配置され、ロッド５１を軸方向右方に付勢する感圧体６１と、第１バルブハウジング１０に設けられたＣＳ弁座１０ａとにより構成されているため、第１弁室２０の吸入圧力Ｐｓに応じてロッド５１に与える反力が増減する構造となっており、制御圧力Ｐｃの制御性が高くなっている。
また、ＤＣ弁５３は、ロッド５１にスライド可能に外嵌されたＤＣ弁体５２と第２バルブハウジング１１の内周面に形成されるＤＣ弁座１１ａとにより構成されるため、ＤＣ弁５３を簡素に構成することができる。
また、ＤＣ弁体５２は、コイルスプリング５４により軸方向左方、すなわちＤＣ弁座１１ａ側に向けて付勢されているため、ＤＣ弁５３の閉塞時に確実に閉塞状態を保持することができる。さらに、ＤＣ弁体５２は、その内周面がロッド５１の小径部５１ｂの外周面と摺動するとともに、第３円筒部５２ｄの外周面と第２バルブハウジング１１のガイド面１１ｂとが摺動するため、ＤＣ弁体５２とロッド５１との軸方向の相対移動を安定させることができる。
また、第１バルブハウジング１０と第２バルブハウジング１１とが接続固定された状態で、Ｐｓポート１３と連通する第１弁室２０とＰｄポート１５と連通する第２弁室３０とがＤＣ弁体５２の第３円筒部５２ｄにより仕切られているため、容量制御弁Ｖを簡素に構成することができる。
また、ロッド５１には、小径部５１ｂに別体のリング５５が固定されることにより、ＤＣ弁体５２の軸方向右方、すなわち閉方向への移動が規制され、ＤＣ弁５３の閉塞状態を確実に保持できるため、ロッド５１にフランジ部等を形成する必要がなく、ロッド５１の構成を簡素にすることができる。
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、ロッド５１のストロークによるＤＣ弁５３の閉塞のタイミングは、ロッド５１に対するＤＣ弁体５２の軸方向の配置や第２バルブハウジング１１におけるＤＣ弁座１１ａの軸方向の形成位置、またはＤＣ弁体５２の寸法や形状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、ロッド５１の小径部５１ｂに別体のリング５５を固定してＤＣ弁体５２の軸方向右方、すなわち閉方向への移動を規制する態様について説明したが、規制部分はリング形状に限らず、例えばＣ字状であってもよい。また、ロッドに規制部分が一体に形成されてもよい。
また、コイルスプリング５４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、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、ＤＣ弁５３をロッド５１に相対移動するＤＣ弁体５２を用いて形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、例えば図８に示されるスプール弁構造、ＣＳ弁５０は実施例と同構造であり、ＤＣ弁体１５２がロッド５１に固定されており、ＤＣ弁体１５２のランド部１５２ａと第２バルブハウジング１１の内周部１１１ａによりスプール弁構造のＤＣ弁１５３が構成されているものであってもよい。この場合、ロッドとＤＣ弁体と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 第１バルブハウジング（バルブハウジング）
１０ａ ＣＳ弁座
１１ 第２バルブハウジング（バルブハウジング）
１１ａ ＤＣ弁座
１１ｂ ガイド面
１２ 仕切調整部材
１３ Ｐｓポート（吸入ポート）
１４ 第１Ｐｃポート（第１制御ポート）
１５ Ｐｄポート（吐出ポート）
１６ 第２Ｐｃポート（第２制御ポート）
２０ 第１弁室
３０ 第２弁室
４０ 第３弁室
５０ ＣＳ弁
５１ ロッド
５２ ＤＣ弁体
５２ａ 端面部
５２ｂ 第１円筒部
５２ｃ 第２円筒部
５２ｄ 第３円筒部
５２ｅ 凹部
５２ｆ 軸方向左端
５２ｇ 軸方向右端
５３ ＤＣ弁
５４ コイルスプリング（バネ）
５５ リング
６０ 感圧室
６１ 感圧体
６２ ベローズコア
６３ コイルスプリング
７０ アダプタ
７０ａ テーパ端部
７０ｂ 凹部
８０ ソレノイド
８２ 固定鉄心
８３ Ｏリング
８４ 可動鉄心
８５ コイルスプリング
Ｐｃ 制御圧力
Ｐｄ 吐出圧力
Ｐｓ 吸入圧力
Ｖ 容量制御弁
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）
１０ａ ＣＳ弁座
１１ 第２バルブハウジング（バルブハウジング）
１１ａ ＤＣ弁座
１１ｂ ガイド面
１２ 仕切調整部材
１３ Ｐｓポート（吸入ポート）
１４ 第１Ｐｃポート（第１制御ポート）
１５ Ｐｄポート（吐出ポート）
１６ 第２Ｐｃポート（第２制御ポート）
２０ 第１弁室
