WO2020204132A1 - 容量制御弁 - Google Patents

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WO2020204132A1
WO2020204132A1 PCT/JP2020/015176 JP2020015176W WO2020204132A1 WO 2020204132 A1 WO2020204132 A1 WO 2020204132A1 JP 2020015176 W JP2020015176 W JP 2020015176W WO 2020204132 A1 WO2020204132 A1 WO 2020204132A1
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valve
control
pressure
valve body
suction
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PCT/JP2020/015176
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真弘 葉山
康平 福留
敏智 神崎
▲高▼橋　渉
啓吾 白藤
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イーグル工業株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a capacity control valve that variably controls the capacity of a working fluid, for example, a capacity control valve that controls the discharge amount of a variable capacity compressor used in an automobile air conditioning system according to pressure.
  • Variable-capacity compressors used in air conditioning systems such as automobiles include a rotating shaft that is rotationally driven by an engine, a swash plate that is variably connected to a swash plate at an inclination angle with respect to the rotating shaft, and a compression piston that is connected to the swash plate.
  • the inclination angle of the swash plate is determined by the suction pressure Ps of the suction chamber for sucking the fluid, the discharge pressure Pd of the discharge chamber for discharging the fluid pressurized by the piston, and the control chamber accommodating the swash plate using the capacitance control valve. It is possible to continuously change the pressure in the control chamber by appropriately controlling the pressure in the control chamber while utilizing the control pressure Pc of the above.
  • the valve body integrally attached to the bellows is moved in the axial direction to generate a flow for balancing the control pressure Pc and the suction pressure Ps, and the valve body has a flow.
  • a control pressure Pc that moves the valve body in the opening direction acts, and some spaces in which the bellows are housed are supplied with the suction pressure Ps of the suction chamber.
  • the capacity control valve When the capacity variable compressor is continuously driven, the capacity control valve opens and closes the main valve by moving the valve body in the axial direction by the control pressure Pc and the suction pressure Ps, and the control chamber of the capacity variable compressor.
  • the control pressure Pc of is adjusted.
  • the tilt angle of the swash plate with respect to the rotation axis changes continuously, the stroke amount of the piston changes, and the discharge amount of the discharged fluid increases or decreases.
  • the cooling capacity of the air conditioning system is adjusted. (See Patent Document 1).
  • Patent Document 1 when the capacity variable compressor is continuously driven, the capacity control valve autonomously controls the control pressure Pc in the control chamber by the control pressure Pc in the control chamber and the suction pressure Ps in the suction chamber.
  • the control pressure Pc acts in the direction of causing the valve body to act in the opening direction, if the control pressure Pc momentarily increases due to external vibration or the like, there is a risk that the valve body will open due to a malfunction. ..
  • the control fluid having the control pressure Pc may flow into the suction chamber and act in a direction of excessively contracting the bellows.
  • the present invention has been made by paying attention to such a problem, and an object of the present invention is to provide a capacitance control valve with high control accuracy.
  • the capacitance control valve of the present invention is used.
  • a valve housing in which a suction port through which the suction fluid of the suction pressure passes and a control port through which the control fluid of the control pressure passes are formed.
  • a pressure drive unit that receives a force in the contraction direction by the suction fluid,
  • a main valve composed of a valve body that receives a force in the valve opening direction from the pressure drive unit and a valve seat that connects and detaches the valve body, It is a capacitance control valve equipped with The valve body is arranged so as to receive a force in the closing direction by the control fluid.
  • this capacitance control valve can be applied to a capacitance variable compressor of a type in which the stroke amount of the piston is changed based on an increase in control pressure.
  • a through hole is formed in the valve housing, and a rod for transmitting a force from the pressure driving unit to the valve body may be slidably arranged in the through hole.
  • a spring that urges the valve body in the closing direction may be arranged in the valve housing. According to this, when the main valve is closed, the valve body is urged to the valve seat, and when the main valve is opened, the valve body receives forces in opposite directions from the rod and the spring, so that vibration or the like occurs. Even if it is stable, the closed / open state of the main valve is maintained.
  • the valve body may be a sphere. According to this, it is possible to sufficiently secure the pressure receiving area that the valve body receives from the suction fluid and the control fluid.
  • a case which is fixed to the valve housing and accommodates the pressure drive unit, and the case may be formed with a second suction port through which a suction fluid of suction pressure flows. According to this, the space in which the pressure drive unit is accommodated and the space in which the main valve is arranged can be independently and isolated by a simple structure.
  • the capacity control valve according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
  • the left and right sides when viewed from the front side of FIG. 1 will be described as the left and right sides of the capacitance control valve.
  • the capacity control valve V of the present invention is incorporated in a variable capacity compressor (not shown) 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”) as a refrigerant.
  • a working fluid hereinafter, simply referred to as “fluid”
  • the discharge amount of the variable displacement compressor is controlled and the air conditioning system is adjusted to have a desired cooling capacity.
  • variable capacity compressor has a casing including a discharge chamber, a suction chamber, a control chamber, and a plurality of cylinders.
  • the variable capacitance compressor is provided with a communication passage (not shown) that directly connects the control chamber and the discharge chamber, and the communication passage is fixed for balancing the pressure between the control chamber and the discharge chamber.
