三方弁および該三方弁を用いた車両用空調装置
【課題】電磁力などを用いることなく、弁筐内の流路を自動的に切り換えることが可能な三方弁を提供すること。
【解決手段】弁筐内の軸方向の一端部には第１の均圧室を、他端部には第２の均圧室を形成し、第１の均圧室の内部には、入口ポートから第２の出口ポートへの流路を閉止する方向に弁体を付勢する付勢手段を配置し、第２の均圧室には、入口ポートから流入する流体の一部を導入する均圧導入路を連結することで、入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも低い場合は、入口ポートから流入する流体が第１の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるとともに、入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも高い場合は、入口ポートから流入する流体が第２の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるように構成した。
【解決手段】弁筐内の軸方向の一端部には第１の均圧室を、他端部には第２の均圧室を形成し、第１の均圧室の内部には、入口ポートから第２の出口ポートへの流路を閉止する方向に弁体を付勢する付勢手段を配置し、第２の均圧室には、入口ポートから流入する流体の一部を導入する均圧導入路を連結することで、入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも低い場合は、入口ポートから流入する流体が第１の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるとともに、入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも高い場合は、入口ポートから流入する流体が第２の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるように構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は三方弁および該三方弁を用いた車両用空調装置に関し、詳しくは、流体の圧力に応じて弁筐内の流路が自動的に切り換えられるように構成された三方弁、および該三方弁を用いた車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン搭載自動車などの車両用空調装置では、冷房システムに蒸気圧縮式の冷凍サイクルが用いられ、暖房システムにはエンジン排熱が利用されていた。ところが近年、エンジン排熱が利用できない電気自動車などの開発・普及に伴い、一般の空調装置と同様に、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを用いて車両内の冷暖房を行う車両用空調装置が開発され、普及してきている。
【０００３】
ヒートポンプ式のエアコンを用いて冷暖房を行う場合、一般の空調装置では、四方弁によって冷媒の流れを切り換えることで、冷房運転と暖房運転との切り換えが行なわれる。
しかしながら、自動車などの車両用空調装置の場合は、空調装置の大型化を避けるために、四方弁を用いる代わりに、膨張弁をバイパスさせるように電磁弁を配置し、この電磁弁の開閉によって冷房運転と暖房運転とを切り換えることが行なわれている（例えば、特許文献１、２）。
【０００４】
図１０は、特許文献１，２に開示されているような、膨張弁をバイパスさせるように電磁弁を配置した車両用空調装置１００´を示したシステム構成図である。なお、図中の矢印Ｈは暖房運転時の冷媒の流れを、図中の矢印Ｃは冷房運転時の冷媒の流れを、それぞれ示している。
【０００５】
この車両用空調装置１００´は、図１０に示したように、冷媒を吸入して圧縮する冷媒圧縮機１１０と、この冷媒圧縮機１１０の下流側に接続された暖房用熱交換器１２０と、この暖房用熱交換器１２０の下流側に接続された室外熱交換器１４０と、この室外熱交換器１４０の下流側に接続された冷房用熱交換器１３０とが、環状に接続されて構成されている。
【０００６】
また、暖房用熱交換器１２０と室外熱交換器１４０との間には、第１の膨張弁１５０ａが配置されているとともに、この第１の膨張弁１５０ａを迂回するように形成されたバイパス流路１６２には、第１の電磁弁１６０ａが配置されている。
【０００７】
また、室外熱交換器１４０の下流には、流路が２つに分岐する分岐点Ａが形成されている。そして、この分岐点Ａの下流の一方側の流路１６４には、第２の電磁弁１６０ｂが配置されており、この第２の電磁弁１６０ｂの下流で冷媒圧縮機１１０へと接続している。さらに、分岐点Ａの下流の他方側の流路１６６には、第３の電磁弁１６０ｃと第２の膨張弁１５０ｂとが配置されており、この第２の膨張弁１５０ｂの下流で冷房用熱交換器１３０へと接続している。そして、この他方側の流路１６６は、冷房用熱交換器１３０の下流の合流点Ｂにて流路１６６と接続している。
【０００８】
冷媒圧縮機１１０から吐出された高圧冷媒は、先ず暖房用熱交換器１２０に流入する。この際、暖房運転時には、不図示のファンによって送風されて暖房用熱交換器１２０を通過する室内の空気と熱交換することで、流入した冷媒が放熱するとともに、通過する空気が加熱されるようになっている。そして、図１０に示したように、開放されたドア１２２（符号１２２Ｈ）から、加熱された空気が室内に流入するようになっている。一方、冷房運転時には、ドア１２２は閉止（符号１２２Ｃ）されるとともに、上述した不図示のファンは停止され、冷媒と室内の空気とが熱交換しないようになっている。
【０００９】
暖房用熱交換器１２０を通過した高圧冷媒は、次に室外熱交換器１４０に流入する。この際、暖房運転時には第１の電磁弁１６０ａが閉止されており、高圧冷媒は第１の膨張弁１５０ａを通過する。そして、第１の膨張弁１５０ａを通過した高圧冷媒は、ここで減圧膨張され、低圧冷媒となって、室外熱交換器１４０へと流入する。そして、流入した低圧冷媒と室外の空気とが熱交換されることで、流入した低圧冷媒が吸熱して加熱される。
【００１０】
一方、冷房運転時には第１の電磁弁１６０ａは開放されており、この第１の電磁弁１６０ａを通過した高圧冷媒は、減圧膨張されることなく室外熱交換器１４０へと流入する。そして、流入した高圧冷媒と室外の空気とが熱交換されることで、流入した高圧冷媒が放熱して冷却される。
【００１１】
室外熱交換器１４０を通過した冷媒は、次に流路１６８を介して分岐点Ａへと流入する。分岐点Ａには、上述したように、暖房運転時には低圧冷媒が流入し、冷房運転時には高圧冷媒が流入する。この際、暖房運転時には、第２の電磁弁１６０ｂが開放されるとともに、第３の電磁弁１６０ｃが閉止されるようになっているため、分岐点Ａに流入した低圧冷媒は、一方側の流路１６４を流れて冷媒圧縮機１１０へと流入する。一方、冷房運転時には、第２の電磁弁１６０ｂが閉止されるとともに、第３の電磁弁１６０ｃが開放されるようになっているため、分岐点Ａに流入した高圧冷媒は、他方側の流路１６６を流れて第２の膨張弁１５０ｂを通過し、ここで減圧膨張されて低圧冷媒となって、冷房用熱交換器１３０へと流入する。そして、流入した低圧冷媒と室内の空気とが熱交換されることで、流入した低圧冷媒が吸熱するとともに、室内の空気が冷却される。そして、冷房用熱交換器１３０を通過した低圧冷媒は、合流点Ｂにおいて一方側の流路１６４へと流入し、冷媒圧縮機１１０へと流入する。
【００１２】
このように、四方弁を用いる代わりに、第１の膨張弁１５０ａをバイパスさせるように電磁弁１６０ａが配置された車両用空調装置１００´にあっては、上述した分岐点Ａの様に、暖房運転時には流入する低圧冷媒を一方側の流路１６４へと流すとともに、冷房運転時には流入する高圧冷媒を他方側の流路１６６へと流すように構成される分岐点が存在する。図１０に示した車両用空調装置１００´では、上述したように、この分岐点Ａにおける冷媒流路の切り換えを、第２の電磁弁１６０ｂと第３の電磁弁１６０ｃの２つの電磁弁を相互に開閉することによって行なっている。
【００１３】
しかしながら、分岐点Ａにおける冷媒流路の切り換えを２つの電磁弁によって行なうことは、システムが複雑になるばかりか、空調装置の小型化の妨げにもなるものである。このような背景のもと、上述した分岐点Ａにおける冷媒流路の切り換えに好適に用いることのできる三方弁が、特許文献３に開示されている。
【００１４】
この特許文献３の三方弁は、電磁力によって弁体を移動させることで、流入する冷媒が低圧冷媒の場合には、入口ポートから流入した低圧冷媒を第１の出口ポートから流出させるとともに、流入する冷媒が高圧冷媒の場合には、入口ポートから流入した高圧冷媒を第２の出口ポートから流出させるように構成されている。したがって、この特許文献３の三方弁を上述した分岐点Ａに配置し、第１の出口ポートを一方側の流路１６４と接続し、第２の出口ポートを他方側の流路１６６と接続することで、上述した分岐点Ａにおける冷媒流路の切り換えを行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０００−１６０７２号公報
【特許文献２】特開２００４−１４２６４６号公報
【特許文献３】特開２００６−９７７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、この特許文献３の三方弁は、電磁力によって弁筐内の流路を切り換えるものであるが、電気自動車などにおいては出来るだけ消費電力を抑えることが要求されている。したがって、電磁力によらないで弁筐内の流路を自動的に切り換えられる三方弁の開発が望まれていた。
【００１７】
また、この特許文献３の三方弁では、磁気的駆動手段である電磁部などを設ける必要があるため、コストが嵩むとともに、小型化を図るのが困難であった。
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであって、電磁力などを用いることなく、弁筐内の流路を自動的に切り換えることが可能な三方弁、および該三方弁を用いた車両用空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、上述した目的を達成するために発明されたものであって、
本発明の三方弁は、
流体の流入口である入口ポート、並びに流体の流出口である第１の出口ポートおよび第２の出口ポートが形成された弁筐と、前記弁筐内においてその軸方向に移動可能に収容された弁体と、を備え、
前記弁体が弁筐内を軸方向に移動することで、前記入口ポートから流入する流体が第１の出口ポートまたは第２の出口ポートのいずれか一方から流出するように、前記弁筐内の流路が自動的に切り換えられるように構成された三方弁であって、
前記弁筐内の軸方向の一端部には第１の均圧室が画成されるとともに、該第１の均圧室の内部には、前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を閉止する方向に前記弁体を付勢する付勢手段が形成され、
前記弁筐内の軸方向の他端部には第２の均圧室が画成されるとともに、該第２の均圧室には前記入口ポートから流入する流体の一部を導入する均圧導入路が連通しており、該第２の均圧室は、この均圧導入路から導入される流体の圧力によって、前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を開放する方向に前記弁体を押圧するように構成されており、
前記入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも低い場合は、前記弁体が前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を閉止する方向に移動し、これにより前記入口ポートから流入する流体が第１の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるとともに、
前記入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも高い場合は、前記弁体が前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を開放する方向に移動し、これにより前記入口ポートから流入する流体が第２の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるように構成されていることを特徴とする。
【００１９】
このように、第１の均圧室の内部に収容された付勢手段の付勢力と、入口ポートから流入する流体の圧力と連動した第２の均圧室の押圧力によって、弁体を軸方向に移動させるように構成しているため、電磁力などを用いることなく、入口ポートから流入する流体の圧力に応じて弁筐内の流路を自動的に切り換えることができる。
【００２０】
また、電磁部などの磁気的駆動手段が不要であるため、三方弁の小型化を図ることができる。
また、上記発明において、
前記第１の均圧室および第２の均圧室が、前記弁筐内において感圧部材によって画成されていることが望ましい。
【００２１】
このように、第１の均圧室および第２の均圧室が、弁筐内において感圧部材によって画成されていれば、弁筐内の流路を流れる流体が、第１の均圧室や第２の均圧室内に浸入してしまうことを確実に防止することができ、本発明の三方弁の作動精度を向上させることができる。
【００２２】
また、上記発明において、
前記付勢手段が、少なくとも前記第１の均圧室内に配置された付勢部材によって構成されていることが望ましい。
【００２３】
このように、付勢部材によって付勢手段を構成すれば、第１の均圧室の内部に付勢手段を容易に形成することができる。
また、本発明の三方弁は、
流体の流入口である入口ポート、並びに流体の流出口である第１の出口ポートおよび第２の出口ポートが形成された弁筐と、前記弁筐内においてその軸方向に移動可能に収容された弁体と、を備え、
前記弁体が弁筐内を軸方向に移動することで、前記入口ポートから流入する流体が第１の出口ポートまたは第２の出口ポートのいずれか一方から流出するように、前記弁筐内の流路が自動的に切り換えられるように構成された三方弁であって、
前記弁筐内の軸方向の一端部には均圧室が画成され、該均圧室の内部には、前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を閉止する方向に前記弁体を付勢する付勢部材が配置されるとともに、該均圧室には前記入口ポートから流入する流体の一部を均圧室に導入する均圧導入路が連通しており、該均圧室は、この均圧導入路から導入される流体の圧力によって、前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を開放する方向に前記弁体を押圧するように構成され、
前記弁筐内の流路を流れる流体の圧力によって弁体に作用する軸方向の力が、その軸方向の両方向に作用するように構成されており、
前記入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも低い場合は、前記弁体が前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を閉止する方向に移動し、これにより前記入口ポートから流入する流体が第１の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるとともに、
