JPWO2020013169A1 - 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。吐出ポート１３、吸入ポート１４，１７および制御ポート（第１制御ポート１５，第２制御ポート１６）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５１，５４とにより構成され主弁体５１，５４の移動により吐出ポート１２と制御ポート１５との間の流体の流れを制御する主弁５０とを備える容量制御弁Ｖであって、主弁体５１，５４に対して軸方向に相対移動可能に配置されるとともに制御圧室３０を軸方向に第１制御ポートと連通する吐出側制御室３０Ａと第２制御ポートと連通する吸入側制御室３０Ｂとに仕切る差圧ＣＳ弁体９０を有し、吐出側制御室３０Ａと吸入側制御室３０Ｂとの差圧により差圧ＣＳ弁体９０を作動させ第２制御ポート１６と吸入ポート１７を開放する差圧ＣＳ弁５７とを備えている。

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、主弁体と主弁体に接続される部材とにより中空ロッドを構成し、中空ロッドに径方向に貫通孔が形成され、貫通孔と中空ロッド内部の連通路とにより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されている。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ける容量制御弁の通電制御時には、一定の開口面積の貫通孔を有する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間の流体の流れを制御する主弁と、を備える容量制御弁であって、
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、
前記主弁体に対して軸方向に相対移動可能に配置されるとともに前記制御ポートに連通する制御圧室を軸方向に前記第１制御ポートと連通する吐出側制御室と前記第２制御ポートと連通する吸入側制御室とに仕切る差圧ＣＳ弁体を有し、前記吐出側制御室と前記吸入側制御室との差圧により前記差圧ＣＳ弁体を作動させ前記第２制御ポートと前記吸入ポートを開放する差圧ＣＳ弁と、を備えている。
これによれば、容量可変型圧縮機の起動時には、主弁体が移動して主弁を閉塞することで吐出側制御室には吐出流体は流れ込むことなく、主弁体と共に差圧ＣＳ弁体が移動して第１制御ポートを閉塞し、第２制御ポートを開放することで第２制御ポートから吸入側制御室に制御流体が流れ込み吸入側制御室の圧力が上昇し、吐出側制御室の流体の圧力が吸入側制御室の流体の圧力よりも相対的に低下すると、差圧ＣＳ弁体は吐出側制御室側に移動し、差圧ＣＳ弁を開放し第２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、容量制御弁の通電状態ではソレノイドによる駆動力が所定以下では差圧ＣＳ弁は閉塞され、駆動力が所定以上では差圧ＣＳ弁が開放されるため、容量制御弁の運転効率が高い。
前記主弁体の外周および前記差圧ＣＳ弁体の内周の少なくともいずれか一方に前記吐出側制御室と前記吸入ポートとを連通する溝が形成されていてもよい。
これによれば、吐出側制御室は溝によって吸入ポートと常時連通されているため、主弁体や差圧ＣＳ弁体の移動によらず吐出側制御室の流体を排出することができる。
前記差圧ＣＳ弁体と前記主弁体と間には、前記差圧ＣＳ弁体を閉方向に付勢するスプリングが配置されていてもよい。
これによれば、第２制御ポートと吸入ポートとを連通させる必要が無い場合に、差圧ＣＳ弁を確実に閉塞できる。
前記主弁体には、前記差圧ＣＳ弁体の閉方向へ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、差圧ＣＳ弁を簡素に構成できる。
前記ソレノイドの非通電状態では、前記差圧ＣＳ弁体が前記移動規制部に規制された状態とされ、前記差圧ＣＳ弁体は、前記第２制御ポートと前記吸入側制御室の間を閉塞していてもよい。
これによれば、ソレノイドの非通電状態において、吸入側制御室が閉空間となるため、第２制御ポートから吸入ポートに流体が流れにくくなっている。
前記差圧ＣＳ弁は、スプール弁構造であってもよい。
これによれば、差圧ＣＳ弁を確実に閉塞できる。
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感圧室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、制御時に圧力駆動弁から主弁体に作用する力は吸入圧力に応じて変化するから、主弁の弁開度は吸入圧力に応じて僅かに変更されることとなる。また、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。
