JPWO2020116436A1 - 容量制御弁 - Google Patents

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Abstract

起動時の流体排出機能に優れ、かつ高圧縮効率となる容量制御弁を提供する。
吐出ポート１４、吸入ポート１３および制御ポート１５が形成されたバルブハウジング１０，１１，１２と、ソレノイド８０により駆動されるロッド８３の移動により吐出ポート１４と制御ポート１５との連通を開閉する主弁座５３ａと主弁体５１とから構成される主弁５０と、を備える容量制御弁Ｖであって、吸入流体供給室６０に配置され吸入圧力Ｐｓにより動作する圧力駆動部６１を備え、圧力駆動部６１は主弁体５１と連動可能に固定され、制御ポート１５と吸入ポート１３との連通を開閉するＣＳ弁座１２ａとＣＳ弁体５３とから構成されるＣＳ弁５４を備え、ＣＳ弁体５３は主弁体５１に対して相対移動可能に配置され、主弁５０の閉塞状態を維持したままロッド８３の移動により主弁体５１とＣＳ弁体５３とが共に移動する。

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を向上させ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、起動時の流体排出機能に優れるものの、補助連通路が常に連通しているため、容量可変型圧縮機の連続駆動時において、補助連通路を介して制御ポートから吸入ポートに冷媒が流れ込むことにより、圧縮効率を悪化させる虞があった。
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に優れ、かつ高圧縮効率とな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、
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、
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座と主弁体とにより構成される主弁と、を備える容量制御弁であって、
前記バルブハウジングに形成され吸入流体が供給される吸入流体供給室に配置され吸入圧力により動作する圧力駆動部を備え、該圧力駆動部は、前記主弁体と連動可能に連結され、
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弁座とＣＳ弁体とにより構成されるＣＳ弁を備え、該ＣＳ弁体は、前記主弁体に対して相対移動可能に配置され、
前記主弁の閉塞状態を維持したまま前記ロッドの移動により前記主弁体と前記ＣＳ弁体とが共に移動する。
これによれば、主弁体はＣＳ弁体に対して相対移動可能に配置されていることにより、通常制御時においてＣＳ弁が閉塞された状態で主弁を開閉制御することができるとともに、最大通電状態では主弁の閉塞状態を維持したままロッドの移動により主弁体がＣＳ弁体と共に移動して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、制御圧力を低下させることができるため、起動時の流体排出機能に優れ、かつ高圧縮効率となる容量制御弁を提供できる。加えて、起動時や通常制御時等に、吸入流体供給室における吸入圧力が高いときには圧力駆動部を動作させてソレノイドの駆動力を補助することができるため、安定した起動時の流体排出機能と圧縮性能を有する容量制御弁を提供できる。
前記ＣＳ弁体は前記主弁体に外嵌されているとともに、前記ＣＳ弁体の内径部には前記主弁座が形成されていてもよい。
これによれば、ＣＳ弁体に主弁体を挿通させることにより、ＣＳ弁を有する容量制御弁をコンパクトに構成できるとともに、主弁の閉塞状態を確実に維持したまま主弁体をＣＳ弁体と共に移動させることができる。
前記主弁座は、前記ＣＳ弁体の一端に形成され、その外径側には前記ＣＳ弁座が構成されていてもよい。
これによれば、ＣＳ弁体の一端における内径部に主弁座が形成され、その外径側にＣＳ弁座が構成されることにより、主弁およびＣＳ弁の開閉による流路の切り換えがスムーズに行われるため、応答性が良い。
前記ＣＳ弁体は、付勢手段により前記ＣＳ弁の閉弁方向に付勢されていてもよい。
