WO2019167912A1

WO2019167912A1 - 容量制御弁

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Publication number: WO2019167912A1
Application number: PCT/JP2019/007187
Authority: WO
Inventors: 大千栗原; 小川　義博; 啓吾白藤; 康平福留; 真弘葉山; 貴裕江島; ▲高▼橋　渉
Original assignee: Eagle Industry Co Ltd
Current assignee: Eagle Industry Co Ltd
Priority date: 2018-02-27
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2019-09-06
Anticipated expiration: 2020-08-27
Also published as: KR102352195B1; JPWO2019167912A1; CN111742141B; EP3760864B1; KR20200112965A; EP3760864A4; JP7139084B2; CN111742141A; US11873804B2; EP3760864A1; US20200400134A1

Abstract

起動時の応答性が良く、かつ通常制御時の制御精度が良い容量制御弁を提供する。流体の容量を制御する容量制御弁（Ｖ）であって、バルブハウジング（１０）と、主弁座（１０ａ）とソレノイド（８０）の駆動力により駆動される主弁体（５１）の主弁部（５１ａ）との接離によりＰｃポート（１４）とＰｄポート（１２）との間を開閉する主弁（５０）と、周囲の圧力により開放する感圧弁（５５）と、感圧弁（５５）の一部を成し該感圧弁（５５）の開放により中空連通路（５６）を介してＰｃポート（１４）とＰｓポート（１３）とを連通させる中空管（５２，５４）と、感圧弁（５５）とは別にＰｃポート（１４）とＰｓポート（１３）とを連通させる補助連通路（９０）が形成されており、該補助連通路（９０）は、主弁（５０）の閉塞後に流路断面積を広くできる。

Description

容量制御弁

　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。

　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。

　このような容量可変型圧縮機は、容量可変型圧縮機が停止した後、長時間停止状態に放置されると、容量可変型圧縮機の吸入圧力Ｐｓ、吐出圧力Ｐｄおよび制御圧力Ｐｃが均圧となり、制御圧力Ｐｃおよび吸入圧力Ｐｓは連続駆動時における制御圧力Ｐｃおよび吸入圧力Ｐｓよりもはるかに高い状態となる。この状態から容量可変型圧縮機を起動する際には、制御圧力Ｐｃは連続駆動時よりもはるかに高い状態にあるため、吐出量を目標値に制御するまでに長い時間を要していた。このことから、容量可変型圧縮機の起動時に、容量可変型圧縮機の制御室内から流体を短時間で排出するようにした容量制御弁がある。

　特許文献１に示される容量制御弁１００は、図１０に示されるように、第１弁座１１０ａが形成される第１弁室１２０と容量可変型圧縮機の吐出室とを連通する第１連通路１１２と、第２弁座１８２ａが形成される第２弁室１３０と容量可変型圧縮機の吸入室とを連通する第２連通路１１３と、第１弁室１２０を基準として第２弁室１３０と軸方向反対側に形成された第３弁室１４０と容量可変型圧縮機の制御室とを連通する第３連通路１１４と、を備えるバルブハウジング１１０と、第１弁室１２０にて第１弁座１１０ａと接離し吐出室と制御室との連通を開閉する第１弁部１５１ａと、第２弁室１３０にて第２弁座１８２ａと接離し制御室と吸入室との連通を開閉する第２弁部１５１ｂとを一体的に有し、その往復動により互いに逆向きの開閉動作を行う主弁体１５１と、第２弁室１３０と第３弁室１４０とを連通させる中間連通路１５５と、第３弁室１４０内に配置され周囲の流体圧に応じて主弁体１５１に主弁の開弁方向への付勢力を付与する感圧体１６０と、感圧体１６０の伸縮方向の自由端に主弁体１５１に一体に設けられる感圧弁座１５２ａと接離し第３弁室１４０と中間連通路１５５との連通を開閉する環状の感圧弁部１７０ａを有するアダプタ１７０と、アダプタ１７０に形成され第３弁室１４０内と中間連通路１５５とを常時連通させる補助連通路１９０と、主弁体１５１に駆動力を及ぼすソレノイド１８０と、を備えている。

