制御弁および車両用冷暖房装置
【課題】暖房運転時の除湿性能を良好に確保可能な車両用冷暖房装置、およびその車両用冷暖房装置に好適な制御弁を提供する。
【解決手段】ある態様の車両用冷暖房装置は、圧縮機、室外熱交換器、蒸発器、制御弁、および制御部を備える。制御弁６は、上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう流体の流れを制御可能なパイロット作動式の電磁弁である。パイロット弁体１５０は、主弁１０５の上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう副通路の開度を調整する差圧弁体１５６と、差圧弁体１５６とは別に供給電流の有無に応じて副通路を開閉する開閉弁体１５８とを含む。
【解決手段】ある態様の車両用冷暖房装置は、圧縮機、室外熱交換器、蒸発器、制御弁、および制御部を備える。制御弁６は、上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう流体の流れを制御可能なパイロット作動式の電磁弁である。パイロット弁体１５０は、主弁１０５の上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう副通路の開度を調整する差圧弁体１５６と、差圧弁体１５６とは別に供給電流の有無に応じて副通路を開閉する開閉弁体１５８とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう流体の流れを制御可能なパイロット作動式の制御弁に関し、特に、車両用冷暖房装置に好適に適用可能な制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関を搭載した車両においてはエンジンの燃焼効率が向上したこともあり、熱源として利用してきた冷却水が暖房に必要な温度にまで上昇し難くなっている。一方、内燃機関と電動機を併用したハイブリッド車両においては内燃機関の稼働率が低いため、そのような冷却水の利用がさらに難しい。電気自動車に至っては内燃機関による熱源そのものがない。このため、冷房のみならず暖房にも冷媒を用いたサイクル運転を行い、車室内を除湿暖房可能なヒートポンプ式の車両用冷暖房装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このような車両用冷暖房装置は、圧縮機、室外熱交換器、蒸発器、室内熱交換器等を含む冷凍サイクルを有し、暖房運転時と冷房運転時とで室外熱交換器の機能が切り替えられる。暖房運転時においては室外熱交換器が蒸発器として機能する。その際、冷凍サイクルを冷媒が循環する過程で室内熱交換器が放熱し、その熱により車室内の空気が加熱される。一方、冷房運転時においては室外熱交換器が凝縮器として機能する。その際、室外熱交換器にて凝縮された冷媒が蒸発器にて蒸発し、その蒸発潜熱により車室内の空気が冷却される。その際、除湿も行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２４０２６６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、このような車両用冷暖房装置においては、暖房運転時に室外熱交換器を蒸発器として機能させたときにその蒸発量が必要以上に大きくなると、車室内の蒸発器に十分な液冷媒が供給されない事態が生じる可能性がある。そうなると、実質的に蒸発器での熱交換がなされなくなるため、車室内の除湿機能を適正に維持できなくなり、窓ガラスの曇り等の問題を発生させる可能性がある。そこで、発明者は、このように室外熱交換器を蒸発器として機能させるときにも車室内の蒸発器に適正量の液冷媒が供給されるように調整できれば、こうした問題を解決できると考えた。また、そのような調整のためにパイロット作動の制御弁を好適な形で車両用冷暖房装置に組み込めれば、装置全体の小型化も実現できる点で好ましいと考えた。
【０００６】
本発明の目的の一つは、暖房運転時の除湿性能を良好に確保可能な車両用冷暖房装置、およびその車両用冷暖房装置に好適な制御弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の制御弁は、上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう流体の流れを制御可能なパイロット作動式の制御弁において、上流側通路と下流側通路とを直接つなぐ主通路を、両通路を接続する主弁孔に接離することにより開閉する主弁体を有し、その主弁体が、上流側通路と下流側通路と背圧室とを区画するように設けられる主弁と、背圧室と下流側通路とを連通する副弁孔を有し、上流側通路と下流側通路とを背圧室を介してつなぐ副通路を、副弁孔に接離することにより開閉するパイロット弁体を有する電磁駆動のパイロット弁と、を備える。パイロット弁体は、主弁の上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう副通路の開度を調整する差圧弁体と、差圧弁体とは別に供給電流の有無に応じて副通路を開閉する開閉弁体とを含む。
【０００８】
この態様によると、電磁駆動によりパイロット弁が作動し、副通路の開度を調整することで、主弁の前後差圧（上流側と下流側との差圧）が供給電流値に応じた差圧となるよう制御可能となる。主弁体そのものに副弁孔が形成され、パイロット弁体がこれを開閉する構成としたため、パイロット作動式の制御弁が簡易な構成にて実現可能となる。また、パイロット弁体が差圧弁体と開閉弁体とを併せ持ち、電流が遮断されて差圧弁体が全開状態となっても開閉弁体にて副通路を閉じることができる。このため、例えば冷媒循環通路が並列に構成された車両用冷暖房装置に当該制御弁を好適に適用することが可能になる。すなわち、そのような車両用冷暖房装置の一方の循環回路に当該制御弁を配設する場合、供給電流の遮断によりその一方の循環回路を閉じることができ、冷凍サイクルの運転が安定に実現できるようになる。
【０００９】
本発明の別の態様は、車両用冷暖房装置である。この車両用冷暖房装置は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、車室外に配置され、冷房運転時に冷媒を放熱させる室外凝縮器として機能する一方、暖房運転時には冷媒を蒸発させる室外蒸発器として機能する室外熱交換器と、車室内に配置されて冷媒を蒸発させる室内蒸発器と、室内蒸発器が機能するとともに室外熱交換器が室外蒸発器として機能するときに室外熱交換器の下流側となる位置に設けられ、上流側から下流側への冷媒の流れを制御する電動の制御弁と、制御弁への供給電流を制御して制御弁の前後差圧を調整する制御部と、を備える。制御弁は、上流側通路と下流側通路とを直接つなぐ主通路を、両通路を接続する主弁孔に接離することにより開閉する主弁体を有し、その主弁体が、上流側通路と下流側通路と背圧室とを区画するように設けられる主弁と、背圧室と下流側通路とを連通する副弁孔を有し、上流側通路と下流側通路とを背圧室を介してつなぐ副通路を、副弁孔に接離することにより開閉するパイロット弁体を有する電磁駆動のパイロット弁と、を備え、パイロット弁体は、主弁の上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう副通路の開度を調整する差圧弁体と、差圧弁体とは別に供給電流の有無に応じて副通路を開閉する開閉弁体とを含む。
【００１０】
この態様によると、室内蒸発器が機能するとともに室外熱交換器が室外蒸発器として機能するときに、制御弁の前後差圧（上流側と下流側との差圧）が制御されることにより、室外熱交換器における冷媒の蒸発温度ひいては蒸発量を調整することができる。その結果、室内蒸発器における冷媒の蒸発量を調整することができる。すなわち、その室内蒸発器の蒸発量を確保することで、暖房運転時においても室内蒸発器に導入される液冷媒の流量を確保することができる。つまり、制御弁の前後差圧を調整することで暖房運転時においても室内蒸発器の機能を確保することができ、それにより車室内の湿度機能を適正に維持することができる。
【００１１】
特に、当該車両用冷暖房装置の冷媒循環回路が並列に構成される場合、すなわち、室内蒸発器が機能するとともに室外熱交換器が室外蒸発器として機能するときに制御弁のさらに下流側となる位置に、室内蒸発器から圧縮機に冷媒を戻す戻り通路との合流部が設けられるような構成の場合、制御弁への供給電流の遮断によりその一方の循環回路を閉じることができ、冷凍サイクルの運転が安定に実現できるようになる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、暖房運転時の除湿性能を良好に確保可能な車両用冷暖房装置、およびその車両用冷暖房装置に好適な制御弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る車両用冷暖房装置の概略構成を表すシステム構成図である。
【図２】車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。
【図３】第２制御弁の具体的構成を表す断面図である。
【図４】第２制御弁の動作状態を表す説明図である。
【図５】第２実施形態に係る車両用冷暖房装置の概略構成を表すシステム構成図である。
【図６】車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。
【図７】第２制御弁の具体的構成を表す断面図である。
【図８】第２制御弁の動作状態を表す説明図である。
【図９】変形例に第２制御弁の具体的構成を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る車両用冷暖房装置の概略構成を表すシステム構成図である。本実施形態は、本発明の車両用冷暖房装置を電気自動車の冷暖房装置として具体化したものである。
【００１５】
車両用冷暖房装置１は、圧縮機２、室内凝縮器３、第１制御弁４、室外熱交換器５、第２制御弁６、蒸発器７およびアキュムレータ８を配管にて順次接続した冷凍サイクル（冷媒循環回路）を備える。車両用冷暖房装置１は、冷媒としての代替フロン（ＨＦＣ−１３４ａ）が冷凍サイクル内を状態変化しながら循環する過程で、その冷媒の熱を利用して車室内の空調を行うヒートポンプ式の冷暖房装置として構成されている。
【００１６】
車両用冷暖房装置１は、空気の熱交換が行われるダクト１０を有し、そのダクト１０における空気の流れ方向上流側から室内送風機１２、蒸発器７、室内凝縮器３が配設されている。室内凝縮器３の上流側には、エアミックスドア１４が回動自在に設けられ、室内凝縮器３を通過する風量と室内凝縮器３を迂回する風量との比率が調節される。また、室外熱交換器５に対向するように室外送風機１６が配置されている。
【００１７】
圧縮機２は、ハウジング内にモータと圧縮機構を収容する電動圧縮機として構成され、図示しないバッテリからの供給電流により駆動され、モータの回転数に応じて冷媒の吐出容量が変化する。この圧縮機２としては、レシプロ式、ロータリ式、スクロール式など、様々な形式の圧縮機を採用することができるが、電動圧縮機そのものは公知であるため、その説明については省略する。
【００１８】
室内凝縮器３は、車室内に設けられ、室外熱交換器５とは別に冷媒を放熱させる補助凝縮器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧の冷媒が室内凝縮器３を通過する際に放熱する。エアミックスドア１４の開度に応じて振り分けられた空気は、室内凝縮器３を通過する過程でその熱交換が行われる。
【００１９】
第１制御弁４は、室内凝縮器３と室外熱交換器５とをつなぐ主通路の開度を調整する。第１制御弁４は、その主通路を開閉する弁部と、その弁部を駆動するソレノイドを備え、供給電流の有無によって弁部を開閉する。また、主通路を第１制御弁４の前後で迂回するバイパス通路が設けられ、そのバイパス通路にオリフィス１８が設けられている。オリフィス１８の開口面積は、第１制御弁４の開弁時の開口面積よりも十分に小さいが、このように第１制御弁４と並列にオリフィス１８が設けられることで、第１制御弁４の閉弁時においても所定流量の冷媒の流れが許容される。
【００２０】
室外熱交換器５は、車室外に配置され、冷房運転時に内部を通過する冷媒を放熱させる室外凝縮器として機能する一方、暖房運転時には内部を通過する冷媒を蒸発させる室外蒸発器として機能する。室外送風機１６は、吸い込み式の送風機であり、軸流ファンをモータにより回転駆動することにより外気を導入する。室外熱交換器５は、その外気と冷媒との間で熱交換をさせる。
【００２１】
第２制御弁６は、室外熱交換器５と蒸発器７とをつなぐ主通路の開度を調整する。第２制御弁６は、その主通路を開閉する弁部と、その弁部を駆動するソレノイドを備え、供給電流値に応じて弁部の開度を調整する。第２制御弁６は、その前後差圧（第２制御弁６の上流側圧力と下流側圧力との差圧）が供給電流値に応じた一定の値となるように動作する定差圧弁として機能可能に構成されている。すなわち、第２制御弁６の弁部は、前後差圧がソレノイドへの供給電流値に対応づけられた値となるよう自律的に動作する。ただし、第２制御弁６には、その閉弁時においても所定流量の冷媒の流れを許容するオリフィス２０が設けられている。オリフィス２０の開口面積は、第２制御弁６の全開時の開口面積よりも十分に小さい。なお、第２制御弁６の構造については後に詳述する。
