WO2018180784A1

WO2018180784A1 - 容量制御弁

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Publication number: WO2018180784A1
Application number: PCT/JP2018/011063
Authority: WO
Inventors: 大千栗原; 康平福留; 真弘葉山; 啓吾白藤
Original assignee: イーグル工業株式会社
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2018-03-20
Publication date: 2018-10-04
Also published as: EP3604806A4; EP3604806A1; CN110462212B; EP3604806B1; US11401922B2; KR20190119146A; KR102192996B1; CN110462212A; US20210102532A1; JPWO2018180784A1; JP6953102B2

Abstract

連続駆動時に吸入室への不要な流体の流入を低減できる容量制御弁を提供する。　第１室２１と、第２室２２と、第３室２３と、を備えるバルブ本体１０と、前記第１室２１にて吐出側通路を開閉する第１弁部５２を有し、その往復動により開閉動作を行う弁体５０と、前記弁体５０に対して前記第１弁部５２を閉弁させる方向に電磁駆動力を及ぼすソレノイド８０を備える容量制御弁Ｖであって、前記弁体５０の外周部３０により構成されるスプール弁部３２と、前記バルブ本体１０の内周部４０により構成されるスプール座部４２とからなり、該弁体５０の往復動により前記第１弁部５２と逆向きの開閉動作を行い制御室４と吸入室２との間の流量を制御するスプール弁構造ＳＰを有する。

Description

容量制御弁

　本発明は、作動流体の容量又は圧力を可変制御する容量制御弁に関し、特に、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の吐出量を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、エンジンの回転力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。

　ところで、このような容量可変型圧縮機においては、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及び制御圧力Ｐｃが均圧となり、制御圧力Ｐｃ及び吸入圧力Ｐｓは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）における制御圧力Ｐｃ及び吸入圧力Ｐｓよりも遙かに高い状態となる。そのため、制御圧力Ｐｃの減少に時間を要し、吐出量を目標値に制御するまでの応答性が悪かった。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ことを可能と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１１に示されるように、吐出室と制御室とを連通させる吐出側通路１１２ａ，１１２ｂの途中に形成された第１弁室１２０と、吸入室と制御室とを連通させる吸入側通路１１３ａ，１１３ｂの途中に形成された第２弁室１３０と、第１弁室１２０を第２弁室１３０と共に挟む位置に形成された第３弁室１４０と、を備えるバルブ本体１１０と、第１弁室１２０にて吐出側通路１１２ａ，１１２ｂを開閉する第１弁部１５２と、第２弁室１３０にて吸入側通路１１３ａ，１１３ｂを開閉する第２弁部１５３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弁体１５０と、第２弁室１３０と第３弁室１４０とを連通させる弁体１５０内に形成された中間連通路１５５（第２連通路）と、第３弁室１４０内に配置されてその伸長により第１弁部１５２を開弁させる方向に付勢力を及ぼすと共に周囲の圧力増加に伴って収縮する感圧体１６０と、感圧体１６０の伸縮方向の自由端に設けられて環状の座面を有するアダプタ１７０と、第３弁室１４０にて弁体１５０と一体的に移動すると共にアダプタ１７０との着座及び離脱により吸入側通路１１３ａ，１１３ｂを開閉し得る係合面を有する第３弁部１５４と、弁体１５０に電磁駆動力を及ぼすソレノイド１８０と、第３弁室１４０内と中間連通路１５５とを連通するようにアダプタ１７０に形成された補助連通路１９０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に通電され弁体１５０が移動すると、第１弁部１５２が閉弁方向に移動すると同時に第２弁部１５３が開弁方向に移動することで、補助連通路１９０及び中間連通路１５５によって第３弁室１４０から第２弁室１３０にかけて連通されるため、吸入側通路１１３ａ，１１３ｂが開放された状態となる（図１１に示される状態）。これにより、容量可変型圧縮機の制御室の高圧状態にある流体が補助連通路１９０と中間連通路１５５を通って吸入室に排出される。また、制御圧力Ｐｃにより感圧体１６０が収縮され、第３弁部１５４をアダプタ１７０から離脱させて開弁させ、中間連通路１５５への流路が拡張された状態となり、流体を制御室内から吸入室内へ排出させてより速やかに制御圧力Ｐｃを低下させることが可能となる。その後、制御圧力Ｐｃが連続駆動時の圧力に低下すると、感圧体１６０は弾性復帰して伸長し、第３弁部１５４はアダプタ１７０に着座して閉弁するようになっている。

特許第５１６７１２１号（第１２頁、第２図）

　特許文献１にあっては、連続駆動時には、ソレノイド１８０の駆動電流を制御することで、第１弁部１５２を軸方向に移動させ第１弁部１５２と座面との間の開口面積を変化させて、吐出側通路１１２ａ，１１２ｂの流量を制御し、容量可変型圧縮機の吐出流量を目標値となるようにしている。この際、第２弁部１５３と座面とが離間している間は、補助連通路１９０を介して吸入側通路１１３ａ，１１３ｂは制御室に連通し、制御室から吸入室に流体例えば冷媒が流れ込むようになっている。そのため、連続駆動時にあっても、補助連通路１９０を介して比較的多くの流体が吸入室に流れ込み、吸入室の圧力が上昇することとなり容量可変型圧縮機の運転効率を低下させていた。

