JP7162995B2 - 容量制御弁 - Google Patents

Description

本発明は、作動流体の容量または圧力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（特許文献１参照）。

容量可変型圧縮機の連続駆動時（以下、単に「連続駆動時」と表記することもある）において、容量制御弁は、制御コンピュータにより通電制御され、ソレノイドで発生する電磁力により主弁体を軸方向に移動させ、主弁を開閉して制御室に吐出室の圧力を供給して制御圧力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。

特許第４７０００４８号公報（第８頁、第２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するものの、制御室と吸入室とは通常制御においてその流量がほぼ無視できる固定オリフィスによって連通されているのみであるから、制御室の圧力を迅速かつ十分に低下させることができず、制御室の最大容量の状態を維持することができず、運転効率が下がってしまう虞があった。

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、運転効率が良い容量制御弁を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の容量制御弁は、
バルブハウジングと、主弁座と接離する主弁部を有しソレノイドの駆動力により吐出圧の吐出流体が通過するＰｄポートと制御圧の制御流体が通過するＰｃポートとの連通を開閉する主弁体と、周囲の圧力により開閉する感圧弁と、前記感圧弁の開閉により前記Ｐｃポートと吸入圧の吸入流体が通過する第１Ｐｓポートとを連通させることが可能な中間連通路と、を備える容量制御弁であって、
前記バルブハウジングには、前記Ｐｃポートと、第２Ｐｓポートが設けられ、前記Ｐｃポートと前記第２Ｐｓポートとの間および前記Ｐｃポートと感圧室との間を、圧力により移動する差圧弁体によって開閉可能な差圧弁が設けられていることを特徴としている。
この特徴によれば、通電状態において、差圧弁を開放しＰｃポートと第２Ｐｓポートを連通させることにより、制御圧力と吸入圧力を均圧（同圧）に維持することができる。このようにして、容量可変型圧縮機の運転効率を高めることができる。

好適には、前記差圧弁体の開弁方向への移動によって、前記Ｐｃポートと前記第２Ｐｓポートとを連通するとともに前記Ｐｃポートと前記感圧室との間を閉塞する構成である。
これによれば、Ｐｃポートと第２Ｐｓポートを連通する際に、Ｐｃポートと第２Ｐｓポートはいずれも感圧室に対して遮断され、Ｐｃポートと第２Ｐｓポートとの連通が感圧室を介していないため、制御圧力と吸入圧力を確実に均圧（同圧）に維持することができる。

好適には、前記差圧弁体は円筒状に形成されており、前記感圧弁の外径側に同心状に設けられている。
これによれば、差圧弁を有する容量制御弁をコンパクトに構成することができる。

好適には、前記差圧弁体を開弁方向に付勢するスプリングを備える。
これによれば、差圧が小さいときには、差圧弁体を確実に閉弁位置に移動させることができる。

好適には、前記差圧弁体には、前記感圧室からの圧力を受けるＰｃ受圧面と、前記第２Ｐｓポートからの圧力を受けるＰｓ受圧面とが対向して配置されている。
これによれば、Ｐｃ受圧面とＰｓ受圧面とが対向しているので差圧弁体が傾き難く差圧弁体の移動が円滑である。

好適には、前記差圧弁体の外周面と前記バルブハウジングの内周面との間に環状の密封部材が配置されており、前記差圧弁体は前記密封部材に摺接可能に設けられている。
これによれば、単純な構成で差圧弁を構成することができる。

好適には、前記差圧弁体は、前記差圧弁の開弁方向に付勢されたときに前記バルブハウジングの内面に当接する。
これによれば、単純な構成で差圧弁を構成することができる。

好適には、前記差圧弁体は、前記差圧弁の閉弁方向に付勢されたときに前記バルブハウジングの内面に当接する。
これによれば、単純な構成で差圧弁を構成することができる。

本発明に係る実施例１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１の容量制御弁の非通電状態において第１弁が開放され、差圧弁が閉塞された様子を示す断面図である。 実施例１の容量制御弁の通電状態（起動時）において第１弁が閉塞され、感圧弁および差圧弁が開放された様子を示す拡大断面図である。 実施例１の容量制御弁の通電状態（通常制御時）において第１弁が閉塞され、差圧弁が開放された様子を示す拡大断面図である。 実施例１の容量制御弁の非通電状態（通常制御時）において第１弁が開放され、差圧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１の容量制御弁の通常制御時（デューティ制御時）において差圧弁が開放され、差圧連通路および感圧室と制御室を連通する流路が連通された様子を示す拡大断面図である。 本発明に係る実施例２の容量制御弁の非通電状態において第１弁が開放され、差圧弁が閉塞された様子を示す断面図である。 本発明に係る実施例３の容量制御弁の非通電状態において第１弁が開放され、差圧弁が閉塞された様子を示す断面図である。

