JP7423169B2 - 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。
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、空調システムが目標の冷却能力となるように調整している。
特許文献１の容量制御弁は、ＣＳ弁を開閉して容量可変型圧縮機の制御室から吸入室へ抜けていく制御圧力Ｐｃの流体を制御し、ピストンのストローク方向にそれぞれ作用する吐出室の吐出圧力Ｐｄと制御室の制御圧力Ｐｃとの圧力差を目標値に近付けることにより、吐出室から吐出される流体の吐出量を変化させている。また、ソレノイドへの印加電流による電磁力に応じてＣＳ弁の弁開度が変化し、これに対応して圧力差の目標値が変更され、吐出室から吐出される流体の吐出量を変化させるようになっている。
また、特許文献１においては、容量制御弁の感圧室にダイアフラムを有する感圧部を設け、当該感圧部が吸入圧力Ｐｓに応じて弁体を移動させる力を変化させることでＣＳ弁の弁開度を調整している。また、感圧室に供給される吸入圧力Ｐｓの吸入流体は、弁体、ソレノイドを構成するシャフトおよびプランジャに形成される連通路を介して弁体の背面側まで導かれ、弁体の移動方向両側に作用する吸入圧力Ｐｓの影響がキャンセルされている。
特開２０１１－９４５５４号公報（第１０頁、第２図）
しかしながら、特許文献１にあっては、吸入圧力Ｐｓの影響がキャンセルされているためＣＳ弁の制御性に優れるものの、ＣＳ弁の開弁時において、弁体における制御圧力Ｐｃの受圧面積は、制御圧力Ｐｃが開弁方向に作用する受圧面側で大きくなっているため、吸入圧力Ｐｓよりも高い制御圧力Ｐｃが弁体を開弁方向に付勢するように作用してしまい、容量制御弁の応答性が悪くなるという問題があった。また、ＣＳ弁の開放時に、制御圧力の流体が弁体の背面側に回りこむことがあり、エネルギー効率が悪かった。
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、応答性を高めることができ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、
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弁体と、
前記弁体を前記ソレノイドによる駆動方向と反対方向に付勢するスプリングと、
ＣＳ弁座と前記弁体とにより構成され前記弁体の移動により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、を備え、
前記ＣＳ弁の開閉により制御圧力の制御を行う容量制御弁であって、
前記制御ポートと前記弁体の背面側の空間との連通を制御する連通制御手段と、を備えている。
これによれば、連通制御手段により制御ポートと弁体の背面側とを連通させ、制御圧力の制御流体を弁体の背面側に供給することにより、弁体に作用する制御圧力の影響力を小さくすることができるため、容量可変型圧縮機の高出力時の制御に対する応答性を高めることができる。また、連通制御手段は、流体の連通量を必要に応じて制御するものであるため、制御流体が漏れる量を減らすことができる。
前記弁体の背面側の空間は、前記吸入ポートと繋がっていてもよい。
これによれば、連通制御手段により弁体の背面側に供給された制御圧力の制御流体を吸入ポートに逃がすことができる。
前記弁体の背面側の空間は、絞りを介して前記吸入ポートと繋がっていてもよい。
これによれば、弁体の背面側を制御圧力に近い圧力に維持することができる。
前記バルブハウジングには、前記吸入ポートよりも前記弁体の背面側に前記弁体が挿通されるガイド孔が形成されるものであってもよい。
これによれば、弁体とバルブハウジングのガイド孔との間に形成されるクリアランスにより絞りを構成することができるため、容量制御弁の構造が簡素になる。
前記連通制御手段は、前記ソレノイドで発生する電磁力により前記制御ポートと前記弁体の背面側とを連通させるものであってもよい。
これによれば、ソレノイドへの高電流印加時に制御ポートと弁体の背面側とを連通させることにより、弁体に作用する制御圧力の影響力を小さくすることができるため、容量可変型圧縮機の高出力時の制御に対する応答性を高めることができる。
前記ソレノイドは、コイルと、プランジャと、センタポストと、前記プランジャと前記センタポストとの間に配置されたスプリングとを有し、
