JPWO2020013155A1 - 容量制御弁 - Google Patents
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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１３，１５および制御圧力Ｐｃの制御流体が通過する制御ポート１４が形成されたバルブハウジング１０と、主弁座１０ａとソレノイド８０により駆動される主弁体５１とにより構成され主弁体５１の移動により吐出ポート１２と制御ポート１４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、制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓの圧力差により開閉可能な差圧ＣＳ弁５７と、主弁体５１の移動に応じて制御ポート１４と吸入ポート１５とをソレノイド８０への非通電時に閉塞するように開閉する電磁力ＣＳ弁５８とを有している。
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。
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）。
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ける容量制御弁の通電制御時には、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、
主弁座とソレノイドにより駆動される主弁体とにより構成され前記主弁体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、
前記制御圧力と前記吸入圧力の圧力差により開閉可能な差圧ＣＳ弁と、
前記主弁体の移動に応じて前記制御ポートと前記吸入ポートとを前記ソレノイドへの非通電時に閉塞するように開閉する電磁力ＣＳ弁とを有している。
これによれば、容量可変型圧縮機の起動時には、差圧ＣＳ弁を開放し制御ポートと吸入ポートとを連通させることにより、制御室内から差圧ＣＳ弁を通して液化した流体を吸入室内に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、容量制御弁のソレノイドに通電される通常制御時には差圧により差圧ＣＳ弁は閉塞されて制御ポートを通過する制御流体が吸入ポートに流入することがないとともに、ソレノイドに通電されない非通電時には電磁力ＣＳ弁は閉塞され制御ポートを通過する制御流体が吸入ポートに流入することがないため、容量制御弁の運転効率が高い。
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、
主弁座とソレノイドにより駆動される主弁体とにより構成され前記主弁体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、
前記制御圧力と前記吸入圧力の圧力差により開閉可能な差圧ＣＳ弁と、
前記主弁体の移動に応じて前記制御ポートと前記吸入ポートとを前記ソレノイドへの非通電時に閉塞するように開閉する電磁力ＣＳ弁とを有している。
これによれば、容量可変型圧縮機の起動時には、差圧ＣＳ弁を開放し制御ポートと吸入ポートとを連通させることにより、制御室内から差圧ＣＳ弁を通して液化した流体を吸入室内に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、容量制御弁のソレノイドに通電される通常制御時には差圧により差圧ＣＳ弁は閉塞されて制御ポートを通過する制御流体が吸入ポートに流入することがないとともに、ソレノイドに通電されない非通電時には電磁力ＣＳ弁は閉塞され制御ポートを通過する制御流体が吸入ポートに流入することがないため、容量制御弁の運転効率が高い。
前記差圧ＣＳ弁の差圧ＣＳ弁体は、前記電磁力ＣＳ弁の電磁力ＣＳ弁座を構成していてもよい。
これによれば、差圧ＣＳ弁体は電磁力ＣＳ弁座を構成しているため容量制御弁は簡素な構造となる。
これによれば、差圧ＣＳ弁体は電磁力ＣＳ弁座を構成しているため容量制御弁は簡素な構造となる。
前記差圧ＣＳ弁は、円筒状の前記差圧ＣＳ弁体と、前記差圧ＣＳ弁体を開弁方向に付勢する差圧ＣＳスプリングと、を備えていてもよい。
これによれば、差圧ＣＳ弁を有する容量制御弁は簡素な構造となる。
これによれば、差圧ＣＳ弁を有する容量制御弁は簡素な構造となる。
前記バルブハウジングには、前記差圧ＣＳスプリングの付勢による前記差圧ＣＳ弁体の移動を規制する移動規制部が形成されていてもよい。
これによれば、ソレノイドに通電されない非通電時に、差圧ＣＳスプリングにより差圧ＣＳ弁に構成される電磁力ＣＳ弁座を確実に所定位置とすることができる。