【００２２】
蒸発器７は、車室内に配置され、内部を通過する冷媒を蒸発させる室内蒸発器として機能する。すなわち、第２制御弁６の通過により低温・低圧となった冷媒は、蒸発器７を通過する際に蒸発する。ダクト１０の上流側から導入された空気は、その蒸発潜熱によって冷却される。このとき冷却・除湿された空気は、エアミックスドア１４の開度に応じて室内凝縮器３を通過するものと、室内凝縮器３を迂回するものとに振り分けられる。室内凝縮器３を通過する空気は、その通過過程で加熱される。室内凝縮器３を通過した空気と迂回した空気とが室内凝縮器３の下流側にて混合されて目標の温度に調整され、図示しない吹出口から車内に供給される。例えば、ベント吹出口、フット吹出口、デフ吹出口等から車室内所定場所に向かって吹き出される。
【００２３】
アキュムレータ８は、蒸発器から送出された冷媒を気液分離して溜めておく装置であり、液相部と気相部とを有する。このため、仮に蒸発器７から想定以上の液冷媒が導出されたとしても、その液冷媒を液相部に溜めおくことができ、気相部の冷媒を圧縮機２に導出することができる。その結果、圧縮機２の圧縮動作に支障をきたすこともない。一方、本実施形態では、その液相部の冷媒の一部を圧縮機２に供給できるようにされており、圧縮機２に必要量の潤滑オイルを戻すことができるようになっている。
【００２４】
以上のように構成された車両用冷暖房装置１は、制御部１００により制御される。制御部１００は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ、入出力インターフェース等を備える。制御部１００には、車両用冷暖房装置１に設置された図示しない各種センサ・スイッチ類からの信号が入力される。制御部１００は、車両の乗員によりセットされた室温を実現するために各アクチュエータの制御量を演算し、各アクチュエータの駆動回路に制御信号を出力する。図示の例では、制御部１００は、第１制御弁４の開閉制御、第２制御弁６の開閉制御（開度調整制御）のほか、圧縮機２，室内送風機１２，室外送風機１６およびエアミックスドア１４の駆動制御も実行する。
【００２５】
制御部１００は、第２制御弁６の駆動回路に設定したデューティ比のパルス信号を出力するＰＷＭ出力部を有するが、その構成自体には公知のものが採用されるため、詳細な説明を省略する。制御部１００は、車室内外の温度、蒸発器７の吹き出し空気温度等、各種センサにて検出された所定の外部情報に基づいて設定差圧を決定し、第２制御弁６の前後差圧（上流側と下流側との差圧）がその設定差圧となるよう通電制御を行う。言い換えれば、第２制御弁６の弁部が供給電流値に対応した前後差圧が得られるよう自律的に動作し、その開度を調整する。
【００２６】
次に、本実施形態の冷凍サイクルの動作について説明する。図２は、車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。（Ａ）は冷房運転時の状態を示し、（Ｂ）は暖房運転時の状態を示している。なお、ここでいう「冷房運転」は、冷房機能が暖房機能よりも大きく機能する運転状態であり、「暖房運転」は、暖房機能が冷房機能よりも大きく機能する運転状態である。各図の上段には冷凍サイクルの動作を説明するモリエル線図が示されている。その横軸がエンタルピーを表し、縦軸が各種圧力を表している。各図の下段には、冷凍サイクルの動作状態が示されている。図中の太線および矢印が冷媒の流れを示し、符号ａ〜ｆはモリエル線図のそれと対応している。また、図中の「×」は冷媒の流れが遮断されていることを示している。なお、同図の下段は図１に対応するが、エアミックスドア１４等の図示を省略するなど便宜上簡略表記されている。
【００２７】
図２（Ａ）に示すように、冷房運転時においては、第１制御弁４が開弁される一方、第２制御弁６は閉弁される。このとき、室外熱交換器５は室外凝縮器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された冷媒は、室内凝縮器３、第１制御弁４、室外熱交換器５、オリフィス２０、蒸発器７、アキュムレータ８の順に経由するように循環して圧縮機２に戻る。室内凝縮器３から導出された冷媒の一部は、オリフィス１８を通過するが、その流量は第１制御弁４を通過する流量に比べて相当少ない。
【００２８】
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、室内凝縮器３および室外熱交換器５を経ることで凝縮され、オリフィス２０にて断熱膨張され、冷温・低圧の液冷媒となって蒸発器７に導入される。そして、その蒸発器７を通過する過程で蒸発し、車室内の空気を冷却・除湿する。このとき、エアミックスドア１４の開度が適度に調整され、その空気の温度調整が行われる。蒸発器７から導出された冷媒は、アキュムレータ８を経て圧縮機２に導入されるが、そのとき圧縮機２に潤滑オイルを戻すようになる。
【００２９】
一方、図２（Ｂ）に示すように、暖房運転時においては、第１制御弁４が閉弁される一方、第２制御弁６が開弁される。このとき、エアミックスドア１４は温度設定に応じた適切な開度となるよう駆動される。このとき、室外熱交換器５は室外蒸発器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された冷媒は、室内凝縮器３、オリフィス１８、室外熱交換器５、第２制御弁６、蒸発器７、アキュムレータ８の順に経由するように循環して圧縮機２に戻る。室外熱交換器５から導出された冷媒の一部は、オリフィス２０を通過する。
【００３０】
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、室内凝縮器３を経て凝縮され、オリフィス１８にて断熱膨張され、室外熱交換器５にて蒸発され、さらに第２制御弁６およびオリフィス２０にて断熱膨張され、冷温・低圧の液冷媒となって蒸発器７を通過する。すなわち、液冷媒は、室外熱交換器５および蒸発器７を通過する過程で順次蒸発するが、後段の蒸発器７における蒸発潜熱により車室内の空気が冷却され、除湿される。すなわち、蒸発器７によって冷却・除湿された空気は、室内凝縮器３を経由することで加熱され、適度に温められて車内に供給される。このとき、蒸発器７から導出された冷媒は、アキュムレータ８を経て圧縮機２に導入されるが、そのとき圧縮機２に潤滑オイルを戻すようになる。
【００３１】
図２（Ｂ）の上段に示すように、このとき室外熱交換器５および第２制御弁６の両蒸発器にて蒸発される比率が第２制御弁６の前後差圧ΔＰにより制御される。図示のように、前後差圧ΔＰが比較的大きく設定されると、実線部分にて示されるように、室外熱交換器５における蒸発量が相対的に小さくなる（蒸発器７における蒸発量が相対的に大きくなる）。逆に、前後差圧ΔＰが比較的小さく設定されると、点線部分にて示されるように、室外熱交換器５における蒸発量が相対的に大きくなる（蒸発器７における蒸発量が相対的に小さくなる）。制御部１００は、設定温度を実現する過程で蒸発器７における熱交換量を制御するが、その際、前後差圧ΔＰを適切に設定することで、循環する冷媒を室外熱交換器５と蒸発器７とで蒸発させる比率を調整する。それにより、蒸発器７での蒸発量を確保することができ、除湿機能を確保することができる。また、潤滑オイルを蒸発器７に滞留させることなく圧縮機２へ戻すことができる。
【００３２】
次に、第２制御弁６の具体的構成について説明する。
図３は、第２制御弁の具体的構成を表す断面図である。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。
第２制御弁６は、その上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう流体の流れを制御可能なパイロット作動式の制御弁として構成されている。第２制御弁６は、弁本体１０１とソレノイド１０２とを組み付けて構成される。
【００３３】
弁本体１０１は、有底円筒状のボディ１０３に主弁１０５とパイロット弁１０６とを同軸状に収容して構成される。ボディ１０３の一方の側部には、冷凍サイクルの上流側通路に連通する入口ポート１１０が設けられ、他方の側部には、冷凍サイクルの下流側通路に連通する出口ポート１１２が設けられている。ボディ１０３の内部中央には、半径方向内向きに延出した区画壁１１４が設けられている。区画壁１１４は、ボディ１０３内を高圧側の圧力室１１６と低圧側の圧力室１１８とに区画している。圧力室１１６は入口ポート１１０に連通し、圧力室１１８は出口ポート１１２に連通している。
【００３４】
区画壁１１４の環状の内周部により主弁孔１２０が形成され、その上流側開口端部により主弁座１２２が形成されている。圧力室１１６には段付円筒状の主弁体１２４が配設されている。主弁体１２４は、主弁座１２２に着脱して主弁１０５を開閉する。主弁体１２４は、円筒状の本体の下端部に半径方向外向きに突出するフランジ部１３０が設けられ、そのフランジ部１３０にて主弁座１２２に着脱する。そのフランジ部１３０からは下方に向けて複数の脚部１３２が延設されており（同図には１つのみ表示）、主弁孔１２０の内周面によって摺動可能に支持されている。
【００３５】
一方、主弁体１２４の中央部には半径方向外向きに延出するフランジ部１３４が設けられ、ボディ１０３の内周面に摺動可能に支持されている。フランジ部１３４の外周面にはシール用のＯリング１３６が嵌着されている。フランジ部１３４は、圧力室１１６を高圧室１３８と背圧室１４０とに区画する。また、フランジ部１３４から上方に向けて複数の脚部１４２が延設されており（同図には１つのみ表示）、ソレノイド１０２の内部まで延出している。また、フランジ部１３０には、高圧室１３８と圧力室１１８とを連通するオリフィス２０が設けられている。既に述べたように、オリフィス２０は、主弁１０５およびパイロット弁１０６が閉弁状態にあっても所定流量の冷媒の流れを許容する。なお、高圧室１３８と圧力室１１８とを主弁１０５を介してつなぐ通路が第２制御弁６における「主通路」を構成し、高圧室１３８と圧力室１１８とをパイロット弁１０６を介してつなぐ通路が第２制御弁６における「副通路」を構成する。
【００３６】
主弁体１２４の内部中央には、半径方向内向きに延出した区画壁１４４が設けられている。区画壁１４４は、圧力室１１６と圧力室１１８とを区画しており、その環状の内周部により副弁孔１４６が形成されている。副弁孔１４６は、その上端部が縮径されている。そして、副弁孔１４６の下流側開口端部により弁座１４８が形成され、上流側開口端部により弁座１４９が形成されている。後述のように、パイロット弁１０６を構成するパイロット弁体１５０が、制御状態に応じて弁座１４８または弁座１４９に着脱して副弁孔１４６を開閉する。主弁体１２４の下端開口部には段付円筒状のアジャスト部材１５２（「区画壁」に該当する）が螺合されており、そのアジャスト部材１５２と主弁体１２４とに囲まれた空間が副弁室１５４を形成している。アジャスト部材１５２の螺入量によりパイロット弁１０６の開弁圧力を調整することが可能になっている。
【００３７】
パイロット弁体１５０は、ステンレス材からなる長尺状の本体を有し、副弁孔１４６を貫通するように配設されている。パイロット弁体１５０は、差圧弁として機能する差圧弁体１５６と開閉弁として機能する開閉弁体１５８とが本体に一体に設けられて構成されている。差圧弁体１５６は、パイロット弁体１５０の本体の下端部に嵌着され、副弁室１５４に配置されている。差圧弁体１５６は、上方に向かって縮径するテーパ面にて弁座１４８に着脱する。差圧弁体１５６は、その下端部に半径方向外向きに延出する複数のガイド部１５５が設けられ、そのガイド部１５５を介して主弁体１２４の内周面に摺動可能に支持されている。差圧弁体１５６とアジャスト部材１５２との間には、差圧弁体１５６ひいてはパイロット弁体１５０を閉弁方向（差圧弁体１５６の閉弁方向）に付勢するスプリング１６０が介装されている。
【００３８】
一方、開閉弁体１５８は、パイロット弁体１５０の本体に一体成形され、背圧室１４０に配置されている。開閉弁体１５８は、差圧弁体１５６が弁座１４８から所定量リフトしたときに（つまり、パイロット弁１０６が所定開度となったときに）、図示のように弁座１４９に着座してパイロット弁１０６を閉じるものである。
【００３９】
また、主弁体１２４の側部には、高圧室１３８と背圧室１４０とを連通させるオリフィス１６２が設けられている。上流側の高圧室１３８の圧力Ｐ１（「上流側圧力Ｐ１」という）は、このオリフィス１６２を通過することで背圧室１４０にて中間圧力Ｐｐとなる一方、主弁１０５を経て減圧されて圧力Ｐ２（「下流側圧力Ｐ２」という）となる。中間圧力Ｐｐは、パイロット弁１０６の開閉状態によって変化する。主弁体１２４の側部には、オリフィス１６２を外方から囲むようにフィルタ１６４が設けられ、背圧室１４０への異物の侵入を防止している。
【００４０】
一方、ソレノイド１０２は、ボディ１０３の上端開口部を封止するように取り付けられた有底円筒状のスリーブ１７０を有する。スリーブ１７０内には、第１プランジャ１７１（「第１の可動鉄心」に該当する）および第２プランジャ１７２（「第２の可動鉄心」に該当する）が軸線方向に対向配置されるように収容されている。スリーブ１７０の外周部にはボビン１７３が設けられ、そのボビン１７３に電磁コイル１７４が巻回されている。そして、電磁コイル１７４を外部から覆うようにケース１７６が設けられている。スリーブ１７０は、ケース１７６を軸線方向に貫通している。電磁コイル１７４からは通電用のハーネス１７８が引き出されている。