　容量可変型圧縮機の起動時に、容量制御弁１００のソレノイド１８０に通電され主弁体１５１が軸方向に移動すると、第１弁部１５１ａが主弁を閉塞すると同時に第２弁部１５１ｂが第２弁を開放することで、補助連通路１９０および中間連通路１５５によってバルブハウジング１１０内に第３弁室１４０から第２弁室１３０にかけて連通する流路が形成される。また、容量可変型圧縮機の起動に伴って吸入室の吸入圧力Ｐｓは低下するため、制御室の高圧状態にある流体が吸入室との圧力差により移動し、バルブハウジング１１０内に形成された流路を通って短時間で排出される。

特許第５１６７１２１号公報（第６頁、第２図）

　しかしながら、特許文献１にあっては、容量制御弁１００の通常制御時において、第３弁室１４０内と中間連通路１５５とがアダプタ１７０に形成される補助連通路１９０により常時連通する構造であるから、主弁が閉塞された状態で、制御室の流体は、補助連通路１９０および中間連通路１５５を通って吸入室に流入しやすくなっている。そのため、主弁が閉塞された状態であっても、容量制御弁１００による制御圧力Ｐｃの制御精度が悪くなってしまうという問題があった。

　本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、起動時の応答性が良く、かつ通常制御時の制御精度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、
　流体の容量を制御する容量制御弁であって、
　バルブハウジングと、
　主弁座とソレノイドの駆動力により駆動される主弁体の主弁部との接離により制御圧の制御流体が通過するＰｃポートと吐出圧の吐出流体が通過するＰｄポートとの間を開閉する主弁と、
　周囲の圧力により開放する感圧弁と、
　前記感圧弁の一部を成し該感圧弁の開放により中空連通路を介して前記Ｐｃポートと吸入圧の吸入流体が通過するＰｓポートとを連通させる中空管と、
　前記感圧弁とは別に前記Ｐｃポートと前記Ｐｓポートとを連通させる補助連通路が形成されており、該補助連通路は、前記主弁の閉塞後に流路断面積を広くできることを特徴としている。
　この特徴によれば、容量可変型圧縮機の起動時に補助連通路の流路断面積を広くして流体を迅速に排出できるとともに、通常制御時に補助連通路の流路断面積を狭くして制御性を高めることができる。

　好適には、前記流路断面積は、前記主弁の閉塞時に全開時の１／２以下となる。
　これによれば、通常制御時にＰｃポートとＰｓポートとの流量が絞られることにより制御性が良い。

　好適には、前記補助連通路は、前記中空管の前記中空連通路に連通する連通孔である。
　これによれば、簡単な構造により補助連通路を形成できる。

　好適には、前記主弁体は、前記中空管に対してバネを介して移動可能に外嵌されており、該主弁体は、前記中空管に対して相対移動して前記連通孔の開口の少なくとも一部を塞いでいる。
　これによれば、主弁体と連通孔の協動により補助連通路の流路断面積を変更でき構造が簡単であるとともに、主弁体の移動が円滑である。

　好適には、前記主弁体は、前記バルブハウジングに内嵌されている。
　これによれば、主弁体の移動がより円滑である。

　好適には、前記主弁体と前記中空管には、互いの相対移動方向に係合する係合部が形成されている。
　これによれば、主弁体は、係合部によって中空管に対して連通孔の閉塞方向および開放方向への移動位置が規制されるため構造が簡単である。