前記入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも高い場合は、前記弁体が前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を開放する方向に移動し、これにより前記入口ポートから流入する流体が第２の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるように構成されていることを特徴とする。
【００２４】
このように、均圧室の内部に収容された付勢部材の付勢力と、入口ポートから流入する流体の圧力と連動した均圧室の押圧力によって、弁体を軸方向に移動させるように構成しているため、電磁力などを用いることなく、入口ポートから流入する流体の圧力に応じて弁筐内の流路を自動的に切り換えることができる。
【００２５】
また、弁筐内に画成される均圧室が一つであるため、弁筐の小型化を図ることが容易となる。
また、本発明の車両用空調装置は、上述した本発明の三方弁が用いられていることを特徴とする。
【００２６】
このような本発明の三方弁が用いられた車両用空調装置では、冷媒流路の切り換えを容易に行うことができる。
また、本発明の車両用空調装置は、
冷媒圧縮機から吐出された高圧冷媒が膨張弁によって減圧され、低圧冷媒となって再び冷媒圧縮機へと流入するとの冷凍サイクルを利用した車両用空調装置であって、
上述した本発明の三方弁が用いられているとともに、
前記三方弁の第１の均圧室には、前記膨張弁によって減圧された低圧冷媒を導入する低圧導入路が連通されていることを特徴とする。
【００２７】
このような低圧導入路が第１の均圧室に連通されていれば、三方弁に所定の圧力よりも低い低圧冷媒が流入している状態において、流入する低圧冷媒の圧力変動などによって、弁体が移動するのを確実に防ぐことができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、電磁力などを用いることなく、入口ポートから流入する流体の圧力に応じて弁筐内の流路が自動的に切り換えられるように構成された三方弁、および該三方弁を用いた車両用空調装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態の三方弁を説明するための模式図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施形態の三方弁を説明するための模式図である。
【図３】図３は、本発明の第３の実施形態の三方弁を説明するための模式図である。
【図４】図４は、本発明の第４の実施形態の三方弁を説明するための模式図である。
【図４Ａ】図４Ａは、弁体が図４の（ａ）に示した状態から、図４の（ｂ）に示した状態まで移動する過程を説明するための模式図である。
【図５】図５は、本発明の第５の実施形態の三方弁を説明するための模式図である。
【図６】図６は、本発明の第６の実施形態の三方弁を説明するための模式図である。
【図７】図７は、本発明の三方弁の最適な実施例を示した断面図である。
【図８】図８は、本発明の三方弁の最適な実施例を示した断面図である。
【図９】図９は、本発明の三方弁を用いた車両用空調装置のシステム構成図である。
【図１０】図１０は、特許文献１，２に開示されているような、膨張弁をバイパスさせるように電磁弁を配置した車両用空調装置のシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいてより詳細に説明する。
なお、以下の説明において、単に「上側」、「上面」、「下側」、「下面」と言う場合は、図の「上側」、「上面」、「下側」、「下面」を指すものとする。
【００３１】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態の三方弁を説明するための模式図である。
本実施形態の三方弁１は、図１に示したように、弁筐１０と、この弁筐１０の内部に収容された弁体２０とを備えている。
【００３２】
弁筐１０は中空の円筒形状をなしており、図１に示したように、この弁筐１０には、流体の流入口である入口ポート１２と、流体の流出口である第１の出口ポート１４ａおよび第２の出口ポート１４ｂとが形成されている。本実施形態におけるこれらの位置関係は、軸方向の一端側に第１の出口ポート１４ａが形成され、軸方向の他端側に第２の出口ポート１４ｂが形成されており、入口ポート１２は、この第１の出口ポート１４ａと第２の出口ポート１４ｂとの間に形成されている。
【００３３】
また、弁筐１０の軸方向の一端部には、第１の均圧室１６ａが画成されるとともに、弁筐１０の軸方向の他端部には、第２の均圧室１６ｂが画成されている。この第１の均圧室１６ａと第２の均圧室１６ｂは、それぞれ感圧部材であるダイアフラム３６ａおよびダイアフラム３６ｂによって画成され、弁筐１０の他の部分と仕切られている。
【００３４】
なお、後述するように、本実施形態の三方弁１においてこれらダイアフラム３６ａ、ダイアフラム３６ｂは必須の構成部材ではない。しかしながら、第１の均圧室１６ａおよび第２の均圧室１６ｂが、弁筐１０の内部においてダイアフラム３６ａ、３６ｂによって画成されていれば、弁筐１０の内部を流れる流体が、第１の均圧室１６ａや第２の均圧室１６ｂの内部に浸入してしまうことを確実に防止することができ、本発明の三方弁１の作動精度を向上させることができるため、好ましい。
【００３５】
弁体２０は、上述した弁筐１０の内部において、その軸方向に移動可能に収容されている。そして、弁体２０は、図１に示したように、第１の出口ポート１４ａまたは第２の出口ポート１４ｂを閉止する弁本体２２と、この弁本体２２と棒状部材２６ａで連結された第１のフランジ部２４ａと、弁本体２２と棒状部材２６ｂで連結された第２のフランジ部２４ｂと、から構成されている。そして、第１のフランジ部２４ａは、その上面において上述したダイアフラム３６ａと接合されており、同様に、第２のフランジ部２４ｂは、その下面において上述したダイアフラム３６ｂと接合されている。
【００３６】
また、図１に示したように、上述した第１の均圧室１６ａの内部には、弁体２０を軸方向の他端側に付勢する付勢手段として、バネ部材３０が配置されている。このバネ部材３０は、一端が弁筐１０の上面に固定されるとともに、他端が第１のフランジ部２４ａに接合されており、図１中の矢印Ｆ１に示したように、弁体２０を弁筐１０の軸方向の他端側に（すなわち、第２の出口ポート１４ｂを閉止する方向に）付勢した状態で配置されている。
【００３７】
また、図１に示したように、上述した第２の均圧室１６ｂには、均圧導入路３２が連通している。この均圧導入路３２は、弁筐１０の入口ポート１２の上流側と連絡しており、入口ポート１２から弁筐１０に流入する流体の一部を第２の均圧室１６ｂの内部に導入できるようになっている。すなわち、この均圧導入路３２が第２の均圧室１６ｂに連通していることによって、第２の均圧室１６ｂの内部の圧力が、入口ポート１２から弁筐１０の内部に流入する流体の圧力と等しくなるように構成されている。
【００３８】
したがって、上述した弁体２０の第２のフランジ部２４ｂには、ダイアフラム３６ｂを介して、第２の均圧室１６ｂの内部の圧力による押圧力Ｆ２が作用する。すなわち、第２の均圧室１６ｂは、均圧導入路３２から導入される流体の圧力によって、弁体２０を弁筐１０の軸方向の一端側に（すなわち、第２の出口ポート１４ｂを開放する方向に）押圧するように構成されている。
【００３９】
また弁筐１０の内部、図１において第１の出口ポート１４ａの上側には、弁体２０の軸方向の移動を制御するストッパ部１７が形成されている。このストッパ部１７は、弁体２０が軸方向に移動する際に、弁本体２２が適当な位置で停止するような場所に形成されているものである。
【００４０】
このように構成されている本発明の三方弁の作用について、図１の（ａ）および（ｂ）に基づいて詳細に説明する。
ここで、図１の（ａ）は、所定の圧力よりも低い低圧流体が入口ポート１２から弁筐１０に流入している状態を示した断面図、図１の（ｂ）は、所定の圧力よりも高い高圧流体が入口ポート１２から弁筐１０に流入している状態を示した断面図である。なお、図１の（ａ）および（ｂ）における矢印Ｆ１〜Ｆ４は、弁体２０に作用する軸方向の力を示しており、矢印の向きは力の作用方向を、矢印の大きさは、作用する力の相対的な大きさを示している。
【００４１】
図１の（ａ）に示した状態において、弁体２０には、バネ部材３０の付勢力Ｆ１、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２、および第１のフランジ部２４ａと弁本体２２との間を通過する低圧流体の圧力による流体押圧力Ｆ３とＦ４とが、それぞれ軸方向に作用している。同様に、図１の（ｂ）に示した状態においても、弁体２０には、バネ部材３０の付勢力Ｆ１、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２、および第２のフランジ部２４ｂと弁本体２２との間を通過する高圧流体の圧力による流体押圧力Ｆ３とＦ４とが、それぞれ軸方向に作用している。
【００４２】
ここで、流体押圧力Ｆ３は弁体２０を一端側に、流体押圧力Ｆ４は弁体２０を他端側に、それぞれ移動される方向に作用しているが、上述したように、弁筐１０は円筒形状に形成されており、第１のフランジ部２４ａの下面と、弁本体２２の上面とは、弁筐１０の内部の流路を流れる流体の圧力に対して、同じ受圧面積となっている。また同様に、図１の（ｂ）に示したように、第２のフランジ部２４ｂの上面と、弁本体２２の下面とは、弁筐１０の内部の流路を流れる流体の圧力に対して、同じ受圧面積となっている。
【００４３】
すなわち、図１の（ａ）および（ｂ）に示した状態において、弁体２０に作用する軸方向の４つの力の内、流体押圧力Ｆ３とＦ４とは相互に打ち消し合うため、弁体２０には、バネ部材３０の付勢力Ｆ１と、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２の２つの力が作用していると考えることができる。
【００４４】
また、上述したように、均圧導入路３２によって、第２の均圧室１６ｂの内部の圧力は、入口ポート１２から弁筐１０の内部に流入する流体の圧力と等しくなるように構成されている。したがって、第２の均圧室の押圧力Ｆ２は、入口ポート１２から弁筐１０の内部に流入する流体の圧力と連動しており、流体が高圧の場合は第２の均圧室の押圧力Ｆ２も大きくなり、流体が低圧の場合は第２の均圧室の押圧力Ｆ２も小さくなるようになっている。
【００４５】
したがって、図１の（ａ）に示したように、入口ポート１２から流入する流体の圧力が所定の圧力よりも低い低圧流体である場合は、第２の均圧室１６ｂの押圧力がバネ部材３０の付勢力よりも小さくなり、弁体２０が弁筐１０の内部を軸方向の他端側に移動する。そして、第１のフランジ部２４ａがストッパ部１７に当接する位置で弁体２０が停止し、弁本体２２によって第２の出口ポート１４ｂが閉止され、これにより入口ポート１２から流入する流体が第１の出口ポート１４ａから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成されるようになっている。
【００４６】
また、図１の（ｂ）に示したように、入口ポート１２から流入する流体の圧力が所定の圧力よりも高い高圧流体である場合は、第２の均圧室１６ｂの押圧力がバネ部材３０の付勢力よりも大きくなり、弁体２０が弁筐１０の内部を軸方向の一端側に移動する。そして、弁本体２２がストッパ部１７に当接する位置で弁体２０が停止し、弁本体２２によって第１の出口ポート１４ａが閉止され、これにより入口ポート１２から流入する流体が第２の出口ポート１４ｂから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成されるようになっている。
【００４７】
以上のとおり、本発明の三方弁１にあっては、入口ポート１２から流入する流体の圧力に応じて弁筐１０の内部の流路を自動的に切り換えることができるように構成されている。したがって、従来の三方弁のように、弁体を駆動させるのに電磁力を用いておらず、電磁部などの磁気的駆動手段が不要であるため、三方弁１の小型化を図ることができるようになっている。
【００４８】
なお、本実施形態の三方弁１では、流体押圧力Ｆ３とＦ４とが相互に打ち消し合うように構成されているが、本発明の三方弁１はこれに限定されない。例えば、弁本体２２の受圧面積と、第１のフランジ部２４ａの下側の受圧面積および第２のフランジ部２４ｂの上側の受圧面積とが異なる受圧面積に形成されていてもよい。この場合であっても、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が、流体押圧力Ｆ３およびＦ４の差分の絶対値よりもバネ部材３０の付勢力Ｆ１より小さければ、図１の（ａ）に示した如く弁体２０が軸方向の他端側に移動して、入口ポート１２から流入した流体が第１の出口ポート１４ａから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成される。また反対に、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が、流体押圧力Ｆ３およびＦ４の差分の絶対値よりもバネ部材３０の付勢力Ｆ１より大きければ、図１の（ｂ）に示した如く弁体２０が軸方向の一端側に移動して、入口ポート１２から流入した流体が第２の出口ポート１４ｂから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成される。
【００４９】
また、本実施形態の三方弁１では、上述したように、第１の均圧室１６ａおよび第２の均圧室１６ｂが、弁筐１０の内部において感圧部材であるダイアフラム３６ａ、３６ｂによって画成されている。しかしながら、本発明の三方弁１はこれに限定されず、例えば、弁体２０の第１のフランジ部２４ａや第２のフランジ部２４ｂによって、第１の均圧室１６ａおよび第２の均圧室１６ｂが画成されていてもよいものである。
【００５０】
＜第２の実施形態＞
図２は、本発明の第２の実施形態の三方弁を説明するための模式図であり、図２の（ａ）は、所定の圧力よりも低い低圧流体が入口ポート１２から弁筐１０に流入している状態を示した断面図、図２の（ｂ）は、所定の圧力よりも高い高圧流体が入口ポート１２から弁筐１０に流入している状態を示した断面図である。
【００５１】
この図２に示した第２の実施形態の三方弁１は、上述した第１の実施形態の三方弁１と、基本的には同様の構成であり、同一の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５２】
この第２の実施形態の三方弁１では、第１の均圧室１６ａの内部にバネ部材３０が配置されておらず、その代わりに、第１の均圧室１６ａに流体を導入する圧力導入路３８が連通されている点が、上述した第１の実施形態とは異なっている。
【００５３】
