JPWO2019225628A1

JPWO2019225628A1 - 容量制御弁

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Publication number: JPWO2019225628A1
Application number: JP2020521268A
Authority: JP
Inventors: 大千栗原; 小川　義博; 義博小川; 啓吾白藤; 康平福留; 真弘葉山; 貴裕江島; ▲高▼橋　渉; 渉 ▲高▼橋
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 2018-05-23
Filing date: 2019-05-22
Publication date: 2021-06-17
Anticipated expiration: 2039-05-22
Also published as: EP3816439B1; CN112119216A; US20210372396A1; KR20210005902A; WO2019225628A1; KR102420987B1; CN112119216B; JP7242663B2; EP3816439A1; US11225962B2; EP3816439A4

Abstract

差圧に対する応答性が良い容量制御弁を提供する。バルブハウジング１０と、ソレノイド８０の駆動力により開閉する主弁５０と、感圧室４０の圧力により開閉する感圧弁５３と、圧力により移動する差圧弁体９１により開閉される差圧弁９０とを備え、感圧弁５３の開閉により制御ポート１４と吸入ポート１３とを中間連通路５５により連通可能な容量制御弁Ｖであって、アダプタ７０には、差圧弁体９１が収容される収容部７０ｄと、制御ポート１４と収容部７０ｄとを連通する圧力導入路７０ｅと、差圧弁９０の開放時に制御ポート１４と吸入ポート１３とを連通する差圧連通路７０ｆと、が形成され、収容部７０ｄには、差圧弁体９１を挟んで差圧弁９０の開閉方向両側に第１付勢手段９２と第２付勢手段９３とが介在している。

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（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。

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。

このような容量可変型圧縮機は、容量可変型圧縮機が停止した後、長時間停止状態に放置されると、容量可変型圧縮機の吸入圧力Ｐｓ、吐出圧力Ｐｄおよび制御圧力Ｐｃが均圧となり、制御圧力Ｐｃおよび吸入圧力Ｐｓは連続駆動時における制御圧力Ｐｃおよび吸入圧力Ｐｓよりもはるかに高い状態となる。この状態から容量可変型圧縮機を起動する際には、制御圧力Ｐｃは連続駆動時よりもはるかに高い状態にあるため、吐出量を目標値に制御するまでに長い時間を要していた。このことから、容量可変型圧縮機の起動時に、容量可変型圧縮機の制御室内から流体を短時間で排出するようにした容量制御弁がある。

特許文献１に示される容量制御弁は、外部と連通する吐出ポート、吸入ポート、制御ポートが形成されるバルブハウジングと、バルブハウジングに形成される主弁座と接離し吐出ポートと制御ポートとの連通を開閉する主弁部を有し、ソレノイドの駆動力により開閉動作を行う弁体と、制御ポートと吸入ポートとを連通させる中間連通路と、周囲の流体圧に応じて弁体に主弁の開弁方向への付勢力を付与する感圧体と、感圧体の伸縮方向の自由端に設けられ弁体に一体に設けられる感圧弁座と接離し中間連通路を介した制御ポートと吸入ポートとの連通を開閉可能なアダプタと、アダプタ内における差圧に応じて感圧弁座の内径側に形成される差圧弁座と接離し中間連通路を介した制御ポートと吸入ポートとの連通を開閉可能な差圧弁部を有する差圧弁体と、アダプタ内に配置され差圧弁体に差圧弁の開弁方向への付勢力を付与するスプリングと、を備えている。また、アダプタには、差圧弁体によりアダプタの底部側に画成される空間に制御ポートからの流体圧を導入する圧力導入孔と、アダプタの先端部に形成されるスリットとが設けられている。

容量制御弁において、差圧弁体に作用する差圧が小さい状態では、圧力導入孔から導入される流体圧が差圧弁体を差圧弁の閉弁方向に移動させる力と、中間連通路から導入される流体圧が差圧弁体を差圧弁の開弁方向に移動させる力とが略バランスし、スプリングの付勢力により差圧弁体が移動して差圧弁が開放するため、スリットから中間連通路を通して制御ポートから吸入ポートへ流体を排出することができる。また、差圧弁の開放時に差圧弁体をアダプタの底部に当接させることにより、スプリングの付勢力を感圧体の収縮方向に作用させて感圧弁の開放を補助できるため、制御ポートから吸入ポートへ流体を排出するための流路断面積を大きくした状態を維持しやすくなっている。

