JP2011225039A - Control valve and vehicle air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、上流側から下流側への冷媒の流れを制御可能なパイロット作動式の制御弁に関し、特に、車両用冷暖房装置に好適に適用可能な制御弁に関する。 The present invention relates to a pilot-actuated control valve that can control the flow of refrigerant from an upstream side to a downstream side, and more particularly to a control valve that can be suitably applied to a vehicle air conditioner.
近年、内燃機関を搭載した車両においてはエンジンの燃焼効率が向上したこともあり、熱源として利用してきた冷却水が暖房に必要な温度にまで上昇し難くなっている。一方、内燃機関と電動機を併用したハイブリッド車両においては内燃機関の稼働率が低いため、そのような冷却水の利用がさらに難しい。電気自動車に至っては内燃機関による熱源そのものがない。このため、冷房のみならず暖房にも冷媒を用いたサイクル運転を行い、車室内を除湿暖房可能なヒートポンプ式の車両用冷暖房装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。 In recent years, in vehicles equipped with an internal combustion engine, the combustion efficiency of the engine has improved, and it has become difficult for the cooling water used as a heat source to rise to the temperature required for heating. On the other hand, in a hybrid vehicle using both an internal combustion engine and an electric motor, the utilization rate of the internal combustion engine is low, so that it is more difficult to use such cooling water. There is no heat source by an internal combustion engine in an electric vehicle. For this reason, a heat pump type vehicle air conditioner that performs cycle operation using a refrigerant not only for cooling but also for heating to dehumidify and heat the vehicle interior has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
このような車両用冷暖房装置は、圧縮機、室外熱交換器、蒸発器、室内熱交換器等を含む冷凍サイクルを有し、暖房運転時と冷房運転時とで室外熱交換器の機能が切り替えられる。暖房運転時においては室外熱交換器が蒸発器として機能する。その際、冷媒が冷凍サイクルを循環する過程で室内熱交換器が放熱し、その熱により車室内の空気が加熱される。一方、冷房運転時においては室外熱交換器が凝縮器として機能する。その際、室外熱交換器にて凝縮された冷媒が蒸発器にて蒸発し、その蒸発潜熱により車室内の空気が冷却される。その際、除湿も行われる。 Such a vehicle air conditioner has a refrigeration cycle including a compressor, an outdoor heat exchanger, an evaporator, an indoor heat exchanger, etc., and the function of the outdoor heat exchanger is switched between heating operation and cooling operation. It is done. During the heating operation, the outdoor heat exchanger functions as an evaporator. At that time, the indoor heat exchanger dissipates heat while the refrigerant circulates through the refrigeration cycle, and the air in the passenger compartment is heated by the heat. On the other hand, the outdoor heat exchanger functions as a condenser during the cooling operation. At that time, the refrigerant condensed in the outdoor heat exchanger evaporates in the evaporator, and the air in the passenger compartment is cooled by the latent heat of evaporation. At that time, dehumidification is also performed.
しかしながら、このような車両用冷暖房装置においては、例えば暖房運転時に室外熱交換器を蒸発器として機能させたときにその蒸発量が必要以上に大きくなると、車室内の蒸発器に十分な液冷媒が供給されない事態が生じる可能性がある。そうなると、車室内の除湿機能を適正に維持できなくなり、窓ガラスの曇り等の問題を発生させる可能性がある。また、冷房運転時と暖房運転時とでは冷房負荷が異なるため、冷凍サイクルを流れる冷媒流量も異なるため、比較的広い範囲の冷媒圧力を適正に制御する必要もある。 However, in such a vehicle air conditioner, for example, when the outdoor heat exchanger functions as an evaporator during heating operation, if the evaporation amount becomes larger than necessary, sufficient liquid refrigerant is stored in the evaporator in the vehicle compartment. There is a possibility that it will not be supplied. If so, the dehumidifying function in the passenger compartment cannot be properly maintained, and problems such as fogging of the window glass may occur. Further, since the cooling load is different between the cooling operation and the heating operation, and the refrigerant flow rate flowing through the refrigeration cycle is also different, it is necessary to appropriately control the refrigerant pressure in a relatively wide range.
本発明の目的の一つは、冷房運転時および暖房運転時の空調性能を良好に確保可能な車両用冷暖房装置を提供し、また、そのために冷凍サイクルを流れる冷媒の流れを適正に制御可能な制御弁を提供することにある。 One of the objects of the present invention is to provide a vehicle air conditioning apparatus that can ensure good air conditioning performance during cooling operation and heating operation, and for that purpose, the flow of refrigerant flowing in the refrigeration cycle can be appropriately controlled. It is to provide a control valve.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の制御弁は、上流側から下流側への冷媒の流れを制御可能なパイロット作動式の制御弁において、上流側通路と下流側通路とを直接つなぐ主通路を、両通路を接続する主弁孔に接離して開閉する主弁体を有し、その主弁体が、上流側通路と下流側通路と背圧室とを区画するように設けられる主弁と、上流側通路と下流側通路とを背圧室を介してつなぐ副通路の開度を、副弁孔に接離して調整可能な電磁駆動のパイロット弁体を有し、そのパイロット弁体が、主弁の開弁時には主弁の上流側と下流側との差圧を供給電流値に応じた設定差圧近づけるよう動作するパイロット弁と、主弁の上流側と下流側との差圧が予め定める第１設定値よりも大きくなると、パイロット弁体の動作状態にかかわらず主弁を閉弁させるように冷媒の流れを切り替える切替機構と、を備える。 In order to solve the above problems, a control valve according to an aspect of the present invention is a pilot-operated control valve capable of controlling the flow of refrigerant from the upstream side to the downstream side, and directly connects the upstream side passage and the downstream side passage. The main passage to be connected has a main valve body that opens and closes the main valve hole connecting both passages, and the main valve body is provided so as to partition the upstream side passage, the downstream side passage, and the back pressure chamber. And an electromagnetically driven pilot valve body that can adjust the opening degree of the sub-passage that connects the upstream passage and the downstream passage through the back pressure chamber by adjusting the opening and closing of the sub-valve. When the valve body opens, the pilot valve operates to bring the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the main valve closer to the set differential pressure according to the supply current value, and between the upstream side and the downstream side of the main valve. When the differential pressure becomes larger than the first set value that is set in advance, regardless of the operating state of the pilot valve And a switching mechanism for switching the flow of refrigerant so as to close the valve.
この態様によると、電磁駆動によりパイロット弁が作動し、副通路の開度を調整することで、主弁の開弁時の前後差圧（上流側と下流側との差圧）が供給電流値に応じた設定差圧となるよう制御可能となる。このため、特にその前後差圧が第１設定値よりも小さい領域においては定差圧弁のように機能することができる。一方、主弁の上流側と下流側との差圧が第１設定値よりも大きくなると、主弁を強制的に閉弁させた状態でパイロット弁を供給電流値に応じた開度に調整することができる。その際、パイロット弁は主弁よりも弁部が小さいため、その前後差圧に対する弁開度の増加勾配を抑えることができ、広い範囲の差圧を制御対象とすることが可能となる。すなわち、当該制御弁を車両用冷暖房装置に適用した場合には、冷凍負荷の大きさに応じて冷凍サイクルを流れる冷媒の流れを適正に切り替えることができ、後述のように、冷房運転時および暖房運転時の空調性能を良好に確保できるようになる。 According to this aspect, the pilot valve is operated by electromagnetic drive and the opening of the sub-passage is adjusted so that the differential pressure before and after opening the main valve (the differential pressure between the upstream side and the downstream side) is the supply current value. It is possible to control the pressure differential so as to correspond to the set pressure. For this reason, it can function like a constant differential pressure valve especially in a region where the differential pressure before and after is smaller than the first set value. On the other hand, when the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the main valve becomes larger than the first set value, the pilot valve is adjusted to an opening degree corresponding to the supply current value while the main valve is forcibly closed. be able to. At that time, since the pilot valve has a smaller valve portion than the main valve, an increase gradient of the valve opening with respect to the differential pressure before and after the pilot valve can be suppressed, and a wide range of differential pressures can be controlled. That is, when the control valve is applied to a vehicle air conditioner, the flow of the refrigerant flowing through the refrigeration cycle can be appropriately switched according to the size of the refrigeration load. Good air-conditioning performance during operation can be secured.
本発明の別の態様は、車両用冷暖房装置である。この装置は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、車室外に配置され、冷房運転時に冷媒を放熱させる室外凝縮器として機能する一方、暖房運転時には冷媒を蒸発させる室外蒸発器として機能する室外熱交換器と、車室内に配置されて冷媒を蒸発させる室内蒸発器と、室内蒸発器が機能するとともに室外熱交換器が室外蒸発器として機能するときに室外熱交換器の下流側となる位置に設けられ、上流側から下流側への冷媒の流れを制御する電動の制御弁と、制御弁への供給電流を制御する制御部と、を備える。制御弁は、上流側通路と下流側通路とを直接つなぐ主通路を、両通路を接続する主弁孔に接離して開閉する主弁体を有し、その主弁体が、上流側通路と下流側通路と背圧室とを区画するように設けられる主弁と、上流側通路と下流側通路とを背圧室を介してつなぐ副通路の開度を、副弁孔に接離して調整可能な電磁駆動のパイロット弁体を有し、そのパイロット弁体が、主弁の開弁時には主弁の上流側と下流側との差圧を供給電流値に応じた設定差圧近づけるよう動作するパイロット弁と、主弁の上流側と下流側との差圧が予め定める第１設定値よりも大きくなると、パイロット弁体の動作状態にかかわらず主弁を閉弁させるように冷媒の流れを切り替える切替機構と、を備える。そして、第１設定値が、暖房運転時に制御対象となる差圧領域と冷房運転時に制御対象となる差圧領域との間の差圧値として設定されている。 Another aspect of the present invention is a vehicle air conditioner. This device is a compressor that compresses and discharges refrigerant, and an outdoor condenser that is disposed outside the vehicle cabin and functions as an outdoor condenser that dissipates heat during cooling operation, and functions as an outdoor evaporator that evaporates refrigerant during heating operation. A heat exchanger, an indoor evaporator that is disposed in the passenger compartment and evaporates the refrigerant, and a position that is downstream of the outdoor heat exchanger when the indoor evaporator functions and the outdoor heat exchanger functions as an outdoor evaporator And an electric control valve that controls the flow of the refrigerant from the upstream side to the downstream side, and a control unit that controls the supply current to the control valve. The control valve has a main valve body that opens and closes a main passage that directly connects the upstream passage and the downstream passage with a main valve hole connecting both passages, and the main valve body is connected to the upstream passage. Adjust the opening of the main valve provided to partition the downstream side passage and the back pressure chamber, and the sub passage connecting the upstream side passage and the downstream side passage via the back pressure chamber by contacting and separating from the sub valve hole. It has an electromagnetically driven pilot valve body that operates to bring the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the main valve close to the set differential pressure according to the supply current value when the main valve is opened. When the differential pressure between the pilot valve and the upstream side and the downstream side of the main valve becomes larger than a predetermined first set value, the refrigerant flow is switched so that the main valve is closed regardless of the operating state of the pilot valve element. A switching mechanism. The first set value is set as a differential pressure value between the differential pressure region to be controlled during the heating operation and the differential pressure region to be controlled during the cooling operation.