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、差圧ＣＳ弁体により第１Ｐｃポートが開放され、第２Ｐｃポートが閉塞され、差圧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、差圧ＣＳ弁体により第１Ｐｃポートが開放され、第２Ｐｃポートが閉塞され、差圧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（起動時）において主弁が閉塞され、差圧ＣＳ弁体により第１Ｐｃポートが閉塞され、第２Ｐｃポートが開放され、差圧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（図４の起動時から僅かに時間が経過した時）において主弁が閉塞され、差圧ＣＳ弁体の移動により第１Ｐｃポートが閉塞され、第２Ｐｃポートが開放され、差圧ＣＳ弁が開放された様子を示す断面図である。 本実施例の変形例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、差圧ＣＳ弁体の移動により第１Ｐｃポートが閉塞され、第２Ｐｃポートが開放され、差圧ＣＳ弁が閉塞された様子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の開閉制御を行う。また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の開閉制御を行うようになっている。
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第１中空ロッド５１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た主弁座１０ａとにより構成されおり、第１中空ロッド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の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、主弁体および中空ロッドとしての第２中空ロッド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、第２中空ロッド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。
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およびバルブハウジングとしての第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内に軸方向に往復動自在に配置された第１中空ロッド５１、感圧弁部材５２、第２中空ロッド５４、差圧ＣＳ弁体９０と、中間連通路５９における吸入圧力Ｐｓに応じて第１中空ロッド５１、感圧弁部材５２、第２中空ロッド５４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に接続され第１中空ロッド５１、感圧弁部材５２、第２中空ロッド５４に駆動力を及ぼすソレノイド８０と、から主に構成され、差圧ＣＳ弁体９０は、第１中空ロッド５１に外嵌され、第１中空ロッド５１、感圧弁部材５２、第２中空ロッド５４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第２中空ロッド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、第１バルブハウジング１０は、軸方向右端の径方向中心から軸方向左方に凹む凹部１０ｃが形成され、第２バルブハウジング１１の軸方向左端部に形成される挿嵌部１１ａが軸方向右方から挿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１３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第１Ｐｓ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の制御室４と連通する軸方向左側の制御ポートおよび第１制御ポートとしての第１Ｐｃポート１５および軸方向右側の制御ポートおよび第２制御ポートとしての第２Ｐｃポート１６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第２Ｐｓポート１７と、が形成されている。