JP6857964B2 - 電磁弁、及び、それを用いた冷凍装置、及び、それを用いた車両用空気調和装置 - Google Patents
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Description
本発明は、電磁コイルへの通電制御により、主弁体を弁シートに当接／離間させて流入口と流出口を遮断／連通する電磁弁、及び、それを用いた冷凍装置、及び、それを用いた車両用空気調和装置に関するものである。
従来よりこの種電磁弁は、弁室内に主弁体を移動可能に配置し、電磁コイルへの通電／非通電によってこの主弁体を移動させ、この主弁体を弁シートに当接させて流入口と流出口を遮断する状態と、弁シートから離間させ、弁ホルダに当接させて流入口と流出口とを連通させる状態とに切り換えるように構成されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、このような電磁弁が冷媒回路を備えた冷凍装置に使用される場合、回路内には冷媒と共に圧縮機を循環するためのオイルが循環する。そして、このオイルの粘性が高い場合、主弁体が弁ホルダに張り付いてしまい、動作不良を引き起こす問題があった。
本発明は、係る従来の技術的課題を解決するために成されたものであり、主弁体が弁ホルダに張り付くことによる動作不良の発生を効果的に解消若しくは抑制することができる電磁弁、それを用いた冷凍装置、又は、それを用いた車両用空気調和装置を提供することを目的とする。
請求項１の発明の電磁弁は、弁室、流入口、流出口、弁シート、及び、弁ホルダを有する弁本体と、先端にパイロット弁体が設けられたプランジャと、このプランジャと弁シートの間の弁室内に移動可能に配置された主弁体と、この主弁体とプランジャの間に形成されるパイロット室と、主弁体に形成され、パイロット弁体により開閉されてパイロット室と流出口とを選択的に連通・遮断するパイロットオリフィスと、主弁体に形成され、パイロット室と弁室とを連通させる均圧孔と、電磁コイルを備え、この電磁コイルへの通電制御によってプランジャが移動することで、主弁体が弁シートに当接して流入口と流出口の間を遮断した状態と、主弁体が弁ホルダに当接して流入口と流出口の間を連通させた状態とするものであって、弁ホルダに当接する主弁体の端面の内側を切削することにより形成された削除部を備え、この削除部は、内側に向かう程、弁ホルダから離間するよう斜めに削られており、弁ホルダに当接する主弁体の端面の強度を維持しながら、主弁体と弁ホルダとの接触面積を減少させ、オイルによる当該主弁体と弁ホルダの張り付きを抑制若しくは解消する作用を有していることを特徴とする。
請求項２の発明の電磁弁は、上記発明において主弁体の端面の外径をΦＤ、内径をΦｄ、外径ΦＤの円の面積をＳＤ、内径Φｄの円の面積をＳｄとした場合に、Ｓｄ＞ＳＤ×０．７としたことを特徴とする。
請求項３の発明の電磁弁は、上記各発明において電磁コイルに通電されてプランジャが移動し、主弁体が弁ホルダに当接して流入口と流出口の間を連通させた状態とすることを特徴とする。
請求項４の発明の冷凍装置は、請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載の電磁弁を有する冷媒回路を備え、この冷媒回路内に冷媒とオイルが充填されていることを特徴とする。
請求項５の発明の車両用空気調和装置は、冷媒を圧縮する圧縮機と、車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、冷媒を放熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、冷媒を吸熱させて空気流通路から車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、車室外に設けられた室外熱交換器と、この室外熱交換器に流入する冷媒を減圧するための室外膨張弁と、冷媒の流れを切り換えるための複数の電磁弁を備え、これら電磁弁として請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載の電磁弁を使用し、この電磁弁を制御することによって複数の運転モードを切り換えて実行することを特徴とする。
請求項１の発明によれば、弁室、流入口、流出口、弁シート、及び、弁ホルダを有する弁本体と、先端にパイロット弁体が設けられたプランジャと、このプランジャと弁シートの間の弁室内に移動可能に配置された主弁体と、この主弁体とプランジャの間に形成されるパイロット室と、主弁体に形成され、パイロット弁体により開閉されてパイロット室と流出口とを選択的に連通・遮断するパイロットオリフィスと、主弁体に形成され、パイロット室と弁室とを連通させる均圧孔と、電磁コイルを備え、この電磁コイルへの通電制御によってプランジャが移動することで、主弁体が弁シートに当接して流入口と流出口の間を遮断した状態と、主弁体が弁ホルダに当接して流入口と流出口の間を連通させた状態とする電磁弁において、弁ホルダに当接する主弁体の端面の内側を切削することにより形成された削除部を設けたので、主弁体と弁ホルダとの接触面積が減少し、オイルによる両者の張り付きを抑制若しくは解消することができるようになる。