本発明に係る容量制御弁を実施するための形態を実施例に基づいて以下に説明する。

実施例１に係る容量制御弁につき、図１から図６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（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における主弁としての第１弁５０、第２弁５４の開閉制御を行うとともに、周囲の流体圧により感圧弁５３の開閉制御を行い、制御室４内に流入する、または制御室４から流出する流体を制御することで制御室４内の制御圧力Ｐｃを可変制御している。

本実施例において、第１弁５０は、主弁体５１とバルブハウジング１０の内周面に形成された主弁座としての第１弁座１０ａとにより構成されており、主弁体５１の軸方向左端に形成される主弁部としての第１弁部５１ａが第１弁座１０ａに接離するようになっている。第２弁５４は、主弁体５１と固定鉄心８２の開口端面である軸方向左端面に形成される第２弁座８２ａとにより構成されており、主弁体５１の軸方向右端に形成される第２弁部５１ｂが第２弁座８２ａに接離するようになっている。感圧弁５３は、感圧体６０のアダプタ７０と感圧弁部材５２の軸方向左端部に形成される感圧弁座５２ａとにより構成されており、アダプタ７０の軸方向右端７０ａが感圧弁座５２ａに接離するようになっている。

次いで、容量制御弁Ｖの構造について説明する。図２に示されるように、容量制御弁Ｖは、金属材料または樹脂材料により形成されたバルブハウジング１０と、バルブハウジング１０内に軸方向に往復動自在に配置された主弁体５１、感圧弁部材５２と、周囲の流体圧に応じて主弁体５１、感圧弁部材５２に軸方向右方への付勢力を付与する感圧体６０と、バルブハウジング１０に接続され主弁体５１、感圧弁部材５２に駆動力を及ぼすソレノイド８０と、感圧体６０の外径側に同心状に設けられる差圧弁９０と、から主に構成されている。本実施例において、差圧弁９０は、後述する差圧弁体９１（摺接部９１ｅ）の外周面に形成される差圧弁部９１ａと、後述するバルブハウジング１０の内周面に形成される差圧弁座１０ｃとにより構成されている（図３～図６参照）。

図２に示されるように、ソレノイド８０は、軸方向左方に開放する開口部８１ａを有するケーシング８１と、ケーシング８１の開口部８１ａに対して軸方向左方から挿入されケーシング８１の内径側に固定される略円筒形状の固定鉄心８２と、固定鉄心８２の内径側において軸方向に往復動自在、かつその軸方向左端部が主弁体５１と接続固定される駆動ロッド８３と、駆動ロッド８３の軸方向右端部に固着される可動鉄心８４と、固定鉄心８２と可動鉄心８４との間に設けられ可動鉄心８４を軸方向右方に付勢するコイルスプリング８５と、固定鉄心８２の外側にボビンを介して巻き付けられた励磁用のコイル８６と、から主に構成されている。

ケーシング８１には、軸方向左端の径方向中心から軸方向右方に凹む凹部８１ｂが形成され、この凹部８１ｂに対してバルブハウジング１０の軸方向右端部が挿嵌・固定されている。

固定鉄心８２は、鉄やケイ素鋼等の磁性材料である剛体から形成され、軸方向に延び駆動ロッド８３が挿通される挿通孔８２ｃが形成される円筒部８２ｂと、円筒部８２ｂの軸方向左端部の外周面から外径方向に延びる環状のフランジ部８２ｄとを備え、円筒部８２ｂの軸方向左端の径方向中心から軸方向右方に凹む凹部８２ｅが形成されている。

図２に示されるように、バルブハウジング１０は、軸方向左端部にバルブハウジングとしての仕切調整部材１１が圧入されることにより有底略円筒形状を成している。バルブハウジング１０の内部には、主弁体５１、感圧弁部材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の内周面の一部には、主弁体５１の外周面が摺接可能な小径のガイド面１０ｂが形成されている。尚、仕切調整部材１１は、バルブハウジング１０の軸方向における設置位置を調整することで、感圧体６０の付勢力を調整できるようになっている。

また、バルブハウジング１０の内部には、主弁体５１の第１弁部５１ａ側が配置される第１弁室２０と、主弁体５１の背圧側である軸方向右側に形成される第２弁室３０と、第１弁室２０を基準として第２弁室３０とは反対側の位置に形成される感圧室４０と、が形成されている。尚、第２弁室３０は、主弁体５１の背圧側の外周面と、固定鉄心８２の開口端面である軸方向左端面および凹部８２ｅと、バルブハウジング１０のガイド面１０ｂよりも軸方向右側の内周面とにより画成されている。

また、バルブハウジング１０には、第１弁室２０と容量可変型圧縮機Ｍの吐出室２とを連通するＰｄポート１２と、第２弁室３０と容量可変型圧縮機Ｍの吸入室３とを連通する第１Ｐｓポート１３と、感圧室４０と容量可変型圧縮機Ｍの制御室４とを連通するＰｃポート１４と、Ｐｃポート１４の軸方向左方に隣接し感圧室４０と容量可変型圧縮機Ｍの吸入室３とを連通する第２Ｐｓポート１５と、が形成されている。

