冷凍サイクル、可変容量圧縮機および吐出弁
【課題】低温環境下および高温環境下のいずれにおいても冷凍サイクルの安定性および安全性を確保する。
【解決手段】圧縮機においては、最小容量運転移行時に圧力Ｐｄｈと圧力Ｐｄｌとの差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）が開弁差圧ΔＰ１よりも小さくなると、吐出弁７の第１の弁部が閉弁し、吐出冷媒の漏洩および逆流を防止する。一方、このように第１の弁部が閉弁した状態において圧力Ｐｄｌが圧力Ｐｄｈよりも高くなった場合、その差圧（Ｐｄｌ−Ｐｄｈ）が開弁差圧ΔＰ２よりも大きくなると第２の弁部が開弁し、吐出冷媒の逆流を低流量に規制しつつも許容する。
【解決手段】圧縮機においては、最小容量運転移行時に圧力Ｐｄｈと圧力Ｐｄｌとの差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）が開弁差圧ΔＰ１よりも小さくなると、吐出弁７の第１の弁部が閉弁し、吐出冷媒の漏洩および逆流を防止する。一方、このように第１の弁部が閉弁した状態において圧力Ｐｄｌが圧力Ｐｄｈよりも高くなった場合、その差圧（Ｐｄｌ−Ｐｄｈ）が開弁差圧ΔＰ２よりも大きくなると第２の弁部が開弁し、吐出冷媒の逆流を低流量に規制しつつも許容する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調装置に好適な冷凍サイクル、その冷凍サイクルを構成する可変容量圧縮機、およびその可変容量圧縮機の吐出冷媒の流れを制御する吐出弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用空調装置は、一般に、その冷凍サイクルを流れる冷媒を圧縮して高温・高圧のガス冷媒にして吐出する圧縮機、そのガス冷媒を凝縮する凝縮器、凝縮された液冷媒を断熱膨張させることで低温・低圧の冷媒にする膨張装置、その冷媒を蒸発させることにより車室内空気との熱交換を行う蒸発器等を備えている。蒸発器で蒸発された冷媒は、再び圧縮機へと戻され、冷凍サイクルを循環する。
【０００３】
この圧縮機としては、エンジンの回転数によらず一定の冷房能力が維持されるように、冷媒の吐出容量を可変できる可変容量圧縮機（単に「圧縮機」ともいう）が用いられている。この圧縮機は、エンジンによって回転駆動される回転軸に取り付けられた揺動板に圧縮用のピストンが連結され、揺動板の角度を変化させてピストンのストロークを変えることにより冷媒の吐出量を調整する。揺動板の角度は、密閉されたクランク室内に吐出冷媒の一部を導入し、ピストンの両面にかかる圧力の釣り合いを変化させることで連続的に変えられる。このクランク室内の圧力（以下「クランク圧力」という）Ｐｃは、圧縮機の吐出室とクランク室との間、またはクランク室と吸入室との間に設けられた可変容量圧縮機用制御弁（単に「制御弁」ともいう）により制御される。
【０００４】
ところで、このような圧縮機は、エンジンの大きな負荷になり得る。このため、例えば車両の急加速時や登坂走行時など、エンジンの動力を車両の推進力に振り向けたい高負荷時には、その圧縮機の負荷トルクを低減する必要がある。従来においては、この負荷トルクを一時的にカットできるように、回転軸の一端にエンジンの駆動力を伝達または遮断する電磁クラッチが設けられた圧縮機も採用されていた。しかし、低コスト化等の理由から近年では電磁クラッチを用いずにエンジンと回転軸とを直結したいわゆるクラッチレス式の圧縮機が主流になりつつある。
【０００５】
このクラッチレス式の圧縮機には、例えば吐出室からクランク室へ通じる通路を開閉制御する弁部と、その弁部を閉じ方向に作用させるような電磁力を発生させるソレノイドとを備えた外部制御方式の制御弁が用いられる。この制御弁では、ソレノイドへの通電を遮断すると弁部が全開状態となり、クランク室内の圧力（「クランク圧力」という）Ｐｃを上昇させることができる。その結果、揺動板が回転軸に対してほぼ直角になり、圧縮機を最小容量運転に移行させることができる。つまり、エンジンと回転軸とが直結されていても、実質的に吐出容量をゼロに近づけることができ、それにより負荷トルクを最小化することができる。
【０００６】
このような制御弁としては、例えば圧縮機の吸入圧力Ｐｓに基づいて弁開度を調整して容量制御を行ういわゆるＰｓ感知弁や、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）に基づいて容量制御を行ういわゆるＰｄ−Ｐｓ弁などが採用される。Ｐｓ感知弁は、蒸発器出口側の冷媒温度に比例する吸入圧力Ｐｓを制御するため、過剰冷房による蒸発器の凍結を防止する等の観点からは好ましい。しかし、熱負荷により変化する吸入圧力Ｐｓに基づく制御であるため、吐出容量を直接的に制御するのは難しい。一方、Ｐｄ−Ｐｓ弁は、吐出圧力Ｐｄ自体の大きさに基づいた容量制御を行うため、熱負荷によらず吐出容量を連続的に制御することができるという利点がある。ただし、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）の制御に伴って吸入圧力Ｐｓが下がると、過剰冷房となることもあり得るため、通常は蒸発器の出口温度がフィードバックされて吸入圧力Ｐｓが下がり過ぎないような制御が行われる。
【０００７】
ところで、このような制御弁により圧縮機が最小容量運転に移行しても、揺動板に若干の傾きがあるため、通常はその吐出容量を完全にゼロにすることはできない。このため、特に冬場などの低温環境下においてはその僅かな冷媒の流れによって蒸発器が凍結する可能性もあり得る。また、ソレノイドへの通電を遮断した際に吐出圧力Ｐｄが急激に低下すると、一時的にその圧縮機出口の圧力Ｐｄｌが吐出室出口の圧力Ｐｄｈよりも高くなり、吐出冷媒が吐出室へ逆流する可能性もある。
【０００８】
これに対し、例えば吐出室と凝縮器との間の冷媒通路に逆止弁を設けた空調装置も提案されている（例えば特許文献１参照）。このような空調装置によれば、クラッチ付き圧縮機を採用した場合にはその電磁クラッチのオフによる圧縮機の停止時、クラッチレス式圧縮機を採用した場合にはその最小容量運転移行時において逆止弁が閉弁する。それにより、圧縮機から凝縮器への冷媒の流出や吐出室への冷媒の逆流を防止することができる。
【特許文献１】特開２００１−１５３０４２号公報〔段落［００８１］等〕
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような逆止弁の閉弁により吐出室と凝縮器との間の冷媒の流通が完全に遮断されると、逆に問題が生じる場合もある。すなわち、このように逆止弁が閉じられると圧縮機側で冷媒の内部循環が行われることもあり、吸入圧力Ｐｓが速やかに上昇する。その結果、この吸入圧力Ｐｓを感知した膨張装置の弁が閉じられ、逆止弁と膨張装置との間の凝縮器を含む高圧領域に液冷媒が閉じこめられる場合がある。このとき、仮に膨張装置の弁部の閉止性能が十分でないと、その弁部の隙間から冷媒が高速で流れ出して異音を発生させる可能性がある。また、このような状態で車両が高温環境下に置かれると、凝縮器の温度上昇とともに冷媒の飽和圧力が上昇する。その結果、高圧領域の内圧が過度に高くなってその配管や継ぎ手部等から外部への冷媒漏れが発生する可能性もある。地球温暖化防止等の観点からこれについては極力防止しなければならない。
【００１０】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、低温環境下および高温環境下のいずれにおいても冷凍サイクルの安定性および安全性を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の冷凍サイクルは、空調装置を構成する冷凍サイクルにおいて、吸入室から吸入された冷媒を圧縮して吐出室から吐出する可変容量圧縮機と、可変容量圧縮機から吐出された冷媒を冷却する外部熱交換器と、外部熱交換器から送出された冷媒を減圧する膨張装置と、膨張装置にて減圧された冷媒を蒸発させるとともに可変容量圧縮機に向けて送出する蒸発器と、可変容量圧縮機の吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を調整して、可変容量圧縮機の吐出容量を変化させる制御弁と、可変容量圧縮機の吐出室と外部熱交換器との間の冷媒通路に設けられ、その吐出室側の圧力である一次圧と、その外部熱交換器側の圧力である二次圧との差圧が第１の差圧よりも小さくなったときに閉弁して吐出冷媒の順方向の流れを遮断する第１の弁部と、第１の弁部の閉弁時において二次圧と一次圧との差圧が第２の差圧よりも大きくなったときに開弁して吐出冷媒の逆流を許容する第２の弁部とを含む弁装置と、を備える。
【００１２】
この態様によると、一次圧が二次圧よりも高いとき、例えば可変容量圧縮機の通常の制御状態においては第１の弁部が開弁状態を保持し、冷凍サイクルにおける順方向の冷媒の流れを確保する。そして、可変容量圧縮機の停止時または最小容量運転移行時にその一次圧と二次圧との差圧が第１の差圧よりも小さくなると第１の弁部が閉弁し、吐出冷媒の漏洩を防止するとともにその逆流を防止する。これにより、低温環境下における蒸発器の凍結等が防止される。また、クランク圧力の急上昇を抑制することもできる。一方、このように第１の弁部が閉弁した状態において逆に二次圧が一次圧よりも高くなった場合、その二次圧と一次圧との差圧が第２の差圧よりも大きくなると第２の弁部が開弁し、吐出冷媒の逆流を一時的に許容する。このため、吐出室と膨張装置との間の高圧領域の圧力上昇が抑制され、高温環境下において冷媒が外部に漏洩することも防止される。その結果、低温環境下および高温環境下のいずれにおいても冷凍サイクルの安定性および安全性を確保することができる。
【００１３】
本発明の別の態様は、空調装置の冷凍サイクルを構成し、蒸発器側から吸入室に導入された冷媒を圧縮して吐出室から外部熱交換器側へ吐出する可変容量圧縮機である。この可変容量圧縮機は、可変容量圧縮機の吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を調整して吐出容量を変化させる制御弁と、吐出室の出口と当該可変容量圧縮機の出口とをつなぐ冷媒通路に設けられ、その吐出室側の圧力である一次圧と、その外部熱交換器側の圧力である二次圧との差圧が第１の差圧よりも小さくなったときに閉弁して吐出冷媒の順方向の流れを遮断する第１の弁部と、第１の弁部の閉弁時において二次圧と一次圧との差圧が第２の差圧よりも大きくなったときに開弁して吐出冷媒の逆流を許容する第２の弁部とを含む弁装置と、を備える。
【００１４】
このような弁装置が組み込まれた可変容量圧縮機を適用することにより、低温環境下および高温環境下のいずれにおいても冷凍サイクルの安定性および安全性を確保できる。
【００１５】
本発明のさらに別の態様は、冷凍サイクルの蒸発器側から吸入室に導入された冷媒を圧縮して吐出室から外部熱交換器側へ吐出する可変容量圧縮機による吐出冷媒の流れを制御する吐出弁である。この吐出弁は、吐出室と外部熱交換器との間の冷媒通路に配設されたボディと、ボディに一体に設けられた第１弁座と、第１弁座に外部熱交換器側から接離して第１の弁部を開閉するとともに、その吐出室側の圧力である一次圧とその外部熱交換器側の圧力である二次圧との差圧が第１の差圧よりも小さくなったときに閉弁して吐出冷媒の順方向の流れを遮断する第１弁体と、第１弁体に形成された連通孔の開口部に設けられた第２弁座と、第２弁座に吐出室側から接離して第２の弁部を開閉するとともに、第１の弁部の閉弁時において二次圧と一次圧との差圧が第２の差圧よりも大きくなったときに開弁して吐出冷媒の逆流を許容する第２弁体と、を備える。
【００１６】
この吐出弁は、可変容量圧縮機に組み込まれてその一部を構成してもよいし、可変容量圧縮機とは別体に構成され、その吐出室と外部熱交換器との間に配設されてもよい。このような吐出弁が組み込まれた可変容量圧縮機を適用することにより、低温環境下および高温環境下のいずれにおいても冷凍サイクルの安定性および安全性を確保できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、低温環境下および高温環境下のいずれにおいても冷凍サイクルの安定性および安全性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては、便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を上下と表現することがある。
【００１９】
図１は、実施の形態に係る冷凍サイクルを表すシステム構成図である。
この冷凍サイクルは、車両用空調装置を構成し、冷凍サイクルを循環する冷媒を圧縮する可変容量圧縮機（単に「圧縮機」という）１、圧縮された冷媒を凝縮して冷却する凝縮器２（「外部熱交換器」に該当する）、凝縮された冷媒を断熱膨張させる膨張装置３、および膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器４を備えている。
