WO2020116436A1 - 容量制御弁 - Google Patents

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WO2020116436A1
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valve body
control
main valve
port
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康平 福留
真弘 葉山
啓吾 白藤
貴裕 江島
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イーグル工業株式会社
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    • F05B2210/10Kind or type
    • F05B2210/14Refrigerants with particular properties, e.g. HFC-134a

Definitions

  • the present invention relates to a capacity control valve that variably controls the capacity of a working fluid, and for example, relates to a capacity control valve that controls the discharge amount of a capacity-variable compressor used in an air conditioning system of an automobile according to pressure.
  • Variable capacity compressors used in air conditioning systems for automobiles include a rotary shaft driven by an engine, a swash plate with a variable inclination angle connected to the rotary shaft, and a compression piston connected to the swash plate. Etc., the stroke amount of the piston is changed by changing the inclination angle of the swash plate to control the discharge amount of the fluid.
  • the inclination angle of the swash plate is determined by using a capacity control valve that is driven to open and close by an electromagnetic force, the suction pressure Ps of a suction chamber for sucking fluid, the discharge pressure Pd of a discharge chamber for discharging fluid pressurized by a piston,
  • the control pressure Pc of the control chamber accommodating the swash plate is utilized, and the pressure in the control chamber is appropriately controlled so that the pressure can be continuously changed.
  • the displacement control valve When the variable displacement compressor is continuously driven, the displacement control valve is energized and controlled by the control computer, the electromagnetic force generated by the solenoid moves the valve element in the axial direction, and the main valve is opened and closed to open the variable displacement compressor. Normal control for adjusting the control pressure Pc of the control chamber is performed.
  • the pressure in the control chamber of the variable displacement compressor is appropriately controlled, and the stroke amount of the piston is changed by continuously changing the inclination angle of the swash plate with respect to the rotating shaft. Then, the discharge amount of the fluid to the discharge chamber is controlled, and the air conditioning system is adjusted so as to have a desired cooling capacity.
  • the main valve of the capacity control valve is closed to reduce the pressure in the control chamber, thereby maximizing the tilt angle of the swash plate. There is.
  • an auxiliary communication passage that connects the control port of the capacity control valve and the suction port is formed, and at the time of startup, the refrigerant in the control chamber of the variable capacity compressor is of a variable capacity type through the control port, the auxiliary communication passage, and the suction port.
  • Patent Document 1 Although the fluid discharge function at the time of start-up is excellent, the auxiliary communication passage is always in communication, so during continuous driving of the variable displacement compressor, the control port is provided via the auxiliary communication passage. There is a possibility that the compression efficiency may be deteriorated due to the refrigerant flowing from the suction port to the suction port.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a capacity control valve having an excellent fluid discharge function at the time of startup and high compression efficiency.
  • the capacity control valve of the present invention is A valve housing having a discharge port through which a discharge fluid at a discharge pressure passes, a suction port through which a suction fluid at a suction pressure passes, and a control port through which a control fluid at a control pressure passes;
  • a displacement control valve comprising: a main valve configured by a main valve seat and a main valve body, which opens and closes communication between the discharge port and the control port by movement of the rod, A pressure driving unit that is disposed in a suction fluid supply chamber that is formed in the valve housing and that is supplied with suction fluid, and that is operated by suction pressure; and the pressure driving unit is connected to the main valve body so as to be interlockable.
  • a CS valve constituted by a CS valve seat and a CS valve body that opens and closes the communication between the control port and the suction port, the CS valve body being arranged so as to be movable relative to the main valve body; The main valve body and the CS valve body move together by the movement of the rod while maintaining the closed state of the main valve.
  • the main valve body is arranged so as to be movable relative to the CS valve body, it is possible to control the opening and closing of the main valve in a state where the CS valve is closed during normal control, and the maximum In the energized state, the main valve body moves together with the CS valve body by moving the rod while maintaining the closed state of the main valve, thereby opening the CS valve and connecting the control port and the suction port, thereby lowering the control pressure. Therefore, it is possible to provide a capacity control valve having an excellent fluid discharge function at the time of startup and high compression efficiency.
  • the pressure drive unit can be operated to assist the driving force of the solenoid.
  • a volume control valve having compression performance can be provided.
