特許 7673071 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】2025-04-25

(45)【発行日】2025-05-08

(54)【発明の名称】弁

(51)【国際特許分類】

   F16K 1/42 20060101AFI20250428BHJP

   F16K 1/36 20060101ALI20250428BHJP

【ＦＩ】

F16K1/42 G

F16K1/36 K

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2022541462

(86)(22)【出願日】2021-07-27

(86)【国際出願番号】 JP2021027769

(87)【国際公開番号】W WO2022030313

(87)【国際公開日】2022-02-10

【審査請求日】2024-01-19

(31)【優先権主張番号】P 2020132386

(32)【優先日】2020-08-04

(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】神崎 敏智

(72)【発明者】

【氏名】高橋 渉

(72)【発明者】

【氏名】葉山 真弘

(72)【発明者】

【氏名】福留 康平

(72)【発明者】

【氏名】白藤 啓吾

【審査官】所村 陽一

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０３４９２７７３（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８０５２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－１５９３２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１３５９５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－３１４７４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１６７９８２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｋ １／４２

Ｆ１６Ｋ １／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

流入ポートおよび流出ポートが形成されたバルブハウジングと、
駆動源により駆動される弁体と、
前記弁体を前記駆動源による駆動方向と反対方向に付勢するスプリングと、
貫通流路の縁に形成された弁座と前記弁体とにより構成されるポペット弁とを備え、前記弁体の移動により流量を制御する弁であって、
前記ポペット弁の下流側の流路には、下流側へ行くにしたがって流路断面積が減少傾向となる減少領域が設けられており、
前記ポペット弁は、断面傾斜形状の前記弁座と、該弁座に当接する断面曲面形状の当接部を有する前記弁体により構成されており、
前記弁体の外周面と前記バルブハウジングの内周面とは、平行且つ前記弁体の駆動方向に延びる一対の平行面を有しており、
前記減少領域は、下流側に行くにしたがって流路断面積が減少する第１減少領域と、該第１減少領域よりも下流側において、一対の前記平行面によって前記弁体のストロークに係らず最小流路断面積が一定に維持される第２減少領域と、を含んでいる弁。

【請求項2】

前記第１減少領域は、流路断面積が連続的に減少する請求項１に記載の弁。

【請求項3】

前記断面傾斜形状は、直線状である請求項１に記載の弁。

【請求項4】

前記弁座を構成する傾斜面は、前記第１減少領域を構成する傾斜面と連続している請求項１ないし３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、作動流体を可変制御する弁に関し、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弁に関する。

【背景技術】

【0002】

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ている。容量可変型圧縮機は、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。

【0003】

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弁体を軸方向に移動させ、吐出圧力Ｐｄの吐出流体が通過する吐出ポートと制御圧力Ｐｃの制御流体が通過する制御ポートとの間に設けられる弁を開閉して容量可変型圧縮機の制御室の制御圧力Ｐｃを調整する通常制御を行っている。

【0004】

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、空調システムが目標の冷却能力となるように調整している。

【0005】

また、容量制御弁には、制御ポートと吸入ポートとの間に設けられるポペット弁を開閉して制御ポートから吸入ポートに流れる流体の流量を制御するものもある（特許文献１参照）。このような容量制御弁は、制御圧力Ｐｃと該制御圧力Ｐｃよりも圧力が低い吸入圧力Ｐｓとの圧力差を利用して容量可変型圧縮機の制御室の制御圧力Ｐｃを制御している。尚、容量可変型圧縮機の制御室は、オリフィスを介して容量可変型圧縮機の吐出室と連通されており、高圧の吐出圧力Ｐｄがオリフィスを通って制御室に常時供給されることにより制御圧力Ｐｃが調整されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１５－０７５０５４号公報（第８頁～第１０頁、第２図）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１の容量制御弁は、ポペット弁の開閉により流体の流量を制御する対象として、吐出圧力Ｐｄよりも圧力が低い制御圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓの圧力差を利用するものであることから、ポペット弁を通過する流体の流量を少なくすることができるが、制御圧力Ｐｃの調整のためにオリフィスを通って常時供給される吐出圧力Ｐｄに影響されてソレノイドに予め設定された電流を入力しても弁体のストロークにばらつきが生じ、弁の開度が目標値からずれてしまうことがあった。発明者らの研究から、ポペット弁を音速に近い流速の冷媒を通過させることで弁体のストロークに影響を与え、これを利用することで上記ばらつきを抑制できることが判明した。

【0008】

本発明は、このような問題点に着目してなされたもので、制御性が高い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】