すなわち、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には、各ポートがソレノイド８０側から第２Ｐｓポート１７、第２Ｐｃポート１６、第１Ｐｃポート１５、Ｐｄポート１３、第１Ｐｓ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、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、第１中空ロッド５１、感圧弁部材５２、第２中空ロッド５４、差圧ＣＳ弁体９０が軸方向に往復動自在に配置され、第１バルブハウジング１０の内周面の一部には、感圧弁部材５２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、第１バルブハウジング１０の内部には、Ｐｄポート１３と連通され感圧弁部材５２が配置される第１弁室２０と、第１Ｐｓ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、第１Ｐｃポート１５および第２Ｐｃポート１６と連通され第１中空ロッド５１の軸方向左端５１ａ側および差圧ＣＳ弁体９０が配置される第２弁室３０（制御圧室）と、第２Ｐｓポート１７と連通され第２中空ロッド５４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、第１中空ロッド５１および差圧ＣＳ弁体９０の外周面と、第１バルブハウジング１０の凹部１０ｃの内径部と、第２バルブハウジング１１の内径側に延びる環状突条の内周面に形成された差圧ＣＳ弁座１１ｂよりも軸方向左側の内周面とにより画成されている。詳しくは、第２弁室３０は、差圧ＣＳ弁体９０により軸方向に空間３０Ａ（吐出側制御室）と空間３０Ｂ（吸入側制御室）とに仕切られており、第１Ｐｃポート１５は、第２弁室３０において、後述する差圧ＣＳ弁体９０の第２円筒部９０ｃを挟んで軸方向左側に画成される空間３０Ａと容量可変型圧縮機Ｍの制御室４とを連通可能であり、第２Ｐｃポート１６は、軸方向右側に画成される空間３０Ｂと容量可変型圧縮機Ｍの制御室４とを連通可能となっている（図３〜図５参照）。また、第３弁室４０は、第２中空ロッド５４および駆動ロッド８３の外周面と、固定鉄心８２の軸方向左端面と、第２バルブハウジング１１の差圧ＣＳ弁座１１ｂ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。尚、説明の便宜上、図示を省略するが、感圧体６１は、中間連通路５９における高い吸入圧力Ｐｓにより収縮し、感圧弁５３が開弁されることにより、例えば、制御時に感圧体６１から感圧弁部材５２に作用する力は吸入圧力Ｐｓに応じて変化するから、主弁５０の弁開度は吸入圧力Ｐｓに応じて僅かに変更され、冷凍サイクルの状況に合った容量制御を行うことができる。また、起動時に第２Ｐｓポート１７に加えて中間連通路５９および駆動ロッド８３の連通孔８３ａを通して圧力駆動弁５３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。
図３〜図５に示されるように、第１中空ロッド５１は、第２中空ロッド５４の軸方向左端部が接続固定される円筒部５１ｂと、円筒部５１ｂの軸方向左側において円筒部５１ｂよりも大径に形成されスプリングとしてのコイルスプリング９１が外嵌される取付部５１ｃと、取付部５１ｃの軸方向左側において取付部５１ｃよりも大径に形成され第１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が形成される当接部５１ｄと、を有する段付き円筒形状かつ側面視略砲台形状に構成されている。
また、第１中空ロッド５１には、当接部５１ｄの軸方向左端の内径側が軸方向右方に凹む凹部５１ｅが形成され、略円筒形状かつ側面視略砲台形状に構成される感圧弁部材５２の軸方向右端部に形成される挿嵌部５２ｂが軸方向左方から挿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中空ロッド５１は、円筒部５１ｂの軸方向右端部を第２中空ロッド５４の軸方向左端の内径側が軸方向右方に凹む凹部５４ｄに軸方向左方から挿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中空ロッド５１、感圧弁部材５２、第２中空ロッド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５９が形成されている。尚、中間連通路５９は、第２中空ロッド５４と接続固定される駆動ロッド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と連通している。