  • An orifice (see FIG. 1) is provided.
  • variable capacity compressor includes a rotating shaft that is rotationally driven by an engine (not shown) installed outside the casing 1, and a swash plate that is eccentrically connected to the rotating shaft by a hinge mechanism in the control chamber.
  • Suction pressure in a suction chamber that sucks fluid using a capacitance control valve V that is connected to a swash plate and fitted to reciprocately in each cylinder, and is driven to open and close by electromagnetic force.
  • the tilt angle of the swash plate is appropriately controlled by appropriately controlling the pressure in the control chamber while using Ps, the discharge pressure Pd of the discharge chamber that discharges the fluid pressurized by the piston, and the control pressure Pc of the control chamber that houses the swash plate.
  • the stroke amount of the piston is changed to control the discharge amount of the fluid by continuously changing.
  • the tilt angle of the swash plate with respect to the rotation axis and the decrease in the stroke amount of the piston decreases.
  • the plate is in a substantially vertical state, that is, in a state of being slightly inclined from the vertical state. At this time, the stroke amount of the piston is minimized, and the pressurization of the fluid in the cylinder by the piston is minimized, so that the discharge amount of the fluid to the discharge chamber is reduced and the cooling capacity of the air conditioning system is minimized.
  • the higher the control pressure Pc in the control chamber the larger the tilt angle of the swash plate with respect to the rotating shaft and the more the stroke amount of the piston increases, but when the pressure exceeds a certain level, the swash plate with respect to the rotating shaft The maximum tilt angle.
  • the stroke amount of the piston is maximized, and the pressurization of the fluid in the cylinder by the piston is maximized, so that the amount of fluid discharged to the discharge chamber is increased and the cooling capacity of the air conditioning system is maximized.
  • the capacity control valve V incorporated in the variable capacity compressor controls the opening and closing of the main valve 50 by the suction pressure Ps in the suction chamber, and opens and closes the communication between the control port 15 and the suction port 13.
  • the control pressure Pc in the control chamber is variably controlled. That is, the capacitance control valve V according to the present invention is classified into a control valve of a type that controls the outlet side of the variable capacitance compressor (Pc-Ps control).
  • the capacitance control valve V of this embodiment may be an external control valve (ECV) incorporated outside the variable capacitance compressor, or an internal control valve (MCV) incorporated inside the variable capacitance compressor. There may be.
  • the main valve 50 is a valve seat formed in a spherical valve body 51 fixedly attached to the tip of a rod 52 and an inner diameter portion of a valve housing 10 through which the tip of the rod 52 is inserted.
  • the valve body 51 is brought into contact with and separated from the valve seat 53, so that the main valve 50 opens and closes.
  • the capacity control valve V includes a valve housing 10 formed of a metal material or a resin material, a case 11 to which the valve housing 10 is fitted and fixed, and a shaft inside the valve housing 10.
  • a valve body 51 that is reciprocally arranged in the direction and a pressure drive unit that is arranged in the case 11 and applies a urging force to the left in the axial direction to the valve body 51 according to the suction pressure Ps in the pressure drive chamber 40. It is mainly composed of 61 and.
  • the case 11 is formed in a bottomed tubular shape in which the left end in the axial direction is opened and the right end is closed, and the right end in the axial direction of the valve housing 10 is formed with respect to the left end in the axial direction of the case 11. By being inserted, they are integrally connected and fixed in a substantially sealed state.
  • the valve housing 10 has a control port 15 opened in parallel with the control chamber of the variable capacity compressor in the axial direction and a suction port opened in the radial direction as a suction port communicating with the suction chamber of the variable capacity compressor. 13 and are formed. Further, the case 11 is formed with a second suction port 14 opened in the radial direction as a second suction port communicating with the suction chamber of the variable capacity compressor. It should be noted that these ports are arranged in the order of the control port 15, the suction port 13, and the second suction port 14 from the left side in the axial direction of the capacitance control valve V.
  • the valve housing 10 is formed to penetrate in the axial direction, and the filter 16 is outerly coated on the tip portion 10c of the valve housing 10 to prevent foreign matter from entering the valve housing 10.
  • An opening formed through the end surface of the filter 16 constitutes the control port 15.
  • a tubular cap 17 is internally fitted in the tip portion 10c of the valve housing 10, and the valve body 51 is held in the inner peripheral portion of the cap 17 and urged in the right direction in the drawing, that is, in the valve closing direction.
  • a spring 58 is provided. Further, since the control port 15 is opened at a lower position off the axis of the main valve 50 and the tapered tip portion 17a of the cap 17 faces the inside of the control port 15, foreign matter invades. The suppressive effect is enhanced.
  • a first valve chamber 20 communicating with the control port 15 and accommodating the valve body 51 and a second valve chamber 30 communicating with the suction port 13 and inserting the rod 52 are inserted.
  • a pressure drive chamber 40 communicating with the second suction port 14 and accommodating the pressure drive unit 61 is formed. Since the suction fluid of the suction pressure Ps flows into the second valve chamber 30 and the pressure drive chamber 40 to have the same pressure, an O-ring is formed between the suction port 13 and the second suction port 14 on the outer surface of the case 11. It is not necessary to attach a sealing material such as a ring.