【００４１】
第１プランジャ１７１は、円筒状をなし、その外周部には軸線方向に延びる複数のスリット１８０（同図にはその１つを表示）が設けられている。前述の主弁体１２４の脚部１４２は、このスリット１８０を介して上方に延出している。パイロット弁体１５０は、第１プランジャ１７１をその軸線にそって貫通し、その上端部が加締められることにより第１プランジャ１７１に固定されている。すなわち、パイロット弁体１５０は、第１プランジャ１７１と一体的に動作する。
【００４２】
第２プランジャ１７２は、円筒状をなし、その内部中央に隔壁１８２が設けられている。第２プランジャ１７２は、その下端面にて脚部１４２の上端面に当接してこれを支持する。第１プランジャ１７１と第２プランジャ１７２との間には、第１プランジャ１７１を介してパイロット弁体１５０を開弁方向（差圧弁体１５６の開弁方向であり、開閉弁体１５８の閉弁方向）に付勢するスプリング１８４（「付勢部材」に該当する）が介装されている。第２プランジャ１７２とスリーブ１７０との間には、第２プランジャ１７２を介して主弁体１２４を閉弁方向に付勢するスプリング１８６が介装されている。すなわち、主弁体１２４は、第２プランジャ１７２と一体的に動作可能となっている。
【００４３】
以上のように構成された第２制御弁６は、上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう流体の流れを制御可能なパイロット作動式の制御弁として機能する。以下、その動作について詳細に説明する。
図４は、第２制御弁の動作状態を表す説明図である。図４は、ソレノイド１０２がオンにされた差圧制御状態を表している。なお、既に説明した図３は、ソレノイド１０２がオフにされた状態を表している。
【００４４】
ソレノイド１０２がオフにされた状態（非通電状態）では（図２（Ａ）参照）、第２制御弁６は、差圧制御は行わず、膨張装置としてのみ機能する。すなわち図３に示すように、ソレノイド力が作用しないため、スプリング１８４によってパイロット弁体１５０が開閉弁体１５８の閉弁方向に付勢され、パイロット弁１０６が閉弁状態となる。このとき図示のように、差圧弁体１５６は開弁状態となるが、開閉弁体１５８により副弁孔１４６が閉じられる。一方、スプリング１８６によって第２プランジャ１７２を介して主弁体１２４が閉弁方向に付勢され、主弁１０５も閉弁状態となる。このとき、背圧室１４０には上流側からオリフィス１６２を介して冷媒が導入されるため、中間圧力Ｐｐは、上流側圧力Ｐ１に等しくなる。上流側から入口ポート１１０を介して導入された冷媒は、オリフィス２０を介して減圧膨張され、出口ポート１１２を介して下流側へ導出される。
【００４５】
一方、ソレノイド１０２がオンにされた状態（通電状態）では（図２（Ｂ）参照）、第２制御弁６は、その上流側圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）が供給電流値に応じた設定差圧となるよう動作する定差圧弁として機能するとともに、膨張装置としても機能する。
【００４６】
すなわち、図４に示すように、ソレノイド力によって第１プランジャ１７１と第２プランジャ１７２との間に吸引力が作用するため、パイロット弁体１５０が開閉弁体１５８の開弁方向に付勢され、パイロット弁１０６が開弁状態となる。このとき図示のように、差圧弁体１５６および開閉弁体１５８がともに開弁して副弁孔１４６を開放する。それにより、中間圧力Ｐｐが低下するため、主弁体１２４が上流側圧力Ｐ１と中間圧力Ｐｐとの差圧（Ｐ１−Ｐｐ）の影響を受けて開弁する。上流側から入口ポート１１０を介して導入された冷媒は、開弁された主弁１０５およびオリフィス２０を介して減圧膨張され、出口ポート１１２を介して下流側へ導出される。また、その冷媒の一部は、オリフィス１６２を介して背圧室１４０に導入され、パイロット弁１０６を介して圧力室１１８に導出され、出口ポート１１２を介して下流側へ導出される。このとき、主弁１０５がスリーブ１７０に係止されるまでリフトする全開状態となっても、アジャスト部材１５２の下端開口部は、主弁座１２２よりも下流側に位置するようになる。このため、副弁室１５４には、下流側圧力Ｐ２が確実に供給される。
【００４７】
この差圧制御状態において、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定差圧よりも小さくなると、中間圧力Ｐｐと下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐｐ−Ｐ２）が小さくなるため、パイロット弁体１５０が閉弁方向（差圧弁体１５６の閉弁方向）に動作する。この結果、中間圧力Ｐｐが上昇し、主弁体１２４が閉弁方向に動作して主弁１０５の開度を小さくする。その結果、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が大きくなる方向に変化する。一方、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定差圧よりも大きくなると、中間圧力Ｐｐと下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐｐ−Ｐ２）が大きくなるため、パイロット弁体１５０が開弁方向（差圧弁体１５６の開弁方向）に動作する。この結果、中間圧力Ｐｐが低下し、主弁体１２４が開弁方向に動作して主弁１０５の開度を大きくする。その結果、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が小さくなる方向に変化する。すなわち、パイロット弁１０６の動作により、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定差圧となるよう主弁１０５の開度が調整される。
【００４８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態に係る車両用冷暖房装置は、冷凍サイクルの構成が異なり、また第２制御弁の構造が異なるが、第１実施形態と共通の構成部分も有する。このため、第１実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図５は、第２実施形態に係る車両用冷暖房装置の概略構成を表すシステム構成図である。
【００４９】
車両用冷暖房装置２１は、第１実施形態と同様に、圧縮機２、室内凝縮器３、第１制御弁４、室外熱交換器５、第２制御弁２６、蒸発器７およびアキュムレータ８を配管にて接続した冷凍サイクルを備える。ただし、第１実施形態とは異なり、室内凝縮器３と室外熱交換器５とは圧縮機２に対して直列ではなく並列に接続されている。
【００５０】
圧縮機２と室内凝縮器３とをつなぐ高圧側の第１通路２２１と、圧縮機２と室外熱交換器５とをつなぐ高圧側の第２通路２２２とは、圧縮機２の下流側にて分岐しており、第２通路２２２を開閉するように第１制御弁４が設けられている。一方、室内凝縮器３と室外熱交換器５と蒸発器７とを接続するアクチュエータブロック２１０が設けられている。アクチュエータブロック２１０のハウジング内には、冷媒を通過させる内部通路が形成されており、後述するバランスオリフィス２１２と差圧オリフィス２１４とが配設されている。室内凝縮器３の下流側の第３通路２２３、蒸発器７の上流側の第４通路２２４、および室外熱交換器５から延びる第５通路２２５が、それぞれアクチュエータブロック２１０に接続されている。
【００５１】
また、第２通路２２２の中間部においてバイパス通路２２６が分岐し、アキュムレータ８ひいては圧縮機２につながっている。第２制御弁６は、そのバイパス通路２２６を開閉するように設けられている。一方、蒸発器７の下流側の戻り通路２２７が、バイパス通路２２６と第２制御弁２６の下流側にて接続され、アキュムレータ８ひいては圧縮機２につながっている。
【００５２】
バランスオリフィス２１２は、一対のオリフィスとそれらの開度を調整する一対の弁部を有する。一対の弁部は対応するオリフィスがそれぞれ前後差圧に応じた開度となるよう自律的に動作する。その一方のオリフィス（第１オリフィス２３１）がアクチュエータブロック２１０において第４通路２２４につながる内部通路に連通し、他方のオリフィス（第２オリフィス２３２）が第５通路２２５につながる内部通路に連通する。
【００５３】
差圧オリフィス２１４は、前後差圧が設定値以上となったときに開弁する差圧弁２３５と、所定の開口面積を有するオリフィス２３６とを直列に配置して構成されている。差圧オリフィス２１４は、その上流側が第５通路２２５につながる内部通路に連通し、下流側が第４通路２２４につながる内部通路に連通する。すなわち、差圧オリフィス２１４は、その上流側（差圧弁２３５側）にて第２オリフィス２３２に連通し、下流側（オリフィス２３６側）にて第１オリフィス２３１に連通する。
【００５４】
次に、本実施形態の冷凍サイクルの動作について説明する。図６は、車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。（Ａ）は冷房運転時の状態を示し、（Ｂ）は暖房運転時の状態を示している。各図の上段には冷凍サイクルの動作を説明するモリエル線図が示され、各図の下段には冷凍サイクルの動作状態が示されている。符号ａ〜ｈはモリエル線図のそれと対応している。
【００５５】
図６（Ａ）に示すように、冷房運転時においては、第１制御弁４が開弁される一方、第２制御弁２６は閉弁される。このとき、室外熱交換器５は室外凝縮器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された冷媒は、一方で室内凝縮器３、バランスオリフィス２１２、蒸発器７、アキュムレータ８を経由するように循環して圧縮機２に戻り、他方で第１制御弁４、室外熱交換器５、差圧オリフィス２１４、蒸発器７、アキュムレータ８を経由するように循環して圧縮機２に戻る。
【００５６】
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、一方で室内凝縮器３を、他方で室外熱交換器５を経ることで凝縮される。そして、室内凝縮器３を経由した冷媒が第１オリフィス２３１にて断熱膨張され、冷温・低圧の液冷媒となって蒸発器７に導入される。一方、室外熱交換器５を経由した冷媒が差圧オリフィス２１４にて断熱膨張され、冷温・低圧の液冷媒となって蒸発器７に導入される。そして、冷媒が蒸発器７を通過する過程で蒸発し、車室内の空気を冷却する。このとき、蒸発器７から導出された冷媒は、アキュムレータ８を経て圧縮機２に導入されるが、そのとき圧縮機２に潤滑オイルを戻すようになる。
【００５７】
一方、図６（Ｂ）に示すように、暖房運転時においては、第１制御弁４が閉弁される一方、第２制御弁２６が開弁される。このとき、室外熱交換器５は室外蒸発器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された冷媒は、一方で室内凝縮器３、バランスオリフィス２１２、蒸発器７、アキュムレータ８を経由するように循環して圧縮機２に戻り、他方で室内凝縮器３、バランスオリフィス２１２、室外熱交換器５、第２制御弁２６、アキュムレータ８を経由するように循環して圧縮機２に戻る。
【００５８】
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、室内凝縮器３を経て凝縮され、バランスオリフィス２１２にて断熱膨張される。このとき、第１オリフィス２３１を経由した冷温・低圧の液冷媒が蒸発器７にて蒸発し、その蒸発潜熱により車室内の空気が冷却される。一方、第２オリフィス２３２を経由した冷温・低圧の液冷媒が室外熱交換器５にて蒸発する。このとき、室外熱交換器５および蒸発器７の両蒸発器にて蒸発される比率が、第２制御弁２６の前後差圧ΔＰにより制御される。制御部１００は、設定温度を実現する過程で蒸発器７における熱交換量を制御するが、その際、前後差圧ΔＰを適切に設定することで、循環する冷媒を室外熱交換器５と蒸発器７とで蒸発させる比率を調整する。それにより蒸発器７での蒸発量を確保することができ、除湿機能を確保することができる。また、潤滑オイルを蒸発器７に滞留させることなく圧縮機２へ戻すことができる。
【００５９】
次に、第２制御弁２６の具体的構成について説明する。図７は、第２制御弁の具体的構成を表す断面図である。
第２制御弁２６は、弁本体２０１とソレノイド１０２とを組み付けて構成され、その上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう流体の流れを制御可能なパイロット作動式の制御弁として構成されている。
【００６０】
弁本体２０１は、ボディ１０３に主弁２０５とパイロット弁２０６とを同軸状に収容して構成される。主弁体２２０のフランジ２３０には、リング状の弁部材２３３が嵌着されている。弁本体２０１は、その弁部材２３３にて主弁座１２２に着脱し、主弁２０５を開閉する。弁部材２３３が弾性材（ゴム等）からなるため、主弁２０５の閉弁時に高いシール性を有する。なお、主弁体２２０のフランジ２３０には、第１実施形態のようなオリフィス２０は設けられていない。したがって、主弁２０５とパイロット弁２０６が閉弁状態にある場合、冷媒の流れが確実に遮断される。主弁体２２０とボディ１０３との間には、スプリング１８６に対抗して主弁体２２０を開弁方向に付勢するスプリング２３４が介装されている。
