(57)【要約】  制御弁１は、弁室１８と、弁室１８と軸線方向に連通する弁孔２４と、弁室１８に流体を導入するための導入ポート１４と、を有するボディ１０と、弁孔２４の開口端部に設けられた弁座３２と、軸線方向に延びる外周面を有し、弁室１８側から弁座３２に着脱して弁部を開閉する弁体３８と、を備える。弁座３２は、弁孔２４の軸線に対して傾斜するテーパ状の弁座面３５を有する。弁体３８は、弁座面３５と軸線方向に対向する弁部面３９を有し、弁座面３５の内端から離れた位置にて弁座面３５に着脱する。弁部面３９と弁座面３５とのなす角度が、弁体３８の着脱ポイントＰよりも下流側において１０度以下である。
2017170836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弁室と、前記弁室と軸線方向に連通する弁孔と、前記弁室に流体を導入するための導入ポートと、を有するボディと、
前記弁孔の開口端部に設けられた弁座と、
軸線方向に延びる外周面を有し、前記弁室側から前記弁座に着脱して弁部を開閉する弁体と、
を備え、
前記弁座は、前記弁孔の軸線に対して傾斜するテーパ状の弁座面を有し、
前記弁体は、前記弁座面と軸線方向に対向する弁部面を有し、前記弁座面の内端から離れた位置にて前記弁座面に着脱し、
前記弁部面と前記弁座面とのなす角度が、前記弁体の着脱ポイントよりも下流側において１０度以下であることを特徴とする制御弁。
【請求項２】
前記弁部面は、前記軸線に対して前記弁座面よりも大きな角度で傾斜するテーパ状の面であることを特徴とする請求項１に記載の制御弁。
【請求項３】
前記弁部面と前記弁座面とのなす角度が、３度以上８度未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載の制御弁。
【請求項４】
前記弁座面の前記軸線に対する傾斜角度が、５８度以上６２度以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の制御弁。
【請求項５】
前記弁部面の前記軸線に対する傾斜角度が、６３度以上６７度以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の制御弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は制御弁に関し、特に弁部の摩耗を抑制するための構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用空調装置は、一般に、圧縮機、凝縮器、蒸発器等を冷媒循環通路に配置して構成される。この冷媒循環通路の切り替えや冷媒流量の調整等のために、種々の制御弁が設けられる（例えば特許文献１参照）。このような制御弁は、ボディに摺動可能に支持される作動ロッドを有し、その作動ロッドと一体に弁体が設けられる。作動ロッドは、ボディに一体に設けられたアクチュエータにより軸線方向に駆動され、弁体を弁部の開閉方向に作動させる。開弁時に導入された冷媒の多くは、作動ロッドの外周面に沿って軸線方向に導かれて弁孔を通過する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２８７３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、圧縮機の吐出冷媒には金属粉などの異物が含まれることがある。圧縮機のピストン周辺の摩耗等で発生するものである。そのような異物が制御弁に流入すると、作動ロッドの壁面に沿って流れて弁座に衝突し易くなる。特に弁体の弁座への着脱ポイントに異物が直接衝突すると、その着脱ポイント周辺にエロージョンが発生し、閉弁時の弁漏れを引き起こすといった問題があった。また、高速の液冷媒が弁部を通過する際にキャビテーションを生じさせ、それがエロージョンを発生させるといった問題もあった。なお、このような問題は、空調装置用の制御弁に限らず、作動流体に固体粒子が含まれる装置に適用される制御弁であれば生じ得る。【０００５】
本発明の目的の一つは、制御弁の弁部の摩耗を抑制できる構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様の制御弁は、弁室と、弁室と軸線方向に連通する弁孔と、弁室に流体を導入するための導入ポートと、を有するボディと、弁孔の開口端部に設けられた弁座と、軸線方向に延びる外周面を有し、弁室側から弁座に着脱して弁部を開閉する弁体と、を備える。【０００７】