  • a spherical valve body 51 and a rod 52 to which the valve body 51 is connected are arranged so as to reciprocate in the axial direction, and are arranged on the inner peripheral portion of the valve housing 10.
  • the insertion hole 10a having a diameter smaller than that of the valve body 51 and the guide hole 10b having a diameter smaller than that of the insertion hole 10a and having a slidable outer peripheral surface of the rod 52 are formed through at a concentric position. ..
  • a valve seat 53 is formed on the inner diameter portion on the left side in the axial direction of the insertion hole 10a so that the outer surface corresponding to the valve diameter area C in the valve body 51 can be brought into contact with and detached.
  • the first valve chamber 20 and the second valve chamber 30 are partitioned so as to be openable and closable by contacting and separating the valve body 51 and the valve seat 53 that reciprocate in the axial direction.
  • the first valve chamber 20 and the second valve chamber 30 are communicated with each other, and as shown in FIG. 3, the main valve 50 is closed.
  • the first valve chamber 20 and the second valve chamber 30 are isolated.
  • a slight radial gap is formed between the inner peripheral surface of the guide hole 10b and the outer peripheral surface of the rod 52, and the rod 52 can smoothly move relative to the valve housing 10 in the axial direction. It has become.
  • the tip portion 52a of the rod 52 to which the valve body 51 is connected is formed to have a tapered small diameter, a fluid flow path can be secured when the main valve 50 is opened.
  • the main valve 50 has a valve body 51 made of a sphere arranged in the first valve chamber 20, and one end of the valve body 51 is connected to the valve body 51 and inserted into the guide hole 10b. Also has a rod 52 made of a shaft body having a small diameter, and a pressure driving unit 61 which is connected to the other end of the rod 52 and applies a driving force in the axial direction to the valve body 51 via the rod 52.
  • the end of the spring 58 supported by the tip 17a of the cap 17 is fitted to the left end of the valve body 51 so that the spring 58 seats the valve body 51 on the valve seat 53. That is, the valve body 51 is urged in the valve closing direction, which is the right direction in the drawing. Further, the spring 58 is set to have a smaller spring constant than the coil spring 63 provided in the pressure drive unit 61 described later.
  • the pressure drive unit 61 is housed in the pressure drive chamber 40, and has a bellows core 62 formed so as to expand and contract in the axial direction, a coil spring 63 built in the bellows core 62, and an axial left end of the bellows core 62.
  • Mainly composed of an adapter 64 fitted to the free end portion 62a of the bellows core 62, and a base end portion 62b at the right end in the axial direction of the bellows core 62 is fixedly connected to the case 11.
  • the pressure drive unit 61 urges the valve body 51 in the valve opening direction via the rod 52 by the urging force of the coil spring 63 compressed between the free end portion 62a and the base end portion 62b of the bellows core 62. It is in the state of. That is, the pressure driving unit 61 applies a driving force in the valve opening direction to the valve body 51 and can receive a reaction force in the valve closing direction by the spring 58.
  • the urging force (F sp ) by the spring 58 acts on the valve body 51 in the axial right direction, that is, in the closing direction, and the urging force (F pc ) obtained by multiplying the valve diameter area C by the control pressure Pc acts. Further, an urging force ( Fps ) obtained by multiplying the area AC of the difference between the effective bellows area A and the valve diameter area C by the suction pressure Ps is acting.
  • the urging force (F bel ) of the coil spring 63 in the bellows core 62 acts on the valve body 51 in the axial left direction, that is, in the opening direction.
  • a force F1 F sp + F pc + F ps ⁇ F bel acts on the valve body 51 with the right direction in the axial direction as positive.
  • F1 ⁇ 0 that is, the valve body 51 is urged to the left in the axial direction and separated from the valve seat 53, so that the main valve 50 responds to the force F1. It is open at the opening.
  • the urging force (F sp ) by the spring 58 acts on the valve body 51 in the axial right direction, that is, in the closing direction, and the urging force (F sp ) obtained by multiplying the valve diameter area C by the control pressure Pc ( F pc ) is acting, and an urging force (F ps ) obtained by multiplying the area AC of the difference between the effective bellows area A and the valve diameter area C by the suction pressure Ps is acting.
  • the urging force (F bel ) of the coil spring 63 in the bellows core 62 acts on the valve body 51 in the axial left direction, that is, in the opening direction.
  • a force F2 F sp + F pc + F ps ⁇ F bel acts on the valve body 51 with the right direction in the axial direction as positive.
  • F2 ⁇ F sp + F pc + F ps ⁇ F bel
  • this capacitance control valve can be applied to a capacitance variable compressor of a type that fluctuates the stroke amount of the piston based on an increase in the control pressure Pc.
  • the control pressure Pc is formed when the main valve 50 is opened. Even if the control fluid flows from the control port 15 to the suction port 13, the pressure drive unit 61 can be highly responsive to the suction pressure Ps of the suction fluid because the flow into the pressure drive chamber 40 in which the pressure drive unit 61 is housed can be suppressed. Sensitive.
