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に適用される制御弁は、第１通路と第２通路とをつなぐ第１連通路を、第１弁孔に接離することにより開閉する第１弁体を有する第１弁と、第２通路と第３通路とをつなぐ第２連通路を、第２弁孔に接離することにより開閉する第２弁体を有し、その第２弁体が閉弁状態のときに前記第１弁体を独立動作可能とし、その第２弁体が開弁状態のときに第１弁体と一体動作可能となるよう第１弁体に接続される第２弁と、第１弁の開弁時に第１弁体を第２弁体とは独立に駆動して第１弁の開度を調整する一方、第１弁の閉弁時に第１弁体と第２弁体とを一体に駆動して第２弁の開度を調整するアクチュエータと、を備える。
【解決手段】ある態様の車両用冷暖房装置に適用される制御弁は、第１通路と第２通路とをつなぐ第１連通路を、第１弁孔に接離することにより開閉する第１弁体を有する第１弁と、第２通路と第３通路とをつなぐ第２連通路を、第２弁孔に接離することにより開閉する第２弁体を有し、その第２弁体が閉弁状態のときに前記第１弁体を独立動作可能とし、その第２弁体が開弁状態のときに第１弁体と一体動作可能となるよう第１弁体に接続される第２弁と、第１弁の開弁時に第１弁体を第２弁体とは独立に駆動して第１弁の開度を調整する一方、第１弁の閉弁時に第１弁体と第２弁体とを一体に駆動して第２弁の開度を調整するアクチュエータと、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、およびその車両用冷暖房装置に好適な制御弁に関する。
【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。
【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、本発明のある態様は、第１通路と第２通路と第３通路との間に設けられ、各通路間の流体の流れを制御可能な制御弁であって、第１通路と第２通路とをつなぐ第１連通路を、第１弁孔に接離することにより開閉する第１弁体を有する第１弁と、第２通路と第３通路とをつなぐ第２連通路を、第２弁孔に接離することにより開閉する第２弁体を有し、その第２弁体が閉弁状態のときに第１弁体を独立動作可能とし、その第２弁体が開弁状態のときに第１弁体と一体動作可能となるよう第２弁体が第１弁体に接続される第２弁と、第１弁の開弁時に第１弁体を第２弁体とは独立に駆動して第１弁の開度を調整する一方、第１弁の閉弁時に第１弁体と第２弁体とを一体に駆動して第２弁の開度を調整するアクチュエータと、を備える。
【０００８】
ここで、「第１弁」および「第２弁」は、アクチュエータによりその弁開度がそれぞれの設定開度に調整されるものでもよい。例えば、ステッピングモータ等のアクチュエータにより弁開度が制御されるものであってもよい。あるいは、ソレノイド等のアクチュエータにより、弁開度が供給電流値により設定される設定開度に制御されるものであってもよい。各弁は、アクチュエータの駆動により弁開度が比例的に変化する比例弁であってもよい。各弁は、供給電流値が大きくなるほど弁開度が大きくなり、供給電流値が小さくなるほど弁開度が小さくなるものでもよい。逆に、供給電流値が大きくなるほど弁開度が小さくなり、供給電流値が小さくなるほど弁開度が大きくなるものでもよい。その場合、供給電流値と弁開度との関係は、リニア（一次関数）に対応してもよいし、曲線状（二次関数）に対応してもよい。また、一次関数的に対応する場合に変曲点があってもよいが、線形的に対応するのが好ましい。各弁が「比例弁」の場合、駆動量（例えば駆動信号のパルス数や供給電流値など）に対して弁開度がほぼ比例的に変化する傾向にあればよく、やや曲線状に変化するものでも変曲点があるものでもよいが、直線状に変化するものであるのが好ましい。
【０００９】
この態様によると、第１弁および第２弁の一方が開弁されるときには他方が閉弁され、第１弁と第２弁とが同時に開弁状態にて制御されることがない。第１弁と第２弁とが一つのアクチュエータにて駆動されるため、低コストに実現することができる。そして、この態様の制御弁を複合弁として例えば以下のような車両用冷暖房装置に適用することにより、暖房運転時においても室内蒸発器に導入される冷媒の流量を確保することができ、車室内の湿度機能を適正に維持することができるようになる。
【００１０】
すなわち、本発明の別の態様は、車両用冷暖房装置である。この装置は、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、冷房運転時および暖房運転時に圧縮機から吐出された冷媒が室内蒸発器を経由して圧縮機に戻るように循環可能な第１冷媒循環通路と、暖房運転時に圧縮機から吐出された冷媒が室外熱交換器を経由して圧縮機に戻るように循環可能な第２冷媒循環通路と、冷房運転時に圧縮機から吐出された冷媒が室外熱交換器および室内蒸発器を順次経由して圧縮機に戻るように循環可能な第３冷媒循環通路と、第１冷媒循環通路に設けられ、圧縮機から室内蒸発器へ流れる冷媒の流量を調整するために開度が制御される調整弁と、第２冷媒循環通路に設けられ、圧縮機から室外熱交換器へ流れる冷媒の流量を制御するために開度が制御される第１弁と、第３冷媒循環通路に設けられ、室外熱交換器から室内蒸発器へ流れる冷媒の流量を制御するために開度が制御される第２弁とが一体に設けられた複合弁と、各弁を駆動制御する制御部と、を備える。
【００１１】
複合弁は、圧縮機の吐出側につながる第１通路と、室外熱交換器につながる第２通路と、室内蒸発器の入口側につながる第３通路との間に設けられ、各通路間の流体の流れを制御可能な制御弁であって、第１通路と第２通路とをつなぐ第１連通路を、第１弁孔に接離することにより開閉する第１弁体を有する第１弁と、第２通路と第３通路とをつなぐ第２連通路を、第２弁孔に接離することにより開閉する第２弁体を有し、その第２弁体が閉弁状態のときに第１弁体を独立動作可能とし、その第２弁体が開弁状態のとき第１弁体と一体動作可能となるよう第２弁体が第１弁体に接続される第２弁と、第１弁の開弁時に第１弁体を第２弁体とは独立に駆動して第１弁の開度を調整する一方、第１弁の閉弁時に第１弁体と第２弁体とを一体に駆動して第２弁の開度を調整するアクチュエータと、を備える。制御部は、アクチュエータを駆動制御して第１弁および第２弁の一方を開弁させるときには他方を閉弁させることにより、第２冷媒循環通路および第３冷媒循環通路のいずれか一方の冷媒の流れを許容し、第２冷媒循環通路を開放させるときには、複合弁の第１弁および調整弁のそれぞれの開度を制御することにより、圧縮機から室外熱交換器および室内蒸発器へ流れる冷媒の流量の割合を調整する。
【００１２】
ここで、「複合弁の各弁」および「調整弁」は、制御部の駆動によってその弁開度がそれぞれの設定開度に調整されるものである。例えば、ステッピングモータ等のアクチュエータにより弁開度が制御されるものであってもよい。あるいは、ソレノイド等のアクチュエータにより、弁開度が供給電流値により設定される設定開度に制御されるものであってもよい。各弁は、制御指令値に応じて弁開度が比例的に変化する比例弁であってもよい。各弁は、供給電流値が大きくなるほど弁開度が大きくなり、供給電流値が小さくなるほど弁開度が小さくなるものでもよい。逆に、供給電流値が大きくなるほど弁開度が小さくなり、供給電流値が小さくなるほど弁開度が大きくなるものでもよい。その場合、供給電流値と弁開度との関係は、リニア（一次関数）に対応してもよいし、曲線状（二次関数）に対応してもよい。また、一次関数的に対応する場合に変曲点があってもよいが、線形的に対応するのが好ましい。
【００１３】
この態様によると、暖房運転時においては、複合弁（第１弁）と調整弁の開度がそれぞれ制御される。それにより、圧縮機から室外熱交換器（室外蒸発器）と室内蒸発器へ流れる冷媒流量の割合が調整される。すなわち、各蒸発器における蒸発量を調整することができるため、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冷媒の流量を確保することができ、車室内の湿度機能を適正に維持することができる。
【００１４】
本発明のさらに別の態様は、上流側から下流側への冷媒の流れを制御可能なパイロット作動式の制御弁である。この制御弁は、上流側通路と下流側通路とを連通させる主弁孔と、その主弁孔に接離してその開度を調整可能な主弁体を有し、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、上流側通路および下流側通路の一方と背圧室を連通させるパイロット弁孔と、そのパイロット弁孔に接離してその開度を調整可能なパイロット弁体とを有するパイロット弁と、パイロット弁孔よりも小さな流路断面積を有し、上流側通路および下流側通路の他方と背圧室を連通させるリーク通路と、パイロット弁体と一体に軸線方向に移動する第１鉄心と、その第１鉄心と軸線方向に間隙を介して対向配置される第２鉄心とを含むソレノイドと、主弁体とパイロット弁体との間に介装され、その弾性変形による伸縮により主弁体とパイロット弁体との相対変位を許容する弾性部材と、を備え、ソレノイドへの通電制御状態において、ソレノイドの吸引力の変化に釣り合う荷重を生成するよう弾性部材が弾性変形することにより、主弁が設定開度に制御される。
【００１５】
この態様によると、弾性部材はソレノイドの吸引力の変化による第１鉄心と第２鉄心との間隙の変化量よりも大きく変形可能であり、その弾性部材の弾性変形量に主弁体の停止位置を依存させることにより主弁体のストロークが増幅される。このため、ソレノイドにおける変位量を比較的小さくする一方、主弁の開度を大きく変化させることができる。したがって、小型のソレノイドを駆動源として採用することができる。この態様の制御弁を上述した調整弁や複合弁に適用することにより、各弁の弁開度を所望の開度に制御できるとともに、車両用冷暖房装置の小型化および省スペース化を実現することも可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
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】
【００１７】
【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１比例弁の具体的構成を表す断面図である。
【図４】第１比例弁の動作状態を表す説明図である。
【図５】第１比例弁の具体的構成を表す断面図である。
【図６】第２比例弁の動作状態を表す説明図である。
【図７】第２比例弁の動作状態を表す説明図である。
【図８】第２実施形態に係る第２制御弁ユニットの具体的構成を表す断面図である。
【図９】第３実施形態に係る第２比例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】
【００１８】
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。
【００１９】
車両用冷暖房装置１は、圧縮機２、室内凝縮器３、第１制御弁ユニット４、室外熱交換器５、第２制御弁ユニット６、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（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。
【００２０】
車両用冷暖房装置１は、また、冷房運転時と暖房運転時とで複数の冷媒循環通路を切り替えるように運転される。そして、この冷凍サイクルは、室内凝縮器３と室外熱交換器５とが凝縮器として並列に動作可能に構成され、また、蒸発器７と室外熱交換器５とが蒸発器として並列に動作可能に構成されている。すなわち、冷房運転時および暖房運転時に冷媒が循環する第１冷媒循環通路、暖房運転時にのみ冷媒が循環する第２冷媒循環通路、冷房運転時にのみ冷媒が循環する第３冷媒循環通路が形成される。
【００２１】
第１冷媒循環通路は、圧縮機２→室内凝縮器３→第２制御弁ユニット６→蒸発器７→アキュムレータ８→圧縮機２のように冷媒が循環する通路である。第２冷媒循環通路は、圧縮機２→室内凝縮器３→第２制御弁ユニット６→室外熱交換器５→第１制御弁ユニット４→アキュムレータ８→圧縮機２のように冷媒が循環する通路である。第３冷媒循環通路は、圧縮機２→第１制御弁ユニット４→室外熱交換器５→第２制御弁ユニット６→蒸発器７→アキュムレータ８→圧縮機２のように冷媒が循環する通路である。室外熱交換器５を流れる冷媒の流れは、第２冷媒循環通路が開放された場合と第３冷媒循環通路が開放された場合とで逆転する。つまり、室外熱交換器５における冷媒の入口と出口は、第２冷媒循環通路が開放された場合と第３冷媒循環通路が開放された場合とで切り替わる。
【００２２】
具体的には、圧縮機２の吐出室につながる通路が分岐し、その一方である第１通路２１が室内凝縮器３の入口につながり、他方である第２通路２２が室外熱交換器５の一方の出入口につながっている。室内凝縮器３の出口につながる第３通路２３は、その下流側で分岐し、その一方である第１分岐通路２６が第４通路２４を介して蒸発器７につながり、他方である第２分岐通路２７が第５通路２５を介して室外熱交換器５の他方の出入口につながっている。第４通路２４と第５通路２５とは、接続通路２８により接続されている。また、第２通路２２の中間部においてバイパス通路２９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。さらに、蒸発器７の出口につながる戻り通路３０が、バイパス通路２９と第２制御弁３２（後述する）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。
【００２３】
第１冷媒循環通路は、第１通路２１，第３通路２３，第１分岐通路２６，第４通路２４，戻り通路３０を接続して構成される。第２冷媒循環通路は、第１通路２１，第３通路２３，第２分岐通路２７，第５通路２５，第２通路２２，バイパス通路２９を接続して構成される。第３冷媒循環通路は、第２通路２２，第５通路２５，接続通路２８，第４通路２４，戻り通路３０を接続して構成される。そして、このような冷媒循環通路の切り替えを実現するために、圧縮機２と室外熱交換器５との接続部に第１制御弁ユニット４が設けられ、室内凝縮器３と室外熱交換器５と蒸発器７との接続部に第２制御弁ユニット６が設けられている。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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制御弁ユニット６を構成する各制御弁（後述する）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。
【００２９】
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。
【００３０】
第１制御弁ユニット４は、第１制御弁３１および第２制御弁３２を含む。第１制御弁３１は、第２通路２２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ことにより第２通路２２の開度を調整する。本実施形態では、第１制御弁３１として、通電有無によって開閉する開閉弁（オン／オフ弁）が用いられる。一方、第２制御弁３２は、バイパス通路２９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ことによりバイパス通路２９の開度を調整する。本実施形態では、第２制御弁３２として、通電有無によって開閉する開閉弁（オン／オフ弁）が用いられる。
【００３１】
なお、変形例においては、第２制御弁３２は、前後差圧（第２制御弁３２の上流側圧力と下流側圧力との差圧）が設定値（予め設定する開弁差圧）を超えると自律的に開弁する差圧弁であってもよい。あるいは、その前後差圧が供給電流値に応じた一定の値となるように弁部が自律的に動作する定差圧弁であってもよい。あるいは、弁部の開度が駆動力に応じた一定の開度となるように動作する比例弁であってもよい。その場合、弁部の開度が供給電流値に応じた一定の開度となるものでもよい。第２制御弁３２は、また、供給電流に応じた一定の流量となるよう冷媒の流れを制御する流量制御弁であってもよい。あるいは、その上流側圧力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圧弁であってもよい。あるいは、室外熱交換器５の過熱度（スーパーヒート）を供給電流に応じた一定の過熱度となるよう冷媒の流れを制御する制御弁（「蒸発過熱度制御弁」）として構成してもよい。第１制御弁３１および第２制御弁３２は、それぞれアクチュエータとしてソレノイドを備える電磁弁であってもよいが、アクチュエータとしてステッピングモータ等の電動機を備える電動弁であってもよい。
【００３２】
第２制御弁ユニット６は、第１比例弁４１（「調整弁」として機能する）および第２比例弁４２（「複合弁」として機能する）を含む。第１比例弁４１は、第１分岐通路２６を開閉する弁部と、その弁部を駆動するアクチュエータを備え、弁部の開度が制御されることにより第１冷媒循環通路の開度を調整する。第２比例弁４２は、第２分岐通路２７を開閉する第１弁と、接続通路２８を開閉する第２弁と、これら第１弁および第２弁を駆動する共通のアクチュエータを備える。ただし、第１弁と第２弁の一方が開弁されるときには他方が閉弁され、第１弁と第２弁とが同時にリニア制御されることがない。言い換えれば、同時にリニア制御されることがないため、一つのアクチュエータにて駆動制御することが可能となっている。本実施形態では、第２比例弁４２のアクチュエータがソレノイドからなるが、変形例においてはステッピングモータからなるものでもよい。