前記連通制御手段は、軸方向に貫通する貫通孔が形成された前記バルブハウジングと、前記貫通孔の開口端を閉塞可能な前記センタポストと、前記プランジャと、により構成され、
前記ソレノイドで発生する電磁力により前記センタポストが前記プランジャへ向けて移動可能であってもよい。
これによれば、ソレノイドへの高電流印加時にセンタポストをプランジャへ向けて移動させることにより、バルブハウジングの開口端を開放させて貫通孔を制御ポートと弁体の背面側とを連通させることができることから、ソレノイド自体の構造を利用して連通制御手段を構成することができるため、容量制御弁の構造を簡素にできる。
前記センタポストは、付勢手段により前記バルブハウジングに押し当てられ、前記付勢手段は、前記スプリングよりも付勢力が大きいものであってもよい。
これによれば、ソレノイドへの高電流印加時にセンタポストをプランジャへ向けて移動させることができるとともに、ソレノイドの電磁力によりプランジャおよび弁体を安定して動作させることができる。
前記連通制御手段は、前記バルブハウジングを軸方向に貫通する貫通孔に配置される付勢手段と、該付勢手段により閉弁方向に付勢される作動弁体と、により前記制御ポートと前記弁体の背面側の空間との連通を制御する制御圧力作動弁であってもよい。
これによれば、制御圧力が高まったときに付勢手段の付勢力に抗して制御圧力作動弁を開放させ、制御ポートと弁体の背面側とを連通させることにより、弁体に作用する制御圧力の影響力を小さくすることができるため、容量可変型圧縮機の高出力時の制御に対する応答性を高めることができる。
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に配置され前記弁体と連動可能に連結される補助スプリングが設けられていてもよい。
これによれば、弁体の動作を安定させることができる。
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。 本発明の実施例１の容量制御弁の構造を示す断面図である。 本発明の実施例１の容量制御弁の非通電状態においてＣＳ弁が開放された様子を示す要部拡大断面図である。 図３における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。 本発明の実施例１の制御圧力が高い場合においてソレノイドへの高電流印加時の様子を示す要部拡大断面図である。 図５における圧力分布を示す図である。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。 本発明の実施例１のＣＳ弁が閉塞された様子を示す要部拡大断面図である。 図７における圧力分布を示す図である。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。 本発明の実施例２の容量制御弁の構造を示す断面図である。 本発明の実施例２の容量制御弁の非通電状態においてＣＳ弁が開放された状態における圧力分布を示す図である。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。 本発明の実施例２のＣＳ弁が閉塞された状態における圧力分布を示す図である。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。 本発明の実施例１の容量制御弁の変形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８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目標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、吐出室２と制御室４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２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９が設けられている（図２参照）。
