冷凍サイクル、可変容量圧縮機および吐出弁
【課題】冷凍サイクルにおけるエネルギー効率を高めるとともに、差圧弁による可変容量圧縮機の容量制御の精度を高める。
【解決手段】圧縮機１においては、その容量制御を行う制御弁５をいわゆる定差圧弁として構成するとともに、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吐出弁７を設けた。この吐出弁７は、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が所定の開弁差圧Ｐｄｓ以上になると開弁し、吐出室５３の吐出冷媒を凝縮器側へ導出させる。
【解決手段】圧縮機１においては、その容量制御を行う制御弁５をいわゆる定差圧弁として構成するとともに、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吐出弁７を設けた。この吐出弁７は、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が所定の開弁差圧Ｐｄｓ以上になると開弁し、吐出室５３の吐出冷媒を凝縮器側へ導出させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用空調装置に好適な冷凍サイクル、およびその冷凍サイクルを構成する可変容量圧縮機に関する。
【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】
この圧縮機は、車両の走行状態によって回転数が変化するエンジンを駆動源としているため、回転数制御を行うことができない。そこで、エンジンの回転数によらず適切な冷房能力を得るために、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。
【０００４】
このような圧縮機では、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ている。そして、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ようにしている。この揺動板の角度は、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によって連続的に変えられる。このクランク室内の圧力は、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。
【０００５】
ところで、このような圧縮機の駆動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。
【０００６】
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を吐出圧力Ｐｄに近い圧力に維持できる。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。
【０００７】
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、吸入圧力Ｐｓに基づく制御であるため、吐出容量を制御するうえでは応答性に欠ける場合がある。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、吐出容量を変化させるのに応答性が良いという利点がある。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。
【０００８】
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よりも高くなって、吐出冷媒が吐出室へ逆流する可能性もある。
【０００９】
これに対し、例えば圧縮機の冷媒の吐出圧力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構成を有するとともに、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、ソレノイドへの通電遮断時に圧縮機の吐出容量ひいては負荷トルクを迅速に低下させることができるとともに、吐出室への冷媒の逆流を防止できる。
【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】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の従来の構成においては、逆止弁がその開弁時においても常に圧力損失を発生させるために、冷凍サイクルのエネルギー効率の低下や容量制御の精度低下の原因となっていた。図２４は、従来の空調装置における冷凍サイクルの動作を説明するモリエル線図である。同図において横軸はエンタルピを表し、縦軸は圧力を表している。図２５は、差圧と負荷トルクとの関係の一例を表すグラフである。同図において横軸は差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を表し、縦軸は圧縮機の負荷トルクを表している。
【００１１】
すなわち、逆止弁には内部のスプリング等により常に吐出圧力Ｐｄに対向する閉弁方向の付勢力が作用するため、吐出室出口の圧力Ｐｄｈと可変容量圧縮機出口の圧力Ｐｄｌとの差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）がその開弁差圧Ｐ０よりも大きくならないと開弁しない。また、圧縮機の容量制御時においても、その差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）がその開弁差圧Ｐ０よりも大きくないと逆止弁の開弁状態を保持することができない。このため、図２４に示すように、冷凍サイクルの運転時には、吐出圧力Ｐｄが圧力Ｐｄｈまで昇圧された後、その逆止弁を介して圧力Ｐｄｌまで減圧されて凝縮器へ供給される。つまり、圧縮機の容量制御中においては、吐出室と圧縮機出口との間に常に開弁差圧ΔＰ０分の圧力損失が発生することになる。このため、その圧力損失によって圧縮機による圧縮エネルギーが消費されてしまうといった問題が生じる。言い換えれば、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）の差圧制御において常にその開弁差圧ΔＰ０の影響を見越して余分に圧縮エネルギーを発生させなければならず、冷凍サイクルのエネルギー効率を悪化させる原因となっていた。
【００１２】
また、図２５に示すように、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）に応じて圧縮機の負荷トルクも変化するが、容量制御においてはその開弁差圧ΔＰ０に対応する余分の負荷トルクΔＴを発生させる必要があり、エンジンに余分な負荷が加わる原因となっていた。さらに、この余分な負荷トルクΔＴを得るために差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）についての設定差圧を決めなければならない。つまり、その余分の負荷トルクΔＴを加味した設定差圧を想定してソレノイドへの設定電流値（デューティ比等）を補正しなければならず、制御上の誤差が累積して容量制御の精度を低下させる可能性もある。
【００１３】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、冷凍サイクルにおけるエネルギー効率を高めるとともに、圧縮機の容量制御の精度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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、空調装置の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、吸入室の吸入圧力およびクランク室のクランク圧力のいずれか一方と、吐出室の吐出圧力との差圧に基づいて自律的に弁部を開閉し、その差圧が供給される電流値により設定される第１の差圧に近づくように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、所定の外部情報に基づいて第１の差圧を決定し、その第１の差圧に基づいて制御弁への通電制御を行う制御部と、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弁部が設けられるとともに、吸入圧力およびクランク圧力のいずれか一方と吐出圧力との差圧が第１の差圧とは別の第２の差圧以上になったときに自律的に開弁して冷媒通路を開放する一方、クランク圧力と吸入圧力との差圧が第２の差圧とは別の第３の差圧以上になったときに自律的に閉弁して冷媒通路を閉じる吐出弁と、を備える。
【００１５】
この態様では、可変容量圧縮機の吐出圧力（以下「高圧側圧力」ともいう）と、吸入圧力またはクランク圧力（以下「低圧側圧力」ともいう）との差圧が第１の差圧（以下「設定差圧」ともいう）に近づくように、その可変容量圧縮機の吐出容量を制御する制御弁が設けられている。このように吐出圧力自体の大きさに基づいた容量制御を行うため、吐出容量を変化させる応答性に優れるという利点がある。
【００１６】
一方、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吐出弁の弁部が設けられている。この吐出弁は、高圧側圧力と低圧側圧力との差圧を感知し、その差圧が制御弁の設定差圧とは別の第２の差圧（以下「開弁差圧」ともいう）以上になったときに自律的に開弁して吐出冷媒を凝縮器側へ導出させる。このように、吐出弁は、その前後差圧が開弁差圧以上にならないと開弁しないため、可変容量圧縮機の最小容量運転時には閉弁状態となり、凝縮器側から可変容量圧縮機への吐出冷媒の逆流を抑制できる。一方、吐出弁は、少なくとも可変容量圧縮機の容量制御中においては高圧側圧力と低圧側圧力との差圧により開弁状態を保持する。このため、容量制御中においては吐出室出口の圧力と可変容量圧縮機出口の圧力との間には実質的に差圧が生じない。したがって、吐出弁において実質的に圧力損失が発生しにくいため、可変容量圧縮機における圧縮エネルギーの無駄な消費がなくなり、冷凍サイクルにおけるエネルギー効率を高めることができる。また、その圧力損失を見越した設定差圧の補正、ひいては設定電流値の補正を行う必要がなくなるため、制御上の誤差が発生し難くなり、容量制御の精度を高めることができる。
【００１７】
ただし、吐出弁により吐出冷媒の逆流を抑制できるとはいっても、最小容量運転移行初期においては高圧側圧力と低圧側圧力との差圧が開弁差圧より低下するまでには所定時間を要する。その間に逆流が生じ、クランク室内の冷媒導入量が増加してクランク圧力が急上昇すると、例えばシール部品等のクランク室内の内部構造物の耐久性が低下する可能性がある。この態様によれば、クランク圧力と吸入圧力との差圧が第３の差圧（以下「閉弁差圧」ともいう）以上になったとき、つまりクランク圧力が急上昇を開始しようとしたときに自律的に閉弁して冷媒通路を閉じ、クランク室への冷媒の導入量を絞る。これにより、クランク室内の不要な圧力上昇を抑制することができる。
【００１８】
本発明の別の態様は、可変容量圧縮機である。この可変容量圧縮機は、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において、吸入室の吸入圧力およびクランク室のクランク圧力のいずれか一方と、吐出室の吐出圧力との差圧に基づいて自律的に弁部を開閉し、その差圧が設定された第１の差圧に近づくように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、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弁部が設けられるとともに、吸入圧力およびクランク圧力のいずれか一方と吐出圧力との差圧が第１の差圧とは別の第２の差圧以上になったときに自律的に開弁して冷媒通路を開放する一方、クランク圧力と吸入圧力との差圧が第２の差圧とは別の第３の差圧以上になったときに自律的に閉弁して冷媒通路を閉じる吐出弁と、を備える。
【００１９】
この態様においても、可変容量圧縮機の出口と吐出室との間の冷媒通路に吐出弁の弁部が設けられている。この吐出弁は、高圧側圧力と低圧側圧力との差圧を感知し、その差圧が制御弁の第１の差圧（設定差圧）とは別の第２の差圧（開弁差圧）以上になったときに自律的に開弁して吐出冷媒を凝縮器側へ導出させる。一方、クランク圧力と吸入圧力との差圧が第３の差圧（閉弁差圧）以上になったとき、つまりクランク圧力が急上昇を開始しようとしたときに自律的に閉弁して冷媒通路を閉じる。このため、当該可変容量圧縮機を冷凍サイクルに適用することにより、上述のようにその冷凍サイクルにおけるエネルギー効率を高めることができ、容量制御の精度を高めることもできる。また、クランク室内の不要な圧力上昇を抑制することができる。
【００２０】
本発明のさらに別の態様もまた、可変容量圧縮機である。この可変容量圧縮機は、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において、吸入室の吸入圧力およびクランク室のクランク圧力のいずれか一方と、吐出室の吐出圧力との差圧に基づいて自律的に弁部を開閉し、その差圧が設定された第１の差圧に近づくように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、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弁部が設けられて、吐出圧力からなる開弁方向の高圧側圧力と、吸入圧力およびクランク圧力の少なくとも一方からなる閉弁方向の低圧側圧力とを受圧し、その高圧側圧力と低圧側圧力との差圧が第１の差圧とは別の第２の差圧以上になったときに自律的に開弁して冷媒通路を開放する一方、クランク圧力と吸入圧力との差圧が第２の差圧とは別の第３の差圧以上になったときに自律的に閉弁して冷媒通路を閉じる吐出弁と、を備える。
【００２１】
この態様では、開弁差圧として作用する低圧側圧力として、吸入圧力およびクランク圧力の双方が作用する場合が含まれる。すなわち、吐出弁は、吐出圧力とクランク圧力との差圧、または吐出圧力と吸入圧力との差圧に応じて開弁するものでもよいし、さらにクランク圧力と吸入圧力との差圧がその開弁に影響するものでもよい。ただし、後者の差圧は前者の差圧よりも小さく、実質的に無視できる場合もある。
【００２２】
この態様においても、可変容量圧縮機の出口と吐出室との間の冷媒通路に吐出弁の弁部が設けられている。この吐出弁は、高圧側圧力と低圧側圧力との差圧を感知し、その差圧が制御弁の第１の差圧（設定差圧）とは別の第２の差圧（開弁差圧）以上になったときに自律的に開弁して吐出冷媒を凝縮器側へ導出させる。一方、クランク圧力と吸入圧力との差圧が第３の差圧（閉弁差圧）以上になったとき、つまりクランク圧力が急上昇を開始したときに自律的に閉弁して冷媒通路を閉じる。このため、当該可変容量圧縮機を冷凍サイクルに適用することにより、上述のようにその冷凍サイクルにおけるエネルギー効率を高めることができ、容量制御の精度を高めることもできる。また、クランク室内の不要な圧力上昇を抑制することができる。
【００２３】
本発明のさらに別の態様は、吐出弁である。この吐出弁は、吸入室に導入された冷媒を圧縮して吐出室から吐出するとともに、その吐出室からクランク室に導入する冷媒流量が調整されることにより吐出容量が変化する可変容量圧縮機に組み込まれ、可変容量圧縮機の出口と吐出室とをつなぐ冷媒通路を開閉して吐出冷媒の流れを制御する吐出弁において、可変容量圧縮機に組み込まれる筒状のボディと、吐出室と出口とをつなぐ第１冷媒通路に形成された弁座に着脱して第１冷媒通路を開閉する弁体と、ボディに収容されるとともに、吐出室と吸入室とをつなぐ第２冷媒通路に配設され、吐出圧力と吸入圧力との差圧を感知して進退し、吐出圧力と吸入圧力との差圧が予め設定された開弁差圧以上のときに弁体を開弁方向に付勢する第１感圧部材と、ボディに収容されるとともに、クランク室と吸入室とをつなぐ第３冷媒通路に配設され、クランク圧力と吸入圧力との差圧を感知して進退し、クランク圧力と吸入圧力との差圧が予め設定された閉弁差圧以上となったときに弁体を閉弁方向に付勢する第２感圧部材と、を備える。
【００２４】
この態様の吐出弁は、可変容量圧縮機に組み込まれることにより、高圧側圧力と低圧側圧力との差圧を感知し、その差圧が制御弁の第１の差圧（設定差圧）とは別の第２の差圧（開弁差圧）以上になったときに自律的に開弁して吐出冷媒を凝縮器側へ導出させる。一方、クランク圧力と吸入圧力との差圧が第３の差圧（閉弁差圧）以上になったとき、つまりクランク圧力が急上昇を開始しようとしたときに自律的に閉弁して冷媒通路を閉じる。このため、その可変容量圧縮機が冷凍サイクルに適用されることにより、上述のようにその冷凍サイクルにおけるエネルギー効率を高めることができ、容量制御の精度を高めることもできる。また、クランク室内の不要な圧力上昇を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、冷凍サイクルにおけるエネルギー効率を高めるとともに、圧縮機の容量制御の精度を高めることができる。さらに、圧縮機のクランク室内の不要な圧力上昇を抑制することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
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。
