特許 6851864 スクロール型圧縮機用制御弁、及びスクロール型圧縮機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6851864

(24)【登録日】2021年3月12日

(45)【発行日】2021年3月31日

(54)【発明の名称】スクロール型圧縮機用制御弁、及びスクロール型圧縮機

(51)【国際特許分類】

   F04C 18/02 20060101AFI20210322BHJP

   F04C 29/12 20060101ALI20210322BHJP

【ＦＩ】

   F04C18/02 311J

   F04C29/12 E

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2017-46158(P2017-46158)

(22)【出願日】2017年3月10日

(65)【公開番号】特開2018-150835(P2018-150835A)

(43)【公開日】2018年9月27日

【審査請求日】2020年2月10日

(73)【特許権者】

【識別番号】000133652

【氏名又は名称】株式会社テージーケー

(73)【特許権者】

【識別番号】515098886

【氏名又は名称】サンデン・オートモーティブコンポーネント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002273

【氏名又は名称】特許業務法人インターブレイン

(72)【発明者】

【氏名】湯浅 智宏

(72)【発明者】

【氏名】佐伯 真司

(72)【発明者】

【氏名】冠城 美早子

(72)【発明者】

【氏名】手島 淳夫

【審査官】 井古田 裕昭

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６３−１５１９８５（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平１０−３２５３９６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０４Ｃ １８／０２

Ｆ０４Ｃ ２９／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定スクロールと可動スクロールとが背圧室の圧力によって互いに押し付けられ、吸入室に導入された流体を両スクロール間に形成される圧縮室にて圧縮し、吐出室から吐出するスクロール型圧縮機に適用され、前記背圧室の圧力を制御する制御弁であって、
前記吐出室に連通する弁孔と、前記背圧室に連通する第１圧力室と、前記吸入室に連通する吸入圧力室と、前記背圧室に連通する第２圧力室と、基準圧力が導入される基準圧力室とを直列に有するボディと、
前記第１圧力室から前記第２圧力室にわたって延在し、前記第１圧力室の側から前記弁孔に接離して弁部の開度を調整する弁体と、
前記第２圧力室と前記基準圧力室とを仕切るとともに前記弁体を軸線方向に支持し、前記第２圧力室と前記基準圧力室との差圧を感知して前記弁部の開閉方向に作動する感圧部材と、
を備え、
前記弁体は、前記弁孔を介して前記吐出室の圧力を開弁方向に受ける弁受圧面と、前記吸入圧力室にて前記吸入室の圧力を開弁方向に受ける第１受圧面と、前記第２圧力室にて前記背圧室の圧力を閉弁方向に受ける第２受圧面と、を有し、
前記弁体には実質的に、前記吸入室の圧力および前記吐出室の圧力が開弁方向に作用する一方、前記背圧室の圧力が閉弁方向に作用し、
前記弁体の実質的な有効受圧面積について、前記吸入室の圧力を受ける有効受圧面積をＡｓ、前記吐出室の圧力を受ける有効受圧面積をＡｄ、前記背圧室の圧力を受ける有効受圧面積をＡｍとした場合に、Ａｓ＞Ａｍ＞Ａｄの関係が成立することを特徴とする制御弁。

【請求項2】

前記第１圧力室と前記第２圧力室とを連通させる内部通路を有することを特徴とする請求項１に記載の制御弁。

【請求項3】

前記内部通路が前記弁体に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の制御弁。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれかに記載の制御弁を備えたスクロール型圧縮機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はスクロール型圧縮機制御弁及びスクロール型圧縮機に関し、特に固定スクロールと可動スクロールとを互いに押し付けるための背圧を制御する制御弁の構造に関する。

