JPWO2020013154A1 - 容量制御弁 - Google Patents

Abstract

起動時の流体排出機能を有しつつ運転効率が良い容量制御弁を提供する。吐出圧力Ｐｄの吐出流体が通過する吐出ポート１２、吸入圧力Ｐｓの吸入流体が通過する吸入ポート１５および制御圧力Ｐｄの制御流体が通過する制御ポート１３、１４が形成されたバルブハウジング１０と、ソレノイド８０により駆動されるロッド５２，５４と、主弁座１０ａと主弁体５１とにより構成されロッド５２，５４の移動により吐出ポート１２と制御ポート１３との連通を開閉する主弁５０とを備える容量制御弁Ｖであって、ロッド５２，５４の移動により、制御流体と吸入流体との連通を開閉するＣＳ弁５６と、主弁体５１とロッド５２，５４とを互いに反対方向に付勢する付勢手段９１と、を備え、主弁体５１とロッド５２，５４は、軸方向に相対移動可能に配置されている。

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。

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が向上され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、起動時に流体排出機能に優れるものの、容量可変型圧縮機の連続駆動時において、補助連通路が連通しており制御ポートから吸入ポートに冷媒が流れ込むことから、制御室の圧力の制御性が悪く、容量可変型圧縮機の運転効率が下がってしまう虞があった。

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を有しつつ運転効率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、主弁座と主弁体とにより構成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主弁と、を備える容量制御弁であって、
前記ロッドの移動により、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、
前記主弁体と前記ロッドとを互いに反対方向に付勢する付勢手段と、を備え、
前記主弁体と前記ロッドは、軸方向に相対移動可能に配置されている。
これによれば、主弁体はロッドに対して相対移動可能に配置されているから、ＣＳ弁を閉塞した状態で主弁を制御することができる。また、起動時および最大通電状態で主弁が閉じた際においてロッドがＣＳ弁を開放し制御ポートと吸入ポートを連通させることにより、制御圧力と吸入圧力を均圧（同圧）に維持することができる。一方、通電状態で主弁を制御する際においてＣＳ弁を閉塞し制御ポートと吸入ポートを遮断させることにより、吸入流体が導入された領域への制御流体の流れ込みを防ぐことができる。このようにして、容量可変型圧縮機の起動時の液冷媒の排出および運転効率を高めることができる。

前記主弁体は、前記ロッドの軸方向への相対移動に対する係止部を有していてもよい。
これによれば、係止部によりロッドに対する弁体の軸方向の位置決めを正確に行うことができる。

前記ＣＳ弁は、スプール弁構造であってもよい。
これによれば、スプール弁構造であるから、ロッドが軸方向に所定量以上のストロークではＣＳ弁の閉塞状態となり、ＣＳ弁を確実に閉塞できる。

前記主弁体と前記ロッドとは、軸方向に当接する当接部がそれぞれ設けられていてもよい。
これによれば、ＣＳ弁の最大開度を調整することができる。

前記主弁体は、内周が前記ロッドに摺動するとともに、外周が前記バルブハウジングに摺動してもよい。
これによれば、主弁体とロッドとの軸方向の相対移動を安定させることができる。

前記ロッドには、前記付勢手段の一端が当接するバネ受け部が設けられていてもよい。
これによれば、ロッドに対する主弁体のスライド構造を簡素にすることができる。

前記吸入圧力により開閉する圧力駆動弁を備え、
前記ロッドには、前記圧力駆動弁の開閉により前記制御ポートと前記吸入ポートとを連通させることが可能な中空連通路が形成されてもよい。
これによれば、起動時において、圧力駆動弁によっても冷媒を排出できるから冷媒排出を迅速に行うことができる。

前記制御ポートは第１制御ポートと第２制御ポートからなり、前記ソレノイド側から、前記吸入ポート、前記第２制御ポート、前記吐出ポート、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、吸入ポートと第２制御ポートが隣り合うため、ＣＳ弁を有する容量制御弁は簡素な構造となる。