そして、この第２の実施形態の三方弁１では、第１の均圧室１６ａに導入された流体の流体圧が、ダイアフラム３６ａを介して弁体２０の第１のフランジ部２４ａに作用し、弁体２０を軸方向の他端側に付勢力Ｆ１´で付勢するように構成されている。すなわち、この第２の実施形態の三方弁１では、第１の均圧室１６ａに連通している圧力導入路３８が、弁体２０を軸方向の他端側に付勢する付勢手段を構成している。
【００５４】
なお、本発明の三方弁１において、この圧力導入路３８によって導入される流体の圧力は特に限定されるものではない。しかしながら、本実施形態のように、第１のフランジ部２４ａの上面の受圧面積と、第２のフランジ部２４ｂの下面の受圧面積とが等しく形成されている三方弁１の場合は、圧力導入路３８によって導入される流体の圧力は、図２の（ａ）に示した状態において、入口ポート１２から弁筐１０の内部に流入する低圧流体よりも高圧であるとともに、図２の（ｂ）に示した状態において、入口ポート１２から弁筐１０の内部に流入する高圧流体よりも低圧である必要がある。
【００５５】
このような圧力導入路３８が第１の均圧室１６ａに連通されていれば、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が、上述した付勢手段の付勢力Ｆ１´よりも小さい場合は、図２の（ａ）に示した如く弁体２０が軸方向の他端側に移動して、入口ポート１２から流入した流体が第１の出口ポート１４ａから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成される。また、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が、流体圧力Ｆ１´よりも大きい場合は、図２の（ｂ）に示した如く弁体２０が軸方向の一端側に移動して、入口ポート１２から流入した流体が第２の出口ポート１４ｂから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成される。
【００５６】
このように、本発明の三方弁１にあっては、第１の均圧室１６ａの内部に形成される付勢手段は、バネ部材３０などの付勢部材には限定されず、この第２の実施形態のように、第１の均圧室１６ａに低圧の流体を導入する圧力導入路３８であってもよいものである。
【００５７】
＜第３の実施形態＞
図３は、本発明の第３の実施形態の三方弁を説明するための模式図であり、図３の（ａ）は、所定の圧力よりも低い低圧流体が入口ポート１２から弁筐１０に流入している状態を示した断面図、図３の（ｂ）は、所定の圧力よりも高い高圧流体が入口ポート１２から弁筐１０に流入している状態を示した断面図である。
【００５８】
この図３に示した第３の実施形態の三方弁１は、上述した第１の実施形態の三方弁１と、基本的には同様の構成であり、同一の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５９】
この第３の実施形態の三方弁１は、上述した第１の実施形態の三方弁１とは異なり、図３に示したように、弁体２０が、第１の弁本体２２ａと、この第１の弁本体２２ａと棒状部材２６で連結された第２の弁本体２２ｂと、から構成されている。そして、第１の弁本体２２ａは、その上面において、第１の均圧室１６ａを画成するダイアフラム３６ａと接合されており、同様に、第２の弁本体２２ｂは、その下面において、第２の均圧室１６ｂを画成するダイアフラム３６ｂと接合されている。
【００６０】
また、この第３の実施形態の三方弁１では、第１の出口ポート１４ａおよび第２の出口ポート１４ｂの位置関係が、上述した第１の実施形態とは逆になっている。すなわち、図３に示したように、この第３の実施形態の三方弁１では、軸方向の一端側に第２の出口ポート１４ｂが形成されており、軸方向の他端側に第２の出口ポート１４ａが形成されている。
【００６１】
このような三方弁１であっても、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が、バネ部材３０の付勢力Ｆ１よりも小さい場合は、図３の（ａ）に示した如く弁体２０が軸方向の他端側に移動し、第１の弁本体２２ａが第２の出口ポート１４ｂを閉止して、入口ポート１２から流入した流体が第１の出口ポート１４ａから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成される。また、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が、バネ部材３０の付勢力Ｆ１よりも大きい場合は、図３の（ｂ）に示した如く弁体２０が軸方向の一端側に移動し、第２の弁本体２２ｂが第１の出口ポート１４ａを閉止して、入口ポート１２から流入した流体が第２の出口ポート１４ｂから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成される。
このように、本発明の三方弁１では、弁体２０が２つの弁本体２２ａ、２２ｂを備えるように構成することも可能である。
【００６２】
＜第４の実施形態＞
図４は、本発明の第４の実施形態の三方弁を説明するための模式図であり、図４の（ａ）は、所定の圧力よりも低い低圧流体が入口ポート１２から弁筐１０に流入している状態を示した断面図、図４の（ｂ）は、所定の圧力よりも高い高圧流体が入口ポート１２から弁筐１０に流入している状態を示した断面図である。
【００６３】
この図４に示した第４の実施形態の三方弁１は、上述した第１の実施形態の三方弁１と、基本的には同様の構成であり、同一の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６４】
この第４の実施形態の三方弁１は、上述した第１の実施形態の三方弁１とは異なり、図４に示したように、弁体２０が、第１の出口ポート１４ａまたは第２の出口ポート１４ｂを閉止する弁本体２２と、この弁本体２２と棒状部材２６ａで連結された第１のフランジ部２４ａと、から構成されている。また、弁本体２２の下面はダイアフラム３６ｂとは接合されておらず、図４の（ａ）に示した状態において、離接可能な状態で当接している。
【００６５】
このような三方弁１であっても、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が、バネ部材３０の付勢力Ｆ１よりも小さい場合は、図４の（ａ）に示した如く弁体２０が軸方向の他端側に移動し、弁本体２２が第２の出口ポート１４ｂを閉止して、入口ポート１２から流入した流体が第１の出口ポート１４ａから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成される。また、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が、バネ部材３０の付勢力Ｆ１よりも大きい場合は、図４の（ｂ）に示した如く弁体２０が軸方向の一端側に移動し、弁本体２２が第１の出口ポート１４ａを閉止して、入口ポート１２から流入した流体が第２の出口ポート１４ｂから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成される。
【００６６】
ここで、弁体２０が、図４の（ａ）に示した状態から、図４の（ｂ）に示した状態まで移動する過程を、図４Ａに基づいて詳細に説明する。
入口ポート１２から弁筐１０に流入する流体が低圧の流体から高圧の流体に切り換わると、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が、バネ部材３０の付勢力Ｆ１よりも大きくなり、図４Ａの（ｃ）に示したように、ダイアフラム３６ｂが膨張して、弁体２０を軸方向の一端側に移動させる。そして、弁体２０が図４Ａの（ｄ）に示した状態まで移動すると、弁本体２２とダイアフラム３６ｂとの間に、入口ポート１２から流入する高圧の流体が流入する。そして、この流入した流体の圧力による流体押圧力Ｆ３によって、弁本体２２をさらに軸方向に一端側に移動させることで、図４の（ｂ）に示した状態となるのである。
【００６７】
このように、本発明の三方弁１にあっては、上述したように、第１の出口ポート１４ａまたは第２の出口ポート１４ｂを閉止する弁本体２２と、この弁本体２２と棒状部材２６ａで連結された第１のフランジ部２４ａと、から弁体２０を構成することも可能である。
【００６８】
なお、この第４の実施形態の三方弁１にあっては、上述した第１の実施形態の三方弁１のように、第２の均圧室１６ｂを画成するダイアフラム３６ｂを省略することはできない。ダイアフラム３６ｂを省略すると、図４の（ｂ）に示した状態において、入口ポート１２から弁筐１０に流入した流体が、均圧導入路３２を介して循環してしまうからである。
【００６９】
＜第５の実施形態＞
図５は、本発明の第５の実施形態の三方弁を説明するための模式図であり、図５の（ａ）は、所定の圧力よりも低い低圧流体が入口ポート１２から弁筐１０に流入している状態を示した断面図、図５の（ｂ）は、所定の圧力よりも高い高圧流体が入口ポート１２から弁筐１０に流入している状態を示した断面図である。
【００７０】
この図５に示した第５の実施形態の三方弁１は、上述した第１の実施形態の三方弁１と、基本的には同様の構成であり、同一の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７１】
この第５の実施形態の三方弁１は、上述した第１の実施形態の三方弁１とは異なり、図５に示したように、弁体２０が、第１の出口ポート１４ａまたは第２の出口ポート１４ｂを閉止する弁本体２２だけから構成されている。また、弁本体２２の上面にはダイアフラム３６ａが接合されている。また、弁本体２２の上面にはバネ部材３０が当接しており、これにより、弁体２０は軸方向の他端側に付勢されている。さらに、弁本体２２の下面はダイアフラム３６ｂとは接合されておらず、図５の（ａ）に示した状態において、離接可能な状態で当接している。
【００７２】
このような三方弁１であっても、図５の（ａ）に示した状態において、弁本体２２と接合されているダイアフラム３６ａを介して、流体押圧力Ｆ３とＦ４とは相互に打ち消し合うように作用する。このため、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が、バネ部材３０の付勢力Ｆ１よりも小さい場合は、図５の（ａ）に示したように弁体２０が軸方向の他端側に移動し、弁本体２２が第２の出口ポート１４ｂを閉止して、入口ポート１２から流入した流体が第１の出口ポート１４ａから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成されるようになっている。また、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が、バネ部材３０の付勢力Ｆ１よりも大きい場合は、図５の（ｂ）に示したように弁体２０が軸方向の一端側に移動し、弁本体２２が第１の出口ポート１４ａを閉止して、入口ポート１２から流入した流体が第２の出口ポート１４ｂから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成される。
【００７３】
なお、弁体２０が図５の（ａ）に示した状態から、図５の（ｂ）に示した状態まで移動する過程については、上述した第４の実施形態と同様である。
このように、本発明の三方弁１にあっては、上述したように、弁体２０が、第１の出口ポート１４ａまたは第２の出口ポート１４ｂを閉止する弁本体２２だけから構成されていてもよいものである。
【００７４】
なお、この第５の実施形態の三方弁１にあっては、上述した第１の実施形態の三方弁１のように、第１の均圧室１６ａを画成するダイアフラム３６ａ、および第２の均圧室１６ｂを画成するダイアフラム３６ｂを省略することはできない。なぜなら、ダイアフラム３６ａを省略すると、図５の（ａ）に示した状態において、弁体２０には、バネ部材３０の付勢力Ｆ１と、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２と、流体押圧力Ｆ４とが作用した状態となるが、押圧力Ｆ２と流体押圧力Ｆ４とは打ち消し合うように作用するため、弁体２０はバネ部材３０によって軸方向の他端側に付勢された状態となる。そして、この状態で入口ポート１２から弁筐１０に流入する流体を低圧の流体から高圧の流体に切り換えても、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が大きくなるにつれて流体押圧力Ｆ４も大きくなるため、押圧力Ｆ２と流体押圧力Ｆ４とは打ち消し合い、弁体２０はバネ部材３０の付勢力Ｆ１によって軸方向の他端側に付勢された状態のままとなり、移動しないからである。
【００７５】
また、ダイアフラム３６ｂを省略すると、上述した第４の実施形態と同様に、図５の（ｂ）に示した状態において、入口ポート１２から弁筐１０に流入した流体が、均圧導入路３２を介して循環してしまうからである。
【００７６】
要するに、上述した第１〜５の実施形態の三方弁１のように、弁筐１０の一端部および他端部のそれぞれに均圧室が形成されている三方弁１にあっては、弁体２０は、弁筐１０の内部を軸方向に移動することで、入口ポート１２から流入する流体が第１の出口ポート１４ａまたは第２の出口ポート１４ｂのいずれか一方から流出するように、弁筐１０の内部の流路を切り換えられるように構成されていればよく、弁体２０の形状は特に限定されないものである。
【００７７】
＜第６の実施形態＞
図６は、本発明の第６の実施形態の三方弁を説明するための模式図であり、図６の（ａ）は、所定の圧力よりも低い低圧流体が入口ポート１２から弁筐１０に流入している状態を示した断面図、図６の（ｂ）は、所定の圧力よりも高い高圧流体が入口ポート１２から弁筐１０に流入している状態を示した断面図である。
【００７８】
この図６に示した第６の実施形態の三方弁１は、上述した第１の実施形態の三方弁１と、基本的には同様の構成であり、同一の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７９】
この第６の実施形態の三方弁１は、上述した第１〜５の実施形態の三方弁１とは異なり、図６に示したように、弁筐１０の軸方向の一端部だけに均圧室１６が形成されている。そして、均圧室１６の内部に配置されているバネ部材３０´は、上述した実施形態のバネ部材３０とは異なり、弁体２０を軸方向の一端側に（すなわち、第２の出口ポート１４ｂを閉止する方向に）付勢する状態で配置されている。
【００８０】
また、図６に示したように、上述した均圧室１６には、均圧導入路３２が連通しており、入口ポート１２から弁筐１０に流入する流体の一部が均圧室１６の内部に導入されるようになっている。
【００８１】
また、この第６の実施形態の三方弁１では、上述した第３の実施形態と同様、第１の出口ポート１４ａおよび第２の出口ポート１４ｂの位置関係が逆になっている。すなわち、図６に示したように、この第６の実施形態の三方弁１では、軸方向の一端側に第２の出口ポート１４ｂが形成されており、軸方向の他端側に第２の出口ポート１４ａが形成されている。
【００８２】