【００２０】
圧縮機１は、蒸発器４側から吸入室５１に導入された冷媒ガスをシリンダ５２に導入して圧縮し、吐出室５３から凝縮器２側へ高温・高圧の冷媒を吐出する。この吐出冷媒の一部は可変容量圧縮機用制御弁（単に「制御弁」という）５を介してクランク室５４内に導入され、圧縮機１の容量制御に供される。制御弁５は、ソレノイド駆動の電磁弁として構成され、制御部６により駆動回路５０を介して通電制御される。クランク室５４と吸入室５１とを連通する冷媒通路５５にはオリフィス５６が設けられており、クランク室５４内の圧力を減圧して吸入室５１側へ導出可能になっている。また、圧縮機１の吐出室５３と凝縮器２との間の冷媒通路には、後に詳述する吐出弁７が設けられている。
【００２１】
図２は、圧縮機の構成を表す断面図である。
圧縮機１は、そのハウジングとして、複数のシリンダ５２が形成されたシリンダブロック１０１と、その前端側に接合されたフロントハウジング１０２と、後端側にバルブプレート１０３を介して接合されたリアハウジング１０４とを備えている。シリンダブロック１０１とフロントハウジング１０２とにより囲まれた内部空間によりクランク室５４が形成されている。
【００２２】
クランク室５４には、その中心を貫通するように回転軸１０６が配置されている。この回転軸１０６は、シリンダブロック１０１に設けられた軸受１０７と、フロントハウジング１０２に設けられた軸受１０８とによって回転自在に支持されている。回転軸１０６にはラグプレート１０９が固定されており、そのラグプレート１０９に突設された支持アーム１１０等を介して揺動板１１１が支持されている。揺動板１１１は、回転軸１０６の軸線に対して傾動可能となっており、複数のシリンダ５２に摺動自在に配置されたピストン１１２にシュー１１４を介して連結されている。回転軸１０６は、その前端部分がフロントハウジング１０２を貫通して外部に延出しており、その先端部分にはブラケット１１７が螺着されている。また、回転軸１０６とフロントハウジング１０２との前端部分の隙間を外側からシールするように、リップシール１１５が設けられている。
【００２３】
フロントハウジング１０２の前端部分には、エンジンからの駆動力を伝達するプーリ１１８が軸受１１９を介して回転自在に支持されている。このプーリ１１８は、エンジンの駆動力をブラケット１１７を介して回転軸１０６に伝達する。
【００２４】
リアハウジング１０４の内部には、吸入室５１、吐出室５３、制御弁５および吐出弁７が配設されている。吸入室５１は、バルブプレート１０３に設けられた吸入用リリーフ弁１２１を介してシリンダ５２に連通するとともに蒸発器４にも連通している。吐出室５３は、バルブプレート１０３に設けられた吐出用リリーフ弁１２２を介してシリンダ５２に連通するとともに凝縮器２にも連通している。制御弁５は、吐出室５３とクランク室５４との間を連通する冷媒通路に配置されている。吐出弁７は、吐出室５３と圧縮機１の出口とをつなぐ冷媒通路に配置されている。
【００２５】
圧縮機１の揺動板１１１は、その角度がクランク室５４内でその揺動板１１１を付勢するスプリング１２５、１２６の荷重や、揺動板１１１につながるピストン１１２の両面にかかる圧力による荷重等がバランスした位置に保持される。この圧縮機１の揺動板１１１の角度は、クランク室５４内に吐出冷媒の一部を導入してクランク圧力Ｐｃを変化させ、ピストン１１２の両面にかかる圧力の釣り合いを変化させることによって連続的に変えられる。この揺動板１１１の角度の変化によってピストン１１２のストロークを変えることにより、冷媒の吐出容量を調整するようにしている。このクランク室５４内の圧力は、制御弁５により制御される。
【００２６】
制御弁５は、圧縮機１の吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧に基づいて自律的に弁部を開閉し、その差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が制御目標値である設定差圧に近づくように吐出室５３からクランク室５４に導入する冷媒流量を調整する。これにより、圧縮機１の吐出容量が変化する。制御弁５は、ソレノイド駆動の電磁制御弁として構成され、制御部６により駆動回路５０を動作させることにより通電制御される。本実施の形態では、制御部６が駆動回路５０に所定のデューティ比に設定されたパルス信号を出力し、駆動回路５０からそのデューティ比に対応した電流パルスを出力させてソレノイドを駆動するデューティ制御を行う。
【００２７】
図１に戻り、制御部６は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ、入出力インターフェース等を備える。制御部６は、指定したデューティ比のパルス信号を出力するＰＷＭ出力部を有するが、その構成自体には公知のものが採用されるため、詳細な説明を省略する。制御部６は、エンジン回転数、車室内外の温度、蒸発器４の吹き出し空気温度等、各種センサにて検出された所定の外部情報に基づいて上記設定差圧を決定し、その設定差圧が保持されるソレノイド力が得られるように制御弁５への通電制御を行う。また、車両の加速時や登坂走行時などのエンジンの高負荷状態において圧縮機１の負荷トルク低減を目的とする加速カット要求があると、制御部６は、その通電を遮断または所定の下限値に抑制して、可変容量圧縮機を最小容量運転に移行させたりする。
【００２８】
膨張装置３は、いわゆる温度式膨張弁として構成されており、蒸発器４の出口側の冷媒温度をフィードバックしてその弁開度を調整し、熱負荷に応じた液冷媒を蒸発器４へ供給する。蒸発器４を通過した冷媒は圧縮機１に戻され、再び圧縮される。
【００２９】
吐出弁７は、その前後差圧に応じて圧縮機１の吐出冷媒の流れを順方向および逆方向の双方向に段階的に許容しうる差圧弁として構成されており、その順方向の流れを制御するための第１の弁部と、逆方向の流れを制御するための第２の弁部とを有する。なお、圧縮機１の通常の容量制御時には第１の弁部がその開弁状態を保持するため、冷媒の順方向の流れが阻害されることはない。吐出弁７の構成および機能の詳細については後述する。
【００３０】
図３は、制御弁の構成を示す断面図である。
制御弁５は、圧縮機１の吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を設定差圧に保つように、吐出室５３からクランク室５４に導入する冷媒流量を制御するいわゆるＰｄ−Ｐｓ差圧弁として構成されている。
【００３１】
この制御弁５は、吐出冷媒の一部をクランク室５４へ導入するための冷媒通路を開閉する弁本体８と、弁本体８の弁部の開度を調整してクランク室５４へ導入する冷媒流量を制御するソレノイド９とを一体に組み付けて構成される。
【００３２】
弁本体８は、プレス成形により得られたボディ１０の内部に弁機構を備えている。ボディ１０の上部には、圧縮機１の吐出室５３に連通して吐出圧力Ｐｄ（正確には吐出室５３の出口の圧力Ｐｄｈ）を受けるポート１１が設けられている。ポート１１は、ボディ１０の側部に設けられたポート１３と内部で連通している。ポート１３は、圧縮機１のクランク室５４に連通し、そのクランク室５４に制御されたクランク圧力Ｐｃを導出する。
【００３３】
ボディ１０の上部においてポート１１とポート１３とを連通する冷媒通路には、円筒状の弁座形成部材１４が圧入されており、その内部通路により弁孔１５が形成されている。弁座形成部材１４のクランク室５４側の端面により弁座１６が形成されている。弁座１６にクランク室５４側から対向して、長尺状の作動ロッド１７の一端部からなる弁体１８が接離自在に配置されている。
【００３４】
ボディ１０の中央部には、円筒状のガイド部材１９が圧入され、その内部通路によりガイド孔２０が形成されている。作動ロッド１７は、このガイド孔２０に摺動可能に軸支されている。弁体１８は、弁孔１５の下流側でクランク室５４に連通する圧力室２１に配置され、その先端面の外周縁が弁座１６に着脱することにより弁孔１５を開閉する。作動ロッド１７の下端部とガイド部材１９の下端面との間には、作動ロッド１７をソレノイド９側、つまり開弁方向に付勢するスプリング４１が介装されている。
【００３５】
ボディ１０の側部のポート１３から下方に離間した位置には、吸入室５１に連通して吸入圧力Ｐｓを受けるポート２２が形成されている。ボディ１０とソレノイド９とにより囲まれたこのポート２２と連通する内部空間は、吸入圧力Ｐｓが導入される圧力室２３を形成する。吸入圧力Ｐｓは、ソレノイド９の内部にも導入される。
【００３６】
また、ボディ１０の上端開口部にはストレーナ２５が嵌着され、外部からポート１１への異物の流入を防止している。さらに、ボディ１０の側部にも、ポート１３を外部から覆うようにストレーナ２６が装着されている。
【００３７】
一方、ソレノイド９は、ヨークとしても機能する段付円筒状のケース３１と、ケース３１内に配設されたコア３２と、コア３２と軸線方向に対向配置されたプランジャ３３と、外部からの供給電流により磁気回路を生成する電磁コイル３４とを備えている。ケース３１は、その上端部が縮径してボディ１０の下端部に圧入されている。コア３２は、その上端部がケース３１の縮径部に圧入されている。
【００３８】
コア３２には、その中央を軸線方向に貫通する挿通孔３５が設けられており、ソレノイド力を弁体１８へ伝達するためのシャフト２７を挿通している。コア３２の上端開口部にはリング状の軸受部材２８が圧入されており、シャフト２７の上端部を摺動可能に支持している。この軸受部材２８には連通孔２９が設けられており、この連通孔２９を介して圧力室２３内の吸入圧力Ｐｓがソレノイド９の内部に導入される。
【００３９】
コア３２には、また、下端が閉じた有底スリーブ３６が外挿されている。有底スリーブ３６内においては、プランジャ３３がコア３２の下方で軸線方向に進退可能に配置されている。有底スリーブ３６は、その下端部が縮管されており、その縮管部にリング状の軸受部材３７が圧入されている。この軸受部材３７は、シャフト２７の下端部を摺動可能に軸支している。この軸受部材３７には連通孔３８が設けられており、この連通孔３８を介して吸入圧力Ｐｓが縮管部の内部にまで導入される。一方、プランジャ３３は、段付円筒状をなし、その上部がシャフト２７の下半部に圧入されている。プランジャ３３とコア３２との間には、プランジャ３３をコア３２から離間させる方向に付勢するスプリング４２が介装されている。
【００４０】
ケース３１の下端開口部には、ソレノイド９の内部を下方から封止するように取っ手３９が設けられている。取っ手３９は、電磁コイル３４につながる端子の一端を露出させるコネクタ部としても機能する。
【００４１】
以上の構成において、作動ロッド１７の径は弁孔１５の内径よりもやや大きいものの、ほぼ同じ大きさを有するため、開弁時においては圧力室２１に導入されたクランク圧力Ｐｃがほぼキャンセルされる。このため、弁体１８には、ほぼ弁孔１５の大きさの受圧面積に対して吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が実質的に作用する。弁体１８は、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）がソレノイド９に供給された制御電流にて設定された設定差圧に保持されるように動作する。
【００４２】
次に、制御弁の基本的動作について説明する。
図３に示した制御弁５において、ソレノイド９が非通電のときには、スプリング４１およびスプリング４２による開弁方向のばね荷重により弁体１８が弁座１６から離間して弁部が全開状態に保持される。このとき、圧縮機１の吐出室５３からポート１１に導入された吐出圧力Ｐｄの高圧冷媒は、全開状態の弁部を通過し、ポート１３からクランク室５４へと流れることになる。したがって、クランク圧力Ｐｃが上昇するため、圧縮機１は吐出容量が最小となる最小容量運転を行うことになる。
【００４３】
一方、自動車用空調装置の起動時または冷房負荷が最大のときには、ソレノイド９に供給される電流値は最大になり、プランジャ３３は、コア３２に最大の吸引力で吸引される。このとき、弁体１８を含む作動ロッド１７、シャフト２７およびプランジャ３３が、一体になって閉弁方向に動作し、弁体１８が弁座１６に着座する。この閉弁動作によってクランク圧力Ｐｃが吸入圧力Ｐｓと略同一となるため、圧縮機１は吐出容量が最大となる最大容量運転を行うことになる。
【００４４】