【背景技術】

【0002】

電動圧縮機として、固定スクロールと可動スクロールを備えたスクロール型圧縮機が知られている。この圧縮機は、吸入室に導入された流体を両スクロール間に形成される圧縮室に導いた後、可動スクロールを回転させる。それにより、圧縮室の容積を徐々に小さくすることで流体を圧縮できる。圧縮された流体は、吐出室から導出される。可動スクロールに対して固定スクロールとは反対側に背圧室が設けられている。その背圧室の圧力（「背圧」ともいう）により両スクロールが互いに押し付けられることで、圧縮性能が確保されている。すなわち、圧縮運転中の圧力上昇により両スクロールが離れることによる圧縮不良が防止されている。

【0003】

このような圧縮機は一般に、背圧の制御応答性を高めるべく、高圧である吐出室の圧力（「吐出圧力」ともいう）を利用して背圧を高める。ただし、背圧が必要以上に高くなると、両スクロール間の摩擦抵抗が大きくなり、動力損失が大きくなる。そこで、吐出圧力に応じた背圧を実現する、つまり吐出圧力と背圧とが概ね比例関係を有するような制御特性の実現が提案されている（例えば特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１０−１５０９６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に具体的に開示された構成では、吐出圧力が上昇するにつれて背圧が低下することとなり、目的の制御特性を得ることができない。

【0006】

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、スクロール型圧縮機の圧縮不良を防止しつつ動力損失を抑制可能とすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明のある態様の制御弁は、固定スクロールと可動スクロールとが背圧室の圧力によって互いに押し付けられ、吸入室に導入された流体を両スクロール間に形成される圧縮室にて圧縮し、吐出室から吐出するスクロール型圧縮機に適用され、背圧室の圧力を制御する。この制御弁は、吐出室に連通する弁孔と、背圧室に連通する第１圧力室と、吸入室に連通する吸入圧力室と、背圧室に連通する第２圧力室と、基準圧力が導入される基準圧力室とを直列に有するボディと、第１圧力室から第２圧力室にわたって延在し、第１圧力室の側から弁孔に接離して弁部の開度を調整する弁体と、第２圧力室と基準圧力室とを仕切るとともに弁体を軸線方向に支持し、第２圧力室と基準圧力室との差圧を感知して弁部の開閉方向に作動する感圧部材と、を備える。弁体は、弁孔を介して吐出室の圧力を開弁方向に受ける弁受圧面と、吸入圧力室にて吸入室の圧力を開弁方向に受ける第１受圧面と、第２圧力室にて背圧室の圧力を閉弁方向に受ける第２受圧面と、を有する。

【0008】

この態様の制御弁をスクロール型圧縮機に適用すれば、吐出圧力や吸入圧力が高くなるにつれて背圧が上昇する制御特性が得られる。すなわち、吐出圧力や吸入圧力に応じた背圧を実現でき、スクロール型圧縮機の圧縮不良を防止しつつ動力損失を抑制できる。

【0009】

本発明の別の態様は、スクロール型圧縮機である。この圧縮機は上記制御弁を備える。この圧縮機によれば、上記制御弁を適用することにより、吐出圧力や吸入圧力が高くなるにつれて背圧が上昇する制御特性が得られる。すなわち、吐出圧力や吸入圧力に応じた背圧を実現でき、当該圧縮機の圧縮不良を防止しつつ動力損失を抑制できる。

【発明の効果】

【0010】

本発明の制御弁によれば、スクロール型圧縮機の圧縮不良を防止しつつ動力損失を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】実施形態に係る圧縮機を含む冷凍サイクルを概略的に表す図である。

【図2】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。

【図3】制御弁の構成を示す断面図である。

【図4】制御弁による制御特性を表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

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。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。

【0013】

図１は、実施形態に係る圧縮機を含む冷凍サイクルを概略的に表す図である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
図１に示すように、圧縮機１００は、モータにより駆動されるスクロール型圧縮機であり、本実施形態では自動車用空調装置の冷凍サイクルに設置される。圧縮機１００は、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。そのガス冷媒は凝縮器１０２（外部熱交換器）にて凝縮され、さらに膨張装置１０４により断熱膨張されて低温・低圧の霧状の冷媒となる。この低温・低圧の冷媒が蒸発器１０６にて蒸発し、その蒸発潜熱により車室内空気を冷却する。蒸発器１０６で蒸発された冷媒は、再び圧縮機１００へと戻されて冷凍サイクルを循環する。