【００２７】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の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。
【００２８】
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（以下、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。
【００２９】
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（以下、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。
【００３０】
図２は、圧縮機の構成を表す断面図である。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。クランク室５４内の圧力は、主として制御弁５により制御される。
【００３６】
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（「第１の差圧」に該当する）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。
【００３７】
バルブプレート１０３の一部には連通孔１０５が設けられており、クランク室５４内のクランク圧力Ｐｃがこの連通孔１０５を介してリアハウジング１０４に導入され、吐出弁７に作用している。
【００３８】
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、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、圧縮機１を最小容量運転に移行させたりする。
【００３９】
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。
【００４０】
吐出弁７は、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が所定の開弁差圧Ｐｄｓ（「第２の差圧」に該当する）以上になると自律的に開弁する一方、クランク圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が所定の閉弁差圧Ｐｃｓ（「第３の差圧」に該当する）以上になると自律的に閉弁する差圧感知弁として構成されている。
【００４１】
なお、開弁差圧Ｐｄｓは、圧縮機１の最小容量運転時において揺動板１１１のわずかな傾きにより生じ得る吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの微少差圧よりも大きく設定される一方、容量制御時において制御弁５に設定され得る設定差圧よりも小さくなるように設定されている。このため、吐出弁７は、圧縮機１の最小容量運転時には閉弁状態となって凝縮器２側からの逆流を防止するが、圧縮機１の容量制御時には開弁状態を保持するので冷媒の流れを阻害することはない。
【００４２】
ただし、圧縮機１のシャットダウン時に制御弁５への通電が遮断されると、その弁部が全開状態となるため、吐出室５３からクランク室５４への冷媒の導入量が増加する。このため、吐出室５３の吐出圧力Ｐｄｈが圧縮機１の出口圧力Ｐｄｌよりも一時的に低下するため、逆流が発生してクランク圧力Ｐｃが一気に高まりやすくなる。一方、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が開弁差圧Ｐｄｓを下回るまでにはある程度の時間を要するため、吐出弁７がその開弁差圧Ｐｄｓに基づいて閉弁するまでには時間的遅れが生じる。ここでは、吐出弁７が、そのクランク圧力Ｐｃの急激な高まりを差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）の大きさにより感知し、その差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が閉弁差圧Ｐｃｓ以上になると閉弁する。これにより、圧縮機１の出口側から吐出室５３への逆流を抑制し、クランク圧力Ｐｃの必要以上の高まりを防止している。
【００４３】
図３は、制御弁の構成を示す断面図である。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
次に、制御弁の基本的動作について説明する。
【００５７】
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が吐出圧力Ｐｄに近い圧力になるため、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。
【００５８】
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が低下するため、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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
図４は、吐出弁の構成を示す断面図である。
【００６２】
吐出弁７は、圧縮機１の吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）（正確には差圧（Ｐｄｈ−Ｐｓ））が所定の開弁差圧Ｐｄｓ以上になったときに自律的に開弁する一方、クランク圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が所定の閉弁差圧Ｐｃｓ以上になったときに自律的に閉弁する機械式の差圧感知弁として構成されている。
【００６３】
この吐出弁７は、図２にも示されるように圧縮機１に組み込まれており、そのボディは、リアハウジング１０４の内部に一体成形されている。すなわち、リアハウジング１０４に形成された複数の冷媒通路の連通部を区画するように、吐出弁７の各構成要素が配設されている。
【００６４】
吐出弁７は、圧縮機１の出口と吐出室５３とをつなぐ冷媒通路５７（「第１冷媒通路」に該当する）に配設された弁体６１と、吐出室５３と吸入室５１とをつなぐ冷媒通路５８（「第２冷媒通路」に該当する）に配設された感圧部材６２（「第１感圧部材」に該当する）と、クランク室５４と吸入室５１とをつなぐ冷媒通路５９（「第３冷媒通路」に該当する）に配設された感圧部材６３（「第２感圧部材」に該当する）とを備える。
【００６５】
リアハウジング１０４内には弁座６５が一体成形されている。弁体６１は、有底筒状の本体を有し、その開口端部の周縁が弁座６５に着脱して冷媒通路５７を開閉する。弁体６１の先端面からは３つの脚部６６が延設されている（なお、同図には１つのみ表記されている）。この脚部６６が冷媒通路５７に沿ってガイドされることにより、弁体６１の軸線方向に沿った安定した動作が確保される。弁体６１は、その底部が感圧部材６２の先端面に当接可能となっている。
【００６６】
感圧部材６２は、後端側（図の左側）の端部外径が縮径された段付円筒状をなし、冷媒通路５８を形成するガイド孔６７に沿って軸線方向に摺動する。感圧部材６２は、冷媒通路５８を吐出圧力Ｐｄが作用する高圧側と吸入圧力Ｐｓが作用する低圧側に区画している。ガイド孔６７の後端側には、テーパ面を有する弁座形成リング６８が圧入されており、感圧部材６２の後端周端縁が着脱可能となっている。この感圧部材６２と弁座形成リング６８により弁部が構成され、感圧部材６２が弁座形成リング６８着座することにより、感圧部材６２とガイド孔６７との間隙が閉じられ、高圧側から低圧側への冷媒の漏洩が防止されるようになっている。感圧部材６２の中央を軸線方向に延びる挿通孔６９には、長尺状の作動ロッド７０が摺動可能に挿通されている。
【００６７】
感圧部材６３は、円板状をなし、冷媒通路５９を形成するガイド孔７１に沿って軸線方向に摺動する。感圧部材６３は、冷媒通路５９をクランク圧力Ｐｃが作用する側と吸入圧力Ｐｓが作用する側に区画している。感圧部材６３の前方の圧力室には吸入圧力Ｐｓが導入され、後方の圧力室には連通孔１０５を介してクランク圧力Ｐｃが導入される。感圧部材６３の感圧部材６２との対向面中央には、円溝からなる収容部７２が形成されており、その収容部７２に作動ロッド７０の一端が保持されている。作動ロッド７０の他端は挿通孔６９を貫通して弁体６１の底部に接離可能になっている。感圧部材６２と感圧部材６３との間には、両感圧部材を互いに離間する方向に付勢するスプリング７３（「付勢部材」に該当する）が介装されている。
【００６８】
感圧部材６２は、スプリング７３により前方に付勢されており、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を感知して前後に進退する。すなわち、感圧部材６２は、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が予め設定された開弁差圧Ｐｄｓよりも小さいときには弁体６１を閉弁方向に付勢する。一方、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が開弁差圧Ｐｄｓ以上のときには、図示のように開弁方向に変位する。ただし、感圧部材６２が弁座形成リング６８に着座して係止されることにより、その開弁方向への変位は規制される。
【００６９】
一方、感圧部材６３は、スプリング７３により後方に付勢されており、クランク圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）を感知して前後に進退する。すなわち、感圧部材６３は、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が予め設定された閉弁差圧Ｐｃｓ以上になると、スプリング７３の付勢力に抗して閉弁方向に変位する。このとき、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が開弁差圧Ｐｄｓ以上であって感圧部材６２が図示の開弁位置にあっても、感圧部材６３が感圧部材６２に近接する方向へ変位する。その結果、作動ロッド７０が感圧部材６３に押されて感圧部材６２に対して相対変位し、感圧部材６２の先端開口部から突出しつつ弁体６１を閉弁方向に押圧する。これにより、弁体６１が弁座６５に着座して弁部を閉じる。一方、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が閉弁差圧Ｐｃｓより小さいときには、感圧部材６３は、図示のように開弁方向に変位する。ただし、感圧部材６３がバルブプレート１０３に係止されることにより、その開弁方向への変位は規制される。
【００７０】
図５は、吐出弁の閉弁特性を表す説明図である。同図の横軸は吐出圧力Ｐｄを表し、縦軸はクランク圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）を表している。同図の実線は、感圧部材６３の感圧による閉弁状態が実現される境界線を示しており、その実線部よりも上の領域にてその閉弁状態が実現される。
【００７１】
すなわち、吐出圧力Ｐｄが高まるほど、弁体６１ひいては感圧部材６３の閉弁方向への変位の抵抗が大きくなる。このため、吐出圧力Ｐｄが高くなるほど弁体６１は閉弁し難くなるが、圧縮機１の最小容量運転移行時には吐出圧力Ｐｄが低くなるため、比較的小さな差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）でも閉弁状態を実現することができる。
【００７２】
次に、吐出弁の動作について説明する。
図６および図７は、吐出弁の動作を表す説明図である。図６は、圧縮機１の最小容量運転移行初期の状態を表している。図７は、その最小容量運転移行後の状態を表している。なお、既に説明した図４は、圧縮機１の定常的な容量制御時の状態を表している。図８は、本実施の形態における冷凍サイクルの動作を説明するモリエル線図である。同図において横軸はエンタルピを表し、縦軸は圧力を表している。
【００７３】
上述のように、吐出弁７の開弁差圧Ｐｄｓ（例えば０．１Ｍｐａ）は、制御弁５の容量制御時に想定される設定差圧よりも小さく設定されている。このため、容量制御時においては、図４に示すように、感圧部材６２が受ける差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）による開弁方向の荷重がスプリング７３による閉弁方向の付勢力に打ち勝って開弁方向に変位する。一方、容量制御時においてはクランク圧力Ｐｃが安定しているために差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）も小さく、感圧部材６３も開弁方向へ変位している。さらに、弁体６１の背圧は若干低くなるために、弁体６１が弁座６５から離間して開弁状態を保持する。この容量制御時にはその開弁状態が保持されるため、吐出弁７が凝縮器２側への冷媒の流れを阻害することはない。
【００７４】
この場合、弁部がその前後差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）ではなく、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）により開弁状態となるため、吐出弁７の前後で圧力損失が生じることがない。このため、図８に示すように、吐出室５３の圧力Ｐｄｈと圧縮機１の出口の圧力Ｐｈｌとの間に圧力降下はなく、圧縮機１における圧縮エネルギーの無駄な消費がなくなる。
【００７５】
最小容量運転移行初期においては、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧が開弁差圧Ｐｄｓよりも低下するまでに所定時間を要する。一方、制御弁５は全開状態となる。このため、圧縮機１の出口側から逆流した冷媒が制御弁５の弁部を介してクランク室５４へ急激に流れ込もうとする。しかし、このようにしてクランク圧力Ｐｃが急上昇を開始したときには、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が大きくなって閉弁差圧Ｐｃｓ以上となるため、図６に示すように、感圧部材６３がスプリング７３の付勢力に抗して閉弁方向へ変位する。この結果、作動ロッド７０が感圧部材６２から突出して弁体６１を閉弁方向へ押圧する。その結果、弁体６１が弁座６５へ着座して閉弁状態となる。これにより、クランク室５４への冷媒の導入量が絞られ、クランク室５４内の不要な圧力上昇が抑制される。
【００７６】
このようにして冷媒通路５７が閉じられることにより、最小容量運転移行後は圧縮機１の出口側からの逆流が防止されるとともに吐出圧力Ｐｄも低下し、さらに冷媒が圧縮機１を内部循環することにより差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）も小さくなる。その結果、図７に示すように、感圧部材６３は開弁方向に退避する。しかし、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が小さくなって開弁差圧Ｐｄｓを下回ることにより、逆に感圧部材６２が閉弁方向に変位して弁体６１を押圧するため、弁体６１の閉弁状態が保持される。
【００７７】
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、内部に吐出弁７を組み込んだことにより、最小容量運転移行初期においてクランク室５４内の不要な圧力上昇を抑制することができ、また、最小容量運転移行後は吐出冷媒の逆流を防止することができる。吐出弁７は、圧縮機１の吐出室５３の圧力Ｐｄｈと出口圧力Ｐｈｌとの差圧（前後差圧）で開弁する逆止弁とは異なり、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）により開弁状態を保持するため、吐出弁７の前後で圧力損失を生じさせず、圧縮エネルギーの無駄な消費を抑制できる。
【００７８】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、吐出弁の構成が異なる以外は第１の実施の形態とほぼ同様である。このため、第１の実施の形態とほぼ同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図９は、第２の実施の形態に係る吐出弁の構成を示す断面図である。
【００７９】
吐出弁２０７は、第１の実施の形態と同様に圧縮機１に組み込まれる。吐出弁２０７は、冷媒通路５７に配設された弁体６１と、冷媒通路５８および冷媒通路５９をまたぐように配設された感圧部材２６２（「第２感圧部材」に該当する）と、冷媒通路５９に配設された感圧部材６３とを備える。
【００８０】
感圧部材２６２は、その後端側（図の左側）が拡径され、その拡径部２１０の内方に感圧部材６３を摺動可能に収容している。拡径部２１０の周囲には、所定深さおよび幅を有する一対のラビリンス２１２が並設されている。拡径部２１０には、その内外を連通させる連通孔２１３が設けられており、吸入圧力Ｐｓがその連通孔２１３を介して内部に導入される。拡径部２１０の後端開口部にはリング状のストッパ部材２１４が加締め接合されており、拡径部２１０における感圧部材６３の開弁方向の相対変位を規制している。拡径部２１０とバルブプレート１０３との間には、感圧部材２６２を閉弁方向に付勢するスプリング２２０が介装されている。
【００８１】