図２に示されるように、主弁体５１は、略円筒形状に構成されており、軸方向左端部には、略円筒形状かつ側面視略砲台形状の感圧弁部材５２が接続固定され、軸方向右端部には、駆動ロッド８３が接続固定されており、これらは一体に軸方向に移動するようになっている。また、主弁体５１および感圧弁部材５２の内部には、中空孔が接続されることにより軸方向に亘って貫通する中間連通路５５が形成されている。尚、中間連通路５５は、主弁体５１の軸方向右端部において径方向に貫通する複数の貫通孔５１ｃを介して第２弁室３０と連通している。

図２に示されるように、感圧体６０は、コイルスプリング６２が内蔵されるベローズコア６１と、ベローズコア６１の軸方向右端部に形成されるアダプタ７０と、から主に構成され、ベローズコア６１の軸方向左端は、仕切調整部材１１に固定されている。

また、感圧体６０は、感圧室４０内に配置されており、コイルスプリング６２とベローズコア６１の付勢力により、アダプタ７０の軸方向右端７０ａは感圧弁部材５２の感圧弁座５２ａに着座するようになっている。尚、感圧体６０は、中間連通路５５内における吸入圧力Ｐｓが高い場合には周囲の流体圧により収縮し、アダプタ７０の軸方向右端７０ａを感圧弁部材５２の感圧弁座５２ａから離間させるように作動することにより、感圧弁５３を開放させる（図３参照）。これにより、例えば、第２弁室３０内の吸入圧力Ｐｓが高い場合には、制御圧力Ｐｃを中間連通路５５および主弁体５１の貫通孔５１ｃを通して第２弁室３０に迅速にリリースすることができる。

図３～図６に示されるように、差圧弁体９１は、略円筒形状に構成されており、感圧室４０内において感圧体６０の外径側に同心状に配置されている。また、差圧弁体９１の軸方向左端部に形成される小径の取付部９１ｃには、スプリングとしてのコイルスプリング９２が外嵌され、コイルスプリング９２の軸方向左端は、バルブハウジング１０の内周面において第２Ｐｓポート１５よりも軸方向左側の位置に固定される環状の密封部材９３の軸方向右端面に当接し、コイルスプリング９２の軸方向右端は、取付部９１ｃの軸方向右端の径方向に延びるＰｓ受圧面としての側面９１ｇに当接している。尚、コイルスプリング９２の外周は、バルブハウジング１０の内周面とは径方向に離間している。また、コイルスプリング９２は、感圧体６０に設けられるコイルスプリング６２よりもバネ定数が小さく設定されている。

密封部材９３は、ＰＴＦＥ製であって、バルブハウジング１０の内周面と取付部９１ｃの外周面との間を周方向に亘って密封しており、密封部材９３の内周面と取付部９１ｃの外周面との間は、径方向に僅かに離間することにより微小な隙間が形成されており、差圧弁体９１は軸方向にスムーズに移動可能となっている。

詳しくは、差圧弁体９１は、断面階段状かつ略円筒形状の基部９１ｂと、基部９１ｂの軸方向左端部に形成される小径の取付部９１ｃと、基部９１ｂの軸方向中央に形成され取付部９１ｃよりも大径の流路部９１ｍと、基部９１ｂの軸方向右端部に形成され流路部９１ｍよりも大径の摺接部９１ｅと、摺接部９１ｅの軸方向略中央において径方向に貫通する貫通孔９１ｄと、を有し、取付部９１ｃに外嵌されるコイルスプリング９２により差圧弁９０の開弁方向である軸方向右方に付勢されている。尚、摺接部９１ｅの外周面とバルブハウジング１０の内周面との間は、径方向に僅かに離間することにより微小な隙間が形成されており、差圧弁体９１は軸方向にスムーズに移動可能となっている。

また、差圧弁体９１の軸方向左端、すなわち取付部９１ｃの軸方向左端には、差圧弁９０の閉弁時において仕切調整部材１１の軸方向右側の端面１１ａと当接する端面部９１ｆが形成され、差圧弁体９１の軸方向右端、すなわち摺接部９１ｅの軸方向右端には、差圧弁９０の開弁時においてバルブハウジング１０（感圧室４０）の内面に当接可能な端面部９１ｈが形成されることにより、差圧弁９０の開弁時および閉弁時における差圧弁体９１の軸方向位置が決められている。

また、摺接部９１ｅの外周面の軸方向左端部には、Ｐｃポート１４よりも軸方向左側のバルブハウジング１０の内周面に形成される差圧弁座１０ｃと軸方向に寸法Ａ（図２参照）の範囲で摺接する差圧弁部９１ａが形成されている。