【0014】

圧縮機１００は、そのハウジング１１０内にスクロールユニット１１２、スクロールユニット１１２を駆動するモータ１１４、モータ１１４の回転数を制御するインバータ１１６、およびスクロールユニット１１２の背圧を制御する制御弁１を備える。ハウジング１１０は、センターハウジング１１８と、センターハウジング１１８の前端側に接合されたフロントハウジング１２０と、センターハウジング１１８の後端側に接合されたリアハウジング１２２とを組み付けて構成される。

【0015】

センターハウジング１１８の内方にスクロールユニット１１２が配置されている。スクロールユニット１１２は、固定スクロール１２４と可動スクロール１２６とを軸線方向に対向配置して構成される。固定スクロール１２４は、段付円板状のベース１２８と、ベース１２８の前面に渦巻状に立設されたラップ１３０を有する。ベース１２８は、センターハウジング１１８とリアハウジング１２２とに挟持されるようにしてハウジング１１０に固定されている。ベース１２８は、センターハウジング１１８の後端部を概ね閉止している。ベース１２８とリアハウジング１２２との間には吐出室１３２が形成される。ベース１２８の中央を軸線方向に貫通するように吐出通路１３４が形成されている。ベース１２８の裏面側には、リリーフ弁１３６が設けられている。リリーフ弁１３６は、一方向弁であり、吐出通路１３４の吐出室１３２側の開口端を開閉する。

【0016】

可動スクロール１２６は、段付円板状のベース１３８と、ベース１３８の後面に渦巻状に立設されたラップ１４０を有する。ラップ１４０は、固定スクロール１２４のラップ１３０と噛みあい、両者の間に圧縮室１４２が形成される。可動スクロール１２６の前面中央部が円ボス状に突出し、ブッシュ１４４が回転可能に嵌合している。ブッシュ１４４には、モータ１１４の回転軸１４６が接続されている。

【0017】

センターハウジング１１８における前壁１４８の中央部がフロントハウジング１２０側に膨出し、その内方に軸受１５０が設けられている。前壁１４８の先端中央に挿通孔１５２が設けられ、回転軸１４６がその挿通孔１５２および軸受１５０を貫通している。前壁１４８と可動スクロール１２６との間には、環状のスラストプレート１５４が配置されている。前壁１４８は、可動スクロール１２６からのスラスト力を、そのスラストプレート１５４を介して受ける。前壁１４８と可動スクロール１２６とに囲まれる空間が背圧室１５６を形成する。固定スクロール１２４と可動スクロール１２６とは、背圧室１５６の圧力（背圧）によって互いに押し付けられる。

【0018】

前壁１４８とスラストプレート１５４との間にはシールリング１５８が介装され、可動スクロール１２６とスラストプレート１５４との間にはシールリング１６０が介装されている。一方、挿通孔１５２と軸受１５０との間にはシール部材１６２（リップシール）が配設されている。このような構成により、背圧室１５６の密封性（シール性）が確保されている。

【0019】

フロントハウジング１２０は、隔壁１６４により吸入室１６６と制御室１６８とに区画されている。吸入室１６６にモータ１１４が収容され、制御室１６８にインバータ１１６が収容されている。制御室１６８は、ハウジング１１０の前端部に位置し、カバー１７０により閉止されている。隔壁１６４の後面中央には円ボス状の支持部１６５が突設され、軸受１６７（滑り軸受）が圧入されている。

【0020】

モータ１１４は、例えば三相交流モータであり、回転軸１４６と、回転軸１４６と一体に設けられたロータ１７２と、フロントハウジング１２０に固定されたステータ１７４を含む。例えば、図示しない車載バッテリから供給される直流電流がインバータ１１６により交流電流に変換され、モータ１１４に供給される。