ここで、容量制御時においてソレノイド９に供給される電流値が所定値に設定されているときには、弁体１８を含む作動ロッド１７、シャフト２７およびプランジャ３３が一体動作する。このとき、弁体１８は、作動ロッド１７を開弁方向に付勢するスプリング４１のばね荷重と、プランジャ３３を開弁方向に付勢するスプリング４２のばね荷重と、プランジャ３３を閉弁方向に付勢しているソレノイド９の荷重と、弁体１８が開弁方向に受圧する吐出圧力Ｐｄによる力と、弁体１８が閉弁方向に受圧する吸入圧力Ｐｓによる力とがバランスした弁リフト位置にて停止する。
【００４５】
このバランスが取れた状態で、エンジンの回転数とともに圧縮機１の回転数が上がって吐出容量が増えると、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が大きくなって弁体１８に開弁方向の力が作用し、弁体１８は、さらにリフトして吐出室５３からクランク室５４へ流す冷媒の流量を増やす。これにより、クランク圧力Ｐｃが上昇し、圧縮機１は、その吐出容量を減少させる方向に動作し、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が設定差圧になるように制御される。エンジンの回転数が低下した場合には、その逆の動作が行われ、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が設定差圧になるように制御される。
【００４６】
図４は、吐出弁の構成を示す断面図である。
吐出弁７は、筒状のボディ６０内に第１の弁部を開閉する第１弁体６１と第２の弁部を開閉する第２弁体６２とをそれぞれ摺動可能に配置して構成されている。ボディ６０は、段付円筒状の第１ボディ６３と有底円筒状の第２ボディ６４とを、互いの開口部を突き合わせるように軸線方向に連設して構成されている。第１ボディ６３は、第２ボディ６４側に外径が縮径されており、その縮径部６５に第２ボディ６４の開口部が外挿されて外方から加締められることにより両ボディが接合されている。縮径部６５の開口端縁にはボス部６６が突設されており、そのボス部６６の先端面により弁座６７（「第１弁座」に該当する）が構成されている。第２ボディ６４の側部には内外を連通する複数の連通孔６９が形成され、底部中央にも内外を連通する冷媒漏洩通路７０が形成されている。冷媒漏洩通路７０は、連通孔６９と比較して相当小さい断面を有し、積極的に冷媒を流通させるものではない。第１弁体６１と第２ボディ６４とに囲まれた背圧室９３がいわゆるダンパ室となっており、冷媒漏洩通路７０の流動抵抗により徐々に冷媒を背圧室９３に導入出させることで、第１弁体６１および第２弁体６２の安定した挙動を実現できるように構成されている。第１ボディ６３の外周部に設けられた溝には、シール用のＯリング９５が嵌合されている。
【００４７】
第１弁体６１は、第２ボディ６４の内壁に沿って軸線方向に摺動する有底円筒状の本体７１を有し、その本体７１の底部周縁部が弁座６７に着脱して第１の弁部を開閉する。本体７１の底部中央には連通孔７２が設けられ、その第１ボディ６３側の開口端縁にはボス部７３が突設されている。そのボス部７３の先端面により弁座７５（「第２弁座」に該当する）が構成されている。第１弁体６１の底部と第２ボディ６４の底部との間には、第１弁体６１を閉弁方向に付勢するスプリング９１（「第１の付勢部材」として機能する）が介装されている。
【００４８】
第２弁体６２は、第１弁体６１の連通孔７２に挿通されて軸線方向に摺動可能に支持された円柱状の本体８１を有する。本体８１の一端側には半径方向外向きにやや延出したフランジ部８２（「弁体部」に該当する）が設けられている。このフランジ部８２が弁座７５に対向配置され、その弁座７５に着脱して第２の弁部を開閉する。第２弁体６２の摺動面には、フランジ部８２を起点に軸線方向に延びる溝部８３（「凹部」に該当する）が形成されている。この溝部８３は、連通孔７２の軸線方向の長さよりも所定量長く形成されている。図示の例では、溝部８３が一つ設けられているが、第２弁体６２の周方向に所定の間隔をあけて複数設けられていてもよい。第２の弁部が開弁すると、溝部８３と連通孔７２との間隙からなる冷媒通路が開放され、第１弁体６１の内外を連通させる。その結果、背圧室９３側の冷媒の一部が第２の弁部を介して吐出室５３側に逆流可能となる。ただし、溝部８３の断面積が軸線方向に沿ってほぼ一定に構成されているため、第２の弁部を通過する冷媒の流量は規制される。上述のように溝部８３の軸線方向の長さに制限があるため、後述する逆方向の前後差圧（Ｐｄｌ−Ｐｄｈ）が大きくなって第２弁体６２が弁座７５から大きく離間すると、逆に冷媒通路のフランジ部８２と反対側が徐々に閉じられ、その断面は小さくなる。このような構成により、逆流する冷媒の最大流量が規制されている。本体８１のフランジ部８２と反対側の端部には止輪８５が固定されており、その止輪８５と本体７１の底部との間には、第２弁体６２を開弁方向に付勢するスプリング９２（「第２の付勢部材」として機能する）が介装されている。
【００４９】
図２にも示すように、吐出弁７のボディ６０は、Ｏリング９５およびワッシャ９６を介してリアハウジング１０４に固定される。その結果、吐出弁７の各弁部は、吐出室５３の出口と圧縮機１の出口とをつなぐ冷媒通路に配置される。吐出室５３の出口から第１ボディ６３に導入された圧力Ｐｄｈ（「一次圧」に該当する）は、第１の弁部を通過することにより圧力Ｐｄｌ（「二次圧」に該当する）となって圧縮機１の出口から吐出される。
【００５０】
次に、吐出弁の動作について説明する。図５および図６は、吐出弁の動作を表す説明図である。図５は第１の弁部が開弁したときの状態を表し、図６は第２の弁部が開弁したときの状態を表している。
【００５１】
吐出弁７の第１弁体６１は、その順方向の前後差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）が所定の開弁差圧ΔＰ１（例えば０．０３Ｍｐａ：「第１の差圧」に該当する）以上になったときに、図５に示すように自律的に開弁し、吐出室５３の吐出冷媒を凝縮器側へ導出する。言い換えれば、前後差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）が開弁差圧ΔＰ１よりも小さくなったときには、スプリング９１による閉弁方向の付勢力が第１弁体６１が受ける差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）による開弁方向の荷重に打ち勝ち、第１弁体６１が閉弁して吐出冷媒の順方向の流れを遮断する。なお、圧縮機１の通常の容量制御状態においては、差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）が開弁差圧ΔＰ１よりも大きくなるため、第１の弁部の開弁状態が保持される。
【００５２】
一方、圧縮機１の最小容量運転移行時においては冷媒の吐出容量が急激に減少するため、差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）が開弁差圧ΔＰ１を下回り、図４に示したように第１弁体６１が閉弁方向に動作して吐出冷媒の順方向の流れを遮断する。このとき、圧縮機１における冷媒の内部循環により圧力Ｐｄｈがさらに低下して一時的に圧力Ｐｄｌよりも低くなる。このとき発生する逆方向の前後差圧（Ｐｄｌ−Ｐｄｈ）が所定の開弁差圧ΔＰ２（例えば０．０１Ｍｐａ：「第２の差圧」に該当する）以上になると、図６に示すように第２弁体６２がスプリング９２の付勢力に抗して自律的に開弁し、吐出冷媒の逆流を許容する。ただし、上述のように溝部８３の断面積が所定値以下に設定されているため、逆流する吐出冷媒の流量が規制される。差圧（Ｐｄｌ−Ｐｄｈ）がさらに大きくなると、溝部８３のフランジ部８２と反対側の流路断面が小さくなるように変化するため、逆流する吐出冷媒の最大流量は制限されることになる。
【００５３】
図７は、吐出弁７の各弁部の弁開度特性を表す図である。同図（Ａ）は、第１の弁部の開度とその前後差圧との関係を表す図である。同図において、横軸が順方向の差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）を表し、縦軸が第１の弁部の開度を表している。同図（Ｂ）は、第２の弁部の開度とその前後差圧との関係を表す図である。同図において、横軸が逆方向の差圧（Ｐｄｌ−Ｐｄｈ）を表し、縦軸が第２の弁部の開度を表している。なお、各図の横軸および縦軸のスケールは同じに設定されている。
【００５４】
同図（Ａ）に示すように、第１の弁部は、差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）が開弁差圧ΔＰ１よりも大きくなったときに開弁し、冷凍サイクルの順方向の冷媒の流れを許容する。一方、同図（Ｂ）に示すように、第２の弁部は、差圧（Ｐｄｌ−Ｐｄｈ）がΔＰ２（本実施の形態ではΔＰ２＜ΔＰ１）よりも大きくなったときに開弁し、冷凍サイクルの逆方向の冷媒の流れを許容する。本実施の形態では図示のように、第２の弁部の全開時の最大開度が第１の弁部のそれよりも相当小さくなるように設定されている。
【００５５】
次に、本実施の形態に係る制御弁および吐出弁による容量制御の概要およびその作用について説明する。例えば、車両用空調装置の作動中に車両が登坂走行に移行したり、急加速が要求されたりすると、エンジンの負荷を車両の推進力に優先的に振り向けるために、図示しないエンジン制御装置から加速カット要求がなされる。制御部６は、この加速カット要求を受けとると、圧縮機１を最小容量運転に移行させるために、ソレノイド９への供給電流を一時的に遮断する。そして、加速カット要求が解除されると、制御電流を再び元に戻す戻し制御を行う。
【００５６】
図８および図９は、制御弁および吐出弁による制御の例を表す図である。図８は、加速カット制御等に伴って圧縮機１が容量制御状態から最小容量運転へ移行されたときの様子を表している。（Ａ）は、制御弁５のソレノイド９に供給される制御電流の変化を表している。（Ｂ）は、各冷媒圧力の変化を表している。図中実線が吐出室５３の圧力Ｐｄｈ、破線が圧縮機１の出口の圧力Ｐｄｌ、一点鎖線がクランク圧力Ｐｃ、二点鎖線が吸入圧力Ｐｓをそれぞれ表している。また、太線が本実施の形態における各圧力を表し、細線が比較例として吐出弁７において第２の弁部を設けない場合の各圧力を表している。（Ｃ）は、各弁の弁部の開度を表している。実線が吐出弁７の第１の弁部の開口面積を表し、破線が制御弁５の弁部の開口面積を表し、一点鎖線が膨張装置３の弁部の開口面積を表している。（Ｄ）は、吐出弁７の第２の弁部の開口面積を表している。各図の横軸は、時間の経過を表している。
【００５７】
図示のように、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が設定差圧になるように制御される容量制御状態において時間ｔ１にて加速カット要求がなされると、同図（Ａ）に示すように制御電流が一時的に遮断される。その結果、同図（Ｃ）に示すように制御弁５の弁部が全開状態となり、吐出冷媒のクランク室５４への流入が促進されるため、同図（Ｂ）に示すように圧力Ｐｄｈが速やかに低下する。その結果、差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）が開弁差圧ΔＰ１よりも小さくなり、第１弁体６１が速やかに弁座６７に着座して第１の弁部を閉弁させる。この第１の弁部が閉弁するまでの間、クランク室５４への冷媒導入量が増加するため、クランク圧力Ｐｃは急上昇する。また、圧縮機１における内部循環により吸入圧力Ｐｓも上昇し、その結果、膨張装置３の感圧部がこれを感知して閉弁状態に移行する。
【００５８】
このとき、吐出弁７によって吐出冷媒の流れが遮断されるため圧力Ｐｄｌも徐々に低下するが、圧縮機１の内部循環があるため圧力Ｐｄｈがそれよりも低下する。そして、時刻ｔ２において差圧（Ｐｄｌ−Ｐｄｈ）が開弁差圧ΔＰ２よりも大きくなると、同図（Ｄ）に示すように第２弁体６２が弁座７５から離間して第２の弁部を開弁させる。その結果、第２の弁部を介して吐出冷媒の逆流が一時的に許容され、圧力Ｐｄｌの低下を促進する。この結果、同図（Ｂ）に示されるように、吐出弁７がない場合に比べて圧力Ｐｄｌが速やかに低下する。その結果、同図（Ｃ）に示される膨張装置３の閉弁状態への移行時の圧力Ｐｄｌを低くして、その弁部の異音の発生を抑制することができる。その後、差圧（Ｐｄｌ−Ｐｄｈ）が徐々に小さくなると、第２の弁部も徐々に閉弁状態へ戻る。なお、本実施の形態では第２の弁部を設けたことにより吐出冷媒の逆流を一時的に許容したため、第２の弁部を設けない場合よりもクランク圧力Ｐｃが大きく上昇する。しかし、その第２の弁部により逆流する冷媒流量が規制されているため、その上昇は吐出弁７そのものを設けない場合よりも相当小さく抑えられ、クランク室５４の内部構造体には実質的に悪影響がない。
【００５９】