また、弁ホルダに当接する主弁体の端面の内側を切削することで削除部が構成されているので、主弁体の移動にも支障が生じない。これらにより、主弁体が弁ホルダから離れ易くなり、動作不良が発生し難くなるので、請求項４の発明の如き冷凍装置や請求項５の発明の如き車両用空気調和装置に用いられた場合に極めて有効となる。
特に、本発明では削除部を、内側に向かう程、弁ホルダから離間するよう斜めに削られた構成としたので、弁ホルダに当接する主弁体の端面の強度を維持することができるようになる。
この場合、請求項２の発明の如く主弁体の端面の外径をΦＤ、内径をΦｄ、外径ΦＤの円の面積をＳＤ、内径Φｄの円の面積をＳｄとした場合に、Ｓｄ＞ＳＤ×０．７とすることにより、主弁体と弁ホルダとの接触面積が減少し、オイルによる両者の張り付きを効果的に抑制若しくは解消することができるようになる。
また、請求項３の発明の如く電磁コイルに通電されてプランジャが移動し、主弁体が弁ホルダに当接して流入口と流出口の間を連通させた状態とする所謂ノーマルクローズのパイロット式の電磁弁の場合には、電磁コイルが非通電となってプランジャが正常に動作しても、主弁体と弁ホルダとの張り付きが解消されなければ、正常な動作は期待できないが、請求項１の発明の如き主弁体、又は、弁ホルダの構造とすることにより、係る不都合を極めて有効に解消することができるようになる。
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき詳細に説明する。
図１は本発明を適用した冷凍装置の一実施形態の車両用空気調和装置１の構成図を示している。図１の車両用空気調和装置１を適用する実施例の車両は、エンジン（内燃機関）が搭載されていない電気自動車（ＥＶ）であって、バッテリに充電された電力で走行用の電動モータを駆動して走行するものであり（何れも図示せず）、車両用空気調和装置１も、バッテリの電力で駆動されるものとする。即ち、実施例の車両用空気調和装置１は、エンジン廃熱による暖房ができない電気自動車において、冷媒回路を用いたヒートポンプ運転により暖房モードを行い、更に、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、及び、最大冷房モードとしてのＭＡＸ冷房モードの各運転モードを選択的に実行するものである。
尚、車両として電気自動車に限らず、エンジンと走行用の電動モータを供用する所謂ハイブリッド自動車にも本発明は有効であり、更には、エンジンで走行する通常の自動車にも適用可能であることは云うまでもない。
実施例の車両用空気調和装置１は、電気自動車の車室内の空調（暖房、冷房、除湿、及び、換気）を行うものであり、冷媒を圧縮する電動式の圧縮機２と、車室内空気が通気循環されるＨＶＡＣユニット１０の空気流通路３内に設けられ、圧縮機２から吐出された高温高圧の冷媒が冷媒配管１３Ｇを介して流入し、この冷媒を車室内に放熱させる放熱器４と、暖房時に冷媒を減圧膨張させる電動弁から成る室外膨張弁６と、車室外に設けられて冷房時には放熱器として機能し、暖房時には蒸発器として機能すべく冷媒と外気との間で熱交換を行わせる室外熱交換器７と、冷媒を減圧膨張させる電動弁から成る室内膨張弁８と、空気流通路３内に設けられて冷房時及び除湿時に車室内外から冷媒に吸熱させる吸熱器９と、アキュムレータ１２等が冷媒配管１３により順次接続され、冷媒回路Ｒが構成されている。
そして、この冷媒回路Ｒには所定量の冷媒と潤滑用のオイルが充填されている。尚、室外熱交換器７には、室外送風機１５が設けられている。この室外送風機１５は、室外熱交換器７に外気を強制的に通風することにより、外気と冷媒とを熱交換させるものであり、これにより停車中（即ち、車速が０ｋｍ／ｈ）にも室外熱交換器７に外気が通風されるよう構成されている。
また、室外熱交換器７は冷媒下流側にレシーバドライヤ部１４と過冷却部１６を順次有し、室外熱交換器７から出た冷媒配管１３Ａは、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、及び、ＭＡＸ冷房モードで開放される冷房用の電磁弁１７を介してレシーバドライヤ部１４に接続され、過冷却部１６の出口側の冷媒配管１３Ｂは室内膨張弁８介して吸熱器９の入口側に接続されている。尚、レシーバドライヤ部１４及び過冷却部１６は構造的に室外熱交換器７の一部を構成している。
また、過冷却部１６と室内膨張弁８間の冷媒配管１３Ｂは、吸熱器９の出口側の冷媒配管１３Ｃと熱交換関係に設けられ、両者で内部熱交換器１９を構成している。これにより、冷媒配管１３Ｂを経て室内膨張弁８に流入する冷媒は、吸熱器９を出た低温の冷媒により冷却（過冷却）される構成とされている。
また、室外熱交換器７から出た冷媒配管１３Ａは冷媒配管１３Ｄに分岐しており、この分岐した冷媒配管１３Ｄは、暖房モードで開放される暖房用の電磁弁２１を介して内部熱交換器１９の下流側における冷媒配管１３Ｃに連通接続されている。この冷媒配管１３Ｃがアキュムレータ１２に接続され、アキュムレータ１２は圧縮機２の冷媒吸込側に接続されている。更に、放熱器４の出口側の冷媒配管１３Ｅは室外膨張弁６を介して室外熱交換器７の入口側に接続されている。