【0009】

前記課題を解決するために、本発明の弁は、
流入ポートおよび流出ポートが形成されたバルブハウジングと、
駆動源により駆動される弁体と、
前記弁体を前記駆動源による駆動方向と反対方向に付勢するスプリングと、
貫通流路の縁に形成された弁座と前記弁体とにより構成されるポペット弁とを備え、前記弁体の移動により流量を制御する弁であって、
前記ポペット弁の下流側の流路には、下流側へ行くにしたがって流路断面積が減少傾向となる減少領域が設けられている。
これによれば、ポペット弁を通過する流体が超音速流れであるとき、ポペット弁の下流側の流路における減少領域を通過した流体は、流速が低下し、ポペット弁の下流圧が上昇する。これにより、弁体には閉弁方向の力が作用し、閉弁特性が向上し、小さい電流値でポペット弁を閉塞することができる。また、ポペット弁を通過する流体が亜音速流れであるとき、ポペット弁の下流側の流路で減少領域を通過した流体は、流速が上昇し、下流圧が低下する。これにより、弁体には開弁方向の力が作用し、弁体に作用する背圧による力に対する上流側の流体の圧力の影響を抑えることができ、ソレノイドに入力される電流値に対する弁体のストロークのばらつきが抑制される。これらにより、ポペット弁の開度を精度よく調整することができる。

【0010】

前記減少領域は、前記弁体のストロークに係らず最小流路断面積が一定であってもよい。
これによれば、減少領域を通過した後の弁室内における流体の圧力を常に安定させることができる。

【0011】

前記減少領域は、流路断面積が連続的に減少してもよい。
これによれば、ポペット弁の下流側の流路で減少領域を通過する流体の流れを安定させて淀みをなくすことができる。

【0012】

前記ポペット弁は、断面傾斜形状の前記弁座と、断面曲面形状の前記弁体により構成されていてもよい。
これによれば、弁体の閉弁位置もしくは絞り位置においてポペット弁を通過する流体の流れを接線方向に向けて安定させることができる。

【0013】

前記傾斜形状は、直線状であってもよい。
これによれば、弁体の閉弁位置もしくは絞り位置においてポペット弁を通過する流体の流れを接線方向に向けてより安定させることができる。

【0014】

前記弁座を構成する傾斜面は、前記減少領域を構成する傾斜面と連続していてもよい。
これによれば、減少領域の上流側における流路断面積を大きく形成しやすい。

【0015】

前記弁座を構成する傾斜面は、前記バルブハウジングと別体の弁座部材に形成され、前記減少領域を構成する傾斜面は、前記バルブハウジングに形成されていてもよい。
これによれば、流路断面積の設定を行いやすく、減少領域を容易に形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明に係る実施例１の容量制御弁の非通電状態においてＣＳ弁が開放された様子を示す断面図である。

【図2】実施例１の容量制御弁のバルブハウジングに弁座部材が圧入される様子を示す断面図である。

【図3】実施例１の容量制御弁の通電状態（通常制御時）においてＣＳ弁の下流側の流路における減少領域を示す拡大断面図である。

【図4】（ａ）流路断面積が減少傾向となっている実施例１の容量制御弁の超音速流れにおける閉弁特性を模式的に示す図であり、（ｂ）は流路断面積が一定となっている比較例の閉弁特性を模式的に示す図である。

【図5】（ａ）流路断面積が減少傾向となっている実施例１の容量制御弁の亜音速流れにおける閉弁特性を模式的に示す図であり、（ｂ）は流路断面積が一定となっている比較例の閉弁特性を模式的に示す図である。

【図6】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ＣＳ弁が開放された様子を示す断面図である。

【図7】実施例２の容量制御弁のバルブハウジングに弁座部材が圧入される様子を示す断面図である。

【図8】実施例２の容量制御弁の通電状態（通常制御時）においてＣＳ弁の下流側の流路における減少領域を示す拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

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】

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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おり、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）。

【0021】

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。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。

【0022】

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におけるポペット弁としての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を制御することで制御室内の制御圧力Ｐｃを可変制御している。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。

【0023】

本実施例１の容量制御弁Ｖ１において、ＣＳ弁５０は、弁体としてのＣＳ弁体５１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の凹部１０ａ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、ＣＳ弁体５１の軸方向左端に形成される当接部５１ａ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。

【0024】

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および弁座部材４０と、ＣＳ弁体５１と、ソレノイド８０と、から主に構成されている。バルブハウジング１０および弁座部材４０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。ソレノイド８０は、バルブハウジング１０に接続されＣＳ弁体５１に駆動力を及ぼしている。

【0025】

図１に示されるように、ＣＳ弁体５１は、金属材料または樹脂材料により形成されている。また、ＣＳ弁体５１は、大径部５１ｂと、小径部５１ｃと、から構成されている。大径部５１ｂは、断面一定の柱状体である。小径部５１ｃは、大径部５１ｂの軸方向右端の内径側から軸方向右方に延出している。また、ＣＳ弁体５１は、ソレノイド８０のコイル８６に対して貫通配置されるロッドを兼ねている。

【0026】

ＣＳ弁体５１の軸方向左側の端面、すなわち大径部５１ｂの軸方向左側の端面には、ＣＳ弁座４０ａに向けて膨出する断面曲面形状の当接部５１ａが形成されている。詳しくは、当接部５１ａの曲面形状は、一定の曲率半径を持つ球面の一部により形成されている。尚、当接部５１ａは、ＣＳ弁座４０ａに着座可能な曲面形状であれば、一定の曲率半径を持つ球面の一部により形成されていなくてもよい。