　本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、連続駆動時に吸入室への不要な流体の流入を低減でき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、
　流体を吐出する吐出室と流体の吐出量を制御する制御室とを連通させる吐出側通路の途中に形成された第１室と、流体を吸入する吸入室と前記制御室とを連通させる吸入側通路の途中に形成された第２室と、前記第１室に対し前記第２室とは反対側に形成された第３室と、を備えるバルブ本体と、
　前記第１室にて前記吐出側通路を開閉する第１弁部を有し、その往復動により開閉動作を行う弁体と、
　前記弁体に対して前記第１弁部を閉弁させる方向に電磁駆動力を及ぼすソレノイドを備える容量制御弁であって、
　前記弁体の外周部により構成されるスプール弁部と、前記バルブ本体の内周部により構成されるスプール座部とからなり、該弁体の往復動により前記第１弁部と逆向きの開閉動作を行い前記制御室と前記吸入室との間の流量を制御するスプール弁構造を有することを特徴としている。
　この特徴によれば、弁体の移動により、スプール弁構造の開口面積と第１弁部の開口面積は逆向きに増減するため、吐出室－制御室間の流量と吸入室－制御室間の流量が同時に制御されて、容量可変型圧縮機の連続駆動時に制御室から吸入室に流れる流量が制限され容量可変型圧縮機の運転効率を高めることができる。また、吸入室－制御室間にスプール弁構造を設けているため、精度良く流量を制御できる。

　前記スプール座部は、前記バルブ本体の内周部における大径部と小径部とこれら大径部と小径部を接続する側端部とを有する段差部とから構成され、前記スプール弁部は、前記弁体の外周部における小径部と大径部とこれら大径部と小径部を接続する側端部とを有する段差部とから構成されていることを特徴としている。
　この特徴によれば、単純な構造によりスプール弁構造を構成できる。

　前記スプール弁部の側端部は該弁体の小径部と大径部とに直交することを特徴としている。
　この特徴によれば、弁体の移動量が少なくともスプール弁構造の流量を確保できるため、短時間で流量を制御することが可能となる。

　前記スプール座部の側端部は該弁体の小径部と大径部とに直交することを特徴としている。
　この特徴によれば、弁体の移動量が少なくともスプール弁構造の流量を確保できるため、短時間で流量を制御することが可能となる。

　前記ソレノイドへの非通電時に、前記スプール座部の小径部と前記スプール弁部の大径部とが径方向に重なり合うように配置されていることを特徴としている。
　この特徴によれば、経年劣化等によって僅かに弁体の移動量が変化してもソレノイドの非通電時にスプール弁構造により確実に閉状態を作りだすことができる。ここで、閉状態は、完全密閉ではなく、スプール弁構造が有する閉時の漏れを許容することを意味する。

　前記スプール弁構造は、前記ソレノイドへの非通電時に、前記制御室と前記吸入室との間の絞りを構成することを特徴としている。
　この特徴によれば、容量制御弁の不使用時に制御室と吸入室と間が略同圧となるため、ソレノイドへの通電開始時に弁体は円滑に移動できる。

　前記第１室と前記第２室との間に前記スプール弁構造が配置される第４室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、容量制御弁を単純な構成とすることができる。

　前記バルブ本体には、前記第３室を前記制御室に連通する貫通孔と、前記第４室を前記制御室に連通する貫通孔とが形成され、前記第３室と前記第４室とは隔離されていることを特徴としている。
　この特徴によれば、第３室と第４室とを容量可変型圧縮機の制御室に連通する通路を、容量制御弁の外部に設けることができるため、広い流路面積を確保することができ、流体を排出させやすい。

　前記バルブ本体には、前記第３室を前記制御室に連通する貫通孔と、該バルブ本体内において前記第４室を前記第３室に連通する貫通孔とが形成されていることを特徴としている。
　この特徴によれば、バルブ本体の内外に連通する貫通孔が少ないため、バルブ本体を軸方向に小さく構成することができ、弁体やスプール弁部とバルブ本体１０との同軸度を保ちやすい。

実施例１に係る容量制御弁を備えた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のソレノイドに通電された状態を示す容量制御弁の断面図である。実施例１のスプール弁構造の拡大断面図であり、（ａ）は通電がなされない閉状態を示す拡大断面図、（ｂ）は通電がなされオープニングポイントを示す拡大断面図、（ｃ）はコイルに通電がなされ最大の開口面積となった状態を示す拡大断面図である。実施例１の電流Ｉと弁体ストロークＳとの関係を示す図である。実施例１の弁体ストロークＳと開口面積Ａとの関係を示す図である。実施例２に係る容量制御弁を備えた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３に係る容量制御弁のスプール弁構造の拡大断面図である。実施例４に係る容量制御弁のスプール弁構造の拡大断面図であり、（ａ）は通電がなされない閉状態を示す拡大断面図、（ｂ）は通電がなされオープニングポイントを示す拡大断面図、（ｃ）はコイルに通電がなされ最大の開口面積となった状態を示す拡大断面図である。実施例５に係る容量制御弁の起動時の制御を示すフローチャートである。実施例６のソレノイドに通電された状態を示す容量制御弁の断面図である。従来のソレノイドに通電された状態を示す容量制御弁の断面図である。