これによれば、ＣＳ弁体を確実に閉弁位置に移動させることができるため、最大通電状態から通常制御にすぐに復帰させることができる。
前記ＣＳ弁体は、その両端に前記制御ポートからの制御流体が導入されていてもよい。
これによれば、ＣＳ弁体に対して両端から制御圧力が作用することにより、圧力の影響を抑えた状態でＣＳ弁体を主弁体と共に移動させることができるため、ソレノイドへの印加電流に応じた精密な弁体制御を行うことができる。
前記ＣＳ弁体は、その一端側に前記制御ポートからの制御流体が導入され、他端側に前記主弁体に形成される供給路を介して前記制御ポートからの制御流体が導入されていてもよい。
これによれば、簡素な構成によりＣＳ弁体に対して両端から制御圧力が作用させることができる。
前記ＣＳ弁体は、その両端部の有効面積が同じであってもよい。
これによれば、ＣＳ弁体の両端に作用する制御圧力がキャンセルされるため、より精密な弁体制御を行うことができる。
前記吸入流体供給室は、前記バルブハウジング内において前記主弁体に摺動可能に外嵌されるシール部材により仕切られていてもよい。
これによれば、シール部材と主弁体により吸入流体供給室を区画することができるため、圧力駆動部に吸入圧力を確実に作用させることができる。
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、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）において主弁およびＣＳ弁が閉塞されたときの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。 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）において主弁およびＣＳ弁が閉塞された様子を示す拡大断面図である。 実施例の容量制御弁の通電状態（最大通電状態）において主弁が閉塞され、ＣＳ弁が開放された様子を示す拡大断面図である。 実施例の容量制御弁における主弁体のストローク位置に対する主弁の開閉状態と、ＣＳ弁の開閉状態を説明する図である。
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、ＣＳ弁５４、すなわち制御ポートと吸入ポートとの連通を開閉する弁の開閉制御を行うとともに、吸入流体供給室としての感圧室６０における吸入圧力Ｐｓにより圧力駆動部としての感圧体６１を動作させ、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ＣＳ弁体５３の一端である軸方向右端の内径部に形成された主弁座５３ａとにより構成されており、主弁体５１の軸方向略中央に形成される段部５１ａが主弁座５３ａに接離することで、主弁５０が開閉するようになっている。ＣＳ弁５４は、ＣＳ弁体５３とバルブハウジングとしての第３バルブハウジング１２の軸方向左端の内径部に形成されるＣＳ弁座１２ａとにより構成されており、ＣＳ弁体５３の一端である軸方向右端の外径部５３ｂがＣＳ弁座１２ａに接離することで、ＣＳ弁５４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としての第１バルブハウジング１０、第２バルブハウジング１１および第３バルブハウジング１２と、第１バルブハウジング１０、第２バルブハウジング１１および第３バルブハウジング１２内に軸方向に往復動自在に配置された主弁体５１、ＣＳ弁体５３と、感圧室６０における吸入圧力Ｐｓに応じて主弁体５１、ＣＳ弁体５３に軸方向への付勢力を付与する感圧体６１と、第３バルブハウジング１２に接続され主弁体５１、ＣＳ弁体５３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に挿通され軸方向に往復動自在、かつその軸方向左端部８３ａが主弁体５１に挿嵌・固定されるロッドとしての駆動ロッド８３と、駆動ロッド８３の軸方向右端部８３ｂが挿嵌・固定される可動鉄心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を主弁５０の開弁方向である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３バルブハウジング１２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とを備えている。