【００３３】
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。制御部１００は、第１制御弁ユニット４の各制御弁（第１制御弁３１，第２制御弁３２）の開閉制御、第２制御弁ユニット６の各制御弁（第１比例弁４１，第２比例弁４２）の開閉制御のほか、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。
【００３４】
制御部１００は、第２制御弁ユニット６の各制御弁の駆動回路に設定したパルス信号を出力する駆動信号出力部を有する。具体的には、制御部１００にて演算され、設定されたデューティ比のパルス信号を出力するＰＷＭ出力部が設けられるが、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各比例弁の設定開度を決定し、各比例弁の開度がその設定開度となるようソレノイドに電流を供給する。なお、変形例として各比例弁のアクチュエータをステッピングモータにより構成する場合には、各比例弁の開度がその設定開度となるようステッピングモータに制御パルス信号を出力する。
【００３５】
このような制御により、図示のように、圧縮機２は、その吸入室を介して吸入圧力Ｐｓの冷媒を導入し、これを圧縮して吐出圧力Ｐｄの冷媒として吐出する。このとき、第２制御弁ユニット６における圧力は図示のようになる。すなわち、第１比例弁４１および第２比例弁４２の第１弁の上流側は高圧の上流側圧力Ｐ１となり、第１比例弁４１および第２比例弁４２の第２弁の下流側は低圧の下流側圧力Ｐ３となる。第２比例弁４２の第１弁の下流側で第２弁の上流側は中間圧力Ｐ２となる。
【００３６】
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、（Ｃ）は特定暖房運転時の状態を示し、（Ｄ）は特殊冷暖房運転時の状態を示している。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。また、「特定暖房運転」は、蒸発器７を機能させない暖房運転（実質的に冷房機能なし）である。「特殊冷暖房運転」は、室外熱交換器５を機能させない冷房運転および暖房運転である。
【００３７】
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〜ｇ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。
【００３８】
図２（Ａ）に示すように、冷房運転時においては、第１制御弁ユニット４において第１制御弁３１が開弁され、第２制御弁３２が閉弁される。一方、第２制御弁ユニット６において第１比例弁４１が開弁される。また、第２比例弁４２の第１弁が閉弁され、第２弁が開弁される。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、第１比例弁４１、蒸発器７、アキュムレータ８を経由するように第１冷媒循環通路を循環して圧縮機２に戻り、他方で第１制御弁３１、室外熱交換器５、第２比例弁４２の第２弁、蒸発器７、アキュムレータ８を経由するように第３冷媒循環通路を循環して圧縮機２に戻る。
【００３９】
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比例弁４１にて断熱膨張され、冷温・低圧の気液二相冷媒となって蒸発器７に導入される。また、室外熱交換器５を経由した冷媒が第２比例弁４２の第２弁にて断熱膨張され、冷温・低圧の気液二相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。
【００４０】
一方、図２（Ｂ）に示すように、暖房運転時においては、第１制御弁ユニット４において第１制御弁３１が閉弁され、第２制御弁３２が開弁される。一方、第２制御弁ユニット６において第１比例弁４１が開弁される。また、第２比例弁４２の第１弁が開弁され、第２弁が閉弁される。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、第１比例弁４１、蒸発器７、アキュムレータ８を経由するように第１冷媒循環通路を循環して圧縮機２に戻り、他方で室内凝縮器３、第２比例弁４２の第１弁、室外熱交換器５、第２制御弁３２、アキュムレータ８を経由するように第２冷媒循環通路を循環して圧縮機２に戻る。
【００４１】
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を経て凝縮される。そして、第１比例弁４１にて断熱膨張された冷温・低圧の気液二相冷媒が、蒸発器７にて蒸発する。一方、第２比例弁４２の第１弁にて断熱膨張された冷温・低圧の気液二相冷媒は、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１比例弁４１と第２比例弁４２の第１弁の各開度の設定により制御される。それにより、蒸発器７での蒸発量を確保でき、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。
【００４２】
この暖房運転においては除湿運転を良好に行うことが必要となるが、その除湿制御の概要については以下のとおりである。すなわち、図２（Ｂ）に示すように、アキュムレータ８によって圧縮機２の入口の冷媒の状態が常に飽和蒸気圧曲線上に保持される（ａ点）。一方、蒸発器７の出口の冷媒の状態（ｅ点）は、室外熱交換器５の出口の冷媒の状態（ｇ点）とバランスするように変化する。すなわち、蒸発器７の出口における冷媒の湿り度は、室外熱交換器５の出口における冷媒の過熱度（スーパーヒート）とバランスする。このため、その室外熱交換器５の出口の過熱度が適正となるように第１比例弁４１および第２比例弁４２の第１弁のそれぞれの開度を調整することにより、蒸発器７における湿り度を確保し、その除湿性能を維持することができる。
【００４３】
制御部１００は、例えば室外熱交換器５の出口の温度からその過熱度を算出し、これを適正値となるよう第１比例弁４１および第２比例弁４２の第１弁のそれぞれの開度を調整する。なお、本実施形態では、室外熱交換器５において過熱度が発生する例を示したが、蒸発器７において過熱度を発生させるべき運転モードがある場合には、逆に、蒸発器７の出口の温度からその過熱度を算出し、これを適正値となるよう第１比例弁４１および第２比例弁４２の第１弁のそれぞれの開度を調整することにより、室外熱交換器５における湿り度を調整することもできる。
【００４４】
また、図２（Ｃ）に示すように、特定暖房運転時においては、第１制御弁ユニット４において第２制御弁３２が開弁され、第１制御弁３１が閉弁される。一方、第２制御弁ユニット６において第１比例弁４１が閉弁される。また、第２比例弁４２の第１弁が開弁され、第２弁が閉弁される。このため、冷媒は蒸発器７を通過せず、蒸発器７は実質的に機能しなくなる。つまり、室外熱交換器５のみが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、第２比例弁４２の第１弁、室外熱交換器５、第２制御弁３２、アキュムレータ８を経由するように第２冷媒循環通路を循環して圧縮機２に戻る。
【００４５】
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、第２比例弁４２の第１弁にて断熱膨張されて冷温・低圧の気液二相冷媒となり、室外熱交換器５を通過して蒸発される。室外熱交換器５を通過した冷媒は、アキュムレータ８を経て圧縮機２に戻る。すなわち、冷温・低圧の冷媒が蒸発器７にて熱交換されないため、車室内に導入された空気は室内凝縮器３により加熱されるのみとなる。このように、一時的に蒸発器７に低温・低圧の液冷媒が供給されなくなるため、ダクト１０を通過する空気により蒸発器７が温められる。制御部１００は、外部温度等に応じて外部環境が極低温であると判定すると、暖房運転から特定暖房運転に適宜切り替えることにより、蒸発器７が凍結するのを防止または抑制する。
【００４６】
また、図２（Ｄ）に示すように、特殊冷暖房運転時においては、第１制御弁ユニット４において第１制御弁３１および第２制御弁３２が閉弁される。第２制御弁ユニット６において第１比例弁４１が開弁される。また、第２比例弁４２の第１弁および第２弁がともに閉弁される。このため、冷媒は室外熱交換器５を通過せず、室外熱交換器５は実質的に機能しなくなる。つまり、蒸発器７のみが蒸発器として機能する内気循環の状態となる。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比例弁４１、蒸発器７、アキュムレータ８を経由するように第１冷媒循環通路を循環して圧縮機２に戻る。
【００４７】
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、第１比例弁４１にて断熱膨張されて冷温・低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器７を通過して蒸発される。蒸発器７を通過した冷媒は、アキュムレータ８を経て圧縮機２に戻る。車室内に導入された空気は、蒸発器７を経由して冷却・除湿され、室内凝縮器３により加熱されることでその温度調整が行われる。このような特殊冷暖房運転は、外部からの吸熱が困難な場合、例えば車両が極寒状況におかれた場合などに有効に機能する。
【００４８】
次に、第２制御弁ユニット６の具体的構成および動作について説明する。上述のように、第２制御弁ユニット６は、第１比例弁４１および第２比例弁４２を含む。まず、第１比例弁４１の具体的構成および動作について説明する。図３は、第１比例弁４１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。
【００４９】
第１比例弁４１は、弁本体１０１とソレノイド１０２とを組み付けて構成されている。第１比例弁４１は、ソレノイド１０２への供給電流値に応じて任意の開度をとり得るパイロット作動式の電磁弁である。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とを中心軸に同軸状に収容して構成される。ボディ１０３の一方の側部には入口ポート１１０が設けられ、他方の側部には出口ポート１１２が設けられている。入口ポート１１０は冷凍サイクルにおける上流側通路（第１分岐通路２６）に連通し、出口ポート１１２は冷凍サイクルの下流側通路（第４通路２４）に連通する。
【００５０】
ボディ１０３の内部空間は、高圧通路１１４を介して入口ポート１１０に連通し、低圧通路１１５を介して出口ポート１１２に連通している。そして、高圧通路１１４と低圧通路１１５とを中心軸に沿って接続するように主弁孔１２０が設けられている。すなわち、ボディ１０３の内部空間は、主弁孔１２０が形成される区画壁によって高圧通路１１４側の圧力室１１６と低圧通路１１５側の圧力室１１８とに区画されている。また、主弁孔１２０の上流側開口部を囲むように、環状のシール部材１２１が嵌着されている。シール部材１２１は、弾性体（本実施形態ではゴム）からなり、取付リング１２２によりボディ１０３に固定されている。ボディ１０３の上半部の内部空間には、有底段付円筒状の主弁体１２４が配設されている。
【００５１】
主弁体１２４は、高圧通路１１４の側から主弁孔１２０に接離して主弁１０５を開閉する。主弁１０５は、いわゆるスプール弁となっており、主弁体１２４の下端部が主弁孔１２０に挿抜されるようにして主弁１０５を開閉する。すなわち、主弁体１２４は、閉弁状態で軸線方向に所定範囲ストロークすることが可能となり、シール部材１２１に係止されることによりその下死点が規定される。図示のような閉弁状態においては、主弁体１２４がシール部材１２１の上端面に密着するため、主弁孔１２０との間隙を介した冷媒の漏洩が確実に防止される。主弁体１２４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１２６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１２６の外周面にはシール用のＯリング１２８が嵌着されている。この主弁体１２４により、圧力室１１６が高圧室１３０と背圧室１３２とに区画される。
【００５２】
ボディ１０３の上端開口部を封止するように段付円板状の区画部材１３４が圧入されている。区画部材１３４は、下方に向けてその外径が段階的に縮径し、その下端部が背圧室１３２を上方から封止するように設けられている。区画部材１３４の下端部外周面とボディ１０３の内周面との間には、シール用のＯリング１３６が介装されている。すなわち、主弁体１２４は、区画部材１３４との間に背圧室１３２を形成する。区画部材１３４の下端面は、主弁体１２４を係止してその上死点を規定する係止部として機能する。
【００５３】
区画部材１３４には軸線に沿って貫通孔１３８が設けられ、その貫通孔１３８の下端部によりパイロット弁孔１４０が形成され、上半部によりガイド孔１４２が形成されている。また、貫通孔１３８から半径方向外向きに連通路１４４が延設され、区画部材１３４の内外を連通させている。一方、ボディ１０３の周縁部近傍には、上端開口部と低圧通路１１５とを上下に連通させる連通路１４６が設けられている。これら連通路１４４と連通路１４６によりパイロット通路１４８が形成されている。
【００５４】
主弁体１２４の側部には、高圧室１３０と背圧室１３２とを連通させるオリフィス１５０（「リーク通路」として機能する）が設けられている。高圧室１３０の圧力（上流側圧力Ｐ１）は、このオリフィス１５０を通過することで背圧室１３２にて中間圧力Ｐｐとなる。また、上流側圧力Ｐ１は主弁１０５を経て減圧されて圧力（下流側圧力Ｐ３）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。高圧室１３０と圧力室１１８とを主弁１０５を介してつなぐ通路が「主通路」を構成し、高圧室１３０と圧力室１１８とを背圧室１３２、パイロット弁１０６およびパイロット通路１４８を介してつなぐ通路が「副通路」を構成する。
【００５５】
パイロット弁１０６は、パイロット弁孔１４０に挿抜されるパイロット弁体１５２を有する。パイロット弁体１５２は、長尺円筒状の作動ロッド１５４の下端部に一体成形されている。作動ロッド１５４は、ソレノイド１０２の中心軸に沿って延在し、その下端部がガイド孔１４２に摺動可能に支持され、上端部がプランジャ１７２（後述する）に連結されている。パイロット弁体１５２は、そのテーパ面につながる縮径部を介して作動ロッド１５４の下端部に連設されている。作動ロッド１５４にはその軸線に沿って貫通孔１５６が形成されている。貫通孔１５６は、ソレノイド１０２の内部と背圧室１３２とを連通させる。貫通孔１５６の一端は、冷媒の導入口１５７としてパイロット弁体１５２の側部に開口し、他端はソレノイド１０２の内部空間に開口している。また、作動ロッド１５４の中間部にも、内外を連通させる連通孔１５８が形成されている。
【００５６】
パイロット弁体１５２の軸線方向中央部には、環状の弾性体（本実施形態ではゴム）からなるシール部材１５５が嵌着されている。図示のようなパイロット弁１０６の全閉状態においては、シール部材１５５がパイロット弁孔１４０の開口縁部に着座し、パイロット弁１０６を介した冷媒の漏洩を確実に防止するとともに、貫通孔１５６を介した冷媒の流通も遮断する。
【００５７】
背圧室１３２における主弁体１２４とパイロット弁体１５２との間には、スプリングの二重構造によるバランス機構が設けられている。すなわち、パイロット弁体１５２の下半部には、有底円筒状のばね受け部材１６０がその上底部にて接合されている。ばね受け部材１６０の下端部には、半径方向外向きにやや突出したフランジ部１６１が設けられている。また、円筒状のばね受け部材１６２が、ばね受け部材１６０に外挿されるように配設され、ばね受け部材の２重構造を構成している。ばね受け部材１６２の上端部には半径方向内向きにやや突出したフランジ部１６３が設けられ、下端部には半径方向外向きにやや突出したフランジ部１６４が設けられている。
【００５８】
そして、フランジ部１６１とフランジ部１６３との間にスプリング１６５（弾性部材）が介装され、フランジ部１６４と区画部材１３４との間にスプリング１６６（弾性部材）が介装されている。すなわち、スプリング１６５は、ばね受け部材１６０に外挿され、ばね受け部材１６２に内挿されるように配設されている。スプリング１６６は、ばね受け部材１６２に外挿され、主弁体１２４の上半部および区画部材１３４の下端部に内挿されるように配設されている。このようにしてスプリングの二重構造が実現されている。このような構成により、主弁体１２４はスプリング１６６によって閉弁方向に付勢され、パイロット弁体１５２はスプリング１６５により開弁方向に付勢されている。なお、ばね受け部材１６２は、スプリング１６６の荷重によって常に主弁体１２４に押し付けられており、主弁体１２４と一体に動作する。このように、ばね受け部材とスプリングとが同軸に異なる径を有して軸方向に重なるように背圧室１３２に収容されているため、比較的長いスプリング１６６を背圧室１３２にコンパクトに収容できる。なお、変形例においては、ばね受け部材１６２を主弁体１２４に圧入するなどして固定してもよい。
【００５９】