この態様によると、暖房運転時において室内蒸発器が機能するとともに室外熱交換器が室外蒸発器として機能するときに、制御弁の前後差圧（上流側と下流側との差圧）が制御されることにより、室外熱交換器における冷媒の蒸発温度ひいては蒸発量を調整することができる。その結果、室内蒸発器における冷媒の蒸発量を調整することができる。すなわち、その室内蒸発器の蒸発量を確保することで、暖房運転時においても室内蒸発器に導入される液冷媒の流量を確保することができる。つまり、制御弁の前後差圧を調整することで暖房運転時においても室内蒸発器の機能を確保することができ、それにより車室内の湿度機能を適正に維持することができる。 According to this aspect, when the indoor evaporator functions during heating operation and the outdoor heat exchanger functions as the outdoor evaporator, the differential pressure across the control valve (the differential pressure between the upstream side and the downstream side) is controlled. Thus, the evaporation temperature of the refrigerant in the outdoor heat exchanger, and thus the evaporation amount can be adjusted. As a result, the amount of refrigerant evaporated in the indoor evaporator can be adjusted. That is, by securing the evaporation amount of the indoor evaporator, the flow rate of the liquid refrigerant introduced into the indoor evaporator can be ensured even during the heating operation. That is, by adjusting the differential pressure across the control valve, the function of the indoor evaporator can be ensured even during the heating operation, and thereby the humidity function in the passenger compartment can be properly maintained.
また、冷房運転時において室外熱交換器が室外凝縮器として機能するときには、冷凍負荷の変動が大きくなり、冷媒圧力の変化範囲も大きくなるところ、制御弁は前後差圧の変化に応じて膨張装置として適正に機能することができる。すなわち、主弁の上流側と下流側との差圧が第１設定値よりも大きくなると、主弁を強制的に閉弁させた状態でパイロット弁を供給電流値に応じた開度に調整することができる。その際、パイロット弁は主弁よりも弁部が小さいため、その前後差圧に対する弁開度の増加勾配を抑えることができ、広い範囲の差圧を制御対象とすることが可能となり、その制御過程において膨張装置として適正に機能することができる。すなわち、制御弁により冷凍負荷の大きさに応じて冷凍サイクルを流れる冷媒の流れを適正に切り替えることができ、冷房運転時および暖房運転時の空調性能を良好に確保できるようになる。 Also, when the outdoor heat exchanger functions as an outdoor condenser during cooling operation, the refrigeration load fluctuates and the change range of the refrigerant pressure also increases. Can function properly. That is, when the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the main valve becomes larger than the first set value, the pilot valve is adjusted to an opening corresponding to the supply current value in a state where the main valve is forcibly closed. be able to. At that time, since the pilot valve has a smaller valve part than the main valve, the increase gradient of the valve opening relative to the differential pressure before and after it can be suppressed, and a wide range of differential pressures can be controlled. It can function properly as an expansion device in the process. That is, the flow of the refrigerant flowing through the refrigeration cycle can be appropriately switched by the control valve according to the size of the refrigeration load, and the air conditioning performance during the cooling operation and the heating operation can be ensured satisfactorily.
本発明によれば、冷房運転時および暖房運転時の空調性能を良好に確保可能な車両用冷暖房装置を提供し、また、そのために冷凍サイクルを流れる冷媒の流れを適正に制御可能な制御弁を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the air conditioning apparatus for vehicles which can ensure favorable air-conditioning performance at the time of air_conditionaing | cooling operation and heating operation is provided, and the control valve which can control appropriately the flow of the refrigerant | coolant which flows through the refrigerating cycle for that purpose is provided. Can be provided.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る車両用冷暖房装置の概略構成を表すシステム構成図である。本実施形態は、本発明の車両用冷暖房装置を電気自動車の冷暖房装置として具体化したものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, a first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a system configuration diagram illustrating a schematic configuration of the vehicle air conditioning apparatus according to the first embodiment. In the present embodiment, the vehicle air conditioning apparatus of the present invention is embodied as an electric vehicle air conditioning apparatus.
車両用冷暖房装置１は、圧縮機２、室内凝縮器３、第１制御弁４、室外熱交換器５、第２制御弁６、蒸発器７およびアキュムレータ８を配管にて順次接続した冷凍サイクル（冷媒循環回路）を備える。車両用冷暖房装置１は、冷媒としての代替フロン（ＨＦＣ−１３４ａ）が冷凍サイクル内を状態変化しながら循環する過程で、その冷媒の熱を利用して車室内の空調を行うヒートポンプ式の冷暖房装置として構成されている。なお、本実施形態においては、室外熱交換器５と第２制御弁６とをつなぐ通路と、蒸発器７とアキュムレータ８とをつなぐ通路とを接続するバイパス通路９が設けられ、そのバイパス通路９の上流側分岐点に切替弁１１が配設されている。
The
車両用冷暖房装置１は、空気の熱交換が行われるダクト１０を有し、そのダクト１０における空気の流れ方向上流側から室内送風機１２、蒸発器７、室内凝縮器３が配設されている。室内凝縮器３の上流側には、エアミックスドア１４が回動自在に設けられ、室内凝縮器３を通過する風量と室内凝縮器３を迂回する風量との比率が調節される。また、室外熱交換器５に対向するように室外送風機１６が配置されている。
The
圧縮機２は、ハウジング内にモータと圧縮機構を収容する電動圧縮機として構成され、図示しないバッテリからの供給電流により駆動され、モータの回転数に応じて冷媒の吐出容量が変化する。この圧縮機２としては、レシプロ式、ロータリ式、スクロール式など、様々な形式の圧縮機を採用することができるが、電動圧縮機そのものは公知であるため、その説明については省略する。
The
室内凝縮器３は、車室内に設けられ、室外熱交換器５とは別に冷媒を放熱させる補助凝縮器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧の冷媒が室内凝縮器３を通過する際に放熱する。エアミックスドア１４の開度に応じて振り分けられた空気は、室内凝縮器３を通過する過程でその熱交換が行われる。
The
第１制御弁４は、室内凝縮器３と室外熱交換器５とをつなぐ主通路の開度を調整する。第１制御弁４は、その主通路を開閉する弁部と、その弁部を駆動するソレノイドを備え、供給電流の有無によって弁部を開閉する。また、主通路を第１制御弁４の前後で迂回するバイパス通路が設けられ、そのバイパス通路にオリフィス１８が設けられている。オリフィス１８の開口面積は、第１制御弁４の開弁時の開口面積よりも十分に小さいが、このように第１制御弁４と並列にオリフィス１８が設けられることで、第１制御弁４の閉弁時においても所定流量の冷媒の流れが許容される。
The
室外熱交換器５は、車室外に配置され、冷房運転時に内部を通過する冷媒を放熱させる室外凝縮器として機能する一方、暖房運転時には内部を通過する冷媒を蒸発させる室外蒸発器として機能する。室外送風機１６は、吸い込み式の送風機であり、軸流ファンをモータにより回転駆動することにより外気を導入する。室外熱交換器５は、その外気と冷媒との間で熱交換をさせる。
The
第２制御弁６は、室外熱交換器５と蒸発器７とをつなぐ主通路の開度を調整する。第２制御弁６は、その主通路を開閉する弁部と、その弁部を駆動するソレノイドを備え、供給電流値に応じて弁部の開度を調整する。第２制御弁６は、その前後差圧（第２制御弁６の上流側圧力と下流側圧力との差圧）が供給電流値に応じた一定の値（設定差圧）となるように動作する定差圧弁として機能可能に構成されている。すなわち、第２制御弁６の弁部は、特に設定差圧が小さい領域にある場合、前後差圧がソレノイドへの供給電流値に対応づけられた値となるよう自律的に動作する。ただし、第２制御弁６には、その閉弁時においても所定流量の冷媒の流れを許容するオリフィス２０が設けられている。オリフィス２０の開口面積は、第２制御弁６の全開時の開口面積よりも十分に小さい。なお、第２制御弁６の構造については後に詳述する。
The
蒸発器７は、車室内に配置され、内部を通過する冷媒を蒸発させる室内蒸発器として機能する。すなわち、第２制御弁６の通過により低温・低圧となった冷媒は、蒸発器７を通過する際に蒸発する。ダクト１０の上流側から導入された空気は、その蒸発潜熱によって冷却される。このとき冷却・除湿された空気は、エアミックスドア１４の開度に応じて室内凝縮器３を通過するものと、室内凝縮器３を迂回するものとに振り分けられる。室内凝縮器３を通過する空気は、その通過過程で加熱される。室内凝縮器３を通過した空気と迂回した空気とが室内凝縮器３の下流側にて混合されて目標の温度に調整され、図示しない吹出口から車内に供給される。例えば、ベント吹出口、フット吹出口、デフ吹出口等から車室内所定場所に向かって吹き出される。
The
アキュムレータ８は、蒸発器から送出された冷媒を気液分離して溜めておく装置であり、液相部と気相部とを有する。このため、仮に蒸発器７から想定以上の液冷媒が導出されたとしても、その液冷媒を液相部に溜めおくことができ、気相部の冷媒を圧縮機２に導出することができる。その結果、圧縮機２の圧縮動作に支障をきたすこともない。一方、本実施形態では、その液相部の冷媒の一部を圧縮機２に供給できるようにされており、圧縮機２に必要量の潤滑オイルを戻すことができるようになっている。
The
切替弁１１は、室外熱交換器５から導出された冷媒の流れを、蒸発器７へ導く通路または蒸発器７を迂回させる通路のいずれか一方に切り替える。本実施形態において、切替弁１１は電磁駆動の三方弁からなり、特に外部温度が低くなり、蒸発器７の凍結が予測される状況下にある場合には、適宜、蒸発器７へつながる通路を遮断するとともに蒸発器７を迂回させるバイパス通路９を開放する。その間にダクト１０を通過する空気により蒸発器７が温められ、凍結防止を図ることができる。なお、このような三方弁そのものについては公知のものを用いることができるため、その詳細な説明については省略する。
The switching valve 11 switches the flow of the refrigerant led out from the