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および図３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の開閉制御を行うことにより、制御室４から吸入室３に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、吐出室２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４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４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、弁体としてのＣＳ弁体５１とバルブハウジング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の大径部５２の軸方向左端５２ａ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。
次いで、容量制御弁Ｖの構造について説明する。図２および図３に示されるように、容量制御弁Ｖは、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内に軸方向左端部が配置されるＣＳ弁体５１と、バルブハウジング１０に接続されＣＳ弁体５１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および図３に示されるように、ＣＳ弁体５１は、断面一定の柱状体である大径部５２と、大径部５２よりも小径であり軸方向左方に延出する小径部５３と、大径部５２よりも小径であり軸方向右方に延出する小径部５４と、から構成されており、ソレノイド８０のコイル８６に対して貫通配置されるロッドを兼ねている。
図２および図３に示されるように、バルブハウジング１０には、径方向に貫通し、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１１が形成されている。また、バルブハウジング１０の軸方向左端の内径側には、軸方向右方に凹む凹部１０ｄが形成されており、凹部１０ｄにはケース体１３が軸方向左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。このケース体１３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Ｐｃポート１２が形成されており、ケース体１３の内部はＰｃポート１２を介して制御流体が供給される制御流体供給室１４となっている。
また、ケース体１３の軸方向左端部には、軸方向に付勢する補助スプリング１８の軸方向左端が固着されており、補助スプリング１８の軸方向右端には、ＣＳ弁体５１の小径部５３が挿通・固定されるリング部材１９が固着されている。
バルブハウジング１０の内部には、弁室２０が形成され、弁室２０内にはＣＳ弁体５１の大径部５２の軸方向左端５２ａが軸方向に往復動自在に配置される。また、Ｐｓポート１１は、バルブハウジング１０の外周面から内径方向に延びて弁室２０と連通している。また、Ｐｃポート１２は、制御流体供給室１４および後述する連通路１５を介して弁室２０と連通している。
バルブハウジング１０の内周面には、制御流体供給室１４と弁室２０とを連通する連通路１５の弁室２０側の開口端縁にＣＳ弁座１０ａが形成されている。また、バルブハウジング１０の内周面には、ＣＳ弁座１０ａおよび弁室２０よりもソレノイド８０側にＣＳ弁体５１の外周面が摺動可能なガイド孔１０ｂが形成されている。すなわち、バルブハウジング１０には、その内周面にＣＳ弁座１０ａとガイド孔１０ｂとが一体に形成されている。尚、ガイド孔１０ｂの内周面とＣＳ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、ＣＳ弁体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。
また、バルブハウジング１０は、軸方向右端の内径側が軸方向左方に凹む凹部１０ｃが形成されており、センタポスト８２のフランジ部８２ｄが軸方向右方から挿嵌され、さらにその軸方向右方からケーシング８１が固定されることにより一体に接続されている。尚、バルブハウジング１０の凹部１０ｃの底面の内径側には、ガイド孔１０ｂのソレノイド８０側の開口端が形成されている。
また、バルブハウジング１０は、軸方向両端の凹部１０ｃ，１０ｄの底部同士の間に軸方向に延びる貫通孔２１が形成されており、制御流体供給室１４とソレノイド８０のケーシング８１内部の空間Ｓとを例えば高電流印加時に連通可能に構成されている。また、ケーシング８１内部の空間Ｓは、センタポスト８２内の空間と連通している。