これによれば、ソレノイドに通電されない非通電時に、差圧ＣＳスプリングにより差圧ＣＳ弁に構成される電磁力ＣＳ弁座を確実に所定位置とすることができる。
前記電磁力ＣＳ弁は、電磁力ＣＳ弁体と、前記電磁力ＣＳ弁体を閉弁方向に付勢する電磁力ＣＳスプリングと、を備えていてもよい。
これによれば、ソレノイドへの非通電時に電磁力ＣＳスプリングにより確実に電磁力ＣＳ弁を閉塞することができる。
これによれば、ソレノイドへの非通電時に電磁力ＣＳスプリングにより確実に電磁力ＣＳ弁を閉塞することができる。
前記吸入圧力により開閉する圧力駆動弁を備え、
前記主弁体は中空ロッドの一部をなしており、前記中空ロッドには、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。
前記主弁体は中空ロッドの一部をなしており、前記中空ロッドには、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。
前記吸入ポートは第１吸入ポートと第２吸入ポートからなり、前記ソレノイド側から、前記第１吸入ポート、前記吐出ポート、前記制御ポート、前記第２吸入ポートの順に配置されていてもよい。
これによれば、制御ポートと第２吸入ポートが隣り合うため、差圧ＣＳ弁および電磁力ＣＳ弁を有する容量制御弁は簡素な構造となる。
これによれば、制御ポートと第２吸入ポートが隣り合うため、差圧ＣＳ弁および電磁力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５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、電磁力ＣＳ弁５８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５９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、主弁体および中空ロッドとしての主副弁体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と中空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、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の軸方向右端５１ｂ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。電磁力ＣＳ弁５８は、電磁力ＣＳ弁体９０と差圧ＣＳ弁体５６の内周面に形成された電磁力ＣＳ弁座５６ｋとにより構成されており、電磁力ＣＳ弁体９０の軸方向右端面９０ａが電磁力ＣＳ弁座５６ｋに接離することで、電磁力ＣＳ弁５８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副弁体５１、感圧弁部材５２、差圧ＣＳ弁体５６、電磁力ＣＳ弁体９０と、中間連通路５９における吸入圧力Ｐｓに応じて主副弁体５１、感圧弁部材５２、電磁力ＣＳ弁体９０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に接続され主副弁体５１、感圧弁部材５２、電磁力ＣＳ弁体９０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主副弁体５１の軸方向右端部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の吸入室３と連通する吸入ポートおよび第１吸入ポートとしての第１Ｐｓポート１３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としてのＰｃ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および第２吸入ポートとしての第２Ｐｓポート１５と、がソレノイド８０側から第１Ｐｓポート１３、Ｐｄポート１２、Ｐｃポート１４、第２Ｐｓポート１５の順に形成されている。
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、主副弁体５１、感圧弁部材５２、差圧ＣＳ弁体５６、電磁力ＣＳ弁体９０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の外周面が略密封状態で摺接可能な小径のガイド面１０ｂ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と連通され主副弁体５１の軸方向左端５１ａ側が配置される第１弁室２０と、第１Ｐｓポート１３と連通され主副弁体５１の背圧側、すなわち軸方向右端５１ｂ側が配置される第２弁室３０と、Ｐｃポート１４および第２Ｐｓポート１５と連通され感圧体６１と共に差圧ＣＳ弁体５６および電磁力ＣＳ弁体９０が配置される感圧室４０と、が形成されている。尚、第２弁室３０は、主副弁体５１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。