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弁が開放された様子を示す断面図である。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の容量制御弁の通電状態（起動時）において第１弁が閉塞され、感圧弁が開放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において図４の状態から連通孔の流路断面積が広げら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において図５の状態から感圧弁が閉塞された様子を示す断面図である。（ａ）～（ｃ）は、実施例１の容量制御弁において第２弁体および感圧弁部材に形成される凹溝内における主弁体の規制部の係合の様子を示す拡大断面図である。（ａ）～（ｃ）は、実施例１の容量制御弁における連通孔の開閉の様子を示す拡大断面図である。本発明に係る実施例２の容量制御弁における連通孔の開閉構造を示す拡大断面図である。従来技術を示す特許文献１の容量制御弁の通電状態において主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８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における主弁としての第１弁５０、第２弁５３の開閉制御を行うとともに、周囲の流体圧により感圧弁５５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５３は、中空管としての第２弁体５２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、第２弁体５２の軸方向略中央の外周面から外径方向に延びる環状のフランジ部５２ｃの軸方向右側の端面に形成される第２弁部５２ａが第２弁座８２ａに接離するようになっている。感圧弁５５は、感圧体６０のアダプタ７０と中空管としての感圧弁部材５４の軸方向左端部に形成される感圧弁座５４ａ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５４ａ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の内部に軸方向に往復動自在に配置（内嵌）された主弁体５１、第２弁体５２、感圧弁部材５４と、周囲の流体圧に応じて主弁体５１、第２弁体５２、感圧弁部材５４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、第２弁体５２、感圧弁部材５４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の内径側において軸方向に往復動自在、かつその軸方向左端部が第２弁体５２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、第２弁体５２、感圧弁部材５４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側である軸方向左側が配置される第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とは軸方向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、第２弁体５２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Ｐｓ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、が形成されている。

　次いで、主弁体５１、第２弁体５２、感圧弁部材５４についてそれぞれ説明する。図３に示されるように、主弁体５１は、円筒形状に構成されており、円筒部５１ｂと、円筒部５１ｂの軸方向左端外径側に形成された第１弁部５１ａと、円筒部５１ｂの軸方向左端部の内周面から内径方向に環状に突出し円筒部５１ｂよりも内径が小径に形成された摺接部５１ｃと、円筒部５１ｂの軸方向右端部の内周面から内径方向に環状に突出し内径が摺接部５１ｃよりも小径に形成される規制部５１ｄと、を備え、感圧弁部材５４に対して軸方向移動可能に外嵌されている。尚、主弁体５１は、摺接部５１ｃの内径が小径に形成されることにより、感圧弁部材５４に対して外嵌された状態において、円筒部５１ｂの内周面と感圧弁部材５４の円筒部５４ｂの外周面との間に径方向に離間する環状の隙間が形成されており、感圧弁部材５４に対して主弁体５１が軸方向に相対移動しやすくなっている。

　図３に示されるように、感圧弁部材５４は、略円筒形状かつ側面視略砲台形状に構成されており、円筒部５４ｂと、円筒部５４ｂの軸方向左端部の外周面から外径方向に延び軸方向左端に感圧弁座５４ａを有するフランジ部５４ｃと、円筒部５４ｂの軸方向右端部に形成され円筒部５４ｂよりも小径の取付部５４ｄと、を備え、円筒部５４ｂは、主弁体５１の摺接部５１ｃの内径よりも外径が僅かに小径に形成されている。また、取付部５４ｄは、外径が主弁体５１の規制部５１ｄの内径よりも僅かに小径に形成されるとともに、軸方向の寸法が主弁体５１の規制部５１ｄよりも長く形成されている。

　これにより、主弁体５１が感圧弁部材５４に対して外嵌された状態において、感圧弁部材５４の取付部５４ｄは、主弁体５１の規制部５１ｄの内径側に軸方向に移動可能に挿嵌され、取付部５４ｄの軸方向右端部が主弁体５１の規制部５１ｄの軸方向右側の開口部分から突出するとともに、感圧弁部材５４の円筒部５４ｂの軸方向右側の係合部としての端面５４ｅが主弁体５１の規制部５１ｄの軸方向左側の係合部としての規制端面５１ｆに係合可能となっている。

　図３に示されるように、第２弁体５２は、フランジ付き略円筒形状に構成されており、円筒部５２ｂと、円筒部５２ｂの軸方向略中央部の外周面から外径方向に延びる環状のフランジ部５２ｃと、円筒部５２ｂの軸方向左端の径方向中心から軸方向右方に凹む取付凹部５２ｄと、を備え、取付凹部５２ｄに対して感圧弁部材５４の取付部５４ｄの軸方向右端部が挿嵌・固定され、第２弁体５２と感圧弁部材５４とが一体に連結されている。また、第２弁体５２の軸方向右端部には、駆動ロッド８３が接続固定されており、主弁体５１、第２弁体５２、感圧弁部材５４は軸方向へ一体に移動可能になっている。