  • the CS valve body may be externally fitted to the main valve body, and the main valve seat may be formed on an inner diameter portion of the CS valve body. According to this, by inserting the main valve body into the CS valve body, the capacity control valve having the CS valve can be configured compactly, and the main valve body can be reliably maintained in the closed state of the main valve body. Can be moved with.
  • the main valve seat may be formed at one end of the CS valve body, and the CS valve seat may be formed on the outer diameter side thereof. According to this, the main valve seat is formed on the inner diameter portion at one end of the CS valve body, and the CS valve seat is formed on the outer diameter side thereof, so that switching of the flow paths by opening and closing the main valve and the CS valve is smooth. Therefore, the responsiveness is good.
  • the CS valve body may be biased in a valve closing direction of the CS valve by a biasing means. According to this, the CS valve body can be surely moved to the valve closing position, so that the normal control can be immediately returned from the maximum energization state.
  • the control fluid from the control port may be introduced into both ends of the CS valve body. According to this, since the control pressure acts on the CS valve body from both ends, the CS valve body can be moved together with the main valve body while suppressing the influence of the pressure. Accurate valve body control can be performed.
  • control fluid from the control port is introduced to one end side of the CS valve body, and the control fluid from the control port is introduced to the other end side via a supply passage formed in the main valve body. Good. According to this, the control pressure can be applied to the CS valve body from both ends with a simple configuration.
  • the CS valve body may have the same effective area at both ends. According to this, since the control pressure acting on both ends of the CS valve body is canceled, more precise valve body control can be performed.
  • the suction fluid supply chamber may be partitioned within the valve housing by a seal member that is slidably fitted on the main valve body. According to this, since the suction fluid supply chamber can be partitioned by the seal member and the main valve body, the suction pressure can be reliably applied to the pressure drive portion.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a state in which the main valve is opened and the CS valve is closed in the non-energized state of the capacity control valve of the embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a pressure distribution when the main valve and the CS valve are closed in the energized state (during normal control) of the capacity control valve of the embodiment. The cross-section of each member is not shown to show the pressure distribution.
  • FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of FIG.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a state in which the main valve and the CS valve are closed in the energized state (during normal control) of the capacity control valve of the embodiment.
  • FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view showing a state where the main valve is closed and the CS valve is opened in the energized state (maximum energized state) of the capacity control valve of the embodiment. It is a figure explaining the opening/closing state of the main valve and the opening/closing state of the CS valve with respect to the stroke position of the main valve body in the capacity control valve of an example.
  • a capacity control valve will be described with reference to FIGS. 1 to 7.
  • the left and right sides as viewed from the front side of FIG. 2 will be described as the left and right sides of the displacement control valve.
  • the capacity control valve V of the present invention is incorporated in a capacity variable compressor M used in an air conditioning system of an automobile or the like, and variably controls the pressure of a working fluid (hereinafter simply referred to as “fluid”) that is a refrigerant.
  • a working fluid hereinafter simply referred to as “fluid”
  • the discharge amount of the variable displacement compressor M is controlled to adjust the air conditioning system to a desired cooling capacity.
  • variable capacity compressor M As shown in FIG. 1, the variable displacement compressor M has a casing 1 including a discharge chamber 2, a suction chamber 3, a control chamber 4, and a plurality of cylinders 4a.
  • the variable capacity compressor M is provided with a communication passage (not shown) that directly connects the control chamber 4 and the suction chamber 3, and the pressure in the suction chamber 3 and the control chamber 4 is balanced in this communication passage.
  • a fixed orifice is provided for adjustment.
  • the variable displacement compressor M is eccentrically connected to the rotary shaft 5 driven by an engine (not shown) installed outside the casing 1 and the rotary shaft 5 in the control chamber 4 by a hinge mechanism 8.
  • a swash plate 6 and a plurality of pistons 7 connected to the swash plate 6 and reciprocally fitted in each cylinder 4a. While using the suction pressure Ps of the suction chamber 3 for sucking the fluid, the discharge pressure Pd of the discharge chamber 2 for discharging the fluid pressurized by the piston 7, and the control pressure Pc of the control chamber 4 accommodating the swash plate 6, By appropriately changing the pressure in the control chamber 4 to continuously change the inclination angle of the swash plate 6, the stroke amount of the piston 7 is changed to control the fluid discharge amount.