【0021】

回転軸１４６は、中空軸であり、その前端側が軸受１６７に支持され、後端側が軸受１５０に支持されている。回転軸１４６の前端開口部にはオリフィス部材１７６が圧入されている。回転軸１４６の後端には、その中心軸から偏心した位置に円柱状の偏心連結部１７８が突設されている。偏心連結部１７８は、ブッシュ１４４を介して可動スクロール１２６に連結されている。回転軸１４６の後端部には、バランスウェイト１８０が一体に設けられている。バランスウェイト１８０は、可動スクロール１２６の公転に伴う遠心力を相殺する。

【0022】

フロントハウジング１２０には、蒸発器１０６側から吸入室１６６へ冷媒を導入するための入口通路１８２が設けられている。センターハウジング１１８には、圧縮室１４２の入口につながる吸入圧空間１８４と吸入室１６６とを連通させる連通路１８６が形成されている。

【0023】

リアハウジング１２２には、吐出室１３２と取付孔１８８が区画形成されている。制御弁１は、取付孔１８８に挿入されるように取り付けられる。リアハウジング１２２にはまた、吐出室１３２から凝縮器１０２側へ吐出冷媒を導出するための出口通路１９０が設けられている。

【0024】

リアハウジング１２２にはさらに、吐出室１３２と取付孔１８８とを連通させる連通路１９２、背圧室１５６と取付孔１８８とを連通させるための連通路１９４、および吸入圧空間１８４と取付孔１８８とを連通させるための連通路１９６が設けられている。後述のように、制御弁１には吐出室連通ポート、背圧室連通ポートおよび吸入室連通ポートが設けられている。連通路１９２は吐出室連通ポートと連通し、連通路１９４は背圧室連通ポートと連通し、連通路１９６は吸入室連通ポートに連通する。連通路１９４は、センターハウジング１１８に形成された連通路２００を介して背圧室１５６に連通する。連通路１９６は、ベース１２８に形成された連通孔１９８を介して吸入圧空間１８４に連通する。

【0025】

回転軸１４６の後端部には、内部通路２０２に連通する連通孔２０４が設けられている。一方、オリフィス部材１７６の軸線を貫通するようにリーク通路２０６が形成されている。これらの孔および通路を介して背圧室１５６内の冷媒を適宜吸入室１６６に戻す（漏洩させる）ことにより、背圧室１５６の圧力（背圧）を調整できる。

【0026】

以上のように構成された圧縮機１００は、蒸発器１０６側から吸入室１６６に導入された吸入圧力Ｐｓの冷媒を、スクロールユニット１１２の圧縮室１４２に導入する。図２に示すように、固定スクロール１２４と可動スクロール１２６とを噛みあわせることにより、ラップ１３０，１４０間に圧縮室１４２ａ，１４２ｂ（これらを総称して「圧縮室１４２と表記する」）が形成されている。

【0027】

可動スクロール１２６の旋回運動に伴ってその冷媒が吸入圧空間１８４に吸入され、圧縮室１４２の入口に導かれる。可動スクロール１２６が旋回運動することで、各圧縮室１４２が外周側から中央へ向けて容積を減少しながら移動する。その過程で圧縮室１４２内の冷媒が徐々に圧縮され、高温・高圧となる。この冷媒は、圧縮室１４２が吐出通路１３４との導通位置に達することで吐出圧力Ｐｄの冷媒として吐出室１３２に吐出される。この吐出冷媒は、出口通路１９０から凝縮器１０２へ向けて導出される。その吐出冷媒の一部は、制御弁１を介して背圧室１５６に導入されて背圧Ｐｍの冷媒となり、背圧制御に供される。