また、摺接部９１ｅに形成される貫通孔９１ｄは、バルブハウジング１０に形成されるＰｃポート１４と略同開口面積であり、差圧弁９０が閉塞された（すなわち取付部９１ｃの軸方向左端の端面部９１ｆが仕切調整部材１１の軸方向右側の端面１１ａと当接された）状態では、貫通孔９１ｄの開口の軸方向左側略半分と、Ｐｃポート１４の開口の軸方向右側略半分とがそれぞれ軸方向に寸法Ｂ（図２参照）の範囲で重畳し、貫通孔９１ｄおよびＰｃポート１４により感圧室４０と制御室４とが連通している（図５参照）。一方で、差圧弁９０が開放された（すなわち摺接部９１ｅの軸方向右端の端面部９１ｈがバルブハウジング１０（感圧室４０）の内面に当接された）状態では、貫通孔９１ｄがＰｃポート１４よりも軸方向右側のバルブハウジング１０の内周面により閉塞されている（図３および図４参照）。

尚、本実施例において、差圧弁体９１は、バルブハウジング１０の差圧弁座１０ｃと摺接する差圧弁部９１ａの軸方向の寸法Ａよりも、貫通孔９１ｄとＰｃポート１４の開口が重畳する軸方向の寸法Ｂが大きく（Ａ＜Ｂ）なるように摺接部９１ｅおよび流路部９１ｍの軸方向の寸法および形成位置が構成されている。

また、容量制御弁Ｖは、バルブハウジング１０の軸方向左端から感圧室４０に感圧体６０、差圧弁体９１およびコイルスプリング９２を挿入した後、密封部材９３をバルブハウジング１０の内周面に固定し、仕切調整部材１１を圧入して全体を固定する構造であるため、組み立てが簡単である。尚、密封部材９３は、仕切調整部材１１と一体に構成されていてもよい。

次いで、差圧弁９０の開閉機構について説明する。差圧弁体９１に対して軸方向両側から作用する制御圧力Ｐｃおよび吸入圧力Ｐｓが均衡した状態（Ｐｃ＝Ｐｓ）では、感圧室４０内に配置される差圧弁体９１において、差圧弁９０の開弁方向である軸方向右方と閉弁方向である軸方向左方とに作用する制御圧力Ｐｃおよび吸入圧力Ｐｓの受圧面積は略同一に構成されているため、差圧弁体９１に対して軸方向両側から作用する圧力が均衡し、差圧弁体９１はコイルスプリング９２の付勢力を受けて軸方向右方へ移動し、差圧弁部９１ａが差圧弁座１０ｃから離間することにより、差圧弁９０は開放される（図３および図４参照）。尚、差圧弁体９１において、差圧弁９０の開弁方向である軸方向右方に作用する吸入圧力Ｐｓの受圧面（すなわち取付部９１ｃの軸方向右端の径方向に延びる側面９１ｇおよび摺接部９１ｅの軸方向左端の径方向に延びるＰｓ受圧面としての側面９１ｋ）と、閉弁方向である軸方向左方に作用する制御圧力Ｐｃの受圧面（例えば、摺接部９１ｅの軸方向右端のＰｃ受圧面としての端面部９１ｈ）は、軸方向に対向している。

一方、制御室４（感圧室４０）の制御圧力Ｐｃよりも吸入室３の吸入圧力Ｐｓの圧力が低い状態（Ｐｃ＞Ｐｓ）では、差圧弁体９１に軸方向左方から作用する圧力（制御圧力Ｐｃおよび吸入圧力Ｐｓ）は、軸方向右方から作用する圧力（制御圧力Ｐｃのみ）より小さくなり、すなわち軸方向に差圧が発生し、差圧弁体９１に軸方向左方へ移動させる力（図５および図６において白矢印で図示）が作用し、差圧弁体９１はコイルスプリング９２の付勢力に抗し軸方向左方へ移動し、差圧弁９０は閉塞される（図５参照）。

次いで、容量制御弁Ｖの非通電状態が継続された状態の態様について説明する。図２に示されるように、容量制御弁Ｖは、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６２とベローズコア６１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、感圧弁部材５２が軸方向右方へ移動し、主弁体５１の第２弁部５１ｂが固定鉄心８２の第２弁座８２ａに着座し第２弁５４が閉塞されるとともに、主弁体５１の第１弁部５１ａがバルブハウジング１０の内周面に形成された第１弁座１０ａから離間し、第１弁５０が開放されている。

このように、容量制御弁Ｖの非通電状態において、容量可変型圧縮機Ｍの吐出室２内の流体は、第１弁５０が開放されることで、吐出室２から容量制御弁Ｖを経由して制御室４に流入していく。これは、吐出圧力Ｐｄが制御圧力Ｐｃより高い圧力であるためである。