以上のように構成された車両用冷暖房装置１は、制御部１００により制御される。制御部１００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１００には、車両用冷暖房装置１に設置された図示しない各種センサ・スイッチ類からの信号が入力される。制御部１００は、車両の乗員によりセットされた室温を実現するために各アクチュエータの制御量を演算し、各アクチュエータの駆動回路に制御信号を出力する。図示の例では、制御部１００は、第１制御弁４の開閉制御、第２制御弁６の開閉制御（開度調整制御）、切替弁１１の開閉切替制御のほか、圧縮機２，室内送風機１２，室外送風機１６およびエアミックスドア１４の駆動制御も実行する。
The
制御部１００は、第２制御弁６の駆動回路に設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１００は、特に暖房運転時において、車室内外の温度、蒸発器７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設定差圧を決定し、第２制御弁６の前後差圧（上流側と下流側との差圧）がその設定差圧となるよう通電制御を行う。言い換えれば、第２制御弁６の弁部が供給電流値に対応した前後差圧が得られるよう自律的に動作し、その開度を調整する。また、制御部１００は、特に冷房運転時において、車室内外の温度、蒸発器７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設定流量を決定し、第２制御弁６の前後差圧に対して必要な弁開度が得られるよう通電制御を行う。言い換えれば、第２制御弁６の弁部が供給電流値に対応した弁開度が得られるよう自律的に動作する。
The
次に、本実施形態の冷凍サイクルの動作について説明する。図２は、車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。（Ａ）は冷房運転時の状態を示し、（Ｂ）は暖房運転時の状態を示し、（Ｃ）は特定暖房運転時の状態を示している。なお、ここでいう「冷房運転」は、冷房機能が暖房機能よりも大きく機能する運転状態であり、「暖房運転」は、暖房機能が冷房機能よりも大きく機能する運転状態であり、「特定暖房運転」は、蒸発器７を実質的に機能させない暖房運転であり、外部環境等に応じて暖房運転時に適宜実行される。
Next, operation | movement of the refrigerating cycle of this embodiment is demonstrated. FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating the operation of the vehicle air conditioner. (A) shows the state during cooling operation, (B) shows the state during heating operation, and (C) shows the state during specific heating operation. The “cooling operation” here is an operation state in which the cooling function functions more than the heating function, and the “heating operation” is an operation state in which the heating function functions more than the cooling function. The “operation” is a heating operation that does not cause the
各図の上段には冷凍サイクルの動作を説明するモリエル線図が示されている。その横軸がエンタルピーを表し、縦軸が各種圧力を表している。各図の下段には、冷凍サイクルの動作状態が示されている。図中の太線および矢印が冷媒の流れを示し、符号ａ〜ｆはモリエル線図のそれと対応している。また、図中の「×」は冷媒の流れが遮断されていることを示している。なお、同図の下段は図１に対応するが、エアミックスドア１４等の図示を省略するなど便宜上簡略表記されている。
The upper part of each figure shows a Mollier diagram for explaining the operation of the refrigeration cycle. The horizontal axis represents enthalpy, and the vertical axis represents various pressures. The lower part of each figure shows the operating state of the refrigeration cycle. Thick lines and arrows in the figure indicate the flow of the refrigerant, and symbols a to f correspond to those in the Mollier diagram. Further, “x” in the figure indicates that the flow of the refrigerant is blocked. The lower part of the figure corresponds to FIG. 1, but is simplified for convenience, for example, illustration of the
図２（Ａ）に示すように、冷房運転時においては、第１制御弁４が開弁される一方、第２制御弁６は閉弁される。切替弁１１は、バイパス通路９を遮断するとともに蒸発器７へつながる通路を開放する。このとき、室外熱交換器５は室外凝縮器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された冷媒は、室内凝縮器３、第１制御弁４、室外熱交換器５、オリフィス２０、蒸発器７、アキュムレータ８の順に経由するように循環して圧縮機２に戻る。室内凝縮器３から導出された冷媒の一部は、オリフィス１８を通過するが、その流量は第１制御弁４を通過する流量に比べて相当少ない。
As shown in FIG. 2A, during the cooling operation, the
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、室内凝縮器３および室外熱交換器５を経ることで凝縮され、オリフィス２０にて断熱膨張され、冷温・低圧の液冷媒となって蒸発器７に導入される。そして、その蒸発器７を通過する過程で蒸発し、車室内の空気を冷却・除湿する。このとき、エアミックスドア１４の開度が適度に調整され、その空気の温度調整が行われる。
That is, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
一方、図２（Ｂ）に示すように、暖房運転時においては、第１制御弁４が閉弁される一方、第２制御弁６が開弁される。切替弁１１は、バイパス通路９を遮断するとともに蒸発器７へつながる通路を開放する。このとき、エアミックスドア１４は温度設定に応じた適切な開度となるよう駆動される。このとき、室外熱交換器５は室外蒸発器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された冷媒は、室内凝縮器３、オリフィス１８、室外熱交換器５、第２制御弁６、蒸発器７、アキュムレータ８の順に経由するように循環して圧縮機２に戻る。室外熱交換器５から導出された冷媒の一部は、オリフィス２０を通過する。
On the other hand, as shown in FIG. 2B, during the heating operation, the
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、室内凝縮器３を経て凝縮され、オリフィス１８にて断熱膨張され、室外熱交換器５にて蒸発され、さらに第２制御弁６およびオリフィス２０にて断熱膨張され、冷温・低圧の液冷媒となって蒸発器７を通過する。すなわち、液冷媒は、室外熱交換器５および蒸発器７を通過する過程で順次蒸発するが、後段の蒸発器７における蒸発潜熱により車室内の空気が冷却され、除湿される。すなわち、蒸発器７によって冷却・除湿された空気は、室内凝縮器３を経由することで加熱され、適度に温められて車内に供給される。
That is, the high-temperature and high-pressure gas refrigerant discharged from the
図２（Ｂ）の上段に示すように、このとき室外熱交換器５および第２制御弁６の両蒸発器にて蒸発される比率が第２制御弁６の前後差圧ΔＰにより制御される。図示のように、前後差圧ΔＰが比較的大きく設定されると、実線部分にて示されるように、室外熱交換器５における蒸発量が相対的に小さくなる（蒸発器７における蒸発量が相対的に大きくなる）。逆に、前後差圧ΔＰが比較的小さく設定されると、点線部分にて示されるように、室外熱交換器５における蒸発量が相対的に大きくなる（蒸発器７における蒸発量が相対的に小さくなる）。制御部１００は、設定温度を実現する過程で蒸発器７における熱交換量を制御するが、その際、前後差圧ΔＰを適切に設定することで、循環する冷媒を室外熱交換器５と蒸発器７とで蒸発させる比率を調整する。それにより、蒸発器７での蒸発量を確保することができ、除湿機能を確保することができる。
As shown in the upper part of FIG. 2 (B), the rate of evaporation in both the
また、図２（Ｃ）に示すように、特定暖房運転時においては、暖房運転時と同様に第１制御弁４が閉弁される。このとき、冷媒通路がバイパス通路９に切り替えられる。すなわち、切替弁１１は、蒸発器７へつながる通路を遮断するとともにバイパス通路９を開放させる。このため、冷媒は蒸発器７を通過せずに迂回する。それにより、一時的に蒸発器７に低温・低圧の液冷媒が供給されなくなるため、蒸発器７の温度が極低温となって凍結するのを抑制できる。このとき、ダクト１０を通過する空気により蒸発器７が温められる。
Further, as shown in FIG. 2C, during the specific heating operation, the
本実施形態において、制御部１００は、外気温が予め設定する極低温（例えば−１０℃以下）となっている場合、図２（Ｂ）に示す暖房運転と図２（Ｃ）に示す特定暖房運転とを併用し、これらを交互に切り替えるように制御する。これにより、暖房運転により除湿性能を確保するとともに、特定暖房運転により蒸発器７の凍結を防止することができる。
In the present embodiment, when the outside air temperature is a preset very low temperature (for example, −10 ° C. or lower), the
次に、第２制御弁６の具体的構成について説明する。
図３は、第２制御弁の具体的構成を表す断面図である。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表現することがある。
第２制御弁６は、その上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう流体の流れを制御可能なパイロット作動式の制御弁として構成されている。第２制御弁６は、弁本体１０１とソレノイド１０２とを組み付けて構成される。
Next, a specific configuration of the
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a specific configuration of the second control valve. In the following description, for the sake of convenience, the positional relationship between the structures may be expressed based on the illustrated state.
The
弁本体１０１は、有底円筒状のボディ１０３に主弁１０５とパイロット弁１０６とを同軸状に収容して構成される。ボディ１０３の一方の側部には、冷凍サイクルの上流側通路に連通する入口ポート１１０が設けられ、他方の側部には、冷凍サイクルの下流側通路に連通する出口ポート１１２が設けられている。ボディ１０３の内部中央には、半径方向内向きに延出した区画壁１１４が設けられている。区画壁１１４は、ボディ１０３内を高圧側の圧力室１１６と低圧側の圧力室１１８とに区画している。圧力室１１６は入口ポート１１０に連通し、圧力室１１８は出口ポート１１２に連通している。
The
区画壁１１４の環状の内周部により主弁孔１２０が形成され、その上流側開口端部により主弁座１２２が形成されている。圧力室１１６には段付円筒状の主弁体１２４が配設されている。主弁体１２４は、主弁座１２２に着脱して主弁１０５を開閉する。主弁体１２４は、円筒状の本体の下端部にて主弁座１２２に着脱する。その下端部からは下方に向けて複数の脚部１２６が延設されており（同図には１つのみ表示）、主弁孔１２０の内周面によって摺動可能に支持されている。
A
一方、主弁体１２４の上端部には半径方向外向きに延出するフランジ部１２８が設けられ、ボディ１０３の内周面に摺動可能に支持されている。フランジ部１２８の外周面にはシール用のＯリング１３０が嵌着されている。フランジ部１２８は、圧力室１１６を高圧室１３２と背圧室１３４とに区画する。主弁体１２４の下端部の所定位置には、閉弁状態においても高圧室１３２と圧力室１１８とを連通させる連通溝１３６が設けられており、この連通溝１３６と主弁座１２２との間隙によりオリフィス２０が形成される。既に述べたように、オリフィス２０は、主弁１０５およびパイロット弁１０６が閉弁状態にあっても所定流量の冷媒の流れを許容する。また、フランジ部１２８には、高圧室１３２と背圧室１３４とを連通させるリーク通路１３８が設けられている。なお、高圧室１３２と圧力室１１８とを主弁１０５を介してつなぐ通路が第２制御弁６における「主通路」を構成し、高圧室１３２と圧力室１１８とをパイロット弁１０６を介してつなぐ通路が第２制御弁６における「副通路」を構成する。