また、固定鉄心８２は、フランジ部８２ｄの軸方向右端面をケーシング８１の凹部８１ｂの底面に軸方向左方から当接させた状態で、ケーシング８１の凹部８１ｂに対して挿嵌・固定される第３バルブハウジング１２の軸方向右端の内径側が軸方向左方に凹む凹部１２ｃに対して略密封状に挿嵌・固定されている。
駆動ロッド８３は、円柱状に形成され、主弁体５１に挿嵌・固定される軸方向左端部８３ａおよび可動鉄心８４に挿嵌・固定される軸方向右端部８３ｂが板状を成している。
図２に示されるように、第１バルブハウジング１０には、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１３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の吐出室２と連通する吐出ポートとしてのＰｄポート１４と、容量可変型圧縮機Ｍの吸入室３と連通するＰｓ連通路１６と、が形成されている。また、第３バルブハウジング１２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１５が形成されている。
また、第１バルブハウジング１０は、その軸方向右端部が第２バルブハウジング１１の軸方向左端が軸方向右方に凹むことにより形成される凹部１１ａに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。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１７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１７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。
また、第１バルブハウジング１０の内部には、軸方向右端部の内周面に形成される段部１０ａに環状のシール部材５２が略密封状に圧入されるとともに、シール部材５２の軸孔５２ａに主弁体５１の軸方向左端部が摺動可能に挿通されることにより、シール部材５２の軸方向左側にＰｓポート１３と連通され感圧体６１が配置される感圧室６０が形成されている。また、シール部材５２の軸方向右側には、付勢手段としてのコイルスプリング５５とＣＳ弁体５３の他端である軸方向左端が配置される空間Ｓが形成されている。すなわち、感圧室６０と空間Ｓとは、シール部材５２により略密封状に区画されている。
第２バルブハウジング１１は、軸方向右端が軸方向左方に凹むことにより凹部１１ｂが形成され、第３バルブハウジング１２の軸方向左端部が軸方向右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。
また、第２バルブハウジング１１の内部には、Ｐｄポート１４と連通されＣＳ弁体５３の径方向に貫通するＰｄ連通孔５３ｃが配置される第１弁室２０が形成されるとともに、第２バルブハウジング１１の凹部１１ｂの内周面と第３バルブハウジング１２の軸方向左端面とによりＰｓ連通路１６と連通され、ＣＳ弁体５３の一端部としての軸方向右端部が配置される第２弁室３０が形成されている。また、第３バルブハウジング１２の内部には、Ｐｃポート１５と連通され主弁体５１の軸方向右端側の大径部５１ｃ（図４〜図６参照）が配置される第３弁室４０が形成されている。
また、第１バルブハウジング１０、第２バルブハウジング１１および第３バルブハウジング１２の内部には、主弁体５１とＣＳ弁体５３が軸方向に往復動自在に配置され、第２バルブハウジング１１の内周面には、軸方向略中央にＣＳ弁体５３の外周面が略密封状態で摺動可能な小径のガイド孔１１ｃ，１１ｄが形成されている。尚、第２バルブハウジング１１のガイド孔１１ｃ，１１ｄの内径は、略同一となっている。また、第３バルブハウジング１２の内周面には、軸方向左端部に主弁体５１の大径部５１ｃが挿通される軸孔１２ｂが形成されている。さらに、第３バルブハウジング１２の軸方向左端の内径部には、ＣＳ弁体５３の軸方向右端の外径部５３ｂが当接可能なＣＳ弁座１２ａが形成されている。
