7646283 弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-07

(45)【発行日】2025-03-17

(54)【発明の名称】弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 41/10 20060101AFI20250310BHJP

【ＦＩ】

F16K41/10

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022552058

(86)(22)【出願日】2021-09-24

(86)【国際出願番号】 JP2021034990

(87)【国際公開番号】W WO2022065410

(87)【国際公開日】2022-03-31

【審査請求日】2024-03-21

(31)【優先権主張番号】P 2020162683

(32)【優先日】2020-09-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000101879

【氏名又は名称】イーグル工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100098729

【弁理士】

【氏名又は名称】重信 和男

(74)【代理人】

【識別番号】100204467

【弁理士】

【氏名又は名称】石川 好文

(74)【代理人】

【識別番号】100148161

【弁理士】

【氏名又は名称】秋庭 英樹

(74)【代理人】

【識別番号】100195833

【弁理士】

【氏名又は名称】林 道広

(74)【代理人】

【識別番号】100206911

【弁理士】

【氏名又は名称】大久保 岳彦

(72)【発明者】

【氏名】栗原 大千

(72)【発明者】

【氏名】橋口 明広

(72)【発明者】

【氏名】福留 康平

(72)【発明者】

【氏名】白藤 啓吾

【審査官】北村 一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－３０４１５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／０２５２９８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１９／１３１４８２（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１３－０２４１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／１３２４３８（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ ４１／００－４１／１８

Ｆ１６Ｋ ３１／０６－３１／１１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

１次圧空間と２次圧空間とを有するバルブハウジングと、
前記１次圧空間と前記２次圧空間との間に配設される弁座と、
駆動源により軸方向に駆動され前記弁座に着座または離間する弁体と、
前記１次圧空間及び前記２次圧空間のうち一方の空間に隣接する背面空間と、前記１次圧空間及び前記２次圧空間のうち他方の空間とを連通する連通手段と、を備えた弁であって、
前記バルブハウジングと前記弁体の間には、軸方向に伸縮可能な区画部材が配置されており、前記区画部材により前記一方の空間と前記背面空間とが密封状に区画されており、
前記弁体は、前記弁座に着座する弁要素と、前記駆動源により駆動されるロッド要素とが別体で構成されており、
前記区画部材は、前記ロッド要素の端面に固定される固定板部と、前記固定板部に他端が密封状に固定された蛇腹状の胴部と、を有し、
前記弁要素と前記固定板部とは別体で構成されている弁。

【請求項2】

前記弁体を閉弁方向に付勢する第１付勢手段と、前記弁体を開弁方向に付勢する第２付勢手段と、が対向して配置されている請求項１に記載の弁。

【請求項3】

前記第１付勢手段はコイルスプリングであり、前記弁体には前記コイルスプリングに軸方向から嵌合する嵌合部が設けられている請求項２に記載の弁。

【請求項4】

前記区画部材は、前記バルブハウジングに固定されるリング部と、前記リング部に一端が密封状に固定された蛇腹状の胴部と、を有している請求項１ないし３のいずれかに記載の弁。

【請求項5】

前記リング部の外周面が前記バルブハウジングの内周面に固定されている請求項４に記載の弁。

【請求項6】

前記リング部は、内周面が前記弁体の傾斜規制部となっている請求項４または５に記載の弁。

【請求項7】

前記胴部は、前記リング部から前記一方の空間に延びている請求項４ないし６のいずれかに記載の弁。

【請求項8】

前記弁体および前記固定板部の一方は、他方を軸心方向へと案内する案内凹部を有している請求項１ないし７のいずれかに記載の弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、作動流体を制御する弁に関する。

【背景技術】

【0002】

様々な産業分野で作動流体の制御を行うために利用されている弁は、弁座と、弁座に対して離接可能な弁体を備え、弁開度が調節されることで作動流体の圧力や流量が制御可能となっている。

【0003】

このような弁には、弁座である開口に対して平行に弁体であるスプールが移動するスプール弁、弁体が回動軸を有するバタフライ弁、さらには弁体が弁座である開口に対して直交するように移動するリフト弁が代表的な弁形態として挙げられる。これらの弁の中でも流量や圧力制御に最も適した弁がリフト弁である。

【0004】

リフト弁として、例えば、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容量制御弁が挙げられる。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。

【0005】

特許文献１の容量制御弁は、バルブハウジングと、弁座と、弁体と、を備えている。バルブハウジングは、制御圧力Ｐｃの制御流体が通過する１次圧空間と吸入圧力Ｐｓの制御流体が通過する２次圧空間とが形成されている。弁座は、１次圧空間と２次圧空間との間に設けられている。弁体は、弁当接部分が１次圧空間にロッド部分がソレノイド側の背面空間に設けられ弁座に接離可能になっている。この特許文献１の容量制御弁は、ソレノイドで発生する電磁力により弁体を移動させることで、制御室の制御圧力Ｐｃの調整を行っている。