弁座は、弁孔の軸線に対して傾斜するテーパ状の弁座面を有する。弁体は、弁座面と軸線方向に対向する弁部面を有し、弁座面の内端から離れた位置にて弁座面に着脱する。弁部面と弁座面とのなす角度が、弁体の着脱ポイントよりも下流側において１０度以下である。【０００８】
この態様の制御弁は、弁体の着脱ポイントが弁部面の外端近傍にあり、弁座面の内端から離れる。そのような構成において、弁部面と弁座面とのなす角度が、その着脱ポイントよりも下流側において１０度以下とされる。それにより、後述の実施形態に示すように、定常制御状態においてその着脱ポイント付近における流速を抑えることができる。その結果、着脱ポイントにおけるエロージョンの発生を抑制でき、弁漏れを防止又は抑制することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、制御弁の弁部の摩耗を抑制できる構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る制御弁の構成を示す断面図である。
【図２】図１の上半部に対応する部分拡大断面図である。
【図３】弁部の詳細を示す図である。
【図４】弁部面および弁座面の角度とエロージョン抑制との関係を表す図である。
【図５】弁部を通過する冷媒の流速と弁の損傷具合との関係を表す実験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
図１は、実施形態に係る制御弁の構成を示す断面図である。
制御弁１は、自動車用空調装置の冷凍サイクルに設置される可変容量圧縮機（単に「圧縮機」という）の吐出容量を制御する電磁弁として構成されている。この圧縮機は、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（外部熱交換器）にて凝縮され、さらに膨張装置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。蒸発器で蒸発された冷媒は、再び圧縮機へと戻されて冷凍サイクルを循環する。
【００１３】
圧縮機は、圧縮用のピストンが連結された揺動板を備え、その揺動板の角度を変化させてピストンのストロークを変えることにより冷媒の吐出量を調整する。制御弁１は、その圧縮機の吐出室から制御室へ導入する冷媒流量を制御することで揺動板の角度、ひいてはその圧縮機の吐出容量を変化させる。なお、本実施形態の制御室はクランク室からなるが、変形例においてはクランク室内又はクランク室外に別途設けられた圧力室であってもよい。冷媒には例えば代替フロン（ＨＦＣ−１３４ａ）が使用されるが、他の冷媒（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ等）を使用してもよい。あるいは、二酸化炭素のように作動圧力が高い冷媒を用いてもよい。その場合には、冷凍サイクルに凝縮器に代わってガスクーラなどの外部熱交換器を配置してよい。
【００１４】
制御弁１は、圧縮機の吐出室と制御室とを連通させる冷媒通路に弁部を有し、吐出室から制御室に導入する冷媒流量を制御する。制御室と吸入室との間には制御室内の冷媒を吸入室へ漏洩させるためのオリフィス等も設けられるが、それらの図示および詳細な説明については省略する。制御弁１は、圧縮機の吸入圧力Ｐｓを設定圧力に保つように、吐出室から制御室に導入する冷媒流量を制御するいわゆるＰｓ感知弁として構成されている。制御弁１は、弁本体２とソレノイド３とを一体に組み付けて構成される。弁本体２は、段付円筒状のボディ１０、ボディ１０の内部に設けられた弁部等を備えている。
【００１５】
ボディ１０には、その上端側からポート１２，１４，１６が設けられている。ポート１４は吐出室に連通する「吐出室連通ポート」であり、吐出室から吐出圧力Ｐｄを導入する「導入ポート」として機能する。ポート１４の内方には弁室１８が形成されている。ポート１２は制御室に連通する「制御室連通ポート」であり、弁部を経た制御圧力Ｐｃの冷媒を制御室に向けて導出する「導出ポート」として機能する。ポート１２の内方には圧力室２０が形成されている。弁室１８の圧力室２０とは反対側には中間室２２が形成されている。中間室２２は、後述する作動ロッド３６の内部通路４０を介して圧力室２０と連通している。中間室２２の上端開口部に弁孔２４が形成されている。ポート１６は吸入室に連通する「吸入室連通ポート」であり、吸入室の吸入圧力Ｐｓを導入する。ポート１６の内方には作動室２６が形成されている。