ここで、パイロット弁孔１４０は、オリフィス１５０よりも十分に大きい流路断面積を有する。本実施形態では、パイロット弁孔１４０がオリフィス１５０よりも少なくとも５倍、好ましくは１０倍以上大きい流路断面積をもつ。このため、パイロット弁１０６が開弁すると、背圧室１３２からの冷媒の流出量が、背圧室１３２への冷媒の流入量よりも相当大きくなる。すなわち、図示のようにパイロット弁１０６が閉じた状態においては、中間圧力Ｐｐは上流側圧力Ｐ１にほぼ等しい高圧に保持されるが、パイロット弁１０６が開弁すると、中間圧力Ｐｐが速やかに低下して下流側圧力Ｐ３に近づくようになる。
【００６０】
一方、ソレノイド１０２は、ボディ１０３の上端部を封止するように取り付けられている。ソレノイド１０２とボディ１０３との間には、シールリング１６８が介装されている。ソレノイド１０２は、円筒状のスリーブ１７０と、スリーブ１７０の下部に固定された円筒状のコア１７１（「第２鉄心」、「固定鉄心」として機能する）と、スリーブ１７０内でコア１７１と軸線方向に対向配置されたプランジャ１７２（「第１鉄心」、「可動鉄心」として機能する）とを有する。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。
【００６１】
コア１７１は、円筒状をなし、その下部がケース１７６の貫通孔に圧入されるようにして固定されている。前述の作動ロッド１５４は、コア１７１をその軸線にそって貫通し、その上端部がプランジャ１７２の中央部に圧入されるようにして固定されている。すなわち、パイロット弁体１５２は、プランジャ１７２と一体的に動作する。
【００６２】
プランジャ１７２は、円筒状をなし、その軸線方向中央部に半径方向内向きに突出するばね受け部１８０が設けられている。そのばね受け部１８０の内周面に作動ロッド１５４の上端部が圧入されている。プランジャ１７２のばね受け部１８０とコア１７１の上端面との間にはスプリング１８２（「付勢部材」に該当する）が介装されている。また、プランジャ１７２のばね受け部１８０とスリーブ１７０の底部との間にはスプリング１８４（「付勢部材」に該当する）が介装されている。スプリング１８２は、プランジャ１７２を介してパイロット弁体１５２を閉弁方向に付勢する。スプリング１８４は、スプリング１８２の荷重調整用のスプリングである。
【００６３】
第１比例弁４１を機能させる場合には、所望の最小開度を実現する最低電流（「開弁電流」ともいう。例えば全閉状態を実現する非通電）と所望の最大開度を実現する最大電流（例えば全開状態を実現する所定の電流値）とで定まる範囲でソレノイド１０２の供給電流が制御される。この制御範囲におけるプランジャ１７２のストロークよりもスプリング１６５の弾性変形量の範囲が大きくなるように、スプリング１６５の力学特性が設定されている。例えばスプリング１６５のばね定数を比較的小さくすることにより制御電流範囲に対応する弾性変形範囲を大きくすることができる。
【００６４】
以上のように構成された第１比例弁４１は、ソレノイド１０２への供給電流値に応じた任意の開度で上流側から下流側へ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１比例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。
【００６５】
ソレノイド１０２がオフにされた非通電状態では、第１比例弁４１は、弁開度調整制御は行わずに閉弁状態を保持する（図２（Ｃ）参照）。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１８２によってパイロット弁体１５２が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、背圧室１３２には上流側からオリフィス１５０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に近づく。その結果、主弁体１２４に閉弁方向の差圧（Ｐｐ−Ｐ３）が大きく作用するようになり、主弁１０５も閉弁状態となる。このとき、図示のようにシール部材１５５が区画部材１３４に着座することにより、パイロット弁１０６を密閉するとともに貫通孔１５６を介した冷媒の流通をも遮断する。このため、パイロット弁体１５２にも閉弁方向の差圧（Ｐｐ−Ｐso）が作用するようになり、パイロット弁１０６の安定した閉弁状態を維持することができる（Ｐso：ソレノイド１０２のスリーブ１７０内の圧力）。その結果、第１分岐通路２６を介した蒸発器７への冷媒の供給は遮断される。
【００６６】
一方、ソレノイド１０２がオンにされた通電状態では、第１比例弁４１は、その開度が供給電流値に応じた設定開度となるよう動作する（図２（Ａ），（Ｂ），（Ｄ）参照）。すなわち、図４に示すように、ソレノイド力によってコア１７１とプランジャ１７２との間に吸引力が作用するため、パイロット弁体１５２が開弁方向に付勢され、パイロット弁１０６が開弁状態となる。それにより、中間圧力Ｐｐが低下して下流側圧力Ｐ３に近づくため、主弁体１２４に開弁方向の差圧（Ｐ１−Ｐｐ）が大きく作用するようになり、主弁１０５も開弁状態となる。主弁体１２４は、差圧（Ｐ１−Ｐｐ）による開弁方向の力と、スプリング１６６による閉弁方向の力とがバランスする位置に保持され、主弁１０５の開度が設定開度に調整される。
【００６７】
このとき、パイロット弁体１５２は、パイロット弁孔１４０から離間してパイロット弁１０６を微小開度に保つように制御される。このとき、シール部材１５５が区画部材１３４から離間することにより、貫通孔１５６を介した冷媒の流通が許容される。また、パイロット弁孔１４０とガイド孔１４２の有効径が等しいため、パイロット弁体１５２に作用する中間圧力Ｐｐによる力がキャンセルされる。パイロット弁体１５２は、ソレノイド１０２による開弁方向の吸引力と、スプリング１８２による閉弁方向の力と、スプリング１６５による開弁方向の力とがバランスする微少開度位置に保持される。
【００６８】
このようにして主弁１０５が設定開度に調整された状態において、主弁体１２４が開度Δｄだけ閉弁方向（図の下方）に変位された場合、スプリング１６５の弾性力によりパイロット弁１０６は開弁方向（下方）に動作する。そうすると、背圧室１３２の中間圧力Ｐｐは下流側圧力Ｐ３へと近づくため、その差圧の作用により主弁体１２４は開弁方向（上方）へと戻される。逆に、主弁体１２４が開度Δｄだけ開弁方向（上方）に変位された場合には、スプリング１６５の変形量ひいてはスプリング力も減少される。よって、スプリング力の減少分が復元力として作用し、パイロット弁１０６は閉弁方向（上方）に動作する。その結果、中間圧力Ｐｐが上昇し、主弁体１２４は閉弁方向（下方）へと戻される。このようにして主弁１０５の開度が制御電流に応じた大きさに保たれる。この制御状態においては、第１分岐通路２６を介した蒸発器７への冷媒の供給が許容される。すなわち、第１比例弁４１の開度に応じた流量の冷媒が蒸発器７に供給されるようになる。
【００６９】
第１比例弁４１の設定開度は、ソレノイド１０２への供給電流値を変化させることにより変更することができる。本実施形態の第１比例弁４１は、常閉型の電磁比例弁として構成されているため、制御電流を増加させると比例的に弁開度が増加する。本実施形態では、パイロット弁孔１４０がオリフィス１５０よりも十分に大きい流路断面積をもつことが、プランジャ１７２の変位量をごく小さく抑えることに寄与している。パイロット弁孔１４０が十分に大きい流路断面積をもつことにより、パイロット弁１０６の微小移動に対して背圧室１３２の中間圧力Ｐｐの感度を大きくすることができる。つまり、比例制御状態においてパイロット弁１０６がわずかに開弁されたときに中間圧力Ｐｐが急速に下流側圧力Ｐ３へと減圧される。
【００７０】
すなわち、パイロット弁孔１４０の流路断面積をオリフィス１５０のそれよりも相当大きくすることで、パイロット弁１０６の小さな開度変化によって中間圧力Ｐｐを上流側圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ３との間で大きく変化させることを可能にしている。すなわち、主弁１０５の設定開度を変更するために供給電流値を変化させて中間圧力Ｐｐを大きく変化させても、パイロット弁体１５２の変位量を小さく抑えることができる。このとき、中間圧力Ｐｐの変化によって主弁体１２４に負荷される差圧が変化するため、これにバランスするスプリング荷重を発生させるようスプリング１６５の長さ、つまり主弁体１２４のストロークは大きく変化するようになる。すなわち、スプリング１６５の変形範囲が、コア１７１とプランジャ１７２との間隙の変動範囲よりも大きくなり、コア１７１とプランジャ１７２との相対移動ストロークよりも主弁体１２４のストロークが大きくなる。
【００７１】
次に、第２比例弁４２の具体的構成および動作について説明する。図５は、第２比例弁４２の具体的構成を表す断面図である。なお、第２比例弁４２は、既に説明した第１比例弁４１と同様の構成を含むため、その同様の構成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。
【００７２】
第２比例弁４２は、弁本体２０１とソレノイド１０２とを組み付けて構成されている。弁本体２０１は、有底円筒状のボディ２０３に主弁１０５（「第１弁」として機能する）、パイロット弁１０６、副弁２０５（「第２弁」として機能する）を中心軸に同軸状に収容して構成される。弁本体２０１にはさらに、副通路を切り替えるための差圧弁２０７（「第１の差圧弁」として機能する）が設けられている。ボディ２０３の入口ポート１１０と同じ側の側部には出入口ポート２１２が設けられている。入口ポート１１０は第２分岐通路２７に連通し、出入口ポート２１２は第５通路２５に連通し、出口ポート１１２は接続通路２８に連通する（図１参照）。
【００７３】
ボディ２０３における主弁１０５と副弁２０５との間には、中間通路２１０が設けられている。中間通路２１０は、高圧通路１１４と低圧通路１１５との間に両通路を離間させるように設けられ、出入口ポート２１２に連通している。そして、高圧通路１１４と中間通路２１０とを中心軸に沿って接続するように主弁孔１２０が設けられ、中間通路２１０と低圧通路１１５とを中心軸に沿って接続するように副弁孔２１４が設けられている。すなわち、ボディ１０３の内部空間は、主弁孔１２０が形成される区画壁によって高圧通路１１４側の圧力室１１６と中間通路２１０側の圧力室１１７とに区画されている。また、副弁孔２１４が形成される区画壁によって中間通路２１０側の圧力室１１７と低圧通路１１５側の圧力室１１８とに区画されている。
【００７４】
主弁体２２４は、第１実施形態の主弁体１２４とは異なり、その下端部に軸線方向に内外を連通させるガイド孔２２６が設けられている。また、主弁体２２４の上面を封止するように封止部材２２８が圧入されており、その封止部材２２８と主弁体２２４とに囲まれた空間に圧力室２２９が形成されている。圧力室２２９には、圧力室１１７の中間圧力Ｐ２の冷媒がガイド孔２２６を介して導入される。
【００７５】
副弁２０５は、副弁孔２１４に接離してこれを開閉する副弁体２３０を有する。副弁体２３０はテーパ面を有するスプール弁の構成を有し、低圧通路１１５側から副弁孔２１４に挿抜されることにより副弁２０５を開閉する。すなわち、副弁体２３０は、閉弁状態で軸線方向に所定範囲ストロークすることができる。一方、副弁体２３０から上方に向けて長尺状の作動ロッド２３２が延設されている。作動ロッド２３２は、中間通路２１０を横断してガイド孔２２６を貫通し、その先端部が圧力室２２９に配置される。作動ロッド２３２の先端部には、円筒状のストッパ２３４が圧入されている。作動ロッド２３２がガイド孔２２６に沿って軸線方向に摺動することにより、主弁体２２４と副弁体２３０とが独立変位可能となっている。ただし、ストッパ２３４が主弁体２２４に係止されることでその独立変位は規制され、主弁体２２４と副弁体２３０とが一体動作するようになる。
【００７６】
副弁体２３０の軸線方向中央部には、環状の弾性体（本実施形態ではゴム）からなるシール部材２３６が嵌着されている。図示のような副弁２０５の全閉状態においては、シール部材２３６が副弁孔２１４の開口縁部に着座し、副弁２０５を介した冷媒の漏洩を確実に防止する。副弁体２３０の下半部は円筒状に拡径され、ボディ２０３の内壁に沿って摺動する。その円筒部には、内外を連通する連通孔２３８が形成されている。ボディ２０３の下端部中央にはばね受け部材２４０が圧入され、副弁体２３０とばね受け部材２４０との間には、副弁体２３０を閉弁方向に付勢するスプリング２４２が介装されている。
【００７７】
このスプリング２４２が配置される空間は小背圧室２４４となっており、連通孔２３８を介して下流側圧力Ｐ３が導入される。つまり、副弁体２３０の下面に下流側圧力Ｐ３が作用することを確保している。副弁体２３０は、その前後差圧（Ｐ２−Ｐ３）が設定差圧ΔＰset1（開弁差圧）より大きくなったときに開弁する。設定差圧ΔＰset1は、ばね受け部材２４０のボディ２０３への圧入量によって決まるスプリング２４２の荷重調整により設定される。すなわち、副弁２０５は、後述のように比例弁として機能するとともに差圧弁（第２の差圧弁）としても機能する。
【００７８】
差圧弁２０７は、中間通路２１０と低圧通路１１５とパイロット通路１４８との接続部に設けられ、第２比例弁４２における副通路を切り替える。差圧弁２０７は、第１弁部２５１および第２弁部２５２を含む弁であり、段付円筒状のボディ２５０に共用弁体２５３を挿通するようにして構成されている。ボディ２５０の側部中央には、パイロット通路１４８に連通するポート２５４が設けられている。ボディ２５０の外周面におけるポート２５４の一方の側にＯリング２５６が設けられ、他方の側にＯリング２５８が設けられることで、ボディ２５０の外周面とボディ２０３との間隙を介した冷媒の漏洩が防止されている。
【００７９】
ボディ２５０内におけるポート２５４の一方の側に弁孔２６０が設けられ、その開口端部に弁座２６２が設けられている。また、ボディ２５０内におけるポート２５４の他方の側に弁孔２６４が設けられ、その開口端部に弁座２６６が設けられている。弁孔２６０と弁孔２６４とはその中心軸に同軸状に設けられている。共用弁体２５３は、弁孔２６０および弁孔２６４を貫通し、その一端側に差圧弁体２７０が設けられ、他端側に差圧弁体２７２が設けられている。本実施形態では、弁孔２６０と弁孔２６４の有効径が等しく構成されているため、パイロット通路１４８から導入された冷媒による共用弁体２５３に作用する圧力の影響がキャンセルされる。
【００８０】
差圧弁体２７０には環状の弾性体（本実施形態ではゴム）からなる弁部材２７４が嵌着され、その弁部材２７４が弁座２６２に着脱して第１弁部２５１を開閉する。また、差圧弁体２７２には環状の弾性体（本実施形態ではゴム）からなる弁部材２７６が嵌着され、その弁部材２７６が弁座２６６に着脱して第２弁部２５２を開閉する。ボディ２５０と差圧弁体２７０との間には、共用弁体２５３を第１弁部２５１の開弁方向（第２弁部２５２の閉弁方向）に付勢するスプリング２７８が介装されている。
【００８１】
共用弁体２５３は、その前後差圧（Ｐ２−Ｐ３）が設定圧力ΔＰset2以下であれば、図示のように第１弁部２５１を開弁させ第２弁部２５２を閉弁させる状態を維持する。前後差圧（Ｐ２−Ｐ３）が設定差圧ΔＰset2より大きくなると、共用弁体２５３がスプリング２７８の付勢力に抗して図の左方へ動作し、第１弁部２５１を閉弁させ第２弁部２５２を開弁させる。設定差圧ΔＰset2は、スプリング２７８の荷重調整により設定される。本実施形態では、設定差圧ΔＰset2が副弁２０５の設定差圧ΔＰset1と概ね等しくなるように設定されている。このため、これらの設定差圧については設定差圧ΔＰsetとも表記する。なお、副弁２０５の安定した開閉動作を維持するために、差圧弁２０７の設定差圧ΔＰset2は、副弁２０５の設定差圧ΔＰset1と等しいか、または設定差圧ΔＰset1より小さいほうがよい（ΔＰset2≦ΔＰset1）。
【００８２】
共用弁体２５３の側面には連通溝２８０が設けられており、第１弁部２５１および第２弁部２５２の開閉状態に応じて中間通路２１０および低圧通路１１５の一方とパイロット通路１４８とを連通させる。すなわち、パイロット通路１４８は、図示のように第１弁部２５１が開弁状態にあるときには中間通路２１０に連通し、第２弁部２５２が開弁状態にあるときには低圧通路１１５に連通する。
【００８３】
このような構成において、高圧通路１１４と中間通路２１０とを主弁１０５を介してつなぐ通路が「第１主通路」を構成し、高圧通路１１４と中間通路２１０とを背圧室１３２、パイロット弁１０６、パイロット通路１４８および第１弁部２５１を介してつなぐ通路が「第１副通路」を構成する。また、中間通路２１０と低圧通路１１５とを副弁２０５を介してつなぐ通路が「第２主通路」を構成し、高圧通路１１４と低圧通路１１５とを背圧室１３２、パイロット弁１０６、パイロット通路１４８および第２弁部２５２を介してつなぐ通路が「第２副通路」を構成する。
【００８４】
以上のように構成された第２比例弁４２は、ソレノイド１０２への供給電流値に応じた任意の開度で上流側から下流側への流れを制御可能なパイロット作動式の複合弁として機能する。以下、その動作について詳細に説明する。
図６および図７は、第２比例弁の動作状態を表す説明図である。図６は、ソレノイド１０２がオンにされた制御状態において差圧弁２０７の前後差圧が設定差圧よりも大きい状態（Ｐ２−Ｐ３＞ΔＰset）を示している。図７は、制御状態において前後差圧が設定差圧よりも小さい状態（Ｐ２−Ｐ３＜ΔＰset）を示している。なお、図６の制御状態は図２（Ａ）に対応し、図７の制御状態は図２（Ｂ）および（Ｃ）に対応する。既に説明した図５は、ソレノイド１０２がオフにされた状態を表しており、図２（Ｄ）に対応する。
【００８５】