【0027】

図１に示されるように、ソレノイド８０は、ケーシング８１と、センタポスト８２と、ＣＳ弁体５１と、可動鉄心８４と、コイルスプリング８５と、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、略円筒形状をなしている。ＣＳ弁体５１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、ＣＳ弁体５１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、センタポスト８２と可動鉄心８４との間に設けられ可動鉄心８４をＣＳ弁５０の開弁方向である軸方向右方に付勢している。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。

【0028】

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ＣＳ弁体５１が挿通される挿通孔８２ｃが形成されている。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。

【0029】

図１に示されるように、バルブハウジング１０には、流出ポートとしてのＰｓポート１１が形成されている。Ｐｓポート１１は、径方向に貫通し容量可変型圧縮機の吸入室と連通している。また、バルブハウジング１０の軸方向左側には、凹部１０ａが形成されている。凹部１０ａには、筒状の弁座部材４０が軸方向左方から圧入されている。尚、バルブハウジング１０には、流入ポートとしてのＰｃポートが形成されている。Ｐｃポートは、凹部１０ａに弁座部材４０が圧入固定されることにより、弁座部材４０を軸方向に貫通する貫通孔４０ｂにより容量可変型圧縮機の制御室と連通させている。

【0030】

バルブハウジング１０の内部には、弁室２０が形成され、弁室２０内にはＣＳ弁体５１の当接部５１ａが軸方向に往復動自在に配置される。また、Ｐｓポート１１は、バルブハウジング１０の外周面から内径方向に延びて弁室２０と連通している。

【0031】

このように、バルブハウジング１０の内部には、弁座部材４０の貫通孔４０ｂ、弁室２０、Ｐｓポート１１により、容量可変型圧縮機の制御室と吸入室とを連通する流路が形成されている。

【0032】

また、バルブハウジング１０の内周面には、ガイド孔１０ｃが形成されている。ガイド孔１０ｃは、弁室２０よりもソレノイド８０が取り付けられる軸方向右側にＣＳ弁体５１の大径部５１ｂの外周面５１ｄ（図３参照）が摺動可能となっている。尚、ガイド孔１０ｃの内周面とＣＳ弁体５１の大径部５１ｂの外周面５１ｄ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、ＣＳ弁体５１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。

【0033】

図２に示されるように、バルブハウジング１０の凹部１０ａは、その内径Ｒ１が弁室２０の内径Ｒ２よりも大きく（Ｒ１＞Ｒ２）形成されることにより、凹部１０ａの底面が弁座部材４０の軸方向右側の平坦面４０ｃと当接可能な受け部１０ｂを構成している。

【0034】

図１に示されるように、バルブハウジング１０は、軸方向右側に軸方向左方に凹む凹部１０ｄが形成されており、センタポスト８２のフランジ部８２ｄが軸方向右方から略密封状に挿嵌・固定される。さらにその軸方向右方からケーシング８１が略密封状に挿嵌・固定されることにより一体に接続されている。

【0035】

このように、バルブハウジング１０、センタポスト８２、ケーシング８１が一体に接続された状態では、ケーシング８１の軸方向左側に形成される凹部８１ｂの底面にバルブハウジング１０の軸方向右側の端面とセンタポスト８２のフランジ部８２ｄの軸方向右側の側面がそれぞれ当接する。また、バルブハウジング１０の凹部１０ｄの底面とセンタポスト８２の軸方向左側の端面とは軸方向に離間して隙間が形成されている。

【0036】

また、バルブハウジング１０には、貫通孔２１が形成されている。貫通孔２１は、バルブハウジング１０の軸方向左側の端面と凹部１０ｄの底部との間に軸方向に延びている。貫通孔２１は、小径孔部２１１と、大径孔部２１２と、から構成されている。小径孔部２１１は、軸方向左端が容量可変型圧縮機の制御室に連通している。大径孔部２１２は、小径孔部２１１の軸方向右端から連続して延びており該小径孔部２１１よりも大径となっている。大径孔部２１２の軸方向右端は、凹部１０ｄの底面とセンタポスト８２の軸方向左側の端面との間に形成される隙間に開放している。尚、貫通孔２１の小径孔部２１１内と、弁座部材４０の貫通孔４０ｂには、容量可変型圧縮機の制御室から制御圧力Ｐｃの制御流体が供給されている。

【0037】

貫通孔２１の大径孔部２１２には、ボール状の作動弁体３１と、軸方向右端がセンタポスト８２の軸方向左側の端面に固定され、軸方向左端が作動弁体３１に軸方向右方から当接する復帰バネ３２と、が配置されている。作動弁体３１は復帰バネ３２により軸方向左方に付勢されている。これら作動弁体３１および復帰バネ３２は、貫通孔２１において容量可変型圧縮機の制御室とケーシング８１内部の空間Ｓとの連通を制御する圧力作動弁３０を構成している。