このような三方弁１であっても、流体押圧力Ｆ３とＦ４とは相互に打ち消し合うように作用する。このため、均圧室１６の押圧力Ｆ２が、バネ部材３０´の付勢力Ｆ１よりも小さい場合は、図６の（ａ）に示した如く弁体２０が軸方向の一端側に移動し、弁本体２２が第２の出口ポート１４ｂを閉止して、入口ポート１２から流入した流体が第１の出口ポート１４ａから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成される。また、均圧室１６の押圧力Ｆ２が、バネ部材３０´の付勢力Ｆ１よりも大きい場合は、図６の（ｂ）に示した如く弁体２０が軸方向の他一端側に移動し、弁本体２２が第１の出口ポート１４ａを閉止して、入口ポート１２から流入した流体が第２の出口ポート１４ｂから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成される。
【００８３】
このように、本発明の三方弁１にあっては、均圧室１６を弁筐１０の軸方向の一端部だけに画成し、この均圧室１６に弁体２０を軸方向の一端側に付勢する付勢部材（バネ部材３０´）を配置するとともに、この均圧室１６に均圧導入路３２を連通させることで構成することも可能である。
【００８４】
なお、この第６の実施形態の三方弁１にあっては、上述した第４の実施形態および第５の実施形態のような形状の弁体２０を採用することはできない。なぜなら、例えば、この第６の実施形態の三方弁１において、第４の実施形態のような弁体２０を採用したとすると、図６の（ａ）に示した状態において、弁体２０には、バネ部材３０´の付勢力Ｆ１と、均圧室１６の押圧力Ｆ２と、流体押圧力Ｆ３とが作用した状態となるが、押圧力Ｆ２と流体押圧力Ｆ３とは打ち消し合うように作用するため、弁体２０はバネ部材３０´によって軸方向の一端側に付勢された状態となる。そして、この状態で入口ポート１２から弁筐１０に流入する流体を低圧の流体から高圧の流体に切り換えても、均圧室１６の押圧力Ｆ２が大きくなるにつれて流体押圧力Ｆ３も大きくなるため、押圧力Ｆ２と流体押圧力Ｆ３とは打ち消し合い、弁体２０はバネ部材３０´の付勢力Ｆ１によって、軸方向の一端側に付勢された状態のままとなり、移動しないからである。
【００８５】
すなわち、この第６の実施形態の三方弁１のように軸方向の一端部にだけ均圧室が画成されている三方弁１にあっては、弁筐１０の内部の流路を流れる流体の圧力によって弁体２０に作用する軸方向の力が、その軸方向の一端向きと他端向きとの両方向に同時に作用するように構成されていなければならない。
【００８６】
＜車両用空調装置１００＞
上述した第１〜６の実施形態では、本発明の三方弁１を模式的な断面図を基に説明した。次に、本発明の三方弁１を用いた車両用空調装置１００について、図７〜図９を基に説明する。
【００８７】
図７および図８は、本発明の三方弁の最適な実施例を示した断面図であり、図７は、所定の圧力よりも低い低圧流体が入口ポートから弁筐に流入している状態を示した断面図、図８は、所定の圧力よりも高い高圧流体が入口ポートから弁筐に流入している状態を示した断面図である。
【００８８】
図７および図８に示した三方弁１は、上述した第１の実施形態で示した三方弁１と、基本的に同様の構成となっている。よって、同一の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８９】
ただし、この図７および図８に示した三方弁１では、弁筐１０の軸方向の略中央部に弁室１０Ａが形成されており、この弁室１０Ａの内部に弁本体２２が位置するように、弁体２０が弁筐１０の内部に収容されている。そして、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が、バネ部材３０の付勢力Ｆ１よりも小さい場合は、図７に示したように、弁体２０が軸方向の他端側に移動し、弁本体２２と弁室１０Ａの軸方向の他端側に形成された第２の弁座面１１ｂとが当接し、第２の出口ポート１４ｂへの流路を閉止することで、入口ポート１２から流入した流体が第１の出口ポート１４ａから流出するようになっている。また、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が、バネ部材３０の付勢力Ｆ１よりも大きい場合は、図８に示したように、弁体２０が軸方向の一端側に移動し、弁本体２２と弁室１０Ａの一端側に形成された第１の弁座面１１ａとが当接し、第１の出口ポート１４ａへの流路を閉止することで、入口ポート１２から流入した流体が第２の出口ポート１４ｂから流出するようになっている。
【００９０】
このように構成されている図７および図８に示した三方弁１では、弁本体２２が、弁室１０Ａの軸方向に形成されている第１の弁座面１１ａまたは第２の弁座面１１ｂと当接することで、第１の出口ポート１４ａまたは第２の出口ポート１４ｂへの流路を閉止するように構成されているため、軸方向の力が作用している弁本体２２によって、第１の出口ポート１４ａまたは第２の出口ポート１４ｂへの流路が確実に閉止されるようになっている。よって、この図７および図８に示した三方弁１では、閉止されている側の流路に流体が漏出し難くなっており、流体として、最高圧力で約３Ｍｐａとの高圧を示す冷媒を使用する空調装置などにおいても、好適に使用することができる。
【００９１】
また、この図７および図８に示した三方弁１では、第１の均圧室１６ａに低圧導入路３４が連通しており、第１の均圧室１６ａの内部に低圧の流体が導入されるようになっている。なお、この低圧導入路３４の作用効果については、後述する。
【００９２】
このような図７および図８に示した三方弁１は、特に、本発明の車両用空調装置１００に好適に使用することができる。
図９は、本発明の三方弁を用いた車両用空調装置のシステム構成図である。
【００９３】
この図９に示した車両用空調装置１００において、図１０に示した従来の車両用空調装置１００´と同一の構成部材には同一の符号を付すこととし、その詳細な説明を省略する。
【００９４】
この図９に示した車両用空調装置１００では、図１０に示した従来の車両用空調装置１００´に対して、分岐点Ａにおける冷媒流路の切り換えを２つの電磁弁１６０ｂ、１６０ｃによって行なうのではなく、上述した三方弁１で行なっている点が異なっている。
【００９５】
すなわち、この図９に示した車両用空調装置１００では、入口ポート１２を室外熱交換器１４０側の流路１６８と接続するとともに、第１の出口ポート１４ａが分岐点Ａの下流の一方側の流路１６４に、第２の出口ポート１４ｂが他方側の流路１６６に、それぞれ接続されるように三方弁１が配置されている。
【００９６】
このような車両用空調装置１００であれば、暖房運転時において分岐点Ａに流入した低圧冷媒は、三方弁１の弁筐１０の内部において自動的に流路が切り換えられて、第１の出口ポート１４ａから一方側の流路１６４へと流出する。また、冷房運転時において分岐点Ａに流入する高圧冷媒は、三方弁１の弁筐１０の内部において自動的に流路が切り換えられて、第２の出口ポート１４ｂから他方側の流路１６６へと流出する。
【００９７】
また、上述した低圧導入路３４は、図９に示したように、流路１６４の合流点Ｂと冷媒圧縮機１１０との間に接続されている。この流路１６４の合流点Ｂの下流には、暖房運転時、冷房運転時ともに、常に減圧膨張された低圧の冷媒が流れているため、低圧導入路３４から第１の均圧室１６ａの導入される冷媒は、常に低圧冷媒となる。
【００９８】
また、図７に示した状態においては、第１の出口ポート１４ａから流出した低圧冷媒が、低圧導入路３４を介して第１の均圧室１６ａに導入されることとなる。このため、図７および図８に示した三方弁１のように、第１のフランジ部２４ａの上面の受圧面積と、第２のフランジ部２４ｂの下面の受圧面積とが等しく形成されていれば、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２と、上述した低圧導入路３４を介して第１の均圧室１６ａに導入された低圧冷媒による流体押圧力Ｆ５とは常に打ち消し合うように作用するため、弁体２０には、バネ部材３０の付勢力Ｆ１だけが軸方向の他端側に作用している状態となる。
【００９９】
したがって、入口ポート１２から流入する低圧冷媒の圧力が変動したとしても、弁体２０には常に一定のバネ部材３０の付勢力Ｆ１が作用するため、流入する低圧冷媒の圧力の変動によって弁体２０が移動したりすることがなく、図７に示した状態において、第２の出口ポート１４ｂへの流路が確実に閉止されるようになっている。
【０１００】
なお、図８に示した状態においては、上述した流体押圧力Ｆ５は、第１の出口ポート１４ａへの流路を開放する方向に作用する。しかしながら、自動車用空調装置１００における低圧冷媒と高圧冷媒との圧力差は大きく、図８に示した状態にあっては、流体押圧力Ｆ５と比べて第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２は遥かに大きいため、特に問題とはならない。
【０１０１】
以上のとおり、本発明の車両用空調装置１００では、従来の車両用空調装置１００´のように、分岐点Ａにおける冷媒流路の切り換えを２つの電磁弁１６０ｂ、１６０ｃによって行なう必要がなく、システムを簡素に構成できるとともに、空調装置の小型化を図ることが可能となる。
【０１０２】
また、電磁力ではなく流入する冷媒の圧力によって分岐点Ａにおける冷媒の流路を切り換えるため、例えば電気自動車など、出来るだけ消費電力を抑えることが要求されている車両用空調装置において好適に使用できる。
【０１０３】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
１ 三方弁
１０ 弁筐
１０Ａ 弁室
１１ａ 第１の弁座面
１１ｂ 第２の弁座面
１２ 入口ポート
１４ａ 第１の出口ポート
１４ｂ 第２の出口ポート
１６ 均圧室
１６ａ 第１の均圧室
１６ｂ 第２の均圧室
１７ ストッパ部
２０ 弁体
２２ 弁本体
２２ａ 第１の弁本体
２２ｂ 第２の弁本体
２４ａ 第１のフランジ部
２４ｂ 第２のフランジ部
２６ 棒状部材
２６ａ 第１の棒状部材
２６ｂ 第２の棒状部材
３０ バネ部材
３２ 均圧導入路
３４ 低圧導入路
３６ａ 第１のダイアフラム
３６ｂ 第２のダイアフラム
３８ 圧力導入路
１００ 車両用空調装置
１１０ 冷媒圧縮機
１２０ 暖房用熱交換器
１２２ ドア
１３０ 冷房用熱交換器
１４０ 室外熱交換器
１５０ａ 第１の膨張弁
１５０ｂ 第２の膨張弁
１６０ａ 第１の電磁弁
１６０ｂ 第２の電磁弁
１６０ｃ 第３の電磁弁
１６２ バイパス流路
１６４ 一方側の流路
１６６ 他方側の流路
１６８ 流路
Ａ 分岐点
Ｂ 合流点
【技術分野】
【０００１】
本発明は三方弁および該三方弁を用いた車両用空調装置に関し、詳しくは、流体の圧力に応じて弁筐内の流路が自動的に切り換えられるように構成された三方弁、および該三方弁を用いた車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン搭載自動車などの車両用空調装置では、冷房システムに蒸気圧縮式の冷凍サイクルが用いられ、暖房システムにはエンジン排熱が利用されていた。ところが近年、エンジン排熱が利用できない電気自動車などの開発・普及に伴い、一般の空調装置と同様に、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを用いて車両内の冷暖房を行う車両用空調装置が開発され、普及してきている。
【０００３】
ヒートポンプ式のエアコンを用いて冷暖房を行う場合、一般の空調装置では、四方弁によって冷媒の流れを切り換えることで、冷房運転と暖房運転との切り換えが行なわれる。
しかしながら、自動車などの車両用空調装置の場合は、空調装置の大型化を避けるために、四方弁を用いる代わりに、膨張弁をバイパスさせるように電磁弁を配置し、この電磁弁の開閉によって冷房運転と暖房運転とを切り換えることが行なわれている（例えば、特許文献１、２）。
【０００４】
図１０は、特許文献１，２に開示されているような、膨張弁をバイパスさせるように電磁弁を配置した車両用空調装置１００´を示したシステム構成図である。なお、図中の矢印Ｈは暖房運転時の冷媒の流れを、図中の矢印Ｃは冷房運転時の冷媒の流れを、それぞれ示している。
【０００５】
この車両用空調装置１００´は、図１０に示したように、冷媒を吸入して圧縮する冷媒圧縮機１１０と、この冷媒圧縮機１１０の下流側に接続された暖房用熱交換器１２０と、この暖房用熱交換器１２０の下流側に接続された室外熱交換器１４０と、この室外熱交換器１４０の下流側に接続された冷房用熱交換器１３０とが、環状に接続されて構成されている。
【０００６】
また、暖房用熱交換器１２０と室外熱交換器１４０との間には、第１の膨張弁１５０ａが配置されているとともに、この第１の膨張弁１５０ａを迂回するように形成されたバイパス流路１６２には、第１の電磁弁１６０ａが配置されている。
【０００７】
また、室外熱交換器１４０の下流には、流路が２つに分岐する分岐点Ａが形成されている。そして、この分岐点Ａの下流の一方側の流路１６４には、第２の電磁弁１６０ｂが配置されており、この第２の電磁弁１６０ｂの下流で冷媒圧縮機１１０へと接続している。さらに、分岐点Ａの下流の他方側の流路１６６には、第３の電磁弁１６０ｃと第２の膨張弁１５０ｂとが配置されており、この第２の膨張弁１５０ｂの下流で冷房用熱交換器１３０へと接続している。そして、この他方側の流路１６６は、冷房用熱交換器１３０の下流の合流点Ｂにて流路１６６と接続している。
【０００８】
冷媒圧縮機１１０から吐出された高圧冷媒は、先ず暖房用熱交換器１２０に流入する。この際、暖房運転時には、不図示のファンによって送風されて暖房用熱交換器１２０を通過する室内の空気と熱交換することで、流入した冷媒が放熱するとともに、通過する空気が加熱されるようになっている。そして、図１０に示したように、開放されたドア１２２（符号１２２Ｈ）から、加熱された空気が室内に流入するようになっている。一方、冷房運転時には、ドア１２２は閉止（符号１２２Ｃ）されるとともに、上述した不図示のファンは停止され、冷媒と室内の空気とが熱交換しないようになっている。
【０００９】
暖房用熱交換器１２０を通過した高圧冷媒は、次に室外熱交換器１４０に流入する。この際、暖房運転時には第１の電磁弁１６０ａが閉止されており、高圧冷媒は第１の膨張弁１５０ａを通過する。そして、第１の膨張弁１５０ａを通過した高圧冷媒は、ここで減圧膨張され、低圧冷媒となって、室外熱交換器１４０へと流入する。そして、流入した低圧冷媒と室外の空気とが熱交換されることで、流入した低圧冷媒が吸熱して加熱される。
【００１０】
一方、冷房運転時には第１の電磁弁１６０ａは開放されており、この第１の電磁弁１６０ａを通過した高圧冷媒は、減圧膨張されることなく室外熱交換器１４０へと流入する。そして、流入した高圧冷媒と室外の空気とが熱交換されることで、流入した高圧冷媒が放熱して冷却される。
【００１１】
室外熱交換器１４０を通過した冷媒は、次に流路１６８を介して分岐点Ａへと流入する。分岐点Ａには、上述したように、暖房運転時には低圧冷媒が流入し、冷房運転時には高圧冷媒が流入する。この際、暖房運転時には、第２の電磁弁１６０ｂが開放されるとともに、第３の電磁弁１６０ｃが閉止されるようになっているため、分岐点Ａに流入した低圧冷媒は、一方側の流路１６４を流れて冷媒圧縮機１１０へと流入する。一方、冷房運転時には、第２の電磁弁１６０ｂが閉止されるとともに、第３の電磁弁１６０ｃが開放されるようになっているため、分岐点Ａに流入した高圧冷媒は、他方側の流路１６６を流れて第２の膨張弁１５０ｂを通過し、ここで減圧膨張されて低圧冷媒となって、冷房用熱交換器１３０へと流入する。そして、流入した低圧冷媒と室内の空気とが熱交換されることで、流入した低圧冷媒が吸熱するとともに、室内の空気が冷却される。そして、冷房用熱交換器１３０を通過した低圧冷媒は、合流点Ｂにおいて一方側の流路１６４へと流入し、冷媒圧縮機１１０へと流入する。