　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。

　実施例に係る容量制御弁につき、図１～図５を参照して説明する。説明の便宜上、図２、図３及び図５において、制御圧力Ｐｃについて、制御圧力Ｐｃ１と制御圧力Ｐｃ２との異なる符号を付している。

　容量可変型圧縮機Ｍは、図１に示すように、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、吐出室２と制御室４とを連通させる吐出側通路としての連通路５と、吸入室３と制御室４とを連通させる吸入側通路としての連通路６と、吐出側通路としての役割及び吸入側通路としての役割を兼ねる連通路７とを画定するケーシング１を有している。このケーシング１には、容量制御弁Ｖが組み込まれている。

　また、容量可変型圧縮機Ｍは、吐出室２及び吸入室３が外部の冷凍・冷却回路に接続されている。尚、ここでいう冷凍・冷却回路とは、コンデンサ（凝縮器）Ｃ、膨張弁ＥＶ、エバポレータ（蒸発器）Ｅが順次に配列して設けられたものであり、空調システムの主要部を構成している。

　また、容量可変型圧縮機Ｍは、制御室４と吸入室３とを直接連通する連通路９が設けられており、連通路９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９ａ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の外部にて図示しないＶベルトに接続される被動プーリ８と、制御室４内からケーシング１の外部に突出し被動プーリ８に固定される回動自在な回転軸８ａと、ヒンジ機構８ｅにより偏心状態で回転軸８ａに連結された斜板８ｂと、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８ｃと、斜板８ｂと各々のピストン８ｃを連結する複数の連結部材８ｄと、回転軸８ａに挿通されるスプリング８ｆとを備えている。

　斜板８ｂは、制御圧力Ｐｃに応じて傾斜角度が可変となっている。これは、斜板８ｂにはスプリング８ｆとヒンジ機構８ｅにより常時力が作用しているが、制御圧力Ｐｃにより複数のピストン８ｃのストローク幅が変化するため、複数のピストン８ｃのストローク幅に斜板８ｂの傾斜角度が制限されることによる。そのため、制御圧力Ｐｃが高圧であるほど斜板８ｂの傾斜角度は小さくなるが、一定以上の圧力となると、ヒンジ機構８ｅによって制限がなされ、斜板８ｂが回転軸８ａに対して略垂直状態（垂直よりわずかに傾斜した状態）となる。尚、制御圧力Ｐｃが低圧であるほど斜板８ｂの傾斜角度は大きくなるが、一定以下の圧力となると、ヒンジ機構８ｅによって制限がなされ、その時の角度が最大傾斜角度となる。

　尚、斜板８ｂが回転軸８ａに対して略垂直である時、ピストン８ｃのストローク量は最小となり、シリンダ４ａとピストン８ｃによる流体に対する加圧は最小となり、空調システムの冷却能力は最小となり、斜板８ｂが最大傾斜角度である時、ピストン８ｃのストローク量は最大となり、シリンダ４ａとピストン８ｃによる流体に対する加圧は最大となり、空調システムの冷却能力は最大となる。

　また、容量可変型圧縮機Ｍは、容量制御弁Ｖの電磁力を例えばデューティ制御により調整して、制御室４内の制御圧力Ｐｃを調整することで、冷媒たる流体の吐出量を調整している。具体的には、容量制御弁Ｖのコイル８７に通電する電流を調整し、後述する第１弁部５２、第２弁部５３の及びスプール弁構造ＳＰ等の開度調整を行い、制御室４内に流入する、又は制御室４から流出する流量を調整することで制御圧力Ｐｃを調整している。この調整により、容量可変型圧縮機Ｍは、複数のピストン８ｃのストローク量を変化させている。

　容量制御弁Ｖは、図２に示すように、金属材料又は樹脂材料により形成されたバルブ本体１０と、バルブ本体１０内に往復動自在に配置された弁体５０と、弁体５０を一方向（ソレノイド８０方向）に付勢する感圧体６０と、バルブ本体１０に接続されて弁体５０に電磁駆動力を及ぼすソレノイド８０等を備えている。

　尚、以下説明の便宜上、図２に示される容量制御弁Ｖの断面図は、軸心で直交する２つの平面により切断した断面により示している。

　ソレノイド８０は、バルブ本体１０に連結されるケーシング８１と、一端部が閉じたスリーブ８２と、ケーシング８１及びスリーブ８２の内側に配置された円筒状の固定鉄心８３と、固定鉄心８３の内側において往復動自在にかつその先端が弁体５０に連結される駆動ロッド８４と、駆動ロッド８４の他端側に固着された可動鉄心８５と、第１弁部５２を開弁させる方向に可動鉄心８５を付勢するコイルスプリング８６と、スリーブ８２の外側にボビンを介して巻回された励磁用のコイル８７等を備えている。

　固定鉄心８３は、鉄やケイ素鋼等の磁性材料である剛体から形成されている。固定鉄心８３の一端には、径方向外側に延びる環状のフランジ部８３ｄが形成されており、このフランジ部８３ｄは、後述するバルブ本体１０の開口部１１に挿嵌され液密に固定されている。

　バルブ本体１０は、略円筒形状に形成されており、一端にはソレノイド８０が組み付け固定される断面視凹字状の開口部１１と、他端には仕切調整部材１６が圧入される開口部１７と、その内周には弁体５０を摺動可能に当接する小径のガイド面１５と、が形成されている。