制御圧力Ｐｃは、制御室４に吐出圧力Ｐｄが流入することで非通電状態前の制御圧力Ｐｃよりも高く、吸入圧力Ｐｓよりも高い圧力となっており、関係式で表すとＰｄ≧Ｐｃ＞Ｐｓとなっている。そのため、制御室４内の流体は、前述した制御室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を経由して吸入室３に流入していく。これら流体の流入は、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓと制御圧力Ｐｃが平衡するまで行われる。そのため、容量制御弁Ｖが非通電状態で長時間放置されると、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓと制御圧力Ｐｃが平衡し均圧（Ｐｄ＝Ｐｃ＝Ｐｓ）となり、吸入圧力Ｐｓと制御圧力Ｐｃは、連続駆動時における圧力よりもはるかに高い状態となる。このとき、制御室４内の流体の一部で液化が起こる。尚、制御室４の制御圧力Ｐｃと吸入室３の吸入圧力Ｐｓとの圧力が平衡し均圧となることにより、感圧室４０内に配置される差圧弁体９１に対して軸方向両側から作用する制御圧力Ｐｃが均衡するため、差圧弁体９１はコイルスプリング９２の付勢力により軸方向右方へ移動し、差圧弁９０が開放される。また、感圧体６０は、連続駆動時よりもはるかに高い状態にある吸入圧力Ｐｓにより収縮するため、アダプタ７０の軸方向右端７０ａが感圧弁部材５２の感圧弁座５２ａから離間し、感圧弁５３が開放される（図３参照）。

次いで、容量可変型圧縮機Ｍの起動時において、制御室４内から液化した流体が排出されるまでの態様について説明する。

容量制御弁Ｖは、図２に示される非通電状態（第１弁５０が開放された状態）からソレノイド８０のコイル８６に通電されることで励磁され磁力を発生させ、主弁体５１が軸方向左方へと移動することにより、主弁体５１の第１弁部５１ａがバルブハウジング１０の内周面に形成された第１弁座１０ａに着座し、第１弁５０が閉塞される。

また、容量可変型圧縮機Ｍの起動時においては、ピストン７のストロークにより吸入室３の吸入圧力Ｐｓが僅かに低下するため、制御室４の制御圧力Ｐｃと吸入室３の吸入圧力Ｐｓとの圧力差により、Ｐｃポート１４から差圧弁９０を介して第２Ｐｓポート１５に向かう流体の流れと、感圧室４０内から感圧弁５３を介して中間連通路５５を通って第１Ｐｓポート１３（図３参照）に向かう流体の流れが発生する。

これによれば、本実施例の容量制御弁Ｖは、容量可変型圧縮機Ｍの起動時には、差圧弁９０を開放しＰｃポート１４から第２Ｐｓポート１５を連通させる差圧連通路（図３において実線の矢印で図示）を連通させることにより、制御室４の液化した冷媒を排出することができるため、差圧弁９０を介して液化した流体を短時間で排出して起動時の応答性を高めることができる。また、感圧室４０の液化した冷媒は、感圧弁５３を介して第１Ｐｓポート１３に排出される。尚、感圧室４０の液化した冷媒が排出され制御圧力Ｐｃ、吸入圧力Ｐｓが低下することにより、感圧弁５３が閉塞される（図４参照）。

次いで、容量可変型圧縮機Ｍの連続駆動時における容量制御弁Ｖの通常制御の態様について説明する。ここでは、制御圧力Ｐｃおよび吸入圧力Ｐｓが均衡し制御室４が最大容量となった状態から通常制御を行う場合について説明する。図４に示されるように、容量制御弁Ｖは、最大容量の状態においては、ソレノイド８０のコイル８６に通電されることで励磁され磁力を発生させ、この磁力を受けた固定鉄心８２に可動鉄心８４が吸引され、可動鉄心８４に軸方向右端部が連結された駆動ロッド８３が従動し、駆動ロッド８３の軸方向左端部に連結された主弁体５１が軸方向左方へと移動し、主弁体５１、感圧弁部材５２は軸方向左方に一体に移動している。

これにより、容量制御弁Ｖは、主弁体５１の第１弁部５１ａがバルブハウジング１０の内周面に形成された第１弁座１０ａに着座し、第１弁５０が閉塞されている。このとき、主弁体５１の第２弁部５１ｂが固定鉄心８２の開口端面に形成される第２弁座８２ａから離間し第２弁５４が開放されている。また、最大容量の状態においては、制御圧力Ｐｃおよび吸入圧力Ｐｓが均衡した状態（Ｐｃ＝Ｐｓ）で維持されることから、差圧弁体９１はコイルスプリング９２の付勢力を受けて軸方向右方へ移動し、差圧弁部９１ａが差圧弁座１０ｃから離間することにより、差圧弁９０が開放されている。

これによれば、本実施例の容量制御弁Ｖは、差圧弁９０が開放された状態においては、差圧連通路によりＰｃポート１４から第２Ｐｓポート１５を連通させるとともに、差圧弁体９１の貫通孔９１ｄが閉塞されており、Ｐｃポート１４および第２Ｐｓポート１５はいずれも感圧室４０に対して遮断され、差圧連通路によるＰｃポート１４と第２Ｐｓポート１５との連通が感圧室４０を介していないため、制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓを均圧（同圧）に維持しやすい。そのため、制御室４のシリンダ４ａ内におけるピストン７のストロークを安定させ、最大容量の状態を維持して運転効率を高めることができる。ここで、差圧弁９０と感圧弁５３とはいずれも、制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧により開放するものであるが、差圧弁９０は感圧弁５３よりも小さい差圧で動作するように設定されている。