図３〜図５に示されるように、第２中空ロッド５４は、第３弁室４０内に配置され、駆動ロッド８３の軸方向左端部が接続固定される第１円筒部５４ｂと、第１円筒部５４ｂの軸方向左側において第１円筒部５４ｂよりも小径に形成される第２円筒部５４ｃと、を有する段付き円筒形状に構成されている。尚、第２中空ロッド５４の第２円筒部５４ｃの外周面と第２バルブハウジング１１の差圧ＣＳ弁座１１ｂとの間は、径方向に離間しており、第２Ｐｃポート１６を通過した制御流体と第２Ｐｓポート１７を通過した吸入流体とを連通する流路が形成されている。
次いで、差圧ＣＳ弁５７について説明する。差圧ＣＳ弁５７は、スプール弁構造であって、差圧ＣＳ弁体９０と第２バルブハウジング１１の内周面に形成された差圧ＣＳ弁座１１ｂとにより構成されており、差圧ＣＳ弁体９０の第１円筒部９０ａの軸方向右端部が差圧ＣＳ弁座１１ｂに接離することで、差圧ＣＳ弁５７が開閉するようになっている。
図３〜図５に示されるように、差圧ＣＳ弁体９０は、第２弁室３０内に配置され、第１中空ロッド５１の円筒部５１ｂに外嵌される小径の第１円筒部９０ａと、第１円筒部９０ａの軸方向左端から軸方向左側に向けて拡径しながら延びるテーパ部９０ｂと、テーパ部９０ｂの軸方向左側において第１円筒部９０ａよりも大径に形成される第２円筒部９０ｃと、を有する段付き円筒形状かつ側面視略砲台形状に構成され、コイルスプリング９１と共に第１中空ロッド５１の円筒部５１ｂおよび取付部５１ｃに外嵌されている。尚、差圧ＣＳ弁体９０の第１円筒部９０ａの内周面と第１中空ロッド５１の円筒部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、差圧ＣＳ弁体９０は、第１中空ロッド５１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、差圧ＣＳ弁体９０の第１円筒部９０ａの内周面と第１中空ロッド５１の円筒部５１ｂの外周面との間に形成される隙間９２は、第２弁室３０において軸方向左側に画成される空間３０Ａと第３弁室４０との圧力を平衡調整している。
また、差圧ＣＳ弁体９０は、その内側が第１円筒部９０ａよりも第２円筒部９０ｃの内径の寸法が大きい段付き円筒状に構成され、テーパ部９０ｂの軸方向略中央に対応する軸方向位置において、第１円筒部９０ａ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９０ｄが形成されている。
また、コイルスプリング９１の軸方向左端は、第１中空ロッド５１の取付部５１ｃの軸方向左端から外径方向に延びる側面５１ｆに当接し、コイルスプリング９１の軸方向右端は、第１中空ロッド５１に外嵌される差圧ＣＳ弁体９０の内面である環状面９０ｄに当接している。すなわち、差圧ＣＳ弁体９０と第１中空ロッド５１、感圧弁部材５２および第２中空ロッド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、その外周は差圧ＣＳ弁体９０の第２円筒部９０ｃの内周面とは径方向に離間している。
また、差圧ＣＳ弁体９０の第１円筒部９０ａの軸方向右端部の外周面と第２バルブハウジング１１に形成される差圧ＣＳ弁座１１ｂとの間、第２円筒部９０ｃの外周面と第２バルブハウジング１１の内周面との間は、径方向に離間することにより隙間が形成されており、差圧ＣＳ弁体９０は、第２バルブハウジング１１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、差圧ＣＳ弁体９０の第１円筒部９０ａは、軸方向に往復動することにより、第２バルブハウジング１１に形成される差圧ＣＳ弁座１１ｂとの径方向視の重畳量を変化させ、第２Ｐｃポート１６を通過した制御流体と第２Ｐｓポート１７を通過した吸入流体との連通を開閉する差圧ＣＳ弁５７を構成している。差圧ＣＳ弁５７は、差圧ＣＳ弁体９０の第１円筒部９０ａの軸方向右端部と差圧ＣＳ弁座１１ｂ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３および図４参照）。