  • the capacity control valve V incorporated in the variable capacity compressor M is not shown.
  • the inclination angle of the swash plate 6 with respect to the rotating shaft 5 is smaller and the stroke amount of the piston 7 is reduced.
  • the swash plate 6 is substantially perpendicular to the shaft 5, that is, slightly inclined from the vertical.
  • the stroke amount of the piston 7 becomes the minimum, and the pressurization of the fluid in the cylinder 4a by the piston 7 becomes the minimum, so that the discharge amount of the fluid to the discharge chamber 2 decreases and the cooling capacity of the air conditioning system becomes the minimum.
  • the displacement control valve V incorporated in the variable displacement compressor M adjusts the current supplied to the coil 86 forming the solenoid 80, and the main valve 50 and the CS valve 54 in the displacement control valve V are adjusted. That is, the opening/closing control of the valve that opens/closes the communication between the control port and the suction port is performed, and the pressure sensing element 61 as the pressure driving section is operated by the suction pressure Ps in the pressure sensing chamber 60 as the suction fluid supply chamber to control it.
  • the control pressure Pc in the control chamber 4 is variably controlled by controlling the fluid flowing into the chamber 4 or flowing out from the control chamber 4.
  • the main valve 50 is composed of a main valve body 51 and a main valve seat 53a formed on the inner diameter portion at the axial right end which is one end of the CS valve body 53.
  • the main valve 50 is opened and closed by the step portion 51a formed substantially at the center in the direction contacting and separating from the main valve seat 53a.
  • the CS valve 54 is composed of a CS valve body 53 and a CS valve seat 12a formed at the inner diameter portion of the third valve housing 12 as a valve housing at the axially left end, and is a shaft that is one end of the CS valve body 53.
  • the CS valve 54 is opened and closed by the outer diameter portion 53b at the right end in the direction contacting and separating from the CS valve seat 12a.
  • the displacement control valve V includes a first valve housing 10, a second valve housing 11 and a third valve housing 12 as a valve housing formed of a metal material or a resin material, and a first valve housing.
  • a main valve body 51 a main valve body 51 axially reciprocally arranged in the second valve housing 11 and the third valve housing 12, and a main valve body according to the suction pressure Ps in the pressure sensing chamber 60.
  • 51 a pressure sensitive body 61 that applies an axial biasing force to the CS valve body 53, and a solenoid 80 that is connected to the third valve housing 12 and exerts a driving force on the main valve body 51 and the CS valve body 53. Is configured.
  • the solenoid 80 includes a casing 81 having an opening 81a that opens leftward in the axial direction and an opening 81a of the casing 81 that is inserted from the left side in the axial direction toward the inner diameter side of the casing 81.
  • a movable iron core 84 into which the right end portion 83b of the drive rod 83 in the axial direction is inserted and fixed, and the movable iron core 84 provided between the fixed iron core 82 and the movable iron core 84 in the valve opening direction of the main valve 50.
  • the coil spring 85 is biased to the right in the direction, and the exciting coil 86 is wound around the fixed iron core 82 via a bobbin.
  • the casing 81 is formed with a recess 81b in which the inner diameter side of the left end in the axial direction is recessed rightward in the axial direction, and the right end in the axial direction of the third valve housing 12 is inserted and fixed in a substantially hermetically sealed state in the recess 81b. Has been done.
  • the fixed iron core 82 is formed of a rigid body that is a magnetic material such as iron or silicon steel, and has a cylindrical portion 82b in which an insertion hole 82c that extends in the axial direction and into which the drive rod 83 is inserted is formed, and an axial left end of the cylindrical portion 82b. And an annular flange portion 82d extending from the outer peripheral surface of the portion in the outer diameter direction.
  • the fixed iron core 82 is inserted and fixed in the recess 81b of the casing 81 in a state where the axial right end surface of the flange portion 82d is in contact with the bottom surface of the recess 81b of the casing 81 from the axial left side.
  • the inner diameter side of the axial right end of the third valve housing 12 is fitted and fixed in a recess 12c which is recessed axially leftward in a substantially hermetic manner.
  • the drive rod 83 is formed in a columnar shape, and the axial left end portion 83a inserted and fixed to the main valve body 51 and the axial right end portion 83b inserted and fixed to the movable iron core 84 are plate-shaped. There is.