On the other hand, a
主弁体１２４の内部中央には、半径方向内向きに延出した区画壁１４０が設けられている。区画壁１４０は、背圧室１３４と圧力室１１８とを区画しており、その環状の内周部の下部により副弁孔１４２が形成され、上部によりガイド孔１４４が形成されている。後述するパイロット弁体１４５が、制御状態に応じて副弁孔１４２に挿抜されてパイロット弁１０６を開閉する。パイロット弁体１４５は、ガイド孔１４４に摺動可能に支持され、軸線方向に安定に動作可能に構成されている。主弁体１２４におけるパイロット弁体１４５の上流側には、リーク通路１３８と副弁孔１４２とを連通させるパイロット通路１４７が形成されている。主弁体１２４の下端開口部には段付円筒状のアジャスト部材１４６（「区画壁」に該当する）が螺合されており、そのアジャスト部材１４６と主弁体１２４とに囲まれた空間が副弁室１４８を形成している。
A
パイロット弁体１４５は長尺状の本体を有し、副弁孔１４２を貫通するように配設されている。パイロット弁体１４５の下端部が、下方から副弁孔１４２に挿抜されてパイロット弁１０６を開閉する弁形成部を構成する。パイロット弁体１４５の上端部はソレノイド１０２に接続されている。パイロット弁体１４５とアジャスト部材１４６との間には、パイロット弁体１４５を閉弁方向に付勢するスプリング１４９が介装されている。アジャスト部材１４６の螺入量によりパイロット弁１０６の開弁圧力を調整することが可能になっている。
The
また、主弁体１２４の側部には切替弁１５０が設けられている。切替弁１５０は、段付円筒状のボディ１５２と段付円柱状の弁体１５４を有し、主弁体１２４に組み付けられている。すなわち、主弁体１２４における入口ポート１１０に対向する側部には、内外を連通する連通孔１５６が設けられ、ボディ１５２が圧入されている。連通孔１５６は、主弁体１２４の内方から外方へ拡径する段付形状をなしている。ボディ１５２は、その大径部に主弁体１２４と軸線を直交させるように固定される。
Further, a switching
ボディ１５２の内部中央には、半径方向内向きに延出した区画壁１５８が設けられている。区画壁１５８は、ボディ１５２内をリーク通路１３８に連通する圧力室１６０と、副弁孔１４２に連通する圧力室１６２とに区画している。また、ボディ１５２の外周部近傍には、入口ポート１１０と圧力室１６０とを連通させる小断面のリーク通路１６４が形成されている。区画壁１５８の環状の内周部により弁孔１６６が形成され、その上流側開口端部により弁座１６７が形成されている。
A
弁体１５４は、弁座１６７に上流側から着脱して切替弁１５０を開閉する。弁体１５４における弁孔１６６の下流側にはガイド部１６８が設けられ、連通孔１５６の小径部に摺動可能に挿通されている。ガイド部１６８の外周面にはシール用のＯリング１６３が嵌着されているため、その小径部を介した冷媒の漏洩は防止されている。ガイド部１６８と主弁体１２４との間には、弁体１５４を開弁方向に付勢するスプリング１６５（「付勢部材」として機能する）が介装されている。切替弁１５０は、主弁１０５の上流側と下流側との差圧が予め定める第１設定値（例えば０．２ＭＰａ）よりも大きくなると閉弁し、パイロット弁体１４５の動作にかかわらずパイロット通路１４７を遮断する。それにより、中間圧力Ｐｐが上昇するため、主弁１０５を強制的に閉弁させることができる。なお、第１設定値は、暖房運転時に制御対象となる差圧領域と冷房運転時に制御対象となる差圧領域との間の差圧値として設定されている。
The
以上のような構成において、上流側の高圧室１３２の圧力Ｐ１（「上流側圧力Ｐ１」という）は、リーク通路１３８を通過することで背圧室１３４にて中間圧力Ｐｐとなる一方、主弁１０５を経て減圧されて圧力Ｐ２（「下流側圧力Ｐ２」という）となる。中間圧力Ｐｐは、パイロット弁１０６の開閉状態によって変化する。また、切替弁１５０の開閉によりパイロット通路１４７が開閉されるため、そのパイロット弁１０６の開閉による中間圧力Ｐｐの減圧の程度を調整することが可能となっている。
In the configuration as described above, the pressure P1 (referred to as “upstream pressure P1”) in the upstream
一方、ソレノイド１０２は、ボディ１０３の上端開口部を封止するように取り付けられた有底円筒状のスリーブ１７０を有する。スリーブ１７０は、シール用のＯリング１６９を介してボディ１０３に取り付けられている。スリーブ１７０内には、第１プランジャ１７１（「第１の可動鉄心」として機能する）および第２プランジャ１７２（「第２の可動鉄心」として機能する）が軸線方向に対向配置されるように収容されている。スリーブ１７０の外周部にはボビン１７３が設けられ、そのボビン１７３に電磁コイル１７４が巻回されている。そして、電磁コイル１７４を外部から覆うようにケース１７６が設けられている。スリーブ１７０は、ケース１７６を軸線方向に貫通している。電磁コイル１７４からは通電用のハーネス１７８が引き出されている。
On the other hand, the
第１プランジャ１７１は、円筒状をなし、その下端面が主弁体１２４の上面（フランジ部１２８の中央上面）に当接可能に配置されている。第１プランジャ１７１とソレノイド１０２との間には、第１プランジャ１７１を主弁体１２４の閉弁方向に付勢するスプリング１７５（「付勢部材」として機能する）が介装されている。パイロット弁体１４５は、第１プランジャ１７１をその軸線にそって貫通し、その上端が第２プランジャ１７２に当接している。
The
第２プランジャ１７２は、円柱状をなし、その下端面にてパイロット弁体１４５に当接してこれを支持する。第２プランジャ１７２とスリーブ１７０との間には、第２プランジャ１７２を介してパイロット弁体１４５を開弁方向に付勢するスプリング１７９が介装されている。すなわち、主弁体１２４は、第２プランジャ１７２と一体的に動作可能となっている。
The
以上のように構成された第２制御弁６は、上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう流体の流れを制御可能なパイロット作動式の制御弁として機能する。以下、その動作について詳細に説明する。
図４および図５は、第２制御弁の動作状態を表す説明図である。図４は、ソレノイド１０２がオンにされた差圧制御状態において、切替弁１５０の前後差圧（Ｐ１−Ｐ２）が第１設定値よりも小さい状態を表している。図５は、ソレノイド１０２がオンにされた差圧制御状態において、前後差圧（Ｐ１−Ｐ２）が第１設定値よりも大きい状態を表している。なお、既に説明した図３は、ソレノイド１０２がオフにされた状態を表している。
The
4 and 5 are explanatory diagrams showing the operating state of the second control valve. FIG. 4 shows a state where the differential pressure (P1−P2) of the switching
ソレノイド１０２がオフにされた状態（非通電状態）では（図２（Ａ）参照）、第２制御弁６は、差圧制御は行わず、膨張装置としてのみ機能する。すなわち図３に示すように、ソレノイド力が作用しないため、スプリング１７５によって主弁体１２４が閉弁方向に付勢され、主弁１０５が閉弁状態となる。一方、スプリング１４９によってパイロット弁体１４５が閉弁方向に付勢され、パイロット弁１０６も閉弁状態となる。このとき、背圧室１３４には上流側からリーク通路１６４，１３８を介して冷媒が導入されるため、中間圧力Ｐｐは、上流側圧力Ｐ１に等しくなる。上流側から入口ポート１１０を介して導入された冷媒は、オリフィス２０を介して減圧膨張され、出口ポート１１２を介して下流側へ導出される。
When the
一方、ソレノイド１０２がオンにされた状態（通電状態）では（図２（Ｂ）参照）、第２制御弁６は、その上流側圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）が供給電流値に応じた設定差圧となるよう動作する定差圧弁として機能するとともに、膨張装置としても機能する。
On the other hand, in a state where the
すなわち、図４に示すように、ソレノイド力によって第１プランジャ１７１と第２プランジャ１７２との間に吸引力が作用するため、パイロット弁体１４５が主弁体１２４に対して相対的に開弁方向に変位し、パイロット弁１０６が開弁する。それにより、中間圧力Ｐｐが低下するため、主弁体１２４が上流側圧力Ｐ１と中間圧力Ｐｐとの差圧（Ｐ１−Ｐｐ）の影響を受けて開弁する。上流側から入口ポート１１０を介して導入された冷媒は、開弁された主弁１０５およびオリフィス２０を介して減圧膨張され、出口ポート１１２を介して下流側へ導出される。また、その冷媒の一部は、リーク通路１６４，１３８を介して背圧室１３４に導入される。また、その冷媒の一部は、パイロット弁１０６を介して圧力室１１８に導出され、出口ポート１１２を介して下流側へ導出される。このとき、主弁１０５がスリーブ１７０に係止されるまでリフトする全開状態となっても、アジャスト部材１４６の下端開口部は、主弁座１２２よりも下流側に位置するようになる。このため、副弁室１４８には、下流側圧力Ｐ２が確実に供給される。
That is, as shown in FIG. 4, since the attraction force acts between the
この差圧制御状態において、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定差圧よりも小さくなると、中間圧力Ｐｐと下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐｐ−Ｐ２）が小さくなるため、パイロット弁体１４５が閉弁方向に動作する。この結果、中間圧力Ｐｐが上昇し、主弁体１２４が閉弁方向に動作して主弁１０５の開度を小さくする。その結果、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が大きくなる方向に変化する。一方、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定差圧よりも大きくなると、中間圧力Ｐｐと下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐｐ−Ｐ２）が大きくなるため、パイロット弁体１４５が開弁方向に動作する。この結果、中間圧力Ｐｐが低下し、主弁体１２４が開弁方向に動作して主弁１０５の開度を大きくする。その結果、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が小さくなる方向に変化する。すなわち、パイロット弁１０６の動作により、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定差圧となるよう主弁１０５の開度が調整される。
In this differential pressure control state, if the differential pressure (P1-P2) becomes smaller than the set differential pressure, the differential pressure (Pp-P2) between the intermediate pressure Pp and the downstream pressure P2 becomes small. Operates in the valve closing direction. As a result, the intermediate pressure Pp increases, the
このような差圧制御状態において、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が第１設定値よりも高くなると、図５に示すように、弁体１５４が閉弁方向に動作し、切替弁１５０が閉弁状態となる。それにより、パイロット通路１４７が遮断される。このため、図示のようにパイロット弁１０６が開弁状態にあっても背圧室１３４の圧力は開放されず、逆に、リーク通路１６４，１３８を介して導入される冷媒によって昇圧される。その結果、主弁体１２４が閉弁方向に動作して主弁１０５が閉弁状態となる。そして、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が第１設定値よりも小さくなると、切替弁１５０が開弁するのでパイロット通路１４７が開放され、通常の差圧制御状態に戻るようになる。
In such a differential pressure control state, when the differential pressure (P1-P2) becomes higher than the first set value, as shown in FIG. 5, the
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態に係る車両用冷暖房装置は、第２制御弁の構造を除き、第１実施形態と同様である。このため、第１実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図６は、第２実施形態に係る第２制御弁の具体的構成を表す断面図である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. The vehicle air conditioning apparatus according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment except for the structure of the second control valve. For this reason, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate. FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a specific configuration of the second control valve according to the second embodiment.