【0006】

また、バルブハウジングには２次圧空間と背面空間とを連通する連通路が形成されている。これによれば、連通路により２次圧空間と背面空間とを同圧とすることができ、弁体の軸方向両側で圧力差が生じないようになっている。そのため、ソレノイドへの印加電流に応じた精密なロッドの制御を行うことができるようになっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】国際公開第２０２０／１１０９２５号（第１０頁、第３図）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１の容量制御弁にあっては、バルブハウジングにおける１次圧空間と背面空間との間に設けられたガイド孔に弁体のロッド部分が挿入されており、ロッド部分はガイド孔にガイドされて安定的に摺動するようになっている。しかしながら、ロッド部分の外周面とガイド孔の内周面との間は微小な隙間となっているので、ロッド部分の外周面とガイド孔との間から１次圧空間の制御圧力Ｐｃが背面空間に僅かに漏れ出し、１次圧空間の制御圧力Ｐｃを高い精度で制御することができない虞があった。

【0009】

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、流体を高い精度で制御できる弁を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

前記課題を解決するために、本発明の弁は、
１次圧空間と２次圧空間とを有するバルブハウジングと、
前記１次圧空間と前記２次圧空間との間に配設される弁座と、
駆動源により軸方向に駆動され前記弁座に着座または離間する弁体と、
前記１次圧空間及び前記２次圧空間のうち一方の空間に隣接する背面空間と、前記１次圧空間及び前記２次圧空間のうち他方の空間とを連通する連通手段と、を備えた弁であって、
前記バルブハウジングと前記弁体の間には、軸方向に伸縮可能な区画部材が配置されており、前記区画部材により前記一方の空間と前記背面空間とが密封状に区画されている。
これによれば、一方の空間と背面空間とは区画部材により密封状に区画されており、バルブハウジングと弁体との隙間を通って一方の空間から背面空間、または背面空間から一方の空間に作動流体が漏れ出すことがない。そのため、１次圧空間または２次圧空間の作動流体の制御を高い精度で行うことができる。また、区画部材は軸方向に伸縮可能であるため、弁体の駆動を阻害しない。

【0011】

前記弁体を前記閉弁方向に付勢する第１付勢手段と、前記弁体を開弁方向に付勢する第２付勢手段と、が対向して配置されていてもよい。
これによれば、区画部材により一方の空間と背面空間との間を密封されていることに加え、弁体が第１付勢手段及び第２付勢手段により軸方向に挟まれた状態で支持されるため、弁体の軸ブレが抑えられ、弁体とバルブハウジングとを摺動しない状態とすることができ、摩擦力による弁体の駆動に影響を与えることを防止できる。さらに、バルブハウジングと弁体との隙間にコンタミが噛み込むことを防止できる。

【0012】

前記第１付勢手段はコイルスプリングであり、前記弁体には前記コイルスプリングに軸方向から嵌合する嵌合部が設けられていてもよい。
これによれば、コイルスプリングと嵌合部との嵌合により弁体の軸ブレが抑えられる。

【0013】

前記区画部材は、前記バルブハウジングに固定されるリング部と、前記リング部に一端が密封状に固定された蛇腹状の胴部と、を有していてもよい。
これによれば、蛇腹状の胴部が軸方向に伸縮するので、弁体の軸ブレが抑えられる。

【0014】

前記リング部の外周面が前記バルブハウジングの内周面に固定されていてもよい。
これによれば、バルブハウジングに対してリング部を簡便に取付けることができる。さらに、リング部が径方向に移動することがなく、胴部の軸ブレを確実に抑制できる。

【0015】

前記リング部は、内周面が前記弁体の傾斜規制部となっていてもよい。
これによれば、弁体の外周面に近接配置されたリング部の内周面が傾斜規制部として機能し弁体の傾斜を規制できる。そのため、弁体の軸ブレを防止して安定して動作させることができる。

【0016】

前記胴部は、前記リング部から前記一方の空間に延びていてもよい。
これによれば、背面空間をコンパクトにできる。

【0017】

前記弁体は、前記弁座に着座する弁要素と、前記駆動源により駆動されるロッド要素とが別体で構成されていてもよい。
これによれば、弁要素とロッド要素が別体であるため、弁を組み立てやすい。

【0018】

前記区画部材は、前記ロッド要素の端面に固定される固定板部と、前記固定板部に他端が密封状に固定された蛇腹状の胴部と、を有し、
前記弁体および前記固定板部の一方は、他方を軸心方向へと案内する案内凹部を有していてもよい。
これによれば、案内凹部によって弁体と区画部材は軸心方向に相対的に案内されるため、弁体と区画部材の軸合わせを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明に係る実施例１における容量制御弁を示す断面図である。