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４０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。
図２および図３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、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。尚、主副弁体５１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、主副弁体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５９が形成されている。尚、中間連通路５９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２弁室３０と連通可能となっている（図２参照）。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５９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５９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。
図３に示されるように、感圧弁部材５２は、主副弁体５１の軸方向左端部が接続固定される第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よりも大径に形成される第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る環状凸部５２ｄと、環状凸部５２ｄの軸方向左側において環状凸部５２ｄよりも小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５２ｅと、を有する略円筒形状に構成されている。また、感圧弁部材５２の当接部５２ｅには、電磁力ＣＳ弁体９０および電磁力ＣＳスプリングとしてのコイルスプリング９１が外嵌されている。
図３に示されるように、電磁力ＣＳ弁体９０は、円環板状に構成されており、感圧弁部材５２の当接部５２ｅに外嵌された状態で、感圧弁部材５２の環状凸部５２ｄよりも外径側に突出するように径方向寸法が設定されている。尚、電磁力ＣＳ弁体９０の内周面と感圧弁部材５２の当接部５２ｅ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、電磁力ＣＳ弁体９０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。
また、コイルスプリング９１の軸方向左端は、感圧体６１を構成するキャップ７０のシール面７０ａの外径部に固定され、コイルスプリング９１の軸方向右端は、電磁力ＣＳ弁体９０の軸方向左側の側面９０ｂに固定されている。すなわち、電磁力ＣＳ弁体９０は、コイルスプリング９１により軸方向右方に付勢されており、電磁力ＣＳ弁体９０の軸方向右端面９０ａの内径部を感圧弁部材５２の環状凸部５２ｄの軸方向左側の側面５２ｆに当接させた状態で保持されている。尚、コイルスプリング９１は圧縮バネである。
次いで、電磁力ＣＳ弁５８の開閉機構について説明する。ソレノイド８０への通電時において主弁５０が閉塞された状態では、電磁力ＣＳ弁体９０の軸方向右端面９０ａの外径部は、差圧ＣＳ弁体５６の内向き環状凸部５６ｈの軸方向左側に形成される電磁力ＣＳ弁座５６ｋと軸方向に離間し電磁力ＣＳ弁５８が開放される（図３および図４参照）。
一方、ソレノイド８０への非通電時において主弁５０が開放された状態では、電磁力ＣＳ弁体９０の軸方向右端面９０ａの外径部は、差圧ＣＳ弁体５６の電磁力ＣＳ弁座５６ｋと軸方向に当接し電磁力ＣＳ弁５８が閉塞される（図５参照）。尚、電磁力ＣＳ弁５８は、電磁力ＣＳ弁体９０の軸方向右端面９０ａと差圧ＣＳ弁体５６の電磁力ＣＳ弁座５６ｋとの間を完全に閉塞するものに限らず、Ｐｃポート１４から第２Ｐｓポート１５に向かう流体の流れを絞るように構成されるものであってもよい。
次いで、差圧ＣＳ弁５７について説明する。差圧ＣＳ弁５７は、差圧ＣＳ弁体５６と仕切調整部材１１の軸方向右端面に形成される差圧ＣＳ弁座１１ａとにより構成されており、差圧ＣＳ弁体５６の軸方向左端５６ａが差圧ＣＳ弁座１１ａに接離するようになっている。