【００１６】
ポート１４を覆うようにフィルタ部材２５が設けられている。フィルタ部材２５は、吐出冷媒に含まれる金属粉等の異物が弁室１８へ流入することを抑制するメッシュを含む。また、ポート１２を覆うようにフィルタ部材２７が設けられている。フィルタ部材２７は、制御室の冷媒に含まれる異物が圧力室２０へ流入することを抑制するメッシュを含む。
【００１７】
ボディ１０には、弁室１８と圧力室２０とをつなぐ第１ガイド孔２８と、中間室２２と作動室２６とをつなぐ第２ガイド孔３０とが、軸線方向に同軸状に設けられている。中間室２２の下部がテーパ状に縮径して第２ガイド孔３０に連通している。弁孔２４の弁室１８側の開口端部には、弁座３２がボディ１０に一体に形成されている。そして、ボディ１０の軸線に沿って長尺状の作動ロッド３６が挿通されている。
【００１８】
作動ロッド３６は、段付円柱状をなし、その一端側が第１ガイド孔２８に摺動可能に支持される一方、他端側が第２ガイド孔３０に摺動可能に支持されている。作動ロッド３６の軸線方向中間部には弁体３８が一体に設けられている。弁体３８は円筒状をなし、軸線方向に延びる外周面を有する。弁体３８が弁室１８側から弁座３２に着脱することにより弁部を開閉する。作動ロッド３６の上半部には内部通路４０が形成され、その内部通路４０の下端部が中間室２２に連通している。ポート１４から導入されて弁孔２４（弁部）を通過した冷媒は、内部通路４０に導かれ、圧力室２０に導出される。
【００１９】
ボディ１０の上端開口部にはばね受け４４が螺着されており、そのばね受け４４と作動ロッド３６との間にスプリング４６が介装されている。スプリング４６は、弁体３８を閉弁方向に付勢する。スプリング４６の荷重は、ばね受け４４のボディ１０への螺入量を変化させることで調整できる。
【００２０】
弁本体２とソレノイド３とは、筒状の接続部材４８を介して接続されている。接続部材４８は磁性材料からなる。ボディ１０の下端部が接続部材４８の上端部に圧入され、ケース５０の上端部が接続部材４８の下端部に圧入されている。ボディ１０、接続部材４８およびソレノイド３に囲まれる空間に作動室２６が形成されている。
【００２１】
ソレノイド３は、円筒状のケース５０と、ケース５０内に配設されたモールドコイル５２と、モールドコイル５２内に挿通された有底円筒状のスリーブ５４と、スリーブ５４内に固定されたコア５６と、コア５６と軸線方向に対向配置されたプランジャ５８とを含む。モールドコイル５２は、円筒状のボビン６０と、ボビン６０に巻回された電磁コイル６２を含む。モールドコイル５２の下端部には、リング状のプレート６４がモールドされている。プレート６４は磁性材料からなり、ケース５０とともにヨークを形成する。ケース５０は、その下端部が加締められてモールドコイル５２を固定し、その上端部が加締められて接続部材４８に固定されている。
【００２２】
プランジャ５８は、薄膜状のダイヤフラム６５を挟んで分割された２つのプランジャからなる。その一方の第１プランジャ６６がモールドコイル５２の内部に配置され、他方の第２プランジャ６８が作動室２６に配置されている。ダイヤフラム６５は、スリーブ５４の上端開口部を封止し、スリーブ５４内に基準圧力室を形成する。本実施形態において、この基準圧力室は真空状態とされているが、例えば大気を満たすようにしてもよい。ダイヤフラム６５は、可撓性を有する感圧部材であり、ポリイミドフィルムを複数枚重ねて構成されている。なお、変形例においては、ダイヤフラム６５として金属ダイヤフラムを採用してもよい。
【００２３】