第２制御弁２６は、弁本体２０１とソレノイド１０２とを組み付けて構成され、その上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう流体の流れを制御可能なパイロット作動式の制御弁として構成されている。第２制御弁２６は、第１実施形態の主弁体１２４とは異なる構造の主弁体２２４を有する。
The
弁本体２０１は、ボディ１０３に主弁２０５とパイロット弁２０６とを同軸状に収容して構成される。主弁体２２４の内方には、パイロット弁２０６および切替弁２５０の一部を構成する弁座形成部材２６０が配設されている。すなわち、本実施形態では後述のように、パイロット弁２０６が切替弁２５０としても機能する。弁座形成部材２６０は円筒状をなし、主弁体２２４の内方に形成されたガイド孔２６２にそって軸線方向に摺動可能に支持されている。弁座形成部材２６０の上死点は、主弁体２２４の上端中央部に設けられた係止部２６４に係止されることにより規制され、下死点は、アジャスト部材１４６の上端面に係止されることにより規制される。
The valve
弁座形成部材２６０の上端縁には、背圧室１３４と副弁室１４８とを連通させる連通溝２６６が設けられており、弁座形成部材２６０の内方には副弁孔１４２が形成されている。これにより、リーク通路１３８、連通溝２６６および副弁孔１４２をつなぐパイロット通路１４７が形成されている。弁座形成部材２６０の外周面には、シール用のＯリング２６８が嵌着されており、弁座形成部材２６０と主弁体２２４との間隙を介した冷媒の漏洩を防止している。弁座形成部材２６０とアジャスト部材１４６との間には、弁座形成部材２６０を切替弁２５０の開弁方向に付勢するスプリング２７０が介装されている。
A
主弁体２２４の側部には、有底円筒状の栓体２８０が圧入されており、その栓体２８０の底部に高圧室１３２とパイロット通路１４７とを連通させるリーク通路１６４が設けられている。上流側圧力Ｐ１は、リーク通路１６４，１３８を通過することで背圧室１３４にて中間圧力Ｐｐとなる一方、主弁２０５を経て減圧されて下流側圧力Ｐ２となる。中間圧力Ｐｐは、パイロット弁２０６の開閉状態によって変化する。一方、弁座形成部材２６０の前後差圧が大きくなると、弁座形成部材２６０がスプリング２７０の付勢力に抗して押し下げられ、切替弁２５０（つまりパイロット弁２０６）が閉弁状態となる。その結果、中間圧力Ｐｐが上昇して主弁体２２４が閉弁方向に動作し、主弁１０５が閉弁する。このような主弁１０５の閉弁状態においてもオリフィス２０を介した所定流量の冷媒の流れは許容され、第２制御弁２６が膨張装置として機能することができる。
A bottomed
図７および図８は、第２制御弁の動作状態を表す説明図である。図７は、ソレノイド１０２がオンにされた差圧制御状態において、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が第１設定値よりも小さい状態を表している。図８は、ソレノイド１０２がオンにされた差圧制御状態において、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が第１設定値よりも大きい状態を表している。なお、既に説明した図６は、ソレノイド１０２がオフにされた状態を表している。
7 and 8 are explanatory diagrams showing the operating state of the second control valve. FIG. 7 shows a state where the differential pressure (P1-P2) is smaller than the first set value in the differential pressure control state where the
ソレノイド１０２がオフにされた状態では、第２制御弁６は、差圧制御は行わず、膨張装置としてのみ機能する。すなわち図６に示すように主弁２０５が閉弁状態となるとともに、パイロット弁１０６も閉弁状態となる。このとき、背圧室１３４には上流側からリーク通路１６４，１３８を介して冷媒が導入されるため、中間圧力Ｐｐは、上流側圧力Ｐ１に等しくなる。上流側から入口ポート１１０を介して導入された冷媒は、オリフィス２０を介して減圧膨張され、出口ポート１１２を介して下流側へ導出される。
In a state where the
一方、ソレノイド１０２がオンにされた状態では、第２制御弁６は、その上流側圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）が供給電流値に応じた設定差圧となるよう動作する定差圧弁として機能するとともに、膨張装置としても機能する。図７に示すように、ソレノイド力によってパイロット弁１０６が開弁することにより、中間圧力Ｐｐが低下するため、主弁体１２４が開弁する。上流側から入口ポート１１０を介して導入された冷媒は、開弁された主弁１０５およびオリフィス２０を介して減圧膨張され、出口ポート１１２を介して下流側へ導出される。また、その冷媒の一部は、リーク通路１６４，１３８を介して背圧室１３４に導入される。また、その冷媒の一部は、パイロット弁２０６を介して圧力室１１８に導出され、出口ポート１１２を介して下流側へ導出される。
On the other hand, in the state where the
この差圧制御状態において、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定差圧よりも小さくなると、中間圧力Ｐｐと下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐｐ−Ｐ２）が小さくなるため、パイロット弁体１４５が閉弁方向に動作する。その結果、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が大きくなる方向に変化する。一方、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定差圧よりも大きくなると、中間圧力Ｐｐと下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐｐ−Ｐ２）が大きくなるため、パイロット弁体１４５が開弁方向に動作する。その結果、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が小さくなる方向に変化する。すなわち、パイロット弁２０６の動作により、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定差圧となるよう主弁２０５の開度が調整される。
In this differential pressure control state, if the differential pressure (P1-P2) becomes smaller than the set differential pressure, the differential pressure (Pp-P2) between the intermediate pressure Pp and the downstream pressure P2 becomes small. Operates in the valve closing direction. As a result, the pressure difference (P1−P2) changes in the increasing direction. On the other hand, if the differential pressure (P1-P2) becomes larger than the set differential pressure, the differential pressure (Pp-P2) between the intermediate pressure Pp and the downstream pressure P2 increases, so that the
このような差圧制御状態において、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が第１設定値よりも高くなると、図８に示すように、弁座形成部材２６０が閉弁方向に動作し、切替弁２５０（つまりパイロット弁２０６）が閉弁状態となる。それにより、パイロット通路１４７が遮断される。このため、図示のようにパイロット弁２０６が最下部に位置しても背圧室１３４の圧力は開放されず、逆に、リーク通路１６４，１３８を介して導入される冷媒によって昇圧される。その結果、主弁体１２４が閉弁方向に動作して主弁２０５が閉弁状態となる。そして、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が第１設定値よりも小さくなると、切替弁２５０が開弁するのでパイロット通路１４７が開放され、通常の差圧制御状態に戻るようになる。
In such a differential pressure control state, when the differential pressure (P1-P2) becomes higher than the first set value, the valve
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態に係る車両用冷暖房装置は、第２制御弁の構造を除き、第１実施形態と同様である。このため、第１実施形態と同様の構成部分については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３実施形態に係る第２制御弁の具体的構成を表す断面図である。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described. The vehicle air conditioning apparatus according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment except for the structure of the second control valve. For this reason, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate. FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a specific configuration of the second control valve according to the third embodiment.
第２制御弁３６は、弁本体３０１とソレノイド３０２とを組み付けて構成され、その上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう流体の流れを制御可能なパイロット作動式の制御弁として構成されている。第２制御弁３６は、第１実施形態の主弁体１２４とは異なる構造の主弁体３２４を有する。
The
弁本体３０１は、ボディ１０３に主弁３０５とパイロット弁１０６とを同軸状に収容して構成される。主弁体３２４の下端部には、リング状の弁部材３３０が嵌着されている。主弁体３２４は、その弁部材３３０にて主弁座１２２に着脱し、主弁３０５を開閉する。弁部材３３０が弾性材（ゴム等）からなるため、主弁３０５の閉弁時に高いシール性を有する。主弁体３２４には、背圧室１３４とパイロット通路１４７とを連通させる通路として、第１実施形態のリーク通路１３８よりも通路断面が相当大きな連通路３３８が設けられている。なお、主弁体３２４の下端部には、第１実施形態や第２実施形態のようなオリフィス２０は設けられていない。したがって、主弁３０５とパイロット弁１０６が閉弁状態にある場合、冷媒の流れが確実に遮断される。
The valve
一方、主弁体３２４の側部には切替弁３５０が設けられている。切替弁３５０は、有底円筒状の弁座形成部材３５２と段付円柱状の弁体３５４を有し、主弁体３２４に組み付けられている。すなわち、主弁体３２４における入口ポート１１０に対向する側部には、内外を連通する連通孔３５６が設けられ、その外側に弁座形成部材３５２が圧入されている。連通孔３５６は、主弁体１２４の内方から外方へ拡径する段付形状をなしている。弁座形成部材３５２は、連通孔３５６の大径部に主弁体３２４と軸線を直交させるように固定される。
On the other hand, a switching
弁座形成部材３５２の中央には弁孔３５８が形成され、その下流側開口端縁により弁座３６０が構成されている。また、弁座形成部材３５２の外周部近傍には、入口ポート１１０と背圧室１３４とを連通させるリーク通路１６４が形成されている。弁体３５４は、連通孔３５６の小径部に摺動可能に支持され、弁座３６０に下流側から着脱して切替弁３５０を開閉する。弁体３５４の長手方向中央部の外周面にはシール用のＯリング３６２が嵌着されているため、連通孔３５６の小径部を介した冷媒の漏洩は防止されている。
A
弁体３５４と主弁体３２４との間には、弁体３５４を閉弁方向に付勢するスプリング３６４（「付勢部材」として機能する）が介装されている。切替弁１５０は、主弁１０５の上流側と下流側との差圧が第１設定値（例えば０．２ＭＰａ）よりも大きくなると開弁し、背圧室１３４への冷媒の導入口を拡大する。その結果、中間圧力Ｐｐが速やかに高められるようになる。主弁体３２４の側部にはフィルタ３７０が設けられ、背圧室１３４等への異物の侵入を防止している。
Between the
以上のような構成において、上流側圧力Ｐ１は、リーク通路１６４，連通路３３８を通過することで背圧室１３４にて中間圧力Ｐｐとなる一方、主弁３０５を経て減圧されて下流側圧力Ｐ２となる。中間圧力Ｐｐは、パイロット弁１０６の開閉状態によって変化する。一方、弁体３５４の前後差圧（Ｐ１−Ｐ２）が大きくなると、弁体３５４がスプリング３６４の付勢力に抗して開弁方向に動作し、切替弁３５０が開弁状態となる。このときの切替弁３５０の開口面積がリーク通路１６４の通路断面よりも相当大きいため、パイロット弁１０６が開弁状態にあったとしても中間圧力Ｐｐが速やかに上昇して主弁体３２４が閉弁方向に動作し、主弁３０５が閉弁する。
In the configuration as described above, the upstream pressure P1 passes through the
図１０および図１１は、第２制御弁の動作状態を表す説明図である。図１０は、ソレノイド３０２がオンにされた差圧制御状態において、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が第１設定値よりも小さい状態を表している。図１１は、ソレノイド３０２がオンにされた差圧制御状態において、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が第１設定値よりも大きい状態を表している。なお、既に説明した図９は、ソレノイド３０２がオフにされた状態を表している。
10 and 11 are explanatory diagrams showing the operating state of the second control valve. FIG. 10 shows a state in which the differential pressure (P1-P2) is smaller than the first set value in the differential pressure control state in which the
ソレノイド３０２がオフにされた状態では、第２制御弁６は、差圧制御は行わず、膨張装置としてのみ機能する。すなわち図９に示すように主弁３０５が閉弁状態となるとともに、パイロット弁１０６も閉弁状態となる。このとき、背圧室１３４には上流側からリーク通路１６４，１３８を介して冷媒が導入されるため、中間圧力Ｐｐは、上流側圧力Ｐ１に等しくなる。
In a state where the
一方、ソレノイド３０２がオンにされた状態では、第２制御弁６は、その上流側圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）が供給電流値に応じた設定差圧となるよう動作する定差圧弁として機能するとともに、膨張装置としても機能する。図１０に示すように、ソレノイド力によってパイロット弁１０６が開弁することにより、中間圧力Ｐｐが低下するため、主弁体３２４が開弁する。上流側から入口ポート１１０を介して導入された冷媒は、開弁された主弁３０５を介して減圧膨張され、出口ポート１１２を介して下流側へ導出される。また、その冷媒の一部は、リーク通路１６４，１３８を介して背圧室１３４に導入される。また、その冷媒の一部は、パイロット弁１０６を介して圧力室１１８に導出され、出口ポート１１２を介して下流側へ導出される。
On the other hand, in the state where the
この差圧制御状態において、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定差圧よりも小さくなると、パイロット弁体１４５が閉弁方向に動作する。その結果、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が大きくなる方向に変化する。一方、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定差圧よりも大きくなると、パイロット弁体１４５が開弁方向に動作する。その結果、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が小さくなる方向に変化する。すなわち、パイロット弁１０６の動作により、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定差圧となるよう主弁３０５の開度が調整される。
In this differential pressure control state, when the differential pressure (P1-P2) becomes smaller than the set differential pressure, the
このような差圧制御状態において、差圧（Ｐ１−Ｐ２）がその設定差圧よりも高い予め設定した第１設定値よりも高くなると、図１１に示すように、弁体３５４が開弁方向に動作し、切替弁３５０が開弁状態となる。それにより、中間圧力Ｐｐが速やかに上昇して主弁体３２４が閉弁方向に動作し、主弁３０５が閉弁する。すなわち、図示のようにパイロット弁１０６が開弁状態にあり、パイロット通路１４７が開放されていても、切替弁３５０の開度が大きいために中間圧力Ｐｐが低下し難く、その主弁３０５の閉弁状態を維持することができる。そして、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が第１設定値よりも小さくなると、切替弁３５０が閉弁するのでパイロット通路１４７が通常どおりに機能し、通常の差圧制御状態に戻るようになる。
In such a differential pressure control state, when the differential pressure (P1-P2) becomes higher than a first preset value that is higher than the set differential pressure, the
図１２は、第２制御弁の開閉制御を示す説明図である。同図の横軸は、上流側圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）を示し、縦軸は弁開度（主弁３０５の開口面積とパイロット弁１０６の開口面積とを合わせた開度）を示している。同図には、ソレノイド３０２への供給電流値ｉが０Ａ，０．２Ａ，０．４Ａおよび０．６Ａの場合が例示されている。
FIG. 12 is an explanatory diagram showing the opening / closing control of the second control valve. The horizontal axis of the figure shows the differential pressure (P1-P2) between the upstream pressure P1 and the downstream pressure P2, and the vertical axis shows the valve opening (the opening area of the
上述した構成により、上流側圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）が第１設定値（本実施形態では０．２ＭＰａ）未満のときには、その差圧（Ｐ１−Ｐ２）が供給電流値ｉに応じた設定差圧となるよう主弁３０５の開度が調整される。この場合、パイロット弁１０６の開度は主弁３０５の開度に比べて無視できる。本実施形態では図示のように、供給電流値ｉが小さいほど設定差圧は大きくなる。一方、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が第１設定値よりも高くなると、切替弁３５０が開弁するため、主弁３０５が閉弁状態となる。このとき、パイロット弁１０６は開弁状態となれるが、第１プランジャ１７１と第２プランジャ１７２との相対変位が規制されるため（図１１参照）、その開度は制限される。このため、第２制御弁３６は、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が比較的大きい領域においては、流路断面がほぼ一定の膨張装置として機能する。すなわち、パイロット弁体１４５と副弁孔１４２との間隙により副通路を流れる冷媒を減圧膨張する膨張通路が形成される。
With the above-described configuration, when the differential pressure (P1-P2) between the upstream pressure P1 and the downstream pressure P2 is less than the first set value (0.2 MPa in the present embodiment), the differential pressure (P1-P2) is The opening degree of the
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態に係る車両用冷暖房装置は、第２制御弁および切替弁の構造を除き、第１実施形態や第３実施形態と同様である。このため、既に説明した実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図１３は、第４実施形態に係る車両用冷暖房装置の概略構成を表すシステム構成図である。
[Fourth Embodiment]
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. The vehicle air conditioning apparatus according to the present embodiment is the same as the first embodiment and the third embodiment except for the structure of the second control valve and the switching valve. For this reason, the same components as those in the embodiment already described are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted as appropriate. FIG. 13: is a system block diagram showing schematic structure of the vehicle air conditioner which concerns on 4th Embodiment.