　仕切調整部材１６は、バルブ本体１０の一部を構成すると共に第３弁室２３を画定しており、開口部１７に圧入される仕切調整部材１６の位置を調整することで、感圧体６０の感度を調整することができる。

　また、バルブ本体１０は、吐出側通路として機能する連通路１２ａ（貫通孔），１２ｂ，１２ｄ（貫通孔）と、弁体５０の第２連通路５５と共に吸入側通路として機能する連通路１３ａ，１３ｂと、連通路１３ａとともに吸入側通路として機能する連通路１８ａ（貫通孔）と、吐出側通路の途中に形成された第１弁室２１（第１室）と、吸入側通路の途中に形成された第２弁室２２（第２室）と、第３弁室２３（第３室）と、第１弁室２１と第２弁室２２との間に形成された第４弁室２４（第４室）を備えている。すなわち、第３弁室２３は、吐出側通路及び吸入側通路の一部を兼ねるように形成され、第４弁室２４は吸入側通路の一部となっている。尚、連通路１３ｂは、詳しくはバルブ本体１０と固定鉄心８３のフランジ部８３ｄ及び凹部８３ｅにより形成されている。

　弁体５０は、主弁体５６と、副弁体５７から形成されており、主弁体５６の一端側に備わる第１弁部５２と、主弁体５６の他端側に備わる第２弁部５３と、第１弁部５２を挟んで第２弁部５３の反対側に後付けにより主弁体５６に連結された副弁体５７に備わる第３弁部５４と、主弁体５６の外周部３０に備わる第４弁部３２（スプール弁部３２ともいう。）等を備えている。尚、副弁体５７は、主弁体５６に連結されているため、主弁体５６と一体的に移動する。

　また、弁体５０は、その軸線方向において第２弁部５３から第３弁部５４まで貫通し吸入側通路として機能する第２連通路５５を備える略円筒状に形成されている。尚、弁部は、座面や座部と係合して弁を構成するものである。

　また、弁体５０は、第１弁部５２が第１弁室２１の連通路１２ａの縁部に形成された第１座面１２ｃに着座することで連通路１２ａ，１２ｂを閉鎖し、第２弁部５３が第２弁室２２において、固定鉄心８３の端部に形成された第２座面８３ｃに着座することで、連通路１３ａ，１３ｂを閉鎖することができる。詳細は後述するように、スプール弁部３２がバルブ本体１０の内周部４０に備えられたスプール座部４２と係合することで、連通路１３ａ，１８ａ間の流量を変化させることができる。

　主弁体５６には、第２弁部５３からソレノイド８０方向において第２弁部５３より小径の首部５６ｂが形成されており、凹部８３ｅに挿通されている。

　副弁体５７は、略円筒状に形成されており、感圧体６０側に末広がり状に形成された第３弁部５４を備え、第３弁部５４は、連通路１２ｂに挿通されると共に、その外周縁においてアダプタ７０と係合している。

　感圧体６０は、ベローズ６１と、アダプタ７０等を備えており、ベローズ６１は、その一端が仕切調整部材１６に固定され、その他端にアダプタ７０を保持している。このアダプタ７０は、先端に第３弁部５４の係合面５４ｃと対向して着座及び離脱する環状の第３座面７０ｃを備える、断面視略上向きコ字状に形成されている。

　感圧体６０は、第３弁室２３内に配置されて、その伸長（膨張）により第１弁部５２を開弁させる方向に付勢すると共に、第３弁室２３内における圧力の上昇に伴って収縮することでアダプタ７０の第３座面７０ｃが第３弁部５４の係合面５４ｃより離間するように作動する。

　図３を参照して、スプール弁構造ＳＰについて説明する。主弁体５６の外周部３０には内径側に凹む環状の凹溝３１が形成され、バルブ本体１０の内周部４０には内径側に突出する環状のランド４１が形成され、これら凹溝３１とランド４１とが径方向に見て一部若しくは全部重なる位置に配置されている。

　詳細には、凹溝３１は、外周部３０の外周面である大径面３３（大径部）に直交して内径側に連なる側端面３４（側端部）と、側端面３４に直交して軸方向に延びる小径面３５（小径部）と、小径面３５に直交して外径側に連なる側端面３６とにより画成されている。側端面３６には大径面３３と同径をなす大径面３７が連なっている。大径面３３、側端面３４及び小径面３５により段差部をなすスプール弁部３２が構成されている。

　ランド４１は、内周部４０の内周面である大径面４３（大径部）に直交して内径側に連なる側端面４４（側端部）と、側端面４４に直交して軸方向に延びる小径面４５（小径部）と、小径面４５に直交して外径側に連なる側端面４６とにより画成されている。側端面４６には大径面４３と同径をなす大径面４７が連なっている。大径面４３、側端面４４及び小径面４５により段差部をなすスプール座部４２が構成されている。すなわちスプール弁構造ＳＰは、これらスプール弁部３２とスプール座部４２とから成る。