感圧部材２６２は、スプリング２２０により前方に付勢されており、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を開弁方向の差圧として感知し、さらにクランク圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）を閉弁方向の差圧として部分的に感知する。つまり、感圧部材２６２には、低圧側圧力として差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が作用するが、その大きさは差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）に比べて無視できるほど小さく、感圧部材２６２には、実質的に差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が差圧として作用する。
【００８２】
図１０および図１１は、吐出弁の動作を表す説明図である。図１０は、最小容量運転移行初期の状態を表している。図１１は、最小容量運転移行後の状態を表している。なお、既に説明した図９は、圧縮機１の定常的な容量制御時の状態を表している。
【００８３】
容量制御時においては、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）による開弁方向の荷重が大きいため、図９に示すように、感圧部材２６２はスプリング２２０による閉弁方向の付勢力に抗して開弁方向に変位する。これに伴い、弁体６１が弁座６５から離間して開弁状態を保持する。この容量制御時にはその開弁状態が保持されるため、吐出弁７が凝縮器２側への冷媒の流れを阻害することはない。
【００８４】
最小容量運転移行初期においては、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が大きくなって閉弁差圧Ｐｃｓ以上となるため、図１０に示すように、感圧部材６３がスプリング７３の付勢力に抗して閉弁方向へ変位する。その結果、作動ロッド７０が感圧部材６２から突出して弁体６１を閉弁方向へ押圧し、閉弁状態となる。これにより、クランク室５４への冷媒の導入量が絞られ、クランク室５４内の不要な圧力上昇が抑制される。
【００８５】
このようにして冷媒通路５７が閉じられることにより、最小容量運転移行後は圧縮機１の出口側からの逆流が防止されるとともに吐出圧力Ｐｄも低下し、さらに差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）も小さくなる。その結果、図１１に示すように、感圧部材６３は開弁方向に変位するが、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が開弁差圧Ｐｄｓを下回ることにより、感圧部材２６２が閉弁方向に変位して弁体６１を押圧するため、弁体６１の閉弁状態が保持される。
【００８６】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、吐出弁の構成が異なる以外は第１の実施の形態とほぼ同様である。このため、第１の実施の形態とほぼ同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図１２は、第３の実施の形態に係る吐出弁の構成を示す断面図である。
【００８７】
吐出弁３０７は、第１の実施の形態と同様に圧縮機１に組み込まれる。吐出弁３０７は、冷媒通路５７に配設された弁体３６１と、冷媒通路５８に配設された感圧部材６２と、冷媒通路５９に配設された感圧部材３６３（「第２感圧部材」に該当する）とを備える。
【００８８】
弁体３６１は、第１の実施の形態の弁体６１とほぼ同様の構成を有するが、その中央を軸線方向に貫通する挿通孔３７１が設けられている。一方、感圧部材３６３は、金属板をプレス成形して構成された有底筒状の本体を有し、その底部中央から後方にボス状に突出した挿通部３７２を有する。感圧部材３６３は、ガイド孔７１に沿って軸線方向に摺動する。作動ロッド７０は、その一端部が感圧部材３６３の挿通部３７２に圧入され、他端部が弁体３６１の挿通孔３７１に圧入されている。したがって、弁体３６１、作動ロッド７０および感圧部材３６３は互いに固定されて弁体ユニットを構成し、一体に動作する。感圧部材３６３の底部とバルブプレート１０３との間には、その弁体ユニットを閉弁方向に付勢するスプリング３２０が介装されている。
【００８９】
図１３および図１４は、吐出弁の動作を表す説明図である。図１３は、最小容量運転移行初期の状態を表している。図１４は、最小容量運転移行後の状態を表している。なお、既に説明した図１２は、圧縮機１の定常的な容量制御時の状態を表している。
【００９０】
容量制御時においては、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）による開弁方向の荷重が大きいため、図１２に示すように、感圧部材６２はスプリング７３による閉弁方向の付勢力に抗して開弁方向に変位する。これに伴い、弁体３６１が弁座６５から離間して開弁状態を保持する。
【００９１】
最小容量運転移行初期においては、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が大きくなって閉弁差圧Ｐｃｓ以上となるため、図１３に示すように、感圧部材３６３がスプリング７３の付勢力に抗して閉弁方向へ変位する。その結果、一体化された弁体３６１が閉弁方向へ変位し、閉弁状態となる。これにより、クランク室５４への冷媒の導入量が絞られ、クランク室５４内の不要な圧力上昇が抑制される。
【００９２】
最小容量運転移行後は、圧縮機１の出口側からの逆流が防止されるとともに吐出圧力Ｐｄも低下する。その結果、図１４に示すように、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が開弁差圧Ｐｄｓを下回ることにより、感圧部材６２が閉弁方向に変位して弁体３６１を押圧するため、弁体３６１の閉弁状態が保持される。このとき、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が小さくなるが、感圧部材３６３は弁体３６１と一体であるため、その閉弁状態の位置を保持する。
【００９３】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、吐出弁の構成が異なる以外は第１の実施の形態とほぼ同様である。このため、第１の実施の形態とほぼ同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図１５は、第４の実施の形態に係る吐出弁の構成を示す断面図である。
【００９４】
吐出弁４０７は、第１の実施の形態と同様に圧縮機１に組み込まれる。吐出弁４０７は、有底円筒状のボディ４１０を有し、そのボディ４１０内に感圧部材４６２（「第１感圧部材」に該当する）および感圧部材４６３（「第２感圧部材」に該当する）を摺動可能に収容している。冷媒通路５７には、ボディ４１０内に進退可能に弁体６１が配設されている。ボディ４１０の側部中央には内外を連通させる連通孔４１２が設けられており、その連通孔４１２を介して吸入圧力Ｐｓが導入される。冷媒通路５８および冷媒通路５９は、それぞれの一部がボディ４１０の内部により形成される。ボディ４１０の底部中央には、内外を連通させる連通孔４１４が設けられており、連通孔１０５および４１４を介してクランク圧力Ｐｃが導入される。
【００９５】
感圧部材４６２は、感圧部材４６３と実質的に等しい（やや大きい）外径を有し、ボディ４１０の開口部側で摺動する。すなわち、ボディ４１０は、連通孔４１２よりも開口部側（図の右側）でその内径がやや拡径しており、その基端部にテーパ面を有する。感圧部材４６２は、その後端側外周縁がこのテーパ面に着脱可能となっており、その開弁方向への変位が規制されている。また、感圧部材４６２がテーパ面に着座することにより、感圧部材４６２とボディ４１０との間隙が閉じられるようになっている。感圧部材４６２の先端面の中央部には所定深さの凹部からなる収容部４７１が形成され、弁体６１を底部側から収容可能に構成されている。弁体６１は、この収容部４７１に摺動しつつ、軸線方向（つまり弁部の開閉方向）に安定に動作できる。
【００９６】
感圧部材４６３は、有底筒状の本体を有し、その底部中央に挿通孔４７２が設けられている。この挿通孔４７２には、作動ロッド４７０の一端が挿通されている。作動ロッド４７０は、その一端が加締められて感圧部材４６３に固定され、他端部が感圧部材４６２の挿通孔６９を貫通して弁体６１側に延出している。作動ロッド４７０の他端は拡径され、その拡径部４７４の基端部がテーパ面となっている。この拡径部４７４は、そのテーパ面にて感圧部材４６２の中央開口端縁に形成されたテーパ状の弁座４７５に着脱可能となっている。したがって、収容部４７１には弁体６１が収容可能になってはいるものの、拡径部４７４の長さ分の空間は形成される。拡径部４７４は、スプリング７３による感圧部材４６２と感圧部材４６３との離間方向への相対変位を係止する係止部としても機能する。作動ロッド４７０は、その拡径部４７４の先端面にて弁体６１に接離可能となっている。感圧部材４６３とバルブプレート１０３との間には、感圧部材４６３を閉弁方向に付勢するスプリング４７６が介装されている。
【００９７】
以上の構成において、感圧部材４６２の有効受圧面積Ａと感圧部材４６３の有効受圧面積Ｂとがほぼ等しくなっている。このため、感圧部材４６２と感圧部材４６３が互いに離間して作動ロッド４７０に係止されて一体に動作するときには、両感圧部材に作用する吸入圧力Ｐｓがキャンセルされる。その結果、感圧部材４６２は、その一体化した状態においては吐出圧力Ｐｄとクランク圧力Ｐｃとの差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）によって開弁方向の力を受ける。すなわち、吐出弁４０７は、差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）が所定の開弁差圧Ｐｄｃとなったときに開弁する。言い換えれば、吐出弁４０７は、差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）が開弁差圧Ｐｄｃより小さいときには閉弁方向に動作する。この開弁差圧Ｐｄｃは、制御弁５の容量制御時に想定される設定差圧よりも小さく設定されている。このため、容量制御時にはその開弁状態が保持されるため、吐出弁４０７が凝縮器２側への冷媒の流れを阻害することはない。なお、通常の容量制御時には、クランク圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧は小さい。このため、開弁差圧Ｐｄｃとして、第１の実施の形態の開弁差圧Ｐｄｓに近似した値を設定することも可能である。
【００９８】
図１６および図１７は、吐出弁の動作を表す説明図である。図１６は、最小容量運転移行初期の状態を表している。図１７は、最小容量運転移行後の状態を表している。なお、既に説明した図１５は、圧縮機１の定常的な容量制御時の状態を表している。
【００９９】
容量制御時においては、差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）による開弁方向の荷重が大きく、一方、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）による閉弁方向の荷重は小さい。このため、図１５に示すように、感圧部材４６２は、作動ロッド４７０を介して感圧部材４６３と一体となり、開弁方向に変位する。その際、感圧部材４６２が開弁方向に変位しても、ボディ４１０のテーパ面によって係止されることで感圧部材４６３への近接動作が規制される。このため、その一体化状態は保持される。この感圧部材４６２の変位に伴い、弁体６１が弁座６５から離間して開弁状態を保持する。
【０１００】
最小容量運転移行初期においては、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が大きくなって閉弁差圧Ｐｃｓ以上となるため、図１６に示すように、感圧部材４６３がスプリング７３の付勢力に抗して閉弁方向へ変位する。その結果、作動ロッド４７０が閉弁方向へ変位して弁体６１を押圧し、閉弁状態となる。これにより、クランク室５４への冷媒の導入量が絞られ、クランク室５４内の不要な圧力上昇が抑制される。
【０１０１】
最小容量運転移行後は、圧縮機１の出口側からの逆流が防止されるとともに吐出圧力Ｐｄも低下する。その結果、図１７に示すように、差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）が開弁差圧Ｐｄｃを下回ることにより、感圧部材４６２が閉弁方向に変位して作動ロッド４７０を介して弁体６１を押圧するため、閉弁状態が保持される。このとき、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が小さくなるが、感圧部材４６３は作動ロッド４７０と一体であるため、その閉弁状態の位置を保持する。
【０１０２】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。本実施の形態は、吐出弁の構成が異なる以外は第４の実施の形態とほぼ同様である。このため、第４の実施の形態とほぼ同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図１８は、第５の実施の形態に係る吐出弁の構成を示す断面図である。
【０１０３】
吐出弁５０７は、第４の実施の形態と同様に圧縮機１に組み込まれる。吐出弁５０７は、筒状のボディ５１０内にピストン５６２（「第１感圧部材」に該当する）および感圧部材５６３（「第２感圧部材」に該当する）を摺動可能に配置して構成されている。ボディ５１０は、有底円筒状の第１ボディ５１１と段付円筒状の第２ボディ５１２とをその軸線方向に連設して構成されている。第２ボディ５１２の後端部には外方にやや延出したフランジ部５１３が設けられており、このフランジ部５１３を第１ボディ５１１の先端開口部に突き当てた状態で第１ボディ５１１の線端縁を内方に加締めることにより、両ボディが接合されている。第１ボディ５１１と第２ボディ５１２との間には、ポリイミドフィルムまたは金属薄板からなる可撓性を有するダイヤフラム５２１が介装され、ボディ５１０内を仕切るように配置されている。ボディ５１０の外周面とリアハウジング１０４の各冷媒通路の内周面との間には、図示のようにシール用のＯリング５３１，５３２，５３３が配設されている。
【０１０４】
第１ボディ５１１の底部中央には、クランク圧力Ｐｃを内部へ導入するための連通孔４１４が形成されている。また、第１ボディ５１１の内部には、ダイヤフラム５２１の一方の面に接合されたばね受け部材５２２が摺動可能に配置されている。ダイヤフラム５２１の他方の面には、収容部４７１を構成する有底筒状の収容部材５２３が配置されている。ばね受け部材５２２と収容部材５２３とは、その間にダイヤフラム５２１を挟むようにして互いに加締め接合されている。これら、ダイヤフラム５２１、ばね受け部材５２２および収容部材５２３によりピストン５６２が構成されている。
【０１０５】
感圧部材５６３は、第１ボディ５１１内に摺動可能に配置され、その底部中央に設けられた挿通孔４７２に作動ロッド４７０の一端を圧入している。作動ロッド４７０は、ばね受け部材５２２に形成された挿通孔６９を貫通し、その先端に形成された拡径部４７４にて弁体６１に接離する。作動ロッド４７０の基端部は、ばね受け部材５２２の中央開口端縁に形成されたテーパ状の弁座４７５に着脱可能となっている。ばね受け部材５２２と感圧部材５６３との間には、ダイヤフラム５２１を閉弁方向に付勢するスプリング７３が介装されている。
【０１０６】
第２ボディ５１２は、その前半部の内径がやや小径化してガイド部５２５を形成し、そのガイド部５２５の基端部により弁座６５が形成されている。第２ボディ５１２の底部および側部には、吐出室５３と圧縮機１の出口とを連通させる連通孔５２６，５２７がそれぞれ形成されている。第２ボディ５１２の内部には、弁体６１が摺動可能に配設されている。また、弁体６１と第２ボディ５１２の底部との間には、弁体６１を開弁方向に付勢するスプリング５４０（「付勢部材」に該当する）が介装されている。スプリング５４０は、スプリング７３よりも小さなばね定数およびばね荷重を有する。
【０１０７】
以上の構成において、ばね受け部材５２２の有効受圧面積Ｃと感圧部材５６３の有効受圧面積Ｄとは実質的に等しく構成されている。このため、ピストン５６２と感圧部材５６３が互いに離間して作動ロッド４７０に係止されて一体に動作するときには、両部材に作用する吸入圧力Ｐｓがキャンセルされる。その結果、ピストン５６２は、その一体化した状態においては吐出圧力Ｐｄとクランク圧力Ｐｃとの差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）によって開弁方向の力を受ける。すなわち、吐出弁５０７は、差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）が所定の開弁差圧Ｐｄｃとなったときに開弁する。
【０１０８】
図１９および図２０は、吐出弁の動作を表す説明図である。図１９は、最小容量運転移行初期の状態を表している。図２０は、最小容量運転移行後の状態を表している。なお、既に説明した図１８は、圧縮機１の定常的な容量制御時の状態を表している。
【０１０９】