  • the first valve housing 10 has a Ps port 13 as a suction port that communicates with the suction chamber 3 of the variable displacement compressor M.
  • a Pd port 14 as a discharge port that communicates with the discharge chamber 2 of the variable capacity compressor M
  • a Ps communication passage 16 that communicates with the suction chamber 3 of the variable capacity compressor M.
  • the third valve housing 12 is formed with a Pc port 15 as a control port communicating with the control chamber 4 of the variable displacement compressor M.
  • first valve housing 10 is inserted from the left side in the axial direction into a recess 11a formed by recessing the left end in the axial direction of the second valve housing 11 in the right direction in the axial direction. They are connected and fixed together in a substantially sealed state.
  • the first valve housing 10 has a substantially cylindrical shape with a bottom by the partition adjusting member 17 being press-fitted into the left end of the first valve housing 10 in a substantially sealed manner.
  • the partition adjusting member 17 can adjust the urging force of the pressure sensitive body 61 by adjusting the installation position of the first valve housing 10 in the axial direction.
  • the annular seal member 52 is press-fitted into the step portion 10a formed on the inner peripheral surface of the right end portion in the axial direction in the first valve housing 10 in a substantially hermetic manner, and the shaft hole 52a of the seal member 52 is formed.
  • the axially left end of the main valve body 51 is slidably inserted into the pressure sensitive chamber 60, which is communicated with the Ps port 13 and has the pressure sensitive body 61 disposed on the axial left side of the seal member 52. ing.
  • the axial right side of the seal member 52 there is formed a space S in which the coil spring 55 as the biasing means and the axial left end which is the other end of the CS valve body 53 are arranged. That is, the pressure sensitive chamber 60 and the space S are partitioned by the seal member 52 in a substantially hermetic manner.
  • the second valve housing 11 has a recessed portion 11b formed by recessing the axial right end in the axial left direction, and the axial left end of the third valve housing 12 is inserted in from the axial right side so that the second valve housing 11 is substantially integrally formed. Connected and fixed in a sealed state.
  • a first valve chamber 20 in which a Pd communication hole 53c that communicates with the Pd port 14 and penetrates in the radial direction of the CS valve body 53 is arranged is formed, and the second valve chamber 20 is formed.
  • the second valve in which the inner peripheral surface of the recess 11b of the housing 11 and the axial left end surface of the third valve housing 12 communicate with the Ps communication passage 16 and the axial right end as one end of the CS valve body 53 is arranged.
  • a chamber 30 is formed.
  • a main valve body 51 and a CS valve body 53 are arranged so as to be axially reciprocally movable.
  • Small diameter guide holes 11c, 11d are formed in the inner peripheral surface at approximately the center in the axial direction so that the outer peripheral surface of the CS valve body 53 can slide in a substantially sealed state.
  • the inner diameters of the guide holes 11c and 11d of the second valve housing 11 are substantially the same.
  • a shaft hole 12b is formed at the left end in the axial direction into which the large diameter portion 51c of the main valve body 51 is inserted.
  • a CS valve seat 12a is formed on the inner diameter portion of the third valve housing 12 at the left end in the axial direction so that the outer diameter portion 53b of the right end in the axial direction of the CS valve body 53 can come into contact therewith.
  • the first valve chamber 20 and the second valve chamber 30 are partitioned by the outer peripheral surface of the CS valve body 53 and the inner peripheral surface of the guide hole 11d, and the first valve chamber 20 and the space S are separated from each other.
  • the outer peripheral surface of the CS valve body 53 is separated from the inner peripheral surface of the guide hole 11c.
  • a small gap is formed between the inner peripheral surfaces of the guide holes 11c and 11d and the outer peripheral surface of the CS valve body 53 by slightly separating them in the radial direction. It can be smoothly moved relative to the valve housing 11 in the axial direction.
  • the third valve chamber 40 has a radial gap formed between the inner peripheral surface of the shaft hole 12b and the outer peripheral surface of the large diameter portion 51c of the main valve body 51 at the axial left end of the third valve housing 12. It is possible to communicate with the first valve chamber 20 or the second valve chamber 30 via the. Specifically, as shown in FIGS. 2 and 4, when the main valve 50 is opened and the CS valve 54 is closed, the first valve chamber 20 and the third valve chamber 40 communicate with each other and the third valve chamber 40 The second valve chamber 30 is isolated. Further, as shown in FIGS. 3 and 5, when the main valve 50 and the CS valve 54 are closed, the first valve chamber 20 and the third valve chamber 40 are separated from each other, and the third valve chamber 40 and the second valve chamber 40 are separated from each other.