車両用冷暖房装置４１においては、図１に示した第２制御弁６に代わって第２制御弁４６が設けられ、切替弁１１に代わって切替弁４７が設けられている。第２制御弁４６が、後述のように全閉機能を有するため（つまりオリフィス２０が設けられていない）、切替弁４７は、蒸発器７へつながる通路を遮断する機能を必要としない。このため、切替弁４７は、二方弁として構成されており、通電状態に応じてバイパス通路９を開閉する。なお、第２制御弁４６の構造については後に詳述する。
In the
図１４は、車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。（Ａ）は冷房運転時の状態を示し、（Ｂ）は暖房運転時の状態を示し、（Ｃ）は特定暖房運転時の状態を示している。図１４（Ａ）に示すように、冷房運転時においては、第１制御弁４が開弁される一方、第２制御弁４６も小開度にて開弁される。切替弁４７は、バイパス通路９を遮断する。このとき、室外熱交換器５は室外凝縮器として機能する。第２制御弁４６は、膨張装置として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、室内凝縮器３および室外熱交換器５を経ることで凝縮され、第２制御弁４６にて断熱膨張され、冷温・低圧の液冷媒となって蒸発器７に導入される。そして、その蒸発器７を通過する過程で蒸発し、車室内の空気を冷却・除湿する。
FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating the operation of the vehicle air conditioner. (A) shows the state during cooling operation, (B) shows the state during heating operation, and (C) shows the state during specific heating operation. As shown in FIG. 14A, during the cooling operation, the
一方、図１４（Ｂ）に示すように、暖房運転時においては、第１制御弁４が閉弁される一方、第２制御弁６が開弁される。切替弁４７は、バイパス通路９を遮断する。このとき、室外熱交換器５は室外蒸発器として機能する。第２制御弁４６は、定差圧弁として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、室内凝縮器３を経て凝縮され、オリフィス１８にて断熱膨張され、室外熱交換器５にて蒸発され、さらに第２制御弁６を経て蒸発器７へ導入される。液冷媒は、室外熱交換器５および蒸発器７を通過する過程で順次蒸発するが、後段の蒸発器７における蒸発潜熱により車室内の空気が冷却され、除湿される。蒸発器７によって冷却・除湿された空気は、室内凝縮器３を経由することで加熱され、適度に温められて車内に供給される。
On the other hand, as shown in FIG. 14B, during the heating operation, the
また、図１４（Ｃ）に示すように、特定暖房運転時においては、暖房運転時と同様に第１制御弁４が閉弁される一方、第２制御弁４６が閉弁される。このとき、切替弁４７が開弁してバイパス通路９が開放される。このため、冷媒は蒸発器７を通過せずに迂回する。それにより、一時的に蒸発器７に低温・低圧の液冷媒が供給されなくなるため、蒸発器７の温度が極低温となって凍結するのが防止される。本実施形態においても、制御部１００は、外気温が予め設定する極低温（例えば−１０℃以下）となっている場合、図１４（Ｂ）に示す暖房運転と図１４（Ｃ）に示す特定暖房運転とを併用し、これらを交互に切り替えるように制御する。これにより、暖房運転により除湿性能を確保するとともに、特定暖房運転により蒸発器７の凍結を防止することができる。
As shown in FIG. 14C, during the specific heating operation, the
図１５は、第４実施形態に係る第２制御弁の具体的構成を表す断面図である。
第２制御弁４６は、弁本体４０１とソレノイド４０２とを組み付けて構成され、その上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう流体の流れを制御可能なパイロット作動式の制御弁として構成されている。
FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a specific configuration of the second control valve according to the fourth embodiment.
The
弁本体４０１は、ボディ１０３に主弁４０５とパイロット弁４０６とを同軸状に収容して構成される。主弁体４２４のフランジ部４２８からは上方に向けて複数の脚部４３０が延設されており（同図には１つのみ表示）、ソレノイド４０２の内部まで延出している。主弁体４２４の内部中央には、半径方向内向きに延出した区画壁４３２が設けられている。区画壁４３２は、背圧室１３４と圧力室１１８とを区画しており、その環状の内周部により副弁孔１４２が形成されている。副弁孔１４２の下流側開口端部により弁座４３４が形成され、上流側開口端部により弁座４３６が形成されている。
The
後述のように、パイロット弁体４５０が、制御状態に応じて弁座４３４または弁座４３６に着脱して副弁孔１４２を開閉する。主弁体４２４の下端開口部には有底円筒状のアジャスト部材４４０が圧入され、そのアジャスト部材４４０の下端開口部には有底円筒状のばね受け部材４４２が圧入されている。アジャスト部材４４０と主弁体４２４とに囲まれた空間が副弁室１４８を形成している。アジャスト部材４４０の圧入量によりパイロット弁４０６の開弁圧力を調整可能となっている。
As will be described later, the pilot valve body 450 is attached to and detached from the
パイロット弁体４５０は、ステンレス材からなる長尺状の本体を有し、副弁孔１４２を貫通するように配設されている。パイロット弁体４５０は、差圧弁として機能する差圧弁体４５２と開閉弁として機能する開閉弁体４５４とが本体に一体に設けられて構成されている。差圧弁体４５２は、パイロット弁体４５０における副弁孔１４２の下流側に設けられ、副弁室１４８に配置されている。差圧弁体４５２は、上方に向かって縮径するテーパ面にて弁座４３４に着脱する。差圧弁体４５２とアジャスト部材４４０との間には、差圧弁体４５２を閉弁方向（開閉弁体４５４の閉弁方向）に付勢するスプリング４５６が介装されている。また、パイロット弁体４５０は、差圧弁体４５２の下方に延出する連結部４５８を有し、アジャスト部材４４０の内方まで延出している。すなわち、アジャスト部材４４０の上底部中央にはガイド孔４９５（「第１の挿通孔」に該当する）が設けられ、連結部４５８の下半部を摺動可能に支持している。
The pilot valve body 450 has a long main body made of a stainless material, and is disposed so as to penetrate the
一方、開閉弁体４５４は、背圧室１３４に配置されている。開閉弁体４５４は、リング状をなし、パイロット弁体４５０の本体に嵌着されている。開閉弁体４５４が弾性材（ゴム等）からなり、その閉弁時に高いシール性を有する（「シール部」としても機能する）。開閉弁体４５４は、差圧弁体４５２が弁座４３４から所定量リフトしたときに（つまり、パイロット弁４０６が所定開度となったときに）、図示のように弁座４３６に着座してパイロット弁４０６を閉じる。
On the other hand, the on-off
主弁体４２４の側部には切替弁３５０が設けられている。弁座形成部材３５２に設けられたリーク通路１６４は、そのまま背圧室１３４に連通している。また、アジャスト部材４４０とばね受け部材４４２とに囲まれた閉空間を構成する区画室４４３には、均圧弁４９０（「差圧弁」として機能する）が設けられている。均圧弁４９０は、連結部４５８の下端開口部に接離してパイロット弁体４５０に一体化可能な弁座形成部材４９２を有する。また、主弁体４２４とアジャスト部材４４０との間には、副弁室１４８と圧力室１１８とを連通させる連通路４９８が形成され、それにより副弁室１４８に下流側圧力Ｐ２が満たされるようになっている。
A switching
弁座形成部材４９２は、段付円筒状をなし、その上端開口部を封止するように円板状の弁座部材４９４が加締接合されている。連結部４５８の内部には、背圧室１３４または副弁室１４８と区画室４４３とを連通させる連通路４９３が形成されている。弁座部材４９４は、シール性に優れる弾性体（例えばゴム）からなり、連結部４５８の下端開口部に着脱してその連通路４９３を開閉する。ばね受け部材４４２の底部には内外を連通させるガイド孔４９７（「第２の挿通孔」に該当する）が設けられている。弁座形成部材４９２は、下方に向けてそ外径が段階的に小さくなっており、その小径部が、ばね受け部材４４２のガイド孔４９７を摺動可能に貫通している。弁座形成部材４９２とばね受け部材４４２との間には、弁座形成部材４９２を閉弁方向に付勢するスプリング４９６が介装されている。
The valve
弁座形成部材４９２は、図示のように連結部４５８に一体化した状態においてパイロット弁体４５０の受圧面を構成する。すなわち、本実施形態においては、副弁孔１４２の内径（有効受圧径Ａ）と、ガイド孔４９７の内径（有効受圧径Ｃ）とが等しく、ガイド孔４９５の内径（有効受圧径Ｂ）がそれより小さくなっている。その結果、均圧弁４９０が閉弁して弁座形成部材４９２と連結部４５８とが一体化した状態では、副弁室１４８および区画室４４３においてパイロット弁体４５０に作用する圧力の影響がキャンセルされる。
The valve
すなわち、パイロット弁体４５０は、有効受圧径Ａで受ける中間圧力Ｐｐと、有効受圧径Ｃで受ける下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐｐ−Ｐ２）を受けて動作するようになる。一方、均圧弁４９０が開弁して弁座形成部材４９２と連結部４５８とが分離した状態では、パイロット弁体４５０は、有効受圧径Ａで受ける中間圧力Ｐｐと、有効受圧径Ｂで受ける下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐｐ−Ｐ２）を受けて動作するようになる。
That is, the pilot valve body 450 operates by receiving a differential pressure (Pp−P2) between the intermediate pressure Pp received at the effective pressure receiving diameter A and the downstream pressure P2 received at the effective pressure receiving diameter C. On the other hand, in a state where the
均圧弁４９０は、上流側圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）が第２設定値よりも大きくなると開弁し、連結部４５８と弁座形成部材４９２とを分離する。本実施形態では、この第２設定値として第１設定値よりも大きい値（例えば０．３ＭＰａ）が予め設定される。変形例においては、第２設定値の値を適宜設定してよく、例えば第１設定値と第２設定値とを等しくしてもよい。
The
一方、ソレノイド４０２のスリーブ１７０内には、第１プランジャ４７１および第２プランジャ４７２が軸線方向に対向配置されるように収容されている。第１プランジャ４７１の外周部には軸線方向に延びる複数のスリット４８０（同図にはその１つを表示）が設けられている。前述の主弁体１２４の脚部４３０は、このスリット４８０を介して上方に延出している。パイロット弁体４５０は、第１プランジャ４７１をその軸線にそって貫通し、その上端部が加締められることにより第１プランジャ４７１に固定されている。すなわち、パイロット弁体４５０は、第１プランジャ４７１と一体的に動作する。
On the other hand, the
第２プランジャ４７２は、円筒状をなし、その内部中央に隔壁４８２が設けられている。第２プランジャ４７２は、その下端面にて脚部４３０の上端面に当接してこれを支持する。第１プランジャ４７１と第２プランジャ４７２との間には、第１プランジャ４７１を介してパイロット弁体４５０を開弁方向（差圧弁体４５２の開弁方向であり、開閉弁体４５４の閉弁方向）に付勢するスプリング４８４（「付勢部材」に該当する）が介装されている。第２プランジャ４７２とスリーブ１７０との間には、第２プランジャ４７２を介して主弁体４２４を閉弁方向に付勢するスプリング１７９が介装されている。すなわち、主弁体４２４は、第２プランジャ４７２と一体的に動作可能となっている。
The
図１６〜図１８は、第２制御弁の動作状態を表す説明図である。図１６は、ソレノイド３０２がオンにされた差圧制御状態において、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が第１設定値よりも小さい状態を表している。図１７は、ソレノイド３０２がオンにされた差圧制御状態において、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が第１設定値よりも大きく、第２設定値よりも小さい状態を表している。図１８は、ソレノイド３０２がオンにされた差圧制御状態において、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が第２設定値よりも大きい状態を表している。なお、既に説明した図１５は、ソレノイド３０２がオフにされた状態を表している。