すなわち、図５に示すようにソレノイド１０２がオフにされた非通電状態では、第２比例弁４２は、弁開度調整制御は行わずに閉弁状態を保持する。すなわちソレノイド力が作用しないため、パイロット弁１０６が閉弁状態となる。このとき、背圧室１３２には上流側からオリフィス１５０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に近づく。その結果、主弁体１２４に閉弁方向の差圧（Ｐｐ−Ｐ２）が大きく作用し、主弁１０５も閉弁状態となる。また、主弁１０５の閉弁により中間圧力Ｐ２が高まらないため、差圧（Ｐ２−Ｐ３）が設定差圧ΔＰsetよりも小さく、副弁２０５も閉弁状態となる。また、差圧弁２０７は第１弁部２５１の開弁状態が維持される。その結果、第２冷媒循環通路による冷媒の循環および第３冷媒循環通路による冷媒の循環はいずれも遮断される（図２（Ｄ）参照）。
【００８６】
一方、ソレノイド１０２がオンにされた通電状態では、ソレノイド力によってコア１７１とプランジャ１７２との間に吸引力が作用するため、パイロット弁体１５２が開弁方向に付勢され、パイロット弁１０６が開弁状態となる。それにより、中間圧力Ｐｐが低下するため、主弁体２２４に開弁方向の差圧（Ｐ１−Ｐｐ）が作用するようになり、主弁１０５が開弁方向に変位する。主弁体２２４および副弁体２３０はスプール弁であるため、それぞれ所定範囲の閉弁ストロークを有し、所定ストローク変位しなければ開弁状態とはならない。主弁１０５または副弁２０５は、その開度が供給電流値に応じた設定開度となるよう動作する（図２（Ａ）〜（Ｃ）参照）。
【００８７】
すなわち、図６に示すように、差圧（Ｐ２−Ｐ３）が設定差圧ΔＰsetよりも大きい制御状態においては、副弁体２３０がスプリング２４２の付勢力に抗して開弁方向に動作し、副弁２０５が開弁する。また、差圧弁２０７においては第２弁部２５２が開弁し、第１弁部２５１が閉弁する。このとき、ストッパ２３４が主弁体２２４に係止されることにより副弁体２３０と主弁体２２４とが軸線方向に互いに引き合うような形で一体動作し、主弁１０５は閉弁状態を維持する。すなわち、副弁体２３０は、主弁体２２４と一体に動作し、差圧（Ｐ１−Ｐｐ）による閉弁方向の力と、スプリング１６６による開弁方向の力と、差圧（Ｐ２−Ｐ３）による開弁方向の力と、スプリング２４２による閉弁方向の力とがバランスする位置に保持され、それにより、副弁２０５が設定開度に維持される。この設定開度は、ソレノイド１０２にへの供給電流値に応じて比例的に変化する。その結果、第２冷媒循環通路による冷媒の循環はほぼ遮断されるが（スプール弁の間隙を介した若干の漏れはあってよい）、第３冷媒循環通路による冷媒の循環は許容される（図２（Ａ）参照）。
【００８８】
一方、図７に示すように、差圧（Ｐ２−Ｐ３）が設定差圧ΔＰsetよりも小さい制御状態においては、スプリング２４２の付勢力により副弁２０５が閉弁状態を維持する。差圧弁２０７は第１弁部２５１の開弁状態が維持される。このとき、ストッパ２３４は主弁体２２４の動作を規制しないため、主弁体２２４は、副弁体２３０とは独立に動作する。すなわち、主弁１０５は、基本的に第１実施形態における第１比例弁４１の主弁１０５と同様の動作をするようになる。
【００８９】
ソレノイド１０２への供給電流値が最大である場合、主弁体２２４が上死点まで変位し、主弁１０５は全開状態となる。一方、ソレノイド１０２への供給電流値が最大電流値と最小電流値との間の所定電流値に設定された場合、主弁体２２４は、その所定電流値に対応する位置に保持される。すなわち、主弁１０５は、ソレノイド１０２への供給電流値に応じた設定開度となるよう比例的に動作する。その結果、第３冷媒循環通路による冷媒の循環は遮断されるが、第２冷媒循環通路による冷媒の循環は許容される（図２（Ｂ），（Ｃ）参照）。
【００９０】
［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、第２制御弁ユニットの第１比例弁と第２比例弁４２とが一体化された点を除き、第１実施形態と同様である。このため、第１実施形態とほぼ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８は、第２実施形態に係る第２制御弁ユニットの具体的構成を表す断面図である。
【００９１】
第２制御弁ユニット２０６は、図１に示した第１比例弁４１と第２比例弁４２とを一体化したものに相当する。第２制御弁ユニット２０６は、共用のボディ３０３に対し、第１比例弁４１と第２比例弁４２を隣接させるように組み付けて構成される。ボディ３０３は、第３通路２３につながる入口ポート１１０、第５通路２５につながる出入口ポート２１２、および第４通路２４につながる出口ポート１１２を有する。ボディ３０３は、隔壁３１０によって第１比例弁４１として機能する領域と第２比例弁４２として機能する領域とに区画されている。
【００９２】
第１比例弁４１は、符号にて示すように、図３に示したものとほぼ同様の構成を有する。また、第２比例弁４２も符号にて示すように、図５に示したものとほぼ同様の構成を有する。なお、各比例弁の高圧室１３０は、図示が一部省略されている（図示の断面には表示されない）高圧通路１１４の部分を介して互いに連通接続されている。制御部１００は、第１比例弁４１および第２比例弁４２のそれぞれを通電制御することにより各弁を開閉し、図２に示したものと同様の制御を実現する。図示のように、第１比例弁４１と第２比例弁４２とは多くの共通した構成部分を有する。言い換えれば、第１比例弁４１および第２比例弁４２の一方の構成を少し変更することで他方を構成することができ、これら異なる種類の制御弁の設計および製造が簡素化されるといったメリットがある。
【００９３】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３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、第２比例弁のアクチュエータとしてステッピングモータが採用された点で第１実施形態と異なるが、共通部分も多い。このため、第１実施形態とほぼ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９は、第３実施形態に係る第２比例弁の具体的構成を表す断面図である。
【００９４】
第２比例弁４２は、弁本体３０１とアクチュエータ３０２とを組み付けて構成されている。アクチュエータ３０２は、電気信号のパルスに応じて予め定められた回転角だけ回転するステッピングモータを含んで構成され、その回転量は制御部１００からの制御パルスによって制御される。アクチュエータ３０２には、ステッピングモータの回転によって駆動軸３０５が回転するとともに並進するギア機構が内蔵されている。なお、このようなステッピングモータとしては公知のものを採用することができるため、その詳細な説明については省略する。
【００９５】
主弁体３２４が駆動軸３０５の先端部に固定されており、アクチュエータ３０２の駆動により主弁１０５の開度が任意の開度に制御される。一方、副弁２０５の動作については第１実施形態と同様である。このような構成によれば、アクチュエータ３０２の駆動により主弁１０５が直接制御されるため、パイロット機構を設ける必要がない。このため、第１実施形態のように主弁１０５を駆動するための複雑な機構が不要となり、差圧弁２０７を設ける必要もなくなる。したがって、第２比例弁３４２を簡易かつ低コストに製造することが可能となる。なお、本実施形態では述べないが、第１比例弁についても同様にアクチュエータ３０２により駆動するように構成してもよい。
【００９６】
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。
【００９７】
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】
【００９８】
１ 車両用冷暖房装置、 ２ 圧縮機、 ３ 室内凝縮器、 ４ 第１制御弁ユニット、 ５ 室外熱交換器、 ６ 第２制御弁ユニット、 ７ 蒸発器、 ８ アキュムレータ、 １２ 室内送風機、 ２１ 第１通路、 ２２ 第２通路、 ２３ 第３通路、 ２４ 第４通路、 ２５ 第５通路、 ２６ 第１分岐通路、 ２７ 第２分岐通路、 ２８ 接続通路、 ２９ バイパス通路、 ３０ 戻り通路、 ３１ 第１制御弁、 ３２ 第２制御弁、 ４１ 第１比例弁、 ４２ 第２比例弁、 １００ 制御部、 １０１ 弁本体、 １０２ ソレノイド、 １０３ ボディ、 １０５ 主弁、 １０６ パイロット弁、 １１０ 入口ポート、 １１２ 出口ポート、 １１４ 高圧通路、 １１５ 低圧通路、 １２０ 主弁孔、 １２４ 主弁体、 １３０ 高圧室、 １３２ 背圧室、 １４０ パイロット弁孔、 １４２ ガイド孔、 １４８ パイロット通路、 １５０ オリフィス、 １５２ パイロット弁体、 １５４ 作動ロッド、 １７１ コア、 １７２ プランジャ、 ２０１ 弁本体、 ２０３ ボディ、 ２０５ 副弁、 ２０６ 第２制御弁ユニット、 ２０７ 差圧弁、 ２１０ 中間通路、 ２１２ 出入口ポート、 ２１４ 副弁孔、 ２２４ 主弁体、 ２２６ ガイド孔、 ２３０ 副弁体、 ２３２ 作動ロッド、 ２５０ ボディ、 ２５３ 共用弁体、 ２６０ 弁孔、 ２６２ 弁座、 ２６４ 弁孔、 ２６６ 弁座、 ２７０，２７２ 差圧弁体、 ３０１ 弁本体、 ３０２ アクチュエータ、 ３０３ ボディ、 ３２４ 主弁体、 ３４２ 第２比例弁。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、およびその車両用冷暖房装置に好適な制御弁に関する。
【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。
【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、本発明のある態様は、第１通路と第２通路と第３通路との間に設けられ、各通路間の流体の流れを制御可能な制御弁であって、第１通路と第２通路とをつなぐ第１連通路を、第１弁孔に接離することにより開閉する第１弁体を有する第１弁と、第２通路と第３通路とをつなぐ第２連通路を、第２弁孔に接離することにより開閉する第２弁体を有し、その第２弁体が閉弁状態のときに第１弁体を独立動作可能とし、その第２弁体が開弁状態のときに第１弁体と一体動作可能となるよう第２弁体が第１弁体に接続される第２弁と、第１弁の開弁時に第１弁体を第２弁体とは独立に駆動して第１弁の開度を調整する一方、第１弁の閉弁時に第１弁体と第２弁体とを一体に駆動して第２弁の開度を調整するアクチュエータと、を備える。
【０００８】
ここで、「第１弁」および「第２弁」は、アクチュエータによりその弁開度がそれぞれの設定開度に調整されるものでもよい。例えば、ステッピングモータ等のアクチュエータにより弁開度が制御されるものであってもよい。あるいは、ソレノイド等のアクチュエータにより、弁開度が供給電流値により設定される設定開度に制御されるものであってもよい。各弁は、アクチュエータの駆動により弁開度が比例的に変化する比例弁であってもよい。各弁は、供給電流値が大きくなるほど弁開度が大きくなり、供給電流値が小さくなるほど弁開度が小さくなるものでもよい。逆に、供給電流値が大きくなるほど弁開度が小さくなり、供給電流値が小さくなるほど弁開度が大きくなるものでもよい。その場合、供給電流値と弁開度との関係は、リニア（一次関数）に対応してもよいし、曲線状（二次関数）に対応してもよい。また、一次関数的に対応する場合に変曲点があってもよいが、線形的に対応するのが好ましい。各弁が「比例弁」の場合、駆動量（例えば駆動信号のパルス数や供給電流値など）に対して弁開度がほぼ比例的に変化する傾向にあればよく、やや曲線状に変化するものでも変曲点があるものでもよいが、直線状に変化するものであるのが好ましい。
【０００９】
この態様によると、第１弁および第２弁の一方が開弁されるときには他方が閉弁され、第１弁と第２弁とが同時に開弁状態にて制御されることがない。第１弁と第２弁とが一つのアクチュエータにて駆動されるため、低コストに実現することができる。そして、この態様の制御弁を複合弁として例えば以下のような車両用冷暖房装置に適用することにより、暖房運転時においても室内蒸発器に導入される冷媒の流量を確保することができ、車室内の湿度機能を適正に維持することができるようになる。
【００１０】
すなわち、本発明の別の態様は、車両用冷暖房装置である。この装置は、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、冷房運転時および暖房運転時に圧縮機から吐出された冷媒が室内蒸発器を経由して圧縮機に戻るように循環可能な第１冷媒循環通路と、暖房運転時に圧縮機から吐出された冷媒が室外熱交換器を経由して圧縮機に戻るように循環可能な第２冷媒循環通路と、冷房運転時に圧縮機から吐出された冷媒が室外熱交換器および室内蒸発器を順次経由して圧縮機に戻るように循環可能な第３冷媒循環通路と、第１冷媒循環通路に設けられ、圧縮機から室内蒸発器へ流れる冷媒の流量を調整するために開度が制御される調整弁と、第２冷媒循環通路に設けられ、圧縮機から室外熱交換器へ流れる冷媒の流量を制御するために開度が制御される第１弁と、第３冷媒循環通路に設けられ、室外熱交換器から室内蒸発器へ流れる冷媒の流量を制御するために開度が制御される第２弁とが一体に設けられた複合弁と、各弁を駆動制御する制御部と、を備える。
【００１１】
複合弁は、圧縮機の吐出側につながる第１通路と、室外熱交換器につながる第２通路と、室内蒸発器の入口側につながる第３通路との間に設けられ、各通路間の流体の流れを制御可能な制御弁であって、第１通路と第２通路とをつなぐ第１連通路を、第１弁孔に接離することにより開閉する第１弁体を有する第１弁と、第２通路と第３通路とをつなぐ第２連通路を、第２弁孔に接離することにより開閉する第２弁体を有し、その第２弁体が閉弁状態のときに第１弁体を独立動作可能とし、その第２弁体が開弁状態のとき第１弁体と一体動作可能となるよう第２弁体が第１弁体に接続される第２弁と、第１弁の開弁時に第１弁体を第２弁体とは独立に駆動して第１弁の開度を調整する一方、第１弁の閉弁時に第１弁体と第２弁体とを一体に駆動して第２弁の開度を調整するアクチュエータと、を備える。制御部は、アクチュエータを駆動制御して第１弁および第２弁の一方を開弁させるときには他方を閉弁させることにより、第２冷媒循環通路および第３冷媒循環通路のいずれか一方の冷媒の流れを許容し、第２冷媒循環通路を開放させるときには、複合弁の第１弁および調整弁のそれぞれの開度を制御することにより、圧縮機から室外熱交換器および室内蒸発器へ流れる冷媒の流量の割合を調整する。
【００１２】
ここで、「複合弁の各弁」および「調整弁」は、制御部の駆動によってその弁開度がそれぞれの設定開度に調整されるものである。例えば、ステッピングモータ等のアクチュエータにより弁開度が制御されるものであってもよい。あるいは、ソレノイド等のアクチュエータにより、弁開度が供給電流値により設定される設定開度に制御されるものであってもよい。各弁は、制御指令値に応じて弁開度が比例的に変化する比例弁であってもよい。各弁は、供給電流値が大きくなるほど弁開度が大きくなり、供給電流値が小さくなるほど弁開度が小さくなるものでもよい。逆に、供給電流値が大きくなるほど弁開度が小さくなり、供給電流値が小さくなるほど弁開度が大きくなるものでもよい。その場合、供給電流値と弁開度との関係は、リニア（一次関数）に対応してもよいし、曲線状（二次関数）に対応してもよい。また、一次関数的に対応する場合に変曲点があってもよいが、線形的に対応するのが好ましい。
【００１３】
この態様によると、暖房運転時においては、複合弁（第１弁）と調整弁の開度がそれぞれ制御される。それにより、圧縮機から室外熱交換器（室外蒸発器）と室内蒸発器へ流れる冷媒流量の割合が調整される。すなわち、各蒸発器における蒸発量を調整することができるため、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冷媒の流量を確保することができ、車室内の湿度機能を適正に維持することができる。
【００１４】
本発明のさらに別の態様は、上流側から下流側への冷媒の流れを制御可能なパイロット作動式の制御弁である。この制御弁は、上流側通路と下流側通路とを連通させる主弁孔と、その主弁孔に接離してその開度を調整可能な主弁体を有し、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、上流側通路および下流側通路の一方と背圧室を連通させるパイロット弁孔と、そのパイロット弁孔に接離してその開度を調整可能なパイロット弁体とを有するパイロット弁と、パイロット弁孔よりも小さな流路断面積を有し、上流側通路および下流側通路の他方と背圧室を連通させるリーク通路と、パイロット弁体と一体に軸線方向に移動する第１鉄心と、その第１鉄心と軸線方向に間隙を介して対向配置される第２鉄心とを含むソレノイドと、主弁体とパイロット弁体との間に介装され、その弾性変形による伸縮により主弁体とパイロット弁体との相対変位を許容する弾性部材と、を備え、ソレノイドへの通電制御状態において、ソレノイドの吸引力の変化に釣り合う荷重を生成するよう弾性部材が弾性変形することにより、主弁が設定開度に制御される。
【００１５】