  • the valve chamber 30 is isolated. Further, as shown in FIG. 6, when the main valve 50 is closed and the CS valve 54 is opened, the first valve chamber 20 and the third valve chamber 40 are isolated, and the third valve chamber 40 and the second valve chamber 40 are isolated. The chamber 30 is in communication.
  • the main valve body 51 includes a large diameter portion 51c which is inserted into the shaft hole 12b of the third valve housing 12 and a large diameter portion 51c on the axial left side of the large diameter portion 51c.
  • a CS valve element 53 formed in a small diameter and configured in a cylindrical shape is configured in a substantially cylindrical shape with a step, and a small diameter portion 51d fitted in a substantially sealed state.
  • the axially left end of the main valve body 51 that is, the axially right end of the large-diameter portion 51c is fitted and fixed with the axially left end 83a of the drive rod 83 that constitutes the solenoid 80. It can be moved in any direction.
  • a supply passage 56 extending axially from the right end in the axial direction to the left end in the axial direction is formed inside the main valve body 51, and the supply passage 56 penetrates in the radial direction at the left end in the axial direction of the small diameter portion 51d. It communicates with the space S through the through hole 51e.
  • the supply passage 56 is closed at the axial left end of the main valve body 51.
  • the plate-shaped axial left end 83a of the drive rod 83 is inserted and fixed to the axial right end of the large-diameter portion 51c of the main valve body 51, and abuts against the axial left end of the fixed iron core 82.
  • a slit (not shown) or the like at the axial right end 51b, the plate surface of the axial left end portion 83a of the drive rod 83 and the inner peripheral surface of the large diameter portion 51c of the main valve body 51 are communicated with each other, The fluid can always flow from the third valve chamber 40 to the supply passage 56.
  • a step portion 51a formed substantially at the center of the main valve body 51 in the axial direction, that is, at the axial left end of the large diameter portion 51c is formed in a taper shape that tapers toward the axial left side where the small diameter portion 51d is formed.
  • the CS valve body 53 is adapted to come into contact with and separate from the main valve seat 53a formed on the inner diameter portion at the right end in the axial direction of the CS valve body 53.
  • the small-diameter portion 51d of the main valve body 51 is formed in a constricted shape whose outer peripheral surface is recessed toward the inner diameter side from the right end in the axial direction to substantially the center in the axial direction, so that from the Pd port 14 when the main valve 50 is opened. It is possible to secure a large flow passage area of the Pd-Pc flow passage (shown by a solid arrow in FIG. 4) to the Pc port 15.
  • a coil spring 55 is externally fitted to the axial left end of the small diameter portion 51d of the main valve body 51, and the axial left end of the coil spring 55 is axially opposite to the seal member 52.
  • the coil spring 55 is in contact with the right side surface, and the axial right end of the coil spring 55 is in contact with the axial left end which is the other end of the CS valve body 53.
  • the coil spring 55 causes the outer diameter portion 53b at the right end in the axial direction, which is one end of the CS valve body 53, to contact the CS valve seat 12a formed at the inner diameter portion at the left end in the axial direction of the third valve housing 12.
  • a biasing force is applied rightward in the axial direction, which is the closing direction of the CS valve 54.
  • the coil spring 55 is set to have a smaller spring constant than the coil spring 63 provided in the pressure sensitive body 61.
  • the pressure sensitive body 61 is mainly composed of a bellows core 62 in which a coil spring 63 is built in, and a disk-shaped adapter 70 provided at the axially right end of the bellows core 62.
  • the axially left end of the bellows core 62 is fixed to the partition adjusting member 17.
  • the pressure sensitive body 61 is disposed in the pressure sensitive chamber 60, and the right end in the axial direction of the adapter 70 is connected and fixed to the left end 51f in the axial direction of the main valve body 51. That is, the driving force to the left in the axial direction of the solenoid 80 is applied to the pressure sensitive body 61 via the drive rod 83 and the main valve body 51, and the pressure sensitive body 61 responds to the suction pressure Ps in the pressure sensitive chamber 60. It is designed so that it can be biased in the axial direction.