【0028】

図３は、制御弁１の構成を示す断面図である。
制御弁１は、段付円筒状のボディ２を有する。ボディ２は、第１ボディ４と第２ボディ６とを同軸状に接続して構成される。第２ボディ６の上半部に雄ねじ部、第１ボディ４の下部には雌ねじ部がそれぞれ形成されており、第２ボディ６を第１ボディ４に螺入することで、両者が直列に連結されている。第１ボディ４と第２ボディ６とに囲まれる空間に感圧部８が設けられている。第１ボディ４には、その上端側からポート１０，１２，１４が設けられている。このうち、ポート１０は第１ボディ４の上端部に設けられ、ポート１２，１４は第１ボディ４の側部に設けられている。

【0029】

ポート１０は「吐出室連通ポート」として機能し、連通路１９２を介して吐出室１３２に連通する。ポート１２は「背圧室連通ポート」として機能し、連通路１９４，２００を介して背圧室１５６に連通する。ポート１４は「吸入室連通ポート」として機能し、連通路１９６，連通孔１９８を介して吸入圧空間１８４ひいては吸入室１６６に連通する（図１参照）。

【0030】

ポート１０とポート１２とを連通させる通路には、段付円筒状の通路形成部材１６が配設されている。通路形成部材１６は、第１ボディ４の上部に同軸状に圧入されている。通路形成部材１６の中央を軸線方向に貫通するように弁孔１８が設けられている。ポート１２の側から弁孔１８に対向するように弁体２４が配置されている。弁体２４は、その先端部に弁孔に対向して吐出圧力Ｐｄを開弁方向に受ける弁受圧面２５を有する。弁体２４が弁孔１８に接離することにより弁部の開度が調整される。

【0031】

第１ボディ４の内部を区画するように隔壁２６が設けられている。隔壁２６の上方に第１圧力室２０が形成され、下方に吸入圧力室２８が形成されている。第１圧力室２０は、弁孔１８とポート１２との間の圧力空間（弁室）を形成し、弁体２４を配置する。第１圧力室２０は、ポート１２を介して背圧室１５６に連通する。吸入圧力室２８は、ポート１４を介して吸入圧空間１８４ひいては吸入室１６６に連通する（図１参照）。

【0032】

隔壁２６の中央を軸線方向に貫通するようにガイド孔３２が設けられている。弁体２４は、長尺状の中空弁体であり、ガイド孔３２に摺動可能に挿通されている。弁体２４は、下端近傍にやや大径のガイド部３６を有する段付円筒形状をなす。弁体２４は、上端部がテーパ形状となっており、そのテーパ面の先端部が弁受圧面２５を構成する。弁体２４の上部には、第１圧力室２０と内部通路３５とを連通させる連通孔３７が設けられている。弁体２４の下端開口部を閉止するように連結部材３８が設けられている。連結部材３８は、有底段付円筒状をなし、弁体２４の下端部が圧入されている。

【0033】

ガイド孔３２の上端部がやや拡径され、シール用のＯリング４０が配置されている。Ｏリング４０を上方から押さえるように環状の支持部材４２が設けられている。支持部材４２は、第１ボディ４に圧入されている。Ｏリング４０により、弁体２４とガイド孔３２との間隙を介した冷媒の流通が規制されている。

【0034】

第１ボディ４の下部には、円筒状のガイド部材４４が圧入されている。ガイド部材４４は、ガイド部３６を摺動可能に支持するガイド孔４５を有する。すなわち、弁体２４は、ガイド孔３２，４５により二点支持されている。ガイド部３６の外周面には、シール用のＯリング４６が嵌着されており、ガイド部３６とガイド部材４４との間隙を介した冷媒の流通が規制されている。

【0035】

ガイド部３６により、吸入圧力室２８と第２圧力室４８とが区画されている。弁体２４の下部には、第２圧力室４８と内部通路３５とを連通させる連通孔３９が設けられている。このような構成により、第１圧力室２０の背圧Ｐｍが内部通路３５を介して第２圧力室４８にも導入される。