図３に示されるように、差圧ＣＳ弁体５６は、略円筒形状に構成されており、感圧室４０内において感圧体６１および感圧弁部材５２の外径側に同心状に配置されている。また、差圧ＣＳ弁体５６の軸方向左端部に形成される小径の取付部５６ｃには、差圧ＣＳスプリングとしてのコイルスプリング５４が外嵌され、コイルスプリング５４の軸方向左端は、仕切調整部材１１の軸方向右端面に当接し、コイルスプリング５４の軸方向右端は、取付部５６ｃの軸方向右端の外径方向に延びる側面５６ｇに当接している。尚、コイルスプリング５４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。
詳しくは、差圧ＣＳ弁体５６は、略円筒形状の基部５６ｂと、基部５６ｂの軸方向左端部に形成される小径の取付部５６ｃと、基部５６ｂの軸方向右端部に形成され径方向に貫通する貫通孔５６ｄと、貫通孔５６ｄの軸方向左側において基部５６ｂの外周面から外径方向に突出する外向き環状凸部５６ｅと、貫通孔５６ｄの軸方向左側において基部５６ｂの内周面から内径方向に突出する内向き環状凸部５６ｈと、を有し、取付部５６ｃに外嵌されるコイルスプリング５４により差圧ＣＳ弁５７の開弁方向である軸方向右方に付勢されている。尚、貫通孔５６ｄは、バルブハウジング１０に形成されるＰｃポート１４と軸方向位置が対応するように配置されている。
また、基部５６ｂの軸方向右端５６ｆは、差圧ＣＳ弁５７の開弁時においてバルブハウジング１０における感圧室４０の移動規制部としての内面１０ｃに当接可能となっている（図５参照）。
また、差圧ＣＳ弁体５６の外向き環状凸部５６ｅは、バルブハウジング１０におけるＰｃポート１４と第２Ｐｓポート１５との間の位置に形成され、外向き環状凸部５６ｅの外周面とバルブハウジング１０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ＣＳ弁体５６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、差圧ＣＳ弁体５６の内向き環状凸部５６ｈは、その内周面が感圧弁部材５２の環状凸部５２ｄの外周面と径方向に対向するように配置され、内向き環状凸部５６ｈの軸方向左側の側面には、電磁力ＣＳ弁体９０の軸方向右端面９０ａが接離する電磁力ＣＳ弁座５６ｋが形成されている。
次いで、差圧ＣＳ弁５７の開閉機構について説明する。差圧ＣＳ弁体５６に対して軸方向両側から作用する制御圧力Ｐｃが均衡した状態では、感圧室４０内に配置される差圧ＣＳ弁体５６において、差圧ＣＳ弁５７の開弁方向である軸方向右方と閉弁方向である軸方向左方とに作用する制御圧力Ｐｃの受圧面積は略同一に構成されているため、差圧ＣＳ弁体５６に対して軸方向両側から作用する制御圧力Ｐｃが均衡し、差圧ＣＳ弁体５６はコイルスプリング５４の付勢力を受けて軸方向右方へ移動し、差圧ＣＳ弁５７は開放される（図４および図５参照）。
一方、制御室４の制御圧力Ｐｃよりも吸入室３の吸入圧力Ｐｓの圧力が低い状態では、差圧ＣＳ弁体５６に軸方向左方から作用する圧力は、軸方向右方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ＣＳ弁体５６を軸方向左方へ移動させる力（図３において白矢印で図示）が作用し、差圧ＣＳ弁体５６はコイルスプリング５４の付勢力に抗し軸方向左方へ移動し、差圧ＣＳ弁５７は閉塞される（図３参照）。尚、差圧ＣＳ弁５７は、差圧ＣＳ弁体５６の軸方向左端５６ａと仕切調整部材１１の差圧ＣＳ弁座１１ａとの間を完全に閉塞するものに限らず、Ｐｃポート１４から第２Ｐｓポート１５に向かう流体の流れを絞るように構成されるものであってもよい。
次いで、容量制御弁Ｖの動作について、起動時、通常制御時、非通電時の順に説明する。
先ず、起動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は略均衡しており、差圧ＣＳ弁体５６に対して軸方向両側から作用する制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓが均衡した状態となるため、差圧ＣＳ弁５７が開放される（図４参照）。容量可変型圧縮機Ｍを起動するとともに容量制御弁Ｖのソレノイド８０に通電することにより、主弁５０が閉塞され副弁５５が開放される。このとき、図４に示されるように、差圧ＣＳ弁５７を開放しＰｃポート１４と第２Ｐｓポート１５とを連通させることにより、制御室４内から差圧ＣＳ弁５７を通して液化した流体を吸入室３内に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。さらに、前述したように、容量制御弁Ｖは、中間連通路５９における吸入圧力Ｐｓが高いことから感圧弁５３は開放し、制御圧力Ｐｃを中間連通路５９および駆動ロッド８３の連通孔８３ａを通して第２弁室３０に迅速にリリースすることができるため、差圧ＣＳ弁５７と感圧弁５３とにより開放される２つの流路を利用して、制御室４内から液化した流体を吸入室３内に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。