第２バルブハウジング１１の内部において、第１弁室２０と第２弁室３０は、ＣＳ弁体５３の外周面とガイド孔１１ｄの内周面により仕切られ、第１弁室２０と空間Ｓは、ＣＳ弁体５３の外周面とガイド孔１１ｃの内周面により仕切られている。尚、ガイド孔１１ｃ，１１ｄの内周面とＣＳ弁体５３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５３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。
第３弁室４０は、第３バルブハウジング１２の軸方向左端部において軸孔１２ｂの内周面と主弁体５１の大径部５１ｃの外周面との間に形成される径方向の隙間を介して、第１弁室２０または第２弁室３０と連通可能となっている。詳しくは、図２および図４に示されるように、主弁５０が開放され、ＣＳ弁５４が閉塞されたときには、第１弁室２０と第３弁室４０が連通され、第３弁室４０と第２弁室３０は隔離されている。また、図３および図５に示されるように、主弁５０およびＣＳ弁５４が閉塞されたときには、第１弁室２０と第３弁室４０は隔離され、かつ第３弁室４０と第２弁室３０は隔離されている。また、図６に示されるように、主弁５０が閉塞され、ＣＳ弁５４が開放されたときには、第１弁室２０と第３弁室４０は隔離され、第３弁室４０と第２弁室３０は連通されている。
図４〜図６に示されるように、主弁体５１は、第３バルブハウジング１２の軸孔１２ｂに挿通される大径部５１ｃと、大径部５１ｃの軸方向左側において大径部５１ｃよりも小径に形成され円筒形状に構成されるＣＳ弁体５３が略密封状に外嵌される小径部５１ｄと、から段付き略円筒形状に構成されている。尚、主弁体５１の軸方向右端部、すなわち大径部５１ｃの軸方向右端部には、ソレノイド８０を構成する駆動ロッド８３の軸方向左端部８３ａが挿嵌・固定されており、共に軸方向に移動可能となっている。また、主弁体５１の内部には、軸方向右端から軸方向左端部まで軸方向に延びる供給路５６が形成され、供給路５６は、小径部５１ｄの軸方向左端部において径方向に貫通する貫通孔５１ｅを介して空間Ｓと連通している。尚、供給路５６は、主弁体５１の軸方向左端において閉塞されている。
また、主弁体５１の大径部５１ｃの軸方向右端部には、駆動ロッド８３の板状の軸方向左端部８３ａが挿嵌・固定されるとともに、固定鉄心８２の軸方向左端に当接する軸方向右端５１ｂに図示しないスリット等が設けられることにより、駆動ロッド８３の軸方向左端部８３ａの板面と主弁体５１の大径部５１ｃの内周面との間が連通されており、第３弁室４０から供給路５６に流体が常時回り込めるようになっている。
また、主弁体５１の軸方向略中央、すなわち大径部５１ｃの軸方向左端に形成される段部５１ａは、小径部５１ｄが形成される軸方向左方に向けて先細りするテーパ状に形成されており、ＣＳ弁体５３の軸方向右端の内径部に形成された主弁座５３ａに対して接離するようになっている。
また、主弁体５１の小径部５１ｄは、軸方向右端部から軸方向略中央にかけて外周面が内径側に凹むくびれ状に形成されることにより、主弁５０の開弁時におけるＰｄポート１４からＰｃポート１５へのＰｄ−Ｐｃ流路（図４において実線矢印で図示）の流路面積を大きく確保できるようになっている。
図４〜図６に示されるように、主弁体５１の小径部５１ｄの軸方向左端部には、コイルスプリング５５が外嵌され、コイルスプリング５５の軸方向左端は、シール部材５２の軸方向右側面に当接し、コイルスプリング５５の軸方向右端は、ＣＳ弁体５３の他端である軸方向左端に当接している。尚、コイルスプリング５５は、ＣＳ弁体５３の一端である軸方向右端の外径部５３ｂを第３バルブハウジング１２の軸方向左端の内径部に形成されるＣＳ弁座１２ａに当接させるようにＣＳ弁５４の閉弁方向である軸方向右方への付勢力を付与している。また、コイルスプリング５５は、感圧体６１に設けられるコイルスプリング６３よりもバネ定数が小さく設定されている。
図２〜図６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アダプタ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１７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、アダプタ７０の軸方向右端は主弁体５１の軸方向左端５１ｆに連結固定されている。すなわち、駆動ロッド８３、主弁体５１を介してソレノイド８０の軸方向左方への駆動力を感圧体６１に作用させるとともに、感圧体６１から感圧室６０における吸入圧力Ｐｓに応じた軸方向への付勢を受けられるようになっている。