　また、第２弁体５２のフランジ部５２ｃよりも軸方向左側の円筒部５２ｂには、バネとしてのコイルスプリング５７が外嵌され、コイルスプリング５７の軸方向左端は、主弁体５１の規制部５１ｄの軸方向右側の係合部としての規制端面５１ｇの外径側に当接し、コイルスプリング５７の軸方向右端は、第２弁体５２のフランジ部５２ｃの軸方向左側の端面に当接している。尚、コイルスプリング５７は、主弁体５１の規制部５１ｄの軸方向左側の規制端面５１ｆを感圧弁部材５４の円筒部５４ｂの軸方向右側の端面５４ｅに係合させるように軸方向左方への付勢力を付与している。また、コイルスプリング５７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。

　また、第２弁体５２と感圧弁部材５４とが一体に連結されることにより、主弁体５１の規制部５１ｄが外嵌される感圧弁部材５４の取付部５４ｄの外周には、環状の凹溝５８（図７参照）が形成されている。凹溝５８は、感圧弁部材５４の取付部５４ｄの外周面と、感圧弁部材５４の円筒部５４ｂの軸方向右側の端面５４ｅと、第２弁体５２の円筒部５２ｂの軸方向左側の端面５２ｅとにより形成され、凹溝５８により、第２弁体５２および感圧弁部材５４に対して軸方向に相対移動する主弁体５１すなわち規制部５１ｄの軸方向位置が決められている。

　また、凹溝５８の軸方向寸法Ｌ５８は、主弁体５１の規制部５１ｄの軸方向寸法Ｌ５１ｄと、主弁体５１の規制部５１ｄと凹溝５８との隙間の軸方向寸法である軸方向の離間寸法Ａを合わせたものとなっている（Ｌ５８＝Ｌ５１ｄ＋Ａ，図７（ｂ）参照）。

　これにより、コイルスプリング５７の付勢力により主弁体５１の規制部５１ｄの軸方向左側の規制端面５１ｆが感圧弁部材５４の円筒部５４ｂの軸方向右側の端面５４ｅに当接する状態において、主弁体５１の軸方向右端、すなわち主弁体５１の規制部５１ｄの軸方向右側の規制端面５１ｇと、第２弁体５２の軸方向左端、すなわち第２弁体５２の円筒部５２ｂの軸方向左側の係合部としての端面５２ｅとの間は軸方向に寸法Ａ（図７（ａ）参照）離間する。尚、本実施例において、主弁体５１の規制端面５１ｇと第２弁体５２の端面５２ｅとの間の軸方向の離間寸法Ａは、後述する補助連通路としての連通孔９０の開口の軸方向右側略半分の寸法に設定されている。すなわち、第１弁５０を閉塞した後に感圧弁部材５４は離間寸法Ａだけさらに軸方向に移動可能となっている。

　また、第２弁体５２および感圧弁部材５４の内部には、中空孔が接続されることにより軸方向に亘って貫通する中空連通路５６が形成されている。尚、中空連通路５６は、第２弁体５２のフランジ部５２ｃよりも軸方向右側の円筒部５２ｂにおいて径方向に貫通する複数の貫通孔５２ｆを介して固定鉄心８２の凹部８２ｅ内と連通している。さらに、中空連通路５６は、感圧弁部材５４の円筒部５４ｂの軸方向左端部において径方向に貫通する複数の連通孔９０を介して第１弁室２０および／または感圧室４０と連通している。

　また、図３に示されるように、コイルスプリング５７の付勢力により主弁体５１の規制部５１ｄの軸方向左側の規制端面５１ｆを感圧弁部材５４の円筒部５４ｂの軸方向右側の端面５４ｅに当接させた状態において、連通孔９０は、感圧弁部材５４に外嵌される主弁体５１の摺接部５１ｃにより、開口の軸方向右側略半分、好ましくは開口の１／２以上が閉塞されている（図８（ａ）参照）。