本発明に係る実施例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。 実施例の容量制御弁の非通電状態において主弁が開放され、ＣＳ弁が閉塞された様子を示す断面図である。 実施例の容量制御弁の非通電状態において主弁が開放され、ＣＳ弁が閉塞された様子を示す図２の拡大断面図である。 実施例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、ＣＳ弁が閉塞された様子を示す断面図である。 実施例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、ＣＳ弁が閉塞された様子を示す図４の拡大断面図である。 実施例の容量制御弁の通電状態（起動時）および最大通電状態の制御時において主弁が閉塞され、ＣＳ弁が開放された様子を示す断面図である。 実施例の容量制御弁の通電状態（起動時）および最大通電状態の制御時において主弁が閉塞され、ＣＳ弁が開放された様子を示す図６の拡大断面図である。 本実施例の変形例の容量制御弁の非通電状態において主弁が開放され、ＣＳ弁が閉塞された様子を示す拡大断面図である。

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５５、ＣＳ弁５６の開閉制御を行うとともに、中空連通路としての中間連通路５７における吸入圧力Ｐｓにより感圧体６１を動作させて圧力駆動弁としての感圧弁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、主弁体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、主弁体５１の軸方向左端５１ａが主弁座１０ａに接離することで、主弁５０が開閉するようになっている。感圧弁５３は、感圧体６１を構成するキャップ７０とロッドとしての感圧弁部材５２の軸方向左端に形成される感圧弁座５２ａとにより構成されており、キャップ７０の軸方向右端の外径側に形成されるシール面７０ａが感圧弁座５２ａに接離することで、感圧弁５３が開閉するようになっている。副弁５５は、ロッドとしての副弁体５４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、副弁体５４の軸方向右端５４ａが副弁座８２ａに接離することで、副弁５５が開閉するようになっている。ＣＳ弁５６は、スプール弁構造であって、副弁体５４の外周面に形成された環状凸部５４ｃとバルブハウジング１０の内径側に延びる環状突条の内周面に形成されたＣＳ弁座１０ｃとにより構成されており、副弁体５４の環状凸部５４ｃがＣＳ弁座１０ｃに接離することで、ＣＳ弁５６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弁体５１、感圧弁部材５２、副弁体５４と、中間連通路５７における吸入圧力Ｐｓに応じて感圧弁部材５２および副弁体５４に軸方向右方への付勢力を付与する感圧体６１と、バルブハウジング１０に接続され主弁体５１、感圧弁部材５２、副弁体５４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副弁体５４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。

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の軸方向左端面に副弁座８２ａ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１２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および第１制御ポートとしての第１Ｐｃポート１３と、Ｐｄポート１２の軸方向右方に隣接し容量可変型圧縮機Ｍの制御室４とを連通する制御ポートおよび第２制御ポートとしての第２Ｐｃポート１４と、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１５と、が形成されている。

また、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１１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６１の付勢力を調整できるようになっている。

バルブハウジング１０の内部には、主弁体５１、感圧弁部材５２、副弁体５４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、主弁体５１の外周面が略密封状態で摺接可能な小径のガイド面１０ｂが形成されるとともに、副弁体５４の環状凸部５４ｃが接離可能な小径のＣＳ弁座１０ｃが形成されている。

また、バルブハウジング１０の内部には、Ｐｄポート１２と連通され主弁体５１の軸方向左端５１ａ側が配置される第１弁室２０と、第２Ｐｃポート１４と連通され主弁体５１の軸方向右端５１ｆ側および副弁体５４の軸方向左端５４ｇ側が配置される第２弁室３０と、第１Ｐｃポート１３と連通され感圧弁部材５２の感圧弁座５２ａ側、すなわち軸方向左側が配置される感圧室６０と、Ｐｓポート１５と連通され副弁体５４の軸方向右端５４ａ側が配置される第３弁室４０と、が形成されている。尚、第２弁室３０は、主弁体５１および副弁体５４の外周面と、バルブハウジング１０のガイド面１０ｂよりも軸方向右側かつＣＳ弁座１０ｃよりも軸方向左側の内周面とにより画成されている。また、第３弁室４０は、副弁体５４の外周面と、固定鉄心８２の軸方向左端面と、バルブハウジング１０のＣＳ弁座１０ｃよりも軸方向右側の内周面とにより画成されている。

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円板状のキャップ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１１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によりキャップ７０を軸方向右方に移動させる付勢力によりキャップ７０のシール面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、キャップ７０は、中間連通路５７における吸入圧力Ｐｓに応じてキャップ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。