ここで、容量制御弁Ｖにおける圧力分布について図３を用いて説明する。尚、図３は、容量制御弁Ｖの通電状態（通常制御時）において、主弁５０、ＣＳ弁５４が閉塞された状態を示している。図３に示されるように、Ｐｃポート１５から導入される制御圧力Ｐｃは、第３弁室４０から第３バルブハウジング１２の軸孔１２ｂの内周面と主弁体５１の大径部５１ｃの外周面との間に形成される径方向の隙間を介して閉塞された主弁５０の軸方向右側かつ閉塞されたＣＳ弁５４の内径側まで分布するとともに、主弁体５１に形成される供給路５６および貫通孔５１ｅを介して空間Ｓまで分布している。また、Ｐｓ連通路１６から導入される吸入圧力Ｐｓは、第２弁室３０において閉塞されたＣＳ弁５４の外径側まで分布している。また、Ｐｄポート１４から導入される吐出圧力Ｐｄは、第１弁室２０からＣＳ弁体５３のＰｄ連通孔５３ｃおよびＣＳ弁体５３の内周面と主弁体５１の外周面との間に形成される径方向の隙間を介して閉塞された主弁５０の軸方向左側まで分布している。また、Ｐｓポート１３から導入される吸入圧力Ｐｓは、感圧室６０に分布している。
次いで、容量制御弁Ｖの動作、主に主弁５０およびＣＳ弁５４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４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６３とベローズコア６２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、主弁体５１が軸方向右方へ移動し、主弁体５１の軸方向右端５１ｂが固定鉄心８２の軸方向左端に当接するとともに、主弁体５１の段部５１ａがＣＳ弁体５３の軸方向右端の内径部に形成された主弁座５３ａから離間し、主弁５０が開放されている。
このとき、主弁体５１には、軸方向右方に向けてソレノイド８０を構成する駆動ロッド８３を介してコイルスプリング８５の付勢力（Ｆｓｐ１）と、軸方向左端５１ｆから感圧体６１の付勢力（Ｆｂｅｌ）（すなわち、ベローズコア６２およびコイルスプリング６３の付勢力）が作用している（すなわち、右向きを正として、主弁体５１には、力Ｆｒｏｄ＝Ｆｓｐ１＋Ｆｂｅｌが作用している）。尚、圧力の影響は小さいので省略している。
また、容量制御弁Ｖは、非通電状態において、主弁体５１の段部５１ａがＣＳ弁体５３の主弁座５３ａから離間しており、ＣＳ弁体５３にはコイルスプリング５５の付勢力（Ｆｓｐ２）が作用してＣＳ弁５４の閉弁方向である軸方向右方へと押圧されることで、ＣＳ弁体５３の軸方向右端の外径部５３ｂが第３バルブハウジング１２の軸方向左端の内径部に形成されるＣＳ弁座１２ａに着座し、ＣＳ弁５４が閉塞されている。
次に、容量制御弁Ｖの通電状態について説明する。図５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（Ｆｓｏｌ１）が力Ｆｒｏｄを上回る（Ｆｓｏｌ１＞Ｆｒｏｄ）と、可動鉄心８４が固定鉄心８２側、すなわち軸方向左側に引き寄せられ、可動鉄心８４に固定された駆動ロッド８３、主弁体５１が軸方向左方へ共に移動し、感圧体６１が軸方向左方に押圧されて収縮することにより、主弁体５１の軸方向右端５１ｂが固定鉄心８２の軸方向左端から離間するとともに、主弁体５１の段部５１ａがＣＳ弁体５３の主弁座５３ａに着座し、主弁５０が閉塞されている。
このとき、主弁体５１には、軸方向左方に電磁力（Ｆｓｏｌ１）、軸方向右方に力Ｆｒｏｄに加えて、ＣＳ弁体５３を介してコイルスプリング５５の付勢力（Ｆｓｐ２）が作用している（すなわち、右向きを正として、主弁体５１には、力Ｆｒｏｄ＋Ｆｓｐ２−Ｆｓｏｌ１が作用している）。
容量制御弁Ｖの通常制御において、主弁５０の開度や開放時間を調整してＰｄポート１４からＰｃポート１５への流体の流量を制御している場合には、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（Ｆｓｏｌ１）が力Ｆｒｏｄを上回り（Ｆｓｏｌ１＞Ｆｒｏｄ）、かつ力Ｆｒｏｄ＋Ｆｓｐ２を下回る（Ｆｓｏｌ１＜Ｆｒｏｄ＋Ｆｓｐ２）ように電流値が制御されることにより、ＣＳ弁５４の閉塞が維持された状態で主弁５０を開閉制御することができる。