図２および図３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の内径側とバルブハウジング１０の内径側との間に配置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がバルブハウジング１０内に配置されるＣＳ弁体５１と、ＣＳ弁体５１の軸方向右端部が挿嵌・固定されるプランジャとしての可動鉄心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ＣＳ弁５０の開弁方向である軸方向右方に付勢するスプリングとしてのコイルスプリング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には軸方向に付勢する付勢手段としてのウェーブスプリング１６が配置されている。ウェーブスプリング１６の軸方向左端には、金属などの剛性を有する環状板１７が固定されており、環状板１７の内径側は、センタポスト８２のフランジ部８２ｄまで延びている。好ましくは、センタポスト８２は、そのフランジ部８２ｄが環状板１７とバルブハウジング１０の凹部１０ｃの底部とで軸方向に略密封状に狭持されている。
また、ウェーブスプリング１６は、コイルスプリング８５よりもバネ定数が大きくなっている。具体的には、ウェーブスプリング１６は、コイルスプリング８５のバネ定数Ｋ８５よりもバネ定数Ｋ１６が高いバネ（Ｋ１６＞Ｋ８５）である。
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ＣＳ弁体５１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。
次いで、容量制御弁Ｖの動作、主に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２および図３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がコイルスプリング８５の付勢力と補助スプリング１８の付勢力とにより軸方向右方へと押圧されることで、ＣＳ弁体５１が軸方向右方へ移動し、ＣＳ弁体５１の大径部５２の軸方向左端５２ａがＣＳ弁座１０ａから離間し、ＣＳ弁５０が開放されている。
このとき、ＣＳ弁体５１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、補助スプリング１８の付勢力（Ｆｓｐ２）と、ＣＳ弁体５１の軸方向左端面に対する流体の圧力による力（ＦＰ１）が作用し、ＣＳ弁体５１の軸方向右端面に対する流体の圧力による力（ＦＰ２）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Ｆｒｏｄ＝Ｆｓｐ１＋Ｆｓｐ２＋ＦＰ１－ＦＰ２が作用している。尚、ＣＳ弁５０の開放時には、ＣＳ弁体５１の軸方向左端面に対する流体の圧力による力（ＦＰ１）は、ＣＳ弁体５１の小径部５３の軸方向左端に作用する制御流体供給室１４内の制御圧力Ｐｃによる力と、ＣＳ弁体５１の大径部５２の軸方向左端５２ａに作用する弁室２０内の流体の圧力による力である。一方ＣＳ弁体５１の軸方向右端面に対する流体の圧力による力（ＦＰ２）は、弁室２０からバルブハウジング１０のガイド孔１０ｂの内周面とＣＳ弁体５１の外周面との間の隙間を介してＣＳ弁体５１の背面側に回り込んだ流体、つまりケーシング８１の空間Ｓに存在する流体の圧力による力である。このＣＳ弁体５１の軸方向左端面に対する流体の圧力による力（ＦＰ１）は、ＣＳ弁体５１の軸方向右端面に対する流体の圧力による力（ＦＰ２）よりも相対的に高くなっている（ＦＰ１＞ＦＰ２）。
また、図４に示されるように、容量制御弁Ｖの非通電状態にあっては、環状板１７に対してウェーブスプリング１６の付勢力（Ｆｓｐ３）とＣＳ弁体５１の軸方向右端面に対する流体の圧力による力（ＦＰ２）とが作用している。このウェーブスプリング１６の付勢力（Ｆｓｐ３）とＣＳ弁体５１の軸方向右端面に対する流体の圧力による力（ＦＰ２）とにより、センタポスト８２がバルブハウジング１０に押し当てられており、このセンタポスト８２によりバルブハウジング１０の貫通孔２１の軸方向右側の開口端２１ａ（図５参照）が略密封状に閉塞されている。尚、図４において通電状態から非通電状態になった直後の圧力分布をドットにより示しており、時間の経過とともに容量制御弁Ｖ内の圧力が均一になることは言うまでもない。