容量制御時においては、差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）による開弁方向の荷重が大きく、一方、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）による閉弁方向の荷重は小さい。このため、図１８に示すように、ピストン５６２は、作動ロッド４７０を介して感圧部材５６３と一体となり、開弁方向に変位する。その際、ピストン５６２が開弁方向に変位しても、第１ボディ５１１のテーパ面によって係止されることで感圧部材５６３への近接動作が規制される。このため、その一体化状態は保持される。このピストン５６２の変位に伴い、弁体６１が弁座６５から離間して開弁状態を保持する。
【０１１０】
最小容量運転移行初期においては、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が大きくなって閉弁差圧Ｐｃｓ以上となるため、図１９に示すように、感圧部材５６３がスプリング７３の付勢力に抗して閉弁方向へ変位する。その結果、作動ロッド４７０が閉弁方向へ変位して弁体６１を押圧し、閉弁状態となる。これにより、クランク室５４への冷媒の導入量が絞られ、クランク室５４内の不要な圧力上昇が抑制される。
【０１１１】
最小容量運転移行後は、圧縮機１の出口側からの逆流が防止されるとともに吐出圧力Ｐｄも低下する。その結果、図２０に示すように、差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）が開弁差圧Ｐｄｃを下回ることにより、ピストン５６２が閉弁方向に変位して作動ロッド４７０を介して弁体６１を押圧するため、閉弁状態が保持される。このとき、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が小さくなるが、感圧部材５６３は作動ロッド４７０と一体であるため、その閉弁状態の位置を保持する。
【０１１２】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。本実施の形態は、吐出弁の構成が若干異なる以外は第５の実施の形態とほぼ同様である。このため、第５の実施の形態とほぼ同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図２１は、第６の実施の形態に係る吐出弁の構成を示す断面図である。
【０１１３】
吐出弁６０７は、第５の実施の形態と同様に圧縮機１に組み込まれる。吐出弁６０７の弁体６６１は、その底部中央に閉弁時においても吐出室５３と圧縮機１の出口とを連通可能な連通孔６６２が形成されている。一方、弁体６６１と第２ボディ５１２の底部との間には、第５の実施の形態で示したスプリング５４０は設けられていない。弁体６６１の連通孔６６２は、作動ロッド４７０が弁体６６１に当接したときに閉じられるが、弁体６６１の背圧が小さいときなど、仮に作動ロッド４７０が弁体６６１から離間した場合には、吐出室５３と圧縮機１の出口とを連通させて冷媒の流れを許容する。
【０１１４】
図２２および図２３は、吐出弁の動作を表す説明図である。図２２は、最小容量運転移行初期の状態を表している。図２３は、最小容量運転移行後の状態を表している。なお、既に説明した図２１は、圧縮機１の定常的な容量制御時の状態を表している。
【０１１５】
容量制御時においては、差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）が開弁差圧Ｐｄｃよりも大きく、図２１に示すように、ピストン５６２が開弁方向に変位する。これに伴い、弁体６６１が弁座６５から離間して開弁状態を保持する。
【０１１６】
最小容量運転移行初期においては、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が閉弁差圧Ｐｃｓ以上となるため、図２２に示すように感圧部材５６３が閉弁方向へ変位する。その結果、作動ロッド４７０が閉弁方向へ変位して弁体６６１を押圧し、閉弁状態となる。これにより、クランク室５４への冷媒の導入量が絞られ、クランク室５４内の不要な圧力上昇が抑制される。
【０１１７】
最小容量運転移行後は、図２３に示すように、差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）が開弁差圧Ｐｄｃを下回ることにより、ピストン５６２が閉弁方向に変位して作動ロッド４７０を介して弁体６１を押圧するため、閉弁状態が保持される。
【０１１８】
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。
【０１１９】
各実施の形態では、吐出弁を、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が所定の開弁差圧Ｐｄｓ以上となったとき、あるいは差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）が所定の開弁差圧Ｐｄｃ以上となったときに自律的に開弁し、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が所定の閉弁差圧Ｐｃｓ以上となったときに自律的に閉弁
する機械式の差圧感知弁として構成した例を示した。変形例においては、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。
【０１２０】
各実施の形態では、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。
【０１２１】
各実施の形態の可変容量圧縮機は、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、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。
【０１２２】
各実施の形態および各変形例では、可変容量圧縮機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、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。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】第１の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】吐出弁の閉弁特性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】吐出弁の動作を表す説明図である。
【図８】本実施の形態における冷凍サイクルの動作を説明するモリエル線図である。
【図９】第２の実施の形態に係る吐出弁の構成を示す断面図である。
【図１０】吐出弁の動作を表す説明図である。
【図１１】吐出弁の動作を表す説明図である。
【図１２】第３の実施の形態に係る吐出弁の構成を示す断面図である。
【図１３】吐出弁の動作を表す説明図である。
【図１４】吐出弁の動作を表す説明図である。
【図１５】第４の実施の形態に係る吐出弁の構成を示す断面図である。
【図１６】吐出弁の動作を表す説明図である。
【図１７】吐出弁の動作を表す説明図である。
【図１８】第５の実施の形態に係る吐出弁の構成を示す断面図である。
【図１９】吐出弁の動作を表す説明図である。
【図２０】吐出弁の動作を表す説明図である。
【図２１】第６の実施の形態に係る吐出弁の構成を示す断面図である。
【図２２】吐出弁の動作を表す説明図である。
【図２３】吐出弁の動作を表す説明図である。
【図２４】従来の空調装置における冷凍サイクルの動作を説明するモリエル線図である。
【図２５】差圧と負荷トルクとの関係の一例を表すグラフである。
【符号の説明】
【０１２４】
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、 １５ 弁孔、 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、 ５７ 冷媒通路、 ５８ 冷媒通路、 ５９ 冷媒通路、 ６１ 弁体、 ６２ 感圧部材、 ６３ 感圧部材、 ６５ 弁座、 ７０ 作動ロッド、 ７３ スプリング、 １０１ シリンダブロック、 １０２ フロントハウジング、 １０３ バルブプレート、 １０４ リアハウジング、 １０５ 連通孔、 １１１ 揺動板、 １１２ ピストン、 １１５ リップシール、 １２１ 吸入用リリーフ弁、 １２２ 吐出用リリーフ弁、 ２０７ 吐出弁、 ２１０ 拡径部、 ２６２ 感圧部材、 ３０７ 吐出弁、 ３６１ 弁体、 ３６３ 感圧部材、 ４０７ 吐出弁、 ４１０ ボディ、 ４６２ 感圧部材、 ４６３ 感圧部材、 ４７０ 作動ロッド、 ４７５ 弁座、 ５０７ 吐出弁、 ５１０ ボディ、 ５２１ ダイヤフラム、 ５６２ ピストン、 ５６３ 感圧部材、 ６０７ 吐出弁、 ６６１ 弁体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用空調装置に好適な冷凍サイクル、およびその冷凍サイクルを構成する可変容量圧縮機に関する。
【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】
この圧縮機は、車両の走行状態によって回転数が変化するエンジンを駆動源としているため、回転数制御を行うことができない。そこで、エンジンの回転数によらず適切な冷房能力を得るために、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。
【０００４】
このような圧縮機では、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ている。そして、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ようにしている。この揺動板の角度は、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によって連続的に変えられる。このクランク室内の圧力は、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。
【０００５】
ところで、このような圧縮機の駆動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。
【０００６】
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を吐出圧力Ｐｄに近い圧力に維持できる。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。
【０００７】
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、吸入圧力Ｐｓに基づく制御であるため、吐出容量を制御するうえでは応答性に欠ける場合がある。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、吐出容量を変化させるのに応答性が良いという利点がある。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。
【０００８】
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よりも高くなって、吐出冷媒が吐出室へ逆流する可能性もある。
【０００９】
これに対し、例えば圧縮機の冷媒の吐出圧力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構成を有するとともに、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、ソレノイドへの通電遮断時に圧縮機の吐出容量ひいては負荷トルクを迅速に低下させることができるとともに、吐出室への冷媒の逆流を防止できる。
【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】
【００１０】
しかしながら、特許文献１の従来の構成においては、逆止弁がその開弁時においても常に圧力損失を発生させるために、冷凍サイクルのエネルギー効率の低下や容量制御の精度低下の原因となっていた。図２４は、従来の空調装置における冷凍サイクルの動作を説明するモリエル線図である。同図において横軸はエンタルピを表し、縦軸は圧力を表している。図２５は、差圧と負荷トルクとの関係の一例を表すグラフである。同図において横軸は差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を表し、縦軸は圧縮機の負荷トルクを表している。
【００１１】
すなわち、逆止弁には内部のスプリング等により常に吐出圧力Ｐｄに対向する閉弁方向の付勢力が作用するため、吐出室出口の圧力Ｐｄｈと可変容量圧縮機出口の圧力Ｐｄｌとの差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）がその開弁差圧Ｐ０よりも大きくならないと開弁しない。また、圧縮機の容量制御時においても、その差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）がその開弁差圧Ｐ０よりも大きくないと逆止弁の開弁状態を保持することができない。このため、図２４に示すように、冷凍サイクルの運転時には、吐出圧力Ｐｄが圧力Ｐｄｈまで昇圧された後、その逆止弁を介して圧力Ｐｄｌまで減圧されて凝縮器へ供給される。つまり、圧縮機の容量制御中においては、吐出室と圧縮機出口との間に常に開弁差圧ΔＰ０分の圧力損失が発生することになる。このため、その圧力損失によって圧縮機による圧縮エネルギーが消費されてしまうといった問題が生じる。言い換えれば、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）の差圧制御において常にその開弁差圧ΔＰ０の影響を見越して余分に圧縮エネルギーを発生させなければならず、冷凍サイクルのエネルギー効率を悪化させる原因となっていた。
【００１２】
また、図２５に示すように、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）に応じて圧縮機の負荷トルクも変化するが、容量制御においてはその開弁差圧ΔＰ０に対応する余分の負荷トルクΔＴを発生させる必要があり、エンジンに余分な負荷が加わる原因となっていた。さらに、この余分な負荷トルクΔＴを得るために差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）についての設定差圧を決めなければならない。つまり、その余分の負荷トルクΔＴを加味した設定差圧を想定してソレノイドへの設定電流値（デューティ比等）を補正しなければならず、制御上の誤差が累積して容量制御の精度を低下させる可能性もある。
【００１３】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、冷凍サイクルにおけるエネルギー効率を高めるとともに、圧縮機の容量制御の精度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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、空調装置の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、吸入室の吸入圧力およびクランク室のクランク圧力のいずれか一方と、吐出室の吐出圧力との差圧に基づいて自律的に弁部を開閉し、その差圧が供給される電流値により設定される第１の差圧に近づくように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、所定の外部情報に基づいて第１の差圧を決定し、その第１の差圧に基づいて制御弁への通電制御を行う制御部と、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弁部が設けられるとともに、吸入圧力およびクランク圧力のいずれか一方と吐出圧力との差圧が第１の差圧とは別の第２の差圧以上になったときに自律的に開弁して冷媒通路を開放する一方、クランク圧力と吸入圧力との差圧が第２の差圧とは別の第３の差圧以上になったときに自律的に閉弁して冷媒通路を閉じる吐出弁と、を備える。
【００１５】
この態様では、可変容量圧縮機の吐出圧力（以下「高圧側圧力」ともいう）と、吸入圧力またはクランク圧力（以下「低圧側圧力」ともいう）との差圧が第１の差圧（以下「設定差圧」ともいう）に近づくように、その可変容量圧縮機の吐出容量を制御する制御弁が設けられている。このように吐出圧力自体の大きさに基づいた容量制御を行うため、吐出容量を変化させる応答性に優れるという利点がある。
【００１６】
一方、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吐出弁の弁部が設けられている。この吐出弁は、高圧側圧力と低圧側圧力との差圧を感知し、その差圧が制御弁の設定差圧とは別の第２の差圧（以下「開弁差圧」ともいう）以上になったときに自律的に開弁して吐出冷媒を凝縮器側へ導出させる。このように、吐出弁は、その前後差圧が開弁差圧以上にならないと開弁しないため、可変容量圧縮機の最小容量運転時には閉弁状態となり、凝縮器側から可変容量圧縮機への吐出冷媒の逆流を抑制できる。一方、吐出弁は、少なくとも可変容量圧縮機の容量制御中においては高圧側圧力と低圧側圧力との差圧により開弁状態を保持する。このため、容量制御中においては吐出室出口の圧力と可変容量圧縮機出口の圧力との間には実質的に差圧が生じない。したがって、吐出弁において実質的に圧力損失が発生しにくいため、可変容量圧縮機における圧縮エネルギーの無駄な消費がなくなり、冷凍サイクルにおけるエネルギー効率を高めることができる。また、その圧力損失を見越した設定差圧の補正、ひいては設定電流値の補正を行う必要がなくなるため、制御上の誤差が発生し難くなり、容量制御の精度を高めることができる。