この態様によると、弾性部材はソレノイドの吸引力の変化による第１鉄心と第２鉄心との間隙の変化量よりも大きく変形可能であり、その弾性部材の弾性変形量に主弁体の停止位置を依存させることにより主弁体のストロークが増幅される。このため、ソレノイドにおける変位量を比較的小さくする一方、主弁の開度を大きく変化させることができる。したがって、小型のソレノイドを駆動源として採用することができる。この態様の制御弁を上述した調整弁や複合弁に適用することにより、各弁の弁開度を所望の開度に制御できるとともに、車両用冷暖房装置の小型化および省スペース化を実現することも可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
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】
【００１７】
【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１比例弁の具体的構成を表す断面図である。
【図４】第１比例弁の動作状態を表す説明図である。
【図５】第１比例弁の具体的構成を表す断面図である。
【図６】第２比例弁の動作状態を表す説明図である。
【図７】第２比例弁の動作状態を表す説明図である。
【図８】第２実施形態に係る第２制御弁ユニットの具体的構成を表す断面図である。
【図９】第３実施形態に係る第２比例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】
【００１８】
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。
【００１９】
車両用冷暖房装置１は、圧縮機２、室内凝縮器３、第１制御弁ユニット４、室外熱交換器５、第２制御弁ユニット６、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（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。
【００２０】
車両用冷暖房装置１は、また、冷房運転時と暖房運転時とで複数の冷媒循環通路を切り替えるように運転される。そして、この冷凍サイクルは、室内凝縮器３と室外熱交換器５とが凝縮器として並列に動作可能に構成され、また、蒸発器７と室外熱交換器５とが蒸発器として並列に動作可能に構成されている。すなわち、冷房運転時および暖房運転時に冷媒が循環する第１冷媒循環通路、暖房運転時にのみ冷媒が循環する第２冷媒循環通路、冷房運転時にのみ冷媒が循環する第３冷媒循環通路が形成される。
【００２１】
第１冷媒循環通路は、圧縮機２→室内凝縮器３→第２制御弁ユニット６→蒸発器７→アキュムレータ８→圧縮機２のように冷媒が循環する通路である。第２冷媒循環通路は、圧縮機２→室内凝縮器３→第２制御弁ユニット６→室外熱交換器５→第１制御弁ユニット４→アキュムレータ８→圧縮機２のように冷媒が循環する通路である。第３冷媒循環通路は、圧縮機２→第１制御弁ユニット４→室外熱交換器５→第２制御弁ユニット６→蒸発器７→アキュムレータ８→圧縮機２のように冷媒が循環する通路である。室外熱交換器５を流れる冷媒の流れは、第２冷媒循環通路が開放された場合と第３冷媒循環通路が開放された場合とで逆転する。つまり、室外熱交換器５における冷媒の入口と出口は、第２冷媒循環通路が開放された場合と第３冷媒循環通路が開放された場合とで切り替わる。
【００２２】
具体的には、圧縮機２の吐出室につながる通路が分岐し、その一方である第１通路２１が室内凝縮器３の入口につながり、他方である第２通路２２が室外熱交換器５の一方の出入口につながっている。室内凝縮器３の出口につながる第３通路２３は、その下流側で分岐し、その一方である第１分岐通路２６が第４通路２４を介して蒸発器７につながり、他方である第２分岐通路２７が第５通路２５を介して室外熱交換器５の他方の出入口につながっている。第４通路２４と第５通路２５とは、接続通路２８により接続されている。また、第２通路２２の中間部においてバイパス通路２９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。さらに、蒸発器７の出口につながる戻り通路３０が、バイパス通路２９と第２制御弁３２（後述する）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。
【００２３】
第１冷媒循環通路は、第１通路２１，第３通路２３，第１分岐通路２６，第４通路２４，戻り通路３０を接続して構成される。第２冷媒循環通路は、第１通路２１，第３通路２３，第２分岐通路２７，第５通路２５，第２通路２２，バイパス通路２９を接続して構成される。第３冷媒循環通路は、第２通路２２，第５通路２５，接続通路２８，第４通路２４，戻り通路３０を接続して構成される。そして、このような冷媒循環通路の切り替えを実現するために、圧縮機２と室外熱交換器５との接続部に第１制御弁ユニット４が設けられ、室内凝縮器３と室外熱交換器５と蒸発器７との接続部に第２制御弁ユニット６が設けられている。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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制御弁ユニット６を構成する各制御弁（後述する）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。
【００２９】
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。
【００３０】
第１制御弁ユニット４は、第１制御弁３１および第２制御弁３２を含む。第１制御弁３１は、第２通路２２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ことにより第２通路２２の開度を調整する。本実施形態では、第１制御弁３１として、通電有無によって開閉する開閉弁（オン／オフ弁）が用いられる。一方、第２制御弁３２は、バイパス通路２９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ことによりバイパス通路２９の開度を調整する。本実施形態では、第２制御弁３２として、通電有無によって開閉する開閉弁（オン／オフ弁）が用いられる。
【００３１】
なお、変形例においては、第２制御弁３２は、前後差圧（第２制御弁３２の上流側圧力と下流側圧力との差圧）が設定値（予め設定する開弁差圧）を超えると自律的に開弁する差圧弁であってもよい。あるいは、その前後差圧が供給電流値に応じた一定の値となるように弁部が自律的に動作する定差圧弁であってもよい。あるいは、弁部の開度が駆動力に応じた一定の開度となるように動作する比例弁であってもよい。その場合、弁部の開度が供給電流値に応じた一定の開度となるものでもよい。第２制御弁３２は、また、供給電流に応じた一定の流量となるよう冷媒の流れを制御する流量制御弁であってもよい。あるいは、その上流側圧力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圧弁であってもよい。あるいは、室外熱交換器５の過熱度（スーパーヒート）を供給電流に応じた一定の過熱度となるよう冷媒の流れを制御する制御弁（「蒸発過熱度制御弁」）として構成してもよい。第１制御弁３１および第２制御弁３２は、それぞれアクチュエータとしてソレノイドを備える電磁弁であってもよいが、アクチュエータとしてステッピングモータ等の電動機を備える電動弁であってもよい。
【００３２】
第２制御弁ユニット６は、第１比例弁４１（「調整弁」として機能する）および第２比例弁４２（「複合弁」として機能する）を含む。第１比例弁４１は、第１分岐通路２６を開閉する弁部と、その弁部を駆動するアクチュエータを備え、弁部の開度が制御されることにより第１冷媒循環通路の開度を調整する。第２比例弁４２は、第２分岐通路２７を開閉する第１弁と、接続通路２８を開閉する第２弁と、これら第１弁および第２弁を駆動する共通のアクチュエータを備える。ただし、第１弁と第２弁の一方が開弁されるときには他方が閉弁され、第１弁と第２弁とが同時にリニア制御されることがない。言い換えれば、同時にリニア制御されることがないため、一つのアクチュエータにて駆動制御することが可能となっている。本実施形態では、第２比例弁４２のアクチュエータがソレノイドからなるが、変形例においてはステッピングモータからなるものでもよい。
【００３３】
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。制御部１００は、第１制御弁ユニット４の各制御弁（第１制御弁３１，第２制御弁３２）の開閉制御、第２制御弁ユニット６の各制御弁（第１比例弁４１，第２比例弁４２）の開閉制御のほか、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。
【００３４】
制御部１００は、第２制御弁ユニット６の各制御弁の駆動回路に設定したパルス信号を出力する駆動信号出力部を有する。具体的には、制御部１００にて演算され、設定されたデューティ比のパルス信号を出力するＰＷＭ出力部が設けられるが、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各比例弁の設定開度を決定し、各比例弁の開度がその設定開度となるようソレノイドに電流を供給する。なお、変形例として各比例弁のアクチュエータをステッピングモータにより構成する場合には、各比例弁の開度がその設定開度となるようステッピングモータに制御パルス信号を出力する。
【００３５】
このような制御により、図示のように、圧縮機２は、その吸入室を介して吸入圧力Ｐｓの冷媒を導入し、これを圧縮して吐出圧力Ｐｄの冷媒として吐出する。このとき、第２制御弁ユニット６における圧力は図示のようになる。すなわち、第１比例弁４１および第２比例弁４２の第１弁の上流側は高圧の上流側圧力Ｐ１となり、第１比例弁４１および第２比例弁４２の第２弁の下流側は低圧の下流側圧力Ｐ３となる。第２比例弁４２の第１弁の下流側で第２弁の上流側は中間圧力Ｐ２となる。
【００３６】
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、（Ｃ）は特定暖房運転時の状態を示し、（Ｄ）は特殊冷暖房運転時の状態を示している。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。また、「特定暖房運転」は、蒸発器７を機能させない暖房運転（実質的に冷房機能なし）である。「特殊冷暖房運転」は、室外熱交換器５を機能させない冷房運転および暖房運転である。
【００３７】
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〜ｇ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。
【００３８】
図２（Ａ）に示すように、冷房運転時においては、第１制御弁ユニット４において第１制御弁３１が開弁され、第２制御弁３２が閉弁される。一方、第２制御弁ユニット６において第１比例弁４１が開弁される。また、第２比例弁４２の第１弁が閉弁され、第２弁が開弁される。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、第１比例弁４１、蒸発器７、アキュムレータ８を経由するように第１冷媒循環通路を循環して圧縮機２に戻り、他方で第１制御弁３１、室外熱交換器５、第２比例弁４２の第２弁、蒸発器７、アキュムレータ８を経由するように第３冷媒循環通路を循環して圧縮機２に戻る。
【００３９】
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比例弁４１にて断熱膨張され、冷温・低圧の気液二相冷媒となって蒸発器７に導入される。また、室外熱交換器５を経由した冷媒が第２比例弁４２の第２弁にて断熱膨張され、冷温・低圧の気液二相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。
【００４０】
一方、図２（Ｂ）に示すように、暖房運転時においては、第１制御弁ユニット４において第１制御弁３１が閉弁され、第２制御弁３２が開弁される。一方、第２制御弁ユニット６において第１比例弁４１が開弁される。また、第２比例弁４２の第１弁が開弁され、第２弁が閉弁される。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、第１比例弁４１、蒸発器７、アキュムレータ８を経由するように第１冷媒循環通路を循環して圧縮機２に戻り、他方で室内凝縮器３、第２比例弁４２の第１弁、室外熱交換器５、第２制御弁３２、アキュムレータ８を経由するように第２冷媒循環通路を循環して圧縮機２に戻る。
【００４１】
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を経て凝縮される。そして、第１比例弁４１にて断熱膨張された冷温・低圧の気液二相冷媒が、蒸発器７にて蒸発する。一方、第２比例弁４２の第１弁にて断熱膨張された冷温・低圧の気液二相冷媒は、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１比例弁４１と第２比例弁４２の第１弁の各開度の設定により制御される。それにより、蒸発器７での蒸発量を確保でき、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。
【００４２】
この暖房運転においては除湿運転を良好に行うことが必要となるが、その除湿制御の概要については以下のとおりである。すなわち、図２（Ｂ）に示すように、アキュムレータ８によって圧縮機２の入口の冷媒の状態が常に飽和蒸気圧曲線上に保持される（ａ点）。一方、蒸発器７の出口の冷媒の状態（ｅ点）は、室外熱交換器５の出口の冷媒の状態（ｇ点）とバランスするように変化する。すなわち、蒸発器７の出口における冷媒の湿り度は、室外熱交換器５の出口における冷媒の過熱度（スーパーヒート）とバランスする。このため、その室外熱交換器５の出口の過熱度が適正となるように第１比例弁４１および第２比例弁４２の第１弁のそれぞれの開度を調整することにより、蒸発器７における湿り度を確保し、その除湿性能を維持することができる。
【００４３】
制御部１００は、例えば室外熱交換器５の出口の温度からその過熱度を算出し、これを適正値となるよう第１比例弁４１および第２比例弁４２の第１弁のそれぞれの開度を調整する。なお、本実施形態では、室外熱交換器５において過熱度が発生する例を示したが、蒸発器７において過熱度を発生させるべき運転モードがある場合には、逆に、蒸発器７の出口の温度からその過熱度を算出し、これを適正値となるよう第１比例弁４１および第２比例弁４２の第１弁のそれぞれの開度を調整することにより、室外熱交換器５における湿り度を調整することもできる。
【００４４】
また、図２（Ｃ）に示すように、特定暖房運転時においては、第１制御弁ユニット４において第２制御弁３２が開弁され、第１制御弁３１が閉弁される。一方、第２制御弁ユニット６において第１比例弁４１が閉弁される。また、第２比例弁４２の第１弁が開弁され、第２弁が閉弁される。このため、冷媒は蒸発器７を通過せず、蒸発器７は実質的に機能しなくなる。つまり、室外熱交換器５のみが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、第２比例弁４２の第１弁、室外熱交換器５、第２制御弁３２、アキュムレータ８を経由するように第２冷媒循環通路を循環して圧縮機２に戻る。
【００４５】
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、第２比例弁４２の第１弁にて断熱膨張されて冷温・低圧の気液二相冷媒となり、室外熱交換器５を通過して蒸発される。室外熱交換器５を通過した冷媒は、アキュムレータ８を経て圧縮機２に戻る。すなわち、冷温・低圧の冷媒が蒸発器７にて熱交換されないため、車室内に導入された空気は室内凝縮器３により加熱されるのみとなる。このように、一時的に蒸発器７に低温・低圧の液冷媒が供給されなくなるため、ダクト１０を通過する空気により蒸発器７が温められる。制御部１００は、外部温度等に応じて外部環境が極低温であると判定すると、暖房運転から特定暖房運転に適宜切り替えることにより、蒸発器７が凍結するのを防止または抑制する。
【００４６】
また、図２（Ｄ）に示すように、特殊冷暖房運転時においては、第１制御弁ユニット４において第１制御弁３１および第２制御弁３２が閉弁される。第２制御弁ユニット６において第１比例弁４１が開弁される。また、第２比例弁４２の第１弁および第２弁がともに閉弁される。このため、冷媒は室外熱交換器５を通過せず、室外熱交換器５は実質的に機能しなくなる。つまり、蒸発器７のみが蒸発器として機能する内気循環の状態となる。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比例弁４１、蒸発器７、アキュムレータ８を経由するように第１冷媒循環通路を循環して圧縮機２に戻る。
【００４７】
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、第１比例弁４１にて断熱膨張されて冷温・低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器７を通過して蒸発される。蒸発器７を通過した冷媒は、アキュムレータ８を経て圧縮機２に戻る。車室内に導入された空気は、蒸発器７を経由して冷却・除湿され、室内凝縮器３により加熱されることでその温度調整が行われる。このような特殊冷暖房運転は、外部からの吸熱が困難な場合、例えば車両が極寒状況におかれた場合などに有効に機能する。
【００４８】