次に、容量制御弁Ｖの通電状態について図７を参照して概略的に説明する。図７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（Ｆｓｏｌ）が力Ｆｒｏｄを上回る（Ｆｓｏｌ＞Ｆｒｏｄ）と、可動鉄心８４が軸方向左側、すなわちセンタポスト８２へ向けて引き寄せられ、可動鉄心８４に固定されたＣＳ弁体５１が軸方向左方へ共に移動することにより、ＣＳ弁体５１の軸方向左端５２ａがバルブハウジング１０のＣＳ弁座１０ａに着座し、ＣＳ弁５０が閉塞されている。
このとき、ＣＳ弁体５１には、軸方向左方に電磁力（Ｆｓｏｌ）、軸方向右方に力Ｆｒｏｄ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Ｆｒｏｄ－Ｆｓｏｌが作用している。尚、ＣＳ弁５０の閉塞時には、ＣＳ弁体５１の軸方向左端面に対する流体の圧力による力（ＦＰ１）は、Ｐｃポート１２の制御流体の制御圧力Ｐｃによる力である。
次いで、制御圧力Ｐｃが高い場合や制御圧力Ｐｃを急激に高めたい場合における、ＣＳ弁５０の全開状態、すなわち容量制御弁Ｖの非通電状態からＣＳ弁５０の全閉状態となるまでの状態を説明する。尚、以下、説明の便宜上、ＣＳ弁体５１の軸方向左端面に対する流体の圧力による力（ＦＰ１）を、制御流体供給室１４および弁室２０内の流体の圧力による力（ＦＰ１）、ＣＳ弁体５１の軸方向右端面に対する流体の圧力による力（ＦＰ２）を、空間Ｓ内の流体の圧力による力（ＦＰ２）という。
ＣＳ弁５０の全開状態において、制御圧力Ｐｃが高いときには、制御流体供給室１４および弁室２０内の流体の圧力による力（ＦＰ１）と空間Ｓ内の流体の圧力による力（ＦＰ２）との圧力差により生じる力が大きくなり、制御流体供給室１４および弁室２０内の流体の圧力による力（ＦＰ１）がＣＳ弁体５１に大きく作用して軸方向右方、すなわち開弁方向に付勢するので、ＣＳ弁体５１を軸方向左方に移動させるために大きな印加電流が必要になる。また、制御圧力Ｐｃを急激に低下させたい場合にもＣＳ弁体５１を軸方向左方に移動させるために大きな印加電流が必要になる。
図５および図６に示されるように、ソレノイド８０に大きな電流が印加される、すなわちソレノイド８０への高電流印加時と、センタポスト８２と可動鉄心８４との間に互いを引き寄せ合う大きな電磁力（Ｆｓｏｌ）が発生する。この電磁力（Ｆｓｏｌ）がウェーブスプリング１６の付勢力（ＦＰ３）およびケーシング８１の空間Ｓに存在する流体の圧力による力（ＦＰ２）を上回る（Ｆｓｏｌ＞ＦＰ３＋ＦＰ２）と、電磁力（Ｆｓｏｌ）によりセンタポスト８２が軸方向右方に移動し、バルブハウジング１０の凹部１０ｃの底部とセンタポスト８２の軸方向左端との間に隙間が形成される。これにより、制御流体供給室１４とケーシング８１の空間Ｓとが貫通孔２１を介して連通し、制御流体供給室１４から貫通孔２１を通ってケーシング８１の空間Ｓ内に流体が供給され、制御流体供給室１４および弁室２０内の流体の圧力による力（ＦＰ１）と空間Ｓ内の流体の圧力（ＦＰ２）による力との圧力差により生じる力が小さくなる。このように、貫通孔２１の軸方向右側の開口端２１ａ、センタポスト８２、可動鉄心８４は、Ｐｃポート１２とＣＳ弁体５１の背面側との連通を制御する連通制御手段として機能している。
制御流体供給室１４および弁室２０内の流体の圧力による力（ＦＰ１）と空間Ｓ内の流体の圧力による力（ＦＰ２）との圧力差により生じる力が小さくなると、前述のように、ウェーブスプリング１６は、コイルスプリング８５のバネ定数Ｋ８５よりもバネ定数Ｋ１６が高いバネ（Ｋ１６＞Ｋ８５）であるため、ウェーブスプリング１６の付勢力（ＦＰ３）が支配的に作用するようになり、図７および図８に示されるように、センタポスト８２を軸方向左方に押し戻すとともに、コイルスプリング８５が収縮されて可動鉄心８４とＣＳ弁体５１が軸方向左方へ共に移動し、ＣＳ弁体５１の大径部５２の軸方向左端５２ａがＣＳ弁座１０ａに着座し、ＣＳ弁５０が閉塞される。また、制御流体供給室１４および弁室２０内の流体の圧力による力（ＦＰ１）と空間Ｓ内の流体の圧力による力（ＦＰ２）との圧力差により生じる力が小さいので、制御流体供給室１４および弁室２０内の流体の圧力による力（ＦＰ１）によるＣＳ弁体５１への影響力が小さくなり、ＣＳ弁体５１を軸方向左方、すなわち閉弁方向にスムーズに動作させることができる。
これによれば、センタポスト８２を軸方向に移動させることでＰｃポート１２とＣＳ弁体５１の背面側、すなわちケーシング８１の空間Ｓとを連通させ、制御流体供給室１４内の制御流体をＣＳ弁体５１の背面側に供給し、ＣＳ弁体５１の開弁方向に作用する流体の圧力の影響力を小さくすることができるため、ＣＳ弁体５１を閉弁方向にスムーズに動作させることができ、容量可変型圧縮機Ｍの高出力時の制御に対する応答性を高めることができる。