16-18 is explanatory drawing showing the operation state of a 2nd control valve. FIG. 16 illustrates a state in which the differential pressure (P1-P2) is smaller than the first set value in the differential pressure control state in which the
ソレノイド４０２がオフにされた状態では、第２制御弁４６は、閉弁状態となって実質的に機能しない。すなわち図１５に示すように、主弁４０５が閉弁状態となるとともに、パイロット弁４０６も閉弁状態（開閉弁体４５４の閉弁状態）となる。このとき、背圧室１３４には上流側からリーク通路１６４を介して冷媒が導入されるため、中間圧力Ｐｐは、上流側圧力Ｐ１に等しくなる。
In a state where the
一方、ソレノイド４０２がオンにされた状態では、第２制御弁４６は、その上流側圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）が供給電流値に応じた設定差圧となるよう動作する定差圧弁として機能するとともに、膨張装置としても機能する。図１６に示すように、ソレノイド力によってパイロット弁４０６が開弁することにより、中間圧力Ｐｐが低下するため、主弁体１２４が開弁する。上流側から入口ポート１１０を介して導入された冷媒は、開弁された主弁４０５を介して減圧膨張され、出口ポート１１２を介して下流側へ導出される。また、その冷媒の一部は、リーク通路１６４を介して背圧室１３４に導入され、パイロット弁４０６を介して圧力室１１８に導出され、出口ポート１１２を介して下流側へ導出される。
On the other hand, in the state where the
この差圧制御状態において、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定差圧よりも小さくなると、パイロット弁体４５０が閉弁方向（差圧弁体４５２の閉弁方向）に動作する。その結果、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が大きくなる方向に変化する。一方、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定差圧よりも大きくなると、パイロット弁体１４５が開弁方向（差圧弁体４５２の開弁方向）に動作する。その結果、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が小さくなる方向に変化する。すなわち、パイロット弁１０６の動作により、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定差圧となるよう主弁３０５の開度が調整される。
In this differential pressure control state, when the differential pressure (P1-P2) becomes smaller than the set differential pressure, the pilot valve body 450 operates in the valve closing direction (the valve closing direction of the differential pressure valve body 452). As a result, the pressure difference (P1−P2) changes in the increasing direction. On the other hand, when the differential pressure (P1-P2) becomes larger than the set differential pressure, the
このような差圧制御状態において、差圧（Ｐ１−Ｐ２）がその設定差圧よりも高い第１設定値よりさらに高くなると、図１７に示すように、弁体３５４が開弁方向に動作し、切替弁３５０が開弁状態となる。それにより、中間圧力Ｐｐが速やかに上昇して主弁体３２４が閉弁方向に動作し、主弁４０５が閉弁する。すなわち、図示のようにパイロット弁４０６が開弁されていても、切替弁３５０の開度が大きいために中間圧力Ｐｐが低下し難く、その主弁４０５の閉弁状態を維持することができる。そして、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が第１設定値よりも小さくなると、切替弁３５０が閉弁するので通常の差圧制御状態に戻る。
In such a differential pressure control state, when the differential pressure (P1-P2) becomes further higher than the first set value higher than the set differential pressure, the
一方、切替弁３５０が開弁した状態で差圧（Ｐ１−Ｐ２）がその第１設定値よりも高い第２設定値よりさらに高くなると、図１８に示すように、弁座形成部材４９２が開弁方向に動作し、均圧弁４９０が開弁状態となる。このとき、均圧弁４９０の開弁開始とともに、高圧の中間圧力Ｐｐが連通路４９３を介して区画室４４３へ導入されるため、弁座形成部材４９２に作用する差圧（Ｐｐ−Ｐ２）が大きくなる。また、弁座形成部材４９２そのものについては、連結部４５８に着脱する側の受圧面積が、圧力室１１８に露出する側の受圧面積よりも小さくなるように構成されている。このため、均圧弁４９０は速やかに開弁される。その後、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が第２設定値よりも小さくなると均圧弁４９０は閉弁し、さらに第１設定値よりも小さくなると、切替弁３５０が閉弁する。
On the other hand, when the differential pressure (P1-P2) becomes higher than the second set value that is higher than the first set value with the switching
図１９は、第２制御弁の開閉制御を示す説明図である。同図の横軸は、上流側圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）を示し、縦軸は弁開度（主弁４０５の開口面積とパイロット弁４０６の開口面積とを合わせた開度）を示している。同図には、ソレノイド４０２への供給電流値ｉが０Ａ，０．２Ａ，０．４Ａ，０．５Ａおよび０．６Ａの場合が例示されている。
FIG. 19 is an explanatory diagram showing the opening / closing control of the second control valve. The horizontal axis of the figure shows the differential pressure (P1-P2) between the upstream pressure P1 and the downstream pressure P2, and the vertical axis shows the valve opening (the opening area of the
上述した構成により、上流側圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）が第１設定値（本実施形態では０．２ＭＰａ）未満のときには、その差圧（Ｐ１−Ｐ２）が供給電流値ｉに応じた設定差圧となるよう主弁４０５の開度が調整される。この場合、パイロット弁４０６の開度は主弁４０５の開度に比べて無視できる。本実施形態では図示のように、供給電流値ｉが小さいほど、設定差圧は大きくなる。一方、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が第１設定値よりも高くなると、切替弁３５０が開弁するため、主弁４０５が閉弁状態となる。このとき、パイロット弁４０６が差圧（Ｐ１−Ｐ２）に応じてその開度を比較的緩やかに変化させる。そして、差圧（Ｐ１−Ｐ２）がさらに第２設定値（本実施形態では０．３ＭＰａ）よりも高くなると、切替弁３５０が開弁した状態でさらに均圧弁４９０が開弁する。このとき、パイロット弁４０６が差圧（Ｐ１−Ｐ２）に応じてその開度を変化させるが、そのときの差圧（Ｐ１−Ｐ２）に対する弁開度の増加勾配は、さらに緩やかになる。したがって、広い範囲の差圧にわたって弁開度を制御することが可能となる。パイロット弁４０６は、切替弁３５０が導入通路を拡大した際に、パイロット弁体４５０と副弁孔１４２との間隙により副通路を流れる冷媒を減圧膨張する膨張通路を形成する。
With the above-described configuration, when the differential pressure (P1-P2) between the upstream pressure P1 and the downstream pressure P2 is less than the first set value (0.2 MPa in the present embodiment), the differential pressure (P1-P2) is The opening degree of the
すなわち、本実施形態では、図１５に示したように、副弁孔１４２の内径（有効受圧径Ａ）よりもガイド孔４９５の内径（有効受圧径Ｂ）を小さくしたため、均圧弁４９０が開弁してパイロット弁体４５０と弁座形成部材４９２とが分離されると、パイロット弁体４５０の開弁方向の受圧面積が相対的に小さくなる。このため、パイロット弁体４５０が相対的に開弁し難くなる。つまり、パイロット弁体４５０の開弁感度が低下するため、弁開度の範囲に対して制御対象とできる差圧の範囲を大きくとることが可能となる。
That is, in this embodiment, as shown in FIG. 15, the inner diameter (effective pressure receiving diameter B) of the
つまり、制御対象とする差圧（Ｐ１−Ｐ２）の範囲を比較的大きくとることができ、そのときの弁開度を供給電流値ｉの設定により調整することができるようになる。なお、変形例においては、副弁孔１４２の内径（有効受圧径Ａ）、ガイド孔４９５の内径（有効受圧径Ｂ）およびガイド孔４９７の内径（有効受圧径Ｃ）を等しく構成してもよい。このようにすれば、差圧（Ｐ１−Ｐ２）に対するパイロット弁４０６の開度をさらに緩やかにすることができる。差圧（Ｐ１−Ｐ２）の変化にかかわらず、弁開度を供給電流値ｉに応じてほぼ一定とすることも可能となり、第２制御弁４６をいわゆる比例弁として機能させることができるようになる。
That is, the range of the differential pressure (P1-P2) to be controlled can be made relatively large, and the valve opening at that time can be adjusted by setting the supply current value i. In the modification, the inner diameter of the auxiliary valve hole 142 (effective pressure receiving diameter A), the inner diameter of the guide hole 495 (effective pressure receiving diameter B), and the inner diameter of the guide hole 497 (effective pressure receiving diameter C) may be configured to be equal. . In this way, the opening degree of the
以上のような構成により、第２制御弁４６は、差圧（Ｐ１−Ｐ２）およびその変化範囲が比較的小さい暖房運転時においては、差圧（Ｐ１−Ｐ２）を供給電流値ｉに応じた値に調整することができ、実質的に定差圧弁として機能することができる。また、差圧（Ｐ１−Ｐ２）の変化範囲が比較的大きくなる冷房運転時においては、供給電流値ｉの設定により弁開度を調整することができる。上述した有効受圧径Ａ，Ｂ，Ｃを等しく構成すれば、供給電流値ｉに応じた弁開度を調整可能な比例弁として機能することもできる。
With the above-described configuration, the
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はその特定の実施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。 The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the technical idea of the present invention. Nor.