また、最大容量の状態において、吸入圧力Ｐｓの低下によって感圧体６０が伸張することにより、アダプタ７０の軸方向右端７０ａが感圧弁部材５２の感圧弁座５２ａに着座し、吸入圧力Ｐｓが低く感圧弁５３が開弁しない程度の時でも、差圧弁９０を開放しＰｃポート１４から第２Ｐｓポート１５を連通させる差圧連通路（図４において実線の矢印で図示）を連通することにより、制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓを均圧（同圧）に維持することができる。

また、最大容量の状態から容量可変型圧縮機Ｍの出力を低下させたい場合には、図５に示されるように、容量制御弁Ｖを非通電状態とすることにより、第２弁５４が閉塞される。このとき、主弁体５１の第１弁部５１ａがバルブハウジング１０の内周面に形成された第１弁座１０ａから離間し、第１弁５０が開放される。

このように、容量制御弁Ｖの非通電状態において、容量可変型圧縮機Ｍの吐出室２内の流体は、第１弁５０が開放されることで、Ｐｄポート１２から容量制御弁Ｖを経由してＰｃポート１４に流入していく（図５において点線の矢印で図示）。これは、吐出圧力Ｐｄが制御圧力Ｐｃより高い圧力であるためである。

制御圧力Ｐｃは、制御室４に吐出圧力Ｐｄが流入することで非通電状態前（最大容量の状態）の制御圧力Ｐｃよりも高く、かつ吸入圧力Ｐｓよりも高い圧力となり、関係式で表すとＰｄ≧Ｐｃ＞Ｐｓとなっている。このとき、差圧弁体９１は、吸入圧力Ｐｓよりも高い制御室４（感圧室４０）の制御圧力Ｐｃ（Ｐｃ＞Ｐｓ）によりコイルスプリング９２の付勢力に抗し軸方向左方へ移動し、差圧弁９０が閉塞される。

これによれば、本実施例の容量制御弁Ｖは、非通電状態において、第１弁５０を開放し、制御圧力Ｐｃを吸入圧力Ｐｓよりも高い圧力とすることにより、差圧弁９０閉塞させてＰｃポート１４と第２Ｐｓポート１５との間の連通を遮断するとともに、差圧弁体９１の貫通孔９１ｄおよびＰｃポート１４により感圧室４０と制御室４との流路を連通させることができるため、制御室４の制御圧力Ｐｃを確実に高め、容量可変型圧縮機Ｍを所望の出力まで低下させることができる。

さらに、本実施例の差圧弁体９１は、バルブハウジング１０の差圧弁座１０ｃと摺接する差圧弁部９１ａの軸方向の寸法Ａよりも、貫通孔９１ｄとＰｃポート１４の開口が重畳する軸方向の寸法Ｂが大きいため、容量制御弁Ｖのデューティ制御により通電状態と非通電状態を切り換え、第１弁５０の開度や開放時間を調整して感圧室４０への吐出圧力Ｐｄの流入量を制御することにより、図６に示されるように、制御圧力Ｐｃにより差圧弁体９１を軸方向左方へ僅かに移動させ、貫通孔９１ｄおよびＰｃポート１４により感圧室４０と制御室４とを連通させると同時に、差圧弁９０が開放された状態でバランスさせることができる。

これによれば、差圧弁体９１の貫通孔９１ｄとＰｃポート１４を連通し感圧室４０内の制御圧力Ｐｃを制御室４へ流入させる流路（図６において点線の矢印で図示）を開放させて制御室４の制御圧力Ｐｃを高めるとともに、差圧弁９０を開放し、差圧連通路（図６において実線の矢印で図示）を連通させた状態を維持することにより、制御室４の制御圧力Ｐｃと吸入室３の吸入圧力Ｐｓを最大容量の状態よりも高い所望の圧力で均圧に維持することができる。また、制御室４の制御圧力Ｐｃおよび吸入室３の吸入圧力Ｐｓが均衡すると差圧弁体９１はコイルスプリング９２の付勢力を受けて軸方向右方へ移動し、差圧弁９０は開放し、差圧連通路の連通が維持された状態で感圧室４０と制御室４との流路が閉塞される（図３および図４参照）。そのため、容量可変型圧縮機Ｍを所望の出力に維持しやすく、運転効率を高めることができる。

また、差圧弁体９１において、差圧弁９０の開弁方向である軸方向右方に作用する吸入圧力Ｐｓの受圧面（すなわち取付部９１ｃの軸方向右端の径方向に延びる側面９１ｇおよび摺接部９１ｅの軸方向左端の径方向に延びる側面９１ｋ）と、閉弁方向である軸方向左方に作用する制御圧力Ｐｃの受圧面（例えば、摺接部９１ｅの軸方向右端の端面部９１ｈ）は、軸方向に対向しているため、制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧により差圧弁体９１を軸方向に動作させやすい。