  • the valve body 51 is urged to the valve seat 53 when the main valve 50 is closed, and the valve is urged when the main valve 50 is opened. Since the body 51 receives forces in opposite directions from the rod 52 and the spring 58, the main valve 50 is stably maintained in the closed / open state even if vibration or the like occurs.
  • valve body 51 is a sphere, it is possible to sufficiently secure the pressure receiving area that the valve body 51 receives from the suction fluid and the control fluid.
  • the case 11 fixed to the valve housing 10 and accommodating the pressure drive unit 61 is formed with a second suction port 14 through which the suction fluid of the suction pressure Ps communicates, so that the pressure drive can be achieved by a simple structure.
  • the pressure drive chamber 40 in which the portion 61 is housed and the first valve chamber 20 and the second valve chamber 30 in which the main valve 50 is arranged can be independently and isolated.
  • a spherical valve body 51 and a rod 52 to which the valve body 51 is connected are reciprocally arranged in the axial direction, and the inner peripheral portion of the valve housing 10 is provided with a reciprocating motion.
  • the diameter hole 10d is formed through at a concentric position.
  • a valve seat 53 to which the valve body 51 can be brought in and out is formed in the inner diameter portion on the left side of the insertion hole 10a in the axial direction.
  • the end portion of the holding spring 65 supported by the flange portion 66 attached to the outer peripheral surface of the rod 52 is fitted to the diameter-expanding step portion 10e at the left end of the diameter-expanding hole 10d, and the holding spring 65 is fitted.
  • the valve body 51 is urged so as to hold the valve body 51 seated on the valve seat 53, that is, in the valve closing direction which is the right direction in the drawing.
  • the capacitance control valve V can increase the urging force of the valve body 51 being urged in the valve closing direction on the right side of the drawing when the suction pressure Ps is increased, and is seated on the valve seat 53. By doing so, the main valve 50 is in a surely closed state.
  • the urging force (F sp ) by the spring 58 acts on the valve body 51 in the axial right direction, that is, in the closing direction, and the urging force (F sp ) obtained by multiplying the valve diameter area C by the control pressure Pc ( F pc ) acts, and an urging force (F ps ) obtained by multiplying the area AC of the difference between the effective bellows area A and the valve diameter area C by the suction pressure Ps acts (see FIG. 3), and in addition to this.
  • the urging force (F sp2 ) by the holding spring 65 is acting.
  • F3 ⁇ F sp + F pc + F ps + F sp2- F bel