【0036】

ガイド部３６は、吸入圧力室２８にて吸入圧力Ｐｓを開弁方向に受ける第１受圧面４７と、第２圧力室４８にて背圧Ｐｍを閉弁方向に受ける第２受圧面４９を有する。弁体２４は、第１圧力室２０から第２圧力室４８にわたって延在している。ガイド部３６と隔壁２６との間には、スプリング５０が介装されている。スプリング５０は、弁体２４を開弁方向に付勢する「第１付勢部材」として機能する。

【0037】

第１ボディ４の上端開口部には、ポート１０への異物の侵入を抑制するフィルタ部材５２が嵌着されている。圧縮機１００の吐出冷媒には金属粉等の異物が含まれることがあるため、フィルタ部材５２は、その異物が制御弁１の内部に侵入することを防止又は抑制する。フィルタ部材５２は、有底筒状のフィルタ５４を有し、そのフィルタ５４の開口端部をリング状の金属プレート５６にて補強して構成される。フィルタ５４は金属メッシュからなる。フィルタ部材５２は、その底部を上にした状態で金属プレート５６をボディ２に圧入することにより固定される。フィルタ部材５２は、図示のようにボディ２の内側に装着されることにより、外部構造物との接触による変形が防止されている。

【0038】

一方、感圧部８は、有底円筒状のハウジング６０と、感圧部材としてのダイヤフラム６２と、ダイヤフラム６２の中央を軸線方向に支持する作動部材６４とを含む。ハウジング６０は、その上端部（上底部）に半径方向外向きに延出するフランジ部６６を有し、そのフランジ部６６が第１ボディ４と第２ボディ６との間に挟持されるようにしてボディ２に固定されている。ダイヤフラム６２の外周縁部が、第１ボディ４内の段差とフランジ部６６との間に挟まれるようにして支持されている。第１ボディ４とダイヤフラム６２との間には、シール用のＯリング８８が介装されており、感圧部８とボディ２との間隙を介した冷媒の流通が規制されている。

【0039】

ハウジング６０は、そのフラットな上面でダイヤフラム６２を支持するが、その上面中央に凹部６８が形成されている。ハウジング６０は、凹部６８により画定される基準圧力室７０と作動室７２とを離隔する隔壁７４を有する。その隔壁７４を軸線方向に貫通するように挿通孔７６が設けられている。作動部材６４は、挿通孔７６を摺動可能に貫通しており、その上端部がダイヤフラム６２の中央部を挟んで連結部材３８ひいては弁体２４に連結されている。作動部材６４の下端部は、支持部材７８によって下方から支持されている。なお、作動部材６４の上部には、フランジ状のストッパ７９が設けられている。このため、作動部材６４が下方に変位してもストッパ７９が隔壁７４に係止されることで、その脱落が防止される。

【0040】

ハウジング６０の下端開口部には、有底円筒状のアジャスト部材８０が螺合されている。そのアジャスト部材８０の底部によりばね受け８２が支持され、ばね受け８２と支持部材７８との間に、スプリング８４が介装されている。スプリング８４は、弁体２４を閉弁方向に付勢する「第２付勢部材」として機能する。ばね受け８２が環状をなし、アジャスト部材８０の中央に連通孔８６が設けられているため、作動室７２は大気に開放される。すなわち、作動室７２には、基準圧力Ｐｏとしての大気圧が導入される。その基準圧力Ｐｏが、作動部材６４と挿通孔７６との間隙を介して基準圧力室７０に導入される。本実施形態の基準圧力室７０は、第２圧力室４８よりも低圧に維持される。

【0041】

ダイヤフラム６２は、第２圧力室４８と基準圧力室７０とを仕切るとともに弁体２４を軸線方向に支持する。ダイヤフラム６２は、第２圧力室４８の背圧Ｐｍと基準圧力室７０の基準圧力Ｐｏとの差圧を感知して弁部の開閉方向に作動する。