また、センタポスト８２は、空間Ｓ内の流体の圧力と弁室２０内の流体の圧力との圧力差に応じて貫通孔２１を開放するように動作するものであるため、制御流体供給室１４内の制御流体をケーシング８１の空間Ｓ内に必要に応じて供給することができ、ＣＳ弁５０を高い精度で開度調整することができる。言い換えると、制御圧力と吸入圧力の差圧が小さいときには、ＣＳ弁体５１に作用する差圧により生じる力を許容しつつ、制御圧力と吸入圧力の差圧が大きい場合にはＣＳ弁体５１に作用する差圧により生じる力をキャンセルさせることができるので、ＣＳ弁体５１の制御精度と流体の漏れ量を少なくすることを両立することができる。
また、ケーシング８１の空間Ｓは、Ｐｓポート１１と連通しており、貫通孔２１を通じてケーシング８１の空間Ｓに供給された制御流体供給室１４内の制御流体をＰｓポート１１に逃がすことができる。このように既存のＰｓポート１１を利用して流体を逃がすことができるので容量制御弁Ｖの構造を簡素にできる。
また、ケーシング８１の空間Ｓは、絞りを介してＰｓポート１１と連通している。具体的には、ガイド孔１０ｂの内周面とＣＳ弁体５１の外周面との微小な隙間が絞りＯＲとして機能しており、ケーシング８１の空間Ｓ内の流体をＰｓポート１１に緩やかに逃がすことができ、弁室２０内の流体の圧力とケーシング８１の空間Ｓ内の流体の圧力との圧力差が小さい状態を維持できる。
また、絞りＯＲとしてガイド孔１０ｂの内周面とＣＳ弁体５１の外周面との微小な隙間を利用しているので、絞りとして別部材を用意しなくて済み、容量制御弁Ｖの構造を簡素にできる。
また、ソレノイド８０への高電流印加時にセンタポスト８２と可動鉄心８４との間で発生する電磁力により、センタポスト８２を可動鉄心８４側に移動させて貫通孔２１の開口端２１ａを開放させて制御流体供給室１４とケーシング８１の空間Ｓとを連通させる構成であるため、ソレノイド８０自体の構造を利用して連通制御手段を構成することができ、容量制御弁Ｖの構造を簡素にできる。
また、センタポスト８２は、ウェーブスプリング１６によりバルブハウジング１０に押し当てられており、ウェーブスプリング１６は、コイルスプリング８５よりも付勢力が大きくなっているので、ソレノイド８０への高電流印加時にセンタポスト８２を可動鉄心８４へ向けて移動させることができるとともに、ソレノイド８０への低電流印加時やセンタポスト８２に軸方向右方への意図しない外力が作用したときには、センタポスト８２が移動しないようにすることができる。
また、ＣＳ弁体５１は、軸方向両側でコイルスプリング８５と補助スプリング１８とにより軸方向に付勢されているので、ＣＳ弁体５１の軸方向の動作が安定する。また、ケース体１３をバルブハウジング１０に固定するまではＣＳ弁体５１に作用する補助スプリング１８の付勢力を調整することができる。尚、コイルスプリング８５と補助スプリング１８とのうち一方が設けられていれば他方の構成を省略してもよい。
また、バルブハウジング１０にＣＳ弁座１０ａとガイド孔１０ｂとが一体に形成されているので、ＣＳ弁体５１の動作の精度を高めることができる。
尚、本実施例では、環状板１７はセンタポスト８２の移動時に略変形しない剛性である例について説明したが、センタポスト８２の移動時に湾曲する弾性を有するものであってもよい。
また、ウェーブスプリング１６がセンタポスト８２に対して直接接触可能であれば、環状板１７の構成を省略してもよい。
実施例２に係る容量制御弁につき、図９～図１１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。尚、図９および図１０は制御流体供給室１４内の制御圧力Ｐｃが低い状態を示し、図１１は制御流体供給室１４内の制御圧力Ｐｃが高い状態を示している。
図９～図１１に示されるように、本実施例において、バルブハウジング１１０に形成される貫通孔２１０は、軸方向左端が制御流体供給室１４に連通する小径孔部２１１と、小径孔部２１１に軸方向右端から連続し該小径孔部２１１よりも大径の大径孔部２１２と、から構成されている。大径孔部２１２の軸方向右端は、バルブハウジング１１０とケーシング８１１とで軸方向に狭持されて略密封状に固定されるセンタポスト８２１により略密封状に閉塞されている。尚、本実施例においてセンタポスト８２１はバルブハウジング１１０またはケーシング８１１に対して接着や溶接により固定されていてもよい。