さらに、本実施例の容量制御弁Ｖは、制御室４が最大容量の状態において、制御圧力Ｐｃは低くなっており、吸入圧力Ｐｓと制御圧力Ｐｃとの差圧が所定値以下の状態、すわなちこの状態において感圧体６１が伸張し感圧弁５３が閉弁した状態となり、差圧ＣＳ弁５７を開放しＰｃポート１４から第２Ｐｓポート１５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ＣＳ弁５７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ＣＳ弁５７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。
次に、通常制御時について説明する。通常制御時においては、容量制御弁Ｖのデューティ制御により、主弁５０の開度や開放時間を調整してＰｄポート１２からＰｃポート１４への流体の流量を制御している。このとき、差圧ＣＳ弁体５６に対して軸方向両側から作用する制御圧力Ｐｃの均衡状態が崩れ、コイルスプリング５４の付勢力に抗して制御圧力Ｐｃにより差圧ＣＳ弁体５６が軸方向左方へ移動し、差圧ＣＳ弁５７が閉塞される（図３において点線の矢印で図示）。これにより、Ｐｃポート１４から第２Ｐｓポート１５への流体の漏れを防止することができるため、容量制御弁Ｖによる制御圧力Ｐｃの制御精度を高めることができる。
尚、図３および図４に示されるように、起動時、通常制御時等の容量制御弁Ｖの通電状態において、電磁力ＣＳ弁５８は、差圧ＣＳ弁５７の開閉状態に係わらず、電磁力ＣＳ弁体９０の軸方向右端面９０ａが差圧ＣＳ弁体５６の電磁力ＣＳ弁座５６ｋに当接することなく、主副弁体５１および感圧弁部材５２の軸方向の往復動に追従し、開放された状態を維持できるため、起動時の応答性や制御圧力Ｐｃの制御精度を低下させることがない。
次に、非通電時について説明する。非通電時においては、図５に示されるように、主副弁体５１、感圧弁部材５２が感圧体６１の付勢力により軸方向右方へと押圧され主弁５０を開放させるとともに、電磁力ＣＳ弁体９０の軸方向右端面９０ａは、差圧ＣＳ弁体５６の電磁力ＣＳ弁座５６ｋと当接し電磁力ＣＳ弁５８が閉塞される。これによれば、Ｐｃポート１４を通過する制御流体が第２Ｐｓポート１５に流入することがないため、容量可変型圧縮機Ｍを停止して短い時間経過後の再起動時の制御性が高く、容量制御弁Ｖの運転効率が高い。
また、差圧ＣＳ弁５７は、差圧ＣＳ弁体５６と、差圧ＣＳ弁体５６を開弁方向に付勢するコイルスプリング５４と、を備えているとともに、差圧ＣＳ弁体５６は、電磁力ＣＳ弁５８の電磁力ＣＳ弁座５６ｋを構成しているため、差圧ＣＳ弁５７と電磁力ＣＳ弁５８を有する容量制御弁Ｖが簡素な構造となる。
また、バルブハウジング１０には、コイルスプリング５４の付勢による差圧ＣＳ弁体５６の開弁方向である軸方向右方への移動を規制する移動規制部としての内面１０ｃが形成されているため、容量制御弁Ｖの非通電状態に、電磁力ＣＳ弁体９０の軸方向右端面９０ａを確実に当接させて電磁力ＣＳ弁５８を閉塞するための所定位置に差圧ＣＳ弁体５６の電磁力ＣＳ弁座５６ｋを配置することができる。さらに、電磁力ＣＳ弁体９０についても、軸方向右端面９０ａを差圧ＣＳ弁体５６の電磁力ＣＳ弁座５６ｋに当接させることにより、軸方向右方への移動が規制されるため、主副弁体５１および感圧弁部材５２の軸方向右方への移動に追従せず、電磁力ＣＳ弁体９０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する。このとき、電磁力ＣＳ弁体９０の軸方向右端面９０ａの内径部は、感圧弁部材５２の環状凸部５２ｄの軸方向左側の側面５２ｆから軸方向に離間しコイルスプリング９１が収縮した状態となっている（図５参照）。尚、電磁力ＣＳ弁５８が閉塞された状態から、差圧ＣＳ弁体５６が軸方向左方に移動して差圧ＣＳ弁５７が閉塞した場合でも、コイルスプリング９１を収縮させながら電磁力ＣＳ弁体９０と感圧弁部材５２とは軸方向に円滑に相対移動可能となっている。
また、電磁力ＣＳ弁５８は、電磁力ＣＳ弁体９０と、電磁力ＣＳ弁体９０を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９１と、を備えているため、容量制御弁Ｖの非通電状態に、コイルスプリング９１により確実に電磁力ＣＳ弁５８を閉塞することができる。