特許第５５５７９０１号公報（第６頁、第２図）

このように、特許文献１の容量制御弁は、アダプタ内における差圧により差圧弁を開放させるとともに、差圧弁体をアダプタの底部に当接させてスプリングの付勢力を感圧体の収縮方向に作用させて感圧弁の開放を補助できるようにしたものであるが、アダプタ内における差圧が小さくなり、スプリングの付勢力を受けて差圧弁体が差圧弁の開弁方向に移動を開始しても、差圧弁体がアダプタの底部に当接するまでの間は感圧体にスプリングの付勢力を作用させることができないため、差圧に対する応答性が悪くなってしまっていた。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、差圧に対する応答性が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、
吐出ポート、吸入ポートおよび制御ポートが形成されたバルブハウジングと、
主弁座と接離する主弁を構成しソレノイドの駆動力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弁体と、
前記制御ポートが形成された感圧室の圧力により開閉する感圧弁と、
前記弁体から前記感圧室に延び感圧体と共に前記感圧弁を構成する感圧弁部材と、
前記感圧弁のアダプタの内径側に設けられ、差圧弁座と圧力により移動する差圧弁体により構成される差圧弁とを備え、
前記弁体と前記感圧弁部材とに中間連通路が形成されており、前記感圧弁の開閉により前記制御ポートと前記吸入ポートとを前記中間連通路により連通させることが可能な容量制御弁であって、
前記アダプタには、前記差圧弁体が収容される収容部と、前記制御ポートと前記収容部とを連通する圧力導入路と、前記差圧弁の開放時に前記制御ポートと前記吸入ポートとを連通する差圧連通路と、が形成され、
前記収容部には、前記差圧弁体を挟んで前記差圧弁の開閉方向両側に第１付勢手段と第２付勢手段とが介在していることを特徴としている。
この特徴によれば、収容部内の差圧が小さくなったときに第１付勢手段および第２付勢手段の付勢力により差圧弁体を差圧弁の開弁方向に移動させて差圧弁を開弁することができるとともに、感圧弁が閉弁している間は第１付勢手段の付勢力が第２付勢手段を介してアダプタに伝えられ、感圧体を収縮させる力として作用させることができるため、感圧弁の開放を補助することができ、容量制御弁の差圧に対する応答性を高めることができる。

好適には、前記収容部において、前記第１付勢手段と前記第２付勢手段とは互いに圧縮による付勢力を常に作用させている。
これによれば、第１付勢手段と第２付勢手段との付勢力より感圧弁の開放を常に補助することができる。

好適には、前記差圧弁体と前記収容部によって前記圧力導入路により前記感圧室と連通する圧力導入空間が形成され、
前記差圧弁体には、前記中間連通路と前記圧力導入空間とを連通する貫通孔が設けられている。
これによれば、中間連通路と圧力導入空間との間で貫通孔を通して流体を流通させることができるため、収容部内において差圧弁体を差圧弁の開閉方向に移動させやすい。

好適には、前記差圧弁体には、前記第２付勢手段の弾性変形領域内において前記アダプタに当接する突起部が設けられている。
これによれば、第２付勢手段の弾性変形領域内において差圧弁体の突起部がアダプタに当接するため、第２付勢手段に過大な負荷がかからない。

好適には、前記差圧弁体は、前記突起部が前記アダプタに当接する前記第２付勢手段の弾性変形領域内において前記差圧連通路よりも前記圧力導入空間側に位置している。
これによれば、差圧弁体は第２付勢手段の弾性変形領域内において移動するため、その移動が円滑である。

好適には、前記第１付勢手段と前記第２付勢手段とは、前記差圧弁体を挟んで対向している。
これによれば、第１付勢手段と第２付勢手段とを安定して配置できる。

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。実施例１の容量制御弁の通電状態（起動時）において主弁が閉塞され、感圧弁が閉塞され、差圧弁が開放された様子を示す断面図である。実施例１の容量制御弁の非通電状態において主弁が開放され、感圧弁が開放され、差圧弁が開放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（起動時）において主弁が閉塞され、感圧弁が閉塞され、差圧弁が開放された様子を示す図２の拡大断面図である。実施例１の容量制御弁の通電状態（通常制御時）において主弁が閉塞され、感圧弁が閉塞され、差圧弁が閉塞された様子を示す拡大断面図である。実施例１の容量制御弁の通電状態（通常制御時）において図５の状態から収容部内の差圧に応じて差圧弁が比例的に開閉制御され、コイルスプリングを介して感圧体に付勢力が作用している様子を示す拡大断面図である。実施例１の容量制御弁の変形例を示す要部拡大断面図である。本発明に係る実施例２の容量制御弁を示す要部拡大断面図である。本発明に係る実施例３の容量制御弁を示す要部拡大断面図である。本発明に係る実施例４の容量制御弁を示す要部拡大断面図である。

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における主弁５０、副弁５４の開閉制御を行うとともに、周囲の流体圧により感圧弁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。

本実施例において、主弁５０は、弁体としての主副弁体５１とバルブハウジング１０の内周面に形成された主弁座１０ａとにより構成されており、主副弁体５１の軸方向左端５１ａは主弁座１０ａに接離するようになっている。副弁５４は、主副弁体５１と固定鉄心８２の開口端面、すなわち軸方向左端面に形成される副弁座８２ａとにより構成されており、主副弁体５１の軸方向右側の段部５１ｂは副弁座８２ａに接離するようになっている。感圧弁５３は、感圧体６０を構成するアダプタ７０と感圧弁部材５２の軸方向左端部に形成される感圧弁座５２ａとにより構成されており、アダプタ７０の軸方向右端７０ａは感圧弁座５２ａに接離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た主副弁体５１、感圧弁部材５２と、周囲の流体圧に応じて主副弁体５１、感圧弁部材５２に軸方向右方への付勢力を付与する感圧体６０と、バルブハウジング１０に接続され主副弁体５１、感圧弁部材５２に駆動力を及ぼすソレノイド８０と、アダプタ７０の内部に設けられる差圧弁９０と、から主に構成されている。本実施例において、差圧弁９０は、後述する差圧弁体９１と、感圧弁部材５２の軸方向左端、かつ感圧弁座５２ａの内径側に形成される差圧弁座５２ｂとにより構成されており、差圧弁体９１の軸方向右端９１ａは差圧弁座５２ｂに接離するようになっている（図４〜図６参照）。