　ソレノイド８０に通電していない状態では、弁体５０のストロークは、非通電時の弁体５０の移動量がゼロである最小ストロークＳoffであり、図３（ａ）に示すように、スプール座部４２の小径面４５とスプール弁部３２の大径面３３とは径方向に軸方向長さＬoffだけ重なり合うようなっている。尚、ランド４１の軸方向長さを短くして、大径面３３が軸方向の全てに亘って小径面４５と大径面３３とが径方向に重なり合うようにしてもよい。

　また、スプール座部４２の小径面４５とスプール弁部３２の大径面３３とは、径方向長さΔだけ僅かに離間し開口面積Ａ１となっており（図５参照。）、いわゆる絞り３８（図１、図３参照。）として機能し、長時間経過後は制御圧力Ｐｃ２と吸入圧力Ｐｓとは略等しくなるようなっている。このように、スプール弁構造ＳＰの閉状態は、完全密閉ではなく、スプール弁構造ＳＰの自体が有する閉時の漏れを許容することを意味する。

　ソレノイド８０に通電すると弁体５０が移動し、弁体５０のストロークを最大ストロークＳMAXだけ移動させると図３（ｃ）の状態となる。このとき、側端面３４と側端面４４とは軸方向距離ＬMAXだけ離間する。大径面３３までの半径をｒとすれば、開口面積Ａ２は２πｒＬMaxである。尚、図３（ｂ）は、弁体５０をオープニングストロークＳ0まで移動させた状態であり、側端面３４が側端面４４と径方向に同一面となるように位置しており、軸方向距離Ｌ0がゼロであるオープニングポイントを示している。

　次いで、容量制御弁Ｖの動作について説明する。
　ソレノイド８０に通電されていない非通電時、弁体５０は感圧体６０によりソレノイド８０方向へと押圧されることで、第２弁部５３は第２座面８３ｃに着座し、吸入側通路である連通路１３ａ，１３ｂが閉鎖される。第１弁部５２は第１座面１２ｃより離間し、吐出側通路である連通路１２ａ，１２ｂが開放される。このとき、上述したとおり、弁体５０は最小ストロークＳoffであり、スプール弁部３２はスプール座部４２を閉じている（図３（ａ），図５（ａ）参照。）。

　通電されていたソレノイド８０のコイル８７が非通電となった時には、吐出室２内の流体は、容量制御弁Ｖにより吐出側通路である連通路１２ａ，１２ｂ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、非通電となった直後は吐出圧力Ｐｄが制御圧力Ｐｃより高い圧力であるからである。

　また、制御圧力Ｐｃが高まることにより、制御室４内の流体は、連通路９及び固定オリフィス９ａ（図１参照。）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。故に、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（Ｐｓ＞Ｐｃ＞ＰｄからＰｓ＝Ｐｃ＝Ｐｄとなる。）となり、吸入圧力Ｐｓと制御圧力Ｐｃは、連続駆動時におけるこれらの圧力よりもはるかに高い状態となっている。

　容量可変型圧縮機Ｍを再起動させる際には、制御圧力Ｐｃは連続駆動時の制御圧力Ｐｃよりもはるかに高い圧力を有しているため、ピストン８ｃのストロークが小さくなっている。

　このとき、容量制御弁Ｖはコイル８７に発生する磁力が感圧体６０及びコイルスプリング８６の押圧力を上回ると、固定鉄心８３に可動鉄心８５が吸着され、駆動ロッド８４及び弁体５０は感圧体６０方向へと移動する。

　弁体５０の移動により、第１弁部５２は第１座面１２ｃに着座し吐出側通路である連通路１２ａ，１２ｂは閉鎖されるとともに、第２弁部５３は第２座面８３ｃより離間し吸入側通路である連通路１３ａ，１３ｂが開放される。このとき、上述したとおり、スプール弁部３２はスプール座部４２から離間し、連通路１３ａ，１８ａを開放する（図３（ｃ）を参照。）。これにより、制御室４の流体は連通路１３ａ，１８ａを通って吸入室３に流入する。

　さらに、長時間放置し制御室４内の冷媒等の流体が液化した場合には、容量可変型圧縮機Ｍの再起動時に制御圧力Ｐｃが高まっていることがあり、制御圧力Ｐｃ（＝Ｐｃ１）が所定値以上であると、ベローズ６１が収縮し、第３弁部５４の係合面５４ｃからアダプタ７０の第３座面７０ｃが離間するため、流体は第２連通路５５、連通路１３ａ，１３ｂを通って吸入室３に流入する。尚、制御圧力Ｐｃ（＝Ｐｃ１）未満となると、ベローズ６１は伸長し、第３弁部５４の係合面５４ｃにアダプタ７０の第３座面７０ｃが着座し、第２連通路５５と第３弁室２３との連通が閉鎖される。

　このように、容量可変型圧縮機Ｍを再起動直後は、スプール弁構造ＳＰに加えて第３弁部５４からも制御室４の流体を吸入室３に流入可能となっているため、制御圧力Ｐｃの下降が速やかに行われ、容量可変型圧縮機Ｍの目標値への応答性に優れる。

　連続駆動時には、従前周知のように、容量可変型圧縮機Ｍの目標吐出流量を得るために、ソレノイド８０に目標吐出流量に対応した電流を通電する。ここで、図４に示されるように弁体ストロークＳは、非通電時の弁体５０の移動量がゼロであるストロークＳoffから、電流Ｉを増加させると略正比例で増加し、電流Ｉ１で第１弁部５２が第１座面１２ｃに着座して最大ストロークＳMAXとなる。その後、電流Ｉを増加させてもストロークは増加しない。