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、図６に示されるように、容量制御弁Ｖを最大通電状態（すなわち通常制御時における最大デューティの通電状態）とし、ソレノイド８０に最大の電流が印加されることにより発生する電磁力（Ｆｓｏｌ２）が力Ｆｒｏｄ＋Ｆｓｐ２を上回る（Ｆｓｏｌ２＞Ｆｒｏｄ＋Ｆｓｐ２）ことにより、駆動ロッド８３に固定された主弁体５１がＣＳ弁体５３を軸方向左方へ押し、主弁体５１がＣＳ弁体５３と軸方向左方へ共に移動することにより、ＣＳ弁体５３の軸方向右端の外径部５３ｂが第３バルブハウジング１２のＣＳ弁座１２ａから離間しＣＳ弁５４が開放される。これによれば、主弁５０の閉塞状態を維持したまま、駆動ロッド８３の移動により主弁体５１がＣＳ弁体５３と共に移動してＣＳ弁５４を開放し、Ｐｃポート１５とＰｓ連通路１６を連通させるＰｃ−Ｐｓ流路（図６において実線矢印で図示）を形成する、すなわち制御室４と吸入室３を連通させることにより、制御圧力Ｐｃを素早く低下させ制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓを均圧に維持することができるため、高圧縮効率となる容量制御弁Ｖを提供できる。また、容量可変型圧縮機Ｍの起動時においても、容量制御弁Ｖを最大通電状態とすることにより、ＣＳ弁５４を開放し、Ｐｃポート１５とＰｓ連通路１６を連通させることができるため、起動時の流体排出機能に優れる容量制御弁Ｖを提供できる。
次いで、図７を参照して、主弁体５１のストローク位置に対する主弁５０の開閉状態と、ＣＳ弁５４の開閉状態について説明する。尚、図７の横軸は、ソレノイド８０に印加した電流に伴い主弁体５１が移動するストローク位置を示している。図７に示されるように、ソレノイド８０への非通電時に相当する主弁体５１のストローク位置がゼロにおいては、ＣＳ弁５４は閉塞され、主弁５０の開口面積は最大となっている。ソレノイド８０に印加される電流に伴う主弁体５１のストローク位置に応じて主弁５０、すなわちＰｄ−Ｐｃ流路の開口面積は直線状に減少していく。このとき、ＣＳ弁５４は閉塞状態が維持されている。主弁体５１のストローク位置が点Ｐに到達すると、主弁５０およびＣＳ弁５４が閉塞状態となる。そして、主弁体５１のストローク位置が点Ｐを過ぎると、主弁５０は閉塞状態が維持され、主弁体５１のストローク位置に応じてＣＳ弁５４、すなわちＰｃ−Ｐｓ流路の開口面積は直線状に増加していく。このように、点Ｐを基準とする主弁体５１のストローク位置により主弁５０とＣＳ弁５４の開閉の切り換えを行うことができるため、制御性が高められている。
加えて、図７および図８に示されるように、容量制御弁Ｖの起動時や通常制御時等に、感圧体６１に対して作用する感圧室６０内の吸入圧力Ｐｓが高く、感圧体６１を構成するベローズコア６２およびコイルスプリング６３の付勢力を吸入圧力Ｐｓに基づく力が上回る場合には、感圧体６１が収縮することによりアダプタ７０に軸方向左端５１ｆを連結固定される主弁体５１が軸方向左方に引き寄せられ、ソレノイド８０を構成するコイルスプリング８５の付勢力に抗して、主弁体５１と駆動ロッド８３および可動鉄心８４を共に軸方向左方に移動させることにより、主弁体５１の段部５１ａがＣＳ弁体５３の主弁座５３ａに着座し、主弁５０が閉塞される。また、主弁５０が閉塞された状態から、吸入圧力Ｐｓがさらに高くなり、感圧体６１がさらに収縮することにより、主弁体５１が軸方向左方に引き寄せられ、ソレノイド８０を構成するコイルスプリング８５の付勢力およびＣＳ弁体５３を軸方向右方に付勢するコイルスプリング５５の付勢力に抗して、主弁体５１と駆動ロッド８３および可動鉄心８４を共に軸方向左方に移動させることにより、主弁５０の閉塞状態を維持したまま、ＣＳ弁体５３の軸方向右端の外径部５３ｂが第３バルブハウジング１２のＣＳ弁座１２ａから離間しＣＳ弁５４が開放される。これによれば、高い吸入圧力Ｐｓによって感圧体６１を収縮させ、ソレノイド８０の駆動力を補助することができるため、安定した起動時の流体排出機能と圧縮性能を有する容量制御弁Ｖを提供できる。また、容量制御弁Ｖを最大通電状態とした場合に、ソレノイド８０に最大の電流が印加されることにより発生する電磁力（Ｆｓｏｌ２）により開放されるＣＳ弁５４、すなわちＰｃ−Ｐｓ流路の開口面積を拡大させることができる。