  • the holding spring 65 is not limited to the above-described modification, and the rod 52 may exert an urging force on the rod 52 in the axial left direction, that is, in the opening direction. By doing so, the rod 52 and the valve body 51 are integrated. Can be held in.
  • valve body 51 and the rod 52 constituting the main valve 50 are fixedly connected, but the present invention is not limited to this, and the valve body and the rod may be in contact with each other so as to be separable.
  • the rod and the valve body may be integrally configured, that is, the rod may be configured to also serve as the valve body.
  • valve housing 10 and the case 11 are formed separately, but may be integrally formed.
  • the pressure drive unit 61 may have a bellows core 62 having an urging force without using a coil spring inside.

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Abstract

制御精度の高い容量制御弁を提供する。　吸入圧力Ｐｓの吸入流体が通過する吸入ポート１３および制御圧力Ｐｃの制御流体が通過する制御ポート１５が形成されたバルブハウジング１０と、吸入流体により収縮方向の力を受ける圧力駆動部６１と、圧力駆動部６１から開弁方向の力を受ける弁体５１と弁体５１が接離する弁座５３とにより構成される主弁５０と、を備える容量制御弁Ｖであって、弁体５１は制御流体により閉塞方向への力を受けるように配置されている。

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、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。
　このような容量制御弁は、ベローズに一体に取り付けられた弁体を軸方向に移動させることで、制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとを均衡させる流れを生じさせるものであって、弁体には該弁体を開方向に移動させる制御圧力Ｐｃが作用しており、ベローズが収容された空間には吸入室の吸入圧力Ｐｓが供給されるものがある。
　容量可変型圧縮機の連続駆動時において、容量制御弁は、制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとにより弁体を軸方向に移動させることで、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を調整している。容量可変型圧縮機における制御室の圧力が制御されることで、回転軸に対する斜板の傾斜角度は連続的に変化し、ピストンのストローク量が変化し吐出される流体の吐出量が増減し、空調システムの冷却能力が調整される。（特許文献１参照）。
特許第３７８３４３４号公報（第２０頁～第２２頁、第１１図）
　しかしながら、特許文献１にあっては、容量可変型圧縮機の連続駆動時において、容量制御弁は制御室の制御圧力Ｐｃと吸入室の吸入圧力Ｐｓにより制御室の制御圧力Ｐｃを自律的に制御できるものの、制御圧力Ｐｃは弁体を開方向に作用させる方向に作用しているため、外部的な振動等により制御圧力Ｐｃが瞬間的に高くなると弁体が誤作動により開放する虞があった。また、弁体が開放されたときに、制御圧力Ｐｃの制御流体は吸入室内に流れ込み、ベローズを過度に収縮させてしまう方向に作用する虞があった。
　本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、制御精度の高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、
　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、
　前記吸入流体により収縮方向の力を受ける圧力駆動部と、
　前記圧力駆動部から開弁方向の力を受ける弁体と該弁体が接離する弁座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、
　前記弁体は前記制御流体により閉塞方向への力を受けるように配置されている。
　これによれば、弁体は制御流体により閉塞方向への力を受けているため、制御流体の制御圧力が高まるように変動しても主弁が開放するような誤作動は生じない。また、制御圧力の増加に基づきピストンのストローク量を変動させるタイプの容量可変型圧縮機にこの容量制御弁を適用することができる。
　前記バルブハウジングには貫通孔が形成されており、該貫通孔には前記圧力駆動部から前記弁体に力を伝達するロッドが摺動可能に配置されていてもよい。
　これによれば、主弁の開放時に制御圧力の制御流体が制御ポートから吸入ポートに流れ込んでも、圧力駆動部への流れ込みを抑制できるため、圧力駆動部は吸入流体の吸入圧によって応答性高く感応する。
　前記バルブハウジングに前記弁体を閉塞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、主弁の閉塞時には弁体は弁座に付勢されており、また主弁の開放時には弁体はロッドとスプリングから互いに反対方向の力を受けているため、振動等が生じても安定して主弁の閉塞・開放状態が維持される。
　前記弁体は球体であってもよい。
　これによれば、弁体が吸入流体及び制御流体から受ける受圧面積を充分に確保することができる。