  • FIG. 3 shows a state in which the main valve 50 and the CS valve 54 are closed when the capacity control valve V is energized (during normal control).
  • the control pressure Pc introduced from the Pc port 15 is applied to the inner peripheral surface of the shaft hole 12b of the third valve housing 12 and the large diameter portion 51c of the main valve body 51 from the third valve chamber 40.
  • the supply formed in the main valve body 51 while being distributed to the axial right side of the closed main valve 50 and the inner diameter side of the closed CS valve 54 via a radial gap formed between the outer peripheral surface and the closed valve. It is distributed to the space S through the passage 56 and the through hole 51e.
  • the suction pressure Ps introduced from the Ps communication passage 16 is distributed up to the outer diameter side of the CS valve 54 closed in the second valve chamber 30.
  • the discharge pressure Pd introduced from the Pd port 14 is between the first valve chamber 20 and the Pd communication hole 53c of the CS valve body 53 and between the inner peripheral surface of the CS valve body 53 and the outer peripheral surface of the main valve body 51. It is distributed to the left side in the axial direction of the main valve 50, which is closed via the formed radial gap.
  • the suction pressure Ps introduced from the Ps port 13 is distributed in the pressure sensing chamber 60.
  • the non-energized state of the capacity control valve V will be described. As shown in FIGS. 2 and 4, when the capacity control valve V is in the non-energized state, the movable iron core 84 is axially driven by the urging force of the coil spring 85 constituting the solenoid 80 and the urging force of the coil spring 63 and the bellows core 62.
  • the drive rod 83 and the main valve body 51 move axially rightward, and the axial right end 51b of the main valve body 51 abuts the axial left end of the fixed iron core 82, and The step portion 51a of the main valve body 51 is separated from the main valve seat 53a formed at the inner diameter portion of the CS valve body 53 at the right end in the axial direction, and the main valve 50 is opened.
  • the urging force (F sp1 ) of the coil spring 85 is applied to the main valve body 51 via the drive rod 83 forming the solenoid 80 toward the right side in the axial direction, and the pressure sensitive body 61 is moved from the left end 51f in the axial direction to the pressure sensitive body 61.
  • the step portion 51a of the main valve body 51 is separated from the main valve seat 53a of the CS valve body 53, and the CS valve body 53 is biased by the coil spring 55 ( F sp2 ) acts and pushes the CS valve 54 axially to the right, which is the closing direction, so that the outer diameter portion 53b at the axially right end of the CS valve body 53 is axially directed to the third valve housing 12.
  • the CS valve 54 is closed by sitting on the CS valve seat 12a formed in the inner diameter portion at the left end.
  • the energized state of the capacity control valve V will be described.
  • the electromagnetic force (F sol 1) generated by applying a current to the solenoid 80 is in the energized state (that is, during normal control, so-called duty control).
  • F rod F sol 1>F rod
  • the movable iron core 84 is pulled toward the fixed iron core 82 side, that is, the axial left side, and the drive rod 83 fixed to the movable iron core 84 and the main valve body 51 are axial left side.
  • the main valve body 51 also receives the urging force (F F of the coil spring 55 via the CS valve body 53). sp2 ) is acting (that is, the force F rod +F sp2 ⁇ F sol 1 is acting on the main valve body 51, with the rightward direction as positive).
  • the main valve 50 In the normal control of the capacity control valve V, when the flow rate of the fluid from the Pd port 14 to the Pc port 15 is controlled by adjusting the opening degree and the opening time of the main valve 50, a current is applied to the solenoid 80.
  • the current value is such that the electromagnetic force (F sol 1) generated as a result exceeds the force F rod (F sol 1>F rod ) and falls below the force F rod +F sp2 (F sol 1 ⁇ F rod +F sp2 ).
  • the main valve 50 can be controlled to be opened/closed while the CS valve 54 is kept closed.
  • the displacement control valve V is set to the maximum energized state (that is, the energized state with the maximum duty during normal control), and the solenoid 80 is operated.
  • the electromagnetic force (F sol 2) generated by applying the maximum current to the force exceeds the force F rod +F sp2 (F sol 2>F rod +F sp2 ), so that the main valve body fixed to the drive rod 83 51 pushes the CS valve body 53 to the left in the axial direction, and the main valve body 51 moves together with the CS valve body 53 to the left in the axial direction, so that the outer diameter portion 53b at the right end in the axial direction of the CS valve body 53 moves to the first position.