【００６１】
パイロット弁体２５０は、差圧弁として機能する差圧弁体１５６と、開閉弁として機能する開閉弁体２５８とが本体に一体に設けられて構成されている。開閉弁体２５８は、リング状をなし、パイロット弁体２５０の本体に嵌着されている。開閉弁体２５８が弾性材（ゴム等）からなるため、その閉弁時に高いシール性を有する。つまり、開閉弁体２５８そのものがシール部として機能する。
【００６２】
また、主弁体２２０の側部には、有底円筒状の栓体２６０が圧入されており、その栓体２６０の底部に高圧室１３８と背圧室１４０とを連通させるオリフィス１６２が設けられている。上流側圧力Ｐ１は、このオリフィス１６２を通過することで背圧室１４０にて中間圧力Ｐｐとなる一方、主弁１０５を経て減圧されて下流側圧力Ｐ２となる。中間圧力Ｐｐは、パイロット弁２０６の開閉状態によって変化する。
【００６３】
以上のように構成された第２制御弁２６は、上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう流体の流れを制御可能なパイロット作動式の制御弁として機能する。以下、その動作について詳細に説明する。
図８は、第２制御弁の動作状態を表す説明図である。図８は、パイロット弁２０６のソレノイド１０２がオンにされた差圧制御状態を表している。なお、既に説明した図７は、ソレノイド１０２がオフにされた状態を表している。
【００６４】
ソレノイド１０２がオフにされた状態（非通電状態）では（図６（Ａ）参照）、第２制御弁２６は、冷媒の流れを遮断する。すなわち図７に示すように、ソレノイド力が作用しないため、スプリング１８４によってパイロット弁体２５０が開閉弁体２５８の閉弁方向に付勢され、パイロット弁２０６が閉弁状態となる。一方、スプリング１８６によって第２プランジャ１７２を介して主弁体２２０が閉弁方向に付勢され、主弁２０５も閉弁状態となる。このとき、背圧室１４０には上流側からオリフィス１６２を介して冷媒が導入されるため、中間圧力Ｐｐは、上流側圧力Ｐ１に等しくなる。
【００６５】
一方、ソレノイド１０２がオンにされた状態（通電状態）では（図６（Ｂ）参照）、第２制御弁２６は、その上流側圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）が供給電流値に応じた設定差圧となるよう動作する定差圧弁として機能するとともに、膨張装置としても機能する。
【００６６】
すなわち、図８に示すように、ソレノイド力によって第１プランジャ１７１と第２プランジャ１７２との間に吸引力が作用するため、パイロット弁体２５０が開弁方向に付勢され、パイロット弁２０６が開弁状態となる。このとき、差圧弁体１５６および開閉弁体２５８がともに開弁して副弁孔１４６を開放する。それにより、中間圧力Ｐｐが低下するため、主弁体２２０が上流側圧力Ｐ１と中間圧力Ｐｐとの差圧（Ｐ１−Ｐｐ）の影響を受けて開弁する。上流側から入口ポート１１０を介して導入された冷媒は、開弁された主弁２０５を通過する際に減圧膨張され、出口ポート１１２を介して下流側へ導出される。このとき、主弁２０５がスリーブ１７０に係止されるまでリフトする全開状態となっても、アジャスト部材１５２の下端開口部は、主弁座１２２よりも下流側に位置するようになる。このため、副弁室１５４には、下流側圧力Ｐ２が確実に供給される。
【００６７】
この差圧制御状態において、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定差圧よりも小さくなると、中間圧力Ｐｐと下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐｐ−Ｐ２）が小さくなるため、パイロット弁体１５０が閉弁方向（差圧弁体１５６の閉弁方向）に動作する。この結果、中間圧力Ｐｐが上昇し、主弁体１２４が閉弁方向に動作して主弁１０５の開度を小さくする。その結果、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が大きくなる方向に変化する。一方、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定差圧よりも大きくなると、中間圧力Ｐｐと下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐｐ−Ｐ２）が大きくなるため、パイロット弁体２５０が開弁方向（差圧弁体１５６の開弁方向）に動作する。この結果、中間圧力Ｐｐが低下し、主弁体１２４が開弁方向に動作して主弁２０５の開度を大きくする。その結果、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が小さくなる方向に変化する。すなわち、パイロット弁２０６の動作により、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定差圧となるよう主弁２０５の開度が調整される。
【００６８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はその特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。
【００６９】
上記実施形態では、パイロット弁１０６として、弁座に着脱する弁体を採用する例を示した。変形例においては、弁体が弁孔に挿通されるいわゆるスプール弁を採用してもよい。図９は、変形例に第２制御弁の具体的構成を表す断面図である。なお、同図は、第２制御弁の差圧制御中において、上流側圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定差圧よりも小さくなっているときの状態を示している。すなわち図示のように、パイロット弁体３５０を構成する差圧弁体３５６が、副弁孔１４６に挿通されることにより閉弁状態となる構成としてもよい。このような構成により、差圧弁体３５６が主弁体１２４に衝突し難くなるので、閉弁時の異音を防止または抑制することができるようになる。なお、本変形例は、第１実施形態の第２制御弁６の変形例にあたるが、第２実施形態の第２制御弁２６についてもパイロット弁体について同様の構造を適用することができる。また、本変形例においても第２実施形態のように、開閉弁体をゴム等の可撓性部材にて形成し、その閉弁時のシール性を高めるようにしてもよい。
【００７０】
上記実施形態では、本発明の車両用冷暖房装置を電気自動車に適用した例を示したが、内燃機関を搭載した自動車や、内燃機関と電動機を同載したハイブリッド式の自動車に提供することが可能であることは言うまでもない。上記実施形態では、圧縮機２として電動圧縮機を採用した例を示したが、エンジンの回転を利用して容量可変を行う可変容量圧縮機を採用することもできる。
【符号の説明】
【００７１】
１ 車両用冷暖房装置、 ２ 圧縮機、 ３ 室内凝縮器、 ４ 第１制御弁、 ５ 室外熱交換器、 ６ 第２制御弁、 ７ 蒸発器、 ８ アキュムレータ、 １８，２０ オリフィス、 ２１ 車両用冷暖房装置、 ２６ 第２制御弁、 １００ 制御部、 １０１ 弁本体、 １０２ ソレノイド、 １０５ 主弁、 １０６ パイロット弁、 １２０ 主弁孔、 １２２ 主弁座、 １２４ 主弁体、 １４６ 副弁孔、 １４８，１４９ 弁座、 １５０ パイロット弁体、 １５４ 副弁室、 １５６ 差圧弁体、 １５８ 開閉弁体、 １６２ オリフィス、 １７１ 第１プランジャ、 １７２ 第２プランジャ、 ２０１ 弁本体、 ２０５ 主弁、 ２０６ パイロット弁、 ２２０ 主弁体、 ２３３ 弁部材、 ２５０ パイロット弁体、 ２５８ 開閉弁体、 ３５０ パイロット弁体、 ３５６ 差圧弁体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう流体の流れを制御可能なパイロット作動式の制御弁に関し、特に、車両用冷暖房装置に好適に適用可能な制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関を搭載した車両においてはエンジンの燃焼効率が向上したこともあり、熱源として利用してきた冷却水が暖房に必要な温度にまで上昇し難くなっている。一方、内燃機関と電動機を併用したハイブリッド車両においては内燃機関の稼働率が低いため、そのような冷却水の利用がさらに難しい。電気自動車に至っては内燃機関による熱源そのものがない。このため、冷房のみならず暖房にも冷媒を用いたサイクル運転を行い、車室内を除湿暖房可能なヒートポンプ式の車両用冷暖房装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このような車両用冷暖房装置は、圧縮機、室外熱交換器、蒸発器、室内熱交換器等を含む冷凍サイクルを有し、暖房運転時と冷房運転時とで室外熱交換器の機能が切り替えられる。暖房運転時においては室外熱交換器が蒸発器として機能する。その際、冷凍サイクルを冷媒が循環する過程で室内熱交換器が放熱し、その熱により車室内の空気が加熱される。一方、冷房運転時においては室外熱交換器が凝縮器として機能する。その際、室外熱交換器にて凝縮された冷媒が蒸発器にて蒸発し、その蒸発潜熱により車室内の空気が冷却される。その際、除湿も行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２４０２６６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、このような車両用冷暖房装置においては、暖房運転時に室外熱交換器を蒸発器として機能させたときにその蒸発量が必要以上に大きくなると、車室内の蒸発器に十分な液冷媒が供給されない事態が生じる可能性がある。そうなると、実質的に蒸発器での熱交換がなされなくなるため、車室内の除湿機能を適正に維持できなくなり、窓ガラスの曇り等の問題を発生させる可能性がある。そこで、発明者は、このように室外熱交換器を蒸発器として機能させるときにも車室内の蒸発器に適正量の液冷媒が供給されるように調整できれば、こうした問題を解決できると考えた。また、そのような調整のためにパイロット作動の制御弁を好適な形で車両用冷暖房装置に組み込めれば、装置全体の小型化も実現できる点で好ましいと考えた。
【０００６】
本発明の目的の一つは、暖房運転時の除湿性能を良好に確保可能な車両用冷暖房装置、およびその車両用冷暖房装置に好適な制御弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の制御弁は、上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう流体の流れを制御可能なパイロット作動式の制御弁において、上流側通路と下流側通路とを直接つなぐ主通路を、両通路を接続する主弁孔に接離することにより開閉する主弁体を有し、その主弁体が、上流側通路と下流側通路と背圧室とを区画するように設けられる主弁と、背圧室と下流側通路とを連通する副弁孔を有し、上流側通路と下流側通路とを背圧室を介してつなぐ副通路を、副弁孔に接離することにより開閉するパイロット弁体を有する電磁駆動のパイロット弁と、を備える。パイロット弁体は、主弁の上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう副通路の開度を調整する差圧弁体と、差圧弁体とは別に供給電流の有無に応じて副通路を開閉する開閉弁体とを含む。
【０００８】
この態様によると、電磁駆動によりパイロット弁が作動し、副通路の開度を調整することで、主弁の前後差圧（上流側と下流側との差圧）が供給電流値に応じた差圧となるよう制御可能となる。主弁体そのものに副弁孔が形成され、パイロット弁体がこれを開閉する構成としたため、パイロット作動式の制御弁が簡易な構成にて実現可能となる。また、パイロット弁体が差圧弁体と開閉弁体とを併せ持ち、電流が遮断されて差圧弁体が全開状態となっても開閉弁体にて副通路を閉じることができる。このため、例えば冷媒循環通路が並列に構成された車両用冷暖房装置に当該制御弁を好適に適用することが可能になる。すなわち、そのような車両用冷暖房装置の一方の循環回路に当該制御弁を配設する場合、供給電流の遮断によりその一方の循環回路を閉じることができ、冷凍サイクルの運転が安定に実現できるようになる。
【０００９】
本発明の別の態様は、車両用冷暖房装置である。この車両用冷暖房装置は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、車室外に配置され、冷房運転時に冷媒を放熱させる室外凝縮器として機能する一方、暖房運転時には冷媒を蒸発させる室外蒸発器として機能する室外熱交換器と、車室内に配置されて冷媒を蒸発させる室内蒸発器と、室内蒸発器が機能するとともに室外熱交換器が室外蒸発器として機能するときに室外熱交換器の下流側となる位置に設けられ、上流側から下流側への冷媒の流れを制御する電動の制御弁と、制御弁への供給電流を制御して制御弁の前後差圧を調整する制御部と、を備える。制御弁は、上流側通路と下流側通路とを直接つなぐ主通路を、両通路を接続する主弁孔に接離することにより開閉する主弁体を有し、その主弁体が、上流側通路と下流側通路と背圧室とを区画するように設けられる主弁と、背圧室と下流側通路とを連通する副弁孔を有し、上流側通路と下流側通路とを背圧室を介してつなぐ副通路を、副弁孔に接離することにより開閉するパイロット弁体を有する電磁駆動のパイロット弁と、を備え、パイロット弁体は、主弁の上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう副通路の開度を調整する差圧弁体と、差圧弁体とは別に供給電流の有無に応じて副通路を開閉する開閉弁体とを含む。