また、差圧弁９０は、略円筒形状の差圧弁体９１と、差圧弁体９１を差圧弁９０の開弁方向に付勢するコイルスプリング９２と、を備え、感圧弁５３（感圧体６０）の外径側に同心状に設けられているため、差圧弁９０を有する容量制御弁Ｖをコンパクトに構成することができる。

また、差圧弁体９１を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９２を備えることにより、差圧弁体９１に対する軸方向の差圧が小さいときには、差圧弁体９１を確実に閉弁位置に移動させることができる。

また、制御室４および感圧室４０の制御圧力Ｐｃを受ける差圧弁体９１のＰｃ受圧面（例えば端面部９１ｈ）と、吸入圧力Ｐｓを受ける差圧弁体９１の側面９１ｇ，９１ｋとが軸方向に対向して配置されているため、差圧弁体９１が傾き難く、差圧弁体９１の軸方向への移動が円滑である。

また、差圧弁体９１は、摺接部９１ｅの外周面をバルブハウジング１０の内周面にガイドされるとともに、取付部９１ｃの外周面をバルブハウジング１０の内周面に固定される環状の密封部材９３の内周面にガイドされることにより、差圧弁９０の開閉動作を安定して行うことができるため、差圧弁９０の構造を単純化できる。

また、差圧弁体９１は、差圧弁９０の開弁方向に付勢されたときに摺接部９１ｅの軸方向右端の端面部９１ｈがバルブハウジング１０（感圧室４０）の内面に当接することにより、差圧弁９０の最大開口面積をバルブハウジング１０の内面への差圧弁体９１の端面部９１ｈの当接により設定することができる。さらに、差圧弁体９１は、差圧弁９０の閉弁方向に付勢されたときに取付部９１ｃの軸方向左端の端面部９１ｆが仕切調整部材１１の軸方向右側の端面１１ａに当接することにより、差圧弁９０を確実に閉塞させる閉弁位置を設定することができる。そのため、差圧弁９０の構造を単純化できる。

また、バルブハウジング１０には、感圧弁５３の開閉により中間連通路５５を介して吸入室３と連通する第１Ｐｓポート１３とは別に、差圧弁９０により開閉される差圧連通路（図４および図６において実線の矢印で図示）を構成し吸入室３と連通する第２Ｐｓポート１５が設けられることにより、バルブハウジング１０の構造を単純化することができる。

次に、実施例２に係る容量制御弁につき、図７を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

実施例２における容量制御弁Ｖについて説明する。図７に示されるように、本実施例において、差圧弁体２９１は、バルブハウジング１０の差圧弁座１０ｃと摺接する差圧弁部２９１ａの軸方向の寸法Ａと、貫通孔２９１ｄとＰｃポート１４の開口が重畳する軸方向の寸法Ｂが同一（Ａ＝Ｂ）なるように摺接部２９１ｅおよび流路部２９１ｍの軸方向の寸法および形成位置が構成されている。

これによれば、容量制御弁Ｖのデューティ制御により感圧室４０の制御圧力Ｐｃを調整し、差圧弁体２９１を軸方向に移動させることにより、貫通孔２９１ｄおよびＰｃポート１４により感圧室４０と制御室４とを連通させた状態と、差圧弁２９０が開放された状態とを切り換えることができる。

次に、実施例３に係る容量制御弁につき、図８を参照して説明する。尚、前記実施例に示される構成部分と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

実施例３における容量制御弁Ｖについて説明する。図８に示されるように、本実施例において、差圧弁体３９１は、バルブハウジング１０の差圧弁座１０ｃと摺接する差圧弁部３９１ａの軸方向の寸法Ａよりも、貫通孔３９１ｄとＰｃポート１４の開口が重畳する軸方向の寸法Ｂが小さく（Ａ＞Ｂ）なるように摺接部３９１ｅおよび流路部３９１ｍの軸方向の寸法および形成位置が構成されている。

これによれば、容量制御弁Ｖのデューティ制御により感圧室４０の制御圧力Ｐｃを調整し、差圧弁体３９１を軸方向に移動させることにより、貫通孔３９１ｄおよびＰｃポート１４により感圧室４０と制御室４とを連通させた状態と、差圧弁３９０が開放された状態とをタイミングをずらして切り換えることができる。

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、差圧弁体は、バルブハウジング１０の差圧弁座１０ｃと摺接する差圧弁部の軸方向の寸法Ａと、貫通孔とＰｃポート１４の開口が重畳する軸方向の寸法Ｂとの寸法関係を摺接部および流路部の軸方向の寸法および形成位置により調整する態様について説明したが、これに限らず、例えば差圧弁体の摺接部に形成される貫通孔やバルブハウジングのＰｃポートの寸法および形成位置により調整されてもよい。