【図2】容量制御弁が閉弁された様子を示す要部拡大断面図である。

【図3】容量制御弁が開弁された様子を示す要部拡大断面図である。

【図4】本発明に係る実施例２における容量制御弁を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

本発明に係る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。尚、実施例は容量制御弁を例にして説明するが、その他の用途にも適用可能である。

【実施例1】

【0021】

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。詳しくは、バルブハウジング１０が配置される紙面左側を容量制御弁の左側、ソレノイド８０が配置される紙面右側を容量制御弁の右側として説明する。

【0022】

本発明の容量制御弁は、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目標の冷却能力となるように調整している。

【0023】

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、吐出室と制御室とを直接連通する連通路が設けられている。この連通路には吐出室と制御室との圧力を平衡調整させるための固定オリフィス９が設けられている（図１参照）。

【0024】

また、容量可変型圧縮機は、回転軸と、斜板と、複数のピストンと、を備えている。回転軸は、ケーシング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ている。斜板は、制御室内において回転軸に対してヒンジ機構により傾斜可能に連結されている。複数のピストンは、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ている。容量可変型圧縮機は、電磁力により開閉駆動される容量制御弁Ｖ１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ている。これにより、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。

【0025】

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本実施例１の容量制御弁Ｖ１は、駆動源としてのソレノイド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Ｖ１におけるＣＳ弁５０の開閉制御を行っている。これにより、制御室から吸入室に流出する流体が制御され制御室内の制御圧力Ｐｃが可変制御されている。尚、吐出室の吐出圧力Ｐｄの吐出流体が固定オリフィス９を介して制御室に常時供給されており、容量制御弁Ｖ１におけるＣＳ弁５０を閉塞させることにより制御室内の制御圧力Ｐｃを上昇させられるようになっている。

【0026】

本実施例１の容量制御弁Ｖ１において、ＣＳ弁５０は、弁体５６と、弁座としてのＣＳ弁座４０ａとにより構成されている。ＣＳ弁座４０ａは、バルブハウジング１０の連通孔部１０ｂに圧入固定される筒状の弁座部材４０に形成されている。ＣＳ弁５０は、弁体５６におけるＣＳ弁体５１の軸方向右側に形成されるテーパ状の当接部５４がＣＳ弁座４０ａに軸方向に接離することで、開閉するようになっている。尚、本実施例１の弁体５６は、弁要素としてのＣＳ弁体５１とロッド要素としてのロッド２０とにより構成されている。

【0027】

次いで、容量制御弁Ｖ１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Ｖ１は、バルブハウジング１０と、弁座部材４０と、ＣＳ弁体５１と、ロッド２０と、ソレノイド８０と、区画部材としてのベローズ３０と、から主に構成されている。バルブハウジング１０と弁座部材４０とは、金属材料により形成されている。ＣＳ弁体５１は、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ている。ロッド２０は、ＣＳ弁体５１の軸方向右側に配置されている。ソレノイド８０は、バルブハウジング１０に接続されロッド２０及びＣＳ弁体５１に駆動力を及ぼすようになっている。ベローズ３０は、バルブハウジング１０とロッド２０との間に密封状に配置されている。

【0028】

図１及び図２に示されるように、ＣＳ弁体５１には、軸方向左端から順に、先端軸部５２、大径部５３、当接部５４、後端軸部５５が形成されている。

【0029】

先端軸部５２は、後端軸部５５とほぼ同径であり、大径部５３は、先端軸部５２及び後端軸部５５よりも大径である。

【0030】

また当接部５４は、大径部５３と後端軸部５５との間に形成されており、軸方向左側から軸方向右側に向けて縮径するテーパ形状を成している。

【0031】

バルブハウジング１０の軸方向左側には、径方向に貫通する入口ポート１１を通じて制御室と連通する１次圧空間Ｓ１が形成されている。また、バルブハウジング１０における１次圧空間Ｓ１よりも軸方向右側には、径方向に貫通する出口ポート１２を通じて吐出室と連通する２次圧空間Ｓ２が形成されている。

【0032】

バルブハウジング１０には、軸方向左端から軸方向右方に凹み、軸方向左端が開口した凹部１０ａが形成されている。

【0033】

また、バルブハウジング１０の軸方向左端は蓋部材１３により閉塞されており、凹部１０ａおよび蓋部材１３で囲まれた空間が１次圧空間Ｓ１となっている。

【0034】

また、蓋部材１３とＣＳ弁体５１との間には、ＣＳ弁体５１をＣＳ弁５０の閉弁方向である軸方向右方に付勢する第１付勢手段としてのコイルスプリング１４が配置されている。

【0035】

このコイルスプリング１４は、押しバネであり、その内側にＣＳ弁体５１の先端軸部５２が挿通されている。すなわち、ＣＳ弁体５１の先端軸部５２は、コイルスプリング１４に嵌合する嵌合部として機能している。