【００１０】
この態様によると、室内蒸発器が機能するとともに室外熱交換器が室外蒸発器として機能するときに、制御弁の前後差圧（上流側と下流側との差圧）が制御されることにより、室外熱交換器における冷媒の蒸発温度ひいては蒸発量を調整することができる。その結果、室内蒸発器における冷媒の蒸発量を調整することができる。すなわち、その室内蒸発器の蒸発量を確保することで、暖房運転時においても室内蒸発器に導入される液冷媒の流量を確保することができる。つまり、制御弁の前後差圧を調整することで暖房運転時においても室内蒸発器の機能を確保することができ、それにより車室内の湿度機能を適正に維持することができる。
【００１１】
特に、当該車両用冷暖房装置の冷媒循環回路が並列に構成される場合、すなわち、室内蒸発器が機能するとともに室外熱交換器が室外蒸発器として機能するときに制御弁のさらに下流側となる位置に、室内蒸発器から圧縮機に冷媒を戻す戻り通路との合流部が設けられるような構成の場合、制御弁への供給電流の遮断によりその一方の循環回路を閉じることができ、冷凍サイクルの運転が安定に実現できるようになる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、暖房運転時の除湿性能を良好に確保可能な車両用冷暖房装置、およびその車両用冷暖房装置に好適な制御弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態に係る車両用冷暖房装置の概略構成を表すシステム構成図である。
【図２】車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。
【図３】第２制御弁の具体的構成を表す断面図である。
【図４】第２制御弁の動作状態を表す説明図である。
【図５】第２実施形態に係る車両用冷暖房装置の概略構成を表すシステム構成図である。
【図６】車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。
【図７】第２制御弁の具体的構成を表す断面図である。
【図８】第２制御弁の動作状態を表す説明図である。
【図９】変形例に第２制御弁の具体的構成を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
［第１実施形態］
まず、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る車両用冷暖房装置の概略構成を表すシステム構成図である。本実施形態は、本発明の車両用冷暖房装置を電気自動車の冷暖房装置として具体化したものである。
【００１５】
車両用冷暖房装置１は、圧縮機２、室内凝縮器３、第１制御弁４、室外熱交換器５、第２制御弁６、蒸発器７およびアキュムレータ８を配管にて順次接続した冷凍サイクル（冷媒循環回路）を備える。車両用冷暖房装置１は、冷媒としての代替フロン（ＨＦＣ−１３４ａ）が冷凍サイクル内を状態変化しながら循環する過程で、その冷媒の熱を利用して車室内の空調を行うヒートポンプ式の冷暖房装置として構成されている。
【００１６】
車両用冷暖房装置１は、空気の熱交換が行われるダクト１０を有し、そのダクト１０における空気の流れ方向上流側から室内送風機１２、蒸発器７、室内凝縮器３が配設されている。室内凝縮器３の上流側には、エアミックスドア１４が回動自在に設けられ、室内凝縮器３を通過する風量と室内凝縮器３を迂回する風量との比率が調節される。また、室外熱交換器５に対向するように室外送風機１６が配置されている。
【００１７】
圧縮機２は、ハウジング内にモータと圧縮機構を収容する電動圧縮機として構成され、図示しないバッテリからの供給電流により駆動され、モータの回転数に応じて冷媒の吐出容量が変化する。この圧縮機２としては、レシプロ式、ロータリ式、スクロール式など、様々な形式の圧縮機を採用することができるが、電動圧縮機そのものは公知であるため、その説明については省略する。
【００１８】
室内凝縮器３は、車室内に設けられ、室外熱交換器５とは別に冷媒を放熱させる補助凝縮器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧の冷媒が室内凝縮器３を通過する際に放熱する。エアミックスドア１４の開度に応じて振り分けられた空気は、室内凝縮器３を通過する過程でその熱交換が行われる。
【００１９】
第１制御弁４は、室内凝縮器３と室外熱交換器５とをつなぐ主通路の開度を調整する。第１制御弁４は、その主通路を開閉する弁部と、その弁部を駆動するソレノイドを備え、供給電流の有無によって弁部を開閉する。また、主通路を第１制御弁４の前後で迂回するバイパス通路が設けられ、そのバイパス通路にオリフィス１８が設けられている。オリフィス１８の開口面積は、第１制御弁４の開弁時の開口面積よりも十分に小さいが、このように第１制御弁４と並列にオリフィス１８が設けられることで、第１制御弁４の閉弁時においても所定流量の冷媒の流れが許容される。
【００２０】
室外熱交換器５は、車室外に配置され、冷房運転時に内部を通過する冷媒を放熱させる室外凝縮器として機能する一方、暖房運転時には内部を通過する冷媒を蒸発させる室外蒸発器として機能する。室外送風機１６は、吸い込み式の送風機であり、軸流ファンをモータにより回転駆動することにより外気を導入する。室外熱交換器５は、その外気と冷媒との間で熱交換をさせる。
【００２１】
第２制御弁６は、室外熱交換器５と蒸発器７とをつなぐ主通路の開度を調整する。第２制御弁６は、その主通路を開閉する弁部と、その弁部を駆動するソレノイドを備え、供給電流値に応じて弁部の開度を調整する。第２制御弁６は、その前後差圧（第２制御弁６の上流側圧力と下流側圧力との差圧）が供給電流値に応じた一定の値となるように動作する定差圧弁として機能可能に構成されている。すなわち、第２制御弁６の弁部は、前後差圧がソレノイドへの供給電流値に対応づけられた値となるよう自律的に動作する。ただし、第２制御弁６には、その閉弁時においても所定流量の冷媒の流れを許容するオリフィス２０が設けられている。オリフィス２０の開口面積は、第２制御弁６の全開時の開口面積よりも十分に小さい。なお、第２制御弁６の構造については後に詳述する。
【００２２】
蒸発器７は、車室内に配置され、内部を通過する冷媒を蒸発させる室内蒸発器として機能する。すなわち、第２制御弁６の通過により低温・低圧となった冷媒は、蒸発器７を通過する際に蒸発する。ダクト１０の上流側から導入された空気は、その蒸発潜熱によって冷却される。このとき冷却・除湿された空気は、エアミックスドア１４の開度に応じて室内凝縮器３を通過するものと、室内凝縮器３を迂回するものとに振り分けられる。室内凝縮器３を通過する空気は、その通過過程で加熱される。室内凝縮器３を通過した空気と迂回した空気とが室内凝縮器３の下流側にて混合されて目標の温度に調整され、図示しない吹出口から車内に供給される。例えば、ベント吹出口、フット吹出口、デフ吹出口等から車室内所定場所に向かって吹き出される。
【００２３】
アキュムレータ８は、蒸発器から送出された冷媒を気液分離して溜めておく装置であり、液相部と気相部とを有する。このため、仮に蒸発器７から想定以上の液冷媒が導出されたとしても、その液冷媒を液相部に溜めおくことができ、気相部の冷媒を圧縮機２に導出することができる。その結果、圧縮機２の圧縮動作に支障をきたすこともない。一方、本実施形態では、その液相部の冷媒の一部を圧縮機２に供給できるようにされており、圧縮機２に必要量の潤滑オイルを戻すことができるようになっている。
【００２４】
以上のように構成された車両用冷暖房装置１は、制御部１００により制御される。制御部１００は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ、入出力インターフェース等を備える。制御部１００には、車両用冷暖房装置１に設置された図示しない各種センサ・スイッチ類からの信号が入力される。制御部１００は、車両の乗員によりセットされた室温を実現するために各アクチュエータの制御量を演算し、各アクチュエータの駆動回路に制御信号を出力する。図示の例では、制御部１００は、第１制御弁４の開閉制御、第２制御弁６の開閉制御（開度調整制御）のほか、圧縮機２，室内送風機１２，室外送風機１６およびエアミックスドア１４の駆動制御も実行する。
【００２５】
制御部１００は、第２制御弁６の駆動回路に設定したデューティ比のパルス信号を出力するＰＷＭ出力部を有するが、その構成自体には公知のものが採用されるため、詳細な説明を省略する。制御部１００は、車室内外の温度、蒸発器７の吹き出し空気温度等、各種センサにて検出された所定の外部情報に基づいて設定差圧を決定し、第２制御弁６の前後差圧（上流側と下流側との差圧）がその設定差圧となるよう通電制御を行う。言い換えれば、第２制御弁６の弁部が供給電流値に対応した前後差圧が得られるよう自律的に動作し、その開度を調整する。
【００２６】
次に、本実施形態の冷凍サイクルの動作について説明する。図２は、車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。（Ａ）は冷房運転時の状態を示し、（Ｂ）は暖房運転時の状態を示している。なお、ここでいう「冷房運転」は、冷房機能が暖房機能よりも大きく機能する運転状態であり、「暖房運転」は、暖房機能が冷房機能よりも大きく機能する運転状態である。各図の上段には冷凍サイクルの動作を説明するモリエル線図が示されている。その横軸がエンタルピーを表し、縦軸が各種圧力を表している。各図の下段には、冷凍サイクルの動作状態が示されている。図中の太線および矢印が冷媒の流れを示し、符号ａ〜ｆはモリエル線図のそれと対応している。また、図中の「×」は冷媒の流れが遮断されていることを示している。なお、同図の下段は図１に対応するが、エアミックスドア１４等の図示を省略するなど便宜上簡略表記されている。
【００２７】
図２（Ａ）に示すように、冷房運転時においては、第１制御弁４が開弁される一方、第２制御弁６は閉弁される。このとき、室外熱交換器５は室外凝縮器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された冷媒は、室内凝縮器３、第１制御弁４、室外熱交換器５、オリフィス２０、蒸発器７、アキュムレータ８の順に経由するように循環して圧縮機２に戻る。室内凝縮器３から導出された冷媒の一部は、オリフィス１８を通過するが、その流量は第１制御弁４を通過する流量に比べて相当少ない。
【００２８】
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、室内凝縮器３および室外熱交換器５を経ることで凝縮され、オリフィス２０にて断熱膨張され、冷温・低圧の液冷媒となって蒸発器７に導入される。そして、その蒸発器７を通過する過程で蒸発し、車室内の空気を冷却・除湿する。このとき、エアミックスドア１４の開度が適度に調整され、その空気の温度調整が行われる。蒸発器７から導出された冷媒は、アキュムレータ８を経て圧縮機２に導入されるが、そのとき圧縮機２に潤滑オイルを戻すようになる。
【００２９】
一方、図２（Ｂ）に示すように、暖房運転時においては、第１制御弁４が閉弁される一方、第２制御弁６が開弁される。このとき、エアミックスドア１４は温度設定に応じた適切な開度となるよう駆動される。このとき、室外熱交換器５は室外蒸発器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された冷媒は、室内凝縮器３、オリフィス１８、室外熱交換器５、第２制御弁６、蒸発器７、アキュムレータ８の順に経由するように循環して圧縮機２に戻る。室外熱交換器５から導出された冷媒の一部は、オリフィス２０を通過する。
【００３０】
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、室内凝縮器３を経て凝縮され、オリフィス１８にて断熱膨張され、室外熱交換器５にて蒸発され、さらに第２制御弁６およびオリフィス２０にて断熱膨張され、冷温・低圧の液冷媒となって蒸発器７を通過する。すなわち、液冷媒は、室外熱交換器５および蒸発器７を通過する過程で順次蒸発するが、後段の蒸発器７における蒸発潜熱により車室内の空気が冷却され、除湿される。すなわち、蒸発器７によって冷却・除湿された空気は、室内凝縮器３を経由することで加熱され、適度に温められて車内に供給される。このとき、蒸発器７から導出された冷媒は、アキュムレータ８を経て圧縮機２に導入されるが、そのとき圧縮機２に潤滑オイルを戻すようになる。
【００３１】