　前記バルブハウジングに固定されるとともに前記圧力駆動部を収容するケースを備え、該ケースには吸入圧力の吸入流体が流通する第２の吸入ポートが形成されていてもよい。
　これによれば、簡素な構造により、圧力駆動部が収容される空間と主弁が配置される空間とを独立・隔離することができる。
実施例の容量制御弁の構造を示す断面図である。 実施例の容量制御弁の主弁が閉塞された状態を示す断面図である。 実施例の容量制御弁の主弁が開放された状態を示す断面図である。 変形例の容量制御弁の構造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１に係る容量制御弁につき、図１から図３を参照して説明する。以下、図１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図示しない容量可変型圧縮機に組み込まれ、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、容量可変型圧縮機について説明する。容量可変型圧縮機は、吐出室と、吸入室と、制御室と、複数のシリンダと、を備えるケーシングを有している。尚、容量可変型圧縮機には、制御室と吐出室とを直接連通する図示しない連通路が設けられており、この連通路には制御室と吐出室との圧力を平衡調整させるための固定オリフィス（図１参照。）が設けられている。
　また、容量可変型圧縮機は、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と、制御室内において回転軸に対してヒンジ機構により偏心状態で連結される斜板と、斜板に連結され各々のシリンダ内において往復動自在に嵌合された複数のピストンと、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流体の吐出量を制御している。
　具体的には、制御室内の制御圧力Ｐｃが低圧であるほど、回転軸に対する斜板の傾斜角度は小さくなりピストンのストローク量が減少するが、一定以下の圧力となると、回転軸に対して斜板が略垂直状態、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、ピストンのストローク量は最小となり、ピストンによるシリンダ内の流体に対する加圧が最小となることで、吐出室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、制御室内の制御圧力Ｐｃが高圧であるほど、回転軸に対する斜板の傾斜角度は大きくなりピストンのストローク量が増加するが、一定以上の圧力となると、回転軸に対して斜板が最大傾斜角度となる。このとき、ピストンのストローク量は最大となり、ピストンによるシリンダ内の流体に対する加圧が最大となることで、吐出室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１に示されるように、容量可変型圧縮機に組み込まれる容量制御弁Ｖは、吸入室内の吸入圧力Ｐｓにより主弁５０の開閉制御を行い、制御ポート１５と吸入ポート１３との連通を開閉することで、制御室内の制御圧力Ｐｃを可変制御している。すなわち本発明に係る容量制御弁Ｖは、容量可変型圧縮機の出口側を制御（Ｐｃ－Ｐｓ制御）するタイプの制御弁に分類される。なお、本実施例の容量制御弁Ｖは、容量可変型圧縮機の外部に組み込まれる外部制御弁（ＥＣＶ）でもよいし、或いは容量可変型圧縮機の内部に組み込まれる内部制御弁（ＭＣＶ）であってもよい。
　本実施例において、主弁５０は、ロッド５２の先端に固定的に取付けられた球状の弁体５１と、このロッド５２の先端部が挿通されたバルブハウジング１０の内径部に形成された弁座５３とにより構成されており、弁体５１が弁座５３に接離することで、主弁５０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１に示されるように、容量制御弁Ｖは、金属材料または樹脂材料により形成されたバルブハウジング１０と、このバルブハウジング１０を外嵌して固定されたケース１１と、バルブハウジング１０内に軸方向に往復動自在に配置された弁体５１と、ケース１１内に配置され、圧力駆動室４０における吸入圧力Ｐｓに応じて弁体５１に軸方向左方への付勢力を付与する圧力駆動部６１と、から主に構成されている。
　ケース１１は、軸方向左端部が開放されるとともに右端部が閉塞された有底の筒状に形成されており、このケース１１の軸方向左端部に対してバルブハウジング１０の軸方向右端部が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。
　バルブハウジング１０には、容量可変型圧縮機の制御室と連通する軸方向に平行に開口した制御ポート１５と、容量可変型圧縮機の吸入室と連通する吸入ポートとして径方向に開口した吸入ポート１３と、が形成されている。また、ケース１１には、容量可変型圧縮機の吸入室と連通する第２の吸入ポートとして径方向に開口した第２吸入ポート１４が形成されている。尚、これらのポートは、容量制御弁Ｖの軸方向左側から、制御ポート１５、吸入ポート１３、第２吸入ポート１４の順に配置されている。
　バルブハウジング１０は、軸方向に貫通形成されており、その先端部１０ｃにフィルタ１６が外嵌状に被覆していることで、バルブハウジング１０内への異物の侵入が抑制されている。このフィルタ１６の端面に貫通形成された開口部が制御ポート１５を構成している。また、バルブハウジング１０の先端部１０ｃに筒状のキャップ１７が内嵌されており、このキャップ１７の内周部に、弁体５１を保持するとともに図示右方向、すなわち閉弁方向に付勢するスプリング５８が設けられている。更に、この制御ポート１５は、主弁５０の軸線上から外れた下側位置に開口し、且つ制御ポート１５の内側にキャップ１７の先細り状の先端部１７ａが面しているため、異物の侵入抑制効果が高められている。
　また、バルブハウジング１０の内部には、制御ポート１５に連通して弁体５１が収容された第１弁室２０と、吸入ポート１３に連通してロッド５２が挿通された第２弁室３０と、が形成されている。また、ケース１１の内部には、第２吸入ポート１４に連通して圧力駆動部６１が収容された圧力駆動室４０が形成されている。なお、第２弁室３０と圧力駆動室４０は、いずれも吸入圧力Ｐｓの吸入流体が流入して同圧となるため、ケース１１の外面の吸入ポート１３及び第２吸入ポート１４の間にＯリング等のシール材を取り付けずともよい。