【００１２】
このように、四方弁を用いる代わりに、第１の膨張弁１５０ａをバイパスさせるように電磁弁１６０ａが配置された車両用空調装置１００´にあっては、上述した分岐点Ａの様に、暖房運転時には流入する低圧冷媒を一方側の流路１６４へと流すとともに、冷房運転時には流入する高圧冷媒を他方側の流路１６６へと流すように構成される分岐点が存在する。図１０に示した車両用空調装置１００´では、上述したように、この分岐点Ａにおける冷媒流路の切り換えを、第２の電磁弁１６０ｂと第３の電磁弁１６０ｃの２つの電磁弁を相互に開閉することによって行なっている。
【００１３】
しかしながら、分岐点Ａにおける冷媒流路の切り換えを２つの電磁弁によって行なうことは、システムが複雑になるばかりか、空調装置の小型化の妨げにもなるものである。このような背景のもと、上述した分岐点Ａにおける冷媒流路の切り換えに好適に用いることのできる三方弁が、特許文献３に開示されている。
【００１４】
この特許文献３の三方弁は、電磁力によって弁体を移動させることで、流入する冷媒が低圧冷媒の場合には、入口ポートから流入した低圧冷媒を第１の出口ポートから流出させるとともに、流入する冷媒が高圧冷媒の場合には、入口ポートから流入した高圧冷媒を第２の出口ポートから流出させるように構成されている。したがって、この特許文献３の三方弁を上述した分岐点Ａに配置し、第１の出口ポートを一方側の流路１６４と接続し、第２の出口ポートを他方側の流路１６６と接続することで、上述した分岐点Ａにおける冷媒流路の切り換えを行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０００−１６０７２号公報
【特許文献２】特開２００４−１４２６４６号公報
【特許文献３】特開２００６−９７７６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、この特許文献３の三方弁は、電磁力によって弁筐内の流路を切り換えるものであるが、電気自動車などにおいては出来るだけ消費電力を抑えることが要求されている。したがって、電磁力によらないで弁筐内の流路を自動的に切り換えられる三方弁の開発が望まれていた。
【００１７】
また、この特許文献３の三方弁では、磁気的駆動手段である電磁部などを設ける必要があるため、コストが嵩むとともに、小型化を図るのが困難であった。
本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであって、電磁力などを用いることなく、弁筐内の流路を自動的に切り換えることが可能な三方弁、および該三方弁を用いた車両用空調装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明は、上述した目的を達成するために発明されたものであって、
本発明の三方弁は、
流体の流入口である入口ポート、並びに流体の流出口である第１の出口ポートおよび第２の出口ポートが形成された弁筐と、前記弁筐内においてその軸方向に移動可能に収容された弁体と、を備え、
前記弁体が弁筐内を軸方向に移動することで、前記入口ポートから流入する流体が第１の出口ポートまたは第２の出口ポートのいずれか一方から流出するように、前記弁筐内の流路が自動的に切り換えられるように構成された三方弁であって、
前記弁筐内の軸方向の一端部には第１の均圧室が画成されるとともに、該第１の均圧室の内部には、前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を閉止する方向に前記弁体を付勢する付勢手段が形成され、
前記弁筐内の軸方向の他端部には第２の均圧室が画成されるとともに、該第２の均圧室には前記入口ポートから流入する流体の一部を導入する均圧導入路が連通しており、該第２の均圧室は、この均圧導入路から導入される流体の圧力によって、前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を開放する方向に前記弁体を押圧するように構成されており、
前記入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも低い場合は、前記弁体が前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を閉止する方向に移動し、これにより前記入口ポートから流入する流体が第１の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるとともに、
前記入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも高い場合は、前記弁体が前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を開放する方向に移動し、これにより前記入口ポートから流入する流体が第２の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるように構成されていることを特徴とする。
【００１９】
このように、第１の均圧室の内部に収容された付勢手段の付勢力と、入口ポートから流入する流体の圧力と連動した第２の均圧室の押圧力によって、弁体を軸方向に移動させるように構成しているため、電磁力などを用いることなく、入口ポートから流入する流体の圧力に応じて弁筐内の流路を自動的に切り換えることができる。
【００２０】
また、電磁部などの磁気的駆動手段が不要であるため、三方弁の小型化を図ることができる。
また、上記発明において、
前記第１の均圧室および第２の均圧室が、前記弁筐内において感圧部材によって画成されていることが望ましい。
【００２１】
このように、第１の均圧室および第２の均圧室が、弁筐内において感圧部材によって画成されていれば、弁筐内の流路を流れる流体が、第１の均圧室や第２の均圧室内に浸入してしまうことを確実に防止することができ、本発明の三方弁の作動精度を向上させることができる。
【００２２】
また、上記発明において、
前記付勢手段が、少なくとも前記第１の均圧室内に配置された付勢部材によって構成されていることが望ましい。
【００２３】
このように、付勢部材によって付勢手段を構成すれば、第１の均圧室の内部に付勢手段を容易に形成することができる。
また、本発明の三方弁は、
流体の流入口である入口ポート、並びに流体の流出口である第１の出口ポートおよび第２の出口ポートが形成された弁筐と、前記弁筐内においてその軸方向に移動可能に収容された弁体と、を備え、
前記弁体が弁筐内を軸方向に移動することで、前記入口ポートから流入する流体が第１の出口ポートまたは第２の出口ポートのいずれか一方から流出するように、前記弁筐内の流路が自動的に切り換えられるように構成された三方弁であって、
前記弁筐内の軸方向の一端部には均圧室が画成され、該均圧室の内部には、前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を閉止する方向に前記弁体を付勢する付勢部材が配置されるとともに、該均圧室には前記入口ポートから流入する流体の一部を均圧室に導入する均圧導入路が連通しており、該均圧室は、この均圧導入路から導入される流体の圧力によって、前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を開放する方向に前記弁体を押圧するように構成され、
前記弁筐内の流路を流れる流体の圧力によって弁体に作用する軸方向の力が、その軸方向の両方向に作用するように構成されており、
前記入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも低い場合は、前記弁体が前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を閉止する方向に移動し、これにより前記入口ポートから流入する流体が第１の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるとともに、
前記入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも高い場合は、前記弁体が前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を開放する方向に移動し、これにより前記入口ポートから流入する流体が第２の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるように構成されていることを特徴とする。
【００２４】
このように、均圧室の内部に収容された付勢部材の付勢力と、入口ポートから流入する流体の圧力と連動した均圧室の押圧力によって、弁体を軸方向に移動させるように構成しているため、電磁力などを用いることなく、入口ポートから流入する流体の圧力に応じて弁筐内の流路を自動的に切り換えることができる。
【００２５】
また、弁筐内に画成される均圧室が一つであるため、弁筐の小型化を図ることが容易となる。
また、本発明の車両用空調装置は、上述した本発明の三方弁が用いられていることを特徴とする。
【００２６】
このような本発明の三方弁が用いられた車両用空調装置では、冷媒流路の切り換えを容易に行うことができる。
また、本発明の車両用空調装置は、
冷媒圧縮機から吐出された高圧冷媒が膨張弁によって減圧され、低圧冷媒となって再び冷媒圧縮機へと流入するとの冷凍サイクルを利用した車両用空調装置であって、
上述した本発明の三方弁が用いられているとともに、
前記三方弁の第１の均圧室には、前記膨張弁によって減圧された低圧冷媒を導入する低圧導入路が連通されていることを特徴とする。
【００２７】
このような低圧導入路が第１の均圧室に連通されていれば、三方弁に所定の圧力よりも低い低圧冷媒が流入している状態において、流入する低圧冷媒の圧力変動などによって、弁体が移動するのを確実に防ぐことができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、電磁力などを用いることなく、入口ポートから流入する流体の圧力に応じて弁筐内の流路が自動的に切り換えられるように構成された三方弁、および該三方弁を用いた車両用空調装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態の三方弁を説明するための模式図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施形態の三方弁を説明するための模式図である。
【図３】図３は、本発明の第３の実施形態の三方弁を説明するための模式図である。
【図４】図４は、本発明の第４の実施形態の三方弁を説明するための模式図である。
【図４Ａ】図４Ａは、弁体が図４の（ａ）に示した状態から、図４の（ｂ）に示した状態まで移動する過程を説明するための模式図である。
【図５】図５は、本発明の第５の実施形態の三方弁を説明するための模式図である。
【図６】図６は、本発明の第６の実施形態の三方弁を説明するための模式図である。
【図７】図７は、本発明の三方弁の最適な実施例を示した断面図である。
【図８】図８は、本発明の三方弁の最適な実施例を示した断面図である。
【図９】図９は、本発明の三方弁を用いた車両用空調装置のシステム構成図である。
【図１０】図１０は、特許文献１，２に開示されているような、膨張弁をバイパスさせるように電磁弁を配置した車両用空調装置のシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいてより詳細に説明する。
なお、以下の説明において、単に「上側」、「上面」、「下側」、「下面」と言う場合は、図の「上側」、「上面」、「下側」、「下面」を指すものとする。
【００３１】
＜第１の実施形態＞
図１は、本発明の第１の実施形態の三方弁を説明するための模式図である。
本実施形態の三方弁１は、図１に示したように、弁筐１０と、この弁筐１０の内部に収容された弁体２０とを備えている。
【００３２】
弁筐１０は中空の円筒形状をなしており、図１に示したように、この弁筐１０には、流体の流入口である入口ポート１２と、流体の流出口である第１の出口ポート１４ａおよび第２の出口ポート１４ｂとが形成されている。本実施形態におけるこれらの位置関係は、軸方向の一端側に第１の出口ポート１４ａが形成され、軸方向の他端側に第２の出口ポート１４ｂが形成されており、入口ポート１２は、この第１の出口ポート１４ａと第２の出口ポート１４ｂとの間に形成されている。
【００３３】
また、弁筐１０の軸方向の一端部には、第１の均圧室１６ａが画成されるとともに、弁筐１０の軸方向の他端部には、第２の均圧室１６ｂが画成されている。この第１の均圧室１６ａと第２の均圧室１６ｂは、それぞれ感圧部材であるダイアフラム３６ａおよびダイアフラム３６ｂによって画成され、弁筐１０の他の部分と仕切られている。
【００３４】
なお、後述するように、本実施形態の三方弁１においてこれらダイアフラム３６ａ、ダイアフラム３６ｂは必須の構成部材ではない。しかしながら、第１の均圧室１６ａおよび第２の均圧室１６ｂが、弁筐１０の内部においてダイアフラム３６ａ、３６ｂによって画成されていれば、弁筐１０の内部を流れる流体が、第１の均圧室１６ａや第２の均圧室１６ｂの内部に浸入してしまうことを確実に防止することができ、本発明の三方弁１の作動精度を向上させることができるため、好ましい。
【００３５】
弁体２０は、上述した弁筐１０の内部において、その軸方向に移動可能に収容されている。そして、弁体２０は、図１に示したように、第１の出口ポート１４ａまたは第２の出口ポート１４ｂを閉止する弁本体２２と、この弁本体２２と棒状部材２６ａで連結された第１のフランジ部２４ａと、弁本体２２と棒状部材２６ｂで連結された第２のフランジ部２４ｂと、から構成されている。そして、第１のフランジ部２４ａは、その上面において上述したダイアフラム３６ａと接合されており、同様に、第２のフランジ部２４ｂは、その下面において上述したダイアフラム３６ｂと接合されている。
【００３６】
また、図１に示したように、上述した第１の均圧室１６ａの内部には、弁体２０を軸方向の他端側に付勢する付勢手段として、バネ部材３０が配置されている。このバネ部材３０は、一端が弁筐１０の上面に固定されるとともに、他端が第１のフランジ部２４ａに接合されており、図１中の矢印Ｆ１に示したように、弁体２０を弁筐１０の軸方向の他端側に（すなわち、第２の出口ポート１４ｂを閉止する方向に）付勢した状態で配置されている。
【００３７】
また、図１に示したように、上述した第２の均圧室１６ｂには、均圧導入路３２が連通している。この均圧導入路３２は、弁筐１０の入口ポート１２の上流側と連絡しており、入口ポート１２から弁筐１０に流入する流体の一部を第２の均圧室１６ｂの内部に導入できるようになっている。すなわち、この均圧導入路３２が第２の均圧室１６ｂに連通していることによって、第２の均圧室１６ｂの内部の圧力が、入口ポート１２から弁筐１０の内部に流入する流体の圧力と等しくなるように構成されている。