また、ＣＳ弁体５３は主弁体５１に外嵌され、ＣＳ弁体５３の内径部には主弁座５３ａが形成されるため、ＣＳ弁５４を有する容量制御弁Ｖをより簡素に、かつコンパクトに構成できるとともに、主弁５０の閉塞状態を確実に維持したまま主弁体５１をＣＳ弁体５３と共に移動させることができる。
また、ＣＳ弁体５３の一端である軸方向右端における内径部に主弁５０を構成する主弁座５３ａが形成され、その外径側に外径部５３ｂとＣＳ弁座１２ａによりＣＳ弁５４が構成されることにより、主弁５０およびＣＳ弁５４の開閉によるＰｄ−Ｐｃ流路とＰｃ−Ｐｓ流路との切り換えがスムーズに行われるため、応答性が良い。
また、ＣＳ弁体５３は、コイルスプリング５５によりＣＳ弁５４の閉弁方向である軸方向右方に付勢されているため、電流値の低下によりＣＳ弁体５３を確実に閉弁位置に移動させることができ、最大デューティの最大通電状態からそれ未満通電状態（デューティ制御）にすぐに復帰させることができる。
また、図３に示されるように、ＣＳ弁体５３は、一端側である軸方向右端側にＰｃポート１５から第３弁室４０に供給される制御圧力Ｐｃが導入されるとともに、他端側である軸方向左端側に主弁体５１に形成される供給路５６および貫通孔５１ｅを介して空間Ｓに供給される制御圧力Ｐｃが導入されることにより、ＣＳ弁体５３に対して軸方向両端から制御圧力Ｐｃを作用させることができ、圧力の影響を抑えた状態でＣＳ弁体５３を主弁体５１と共に移動させることができるため、ソレノイド８０への印加電流に応じた精密な弁体制御を行うことができる。さらに、ＣＳ弁体５３の他端部である軸方向左端部の有効面積Ａと、ＣＳ弁体５３の一端部である軸方向右端部の有効面積Ｂが同じ面積（Ａ＝Ｂ）に設定されることにより、ＣＳ弁体５３の軸方向両端に作用する制御圧力Ｐｃがキャンセルされるため、より精密な弁体制御を行うことができる。
また、感圧室６０は、第１バルブハウジング１０内において主弁体５１の軸方向左端部に摺動可能に外嵌されるシール部材５２により略密封状に仕切られており、シール部材５２と主弁体５１により感圧室６０と空間Ｓを区画することができるため、感圧体６１に吸入圧力Ｐｓを確実に作用させることができるとともに、ＣＳ弁体５３の一端部である軸方向右端部に制御圧力Ｐｃを確実に作用させることができる。
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、前記実施例では、ＣＳ弁体５３の軸方向両端における有効面積Ａ，Ｂが同じ（Ａ＝Ｂ）になるように設定されることにより、ＣＳ弁体５３の軸方向両端に作用する制御圧力Ｐｃがキャンセルされる態様について説明したが、これに限らず、例えば、ＣＳ弁体の軸方向右端の有効面積Ｂよりも軸方向左端の有効面積Ａが大きく（Ａ＞Ｂ）設定されることにより、主弁５０の閉弁時に制御圧力Ｐｃを開弁方向である軸方向右方に作用させ、ソレノイド８０の駆動力を調整して主弁体５１の制御特性を変更してもよい。尚、コイルスプリング５５のバネ定数を変更することにより、主弁体５１の制御特性を変更してもよい。
また、ソレノイド８０の駆動力に基づく主弁体５１のストローク位置による主弁５０およびＣＳ弁５４の開閉のタイミングは、主弁体５１に対するＣＳ弁体５３の軸方向の配置や第３バルブハウジング１２におけるＣＳ弁座１２ａの軸方向の形成位置、またはＣＳ弁体５３の寸法や形状等を変更することにより適宜調整するようにしてもよい。
また、前記実施例では、ＣＳ弁５４を主弁体５１に対して相対移動するＣＳ弁体５３を第３バルブハウジング１２におけるＣＳ弁座１２ａに接離させることにより構成する例について説明したが、その他構成であってもよく、例えばＣＳ弁はスプール弁構造であってもよい。
また、ＣＳ弁体５３の外周面と第２バルブハウジング１１のガイド孔１１ｃ，１１ｄの内周面の少なくとも一方に周方向に延びる溝が形成されていてもよく、これによれば、溝によるラビリンス効果によってＣＳ弁体５３と第２バルブハウジング１１との摺動部分におけるシール性を高め、流体の漏れを抑制することができる。
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、バルブハウジングを構成する第１バルブハウジング１０、第２バルブハウジング１１および第３バルブハウジング１２は、これらの一部または全部が一体に形成されていてもよい。