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の内径側において軸方向に往復動自在、かつその軸方向左端部が主副弁体５１と接続固定される駆動ロッド８３と、駆動ロッド８３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、軸方向左端の径方向中心から軸方向右方に凹む凹部８１ｂが形成され、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、円筒部８２ｂの軸方向左端の径方向中心から軸方向右方に凹む凹部８２ｅが形成されている。

図２に示されるように、バルブハウジング１０は、軸方向左端部に仕切調整部材１１が圧入されることにより有底略円筒形状を成している。バルブハウジング１０の内部には、主副弁体５１、感圧弁部材５２が軸方向に往復動自在に配置され、バルブハウジング１０の内周面の一部には、主副弁体５１の外周面が摺接可能な小径のガイド面１０ｂが形成されている。尚、仕切調整部材１１は、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６０の付勢力を調整できるようになっている。

また、バルブハウジング１０の内部には、主副弁体５１の軸方向左端５１ａ側が配置される主弁室２０と、主副弁体５１の背圧側、すなわち軸方向右側に形成される副弁室３０と、主弁室２０を基準として副弁室３０とは反対側の位置に形成される感圧室４０と、が形成されている。尚、副弁室３０は、主副弁体５１の背圧側の外周面と、固定鉄心８２の開口端面、すなわち軸方向左端面および凹部８２ｅと、バルブハウジング１０のガイド面１０ｂよりも軸方向右側の内周面とにより画成されている。

また、バルブハウジング１０には、主弁室２０と容量可変型圧縮機Ｍの吐出室２とを連通する吐出ポートとしてのＰｄポート１２と、副弁室３０と容量可変型圧縮機Ｍの吸入室３とを連通する吸入ポートとしてのＰｓポート１３と、感圧室４０と容量可変型圧縮機Ｍの制御室４とを連通する制御ポートとしてのＰｃポート１４と、が形成されている。

図２に示されるように、主副弁体５１は、略円筒形状に構成されており、軸方向左端部には、略円筒形状かつ側面視略砲台形状の感圧弁部材５２が接続固定され、軸方向右端部には、駆動ロッド８３が接続固定されており、これらは一体に軸方向に移動するようになっている。また、主副弁体５１および感圧弁部材５２の内部には、中空孔が接続されることにより軸方向に亘って貫通する中間連通路５５が形成されている。尚、中間連通路５５は、主副弁体５１の軸方向右端部において径方向に貫通する複数の貫通孔５１ｃを介して副弁室３０と連通している。

また、感圧弁部材５２には、感圧室４０と中間連通路５５とを連通する補助連通路５６が形成されている。尚、補助連通路５６は、感圧室４０と中間連通路５５との圧力を平衡調整させるための固定オリフィスとして機能している。

図２に示されるように、感圧体６０は、コイルスプリング６２が内蔵されるベローズコア６１と、ベローズコア６１の軸方向右端部、すなわち伸縮方向の自由端に形成されるアダプタ７０と、から主に構成され、ベローズコア６１の軸方向左端は、仕切調整部材１１に固定されている。

また、感圧体６０は、感圧室４０内に配置されており、コイルスプリング６２とベローズコア６１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の軸方向右端７０ａを感圧弁部材５２の感圧弁座５２ａに着座させるようになっている。また、アダプタ７０は、周囲の流体圧に応じてアダプタ７０を軸方向左方に移動させる力が付与されるようになっている。尚、感圧体６０は、中間連通路５５内における吸入圧力Ｐｓが高い場合や、感圧室４０の圧力が高い場合には周囲の流体圧により収縮し、アダプタ７０の軸方向右端７０ａを感圧弁部材５２の感圧弁座５２ａから離間させるように作動することにより、感圧弁５３を開放させる（図３参照）。

図３〜図６に示されるように、アダプタ７０は、円筒部７０ｂと、円筒部７０ｂの軸方向左端部に形成される底部７０ｃとにより有底略円筒形状に構成され、アダプタ７０の内部には、軸方向右方に開口する収容部７０ｄが形成されている。また、アダプタ７０には、円筒部７０ｂの軸方向左端部において径方向に貫通する複数の圧力導入路としての圧力導入孔７０ｅと、円筒部７０ｂの軸方向右端部、すなわちアダプタ７０の軸方向右端７０ａにおいて径方向に延びる複数の差圧連通路としてのスリット７０ｆと、が設けられている。

差圧弁体９１は、円筒部９１ｂと、円筒部９１ｂの軸方向左端部に形成される底部９１ｃとにより有底略円筒形状に構成され、アダプタ７０の収容部７０ｄに内嵌されている。尚、差圧弁体９１の円筒部９１ｂの外周面とアダプタ７０の円筒部７０ｂの内周面との間は、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、差圧弁体９１は軸方向にスムーズに移動可能となっている。