図３に示されるように、主弁体５１は、付勢手段としてのコイルスプリング９１の軸方向左端部が外嵌される取付部５１ｂと、取付部５１ｂの軸方向左端から外径方向に延びる環状面５１ｃと、環状面５１ｃの外径側から軸方向左方に延び取付部５１ｂよりも大径に形成されバルブハウジング１０の主弁座１０ａと接離する軸方向左端５１ａが形成される円筒部５１ｄと、を有する段付き円筒形状に構成されている。尚、円筒部５１ｄの外周面とバルブハウジング１０のガイド面１０ｂ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、主弁体５１は、バルブハウジング１０に対して摺動して軸方向に円滑に相対移動可能となっている。

また、主弁体５１は、その内側が取付部５１ｂ側、すなわち軸方向右側よりも円筒部５１ｄ側、すなわち軸方向左側の内径の寸法が大きい段付き円筒状に構成され、取付部５１ｂの環状面５１ｃよりも軸方向略右側において、取付部５１ｂの内周面の軸方向左端から外径方向に延び直交して連なる環状面５１ｅが形成されている。すなわち、取付部５１ｂには、軸方向右側に内径方向に突出する鉤状の係止部５１ｇが形成されている。

図３に示されるように、感圧弁部材５２は、主弁体５１が外嵌される円筒部５２ｂと、円筒部５２ｂの軸方向左側において円筒部５２ｂよりも大径に形成され感圧体６１を構成するキャップ７０のシール面７０ａと接離する感圧弁座５２ａが形成される当接部５２ｃと、を有する略円筒形状かつ側面視略砲台形状に構成されている。

また、感圧弁部材５２の円筒部５２ｂの軸方向右端部には、円筒部５２ｂよりも僅かに小径の挿嵌部５２ｄが形成されることにより、挿嵌部５２ｄの軸方向左端から外径方向に延びる環状面５２ｅが形成されている。尚、主弁体５１の係止部５１ｇの内周面と感圧弁部材５２の挿嵌部５２ｄ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、主弁体５１と感圧弁部材５２とは摺動により、軸方向に円滑に相対移動可能となっている。

図３に示されるように、副弁体５４は、軸方向右端５４ａが形成される円筒部５４ｂと、円筒部５４ｂの軸方向左側において外径方向に突出する環状凸部５４ｃと、環状凸部５４ｃの軸方向左側においてコイルスプリング９１の軸方向右端部が外嵌され円筒部５４ｂよりも小径に形成される取付部５４ｄと、を有するフランジ付き略円筒形状に構成されている。尚、副弁体５４の取付部５４ｄの外径は、主弁体５１の取付部５１ｂの外径と略同一に構成されている。

また、副弁体５４の取付部５４ｄには、軸方向左端の内径側が軸方向右方に凹む凹部５４ｅが形成され、感圧弁部材５２の挿嵌部５２ｄが軸方向左方から挿嵌されることにより、感圧弁部材５２と副弁体５４とが一体に接続固定されている。尚、副弁体５４の軸方向右端部には、駆動ロッド８３が接続固定されることにより、感圧弁部材５２、副弁体５４、駆動ロッド８３は一体に軸方向に移動するようになっている。さらに、感圧弁部材５２および副弁体５４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５７が形成されている。尚、中間連通路５７は、駆動ロッド８３の軸方向左端部に形成される連通孔８３ａを介して第３弁室４０と連通可能となっている。尚、説明の便宜上、図示を省略するが、容量可変型圧縮機Ｍが停止状態で長時間放置されることにより制御室４で高圧となった流体が液化することがあるが、容量可変型圧縮機Ｍを起動するとともに容量制御弁Ｖを通電状態とすることにより、主弁５０が閉塞されるとともに副弁５５が開放され、さらに中間連通路５７における高い吸入圧力Ｐｓにより、感圧体６１が収縮して感圧弁５３が開弁されることにより、制御室４の液冷媒を中間連通路５７を介して吸入室３に短時間で排出できるようになっている。

さらに、副弁体５４の環状凸部５４ｃは、軸方向に往復動することにより、バルブハウジング１０の内周面に形成されるＣＳ弁座１０ｃとの径方向視の重畳量を変化させ、第２Ｐｃポート１４を通過した制御流体とＰｓポート１５を通過した吸入流体との連通を開閉するＣＳ弁５６を構成している。ＣＳ弁５６は、環状凸部５４ｃとＣＳ弁座１０ｃとが径方向視で重畳する位置において、閉塞されるようになっている（図２〜図５参照）。尚、ＣＳ弁５６の閉塞状態においては、制御流体は吸入流体側に僅かに漏れている。