【0038】

説明の便宜上、図示を省略するが、制御圧力Ｐｃが高い場合には、圧力作動弁３０の作動弁体３１が復帰バネ３２の付勢力およびケーシング８１内部の空間Ｓの流体の圧力に抗して軸方向右方に移動し、貫通孔２１の小径孔部２１１の軸方向右端と大径孔部２１２の軸方向左端との接続部分に形成される断面傾斜形状の弁座２１３から離間することで圧力作動弁３０が開放される。これにより、容量可変型圧縮機の制御室とケーシング８１内部の空間Ｓとが貫通孔２１を介して連通し、容量可変型圧縮機の制御室から貫通孔２１を通ってケーシング８１内部の空間Ｓに制御圧力Ｐｃの制御流体が供給され、ケーシング８１内部の空間Ｓの流体の圧力と弁座部材４０の貫通孔４０ｂ内の制御流体の圧力の差が小さくなり、ＣＳ弁体５１を軸方向左方、すなわち閉弁方向にスムーズに動作させることができ、容量可変型圧縮機の高出力時の制御に対する応答性を高めることができる。

【0039】

尚、バルブハウジング１０においては、ガイド孔１０ｃの内周面とＣＳ弁体５１の大径部５１ｂの外周面との間の微小な隙間が絞りとして機能することにより、ケーシング８１内部の空間Ｓの流体をＰｓポート１１に緩やかに逃がすことができ、長時間不使用時には弁室２０内の流体の圧力とケーシング８１内部の空間Ｓの流体の圧力との圧力差が小さい状態が維持される。

【0040】

ここで、弁座部材４０について説明する。図２に示されるように、弁座部材４０は、バルブハウジング１０に使用される金属材料よりも硬い金属材料により形成されている。さらに、弁座部材４０は、ＣＳ弁体５１とは異なる素材により形成されている。

【0041】

また、弁座部材４０は、軸方向に貫通する貫通孔４０ｂが形成されて筒状を成している。弁座部材４０の軸方向右端部には、外径側から内径側に、環状の平坦面４０ｃと平坦面４０ｃに内径側から連なり軸方向左方へ向けて漸次縮径する断面傾斜形状のＣＳ弁座４０ａが形成されている。すなわち、ＣＳ弁座４０ａは、貫通流路としての貫通孔４０ｂの縁に形成され、断面直線状の傾斜面が周方向に延びるテーパ面により構成されている。

【0042】

また、弁座部材４０の軸方向右側の平坦面４０ｃを凹部１０ａの底面により形成される受け部１０ｂに軸方向に当接させる（図３参照）ことにより、凹部１０ａに対する弁座部材４０の挿入進度を規定することができるとともに、バルブハウジング１０と弁座部材４０との間のシール性を高めることができる。このとき、ＣＳ弁座４０ａを構成するテーパ面の外径端は、バルブハウジング１０の弁室２０における内周面１０ｅの軸方向左端と連なるように配置される。

【0043】

これにより、弁座部材４０のＣＳ弁座４０ａを構成するテーパ面とＣＳ弁体５１の当接部５１ａとの間に形成される流路Ｃ１と、ＣＳ弁座４０ａを構成するテーパ面とＣＳ弁体５１の大径部５１ｂの外周面５１ｄおよびバルブハウジング１０の内周面１０ｅとＣＳ弁体５１の大径部５１ｂの外周面５１ｄとの間に形成される流路Ｃ２とによりＰｓポート１１の弁室２０側の開口まで延びるＣＳ弁５０の下流側の流路が形成される（図３参照）。尚、図３は、容量制御弁Ｖ１の通常制御時において、ＣＳ弁体５１を閉塞位置近傍の絞り位置までストロークさせた状態を示している。

【0044】

本実施例１において、流路Ｃ１は、ＣＳ弁座４０ａを構成するテーパ面における内径端とＣＳ弁体５１の当接部５１ａとの間の流路断面積Ａ１よりもＣＳ弁座４０ａを構成するテーパ面とＣＳ弁体５１の当接部５１ａの外径端との間の流路断面積Ａ２が小さく（Ａ１＞Ａ２）、流路断面積が下流側へ行くにしたがって減少傾向（ｄＡ＜０）となる減少領域を構成している。また、流路Ｃ２は、バルブハウジング１０の内周面１０ｅとＣＳ弁体５１の外周面５１ｄとが平行に配置されることにより流路断面積Ａ３が一定となっている。尚、容量制御弁Ｖ１の通常制御時において、ＣＳ弁体５１を絞り位置までストロークさせた図３の状態では、流路Ｃ１の下流側の流路断面積Ａ２と流路Ｃ２の流路断面積Ａ３が同じ（Ａ２＝Ａ３）になっているが、これに限らず、流路Ｃ１の下流側の流路断面積Ａ２よりも流路Ｃ２における上流側の流路断面積Ａ３が小さく（Ａ２＞Ａ３）なっていてもよい。