また、アダプタ７０の収容部７０ｄは、差圧弁体９１によって軸方向右側において中間連通路５５と連続する空間Ｓ１と、軸方向左側において圧力導入孔７０ｅを介して感圧室４０と連通する圧力導入空間としての空間Ｓ２とに仕切られている。また、差圧弁体９１の底部９１ｃには、軸方向に貫通する複数の貫通孔９１ｄが設けられており、アダプタ７０の収容部７０ｄに形成される空間Ｓ１，Ｓ２は、貫通孔９１ｄにより連通されている。尚、説明の便宜上、貫通孔９１ｄの径を大きく図示しているが、貫通孔９１ｄは空間Ｓ１，Ｓ２間において流体の流動が可能な程度の大きさに形成されていればよい。

また、差圧弁体９１は、アダプタ７０の収容部７０ｄにおいて、空間Ｓ１側に介在する第１付勢手段としてのコイルスプリング９２により、差圧弁９０の開弁方向、すなわち軸方向左方に付勢されるとともに、空間Ｓ２側に介在する第２付勢手段としてのコイルスプリング９３により、差圧弁の閉弁方向、すなわち軸方向右方に付勢されている。尚、コイルスプリング９２，９３は、いわゆる圧縮バネであり、アダプタ７０の収容部７０ｄにおいて、差圧弁体９１の底部９１ｃを挟んで軸方向に対向配置されることにより、コイルスプリング９２，９３は互いに圧縮による付勢力を常に作用させている状態となっている。

コイルスプリング９２は、アダプタ７０の収容部７０ｄにおいて、差圧弁体９１の底部９１ｃに設けられる環状凹部９１ｅに挿嵌された状態で軸方向左端を差圧弁体９１の底部９１ｃの軸方向右端面に当接させるとともに、軸方向右端を感圧弁部材５２の軸方向左端面に当接させた状態で固定されている。また、コイルスプリング９３は、アダプタ７０の底部７０ｃに設けられる凹部７０ｇに内嵌された状態で軸方向左端をアダプタ７０の底部７０ｃの軸方向右端面に当接させるとともに、軸方向右端を差圧弁体９１の底部９１ｃの軸方向左端面に当接させた状態で固定されている。

また、差圧弁体９１には、底部９１ｃの軸方向左端面の径方向中心から空間Ｓ２側、すなわち軸方向左方側に突出する突起部９１ｆが設けられている。突起部９１ｆは、コイルスプリング９３の弾性変形領域内において軸方向左端をアダプタ７０の底部７０ｃの軸方向右端面に当接可能となっている（図３および図４参照）。尚、差圧弁体９１は、軸方向左側の突起部９１ｆがアダプタ７０の底部７０ｃに当接した状態において、軸方向右端９１ａがアダプタ７０の軸方向右端７０ａに設けられるスリット７０ｆよりも軸方向左側に入り込むように構成されている。

次いで、差圧弁９０の開閉機構について説明する。差圧弁体９１に対して軸方向両側から作用する制御圧力Ｐｃおよび吸入圧力Ｐｓが均衡した状態（Ｐｃ＝Ｐｓ）では、アダプタ７０の収容部７０ｄ内に配置される差圧弁体９１において、空間Ｓ１側から差圧弁９０の開弁方向、すなわち軸方向左方に作用する圧力と、空間Ｓ２側から差圧弁９０の閉弁方向、すなわち軸方向右方に作用する圧力の受圧面積は略同一に構成されているため、差圧弁体９１に対して軸方向両側から作用する圧力が均衡し、差圧弁体９１はコイルスプリング９２，９３の付勢力により軸方向左方へ移動し、差圧弁体９１の軸方向右端９１ａが差圧弁座５２ｂから離間することにより、差圧弁９０は開放される（図４参照）。尚、差圧弁体９１において、差圧弁９０の開弁方向に中間連通路５５としての空間Ｓ１側から圧力が作用する受圧面、すなわち差圧弁体９１の軸方向右端９１ａおよび底部９１ｃの軸方向右端面と、閉弁方向に空間Ｓ２側から圧力が作用する受圧面、すなわち突起部９１ｆおよび底部９１ｃの軸方向左端面は、軸方向に対向している。

一方、制御室４に連通する感圧室４０の制御圧力Ｐｃよりも吸入室３に連通する副弁室３０の吸入圧力Ｐｓが低い状態（Ｐｃ＞Ｐｓ）では、差圧弁体９１に中間連通路５５としての空間Ｓ１側から作用する圧力は、圧力導入孔７０ｅを通して感圧室４０から制御圧力Ｐｃが導入される空間Ｓ２側から作用する圧力より小さくなり、すなわち軸方向に差圧が発生し、差圧弁体９１に軸方向右方へ移動させる力（図５において白矢印で図示）が作用し、差圧弁体９１はコイルスプリング９２の付勢力に抗し軸方向右方へ移動し、差圧弁９０は閉塞される（図５参照）。

次いで、容量制御弁Ｖの非通電状態が継続された状態の態様について説明する。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６２とベローズコア６１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、主副弁体５１、感圧弁部材５２が軸方向右方へ移動し、主副弁体５１の軸方向右側の段部５１ｂが固定鉄心８２の副弁座８２ａに着座し副弁５４が閉塞される。このとき、主副弁体５１の軸方向左端５１ａがバルブハウジング１０の内周面に形成された主弁座１０ａから離間し、主弁５０が開放されている。

このように、容量制御弁Ｖの非通電状態において、容量可変型圧縮機Ｍの吐出室２内の流体は、主弁５０が開放されることで、吐出室２から容量制御弁Ｖを経由して制御室４に流入していく。これは、吐出圧力Ｐｄが制御圧力Ｐｃより高い圧力であるためである。