また、差圧ＣＳ弁体９０の第２円筒部９０ｃは、軸方向に往復動することにより、第２バルブハウジング１１の差圧ＣＳ弁座１１ｂよりも軸方向左側の内周面に形成されるスプールＤＣ弁座１１ｃとの径方向視の重畳位置を変化させ、第１Ｐｃポート１５および第２Ｐｃポート１６を開閉するスプールＤＣ弁５８を構成している。尚、スプールＤＣ弁５８は、差圧ＣＳ弁体９０の第２円筒部９０ｃの軸方向左端部により第１Ｐｃポート１５を閉塞した状態では第２Ｐｃポート１６を開放し（図４および図５参照）、差圧ＣＳ弁体９０の第２円筒部９０ｃの軸方向右端部により第２Ｐｃポート１６を閉塞した状態では第１Ｐｃポート１５を開放する（図３参照）ように構成されている。
また、図３〜図５に示されるように、第１中空ロッド５１の円筒部５１ｂおよび取付部５１ｃに差圧ＣＳ弁体９０が外嵌された状態で、第１中空ロッド５１と第２中空ロッド５４とが一体に連結されることにより、第１中空ロッド５１の円筒部５１ｂの外周には、環状の凹溝５６が形成されている。凹溝５６は、第１中空ロッド５１の円筒部５１ｂの外周面と、第１中空ロッド５１の取付部５１ｃの軸方向右側の側面５１ｇと、第２中空ロッド５４の軸方向左端の移動規制部としてのストッパ部５４ｅとにより形成され、凹溝５６により、第１中空ロッド５１に対して軸方向に相対移動する差圧ＣＳ弁体９０の軸方向位置が決められている。
詳しくは、差圧ＣＳ弁体９０の軸方向右端、すなわち第１円筒部９０ａの軸方向右端には、差圧ＣＳ弁５７の閉塞時（図３および図４参照）において、第２中空ロッド５４の軸方向左端面におけるストッパ部５４ｅと当接する端面部９０ｅが形成されることにより、差圧ＣＳ弁５７の閉塞時における差圧ＣＳ弁体９０の軸方向位置が決められている。また、差圧ＣＳ弁体９０は、差圧ＣＳ弁５７の開放時（図５参照）において、環状面９０ｄが第１中空ロッド５１の取付部５１ｃの軸方向右側の側面５１ｇと当接することにより、差圧ＣＳ弁５７の開放時における差圧ＣＳ弁体９０の軸方向位置が決められている。
また、凹溝５６の軸方向寸法Ｌ５６と、差圧ＣＳ弁体９０の第１円筒部９０ａの軸方向寸法Ｌ９０ａとの差は、差圧ＣＳ弁体９０の環状面９０ｄと第１中空ロッド５１の取付部５１ｃの軸方向右側の側面５１ｇ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（Ｌ５６−Ｌ９０ａ＝Ａ，図３および図４参照）。
これにより、差圧ＣＳ弁体９０の軸方向左側の環状面９０ｄが第１中空ロッド５１の取付部５１ｃの軸方向右側の側面５１ｇに当接する状態において、差圧ＣＳ弁体９０の軸方向右端の端面部９０ｅと、第２中空ロッド５４のストッパ部５４ｅとの間は軸方向に寸法Ａ離間する（図５参照）。すなわち、差圧ＣＳ弁体９０は、主弁５０の開閉に係わらず、離間寸法Ａだけさらに軸方向に移動可能となっている。尚、容量制御弁Ｖの非通電状態において、差圧ＣＳ弁体９０が軸方向左方に離間寸法Ａだけ移動しても、差圧ＣＳ弁体９０の第１円筒部９０ａの軸方向右端部と差圧ＣＳ弁座１１ｂとの径方向視の重畳が維持され、差圧ＣＳ弁５７が開放しないように構成されている。
次いで、差圧ＣＳ弁５７の開閉機構について説明する。制御室４の制御圧力Ｐｃと吸入室３の吸入圧力Ｐｓの圧力が均衡した状態では、差圧ＣＳ弁５７の開弁方向である軸方向左方と閉弁方向である軸方向右方と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ＣＳ弁体９０に対して軸方向左側の空間３０Ａから作用する圧力と、軸方向右側の空間３０Ｂおよび第３弁室４０から作用する圧力が均衡し、差圧ＣＳ弁体９０はコイルスプリング９１の付勢力を受けて軸方向右方へ移動し、差圧ＣＳ弁５７は閉塞される（図３および図４参照）。
一方、容量制御弁Ｖの通電状態において、主弁５０が閉塞されるとともに、差圧ＣＳ弁体９０に対して軸方向左方の空間３０Ａから作用する制御圧力Ｐｃが相対的に低下して軸方向右方の空間３０Ｂから作用する制御圧力Ｐｃより小さくなった状態、すなわち軸方向に差圧が発生した状態では、差圧ＣＳ弁体９０を軸方向左方へ移動させる力（図５において白矢印で図示）が作用し、差圧ＣＳ弁体９０はコイルスプリング９１の付勢力に抗し軸方向左方へ移動し、差圧ＣＳ弁５７は開放される（図５参照）。
次いで、動作、第１中空ロッド５１、感圧弁部材５２、第２中空ロッド５４および差圧ＣＳ弁体９０の軸方向移動による差圧ＣＳ弁５７およびスプールＤＣ弁５８の開閉機構の動作について説明する。