また、圧縮機２の吐出側と放熱器４の入口側の間の冷媒配管１３Ｇには、暖房モード、除湿冷房モード、及び、冷房モードで開放され、除湿暖房モードとＭＡＸ冷房モードで閉じられるリヒート用の電磁弁３０が介設されている。この場合、冷媒配管１３Ｇは電磁弁３０の上流側でバイパス配管３５に分岐しており、このバイパス配管３５は、除湿暖房モード及びＭＡＸ冷房モードで開放され、暖房モード、除湿冷房モード、及び、冷房モードで閉じられるバイパス用の電磁弁４０を介して室外膨張弁６の下流側の冷媒配管１３Ｅに連通接続されている。これらバイパス配管３５、電磁弁３０及び電磁弁４０によりバイパス装置４５が構成される。
このようなバイパス配管３５、電磁弁３０及び電磁弁４０によりバイパス装置４５を構成したことで、後述する如く圧縮機２から吐出された冷媒を室外熱交換器７に直接流入させる除湿暖房モードやＭＡＸ冷房モードと、圧縮機２から吐出された冷媒を放熱器４に流入させる暖房モード、除湿冷房モード、冷房モードとの切り換えを円滑に行うことができるようになる。
また、吸熱器９の空気上流側における空気流通路３には、外気吸込口と内気吸込口の各吸込口が形成されており（図１では吸込口２５で代表して示す）、この吸込口２５には空気流通路３内に導入する空気を車室内の空気である内気（内気循環モード）と、車室外の空気である外気（外気導入モード）とに切り換える吸込切換ダンパ２６が設けられている。更に、この吸込切換ダンパ２６の空気下流側には、導入した内気や外気を空気流通路３に送給するための室内送風機（ブロワファン）２７が設けられている。
また、図１において２３は実施例の車両用空気調和装置１に設けられた補助加熱装置としての補助ヒータである。実施例の補助ヒータ２３は電気ヒータであるＰＴＣヒータにて構成されており、空気流通路３の空気の流れに対して、放熱器４の空気上流側となる空気流通路３内に設けられている。そして、補助ヒータ２３に通電されて発熱すると、吸熱器９を経て放熱器４に流入する空気流通路３内の空気が加熱される。即ち、この補助ヒータ２３が所謂ヒータコアとなり、車室内の暖房を行い、或いは、それを補完する。
また、補助ヒータ２３の空気上流側における空気流通路３内には、当該空気流通路３内に流入し、吸熱器９を通過した後の空気流通路３内の空気（内気や外気）を補助ヒータ２３及び放熱器４に通風する割合を調整するエアミックスダンパ２８が設けられている。更に、放熱器４の空気下流側における空気流通路３には、ＦＯＯＴ（フット）、ＶＥＮＴ（ベント）、ＤＥＦ（デフ）の各吹出口（図１では代表して吹出口２９で示す）が形成されており、この吹出口２９には上記各吹出口から空気の吹き出しを切換制御する吹出口切換ダンパ３１が設けられている。
以上の構成で、次に実施例の車両用空気調和装置１の動作を説明する。実施例では暖房モード、除湿暖房モード、除湿冷房モード、冷房モード、及び、ＭＡＸ冷房モードの各運転モードを切り換えて実行する。
（１）暖房モード
オートモード或いはマニュアル操作により暖房モードが選択されると、電磁弁２１（暖房用）が開放され、電磁弁１７（冷房用）が閉じられる。また、電磁弁３０（リヒート用）は開放され、電磁弁４０（バイパス用）は閉じられる。
オートモード或いはマニュアル操作により暖房モードが選択されると、電磁弁２１（暖房用）が開放され、電磁弁１７（冷房用）が閉じられる。また、電磁弁３０（リヒート用）は開放され、電磁弁４０（バイパス用）は閉じられる。
そして、圧縮機２、及び、各送風機１５、２７が運転され、エアミックスダンパ２８は図１に破線で示す如く、室内送風機２７から吹き出されて吸熱器９を経た空気流通路３内の全ての空気が補助ヒータ２３及び放熱器４に通風される状態とされる。これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は電磁弁３０を経て冷媒配管１３Ｇから放熱器４に流入する。放熱器４には空気流通路３内の空気が通風されるので、空気流通路３内の空気は放熱器４内の高温冷媒（補助ヒータ２３が動作するときは当該補助ヒータ２３及び放熱器４）により加熱され、一方、放熱器４内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化する。
放熱器４内で液化した冷媒は当該放熱器４を出た後、冷媒配管１３Ｅを経て室外膨張弁６に至る。室外膨張弁６に流入した冷媒はそこで減圧された後、室外熱交換器７に流入する。室外熱交換器７に流入した冷媒は蒸発し、走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気中から熱を汲み上げる。即ち、冷媒回路Ｒがヒートポンプとなる。そして、室外熱交換器７を出た低温の冷媒は冷媒配管１３Ａ及び電磁弁２１及び冷媒配管１３Ｄを経て冷媒配管１３Ｃからアキュムレータ１２に入り、そこで気液分離された後、ガス冷媒が圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。放熱器４（補助ヒータ２３が動作するときは当該補助ヒータ２３及び放熱器４）にて加熱された空気は吹出口２９から吹き出されるので、これにより車室内の暖房が行われることになる。
（２）除湿暖房モード
次に、除湿暖房モードでは、電磁弁１７が開放され、電磁弁２１が閉じられる。また、電磁弁３０は閉じられ、電磁弁４０は開放されると共に、室外膨張弁６の弁開度は全閉とされる。そして、圧縮機２、及び、各送風機１５、２７が運転され、エアミックスダンパ２８は図１に破線で示す如く、室内送風機２７から吹き出されて吸熱器９を経た空気流通路３内の全ての空気が補助ヒータ２３及び放熱器４に通風される状態とされる。