図２（Ｂ）の上段に示すように、このとき室外熱交換器５および第２制御弁６の両蒸発器にて蒸発される比率が第２制御弁６の前後差圧ΔＰにより制御される。図示のように、前後差圧ΔＰが比較的大きく設定されると、実線部分にて示されるように、室外熱交換器５における蒸発量が相対的に小さくなる（蒸発器７における蒸発量が相対的に大きくなる）。逆に、前後差圧ΔＰが比較的小さく設定されると、点線部分にて示されるように、室外熱交換器５における蒸発量が相対的に大きくなる（蒸発器７における蒸発量が相対的に小さくなる）。制御部１００は、設定温度を実現する過程で蒸発器７における熱交換量を制御するが、その際、前後差圧ΔＰを適切に設定することで、循環する冷媒を室外熱交換器５と蒸発器７とで蒸発させる比率を調整する。それにより、蒸発器７での蒸発量を確保することができ、除湿機能を確保することができる。また、潤滑オイルを蒸発器７に滞留させることなく圧縮機２へ戻すことができる。
【００３２】
次に、第２制御弁６の具体的構成について説明する。
図３は、第２制御弁の具体的構成を表す断面図である。なお、以下の説明においては便宜上、図示の状態を基準に各構造の位置関係を表現することがある。
第２制御弁６は、その上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう流体の流れを制御可能なパイロット作動式の制御弁として構成されている。第２制御弁６は、弁本体１０１とソレノイド１０２とを組み付けて構成される。
【００３３】
弁本体１０１は、有底円筒状のボディ１０３に主弁１０５とパイロット弁１０６とを同軸状に収容して構成される。ボディ１０３の一方の側部には、冷凍サイクルの上流側通路に連通する入口ポート１１０が設けられ、他方の側部には、冷凍サイクルの下流側通路に連通する出口ポート１１２が設けられている。ボディ１０３の内部中央には、半径方向内向きに延出した区画壁１１４が設けられている。区画壁１１４は、ボディ１０３内を高圧側の圧力室１１６と低圧側の圧力室１１８とに区画している。圧力室１１６は入口ポート１１０に連通し、圧力室１１８は出口ポート１１２に連通している。
【００３４】
区画壁１１４の環状の内周部により主弁孔１２０が形成され、その上流側開口端部により主弁座１２２が形成されている。圧力室１１６には段付円筒状の主弁体１２４が配設されている。主弁体１２４は、主弁座１２２に着脱して主弁１０５を開閉する。主弁体１２４は、円筒状の本体の下端部に半径方向外向きに突出するフランジ部１３０が設けられ、そのフランジ部１３０にて主弁座１２２に着脱する。そのフランジ部１３０からは下方に向けて複数の脚部１３２が延設されており（同図には１つのみ表示）、主弁孔１２０の内周面によって摺動可能に支持されている。
【００３５】
一方、主弁体１２４の中央部には半径方向外向きに延出するフランジ部１３４が設けられ、ボディ１０３の内周面に摺動可能に支持されている。フランジ部１３４の外周面にはシール用のＯリング１３６が嵌着されている。フランジ部１３４は、圧力室１１６を高圧室１３８と背圧室１４０とに区画する。また、フランジ部１３４から上方に向けて複数の脚部１４２が延設されており（同図には１つのみ表示）、ソレノイド１０２の内部まで延出している。また、フランジ部１３０には、高圧室１３８と圧力室１１８とを連通するオリフィス２０が設けられている。既に述べたように、オリフィス２０は、主弁１０５およびパイロット弁１０６が閉弁状態にあっても所定流量の冷媒の流れを許容する。なお、高圧室１３８と圧力室１１８とを主弁１０５を介してつなぐ通路が第２制御弁６における「主通路」を構成し、高圧室１３８と圧力室１１８とをパイロット弁１０６を介してつなぐ通路が第２制御弁６における「副通路」を構成する。
【００３６】
主弁体１２４の内部中央には、半径方向内向きに延出した区画壁１４４が設けられている。区画壁１４４は、圧力室１１６と圧力室１１８とを区画しており、その環状の内周部により副弁孔１４６が形成されている。副弁孔１４６は、その上端部が縮径されている。そして、副弁孔１４６の下流側開口端部により弁座１４８が形成され、上流側開口端部により弁座１４９が形成されている。後述のように、パイロット弁１０６を構成するパイロット弁体１５０が、制御状態に応じて弁座１４８または弁座１４９に着脱して副弁孔１４６を開閉する。主弁体１２４の下端開口部には段付円筒状のアジャスト部材１５２（「区画壁」に該当する）が螺合されており、そのアジャスト部材１５２と主弁体１２４とに囲まれた空間が副弁室１５４を形成している。アジャスト部材１５２の螺入量によりパイロット弁１０６の開弁圧力を調整することが可能になっている。
【００３７】
パイロット弁体１５０は、ステンレス材からなる長尺状の本体を有し、副弁孔１４６を貫通するように配設されている。パイロット弁体１５０は、差圧弁として機能する差圧弁体１５６と開閉弁として機能する開閉弁体１５８とが本体に一体に設けられて構成されている。差圧弁体１５６は、パイロット弁体１５０の本体の下端部に嵌着され、副弁室１５４に配置されている。差圧弁体１５６は、上方に向かって縮径するテーパ面にて弁座１４８に着脱する。差圧弁体１５６は、その下端部に半径方向外向きに延出する複数のガイド部１５５が設けられ、そのガイド部１５５を介して主弁体１２４の内周面に摺動可能に支持されている。差圧弁体１５６とアジャスト部材１５２との間には、差圧弁体１５６ひいてはパイロット弁体１５０を閉弁方向（差圧弁体１５６の閉弁方向）に付勢するスプリング１６０が介装されている。
【００３８】
一方、開閉弁体１５８は、パイロット弁体１５０の本体に一体成形され、背圧室１４０に配置されている。開閉弁体１５８は、差圧弁体１５６が弁座１４８から所定量リフトしたときに（つまり、パイロット弁１０６が所定開度となったときに）、図示のように弁座１４９に着座してパイロット弁１０６を閉じるものである。
【００３９】
また、主弁体１２４の側部には、高圧室１３８と背圧室１４０とを連通させるオリフィス１６２が設けられている。上流側の高圧室１３８の圧力Ｐ１（「上流側圧力Ｐ１」という）は、このオリフィス１６２を通過することで背圧室１４０にて中間圧力Ｐｐとなる一方、主弁１０５を経て減圧されて圧力Ｐ２（「下流側圧力Ｐ２」という）となる。中間圧力Ｐｐは、パイロット弁１０６の開閉状態によって変化する。主弁体１２４の側部には、オリフィス１６２を外方から囲むようにフィルタ１６４が設けられ、背圧室１４０への異物の侵入を防止している。
【００４０】
一方、ソレノイド１０２は、ボディ１０３の上端開口部を封止するように取り付けられた有底円筒状のスリーブ１７０を有する。スリーブ１７０内には、第１プランジャ１７１（「第１の可動鉄心」に該当する）および第２プランジャ１７２（「第２の可動鉄心」に該当する）が軸線方向に対向配置されるように収容されている。スリーブ１７０の外周部にはボビン１７３が設けられ、そのボビン１７３に電磁コイル１７４が巻回されている。そして、電磁コイル１７４を外部から覆うようにケース１７６が設けられている。スリーブ１７０は、ケース１７６を軸線方向に貫通している。電磁コイル１７４からは通電用のハーネス１７８が引き出されている。
【００４１】
第１プランジャ１７１は、円筒状をなし、その外周部には軸線方向に延びる複数のスリット１８０（同図にはその１つを表示）が設けられている。前述の主弁体１２４の脚部１４２は、このスリット１８０を介して上方に延出している。パイロット弁体１５０は、第１プランジャ１７１をその軸線にそって貫通し、その上端部が加締められることにより第１プランジャ１７１に固定されている。すなわち、パイロット弁体１５０は、第１プランジャ１７１と一体的に動作する。
【００４２】
第２プランジャ１７２は、円筒状をなし、その内部中央に隔壁１８２が設けられている。第２プランジャ１７２は、その下端面にて脚部１４２の上端面に当接してこれを支持する。第１プランジャ１７１と第２プランジャ１７２との間には、第１プランジャ１７１を介してパイロット弁体１５０を開弁方向（差圧弁体１５６の開弁方向であり、開閉弁体１５８の閉弁方向）に付勢するスプリング１８４（「付勢部材」に該当する）が介装されている。第２プランジャ１７２とスリーブ１７０との間には、第２プランジャ１７２を介して主弁体１２４を閉弁方向に付勢するスプリング１８６が介装されている。すなわち、主弁体１２４は、第２プランジャ１７２と一体的に動作可能となっている。
【００４３】
以上のように構成された第２制御弁６は、上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう流体の流れを制御可能なパイロット作動式の制御弁として機能する。以下、その動作について詳細に説明する。
図４は、第２制御弁の動作状態を表す説明図である。図４は、ソレノイド１０２がオンにされた差圧制御状態を表している。なお、既に説明した図３は、ソレノイド１０２がオフにされた状態を表している。
【００４４】
ソレノイド１０２がオフにされた状態（非通電状態）では（図２（Ａ）参照）、第２制御弁６は、差圧制御は行わず、膨張装置としてのみ機能する。すなわち図３に示すように、ソレノイド力が作用しないため、スプリング１８４によってパイロット弁体１５０が開閉弁体１５８の閉弁方向に付勢され、パイロット弁１０６が閉弁状態となる。このとき図示のように、差圧弁体１５６は開弁状態となるが、開閉弁体１５８により副弁孔１４６が閉じられる。一方、スプリング１８６によって第２プランジャ１７２を介して主弁体１２４が閉弁方向に付勢され、主弁１０５も閉弁状態となる。このとき、背圧室１４０には上流側からオリフィス１６２を介して冷媒が導入されるため、中間圧力Ｐｐは、上流側圧力Ｐ１に等しくなる。上流側から入口ポート１１０を介して導入された冷媒は、オリフィス２０を介して減圧膨張され、出口ポート１１２を介して下流側へ導出される。
【００４５】
一方、ソレノイド１０２がオンにされた状態（通電状態）では（図２（Ｂ）参照）、第２制御弁６は、その上流側圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）が供給電流値に応じた設定差圧となるよう動作する定差圧弁として機能するとともに、膨張装置としても機能する。
【００４６】
すなわち、図４に示すように、ソレノイド力によって第１プランジャ１７１と第２プランジャ１７２との間に吸引力が作用するため、パイロット弁体１５０が開閉弁体１５８の開弁方向に付勢され、パイロット弁１０６が開弁状態となる。このとき図示のように、差圧弁体１５６および開閉弁体１５８がともに開弁して副弁孔１４６を開放する。それにより、中間圧力Ｐｐが低下するため、主弁体１２４が上流側圧力Ｐ１と中間圧力Ｐｐとの差圧（Ｐ１−Ｐｐ）の影響を受けて開弁する。上流側から入口ポート１１０を介して導入された冷媒は、開弁された主弁１０５およびオリフィス２０を介して減圧膨張され、出口ポート１１２を介して下流側へ導出される。また、その冷媒の一部は、オリフィス１６２を介して背圧室１４０に導入され、パイロット弁１０６を介して圧力室１１８に導出され、出口ポート１１２を介して下流側へ導出される。このとき、主弁１０５がスリーブ１７０に係止されるまでリフトする全開状態となっても、アジャスト部材１５２の下端開口部は、主弁座１２２よりも下流側に位置するようになる。このため、副弁室１５４には、下流側圧力Ｐ２が確実に供給される。
【００４７】
この差圧制御状態において、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定差圧よりも小さくなると、中間圧力Ｐｐと下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐｐ−Ｐ２）が小さくなるため、パイロット弁体１５０が閉弁方向（差圧弁体１５６の閉弁方向）に動作する。この結果、中間圧力Ｐｐが上昇し、主弁体１２４が閉弁方向に動作して主弁１０５の開度を小さくする。その結果、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が大きくなる方向に変化する。一方、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定差圧よりも大きくなると、中間圧力Ｐｐと下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐｐ−Ｐ２）が大きくなるため、パイロット弁体１５０が開弁方向（差圧弁体１５６の開弁方向）に動作する。この結果、中間圧力Ｐｐが低下し、主弁体１２４が開弁方向に動作して主弁１０５の開度を大きくする。その結果、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が小さくなる方向に変化する。すなわち、パイロット弁１０６の動作により、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定差圧となるよう主弁１０５の開度が調整される。
【００４８】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態に係る車両用冷暖房装置は、冷凍サイクルの構成が異なり、また第２制御弁の構造が異なるが、第１実施形態と共通の構成部分も有する。このため、第１実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図５は、第２実施形態に係る車両用冷暖房装置の概略構成を表すシステム構成図である。