また、貫通孔２１０の大径孔部２１２には、ボール状の作動弁体３１と、軸方向右端がセンタポスト８２に固定され軸方向左端が作動弁体３１に当接する付勢手段としての復帰バネ３２と、が配置されている。これら作動弁体３１および復帰バネ３２は、制御流体供給室１４とケーシング８１１の空間Ｓとの連通を制御する制御圧力作動弁３０を構成している。
図１０に示されるように、制御流体供給室１４内の制御圧力Ｐｃが低い状態にあっては、作動弁体３１が復帰バネ３２により軸方向左方に付勢され、貫通孔２１０の小径孔部２１１の開口端に着座することで制御圧力作動弁３０が閉塞され、制御流体供給室１４とケーシング８１１内部の空間Ｓとが非連通状態となる。
このとき、作動弁体３１には、軸方向右方に向けて制御流体供給室１４内の制御圧力Ｐｃによる力（ＦＰ１１）が作用し、軸方向左方に向けて復帰バネ３２の付勢力（Ｆｓｐ１１）と、空間Ｓ内の流体の圧力による力（ＦＰ１２）が作用している（ＦＰ１１＜Ｆｓｐ１１＋ＦＰ１２）。
また、図１１に示されるように、制御流体供給室１４内の制御圧力Ｐｃが高い状態にあっては、作動弁体３１が復帰バネ３２の付勢力および空間Ｓ内の流体の圧力による力（ＦＰ１２）に抗して軸方向右方に移動することで制御圧力作動弁３０が開放され、制御流体供給室１４とケーシング８１１内部の空間Ｓとが連通状態となる。
このとき、作動弁体３１には、復帰バネ３２の付勢力（Ｆｓｐ１１）および空間Ｓ内の流体の圧力による力（ＦＰ１２）を上回る制御流体供給室１４内の制御圧力Ｐｃによる力（ＦＰ１１）が軸方向右方に向けて作用している（ＦＰ１１＞Ｆｓｐ１１＋ＦＰ１２）。
図１１の状態のように、制御圧力作動弁３０が開放され、制御流体供給室１４とケーシング８１１の空間Ｓとが連通状態となると、制御流体供給室１４とケーシング８１１の空間Ｓとの流体の圧力差が小さくなるので、制御流体供給室１４および弁室２０内の流体の圧力による力（ＦＰ１）によるＣＳ弁体５１への影響力が小さくなり、ＣＳ弁体５１を軸方向左方、すなわち閉弁方向にスムーズに動作させることができる。
このように、制御流体供給室１４内の制御圧力Ｐｃが高まったときに復帰バネ３２の付勢力に抗して作動弁体３１を動作させ、制御圧力作動弁３０を開放させることで、Ｐｃポート１２とケーシング８１１の空間Ｓとを連通させることにより、ＣＳ弁体５１に作用する弁室２０内の流体の圧力の影響力を小さくすることができるため、容量可変型圧縮機Ｍの高出力時の制御に対する応答性を高めることができる。
また、ガイド孔１０ｂの内周面とＣＳ弁体５１の外周面との微小な隙間からケーシング８１１の空間Ｓ内の流体をＰｓポート１１に緩やかに逃がすことができるので、制御圧力作動弁３０が開放した状態を維持できる。具体的には、ケーシング８１１の空間Ｓ内の流体の圧力が急激に上昇して即座に制御圧力作動弁３０が閉塞することを回避できる。
次いで、実施例１の容量制御弁の変形例について説明する。図１２に示される本変形例の容量制御弁Ｖ’のように、実施例１のケース体１３、補助スプリング１８、リング部材１９の構成が省略されていてもよい。この場合、バルブハウジング１０の凹部１０ｄがＰｃポートと制御流体供給室１４とを兼ねている。このようにケース体１３、補助スプリング１８、リング部材１９の構成を省略してもコイルスプリング８５によりＣＳ弁体５１を軸方向右方に付勢できる。
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１，２では、ＣＳ弁体５１の背面側である空間ＳにＰｓポート１１がガイド孔１０ｂの内周面とＣＳ弁体５１の外周面との微小な隙間である絞りＯＲを介して連通する形態を例示したが、これに限られず、ＣＳ弁体５１の背面側とＰｓポート１１とが大きな開口で連通し、該開口にオリフィス等の絞り部材を設けてもよい。また、ＣＳ弁体５１の背面側とＰｓポート１１との間に絞りを設けずに、大きな開口で連通していてもよい。
また、前記実施例１では、ソレノイド８０の電磁力によりセンタポスト８２が動作することで制御流体供給室１４と空間Ｓとが連通する形態を例示したが、これに限られず、センタポスト８２とは別の部材がソレノイドの電磁力により動作して制御流体供給室１４と空間Ｓとが連通するようになっていてもよい。
また、前記実施例１，２では、ＣＳ弁体はソレノイド８０のコイル８６に貫通配置される駆動ロッドに設けられる形態を説明したが、これに限らず、ＣＳ弁体が別体のロッドと軸方向に共に往復動自在となるように構成されていてもよい。