次に、除湿暖房モードでは、電磁弁１７が開放され、電磁弁２１が閉じられる。また、電磁弁３０は閉じられ、電磁弁４０は開放されると共に、室外膨張弁６の弁開度は全閉とされる。そして、圧縮機２、及び、各送風機１５、２７が運転され、エアミックスダンパ２８は図１に破線で示す如く、室内送風機２７から吹き出されて吸熱器９を経た空気流通路３内の全ての空気が補助ヒータ２３及び放熱器４に通風される状態とされる。
これにより、圧縮機２から冷媒配管１３Ｇに吐出された高温高圧のガス冷媒は、放熱器４に向かうこと無くバイパス配管３５に流入し、電磁弁４０を経て室外膨張弁６の下流側の冷媒配管１３Ｅに至るようになる。このとき、室外膨張弁６は全閉とされているので、冷媒は室外熱交換器７に流入する。室外熱交換器７に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気により空冷され、凝縮する。室外熱交換器７を出た冷媒は冷媒配管１３Ａから電磁弁１７を経てレシーバドライヤ部１４、過冷却部１６と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。
室外熱交換器７の過冷却部１６を出た冷媒は冷媒配管１３Ｂに入り、内部熱交換器１９を経て室内膨張弁８に至る。室内膨張弁８にて冷媒は減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気は冷却され、且つ、当該空気中の水分が吸熱器９に凝結して付着するので、空気流通路３内の空気は冷却され、且つ、除湿される。吸熱器９で蒸発した冷媒は内部熱交換器１９を経て冷媒配管１３Ｃを介し、アキュムレータ１２に至り、そこを経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。
このとき、室外膨張弁６の弁開度は全閉とされているので、圧縮機２から吐出された冷媒が室外膨張弁６から放熱器４に逆流入する不都合を抑制若しくは防止することが可能となる。これにより、冷媒循環量の低下を抑制若しくは解消して空調能力を確保することができるようになる。更に、この除湿暖房モードにおいては、補助ヒータ２３が通電されて発熱する。これにより、吸熱器９にて冷却され、且つ、除湿された空気は補助ヒータ２３を通過する過程で更に加熱され、温度が上昇するので車室内の除湿暖房が行われることになる。
（３）除湿冷房モード
次に、除湿冷房モードでは、電磁弁１７が開放され、電磁弁２１が閉じられる。また、電磁弁３０は開放され、電磁弁４０は閉じられる。そして、圧縮機２、及び、各送風機１５、２７が運転され、エアミックスダンパ２８は図１に破線で示す如く、室内送風機２７から吹き出されて吸熱器９を経た空気流通路３内の全ての空気が補助ヒータ２３及び放熱器４に通風される状態とされる。これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は電磁弁３０を経て冷媒配管１３Ｇから放熱器４に流入する。放熱器４には空気流通路３内の空気が通風されるので、空気流通路３内の空気は放熱器４内の高温冷媒により加熱され、一方、放熱器４内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化していく。
次に、除湿冷房モードでは、電磁弁１７が開放され、電磁弁２１が閉じられる。また、電磁弁３０は開放され、電磁弁４０は閉じられる。そして、圧縮機２、及び、各送風機１５、２７が運転され、エアミックスダンパ２８は図１に破線で示す如く、室内送風機２７から吹き出されて吸熱器９を経た空気流通路３内の全ての空気が補助ヒータ２３及び放熱器４に通風される状態とされる。これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は電磁弁３０を経て冷媒配管１３Ｇから放熱器４に流入する。放熱器４には空気流通路３内の空気が通風されるので、空気流通路３内の空気は放熱器４内の高温冷媒により加熱され、一方、放熱器４内の冷媒は空気に熱を奪われて冷却され、凝縮液化していく。
放熱器４を出た冷媒は冷媒配管１３Ｅを経て室外膨張弁６に至り、開き気味で制御される室外膨張弁６を経て室外熱交換器７に流入する。室外熱交換器７に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気により空冷され、凝縮する。室外熱交換器７を出た冷媒は冷媒配管１３Ａから電磁弁１７を経てレシーバドライヤ部１４、過冷却部１６と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。
室外熱交換器７の過冷却部１６を出た冷媒は冷媒配管１３Ｂに入り、内部熱交換器１９を経て室内膨張弁８に至る。室内膨張弁８にて冷媒は減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気中の水分が吸熱器９に凝結して付着するので、空気は冷却され、且つ、除湿される。
吸熱器９で蒸発した冷媒は内部熱交換器１９を経て冷媒配管１３Ｃを介し、アキュムレータ１２に至り、そこを経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。この除湿冷房モードではコントローラ３２は補助ヒータ２３に通電しないので、吸熱器９にて冷却され、除湿された空気は放熱器４を通過する過程で再加熱（リヒート。暖房時よりも放熱能力は低い）される。これにより車室内の除湿冷房が行われることになる。