第２プランジャ６８の上面中央には凹部７０が形成され、その中央のフラットな面が作動ロッド３６の下端面に当接する。第２プランジャ６８は、作動ロッド３６を下方から接離可能に支持する。第２プランジャ６８の上端部には、半径方向外向きに延びるフランジ部７２が設けられている。フランジ部７２の下面は、接続部材４８の上面と軸線方向に対向する。それにより、ソレノイド３の通電時にフランジ部７２と接続部材４８との間に軸線方向の吸引力を発生させ、弁体３８が閉弁方向に迅速に変位できるようにしている。接続部材４８の内方には段差が形成されており、その段差部と第２プランジャ６８との間にスプリング７４が介装されている。スプリング７４は、スプリング４６よりも大きなばね力を有し、弁体３８を開弁方向に付勢する。
【００２４】
第２プランジャ６８の下方には、スリーブ５４の中に第１プランジャ６６、コア５６およびスプリング７５を収容し、その開口部をダイヤフラム６５で封止したアセンブリが配置されている。すなわち、スリーブ５４の上端開口部には半径方向外向きに延出するフランジ部７６が設けられ、そのフランジ部７６と円環状のプレート７８との間にダイヤフラム６５が挟持されている。フランジ部７６とプレート７８とは、外周溶接により接合されている。上記アセンブリは、その上端部が接続部材４８の下端開口部に挿入された後に下方から環状部材８０を圧入することにより、接続部材４８ひいてはボディ１０に対して固定される。接続部材４８の下端面とプレート７８との間にはシール用のＯリング８２が介装されている。
【００２５】
スリーブ５４は、非磁性材料からなる上半部８４と、磁性材料からなる下半部８６とを溶接して構成されている。スリーブ５４内には、下半部８６側にコア５６が圧入され、上半部８４側に第１プランジャ６６が軸線方向に進退自在に配置されている。
【００２６】
コア５６の中心を軸線方向に延びるようにシャフト８８が設けられ、そのシャフト８８の一端に第１プランジャ６６が圧入されている。シャフト８８の他端は、コア５６の下端部に圧入された軸受部材９０によって支持されている。シャフト８８の途中には止輪９２が嵌合され、その止輪９２によって上方への移動が規制されるようにばね受け９４が設けられている。ばね受け９４と軸受部材９０との間には、スプリング７５が介装されている。スプリング７５は、シャフト８８を介して第１プランジャ６６をコア５６から離れる方向へ付勢する。スプリング７５の荷重は、ソレノイド３の組み付け段階においてスリーブ５４の底部を外部から押して変形させ、軸受部材９０の軸線方向位置を変えることにより調整できる。
【００２７】
ソレノイド３の内部を下方から封止するように端部材９６が設けられている。端部材９６は、耐食性を有する樹脂材からなり、モールドコイル５２と一体に設けられている。端部材９６は、電磁コイル６２につながる端子９８の一端を露出させるコネクタ部としても機能する。端子９８は、図示しない外部電源に接続される。また、外部からの異物の侵入を防止するために、端部材９６とケース５０との間にもシール用のＯリング９９が配設されている。
【００２８】
図２は、図１の上半部に対応する部分拡大断面図である。図３は、弁部の詳細を示す図であり、図２のＡ部拡大図を示す。図３（Ａ）は弁部の閉弁状態を示し、図３（Ｂ）は弁部の開弁状態を示す。
【００２９】
図２に示すように、作動ロッド３６は、その上部から下部に向けて大径部１００，中径部１０２，小径部１０４を有する段付円柱状をなす。大径部１００は第１ガイド孔２８に摺動可能に支持され、小径部１０４は第２ガイド孔３０に摺動可能に支持されている。大径部１００には弁体３８が一体に設けられている。中径部１０２は弁孔２４を貫通する。中径部１０２には、連通孔４２が側方に開口するように形成されている。連通孔４２は、内部通路４０と中間室２２とを連通させる。
【００３０】
すなわち、作動ロッド３６は、その上下の２点支持により安定に支持される。さらに、弁体３８をその２点の支持部の中間部に設ける構成としたため、弁体３８が弁孔２４の軸線に対して傾くことが防止または抑制され、弁部の開弁特性にヒステリシスを生じさせる可能性は極めて低い。また、弁体の傾きに起因する弁部での冷媒漏れを防止または抑制することができる。その結果、弁部の開弁特性を良好に維持することが可能となる。
【００３１】
第１ガイド孔２８，弁孔２４および第２ガイド孔３０をつなぐ通路は、作動ロッド３６の形状に対応して下方に向けて内径が段階的に小さくなるよう段付円孔状に形成されている。弁孔２４の上端開口部には上方に向かって拡径するテーパ面が形成され、そのテーパ面が弁座３２の弁座面３５となっている。弁孔２４と第２ガイド孔３０との間にも上方に向かって拡径するテーパ面が形成されている。