制御圧力Ｐｃは、容量制御弁Ｖを経由して制御室４に吐出圧力Ｐｄが流入することで非通電状態前の制御圧力Ｐｃよりも高く、かつ吸入圧力Ｐｓよりも高い圧力となっており、関係式で表すとＰｄ≧Ｐｃ＞Ｐｓとなっている。そのため、制御室４内の流体は、前述した制御室４と吸入室３とを直接連通する連通路および固定オリフィスを経由して吸入室３に流入していく。これら流体の流入は、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓと制御圧力Ｐｃが平衡するまで行われる。そのため、容量制御弁Ｖが非通電状態で長時間放置されると、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓと制御圧力Ｐｃが平衡し均圧（Ｐｄ＝Ｐｃ＝Ｐｓ）となり、吸入圧力Ｐｓと制御圧力Ｐｃは、連続駆動時における圧力よりもはるかに高い状態となる。このとき、制御室４内の流体の一部で液化が起こることがある。尚、制御室４の制御圧力Ｐｃと吸入室３の吸入圧力Ｐｓとの圧力が平衡し均圧となることにより、容量制御弁Ｖにおいて、アダプタ７０の収容部７０ｄ内に配置される差圧弁体９１に対して軸方向両側、すなわち空間Ｓ１，Ｓ２側から作用する圧力が均衡するため、差圧弁体９１はコイルスプリング９２，９３の付勢力により軸方向左方へ移動し、差圧弁９０が開放される（図３参照）。また、感圧体６０は、連続駆動時よりもはるかに高い状態にある感圧室４０の圧力により収縮するため、アダプタ７０の軸方向右端７０ａが感圧弁部材５２の感圧弁座５２ａから離間し、感圧弁５３が開放される（図３参照）。さらに、差圧弁９０が開放され、突起部９１ｆがアダプタ７０の底部７０ｃに当接した状態では、コイルスプリング９２，９３の付勢力を突起部９１ｆを介してアダプタ７０に伝え、感圧体６０を収縮させる力として作用させることができるため、感圧弁５３の開放が補助されている。

次いで、容量可変型圧縮機Ｍの起動時において、容量制御弁Ｖを経由して制御室４内から液化した流体が排出されるまでの態様について説明する。

容量制御弁Ｖは、図３に示される非通電状態、すなわち主弁５０が開放された状態からソレノイド８０のコイル８６に通電されることで励磁され磁力を発生させ、主副弁体５１が軸方向左方へと移動することにより、主副弁体５１の軸方向左端５１ａがバルブハウジング１０の内周面に形成された主弁座１０ａに着座し、主弁５０が閉塞される。このとき、主副弁体５１の軸方向右側の段部５１ｂが固定鉄心８２の副弁座８２ａから離間し、副弁５４が開放される（図２参照）。

また、容量可変型圧縮機Ｍの起動時においては、ピストン７のストロークにより吸入室３の吸入圧力Ｐｓが僅かに低下するため、制御室４の制御圧力Ｐｃと吸入室３の吸入圧力Ｐｓとの圧力差により、容量制御弁Ｖにおいて、Ｐｃポート１４が設けられる感圧室４０内から感圧弁５３および差圧弁９０を介して中間連通路５５を通り、副弁５４を介してＰｓポート１３（図２参照）に向かう流体の流れが発生する。

これによれば、本実施例の容量制御弁Ｖは、容量可変型圧縮機Ｍの起動時には、差圧弁９０を開放しＰｃポート１４からＰｓポート１３を連通させることにより、制御室４の液化した冷媒を排出することができるため、差圧弁９０を介して液化した流体を短時間で排出し起動時の応答性を高めることができる。尚、制御室４の液化した冷媒が排出されることに伴い感圧室４０内の圧力が低下することにより、感圧体６０が伸張してアダプタ７０の軸方向右端７０ａが感圧弁部材５２の感圧弁座５２ａに着座し、感圧弁５３が閉塞される（図４参照）。

次いで、容量可変型圧縮機Ｍの連続駆動時における容量制御弁Ｖの通常制御の態様について説明する。図４に示されるように、容量制御弁Ｖは、最大容量の状態においては、ソレノイド８０のコイル８６に通電されることで励磁され磁力を発生させ、主副弁体５１が軸方向左方へと移動することにより、主副弁体５１の軸方向左端５１ａがバルブハウジング１０の内周面に形成された主弁座１０ａに着座し、主弁５０が閉塞される。このとき、主副弁体５１の軸方向右側の段部５１ｂが固定鉄心８２の開口端面に形成される副弁座８２ａから離間し、副弁５４が開放されている。また、最大容量の状態においては、制御圧力Ｐｃおよび吸入圧力Ｐｓが均衡した状態（Ｐｃ＝Ｐｓ）で維持されることから、差圧弁体９１はコイルスプリング９２，９３の付勢力により軸方向左方へ移動した状態に保持され、差圧弁体９１の軸方向右端９１ａが差圧弁座５２ｂから離間することにより、差圧弁９０が開放される。