【0042】

以上のように構成された制御弁１は、図１にも示したように、圧縮機１００の取付孔１８８にワッシャ１８９を介して固定される。制御弁１の外周面には、その取付孔１８８との間に介装されてシール機能を発揮する複数のＯリングが嵌着されている。すなわち、ボディ２におけるポート１２の上方および下方にそれぞれＯリング９０，９２が嵌着されている。また、ポート１４の下方にもＯリング９４が嵌着されている。これらのＯリングにより、各ポート間のシール、各連通路間のシール、および外部（大気）とのシールが確保されている。

【0043】

以上のような構成により、弁体２４には実質的に、吸入圧力Ｐｓおよび吐出圧力Ｐｄが開弁方向に作用する一方、背圧Ｐｍが閉弁方向に作用する。すなわち、図３に示すように、ダイヤフラム６２の有効受圧面積Ａ、ガイド孔４５の断面積Ｂ、ガイド孔３２の断面積Ｃ、弁孔１８の断面積Ｄとする。このとき、弁体２４の有効受圧面積（相殺後の受圧面積）について、吐出圧力Ｐｄが作用する有効受圧面積Ａｄ＝Ｄ（開弁方向）、吸入圧力Ｐｓが作用する有効受圧面積Ａｓ＝Ｂ−Ｃ（開弁方向）、背圧Ｐｍが作用する有効受圧面積Ａｍ＝（Ｂ−Ａ）−（Ｃ−Ｄ）（閉弁方向）となり、Ａｓ＞Ａｍ＞Ａｄの関係が成立する。ただし、ダイヤフラム６２には、背圧Ｐｍが開弁方向に作用する。

【0044】

次に、制御弁１の制御動作について説明する。
圧縮機１００が駆動されると、可動スクロール１２６が固定スクロール１２４の軸線周りに旋回（公転）する。この可動スクロール１２６の公転によって、両スクロール間に形成される圧縮室１４２が外周側から中央へ向けて容積を減少しながら移動される。この過程で冷媒圧力が吸入圧力Ｐｓから吐出圧力Ｐｄへ昇圧される。その吐出冷媒が冷凍サイクルを循環することにより、車両用空調装置の空調が行われる。このとき、吐出冷媒の一部が制御弁１のポート１０へ供給される。

【0045】

このとき、制御弁１により圧縮機１００の背圧Ｐｍが制御される。弁体２４は、吐出圧力Ｐｄによる開弁方向の力、吸入圧力Ｐｓによる開弁方向の力、背圧Ｐｍによる閉弁方向の力、ダイヤフラム６２による開弁方向の駆動力、スプリング５０による開弁方向の力、およびスプリング８４による閉弁方向の力がつり合う弁リフト位置に保たれる。

【0046】

背圧の制御過程で吐出圧力Ｐｄおよび吸入圧力Ｐｓのいずれか一方が上昇すると、弁体２４に作用する開弁方向の力が大きくなる。このため、その荷重につり合う閉弁方向の力を大きくするよう背圧Ｐｍも上昇する。本実施形態によれば、吐出圧力Ｐｄおよび吸入圧力Ｐｓの上昇に伴って背圧Ｐｍが上昇する制御特性が得られる。

【0047】

なお、本実施形態では、スプリング５０の荷重がスプリング８４の荷重よりも大きくされており、弁体２４を含む可動部の受圧バランスによっては、弁部を常時開状態にできる。そのため、「開弁方向」を「弁開度が大きくなる方向」、「閉弁方向」を「弁開度が小さくなる方向」と捉えることもできる。このように弁部を常時開状態とする場合、弁孔１８は可変オリフィスとして機能する。その場合、弁体２４により弁孔１８を完全閉とする必要がないため、弁部の寸法精度を厳密に管理する必要がなく、弁部の加工コストを抑えることもできる。このような制御弁は、以下のように特徴づけることもできる。すなわち、弁体が、吐出圧力および吸入圧力を開弁方向に受圧し、背圧を閉弁方向に受圧する。その弁体は弁孔を閉じることなく常に開弁状態を維持し、弁孔へ接離（近接または離間）することで弁部（可変オリフィス）の開度を調整する。