図９は、圧縮機１が最小容量運転状態から容量制御状態へ戻るときの様子を表している。同図は、時系列的に図８に示した制御状態に続くものである。（Ａ）は、制御弁５のソレノイド９に供給される制御電流の変化を表している。（Ｂ）は、各冷媒圧力の変化を表している。図中実線が吐出室５３の圧力Ｐｄｈ、破線が圧縮機１の出口の圧力Ｐｄｌ、一点鎖線がクランク圧力Ｐｃ、二点鎖線が吸入圧力Ｐｓをそれぞれ表している。なお、本図においては図８のような比較例は示されていない。（Ｃ）は、各弁の弁部の開度を表している。実線が吐出弁７の第１の弁部の開口面積を表し、一点鎖線が制御弁５の弁部の開口面積を表している。（Ｄ）は、吐出弁７の第２の弁部の開口面積を表している。各図の横軸は、時間の経過を表している。
【００６０】
加速カット要求が解除されるなどして最小容量運転状態から容量制御状態へ移行する際には、圧縮機１の負荷トルクを安定に上昇させるために、ソレノイド９への供給電流を緩やかに立ち上げるソフトスタートが行われる。同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ５からｔ８にかけて供給電流を設定差圧に対応した電流値となるまで徐々に立ち上げている。この電流の供給により、同図（Ｃ）に示すように、制御弁５の弁部の開度が全開状態から徐々に制御状態の開度へと変化していく。その結果、同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ６において圧力Ｐｄｈが上昇し始め、クランク圧力Ｐｃおよび吸入圧力Ｐｓは徐々に低下していく。さらに、時刻ｔ７において差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）が開弁差圧ΔＰ１より大きくなると、同図（Ｃ）に示すように第１の弁部が開弁する。圧力Ｐｄｈが圧力Ｐｄｌよりも高くなるため、同図（Ｄ）に示すように、第２の弁部は閉弁状態を維持する。このようにして、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が設定差圧に徐々に近づいていく。
【００６１】
以上に説明したように、本実施の形態の圧縮機１においては、最小容量運転移行時に圧力Ｐｄｈと圧力Ｐｄｌとの差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）が開弁差圧ΔＰ１よりも小さくなると、吐出弁７の第１の弁部が閉弁し、吐出冷媒の漏洩および逆流を防止する。これにより、低温環境下における蒸発器４の凍結等が防止される。また、吐出冷媒の逆流によりクランク圧力が急上昇して圧縮機の内部構造体に悪影響を与えることもない。一方、このように第１の弁部が閉弁した状態において圧力Ｐｄｌが圧力Ｐｄｈよりも高くなった場合、その差圧（Ｐｄｌ−Ｐｄｈ）が開弁差圧ΔＰ２よりも大きくなると第２の弁部が開弁し、吐出冷媒の逆流を規制しつつも許容する。このため、吐出室５３と膨張装置３との間の高圧領域の圧力上昇が抑制され、高温環境下において冷媒が外部に漏洩することも防止される。その結果、低温環境下および高温環境下のいずれにおいても冷凍サイクルの安定性および安全性を確保することができる。
【００６２】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はその特定の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。
【００６３】
図１０は、変形例に係る吐出弁の構成を示す断面図である。なお、本変形例の吐出弁は、第２弁体の構成が異なる点、第２弁体に対して付勢部材としてのスプリングを設けていない点を除けば図４に示した吐出弁７とほぼ同様の構成を有する。このため、吐出弁７と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６４】
吐出弁２０７の第２弁体２６２は、第１の弁部の弁座７５に着脱して第２の弁部を開閉する円板状の本体２８１（「弁体部」を構成する）と、その本体２８１の第１弁体６１との対向面から連通孔７２を貫通するように延設された一対の脚部２８２とを含んで構成されている。各脚部２８２の先端部には半径方向外向きに突出した爪部２８３が設けられている。この爪部２８３が連通孔７２の開口端部に係止されることにより、第２弁体２６２の開弁方向への変位が規制される。脚部２８２と連通孔７２との間に所定のクリアランスが設定される一方、このように第２弁体２６２の変位が規制されることで、第２の弁部を通過する冷媒の流量が規制される。一対の脚部２８２の間にはスリット状の間隙が設けられており、両脚部が内方に撓めるようになっている。このため、第２弁体２６２を第１弁体６１に組み付ける際には、両脚部の爪部２８３を内方に撓めた状態で連通孔７２に挿通させる。爪部２８３が連通孔７２を貫通すると、両脚部の爪部２８３が元の状態に復帰するため、第２弁体２６２が第１弁体６１に引っかかる状態で組み付けられる。
【００６５】
吐出弁２０７においては、第２弁体２６２を開弁方向に付勢するスプリングが設けられておらず、第２弁体２６２は、その前後差圧のみによって開閉動作するように構成されている。すなわち、順方向の差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）が上述した開弁差圧ΔＰ１（例えば０．０３Ｍｐａ）より小さくなると第１弁体６１が閉弁し、逆方向の差圧（Ｐｄｌ−Ｐｄｈ）がゼロより大きくなると（つまり正の値になると）、第２弁体２６２が開弁する。このように第２弁体２６２に対する付勢部材を省略した構成により、吐出弁としての構成の簡素化および低コスト化を実現することができる。
【００６６】
上記実施の形態では、吐出弁を、各弁部が所定の開弁差圧以上となったときに自律的に開弁する機械式の差圧弁とした例を示したが、ソレノイド駆動の電磁弁として構成してもよい。その場合には、その開弁差圧を適宜設定変更することができ、より幅広い制御を行うことができる。
【００６７】
上記実施の形態では、膨張装置３としていわゆる温度式膨張弁を採用した例を示したが、例えば固定オリフィスを有するオリフィスチューブを採用することもできる。
【００６８】
上記各実施の形態の圧縮機１は、冷媒として代替フロン（ＨＦＣ−１３４ａ）など使用する冷凍サイクルに好適に適用されるが、本発明の圧縮機は、二酸化炭素のように作動圧力が高い冷媒を用いる冷凍サイクルに適用することも可能である。その場合には、冷凍サイクルにおいて凝縮器に代わってガスクーラなどの外部熱交換器が配置される。
【００６９】
上記実施の形態では、圧縮機１の容量制御を行う制御弁をいわゆるＰｄ−Ｐｓ差圧弁として構成した例を示したが、制御弁の種類はこれに限られない。例えば、吐出圧力Ｐｄとクランク圧力Ｐｃとの差圧が設定差圧に近づくように吐出容量を制御するいわゆるＰｄ−Ｐｃ差圧弁として構成してもよい。または、吸入圧力Ｐｓが設定圧力に近づくように吐出容量を制御するいわゆるＰｓ感知弁、あるいはクランク圧力Ｐｃが設定圧力に近づくように吐出容量を制御するいわゆるＰｃ感知弁として構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】実施の形態に係る冷凍サイクルを表すシステム構成図である。
【図２】圧縮機の構成を表す断面図である。
【図３】制御弁の構成を示す断面図である。
【図４】吐出弁の構成を示す断面図である。
【図５】吐出弁の動作を表す説明図である。
【図６】吐出弁の動作を表す説明図である。
【図７】吐出弁の各弁部の弁開度特性を表す図である。
【図８】制御弁および吐出弁による制御の例を表す図である。
【図９】制御弁および吐出弁による制御の例を表す図である。
【図１０】変形例に係る吐出弁の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ 圧縮機、 ２ 凝縮器、 ３ 膨張装置、 ４ 蒸発器、 ５ 制御弁、 ６ 制御部、 ７ 吐出弁、 ８ 弁本体、 ９ ソレノイド、 １０ ボディ、 １６ 弁座、 １８ 弁体、 ５１ 吸入室、 ５２ シリンダ、 ５３ 吐出室、 ５４ クランク室、 ５６ オリフィス、 ６０ ボディ、 ６１ 第１弁体、 ６２ 第２弁体、 ６３ 第１ボディ、 ６４ 第２ボディ、 ６７ 弁座、 ６９ 連通孔、 ７０ 冷媒漏洩通路、 ７１ 本体、 ７２ 連通孔、 ７５ 弁座、 ８１ 本体、 ８２ フランジ部、 ８３ 溝部、 ９３ 背圧室、 ９５ Ｏリング、 １１１ 揺動板、 １１２ ピストン、 １２１ 吸入用リリーフ弁、 １２２ 吐出用リリーフ弁、 ２０７ 吐出弁、 ２６２ 第２弁体、 ２８１ 本体、 ２８２ 脚部、 ２８３ 爪部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空調装置に好適な冷凍サイクル、その冷凍サイクルを構成する可変容量圧縮機、およびその可変容量圧縮機の吐出冷媒の流れを制御する吐出弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用空調装置は、一般に、その冷凍サイクルを流れる冷媒を圧縮して高温・高圧のガス冷媒にして吐出する圧縮機、そのガス冷媒を凝縮する凝縮器、凝縮された液冷媒を断熱膨張させることで低温・低圧の冷媒にする膨張装置、その冷媒を蒸発させることにより車室内空気との熱交換を行う蒸発器等を備えている。蒸発器で蒸発された冷媒は、再び圧縮機へと戻され、冷凍サイクルを循環する。
【０００３】
この圧縮機としては、エンジンの回転数によらず一定の冷房能力が維持されるように、冷媒の吐出容量を可変できる可変容量圧縮機（単に「圧縮機」ともいう）が用いられている。この圧縮機は、エンジンによって回転駆動される回転軸に取り付けられた揺動板に圧縮用のピストンが連結され、揺動板の角度を変化させてピストンのストロークを変えることにより冷媒の吐出量を調整する。揺動板の角度は、密閉されたクランク室内に吐出冷媒の一部を導入し、ピストンの両面にかかる圧力の釣り合いを変化させることで連続的に変えられる。このクランク室内の圧力（以下「クランク圧力」という）Ｐｃは、圧縮機の吐出室とクランク室との間、またはクランク室と吸入室との間に設けられた可変容量圧縮機用制御弁（単に「制御弁」ともいう）により制御される。
【０００４】
ところで、このような圧縮機は、エンジンの大きな負荷になり得る。このため、例えば車両の急加速時や登坂走行時など、エンジンの動力を車両の推進力に振り向けたい高負荷時には、その圧縮機の負荷トルクを低減する必要がある。従来においては、この負荷トルクを一時的にカットできるように、回転軸の一端にエンジンの駆動力を伝達または遮断する電磁クラッチが設けられた圧縮機も採用されていた。しかし、低コスト化等の理由から近年では電磁クラッチを用いずにエンジンと回転軸とを直結したいわゆるクラッチレス式の圧縮機が主流になりつつある。
【０００５】
このクラッチレス式の圧縮機には、例えば吐出室からクランク室へ通じる通路を開閉制御する弁部と、その弁部を閉じ方向に作用させるような電磁力を発生させるソレノイドとを備えた外部制御方式の制御弁が用いられる。この制御弁では、ソレノイドへの通電を遮断すると弁部が全開状態となり、クランク室内の圧力（「クランク圧力」という）Ｐｃを上昇させることができる。その結果、揺動板が回転軸に対してほぼ直角になり、圧縮機を最小容量運転に移行させることができる。つまり、エンジンと回転軸とが直結されていても、実質的に吐出容量をゼロに近づけることができ、それにより負荷トルクを最小化することができる。
【０００６】
このような制御弁としては、例えば圧縮機の吸入圧力Ｐｓに基づいて弁開度を調整して容量制御を行ういわゆるＰｓ感知弁や、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）に基づいて容量制御を行ういわゆるＰｄ−Ｐｓ弁などが採用される。Ｐｓ感知弁は、蒸発器出口側の冷媒温度に比例する吸入圧力Ｐｓを制御するため、過剰冷房による蒸発器の凍結を防止する等の観点からは好ましい。しかし、熱負荷により変化する吸入圧力Ｐｓに基づく制御であるため、吐出容量を直接的に制御するのは難しい。一方、Ｐｄ−Ｐｓ弁は、吐出圧力Ｐｄ自体の大きさに基づいた容量制御を行うため、熱負荷によらず吐出容量を連続的に制御することができるという利点がある。ただし、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）の制御に伴って吸入圧力Ｐｓが下がると、過剰冷房となることもあり得るため、通常は蒸発器の出口温度がフィードバックされて吸入圧力Ｐｓが下がり過ぎないような制御が行われる。
【０００７】
ところで、このような制御弁により圧縮機が最小容量運転に移行しても、揺動板に若干の傾きがあるため、通常はその吐出容量を完全にゼロにすることはできない。このため、特に冬場などの低温環境下においてはその僅かな冷媒の流れによって蒸発器が凍結する可能性もあり得る。また、ソレノイドへの通電を遮断した際に吐出圧力Ｐｄが急激に低下すると、一時的にその圧縮機出口の圧力Ｐｄｌが吐出室出口の圧力Ｐｄｈよりも高くなり、吐出冷媒が吐出室へ逆流する可能性もある。