図３に示されるように、コイルスプリング９１の軸方向左端は、主弁体５１の環状面５１ｃに当接し、コイルスプリング９１の軸方向右端は、副弁体５４の環状凸部５４ｃの軸方向左側のバネ受け部としての側面５４ｆに当接している。すなわち、主弁体５１と感圧弁部材５２および副弁体５４とは、コイルスプリング９１により互いに軸方向の反対方向に付勢されている。尚、コイルスプリング９１は圧縮バネであり、その外周はバルブハウジング１０の内周面とは径方向に離間している。

また、感圧弁部材５２の円筒部５２ｂおよび挿嵌部５２ｄに主弁体５１が外嵌された状態で、感圧弁部材５２の挿嵌部５２ｄに副弁体５４が一体に接続固定されることにより、環状の凹溝５８が形成されている。凹溝５８は、感圧弁部材５２の挿嵌部５２ｄの外周面と、感圧弁部材５２の環状面５２ｅと、副弁体５４の当接部としての軸方向左端５４ｇとにより形成され、凹溝５８により、感圧弁部材５２および副弁体５４に対する主弁体５１の軸方向位置が規制されており、非通電状態において主弁５０を開放するとともに、通電状態において主弁５０を閉塞可能かつＣＳ弁５６の開度調整可能となっている。

詳しくは、通電状態において主弁体５１の軸方向左端５１ａが主弁座１０ａに当接することにより主弁５０が閉塞し、かつ副弁体５４の環状凸部５４ｃによりＣＳ弁５６が開放された状態（図６および図７参照）において、主弁体５１の当接部としての軸方向右端５１ｆには、凹溝５８を構成する副弁体５４の軸方向左端５４ｇが当接することにより、環状凸部５４ｃによるＣＳ弁５６の開放時における主弁体５１に対する感圧弁部材５２および副弁体５４の軸方向位置が決められている。すなわち、ＣＳ弁５６の開度を調整することができるとともに、最大開度を決めることができる。

また、凹溝５８の軸方向寸法Ｌ５８と、主弁体５１の係止部５１ｇの軸方向寸法Ｌ５１ｇとの差は、主弁体５１の軸方向右端５１ｆと副弁体５４の軸方向左端５４ｇとの隙間の軸方向寸法である軸方向の離間寸法Ａとなっている（Ｌ５８−Ｌ５１ｇ＝Ａ，図３参照）。すなわち、主弁体５１と感圧弁部材５２および副弁体５４は、軸方向左方に一体に移動して主弁５０を閉塞した後に、主弁体５１に対して感圧弁部材５２および副弁体５４が離間寸法Ａだけさらに軸方向に移動可能となっている（図６および図７参照）。

次いで、容量制御弁Ｖの動作、主弁体５１と感圧弁部材５２および副弁体５４の軸方向移動によるＣＳ弁５６の開閉機構の動作について通常制御時、起動時および最大通電状態の制御時の順に説明する。

先ず、容量制御弁Ｖの通常制御時について説明する。容量制御弁Ｖは、通常制御時、いわゆるデューティ制御時においては、主弁５０の開度や開放時間を調整してＰｄポート１２から第１Ｐｃポート１３への吐出流体の流量を制御している。このとき、副弁体５４の環状凸部５４ｃの軸方向右側がバルブハウジング１０のＣＳ弁座１０ｃの軸方向左側に径方向視で重畳し第２Ｐｃポート１４を通過した制御流体とＰｓポート１５を通過した吸入流体との連通がＣＳ弁５６により閉塞された状態が維持されている。このように、通常制御時において、ＣＳ弁５６が閉塞されることにより、第２Ｐｃポート１４とＰｓポート１５を結ぶ流路における流量が絞られ、第２Ｐｃポート１４を通過した制御流体のＰｓポート１５への流れ込みが防止されるため、制御室４の制御圧力Ｐｃの制御性に優れ、容量可変型圧縮機Ｍの運転効率を高めることができる（図４および図５参照）。言い換えれば、ＣＳ弁５６を閉塞した状態で主弁５０の開閉を制御することができる。