　また、バルブハウジング１０及びケース１１の内部には、球形状を成す弁体５１及びこの弁体５１が接続されたロッド５２が軸方向に往復動自在に配置され、バルブハウジング１０の内周部には、弁体５１よりも小径の挿通孔１０ａと、この挿通孔１０ａよりも小径でロッド５２の外周面が摺動可能な貫通孔としてのガイド孔１０ｂとが同芯位置で貫通形成されている。更に、挿通孔１０ａの軸方向左側の内径部には、弁体５１における弁口径面積Ｃに相当する外面が接離可能な弁座５３が形成されている。
　バルブハウジング１０の内部において、第１弁室２０と第２弁室３０は、軸方向に往復動する弁体５１と弁座５３との接離により開閉可能に仕切られている。詳しくは、図２に示されるように、主弁５０が開放されたときには、第１弁室２０と第２弁室３０が連通され、また図３に示されるように、主弁５０が閉塞されたときには、第１弁室２０と第２弁室３０は隔離されている。尚、ガイド孔１０ｂの内周面とロッド５２の外周面との間は、径方向に僅かな隙間が形成されており、ロッド５２は、バルブハウジング１０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、弁体５１が接続されたロッド５２の先端部５２ａは先細り状の小径に形成されているため、主弁５０の開放時に流体の流路を確保することができる。
　図１に示されるように、主弁５０は、第１弁室２０に配置された球体からなる弁体５１と、一端が弁体５１に接続されてガイド孔１０ｂに挿通され、弁体５１よりも小径の軸体からなるロッド５２と、このロッド５２の他端が接続され、ロッド５２を介し弁体５１に軸方向の駆動力を付与する圧力駆動部６１と、を有している。
　また、弁体５１の左端部には、キャップ１７の先端部１７ａに支持されたスプリング５８の端部が嵌着されており、このスプリング５８は、弁体５１を弁座５３に着座させるように、すなわち図示右方向である閉弁方向に弁体５１を付勢している。また、スプリング５８は、後述する圧力駆動部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。
　圧力駆動部６１は、圧力駆動室４０に収容されており、軸方向に伸縮可能に形成されたベローズコア６２と、このベローズコア６２に内蔵されたコイルスプリング６３と、ベローズコア６２の軸方向左端の自由端部６２ａに嵌設されたアダプタ６４と、から主に構成され、ベローズコア６２の軸方向右端の基端部６２ｂは、ケース１１に固定的に接続されている。
　また、圧力駆動部６１は、ベローズコア６２の自由端部６２ａと基端部６２ｂとの間で圧縮されたコイルスプリング６３の付勢力により、ロッド５２を介し弁体５１を開弁方向に付勢した状態になっている。すなわち圧力駆動部６１は、弁体５１に開弁方向の駆動力を作用させるとともに、スプリング５８による閉弁方向の反力を受けられるようになっている。
　次いで、容量制御弁Ｖの動作、主に主弁５０の開閉動作について説明する。
　先ず、吸入圧力Ｐｓが比較的小さい通常の制御時における開閉動作について説明する。図２に示されるように、容量制御弁Ｖは、吸入圧力Ｐｓが通常の制御時において、弁体５１は図示左側の開弁方向に付勢され、弁座５３から離間することで、主弁５０は開放状態となっている。
　詳しくは、弁体５１には、軸方向右向きすなわち閉塞方向に、スプリング５８による付勢力（Ｆｓｐ）が作用し、また弁口径面積Ｃに制御圧力Ｐｃを乗じた付勢力（Ｆｐｃ）が作用し、更にベローズ有効面積Ａと弁口径面積Ｃとの差分の面積Ａ－Ｃに吸入圧力Ｐｓを乗じた付勢力（Ｆｐｓ）が作用している。一方で弁体５１には、軸方向左向きすなわち開放方向に、ベローズコア６２内のコイルスプリング６３の付勢力（Ｆｂｅｌ）が作用している。尚ベローズコア６２自体の付勢力を考慮する際には、コイルスプリング６３自体の付勢力にベローズコア６２自体の付勢力を加算すればよい。
　すなわち弁体５１には、軸方向右向きを正として、力Ｆ１＝Ｆｓｐ＋Ｆｐｃ＋Ｆｐｓ－Ｆｂｅｌが作用している。通常の制御時においては、吸入圧力Ｐｓが小さいことから、Ｆ１＜０、すなわち弁体５１は軸方向左向きに付勢され、弁座５３から離間することで、主弁５０は力Ｆ１に応じた開度で開放されている。なお、弁口径面積Ｃ、ベローズ有効面積Ａ、スプリング５８、コイルスプリング６３を任意の寸法・特性に設計変更することで、所望のＰｃ－Ｐｓ特性に設定することが可能となる。
　次に、空調システムの出力を上昇させる操作が行われ、空調システムの膨張弁の出力が増加し、容量可変型圧縮機の吸入室に供給される吸入流体の流量や吸入圧力Ｐｓが増加する場合における開閉動作について説明する。図３に示されるように、容量制御弁Ｖは、吸入圧力Ｐｓが高まることで、弁体５１は図示右側の閉弁方向に付勢され、弁座５３に着座することで、主弁５０は閉塞状態となっている。
　詳しくは、弁体５１には、上述と同様に、軸方向右向きすなわち閉塞方向に、スプリング５８による付勢力（Ｆｓｐ）が作用し、また弁口径面積Ｃに制御圧力Ｐｃを乗じた付勢力（Ｆｐｃ）が作用し、更にベローズ有効面積Ａと弁口径面積Ｃとの差分の面積Ａ－Ｃに吸入圧力Ｐｓを乗じた付勢力（Ｆｐｓ）が作用している。一方で弁体５１には、軸方向左向きすなわち開放方向に、ベローズコア６２内のコイルスプリング６３の付勢力（Ｆｂｅｌ）が作用している。すなわち弁体５１には、軸方向右向きを正として、力Ｆ２＝Ｆｓｐ＋Ｆｐｃ＋Ｆｐｓ－Ｆｂｅｌが作用している。吸入圧力Ｐｓが最大の制御時においては、吸入圧力Ｐｓが大きいことから、Ｆ２≧０、すなわち弁体５１は軸方向右向きに付勢され、弁座５３に着座することで、主弁５０は閉塞されている。
　このように、弁体５１は制御圧力Ｐｃの制御流体により閉塞方向への力を受けているため、制御圧力Ｐｃが高まるように変動しても主弁５０が開放するような誤作動は生じない。よって、制御圧力Ｐｃの増加に基づきピストンのストローク量を変動させるタイプの容量可変型圧縮機にこの容量制御弁を適用することができる。
　また、バルブハウジング１０に形成されたガイド孔１０ｂに、圧力駆動部６１から弁体５１に力を伝達するロッド５２が摺動可能に配置されていることで、主弁５０の開放時に制御圧力Ｐｃの制御流体が制御ポート１５から吸入ポート１３に流れ込んでも、圧力駆動部６１が収容される圧力駆動室４０への流れ込みを抑制できるため、圧力駆動部６１は吸入流体の吸入圧力Ｐｓによって応答性高く感応する。