【０００８】
これに対し、例えば吐出室と凝縮器との間の冷媒通路に逆止弁を設けた空調装置も提案されている（例えば特許文献１参照）。このような空調装置によれば、クラッチ付き圧縮機を採用した場合にはその電磁クラッチのオフによる圧縮機の停止時、クラッチレス式圧縮機を採用した場合にはその最小容量運転移行時において逆止弁が閉弁する。それにより、圧縮機から凝縮器への冷媒の流出や吐出室への冷媒の逆流を防止することができる。
【特許文献１】特開２００１−１５３０４２号公報〔段落［００８１］等〕
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような逆止弁の閉弁により吐出室と凝縮器との間の冷媒の流通が完全に遮断されると、逆に問題が生じる場合もある。すなわち、このように逆止弁が閉じられると圧縮機側で冷媒の内部循環が行われることもあり、吸入圧力Ｐｓが速やかに上昇する。その結果、この吸入圧力Ｐｓを感知した膨張装置の弁が閉じられ、逆止弁と膨張装置との間の凝縮器を含む高圧領域に液冷媒が閉じこめられる場合がある。このとき、仮に膨張装置の弁部の閉止性能が十分でないと、その弁部の隙間から冷媒が高速で流れ出して異音を発生させる可能性がある。また、このような状態で車両が高温環境下に置かれると、凝縮器の温度上昇とともに冷媒の飽和圧力が上昇する。その結果、高圧領域の内圧が過度に高くなってその配管や継ぎ手部等から外部への冷媒漏れが発生する可能性もある。地球温暖化防止等の観点からこれについては極力防止しなければならない。
【００１０】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、低温環境下および高温環境下のいずれにおいても冷凍サイクルの安定性および安全性を確保することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の冷凍サイクルは、空調装置を構成する冷凍サイクルにおいて、吸入室から吸入された冷媒を圧縮して吐出室から吐出する可変容量圧縮機と、可変容量圧縮機から吐出された冷媒を冷却する外部熱交換器と、外部熱交換器から送出された冷媒を減圧する膨張装置と、膨張装置にて減圧された冷媒を蒸発させるとともに可変容量圧縮機に向けて送出する蒸発器と、可変容量圧縮機の吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を調整して、可変容量圧縮機の吐出容量を変化させる制御弁と、可変容量圧縮機の吐出室と外部熱交換器との間の冷媒通路に設けられ、その吐出室側の圧力である一次圧と、その外部熱交換器側の圧力である二次圧との差圧が第１の差圧よりも小さくなったときに閉弁して吐出冷媒の順方向の流れを遮断する第１の弁部と、第１の弁部の閉弁時において二次圧と一次圧との差圧が第２の差圧よりも大きくなったときに開弁して吐出冷媒の逆流を許容する第２の弁部とを含む弁装置と、を備える。
【００１２】
この態様によると、一次圧が二次圧よりも高いとき、例えば可変容量圧縮機の通常の制御状態においては第１の弁部が開弁状態を保持し、冷凍サイクルにおける順方向の冷媒の流れを確保する。そして、可変容量圧縮機の停止時または最小容量運転移行時にその一次圧と二次圧との差圧が第１の差圧よりも小さくなると第１の弁部が閉弁し、吐出冷媒の漏洩を防止するとともにその逆流を防止する。これにより、低温環境下における蒸発器の凍結等が防止される。また、クランク圧力の急上昇を抑制することもできる。一方、このように第１の弁部が閉弁した状態において逆に二次圧が一次圧よりも高くなった場合、その二次圧と一次圧との差圧が第２の差圧よりも大きくなると第２の弁部が開弁し、吐出冷媒の逆流を一時的に許容する。このため、吐出室と膨張装置との間の高圧領域の圧力上昇が抑制され、高温環境下において冷媒が外部に漏洩することも防止される。その結果、低温環境下および高温環境下のいずれにおいても冷凍サイクルの安定性および安全性を確保することができる。
【００１３】
本発明の別の態様は、空調装置の冷凍サイクルを構成し、蒸発器側から吸入室に導入された冷媒を圧縮して吐出室から外部熱交換器側へ吐出する可変容量圧縮機である。この可変容量圧縮機は、可変容量圧縮機の吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を調整して吐出容量を変化させる制御弁と、吐出室の出口と当該可変容量圧縮機の出口とをつなぐ冷媒通路に設けられ、その吐出室側の圧力である一次圧と、その外部熱交換器側の圧力である二次圧との差圧が第１の差圧よりも小さくなったときに閉弁して吐出冷媒の順方向の流れを遮断する第１の弁部と、第１の弁部の閉弁時において二次圧と一次圧との差圧が第２の差圧よりも大きくなったときに開弁して吐出冷媒の逆流を許容する第２の弁部とを含む弁装置と、を備える。
【００１４】
このような弁装置が組み込まれた可変容量圧縮機を適用することにより、低温環境下および高温環境下のいずれにおいても冷凍サイクルの安定性および安全性を確保できる。
【００１５】
本発明のさらに別の態様は、冷凍サイクルの蒸発器側から吸入室に導入された冷媒を圧縮して吐出室から外部熱交換器側へ吐出する可変容量圧縮機による吐出冷媒の流れを制御する吐出弁である。この吐出弁は、吐出室と外部熱交換器との間の冷媒通路に配設されたボディと、ボディに一体に設けられた第１弁座と、第１弁座に外部熱交換器側から接離して第１の弁部を開閉するとともに、その吐出室側の圧力である一次圧とその外部熱交換器側の圧力である二次圧との差圧が第１の差圧よりも小さくなったときに閉弁して吐出冷媒の順方向の流れを遮断する第１弁体と、第１弁体に形成された連通孔の開口部に設けられた第２弁座と、第２弁座に吐出室側から接離して第２の弁部を開閉するとともに、第１の弁部の閉弁時において二次圧と一次圧との差圧が第２の差圧よりも大きくなったときに開弁して吐出冷媒の逆流を許容する第２弁体と、を備える。
【００１６】
この吐出弁は、可変容量圧縮機に組み込まれてその一部を構成してもよいし、可変容量圧縮機とは別体に構成され、その吐出室と外部熱交換器との間に配設されてもよい。このような吐出弁が組み込まれた可変容量圧縮機を適用することにより、低温環境下および高温環境下のいずれにおいても冷凍サイクルの安定性および安全性を確保できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、低温環境下および高温環境下のいずれにおいても冷凍サイクルの安定性および安全性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明においては、便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を上下と表現することがある。
【００１９】
図１は、実施の形態に係る冷凍サイクルを表すシステム構成図である。
この冷凍サイクルは、車両用空調装置を構成し、冷凍サイクルを循環する冷媒を圧縮する可変容量圧縮機（単に「圧縮機」という）１、圧縮された冷媒を凝縮して冷却する凝縮器２（「外部熱交換器」に該当する）、凝縮された冷媒を断熱膨張させる膨張装置３、および膨張された冷媒を蒸発させる蒸発器４を備えている。
【００２０】
圧縮機１は、蒸発器４側から吸入室５１に導入された冷媒ガスをシリンダ５２に導入して圧縮し、吐出室５３から凝縮器２側へ高温・高圧の冷媒を吐出する。この吐出冷媒の一部は可変容量圧縮機用制御弁（単に「制御弁」という）５を介してクランク室５４内に導入され、圧縮機１の容量制御に供される。制御弁５は、ソレノイド駆動の電磁弁として構成され、制御部６により駆動回路５０を介して通電制御される。クランク室５４と吸入室５１とを連通する冷媒通路５５にはオリフィス５６が設けられており、クランク室５４内の圧力を減圧して吸入室５１側へ導出可能になっている。また、圧縮機１の吐出室５３と凝縮器２との間の冷媒通路には、後に詳述する吐出弁７が設けられている。
【００２１】
図２は、圧縮機の構成を表す断面図である。
圧縮機１は、そのハウジングとして、複数のシリンダ５２が形成されたシリンダブロック１０１と、その前端側に接合されたフロントハウジング１０２と、後端側にバルブプレート１０３を介して接合されたリアハウジング１０４とを備えている。シリンダブロック１０１とフロントハウジング１０２とにより囲まれた内部空間によりクランク室５４が形成されている。
【００２２】
クランク室５４には、その中心を貫通するように回転軸１０６が配置されている。この回転軸１０６は、シリンダブロック１０１に設けられた軸受１０７と、フロントハウジング１０２に設けられた軸受１０８とによって回転自在に支持されている。回転軸１０６にはラグプレート１０９が固定されており、そのラグプレート１０９に突設された支持アーム１１０等を介して揺動板１１１が支持されている。揺動板１１１は、回転軸１０６の軸線に対して傾動可能となっており、複数のシリンダ５２に摺動自在に配置されたピストン１１２にシュー１１４を介して連結されている。回転軸１０６は、その前端部分がフロントハウジング１０２を貫通して外部に延出しており、その先端部分にはブラケット１１７が螺着されている。また、回転軸１０６とフロントハウジング１０２との前端部分の隙間を外側からシールするように、リップシール１１５が設けられている。
【００２３】
フロントハウジング１０２の前端部分には、エンジンからの駆動力を伝達するプーリ１１８が軸受１１９を介して回転自在に支持されている。このプーリ１１８は、エンジンの駆動力をブラケット１１７を介して回転軸１０６に伝達する。
【００２４】
リアハウジング１０４の内部には、吸入室５１、吐出室５３、制御弁５および吐出弁７が配設されている。吸入室５１は、バルブプレート１０３に設けられた吸入用リリーフ弁１２１を介してシリンダ５２に連通するとともに蒸発器４にも連通している。吐出室５３は、バルブプレート１０３に設けられた吐出用リリーフ弁１２２を介してシリンダ５２に連通するとともに凝縮器２にも連通している。制御弁５は、吐出室５３とクランク室５４との間を連通する冷媒通路に配置されている。吐出弁７は、吐出室５３と圧縮機１の出口とをつなぐ冷媒通路に配置されている。
【００２５】
圧縮機１の揺動板１１１は、その角度がクランク室５４内でその揺動板１１１を付勢するスプリング１２５、１２６の荷重や、揺動板１１１につながるピストン１１２の両面にかかる圧力による荷重等がバランスした位置に保持される。この圧縮機１の揺動板１１１の角度は、クランク室５４内に吐出冷媒の一部を導入してクランク圧力Ｐｃを変化させ、ピストン１１２の両面にかかる圧力の釣り合いを変化させることによって連続的に変えられる。この揺動板１１１の角度の変化によってピストン１１２のストロークを変えることにより、冷媒の吐出容量を調整するようにしている。このクランク室５４内の圧力は、制御弁５により制御される。
【００２６】
制御弁５は、圧縮機１の吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧に基づいて自律的に弁部を開閉し、その差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が制御目標値である設定差圧に近づくように吐出室５３からクランク室５４に導入する冷媒流量を調整する。これにより、圧縮機１の吐出容量が変化する。制御弁５は、ソレノイド駆動の電磁制御弁として構成され、制御部６により駆動回路５０を動作させることにより通電制御される。本実施の形態では、制御部６が駆動回路５０に所定のデューティ比に設定されたパルス信号を出力し、駆動回路５０からそのデューティ比に対応した電流パルスを出力させてソレノイドを駆動するデューティ制御を行う。
【００２７】
図１に戻り、制御部６は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ、入出力インターフェース等を備える。制御部６は、指定したデューティ比のパルス信号を出力するＰＷＭ出力部を有するが、その構成自体には公知のものが採用されるため、詳細な説明を省略する。制御部６は、エンジン回転数、車室内外の温度、蒸発器４の吹き出し空気温度等、各種センサにて検出された所定の外部情報に基づいて上記設定差圧を決定し、その設定差圧が保持されるソレノイド力が得られるように制御弁５への通電制御を行う。また、車両の加速時や登坂走行時などのエンジンの高負荷状態において圧縮機１の負荷トルク低減を目的とする加速カット要求があると、制御部６は、その通電を遮断または所定の下限値に抑制して、可変容量圧縮機を最小容量運転に移行させたりする。
【００２８】
膨張装置３は、いわゆる温度式膨張弁として構成されており、蒸発器４の出口側の冷媒温度をフィードバックしてその弁開度を調整し、熱負荷に応じた液冷媒を蒸発器４へ供給する。蒸発器４を通過した冷媒は圧縮機１に戻され、再び圧縮される。