【００１７】
ただし、吐出弁により吐出冷媒の逆流を抑制できるとはいっても、最小容量運転移行初期においては高圧側圧力と低圧側圧力との差圧が開弁差圧より低下するまでには所定時間を要する。その間に逆流が生じ、クランク室内の冷媒導入量が増加してクランク圧力が急上昇すると、例えばシール部品等のクランク室内の内部構造物の耐久性が低下する可能性がある。この態様によれば、クランク圧力と吸入圧力との差圧が第３の差圧（以下「閉弁差圧」ともいう）以上になったとき、つまりクランク圧力が急上昇を開始しようとしたときに自律的に閉弁して冷媒通路を閉じ、クランク室への冷媒の導入量を絞る。これにより、クランク室内の不要な圧力上昇を抑制することができる。
【００１８】
本発明の別の態様は、可変容量圧縮機である。この可変容量圧縮機は、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において、吸入室の吸入圧力およびクランク室のクランク圧力のいずれか一方と、吐出室の吐出圧力との差圧に基づいて自律的に弁部を開閉し、その差圧が設定された第１の差圧に近づくように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、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弁部が設けられるとともに、吸入圧力およびクランク圧力のいずれか一方と吐出圧力との差圧が第１の差圧とは別の第２の差圧以上になったときに自律的に開弁して冷媒通路を開放する一方、クランク圧力と吸入圧力との差圧が第２の差圧とは別の第３の差圧以上になったときに自律的に閉弁して冷媒通路を閉じる吐出弁と、を備える。
【００１９】
この態様においても、可変容量圧縮機の出口と吐出室との間の冷媒通路に吐出弁の弁部が設けられている。この吐出弁は、高圧側圧力と低圧側圧力との差圧を感知し、その差圧が制御弁の第１の差圧（設定差圧）とは別の第２の差圧（開弁差圧）以上になったときに自律的に開弁して吐出冷媒を凝縮器側へ導出させる。一方、クランク圧力と吸入圧力との差圧が第３の差圧（閉弁差圧）以上になったとき、つまりクランク圧力が急上昇を開始しようとしたときに自律的に閉弁して冷媒通路を閉じる。このため、当該可変容量圧縮機を冷凍サイクルに適用することにより、上述のようにその冷凍サイクルにおけるエネルギー効率を高めることができ、容量制御の精度を高めることもできる。また、クランク室内の不要な圧力上昇を抑制することができる。
【００２０】
本発明のさらに別の態様もまた、可変容量圧縮機である。この可変容量圧縮機は、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において、吸入室の吸入圧力およびクランク室のクランク圧力のいずれか一方と、吐出室の吐出圧力との差圧に基づいて自律的に弁部を開閉し、その差圧が設定された第１の差圧に近づくように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、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弁部が設けられて、吐出圧力からなる開弁方向の高圧側圧力と、吸入圧力およびクランク圧力の少なくとも一方からなる閉弁方向の低圧側圧力とを受圧し、その高圧側圧力と低圧側圧力との差圧が第１の差圧とは別の第２の差圧以上になったときに自律的に開弁して冷媒通路を開放する一方、クランク圧力と吸入圧力との差圧が第２の差圧とは別の第３の差圧以上になったときに自律的に閉弁して冷媒通路を閉じる吐出弁と、を備える。
【００２１】
この態様では、開弁差圧として作用する低圧側圧力として、吸入圧力およびクランク圧力の双方が作用する場合が含まれる。すなわち、吐出弁は、吐出圧力とクランク圧力との差圧、または吐出圧力と吸入圧力との差圧に応じて開弁するものでもよいし、さらにクランク圧力と吸入圧力との差圧がその開弁に影響するものでもよい。ただし、後者の差圧は前者の差圧よりも小さく、実質的に無視できる場合もある。
【００２２】
この態様においても、可変容量圧縮機の出口と吐出室との間の冷媒通路に吐出弁の弁部が設けられている。この吐出弁は、高圧側圧力と低圧側圧力との差圧を感知し、その差圧が制御弁の第１の差圧（設定差圧）とは別の第２の差圧（開弁差圧）以上になったときに自律的に開弁して吐出冷媒を凝縮器側へ導出させる。一方、クランク圧力と吸入圧力との差圧が第３の差圧（閉弁差圧）以上になったとき、つまりクランク圧力が急上昇を開始したときに自律的に閉弁して冷媒通路を閉じる。このため、当該可変容量圧縮機を冷凍サイクルに適用することにより、上述のようにその冷凍サイクルにおけるエネルギー効率を高めることができ、容量制御の精度を高めることもできる。また、クランク室内の不要な圧力上昇を抑制することができる。
【００２３】
本発明のさらに別の態様は、吐出弁である。この吐出弁は、吸入室に導入された冷媒を圧縮して吐出室から吐出するとともに、その吐出室からクランク室に導入する冷媒流量が調整されることにより吐出容量が変化する可変容量圧縮機に組み込まれ、可変容量圧縮機の出口と吐出室とをつなぐ冷媒通路を開閉して吐出冷媒の流れを制御する吐出弁において、可変容量圧縮機に組み込まれる筒状のボディと、吐出室と出口とをつなぐ第１冷媒通路に形成された弁座に着脱して第１冷媒通路を開閉する弁体と、ボディに収容されるとともに、吐出室と吸入室とをつなぐ第２冷媒通路に配設され、吐出圧力と吸入圧力との差圧を感知して進退し、吐出圧力と吸入圧力との差圧が予め設定された開弁差圧以上のときに弁体を開弁方向に付勢する第１感圧部材と、ボディに収容されるとともに、クランク室と吸入室とをつなぐ第３冷媒通路に配設され、クランク圧力と吸入圧力との差圧を感知して進退し、クランク圧力と吸入圧力との差圧が予め設定された閉弁差圧以上となったときに弁体を閉弁方向に付勢する第２感圧部材と、を備える。
【００２４】
この態様の吐出弁は、可変容量圧縮機に組み込まれることにより、高圧側圧力と低圧側圧力との差圧を感知し、その差圧が制御弁の第１の差圧（設定差圧）とは別の第２の差圧（開弁差圧）以上になったときに自律的に開弁して吐出冷媒を凝縮器側へ導出させる。一方、クランク圧力と吸入圧力との差圧が第３の差圧（閉弁差圧）以上になったとき、つまりクランク圧力が急上昇を開始しようとしたときに自律的に閉弁して冷媒通路を閉じる。このため、その可変容量圧縮機が冷凍サイクルに適用されることにより、上述のようにその冷凍サイクルにおけるエネルギー効率を高めることができ、容量制御の精度を高めることもできる。また、クランク室内の不要な圧力上昇を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、冷凍サイクルにおけるエネルギー効率を高めるとともに、圧縮機の容量制御の精度を高めることができる。さらに、圧縮機のクランク室内の不要な圧力上昇を抑制することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
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。
【００２７】
［第１の実施の形態］
図１は、第１の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。
【００２８】
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（以下、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。
【００２９】
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（以下、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。
【００３０】
図２は、圧縮機の構成を表す断面図である。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。クランク室５４内の圧力は、主として制御弁５により制御される。
【００３６】
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（「第１の差圧」に該当する）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。
【００３７】
バルブプレート１０３の一部には連通孔１０５が設けられており、クランク室５４内のクランク圧力Ｐｃがこの連通孔１０５を介してリアハウジング１０４に導入され、吐出弁７に作用している。
【００３８】
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、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、圧縮機１を最小容量運転に移行させたりする。
【００３９】
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。
【００４０】
吐出弁７は、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が所定の開弁差圧Ｐｄｓ（「第２の差圧」に該当する）以上になると自律的に開弁する一方、クランク圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が所定の閉弁差圧Ｐｃｓ（「第３の差圧」に該当する）以上になると自律的に閉弁する差圧感知弁として構成されている。
【００４１】
なお、開弁差圧Ｐｄｓは、圧縮機１の最小容量運転時において揺動板１１１のわずかな傾きにより生じ得る吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの微少差圧よりも大きく設定される一方、容量制御時において制御弁５に設定され得る設定差圧よりも小さくなるように設定されている。このため、吐出弁７は、圧縮機１の最小容量運転時には閉弁状態となって凝縮器２側からの逆流を防止するが、圧縮機１の容量制御時には開弁状態を保持するので冷媒の流れを阻害することはない。
【００４２】
ただし、圧縮機１のシャットダウン時に制御弁５への通電が遮断されると、その弁部が全開状態となるため、吐出室５３からクランク室５４への冷媒の導入量が増加する。このため、吐出室５３の吐出圧力Ｐｄｈが圧縮機１の出口圧力Ｐｄｌよりも一時的に低下するため、逆流が発生してクランク圧力Ｐｃが一気に高まりやすくなる。一方、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が開弁差圧Ｐｄｓを下回るまでにはある程度の時間を要するため、吐出弁７がその開弁差圧Ｐｄｓに基づいて閉弁するまでには時間的遅れが生じる。ここでは、吐出弁７が、そのクランク圧力Ｐｃの急激な高まりを差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）の大きさにより感知し、その差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が閉弁差圧Ｐｃｓ以上になると閉弁する。これにより、圧縮機１の出口側から吐出室５３への逆流を抑制し、クランク圧力Ｐｃの必要以上の高まりを防止している。
【００４３】
図３は、制御弁の構成を示す断面図である。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
次に、制御弁の基本的動作について説明する。
【００５７】
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が吐出圧力Ｐｄに近い圧力になるため、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。
【００５８】
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が低下するため、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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
図４は、吐出弁の構成を示す断面図である。
【００６２】
吐出弁７は、圧縮機１の吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）（正確には差圧（Ｐｄｈ−Ｐｓ））が所定の開弁差圧Ｐｄｓ以上になったときに自律的に開弁する一方、クランク圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が所定の閉弁差圧Ｐｃｓ以上になったときに自律的に閉弁する機械式の差圧感知弁として構成されている。
【００６３】
この吐出弁７は、図２にも示されるように圧縮機１に組み込まれており、そのボディは、リアハウジング１０４の内部に一体成形されている。すなわち、リアハウジング１０４に形成された複数の冷媒通路の連通部を区画するように、吐出弁７の各構成要素が配設されている。
【００６４】
吐出弁７は、圧縮機１の出口と吐出室５３とをつなぐ冷媒通路５７（「第１冷媒通路」に該当する）に配設された弁体６１と、吐出室５３と吸入室５１とをつなぐ冷媒通路５８（「第２冷媒通路」に該当する）に配設された感圧部材６２（「第１感圧部材」に該当する）と、クランク室５４と吸入室５１とをつなぐ冷媒通路５９（「第３冷媒通路」に該当する）に配設された感圧部材６３（「第２感圧部材」に該当する）とを備える。
【００６５】
リアハウジング１０４内には弁座６５が一体成形されている。弁体６１は、有底筒状の本体を有し、その開口端部の周縁が弁座６５に着脱して冷媒通路５７を開閉する。弁体６１の先端面からは３つの脚部６６が延設されている（なお、同図には１つのみ表記されている）。この脚部６６が冷媒通路５７に沿ってガイドされることにより、弁体６１の軸線方向に沿った安定した動作が確保される。弁体６１は、その底部が感圧部材６２の先端面に当接可能となっている。
【００６６】
感圧部材６２は、後端側（図の左側）の端部外径が縮径された段付円筒状をなし、冷媒通路５８を形成するガイド孔６７に沿って軸線方向に摺動する。感圧部材６２は、冷媒通路５８を吐出圧力Ｐｄが作用する高圧側と吸入圧力Ｐｓが作用する低圧側に区画している。ガイド孔６７の後端側には、テーパ面を有する弁座形成リング６８が圧入されており、感圧部材６２の後端周端縁が着脱可能となっている。この感圧部材６２と弁座形成リング６８により弁部が構成され、感圧部材６２が弁座形成リング６８着座することにより、感圧部材６２とガイド孔６７との間隙が閉じられ、高圧側から低圧側への冷媒の漏洩が防止されるようになっている。感圧部材６２の中央を軸線方向に延びる挿通孔６９には、長尺状の作動ロッド７０が摺動可能に挿通されている。
【００６７】
感圧部材６３は、円板状をなし、冷媒通路５９を形成するガイド孔７１に沿って軸線方向に摺動する。感圧部材６３は、冷媒通路５９をクランク圧力Ｐｃが作用する側と吸入圧力Ｐｓが作用する側に区画している。感圧部材６３の前方の圧力室には吸入圧力Ｐｓが導入され、後方の圧力室には連通孔１０５を介してクランク圧力Ｐｃが導入される。感圧部材６３の感圧部材６２との対向面中央には、円溝からなる収容部７２が形成されており、その収容部７２に作動ロッド７０の一端が保持されている。作動ロッド７０の他端は挿通孔６９を貫通して弁体６１の底部に接離可能になっている。感圧部材６２と感圧部材６３との間には、両感圧部材を互いに離間する方向に付勢するスプリング７３（「付勢部材」に該当する）が介装されている。
【００６８】
感圧部材６２は、スプリング７３により前方に付勢されており、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を感知して前後に進退する。すなわち、感圧部材６２は、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が予め設定された開弁差圧Ｐｄｓよりも小さいときには弁体６１を閉弁方向に付勢する。一方、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が開弁差圧Ｐｄｓ以上のときには、図示のように開弁方向に変位する。ただし、感圧部材６２が弁座形成リング６８に着座して係止されることにより、その開弁方向への変位は規制される。
【００６９】
一方、感圧部材６３は、スプリング７３により後方に付勢されており、クランク圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）を感知して前後に進退する。すなわち、感圧部材６３は、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が予め設定された閉弁差圧Ｐｃｓ以上になると、スプリング７３の付勢力に抗して閉弁方向に変位する。このとき、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が開弁差圧Ｐｄｓ以上であって感圧部材６２が図示の開弁位置にあっても、感圧部材６３が感圧部材６２に近接する方向へ変位する。その結果、作動ロッド７０が感圧部材６３に押されて感圧部材６２に対して相対変位し、感圧部材６２の先端開口部から突出しつつ弁体６１を閉弁方向に押圧する。これにより、弁体６１が弁座６５に着座して弁部を閉じる。一方、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が閉弁差圧Ｐｃｓより小さいときには、感圧部材６３は、図示のように開弁方向に変位する。ただし、感圧部材６３がバルブプレート１０３に係止されることにより、その開弁方向への変位は規制される。