【００３８】
したがって、上述した弁体２０の第２のフランジ部２４ｂには、ダイアフラム３６ｂを介して、第２の均圧室１６ｂの内部の圧力による押圧力Ｆ２が作用する。すなわち、第２の均圧室１６ｂは、均圧導入路３２から導入される流体の圧力によって、弁体２０を弁筐１０の軸方向の一端側に（すなわち、第２の出口ポート１４ｂを開放する方向に）押圧するように構成されている。
【００３９】
また弁筐１０の内部、図１において第１の出口ポート１４ａの上側には、弁体２０の軸方向の移動を制御するストッパ部１７が形成されている。このストッパ部１７は、弁体２０が軸方向に移動する際に、弁本体２２が適当な位置で停止するような場所に形成されているものである。
【００４０】
このように構成されている本発明の三方弁の作用について、図１の（ａ）および（ｂ）に基づいて詳細に説明する。
ここで、図１の（ａ）は、所定の圧力よりも低い低圧流体が入口ポート１２から弁筐１０に流入している状態を示した断面図、図１の（ｂ）は、所定の圧力よりも高い高圧流体が入口ポート１２から弁筐１０に流入している状態を示した断面図である。なお、図１の（ａ）および（ｂ）における矢印Ｆ１〜Ｆ４は、弁体２０に作用する軸方向の力を示しており、矢印の向きは力の作用方向を、矢印の大きさは、作用する力の相対的な大きさを示している。
【００４１】
図１の（ａ）に示した状態において、弁体２０には、バネ部材３０の付勢力Ｆ１、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２、および第１のフランジ部２４ａと弁本体２２との間を通過する低圧流体の圧力による流体押圧力Ｆ３とＦ４とが、それぞれ軸方向に作用している。同様に、図１の（ｂ）に示した状態においても、弁体２０には、バネ部材３０の付勢力Ｆ１、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２、および第２のフランジ部２４ｂと弁本体２２との間を通過する高圧流体の圧力による流体押圧力Ｆ３とＦ４とが、それぞれ軸方向に作用している。
【００４２】
ここで、流体押圧力Ｆ３は弁体２０を一端側に、流体押圧力Ｆ４は弁体２０を他端側に、それぞれ移動される方向に作用しているが、上述したように、弁筐１０は円筒形状に形成されており、第１のフランジ部２４ａの下面と、弁本体２２の上面とは、弁筐１０の内部の流路を流れる流体の圧力に対して、同じ受圧面積となっている。また同様に、図１の（ｂ）に示したように、第２のフランジ部２４ｂの上面と、弁本体２２の下面とは、弁筐１０の内部の流路を流れる流体の圧力に対して、同じ受圧面積となっている。
【００４３】
すなわち、図１の（ａ）および（ｂ）に示した状態において、弁体２０に作用する軸方向の４つの力の内、流体押圧力Ｆ３とＦ４とは相互に打ち消し合うため、弁体２０には、バネ部材３０の付勢力Ｆ１と、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２の２つの力が作用していると考えることができる。
【００４４】
また、上述したように、均圧導入路３２によって、第２の均圧室１６ｂの内部の圧力は、入口ポート１２から弁筐１０の内部に流入する流体の圧力と等しくなるように構成されている。したがって、第２の均圧室の押圧力Ｆ２は、入口ポート１２から弁筐１０の内部に流入する流体の圧力と連動しており、流体が高圧の場合は第２の均圧室の押圧力Ｆ２も大きくなり、流体が低圧の場合は第２の均圧室の押圧力Ｆ２も小さくなるようになっている。
【００４５】
したがって、図１の（ａ）に示したように、入口ポート１２から流入する流体の圧力が所定の圧力よりも低い低圧流体である場合は、第２の均圧室１６ｂの押圧力がバネ部材３０の付勢力よりも小さくなり、弁体２０が弁筐１０の内部を軸方向の他端側に移動する。そして、第１のフランジ部２４ａがストッパ部１７に当接する位置で弁体２０が停止し、弁本体２２によって第２の出口ポート１４ｂが閉止され、これにより入口ポート１２から流入する流体が第１の出口ポート１４ａから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成されるようになっている。
【００４６】
また、図１の（ｂ）に示したように、入口ポート１２から流入する流体の圧力が所定の圧力よりも高い高圧流体である場合は、第２の均圧室１６ｂの押圧力がバネ部材３０の付勢力よりも大きくなり、弁体２０が弁筐１０の内部を軸方向の一端側に移動する。そして、弁本体２２がストッパ部１７に当接する位置で弁体２０が停止し、弁本体２２によって第１の出口ポート１４ａが閉止され、これにより入口ポート１２から流入する流体が第２の出口ポート１４ｂから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成されるようになっている。
【００４７】
以上のとおり、本発明の三方弁１にあっては、入口ポート１２から流入する流体の圧力に応じて弁筐１０の内部の流路を自動的に切り換えることができるように構成されている。したがって、従来の三方弁のように、弁体を駆動させるのに電磁力を用いておらず、電磁部などの磁気的駆動手段が不要であるため、三方弁１の小型化を図ることができるようになっている。
【００４８】
なお、本実施形態の三方弁１では、流体押圧力Ｆ３とＦ４とが相互に打ち消し合うように構成されているが、本発明の三方弁１はこれに限定されない。例えば、弁本体２２の受圧面積と、第１のフランジ部２４ａの下側の受圧面積および第２のフランジ部２４ｂの上側の受圧面積とが異なる受圧面積に形成されていてもよい。この場合であっても、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が、流体押圧力Ｆ３およびＦ４の差分の絶対値よりもバネ部材３０の付勢力Ｆ１より小さければ、図１の（ａ）に示した如く弁体２０が軸方向の他端側に移動して、入口ポート１２から流入した流体が第１の出口ポート１４ａから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成される。また反対に、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が、流体押圧力Ｆ３およびＦ４の差分の絶対値よりもバネ部材３０の付勢力Ｆ１より大きければ、図１の（ｂ）に示した如く弁体２０が軸方向の一端側に移動して、入口ポート１２から流入した流体が第２の出口ポート１４ｂから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成される。
【００４９】
また、本実施形態の三方弁１では、上述したように、第１の均圧室１６ａおよび第２の均圧室１６ｂが、弁筐１０の内部において感圧部材であるダイアフラム３６ａ、３６ｂによって画成されている。しかしながら、本発明の三方弁１はこれに限定されず、例えば、弁体２０の第１のフランジ部２４ａや第２のフランジ部２４ｂによって、第１の均圧室１６ａおよび第２の均圧室１６ｂが画成されていてもよいものである。
【００５０】
＜第２の実施形態＞
図２は、本発明の第２の実施形態の三方弁を説明するための模式図であり、図２の（ａ）は、所定の圧力よりも低い低圧流体が入口ポート１２から弁筐１０に流入している状態を示した断面図、図２の（ｂ）は、所定の圧力よりも高い高圧流体が入口ポート１２から弁筐１０に流入している状態を示した断面図である。
【００５１】
この図２に示した第２の実施形態の三方弁１は、上述した第１の実施形態の三方弁１と、基本的には同様の構成であり、同一の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５２】
この第２の実施形態の三方弁１では、第１の均圧室１６ａの内部にバネ部材３０が配置されておらず、その代わりに、第１の均圧室１６ａに流体を導入する圧力導入路３８が連通されている点が、上述した第１の実施形態とは異なっている。
【００５３】
そして、この第２の実施形態の三方弁１では、第１の均圧室１６ａに導入された流体の流体圧が、ダイアフラム３６ａを介して弁体２０の第１のフランジ部２４ａに作用し、弁体２０を軸方向の他端側に付勢力Ｆ１´で付勢するように構成されている。すなわち、この第２の実施形態の三方弁１では、第１の均圧室１６ａに連通している圧力導入路３８が、弁体２０を軸方向の他端側に付勢する付勢手段を構成している。
【００５４】
なお、本発明の三方弁１において、この圧力導入路３８によって導入される流体の圧力は特に限定されるものではない。しかしながら、本実施形態のように、第１のフランジ部２４ａの上面の受圧面積と、第２のフランジ部２４ｂの下面の受圧面積とが等しく形成されている三方弁１の場合は、圧力導入路３８によって導入される流体の圧力は、図２の（ａ）に示した状態において、入口ポート１２から弁筐１０の内部に流入する低圧流体よりも高圧であるとともに、図２の（ｂ）に示した状態において、入口ポート１２から弁筐１０の内部に流入する高圧流体よりも低圧である必要がある。
【００５５】
このような圧力導入路３８が第１の均圧室１６ａに連通されていれば、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が、上述した付勢手段の付勢力Ｆ１´よりも小さい場合は、図２の（ａ）に示した如く弁体２０が軸方向の他端側に移動して、入口ポート１２から流入した流体が第１の出口ポート１４ａから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成される。また、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が、流体圧力Ｆ１´よりも大きい場合は、図２の（ｂ）に示した如く弁体２０が軸方向の一端側に移動して、入口ポート１２から流入した流体が第２の出口ポート１４ｂから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成される。
【００５６】
このように、本発明の三方弁１にあっては、第１の均圧室１６ａの内部に形成される付勢手段は、バネ部材３０などの付勢部材には限定されず、この第２の実施形態のように、第１の均圧室１６ａに低圧の流体を導入する圧力導入路３８であってもよいものである。
【００５７】
＜第３の実施形態＞
図３は、本発明の第３の実施形態の三方弁を説明するための模式図であり、図３の（ａ）は、所定の圧力よりも低い低圧流体が入口ポート１２から弁筐１０に流入している状態を示した断面図、図３の（ｂ）は、所定の圧力よりも高い高圧流体が入口ポート１２から弁筐１０に流入している状態を示した断面図である。
【００５８】
この図３に示した第３の実施形態の三方弁１は、上述した第１の実施形態の三方弁１と、基本的には同様の構成であり、同一の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００５９】
この第３の実施形態の三方弁１は、上述した第１の実施形態の三方弁１とは異なり、図３に示したように、弁体２０が、第１の弁本体２２ａと、この第１の弁本体２２ａと棒状部材２６で連結された第２の弁本体２２ｂと、から構成されている。そして、第１の弁本体２２ａは、その上面において、第１の均圧室１６ａを画成するダイアフラム３６ａと接合されており、同様に、第２の弁本体２２ｂは、その下面において、第２の均圧室１６ｂを画成するダイアフラム３６ｂと接合されている。
【００６０】
また、この第３の実施形態の三方弁１では、第１の出口ポート１４ａおよび第２の出口ポート１４ｂの位置関係が、上述した第１の実施形態とは逆になっている。すなわち、図３に示したように、この第３の実施形態の三方弁１では、軸方向の一端側に第２の出口ポート１４ｂが形成されており、軸方向の他端側に第２の出口ポート１４ａが形成されている。
【００６１】
このような三方弁１であっても、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が、バネ部材３０の付勢力Ｆ１よりも小さい場合は、図３の（ａ）に示した如く弁体２０が軸方向の他端側に移動し、第１の弁本体２２ａが第２の出口ポート１４ｂを閉止して、入口ポート１２から流入した流体が第１の出口ポート１４ａから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成される。また、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が、バネ部材３０の付勢力Ｆ１よりも大きい場合は、図３の（ｂ）に示した如く弁体２０が軸方向の一端側に移動し、第２の弁本体２２ｂが第１の出口ポート１４ａを閉止して、入口ポート１２から流入した流体が第２の出口ポート１４ｂから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成される。
このように、本発明の三方弁１では、弁体２０が２つの弁本体２２ａ、２２ｂを備えるように構成することも可能である。
【００６２】
＜第４の実施形態＞
図４は、本発明の第４の実施形態の三方弁を説明するための模式図であり、図４の（ａ）は、所定の圧力よりも低い低圧流体が入口ポート１２から弁筐１０に流入している状態を示した断面図、図４の（ｂ）は、所定の圧力よりも高い高圧流体が入口ポート１２から弁筐１０に流入している状態を示した断面図である。
【００６３】
この図４に示した第４の実施形態の三方弁１は、上述した第１の実施形態の三方弁１と、基本的には同様の構成であり、同一の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００６４】
この第４の実施形態の三方弁１は、上述した第１の実施形態の三方弁１とは異なり、図４に示したように、弁体２０が、第１の出口ポート１４ａまたは第２の出口ポート１４ｂを閉止する弁本体２２と、この弁本体２２と棒状部材２６ａで連結された第１のフランジ部２４ａと、から構成されている。また、弁本体２２の下面はダイアフラム３６ｂとは接合されておらず、図４の（ａ）に示した状態において、離接可能な状態で当接している。
【００６５】
このような三方弁１であっても、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が、バネ部材３０の付勢力Ｆ１よりも小さい場合は、図４の（ａ）に示した如く弁体２０が軸方向の他端側に移動し、弁本体２２が第２の出口ポート１４ｂを閉止して、入口ポート１２から流入した流体が第１の出口ポート１４ａから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成される。また、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が、バネ部材３０の付勢力Ｆ１よりも大きい場合は、図４の（ｂ）に示した如く弁体２０が軸方向の一端側に移動し、弁本体２２が第１の出口ポート１４ａを閉止して、入口ポート１２から流入した流体が第２の出口ポート１４ｂから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成される。
【００６６】
ここで、弁体２０が、図４の（ａ）に示した状態から、図４の（ｂ）に示した状態まで移動する過程を、図４Ａに基づいて詳細に説明する。