【００２９】
吐出弁７は、その前後差圧に応じて圧縮機１の吐出冷媒の流れを順方向および逆方向の双方向に段階的に許容しうる差圧弁として構成されており、その順方向の流れを制御するための第１の弁部と、逆方向の流れを制御するための第２の弁部とを有する。なお、圧縮機１の通常の容量制御時には第１の弁部がその開弁状態を保持するため、冷媒の順方向の流れが阻害されることはない。吐出弁７の構成および機能の詳細については後述する。
【００３０】
図３は、制御弁の構成を示す断面図である。
制御弁５は、圧縮機１の吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を設定差圧に保つように、吐出室５３からクランク室５４に導入する冷媒流量を制御するいわゆるＰｄ−Ｐｓ差圧弁として構成されている。
【００３１】
この制御弁５は、吐出冷媒の一部をクランク室５４へ導入するための冷媒通路を開閉する弁本体８と、弁本体８の弁部の開度を調整してクランク室５４へ導入する冷媒流量を制御するソレノイド９とを一体に組み付けて構成される。
【００３２】
弁本体８は、プレス成形により得られたボディ１０の内部に弁機構を備えている。ボディ１０の上部には、圧縮機１の吐出室５３に連通して吐出圧力Ｐｄ（正確には吐出室５３の出口の圧力Ｐｄｈ）を受けるポート１１が設けられている。ポート１１は、ボディ１０の側部に設けられたポート１３と内部で連通している。ポート１３は、圧縮機１のクランク室５４に連通し、そのクランク室５４に制御されたクランク圧力Ｐｃを導出する。
【００３３】
ボディ１０の上部においてポート１１とポート１３とを連通する冷媒通路には、円筒状の弁座形成部材１４が圧入されており、その内部通路により弁孔１５が形成されている。弁座形成部材１４のクランク室５４側の端面により弁座１６が形成されている。弁座１６にクランク室５４側から対向して、長尺状の作動ロッド１７の一端部からなる弁体１８が接離自在に配置されている。
【００３４】
ボディ１０の中央部には、円筒状のガイド部材１９が圧入され、その内部通路によりガイド孔２０が形成されている。作動ロッド１７は、このガイド孔２０に摺動可能に軸支されている。弁体１８は、弁孔１５の下流側でクランク室５４に連通する圧力室２１に配置され、その先端面の外周縁が弁座１６に着脱することにより弁孔１５を開閉する。作動ロッド１７の下端部とガイド部材１９の下端面との間には、作動ロッド１７をソレノイド９側、つまり開弁方向に付勢するスプリング４１が介装されている。
【００３５】
ボディ１０の側部のポート１３から下方に離間した位置には、吸入室５１に連通して吸入圧力Ｐｓを受けるポート２２が形成されている。ボディ１０とソレノイド９とにより囲まれたこのポート２２と連通する内部空間は、吸入圧力Ｐｓが導入される圧力室２３を形成する。吸入圧力Ｐｓは、ソレノイド９の内部にも導入される。
【００３６】
また、ボディ１０の上端開口部にはストレーナ２５が嵌着され、外部からポート１１への異物の流入を防止している。さらに、ボディ１０の側部にも、ポート１３を外部から覆うようにストレーナ２６が装着されている。
【００３７】
一方、ソレノイド９は、ヨークとしても機能する段付円筒状のケース３１と、ケース３１内に配設されたコア３２と、コア３２と軸線方向に対向配置されたプランジャ３３と、外部からの供給電流により磁気回路を生成する電磁コイル３４とを備えている。ケース３１は、その上端部が縮径してボディ１０の下端部に圧入されている。コア３２は、その上端部がケース３１の縮径部に圧入されている。
【００３８】
コア３２には、その中央を軸線方向に貫通する挿通孔３５が設けられており、ソレノイド力を弁体１８へ伝達するためのシャフト２７を挿通している。コア３２の上端開口部にはリング状の軸受部材２８が圧入されており、シャフト２７の上端部を摺動可能に支持している。この軸受部材２８には連通孔２９が設けられており、この連通孔２９を介して圧力室２３内の吸入圧力Ｐｓがソレノイド９の内部に導入される。
【００３９】
コア３２には、また、下端が閉じた有底スリーブ３６が外挿されている。有底スリーブ３６内においては、プランジャ３３がコア３２の下方で軸線方向に進退可能に配置されている。有底スリーブ３６は、その下端部が縮管されており、その縮管部にリング状の軸受部材３７が圧入されている。この軸受部材３７は、シャフト２７の下端部を摺動可能に軸支している。この軸受部材３７には連通孔３８が設けられており、この連通孔３８を介して吸入圧力Ｐｓが縮管部の内部にまで導入される。一方、プランジャ３３は、段付円筒状をなし、その上部がシャフト２７の下半部に圧入されている。プランジャ３３とコア３２との間には、プランジャ３３をコア３２から離間させる方向に付勢するスプリング４２が介装されている。
【００４０】
ケース３１の下端開口部には、ソレノイド９の内部を下方から封止するように取っ手３９が設けられている。取っ手３９は、電磁コイル３４につながる端子の一端を露出させるコネクタ部としても機能する。
【００４１】
以上の構成において、作動ロッド１７の径は弁孔１５の内径よりもやや大きいものの、ほぼ同じ大きさを有するため、開弁時においては圧力室２１に導入されたクランク圧力Ｐｃがほぼキャンセルされる。このため、弁体１８には、ほぼ弁孔１５の大きさの受圧面積に対して吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が実質的に作用する。弁体１８は、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）がソレノイド９に供給された制御電流にて設定された設定差圧に保持されるように動作する。
【００４２】
次に、制御弁の基本的動作について説明する。
図３に示した制御弁５において、ソレノイド９が非通電のときには、スプリング４１およびスプリング４２による開弁方向のばね荷重により弁体１８が弁座１６から離間して弁部が全開状態に保持される。このとき、圧縮機１の吐出室５３からポート１１に導入された吐出圧力Ｐｄの高圧冷媒は、全開状態の弁部を通過し、ポート１３からクランク室５４へと流れることになる。したがって、クランク圧力Ｐｃが上昇するため、圧縮機１は吐出容量が最小となる最小容量運転を行うことになる。
【００４３】
一方、自動車用空調装置の起動時または冷房負荷が最大のときには、ソレノイド９に供給される電流値は最大になり、プランジャ３３は、コア３２に最大の吸引力で吸引される。このとき、弁体１８を含む作動ロッド１７、シャフト２７およびプランジャ３３が、一体になって閉弁方向に動作し、弁体１８が弁座１６に着座する。この閉弁動作によってクランク圧力Ｐｃが吸入圧力Ｐｓと略同一となるため、圧縮機１は吐出容量が最大となる最大容量運転を行うことになる。
【００４４】
ここで、容量制御時においてソレノイド９に供給される電流値が所定値に設定されているときには、弁体１８を含む作動ロッド１７、シャフト２７およびプランジャ３３が一体動作する。このとき、弁体１８は、作動ロッド１７を開弁方向に付勢するスプリング４１のばね荷重と、プランジャ３３を開弁方向に付勢するスプリング４２のばね荷重と、プランジャ３３を閉弁方向に付勢しているソレノイド９の荷重と、弁体１８が開弁方向に受圧する吐出圧力Ｐｄによる力と、弁体１８が閉弁方向に受圧する吸入圧力Ｐｓによる力とがバランスした弁リフト位置にて停止する。
【００４５】
このバランスが取れた状態で、エンジンの回転数とともに圧縮機１の回転数が上がって吐出容量が増えると、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が大きくなって弁体１８に開弁方向の力が作用し、弁体１８は、さらにリフトして吐出室５３からクランク室５４へ流す冷媒の流量を増やす。これにより、クランク圧力Ｐｃが上昇し、圧縮機１は、その吐出容量を減少させる方向に動作し、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が設定差圧になるように制御される。エンジンの回転数が低下した場合には、その逆の動作が行われ、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が設定差圧になるように制御される。
【００４６】
図４は、吐出弁の構成を示す断面図である。
吐出弁７は、筒状のボディ６０内に第１の弁部を開閉する第１弁体６１と第２の弁部を開閉する第２弁体６２とをそれぞれ摺動可能に配置して構成されている。ボディ６０は、段付円筒状の第１ボディ６３と有底円筒状の第２ボディ６４とを、互いの開口部を突き合わせるように軸線方向に連設して構成されている。第１ボディ６３は、第２ボディ６４側に外径が縮径されており、その縮径部６５に第２ボディ６４の開口部が外挿されて外方から加締められることにより両ボディが接合されている。縮径部６５の開口端縁にはボス部６６が突設されており、そのボス部６６の先端面により弁座６７（「第１弁座」に該当する）が構成されている。第２ボディ６４の側部には内外を連通する複数の連通孔６９が形成され、底部中央にも内外を連通する冷媒漏洩通路７０が形成されている。冷媒漏洩通路７０は、連通孔６９と比較して相当小さい断面を有し、積極的に冷媒を流通させるものではない。第１弁体６１と第２ボディ６４とに囲まれた背圧室９３がいわゆるダンパ室となっており、冷媒漏洩通路７０の流動抵抗により徐々に冷媒を背圧室９３に導入出させることで、第１弁体６１および第２弁体６２の安定した挙動を実現できるように構成されている。第１ボディ６３の外周部に設けられた溝には、シール用のＯリング９５が嵌合されている。
【００４７】
第１弁体６１は、第２ボディ６４の内壁に沿って軸線方向に摺動する有底円筒状の本体７１を有し、その本体７１の底部周縁部が弁座６７に着脱して第１の弁部を開閉する。本体７１の底部中央には連通孔７２が設けられ、その第１ボディ６３側の開口端縁にはボス部７３が突設されている。そのボス部７３の先端面により弁座７５（「第２弁座」に該当する）が構成されている。第１弁体６１の底部と第２ボディ６４の底部との間には、第１弁体６１を閉弁方向に付勢するスプリング９１（「第１の付勢部材」として機能する）が介装されている。
【００４８】
第２弁体６２は、第１弁体６１の連通孔７２に挿通されて軸線方向に摺動可能に支持された円柱状の本体８１を有する。本体８１の一端側には半径方向外向きにやや延出したフランジ部８２（「弁体部」に該当する）が設けられている。このフランジ部８２が弁座７５に対向配置され、その弁座７５に着脱して第２の弁部を開閉する。第２弁体６２の摺動面には、フランジ部８２を起点に軸線方向に延びる溝部８３（「凹部」に該当する）が形成されている。この溝部８３は、連通孔７２の軸線方向の長さよりも所定量長く形成されている。図示の例では、溝部８３が一つ設けられているが、第２弁体６２の周方向に所定の間隔をあけて複数設けられていてもよい。第２の弁部が開弁すると、溝部８３と連通孔７２との間隙からなる冷媒通路が開放され、第１弁体６１の内外を連通させる。その結果、背圧室９３側の冷媒の一部が第２の弁部を介して吐出室５３側に逆流可能となる。ただし、溝部８３の断面積が軸線方向に沿ってほぼ一定に構成されているため、第２の弁部を通過する冷媒の流量は規制される。上述のように溝部８３の軸線方向の長さに制限があるため、後述する逆方向の前後差圧（Ｐｄｌ−Ｐｄｈ）が大きくなって第２弁体６２が弁座７５から大きく離間すると、逆に冷媒通路のフランジ部８２と反対側が徐々に閉じられ、その断面は小さくなる。このような構成により、逆流する冷媒の最大流量が規制されている。本体８１のフランジ部８２と反対側の端部には止輪８５が固定されており、その止輪８５と本体７１の底部との間には、第２弁体６２を開弁方向に付勢するスプリング９２（「第２の付勢部材」として機能する）が介装されている。
【００４９】
図２にも示すように、吐出弁７のボディ６０は、Ｏリング９５およびワッシャ９６を介してリアハウジング１０４に固定される。その結果、吐出弁７の各弁部は、吐出室５３の出口と圧縮機１の出口とをつなぐ冷媒通路に配置される。吐出室５３の出口から第１ボディ６３に導入された圧力Ｐｄｈ（「一次圧」に該当する）は、第１の弁部を通過することにより圧力Ｐｄｌ（「二次圧」に該当する）となって圧縮機１の出口から吐出される。
【００５０】
次に、吐出弁の動作について説明する。図５および図６は、吐出弁の動作を表す説明図である。図５は第１の弁部が開弁したときの状態を表し、図６は第２の弁部が開弁したときの状態を表している。
【００５１】