（４）冷房モード
次に、冷房モードでは、上記除湿冷房モードの状態において室外膨張弁６の弁開度が全開とされる。尚、エアミックスダンパ２８は図１に実線で示す如く、室内送風機２７から吹き出されて吸熱器９を通過した後の空気流通路３内の空気が、補助ヒータ２３及び放熱器４に通風される割合を調整するように動作する。また、補助ヒータ２３は通電されない。
次に、冷房モードでは、上記除湿冷房モードの状態において室外膨張弁６の弁開度が全開とされる。尚、エアミックスダンパ２８は図１に実線で示す如く、室内送風機２７から吹き出されて吸熱器９を通過した後の空気流通路３内の空気が、補助ヒータ２３及び放熱器４に通風される割合を調整するように動作する。また、補助ヒータ２３は通電されない。
これにより、圧縮機２から吐出された高温高圧のガス冷媒は電磁弁３０を経て冷媒配管１３Ｇから放熱器４に流入すると共に、放熱器４を出た冷媒は冷媒配管１３Ｅを経て室外膨張弁６に至る。このとき室外膨張弁６は全開とされているので冷媒はそれを通過し、そのまま室外熱交換器７に流入し、そこで走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気により空冷され、凝縮液化する。室外熱交換器７を出た冷媒は冷媒配管１３Ａから電磁弁１７を経てレシーバドライヤ部１４、過冷却部１６と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。
室外熱交換器７の過冷却部１６を出た冷媒は冷媒配管１３Ｂに入り、内部熱交換器１９を経て室内膨張弁８に至る。室内膨張弁８にて冷媒は減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気は冷却される。また、空気中の水分は吸熱器９に凝結して付着する。
吸熱器９で蒸発した冷媒は内部熱交換器１９を経て冷媒配管１３Ｃを介し、アキュムレータ１２に至り、そこを経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。吸熱器９にて冷却され、除湿された空気が吹出口２９から車室内に吹き出されるので（一部は放熱器４を通過して熱交換する）、これにより車室内の冷房が行われることになる。
（５）ＭＡＸ冷房モード（最大冷房モード）
次に、最大冷房モードとしてのＭＡＸ冷房モードでは、電磁弁１７が開放され、電磁弁２１が閉じられる。また、電磁弁３０は閉じられ、電磁弁４０は開放されると共に、室外膨張弁６の弁開度は全閉とされる。そして、圧縮機２、及び、各送風機１５、２７が運転され、エアミックスダンパ２８は補助ヒータ２３及び放熱器４に空気流通路３内の空気が通風されない状態とされる。但し、多少通風されても支障はない。また、補助ヒータ２３は通電されない。
次に、最大冷房モードとしてのＭＡＸ冷房モードでは、電磁弁１７が開放され、電磁弁２１が閉じられる。また、電磁弁３０は閉じられ、電磁弁４０は開放されると共に、室外膨張弁６の弁開度は全閉とされる。そして、圧縮機２、及び、各送風機１５、２７が運転され、エアミックスダンパ２８は補助ヒータ２３及び放熱器４に空気流通路３内の空気が通風されない状態とされる。但し、多少通風されても支障はない。また、補助ヒータ２３は通電されない。
これにより、圧縮機２から冷媒配管１３Ｇに吐出された高温高圧のガス冷媒は、放熱器４に向かうこと無くバイパス配管３５に流入し、電磁弁４０を経て室外膨張弁６の下流側の冷媒配管１３Ｅに至るようになる。このとき、室外膨張弁６は全閉とされているので、冷媒は室外熱交換器７に流入する。室外熱交換器７に流入した冷媒はそこで走行により、或いは、室外送風機１５にて通風される外気により空冷され、凝縮する。室外熱交換器７を出た冷媒は冷媒配管１３Ａから電磁弁１７を経てレシーバドライヤ部１４、過冷却部１６と順次流入する。ここで冷媒は過冷却される。
室外熱交換器７の過冷却部１６を出た冷媒は冷媒配管１３Ｂに入り、内部熱交換器１９を経て室内膨張弁８に至る。室内膨張弁８にて冷媒は減圧された後、吸熱器９に流入して蒸発する。このときの吸熱作用で室内送風機２７から吹き出された空気は冷却される。また、空気中の水分は吸熱器９に凝結して付着するので、空気流通路３内の空気は除湿される。吸熱器９で蒸発した冷媒は内部熱交換器１９を経て冷媒配管１３Ｃを介し、アキュムレータ１２に至り、そこを経て圧縮機２に吸い込まれる循環を繰り返す。このとき、室外膨張弁６は全閉とされているので、同様に圧縮機２から吐出された冷媒が室外膨張弁６から放熱器４に逆流入する不都合を抑制若しくは防止することが可能となる。これにより、冷媒循環量の低下を抑制若しくは解消して空調能力を確保することができるようになる。
ここで、前述した冷房モードでは放熱器４に高温の冷媒が流れているため、放熱器４からＨＶＡＣユニット１０への直接の熱伝導が少なからず生じるが、このＭＡＸ冷房モードでは放熱器４に冷媒が流れないため、放熱器４からＨＶＡＣユニット１０に伝達される熱で吸熱器９からの空気流通路３内の空気が加熱されることも無くなる。そのため、車室内の強力な冷房が行われ、特に外気温度が高いような環境下では、迅速に車室内を冷房して快適な車室内空調を実現することができるようになる。