次に、第２制御弁ユニット６の具体的構成および動作について説明する。上述のように、第２制御弁ユニット６は、第１比例弁４１および第２比例弁４２を含む。まず、第１比例弁４１の具体的構成および動作について説明する。図３は、第１比例弁４１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。
【００４９】
第１比例弁４１は、弁本体１０１とソレノイド１０２とを組み付けて構成されている。第１比例弁４１は、ソレノイド１０２への供給電流値に応じて任意の開度をとり得るパイロット作動式の電磁弁である。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とを中心軸に同軸状に収容して構成される。ボディ１０３の一方の側部には入口ポート１１０が設けられ、他方の側部には出口ポート１１２が設けられている。入口ポート１１０は冷凍サイクルにおける上流側通路（第１分岐通路２６）に連通し、出口ポート１１２は冷凍サイクルの下流側通路（第４通路２４）に連通する。
【００５０】
ボディ１０３の内部空間は、高圧通路１１４を介して入口ポート１１０に連通し、低圧通路１１５を介して出口ポート１１２に連通している。そして、高圧通路１１４と低圧通路１１５とを中心軸に沿って接続するように主弁孔１２０が設けられている。すなわち、ボディ１０３の内部空間は、主弁孔１２０が形成される区画壁によって高圧通路１１４側の圧力室１１６と低圧通路１１５側の圧力室１１８とに区画されている。また、主弁孔１２０の上流側開口部を囲むように、環状のシール部材１２１が嵌着されている。シール部材１２１は、弾性体（本実施形態ではゴム）からなり、取付リング１２２によりボディ１０３に固定されている。ボディ１０３の上半部の内部空間には、有底段付円筒状の主弁体１２４が配設されている。
【００５１】
主弁体１２４は、高圧通路１１４の側から主弁孔１２０に接離して主弁１０５を開閉する。主弁１０５は、いわゆるスプール弁となっており、主弁体１２４の下端部が主弁孔１２０に挿抜されるようにして主弁１０５を開閉する。すなわち、主弁体１２４は、閉弁状態で軸線方向に所定範囲ストロークすることが可能となり、シール部材１２１に係止されることによりその下死点が規定される。図示のような閉弁状態においては、主弁体１２４がシール部材１２１の上端面に密着するため、主弁孔１２０との間隙を介した冷媒の漏洩が確実に防止される。主弁体１２４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１２６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１２６の外周面にはシール用のＯリング１２８が嵌着されている。この主弁体１２４により、圧力室１１６が高圧室１３０と背圧室１３２とに区画される。
【００５２】
ボディ１０３の上端開口部を封止するように段付円板状の区画部材１３４が圧入されている。区画部材１３４は、下方に向けてその外径が段階的に縮径し、その下端部が背圧室１３２を上方から封止するように設けられている。区画部材１３４の下端部外周面とボディ１０３の内周面との間には、シール用のＯリング１３６が介装されている。すなわち、主弁体１２４は、区画部材１３４との間に背圧室１３２を形成する。区画部材１３４の下端面は、主弁体１２４を係止してその上死点を規定する係止部として機能する。
【００５３】
区画部材１３４には軸線に沿って貫通孔１３８が設けられ、その貫通孔１３８の下端部によりパイロット弁孔１４０が形成され、上半部によりガイド孔１４２が形成されている。また、貫通孔１３８から半径方向外向きに連通路１４４が延設され、区画部材１３４の内外を連通させている。一方、ボディ１０３の周縁部近傍には、上端開口部と低圧通路１１５とを上下に連通させる連通路１４６が設けられている。これら連通路１４４と連通路１４６によりパイロット通路１４８が形成されている。
【００５４】
主弁体１２４の側部には、高圧室１３０と背圧室１３２とを連通させるオリフィス１５０（「リーク通路」として機能する）が設けられている。高圧室１３０の圧力（上流側圧力Ｐ１）は、このオリフィス１５０を通過することで背圧室１３２にて中間圧力Ｐｐとなる。また、上流側圧力Ｐ１は主弁１０５を経て減圧されて圧力（下流側圧力Ｐ３）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。高圧室１３０と圧力室１１８とを主弁１０５を介してつなぐ通路が「主通路」を構成し、高圧室１３０と圧力室１１８とを背圧室１３２、パイロット弁１０６およびパイロット通路１４８を介してつなぐ通路が「副通路」を構成する。
【００５５】
パイロット弁１０６は、パイロット弁孔１４０に挿抜されるパイロット弁体１５２を有する。パイロット弁体１５２は、長尺円筒状の作動ロッド１５４の下端部に一体成形されている。作動ロッド１５４は、ソレノイド１０２の中心軸に沿って延在し、その下端部がガイド孔１４２に摺動可能に支持され、上端部がプランジャ１７２（後述する）に連結されている。パイロット弁体１５２は、そのテーパ面につながる縮径部を介して作動ロッド１５４の下端部に連設されている。作動ロッド１５４にはその軸線に沿って貫通孔１５６が形成されている。貫通孔１５６は、ソレノイド１０２の内部と背圧室１３２とを連通させる。貫通孔１５６の一端は、冷媒の導入口１５７としてパイロット弁体１５２の側部に開口し、他端はソレノイド１０２の内部空間に開口している。また、作動ロッド１５４の中間部にも、内外を連通させる連通孔１５８が形成されている。
【００５６】
パイロット弁体１５２の軸線方向中央部には、環状の弾性体（本実施形態ではゴム）からなるシール部材１５５が嵌着されている。図示のようなパイロット弁１０６の全閉状態においては、シール部材１５５がパイロット弁孔１４０の開口縁部に着座し、パイロット弁１０６を介した冷媒の漏洩を確実に防止するとともに、貫通孔１５６を介した冷媒の流通も遮断する。
【００５７】
背圧室１３２における主弁体１２４とパイロット弁体１５２との間には、スプリングの二重構造によるバランス機構が設けられている。すなわち、パイロット弁体１５２の下半部には、有底円筒状のばね受け部材１６０がその上底部にて接合されている。ばね受け部材１６０の下端部には、半径方向外向きにやや突出したフランジ部１６１が設けられている。また、円筒状のばね受け部材１６２が、ばね受け部材１６０に外挿されるように配設され、ばね受け部材の２重構造を構成している。ばね受け部材１６２の上端部には半径方向内向きにやや突出したフランジ部１６３が設けられ、下端部には半径方向外向きにやや突出したフランジ部１６４が設けられている。
【００５８】
そして、フランジ部１６１とフランジ部１６３との間にスプリング１６５（弾性部材）が介装され、フランジ部１６４と区画部材１３４との間にスプリング１６６（弾性部材）が介装されている。すなわち、スプリング１６５は、ばね受け部材１６０に外挿され、ばね受け部材１６２に内挿されるように配設されている。スプリング１６６は、ばね受け部材１６２に外挿され、主弁体１２４の上半部および区画部材１３４の下端部に内挿されるように配設されている。このようにしてスプリングの二重構造が実現されている。このような構成により、主弁体１２４はスプリング１６６によって閉弁方向に付勢され、パイロット弁体１５２はスプリング１６５により開弁方向に付勢されている。なお、ばね受け部材１６２は、スプリング１６６の荷重によって常に主弁体１２４に押し付けられており、主弁体１２４と一体に動作する。このように、ばね受け部材とスプリングとが同軸に異なる径を有して軸方向に重なるように背圧室１３２に収容されているため、比較的長いスプリング１６６を背圧室１３２にコンパクトに収容できる。なお、変形例においては、ばね受け部材１６２を主弁体１２４に圧入するなどして固定してもよい。
【００５９】
ここで、パイロット弁孔１４０は、オリフィス１５０よりも十分に大きい流路断面積を有する。本実施形態では、パイロット弁孔１４０がオリフィス１５０よりも少なくとも５倍、好ましくは１０倍以上大きい流路断面積をもつ。このため、パイロット弁１０６が開弁すると、背圧室１３２からの冷媒の流出量が、背圧室１３２への冷媒の流入量よりも相当大きくなる。すなわち、図示のようにパイロット弁１０６が閉じた状態においては、中間圧力Ｐｐは上流側圧力Ｐ１にほぼ等しい高圧に保持されるが、パイロット弁１０６が開弁すると、中間圧力Ｐｐが速やかに低下して下流側圧力Ｐ３に近づくようになる。
【００６０】
一方、ソレノイド１０２は、ボディ１０３の上端部を封止するように取り付けられている。ソレノイド１０２とボディ１０３との間には、シールリング１６８が介装されている。ソレノイド１０２は、円筒状のスリーブ１７０と、スリーブ１７０の下部に固定された円筒状のコア１７１（「第２鉄心」、「固定鉄心」として機能する）と、スリーブ１７０内でコア１７１と軸線方向に対向配置されたプランジャ１７２（「第１鉄心」、「可動鉄心」として機能する）とを有する。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。
【００６１】
コア１７１は、円筒状をなし、その下部がケース１７６の貫通孔に圧入されるようにして固定されている。前述の作動ロッド１５４は、コア１７１をその軸線にそって貫通し、その上端部がプランジャ１７２の中央部に圧入されるようにして固定されている。すなわち、パイロット弁体１５２は、プランジャ１７２と一体的に動作する。
【００６２】
プランジャ１７２は、円筒状をなし、その軸線方向中央部に半径方向内向きに突出するばね受け部１８０が設けられている。そのばね受け部１８０の内周面に作動ロッド１５４の上端部が圧入されている。プランジャ１７２のばね受け部１８０とコア１７１の上端面との間にはスプリング１８２（「付勢部材」に該当する）が介装されている。また、プランジャ１７２のばね受け部１８０とスリーブ１７０の底部との間にはスプリング１８４（「付勢部材」に該当する）が介装されている。スプリング１８２は、プランジャ１７２を介してパイロット弁体１５２を閉弁方向に付勢する。スプリング１８４は、スプリング１８２の荷重調整用のスプリングである。
【００６３】
第１比例弁４１を機能させる場合には、所望の最小開度を実現する最低電流（「開弁電流」ともいう。例えば全閉状態を実現する非通電）と所望の最大開度を実現する最大電流（例えば全開状態を実現する所定の電流値）とで定まる範囲でソレノイド１０２の供給電流が制御される。この制御範囲におけるプランジャ１７２のストロークよりもスプリング１６５の弾性変形量の範囲が大きくなるように、スプリング１６５の力学特性が設定されている。例えばスプリング１６５のばね定数を比較的小さくすることにより制御電流範囲に対応する弾性変形範囲を大きくすることができる。
【００６４】
以上のように構成された第１比例弁４１は、ソレノイド１０２への供給電流値に応じた任意の開度で上流側から下流側へ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１比例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。
【００６５】
ソレノイド１０２がオフにされた非通電状態では、第１比例弁４１は、弁開度調整制御は行わずに閉弁状態を保持する（図２（Ｃ）参照）。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１８２によってパイロット弁体１５２が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、背圧室１３２には上流側からオリフィス１５０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に近づく。その結果、主弁体１２４に閉弁方向の差圧（Ｐｐ−Ｐ３）が大きく作用するようになり、主弁１０５も閉弁状態となる。このとき、図示のようにシール部材１５５が区画部材１３４に着座することにより、パイロット弁１０６を密閉するとともに貫通孔１５６を介した冷媒の流通をも遮断する。このため、パイロット弁体１５２にも閉弁方向の差圧（Ｐｐ−Ｐso）が作用するようになり、パイロット弁１０６の安定した閉弁状態を維持することができる（Ｐso：ソレノイド１０２のスリーブ１７０内の圧力）。その結果、第１分岐通路２６を介した蒸発器７への冷媒の供給は遮断される。
【００６６】
一方、ソレノイド１０２がオンにされた通電状態では、第１比例弁４１は、その開度が供給電流値に応じた設定開度となるよう動作する（図２（Ａ），（Ｂ），（Ｄ）参照）。すなわち、図４に示すように、ソレノイド力によってコア１７１とプランジャ１７２との間に吸引力が作用するため、パイロット弁体１５２が開弁方向に付勢され、パイロット弁１０６が開弁状態となる。それにより、中間圧力Ｐｐが低下して下流側圧力Ｐ３に近づくため、主弁体１２４に開弁方向の差圧（Ｐ１−Ｐｐ）が大きく作用するようになり、主弁１０５も開弁状態となる。主弁体１２４は、差圧（Ｐ１−Ｐｐ）による開弁方向の力と、スプリング１６６による閉弁方向の力とがバランスする位置に保持され、主弁１０５の開度が設定開度に調整される。
【００６７】
このとき、パイロット弁体１５２は、パイロット弁孔１４０から離間してパイロット弁１０６を微小開度に保つように制御される。このとき、シール部材１５５が区画部材１３４から離間することにより、貫通孔１５６を介した冷媒の流通が許容される。また、パイロット弁孔１４０とガイド孔１４２の有効径が等しいため、パイロット弁体１５２に作用する中間圧力Ｐｐによる力がキャンセルされる。パイロット弁体１５２は、ソレノイド１０２による開弁方向の吸引力と、スプリング１８２による閉弁方向の力と、スプリング１６５による開弁方向の力とがバランスする微少開度位置に保持される。
【００６８】
このようにして主弁１０５が設定開度に調整された状態において、主弁体１２４が開度Δｄだけ閉弁方向（図の下方）に変位された場合、スプリング１６５の弾性力によりパイロット弁１０６は開弁方向（下方）に動作する。そうすると、背圧室１３２の中間圧力Ｐｐは下流側圧力Ｐ３へと近づくため、その差圧の作用により主弁体１２４は開弁方向（上方）へと戻される。逆に、主弁体１２４が開度Δｄだけ開弁方向（上方）に変位された場合には、スプリング１６５の変形量ひいてはスプリング力も減少される。よって、スプリング力の減少分が復元力として作用し、パイロット弁１０６は閉弁方向（上方）に動作する。その結果、中間圧力Ｐｐが上昇し、主弁体１２４は閉弁方向（下方）へと戻される。このようにして主弁１０５の開度が制御電流に応じた大きさに保たれる。この制御状態においては、第１分岐通路２６を介した蒸発器７への冷媒の供給が許容される。すなわち、第１比例弁４１の開度に応じた流量の冷媒が蒸発器７に供給されるようになる。
【００６９】
第１比例弁４１の設定開度は、ソレノイド１０２への供給電流値を変化させることにより変更することができる。本実施形態の第１比例弁４１は、常閉型の電磁比例弁として構成されているため、制御電流を増加させると比例的に弁開度が増加する。本実施形態では、パイロット弁孔１４０がオリフィス１５０よりも十分に大きい流路断面積をもつことが、プランジャ１７２の変位量をごく小さく抑えることに寄与している。パイロット弁孔１４０が十分に大きい流路断面積をもつことにより、パイロット弁１０６の微小移動に対して背圧室１３２の中間圧力Ｐｐの感度を大きくすることができる。つまり、比例制御状態においてパイロット弁１０６がわずかに開弁されたときに中間圧力Ｐｐが急速に下流側圧力Ｐ３へと減圧される。
【００７０】
すなわち、パイロット弁孔１４０の流路断面積をオリフィス１５０のそれよりも相当大きくすることで、パイロット弁１０６の小さな開度変化によって中間圧力Ｐｐを上流側圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ３との間で大きく変化させることを可能にしている。すなわち、主弁１０５の設定開度を変更するために供給電流値を変化させて中間圧力Ｐｐを大きく変化させても、パイロット弁体１５２の変位量を小さく抑えることができる。このとき、中間圧力Ｐｐの変化によって主弁体１２４に負荷される差圧が変化するため、これにバランスするスプリング荷重を発生させるようスプリング１６５の長さ、つまり主弁体１２４のストロークは大きく変化するようになる。すなわち、スプリング１６５の変形範囲が、コア１７１とプランジャ１７２との間隙の変動範囲よりも大きくなり、コア１７１とプランジャ１７２との相対移動ストロークよりも主弁体１２４のストロークが大きくなる。
【００７１】
次に、第２比例弁４２の具体的構成および動作について説明する。図５は、第２比例弁４２の具体的構成を表す断面図である。なお、第２比例弁４２は、既に説明した第１比例弁４１と同様の構成を含むため、その同様の構成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。
【００７２】
第２比例弁４２は、弁本体２０１とソレノイド１０２とを組み付けて構成されている。弁本体２０１は、有底円筒状のボディ２０３に主弁１０５（「第１弁」として機能する）、パイロット弁１０６、副弁２０５（「第２弁」として機能する）を中心軸に同軸状に収容して構成される。弁本体２０１にはさらに、副通路を切り替えるための差圧弁２０７（「第１の差圧弁」として機能する）が設けられている。ボディ２０３の入口ポート１１０と同じ側の側部には出入口ポート２１２が設けられている。入口ポート１１０は第２分岐通路２７に連通し、出入口ポート２１２は第５通路２５に連通し、出口ポート１１２は接続通路２８に連通する（図１参照）。