３０ 第２弁室
４０ 第３弁室
５０ ＣＳ弁
５１ ロッド
５２ ＤＣ弁体
５２ａ 端面部
５２ｂ 第１円筒部
５２ｃ 第２円筒部
５２ｄ 第３円筒部
５２ｅ 凹部
５２ｆ 軸方向左端
５２ｇ 軸方向右端
５３ ＤＣ弁
５４ コイルスプリング（バネ）
５５ リング
６０ 感圧室
６１ 感圧体
６２ ベローズコア
６３ コイルスプリング
７０ アダプタ
７０ａ テーパ端部
７０ｂ 凹部
８０ ソレノイド
８２ 固定鉄心
８３ Ｏリング
８４ 可動鉄心
８５ コイルスプリング
Ｐｃ 制御圧力
Ｐｄ 吐出圧力
Ｐｓ 吸入圧力
Ｖ 容量制御弁
Claims (8)
- ソレノイドの通電によって流量を制御する容量制御弁であって、
吐出圧力の吐出流体が通過する吐出ポートおよび吸入圧力の吸入流体が通過する吸入ポート並びに制御圧力の制御流体が通過する第１制御ポートおよび第２制御ポートが形成されたバルブハウジングと、
前記バルブハウジング内に配置され前記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第１制御ポートと前記吸入ポートとの間の流体の流れを制御するＣＳ弁と、
前記ロッドの移動により前記第２制御ポートと前記吐出ポートとの間の流体の流れを制御するＤＣ弁と、を備え、
前記ソレノイドへの非通電時に前記ＣＳ弁は閉塞かつ前記ＤＣ弁は開放し、
前記ソレノイドへの最大電流時に前記ＣＳ弁は開放かつ前記ＤＣ弁は閉塞し、
前記ソレノイドの通電制御時に前記ＣＳ弁は閉塞から開放状態に移行しかつ前記ＤＣ弁は開放から閉塞状態に移行するともに、前記ＤＣ弁は前記ロッドの最大ストロークよりも短い所定以上のストロークで閉塞し、
前記ロッドと前記バルブハウジングとの間には、前記第２制御ポートと前記吐出ポートとに連通するＤＣ流路が形成され、且つ前記ＤＣ流路の全体が、前記ロッドの軸方向両端部の間に配置されており、
前記ＤＣ弁は、前記ロッドの周囲にスライド可能に取り付けられたＤＣ弁体と前記バルブハウジングの内周に設けられたＤＣ弁座とにより構成されており、
前記ＤＣ弁体と前記ＤＣ弁座とは、前記ロッドの軸方向に当接することで前記ＤＣ流路を閉塞する容量制御弁。 - 前記ＤＣ弁体は、バネにより前記ＤＣ弁座側に向けて付勢されている請求項１に記載の容量制御弁。
- 前記ロッドには、外径方向に延び前記ＤＣ弁体に閉方向への移動を規制するフランジ部が形成されている請求項１または２に記載の容量制御弁。
- 前記フランジ部は、ロッド本体とは別体のリングである請求項３に記載の容量制御弁。
- 前記ＤＣ弁体は、前記ロッドの外周と前記バルブハウジングの内周と間に配置され、前記吸入ポートと前記吐出ポートを仕切っている請求項１ないし４のいずれかに記載の容量制御弁。
- 前記ＣＳ弁は、前記第１制御ポートが形成された感圧室に配置され前記ロッドを付勢する感圧体と、前記感圧体と前記バルブハウジングに設けられたＣＳ弁座とにより構成されている請求項１ないし５のいずれかに記載の容量制御弁。
- 前記ソレノイド側から、前記第２制御ポート、前記吐出ポート、前記吸入ポート、前記第１制御ポートの順に配置されている請求項１ないし６のいずれかに記載の容量制御弁。
- ソレノイドの通電によって流量を制御する容量制御弁であって、
吐出圧力の吐出流体が通過する吐出ポートおよび吸入圧力の吸入流体が通過する吸入ポート並びに制御圧力の制御流体が通過する第１制御ポートおよび第２制御ポートが形成されたバルブハウジングと、
前記バルブハウジング内に配置され前記ソレノイドにより駆動されるロッドと、
前記ロッドの外周に配置され前記第２制御ポートと前記吐出ポートとの間の流体の流れを制御するＤＣ弁を構成するＤＣ弁体と、
前記ロッドの移動に応じて前記第１制御ポートと前記吸入ポートとの間の流体の流れを制御するＣＳ弁を構成する感圧体と、を備え、
前記ソレノイドへの非通電時に前記ＣＳ弁は閉塞かつ前記ＤＣ弁は開放し、
前記ソレノイドへの最大電流時に前記ＣＳ弁は開放かつ前記ＤＣ弁は閉塞し、
前記ソレノイドの通電制御時に前記ＣＳ弁は閉塞から開放状態に移行しかつ前記ＤＣ弁は開放から閉塞状態に移行するともに、前記ＤＣ弁は前記ロッドの最大ストロークよりも短い所定以上のストロークで閉塞し、
前記ＤＣ弁は、前記ロッドにスライド可能に取り付けられた前記ＤＣ弁体と前記バルブハウジングに設けられたＤＣ弁座とにより構成されており、
前記ロッドと前記バルブハウジングとの間には、前記第２制御ポートと前記吐出ポートとに連通するＤＣ流路が形成されており、
前記ＤＣ弁体と前記ＤＣ弁座とは、前記ロッドの軸方向に当接することで前記ＤＣ流路を閉塞する容量制御弁。
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