次に、起動時および最大通電状態の制御時について説明する。容量可変型圧縮機Ｍを使用せずに長時間放置した後には、吐出圧力Ｐｄ、制御圧力Ｐｃ、吸入圧力Ｐｓは略均衡している。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、感圧弁部材５２および副弁体５４が感圧体６１を構成するコイルスプリング６３の付勢力により軸方向右方へと押圧されることで、副弁体５４の軸方向右端５４ａが固定鉄心８２の副弁座８２ａに着座し副弁５５が閉塞されるとともに、主弁体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。このとき、副弁体５４の環状凸部５４ｃがバルブハウジング１０のＣＳ弁座１０ｃに径方向視で重畳し第２Ｐｃポート１４を通過した制御流体とＰｓポート１５を通過した吸入流体との連通がＣＳ弁５６により閉塞されている。

容量可変型圧縮機Ｍを起動するとともに、容量制御弁Ｖを通電状態とすることにより、主弁５０が閉塞され副弁５５が開放される。また、起動時には、容量制御弁Ｖを最大デューティの通電状態、すなわち最大通電状態とすることにより、図６および図７に示されるように、主弁体５１に対して感圧弁部材５２および副弁体５４が離間寸法Ａ（図５参照）だけさらに軸方向左方に移動するから、ＣＳ弁５６が開放され、第２Ｐｃポート１４からＰｓポート１５へ流体を排出するための流路が形成されており、制御室４の液化した流体を短時間で排出して起動時の応答性を高めることができる。

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、起動時と同様に、容量制御弁Ｖを最大デューティの通電状態、すなわち最大通電状態とすることにより、主弁５０が閉塞されるとともに、ＣＳ弁５６を開放し第２Ｐｃポート１４とＰｓポート１５とを連通させることができるため、制御圧力Ｐｃを十分に低下させ、制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓを均圧（同圧）の状態に維持しやすい。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。

また、主弁体５１は、感圧弁部材５２の環状面５２ｅに係止部５１ｇの環状面５１ｅを係止させることにより、感圧弁部材５２および副弁体５４に対する主弁体５１の軸方向の位置決めを正確に行うことができる。さらに、感圧弁部材５２に対する主弁体５１の取付け精度を高めることができる。

また、ＣＳ弁５６は、副弁体５４の環状凸部５４ｃとバルブハウジング１０の内周面に形成されるＣＳ弁座１０ｃとによりスプール弁構造に構成されるため、感圧弁部材５２および副弁体５４が軸方向に所定量以上ストロークすることによりＣＳ弁５６が閉塞状態となり、ＣＳ弁５６を確実に閉塞できる。さらに、例えば通常制御時において、振動等の外乱によって感圧弁部材５２および副弁体５４が僅かに軸方向移動してもＣＳ弁５６が閉塞された状態に維持されるため、容量制御弁Ｖは、外乱に強く、制御精度に優れる。

また、主弁体５１は、係止部５１ｇの内周面と感圧弁部材５２の挿嵌部５２ｄの外周面とが感圧弁部材５２に摺動するとともに、円筒部５１ｄの外周面とバルブハウジング１０のガイド面１０ｂとが摺動するため、主弁体５１と感圧弁部材５２および副弁体５４との軸方向の相対移動を安定させることができる。

また、副弁体５４には、コイルスプリング９１の軸方向右端が当接する環状凸部５４ｃの軸方向左側の側面５４ｆが設けられているため、主弁体５１と感圧弁部材５２および副弁体５４とのスライド構造を簡素にすることができる。

また、主弁体５１と感圧弁部材５２および副弁体５４とは別体であって、副弁体５４の軸方向左端５４ｇにより主弁体５１と感圧弁部材５２および副弁体５４との軸方向の相対移動が規制されるため、主弁体５１と感圧弁部材５２および副弁体５４とのスライド構造を簡素にすることができる。

また、バルブハウジング１０には、感圧弁５３に対応して感圧室６０に配置された第１Ｐｃポート１３と、ＣＳ弁５６に対応して第２弁室３０に配置された第２Ｐｃポート１４が形成されることにより、バルブハウジング１０の内部で制御流体を取り回す流路を形成する必要がなく、簡素な構造にできる。

また、異常等により吸入圧力Ｐｓが高圧になった際には、副弁体５４は吸入圧力Ｐｓによって左方に押圧されてＣＳ弁５６を開放し、高圧の吸入圧力を第２Ｐｃポート１４から逃がすことができるようになっている。

また、ＣＳ弁５６が副弁体５４の環状凸部５４ｃとバルブハウジング１０の環状突条の内周面のＣＳ弁座１０ｃにより構成される例について説明したが、図８に示されるように、バルブハウジング１０の内周面に突条を設けることなく該内周面をＣＳ弁座１１０ｃとして、副弁体５４の環状凸部１５４ｃを第２Ｐｃポート１４に径方向視一部重畳するように配置してもよい。このようにすることでバルブハウジング１０の製造が簡単であり、かつ傾荷重等によって副弁体５４が傾いて副弁体５４の環状凸部１５４ｃとバルブハウジング１０の環状突条とが係合することもない。