【００３２】
第１ガイド孔２８の下部には、円環状の凹溝からなる第１シール収容部１１０が設けられ、Ｏリング１１２が嵌着されている。Ｏリング１１２は、作動ロッド３６と第１ガイド孔２８との間隙をシールし、弁室１８から圧力室２０への冷媒の漏洩を規制する。一方、作動ロッド３６の小径部１０４には、円環状の凹溝からなる第２シール収容部１１４が設けられ、Ｏリング１１６が嵌着されている。Ｏリング１１６は、作動ロッド３６と第２ガイド孔３０との間隙をシールし、中間室２２から作動室２６への冷媒の漏洩を規制する。
【００３３】
図３に示すように、弁座３２は、テーパ状（逆円錐状）の弁座面３５を有する。この弁座面３５は、軸線方向に対して第１傾斜角θ１を有する。一方、弁体３８は、弁座面３５と軸線方向に対向するテーパ状（円錐状）の弁部面３９を有する。この弁部面３９は、軸線方向に対して第２傾斜角θ２を有する。第２傾斜角θ２は、第１傾斜角θ１よりも僅かに大きい。このような構成により、弁体３８は、弁座面３５の内端から離れた位置にて弁座面３５に着脱する。弁部面３９の外端近傍の位置が、弁体３８と弁座３２との着脱ポイントＰとなる。
【００３４】
本実施形態では、第１傾斜角θ１を６０度とし、第２傾斜角θ２を６５度としている。それにより、第１傾斜角θ１と第２傾斜角θ２との角度差（つまり弁部面３９と弁座面３５とのなす角度）が５度となるように設定されている。より詳細には、寸法公差として２度程度を考慮し、第１傾斜角θ１を５８度以上６２度以下とし、第２傾斜角θ２を６３度以上６７度以下としている。それにより、その角度差を１０度以下（好ましくは３度以上る８度以下）となるようにしている。このような角度設定により、後述のように弁座３２の着脱ポイントＰにおけるエロージョンを効果的に防止又は抑制することができる。
【００３５】
次に、図１を参照しつつ、制御弁１の動作について説明する。
制御弁１において、ソレノイド３が非通電のとき、つまり自動車用空調装置が動作していないときには、コア５６とプランジャ５８との間に吸引力が作用しない。また、吸入圧力Ｐｓが高いため、ダイヤフラム６５に当接した第１プランジャ６６は、スプリング７５の荷重に抗して下方へ変位する。一方、第２プランジャ６８は、スプリング７４によって第１プランジャ６６から離れるよう上方へ付勢されているため、作動ロッド３６を介して弁体３８をその全開位置に付勢する。このとき、圧縮機の吐出室からポート１４に導入された吐出圧力Ｐｄの冷媒は、全開状態の弁部を通過し、ポート１２から制御室へと流れることになる。したがって、制御圧力Ｐｃが上昇し、圧縮機は最小容量運転を行う。
【００３６】
一方、自動車用空調装置が起動されたときのように、電磁コイル６２に制御電流が供給されると、第１プランジャ６６がダイヤフラム６５を介してスプリング７４の付勢力に抗して第２プランジャ６８を吸引する。このため、第２プランジャ６８は、吸引されてダイヤフラム６５に当接されることにより下方へ移動し、これに伴って、弁体３８がスプリング４６により押し下げられて弁座３２に着座し、弁部は全閉状態になる。このとき、作動ロッド３６は、第２プランジャ６８から離間した状態となる。
【００３７】
こうして吸入室の吸入圧力Ｐｓが十分に低くなると、ダイヤフラム６５がその吸入圧力Ｐｓを感知して上方へ変位し、第２プランジャ６８が作動ロッド３６に当接する。このとき、電磁コイル６２に供給される制御電流を空調の設定温度に応じて小さくすると、第２プランジャ６８および第１プランジャ６６は吸着状態のまま一体となって、吸入圧力Ｐｓとスプリング４６，７４，７５の荷重とソレノイド３の吸引力とがバランスした位置まで上方へ移動する。これにより、弁体３８が第２プランジャ６８により押し上げられ、弁座３２から離れて所定の開度に設定される。したがって、吐出圧力Ｐｄの冷媒が開度に応じた流量に制御されて制御室に導入され、圧縮機は、制御電流に対応した容量の運転に移行するようになる。
【００３８】