　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５４の感圧弁座５４ａに着座するようになっている。尚、感圧体６０は、中空連通路５６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５４の感圧弁座５４ａから離間させるように作動することにより、感圧弁５５を開放させる（図４および図５参照）。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を中空連通路５６および第２弁体５２の貫通孔５２ｆ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。

　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、第２弁体５２、感圧弁部材５４が軸方向右方へ移動し、第２弁体５２の第２弁部５２ａが固定鉄心８２の第２弁座８２ａに着座し第２弁５３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が開放されている。尚、第１弁５０が開放された状態においては、コイルスプリング５７の付勢力により主弁体５１の規制部５１ｄの軸方向左側の規制端面５１ｆを感圧弁部材５４の円筒部５４ｂの軸方向右側の端面５４ｅに係合されている（図７（ａ）参照）とともに、連通孔９０は、感圧弁部材５４に外嵌される主弁体５１の摺接部５１ｃにより、開口の軸方向右側略半分が閉塞されている（図８（ａ）参照）。

　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ことがある。尚、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５４の感圧弁座５４ａから離間し、感圧弁５５が開放される（図４および図５参照）。

　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および図３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、第２弁体５２、感圧弁部材５４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（図４参照）。このとき、第２弁体５２の第２弁部５２ａ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５３が開放されている。尚、非通電状態から通電状態に切り換えられ、第１弁５０が閉塞されるまでの間、コイルスプリング５７の付勢力により、主弁体５１は、第２弁体５２および感圧弁部材５４に対して軸方向に相対移動することなく、軸方向左方へ一体に移動する（図７（ｂ）および図８（ｂ）参照）。

　ここで、第１弁５０が閉塞された状態からソレノイド８０のコイル８６に通電される電流が大きくなるように制御し、可動鉄心８４および駆動ロッド８３をさらに軸方向左方へ移動させることにより、コイルスプリング５７の付勢力に抗し、第２弁体５２および感圧弁部材５４が軸方向左方へ移動する（図５参照）。尚、ソレノイド８０による駆動力に限らず、第２弁体５２および感圧弁部材５４を軸方向右方へ移動させる吸入圧力Ｐｓによる力がコイルスプリング５７の付勢力を上回った場合にも、第２弁体５２および感圧弁部材５４が軸方向左方へ移動する。また、感圧弁５５が閉塞した状態においても、吸入圧力Ｐｓによる力が感圧体６０の軸方向右方への付勢力を上回った場合には、コイルスプリング５７を収縮させながら第２弁体５２および感圧弁部材５４が軸方向左方へ移動する。

　このとき、感圧弁部材５４の取付部５４ｄの外周に形成される凹溝５８内において、主弁体５１の規制部５１ｄの軸方向左側の規制端面５１ｆから感圧弁部材５４の円筒部５４ｂの軸方向右側の端面５４ｅが軸方向に離間し係合が解除され、主弁体５１の規制部５１ｄの軸方向右側の規制端面５１ｇが第２弁体５２の円筒部５２ｂの軸方向左側の端面５２ｅと係合する軸方向位置まで、第２弁体５２および感圧弁部材５４に対して主弁体５１が寸法Ａだけ軸方向右方へ相対移動する（図７（ｃ）参照）。同時に、主弁体５１の摺接部５１ｃの軸方向左端が感圧弁部材５４の円筒部５４ｂに形成される連通孔９０に重畳しない位置まで寸法Ａ、すなわち、連通孔９０の開口の軸方向右側略半分だけ軸方向右方へ相対移動することにより、感圧弁部材５４の連通孔９０の開口全体が開放される（図８（ｃ）参照）。

　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から連通孔９０を介して中空連通路５６を通ってＰｓポート１３に向かう流体の流れ（図５および図６において実線の矢印で図示）と、感圧室４０内から感圧弁５５を介して中空連通路５６を通ってＰｓポート１３に向かう流体の流れが発生する（図４および図５において実線の矢印で図示）。