【0036】

また、バルブハウジング１０には、軸方向右端の内径側が軸方向左方に凹む凹部１０ｃが形成されている。また、凹部１０ａと凹部１０ｃとの間には軸方向に連通する連通孔部１０ｂが形成されている。この連通孔部１０ｂは、凹部１０ａ，１０ｃよりも小径である。

【0037】

また、連通孔部１０ｂの軸方向右端には、ベローズ３０が密封状に固定されている。この連通孔部１０ｂおよびベローズ３０で囲まれた空間が２次圧空間Ｓ２となっている。

【0038】

ベローズ３０は、筒状の胴部３１と、固定板部３２と、リング部３３と、を有し、径方向断面視略Ｕ字状を成している。胴部３１は、軸方向に伸縮可能な蛇腹を有している。固定板部３２は、胴部３１の軸方向左端の開口を閉塞している。リング部３３は、胴部３１の軸方向右端に設けられ連通孔部１０ｂの軸方向右端の小径孔部に圧入固定されるようになっている。

【0039】

胴部３１、固定板部３２およびリング部３３は、金属により構成されている。固定板部３２およびリング部３３は、胴部３１よりも厚く形成されており胴部３１よりも剛性を有する。尚、胴部３１、固定板部３２およびリング部３３は別素材で構成されていてもよいが、固定板部３２およびリング部３３は胴部３１よりも剛性を有することが好ましい。また、胴部３１、固定板部３２およびリング部３３は金属以外の素材で構成されていてもよい。

【0040】

固定板部３２の左面の中央部には、軸方向右方に凹む案内凹部３４が形成されている。この案内凹部３４にはＣＳ弁体５１の後端軸部５５が嵌合するようになっている。

【0041】

弁座部材４０は、筒状部４１と、環状凸部４２と、を備えている。筒状部４１は、連通孔部１０ｂに圧入される。環状凸部４２は、筒状部４１の軸方向左端から外径方向に突出している。尚、筒状部４１の内径はＣＳ弁体５１の後端軸部５５よりも大径に形成されている。

【0042】

この弁座部材４０は、凹部１０ａの底に貫通する連通孔部１０ｂの軸方向左端に軸方向左方から圧入されることによりバルブハウジング１０に密封状に固定されている。また、凹部１０ａの底端面１０ｄに環状凸部４２が当接することで弁座部材４０の連通孔部１０ｂへの過挿入が防止されているとともに、弁座部材４０の軸方向の位置決めがなされている。

【0043】

また、弁座部材４０には、軸方向左端の内径側にＣＳ弁座４０ａが形成されており、ＣＳ弁座４０ａは、軸方向右側に向けて漸次縮径するテーパ形状を成している。

【0044】

バルブハウジング１０の凹部１０ｃには、センタポスト８２のフランジ部８２ｄが軸方向右方から密封状態で内嵌固定され、さらにその軸方向右方からケーシング８１が外嵌固定されることにより一体に接続されている。

【0045】

バルブハウジング１０には、連通手段としての貫通孔１５が形成されている。貫通孔１５は、軸方向両端の凹部１０ａ，１０ｃの底面にそれぞれ開口し軸方向に延びている。貫通孔１５は、断面一定に形成されており、１次圧空間Ｓ１とソレノイド８０内の背面空間Ｓ３に連通している。

【0046】

図１に示されるように、ソレノイド８０は、ケーシング８１と、略円筒形状のセンタポスト８２と、ロッド２０と、可動鉄心８４と、第２付勢手段としてのコイルスプリング８５と、励磁用のコイル８６と、有底筒状のスリーブ８７と、から主に構成されている。ケーシング８１は、軸方向左方に開放する開口部８１ａを有している。センタポスト８２は、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の内径側とバルブハウジング１０の内径側との間に配置されている。ロッド２０は、センタポスト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がバルブハウジング１０内に配置されている。可動鉄心８４は、ロッド２０の軸方向右端部が挿嵌・固定されている。コイルスプリング８５は、可動鉄心８４をＣＳ弁５０の開弁方向である軸方向左方に付勢している。コイル８６は、センタポスト８２の外側にボビンを介して巻き付けられている。スリーブ８７は、センタポスト８２の一部、可動鉄心８４、コイルスプリング８５およびロッド２０の一部が収納されるようになっている。