【0045】

尚、減少領域は、ＣＳ弁５０の下流側の流路においてＣＳ弁体５１の当接部５１ａのストローク範囲内に形成されるものである。

【0046】

また、流路Ｃ１の流路断面積は、下流側へ行くにしたがって連続的に減少している。

【0047】

次いで、ＣＳ弁５０の下流側の流路Ｃ１，Ｃ２を通過する流体の流速と圧力の変化について説明する。尚、制御圧力Ｐｃは、上述した圧力作動弁３０の閉塞が維持される範囲に制御されるものとして説明する。等エントロピー流れにおける面積変化の影響について、断面積・圧力の関係式を下記に示す。

【0048】

【数1】

【0049】

ｐ：圧力
γ：比熱比
Ｍ：マッハ数
Ａ：面積

【0050】

この断面積・圧力の関係式に基づき、弁座部材４０の貫通孔４０ｂ内における制御圧力ＰｃとＰｓポート１１内の吸入圧力Ｐｓとの圧力差、すなわちＰｃ－Ｐｓ差圧が大きくＣＳ弁５０を通過する流体が超音速流れ（Ｍ＞１）であるとき、ＣＳ弁５０の下流側の流路で流路断面積が下流側へ行くにしたがって減少傾向（ｄＡ＜０）となる減少領域を構成する流路Ｃ１を通過する流体は、流速が低下し、圧力が上昇する。また、流路Ｃ１の下流に連続し流路断面積が一定となる流路Ｃ２を通過することにより、流速と圧力を略変化させることなく安定して流れ、Ｐｓポート１１内へ流入する（図３参照）。

【0051】

一方、Ｐｃ－Ｐｓ差圧が小さくＣＳ弁５０を通過する流体が亜音速流れ（Ｍ＜１）であるとき、ＣＳ弁５０の下流側の流路で減少領域を構成する流路Ｃ１を通過する流体は、流速が上昇し、圧力が低下する。また、流路Ｃ１の下流に連続し流路断面積が一定となる流路Ｃ２を通過することにより、流速と圧力を略変化させることなく安定して流れ、Ｐｓポート１１内へ流入する（図３参照）。

【0052】

尚、ＣＳ弁５０の下流圧、すなわち弁室２０内の流体の圧力は、容量可変型圧縮機の制御室内の制御圧力Ｐｃを調整するために固定オリフィス９（図１参照）を介して常時供給される吐出圧力Ｐｄの影響を受けやすいことから、Ｐｓポート１１内と比べて圧力が低下し難くなっている。

【0053】

本実施例１においては、上述したように流体が超音速流れで減少領域を通過することにより、吐出圧力Ｐｄの影響に加えて、ＣＳ弁５０の下流圧を上昇させることができるため、弁室２０内の流体の圧力との圧力差に基づいて変化するケーシング８１内部の空間Ｓ（図１参照）の流体の圧力、すなわちＣＳ弁体５１に作用する背圧による力を一層大きくすることができる。また、流体が亜音速流れで減少領域を通過することにより、ＣＳ弁５０の下流圧を低下させることができるため、弁室２０内の流体の圧力との圧力差に基づいて変化するケーシング８１内部の空間Ｓの流体の圧力、すなわちＣＳ弁体５１に作用する背圧による力に対する吐出圧力Ｐｄの影響を抑えることができる。

【0054】

以上、説明したように、本実施例１の容量制御弁Ｖ１において、ＣＳ弁５０の下流側の流路には、下流側へ行くにしたがって流路断面積が減少傾向（ｄＡ＜０）となる減少領域としての流路Ｃ１が設けられている。ＣＳ弁５０を通過する流体が超音速流れ（Ｍ＞１）であるとき、流路Ｃ１を通過する流体は、流速が低下し、圧力が上昇し、ＣＳ弁体５１には閉弁方向の力が作用する。また、吐出圧力Ｐｄに影響されるＣＳ弁体５１に作用する背圧による力を一層大きくすることができる。図４（ａ）に示されるように、ＣＳ弁５０の閉弁特性が向上し、小さい電流値でＣＳ弁５０を閉塞することができる。なお、図４（ｂ）における流路断面積（ｄＡ＝一定）が一定の流路の特性を示す参考図においては、吐出圧力Ｐｄが高いときには閉弁できない、言い換えると閉弁には大電流を要する。

【0055】

また、ＣＳ弁５０を通過する流体が亜音速流れ（Ｍ＜１）であるとき、流路Ｃ１を通過する流体は、流速が上昇し、圧力が低下し、ＣＳ弁体５１には開弁方向の力が作用する。これにより、図５（ａ）に示されるように、ＣＳ弁５０の下流圧に対するＣＳ弁５０の上流側の流体の圧力、本実施例では吐出圧力Ｐｄの影響を抑えることができる。なお、図５（ｂ）における流路断面積（ｄＡ＝一定）が一定の流路の特性を示す参考図においては、駆動電流のばらつきが大きくなっている。このように、ＣＳ弁体５１に作用する背圧による力に対する吐出圧力Ｐｄの影響を抑えることができ、ソレノイド８０に入力される電流値に対するＣＳ弁体５１のストロークのばらつきが抑制され、ＣＳ弁５０の開度を精度よく調整することができる。