吐出弁７の第１弁体６１は、その順方向の前後差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）が所定の開弁差圧ΔＰ１（例えば０．０３Ｍｐａ：「第１の差圧」に該当する）以上になったときに、図５に示すように自律的に開弁し、吐出室５３の吐出冷媒を凝縮器側へ導出する。言い換えれば、前後差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）が開弁差圧ΔＰ１よりも小さくなったときには、スプリング９１による閉弁方向の付勢力が第１弁体６１が受ける差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）による開弁方向の荷重に打ち勝ち、第１弁体６１が閉弁して吐出冷媒の順方向の流れを遮断する。なお、圧縮機１の通常の容量制御状態においては、差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）が開弁差圧ΔＰ１よりも大きくなるため、第１の弁部の開弁状態が保持される。
【００５２】
一方、圧縮機１の最小容量運転移行時においては冷媒の吐出容量が急激に減少するため、差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）が開弁差圧ΔＰ１を下回り、図４に示したように第１弁体６１が閉弁方向に動作して吐出冷媒の順方向の流れを遮断する。このとき、圧縮機１における冷媒の内部循環により圧力Ｐｄｈがさらに低下して一時的に圧力Ｐｄｌよりも低くなる。このとき発生する逆方向の前後差圧（Ｐｄｌ−Ｐｄｈ）が所定の開弁差圧ΔＰ２（例えば０．０１Ｍｐａ：「第２の差圧」に該当する）以上になると、図６に示すように第２弁体６２がスプリング９２の付勢力に抗して自律的に開弁し、吐出冷媒の逆流を許容する。ただし、上述のように溝部８３の断面積が所定値以下に設定されているため、逆流する吐出冷媒の流量が規制される。差圧（Ｐｄｌ−Ｐｄｈ）がさらに大きくなると、溝部８３のフランジ部８２と反対側の流路断面が小さくなるように変化するため、逆流する吐出冷媒の最大流量は制限されることになる。
【００５３】
図７は、吐出弁７の各弁部の弁開度特性を表す図である。同図（Ａ）は、第１の弁部の開度とその前後差圧との関係を表す図である。同図において、横軸が順方向の差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）を表し、縦軸が第１の弁部の開度を表している。同図（Ｂ）は、第２の弁部の開度とその前後差圧との関係を表す図である。同図において、横軸が逆方向の差圧（Ｐｄｌ−Ｐｄｈ）を表し、縦軸が第２の弁部の開度を表している。なお、各図の横軸および縦軸のスケールは同じに設定されている。
【００５４】
同図（Ａ）に示すように、第１の弁部は、差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）が開弁差圧ΔＰ１よりも大きくなったときに開弁し、冷凍サイクルの順方向の冷媒の流れを許容する。一方、同図（Ｂ）に示すように、第２の弁部は、差圧（Ｐｄｌ−Ｐｄｈ）がΔＰ２（本実施の形態ではΔＰ２＜ΔＰ１）よりも大きくなったときに開弁し、冷凍サイクルの逆方向の冷媒の流れを許容する。本実施の形態では図示のように、第２の弁部の全開時の最大開度が第１の弁部のそれよりも相当小さくなるように設定されている。
【００５５】
次に、本実施の形態に係る制御弁および吐出弁による容量制御の概要およびその作用について説明する。例えば、車両用空調装置の作動中に車両が登坂走行に移行したり、急加速が要求されたりすると、エンジンの負荷を車両の推進力に優先的に振り向けるために、図示しないエンジン制御装置から加速カット要求がなされる。制御部６は、この加速カット要求を受けとると、圧縮機１を最小容量運転に移行させるために、ソレノイド９への供給電流を一時的に遮断する。そして、加速カット要求が解除されると、制御電流を再び元に戻す戻し制御を行う。
【００５６】
図８および図９は、制御弁および吐出弁による制御の例を表す図である。図８は、加速カット制御等に伴って圧縮機１が容量制御状態から最小容量運転へ移行されたときの様子を表している。（Ａ）は、制御弁５のソレノイド９に供給される制御電流の変化を表している。（Ｂ）は、各冷媒圧力の変化を表している。図中実線が吐出室５３の圧力Ｐｄｈ、破線が圧縮機１の出口の圧力Ｐｄｌ、一点鎖線がクランク圧力Ｐｃ、二点鎖線が吸入圧力Ｐｓをそれぞれ表している。また、太線が本実施の形態における各圧力を表し、細線が比較例として吐出弁７において第２の弁部を設けない場合の各圧力を表している。（Ｃ）は、各弁の弁部の開度を表している。実線が吐出弁７の第１の弁部の開口面積を表し、破線が制御弁５の弁部の開口面積を表し、一点鎖線が膨張装置３の弁部の開口面積を表している。（Ｄ）は、吐出弁７の第２の弁部の開口面積を表している。各図の横軸は、時間の経過を表している。
【００５７】
図示のように、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が設定差圧になるように制御される容量制御状態において時間ｔ１にて加速カット要求がなされると、同図（Ａ）に示すように制御電流が一時的に遮断される。その結果、同図（Ｃ）に示すように制御弁５の弁部が全開状態となり、吐出冷媒のクランク室５４への流入が促進されるため、同図（Ｂ）に示すように圧力Ｐｄｈが速やかに低下する。その結果、差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）が開弁差圧ΔＰ１よりも小さくなり、第１弁体６１が速やかに弁座６７に着座して第１の弁部を閉弁させる。この第１の弁部が閉弁するまでの間、クランク室５４への冷媒導入量が増加するため、クランク圧力Ｐｃは急上昇する。また、圧縮機１における内部循環により吸入圧力Ｐｓも上昇し、その結果、膨張装置３の感圧部がこれを感知して閉弁状態に移行する。
【００５８】
このとき、吐出弁７によって吐出冷媒の流れが遮断されるため圧力Ｐｄｌも徐々に低下するが、圧縮機１の内部循環があるため圧力Ｐｄｈがそれよりも低下する。そして、時刻ｔ２において差圧（Ｐｄｌ−Ｐｄｈ）が開弁差圧ΔＰ２よりも大きくなると、同図（Ｄ）に示すように第２弁体６２が弁座７５から離間して第２の弁部を開弁させる。その結果、第２の弁部を介して吐出冷媒の逆流が一時的に許容され、圧力Ｐｄｌの低下を促進する。この結果、同図（Ｂ）に示されるように、吐出弁７がない場合に比べて圧力Ｐｄｌが速やかに低下する。その結果、同図（Ｃ）に示される膨張装置３の閉弁状態への移行時の圧力Ｐｄｌを低くして、その弁部の異音の発生を抑制することができる。その後、差圧（Ｐｄｌ−Ｐｄｈ）が徐々に小さくなると、第２の弁部も徐々に閉弁状態へ戻る。なお、本実施の形態では第２の弁部を設けたことにより吐出冷媒の逆流を一時的に許容したため、第２の弁部を設けない場合よりもクランク圧力Ｐｃが大きく上昇する。しかし、その第２の弁部により逆流する冷媒流量が規制されているため、その上昇は吐出弁７そのものを設けない場合よりも相当小さく抑えられ、クランク室５４の内部構造体には実質的に悪影響がない。
【００５９】
図９は、圧縮機１が最小容量運転状態から容量制御状態へ戻るときの様子を表している。同図は、時系列的に図８に示した制御状態に続くものである。（Ａ）は、制御弁５のソレノイド９に供給される制御電流の変化を表している。（Ｂ）は、各冷媒圧力の変化を表している。図中実線が吐出室５３の圧力Ｐｄｈ、破線が圧縮機１の出口の圧力Ｐｄｌ、一点鎖線がクランク圧力Ｐｃ、二点鎖線が吸入圧力Ｐｓをそれぞれ表している。なお、本図においては図８のような比較例は示されていない。（Ｃ）は、各弁の弁部の開度を表している。実線が吐出弁７の第１の弁部の開口面積を表し、一点鎖線が制御弁５の弁部の開口面積を表している。（Ｄ）は、吐出弁７の第２の弁部の開口面積を表している。各図の横軸は、時間の経過を表している。
【００６０】
加速カット要求が解除されるなどして最小容量運転状態から容量制御状態へ移行する際には、圧縮機１の負荷トルクを安定に上昇させるために、ソレノイド９への供給電流を緩やかに立ち上げるソフトスタートが行われる。同図（Ａ）に示すように、時刻ｔ５からｔ８にかけて供給電流を設定差圧に対応した電流値となるまで徐々に立ち上げている。この電流の供給により、同図（Ｃ）に示すように、制御弁５の弁部の開度が全開状態から徐々に制御状態の開度へと変化していく。その結果、同図（Ｂ）に示すように、時刻ｔ６において圧力Ｐｄｈが上昇し始め、クランク圧力Ｐｃおよび吸入圧力Ｐｓは徐々に低下していく。さらに、時刻ｔ７において差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）が開弁差圧ΔＰ１より大きくなると、同図（Ｃ）に示すように第１の弁部が開弁する。圧力Ｐｄｈが圧力Ｐｄｌよりも高くなるため、同図（Ｄ）に示すように、第２の弁部は閉弁状態を維持する。このようにして、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が設定差圧に徐々に近づいていく。
【００６１】
以上に説明したように、本実施の形態の圧縮機１においては、最小容量運転移行時に圧力Ｐｄｈと圧力Ｐｄｌとの差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）が開弁差圧ΔＰ１よりも小さくなると、吐出弁７の第１の弁部が閉弁し、吐出冷媒の漏洩および逆流を防止する。これにより、低温環境下における蒸発器４の凍結等が防止される。また、吐出冷媒の逆流によりクランク圧力が急上昇して圧縮機の内部構造体に悪影響を与えることもない。一方、このように第１の弁部が閉弁した状態において圧力Ｐｄｌが圧力Ｐｄｈよりも高くなった場合、その差圧（Ｐｄｌ−Ｐｄｈ）が開弁差圧ΔＰ２よりも大きくなると第２の弁部が開弁し、吐出冷媒の逆流を規制しつつも許容する。このため、吐出室５３と膨張装置３との間の高圧領域の圧力上昇が抑制され、高温環境下において冷媒が外部に漏洩することも防止される。その結果、低温環境下および高温環境下のいずれにおいても冷凍サイクルの安定性および安全性を確保することができる。
【００６２】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はその特定の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。
【００６３】
図１０は、変形例に係る吐出弁の構成を示す断面図である。なお、本変形例の吐出弁は、第２弁体の構成が異なる点、第２弁体に対して付勢部材としてのスプリングを設けていない点を除けば図４に示した吐出弁７とほぼ同様の構成を有する。このため、吐出弁７と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００６４】
吐出弁２０７の第２弁体２６２は、第１の弁部の弁座７５に着脱して第２の弁部を開閉する円板状の本体２８１（「弁体部」を構成する）と、その本体２８１の第１弁体６１との対向面から連通孔７２を貫通するように延設された一対の脚部２８２とを含んで構成されている。各脚部２８２の先端部には半径方向外向きに突出した爪部２８３が設けられている。この爪部２８３が連通孔７２の開口端部に係止されることにより、第２弁体２６２の開弁方向への変位が規制される。脚部２８２と連通孔７２との間に所定のクリアランスが設定される一方、このように第２弁体２６２の変位が規制されることで、第２の弁部を通過する冷媒の流量が規制される。一対の脚部２８２の間にはスリット状の間隙が設けられており、両脚部が内方に撓めるようになっている。このため、第２弁体２６２を第１弁体６１に組み付ける際には、両脚部の爪部２８３を内方に撓めた状態で連通孔７２に挿通させる。爪部２８３が連通孔７２を貫通すると、両脚部の爪部２８３が元の状態に復帰するため、第２弁体２６２が第１弁体６１に引っかかる状態で組み付けられる。
【００６５】
吐出弁２０７においては、第２弁体２６２を開弁方向に付勢するスプリングが設けられておらず、第２弁体２６２は、その前後差圧のみによって開閉動作するように構成されている。すなわち、順方向の差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）が上述した開弁差圧ΔＰ１（例えば０．０３Ｍｐａ）より小さくなると第１弁体６１が閉弁し、逆方向の差圧（Ｐｄｌ−Ｐｄｈ）がゼロより大きくなると（つまり正の値になると）、第２弁体２６２が開弁する。このように第２弁体２６２に対する付勢部材を省略した構成により、吐出弁としての構成の簡素化および低コスト化を実現することができる。
【００６６】
上記実施の形態では、吐出弁を、各弁部が所定の開弁差圧以上となったときに自律的に開弁する機械式の差圧弁とした例を示したが、ソレノイド駆動の電磁弁として構成してもよい。その場合には、その開弁差圧を適宜設定変更することができ、より幅広い制御を行うことができる。
【００６７】
上記実施の形態では、膨張装置３としていわゆる温度式膨張弁を採用した例を示したが、例えば固定オリフィスを有するオリフィスチューブを採用することもできる。