【００７０】
図５は、吐出弁の閉弁特性を表す説明図である。同図の横軸は吐出圧力Ｐｄを表し、縦軸はクランク圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）を表している。同図の実線は、感圧部材６３の感圧による閉弁状態が実現される境界線を示しており、その実線部よりも上の領域にてその閉弁状態が実現される。
【００７１】
すなわち、吐出圧力Ｐｄが高まるほど、弁体６１ひいては感圧部材６３の閉弁方向への変位の抵抗が大きくなる。このため、吐出圧力Ｐｄが高くなるほど弁体６１は閉弁し難くなるが、圧縮機１の最小容量運転移行時には吐出圧力Ｐｄが低くなるため、比較的小さな差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）でも閉弁状態を実現することができる。
【００７２】
次に、吐出弁の動作について説明する。
図６および図７は、吐出弁の動作を表す説明図である。図６は、圧縮機１の最小容量運転移行初期の状態を表している。図７は、その最小容量運転移行後の状態を表している。なお、既に説明した図４は、圧縮機１の定常的な容量制御時の状態を表している。図８は、本実施の形態における冷凍サイクルの動作を説明するモリエル線図である。同図において横軸はエンタルピを表し、縦軸は圧力を表している。
【００７３】
上述のように、吐出弁７の開弁差圧Ｐｄｓ（例えば０．１Ｍｐａ）は、制御弁５の容量制御時に想定される設定差圧よりも小さく設定されている。このため、容量制御時においては、図４に示すように、感圧部材６２が受ける差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）による開弁方向の荷重がスプリング７３による閉弁方向の付勢力に打ち勝って開弁方向に変位する。一方、容量制御時においてはクランク圧力Ｐｃが安定しているために差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）も小さく、感圧部材６３も開弁方向へ変位している。さらに、弁体６１の背圧は若干低くなるために、弁体６１が弁座６５から離間して開弁状態を保持する。この容量制御時にはその開弁状態が保持されるため、吐出弁７が凝縮器２側への冷媒の流れを阻害することはない。
【００７４】
この場合、弁部がその前後差圧（Ｐｄｈ−Ｐｄｌ）ではなく、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）により開弁状態となるため、吐出弁７の前後で圧力損失が生じることがない。このため、図８に示すように、吐出室５３の圧力Ｐｄｈと圧縮機１の出口の圧力Ｐｈｌとの間に圧力降下はなく、圧縮機１における圧縮エネルギーの無駄な消費がなくなる。
【００７５】
最小容量運転移行初期においては、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧が開弁差圧Ｐｄｓよりも低下するまでに所定時間を要する。一方、制御弁５は全開状態となる。このため、圧縮機１の出口側から逆流した冷媒が制御弁５の弁部を介してクランク室５４へ急激に流れ込もうとする。しかし、このようにしてクランク圧力Ｐｃが急上昇を開始したときには、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が大きくなって閉弁差圧Ｐｃｓ以上となるため、図６に示すように、感圧部材６３がスプリング７３の付勢力に抗して閉弁方向へ変位する。この結果、作動ロッド７０が感圧部材６２から突出して弁体６１を閉弁方向へ押圧する。その結果、弁体６１が弁座６５へ着座して閉弁状態となる。これにより、クランク室５４への冷媒の導入量が絞られ、クランク室５４内の不要な圧力上昇が抑制される。
【００７６】
このようにして冷媒通路５７が閉じられることにより、最小容量運転移行後は圧縮機１の出口側からの逆流が防止されるとともに吐出圧力Ｐｄも低下し、さらに冷媒が圧縮機１を内部循環することにより差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）も小さくなる。その結果、図７に示すように、感圧部材６３は開弁方向に退避する。しかし、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が小さくなって開弁差圧Ｐｄｓを下回ることにより、逆に感圧部材６２が閉弁方向に変位して弁体６１を押圧するため、弁体６１の閉弁状態が保持される。
【００７７】
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、内部に吐出弁７を組み込んだことにより、最小容量運転移行初期においてクランク室５４内の不要な圧力上昇を抑制することができ、また、最小容量運転移行後は吐出冷媒の逆流を防止することができる。吐出弁７は、圧縮機１の吐出室５３の圧力Ｐｄｈと出口圧力Ｐｈｌとの差圧（前後差圧）で開弁する逆止弁とは異なり、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）により開弁状態を保持するため、吐出弁７の前後で圧力損失を生じさせず、圧縮エネルギーの無駄な消費を抑制できる。
【００７８】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、吐出弁の構成が異なる以外は第１の実施の形態とほぼ同様である。このため、第１の実施の形態とほぼ同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図９は、第２の実施の形態に係る吐出弁の構成を示す断面図である。
【００７９】
吐出弁２０７は、第１の実施の形態と同様に圧縮機１に組み込まれる。吐出弁２０７は、冷媒通路５７に配設された弁体６１と、冷媒通路５８および冷媒通路５９をまたぐように配設された感圧部材２６２（「第２感圧部材」に該当する）と、冷媒通路５９に配設された感圧部材６３とを備える。
【００８０】
感圧部材２６２は、その後端側（図の左側）が拡径され、その拡径部２１０の内方に感圧部材６３を摺動可能に収容している。拡径部２１０の周囲には、所定深さおよび幅を有する一対のラビリンス２１２が並設されている。拡径部２１０には、その内外を連通させる連通孔２１３が設けられており、吸入圧力Ｐｓがその連通孔２１３を介して内部に導入される。拡径部２１０の後端開口部にはリング状のストッパ部材２１４が加締め接合されており、拡径部２１０における感圧部材６３の開弁方向の相対変位を規制している。拡径部２１０とバルブプレート１０３との間には、感圧部材２６２を閉弁方向に付勢するスプリング２２０が介装されている。
【００８１】
感圧部材２６２は、スプリング２２０により前方に付勢されており、吐出圧力Ｐｄと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）を開弁方向の差圧として感知し、さらにクランク圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）を閉弁方向の差圧として部分的に感知する。つまり、感圧部材２６２には、低圧側圧力として差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が作用するが、その大きさは差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）に比べて無視できるほど小さく、感圧部材２６２には、実質的に差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が差圧として作用する。
【００８２】
図１０および図１１は、吐出弁の動作を表す説明図である。図１０は、最小容量運転移行初期の状態を表している。図１１は、最小容量運転移行後の状態を表している。なお、既に説明した図９は、圧縮機１の定常的な容量制御時の状態を表している。
【００８３】
容量制御時においては、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）による開弁方向の荷重が大きいため、図９に示すように、感圧部材２６２はスプリング２２０による閉弁方向の付勢力に抗して開弁方向に変位する。これに伴い、弁体６１が弁座６５から離間して開弁状態を保持する。この容量制御時にはその開弁状態が保持されるため、吐出弁７が凝縮器２側への冷媒の流れを阻害することはない。
【００８４】
最小容量運転移行初期においては、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が大きくなって閉弁差圧Ｐｃｓ以上となるため、図１０に示すように、感圧部材６３がスプリング７３の付勢力に抗して閉弁方向へ変位する。その結果、作動ロッド７０が感圧部材６２から突出して弁体６１を閉弁方向へ押圧し、閉弁状態となる。これにより、クランク室５４への冷媒の導入量が絞られ、クランク室５４内の不要な圧力上昇が抑制される。
【００８５】
このようにして冷媒通路５７が閉じられることにより、最小容量運転移行後は圧縮機１の出口側からの逆流が防止されるとともに吐出圧力Ｐｄも低下し、さらに差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）も小さくなる。その結果、図１１に示すように、感圧部材６３は開弁方向に変位するが、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が開弁差圧Ｐｄｓを下回ることにより、感圧部材２６２が閉弁方向に変位して弁体６１を押圧するため、弁体６１の閉弁状態が保持される。
【００８６】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、吐出弁の構成が異なる以外は第１の実施の形態とほぼ同様である。このため、第１の実施の形態とほぼ同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図１２は、第３の実施の形態に係る吐出弁の構成を示す断面図である。
【００８７】
吐出弁３０７は、第１の実施の形態と同様に圧縮機１に組み込まれる。吐出弁３０７は、冷媒通路５７に配設された弁体３６１と、冷媒通路５８に配設された感圧部材６２と、冷媒通路５９に配設された感圧部材３６３（「第２感圧部材」に該当する）とを備える。
【００８８】
弁体３６１は、第１の実施の形態の弁体６１とほぼ同様の構成を有するが、その中央を軸線方向に貫通する挿通孔３７１が設けられている。一方、感圧部材３６３は、金属板をプレス成形して構成された有底筒状の本体を有し、その底部中央から後方にボス状に突出した挿通部３７２を有する。感圧部材３６３は、ガイド孔７１に沿って軸線方向に摺動する。作動ロッド７０は、その一端部が感圧部材３６３の挿通部３７２に圧入され、他端部が弁体３６１の挿通孔３７１に圧入されている。したがって、弁体３６１、作動ロッド７０および感圧部材３６３は互いに固定されて弁体ユニットを構成し、一体に動作する。感圧部材３６３の底部とバルブプレート１０３との間には、その弁体ユニットを閉弁方向に付勢するスプリング３２０が介装されている。
【００８９】
図１３および図１４は、吐出弁の動作を表す説明図である。図１３は、最小容量運転移行初期の状態を表している。図１４は、最小容量運転移行後の状態を表している。なお、既に説明した図１２は、圧縮機１の定常的な容量制御時の状態を表している。
【００９０】
容量制御時においては、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）による開弁方向の荷重が大きいため、図１２に示すように、感圧部材６２はスプリング７３による閉弁方向の付勢力に抗して開弁方向に変位する。これに伴い、弁体３６１が弁座６５から離間して開弁状態を保持する。
【００９１】
最小容量運転移行初期においては、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が大きくなって閉弁差圧Ｐｃｓ以上となるため、図１３に示すように、感圧部材３６３がスプリング７３の付勢力に抗して閉弁方向へ変位する。その結果、一体化された弁体３６１が閉弁方向へ変位し、閉弁状態となる。これにより、クランク室５４への冷媒の導入量が絞られ、クランク室５４内の不要な圧力上昇が抑制される。
【００９２】
最小容量運転移行後は、圧縮機１の出口側からの逆流が防止されるとともに吐出圧力Ｐｄも低下する。その結果、図１４に示すように、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が開弁差圧Ｐｄｓを下回ることにより、感圧部材６２が閉弁方向に変位して弁体３６１を押圧するため、弁体３６１の閉弁状態が保持される。このとき、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が小さくなるが、感圧部材３６３は弁体３６１と一体であるため、その閉弁状態の位置を保持する。
【００９３】
［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、吐出弁の構成が異なる以外は第１の実施の形態とほぼ同様である。このため、第１の実施の形態とほぼ同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図１５は、第４の実施の形態に係る吐出弁の構成を示す断面図である。
【００９４】
吐出弁４０７は、第１の実施の形態と同様に圧縮機１に組み込まれる。吐出弁４０７は、有底円筒状のボディ４１０を有し、そのボディ４１０内に感圧部材４６２（「第１感圧部材」に該当する）および感圧部材４６３（「第２感圧部材」に該当する）を摺動可能に収容している。冷媒通路５７には、ボディ４１０内に進退可能に弁体６１が配設されている。ボディ４１０の側部中央には内外を連通させる連通孔４１２が設けられており、その連通孔４１２を介して吸入圧力Ｐｓが導入される。冷媒通路５８および冷媒通路５９は、それぞれの一部がボディ４１０の内部により形成される。ボディ４１０の底部中央には、内外を連通させる連通孔４１４が設けられており、連通孔１０５および４１４を介してクランク圧力Ｐｃが導入される。
【００９５】
感圧部材４６２は、感圧部材４６３と実質的に等しい（やや大きい）外径を有し、ボディ４１０の開口部側で摺動する。すなわち、ボディ４１０は、連通孔４１２よりも開口部側（図の右側）でその内径がやや拡径しており、その基端部にテーパ面を有する。感圧部材４６２は、その後端側外周縁がこのテーパ面に着脱可能となっており、その開弁方向への変位が規制されている。また、感圧部材４６２がテーパ面に着座することにより、感圧部材４６２とボディ４１０との間隙が閉じられるようになっている。感圧部材４６２の先端面の中央部には所定深さの凹部からなる収容部４７１が形成され、弁体６１を底部側から収容可能に構成されている。弁体６１は、この収容部４７１に摺動しつつ、軸線方向（つまり弁部の開閉方向）に安定に動作できる。
【００９６】
感圧部材４６３は、有底筒状の本体を有し、その底部中央に挿通孔４７２が設けられている。この挿通孔４７２には、作動ロッド４７０の一端が挿通されている。作動ロッド４７０は、その一端が加締められて感圧部材４６３に固定され、他端部が感圧部材４６２の挿通孔６９を貫通して弁体６１側に延出している。作動ロッド４７０の他端は拡径され、その拡径部４７４の基端部がテーパ面となっている。この拡径部４７４は、そのテーパ面にて感圧部材４６２の中央開口端縁に形成されたテーパ状の弁座４７５に着脱可能となっている。したがって、収容部４７１には弁体６１が収容可能になってはいるものの、拡径部４７４の長さ分の空間は形成される。拡径部４７４は、スプリング７３による感圧部材４６２と感圧部材４６３との離間方向への相対変位を係止する係止部としても機能する。作動ロッド４７０は、その拡径部４７４の先端面にて弁体６１に接離可能となっている。感圧部材４６３とバルブプレート１０３との間には、感圧部材４６３を閉弁方向に付勢するスプリング４７６が介装されている。
【００９７】
以上の構成において、感圧部材４６２の有効受圧面積Ａと感圧部材４６３の有効受圧面積Ｂとがほぼ等しくなっている。このため、感圧部材４６２と感圧部材４６３が互いに離間して作動ロッド４７０に係止されて一体に動作するときには、両感圧部材に作用する吸入圧力Ｐｓがキャンセルされる。その結果、感圧部材４６２は、その一体化した状態においては吐出圧力Ｐｄとクランク圧力Ｐｃとの差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）によって開弁方向の力を受ける。すなわち、吐出弁４０７は、差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）が所定の開弁差圧Ｐｄｃとなったときに開弁する。言い換えれば、吐出弁４０７は、差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）が開弁差圧Ｐｄｃより小さいときには閉弁方向に動作する。この開弁差圧Ｐｄｃは、制御弁５の容量制御時に想定される設定差圧よりも小さく設定されている。このため、容量制御時にはその開弁状態が保持されるため、吐出弁４０７が凝縮器２側への冷媒の流れを阻害することはない。なお、通常の容量制御時には、クランク圧力Ｐｃと吸入圧力Ｐｓとの差圧は小さい。このため、開弁差圧Ｐｄｃとして、第１の実施の形態の開弁差圧Ｐｄｓに近似した値を設定することも可能である。