これによれば、本実施例の容量制御弁Ｖは、感圧室４０の圧力、すなわち制御圧力Ｐｃが低く感圧弁５３が開弁しない程度の時でも、差圧弁９０を開放しアダプタ７０の軸方向右端７０ａに設けられるスリット７０ｆを介してＰｃポート１４からＰｓポート１３を連通させることにより、制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓを均圧（同圧）に維持することができる。そのため、制御室４のシリンダ４ａ内におけるピストン７のストロークを安定させ、最大容量の状態を維持して運転効率を高めることができる。ここで、差圧弁９０と感圧弁５３とは、いずれも制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧により開放するものであるが、差圧弁９０は感圧弁５３よりも小さい差圧で動作するように設定されている。

また、アダプタ７０の収容部７０ｄには、収容部７０ｄ内、すなわち空間Ｓ１，Ｓ２間の差圧が小さくなったときに、差圧弁体９１をコイルスプリング９２，９３の付勢力により差圧弁９０の開弁方向に移動させることができるとともに、感圧弁５３が閉弁している間は差圧弁９０の開弁方向に作用するコイルスプリング９２の付勢力がコイルスプリング９３を介してアダプタ７０に伝えられ、感圧体６０を収縮させる力（図３および図４において実線矢印で図示）として作用させることができる。さらに、図６に示されるように、差圧弁体９１が差圧弁座５２ｂから離間し、かつ突起部９１ｆがアダプタ７０の底部７０ｃから離間した状態においても、コイルスプリング９２の付勢力がコイルスプリング９３を介してアダプタ７０に伝えられ、感圧体６０を収縮させる力（図６において実線矢印で図示）として作用させることができるため、容量制御弁Ｖの差圧に対する応答性を高めることができる。

また、差圧弁体９１に常に作用しているコイルスプリング９２，９３の付勢力により、収容部７０ｄ内の差圧に応じてバランスさせながら差圧弁体９１を開弁方向に移動させていくことにより、差圧弁９０を比例的に開閉制御することができるため、容量制御弁Ｖによって制御圧力Ｐｃを連続的に変化させることができ、通常制御時における制御精度を高めることができる。

また、差圧弁体９１には、アダプタ７０の収容部７０ｄに形成される空間Ｓ１，Ｓ２を連通する貫通孔９１ｄが設けられることにより、空間Ｓ１，Ｓ２間で貫通孔９１ｄを通して流体を流通させることができるため、収容部７０ｄ内において差圧弁体９１を差圧弁９０の開閉方向に移動させやすくなる。さらに、圧力導入孔７０ｅを通して感圧室４０から制御圧力Ｐｃが導入される空間Ｓ２に、貫通孔９１ｄを通して中間連通路５５としての空間Ｓ１から吸入圧力Ｐｓを作用させることにより、収容部７０ｄ内、すなわち空間Ｓ１，Ｓ２間の差圧が小さくなり、収容部７０ｄ内において差圧弁体９１を差圧弁９０の開弁方向に移動させやすくすることができるため、容量制御弁Ｖの差圧に対する応答性をより高めることができる。

また、差圧弁体９１には、コイルスプリング９３の弾性変形領域内においてアダプタ７０の底部７０ｃに当接する突起部９１ｆが設けられることにより、コイルスプリング９３の変形（例えば収縮）が弾性変形領域内に抑えられ、コイルスプリング９３に過大な負荷がかかることがなくなるため、破損等を防止することができる。

また、差圧弁体９１は、差圧弁９０が開放し突起部９１ｆがアダプタ７０の底部７０ｃに当接するコイルスプリング９３の弾性変形領域内においてスリット７０ｆよりも軸方向左側、すなわち空間Ｓ２側に位置しているため、差圧弁体９１はコイルスプリング９３の弾性変形領域内において移動することとなり、その移動が円滑である。また、収容部７０ｄ内における差圧弁体９１の移動領域を大きく確保できるため、差圧弁体９１の突起部９１ｆがアダプタ７０の底部７０ｃに当接するまでの間、差圧弁９０の開弁方向に作用するコイルスプリング９２の付勢力をコイルスプリング９３を介してアダプタ７０に長く伝えることができる。さらに、コイルスプリング９２，９３は、差圧弁体９１と共にアダプタ７０の収容部７０ｄ内に配置されるため、差圧弁９０を有する容量制御弁Ｖをコンパクトに構成することができる。

また、差圧弁体９１は、アダプタ７０の収容部７０ｄに内嵌され、コイルスプリング９２，９３により軸方向両側から保持された状態で、差圧弁体９１の円筒部９１ｂの外周面がアダプタ７０の円筒部７０ｂの内周面にガイドされることにより、差圧弁９０の開閉動作を円滑に行うことができるため、差圧弁９０の構造を単純化できる。

また、差圧弁体９１において、差圧弁９０の開弁方向に中間連通路５５としての空間Ｓ１側から圧力が作用する受圧面と、閉弁方向に空間Ｓ２側から圧力が作用する受圧面とが軸方向に対向して配置されているため、差圧弁体９１が傾き難く、差圧弁体９１の軸方向への移動が円滑であり、コイルスプリング９２，９３の配置が安定する。

尚、貫通孔９１ｄは差圧弁体９１の底部９１ｃに設けられる例について説明したが、円筒部９１ｂに設けられてもよい。さらに、差圧弁体９１の変形例として、図７に示されるように、差圧弁体１９１の底部１９１ｃは中実の略円板状を成しており、かつ円筒部１９１ｂは中実の円筒状を成しており、差圧弁体１９１の底部１９１ｃや円筒部１９１ｂに貫通孔が設けられていなくてもよい。