（６）暖房、除湿暖房、除湿冷房、冷房、ＭＡＸ冷房の各運転モードの切換
空気流通路３内を流通される空気は上記各運転モードにおいて吸熱器９からの冷却や放熱器４（及び補助ヒータ２３）からの加熱作用（エアミックスダンパ２８で調整）を受けて吹出口２９から車室内に吹き出される。そして、外気温度や車室内の温度、ブロワ電圧や日射量等と、車室内の設定温度とに基づいて各運転モードが切り換えられ、吹出口２９から吹き出される空気の温度が目標の吹出温度に制御される。
空気流通路３内を流通される空気は上記各運転モードにおいて吸熱器９からの冷却や放熱器４（及び補助ヒータ２３）からの加熱作用（エアミックスダンパ２８で調整）を受けて吹出口２９から車室内に吹き出される。そして、外気温度や車室内の温度、ブロワ電圧や日射量等と、車室内の設定温度とに基づいて各運転モードが切り換えられ、吹出口２９から吹き出される空気の温度が目標の吹出温度に制御される。
（７）電磁弁
次に、前述した車両用空気調和装置１の冷媒回路Ｒに接続された各電磁弁１７、２１、３０、４０の構造と動作について図２〜図６、図１１を参照しながら説明する。尚、実施例の電磁弁１７（冷房用）と電磁弁３０（リヒート用）は後述する電磁コイル５１に通電されて流路を閉じるノーマルオープンの電磁弁であり、電磁弁２１（暖房用）と電磁弁４０（バイパス用）は電磁コイル５１に通電されて流路を開くノーマルクローズの電磁弁であるが、基本構造は同様であるので、ここでは電磁弁４０(バイパス用）を例に採り、説明する。
次に、前述した車両用空気調和装置１の冷媒回路Ｒに接続された各電磁弁１７、２１、３０、４０の構造と動作について図２〜図６、図１１を参照しながら説明する。尚、実施例の電磁弁１７（冷房用）と電磁弁３０（リヒート用）は後述する電磁コイル５１に通電されて流路を閉じるノーマルオープンの電磁弁であり、電磁弁２１（暖房用）と電磁弁４０（バイパス用）は電磁コイル５１に通電されて流路を開くノーマルクローズの電磁弁であるが、基本構造は同様であるので、ここでは電磁弁４０(バイパス用）を例に採り、説明する。
（７−１）電磁弁４０の構造
図２は電磁弁４０（バイパス用）の断面図を示している。尚、実施例の電磁弁４０は所謂パイロット式の電磁弁であり、弁部５２と、この弁部５２に螺着された取付台５３とから成る弁本体５４と、取付台５３を介して弁部５２に取付固定されたヨーク５５、案内スリーブ５６、及び、前記電磁コイル５１等から成るソレノイド５７を備えている。取付台５３の下側の弁部５２内には弁室５８が形成されており、この弁室５８の中央部に弁シート５９が突設され、弁室５８に流入口６１が開口して形成されていると共に、弁シート５９を介して流出口６２が開口形成されている。
図２は電磁弁４０（バイパス用）の断面図を示している。尚、実施例の電磁弁４０は所謂パイロット式の電磁弁であり、弁部５２と、この弁部５２に螺着された取付台５３とから成る弁本体５４と、取付台５３を介して弁部５２に取付固定されたヨーク５５、案内スリーブ５６、及び、前記電磁コイル５１等から成るソレノイド５７を備えている。取付台５３の下側の弁部５２内には弁室５８が形成されており、この弁室５８の中央部に弁シート５９が突設され、弁室５８に流入口６１が開口して形成されていると共に、弁シート５９を介して流出口６２が開口形成されている。
ソレノイド５７の案内スリーブ５６内には、下端（先端）にパイロット弁体６３が設けられたプランジャ６４が摺動自在に嵌挿されており、このプランジャ６４は上部コイルスプリング６６により常時弁シート５９側（下側）に付勢されている。そして、このプランジャ６４と弁シート５９の間の弁室５８内に上下移動自在に主弁体６７が配置されており、この主弁体６７とプランジャ６４との間にパイロット室６８が形成されている。
主弁体６７は円柱状を呈しており、その中央部には縦方向に貫通するパイロットオリフィス６９が穿設されている。このパイロットオリフィス６９はパイロット室６８と流出口６２とを選択的に連通・遮断する。また、主弁体６７にはパイロット室６８と弁室５８とを連通させる均圧孔７１が形成されている。
主弁体６７は降下した状態でその下側の円環状の端面６７Ａが弁シート５９に当接し、流入口６１と流出口６２とを遮断する。また、上昇してその上側の円環状の端面６７Ｂが取付台５３の下面に構成された円環状の弁ホルダ７２に当接し、その状態で主弁体６７は流入口６１と流出口６２を連通させる。７３は主弁体６７の下側の弁室５８内に挿入された下部コイルバネであり、常時主弁体６７をプランジャ６４側（上側）に付勢している。
ここで、図３は前記主弁体６７の上側の円環状の端面６７Ｂが、取付台５３の下面に形成された円環状の弁ホルダ７２に当接する部分（当接面７４とする）を模式的に示したものである。実施例の主弁体６７では、図１１に示す従来の主弁体の当接面７４Ａの内側部分を切削することにより、当接面７４の内側に削除部７６が形成されており、この削除部７６の分、実施例の端面６７Ｂの当接面７４（図３）は、従来の当接面７４Ａ（図１１）より面積が縮小されている。
即ち、当接面７４（７４Ａ）の外径をΦＤ、内径をΦｄ、ΦＤの円の面積をＳＤ、Φｄの円の面積をＳｄとした場合、従来の当接面７４Ａの場合、Ｓｄ＝ＳＤ×０．４９であったものが、実施例では、Ｓｄ＝ＳＤ×０．８１とされている。尚、後述する如くオイルによる主弁体６７と弁ホルダ７２との張り付きを抑制する効果を得るためには、Ｓｄ＞ＳＤ×０．７であることが必要であることが実験により求められている。