先ず、起動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、非通電状態において、第１中空ロッド５１、感圧弁部材５２、第２中空ロッド５４が感圧体６１の付勢力により軸方向右方へと押圧されることで、第２中空ロッド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、第１中空ロッド５１の軸方向左端５１ａが第１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。また、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９０に対して軸方向両側から作用する圧力が均衡し、差圧ＣＳ弁体９０はコイルスプリング９１の付勢力を受けて軸方向右方へ移動することにより、差圧ＣＳ弁体９０の第１円筒部９０ａの軸方向右端部が第２バルブハウジング１１の差圧ＣＳ弁座１１ｂに径方向視で重畳し第２Ｐｃポート１６を通過した制御流体と第２Ｐｓポート１７を通過した吸入流体との連通が差圧ＣＳ弁５７により閉塞される。このとき、スプールＤＣ弁５８により第１Ｐｃポート１５が開放され、第２Ｐｃポート１６が閉塞された状態となっており、第２Ｐｃポート１６を通した第２弁室３０の空間３０Ｂへの制御流体の流入が抑制されている。
次に、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（図４参照）。また、差圧ＣＳ弁体９０は、軸方向右端の端面部９０ｅを第２中空ロッド５４のストッパ部５４ｅにより押され第１中空ロッド５１、感圧弁部材５２、第２中空ロッド５４と一体に軸方向左方へ移動することにより、閉塞状態が維持されている。また、スプールＤＣ弁５８においては、差圧ＣＳ弁体９０の第２円筒部９０ｃの軸方向左端部により第１Ｐｃポート１５が閉塞され、第２Ｐｃポート１６が僅かに開放されることより、第２弁室３０の軸方向左側の空間３０Ａに対する主弁５０を通した吐出流体の流入および第１Ｐｃポート１５を通した制御流体の流入が抑制されるとともに、容量可変型圧縮機Ｍの起動に伴いブローバイガスが制御室４に流入することにより均衡状態よりも圧力が上昇した制御流体が第２Ｐｃポート１６を通して流れ込むことで第２弁室３０の軸方向右側の空間３０Ｂにおける制御圧力Ｐｃが上昇し、第２弁室３０の軸方向左側の空間３０Ａにおける制御圧力Ｐｃが相対的に低下する。このとき、第２弁室３０の軸方向左側の空間３０Ａ内の制御流体は、第３弁室４０内の吸入流体との圧力差により、隙間９２および差圧ＣＳ弁体９０の端面部９０ｅと第２中空ロッド５４のストッパ部５４ｅとの間を通って第３弁室４０に抜けていくため、空間３０Ａにおける制御圧力Ｐｃが低下する。
これにより、差圧ＣＳ弁体９０に対して軸方向左方の空間３０Ａから作用する制御圧力Ｐｃが軸方向右方の空間３０Ｂから作用する制御圧力Ｐｃより小さくなり、軸方向に差圧が発生し、差圧ＣＳ弁体９０を軸方向左方へ移動させる力（図５において白矢印で図示）が作用し、差圧ＣＳ弁体９０はコイルスプリング９１の付勢力に抗し第１中空ロッド５１、感圧弁部材５２、第２中空ロッド５４に対して軸方向左方へ相対移動し、差圧ＣＳ弁５７が開放され、スプールＤＣ弁５８により第２Ｐｃポート１６が完全に開放されるため、第２Ｐｃポート１６から第２Ｐｓポート１７へ流体を排出するための流路（図５において実線矢印で図示）を形成し、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、容量制御弁Ｖの通常制御時において、差圧ＣＳ弁体９０に対して軸方向左方に移動させる方向の差圧が発生しない場合には、差圧ＣＳ弁５７が閉塞されることにより、第２Ｐｃポート１６と第２Ｐｓポート１７とを結ぶ流路における流量が絞られ、第２Ｐｃポート１６を通過した制御流体の第２Ｐｓポート１７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３および図４参照）。言い換えれば、差圧ＣＳ弁５７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。
また、差圧ＣＳ弁体９０の第１円筒部９０ａの内周面と第１中空ロッド５１の円筒部５１ｂの外周面との間に形成される隙間９２により第２弁室３０において軸方向左側に画成される空間３０Ａと第３弁室４０との圧力を平衡調整させることができるため、容量制御弁Ｖを簡素な構造にできる。
また、図４に示されるように、主弁５０が閉塞され、差圧ＣＳ弁５７が閉塞された状態において、スプールＤＣ弁５８を構成する差圧ＣＳ弁体９０の軸方向左端、すなわち第２円筒部９０ｃの軸方向左端は、第１Ｐｃポート１５の開口における軸方向左端と径方向に面一になるように構成されることにより、容量制御弁Ｖのデューティ制御において主弁５０を僅かに開いた際にも、Ｐｄポート１３から空間３０Ａを介して第１Ｐｃポート１５へ流体を排出するための流路が確実に形成されるため、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。