【0047】

センタポスト８２は、円筒部８２ｂと、環状のフランジ部８２ｄとを備えている。円筒部８２ｂは、鉄やケイ素鋼等の磁性材料である剛体から形成され、軸方向に延びロッド２０が挿通される挿通孔８２ｃが形成される。フランジ部８２ｄは、円筒部８２ｂの軸方向左端部の外周面から外径方向に延びている。

【0048】

コイルスプリング８５は、押しバネであり、可動鉄心８４とスリーブ８７との間に配置されている。また、コイルスプリング８５の軸方向左端は、可動鉄心８４の軸方向右端に形成された凹部８４ａ内に嵌合している。尚、コイルスプリング８５はコイルスプリング１４よりも付勢力が小さくなっている。

【0049】

ソレノイド８０内の背面空間Ｓ３は、２次圧空間Ｓ２と仕切られたＣＳ弁体５１の背面側の主にスリーブ８７内の空間である。詳しくは、背面空間Ｓ３は、ベローズ３０内の空間、凹部１０ｃとセンタポスト８２左端との間の空間、センタポスト８２内の空間、スリーブ８７内の可動鉄心８４左右の空間を含んでいる。

【0050】

ロッド２０は、センタポスト８２の挿通孔８２ｃに挿通されている。ロッド２０の軸方向右端部は可動鉄心８４に挿嵌・固定され、ロッド２０の軸方向左端部はベローズ３０の胴部３１内に挿入されている。また、ロッド２０の軸方向左端面は、固定板部３２の右面に当接している。なお、ロッド２０の軸方向左端面は、固定板部３２の右面に接着材や溶接等で固定されていてもよい。

【0051】

また、ロッド２０の外周面とベローズ３０におけるリング部３３の内周面との隙間Ｌ１は、ロッド２０の外周面とセンタポスト８２の挿通孔８２ｃの内周面との隙間Ｌ２よりも小さくなっている（Ｌ１＜Ｌ２）。

【0052】

これによれば、ロッド２０が動作時やロッド２０に作動流体の圧力がかかった時などにロッド２０が僅かに傾いた際には、リング部３３の内周面に当接してロッド２０の傾斜が規制される。そのため、ロッド２０及びＣＳ弁体５１の軸ブレを防止して安定して動作させることができる。すなわち、リング部３３はロッドの傾斜規制部として機能している。

【0053】

次いで、容量制御弁Ｖ１の開閉動作について説明する。

【0054】

先ず、容量制御弁Ｖ１の非通電状態について説明する。図１及び図２に示されるように、容量制御弁Ｖ１は、非通電状態において、ＣＳ弁体５１がコイルスプリング８５の付勢力より大きいコイルスプリング１４の付勢力により軸方向右方、すなわち閉弁方向へと押圧されている。これにより、ＣＳ弁体５１の当接部５４がＣＳ弁座４０ａに着座し、ＣＳ弁５０は閉塞されている。

【0055】

詳しくは、軸方向左側に向けて拡開するようにテーパ状に形成されるＣＳ弁座４０ａに対して、同じく軸方向左側に向けて拡開するようにテーパ状に形成されるＣＳ弁体５１の当接部５４が接触して着座するようになっている。

【0056】

このとき、ＣＳ弁体５１の有効受圧面積Ａ、ベローズ３０の有効受圧面積Ｂ、軸方向右向きを正として、ＣＳ弁体５１には、コイルスプリング１４の付勢力（Ｆ_ｓｐ１）と、１次圧空間Ｓ１内の作動流体の圧力Ｐ１による力（Ｆ_Ｐ１）＝（Ｐ１×（Ａ－Ｂ））と、２次圧空間Ｓ２内の作動流体の圧力Ｐ２による力（Ｆ_Ｐ２）＝－（Ｐ２×（Ａ－Ｂ））と、コイルスプリング８５の付勢力（－Ｆ_ｓｐ２）と、ベローズ３０の付勢力（－Ｆ_ＢＷ）が作用している（すなわち、右向きを正として、ＣＳ弁体５１には、力Ｆ_ｒｏｄ＝Ｆ_ｓｐ１－Ｆ_ｓｐ２＋Ｆ_Ｐ１－Ｆ_Ｐ２－Ｆ_ＢＷが作用している）。

【0057】

このとき、ＣＳ弁体５１の軸方向左端面には１次圧空間Ｓ１内の作動流体が作用している。尚、１次圧空間Ｓ１と背面空間Ｓ３とは、バルブハウジング１０に設けられた貫通孔１５により連通しているので、背面空間Ｓ３には１次圧空間Ｓ１内の作動流体が流入している。