【００４９】
車両用冷暖房装置２１は、第１実施形態と同様に、圧縮機２、室内凝縮器３、第１制御弁４、室外熱交換器５、第２制御弁２６、蒸発器７およびアキュムレータ８を配管にて接続した冷凍サイクルを備える。ただし、第１実施形態とは異なり、室内凝縮器３と室外熱交換器５とは圧縮機２に対して直列ではなく並列に接続されている。
【００５０】
圧縮機２と室内凝縮器３とをつなぐ高圧側の第１通路２２１と、圧縮機２と室外熱交換器５とをつなぐ高圧側の第２通路２２２とは、圧縮機２の下流側にて分岐しており、第２通路２２２を開閉するように第１制御弁４が設けられている。一方、室内凝縮器３と室外熱交換器５と蒸発器７とを接続するアクチュエータブロック２１０が設けられている。アクチュエータブロック２１０のハウジング内には、冷媒を通過させる内部通路が形成されており、後述するバランスオリフィス２１２と差圧オリフィス２１４とが配設されている。室内凝縮器３の下流側の第３通路２２３、蒸発器７の上流側の第４通路２２４、および室外熱交換器５から延びる第５通路２２５が、それぞれアクチュエータブロック２１０に接続されている。
【００５１】
また、第２通路２２２の中間部においてバイパス通路２２６が分岐し、アキュムレータ８ひいては圧縮機２につながっている。第２制御弁６は、そのバイパス通路２２６を開閉するように設けられている。一方、蒸発器７の下流側の戻り通路２２７が、バイパス通路２２６と第２制御弁２６の下流側にて接続され、アキュムレータ８ひいては圧縮機２につながっている。
【００５２】
バランスオリフィス２１２は、一対のオリフィスとそれらの開度を調整する一対の弁部を有する。一対の弁部は対応するオリフィスがそれぞれ前後差圧に応じた開度となるよう自律的に動作する。その一方のオリフィス（第１オリフィス２３１）がアクチュエータブロック２１０において第４通路２２４につながる内部通路に連通し、他方のオリフィス（第２オリフィス２３２）が第５通路２２５につながる内部通路に連通する。
【００５３】
差圧オリフィス２１４は、前後差圧が設定値以上となったときに開弁する差圧弁２３５と、所定の開口面積を有するオリフィス２３６とを直列に配置して構成されている。差圧オリフィス２１４は、その上流側が第５通路２２５につながる内部通路に連通し、下流側が第４通路２２４につながる内部通路に連通する。すなわち、差圧オリフィス２１４は、その上流側（差圧弁２３５側）にて第２オリフィス２３２に連通し、下流側（オリフィス２３６側）にて第１オリフィス２３１に連通する。
【００５４】
次に、本実施形態の冷凍サイクルの動作について説明する。図６は、車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。（Ａ）は冷房運転時の状態を示し、（Ｂ）は暖房運転時の状態を示している。各図の上段には冷凍サイクルの動作を説明するモリエル線図が示され、各図の下段には冷凍サイクルの動作状態が示されている。符号ａ〜ｈはモリエル線図のそれと対応している。
【００５５】
図６（Ａ）に示すように、冷房運転時においては、第１制御弁４が開弁される一方、第２制御弁２６は閉弁される。このとき、室外熱交換器５は室外凝縮器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された冷媒は、一方で室内凝縮器３、バランスオリフィス２１２、蒸発器７、アキュムレータ８を経由するように循環して圧縮機２に戻り、他方で第１制御弁４、室外熱交換器５、差圧オリフィス２１４、蒸発器７、アキュムレータ８を経由するように循環して圧縮機２に戻る。
【００５６】
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、一方で室内凝縮器３を、他方で室外熱交換器５を経ることで凝縮される。そして、室内凝縮器３を経由した冷媒が第１オリフィス２３１にて断熱膨張され、冷温・低圧の液冷媒となって蒸発器７に導入される。一方、室外熱交換器５を経由した冷媒が差圧オリフィス２１４にて断熱膨張され、冷温・低圧の液冷媒となって蒸発器７に導入される。そして、冷媒が蒸発器７を通過する過程で蒸発し、車室内の空気を冷却する。このとき、蒸発器７から導出された冷媒は、アキュムレータ８を経て圧縮機２に導入されるが、そのとき圧縮機２に潤滑オイルを戻すようになる。
【００５７】
一方、図６（Ｂ）に示すように、暖房運転時においては、第１制御弁４が閉弁される一方、第２制御弁２６が開弁される。このとき、室外熱交換器５は室外蒸発器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された冷媒は、一方で室内凝縮器３、バランスオリフィス２１２、蒸発器７、アキュムレータ８を経由するように循環して圧縮機２に戻り、他方で室内凝縮器３、バランスオリフィス２１２、室外熱交換器５、第２制御弁２６、アキュムレータ８を経由するように循環して圧縮機２に戻る。
【００５８】
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、室内凝縮器３を経て凝縮され、バランスオリフィス２１２にて断熱膨張される。このとき、第１オリフィス２３１を経由した冷温・低圧の液冷媒が蒸発器７にて蒸発し、その蒸発潜熱により車室内の空気が冷却される。一方、第２オリフィス２３２を経由した冷温・低圧の液冷媒が室外熱交換器５にて蒸発する。このとき、室外熱交換器５および蒸発器７の両蒸発器にて蒸発される比率が、第２制御弁２６の前後差圧ΔＰにより制御される。制御部１００は、設定温度を実現する過程で蒸発器７における熱交換量を制御するが、その際、前後差圧ΔＰを適切に設定することで、循環する冷媒を室外熱交換器５と蒸発器７とで蒸発させる比率を調整する。それにより蒸発器７での蒸発量を確保することができ、除湿機能を確保することができる。また、潤滑オイルを蒸発器７に滞留させることなく圧縮機２へ戻すことができる。
【００５９】
次に、第２制御弁２６の具体的構成について説明する。図７は、第２制御弁の具体的構成を表す断面図である。
第２制御弁２６は、弁本体２０１とソレノイド１０２とを組み付けて構成され、その上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう流体の流れを制御可能なパイロット作動式の制御弁として構成されている。
【００６０】
弁本体２０１は、ボディ１０３に主弁２０５とパイロット弁２０６とを同軸状に収容して構成される。主弁体２２０のフランジ２３０には、リング状の弁部材２３３が嵌着されている。弁本体２０１は、その弁部材２３３にて主弁座１２２に着脱し、主弁２０５を開閉する。弁部材２３３が弾性材（ゴム等）からなるため、主弁２０５の閉弁時に高いシール性を有する。なお、主弁体２２０のフランジ２３０には、第１実施形態のようなオリフィス２０は設けられていない。したがって、主弁２０５とパイロット弁２０６が閉弁状態にある場合、冷媒の流れが確実に遮断される。主弁体２２０とボディ１０３との間には、スプリング１８６に対抗して主弁体２２０を開弁方向に付勢するスプリング２３４が介装されている。
【００６１】
パイロット弁体２５０は、差圧弁として機能する差圧弁体１５６と、開閉弁として機能する開閉弁体２５８とが本体に一体に設けられて構成されている。開閉弁体２５８は、リング状をなし、パイロット弁体２５０の本体に嵌着されている。開閉弁体２５８が弾性材（ゴム等）からなるため、その閉弁時に高いシール性を有する。つまり、開閉弁体２５８そのものがシール部として機能する。
【００６２】
また、主弁体２２０の側部には、有底円筒状の栓体２６０が圧入されており、その栓体２６０の底部に高圧室１３８と背圧室１４０とを連通させるオリフィス１６２が設けられている。上流側圧力Ｐ１は、このオリフィス１６２を通過することで背圧室１４０にて中間圧力Ｐｐとなる一方、主弁１０５を経て減圧されて下流側圧力Ｐ２となる。中間圧力Ｐｐは、パイロット弁２０６の開閉状態によって変化する。
【００６３】
以上のように構成された第２制御弁２６は、上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう流体の流れを制御可能なパイロット作動式の制御弁として機能する。以下、その動作について詳細に説明する。
図８は、第２制御弁の動作状態を表す説明図である。図８は、パイロット弁２０６のソレノイド１０２がオンにされた差圧制御状態を表している。なお、既に説明した図７は、ソレノイド１０２がオフにされた状態を表している。
【００６４】
ソレノイド１０２がオフにされた状態（非通電状態）では（図６（Ａ）参照）、第２制御弁２６は、冷媒の流れを遮断する。すなわち図７に示すように、ソレノイド力が作用しないため、スプリング１８４によってパイロット弁体２５０が開閉弁体２５８の閉弁方向に付勢され、パイロット弁２０６が閉弁状態となる。一方、スプリング１８６によって第２プランジャ１７２を介して主弁体２２０が閉弁方向に付勢され、主弁２０５も閉弁状態となる。このとき、背圧室１４０には上流側からオリフィス１６２を介して冷媒が導入されるため、中間圧力Ｐｐは、上流側圧力Ｐ１に等しくなる。
【００６５】
一方、ソレノイド１０２がオンにされた状態（通電状態）では（図６（Ｂ）参照）、第２制御弁２６は、その上流側圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）が供給電流値に応じた設定差圧となるよう動作する定差圧弁として機能するとともに、膨張装置としても機能する。
【００６６】
すなわち、図８に示すように、ソレノイド力によって第１プランジャ１７１と第２プランジャ１７２との間に吸引力が作用するため、パイロット弁体２５０が開弁方向に付勢され、パイロット弁２０６が開弁状態となる。このとき、差圧弁体１５６および開閉弁体２５８がともに開弁して副弁孔１４６を開放する。それにより、中間圧力Ｐｐが低下するため、主弁体２２０が上流側圧力Ｐ１と中間圧力Ｐｐとの差圧（Ｐ１−Ｐｐ）の影響を受けて開弁する。上流側から入口ポート１１０を介して導入された冷媒は、開弁された主弁２０５を通過する際に減圧膨張され、出口ポート１１２を介して下流側へ導出される。このとき、主弁２０５がスリーブ１７０に係止されるまでリフトする全開状態となっても、アジャスト部材１５２の下端開口部は、主弁座１２２よりも下流側に位置するようになる。このため、副弁室１５４には、下流側圧力Ｐ２が確実に供給される。
【００６７】
この差圧制御状態において、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定差圧よりも小さくなると、中間圧力Ｐｐと下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐｐ−Ｐ２）が小さくなるため、パイロット弁体１５０が閉弁方向（差圧弁体１５６の閉弁方向）に動作する。この結果、中間圧力Ｐｐが上昇し、主弁体１２４が閉弁方向に動作して主弁１０５の開度を小さくする。その結果、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が大きくなる方向に変化する。一方、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定差圧よりも大きくなると、中間圧力Ｐｐと下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐｐ−Ｐ２）が大きくなるため、パイロット弁体２５０が開弁方向（差圧弁体１５６の開弁方向）に動作する。この結果、中間圧力Ｐｐが低下し、主弁体１２４が開弁方向に動作して主弁２０５の開度を大きくする。その結果、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が小さくなる方向に変化する。すなわち、パイロット弁２０６の動作により、差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定差圧となるよう主弁２０５の開度が調整される。
【００６８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はその特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内で種々の変形が可能であることはいうまでもない。
【００６９】
上記実施形態では、パイロット弁１０６として、弁座に着脱する弁体を採用する例を示した。変形例においては、弁体が弁孔に挿通されるいわゆるスプール弁を採用してもよい。図９は、変形例に第２制御弁の具体的構成を表す断面図である。なお、同図は、第２制御弁の差圧制御中において、上流側圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）が設定差圧よりも小さくなっているときの状態を示している。すなわち図示のように、パイロット弁体３５０を構成する差圧弁体３５６が、副弁孔１４６に挿通されることにより閉弁状態となる構成としてもよい。このような構成により、差圧弁体３５６が主弁体１２４に衝突し難くなるので、閉弁時の異音を防止または抑制することができるようになる。なお、本変形例は、第１実施形態の第２制御弁６の変形例にあたるが、第２実施形態の第２制御弁２６についてもパイロット弁体について同様の構造を適用することができる。また、本変形例においても第２実施形態のように、開閉弁体をゴム等の可撓性部材にて形成し、その閉弁時のシール性を高めるようにしてもよい。