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、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

実施例２における容量制御弁Ｖについて説明する。図８に示されるように、本実施例において、差圧弁体２９１は、底部２９１ｃのアダプタ２７０側が略平面状に形成されており、底部２９１ｃにはアダプタ２７０側に延びる突起部が設けられていない。一方、アダプタ２７０の底部２７０ｃには差圧弁体２９１側に延びる突起部２７１が形成されている。これにより、差圧弁体２９１の構造を単純とすることができ、差圧弁体２９１の移動を円滑にすることができる。

次に、実施例３に係る容量制御弁につき、図９を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

実施例３における容量制御弁Ｖについて説明する。図９に示されるように、本実施例において、差圧弁体３９１は、底部３９１ｃの外径側にアダプタ３７０側に延びる円筒状の突起部３９１ｆが形成されている。突起部３９１ｆには径方向に貫通する貫通孔３９１ｇが形成されている。これにより、突起部３９１ｆが円筒状であるため、突起部３９１ｆの先端部がアダプタ３７０の底部３７０ｃに当接したときに安定して差圧弁体３９１は支持される。尚、突起部３９１ｆには、貫通孔３９１ｇに代えて、先端部に切り欠きが形成されていてもよい。

次に、実施例４に係る容量制御弁につき、図１０を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

実施例４における容量制御弁Ｖについて説明する。図１０に示されるように、本実施例において、差圧弁体４９１は、空間Ｓ１に設けられるコイルスプリング９２と軸方向に対向配置される第２付勢手段としてのベローズコア４９３によって空間Ｓ２側から付勢されるようになっている。また、差圧弁体４９１には、ベローズコア４９３の内径側に貫通孔４９１ｄが形成されているとともに、ベローズコア４９３の外径側に貫通孔４９４が形成されている。これにより、空間Ｓ２側におけるベローズコア４９３の内部には貫通孔４９１ｄを通して中間連通路５５としての空間Ｓ１から吸入圧力Ｐｓを導入することができ、差圧弁体９１に対して空間Ｓ２側から差圧弁９０の閉弁方向、すなわち軸方向右方に作用する制御圧力Ｐｃの受圧面を小さくすることができるため、制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとが均圧に近づいていく早い段階で差圧弁９０を開放させやすくすることができ、容量制御弁Ｖの差圧に対する応答性を高めることができる。

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、容量可変型圧縮機Ｍの制御室４と吸入室３とを直接連通する連通路および固定オリフィスは設けなくてもよい。

また、前記実施例では、副弁は設けなくともよく、主弁を構成する弁体の軸方向右端は、軸方向の荷重を受ける支持部材として機能すればよく、必ずしも密閉機能は必要ではない。

また、差圧弁およびＰｃポートは、第２弁室内に設けられてもよい。

また、副弁室３０はソレノイド８０と軸方向反対側に設けられるとともに感圧室４０はソレノイド８０側に設けられていてもよい。

また、コイルスプリング９２，９３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、感圧体６０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バルブハウジング
１０ａ主弁座
１１仕切調整部材
１２Ｐｄポート（吐出ポート）
１３Ｐｓポート（吸入ポート）
１４Ｐｃポート（制御ポート）
２０主弁室
３０副弁室
４０感圧室
５０主弁
５１主副弁体（弁体）
５２感圧弁部材
５２ａ感圧弁座
５２ｂ差圧弁座
５３感圧弁
５４副弁
５５中間連通路
５６補助連通路
６０感圧体
６１ベローズコア
６２コイルスプリング
７０アダプタ
７０ｂ円筒部
７０ｃ底部
７０ｄ収容部
７０ｅ圧力導入孔（圧力導入路）
７０ｆスリット（差圧連通路）
７０ｇ凹部
８０ソレノイド
８２固定鉄心
８２ａ副弁座
９０差圧弁
９１差圧弁体
９１ｂ円筒部
９１ｃ底部
９１ｄ貫通孔
９１ｅ環状凹部
９１ｆ突起部
９２コイルスプリング（第１付勢手段）
９３コイルスプリング（第２付勢手段）
１９１差圧弁体
１９１ｂ円筒部
１９１ｃ底部
２７０アダプタ
２７０ｃ底部
２７１突起部
２９１差圧弁体
２９１ｃ底部
３７０アダプタ
３７０ｃ底部
３９１差圧弁体
３９１ｃ底部
３９１ｆ突起部
３９１ｇ貫通孔
４９１差圧弁体
４９１ｄ貫通孔
４９３ベローズコア（第２付勢手段）
４９４貫通孔
Ｓ１空間
Ｓ２空間（圧力導入空間）
Ｐｃ制御圧力
Ｐｄ吐出圧力
Ｐｓ吸入圧力
Ｖ容量制御弁