入口ポート１２から弁筐１０に流入する流体が低圧の流体から高圧の流体に切り換わると、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が、バネ部材３０の付勢力Ｆ１よりも大きくなり、図４Ａの（ｃ）に示したように、ダイアフラム３６ｂが膨張して、弁体２０を軸方向の一端側に移動させる。そして、弁体２０が図４Ａの（ｄ）に示した状態まで移動すると、弁本体２２とダイアフラム３６ｂとの間に、入口ポート１２から流入する高圧の流体が流入する。そして、この流入した流体の圧力による流体押圧力Ｆ３によって、弁本体２２をさらに軸方向に一端側に移動させることで、図４の（ｂ）に示した状態となるのである。
【００６７】
このように、本発明の三方弁１にあっては、上述したように、第１の出口ポート１４ａまたは第２の出口ポート１４ｂを閉止する弁本体２２と、この弁本体２２と棒状部材２６ａで連結された第１のフランジ部２４ａと、から弁体２０を構成することも可能である。
【００６８】
なお、この第４の実施形態の三方弁１にあっては、上述した第１の実施形態の三方弁１のように、第２の均圧室１６ｂを画成するダイアフラム３６ｂを省略することはできない。ダイアフラム３６ｂを省略すると、図４の（ｂ）に示した状態において、入口ポート１２から弁筐１０に流入した流体が、均圧導入路３２を介して循環してしまうからである。
【００６９】
＜第５の実施形態＞
図５は、本発明の第５の実施形態の三方弁を説明するための模式図であり、図５の（ａ）は、所定の圧力よりも低い低圧流体が入口ポート１２から弁筐１０に流入している状態を示した断面図、図５の（ｂ）は、所定の圧力よりも高い高圧流体が入口ポート１２から弁筐１０に流入している状態を示した断面図である。
【００７０】
この図５に示した第５の実施形態の三方弁１は、上述した第１の実施形態の三方弁１と、基本的には同様の構成であり、同一の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７１】
この第５の実施形態の三方弁１は、上述した第１の実施形態の三方弁１とは異なり、図５に示したように、弁体２０が、第１の出口ポート１４ａまたは第２の出口ポート１４ｂを閉止する弁本体２２だけから構成されている。また、弁本体２２の上面にはダイアフラム３６ａが接合されている。また、弁本体２２の上面にはバネ部材３０が当接しており、これにより、弁体２０は軸方向の他端側に付勢されている。さらに、弁本体２２の下面はダイアフラム３６ｂとは接合されておらず、図５の（ａ）に示した状態において、離接可能な状態で当接している。
【００７２】
このような三方弁１であっても、図５の（ａ）に示した状態において、弁本体２２と接合されているダイアフラム３６ａを介して、流体押圧力Ｆ３とＦ４とは相互に打ち消し合うように作用する。このため、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が、バネ部材３０の付勢力Ｆ１よりも小さい場合は、図５の（ａ）に示したように弁体２０が軸方向の他端側に移動し、弁本体２２が第２の出口ポート１４ｂを閉止して、入口ポート１２から流入した流体が第１の出口ポート１４ａから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成されるようになっている。また、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が、バネ部材３０の付勢力Ｆ１よりも大きい場合は、図５の（ｂ）に示したように弁体２０が軸方向の一端側に移動し、弁本体２２が第１の出口ポート１４ａを閉止して、入口ポート１２から流入した流体が第２の出口ポート１４ｂから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成される。
【００７３】
なお、弁体２０が図５の（ａ）に示した状態から、図５の（ｂ）に示した状態まで移動する過程については、上述した第４の実施形態と同様である。
このように、本発明の三方弁１にあっては、上述したように、弁体２０が、第１の出口ポート１４ａまたは第２の出口ポート１４ｂを閉止する弁本体２２だけから構成されていてもよいものである。
【００７４】
なお、この第５の実施形態の三方弁１にあっては、上述した第１の実施形態の三方弁１のように、第１の均圧室１６ａを画成するダイアフラム３６ａ、および第２の均圧室１６ｂを画成するダイアフラム３６ｂを省略することはできない。なぜなら、ダイアフラム３６ａを省略すると、図５の（ａ）に示した状態において、弁体２０には、バネ部材３０の付勢力Ｆ１と、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２と、流体押圧力Ｆ４とが作用した状態となるが、押圧力Ｆ２と流体押圧力Ｆ４とは打ち消し合うように作用するため、弁体２０はバネ部材３０によって軸方向の他端側に付勢された状態となる。そして、この状態で入口ポート１２から弁筐１０に流入する流体を低圧の流体から高圧の流体に切り換えても、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が大きくなるにつれて流体押圧力Ｆ４も大きくなるため、押圧力Ｆ２と流体押圧力Ｆ４とは打ち消し合い、弁体２０はバネ部材３０の付勢力Ｆ１によって軸方向の他端側に付勢された状態のままとなり、移動しないからである。
【００７５】
また、ダイアフラム３６ｂを省略すると、上述した第４の実施形態と同様に、図５の（ｂ）に示した状態において、入口ポート１２から弁筐１０に流入した流体が、均圧導入路３２を介して循環してしまうからである。
【００７６】
要するに、上述した第１〜５の実施形態の三方弁１のように、弁筐１０の一端部および他端部のそれぞれに均圧室が形成されている三方弁１にあっては、弁体２０は、弁筐１０の内部を軸方向に移動することで、入口ポート１２から流入する流体が第１の出口ポート１４ａまたは第２の出口ポート１４ｂのいずれか一方から流出するように、弁筐１０の内部の流路を切り換えられるように構成されていればよく、弁体２０の形状は特に限定されないものである。
【００７７】
＜第６の実施形態＞
図６は、本発明の第６の実施形態の三方弁を説明するための模式図であり、図６の（ａ）は、所定の圧力よりも低い低圧流体が入口ポート１２から弁筐１０に流入している状態を示した断面図、図６の（ｂ）は、所定の圧力よりも高い高圧流体が入口ポート１２から弁筐１０に流入している状態を示した断面図である。
【００７８】
この図６に示した第６の実施形態の三方弁１は、上述した第１の実施形態の三方弁１と、基本的には同様の構成であり、同一の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００７９】
この第６の実施形態の三方弁１は、上述した第１〜５の実施形態の三方弁１とは異なり、図６に示したように、弁筐１０の軸方向の一端部だけに均圧室１６が形成されている。そして、均圧室１６の内部に配置されているバネ部材３０´は、上述した実施形態のバネ部材３０とは異なり、弁体２０を軸方向の一端側に（すなわち、第２の出口ポート１４ｂを閉止する方向に）付勢する状態で配置されている。
【００８０】
また、図６に示したように、上述した均圧室１６には、均圧導入路３２が連通しており、入口ポート１２から弁筐１０に流入する流体の一部が均圧室１６の内部に導入されるようになっている。
【００８１】
また、この第６の実施形態の三方弁１では、上述した第３の実施形態と同様、第１の出口ポート１４ａおよび第２の出口ポート１４ｂの位置関係が逆になっている。すなわち、図６に示したように、この第６の実施形態の三方弁１では、軸方向の一端側に第２の出口ポート１４ｂが形成されており、軸方向の他端側に第２の出口ポート１４ａが形成されている。
【００８２】
このような三方弁１であっても、流体押圧力Ｆ３とＦ４とは相互に打ち消し合うように作用する。このため、均圧室１６の押圧力Ｆ２が、バネ部材３０´の付勢力Ｆ１よりも小さい場合は、図６の（ａ）に示した如く弁体２０が軸方向の一端側に移動し、弁本体２２が第２の出口ポート１４ｂを閉止して、入口ポート１２から流入した流体が第１の出口ポート１４ａから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成される。また、均圧室１６の押圧力Ｆ２が、バネ部材３０´の付勢力Ｆ１よりも大きい場合は、図６の（ｂ）に示した如く弁体２０が軸方向の他一端側に移動し、弁本体２２が第１の出口ポート１４ａを閉止して、入口ポート１２から流入した流体が第２の出口ポート１４ｂから流出するような流路が弁筐１０の内部に形成される。
【００８３】
このように、本発明の三方弁１にあっては、均圧室１６を弁筐１０の軸方向の一端部だけに画成し、この均圧室１６に弁体２０を軸方向の一端側に付勢する付勢部材（バネ部材３０´）を配置するとともに、この均圧室１６に均圧導入路３２を連通させることで構成することも可能である。
【００８４】
なお、この第６の実施形態の三方弁１にあっては、上述した第４の実施形態および第５の実施形態のような形状の弁体２０を採用することはできない。なぜなら、例えば、この第６の実施形態の三方弁１において、第４の実施形態のような弁体２０を採用したとすると、図６の（ａ）に示した状態において、弁体２０には、バネ部材３０´の付勢力Ｆ１と、均圧室１６の押圧力Ｆ２と、流体押圧力Ｆ３とが作用した状態となるが、押圧力Ｆ２と流体押圧力Ｆ３とは打ち消し合うように作用するため、弁体２０はバネ部材３０´によって軸方向の一端側に付勢された状態となる。そして、この状態で入口ポート１２から弁筐１０に流入する流体を低圧の流体から高圧の流体に切り換えても、均圧室１６の押圧力Ｆ２が大きくなるにつれて流体押圧力Ｆ３も大きくなるため、押圧力Ｆ２と流体押圧力Ｆ３とは打ち消し合い、弁体２０はバネ部材３０´の付勢力Ｆ１によって、軸方向の一端側に付勢された状態のままとなり、移動しないからである。
【００８５】
すなわち、この第６の実施形態の三方弁１のように軸方向の一端部にだけ均圧室が画成されている三方弁１にあっては、弁筐１０の内部の流路を流れる流体の圧力によって弁体２０に作用する軸方向の力が、その軸方向の一端向きと他端向きとの両方向に同時に作用するように構成されていなければならない。
【００８６】
＜車両用空調装置１００＞
上述した第１〜６の実施形態では、本発明の三方弁１を模式的な断面図を基に説明した。次に、本発明の三方弁１を用いた車両用空調装置１００について、図７〜図９を基に説明する。
【００８７】
図７および図８は、本発明の三方弁の最適な実施例を示した断面図であり、図７は、所定の圧力よりも低い低圧流体が入口ポートから弁筐に流入している状態を示した断面図、図８は、所定の圧力よりも高い高圧流体が入口ポートから弁筐に流入している状態を示した断面図である。
【００８８】
図７および図８に示した三方弁１は、上述した第１の実施形態で示した三方弁１と、基本的に同様の構成となっている。よって、同一の構成部材には同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００８９】
ただし、この図７および図８に示した三方弁１では、弁筐１０の軸方向の略中央部に弁室１０Ａが形成されており、この弁室１０Ａの内部に弁本体２２が位置するように、弁体２０が弁筐１０の内部に収容されている。そして、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が、バネ部材３０の付勢力Ｆ１よりも小さい場合は、図７に示したように、弁体２０が軸方向の他端側に移動し、弁本体２２と弁室１０Ａの軸方向の他端側に形成された第２の弁座面１１ｂとが当接し、第２の出口ポート１４ｂへの流路を閉止することで、入口ポート１２から流入した流体が第１の出口ポート１４ａから流出するようになっている。また、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２が、バネ部材３０の付勢力Ｆ１よりも大きい場合は、図８に示したように、弁体２０が軸方向の一端側に移動し、弁本体２２と弁室１０Ａの一端側に形成された第１の弁座面１１ａとが当接し、第１の出口ポート１４ａへの流路を閉止することで、入口ポート１２から流入した流体が第２の出口ポート１４ｂから流出するようになっている。
【００９０】
このように構成されている図７および図８に示した三方弁１では、弁本体２２が、弁室１０Ａの軸方向に形成されている第１の弁座面１１ａまたは第２の弁座面１１ｂと当接することで、第１の出口ポート１４ａまたは第２の出口ポート１４ｂへの流路を閉止するように構成されているため、軸方向の力が作用している弁本体２２によって、第１の出口ポート１４ａまたは第２の出口ポート１４ｂへの流路が確実に閉止されるようになっている。よって、この図７および図８に示した三方弁１では、閉止されている側の流路に流体が漏出し難くなっており、流体として、最高圧力で約３Ｍｐａとの高圧を示す冷媒を使用する空調装置などにおいても、好適に使用することができる。
【００９１】
また、この図７および図８に示した三方弁１では、第１の均圧室１６ａに低圧導入路３４が連通しており、第１の均圧室１６ａの内部に低圧の流体が導入されるようになっている。なお、この低圧導入路３４の作用効果については、後述する。
【００９２】
このような図７および図８に示した三方弁１は、特に、本発明の車両用空調装置１００に好適に使用することができる。
図９は、本発明の三方弁を用いた車両用空調装置のシステム構成図である。
【００９３】
この図９に示した車両用空調装置１００において、図１０に示した従来の車両用空調装置１００´と同一の構成部材には同一の符号を付すこととし、その詳細な説明を省略する。
【００９４】
この図９に示した車両用空調装置１００では、図１０に示した従来の車両用空調装置１００´に対して、分岐点Ａにおける冷媒流路の切り換えを２つの電磁弁１６０ｂ、１６０ｃによって行なうのではなく、上述した三方弁１で行なっている点が異なっている。
【００９５】
すなわち、この図９に示した車両用空調装置１００では、入口ポート１２を室外熱交換器１４０側の流路１６８と接続するとともに、第１の出口ポート１４ａが分岐点Ａの下流の一方側の流路１６４に、第２の出口ポート１４ｂが他方側の流路１６６に、それぞれ接続されるように三方弁１が配置されている。
【００９６】
このような車両用空調装置１００であれば、暖房運転時において分岐点Ａに流入した低圧冷媒は、三方弁１の弁筐１０の内部において自動的に流路が切り換えられて、第１の出口ポート１４ａから一方側の流路１６４へと流出する。また、冷房運転時において分岐点Ａに流入する高圧冷媒は、三方弁１の弁筐１０の内部において自動的に流路が切り換えられて、第２の出口ポート１４ｂから他方側の流路１６６へと流出する。
【００９７】
また、上述した低圧導入路３４は、図９に示したように、流路１６４の合流点Ｂと冷媒圧縮機１１０との間に接続されている。この流路１６４の合流点Ｂの下流には、暖房運転時、冷房運転時ともに、常に減圧膨張された低圧の冷媒が流れているため、低圧導入路３４から第１の均圧室１６ａの導入される冷媒は、常に低圧冷媒となる。
【００９８】