【００７３】
ボディ２０３における主弁１０５と副弁２０５との間には、中間通路２１０が設けられている。中間通路２１０は、高圧通路１１４と低圧通路１１５との間に両通路を離間させるように設けられ、出入口ポート２１２に連通している。そして、高圧通路１１４と中間通路２１０とを中心軸に沿って接続するように主弁孔１２０が設けられ、中間通路２１０と低圧通路１１５とを中心軸に沿って接続するように副弁孔２１４が設けられている。すなわち、ボディ１０３の内部空間は、主弁孔１２０が形成される区画壁によって高圧通路１１４側の圧力室１１６と中間通路２１０側の圧力室１１７とに区画されている。また、副弁孔２１４が形成される区画壁によって中間通路２１０側の圧力室１１７と低圧通路１１５側の圧力室１１８とに区画されている。
【００７４】
主弁体２２４は、第１実施形態の主弁体１２４とは異なり、その下端部に軸線方向に内外を連通させるガイド孔２２６が設けられている。また、主弁体２２４の上面を封止するように封止部材２２８が圧入されており、その封止部材２２８と主弁体２２４とに囲まれた空間に圧力室２２９が形成されている。圧力室２２９には、圧力室１１７の中間圧力Ｐ２の冷媒がガイド孔２２６を介して導入される。
【００７５】
副弁２０５は、副弁孔２１４に接離してこれを開閉する副弁体２３０を有する。副弁体２３０はテーパ面を有するスプール弁の構成を有し、低圧通路１１５側から副弁孔２１４に挿抜されることにより副弁２０５を開閉する。すなわち、副弁体２３０は、閉弁状態で軸線方向に所定範囲ストロークすることができる。一方、副弁体２３０から上方に向けて長尺状の作動ロッド２３２が延設されている。作動ロッド２３２は、中間通路２１０を横断してガイド孔２２６を貫通し、その先端部が圧力室２２９に配置される。作動ロッド２３２の先端部には、円筒状のストッパ２３４が圧入されている。作動ロッド２３２がガイド孔２２６に沿って軸線方向に摺動することにより、主弁体２２４と副弁体２３０とが独立変位可能となっている。ただし、ストッパ２３４が主弁体２２４に係止されることでその独立変位は規制され、主弁体２２４と副弁体２３０とが一体動作するようになる。
【００７６】
副弁体２３０の軸線方向中央部には、環状の弾性体（本実施形態ではゴム）からなるシール部材２３６が嵌着されている。図示のような副弁２０５の全閉状態においては、シール部材２３６が副弁孔２１４の開口縁部に着座し、副弁２０５を介した冷媒の漏洩を確実に防止する。副弁体２３０の下半部は円筒状に拡径され、ボディ２０３の内壁に沿って摺動する。その円筒部には、内外を連通する連通孔２３８が形成されている。ボディ２０３の下端部中央にはばね受け部材２４０が圧入され、副弁体２３０とばね受け部材２４０との間には、副弁体２３０を閉弁方向に付勢するスプリング２４２が介装されている。
【００７７】
このスプリング２４２が配置される空間は小背圧室２４４となっており、連通孔２３８を介して下流側圧力Ｐ３が導入される。つまり、副弁体２３０の下面に下流側圧力Ｐ３が作用することを確保している。副弁体２３０は、その前後差圧（Ｐ２−Ｐ３）が設定差圧ΔＰset1（開弁差圧）より大きくなったときに開弁する。設定差圧ΔＰset1は、ばね受け部材２４０のボディ２０３への圧入量によって決まるスプリング２４２の荷重調整により設定される。すなわち、副弁２０５は、後述のように比例弁として機能するとともに差圧弁（第２の差圧弁）としても機能する。
【００７８】
差圧弁２０７は、中間通路２１０と低圧通路１１５とパイロット通路１４８との接続部に設けられ、第２比例弁４２における副通路を切り替える。差圧弁２０７は、第１弁部２５１および第２弁部２５２を含む弁であり、段付円筒状のボディ２５０に共用弁体２５３を挿通するようにして構成されている。ボディ２５０の側部中央には、パイロット通路１４８に連通するポート２５４が設けられている。ボディ２５０の外周面におけるポート２５４の一方の側にＯリング２５６が設けられ、他方の側にＯリング２５８が設けられることで、ボディ２５０の外周面とボディ２０３との間隙を介した冷媒の漏洩が防止されている。
【００７９】
ボディ２５０内におけるポート２５４の一方の側に弁孔２６０が設けられ、その開口端部に弁座２６２が設けられている。また、ボディ２５０内におけるポート２５４の他方の側に弁孔２６４が設けられ、その開口端部に弁座２６６が設けられている。弁孔２６０と弁孔２６４とはその中心軸に同軸状に設けられている。共用弁体２５３は、弁孔２６０および弁孔２６４を貫通し、その一端側に差圧弁体２７０が設けられ、他端側に差圧弁体２７２が設けられている。本実施形態では、弁孔２６０と弁孔２６４の有効径が等しく構成されているため、パイロット通路１４８から導入された冷媒による共用弁体２５３に作用する圧力の影響がキャンセルされる。
【００８０】
差圧弁体２７０には環状の弾性体（本実施形態ではゴム）からなる弁部材２７４が嵌着され、その弁部材２７４が弁座２６２に着脱して第１弁部２５１を開閉する。また、差圧弁体２７２には環状の弾性体（本実施形態ではゴム）からなる弁部材２７６が嵌着され、その弁部材２７６が弁座２６６に着脱して第２弁部２５２を開閉する。ボディ２５０と差圧弁体２７０との間には、共用弁体２５３を第１弁部２５１の開弁方向（第２弁部２５２の閉弁方向）に付勢するスプリング２７８が介装されている。
【００８１】
共用弁体２５３は、その前後差圧（Ｐ２−Ｐ３）が設定圧力ΔＰset2以下であれば、図示のように第１弁部２５１を開弁させ第２弁部２５２を閉弁させる状態を維持する。前後差圧（Ｐ２−Ｐ３）が設定差圧ΔＰset2より大きくなると、共用弁体２５３がスプリング２７８の付勢力に抗して図の左方へ動作し、第１弁部２５１を閉弁させ第２弁部２５２を開弁させる。設定差圧ΔＰset2は、スプリング２７８の荷重調整により設定される。本実施形態では、設定差圧ΔＰset2が副弁２０５の設定差圧ΔＰset1と概ね等しくなるように設定されている。このため、これらの設定差圧については設定差圧ΔＰsetとも表記する。なお、副弁２０５の安定した開閉動作を維持するために、差圧弁２０７の設定差圧ΔＰset2は、副弁２０５の設定差圧ΔＰset1と等しいか、または設定差圧ΔＰset1より小さいほうがよい（ΔＰset2≦ΔＰset1）。
【００８２】
共用弁体２５３の側面には連通溝２８０が設けられており、第１弁部２５１および第２弁部２５２の開閉状態に応じて中間通路２１０および低圧通路１１５の一方とパイロット通路１４８とを連通させる。すなわち、パイロット通路１４８は、図示のように第１弁部２５１が開弁状態にあるときには中間通路２１０に連通し、第２弁部２５２が開弁状態にあるときには低圧通路１１５に連通する。
【００８３】
このような構成において、高圧通路１１４と中間通路２１０とを主弁１０５を介してつなぐ通路が「第１主通路」を構成し、高圧通路１１４と中間通路２１０とを背圧室１３２、パイロット弁１０６、パイロット通路１４８および第１弁部２５１を介してつなぐ通路が「第１副通路」を構成する。また、中間通路２１０と低圧通路１１５とを副弁２０５を介してつなぐ通路が「第２主通路」を構成し、高圧通路１１４と低圧通路１１５とを背圧室１３２、パイロット弁１０６、パイロット通路１４８および第２弁部２５２を介してつなぐ通路が「第２副通路」を構成する。
【００８４】
以上のように構成された第２比例弁４２は、ソレノイド１０２への供給電流値に応じた任意の開度で上流側から下流側への流れを制御可能なパイロット作動式の複合弁として機能する。以下、その動作について詳細に説明する。
図６および図７は、第２比例弁の動作状態を表す説明図である。図６は、ソレノイド１０２がオンにされた制御状態において差圧弁２０７の前後差圧が設定差圧よりも大きい状態（Ｐ２−Ｐ３＞ΔＰset）を示している。図７は、制御状態において前後差圧が設定差圧よりも小さい状態（Ｐ２−Ｐ３＜ΔＰset）を示している。なお、図６の制御状態は図２（Ａ）に対応し、図７の制御状態は図２（Ｂ）および（Ｃ）に対応する。既に説明した図５は、ソレノイド１０２がオフにされた状態を表しており、図２（Ｄ）に対応する。
【００８５】
すなわち、図５に示すようにソレノイド１０２がオフにされた非通電状態では、第２比例弁４２は、弁開度調整制御は行わずに閉弁状態を保持する。すなわちソレノイド力が作用しないため、パイロット弁１０６が閉弁状態となる。このとき、背圧室１３２には上流側からオリフィス１５０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に近づく。その結果、主弁体１２４に閉弁方向の差圧（Ｐｐ−Ｐ２）が大きく作用し、主弁１０５も閉弁状態となる。また、主弁１０５の閉弁により中間圧力Ｐ２が高まらないため、差圧（Ｐ２−Ｐ３）が設定差圧ΔＰsetよりも小さく、副弁２０５も閉弁状態となる。また、差圧弁２０７は第１弁部２５１の開弁状態が維持される。その結果、第２冷媒循環通路による冷媒の循環および第３冷媒循環通路による冷媒の循環はいずれも遮断される（図２（Ｄ）参照）。
【００８６】
一方、ソレノイド１０２がオンにされた通電状態では、ソレノイド力によってコア１７１とプランジャ１７２との間に吸引力が作用するため、パイロット弁体１５２が開弁方向に付勢され、パイロット弁１０６が開弁状態となる。それにより、中間圧力Ｐｐが低下するため、主弁体２２４に開弁方向の差圧（Ｐ１−Ｐｐ）が作用するようになり、主弁１０５が開弁方向に変位する。主弁体２２４および副弁体２３０はスプール弁であるため、それぞれ所定範囲の閉弁ストロークを有し、所定ストローク変位しなければ開弁状態とはならない。主弁１０５または副弁２０５は、その開度が供給電流値に応じた設定開度となるよう動作する（図２（Ａ）〜（Ｃ）参照）。
【００８７】
すなわち、図６に示すように、差圧（Ｐ２−Ｐ３）が設定差圧ΔＰsetよりも大きい制御状態においては、副弁体２３０がスプリング２４２の付勢力に抗して開弁方向に動作し、副弁２０５が開弁する。また、差圧弁２０７においては第２弁部２５２が開弁し、第１弁部２５１が閉弁する。このとき、ストッパ２３４が主弁体２２４に係止されることにより副弁体２３０と主弁体２２４とが軸線方向に互いに引き合うような形で一体動作し、主弁１０５は閉弁状態を維持する。すなわち、副弁体２３０は、主弁体２２４と一体に動作し、差圧（Ｐ１−Ｐｐ）による閉弁方向の力と、スプリング１６６による開弁方向の力と、差圧（Ｐ２−Ｐ３）による開弁方向の力と、スプリング２４２による閉弁方向の力とがバランスする位置に保持され、それにより、副弁２０５が設定開度に維持される。この設定開度は、ソレノイド１０２にへの供給電流値に応じて比例的に変化する。その結果、第２冷媒循環通路による冷媒の循環はほぼ遮断されるが（スプール弁の間隙を介した若干の漏れはあってよい）、第３冷媒循環通路による冷媒の循環は許容される（図２（Ａ）参照）。
【００８８】
一方、図７に示すように、差圧（Ｐ２−Ｐ３）が設定差圧ΔＰsetよりも小さい制御状態においては、スプリング２４２の付勢力により副弁２０５が閉弁状態を維持する。差圧弁２０７は第１弁部２５１の開弁状態が維持される。このとき、ストッパ２３４は主弁体２２４の動作を規制しないため、主弁体２２４は、副弁体２３０とは独立に動作する。すなわち、主弁１０５は、基本的に第１実施形態における第１比例弁４１の主弁１０５と同様の動作をするようになる。
【００８９】
ソレノイド１０２への供給電流値が最大である場合、主弁体２２４が上死点まで変位し、主弁１０５は全開状態となる。一方、ソレノイド１０２への供給電流値が最大電流値と最小電流値との間の所定電流値に設定された場合、主弁体２２４は、その所定電流値に対応する位置に保持される。すなわち、主弁１０５は、ソレノイド１０２への供給電流値に応じた設定開度となるよう比例的に動作する。その結果、第３冷媒循環通路による冷媒の循環は遮断されるが、第２冷媒循環通路による冷媒の循環は許容される（図２（Ｂ），（Ｃ）参照）。
【００９０】
［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、第２制御弁ユニットの第１比例弁と第２比例弁４２とが一体化された点を除き、第１実施形態と同様である。このため、第１実施形態とほぼ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８は、第２実施形態に係る第２制御弁ユニットの具体的構成を表す断面図である。
【００９１】
第２制御弁ユニット２０６は、図１に示した第１比例弁４１と第２比例弁４２とを一体化したものに相当する。第２制御弁ユニット２０６は、共用のボディ３０３に対し、第１比例弁４１と第２比例弁４２を隣接させるように組み付けて構成される。ボディ３０３は、第３通路２３につながる入口ポート１１０、第５通路２５につながる出入口ポート２１２、および第４通路２４につながる出口ポート１１２を有する。ボディ３０３は、隔壁３１０によって第１比例弁４１として機能する領域と第２比例弁４２として機能する領域とに区画されている。
【００９２】
第１比例弁４１は、符号にて示すように、図３に示したものとほぼ同様の構成を有する。また、第２比例弁４２も符号にて示すように、図５に示したものとほぼ同様の構成を有する。なお、各比例弁の高圧室１３０は、図示が一部省略されている（図示の断面には表示されない）高圧通路１１４の部分を介して互いに連通接続されている。制御部１００は、第１比例弁４１および第２比例弁４２のそれぞれを通電制御することにより各弁を開閉し、図２に示したものと同様の制御を実現する。図示のように、第１比例弁４１と第２比例弁４２とは多くの共通した構成部分を有する。言い換えれば、第１比例弁４１および第２比例弁４２の一方の構成を少し変更することで他方を構成することができ、これら異なる種類の制御弁の設計および製造が簡素化されるといったメリットがある。
【００９３】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３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、第２比例弁のアクチュエータとしてステッピングモータが採用された点で第１実施形態と異なるが、共通部分も多い。このため、第１実施形態とほぼ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９は、第３実施形態に係る第２比例弁の具体的構成を表す断面図である。
【００９４】
第２比例弁４２は、弁本体３０１とアクチュエータ３０２とを組み付けて構成されている。アクチュエータ３０２は、電気信号のパルスに応じて予め定められた回転角だけ回転するステッピングモータを含んで構成され、その回転量は制御部１００からの制御パルスによって制御される。アクチュエータ３０２には、ステッピングモータの回転によって駆動軸３０５が回転するとともに並進するギア機構が内蔵されている。なお、このようなステッピングモータとしては公知のものを採用することができるため、その詳細な説明については省略する。
【００９５】
主弁体３２４が駆動軸３０５の先端部に固定されており、アクチュエータ３０２の駆動により主弁１０５の開度が任意の開度に制御される。一方、副弁２０５の動作については第１実施形態と同様である。このような構成によれば、アクチュエータ３０２の駆動により主弁１０５が直接制御されるため、パイロット機構を設ける必要がない。このため、第１実施形態のように主弁１０５を駆動するための複雑な機構が不要となり、差圧弁２０７を設ける必要もなくなる。したがって、第２比例弁３４２を簡易かつ低コストに製造することが可能となる。なお、本実施形態では述べないが、第１比例弁についても同様にアクチュエータ３０２により駆動するように構成してもよい。
【００９６】
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。
【００９７】
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】
【００９８】
１ 車両用冷暖房装置、 ２ 圧縮機、 ３ 室内凝縮器、 ４ 第１制御弁ユニット、 ５ 室外熱交換器、 ６ 第２制御弁ユニット、 ７ 蒸発器、 ８ アキュムレータ、 １２ 室内送風機、 ２１ 第１通路、 ２２ 第２通路、 ２３ 第３通路、 ２４ 第４通路、 ２５ 第５通路、 ２６ 第１分岐通路、 ２７ 第２分岐通路、 ２８ 接続通路、 ２９ バイパス通路、 ３０ 戻り通路、 ３１ 第１制御弁、 ３２ 第２制御弁、 ４１ 第１比例弁、 ４２ 第２比例弁、 １００ 制御部、 １０１ 弁本体、 １０２ ソレノイド、 １０３ ボディ、 １０５ 主弁、 １０６ パイロット弁、 １１０ 入口ポート、 １１２ 出口ポート、 １１４ 高圧通路、 １１５ 低圧通路、 １２０ 主弁孔、 １２４ 主弁体、 １３０ 高圧室、 １３２ 背圧室、 １４０ パイロット弁孔、 １４２ ガイド孔、 １４８ パイロット通路、 １５０ オリフィス、 １５２ パイロット弁体、 １５４ 作動ロッド、 １７１ コア、 １７２ プランジャ、 ２０１ 弁本体、 ２０３ ボディ、 ２０５ 副弁、 ２０６ 第２制御弁ユニット、 ２０７ 差圧弁、 ２１０ 中間通路、 ２１２ 出入口ポート、 ２１４ 副弁孔、 ２２４ 主弁体、 ２２６ ガイド孔、 ２３０ 副弁体、 ２３２ 作動ロッド、 ２５０ ボディ、 ２５３ 共用弁体、 ２６０ 弁孔、 ２６２ 弁座、 ２６４ 弁孔、 ２６６ 弁座、 ２７０，２７２ 差圧弁体、 ３０１ 弁本体、 ３０２ アクチュエータ、 ３０３ ボディ、 ３２４ 主弁体、 ３４２ 第２比例弁。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１通路と第２通路と第３通路との間に設けられ、各通路間の流体の流れを制御可能な制御弁であって、