さらに、容量制御弁Ｖを最大容量で制御する際には、主弁５０が閉塞された状態となるため、差圧ＣＳ弁５７が差圧により移動し、空間３０Ｂを介して第２Ｐｃポート１６と第２Ｐｓポート１７とが連通し、制御室４の制御圧力Ｐｃを低く保つことができる。
また、差圧ＣＳ弁５７は、差圧ＣＳ弁体９０の第１円筒部９０ａの軸方向右端部と第２バルブハウジング１１の内周面に形成される差圧ＣＳ弁座１１ｂとによりスプール弁構造に構成されるため、第１中空ロッド５１、感圧弁部材５２、第２中空ロッド５４が軸方向に所定量以上ストロークすることにより差圧ＣＳ弁５７が閉塞状態となり、差圧ＣＳ弁５７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第１中空ロッド５１、感圧弁部材５２、第２中空ロッド５４が僅かに軸方向移動しても差圧ＣＳ弁５７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、差圧ＣＳ弁５７は、第１円筒部９０ａの内周面と第１中空ロッド５１の円筒部５１ｂの外周面とが摺動するとともに、第２円筒部９０ｃの外周面と第２バルブハウジング１１のスプールＤＣ弁座１１ｃとが摺動するため、差圧ＣＳ弁５７と第１中空ロッド５１、感圧弁部材５２、第２中空ロッド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、第２弁室３０の軸方向左側の空間３０Ａと連通する第１Ｐｃポート１５と、第２弁室３０の軸方向右側の空間３０Ｂと連通する第２Ｐｃポート１６とが近接して設けられ、図４の拡大部分に示されるように、第１Ｐｃポート１５と第２Ｐｃポート１６との間が第１バルブハウジング１０の区画壁１０ｄの軸方向寸法Ｌ１０ｄだけ軸方向に離間することにより、第１Ｐｃポート１５および第２Ｐｃポート１６の形成範囲、すなわち第１Ｐｃポート１５の軸方向左端から第２Ｐｃポート１６の軸方向右端まで軸方向寸法Ｂ（Ｂ＝Ｌ１５＋Ｌ１０ｄ＋Ｌ１６）は差圧ＣＳ弁体９０の第２円筒部９０ｃの軸方向寸法Ｌ９０ｃよりも大きくなっている（Ｂ＞Ｌ９０ｃ）。また、差圧ＣＳ弁体９０の第２円筒部９０ｃの軸方向寸法Ｌ９０ｃは、第１Ｐｃポート１５および第２Ｐｃポート１６それぞれの軸方向寸法よりも大きく構成されている（Ｌ９０ｃ＞Ｌ１５，Ｌ１６）。
これによれば、図３〜図５に示されるように、差圧ＣＳ弁体９０を軸方向に移動させることにより、第２円筒部９０ｃによって第１Ｐｃポート１５または第２Ｐｃポート１６をそれぞれ一方ずつ開放することができるとともに、第２円筒部９０ｃを第１Ｐｃポート１５および第２Ｐｃポート１６の形成範囲の軸方向略中央に移動させることにより、第１Ｐｃポート１５および第２Ｐｃポート１６の両方を僅かに開放することができるため、２つの第１Ｐｃポート１５および第２Ｐｃポート１６の開閉を１つの差圧ＣＳ弁体９０により制御することができ、容量制御弁Ｖを簡素な構造にできる。また、第１Ｐｃポート１５と第２Ｐｃポート１６の間の区画壁１０ｄは必須ではないものの、区画壁１０ｄを設けることで第１Ｐｃポート１５と第２Ｐｃポート１６との一方を開放し他方を閉塞することを確実かつ簡素に実現できる。
また、起動時において、第２弁室３０の軸方向左側の空間３０Ａ内の制御流体を、第３弁室４０内の吸入流体との圧力差により、差圧ＣＳ弁体９０の第１円筒部９０ａの内周面と第１中空ロッド５１の円筒部５１ｂの外周面との間に形成される隙間９２を通して第３弁室４０に排出し、空間３０Ａにおける制御圧力Ｐｃを低下させることにより、第２弁室３０の軸方向右側の空間３０Ｂとの差圧を発生させやすくする例について説明したが、図６に示されるように、差圧ＣＳ弁体９０の第１円筒部９０ａの内周面に軸方向に亘って延びる溝としてのスリット９０ｆを設けるとともに、第１円筒部９０ａの軸方向右端に径方向に延びる溝としてのスリット９０ｇを設けることにより、隙間９２の流路断面積を大きく確保して差圧が大きくなるようにしてもよい。尚、隙間９２の流路断面積を大きくするために、第１中空ロッド５１の円筒部５１ｂの外周面にスリットを設けてもよい。このように、隙間９２は、差圧ＣＳ弁体９０を移動させるためのパイロット通路として機能し、差圧ＣＳ弁５７が開放することで、第２Ｐｃポート１６と第２Ｐｓポート１７とを連通する有効流路面積は隙間９２の面積から大幅に増加する。