【0058】

このように、１次圧空間Ｓ１と背面空間Ｓ３とに流入する作動流体は、入口ポート１１から供給される同一の１次圧Ｐ１の作動流体である。また、ＣＳ弁体５１の有効受圧面積Ａとベローズ３０の有効受圧面積Ｂとは等しい（Ａ＝Ｂ）ため、作動流体の圧力Ｐ１，Ｐ２によりＣＳ弁体５１に作用する力（Ｆ_Ｐ１），（Ｆ_Ｐ２）はいずれもほぼゼロとなる。

【0059】

すなわち、右向きを正として、ＣＳ弁体５１には、実質的に力Ｆ_ｒｏｄ＝Ｆ_ｓｐ１－Ｆ_ｓｐ２－Ｆ_ＢＷが作用しており、コイルスプリング１４の付勢力（Ｆ_ｓｐ１）はコイルスプリング８５の付勢力（Ｆ_ｓｐ２）とベローズ３０の付勢力（－Ｆ_ＢＷ）の和よりも大きい（Ｆ_ｓｐ１＞Ｆ_ｓｐ２＋Ｆ_ＢＷ）ので、閉弁方向へと押圧されてＣＳ弁５０が閉塞されている。

【0060】

次に、容量制御弁Ｖ１の通電状態について説明する。図３に示されるように、容量制御弁Ｖ１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（Ｆ_ｓｏｌ）が力Ｆ_ｒｏｄを上回る（Ｆ_ｓｏｌ＞Ｆ_ｒｏｄ）と、可動鉄心８４がセンタポスト８２側、すなわち軸方向左側に引き寄せられ、可動鉄心８４に固定されたロッド２０およびＣＳ弁体５１が軸方向左方、すなわち開弁方向へ共に移動する。これにより、ＣＳ弁体５１の当接部５４がＣＳ弁座４０ａから離間し、ＣＳ弁５０が開放される。

【0061】

また、ソレノイド８０の駆動時には、ＣＳ弁体５１の先端軸部５２が蓋部材１３に接触することで、ＣＳ弁体５１がさらにＣＳ弁座４０ａから離間することが規制される。

【0062】

このとき、ＣＳ弁体５１には、軸方向左方に電磁力（Ｆ_ｓｏｌ）、軸方向右方に力Ｆ_ｒｏｄが作用している（すなわち、右向きを正として、ＣＳ弁体５１には、力Ｆ_ｒｏｄ－Ｆ_ｓｏｌが作用している）。

【0063】

このように、容量制御弁Ｖ１は、ソレノイド８０の電磁力（Ｆ_ｓｏｌ）と、コイルスプリング１４の付勢力とコイルスプリング８５の付勢力及びベローズ３０の付勢力（－Ｆ_ＢＷ）との差分（Ｆ_ｓｐ１－Ｆ_ｓｐ２－Ｆ_ＢＷ）とのバランスにより調整されるＣＳ弁５０の弁開度により、１次圧空間Ｓ１内の作動流体の圧力Ｐ１を適宜制御することができる。

【0064】

以上説明したように、バルブハウジング１０にはロッド２０が挿通される連通孔部１０ｂが２次圧空間Ｓ２と背面空間Ｓ３との間に設けられており、連通孔部１０ｂの内周面とロッド２０の外周面との間には、軸方向に伸縮可能なベローズ３０が取付けられている。これによれば、ベローズ３０により２次圧空間Ｓ２と背面空間Ｓ３との間が密封状に区画されるため、ＣＳ弁５０の閉塞時において、連通孔部１０ｂとロッド２０との隙間を通って、背面空間Ｓ３の作動流体が２次圧空間Ｓ２に漏れ出すことがない。そのため、１次圧空間Ｓ１内の作動流体の制御を高い精度で行うことができる。

【0065】

また、ベローズ３０の胴部３１はロッド２０の軸方向に伸縮可能であるため、ＣＳ弁体５１及びロッド２０（すなわち弁体５６）の軸ブレが抑えられ、ＣＳ弁体５１及びロッド２０の駆動を阻害しない。また、ベローズ３０は蛇腹形状をなしているため、ロッド２０の動作に応じてベローズ３０を安定して伸縮させることができる。

【0066】

また、ベローズ３０により２次圧空間Ｓ２と背面空間Ｓ３との間が密封状に区画されていることに加え、弁体５６は、閉弁方向に付勢するコイルスプリング１４と、開弁方向に付勢するコイルスプリング８５と、により軸方向に対向して挟まれた状態で支持されるため、弁体５６の軸ブレが抑えられるとともに、ロッド２０とバルブハウジング１０とが摺動しない状態とすることができる。これにより、バルブハウジング１０とロッド２０との隙間を大きくすることができる。言い換えれば、バルブハウジング１０とロッド２０との間に微小な隙間が形成されないので、摩擦力によりロッド２０の駆動に影響を与えることを防止できる。さらに、バルブハウジング１０とロッド２０との微小な隙間にコンタミが噛み込むことを防止できる。