【００７０】
上記実施形態では、本発明の車両用冷暖房装置を電気自動車に適用した例を示したが、内燃機関を搭載した自動車や、内燃機関と電動機を同載したハイブリッド式の自動車に提供することが可能であることは言うまでもない。上記実施形態では、圧縮機２として電動圧縮機を採用した例を示したが、エンジンの回転を利用して容量可変を行う可変容量圧縮機を採用することもできる。
【符号の説明】
【００７１】
１ 車両用冷暖房装置、 ２ 圧縮機、 ３ 室内凝縮器、 ４ 第１制御弁、 ５ 室外熱交換器、 ６ 第２制御弁、 ７ 蒸発器、 ８ アキュムレータ、 １８，２０ オリフィス、 ２１ 車両用冷暖房装置、 ２６ 第２制御弁、 １００ 制御部、 １０１ 弁本体、 １０２ ソレノイド、 １０５ 主弁、 １０６ パイロット弁、 １２０ 主弁孔、 １２２ 主弁座、 １２４ 主弁体、 １４６ 副弁孔、 １４８，１４９ 弁座、 １５０ パイロット弁体、 １５４ 副弁室、 １５６ 差圧弁体、 １５８ 開閉弁体、 １６２ オリフィス、 １７１ 第１プランジャ、 １７２ 第２プランジャ、 ２０１ 弁本体、 ２０５ 主弁、 ２０６ パイロット弁、 ２２０ 主弁体、 ２３３ 弁部材、 ２５０ パイロット弁体、 ２５８ 開閉弁体、 ３５０ パイロット弁体、 ３５６ 差圧弁体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう流体の流れを制御可能なパイロット作動式の制御弁において、
上流側通路と下流側通路とを直接つなぐ主通路を、両通路を接続する主弁孔に接離することにより開閉する主弁体を有し、その主弁体が、前記上流側通路と前記下流側通路と背圧室とを区画するように設けられる主弁と、
前記背圧室と前記下流側通路とを連通する副弁孔を有し、前記上流側通路と前記下流側通路とを前記背圧室を介してつなぐ副通路を、前記副弁孔に接離することにより開閉するパイロット弁体を有する電磁駆動のパイロット弁と、
を備え、
前記パイロット弁体は、前記主弁の上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう前記副通路の開度を調整する差圧弁体と、前記差圧弁体とは別に供給電流の有無に応じて前記副通路を開閉する開閉弁体とを含むことを特徴とする制御弁。
【請求項２】
前記主弁体および前記パイロット弁を含む弁本体と、前記パイロット弁を駆動するソレノイドとを組み付けて構成され、
前記ソレノイドは、
前記弁本体に対して固定されるスリーブと、
前記スリーブに対して内挿される第１の可動鉄心と、
前記第１の可動鉄心と軸線方向に対向配置されるとともに、前記パイロット弁体が一体に設けられた第２の可動鉄心と、
前記スリーブの周囲に巻回されて前記第１の可動鉄心および前記第２の可動鉄心とともに磁気回路を形成する電磁コイルと、
前記第２の可動鉄心を前記第１の可動鉄心から離間する方向に付勢する付勢部材と、
を備え、
前記パイロット弁体が前記副弁孔を軸線方向に貫通し、前記差圧弁体と前記開閉弁体とが前記副弁孔に対して互いに反対側に位置するように設けられ、
前記第１の可動鉄心と前記主弁体とが軸線方向に一体に動作するように構成され、前記第２の可動鉄心が前記第１の可動鉄心に対して相対変位することにより前記差圧弁体が前記副弁孔に接離して前記副通路の開度を調整する一方、前記ソレノイドへの通電が遮断されたときには前記第２の可動鉄心が前記第１の可動鉄心から離間することにより前記開閉弁体が前記副弁孔を閉じるように変位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】
外部から前記副弁孔への異物の侵入を防止するためのフィルタが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の制御弁。
【請求項４】
前記主弁体に前記副弁孔が設けられ、
前記主弁体の前記背圧室と反対側に前記主弁孔を貫通するように延びる区画壁が設けられ、その区画壁に囲まれた領域により前記副弁孔に連通する副弁室が形成され、
前記差圧弁体が前記副弁室に配置され、前記背圧室の圧力と前記主弁孔の下流側の圧力との差圧を受けるように構成されてい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】
前記開閉弁体は、前記副弁孔を閉じる際にその開口部に弾性的に密着するシール部を有す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。
【請求項６】
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
車室外に配置され、冷房運転時に冷媒を放熱させる室外凝縮器として機能する一方、暖房運転時には冷媒を蒸発させる室外蒸発器として機能する室外熱交換器と、
車室内に配置されて冷媒を蒸発させる室内蒸発器と、
を備えた車両用冷暖房装置に設けられ、
前記室内蒸発器が機能するとともに前記室外熱交換器が室外蒸発器として機能するときに前記室外熱交換器の下流側となる位置に設けられ、上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう流体の流れを制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の制御弁。
【請求項７】
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
車室外に配置され、冷房運転時に冷媒を放熱させる室外凝縮器として機能する一方、暖房運転時には冷媒を蒸発させる室外蒸発器として機能する室外熱交換器と、
車室内に配置されて冷媒を蒸発させる室内蒸発器と、
前記室内蒸発器が機能するとともに前記室外熱交換器が室外蒸発器として機能するときに前記室外熱交換器の下流側となる位置に設けられ、上流側から下流側への冷媒の流れを制御する電動の制御弁と、
前記制御弁への供給電流を制御して前記制御弁の前後差圧を調整する制御部と、
を備える車両用冷暖房装置であって、
前記制御弁は、
上流側通路と下流側通路とを直接つなぐ主通路を、両通路を接続する主弁孔に接離することにより開閉する主弁体を有し、その主弁体が、前記上流側通路と前記下流側通路と背圧室とを区画するように設けられる主弁と、
前記背圧室と前記下流側通路とを連通する副弁孔を有し、前記上流側通路と前記下流側通路とを前記背圧室を介してつなぐ副通路を、前記副弁孔に接離することにより開閉するパイロット弁体を有する電磁駆動のパイロット弁と、
を備え、前記パイロット弁体は、前記主弁の上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう前記副通路の開度を調整する差圧弁体と、前記差圧弁体とは別に供給電流の有無に応じて前記副通路を開閉する開閉弁体とを含むことを特徴とする車両用冷暖房装置。
【請求項１】
上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう流体の流れを制御可能なパイロット作動式の制御弁において、
上流側通路と下流側通路とを直接つなぐ主通路を、両通路を接続する主弁孔に接離することにより開閉する主弁体を有し、その主弁体が、前記上流側通路と前記下流側通路と背圧室とを区画するように設けられる主弁と、
前記背圧室と前記下流側通路とを連通する副弁孔を有し、前記上流側通路と前記下流側通路とを前記背圧室を介してつなぐ副通路を、前記副弁孔に接離することにより開閉するパイロット弁体を有する電磁駆動のパイロット弁と、
を備え、
前記パイロット弁体は、前記主弁の上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう前記副通路の開度を調整する差圧弁体と、前記差圧弁体とは別に供給電流の有無に応じて前記副通路を開閉する開閉弁体とを含むことを特徴とする制御弁。
【請求項２】
前記主弁体および前記パイロット弁を含む弁本体と、前記パイロット弁を駆動するソレノイドとを組み付けて構成され、
前記ソレノイドは、
前記弁本体に対して固定されるスリーブと、
前記スリーブに対して内挿される第１の可動鉄心と、
前記第１の可動鉄心と軸線方向に対向配置されるとともに、前記パイロット弁体が一体に設けられた第２の可動鉄心と、
前記スリーブの周囲に巻回されて前記第１の可動鉄心および前記第２の可動鉄心とともに磁気回路を形成する電磁コイルと、
前記第２の可動鉄心を前記第１の可動鉄心から離間する方向に付勢する付勢部材と、
を備え、
前記パイロット弁体が前記副弁孔を軸線方向に貫通し、前記差圧弁体と前記開閉弁体とが前記副弁孔に対して互いに反対側に位置するように設けられ、
前記第１の可動鉄心と前記主弁体とが軸線方向に一体に動作するように構成され、前記第２の可動鉄心が前記第１の可動鉄心に対して相対変位することにより前記差圧弁体が前記副弁孔に接離して前記副通路の開度を調整する一方、前記ソレノイドへの通電が遮断されたときには前記第２の可動鉄心が前記第１の可動鉄心から離間することにより前記開閉弁体が前記副弁孔を閉じるように変位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】
外部から前記副弁孔への異物の侵入を防止するためのフィルタが設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の制御弁。
【請求項４】
前記主弁体に前記副弁孔が設けられ、
前記主弁体の前記背圧室と反対側に前記主弁孔を貫通するように延びる区画壁が設けられ、その区画壁に囲まれた領域により前記副弁孔に連通する副弁室が形成され、
前記差圧弁体が前記副弁室に配置され、前記背圧室の圧力と前記主弁孔の下流側の圧力との差圧を受けるように構成されてい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】
前記開閉弁体は、前記副弁孔を閉じる際にその開口部に弾性的に密着するシール部を有す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。
【請求項６】
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
車室外に配置され、冷房運転時に冷媒を放熱させる室外凝縮器として機能する一方、暖房運転時には冷媒を蒸発させる室外蒸発器として機能する室外熱交換器と、
車室内に配置されて冷媒を蒸発させる室内蒸発器と、
を備えた車両用冷暖房装置に設けられ、
前記室内蒸発器が機能するとともに前記室外熱交換器が室外蒸発器として機能するときに前記室外熱交換器の下流側となる位置に設けられ、上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう流体の流れを制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の制御弁。
【請求項７】
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
車室外に配置され、冷房運転時に冷媒を放熱させる室外凝縮器として機能する一方、暖房運転時には冷媒を蒸発させる室外蒸発器として機能する室外熱交換器と、
車室内に配置されて冷媒を蒸発させる室内蒸発器と、
前記室内蒸発器が機能するとともに前記室外熱交換器が室外蒸発器として機能するときに前記室外熱交換器の下流側となる位置に設けられ、上流側から下流側への冷媒の流れを制御する電動の制御弁と、
前記制御弁への供給電流を制御して前記制御弁の前後差圧を調整する制御部と、
を備える車両用冷暖房装置であって、
前記制御弁は、
上流側通路と下流側通路とを直接つなぐ主通路を、両通路を接続する主弁孔に接離することにより開閉する主弁体を有し、その主弁体が、前記上流側通路と前記下流側通路と背圧室とを区画するように設けられる主弁と、
前記背圧室と前記下流側通路とを連通する副弁孔を有し、前記上流側通路と前記下流側通路とを前記背圧室を介してつなぐ副通路を、前記副弁孔に接離することにより開閉するパイロット弁体を有する電磁駆動のパイロット弁と、
を備え、前記パイロット弁体は、前記主弁の上流側と下流側との差圧が供給電流値に応じた差圧となるよう前記副通路の開度を調整する差圧弁体と、前記差圧弁体とは別に供給電流の有無に応じて前記副通路を開閉する開閉弁体とを含むことを特徴とする車両用冷暖房装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１９６４２７（Ｐ２０１１−１９６４２７Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６２３８１（Ｐ２０１０−６２３８１）
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（０００１３３６５２）株式会社テージーケー (280)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【出願人】（０００１３３６５２）株式会社テージーケー (280)
【Ｆターム（参考）】
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