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、前記実施例では、差圧ＣＳ弁体９０の第１円筒部９０ａの内周面と第１中空ロッド５１の円筒部５１ｂの外周面との間に形成される隙間９２により、第２弁室３０の軸方向左側の空間３０Ａ内の制御流体を第３弁室４０に排出し、差圧を発生させやすくする構造について説明したが、これに限らず、差圧ＣＳ弁体９０の第１円筒部９０ａに軸方向に延びる貫通孔が設けられていてもよい。また、空間３０Ａと第１中空ロッド５１の内側に形成される中間連通路５９と第２弁室３０の軸方向左側に画成される空間３０Ａを連通するように第１中空ロッド５１の円筒部５１ｂまたは取付部５１ｃに径方向に延びる貫通孔が設けられていてもよい。
また、第１中空ロッド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、第２中空ロッドの軸方向右端は、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、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、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 主弁座
１０ｂ ガイド面
１０ｄ 区画壁
１１ 第２バルブハウジング（バルブハウジング）
１１ｂ 差圧ＣＳ弁座
１１ｃ スプールＤＣ弁座
１２ 仕切調整部材
１３ Ｐｄポート（吐出ポート）
１４ 第１Ｐｓポート（吸入ポート）
１５ 第１Ｐｃポート（制御ポート，第１制御ポート）
１６ 第２Ｐｃポート（制御ポート，第２制御ポート）
１７ 第２Ｐｓポート（吸入ポート）
２０ 第１弁室
３０ 第２弁室（制御圧室）
３０Ａ 空間（吐出側制御室）
３０Ｂ 空間（吸入側制御室）
４０ 第３弁室
５０ 主弁
５１ 第１中空ロッド（主弁体，中空ロッド）
５１ａ 軸方向左端
５１ｂ 円筒部
５１ｃ 取付部
５１ｄ 当接部
５１ｅ 凹部
５１ｆ 側面
５１ｇ 側面
５２ 感圧弁部材（中空ロッド）
５２ａ 感圧弁座
５３ 感圧弁（圧力駆動弁）
５４ 第２中空ロッド（主弁体，中空ロッド）
５４ａ 軸方向右端
５４ｂ 第１円筒部
５４ｃ 第２円筒部
５４ｄ 凹部
５４ｅ ストッパ部（移動規制部）
５５ 副弁
５６ 凹溝
５７ 差圧ＣＳ弁
５８ スプールＤＣ弁
５９ 中間連通路（中空連通路）
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
９０ 差圧ＣＳ弁体
９０ａ 第１円筒部
９０ｂ テーパ部
９０ｃ 第２円筒部
９０ｄ 環状面
９０ｅ 端面部
９０ｆ，９０ｇ スリット（溝）
９１ コイルスプリング（スプリング）
９２ 隙間
Ｐｃ 制御圧力
Ｐｄ 吐出圧力
Ｐｓ 吸入圧力
Ｖ 容量制御弁

Claims (7)

  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、
    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間の流体の流れを制御する主弁と、を備える容量制御弁であって、
    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、
    前記主弁体に対して軸方向に相対移動可能に配置されるとともに前記制御ポートに連通する制御圧室を軸方向に前記第１制御ポートと連通する吐出側制御室と前記第２制御ポートと連通する吸入側制御室とに仕切る差圧ＣＳ弁体を有し、前記吐出側制御室と前記吸入側制御室との差圧により前記差圧ＣＳ弁体を作動させ前記第２制御ポートと前記吸入ポートを開放する差圧ＣＳ弁と、を備える容量制御弁。
  2. 前記主弁体の外周および前記差圧ＣＳ弁体の内周の少なくともいずれか一方に溝が形成されている請求項１に記載の容量制御弁。
  3. 前記差圧ＣＳ弁体と前記主弁体と間には、前記差圧ＣＳ弁体を閉方向に付勢するスプリングが配置されている請求項１または２に記載の容量制御弁。
  4. 前記主弁体には、前記差圧ＣＳ弁体の閉方向への移動を規制する移動規制部が形成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の容量制御弁。
  5. 前記ソレノイドの非通電状態では、前記差圧ＣＳ弁体が前記移動規制部に規制された状態とされ、前記差圧ＣＳ弁体は、前記第２制御ポートと前記吸入側制御室の間を閉塞している請求項４に記載の容量制御弁。
  6. 前記差圧ＣＳ弁は、スプール弁構造である請求項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感圧室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。
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