（７−２）電磁弁４０の動作
次に、図２、図４〜図６を参照しながら電磁弁４０の動作を説明する。図２は電磁コイル５１が非通電の状態を示している。この状態では、プランジャ６４は自重と上部コイルバネ６６からの付勢力で降下し、下部コイルバネ７３に抗して主弁体６７を押し下げ、下側の端面６７Ａを弁シート５９に当接させている。また、この状態でプランジャ６４のパイロット弁体６３は、主弁体６７のパイロットオリフィス６９の上端を塞ぐので、パイロット室６８と流出口６２は遮断されている。これが電磁弁４０が閉じた状態である。
次に、図２、図４〜図６を参照しながら電磁弁４０の動作を説明する。図２は電磁コイル５１が非通電の状態を示している。この状態では、プランジャ６４は自重と上部コイルバネ６６からの付勢力で降下し、下部コイルバネ７３に抗して主弁体６７を押し下げ、下側の端面６７Ａを弁シート５９に当接させている。また、この状態でプランジャ６４のパイロット弁体６３は、主弁体６７のパイロットオリフィス６９の上端を塞ぐので、パイロット室６８と流出口６２は遮断されている。これが電磁弁４０が閉じた状態である。
この状態で電磁コイル５１が通電されると、起磁力により上部コイルバネ６６に抗してプランジャ６４が上昇する。これにより、パイロット弁体６３が主弁体６７のパイロットオリフィス６９から離間してその上端を開くので、パイロット室６８と流出口６２が連通される（図４の状態）。
パイロットオリフィス６９が開くと、主弁体６７の上下の差圧（パイロット室６８と弁室５８の圧力差）と下部コイルバネ７３の付勢力により主弁体６７が上昇するので、下側の端面６７Ａが弁シート５９から離間し、流入口６１と流出口６２が連通される。これにより、冷媒（オイルを含む）は流入口６１、弁室５８、流出口６２の経路で流れることになる。また、主弁体６７の上側の端面６７Ｂの当接面７４が、取付台５３の下面に形成された弁ホルダ７２に当接する（図５の状態）。
電磁弁４０は電磁コイル５１に通電されている間、図５の開状態が保持される。そして、電磁コイル５１が非通電となると、起磁力が無くなるため、上部コイルバネ６６の付勢力によりプランジャ６４が降下し、パイロット弁体６３が主弁体６７に当接してパイロットオリフィス６９を閉じる（図６の状態）。そして、更に下部コイルバネ７３に抗してプランジャ６４が主弁体６７を押し下げるので、やがて主弁体６７の下側の端面６７Ａが弁シート５９に当接する。これにより、流入口６１と流出口６２を遮断した閉状態となる（図２）。
ここで、電磁弁４０の弁本体５４内を流れる冷媒中には圧縮機２を潤滑するためのオイルが含まれている。このオイルの粘性が高い場合、図５や図６に示す如く主弁体６７の上側の端面６７Ｂの当接面７４が弁ホルダ７２に当接したとき、この弁ホルダ７２に当接面７４が張り付いてしまい、電磁コイル５１が非通電となってプランジャ６４が正常に降下したとしても、主弁体６７が降下できなくなって、電磁弁４０が閉じられなくなる危険性がある。しかしながら、本実施例では前述した如く当接面７４の内側に削除部７６が形成され、主弁体の端面の外径ΦＤの円の面積ＳＤと、内径Φｄの円の面積Ｓｄとの関係が、Ｓｄ＞ＳＤ×０．７（実施例ではＳｄ＝ＳＤ×０．８１）とされており、図１１の従来の当接面７４Ａに比してその接触面積が縮小されているので、オイルによる主弁体６７と弁ホルダ７２との張り付きを効果的に抑制若しくは解消することができるようになる。尚、面積Ｓｄの上限は、現実的に当接面７４Ａの強度が許容限界を超える値Ｓｄｍａｘｌｉｍである。即ち、Ｓｄは０．７より大きく、Ｓｄｍａｘｌｉｍより小さい範囲（Ｓｄｍａｘｌｉｍ＞Ｓｄ＞０．７）に設定すると良く、実施例では最も理想的なＳｄ＝ＳＤ×０．８１に設定している。
特に、実施例では主弁体６７の上側の端面６７Ｂの内側を切削することで削除部７６を形成しているので、弁室５８内における主弁体６７の上下移動に支障が生じることがない。これらにより、主弁体６７が弁ホルダ７２から離れ易くなり、動作不良が発生し難くなるので、車両用空気調和装置１の安定した動作を確保することができるようになる。
次に、図７及び図８は電磁弁４０の主弁体６７の当接面７４の他の実施例を示している。この場合、削除部７６は、内側（パイロットオリフィス６９側）に向かう程、弁ホルダ７２から離間するように斜めに削られている（図８）。これにより、弁ホルダ７２に当接する主弁体６７の上側の端面６７Ｂの強度を維持することができるようになる。
また、図９は電磁弁４０の主弁体６７の上側の端面６７Ｂ（弁ホルダ７２側の端面）の更にもう一つの他の実施例を示している。この場合、主弁体６７の円環状の上側の端面６７Ｂには、その円弧に沿って円環状の溝７７が切削により凹陥形成されている。主弁体６７が上昇した際、この溝７７の部分の端面６７Ｂは弁ホルダ７２に当接しないので、これにより、溝７７部分が円環状の非当接部７８となり、溝７７の内外に当接部７９が形成される。
このように、主弁体６７の上側の端面６７Ｂに円環状の当接部７９と非当接部７８を形成することでも、主弁体６７と弁ホルダ７２との接触面積が縮小されるので、オイルによる主弁体６７と弁ホルダ７２との張り付きを効果的に抑制若しくは解消することができるようになる。