前記課題を解決するために、本発明の容量制御弁は、
吐出ポート、吸入ポートおよび制御ポートが形成されたバルブハウジングと、
主弁座と接離する主弁を構成しソレノイドの駆動力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弁体と、
前記制御ポートが形成された感圧室に配置された感圧弁と、
前記弁体から前記感圧室に延び感圧体と共に前記感圧弁を構成する感圧弁部材と、
前記感圧弁のアダプタの内径側に設けられ、差圧弁座と圧力により移動する差圧弁体により構成される差圧弁とを備え、
前記弁体と前記感圧弁部材とに中間連通路が形成されており、前記感圧弁の開閉により前記制御ポートと前記吸入ポートとを前記中間連通路により連通させることが可能な容量制御弁であって、
前記アダプタには、前記差圧弁体が収容される収容部と、前記制御ポートと前記収容部とを連通する圧力導入路と、前記差圧弁の開放時に前記制御ポートと前記吸入ポートとを連通する差圧連通路と、が形成され、
前記収容部には、前記差圧弁体を挟んで前記差圧弁の開閉方向両側に第１付勢手段と第２付勢手段とが介在していることを特徴としている。
この特徴によれば、収容部内の差圧が小さくなったときに第１付勢手段および第２付勢手段の付勢力により差圧弁体を差圧弁の開弁方向に移動させて差圧弁を開弁することができるとともに、感圧弁が閉弁している間は第１付勢手段の付勢力が第２付勢手段を介してアダプタに伝えられ、感圧体を収縮させる力として作用させることができるため、感圧弁の開放を補助することができ、容量制御弁の差圧に対する応答性を高めることができる。

制御圧力Ｐｃは、容量制御弁Ｖを経由して制御室４に吐出圧力Ｐｄが流入することで非通電状態前の制御圧力Ｐｃよりも高く、かつ吸入圧力Ｐｓよりも高い圧力となっており、関係式で表すとＰｄ≧Ｐｃ＞Ｐｓとなっている。そのため、制御室４内の流体は、前述した制御室４と吸入室３とを直接連通する連通路および固定オリフィスを経由して吸入室３に流入していく。これら流体の流入は、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓと制御圧力Ｐｃが平衡するまで行われる。そのため、容量制御弁Ｖが非通電状態で長時間放置されると、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓと制御圧力Ｐｃが平衡し均圧（Ｐｄ＝Ｐｃ＝Ｐｓ）となり、吸入圧力Ｐｓと制御圧力Ｐｃは、連続駆動時における圧力よりもはるかに高い状態となる。このとき、制御室４内の流体の一部で液化が起こることがある。尚、制御室４の制御圧力Ｐｃと吸入室３の吸入圧力Ｐｓとの圧力が平衡し均圧となることにより、容量制御弁Ｖにおいて、アダプタ７０の収容部７０ｄ内に配置される差圧弁体９１に対して軸方向両側、すなわち空間Ｓ１，Ｓ２側から作用する圧力が均衡するため、差圧弁体９１はコイルスプリング９２，９３の付勢力により軸方向左方へ移動し、差圧弁９０が開放される（図３参照）。また、感圧体６０は、収縮すると、アダプタ７０の軸方向右端７０ａが感圧弁部材５２の感圧弁座５２ａから離間し、感圧弁５３が開放される（図３参照）。さらに、差圧弁９０が開放され、突起部９１ｆがアダプタ７０の底部７０ｃに当接した状態では、コイルスプリング９２，９３の付勢力を突起部９１ｆを介してアダプタ７０に伝え、感圧体６０を収縮させる力として作用させることができるため、感圧弁５３の開放が補助されている。

Claims

吐出ポート、吸入ポートおよび制御ポートが形成されたバルブハウジングと、
主弁座と接離する主弁を構成しソレノイドの駆動力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弁体と、
前記制御ポートが形成された感圧室の圧力により開閉する感圧弁と、
前記弁体から前記感圧室に延び感圧体と共に前記感圧弁を構成する感圧弁部材と、
前記感圧弁のアダプタの内径側に設けられ、差圧弁座と圧力により移動する差圧弁体により構成される差圧弁とを備え、
前記弁体と前記感圧弁部材とに中間連通路が形成されており、前記感圧弁の開閉により前記制御ポートと前記吸入ポートとを前記中間連通路により連通させることが可能な容量制御弁であって、
前記アダプタには、前記差圧弁体が収容される収容部と、前記制御ポートと前記収容部とを連通する圧力導入路と、前記差圧弁の開放時に前記制御ポートと前記吸入ポートとを連通する差圧連通路と、が形成され、
前記収容部には、前記差圧弁体を挟んで前記差圧弁の開閉方向両側に第１付勢手段と第２付勢手段とが介在している容量制御弁。
好適には、前記収容部において、前記第１付勢手段と前記第２付勢手段とは互いに圧縮による付勢力を常に作用させている請求項１に記載の容量制御弁。
好適には、前記差圧弁体と前記収容部によって前記圧力導入路により前記感圧室と連通する圧力導入空間が形成され、
前記差圧弁体には、前記中間連通路と前記圧力導入空間とを連通する貫通孔が設けられている請求項１または２に記載の容量制御弁。
好適には、前記差圧弁体には、前記第２付勢手段の弾性変形領域内において前記アダプタに当接する突起部が設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の容量制御弁。
好適には、前記差圧弁体は、前記突起部が前記アダプタに当接する前記第２付勢手段の弾性変形領域内において前記差圧連通路よりも前記圧力導入空間側に位置している請求項４に記載の容量制御弁。
好適には、前記第１付勢手段と前記第２付勢手段とは、前記差圧弁体を挟んで対向している請求項１ないし５のいずれかに記載の容量制御弁。