上記実施形態では、本発明の車両用冷暖房装置を電気自動車に適用した例を示したが、内燃機関を搭載した自動車や、内燃機関と電動機を同載したハイブリッド式の自動車に提供することが可能であることは言うまでもない。上記実施形態では、圧縮機２として電動圧縮機を採用した例を示したが、エンジンの回転を利用して容量可変を行う可変容量圧縮機を採用することもできる。
In the above-described embodiment, an example in which the vehicle air conditioning apparatus according to the present invention is applied to an electric vehicle has been described. However, the present invention can be provided to an automobile equipped with an internal combustion engine or a hybrid automobile equipped with an internal combustion engine and an electric motor. Needless to say. In the above-described embodiment, an example in which an electric compressor is employed as the
１ 車両用冷暖房装置、 ２ 圧縮機、 ３ 室内凝縮器、 ４ 第１制御弁、 ５ 室外熱交換器、 ６ 第２制御弁、 ７ 蒸発器、 ８ アキュムレータ、 ９ バイパス通路、 １１ 切替弁、 １８，２０ オリフィス、 ２６，３６ 第２制御弁、 ４１ 車両用冷暖房装置、 ４６ 第２制御弁、 ４７ 切替弁、 １００ 制御部、 １０１ 弁本体、 １０２ ソレノイド、 １０３ ボディ、 １０５ 主弁、 １０６ パイロット弁、 １１０ 入口ポート、 １１２ 出口ポート、 １１６，１１８ 圧力室、 １２０ 主弁孔、 １２２ 主弁座、 １２４ 主弁体、 １３２ 高圧室、 １３４ 背圧室、 １３８ リーク通路、 １４２ 副弁孔、 １４４ ガイド孔、 １４５ パイロット弁体、 １４６ アジャスト部材、 １４７ パイロット通路、 １４８ 副弁室、 １５０ 切替弁、 １５２ ボディ、 １５４ 弁体、 １５６ 連通孔、 １５８ 区画壁、 １６０，１６２ 圧力室、 １６４ リーク通路、 １６６ 弁孔、 １６７ 弁座、 ２０１ 弁本体、 ２０５ 主弁、 ２０６ パイロット弁、 ２２４ 主弁体、 ２５０ 切替弁、 ２６０ 弁座形成部材、 ３０１ 弁本体、 ３０２ ソレノイド、 ３０５ 主弁、 ３２４ 主弁体、 ３３０ 弁部材、 ３３８ 連通路、 ３５０ 切替弁、 ３５２ 弁座形成部材、 ３５４ 弁体、 ３５６ 連通孔、 ３５８ 弁孔、 ３６０ 弁座、 ４０１ 弁本体、 ４０２ ソレノイド、 ４０５ 主弁、 ４０６ パイロット弁、 ４２４ 主弁体、 ４３４，４３６ 弁座、 ４４３ 区画室、 ４５０ パイロット弁体、 ４５２ 差圧弁体、 ４５４ 開閉弁体、 ４５８ 連結部、 ４９０ 均圧弁、 ４９２ 弁座形成部材、 ４９３ 連通路、 ４９４ 弁座部材、 ４９７ ガイド孔、 ４９８ 連通路。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle cooling / heating device, 2 Compressor, 3 Indoor condenser, 4 First control valve, 5 Outdoor heat exchanger, 6 Second control valve, 7 Evaporator, 8 Accumulator, 9 Bypass passage, 11 Switching valve, 18, 20 Orifice, 26, 36 Second control valve, 41 Vehicle air conditioner, 46 Second control valve, 47 Switching valve, 100 Control unit, 101 Valve body, 102 Solenoid, 103 Body, 105 Main valve, 106 Pilot valve, 110 Inlet port, 112 Outlet port, 116, 118 Pressure chamber, 120 Main valve hole, 122 Main valve seat, 124 Main valve body, 132 High pressure chamber, 134 Back pressure chamber, 138 Leak passage, 142 Sub valve hole, 144 Guide hole, 145 pilot valve body, 146 adjustment member, 147 pilot passage, 48 Sub valve chamber, 150 switching valve, 152 body, 154 valve body, 156 communication hole, 158 partition wall, 160, 162 pressure chamber, 164 leak passage, 166 valve hole, 167 valve seat, 201 valve body, 205 main valve, 206 pilot valve, 224 main valve body, 250 switching valve, 260 valve seat forming member, 301 valve body, 302 solenoid, 305 main valve, 324 main valve body, 330 valve member, 338 communication path, 350 switching valve, 352 valve seat Formation member, 354 valve body, 356 communication hole, 358 valve hole, 360 valve seat, 401 valve body, 402 solenoid, 405 main valve, 406 pilot valve, 424 main valve body, 434, 436 valve seat, 443 compartment, 450 Pilot valve body, 452 Differential pressure valve body, 454 Open A valve closing body, 458 connection part, 490 pressure equalizing valve, 492 valve seat formation member, 493 communication path, 494 valve seat member, 497 guide hole, 498 communication path.
Claims (14)
上流側通路と下流側通路とを直接つなぐ主通路を、両通路を接続する主弁孔に接離して開閉する主弁体を有し、その主弁体が、前記上流側通路と前記下流側通路と背圧室とを区画するように設けられる主弁と、
前記上流側通路と前記下流側通路とを前記背圧室を介してつなぐ副通路の開度を、副弁孔に接離して調整可能な電磁駆動のパイロット弁体を有し、そのパイロット弁体が、前記主弁の開弁時には前記主弁の上流側と下流側との差圧を供給電流値に応じた設定差圧近づけるよう動作するパイロット弁と、
前記主弁の上流側と下流側との差圧が予め定める第１設定値よりも大きくなると、前記パイロット弁体の動作状態にかかわらず前記主弁を閉弁させるように冷媒の流れを切り替える切替機構と、
を備えることを特徴とする制御弁。 In a pilot operated control valve capable of controlling the flow of refrigerant from the upstream side to the downstream side,
A main passage that directly connects the upstream passage and the downstream passage has a main valve body that opens and closes a main valve hole that connects both passages, and the main valve body includes the upstream passage and the downstream side. A main valve provided to partition the passage and the back pressure chamber;
An electromagnetically driven pilot valve body capable of adjusting an opening degree of a sub-passage connecting the upstream-side passage and the downstream-side passage via the back pressure chamber by contacting and separating from the sub-valve hole; However, when the main valve is opened, a pilot valve that operates to bring the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the main valve closer to a set differential pressure according to a supply current value;
When the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the main valve becomes larger than a predetermined first set value, switching is performed to switch the refrigerant flow so as to close the main valve regardless of the operating state of the pilot valve body. Mechanism,
A control valve comprising:
前記切替機構は、前記主弁の上流側と下流側との差圧が前記第１設定値よりも大きくなると、前記パイロット弁体の動作状態にかかわらず前記背圧室の圧力を高める方向に冷媒の流れを切り替えることを特徴とする請求項１に記載の制御弁。 The auxiliary valve hole is provided to communicate the back pressure chamber and the downstream passage;
When the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the main valve becomes larger than the first set value, the switching mechanism is configured to increase the pressure in the back pressure chamber regardless of the operating state of the pilot valve body. The control valve according to claim 1, wherein the flow is switched.
前記切替機構が前記パイロット弁からなり、前記主弁の上流側と下流側との差圧が前記第１設定値よりも大きくなると、前記弁座形成部材が前記パイロット弁体に近接する方向に変位して前記副弁孔を閉じることを特徴とする請求項２または３に記載の制御弁。 The auxiliary valve hole is formed, and includes a movable valve seat forming member configured to open and close the auxiliary valve hole by attaching and detaching the pilot valve body,
When the switching mechanism is composed of the pilot valve and the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the main valve becomes larger than the first set value, the valve seat forming member is displaced in a direction close to the pilot valve body. The control valve according to claim 2, wherein the auxiliary valve hole is closed.
内部に閉空間が形成され、第１挿通孔と第２挿通孔が内外を連通するように形成された区画室と、
前記パイロット弁体の前記副弁孔とは反対側に延び、その先端部が前記第１挿通孔を介して前記区画室に挿入されるとともに、前記背圧室と前記区画室とを連通させる連通路が内部に形成された連結部と、
前記区画室に設けられ、その一端側が前記連結部に着脱することにより前記連通路を開閉するとともに、前記連結部に着座することで前記パイロット弁体と一体化し、他端側が前記第２挿通孔を介して前記主弁の下流側に露出して前記主弁の下流側圧力を受圧する弁座形成部材と、
を備え、
前記主弁の上流側と下流側との差圧が前記第２設定値よりも大きくなると、前記弁座形成部材が前記連結部から離間することにより、前記パイロット弁体の開弁方向の受圧面積を相対的に小さくすることを特徴とする請求項９に記載の制御弁。 The pressure receiving switching mechanism is
A compartment formed inside so that a closed space is formed, and the first insertion hole and the second insertion hole communicate with each other;
The pilot valve body extends to the side opposite to the sub valve hole, and a tip portion thereof is inserted into the compartment through the first insertion hole, and the back pressure chamber and the compartment are communicated with each other. A connecting portion having a passage formed therein;
Provided in the partition chamber, one end side of which opens and closes the communication passage by being attached to and detached from the connecting portion, and is seated on the connecting portion so as to be integrated with the pilot valve body, and the other end side is the second insertion hole. A valve seat forming member that is exposed to the downstream side of the main valve via the valve and receives the downstream pressure of the main valve;
With
When the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the main valve becomes larger than the second set value, the valve seat forming member is separated from the connecting portion, whereby the pressure receiving area in the valve opening direction of the pilot valve body The control valve according to claim 9, wherein the control valve is relatively small.
車室外に配置され、冷房運転時に冷媒を放熱させる室外凝縮器として機能する一方、暖房運転時には冷媒を蒸発させる室外蒸発器として機能する室外熱交換器と、
車室内に配置されて冷媒を蒸発させる室内蒸発器と、
前記室内蒸発器が機能するとともに前記室外熱交換器が室外蒸発器として機能するときに前記室外熱交換器の下流側となる位置に設けられ、上流側から下流側への冷媒の流れを制御する電動の制御弁と、
前記制御弁への供給電流を制御する制御部と、
を備える車両用冷暖房装置であって、
前記制御弁は、
上流側通路と下流側通路とを直接つなぐ主通路を、両通路を接続する主弁孔に接離して開閉する主弁体を有し、その主弁体が、前記上流側通路と前記下流側通路と背圧室とを区画するように設けられる主弁と、
前記上流側通路と前記下流側通路とを前記背圧室を介してつなぐ副通路の開度を、副弁孔に接離して調整可能な電磁駆動のパイロット弁体を有し、そのパイロット弁体が、前記主弁の開弁時には前記主弁の上流側と下流側との差圧を供給電流値に応じた設定差圧近づけるよう動作するパイロット弁と、
前記主弁の上流側と下流側との差圧が予め定める第１設定値よりも大きくなると、前記パイロット弁体の動作状態にかかわらず前記主弁を閉弁させるように冷媒の流れを切り替える切替機構と、
を備え、前記第１設定値が、暖房運転時に制御対象となる差圧領域と冷房運転時に制御対象となる差圧領域との間の差圧値として設定されていることを特徴とする車両用冷暖房装置。 A compressor that compresses and discharges the refrigerant;
An outdoor heat exchanger that is arranged outside the passenger compartment and functions as an outdoor condenser that dissipates the refrigerant during cooling operation, while functioning as an outdoor evaporator that evaporates the refrigerant during heating operation;
An indoor evaporator disposed in the passenger compartment to evaporate the refrigerant;
When the indoor evaporator functions and the outdoor heat exchanger functions as an outdoor evaporator, it is provided at a position on the downstream side of the outdoor heat exchanger, and controls the flow of refrigerant from the upstream side to the downstream side. An electric control valve;
A control unit for controlling a supply current to the control valve;
A vehicle air conditioning system comprising:
The control valve is
A main passage that directly connects the upstream passage and the downstream passage has a main valve body that opens and closes a main valve hole that connects both passages, and the main valve body includes the upstream passage and the downstream side. A main valve provided to partition the passage and the back pressure chamber;
An electromagnetically driven pilot valve body capable of adjusting an opening degree of a sub-passage connecting the upstream-side passage and the downstream-side passage via the back pressure chamber by contacting and separating from the sub-valve hole; However, when the main valve is opened, a pilot valve that operates to bring the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the main valve closer to a set differential pressure according to a supply current value;
When the differential pressure between the upstream side and the downstream side of the main valve becomes larger than a predetermined first set value, switching is performed to switch the refrigerant flow so as to close the main valve regardless of the operating state of the pilot valve body. Mechanism,
And the first set value is set as a differential pressure value between a differential pressure region to be controlled during heating operation and a differential pressure region to be controlled during cooling operation. Air conditioning unit.
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