【0056】

このように、ＣＳ弁５０の下流側の流路に流路断面積が下流側へ行くにしたがって減少傾向（ｄＡ＜０）となる減少領域である流路Ｃ１を設け、ＣＳ弁５０を通過する流体の流速に応じてＣＳ弁５０の下流圧を適宜制御することにより、ＣＳ弁５０の制御性を高めることができる。

【0057】

また、減少領域としての流路Ｃ１は、流路断面積が下流側へ行くにしたがって連続的に減少することにより、流体の流れを安定させて淀みをなくすことができる。また、流路Ｃ１を通過する流体の流速や圧力を加速的に変化させることができる。

【0058】

また、ＣＳ弁５０は、断面傾斜形状のＣＳ弁座４０ａと、断面曲面形状のＣＳ弁体５１の当接部５１ａにより構成されており、ＣＳ弁座４０ａを構成するテーパ面とＣＳ弁体５１の当接部５１ａとの間に減少領域としての流路Ｃ１が形成されるため、ＣＳ弁体５１の閉弁位置もしくは絞り位置においてＣＳ弁５０を通過する流体の流れを接線方向（図３の実線矢印参照）に向けて安定させることができる。

【0059】

また、ＣＳ弁座４０ａは、断面直線状の傾斜面が周方向に延びるテーパ面により構成されており、ＣＳ弁体５１の閉弁位置もしくは絞り位置においてＣＳ弁５０を通過する流体の流れ、詳しくは流路Ｃ１における流体の流れを接線方向に向けて安定させるとともに、傾斜面に沿って流体の流れをガイドすることができるため、流体の流れを下流に連続する流路Ｃ２まで安定させることができる。

【0060】

また、ＣＳ弁座４０ａを構成するテーパ面は、ＣＳ弁体５１の当接部５１ａの法線に沿った下流に存在するとよく、これにより、減少領域を通過した流体が直線的に進むこととなるため、音速に近い流体の流速を妨げ難い。

【0061】

また、流路Ｃ２においては、Ｐｓポート１１の弁室２０側の開口まで流路断面積が一定となっており、通過する流体の流速と圧力を略変化させることなく流体の流れを安定させることができるため、弁室２０内の流体の圧力が安定しやすい。

【0062】

また、流路Ｃ１は、ポペット弁としてのＣＳ弁５０におけるＣＳ弁座４０ａを構成するテーパ面とＣＳ弁体５１の当接部５１ａを利用して減少領域を形成することができるため、容量制御弁Ｖ１の構造を簡素化できる。

【0063】

また、ＣＳ弁座４０ａは、バルブハウジング１０と別体の弁座部材４０に形成されているため、減少領域を形成するためのテーパ面の加工精度を高めることができる。

【0064】

尚、本実施例１においては、流路Ｃ１の下流に連続する流路Ｃ２は、バルブハウジング１０の内周面１０ｅとＣＳ弁体５１の外周面５１ｄとが平行に配置されることにより流路断面積が一定となる態様について説明したが、これに限らず、流路Ｃ２においても流路断面積が下流側へ行くにしたがって減少傾向（ｄＡ＜０）となる減少領域を連続的に構成するようにバルブハウジング１０の内周面１０ｅやＣＳ弁体５１の外周面５１ｄの形状を変更してもよい。

【実施例2】

【0065】

実施例２に係る容量制御弁につき、図６から図８を参照して説明する。尚、前記実施例１と同一構成で重複する構成の説明を省略する。

【0066】

図６に示されるように、本実施例２の容量制御弁Ｖ２において、バルブハウジング１１０には、径方向に貫通し容量可変型圧縮機の吸入室と連通する流出ポートとしてのＰｓポート１１１が形成されている。

【0067】

また、バルブハウジング１１０の軸方向左側には、凹部１１０ａが形成されている。凹部１１０ａは、筒状の弁座部材４０が軸方向左方から圧入されるようになっている。尚、バルブハウジング１１０には、凹部１１０ａに弁座部材１４０が圧入固定されることにより、弁座部材１４０を軸方向に貫通する貫通孔１４０ｂにより容量可変型圧縮機の制御室と連通する流入ポートとしてのＰｃポートが形成される。

【0068】

バルブハウジング１１０の内部には、弁室１２０が形成され、弁室１２０内にはＣＳ弁体５１の当接部５１ａが軸方向に往復動自在に配置される。また、Ｐｓポート１１１は、バルブハウジング１１０の外周面から内径方向に延びて弁室１２０と連通している。また、弁室１２０には、Ｐｓポート１１１の弁室１２０側の開口の軸方向左端に連なり軸方向左方へ向けて漸次拡径するテーパ面１１０ｅが形成されている（図７参照）。