　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、中空連通路５６と連通する感圧弁５５を開放するとともに、第２弁体５２および感圧弁部材５４に対して主弁体５１を軸方向へ相対移動させて中空連通路５６と連通する連通孔９０の流路断面積を広げることにより、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、液化した冷媒が排出され吸入圧力Ｐｓが低下することによって、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５４の感圧弁座５４ａに着座し、吸入圧力Ｐｓが低く感圧弁５５が開弁しない程度の時でも、連通孔９０の流路断面積を広げた状態を維持することができるため、液化した流体を確実に排出することができる（図６参照）。

　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６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、第１弁５０を閉塞し、第２弁体５２および感圧弁部材５４に対して主弁体５１を軸方向へ相対移動させて連通孔９０の流路断面積を広げた状態を維持することにより、連通孔９０を介して中空連通路５６によりＰｃポート１４からＰｓポート１３を連通させることができるため、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。

　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、ソレノイド８０のコイル８６に通電される電流を小さくするように制御し、第１弁５０の閉塞を維持した状態で、第２弁体５２および感圧弁部材５４に対して主弁体５１を軸方向へ相対移動させて連通孔９０の流路断面積を狭くする（図８（ｂ）参照）ことにより、Ｐｃポート１４からＰｓポート１３への流量が絞られ、制御圧力Ｐｃを吸入圧力Ｐｓよりも高い圧力（Ｐｃ＞Ｐｓ）とすることができるため、制御室４の制御圧力Ｐｃを高め、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、制御性が高い。

　また、感圧弁５５とは別にＰｃポート１４とＰｓポート１３とを連通させる補助連通路が、中空連通路５６に連通する感圧弁部材５４の連通孔９０により構成されるため、簡単な構造により容量制御弁Ｖに補助連通路を形成できる。さらに、連通孔９０が感圧弁部材５４における小径の円筒部５４ｂに設けられているため、外嵌される主弁体５１を小型化できる。

　また、主弁体５１は、第２弁体５２および感圧弁部材５４に対してコイルスプリング５７を介して軸方向移動可能に外嵌されており、第２弁体５２および感圧弁部材５４に対して軸方向に相対移動して連通孔９０の開口の少なくとも一部を塞ぐように構成されているため、主弁体５１と連通孔９０の協動により連通孔９０の流路断面積を変更でき構造が簡単である。さらに、主弁体５１が感圧弁部材５４の円筒部５４ｂに対して外嵌されるとともに、バルブハウジング１０のガイド面１０ｂに対して内嵌されているため、主弁体５１の軸方向移動をより円滑にすることができる。

　また、主弁体５１は、感圧弁部材５４の取付部５４ｄの外周に形成される凹溝５８に対して主弁体５１の規制部５１ｄを外嵌させることにより、係合部によって第２弁体５２および感圧弁部材５４に対する連通孔９０の開閉時の軸方向位置が規制されるため構造が簡単である。

　次に、実施例２に係る容量制御弁につき、図９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９に示されるように、本実施例において、補助連通路としての連通孔２９０は、主弁体２５１の摺接部２５１ｃが外嵌される感圧弁部材２５４の円筒部２５４ｂの外周に設けられる環状溝部２９１の軸方向位置に対応して形成されることにより、主弁体２５１による連通孔２９０の開閉構造がいわゆるスプール弁構造を成している。

　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、容量制御弁Ｖは、感圧弁部材５４の円筒部５４ｂに形成される連通孔９０は、感圧弁部材５４に外嵌される主弁体５１の摺接部５１ｃにより、連通孔９０の開口の軸方向右側略半分が閉塞されるものとして説明したが、これに限らず、主弁体５１の摺接部５１ｃにより、連通孔９０の開口が全閉されるように構成されていてもよい。

　また、前記実施例では、凹溝５８内に主弁体５１の規制部５１ｄが外嵌され、各係合部が係合することにより、第２弁体５２および感圧弁部材５４に対して軸方向に相対移動する主弁体５１の軸方向位置が決められるものとして説明したが、これに限らず、例えば非通電状態における主弁体の軸方向位置を、主弁体の円筒部の外周面から外径方向に延びる規制部の係合部とバルブハウジング１０の内周面に設けられた係合部とを係合させることにより決められるように構成してもよい。