また、容量制御弁Ｖは、バルブハウジング１０の軸方向左端から感圧室４０に差圧ＣＳ弁体５６およびコイルスプリング５４を挿入した後、電磁力ＣＳ弁体９０およびコイルスプリング９１が一体に固定された感圧体６１と共に仕切調整部材１１を圧入して固定する構造であるため、組み立てが簡単である。
次に、実施例２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６に示されるように、本実施例において、電磁力ＣＳ弁１５８は、スプール弁構造であって、感圧弁部材１５２の外周面に形成された環状凸部１５２ｄと差圧ＣＳ弁体５６の内向き環状凸部５６ｈの内周面に形成された電磁力ＣＳ弁座５６ｍとにより構成されており、感圧弁部材１５２の環状凸部１５２ｄが電磁力ＣＳ弁座５６ｍに接離することで、電磁力ＣＳ弁１５８が開閉するようになっている。
図６に示されるように、感圧弁部材１５２は、主副弁体５１の軸方向左端部が接続固定される第１円筒部１５２ｂと、第１円筒部１５２ｂの軸方向左側において第１円筒部１５２ｂよりも大径に形成される第２円筒部１５２ｃと、第２円筒部１５２ｃの軸方向左側において第２円筒部１５２ｃ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１５２ａが形成される当接部１５２ｅと、当接部１５２ｅの外周面から外径方向に突出する環状凸部１５２ｄと、を有する略円筒形状に構成されている。
また、差圧ＣＳ弁体５６の内向き環状凸部５６ｈの内周面に形成された電磁力ＣＳ弁座５６ｍと感圧弁部材１５２の環状凸部１５２ｄ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、差圧ＣＳ弁体５６と感圧弁部材１５２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。
感圧弁部材１５２の環状凸部１５２ｄは、軸方向に往復動することにより、差圧ＣＳ弁体５６の内向き環状凸部５６ｈの内周面に形成された電磁力ＣＳ弁座５６ｍとの径方向視の重畳量を変化させており、電磁力ＣＳ弁１５８は、環状凸部１５２ｄと電磁力ＣＳ弁座５６ｍ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６（ｂ）参照）。
また、電磁力ＣＳ弁１５８は、感圧弁部材１５２の環状凸部１５２ｄと差圧ＣＳ弁体５６の電磁力ＣＳ弁座５６ｍとによりスプール弁構造に構成されるため、主副弁体５１および感圧弁部材５２が軸方向に所定量以上ストロークすることにより電磁力ＣＳ弁１５８が閉塞状態となり、電磁力ＣＳ弁１５８を確実に閉塞できる。さらに、例えば非通電状態において、振動等の外乱によって主副弁体５１および感圧弁部材５２が僅かに軸方向移動しても電磁力ＣＳ弁１５８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。
尚、電磁力ＣＳ弁１５８が感圧弁部材１５２の環状凸部１５２ｄの外周面と差圧ＣＳ弁体５６の内向き環状凸部５６ｈの内周面に形成される電磁力ＣＳ弁座５６ｍとにより構成される例について説明したが、例えば感圧弁部材１５２に環状凸部１５２ｄを設け、差圧ＣＳ弁体５６の内周面に環状凸部を設けることなく該内周面を電磁力ＣＳ弁座として構成してもよいし、感圧弁部材１５２の外周面に環状凸部を設けることなく該外周面を差圧ＣＳ弁体５６の内向き環状凸部５６ｈの電磁力ＣＳ弁座５６ｍに接離する用に構成してもよい。このようにすることで感圧弁部材１５２または差圧ＣＳ弁体５６の製造が簡単であり、かつ傾荷重等によって感圧弁部材１５２または差圧ＣＳ弁体５６が傾いて感圧弁部材１５２の環状凸部１５２ｄと差圧ＣＳ弁体５６の内向き環状凸部５６ｈ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、主副弁体５１と感圧弁部材５２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、主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５４，９１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、電磁力ＣＳ弁は、電磁力ＣＳ弁座を差圧ＣＳ弁体の一部を利用して構成していたが、電磁力ＣＳ弁座は、別の部材の一部を利用して構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 バルブハウジング
１０ａ 主弁座
１０ｂ ガイド面
１０ｃ 内面（移動規制部）
１１ 仕切調整部材
１１ａ 差圧ＣＳ弁座