【００６８】
上記各実施の形態の圧縮機１は、冷媒として代替フロン（ＨＦＣ−１３４ａ）など使用する冷凍サイクルに好適に適用されるが、本発明の圧縮機は、二酸化炭素のように作動圧力が高い冷媒を用いる冷凍サイクルに適用することも可能である。その場合には、冷凍サイクルにおいて凝縮器に代わってガスクーラなどの外部熱交換器が配置される。
【００６９】
上記実施の形態では、圧縮機１の容量制御を行う制御弁をいわゆるＰｄ−Ｐｓ差圧弁として構成した例を示したが、制御弁の種類はこれに限られない。例えば、吐出圧力Ｐｄとクランク圧力Ｐｃとの差圧が設定差圧に近づくように吐出容量を制御するいわゆるＰｄ−Ｐｃ差圧弁として構成してもよい。または、吸入圧力Ｐｓが設定圧力に近づくように吐出容量を制御するいわゆるＰｓ感知弁、あるいはクランク圧力Ｐｃが設定圧力に近づくように吐出容量を制御するいわゆるＰｃ感知弁として構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】実施の形態に係る冷凍サイクルを表すシステム構成図である。
【図２】圧縮機の構成を表す断面図である。
【図３】制御弁の構成を示す断面図である。
【図４】吐出弁の構成を示す断面図である。
【図５】吐出弁の動作を表す説明図である。
【図６】吐出弁の動作を表す説明図である。
【図７】吐出弁の各弁部の弁開度特性を表す図である。
【図８】制御弁および吐出弁による制御の例を表す図である。
【図９】制御弁および吐出弁による制御の例を表す図である。
【図１０】変形例に係る吐出弁の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
１ 圧縮機、 ２ 凝縮器、 ３ 膨張装置、 ４ 蒸発器、 ５ 制御弁、 ６ 制御部、 ７ 吐出弁、 ８ 弁本体、 ９ ソレノイド、 １０ ボディ、 １６ 弁座、 １８ 弁体、 ５１ 吸入室、 ５２ シリンダ、 ５３ 吐出室、 ５４ クランク室、 ５６ オリフィス、 ６０ ボディ、 ６１ 第１弁体、 ６２ 第２弁体、 ６３ 第１ボディ、 ６４ 第２ボディ、 ６７ 弁座、 ６９ 連通孔、 ７０ 冷媒漏洩通路、 ７１ 本体、 ７２ 連通孔、 ７５ 弁座、 ８１ 本体、 ８２ フランジ部、 ８３ 溝部、 ９３ 背圧室、 ９５ Ｏリング、 １１１ 揺動板、 １１２ ピストン、 １２１ 吸入用リリーフ弁、 １２２ 吐出用リリーフ弁、 ２０７ 吐出弁、 ２６２ 第２弁体、 ２８１ 本体、 ２８２ 脚部、 ２８３ 爪部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調装置を構成する冷凍サイクルにおいて、
吸入室から吸入された冷媒を圧縮して吐出室から吐出する可変容量圧縮機と、
前記可変容量圧縮機から吐出された冷媒を冷却する外部熱交換器と、
前記外部熱交換器から送出された冷媒を減圧する膨張装置と、
前記膨張装置にて減圧された冷媒を蒸発させるとともに前記可変容量圧縮機に向けて送出する蒸発器と、
前記可変容量圧縮機の前記吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を調整して、前記可変容量圧縮機の吐出容量を変化させる制御弁と、
前記可変容量圧縮機の吐出室と前記外部熱交換器との間の冷媒通路に設けられ、その吐出室側の圧力である一次圧と、その外部熱交換器側の圧力である二次圧との差圧が第１の差圧よりも小さくなったときに閉弁して吐出冷媒の順方向の流れを遮断する第１の弁部と、前記第１の弁部の閉弁時において前記二次圧と前記一次圧との差圧が第２の差圧よりも大きくなったときに開弁して吐出冷媒の逆流を許容する第２の弁部とを含む弁装置と、
を備えたことを特徴とする冷凍サイクル。
【請求項２】
前記弁装置は、前記冷媒通路に配設されたボディに一体に設けられた第１弁座と、その第１弁座に前記外部熱交換器側から接離して前記第１の弁部を開閉する第１弁体と、前記第１弁体に形成された連通孔の開口部に設けられた第２弁座と、その第２弁座に前記吐出室側から接離して前記第２の弁部を開閉する第２弁体とを含む吐出弁として構成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル。
【請求項３】
前記第２の弁部の開弁時において逆流する吐出冷媒の流量を規制する流量規制手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル。
【請求項４】
空調装置の冷凍サイクルを構成し、蒸発器側から吸入室に導入された冷媒を圧縮して吐出室から外部熱交換器側へ吐出する可変容量圧縮機において、
当該可変容量圧縮機の吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を調整して吐出容量を変化させる制御弁と、
前記吐出室と当該可変容量圧縮機の出口とをつなぐ冷媒通路に設けられ、その吐出室側の圧力である一次圧と、その外部熱交換器側の圧力である二次圧との差圧が第１の差圧よりも小さくなったときに閉弁して吐出冷媒の順方向の流れを遮断する第１の弁部と、前記第１の弁部の閉弁時において前記二次圧と前記一次圧との差圧が第２の差圧よりも大きくなったときに開弁して吐出冷媒の逆流を許容する第２の弁部とを含む弁装置と、
を備えたことを特徴とする可変容量圧縮機。
【請求項５】
冷凍サイクルの蒸発器側から吸入室に導入された冷媒を圧縮して吐出室から外部熱交換器側へ吐出する可変容量圧縮機による吐出冷媒の流れを制御する吐出弁であって、
前記吐出室と前記外部熱交換器との間の冷媒通路に配設されたボディと、
前記ボディに一体に設けられた第１弁座と、
前記第１弁座に前記外部熱交換器側から接離して第１の弁部を開閉するとともに、その吐出室側の圧力である一次圧とその外部熱交換器側の圧力である二次圧との差圧が第１の差圧よりも小さくなったときに閉弁して吐出冷媒の順方向の流れを遮断する第１弁体と、
前記第１弁体に形成された連通孔の開口部に設けられた第２弁座と、
前記第２弁座に前記吐出室側から接離して第２の弁部を開閉するとともに、前記第１の弁部の閉弁時において前記二次圧と前記一次圧との差圧が第２の差圧よりも大きくなったときに開弁して吐出冷媒の逆流を許容する第２弁体と、
を備えたことを特徴とする吐出弁。
【請求項６】
前記第１弁体が、有底筒状の本体と、その本体の底部中央に設けられた連通孔とを有し、その底部周縁部にて前記第１弁座に着脱して前記第１の弁部を開閉する一方、前記連通孔の前記吐出室側の開口端部により前記第２弁座が構成され、
前記第２弁体は、前記連通孔に挿通されて軸線方向に動作可能に支持された柱状の本体と、その本体の前記吐出室側に設けられて前記第２弁座に対向配置された弁体部とを有し、その弁体部が前記第２弁座に着脱して前記第２の弁部を開閉するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の吐出弁。
【請求項７】
前記第２弁体が前記連通孔において前記第１弁体に摺動可能に支持され、
前記第１弁体と前記第２弁体との少なくとも一方の摺動面に形成された凹部により、前記吐出冷媒の逆流を許容する冷媒通路が構成され、
前記凹部の断面積を所定値以下に設定することにより前記吐出冷媒の流量を規制する流量規制手段が構成されていることを特徴とする請求項６に記載の吐出弁。
【請求項１】
空調装置を構成する冷凍サイクルにおいて、
吸入室から吸入された冷媒を圧縮して吐出室から吐出する可変容量圧縮機と、
前記可変容量圧縮機から吐出された冷媒を冷却する外部熱交換器と、
前記外部熱交換器から送出された冷媒を減圧する膨張装置と、
前記膨張装置にて減圧された冷媒を蒸発させるとともに前記可変容量圧縮機に向けて送出する蒸発器と、
前記可変容量圧縮機の前記吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を調整して、前記可変容量圧縮機の吐出容量を変化させる制御弁と、
前記可変容量圧縮機の吐出室と前記外部熱交換器との間の冷媒通路に設けられ、その吐出室側の圧力である一次圧と、その外部熱交換器側の圧力である二次圧との差圧が第１の差圧よりも小さくなったときに閉弁して吐出冷媒の順方向の流れを遮断する第１の弁部と、前記第１の弁部の閉弁時において前記二次圧と前記一次圧との差圧が第２の差圧よりも大きくなったときに開弁して吐出冷媒の逆流を許容する第２の弁部とを含む弁装置と、
を備えたことを特徴とする冷凍サイクル。
【請求項２】
前記弁装置は、前記冷媒通路に配設されたボディに一体に設けられた第１弁座と、その第１弁座に前記外部熱交換器側から接離して前記第１の弁部を開閉する第１弁体と、前記第１弁体に形成された連通孔の開口部に設けられた第２弁座と、その第２弁座に前記吐出室側から接離して前記第２の弁部を開閉する第２弁体とを含む吐出弁として構成されていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル。
【請求項３】
前記第２の弁部の開弁時において逆流する吐出冷媒の流量を規制する流量規制手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル。
【請求項４】
空調装置の冷凍サイクルを構成し、蒸発器側から吸入室に導入された冷媒を圧縮して吐出室から外部熱交換器側へ吐出する可変容量圧縮機において、
当該可変容量圧縮機の吐出室からクランク室に導入する冷媒流量を調整して吐出容量を変化させる制御弁と、
前記吐出室と当該可変容量圧縮機の出口とをつなぐ冷媒通路に設けられ、その吐出室側の圧力である一次圧と、その外部熱交換器側の圧力である二次圧との差圧が第１の差圧よりも小さくなったときに閉弁して吐出冷媒の順方向の流れを遮断する第１の弁部と、前記第１の弁部の閉弁時において前記二次圧と前記一次圧との差圧が第２の差圧よりも大きくなったときに開弁して吐出冷媒の逆流を許容する第２の弁部とを含む弁装置と、
を備えたことを特徴とする可変容量圧縮機。
【請求項５】
冷凍サイクルの蒸発器側から吸入室に導入された冷媒を圧縮して吐出室から外部熱交換器側へ吐出する可変容量圧縮機による吐出冷媒の流れを制御する吐出弁であって、
前記吐出室と前記外部熱交換器との間の冷媒通路に配設されたボディと、
前記ボディに一体に設けられた第１弁座と、
前記第１弁座に前記外部熱交換器側から接離して第１の弁部を開閉するとともに、その吐出室側の圧力である一次圧とその外部熱交換器側の圧力である二次圧との差圧が第１の差圧よりも小さくなったときに閉弁して吐出冷媒の順方向の流れを遮断する第１弁体と、
前記第１弁体に形成された連通孔の開口部に設けられた第２弁座と、
前記第２弁座に前記吐出室側から接離して第２の弁部を開閉するとともに、前記第１の弁部の閉弁時において前記二次圧と前記一次圧との差圧が第２の差圧よりも大きくなったときに開弁して吐出冷媒の逆流を許容する第２弁体と、
を備えたことを特徴とする吐出弁。
【請求項６】
前記第１弁体が、有底筒状の本体と、その本体の底部中央に設けられた連通孔とを有し、その底部周縁部にて前記第１弁座に着脱して前記第１の弁部を開閉する一方、前記連通孔の前記吐出室側の開口端部により前記第２弁座が構成され、
前記第２弁体は、前記連通孔に挿通されて軸線方向に動作可能に支持された柱状の本体と、その本体の前記吐出室側に設けられて前記第２弁座に対向配置された弁体部とを有し、その弁体部が前記第２弁座に着脱して前記第２の弁部を開閉するように構成されていることを特徴とする請求項５に記載の吐出弁。
【請求項７】
前記第２弁体が前記連通孔において前記第１弁体に摺動可能に支持され、
前記第１弁体と前記第２弁体との少なくとも一方の摺動面に形成された凹部により、前記吐出冷媒の逆流を許容する冷媒通路が構成され、
前記凹部の断面積を所定値以下に設定することにより前記吐出冷媒の流量を規制する流量規制手段が構成されていることを特徴とする請求項６に記載の吐出弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００９−１０３３３６（Ｐ２００９−１０３３３６Ａ）
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２７３５１６（Ｐ２００７−２７３５１６）
【出願日】平成１９年１０月２２日（２００７．１０．２２）
【出願人】（０００１３３６５２）株式会社テージーケー (280)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月１４日（２００９．５．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１０月２２日（２００７．１０．２２）
【出願人】（０００１３３６５２）株式会社テージーケー (280)
【Ｆターム（参考）】
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