また、図７に示した状態においては、第１の出口ポート１４ａから流出した低圧冷媒が、低圧導入路３４を介して第１の均圧室１６ａに導入されることとなる。このため、図７および図８に示した三方弁１のように、第１のフランジ部２４ａの上面の受圧面積と、第２のフランジ部２４ｂの下面の受圧面積とが等しく形成されていれば、第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２と、上述した低圧導入路３４を介して第１の均圧室１６ａに導入された低圧冷媒による流体押圧力Ｆ５とは常に打ち消し合うように作用するため、弁体２０には、バネ部材３０の付勢力Ｆ１だけが軸方向の他端側に作用している状態となる。
【００９９】
したがって、入口ポート１２から流入する低圧冷媒の圧力が変動したとしても、弁体２０には常に一定のバネ部材３０の付勢力Ｆ１が作用するため、流入する低圧冷媒の圧力の変動によって弁体２０が移動したりすることがなく、図７に示した状態において、第２の出口ポート１４ｂへの流路が確実に閉止されるようになっている。
【０１００】
なお、図８に示した状態においては、上述した流体押圧力Ｆ５は、第１の出口ポート１４ａへの流路を開放する方向に作用する。しかしながら、自動車用空調装置１００における低圧冷媒と高圧冷媒との圧力差は大きく、図８に示した状態にあっては、流体押圧力Ｆ５と比べて第２の均圧室１６ｂの押圧力Ｆ２は遥かに大きいため、特に問題とはならない。
【０１０１】
以上のとおり、本発明の車両用空調装置１００では、従来の車両用空調装置１００´のように、分岐点Ａにおける冷媒流路の切り換えを２つの電磁弁１６０ｂ、１６０ｃによって行なう必要がなく、システムを簡素に構成できるとともに、空調装置の小型化を図ることが可能となる。
【０１０２】
また、電磁力ではなく流入する冷媒の圧力によって分岐点Ａにおける冷媒の流路を切り換えるため、例えば電気自動車など、出来るだけ消費電力を抑えることが要求されている車両用空調装置において好適に使用できる。
【０１０３】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【０１０４】
１ 三方弁
１０ 弁筐
１０Ａ 弁室
１１ａ 第１の弁座面
１１ｂ 第２の弁座面
１２ 入口ポート
１４ａ 第１の出口ポート
１４ｂ 第２の出口ポート
１６ 均圧室
１６ａ 第１の均圧室
１６ｂ 第２の均圧室
１７ ストッパ部
２０ 弁体
２２ 弁本体
２２ａ 第１の弁本体
２２ｂ 第２の弁本体
２４ａ 第１のフランジ部
２４ｂ 第２のフランジ部
２６ 棒状部材
２６ａ 第１の棒状部材
２６ｂ 第２の棒状部材
３０ バネ部材
３２ 均圧導入路
３４ 低圧導入路
３６ａ 第１のダイアフラム
３６ｂ 第２のダイアフラム
３８ 圧力導入路
１００ 車両用空調装置
１１０ 冷媒圧縮機
１２０ 暖房用熱交換器
１２２ ドア
１３０ 冷房用熱交換器
１４０ 室外熱交換器
１５０ａ 第１の膨張弁
１５０ｂ 第２の膨張弁
１６０ａ 第１の電磁弁
１６０ｂ 第２の電磁弁
１６０ｃ 第３の電磁弁
１６２ バイパス流路
１６４ 一方側の流路
１６６ 他方側の流路
１６８ 流路
Ａ 分岐点
Ｂ 合流点
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体の流入口である入口ポート、並びに流体の流出口である第１の出口ポートおよび第２の出口ポートが形成された弁筐と、前記弁筐内においてその軸方向に移動可能に収容された弁体と、を備え、
前記弁体が弁筐内を軸方向に移動することで、前記入口ポートから流入する流体が第１の出口ポートまたは第２の出口ポートのいずれか一方から流出するように、前記弁筐内の流路が自動的に切り換えられるように構成された三方弁であって、
前記弁筐内の軸方向の一端部には第１の均圧室が画成されるとともに、該第１の均圧室の内部には、前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を閉止する方向に前記弁体を付勢する付勢手段が形成され、
前記弁筐内の軸方向の他端部には第２の均圧室が画成されるとともに、該第２の均圧室には前記入口ポートから流入する流体の一部を導入する均圧導入路が連通しており、該第２の均圧室は、この均圧導入路から導入される流体の圧力によって、前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を開放する方向に前記弁体を押圧するように構成されており、
前記入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも低い場合は、前記弁体が前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を閉止する方向に移動し、これにより前記入口ポートから流入する流体が第１の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるとともに、
前記入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも高い場合は、前記弁体が前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を開放する方向に移動し、これにより前記入口ポートから流入する流体が第２の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるように構成されていることを特徴とする三方弁。
【請求項２】
前記第１の均圧室および第２の均圧室が、前記弁筐内において感圧部材によって画成されていることを特徴とする請求項１に記載の三方弁。
【請求項３】
前記付勢手段が、少なくとも前記第１の均圧室内に配置された付勢部材によって構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の三方弁。
【請求項４】
流体の流入口である入口ポート、並びに流体の流出口である第１の出口ポートおよび第２の出口ポートが形成された弁筐と、前記弁筐内においてその軸方向に移動可能に収容された弁体と、を備え、
前記弁体が弁筐内を軸方向に移動することで、前記入口ポートから流入する流体が第１の出口ポートまたは第２の出口ポートのいずれか一方から流出するように、前記弁筐内の流路が自動的に切り換えられるように構成された三方弁であって、
前記弁筐内の軸方向の一端部には均圧室が画成され、該均圧室の内部には、前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を閉止する方向に前記弁体を付勢する付勢部材が配置されるとともに、該均圧室には前記入口ポートから流入する流体の一部を均圧室に導入する均圧導入路が連通しており、該均圧室は、この均圧導入路から導入される流体の圧力によって、前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を開放する方向に前記弁体を押圧するように構成され、
前記弁筐内の流路を流れる流体の圧力によって弁体に作用する軸方向の力が、その軸方向の両方向に同時に作用するように構成されており、
前記入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも低い場合は、前記弁体が前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を閉止する方向に移動し、これにより前記入口ポートから流入する流体が第１の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるとともに、
前記入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも高い場合は、前記弁体が前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を開放する方向に移動し、これにより前記入口ポートから流入する流体が第２の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるように構成されていることを特徴とする三方弁。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の三方弁が用いられていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項６】
冷媒圧縮機から吐出された高圧冷媒が膨張弁によって減圧され、低圧冷媒となって再び冷媒圧縮機へと流入するとの冷凍サイクルを利用した車両用空調装置であって、
前記三方弁の第１の均圧室には、前記膨張弁によって減圧された低圧冷媒を導入する低圧導入路が連通されていることを特徴とする請求項５に記載の車両用空調装置。
【請求項７】
請求項４に記載の三方弁が用いられていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項１】
流体の流入口である入口ポート、並びに流体の流出口である第１の出口ポートおよび第２の出口ポートが形成された弁筐と、前記弁筐内においてその軸方向に移動可能に収容された弁体と、を備え、
前記弁体が弁筐内を軸方向に移動することで、前記入口ポートから流入する流体が第１の出口ポートまたは第２の出口ポートのいずれか一方から流出するように、前記弁筐内の流路が自動的に切り換えられるように構成された三方弁であって、
前記弁筐内の軸方向の一端部には第１の均圧室が画成されるとともに、該第１の均圧室の内部には、前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を閉止する方向に前記弁体を付勢する付勢手段が形成され、
前記弁筐内の軸方向の他端部には第２の均圧室が画成されるとともに、該第２の均圧室には前記入口ポートから流入する流体の一部を導入する均圧導入路が連通しており、該第２の均圧室は、この均圧導入路から導入される流体の圧力によって、前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を開放する方向に前記弁体を押圧するように構成されており、
前記入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも低い場合は、前記弁体が前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を閉止する方向に移動し、これにより前記入口ポートから流入する流体が第１の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるとともに、
前記入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも高い場合は、前記弁体が前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を開放する方向に移動し、これにより前記入口ポートから流入する流体が第２の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるように構成されていることを特徴とする三方弁。
【請求項２】
前記第１の均圧室および第２の均圧室が、前記弁筐内において感圧部材によって画成されていることを特徴とする請求項１に記載の三方弁。
【請求項３】
前記付勢手段が、少なくとも前記第１の均圧室内に配置された付勢部材によって構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の三方弁。
【請求項４】
流体の流入口である入口ポート、並びに流体の流出口である第１の出口ポートおよび第２の出口ポートが形成された弁筐と、前記弁筐内においてその軸方向に移動可能に収容された弁体と、を備え、
前記弁体が弁筐内を軸方向に移動することで、前記入口ポートから流入する流体が第１の出口ポートまたは第２の出口ポートのいずれか一方から流出するように、前記弁筐内の流路が自動的に切り換えられるように構成された三方弁であって、
前記弁筐内の軸方向の一端部には均圧室が画成され、該均圧室の内部には、前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を閉止する方向に前記弁体を付勢する付勢部材が配置されるとともに、該均圧室には前記入口ポートから流入する流体の一部を均圧室に導入する均圧導入路が連通しており、該均圧室は、この均圧導入路から導入される流体の圧力によって、前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を開放する方向に前記弁体を押圧するように構成され、
前記弁筐内の流路を流れる流体の圧力によって弁体に作用する軸方向の力が、その軸方向の両方向に同時に作用するように構成されており、
前記入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも低い場合は、前記弁体が前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を閉止する方向に移動し、これにより前記入口ポートから流入する流体が第１の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるとともに、
前記入口ポートから流入する流体の圧力が所定の圧力よりも高い場合は、前記弁体が前記入口ポートから第２の出口ポートへの流路を開放する方向に移動し、これにより前記入口ポートから流入する流体が第２の出口ポートから流出するような流路が弁筐内に形成されるように構成されていることを特徴とする三方弁。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載の三方弁が用いられていることを特徴とする車両用空調装置。
【請求項６】
冷媒圧縮機から吐出された高圧冷媒が膨張弁によって減圧され、低圧冷媒となって再び冷媒圧縮機へと流入するとの冷凍サイクルを利用した車両用空調装置であって、
前記三方弁の第１の均圧室には、前記膨張弁によって減圧された低圧冷媒を導入する低圧導入路が連通されていることを特徴とする請求項５に記載の車両用空調装置。
【請求項７】
請求項４に記載の三方弁が用いられていることを特徴とする車両用空調装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図４Ａ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図４Ａ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−８６７２３（Ｐ２０１２−８６７２３Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３６３７１（Ｐ２０１０−２３６３７１）
【出願日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【出願人】（０００１４３９４９）株式会社鷺宮製作所 (253)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【出願人】（０００１４３９４９）株式会社鷺宮製作所 (253)
【Ｆターム（参考）】
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