【0069】

図７に示されるように、バルブハウジング１１０の凹部１１０ａは、その内径Ｒ１１が弁室１２０を構成するテーパ面１１０ｅの軸方向左端における内径Ｒ１２よりも大きく（Ｒ１１＞Ｒ１２）形成されることにより、凹部１１０ａの底面が弁座部材１４０の軸方向右側の平坦面１４０ｃと当接可能な受け部１１０ｂを構成している。

【0070】

図７に示されるように、弁座部材１４０は、軸方向に貫通する貫通孔１４０ｂが形成されて筒状を成している。弁座部材１４０の軸方向右端部には、外径側から内径側に、環状の平坦面１４０ｃと平坦面１４０ｃに内径側から連なり軸方向左方へ向けて漸次縮径する断面傾斜形状の弁座としてのＣＳ弁座１４０ａが形成されている。すなわち、ＣＳ弁座１４０ａは、貫通流路としての貫通孔１４０ｂの縁に形成され、断面直線状の傾斜面が周方向に延びるテーパ面により構成されている。

【0071】

また、弁座部材１４０の軸方向右側の平坦面１４０ｃを凹部１１０ａの底面により形成される受け部１１０ｂに軸方向に当接させる（図８参照）ことにより、凹部１１０ａに対する弁座部材１４０の挿入進度を規定することができるとともに、バルブハウジング１１０と弁座部材１４０との間のシール性を高めることができる。このとき、ＣＳ弁座４０ａを構成するテーパ面の外径端は、バルブハウジング１１０の弁室１２０におけるテーパ面１１０ｅの軸方向左端と連なるように配置される。

【0072】

これにより、弁座部材１４０のＣＳ弁座１４０ａを構成するテーパ面とＣＳ弁体５１の当接部５１ａとの間に形成される流路Ｃ１０１と、弁座部材１４０のＣＳ弁座１４０ａを構成するテーパ面とＣＳ弁体５１の大径部５１ｂの外周面５１ｄおよびバルブハウジング１１０のテーパ面１１０ｅとＣＳ弁体５１の大径部５１ｂの外周面５１ｄとの間に形成される流路Ｃ１０２とによりＰｓポート１１１の弁室１２０側の開口まで延びるＣＳ弁５０の下流側の流路が形成される（図８参照）。尚、図８は、容量制御弁Ｖ２の通常制御時において、ＣＳ弁体５１を閉塞位置近傍の絞り位置までストロークさせた状態を示している。

【0073】

本実施例２において、流路Ｃ１０１は、ＣＳ弁座１４０ａを構成するテーパ面における内径端とＣＳ弁体５１の当接部５１ａとの間の流路断面積Ａ１０１とＣＳ弁座１４０ａを構成するテーパ面とＣＳ弁体５１の当接部５１ａの外径端との間の流路断面積Ａ１０２が略同一（Ａ１０１＝Ａ１０２）であり、流路断面積が略一定となっている。また、流路Ｃ１０２は、バルブハウジング１１０のテーパ面１１０ｅとＣＳ弁体５１の当接部５１ａとの間における上流側の流路断面積Ａ１０３よりも下流側の流路断面積Ａ１０４が小さく（Ａ１０３＞Ａ１０４）、流路断面積が下流側へ行くにしたがって減少傾向（ｄＡ＜０）となる減少領域を構成している。

【0074】

また、流路Ｃ１０２の流路断面積は、下流側へ行くにしたがって連続的に減少しており、減少領域においてＣＳ弁体５１のストロークに係らず流路断面積Ａ１０４、すなわち最小流路断面積が一定となっている。

【0075】

これによれば、本実施例２の容量制御弁Ｖ２において、ＣＳ弁５０の下流側の流路には、下流側へ行くにしたがって流路断面積が減少傾向（ｄＡ＞０）となる減少領域としての流路Ｃ１０２が設けられている。ＣＳ弁５０を通過する流体が超音速流れ（Ｍ＞１）であるとき、流路Ｃ１０２を通過する流体は、流速が低下し、圧力が上昇し、ＣＳ弁体５１には閉弁方向の力が作用する。また、吐出圧力Ｐｄに影響されるＣＳ弁体５１に作用する背圧による力を一層大きくすることができる。これにより、ＣＳ弁５０の閉弁特性が向上し、小さい電流値でＣＳ弁５０を閉塞することができる。

【0076】

また、ＣＳ弁５０を通過する流体が亜音速流れ（Ｍ＜１）であるとき、流路Ｃ１０２を通過する流体は、流速が上昇し、圧力が低下し、ＣＳ弁体５１には開弁方向の力が作用する。これにより、ＣＳ弁５０の下流圧に対する吐出圧力Ｐｄの影響を抑えることができる。このように、ＣＳ弁体５１に作用する背圧による力に対する吐出圧力Ｐｄの影響を抑えることができ、ソレノイド８０に入力される電流値に対するＣＳ弁体５１のストロークのばらつきが抑制され、ＣＳ弁５０の開度を精度よく調整することができる。