【００９８】
図１６および図１７は、吐出弁の動作を表す説明図である。図１６は、最小容量運転移行初期の状態を表している。図１７は、最小容量運転移行後の状態を表している。なお、既に説明した図１５は、圧縮機１の定常的な容量制御時の状態を表している。
【００９９】
容量制御時においては、差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）による開弁方向の荷重が大きく、一方、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）による閉弁方向の荷重は小さい。このため、図１５に示すように、感圧部材４６２は、作動ロッド４７０を介して感圧部材４６３と一体となり、開弁方向に変位する。その際、感圧部材４６２が開弁方向に変位しても、ボディ４１０のテーパ面によって係止されることで感圧部材４６３への近接動作が規制される。このため、その一体化状態は保持される。この感圧部材４６２の変位に伴い、弁体６１が弁座６５から離間して開弁状態を保持する。
【０１００】
最小容量運転移行初期においては、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が大きくなって閉弁差圧Ｐｃｓ以上となるため、図１６に示すように、感圧部材４６３がスプリング７３の付勢力に抗して閉弁方向へ変位する。その結果、作動ロッド４７０が閉弁方向へ変位して弁体６１を押圧し、閉弁状態となる。これにより、クランク室５４への冷媒の導入量が絞られ、クランク室５４内の不要な圧力上昇が抑制される。
【０１０１】
最小容量運転移行後は、圧縮機１の出口側からの逆流が防止されるとともに吐出圧力Ｐｄも低下する。その結果、図１７に示すように、差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）が開弁差圧Ｐｄｃを下回ることにより、感圧部材４６２が閉弁方向に変位して作動ロッド４７０を介して弁体６１を押圧するため、閉弁状態が保持される。このとき、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が小さくなるが、感圧部材４６３は作動ロッド４７０と一体であるため、その閉弁状態の位置を保持する。
【０１０２】
［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。本実施の形態は、吐出弁の構成が異なる以外は第４の実施の形態とほぼ同様である。このため、第４の実施の形態とほぼ同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図１８は、第５の実施の形態に係る吐出弁の構成を示す断面図である。
【０１０３】
吐出弁５０７は、第４の実施の形態と同様に圧縮機１に組み込まれる。吐出弁５０７は、筒状のボディ５１０内にピストン５６２（「第１感圧部材」に該当する）および感圧部材５６３（「第２感圧部材」に該当する）を摺動可能に配置して構成されている。ボディ５１０は、有底円筒状の第１ボディ５１１と段付円筒状の第２ボディ５１２とをその軸線方向に連設して構成されている。第２ボディ５１２の後端部には外方にやや延出したフランジ部５１３が設けられており、このフランジ部５１３を第１ボディ５１１の先端開口部に突き当てた状態で第１ボディ５１１の線端縁を内方に加締めることにより、両ボディが接合されている。第１ボディ５１１と第２ボディ５１２との間には、ポリイミドフィルムまたは金属薄板からなる可撓性を有するダイヤフラム５２１が介装され、ボディ５１０内を仕切るように配置されている。ボディ５１０の外周面とリアハウジング１０４の各冷媒通路の内周面との間には、図示のようにシール用のＯリング５３１，５３２，５３３が配設されている。
【０１０４】
第１ボディ５１１の底部中央には、クランク圧力Ｐｃを内部へ導入するための連通孔４１４が形成されている。また、第１ボディ５１１の内部には、ダイヤフラム５２１の一方の面に接合されたばね受け部材５２２が摺動可能に配置されている。ダイヤフラム５２１の他方の面には、収容部４７１を構成する有底筒状の収容部材５２３が配置されている。ばね受け部材５２２と収容部材５２３とは、その間にダイヤフラム５２１を挟むようにして互いに加締め接合されている。これら、ダイヤフラム５２１、ばね受け部材５２２および収容部材５２３によりピストン５６２が構成されている。
【０１０５】
感圧部材５６３は、第１ボディ５１１内に摺動可能に配置され、その底部中央に設けられた挿通孔４７２に作動ロッド４７０の一端を圧入している。作動ロッド４７０は、ばね受け部材５２２に形成された挿通孔６９を貫通し、その先端に形成された拡径部４７４にて弁体６１に接離する。作動ロッド４７０の基端部は、ばね受け部材５２２の中央開口端縁に形成されたテーパ状の弁座４７５に着脱可能となっている。ばね受け部材５２２と感圧部材５６３との間には、ダイヤフラム５２１を閉弁方向に付勢するスプリング７３が介装されている。
【０１０６】
第２ボディ５１２は、その前半部の内径がやや小径化してガイド部５２５を形成し、そのガイド部５２５の基端部により弁座６５が形成されている。第２ボディ５１２の底部および側部には、吐出室５３と圧縮機１の出口とを連通させる連通孔５２６，５２７がそれぞれ形成されている。第２ボディ５１２の内部には、弁体６１が摺動可能に配設されている。また、弁体６１と第２ボディ５１２の底部との間には、弁体６１を開弁方向に付勢するスプリング５４０（「付勢部材」に該当する）が介装されている。スプリング５４０は、スプリング７３よりも小さなばね定数およびばね荷重を有する。
【０１０７】
以上の構成において、ばね受け部材５２２の有効受圧面積Ｃと感圧部材５６３の有効受圧面積Ｄとは実質的に等しく構成されている。このため、ピストン５６２と感圧部材５６３が互いに離間して作動ロッド４７０に係止されて一体に動作するときには、両部材に作用する吸入圧力Ｐｓがキャンセルされる。その結果、ピストン５６２は、その一体化した状態においては吐出圧力Ｐｄとクランク圧力Ｐｃとの差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）によって開弁方向の力を受ける。すなわち、吐出弁５０７は、差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）が所定の開弁差圧Ｐｄｃとなったときに開弁する。
【０１０８】
図１９および図２０は、吐出弁の動作を表す説明図である。図１９は、最小容量運転移行初期の状態を表している。図２０は、最小容量運転移行後の状態を表している。なお、既に説明した図１８は、圧縮機１の定常的な容量制御時の状態を表している。
【０１０９】
容量制御時においては、差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）による開弁方向の荷重が大きく、一方、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）による閉弁方向の荷重は小さい。このため、図１８に示すように、ピストン５６２は、作動ロッド４７０を介して感圧部材５６３と一体となり、開弁方向に変位する。その際、ピストン５６２が開弁方向に変位しても、第１ボディ５１１のテーパ面によって係止されることで感圧部材５６３への近接動作が規制される。このため、その一体化状態は保持される。このピストン５６２の変位に伴い、弁体６１が弁座６５から離間して開弁状態を保持する。
【０１１０】
最小容量運転移行初期においては、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が大きくなって閉弁差圧Ｐｃｓ以上となるため、図１９に示すように、感圧部材５６３がスプリング７３の付勢力に抗して閉弁方向へ変位する。その結果、作動ロッド４７０が閉弁方向へ変位して弁体６１を押圧し、閉弁状態となる。これにより、クランク室５４への冷媒の導入量が絞られ、クランク室５４内の不要な圧力上昇が抑制される。
【０１１１】
最小容量運転移行後は、圧縮機１の出口側からの逆流が防止されるとともに吐出圧力Ｐｄも低下する。その結果、図２０に示すように、差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）が開弁差圧Ｐｄｃを下回ることにより、ピストン５６２が閉弁方向に変位して作動ロッド４７０を介して弁体６１を押圧するため、閉弁状態が保持される。このとき、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が小さくなるが、感圧部材５６３は作動ロッド４７０と一体であるため、その閉弁状態の位置を保持する。
【０１１２】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。本実施の形態は、吐出弁の構成が若干異なる以外は第５の実施の形態とほぼ同様である。このため、第５の実施の形態とほぼ同様の構成部分については必要に応じて同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図２１は、第６の実施の形態に係る吐出弁の構成を示す断面図である。
【０１１３】
吐出弁６０７は、第５の実施の形態と同様に圧縮機１に組み込まれる。吐出弁６０７の弁体６６１は、その底部中央に閉弁時においても吐出室５３と圧縮機１の出口とを連通可能な連通孔６６２が形成されている。一方、弁体６６１と第２ボディ５１２の底部との間には、第５の実施の形態で示したスプリング５４０は設けられていない。弁体６６１の連通孔６６２は、作動ロッド４７０が弁体６６１に当接したときに閉じられるが、弁体６６１の背圧が小さいときなど、仮に作動ロッド４７０が弁体６６１から離間した場合には、吐出室５３と圧縮機１の出口とを連通させて冷媒の流れを許容する。
【０１１４】
図２２および図２３は、吐出弁の動作を表す説明図である。図２２は、最小容量運転移行初期の状態を表している。図２３は、最小容量運転移行後の状態を表している。なお、既に説明した図２１は、圧縮機１の定常的な容量制御時の状態を表している。
【０１１５】
容量制御時においては、差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）が開弁差圧Ｐｄｃよりも大きく、図２１に示すように、ピストン５６２が開弁方向に変位する。これに伴い、弁体６６１が弁座６５から離間して開弁状態を保持する。
【０１１６】
最小容量運転移行初期においては、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が閉弁差圧Ｐｃｓ以上となるため、図２２に示すように感圧部材５６３が閉弁方向へ変位する。その結果、作動ロッド４７０が閉弁方向へ変位して弁体６６１を押圧し、閉弁状態となる。これにより、クランク室５４への冷媒の導入量が絞られ、クランク室５４内の不要な圧力上昇が抑制される。
【０１１７】
最小容量運転移行後は、図２３に示すように、差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）が開弁差圧Ｐｄｃを下回ることにより、ピストン５６２が閉弁方向に変位して作動ロッド４７０を介して弁体６１を押圧するため、閉弁状態が保持される。
【０１１８】
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。
【０１１９】
各実施の形態では、吐出弁を、差圧（Ｐｄ−Ｐｓ）が所定の開弁差圧Ｐｄｓ以上となったとき、あるいは差圧（Ｐｄ−Ｐｃ）が所定の開弁差圧Ｐｄｃ以上となったときに自律的に開弁し、差圧（Ｐｃ−Ｐｓ）が所定の閉弁差圧Ｐｃｓ以上となったときに自律的に閉弁
する機械式の差圧感知弁として構成した例を示した。変形例においては、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。
【０１２０】
各実施の形態では、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。
【０１２１】
各実施の形態の可変容量圧縮機は、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、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。
【０１２２】
各実施の形態および各変形例では、可変容量圧縮機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、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。
【図面の簡単な説明】
【０１２３】
【図１】第１の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】吐出弁の閉弁特性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】吐出弁の動作を表す説明図である。
【図８】本実施の形態における冷凍サイクルの動作を説明するモリエル線図である。
【図９】第２の実施の形態に係る吐出弁の構成を示す断面図である。
【図１０】吐出弁の動作を表す説明図である。
【図１１】吐出弁の動作を表す説明図である。
【図１２】第３の実施の形態に係る吐出弁の構成を示す断面図である。
【図１３】吐出弁の動作を表す説明図である。
【図１４】吐出弁の動作を表す説明図である。
【図１５】第４の実施の形態に係る吐出弁の構成を示す断面図である。
【図１６】吐出弁の動作を表す説明図である。
【図１７】吐出弁の動作を表す説明図である。
【図１８】第５の実施の形態に係る吐出弁の構成を示す断面図である。
【図１９】吐出弁の動作を表す説明図である。
【図２０】吐出弁の動作を表す説明図である。
【図２１】第６の実施の形態に係る吐出弁の構成を示す断面図である。
【図２２】吐出弁の動作を表す説明図である。
【図２３】吐出弁の動作を表す説明図である。
【図２４】従来の空調装置における冷凍サイクルの動作を説明するモリエル線図である。
【図２５】差圧と負荷トルクとの関係の一例を表すグラフである。
【符号の説明】
【０１２４】
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、 １５ 弁孔、 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、 ５７ 冷媒通路、 ５８ 冷媒通路、 ５９ 冷媒通路、 ６１ 弁体、 ６２ 感圧部材、 ６３ 感圧部材、 ６５ 弁座、 ７０ 作動ロッド、 ７３ スプリング、 １０１ シリンダブロック、 １０２ フロントハウジング、 １０３ バルブプレート、 １０４ リアハウジング、 １０５ 連通孔、 １１１ 揺動板、 １１２ ピストン、 １１５ リップシール、 １２１ 吸入用リリーフ弁、 １２２ 吐出用リリーフ弁、 ２０７ 吐出弁、 ２１０ 拡径部、 ２６２ 感圧部材、 ３０７ 吐出弁、 ３６１ 弁体、 ３６３ 感圧部材、 ４０７ 吐出弁、 ４１０ ボディ、 ４６２ 感圧部材、 ４６３ 感圧部材、 ４７０ 作動ロッド、 ４７５ 弁座、 ５０７ 吐出弁、 ５１０ ボディ、 ５２１ ダイヤフラム、 ５６２ ピストン、 ５６３ 感圧部材、 ６０７ 吐出弁、 ６６１ 弁体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調装置の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、
前記吸入室の吸入圧力およびクランク室のクランク圧力のいずれか一方と、前記吐出室の吐出圧力との差圧に基づいて自律的に弁部を開閉し、その差圧が供給される電流値により設定される第１の差圧に近づくように前記吐出室から前記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、
所定の外部情報に基づいて前記第１の差圧を決定し、その第１の差圧に基づいて前記制御弁への通電制御を行う制御部と、
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弁部が設けられるとともに、前記吸入圧力および前記クランク圧力のいずれか一方と前記吐出圧力との差圧が前記第１の差圧とは別の第２の差圧以上になったときに自律的に開弁して前記冷媒通路を開放する一方、前記クランク圧力と前記吸入圧力との差圧が前記第２の差圧とは別の第３の差圧以上になったときに自律的に閉弁して前記冷媒通路を閉じる吐出弁と、
を備えたことを特徴とする冷凍サイクル。
【請求項２】
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、
前記吸入室の吸入圧力およびクランク室のクランク圧力のいずれか一方と、前記吐出室の吐出圧力との差圧に基づいて自律的に弁部を開閉し、その差圧が設定された第１の差圧に近づくように前記吐出室から前記クランク室に導入する冷媒流量を調整して、当該可変容量圧縮機の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弁部が設けられるとともに、前記吸入圧力および前記クランク圧力のいずれか一方と前記吐出圧力との差圧が前記第１の差圧とは別の第２の差圧以上になったときに自律的に開弁して前記冷媒通路を開放する一方、前記クランク圧力と前記吸入圧力との差圧が前記第２の差圧とは別の第３の差圧以上になったときに自律的に閉弁して前記冷媒通路を閉じる吐出弁と、