　また、中空管を構成する第２弁体５２および感圧弁部材５４は、一体に成形されていてもよい。

　また、補助連通路は、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が閉塞された後に、流路断面積を広げることができるものであれば、感圧弁５５を構成するアダプタ７０に設けられる貫通孔であってもよく、バルブハウジング１０に設けられる軸方向孔であってよい。

　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、第２弁体５２の第２弁部５２ａ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、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５７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）
１０ｂ　　　　　　ガイド面
１１　　　　　　　仕切調整部材
１２　　　　　　　Ｐｄポート
１３　　　　　　　Ｐｓポート
１４　　　　　　　Ｐｃポート
２０　　　　　　　第１弁室
３０　　　　　　　第２弁室
４０　　　　　　　感圧室
５０　　　　　　　第１弁
５１　　　　　　　主弁体
５１ａ　　　　　　第１弁部（主弁部）
５１ｂ　　　　　　円筒部
５１ｃ　　　　　　摺接部
５１ｄ　　　　　　規制部
５１ｆ　　　　　　規制端面（係合部）
５１ｇ　　　　　　規制端面（係合部）
５２　　　　　　　第２弁体（中空管）
５２ａ　　　　　　第２弁部
５２ｂ　　　　　　円筒部
５２ｃ　　　　　　フランジ部
５２ｄ　　　　　　取付凹部
５２ｅ　　　　　　端面（係合部）
５２ｆ　　　　　　貫通孔
５３　　　　　　　第２弁
５４　　　　　　　感圧弁部材（中空管）
５４ａ　　　　　　感圧弁座
５４ｂ　　　　　　円筒部
５４ｃ　　　　　　フランジ部
５４ｄ　　　　　　取付部
５４ｅ　　　　　　端面（係合部）
５５　　　　　　　感圧弁
５６　　　　　　　中空連通路
５７　　　　　　　コイルスプリング（バネ）
５８　　　　　　　凹溝
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
８２　　　　　　　固定鉄心
８２ａ　　　　　　第２弁座
９０　　　　　　　連通孔（補助連通路）
２５１　　　　　　主弁体
２５４　　　　　　感圧弁部材（中空管）
２５４ｂ　　　　　円筒部
２９０　　　　　　連通孔（補助連通路）
２９１　　　　　　環状溝部
Ｐｃ　　　　　　　制御圧力
Ｐｄ　　　　　　　吐出圧力
Ｐｓ　　　　　　　吸入圧力
Ｖ　　　　　　　　容量制御弁

Claims

　流体の容量を制御する容量制御弁であって、
　バルブハウジングと、
　主弁座とソレノイドの駆動力により駆動される主弁体の主弁部との接離によりＰｃポートとＰｄポートとの間を開閉する主弁と、
　周囲の圧力により開放する感圧弁と、
　前記感圧弁の一部を成し該感圧弁の開放により中空連通路を介して前記ＰｃポートとＰｓポートとを連通させる中空管と、
　前記感圧弁とは別に前記Ｐｃポートと前記Ｐｓポートとを連通させる補助連通路が形成されており、該補助連通路は、前記主弁の閉塞後に流路断面積を広くできることを特徴とする容量制御弁。
　前記流路断面積は、前記主弁の閉塞時に全開時の１／２以下となる請求項１に記載の容量制御弁。
　前記補助連通路は、前記中空管の前記中空連通路に連通する連通孔である請求項１または２に記載の容量制御弁。
　前記主弁体は、前記中空管に対してバネを介して移動可能に外嵌されており、該主弁体は、前記中空管に対して相対移動して前記連通孔の開口の少なくとも一部を塞いでいる請求項３に記載の容量制御弁。
　前記主弁体は、前記バルブハウジングに内嵌されている請求項１ないし４のいずれかに記載の容量制御弁。
　前記主弁体と前記中空管には、互いの相対移動方向に係合する係合部が形成されている請求項１ないし５のいずれかに記載の容量制御弁。