【0048】

図４は、制御弁１による制御特性を表す図である。図中の横軸は吸入圧力Ｐｓを示し、縦軸は背圧Ｐｍを示す。図中実線のＰｄ１、一点鎖線のＰｄ２、および二点鎖線のＰｄ３はそれぞれ吐出圧力Ｐｄを示し、Ｐｄ３＞Ｐｄ２＞Ｐｄ１の順に高圧となっている。

【0049】

同図から分かるように、吸入圧力Ｐｓが高くなるにつれて背圧Ｐｍが高くなる。また、吐出圧力Ｐｄが高くなるにつれて背圧Ｐｍが高くなる。本実施形態の制御弁１によれば、吐出圧力Ｐｄや吸入圧力Ｐｓに応じた背圧Ｐｍを実現でき、スクロール型圧縮機の圧縮不良を防止しつつ動力損失を抑制できる。

【0050】

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。

【0051】

上記実施形態では、基準圧力室７０に大気を導入する例を示したが、作動室７２を閉止することにより、真空状態としてもよい。また、上記実施形態では、制御弁１の感圧部材としてダイヤフラムを例示したが、ベローズその他の感圧部材としてもよい。

【0052】

上記実施形態では、第１圧力室２０と第２圧力室４８とを連通させる内部通路を弁体２４に設ける例を示した。変形例においては、その内部通路をボディ２に設けてもよい。あるいは、第１圧力室２０と第２圧力室４８とを連通させることなく、個別に背圧室１５６に連通させてもよい。

【0053】

上記実施形態では、制御弁１が組み込まれるスクロール型圧縮機を冷房装置に設置する例を示したが、例えばヒートポンプ式の冷暖房装置に設置してもよい。その場合、例えば暖房時において制御弁１が極低温に晒されるときなど、基準圧力室７０が第２圧力室４８よりも高圧となるときがあってもよい。

【0054】

上記実施形態では、制御弁１が適用されるスクロール型圧縮機として、自動車用空調装置に搭載される圧縮機を例示した。変形例においては、一般用（家庭用、業務用）の空調装置に搭載されるスクロール型圧縮機に対し、制御弁１を適用してもよい。また、冷媒以外を作動流体とするスクロール型圧縮機に制御弁１を適用してもよい。

【0055】

なお、本発明は上記実施形態や変形例に限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化することができる。上記実施形態や変形例に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより種々の発明を形成してもよい。また、上記実施形態や変形例に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。

【符号の説明】

【0056】

１ 制御弁、２ ボディ、４ 第１ボディ、６ 第２ボディ、８ 感圧部、１０ ポート、１２ ポート、１４ ポート、１６ 通路形成部材、１８ 弁孔、２０ 第１圧力室、２４ 弁体、２５ 弁受圧面、２８ 吸入圧力室、２８ 弁孔、３２ ガイド孔、３５ 内部通路、３６ ガイド部、４７ 第１受圧面、４８ 第２圧力室、４９ 第２受圧面、６０ ハウジング、６２ ダイヤフラム、６２ 感圧部材、６４ 作動部材、７０ 基準圧力室、７２ 作動室、１００ 圧縮機、１０２ 凝縮器、１０４ 膨張装置、１０６ 蒸発器、１１０ ハウジング、１１２ スクロールユニット、１１４ モータ、１２４ 固定スクロール、１２６ 可動スクロール、１３２ 吐出室、１３４ 吐出通路、１３６ リリーフ弁、１４２ 圧縮室、１４６ 回転軸、１５６ 背圧室、１６６ 吸入室、１７２ ロータ、１７４ ステータ、１７８ 偏心連結部、１８２ 入口通路、１８４ 吸入圧空間、１８６ 連通路、１８８ 取付孔、１９０ 出口通路、１９２ 連通路、１９４ 連通路、１９６ 連通路、１９８ 連通孔、２００ 連通路。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】