を備えたことを特徴とする可変容量圧縮機。
【請求項３】
前記制御弁が、前記吐出圧力と前記吸入圧力との差圧が外部からの供給電流により設定された前記第１の差圧に近づくように前記冷媒流量を制御する電磁弁からなり、
前記吐出弁は、前記吐出圧力と前記吸入圧力との差圧が前記第１の差圧よりも小さい前記第２の差圧以上になったときに自律的に開弁し、前記クランク圧力と前記吸入圧力との差圧が前記第３の差圧以上になったときに、前記吐出圧力と前記吸入圧力との差圧にかかわらず自律的に閉弁することを特徴とする請求項２に記載の可変容量圧縮機。
【請求項４】
前記吐出弁は、
前記吐出室と前記出口とをつなぐ第１冷媒通路に形成された弁座に着脱して前記第１冷媒通路を開閉する弁体と、
前記吐出室と前記吸入室とをつなぐ第２冷媒通路に配設され、前記吐出圧力と前記吸入圧力との差圧を感知して進退し、前記吐出圧力と前記吸入圧力との差圧が前記第２の差圧よりも小さいときに前記弁体を閉弁方向に付勢する第１感圧部材と、
前記クランク室と前記吸入室とをつなぐ第３冷媒通路に配設され、前記クランク圧力と前記吸入圧力との差圧を感知して進退し、前記クランク圧力と前記吸入圧力との差圧が前記第３の差圧以上となったときに前記弁体を閉弁方向に付勢する第２感圧部材と、
を備えていることを特徴とする請求項３に記載の可変容量圧縮機。
【請求項５】
前記第１感圧部材を前記弁部の開閉方向に貫通可能な作動ロッドを備え、
前記第２感圧部材は、前記作動ロッドを介して前記弁体を付勢することを特徴とする請求項４に記載の可変容量圧縮機。
【請求項６】
前記第２感圧部材が、前記作動ロッドを介して前記弁体に一体に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の可変容量圧縮機。
【請求項７】
前記第１感圧部材と前記第２感圧部材との間に介装されて、両感圧部材を互いに離間する方向に付勢する付勢部材と、
前記第１感圧部材と前記第２感圧部材との離間方向への相対変位を係止する係止部と、
を備えたことを特徴とする請求項５に記載の可変容量圧縮機。
【請求項８】
前記係止部により前記第２冷媒通路に形成された間隙を開閉可能な他の弁部が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の可変容量圧縮機。
【請求項９】
前記第１感圧部材の有効受圧面積と前記第２感圧部材の有効受圧面積とが、実質的に等しくなるように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の可変容量圧縮機。
【請求項１０】
前記吐出弁は、
前記第１感圧部材、前記第２感圧部材、および前記作動ロッドを内部に収容する筒状のボディと、
前記ボディ内に変位可能に設けられ、その一端側に前記弁体を支持可能なピストンと、
前記ピストンおよび前記ボディの双方に固定されて前記第２冷媒通路を気密に区画するとともに、前記第１感圧部材を構成するダイヤフラムと、
を備えていることを特徴とする請求項７に記載の可変容量圧縮機。
【請求項１１】
前記付勢部材としての第１スプリングよりも小さなばね荷重を有し、前記弁体を開弁方向へ付勢する第２スプリングが設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の可変容量圧縮機。
【請求項１２】
前記弁体には前記吐出室と前記出口とを連通可能な連通孔が貫通して設けられ、
前記作動ロッドが前記弁体に当接したときに、前記連通孔が閉じられるように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の可変容量圧縮機。
【請求項１３】
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、
前記吸入室の吸入圧力およびクランク室のクランク圧力のいずれか一方と、前記吐出室の吐出圧力との差圧に基づいて自律的に弁部を開閉し、その差圧が設定された第１の差圧に近づくように前記吐出室から前記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弁部が設けられて、前記吐出圧力からなる開弁方向の高圧側圧力と、前記吸入圧力および前記クランク圧力の少なくとも一方からなる閉弁方向の低圧側圧力とを受圧し、その高圧側圧力と低圧側圧力との差圧が前記第１の差圧とは別の第２の差圧以上になったときに自律的に開弁して前記冷媒通路を開放する一方、前記クランク圧力と前記吸入圧力との差圧が前記第２の差圧とは別の第３の差圧以上になったときに自律的に閉弁して前記冷媒通路を閉じる吐出弁と、
を備えたことを特徴とする可変容量圧縮機。
【請求項１４】
前記吐出弁は、
前記吐出室と前記出口とをつなぐ第１冷媒通路に形成された弁座に着脱して前記第１冷媒通路を開閉する弁体と、
前記吐出室と前記吸入室とをつなぐ第２冷媒通路と、前記クランク室と前記吸入室とをつなぐ第３冷媒通路とをまたぐように配設され、前記高圧側圧力と前記低圧側圧力との差圧を感知して進退し、前記高圧側圧力と低圧側圧力との差圧が前記第２の差圧よりも小さいときに前記弁体を閉弁方向に付勢する第１感圧部材と、
前記第１感圧部材に収容されるように配設されて前記クランク圧力と前記吸入圧力との差圧を感知して進退し、前記クランク圧力と前記吸入圧力との差圧が前記第３の差圧よりも小さい間は前記第１感圧部材と一体に動作する一方、前記クランク圧力と前記吸入圧力との差圧が前記第３の差圧以上となったときには、前記第１感圧部材と独立して前記弁体を閉弁方向に付勢する第２感圧部材と、
を備えていることを特徴とする請求項１３に記載の可変容量圧縮機。
【請求項１５】
吸入室に導入された冷媒を圧縮して吐出室から吐出するとともに、その吐出室からクランク室に導入する冷媒流量が調整されることにより吐出容量が変化する可変容量圧縮機に組み込まれ、前記可変容量圧縮機の出口と前記吐出室とをつなぐ冷媒通路を開閉して吐出冷媒の流れを制御する吐出弁において、
前記可変容量圧縮機に組み込まれる筒状のボディと、
前記吐出室と前記出口とをつなぐ第１冷媒通路に形成された弁座に着脱して前記第１冷媒通路を開閉する弁体と、
前記ボディに収容されるとともに、前記吐出室と前記吸入室とをつなぐ第２冷媒通路に配設され、前記吐出室の吐出圧力と前記吸入室の吸入圧力との差圧を感知して進退し、前記吐出圧力と前記吸入圧力との差圧が予め設定された開弁差圧以上のときに前記弁体を開弁方向に付勢する第１感圧部材と、
前記ボディに収容されるとともに、前記クランク室と前記吸入室とをつなぐ第３冷媒通路に配設され、前記クランク室のクランク圧力と前記吸入圧力との差圧を感知して進退し、前記クランク圧力と前記吸入圧力との差圧が予め設定された閉弁差圧以上となったときに前記弁体を閉弁方向に付勢する第２感圧部材と、
を備えたことを特徴とする吐出弁。
【請求項１６】
前記ボディ内に変位可能に設けられ、その一端側に前記弁体を支持可能なピストンと、
前記ピストンおよび前記ボディの双方に固定されて前記第２冷媒通路を気密に区画するとともに、前記第１感圧部材を構成するダイヤフラムと、
を備えていることを特徴とする請求項１５に記載の吐出弁。
【請求項１】
空調装置の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、
前記吸入室の吸入圧力およびクランク室のクランク圧力のいずれか一方と、前記吐出室の吐出圧力との差圧に基づいて自律的に弁部を開閉し、その差圧が供給される電流値により設定される第１の差圧に近づくように前記吐出室から前記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、
所定の外部情報に基づいて前記第１の差圧を決定し、その第１の差圧に基づいて前記制御弁への通電制御を行う制御部と、
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弁部が設けられるとともに、前記吸入圧力および前記クランク圧力のいずれか一方と前記吐出圧力との差圧が前記第１の差圧とは別の第２の差圧以上になったときに自律的に開弁して前記冷媒通路を開放する一方、前記クランク圧力と前記吸入圧力との差圧が前記第２の差圧とは別の第３の差圧以上になったときに自律的に閉弁して前記冷媒通路を閉じる吐出弁と、
を備えたことを特徴とする冷凍サイクル。
【請求項２】
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、
前記吸入室の吸入圧力およびクランク室のクランク圧力のいずれか一方と、前記吐出室の吐出圧力との差圧に基づいて自律的に弁部を開閉し、その差圧が設定された第１の差圧に近づくように前記吐出室から前記クランク室に導入する冷媒流量を調整して、当該可変容量圧縮機の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弁部が設けられるとともに、前記吸入圧力および前記クランク圧力のいずれか一方と前記吐出圧力との差圧が前記第１の差圧とは別の第２の差圧以上になったときに自律的に開弁して前記冷媒通路を開放する一方、前記クランク圧力と前記吸入圧力との差圧が前記第２の差圧とは別の第３の差圧以上になったときに自律的に閉弁して前記冷媒通路を閉じる吐出弁と、
を備えたことを特徴とする可変容量圧縮機。
【請求項３】
前記制御弁が、前記吐出圧力と前記吸入圧力との差圧が外部からの供給電流により設定された前記第１の差圧に近づくように前記冷媒流量を制御する電磁弁からなり、
前記吐出弁は、前記吐出圧力と前記吸入圧力との差圧が前記第１の差圧よりも小さい前記第２の差圧以上になったときに自律的に開弁し、前記クランク圧力と前記吸入圧力との差圧が前記第３の差圧以上になったときに、前記吐出圧力と前記吸入圧力との差圧にかかわらず自律的に閉弁することを特徴とする請求項２に記載の可変容量圧縮機。
【請求項４】
前記吐出弁は、
前記吐出室と前記出口とをつなぐ第１冷媒通路に形成された弁座に着脱して前記第１冷媒通路を開閉する弁体と、
前記吐出室と前記吸入室とをつなぐ第２冷媒通路に配設され、前記吐出圧力と前記吸入圧力との差圧を感知して進退し、前記吐出圧力と前記吸入圧力との差圧が前記第２の差圧よりも小さいときに前記弁体を閉弁方向に付勢する第１感圧部材と、
前記クランク室と前記吸入室とをつなぐ第３冷媒通路に配設され、前記クランク圧力と前記吸入圧力との差圧を感知して進退し、前記クランク圧力と前記吸入圧力との差圧が前記第３の差圧以上となったときに前記弁体を閉弁方向に付勢する第２感圧部材と、
を備えていることを特徴とする請求項３に記載の可変容量圧縮機。
【請求項５】
前記第１感圧部材を前記弁部の開閉方向に貫通可能な作動ロッドを備え、
前記第２感圧部材は、前記作動ロッドを介して前記弁体を付勢することを特徴とする請求項４に記載の可変容量圧縮機。
【請求項６】
前記第２感圧部材が、前記作動ロッドを介して前記弁体に一体に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の可変容量圧縮機。
【請求項７】
前記第１感圧部材と前記第２感圧部材との間に介装されて、両感圧部材を互いに離間する方向に付勢する付勢部材と、
前記第１感圧部材と前記第２感圧部材との離間方向への相対変位を係止する係止部と、
を備えたことを特徴とする請求項５に記載の可変容量圧縮機。
【請求項８】
前記係止部により前記第２冷媒通路に形成された間隙を開閉可能な他の弁部が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の可変容量圧縮機。
【請求項９】
前記第１感圧部材の有効受圧面積と前記第２感圧部材の有効受圧面積とが、実質的に等しくなるように構成されていることを特徴とする請求項７に記載の可変容量圧縮機。
【請求項１０】
前記吐出弁は、
前記第１感圧部材、前記第２感圧部材、および前記作動ロッドを内部に収容する筒状のボディと、
前記ボディ内に変位可能に設けられ、その一端側に前記弁体を支持可能なピストンと、
前記ピストンおよび前記ボディの双方に固定されて前記第２冷媒通路を気密に区画するとともに、前記第１感圧部材を構成するダイヤフラムと、
を備えていることを特徴とする請求項７に記載の可変容量圧縮機。
【請求項１１】
前記付勢部材としての第１スプリングよりも小さなばね荷重を有し、前記弁体を開弁方向へ付勢する第２スプリングが設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の可変容量圧縮機。
【請求項１２】
前記弁体には前記吐出室と前記出口とを連通可能な連通孔が貫通して設けられ、
前記作動ロッドが前記弁体に当接したときに、前記連通孔が閉じられるように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の可変容量圧縮機。
【請求項１３】
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、
前記吸入室の吸入圧力およびクランク室のクランク圧力のいずれか一方と、前記吐出室の吐出圧力との差圧に基づいて自律的に弁部を開閉し、その差圧が設定された第１の差圧に近づくように前記吐出室から前記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弁部が設けられて、前記吐出圧力からなる開弁方向の高圧側圧力と、前記吸入圧力および前記クランク圧力の少なくとも一方からなる閉弁方向の低圧側圧力とを受圧し、その高圧側圧力と低圧側圧力との差圧が前記第１の差圧とは別の第２の差圧以上になったときに自律的に開弁して前記冷媒通路を開放する一方、前記クランク圧力と前記吸入圧力との差圧が前記第２の差圧とは別の第３の差圧以上になったときに自律的に閉弁して前記冷媒通路を閉じる吐出弁と、
を備えたことを特徴とする可変容量圧縮機。
【請求項１４】
前記吐出弁は、
前記吐出室と前記出口とをつなぐ第１冷媒通路に形成された弁座に着脱して前記第１冷媒通路を開閉する弁体と、
前記吐出室と前記吸入室とをつなぐ第２冷媒通路と、前記クランク室と前記吸入室とをつなぐ第３冷媒通路とをまたぐように配設され、前記高圧側圧力と前記低圧側圧力との差圧を感知して進退し、前記高圧側圧力と低圧側圧力との差圧が前記第２の差圧よりも小さいときに前記弁体を閉弁方向に付勢する第１感圧部材と、
前記第１感圧部材に収容されるように配設されて前記クランク圧力と前記吸入圧力との差圧を感知して進退し、前記クランク圧力と前記吸入圧力との差圧が前記第３の差圧よりも小さい間は前記第１感圧部材と一体に動作する一方、前記クランク圧力と前記吸入圧力との差圧が前記第３の差圧以上となったときには、前記第１感圧部材と独立して前記弁体を閉弁方向に付勢する第２感圧部材と、
を備えていることを特徴とする請求項１３に記載の可変容量圧縮機。
【請求項１５】
吸入室に導入された冷媒を圧縮して吐出室から吐出するとともに、その吐出室からクランク室に導入する冷媒流量が調整されることにより吐出容量が変化する可変容量圧縮機に組み込まれ、前記可変容量圧縮機の出口と前記吐出室とをつなぐ冷媒通路を開閉して吐出冷媒の流れを制御する吐出弁において、
前記可変容量圧縮機に組み込まれる筒状のボディと、
前記吐出室と前記出口とをつなぐ第１冷媒通路に形成された弁座に着脱して前記第１冷媒通路を開閉する弁体と、
前記ボディに収容されるとともに、前記吐出室と前記吸入室とをつなぐ第２冷媒通路に配設され、前記吐出室の吐出圧力と前記吸入室の吸入圧力との差圧を感知して進退し、前記吐出圧力と前記吸入圧力との差圧が予め設定された開弁差圧以上のときに前記弁体を開弁方向に付勢する第１感圧部材と、
前記ボディに収容されるとともに、前記クランク室と前記吸入室とをつなぐ第３冷媒通路に配設され、前記クランク室のクランク圧力と前記吸入圧力との差圧を感知して進退し、前記クランク圧力と前記吸入圧力との差圧が予め設定された閉弁差圧以上となったときに前記弁体を閉弁方向に付勢する第２感圧部材と、
を備えたことを特徴とする吐出弁。
【請求項１６】
前記ボディ内に変位可能に設けられ、その一端側に前記弁体を支持可能なピストンと、
前記ピストンおよび前記ボディの双方に固定されて前記第２冷媒通路を気密に区画するとともに、前記第１感圧部材を構成するダイヤフラムと、
を備えていることを特徴とする請求項１５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１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【公開番号】特開２００９−２３６１０（Ｐ２００９−２３６１０Ａ）
【公開日】平成２１年２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９１３２２（Ｐ２００７−１９１３２２）
【出願日】平成１９年７月２３日（２００７．７．２３）
【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２月５日（２００９．２．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２３日（２００７．７．２３）
【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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