【0067】

また、ＣＳ弁体５１の先端軸部５２がコイルスプリング１４の内側に嵌合されるので、弁体５６の軸ブレが抑えられる。

【0068】

また、ベローズ３０は、ロッド２０の左端面に固定される固定板部３２と、バルブハウジング１０に固定されるリング部３３と、固定板部３２とリング部３３とを繋ぐ蛇腹状の胴部３１と、を有している。これによれば、ロッド２０が固定板部３２を貫通しないので、ロッド２０とベローズ３０との隙間から作動流体が漏れ出すことを防止できる。また、蛇腹状の胴部３１が軸方向に伸縮するので、固定板部３２及びリング部３３を厚く形成して強度を高くすることができる。

【0069】

また、リング部３３の外周面がバルブハウジング１０の内周面に固定されている。具体的には、リング部３３がバルブハウジング１０の内周面に圧入して固定される構造であるため、固定手段を用意しなくてもバルブハウジング１０に対してリング部３３を簡便に取付けることができる。さらに、リング部３３が径方向に移動することがなく、胴部３１の軸ブレを確実に抑制できる。

【0070】

また、胴部３１は、リング部３３から２次圧空間Ｓ２に向かって延びている。すなわち、ベローズ３０は、２次圧空間Ｓ２内に配置されているので、背面空間Ｓ３をコンパクトにできる。言い換えれば、背面空間Ｓ３側にベローズ３０が配置されないので、ベローズ３０がソレノイド８０の構造に影響を与えない。

【0071】

また、弁体５６を構成するＣＳ弁体５１とロッド２０とは別部材であり、ＣＳ弁体５１は固定板部３２に固定される構造であるため、ＣＳ弁５０を組み立てやすい。具体的には、ロッド２０にベローズ３０の固定板部３２を固定し、バルブハウジング１０にベローズ３０のリング部３３を圧入固定してソレノイド８０とバルブハウジング１０を組み付け、バルブハウジング１０に対して弁座部材４０を固定し、弁座部材４０を貫通させてＣＳ弁体５１をベローズ３０の固定板部３２に接続することでＣＳ弁５０を組み立てることができる。すなわち、バルブハウジング１０を半割形状等としなくても軸方向左方から弁座部材４０やＣＳ弁体５１を挿入して簡便に組み立てることができる。

【0072】

また、ベローズ３０の固定板部３２の左面の中央部には、軸方向右方に凹む案内凹部３４が形成されており、この案内凹部３４にはＣＳ弁体５１の後端軸部５５が嵌合するようになっている。これによれば、案内凹部３４によりＣＳ弁体５１とベローズ３０とが軸心方向に相対的に案内される。そのため、ＣＳ弁体５１とベローズ３０との軸合わせを行うことができる。

【実施例2】

【0073】

次に、実施例２に係る容量制御弁につき、図４を参照して説明する。尚、前記実施例と同一構成で重複する構成の説明を省略する。

【0074】

図４に示されるように、本実施例２の容量制御弁Ｖ２のＣＳ弁体５１０には軸方向に貫通する貫通孔５１１が形成されている。また、ベローズ３００の固定板部３２０には軸方向に貫通する貫通孔３２１が形成されている。また、ロッド２００には、軸方向に貫通する貫通孔２０１が形成されている。

【0075】

ＣＳ弁体５１０の貫通孔５１１、ベローズ３００の貫通孔３２１、ロッド２００の貫通孔２０１は軸方向に連通して１つの貫通孔１５０を構成している。１次圧空間Ｓ１と背面空間Ｓ３とは、貫通孔１５０により連通されている。すなわち、貫通孔１５０は連通手段として機能している。

【0076】

この貫通孔１５０により１次圧空間Ｓ１と背面空間Ｓ３とを同圧とすることができるので、１次圧空間Ｓ１と背面空間Ｓ３とに圧力差が生じることがない。そのため、ソレノイド８０への印加電流に応じてＣＳ弁体５１０及びロッド２００を精度よく動作させることができる。

【0077】

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。

【0078】

例えば、前記実施例１，２では、弁要素とロッド要素とが別部材で構成されている構成を例示したが、これに限られず、弁要素とロッド要素が一体であってもよい。また、弁要素はテーパ形状をなす形態を例示したが、自由に変更できる。

【0079】

また、前記実施例１，２では、ロッドの端面に固定板部の端面が固定されていたが、これに限られず、ロッドの端面が固定板部の端面に必ずしも固定されていなくてもよい。ロッドの端面が固定板部の端面に固定されていなくても第１付勢手段及び第２付勢手段によりロッドの端面と固定板部の端面とが当接した状態を維持できる。