また、前記実施例では、主弁体５１に形成される供給路５６および貫通孔５１ｅを介して空間Ｓに制御圧力Ｐｃが供給される態様について説明したが、これに限らず、空間Ｓに制御圧力Ｐｃを導入できるものであれば、例えばバルブハウジングに空間Ｓと第３弁室４０とを連通するＰｃ連通路が設けられていてもよい。また、バルブハウジングに空間Ｓと容量可変型圧縮機Ｍの制御室４とを直接連通するＰｃ連通路が設けられていてもよい。
また、前記実施例では、主弁体５１の軸方向左端５１ｆが感圧体６１のアダプタ７０の軸方向右端に連結固定されるものとして説明したが、主弁体５１の軸方向左端５１ｆとアダプタ７０の軸方向右端とは接離可能に連結されていてもよく、例えば吸入圧力Ｐｓが高い場合には、感圧体６１が収縮することにより主弁体５１をアダプタ７０から離間させることができるため、容量制御弁Ｖの非通電状態において確実に主弁５０を開放することができる。尚、感圧体６１が収縮した状態における主弁体５１のストロークエンドは、ソレノイド８０を構成する可動鉄心８４の軸方向左端部と固定鉄心８２の軸方向右端部との当接によるストローク位置とする。
また、感圧体６１は、内部にコイルスプリングを使用せず、ベローズコア６２が付勢力を有する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）
１１ 第２バルブハウジング（バルブハウジング）
１２ 第３バルブハウジング（バルブハウジング）
１２ａ ＣＳ弁座
１３ Ｐｓポート（吸入ポート）
１４ Ｐｄポート（吐出ポート）
１５ Ｐｃポート（制御ポート）
１６ Ｐｓ連通路
２０ 第１弁室
３０ 第２弁室
４０ 第３弁室
５０ 主弁
５１ 主弁体
５１ａ 段部
５２ シール部材
５３ ＣＳ弁体
５３ａ 主弁座
５３ｂ 外径部
５４ ＣＳ弁
５５ コイルスプリング（付勢手段）
５６ 供給路
６０ 感圧室（吸入流体供給室）
６１ 感圧体（圧力駆動部）
６２ ベローズコア
６３ コイルスプリング
７０ アダプタ
８０ ソレノイド
８３ 駆動ロッド（ロッド）
８４ 可動鉄心
８５ コイルスプリング
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 (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、
    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座と主弁体とにより構成される主弁と、を備える容量制御弁であって、
    前記バルブハウジングに形成され吸入流体が供給される吸入流体供給室に配置され吸入圧力により動作する圧力駆動部を備え、該圧力駆動部は、前記主弁体と連動可能に連結され、
    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弁座とＣＳ弁体とにより構成されるＣＳ弁を備え、該ＣＳ弁体は、前記主弁体に対して相対移動可能に配置され、
    前記主弁の閉塞状態を維持したまま前記ロッドの移動により前記主弁体と前記ＣＳ弁体とが共に移動する容量制御弁。
  2. 前記ＣＳ弁体は前記主弁体に外嵌されているとともに、前記ＣＳ弁体の内径部には前記主弁座が形成されている請求項１に記載の容量制御弁。
  3. 前記主弁座は、前記ＣＳ弁体の一端に形成され、その外径側には前記ＣＳ弁座が構成されている請求項２に記載の容量制御弁。
  4. 前記ＣＳ弁体は、付勢手段により前記ＣＳ弁の閉弁方向に付勢されている請求項１ないし３のいずれかに記載の容量制御弁。
  5. 前記ＣＳ弁体は、その両端に前記制御ポートからの制御流体が導入されている請求項１ないし４のいずれかに記載の容量制御弁。
  6. 前記ＣＳ弁体は、その一端側に前記制御ポートからの制御流体が導入され、他端側に前記主弁体に形成される供給路を介して前記制御ポートからの制御流体が導入されている請求項５に記載の容量制御弁。
  7. 前記ＣＳ弁体は、その両端部の有効面積が同じである請求項６に記載の容量制御弁。
  8. 前記吸入流体供給室は、前記バルブハウジング内において前記主弁体に摺動可能に外嵌されるシール部材により仕切られている請求項１ないし７のいずれかに記載の容量制御弁。
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