　図５に示されるように、第１弁部５２と第１座面１２ｃとの開口面積Ｖ５２（Ｐｄ-Ｐｃ１間の開口面積ともいう。）は、弁体ストロークＳの増加に伴って最大の開口面積Ａ３から最小のゼロである開口面積Ａ０まで正比例で減少する。また、スプール弁構造ＳＰの開口面積ＶＳＰ（Ｐｃ２-Ｐｓ間の開口面積ともいう。）は、弁体ストロークＳの増加に伴って弁体ストロークＳがＳ０（図３（ｂ）の状態）までは最小の一定値の開口面積Ａ１を維持し、その後、正比例で最大の開口面積Ａ２（図３（ｃ）の状態）まで増加する。

　このように、スプール弁構造ＳＰの開口面積ＶＳＰは、ストロークＳがオープニングストロークＳ0を超えると第１弁部５２と第１座面１２ｃとの開口面積Ｖ５２と逆向きの増減を行うようになっている。

　以上説明してきたように、容量制御弁Ｖは、弁体５０の移動により、スプール弁構造ＳＰの開口面積ＶＳＰと第１弁部５２の開口面積Ｖ５２は逆向きに増減するため、吐出室２－制御室４間の流量と吸入室３－制御室４間の流量が同時に制御されて、容量可変型圧縮機Ｍの連続駆動時に制御室４から吸入室３に流れる流量が制限され容量可変型圧縮機Ｍの運転効率を高めることができる。すなわち、図５の従来技術の第１弁部の開口面積は実施例１と同様の特性となるものの、補助連通路１９０は開口面積が一定の開口であるため、弁体ストロークＳに対して補助連通路１９０の開口面積ＶＰは実施例１の第１弁部５２の開口面積Ｖ５２よりも大きくなっており、実施例１は従来技術よりも図５の斜線部分の面積だけ吸入室３への流体の流れ込みが少なくなっており、容量可変型圧縮機Ｍの運転効率を高めることができる。

　また、実施例１において、吸入室３－制御室４間にスプール弁構造ＳＰを設けており、精度良く流量を制御できる。

　さらに、バルブ本体１０の内周部４０と弁体５０の外周部３０とによりスプール弁構造ＳＰが構成されているため、弁体５０の中心からスプール弁部３２までの径方向距離である半径ｒを長くでき、その結果スプール弁構造ＳＰの周方向長さが長く、スプール弁構造ＳＰの開口面積ＶＳＰを大きく確保できる。そのため、精度良く流量を制御することができる。加えて、バルブ本体１０自身の内周部４０と弁体５０自身の外周部３０とによりスプール弁構造ＳＰが構成されているため、言い換えると別途環状リング等が介在していないため、構造が簡単でありかつバルブ本体１０の外径寸法を小さくできる。

　加えて、凹溝３１の深さである側端面３４の径方向長さは、ランド４１の高さである側端面４４の径方向ながさと同等、具体的には１／５～５倍、好ましくは１／２～２倍の範囲内であると、図５（ｃ）に示す状態において十分な流量を確保できるとともに主弁体５６やバルブ本体１０を径方向に必要以上に大型化することなく、容量制御弁Ｖを小型化できる。

　また、スプール弁構造ＳＰは、凹溝３１とランド４１とにより形成されているため単純な構造にできる。
　加えて、凹溝３１を設けこの凹溝３１の軸方向両端に大径面３３と大径面３７が形成されているとともに、大径面３７のソレノイド８０側には第２弁部５３が形成されている。そして、大径面３７は小径面３５よりも外径側に位置するので、第２弁部５３を中心軸から遠い位置に配置することが可能となっている。

　また、スプール座部４２の側端面４４は小径面４５と大径面４３とに直交するから、弁体ストロークＳがオープニングポイント（図５（ｂ））を超えると広い開口面積が形成される（例えば、後述する図８の側端面４４が傾斜する場合に比較し弁体ストロークＳに対する開口面積が広くなる。すなわち図８において寸法関係はＬMAX＞ｈとなるからである。ここで、ｈは角部から傾斜側端面４４’までの最小長さである。）。そのため、弁体５０の移動量が少なくともスプール弁構造ＳＰの流量を確保できるため、短時間で流量を制御することが可能となる。

　また、スプール弁部３２の側端面３４は小径面３５と大径面３３とに直交するから、弁体ストロークＳがオープニングポイントを超えると広い開口面積が形成される。そのため、弁体５０の移動量が少なくともスプール弁構造ＳＰの流量を確保できるため、短時間で流量を制御することが可能となる。

　また、ソレノイド８０への非通電時に、スプール座部４２の小径面４５とスプール弁部３２の大径面３３とが径方向に重なり合うように配置されている。そのため、経年劣化等によって僅かに弁体５０の移動量が変化しても、スプール弁構造ＳＰにより確実に閉状態を作りだすことができる。実施例１の閉状態では、完全密閉ではなく、隙間Δによる絞り３８が形成されている。