【0080】

また、前記実施例１，２では、固定板部と弁要素が別体である形態を例示したが、固定板部と弁要素が一体となっていてもよい。

【0081】

また、前記実施例１，２では、固定板部に設けられる案内凹部に弁要素が嵌合固定される形態を例示したが、弁要素に案内凹部を設け、固定板部から突出する凸部が案内凹部に嵌合してもよい。

【0082】

また、前記実施例１，２では、軸方向左から順に１次圧空間、２次圧空間、背面空間が形成されている形態を例示したが、これに限らず、１次圧空間と２次圧空間の位置が逆でもよい。具体的には、１次圧空間の隣に背面空間が形成されていてもよい。

【0083】

また、前記実施例１，２では、ノーマルクローズ型の弁について説明したが、これに限られず、ノーマルオープン型の弁であってもよい。

【0084】

また、前記実施例１，２では、１次圧空間に弁要素が配置される形態を例示したが、弁要素は２次圧空間に配置されていてもよい。

【0085】

また、前記実施例１，２では、第１付勢手段及び第２付勢手段が押しバネである形態を例示したが、例えば引きバネであってもよい。また、第１付勢手段及び第２付勢手段はコイルスプリングに限られず、第１付勢手段及び第２付勢手段の一方、または両方が板バネ等であってもよい。

【0086】

また、前記実施例１，２では、第１付勢手段及び第２付勢手段が設けられる形態を例示したが、いずれか一方のみ設け、他方を省略してもよい。例えば、ノーマルクローズ型の弁の場合、開弁方向に付勢する第２付勢手段を設けなくてもよい。また例えば、ノーマルオープン型の弁の場合、閉弁方向に付勢する第１付勢手段を設けなくてもよい。

【0087】

また、前記実施例１，２では、第１付勢手段が１次圧空間に配置される形態を例示したが、第１付勢手段が配置される場所は自由に変更してもよい。例えば、第１付勢手段は２次圧空間や背面空間（センタポストと可動鉄心との間）に配置されていてもよい。

【0088】

また、前記実施例１，２では、第２付勢手段が背面空間に配置される形態を例示したが、第２付勢手段が配置される場所は自由に変更してもよい。例えば、第２付勢手段は２次圧空間に配置されていてもよい。

【0089】

また、前記実施例１，２では、ベローズが付勢力を有している形態を例示したが、ベローズが付勢力を有していなくてもよい。

【0090】

また、前記実施例１，２では、ベローズが２次圧空間に配置されている形態を例示したが、ベローズは背面空間に配置されていてもよい。

【0091】

また、前記実施例１，２では、弁要素の有効受圧面積とベローズの有効受圧面積とが等しい形態を例示したが、弁要素の有効受圧面積とベローズの有効受圧面積とが異なっていてもよい。

【0092】

また、前記実施例１，２では、区画部材の胴部が蛇腹状である形態を例示したが、これに限られず、胴部は伸縮可能であればよい。

【0093】

また、前記実施例１，２では、弁が容量制御弁である例を説明したが、例えば、空調システムにおいて凝縮器と蒸発器との間に配置される膨張弁等であってもよい。

【0094】

また、前記実施例１，２では、弁座とバルブハウジングが別部材である形態を例示したが、弁座がバルブハウジングと一体に構成されていてもよい。

【0095】

また、前記実施例１では、連通手段がバルブハウジングに設けられた貫通孔である形態を例示し、前記実施例２では、連通手段が弁体、区画部材、背面空間を貫通する貫通孔である形態を例示したが、これに限られず、連通手段は背面空間と制御室が直接連通する連通路であってもよい。

【符号の説明】

【0096】

１０ バルブハウジング
１４ コイルスプリング（第１付勢手段）
１５ 貫通孔（連通手段）
２０ ロッド（ロッド要素、弁体）
３０ ベローズ（区画手段）
３１ 胴部
３２ 固定板部
３３ リング部
３４ 案内凹部
４０ａ ＣＳ弁座（弁座）
５０ ＣＳ弁（弁）
５１ ＣＳ弁体（弁要素、弁体）
５６ 弁体
８０ ソレノイド（駆動源）
８５ コイルスプリング（第２付勢手段）
１５０ 貫通孔（連通手段）
２００ ロッド（ロッド要素、弁体）
３００ ベローズ（区画手段）
５１０ ＣＳ弁体（弁要素、弁体）
Ａ，Ｂ 有効受圧面積
Ｓ１ １次圧空間
Ｓ２ ２次圧空間
Ｓ３ 背面空間
Ｖ１，Ｖ２ 容量制御弁

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】