前記第１通路と前記第２通路とをつなぐ第１連通路を、第１弁孔に接離することにより開閉する第１弁体を有する第１弁と、
前記第２通路と前記第３通路とをつなぐ第２連通路を、第２弁孔に接離することにより開閉する第２弁体を有し、その第２弁体が閉弁状態のときに前記第１弁体を独立動作可能とし、その第２弁体が開弁状態のときに前記第１弁体と一体動作可能となるよう前記第２弁体が前記第１弁体に接続される第２弁と、
前記第１弁の開弁時に前記第１弁体を前記第２弁体とは独立に駆動して前記第１弁の開度を調整する一方、前記第１弁の閉弁時に前記第１弁体と前記第２弁体とを一体に駆動して前記第２弁の開度を調整するアクチュエータと、
を備えることを特徴とする制御弁。
【請求項２】
前記第１弁体が前記第１弁孔に挿抜されることにより前記第１弁が開閉され、前記第２弁体が前記第２弁孔に挿抜されることにより前記第２弁が開閉されるよう構成されることにより、前記第１弁および前記第２弁の一方の閉弁状態において他方の開度が調整可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の制御弁。
【請求項３】
前記第１弁孔と前記第２弁孔とが同軸状に対向配置され、
前記第１弁の開度制御中は前記第１弁体と前記第２弁体とを軸線方向に独立動作可能に接続し、前記第２弁の開度制御中は前記第１弁体と前記第２弁体とを一体動作可能に接続する機構を備えることを特徴とする請求項２に記載の制御弁。
【請求項４】
前記アクチュエータにより駆動されるパイロット弁を備え、
前記第１弁体が、前記第１通路と前記第２通路と背圧室とを区画するように設けられ、
前記パイロット弁は、前記第２通路または前記第３通路と前記第１通路とを前記背圧室を介してつなぐ副通路を、パイロット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し、そのパイロット弁体が、前記第２弁の閉弁時に前記第１弁の開度を設定された開度に近づけるよう動作し、前記第１弁の閉弁時に前記第２弁の開度を設定された開度に近づけるよう動作す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】
前記アクチュエータとしてのソレノイドを備え、
前記パイロット弁体が、前記第２弁の閉弁時に前記第１弁の開度を前記ソレノイドへの供給電流値に応じた設定開度に近づけるよう動作し、前記第１弁の閉弁時に前記第２弁の開度を前記ソレノイドへの供給電流値に応じた設定開度に近づけるよう動作することを特徴とする請求項４に記載の制御弁。
【請求項６】
前記副通路において前記第１通路と前記背圧室とを連通させるリーク通路と、
前記パイロット弁体と一体に軸線方向に移動する第１鉄心と、その第１鉄心と軸線方向に間隙を介して対向配置される第２鉄心とを含む前記ソレノイドと、
前記第１弁体と前記パイロット弁体との間に介装され、その弾性変形による伸縮により前記第１弁体と前記パイロット弁体との相対変位を許容する弾性部材と、
を備え、
前記ソレノイドへの通電制御状態において、前記ソレノイドの吸引力の変化に釣り合う荷重を生成するよう前記弾性部材が弾性変形することにより、前記第１弁および前記第２弁が設定開度に制御されることを特徴とする請求項５に記載の制御弁。
【請求項７】
前記パイロット弁孔に連通するパイロット通路と前記第２通路と前記第３通路との間に設けられ、前記第２通路と前記第３通路との差圧が設定差圧より大きいときには、前記パイロット通路と前記第２通路とを遮断するとともに前記パイロット通路と前記第３通路とを連通させて前記副通路を形成する一方、前記第２通路と前記第３通路との差圧が前記設定差圧より小さいときには、前記パイロット通路と前記第２通路とを連通させるとともに前記パイロット通路と前記第３通路とを遮断して前記副通路を形成する差圧弁を備えることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の制御弁。
【請求項８】
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、
冷房運転時および暖房運転時に前記圧縮機から吐出された冷媒が前記室内蒸発器を経由して前記圧縮機に戻るように循環可能な第１冷媒循環通路と、
暖房運転時に前記圧縮機から吐出された冷媒が前記室外熱交換器を経由して前記圧縮機に戻るように循環可能な第２冷媒循環通路と、
冷房運転時に前記圧縮機から吐出された冷媒が前記室外熱交換器および前記室内蒸発器を順次経由して前記圧縮機に戻るように循環可能な第３冷媒循環通路と、
前記第１冷媒循環通路に設けられ、前記圧縮機から前記室内蒸発器へ流れる冷媒の流量を調整するために開度が制御される調整弁と、
前記第２冷媒循環通路に設けられ、前記圧縮機から前記室外熱交換器へ流れる冷媒の流量を制御するために開度が制御される第１弁と、前記第３冷媒循環通路に設けられ、前記室外熱交換器から前記室内蒸発器へ流れる冷媒の流量を制御するために開度が制御される第２弁とが一体に設けられた複合弁と、
各弁を駆動制御する制御部と、
を備え、
前記複合弁は、
前記圧縮機の吐出側につながる第１通路と、前記室外熱交換器につながる第２通路と、前記室内蒸発器の入口側につながる第３通路との間に設けられ、各通路間の流体の流れを制御可能な制御弁であって、
前記第１通路と前記第２通路とをつなぐ第１連通路を、第１弁孔に接離することにより開閉する第１弁体を有する前記第１弁と、
前記第２通路と前記第３通路とをつなぐ第２連通路を、第２弁孔に接離することにより開閉する第２弁体を有し、その第２弁体が閉弁状態のときに前記第１弁体を独立動作可能とし、その第２弁体が開弁状態のときに前記第１弁体と一体動作可能となるよう前記第２弁体が前記第１弁体に接続される前記第２弁と、
前記第１弁の開弁時に前記第１弁体を前記第２弁体とは独立に駆動して前記第１弁の開度を調整する一方、前記第１弁の閉弁時に前記第１弁体と前記第２弁体とを一体に駆動して前記第２弁の開度を調整するアクチュエータと、を備え、
前記制御部は、
前記アクチュエータを駆動制御して前記第１弁および前記第２弁の一方を開弁させるときには他方を閉弁させることにより、前記第２冷媒循環通路および前記第３冷媒循環通路のいずれか一方の冷媒の流れを許容し、
前記第２冷媒循環通路を開放させるときには、前記複合弁の前記第１弁および前記調整弁のそれぞれの開度を制御することにより、前記圧縮機から前記室外熱交換器および前記室内蒸発器へ流れる冷媒の流量の割合を調整することを特徴とする車両用冷暖房装置。
【請求項９】
上流側から下流側への冷媒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連通させる主弁孔と、その主弁孔に接離してその開度を調整可能な主弁体を有し、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、
前記上流側通路および前記下流側通路の一方と前記背圧室を連通させるパイロット弁孔と、そのパイロット弁孔に接離してその開度を調整可能なパイロット弁体とを有するパイロット弁と、
前記パイロット弁孔よりも小さな流路断面積を有し、前記上流側通路および前記下流側通路の他方と前記背圧室を連通させるリーク通路と、
前記パイロット弁体と一体に軸線方向に移動する第１鉄心と、その第１鉄心と軸線方向に間隙を介して対向配置される第２鉄心とを含むソレノイドと、
前記主弁体と前記パイロット弁体との間に介装され、その弾性変形による伸縮により前記主弁体と前記パイロット弁体との相対変位を許容する弾性部材と、
を備え、
前記ソレノイドへの通電制御状態において、前記ソレノイドの吸引力の変化に釣り合う荷重を生成するよう前記弾性部材が弾性変形することにより、前記主弁が設定開度に制御されることを特徴とする制御弁。
【請求項１０】
前記パイロット弁孔を前記リーク通路よりも大きく形成することにより、前記パイロット弁の開度変化に対する前記背圧室の圧力変化量を予め定める設定値以上とし、それにより、前記弾性部材の変形範囲が前記第１鉄心と前記第２鉄心との間隙の変動範囲よりも大きくなり、前記第１鉄心と前記第２鉄心との相対移動ストロークよりも前記主弁体のストロークが大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項９に記載の制御弁。
【請求項１】
第１通路と第２通路と第３通路との間に設けられ、各通路間の流体の流れを制御可能な制御弁であって、
前記第１通路と前記第２通路とをつなぐ第１連通路を、第１弁孔に接離することにより開閉する第１弁体を有する第１弁と、
前記第２通路と前記第３通路とをつなぐ第２連通路を、第２弁孔に接離することにより開閉する第２弁体を有し、その第２弁体が閉弁状態のときに前記第１弁体を独立動作可能とし、その第２弁体が開弁状態のときに前記第１弁体と一体動作可能となるよう前記第２弁体が前記第１弁体に接続される第２弁と、
前記第１弁の開弁時に前記第１弁体を前記第２弁体とは独立に駆動して前記第１弁の開度を調整する一方、前記第１弁の閉弁時に前記第１弁体と前記第２弁体とを一体に駆動して前記第２弁の開度を調整するアクチュエータと、
を備えることを特徴とする制御弁。
【請求項２】
前記第１弁体が前記第１弁孔に挿抜されることにより前記第１弁が開閉され、前記第２弁体が前記第２弁孔に挿抜されることにより前記第２弁が開閉されるよう構成されることにより、前記第１弁および前記第２弁の一方の閉弁状態において他方の開度が調整可能とされていることを特徴とする請求項１に記載の制御弁。
【請求項３】
前記第１弁孔と前記第２弁孔とが同軸状に対向配置され、
前記第１弁の開度制御中は前記第１弁体と前記第２弁体とを軸線方向に独立動作可能に接続し、前記第２弁の開度制御中は前記第１弁体と前記第２弁体とを一体動作可能に接続する機構を備えることを特徴とする請求項２に記載の制御弁。
【請求項４】
前記アクチュエータにより駆動されるパイロット弁を備え、
前記第１弁体が、前記第１通路と前記第２通路と背圧室とを区画するように設けられ、
前記パイロット弁は、前記第２通路または前記第３通路と前記第１通路とを前記背圧室を介してつなぐ副通路を、パイロット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し、そのパイロット弁体が、前記第２弁の閉弁時に前記第１弁の開度を設定された開度に近づけるよう動作し、前記第１弁の閉弁時に前記第２弁の開度を設定された開度に近づけるよう動作す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】
前記アクチュエータとしてのソレノイドを備え、
前記パイロット弁体が、前記第２弁の閉弁時に前記第１弁の開度を前記ソレノイドへの供給電流値に応じた設定開度に近づけるよう動作し、前記第１弁の閉弁時に前記第２弁の開度を前記ソレノイドへの供給電流値に応じた設定開度に近づけるよう動作することを特徴とする請求項４に記載の制御弁。
【請求項６】
前記副通路において前記第１通路と前記背圧室とを連通させるリーク通路と、
前記パイロット弁体と一体に軸線方向に移動する第１鉄心と、その第１鉄心と軸線方向に間隙を介して対向配置される第２鉄心とを含む前記ソレノイドと、
前記第１弁体と前記パイロット弁体との間に介装され、その弾性変形による伸縮により前記第１弁体と前記パイロット弁体との相対変位を許容する弾性部材と、
を備え、
前記ソレノイドへの通電制御状態において、前記ソレノイドの吸引力の変化に釣り合う荷重を生成するよう前記弾性部材が弾性変形することにより、前記第１弁および前記第２弁が設定開度に制御されることを特徴とする請求項５に記載の制御弁。
【請求項７】
前記パイロット弁孔に連通するパイロット通路と前記第２通路と前記第３通路との間に設けられ、前記第２通路と前記第３通路との差圧が設定差圧より大きいときには、前記パイロット通路と前記第２通路とを遮断するとともに前記パイロット通路と前記第３通路とを連通させて前記副通路を形成する一方、前記第２通路と前記第３通路との差圧が前記設定差圧より小さいときには、前記パイロット通路と前記第２通路とを連通させるとともに前記パイロット通路と前記第３通路とを遮断して前記副通路を形成する差圧弁を備えることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の制御弁。
【請求項８】
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、
冷房運転時および暖房運転時に前記圧縮機から吐出された冷媒が前記室内蒸発器を経由して前記圧縮機に戻るように循環可能な第１冷媒循環通路と、
暖房運転時に前記圧縮機から吐出された冷媒が前記室外熱交換器を経由して前記圧縮機に戻るように循環可能な第２冷媒循環通路と、
冷房運転時に前記圧縮機から吐出された冷媒が前記室外熱交換器および前記室内蒸発器を順次経由して前記圧縮機に戻るように循環可能な第３冷媒循環通路と、
前記第１冷媒循環通路に設けられ、前記圧縮機から前記室内蒸発器へ流れる冷媒の流量を調整するために開度が制御される調整弁と、
前記第２冷媒循環通路に設けられ、前記圧縮機から前記室外熱交換器へ流れる冷媒の流量を制御するために開度が制御される第１弁と、前記第３冷媒循環通路に設けられ、前記室外熱交換器から前記室内蒸発器へ流れる冷媒の流量を制御するために開度が制御される第２弁とが一体に設けられた複合弁と、
各弁を駆動制御する制御部と、
を備え、
前記複合弁は、
前記圧縮機の吐出側につながる第１通路と、前記室外熱交換器につながる第２通路と、前記室内蒸発器の入口側につながる第３通路との間に設けられ、各通路間の流体の流れを制御可能な制御弁であって、
前記第１通路と前記第２通路とをつなぐ第１連通路を、第１弁孔に接離することにより開閉する第１弁体を有する前記第１弁と、
前記第２通路と前記第３通路とをつなぐ第２連通路を、第２弁孔に接離することにより開閉する第２弁体を有し、その第２弁体が閉弁状態のときに前記第１弁体を独立動作可能とし、その第２弁体が開弁状態のときに前記第１弁体と一体動作可能となるよう前記第２弁体が前記第１弁体に接続される前記第２弁と、
前記第１弁の開弁時に前記第１弁体を前記第２弁体とは独立に駆動して前記第１弁の開度を調整する一方、前記第１弁の閉弁時に前記第１弁体と前記第２弁体とを一体に駆動して前記第２弁の開度を調整するアクチュエータと、を備え、
前記制御部は、
前記アクチュエータを駆動制御して前記第１弁および前記第２弁の一方を開弁させるときには他方を閉弁させることにより、前記第２冷媒循環通路および前記第３冷媒循環通路のいずれか一方の冷媒の流れを許容し、
前記第２冷媒循環通路を開放させるときには、前記複合弁の前記第１弁および前記調整弁のそれぞれの開度を制御することにより、前記圧縮機から前記室外熱交換器および前記室内蒸発器へ流れる冷媒の流量の割合を調整することを特徴とする車両用冷暖房装置。
【請求項９】
上流側から下流側への冷媒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連通させる主弁孔と、その主弁孔に接離してその開度を調整可能な主弁体を有し、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、
前記上流側通路および前記下流側通路の一方と前記背圧室を連通させるパイロット弁孔と、そのパイロット弁孔に接離してその開度を調整可能なパイロット弁体とを有するパイロット弁と、
前記パイロット弁孔よりも小さな流路断面積を有し、前記上流側通路および前記下流側通路の他方と前記背圧室を連通させるリーク通路と、
前記パイロット弁体と一体に軸線方向に移動する第１鉄心と、その第１鉄心と軸線方向に間隙を介して対向配置される第２鉄心とを含むソレノイドと、
前記主弁体と前記パイロット弁体との間に介装され、その弾性変形による伸縮により前記主弁体と前記パイロット弁体との相対変位を許容する弾性部材と、
を備え、
前記ソレノイドへの通電制御状態において、前記ソレノイドの吸引力の変化に釣り合う荷重を生成するよう前記弾性部材が弾性変形することにより、前記主弁が設定開度に制御されることを特徴とする制御弁。
【請求項１０】
前記パイロット弁孔を前記リーク通路よりも大きく形成することにより、前記パイロット弁の開度変化に対する前記背圧室の圧力変化量を予め定める設定値以上とし、それにより、前記弾性部材の変形範囲が前記第１鉄心と前記第２鉄心との間隙の変動範囲よりも大きくなり、前記第１鉄心と前記第２鉄心との相対移動ストロークよりも前記主弁体のストロークが大きくなるように構成されていることを特徴とする請求項９に記載の制御弁。
【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２０１１−２４５９７８（Ｐ２０１１−２４５９７８Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２１１９９（Ｐ２０１０−１２１１９９）
【出願日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【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１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２７日（２０１０．５．２７）
【出願人】（０００１３３６５２）株式会社テージーケー (280)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]