  • the CS valve 54 is opened apart from the CS valve seat 12a of the three-valve housing 12. According to this, while maintaining the closed state of the main valve 50, the main valve body 51 moves together with the CS valve body 53 by the movement of the drive rod 83 to open the CS valve 54, and the Pc port 15 and the Ps communication passage 16 By forming a Pc-Ps flow path (illustrated by a solid arrow in FIG. 6) that connects the control chamber 4 and the suction chamber 3 with each other, the control pressure Pc is quickly lowered to reduce the control pressure Pc and the suction pressure Ps. Since the pressure can be maintained at a uniform pressure, it is possible to provide the displacement control valve V with high compression efficiency.
  • the CS valve 54 can be opened and the Pc port 15 and the Ps communication passage 16 can be communicated by setting the capacity control valve V to the maximum energization state. It is possible to provide the capacity control valve V having an excellent fluid discharge function at the time of starting.
  • FIG. 7 The horizontal axis of FIG. 7 indicates the stroke position where the main valve body 51 moves in accordance with the current applied to the solenoid 80.
  • the CS valve 54 is closed and the opening area of the main valve 50 is maximum.
  • the opening area of the main valve 50 that is, the opening area of the Pd-Pc flow path linearly decreases according to the stroke position of the main valve body 51 due to the current applied to the solenoid 80.
  • the CS valve 54 is maintained in the closed state.
  • the main valve 50 and the CS valve 54 are closed.
  • the main valve 50 is maintained in the closed state, and the opening area of the CS valve 54, that is, the Pc-Ps flow path is changed according to the stroke position of the main valve body 51. It increases linearly.
  • the opening/closing of the main valve 50 and the CS valve 54 can be switched depending on the stroke position of the main valve body 51 with respect to the point P, controllability is enhanced.
  • the step portion 51a of the main valve body 51 is seated on the main valve seat 53a of the CS valve body 53, and the main valve 50 is closed. Further, when the main valve 50 is closed, the suction pressure Ps is further increased and the pressure sensitive body 61 is further contracted, so that the main valve body 51 is pulled axially leftward, and the coil forming the solenoid 80. The main valve body 51, the drive rod 83, and the movable iron core 84 are all moved axially leftward against the biasing force of the spring 85 and the biasing force of the coil spring 55 that biases the CS valve body 53 axially rightward.
  • the CS valve 54 is opened. According to this, since the pressure sensitive body 61 can be contracted by the high suction pressure Ps and the driving force of the solenoid 80 can be assisted, the displacement control valve V having a stable fluid discharge function at the time of startup and compression performance is provided. it can. Further, when the capacity control valve V is in the maximum energized state, the CS valve 54 is opened by the electromagnetic force (F sol 2) generated by applying the maximum current to the solenoid 80, that is, the Pc-Ps flow path. The opening area of can be expanded.
  • the capacity control valve V having the CS valve 54 can be more simply and The main valve body 51 can be moved compactly and the main valve body 51 can be moved together with the CS valve body 53 while surely maintaining the closed state of the main valve 50.
  • a main valve seat 53a that constitutes the main valve 50 is formed on the inner diameter portion at the axial right end that is one end of the CS valve body 53, and the CS valve 54 is formed on the outer diameter side by the outer diameter portion 53b and the CS valve seat 12a.
  • the CS valve body 53 is biased rightward in the axial direction, which is the closing direction of the CS valve 54, by the coil spring 55, the CS valve body 53 is reliably moved to the closed position due to the decrease in the current value. It is possible to immediately return from the maximum energized state with the maximum duty to the energized state below that (duty control).
  • the CS valve body 53 has the control pressure Pc supplied from the Pc port 15 to the third valve chamber 40 introduced to the right end side in the axial direction, which is the one end side, and the other end side.
  • the control pressure Pc supplied to the space S through the supply passage 56 formed in the main valve body 51 and the through hole 51e is introduced to the axially left end side of the CS valve body 53 in the axial direction. Since the control pressure Pc can be applied from both ends and the CS valve body 53 can be moved together with the main valve body 51 while suppressing the influence of the pressure, a precise valve body corresponding to the current applied to the solenoid 80 can be obtained. Control can be performed.