　また、絞り３８により、容量制御弁の不使用時に第４弁室２４と第２弁室２２とが略同圧となるため、ソレノイド８０への通電開始時に弁体５０は円滑に移動できる。

　また、第１弁室２１と第２弁室２２との間にスプール弁構造ＳＰが配置される第４弁室２４が設けられているため、容量制御弁Ｖを単純な構成とすることができる。

　また、第４弁室２４と第３弁室２３とを制御室４に連通する通路を、容量制御弁Ｖの外部に設けているため、広い流路面積を確保することができ、流体を流入・排出させやすい。

　以下、実施例２について説明する。図６に示すように、実施例２においては、連通路９及び固定オリフィス９ａを廃止している。それ以外の構成は実施例１と同様であるのでその説明を省略する。

　容量制御弁Ｖ内に第２弁室２２と第４弁室２４とを連通する絞り３８を設け、ソレノイド８０への非通電時に第２弁室２２と第４弁室２４との間で流体が移動できるにしている。そのため構造を単純化できる。

　以下、実施例３について説明する。図７に示すように、実施例３では、ランド３９を主弁体５６に設け、溝部４９をバルブ本体１０に設けている。それ以外の構成は実施例１と同様であるのでその説明を省略する。

　溝部４９を外径側のバルブ本体１０に設けているため、中心軸から溝部４９までの径方向長さが長くなりその結果溝部４９の周方向長さが長くなり、スプール弁構造ＳＰの開口面積を広くできる。結果として、容量制御弁Ｖの軸方向長さを短くできる。

　以下、実施例４について説明する。図８に示すように、実施例４では、ランド４１’の形状が断面略台形状となっている。それ以外の構成は実施例１と同様であるのでその説明を省略する。

　ランド４１’は、大径面４３から略４５度傾斜して内径側に連なる傾斜側端面４４’（側端部）と傾斜側端面４４’に連なり大径面４３よりも内径側の軸方向に延びる小径面４５と、小径面４５に直交外径側に連なる側端面４６とにより画成されている。大径面４３、傾斜側端面４４’及び小径面４５により段差部をなすスプール座部４２’が構成されている。傾斜側端面４４’が設けられているため、第４弁室２４と第２弁室２２との流体の流れが円滑となる。尚、凹溝３１の側端面３４を傾斜させてもよい。

　以下、実施例５について説明する。図３に示されるように、スプール弁構造ＳＰの開口面積Ａが最大の開口面積Ａ２となるのは弁体ストロークＳが最大ストロークＳMAXのときであるため、再起動時には次のようにソレノイド８０に通電する電流を制御するとよい。

　図９を参照し、容量制御弁Ｖの図示しない制御回路は目標電流Ｉｄの駆動電流による駆動命令を受けると（Ｓ１）、ソレノイド８０を電流Ｉ１で駆動し（Ｓ２）、所定時間ｔ０が経過すると（Ｓ３）、電流を目標電流Ｉｄとする。ここで、電流Ｉ１は弁体ストロークＳが最大ストロークＳMAXとなる電流であり（図５参照。）、電流Ｉは電流Ｉ１以上であればよいが消費電力の観点からは電流Ｉ１とすることが好ましい。また、所定時間ｔ０は制御室４の制御圧力Ｐｃが所定値を下回る時間であり、予め定めておけばよい。

　このように、再起動時には、ソレノイド８０は、目標電流Ｉｄを通電する前に、所定時間電流Ｉ１で通電されるので、最大の開口面積Ａ２で流体を流すことができ、長時間駆動を停止していた場合であっても、速やかに制御室４の制御圧力Ｐｃを低下させることができる。

　以下、実施例６について説明する。図１０に示すように、実施例６においては、バルブ本体１０を径方向内外に連通する連通路１８ａを設けず、バルブ本体１０内を軸方向に連通する連通路１８ｅを設けている。それ以外の構成は実施例１と同様であるのでその説明を省略する。また、実施例６に実施例２～５の構成を採用し得ることは言うまでもない。

　図１０に示されるように、バルブ本体１０内には、第４弁室２４と第３弁室２３とを連通する軸方向に延びる貫通孔である連通路１８ｅが形成されている。この連通路１８ｅは、第４弁室２４と第３弁室２３と軸方向の間にある連通路１２ａとは連通していない。このように構成したため、第４弁室２４には連通路１８ｅを介して制御圧力Ｐｃ１が作用する。また、バルブ本体１０には、外部に臨むポートを有する径方向内外に連通する連通路１２ａ，１２ｄ，１３ａの個数が（実施例１と比べ）少なく、バルブ本体１０の外周に配置するＯリングの個数を少なくできる。そのため、バルブ本体１０の軸方向長さを短く構成することが可能となり、弁体５０やスプール弁部３２とバルブ本体１０との同軸度を保ちやすく、弁体５０やスプール弁部３２の作動性に優れる。

　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。

　第２弁部５３が着座する第２座面８３ｃは、バルブ本体１０の一端を閉塞する固定鉄心８３の端部に形成されている態様として説明したが、形成される部位はこれに限られない。

　また、スプール弁部構造ＳＰはランドと凹溝により形成される態様として説明したが、少なくともいずれか一方は大径部と小径部と側端部を有する段差部のみであってもよい。また、図３などにおいて、側端面３４と側端面４４との距離が最大の時、側端面３４と側端面４４との距離と側端面３６と側端面４６との距離が同等以上に記載されているが、側端面３４と側端面４４との距離が最大の時、側端面３４と側端面４４との距離が側端面３６と側端面４６との距離よりも大きく形成されていてもよい。