また、容量可変型圧縮機Ｍの制御室４と吸入室３とを直接連通する連通路および固定オリフィスは設けなくてもよい。

また、前記実施例では、第２弁は設けなくともよく、主弁体の第２弁部は、軸方向の荷重を受ける支持部材として機能すればよく、必ずしも密閉機能は必要ではない。

また、差圧弁およびＰｃポートは、第２弁室内に設けられてもよい。

また、第２弁室３０はソレノイド８０と軸方向反対側に設けられるとともに感圧室４０はソレノイド８０側に設けられていてもよい。

また、コイルスプリング９２は、圧縮バネに限らず、引張バネでもよく、コイル形状以外であってもよい。

また、感圧体６０は、内部にコイルスプリングを使用しないものであってもよい。

１ ケーシング
２ 吐出室
３ 吸入室
４ 制御室
１０ バルブハウジング
１０ａ 第１弁座（主弁座）
１０ｃ 差圧弁座
１１ 仕切調整部材（バルブハウジング）
１２ Ｐｄポート
１３ 第１Ｐｓポート
１４ Ｐｃポート
１５ 第２Ｐｓポート
２０ 第１弁室
３０ 第２弁室
４０ 感圧室
５０ 第１弁（主弁）
５１ 主弁体
５１ａ 第１弁部（主弁部）
５１ｂ 第２弁部
５１ｃ 貫通孔
５２ 感圧弁部材
５２ａ 感圧弁座
５３ 感圧弁
５４ 第２弁
５５ 中間連通路
６０ 感圧体
６１ ベローズコア
６２ コイルスプリング
７０ アダプタ
７０ａ 軸方向右端
８０ ソレノイド
８２ 固定鉄心
８２ａ 第２弁座
９０ 差圧弁
９１ 差圧弁体
９１ａ 差圧弁部
９１ｂ 基部
９１ｃ 取付部
９１ｄ 貫通孔
９１ｅ 摺接部
９１ｆ 端面部
９１ｇ 側面
９１ｈ 端面部
９１ｋ 側面
９１ｍ 流路部
９２ コイルスプリング（スプリング）
９３ 密封部材
２９０ 差圧弁
２９１ 差圧弁体
２９１ａ 差圧弁部
２９１ｄ 貫通孔
２９１ｅ 摺接部
２９１ｍ 流路部
３９０ 差圧弁
３９１ 差圧弁体
３９１ａ 差圧弁部
３９１ｄ 貫通孔
３９１ｅ 摺接部
３９１ｍ 流路部
Ｐｃ 制御圧力
Ｐｄ 吐出圧力
Ｐｓ 吸入圧力
Ｖ 容量制御弁

Claims (8)

1. バルブハウジングと、主弁座と接離する主弁部を有しソレノイドの駆動力によりＰｄポートとＰｃポートとの連通を開閉する主弁体と、周囲の圧力により開閉する感圧弁と、前記感圧弁の開閉により前記Ｐｃポートと第１Ｐｓポートとを連通させることが可能な中間連通路と、を備える容量制御弁であって、
   前記バルブハウジングには、前記Ｐｃポートと、前記Ｐｄポートと、前記第１Ｐｓポートと、第２Ｐｓポートが設けられ、前記Ｐｃポートと前記第２Ｐｓポートとの間および前記Ｐｃポートと感圧室との間を、前記Ｐｃポート内の圧力と前記第２Ｐｓポート内の圧力との差圧により移動する差圧弁体によって開閉可能な差圧弁が設けられていることを特徴とする容量制御弁。
2. 前記差圧弁体の開弁方向への移動によって、前記Ｐｃポートと前記第２Ｐｓポートとを連通するとともに前記Ｐｃポートと前記感圧室との間を閉塞する構成である請求項１に記載の容量制御弁。
3. 前記差圧弁体は円筒状に形成されており、前記感圧弁の外径側に同心状に設けられている請求項１または２に記載の容量制御弁。
4. 前記差圧弁体を開弁方向に付勢するスプリングを備える請求項１ないし３のいずれかに記載の容量制御弁。
5. 前記差圧弁体には、前記感圧室からの圧力を受けるＰｃ受圧面と、前記第２Ｐｓポートからの圧力を受けるＰｓ受圧面とが対向して配置されている請求項１ないし４のいずれかに記載の容量制御弁。
6. 前記差圧弁体の外周面と前記バルブハウジングの内周面との間に環状の密封部材が配置
   されており、前記差圧弁体は前記密封部材に摺接可能に設けられている請求項１ないし５
   のいずれかに記載の容量制御弁。
7. 前記差圧弁体は、前記差圧弁の開弁方向に付勢されたときに前記バルブハウジングの内面に当接する請求項１ないし６のいずれかに記載の容量制御弁。
8. 前記差圧弁体は、前記差圧弁の閉弁方向に付勢されたときに前記バルブハウジングの内面に当接する請求項１ないし７のいずれかに記載の容量制御弁。

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