１２ Ｐｄポート（吐出ポート）
１３ 第１Ｐｓポート（吸入ポート，第１吸入ポート）
１４ Ｐｃポート（制御ポート）
１５ 第２Ｐｓポート（吸入ポート，第２吸入ポート）
２０ 第１弁室
３０ 第２弁室
４０ 感圧室
５０ 主弁
５１ 主副弁体（主弁体、中空ロッド）
５１ａ 軸方向左端
５１ｂ 軸方向右端
５２ 感圧弁部材（中空ロッド）
５２ａ 感圧弁座
５２ｄ 環状凸部
５３ 感圧弁（圧力駆動弁）
５４ コイルスプリング（差圧ＣＳスプリング）
５５ 副弁
５６ 差圧ＣＳ弁体
５６ａ 軸方向左端
５６ｂ 基部
５６ｃ 取付部
５６ｄ 貫通孔
５６ｅ 外向き環状凸部
５６ｆ 軸方向右端
５６ｇ 側面
５６ｈ 内向き環状凸部
５６ｋ 電磁力ＣＳ弁座
５６ｍ 電磁力ＣＳ弁座
５７ 差圧ＣＳ弁
５８ 電磁力ＣＳ弁
５９ 中間連通路（中空連通路）
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
９０ 電磁力ＣＳ弁体
９０ａ 軸方向右端面
９０ｂ 側面
９１ コイルスプリング（電磁力ＣＳスプリング）
１５２ 感圧弁部材
１５２ａ 感圧弁座
１５２ｄ 環状凸部
１５２ｅ 当接部
１５８ 電磁力ＣＳ弁
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 バルブハウジング
１０ａ 主弁座
１０ｂ ガイド面
１０ｃ 内面（移動規制部）
１１ 仕切調整部材
１１ａ 差圧ＣＳ弁座
１２ Ｐｄポート（吐出ポート）
１３ 第１Ｐｓポート（吸入ポート，第１吸入ポート）
１４ Ｐｃポート（制御ポート）
１５ 第２Ｐｓポート（吸入ポート，第２吸入ポート）
２０ 第１弁室
３０ 第２弁室
４０ 感圧室
５０ 主弁
５１ 主副弁体（主弁体、中空ロッド）
５１ａ 軸方向左端
５１ｂ 軸方向右端
５２ 感圧弁部材（中空ロッド）
５２ａ 感圧弁座
５２ｄ 環状凸部
５３ 感圧弁（圧力駆動弁）
５４ コイルスプリング（差圧ＣＳスプリング）
５５ 副弁
５６ 差圧ＣＳ弁体
５６ａ 軸方向左端
５６ｂ 基部
５６ｃ 取付部
５６ｄ 貫通孔
５６ｅ 外向き環状凸部
５６ｆ 軸方向右端
５６ｇ 側面
５６ｈ 内向き環状凸部
５６ｋ 電磁力ＣＳ弁座
５６ｍ 電磁力ＣＳ弁座
５７ 差圧ＣＳ弁
５８ 電磁力ＣＳ弁
５９ 中間連通路（中空連通路）
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
９０ 電磁力ＣＳ弁体
９０ａ 軸方向右端面
９０ｂ 側面
９１ コイルスプリング（電磁力ＣＳスプリング）
１５２ 感圧弁部材
１５２ａ 感圧弁座
１５２ｄ 環状凸部
１５２ｅ 当接部
１５８ 電磁力ＣＳ弁
Ｐｃ 制御圧力
Ｐｄ 吐出圧力
Ｐｓ 吸入圧力
Ｖ 容量制御弁
Claims (7)
- 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、
主弁座とソレノイドにより駆動される主弁体とにより構成され前記主弁体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、
前記制御圧力と前記吸入圧力の圧力差により開閉可能な差圧ＣＳ弁と、
前記主弁体の移動に応じて前記制御ポートと前記吸入ポートとを前記ソレノイドへの非通電時に閉塞するように開閉する電磁力ＣＳ弁と、を有することを特徴とする容量制御弁。 - 前記差圧ＣＳ弁の差圧ＣＳ弁体は、前記電磁力ＣＳ弁の電磁力ＣＳ弁座を構成している請求項１に記載の容量制御弁。
- 前記差圧ＣＳ弁は、円筒状の前記差圧ＣＳ弁体と、前記差圧ＣＳ弁体を開弁方向に付勢する差圧ＣＳスプリングと、を備えている請求項２に記載の容量制御弁。
- 前記バルブハウジングには、前記差圧ＣＳスプリングの付勢による前記差圧ＣＳ弁体の移動を規制する移動規制部が形成されている請求項３に記載の容量制御弁。
- 前記電磁力ＣＳ弁は、電磁力ＣＳ弁体と、前記電磁力ＣＳ弁体を閉弁方向に付勢する電磁力ＣＳスプリングと、を備えている請求項１ないし４のいずれかに記載の容量制御弁。
- 前記吸入圧力により開閉する圧力駆動弁を備え、
前記主弁体は中空ロッドの一部をなしており、前記中空ロッドには、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５のいずれかに記載の容量制御弁。 - 前記吸入ポートは第１吸入ポートと第２吸入ポートからなり、前記ソレノイド側から、前記第１吸入ポート、前記吐出ポート、前記制御ポート、前記第２吸入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。
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