　また、実施例１において連通路１２ａ，１２ｄ，１３ａ，１８ａは、バルブ本体１０に２等配に形成されている例にいて説明をしたが、これに限らず、バルブ本体１０の同じ側にそれぞれ一つだけ形成されていてもよく、バルブ本体１０の周方向に構造強度が許す限り複数形成されていてもよい。実施例６における連通路１２ａ，１２ｄ，１３ａも同様である。

　また、弁体５０は、第２連通路５５を備える態様として説明をしたが、これに限らず、中実であってもよい。

２　　　　　吐出室
３　　　　　吸入室
４　　　　　制御室
１０　　　　バルブ本体
１２ａ　　　連通路
１２ｂ　　　連通路
１２ｃ　　　第１座面
１２ｄ　　　連通路
１３ａ　　　連通路
１３ｂ　　　連通路
１８ａ　　　連通路
１８ｅ　　　連通路
２１　　　　第１弁室（第１室：制御圧力Ｐｄが作用する室）
２２　　　　第２弁室（第２室：吸入圧力Ｐｓが作用する室）
２３　　　　第３弁室（第３室：制御圧力Ｐｃ１が作用する室）
２４　　　　第４弁室（第４室：制御圧力Ｐｃ２が作用する室）
３０　　　　外周部
３１　　　　凹溝
３２　　　　スプール弁部
３３　　　　大径面（大径部）
３４　　　　側端面（側端部）
３５　　　　小径面（小径部）
３８　　　　絞り
３９　　　　ランド
４０　　　　内周部
４１　　　　ランド
４１'　　　ランド
４２　　　　スプール座部
４２'　　　スプール座部
４３　　　　大径面（大径部）
４４　　　　側端面（側端部）
４４'　　　傾斜側端面（側端部）
４５　　　　小径面（小径部）
４９　　　　溝部
５０　　　　弁体
５２　　　　第１弁部
５３　　　　第２弁部
５４　　　　第３弁部
５４ｃ　　　係合面
７０ｃ　　　第３座面
８０　　　　ソレノイド
８３ｃ　　　第２座面
８３ｄ　　　フランジ部
Ａ　　　　　開口面積
Ｍ　　　　　容量可変型圧縮機
Ｐｃ　　　　制御圧力
Ｐｃ１　　　制御圧力
Ｐｃ２　　　制御圧力
Ｐｄ　　　　吐出圧力
Ｐｓ　　　　吸入圧力
Ｓ　　　　　弁体ストローク
Ｖ　　　　　容量制御弁
Ｖ５２　　　開口面積（第１弁部５２の開口面積）
ＶＳＰ　　　開口面積（スプール弁構造ＳＰの開口面積）
Δ　　　　　隙間

Claims

　流体を吐出する吐出室と流体の吐出量を制御する制御室とを連通させる吐出側通路の途中に形成された第１室と、流体を吸入する吸入室と前記制御室とを連通させる吸入側通路の途中に形成された第２室と、前記第１室に対し前記第２室とは反対側に形成された第３室と、を備えるバルブ本体と、
　前記第１室にて前記吐出側通路を開閉する第１弁部を有し、その往復動により開閉動作を行う弁体と、
　前記弁体に対して前記第１弁部を閉弁させる方向に電磁駆動力を及ぼすソレノイドを備える容量制御弁であって、
　前記弁体の外周部により構成されるスプール弁部と、前記バルブ本体の内周部により構成されるスプール座部とからなり、該弁体の往復動により前記第１弁部と逆向きの開閉動作を行い前記制御室と前記吸入室との間の流量を制御するスプール弁構造を有することを特徴とする容量制御弁。
　前記スプール座部は、前記バルブ本体の内周部における大径部と小径部とこれら大径部と小径部を接続する側端部とを有する段差部とから構成され、前記スプール弁部は、前記弁体の外周部における小径部と大径部とこれら大径部と小径部を接続する側端部とを有する段差部とから構成されていることを特徴とする請求項１に記載の容量制御弁。
　前記スプール弁部の側端部は該弁体の小径部と大径部とに直交することを特徴とする請求項２に記載の容量制御弁。
　前記スプール座部の側端部は該弁体の小径部と大径部とに直交することを特徴とする請求項２又は３に記載の容量制御弁。
　前記ソレノイドへの非通電時に、前記スプール座部の小径部と前記スプール弁部の大径部とが径方向に重なり合うように配置されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の容量制御弁。
　前記スプール弁構造は、前記ソレノイドへの非通電時に、前記制御室と前記吸入室と間の絞りを構成することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の容量制御弁。
　前記第１室と前記第２室との間に前記スプール弁構造が配置される第４室が設けられていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の容量制御弁。
　前記バルブ本体には、前記第３室を前記制御室に連通する貫通孔と、前記第４室を前記制御室に連通する貫通孔とが形成され、前記第３室と前記第４室とは隔離されていることを特徴とする請求項７に記載の容量制御弁。
　前記バルブ本体には、前記第３室を前記制御室に連通する貫通孔と、該バルブ本体内において前記第４室を前記第３室に連通する貫通孔とが形成されていることを特徴とする請求項７に記載の容量制御弁。