【0077】

このように、ＣＳ弁５０の下流側の流路に流路断面積が下流側へ行くにしたがって減少傾向（ｄＡ＜０）となる減少領域である流路Ｃ１０２を設け、ＣＳ弁５０を通過する流体の流速に応じてＣＳ弁５０の下流圧を適宜制御することにより、ＣＳ弁５０の制御性を高めることができる。

【0078】

また、減少領域としての流路Ｃ１０２は、ＣＳ弁体５１のストロークに係らず最小流路断面積が一定であるため、減少領域を通過した後の弁室１２０内における流体の圧力を常に安定させることができる。

【0079】

また、流路Ｃ１０２を構成するバルブハウジング１１０のテーパ面１１０ｅは、Ｐｓポート１１１の弁室１２０側の開口の軸方向左端に連なるように直線状に延びるテーパ面として構成されているため、Ｐｓポート１１１内まで流体の流速や圧力を加速的に変化させながら誘導しやすくなっている。これにより、ＣＳ弁５０の下流側の流路における流体の流れを安定させて淀みをなくすことができ、ＣＳ弁５０の下流圧、すなわち弁室１２０内の流体の圧力をより安定させることができる。

【0080】

また、ＣＳ弁５０を構成するＣＳ弁座４０ａを構成するテーパ面とＣＳ弁体５１の当接部５１ａとの間に流路断面積が一定の流路Ｃ１０１が形成されるため、ＣＳ弁体５１の閉弁位置もしくは絞り位置においてＣＳ弁５０を通過する流体の流速と圧力を略変化させることなく、その流れを接線方向（図８の実線矢印参照）に向けて安定させることができる。

【0081】

また、ＣＳ弁座４０ａを構成するテーパ面は、減少領域である流路Ｃ１０２を構成するバルブハウジング１１０のテーパ面１１０ｅと連続しているため、流路Ｃ１０１，Ｃ１０２の連続部分、すなわち減少領域である流路Ｃ１０２の上流側における流路断面積を大きく形成しやすい。

【0082】

また、ＣＳ弁座１４０ａは、バルブハウジング１１０と別体の弁座部材１４０に形成され、減少領域を構成するテーパ面１１０ｅは、バルブハウジング１１０に形成されているため、流路Ｃ１０１，Ｃ１０２における流路断面積の設定を行いやすく、減少領域を容易に形成することができる。

【0083】

尚、本実施例２においては、減少領域である流路Ｃ１０２の上流に形成される流路Ｃ１０１の流路断面積が一定である構成について説明したが、これに限らず、流路Ｃ１０１の流路断面積は下流側へ行くにしたがって増加傾向となっていてもよい。

【0084】

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。

【0085】

例えば、前記実施例では、バルブハウジングおよび弁座部材は、金属材料により構成されるものとして説明したが、これに限らず、弁座部材がバルブハウジングの流路内側の硬さよりも硬いものであれば、樹脂材料等により形成されてもよい。また、この場合にも、弁座部材は弁体と異なる素材から形成されることが好ましい。

【0086】

また、ＣＳ弁体は、ＣＳ弁座との当接部が断面曲面形状に形成されていなくてもよい。

【0087】

また、ＣＳ弁座を構成するテーパ面は、直線状のものに限らず円弧状であってもよい。

【0088】

また、減少領域は、テーパ面により流路断面積が連続的に減少するものに限らず、段状の面により流路断面積が段階的に減少する減少傾向となるものであってもよい。

【0089】

また、前記実施例の容量制御弁は、ポペット弁としてのＣＳ弁を例に説明したが、ポペット弁は、流入ポートとしてのＰｄポートと流出ポートとしてのＰｃポートとの間の流路を開閉するＤＣ弁であってもよい。

【符号の説明】

【0090】

９ 固定オリフィス
１０ バルブハウジング
１０ａ 凹部
１０ｂ 受け部
１０ｃ ガイド孔
１０ｄ 凹部
１０ｅ 内周面
１１ Ｐｓポート（流出ポート）
２０ 弁室
２１ 貫通孔
３０ 圧力作動弁
４０ 弁座部材
４０ａ ＣＳ弁座（弁座）
４０ｂ 貫通孔（貫通流路、流入ポート）
４０ｃ 平坦面
５０ ＣＳ弁（ポペット弁）
５１ ＣＳ弁体（弁体）
５１ａ 当接部
５１ｄ 外周面
８０ ソレノイド（駆動源）
１１０ バルブハウジング
１１０ｅ テーパ面
１１１ Ｐｓポート（流出ポート）
１２０ 弁室
１４０ 弁座部材
１４０ａ ＣＳ弁座（弁座）
１４０ｂ 貫通孔（貫通流路、流入ポート）
１４０ｃ 平坦面
Ｃ１，Ｃ１０２ 流路（減少領域、下流側の流路）
Ｃ２，Ｃ１０１ 流路（下流側の流路）
Ｓ 空間
Ｖ１，Ｖ２ 容量制御弁（弁）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】