また、前記実施例１，２では、バルブハウジングの内周面にＣＳ弁座とガイド孔とが一体に形成されるものとして説明したが、これに限らず、ＣＳ弁座を有するバルブハウジングとガイド孔を有するバルブハウジングとが別体に設けられていてもよい。
また、ガイド部は、バルブハウジングに形成されるものに限らず、例えばセンタポスト８２の挿通孔８２ｃの一部に形成されていてもよい。
１ ケーシング
２ 吐出室
３ 吸入室
４ 制御室
１０ バルブハウジング
１０ａ ＣＳ弁座
１１ Ｐｓポート
１２ Ｐｃポート
１３ ケース体
１４ 制御流体供給室
１６ ウェーブスプリング（付勢手段）
１８ 補助スプリング
２０ 弁室
２１ 貫通孔（連通制御手段）
２１ａ 開口端
３０ 制御圧力作動弁
３１ 作動弁体
３２ 復帰バネ（付勢手段）
５０ ＣＳ弁
５１ ＣＳ弁体（弁体）
８０ ソレノイド
８１ ケーシング
８２ センタポスト（連通制御手段）
８４ 可動鉄心（連通制御手段、プランジャ）
８５ コイルスプリング（スプリング）
１１０ バルブハウジング
２１０ 貫通孔（連通制御手段）
Ｍ 容量可変型圧縮機
ＯＲ 絞り
Ｐｃ 制御圧力
Ｐｄ 吐出圧力
Ｐｓ 吸入圧力
Ｓ 空間
Ｖ 容量制御弁

Claims (7)

  1. 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弁体と、
    前記弁体を前記ソレノイドによる駆動方向と反対方向に付勢するスプリングと、
    ＣＳ弁座と前記弁体とにより構成され前記弁体の移動により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、を備え、
    前記ＣＳ弁の開閉により制御圧力の制御を行う容量制御弁であって、
    前記制御ポートと前記弁体の背面側の空間との連通を制御する連通制御手段と、を備え、
    前記連通制御手段は、前記ソレノイドで発生する電磁力により前記制御ポートと前記弁体の背面側とを連通させるものであり、
    前記ソレノイドは、コイルと、プランジャと、センタポストと、前記プランジャと前記センタポストとの間に配置された前記スプリングとを有し、
    前記連通制御手段は、軸方向に貫通する貫通孔が形成された前記バルブハウジングと、前記貫通孔の開口端を閉塞可能な前記センタポストと、前記プランジャと、により構成され、
    前記ソレノイドで発生する電磁力により前記センタポストが前記プランジャへ向けて移動可能である容量制御弁。
  2. 前記センタポストは、付勢手段により前記バルブハウジングに押し当てられ、前記付勢手段は、前記スプリングよりも付勢力が大きい請求項１に記載の容量制御弁。
  3. 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弁体と、
    前記弁体を前記ソレノイドによる駆動方向と反対方向に付勢するスプリングと、
    ＣＳ弁座と前記弁体とにより構成され前記弁体の移動により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、を備え、
    前記ＣＳ弁の開閉により制御圧力の制御を行う容量制御弁であって、
    前記制御ポートと前記弁体の背面側の空間との連通を制御する連通制御手段と、を備え、
    前記連通制御手段は、前記バルブハウジングを軸方向に貫通する貫通孔に配置される付勢手段と、該付勢手段により閉弁方向に付勢される作動弁体と、により前記制御ポートと前記弁体の背面側の空間との連通を制御する制御圧力作動弁である容量制御弁。
  4. 前記弁体の背面側の空間は、前記吸入ポートと繋がっている請求項１ないし３のいずれかに記載の容量制御弁。
  5. 前記弁体の背面側の空間は、絞りを介して前記吸入ポートと繋がっている請求項４に記載の容量制御弁。
  6. 前記バルブハウジングには、前記吸入ポートよりも前記弁体の背面側に前記弁体が挿通されるガイド孔が形成されている請求項５に記載の容量制御弁。
  7. 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に配置され前記弁体と連動可能に連結される補助スプリングが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。
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