　また、弁体５１を閉塞方向に付勢するスプリング５８が配置されていることで、主弁５０の閉塞時には弁体５１は弁座５３に付勢されており、また主弁５０の開放時には弁体５１はロッド５２とスプリング５８から互いに反対方向の力を受けているため、振動等が生じても安定して主弁５０の閉塞・開放状態が維持される。
　更に、弁体５１は球体であることで、弁体５１が吸入流体及び制御流体から受ける受圧面積を充分に確保することができる。
　また、バルブハウジング１０に固定されるとともに圧力駆動部６１を収容するケース１１に、吸入圧力Ｐｓの吸入流体が連通する第２吸入ポート１４が形成されていることで、簡素な構造により、圧力駆動部６１が収容される圧力駆動室４０と主弁５０が配置される第１弁室２０、第２弁室３０とを独立・隔離することができる。
　次に、変形例に係る容量制御弁につき、図４を参照して説明する。なお、上記した実施例と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。
　バルブハウジング１０及びケース１１の内部には、球形状を成す弁体５１及びこの弁体５１が接続されたロッド５２が軸方向に往復動自在に配置され、バルブハウジング１０の内周部には、弁体５１よりも小径の挿通孔１０ａと、この挿通孔１０ａよりも小径でロッド５２の外周面が摺動可能な貫通孔としてのガイド孔１０ｂと、このガイド孔１０ｂよりも拡径された拡径孔１０ｄとが同芯位置で貫通形成されている。更に挿通孔１０ａの軸方向左側の内径部には、弁体５１が接離可能な弁座５３が形成されている。
　また拡径孔１０ｄの左端の拡径段部１０ｅには、ロッド５２の外周面に取付けられた鍔部６６に支持された保持スプリング６５の端部が嵌着されており、この保持スプリング６５は、弁体５１を弁座５３に着座させた状態で保持するように、すなわち図示右方向である閉弁方向に弁体５１を付勢している。
　このようにすることで、容量制御弁Ｖは、吸入圧力Ｐｓが高まった場合に、弁体５１が図示右側の閉弁方向に付勢される付勢力を高めることができ、弁座５３に着座することで、主弁５０は確実な閉塞状態となっている。
　詳しくは、弁体５１には、上述と同様に、軸方向右向きすなわち閉塞方向に、スプリング５８による付勢力（Ｆｓｐ）が作用し、また弁口径面積Ｃに制御圧力Ｐｃを乗じた付勢力（Ｆｐｃ）が作用し、更にベローズ有効面積Ａと弁口径面積Ｃとの差分の面積Ａ－Ｃに吸入圧力Ｐｓを乗じた付勢力（Ｆｐｓ）が作用し（図３参照）、これに加えて保持スプリング６５による付勢力（Ｆｓｐ２）が作用している。一方で弁体５１には、軸方向左向きすなわち開放方向に、ベローズコア６２内のコイルスプリング６３の付勢力（Ｆｂｅｌ）が作用している。すなわち弁体５１には、軸方向右向きを正として、力Ｆ３＝Ｆｓｐ＋Ｆｐｃ＋Ｆｐｓ＋Ｆｓｐ２－Ｆｂｅｌが作用している。吸入圧力Ｐｓが最大の制御時においては、吸入圧力Ｐｓが大きいことから、Ｆ３≧０、すなわち弁体５１は軸方向右向きに高い付勢力で付勢され、弁座５３に着座することで、主弁５０は確実に閉塞されている。
　このように、吸入圧力Ｐｓが高まった場合に、ベローズコア６２が収縮しても、ロッド５２がこのベローズコア６２の収縮に追従して共に動作することになり、ロッド５２を保持することができ、その耐久性を向上することができる。
　なお、保持スプリング６５は、上記した変形例に限られず、ロッド５２を軸方向左向きすなわち開放方向に付勢力を作用してもよく、このようにすることで、ロッド５２と弁体５１とを一体に保持することができる。
　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、主弁５０を構成する弁体５１とロッド５２とが固定的に接続されているが、これに限らず弁体及びロッドが離間可能に当接した状態であってもよいし、あるいは、ロッドと弁体が一体に構成され、すなわちロッドが弁体を兼ねるように構成されてもよい。
　また例えば、前記実施例では、バルブハウジング１０とケース１１とは別体に構成されていたが、一体に形成されてもよい。
　また、圧力駆動部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。
１０　　　　　　　バルブハウジング
１０ａ　　　　　　挿通孔
１０ｂ　　　　　　ガイド孔（貫通孔）
１１　　　　　　　ケース
１３　　　　　　　吸入ポート
１４　　　　　　　第２吸入ポート（第２の吸入ポート）
１５　　　　　　　制御ポート
２０　　　　　　　第１弁室
３０　　　　　　　第２弁室
４０　　　　　　　圧力駆動室
５０　　　　　　　主弁
５１　　　　　　　弁体
５２　　　　　　　ロッド
５３　　　　　　　弁座
５８　　　　　　　スプリング
６１　　　　　　　圧力駆動部
６２　　　　　　　ベローズコア
６３　　　　　　　コイルスプリング
６４　　　　　　　アダプタ
６５　　　　　　　保持スプリング
Ｐｃ　　　　　　　制御圧力
Ｐｄ　　　　　　　吐出圧力
Ｐｓ　　　　　　　吸入圧力
Ｖ　　　　　　　　容量制御弁

Claims (5)

  1. 　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、
    　前記吸入流体により収縮方向の力を受ける圧力駆動部と、
    　前記圧力駆動部から開弁方向の力を受ける弁体と該弁体が接離する弁座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、
    　前記弁体は前記制御流体により閉塞方向への力を受けるように配置されている容量制御弁。
  2. 　前記バルブハウジングには貫通孔が形成されており、該貫通孔には前記圧力駆動部から前記弁体に力を伝達するロッドが摺動可能に配置されている請求項１に記載の容量制御弁。
  3. 　前記バルブハウジングに前記弁体を閉塞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. 　前記弁体は球体である請求項１ないし３のいずれかに記載の容量制御弁。
  5. 　前記バルブハウジングに固定されるとともに前記圧力駆動部を収容するケースを備え、該ケースには吸入圧力の吸入流体が流通する第２の吸入ポートが形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の容量制御弁。
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