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、ＣＳ弁５６が閉塞されることにより、第２Ｐｃポート１４からＰｓポート１５への流路が絞られる態様について説明したが、これに限らず、ＣＳ弁５６が閉塞されることにより、第２Ｐｃポート１４からＰｓポート１５への流路を略遮断できるように、副弁体５４の環状凸部５４ｃとバルブハウジング１０のＣＳ弁座１０ｃとの径寸法を設定してもよい。

また、感圧弁部材５２と副弁体５４とを別体で構成する例について説明したが、両者は一体に形成されていてもよい。

また、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、副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、コイルスプリング９１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、ＣＳ弁５６は、バルブハウジング１０と副弁体５４自体に構成されている例について説明したが、バルブハウジング１０や副弁体５４に別部材を取付けて構成するものであってもよい。

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 バルブハウジング
１０ａ 主弁座
１０ｂ ガイド面
１０ｃ ＣＳ弁座
１１ 仕切調整部材
１２ Ｐｄポート（吐出ポート）
１３ 第１Ｐｃポート（制御ポート，第１制御ポート）
１４ 第２Ｐｃポート（制御ポート，第２制御ポート）
１５ Ｐｓポート（吸入ポート）
２０ 第１弁室
３０ 第２弁室
４０ 第３弁室
５０ 主弁
５１ 主弁体
５１ａ 軸方向左端
５１ｂ 取付部
５１ｃ 環状面
５１ｄ 円筒部
５１ｅ 環状面
５１ｆ 軸方向右端（当接部）
５１ｇ 係止部
５２ 感圧弁部材（ロッド）
５２ａ 感圧弁座
５２ｂ 円筒部
５２ｃ 当接部
５２ｄ 挿嵌部
５２ｅ 環状面
５３ 感圧弁（圧力駆動弁）
５４ 副弁体（ロッド）
５４ａ 軸方向右端
５４ｂ 円筒部
５４ｃ 環状凸部
５４ｄ 取付部
５４ｅ 凹部
５４ｆ 側面（バネ受け部）
５４ｇ 軸方向左端（当接部）
５５ 副弁
５６ ＣＳ弁
５７ 中間連通路（中空連通路）
５８ 凹溝
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 キャップ
７０ａ シール面
８０ ソレノイド
８２ 固定鉄心
８２ａ 副弁座
８３ 駆動ロッド
９１ コイルスプリング（付勢手段）
Ｐｃ 制御圧力
Ｐｄ 吐出圧力
Ｐｓ 吸入圧力
Ｖ 容量制御弁

Claims (8)

1. 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、主弁座と主弁体とにより構成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主弁と、を備える容量制御弁であって、
   前記ロッドの移動により、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、
   前記主弁体と前記ロッドとを互いに反対方向に付勢する付勢手段と、を備え、
   前記主弁体と前記ロッドは、軸方向に相対移動可能に配置されていることを特徴とする容量制御弁。
2. 前記主弁体は、前記ロッドの軸方向への相対移動に対する係止部を有している請求項１に記載の容量制御弁。
3. 前記ＣＳ弁は、スプール弁構造である請求項１または２に記載の容量制御弁。
4. 前記主弁体と前記ロッドには、軸方向に当接する当接部がそれぞれ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。
5. 前記主弁体は、内周が前記ロッドに摺動するとともに、外周が前記バルブハウジングに摺動するものである請求項１ないし４のいずれかに記載の容量制御弁。
6. 前記ロッドには、前記付勢手段の一端が当接するバネ受け部が設けられている請求項１ないし５のいずれかに記載の容量制御弁。
7. 前記吸入圧力により開閉する圧力駆動弁を備え、
   前記ロッドには、前記圧力駆動弁の開閉により前記制御ポートと前記吸入ポートとを連通させることが可能な中空連通路が形成されている請求項１ないし６のいずれかに記載の容量制御弁。
8. 前記制御ポートは第１制御ポートと第２制御ポートからなり、前記ソレノイド側から、前記吸入ポート、前記第２制御ポート、前記吐出ポート、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７のいずれかに記載の容量制御弁。

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