電磁コイル６２に供給される制御電流が一定の場合、ダイヤフラム６５が吸入圧力Ｐｓを感知して弁開度を制御する。例えば冷凍負荷が大きくなって吸入圧力Ｐｓが高くなった場合には、弁体３８が作動ロッド３６，第２プランジャ６８，ダイヤフラム６５及び第１プランジャ６６と一体となって下方へ変位するので、弁開度が小さくなり、圧縮機は、吐出容量を増やすよう動作する。その結果、吸入圧力Ｐｓが低下して設定圧力に近づくようになる。逆に、冷凍負荷が小さくなって吸入圧力Ｐｓが低くなった場合は、弁体３８が上方へ変位して弁開度を大きくするので、圧縮機は、吐出容量を減らすよう動作する。その結果、吸入圧力Ｐｓが上昇して設定圧力に近づくようになる。このようにして、制御弁１は、吸入圧力Ｐｓがソレノイド３によって設定された設定圧力になるよう圧縮機の吐出容量を制御する。
【００３９】
図４は、弁部面および弁座面の角度とエロージョン抑制との関係を表す図である。図４（Ａ）は、弁座面３５の角度と着脱ポイントＰ付近のエロージョンとの関係を示す。同図の横軸は弁座面３５の角度（°）を示し、縦軸はエロージョンによるその着脱ポイントＰ付近の損傷度合いを示す。なお、ここでいう「角度」は、図３（Ａ）に示したように軸線に対する角度（第１傾斜角θ１）である。図４（Ｂ）は、弁部面３９と弁座面３５との角度差（θ２−θ１）と、定常制御時に着脱ポイントＰ付近を流れる冷媒の流速との関係を示す。同図の横軸は角度差（°）を示し、縦軸は流速（ｍ／ｓ）を示す。
【００４０】
本実施形態のように、ポート１４（導入ポート）から導入される冷媒が、弁体３８（作動ロッド３６）の側面に沿って弁孔２４の軸線方向に流れる構成である場合、図４（Ａ）に示すような関係が得られる。すなわち、弁座面３５の傾斜角度（第１傾斜角θ１）が小さくなるほど、エロージョンによる損傷度合いは大きくなり、その角度が大きくなるほど（９０度に近づくほど）、損傷度合いは小さくなる。このエロージョンの発生は、弁部を高速で通過する冷媒に金属粉等の異物が含まれることが主要因であると考えられる。その異物（固体粒子）が弁座面に衝突して紛体摩耗を発生させるのである。「エロージョン・コロージョン入門／流れがもたらす材料劣化現象」（日本工業出版）によれば、この種のエロージョンによる損傷に関して最も支配的な因子は、固体粒子の衝突角度であるとされる。金属粉のような延性材料では、２０〜３０度の衝突角度で損傷度合いが最大となり、９０度に近づくほど小さくなる。金属材料は、浅い角度で衝突する粒子の角で切削され易いためである。
【００４１】
本実施形態の場合、ポート１４から導入された冷媒の多くは、弁体３８の側面に当たって９０度方向転換し、軸線方向に流れるようになる。したがって、上記理論に則った結果が得られるようになる。このため、エロージョンのみを考慮すると、弁座面３５の角度は９０度に近いほど好ましいこととなる。また、開弁時における冷媒の流量を確保するために開弁性能を高く維持することを考慮すると、弁座面３５の角度を大きくすることが好ましい。一方、閉弁時における冷媒の漏れ（弁漏れ）を防止するために、弁体３８の弁座３２への着座性能を高く維持すべきことを考慮すると、弁座面３５の角度は９０度よりも小さくするのが好ましい。従来ではこの着座性能を考慮して４５度程度に設定することが多い。本実施形態では以上を考慮して、エロージョンによる損傷度合いが収束傾向にある６０度付近（５８度以上６２度以下）を採用することとした。
【００４２】
また発明者らは、弁座面３５と弁部面３９とのなす角度を小さくすることにより、対向する面間全体で圧力降下を発生させ、弁部の流速を低下させられる可能性があることに着目して以下の評価を行った。図４（Ｂ）は、弁座面３５の傾斜角度（第１傾斜角θ１）を６０度とし、弁座面３５と弁部面３９とのなす角度（第１傾斜角θ１と第２傾斜角θ２との角度差（θ２−θ１））を変化させたものである。同図によれば、角度差（θ２−θ１）を小さくするほど、定常制御時（つまり弁部の寸開時）における着脱ポイントＰ付近の流速が低くなることが分かる。これは、弁座面３５の着脱ポイントＰにおける異物の衝突速度を低下させるとともにキャビテーションの発生を抑制でき、その結果、エロージョンの発生を抑制できることを意味する。
【００４３】
発明者らの解析によれば、エロージョンの発生を効果的に抑制するためには流速を１７０ｍ／ｓ以下、より好ましくは１６５ｍ／ｓ以下とするのがよいことが分かった。ただし、角度差（θ２−θ１）をゼロにすると、弁体３８が弁座３２に対して面接触で着座することとなり、弁体３８の受圧面積が定まらず、上述したＰｓ感知弁としての制御を不安定にする虞もある。そこで、角度差（θ２−θ１）を１０度以下、好ましくは３度以上８度以下とした。そのために、弁部面３９の傾斜角度（第２傾斜角θ２）を、６３度以上６７度以下とした。