  • the control pressure Pc acting on both axial ends of the CS valve body 53 is canceled, so that more precise valve body control can be performed.
  • the pressure sensing chamber 60 is partitioned in a substantially hermetically sealed manner by a seal member 52 that is slidably fitted to the axial left end portion of the main valve body 51 in the first valve housing 10. Since the pressure sensing chamber 60 and the space S can be partitioned by the main valve body 51, the suction pressure Ps can be reliably applied to the pressure sensing body 61, and the right end in the axial direction, which is one end of the CS valve body 53. The control pressure Pc can be reliably applied to the portion.
  • the mode in which the pressure Pc is canceled has been described, the invention is not limited to this.
  • the effective area A at the axial left end is set to be larger than the effective area B at the axial right end (A>B).
  • the control pressure Pc may be actuated rightward in the axial direction, which is the valve opening direction, and the driving force of the solenoid 80 may be adjusted to change the control characteristic of the main valve body 51.
  • the control characteristic of the main valve body 51 may be changed by changing the spring constant of the coil spring 55.
  • the opening/closing timing of the main valve 50 and the CS valve 54 depending on the stroke position of the main valve body 51 based on the driving force of the solenoid 80 is determined by the axial arrangement of the CS valve body 53 with respect to the main valve body 51 and the third valve housing 12. It may be appropriately adjusted by changing the axial formation position of the CS valve seat 12a in, or the size and shape of the CS valve body 53.
  • the CS valve 54 which moves the CS valve 54 relative to the main valve body 51, is configured to be brought into contact with and separated from the CS valve seat 12a in the third valve housing 12, has been described. It may have other configurations, for example, the CS valve may have a spool valve structure.
  • a groove extending in the circumferential direction may be formed on at least one of the outer peripheral surface of the CS valve body 53 and the inner peripheral surfaces of the guide holes 11c and 11d of the second valve housing 11. According to this, the labyrinth formed by the groove is formed. Due to the effect, the sealing property at the sliding portion between the CS valve body 53 and the second valve housing 11 can be enhanced, and the fluid leakage can be suppressed.
  • first valve housing 10, the second valve housing 11, and the third valve housing 12 which constitute the valve housing may be formed integrally with a part or all of them.
  • the valve housing may be provided with a Pc communication passage that connects the space S and the third valve chamber 40. Further, the valve housing may be provided with a Pc communication passage that directly communicates the space S with the control chamber 4 of the variable displacement compressor M.
  • the axial left end 51f of the main valve body 51 is described as being connected and fixed to the axial right end of the adapter 70 of the pressure sensitive body 61, but the axial left end 51f of the main valve body 51 and the adapter.
  • the main valve body 51 may be separated from the right end of the axial direction of the valve 70 so that the main valve element 51 can be separated from the adapter 70 by contracting the pressure sensitive body 61 when the suction pressure Ps is high, for example. Therefore, the main valve 50 can be reliably opened in the non-energized state of the capacity control valve V.
  • the stroke end of the main valve body 51 when the pressure sensitive body 61 is contracted is the stroke position due to the contact between the axially left end portion of the movable iron core 84 that constitutes the solenoid 80 and the axially right end portion of the fixed iron core 82. To do.
  • the pressure sensitive body 61 may be one in which the bellows core 62 has an urging force without using a coil spring inside.
  • first valve housing (valve housing) 11 Second valve housing (valve housing) 12 3rd valve housing (valve housing) 12a CS valve seat 13 Ps port (suction port) 14 Pd port (Discharge port) 15 Pc port (control port) 16 Ps communication passage 20 First valve chamber 30 Second valve chamber 40 Third valve chamber 50 Main valve 51 Main valve body 51a Step portion 52 Seal member 53 CS valve body 53a Main valve seat 53b Outer diameter portion 54 CS valve 55 Coil spring (Biasing means) 56 Supply path 60 Pressure sensing chamber (suction fluid supply chamber) 61 Pressure-sensitive body (pressure drive unit) 62 Bellows core 63 Coil spring 70 Adapter 80 Solenoid 83 Drive rod (rod) 84 movable iron core 85 coil spring Pc control pressure Pd discharge pressure Ps suction pressure S space V capacity control valve

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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

容量制御弁
 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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