また、図１０は電磁弁４０の主弁体６７の上側の端面６７Ｂ（弁ホルダ７２側の端面）の更にもう一つの他の実施例を示している。この場合、この場合、主弁体６７の円環状の上側の端面６７Ｂには、その円弧の中心から放射状に複数の溝８１が切削により凹陥形成されている。主弁体６７が上昇した際、この溝８１の部分の端面６７Ｂは弁ホルダ７２に当接しないので、これにより、溝８１部分が複数の非当接部８２となり、溝８１間に当接部８３が形成される。
このように、主弁体６７の上側の端面６７Ｂに放射状の当接部８３と非当接部８２を形成することでも、主弁体６７と弁ホルダ７２との接触面積が縮小されるので、オイルによる主弁体６７と弁ホルダ７２との張り付きを効果的に抑制若しくは解消することができるようになる。
尚、実施例では主弁体６７の弁ホルダ７２側の端面６７Ｂに当接部７９、８３や非当接部７８、８２を形成したが、それに限らず、当該端面６７Ｂが当接する弁ホルダ７２に図９や図１０と同様の当接部と非当接部を形成してもよい。
また、実施例ではバイパス用の電磁弁４０で本発明を説明したが、暖房用の電磁弁２１も同様であり、開閉が逆となる冷房用の電磁弁１７やリヒート用の電磁弁３０も主弁体６７と弁ホルダ７２との当接部分は同様の構造であるものとする。更にまた、実施例では車両用空気調和装置１に本発明の電磁弁を使用したが、請求項９以外の発明ではそれに限らず、冷媒とオイルが充填された冷媒回路から成るこの種冷凍装置に本発明は有効である。
１ 車両用空気調和装置
２ 圧縮機
３ 空気流通路
４ 放熱器
６ 室外膨張弁
７ 室外熱交換器
８ 室内膨張弁
９ 吸熱器
１７ 電磁弁（冷房）
２１ 電磁弁（暖房）
３０ 電磁弁（リヒート）
４０ 電磁弁（バイパス）
２３ 補助ヒータ（補助加熱装置）
３５ バイパス配管
５１ 電磁コイル
５８ 弁室
５９ 弁シート
６１ 流入口
６２ 流出口
６７ 主弁体
６７Ｂ 端面
７２ 弁ホルダ
７４ 当接面
７６ 削除部
７８、８２ 非当接部
７９、８３ 当接部
Ｒ 冷媒回路
２ 圧縮機
３ 空気流通路
４ 放熱器
６ 室外膨張弁
７ 室外熱交換器
８ 室内膨張弁
９ 吸熱器
１７ 電磁弁（冷房）
２１ 電磁弁（暖房）
３０ 電磁弁（リヒート）
４０ 電磁弁（バイパス）
２３ 補助ヒータ（補助加熱装置）
３５ バイパス配管
５１ 電磁コイル
５８ 弁室
５９ 弁シート
６１ 流入口
６２ 流出口
６７ 主弁体
６７Ｂ 端面
７２ 弁ホルダ
７４ 当接面
７６ 削除部
７８、８２ 非当接部
７９、８３ 当接部
Ｒ 冷媒回路
Claims (5)
- 弁室、流入口、流出口、弁シート、及び、弁ホルダを有する弁本体と、
先端にパイロット弁体が設けられたプランジャと、
該プランジャと前記弁シートの間の前記弁室内に移動可能に配置された主弁体と、
該主弁体と前記プランジャの間に形成されるパイロット室と、
前記主弁体に形成され、前記パイロット弁体により開閉されて前記パイロット室と前記流出口とを選択的に連通・遮断するパイロットオリフィスと、
前記主弁体に形成され、前記パイロット室と前記弁室とを連通させる均圧孔と、
電磁コイルを備え、
該電磁コイルへの通電制御によって前記プランジャが移動することで、前記主弁体が前記弁シートに当接して前記流入口と流出口の間を遮断した状態と、前記主弁体が前記弁ホルダに当接して前記流入口と流出口の間を連通させた状態とする電磁弁において、
前記弁ホルダに当接する前記主弁体の端面の内側を切削することにより形成された削除部を備え、
該削除部は、内側に向かう程、前記弁ホルダから離間するよう斜めに削られており、前記弁ホルダに当接する前記主弁体の端面の強度を維持しながら、前記主弁体と弁ホルダとの接触面積を減少させ、オイルによる当該主弁体と弁ホルダの張り付きを抑制若しくは解消する作用を有していることを特徴とする電磁弁。 - 前記主弁体の端面の外径をΦＤ、内径をΦｄ、前記外径ΦＤの円の面積をＳＤ、前記内径Φｄの円の面積をＳｄとした場合に、Ｓｄ＞ＳＤ×０．７としたことを特徴とする請求項１に記載の電磁弁。
- 前記電磁コイルに通電されて前記プランジャが移動し、前記主弁体が前記弁ホルダに当接して前記流入口と流出口の間を連通させた状態とすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電磁弁。
- 請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載の電磁弁を有する冷媒回路を備え、該冷媒回路内に冷媒とオイルが充填されていることを特徴とする冷凍装置。
- 冷媒を圧縮する圧縮機と、
車室内に供給する空気が流通する空気流通路と、
冷媒を放熱させて前記空気流通路から前記車室内に供給する空気を加熱するための放熱器と、
冷媒を吸熱させて前記空気流通路から前記車室内に供給する空気を冷却するための吸熱器と、
前記車室外に設けられた室外熱交換器と、
該室外熱交換器に流入する冷媒を減圧するための室外膨張弁と、
冷媒の流れを切り換えるための複数の電磁弁を備え、
これら電磁弁として請求項１乃至請求項３のうちの何れかに記載の電磁弁を使用し、該電磁弁を制御することによって複数の運転モードを切り換えて実行することを特徴とする車両用空気調和装置。
Priority Applications (5)
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