【００４４】
図５は、弁部を通過する冷媒の流速と弁の損傷具合との関係を表す実験結果を示す図である。同図の横軸は、着脱ポイント付近を流れる冷媒の流速（ｍ／ｓ）を示し、縦軸は着脱ポイント付近の所定時間における弁座面のエロージョンによる損傷度合いを定量化したものである。
【００４５】
この実験結果は、冷媒の流速を１７０ｍ／ｓ以下とすることで、エロージョンの発生を効果的に抑制できるとした上記解析結果と整合する。すなわち、流速を１７０ｍ／ｓ以下、好ましくは１６５ｍ／ｓ以下とするために、角度差（θ２−θ１）を１０度以下とすることで、エロージョンの発生を効果的に抑制でき、圧縮機の最大容量運転を確保できる。
【００４６】
以上に説明したように、本実施形態では、弁体３８の弁座３２への着脱ポイントＰが弁部面３９の外端近傍にあり、弁座面３５の内端から離れる。そのような構成において、弁座面３５の傾斜角度が６０度前後とされ、弁部面３９と弁座面３５とのなす角度が、その着脱ポイントＰよりも下流側において１０度以下とされる。それにより、図３（Ｂ）に示したように、定常制御時に着脱ポイントＰ付近の流速を抑えることができる。その結果、弁座３２の着脱ポイントＰにおけるエロージョンの発生を抑制でき、閉弁時の弁漏れやそれによる制御不良を防止又は抑制することができる。
【００４７】
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。
【００４８】
上記実施形態では、弁体を中空構造とし、弁部を経た冷媒をその弁体の内部通路を介して下流側に導出する構成を例示した。変形例においては、中実構造の弁体が弁座に着脱する構成とし、上記弁部の構成（つまり弁部面と弁座面との角度差が１０度以下となる構成）を採用してもよい。
【００４９】
上記実施形態では、導入ポートがボディの側方に開口する構成を例示した。変形例においては、導入ポートがボディの端部に開口する構成に対し、上記弁部の構成を適用してもよい。弁室に導入された冷媒が、弁体の外周面に沿って軸線方向に流れる構成であれば、上述した作用効果を得ることができる。
【００５０】
上記実施形態では、制御弁を可変容量圧縮機の吸入圧力Ｐｓを設定圧力に保つように容量制御を行ういわゆるＰｓ感知弁として構成した例を示したが、本発明の制御弁の制御方式や制御対象はこれらに限られない。例えば、ポート１６から制御圧力Ｐｃを導入し、制御圧力Ｐｃを設定圧力に保つように容量制御を行ういわゆるＰｃ感知弁として構成することもできる。
【００５１】
上記実施形態では、制御弁を可変容量圧縮機の吐出室から制御室に導入する冷媒流量を制御する制御弁として構成した例を示したが、制御室から吸入室に導出する冷媒流量を制御する制御弁として構成してもよい。
【００５２】
上記実施形態では、ソレノイド３としてプランジャ分割型のものを例示したが、単一のプランジャからなるソレノイドを採用してもよい。その場合、感圧部を作動ロッドとプランジャとの間、または作動ロッドに対してプランジャと反対側に設けてもよい。
【００５３】
上記実施形態では、弁部を駆動するアクチュエータとしてソレノイドを例示した。変形例においては、ステッピングモータその他のモータを採用してもよい。あるいは、電気的なアクチュエータでなく、感圧部が圧力を感知して弁部を駆動するなど、機械的なアクチュエータを採用してもよい。
【００５４】
上記実施形態では、可変容量圧縮機を制御対象とし、作動流体として冷媒の流れを制御する制御弁を例示した。変形例においては、膨張弁その他の制御弁に上記弁部の構成を適用してもよい。あるいは、固体粒子を含む他の作動流体の流れを制御する制御弁に上記弁部の構成を適用してもよい。
【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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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