制御弁
【課題】作動流体が流れる複数の流体通路の切り替える制御弁に嵩むコストをトータル的に抑制する。
【解決手段】制御弁は、第１内部通路および第２内部通路を有し、第１内部通路に設けられた比例弁３８と、第２内部通路に並列に設けられた第１弁２４４および第２弁２４６とを収容する共用のボディ２０５と、比例弁３８、第１弁２４４および第２弁２４６の開度を電気的に制御するための共用のモータユニット１０２と、第１弁２４４の制御状態において比例弁３８および第２弁２４６を閉弁状態に維持し、第２弁２４６の制御状態において比例弁３８を全開状態に維持するとともに第１弁２４４を閉弁状態に維持する作動切替機構と、を備える。
【解決手段】制御弁は、第１内部通路および第２内部通路を有し、第１内部通路に設けられた比例弁３８と、第２内部通路に並列に設けられた第１弁２４４および第２弁２４６とを収容する共用のボディ２０５と、比例弁３８、第１弁２４４および第２弁２４６の開度を電気的に制御するための共用のモータユニット１０２と、第１弁２４４の制御状態において比例弁３８および第２弁２４６を閉弁状態に維持し、第２弁２４６の制御状態において比例弁３８を全開状態に維持するとともに第１弁２４４を閉弁状態に維持する作動切替機構と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は制御弁に関し、特に作動流体が流れる複数の流体通路の切り替え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。そして、このように暖房運転時と冷房運転時とで装置の機能を切り替えるために、冷凍サイクルには複数の冷媒循環通路が設けられ、各冷媒循環通路の冷媒の流れを切り替えるための種々の制御弁が設けられる。
【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】
ところで、このような車両用冷暖房装置において制御弁が数多く用いられると、当然にコストが嵩み、また設置スペース上の問題も生じる。このため、制御弁のトータルの数や部品コストをできる限り少なくするのが望ましい。一方、そのように制御弁の数やコストを抑えつつも、運転状態に応じた空調性能を良好に確保する必要がある。
【０００６】
本発明の目的は、作動流体が流れる複数の流体通路の切り替える制御弁に嵩むコストをトータル的に抑制することにある。
【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、第１内部通路および第２内部通路を有し、第１内部通路に設けられた第１弁と、第２内部通路に並列に設けられた第２弁および第３弁とを収容する共用のボディと、第１弁、第２弁および第３弁の開度を電気的に制御するための共用のアクチュエータと、第２弁の制御状態において第１弁および第３弁を閉弁状態に維持し、第３弁の制御状態において第１弁を全開状態に維持するとともに第２弁を閉弁状態に維持する作動切替機構と、を備える。
【０００８】
この態様によると、第１内部通路および第２内部通路の開度をそれぞれ調整するために第１弁、第２弁および第３弁が設けられるところ、それらの弁が共用のボディに収容されて共用のアクチュエータにより開閉駆動される制御弁（複合弁）として構成される。第２内部通路に第２弁と第３弁とが並列に設けられ、その一方の開度が第１弁が閉弁状態にあるときに制御され、他方の開度が第１弁が全開状態（流量飽和状態）にあるときに制御される。すなわち、第２弁と第３弁を設けたことにより、第１内部通路の開放状態および遮断状態の双方において第２内部通路の開度を調整することができ、しかもそれらを一つのアクチュエータにより実現することができる。また、第２弁および第３弁のいずれかの制御状態において他の弁を閉弁状態または全開状態に維持することで、各弁の制御に他の弁の状態が実質的に影響を及ぼさないようにしている。言い換えれば、このように第１弁、第２弁および第３弁が制御上影響を及ぼさないようにすることで、一つのアクチュエータによる３つの弁の駆動が可能とされている。それにより、弁の数に対してボディやアクチュエータの数を抑えることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、作動流体が流れる複数の流体通路の切り替える制御弁に嵩むコストをトータル的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る車両用冷暖房装置のシステム構成を表す図である。
【図２】車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。
【図３】車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。
【図４】第２制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図５】第２制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図６】第２制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図７】第２制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図８】変形例に係る第２制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、実施形態に係る車両用冷暖房装置のシステム構成を表す図である。この車両用冷暖房装置は、電気自動車の冷暖房装置として具体化されたものである。
【００１２】
車両用冷暖房装置１００は、圧縮機２、補助凝縮器３、室外熱交換器５、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１００は、冷媒としての代替フロン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）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。
【００１３】
圧縮機２、補助凝縮器３、室外熱交換器５およびアキュムレータ８は、車室外（エンジンルーム）に設けられている。一方、車室内には空気の熱交換が行われるダクトが設けられ、そのダクトにおける空気の流れ方向上流側に蒸発器７が配設され、下流側に温水ヒータ１２が配設されている。補助凝縮器３と温水ヒータ１２との間には、冷凍サイクルとは別の温水循環路１４が設けられている。補助凝縮器３は、冷凍サイクルを流れる冷媒と、温水循環路１４を流れる冷却水（ブラインなどでもよい）との熱交換を行う。温水循環路１４には、その冷却水を循環させるためのポンプ１６と、補助的に駆動されるＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータ１８が設けられている。
【００１４】
車両用冷暖房装置１００は、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。この冷凍サイクルは、補助凝縮器３と室外熱交換器５とが凝縮器として直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（除湿時）に冷媒が循環する第１冷媒循環通路、暖房運転時に冷媒が循環する第２冷媒循環通路、暖房運転中の除湿時に冷媒が循環する第３冷媒循環通路が形成される。
【００１５】
第１冷媒循環通路は、圧縮機２→補助凝縮器３→室外熱交換器５→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→補助凝縮器３→室外熱交換器５→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→補助凝縮器３→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１冷媒循環通路と第２冷媒循環通路とで逆方向となっている。
【００１６】
具体的には、圧縮機２の吐出室は第１通路２１を介して補助凝縮器３の入口に接続され、補助凝縮器３の出口は第２通路２２を介して室外熱交換器５の一方の出入口に接続されている。室外熱交換器５の他方の出入口は第３通路２３を介して蒸発器７の入口に接続され、蒸発器７の出口は第４通路２４（戻り通路）を介してアキュムレータ８の入口に接続されている。これら第１通路２１、第２通路２２、第３通路２３および第４通路２４により第１冷媒循環通路が形成される。
【００１７】
第２通路２２には、補助凝縮器３の側から第１分岐点、第２分岐点、第３分岐点が設けられている。すなわち、第２通路２２は、第１分岐点にてバイパス通路２５と分岐し、第２分岐点にてバイパス通路２６と分岐し、第３分岐点にてバイパス通路２７と分岐している。そして、バイパス通路２５が第３通路２３に接続されることにより、補助凝縮器３から導出された冷媒の少なくとも一部を室外熱交換器５を迂回させて蒸発器７へ供給可能な第３冷媒循環通路が形成される。また、バイパス通路２６が室外熱交換器５の他方の出入口に接続され、バイパス通路２７がアキュムレータ８の入口に接続されることにより、第２冷媒循環通路が形成される。また、第１通路２１と第２通路２２とを補助凝縮器３を迂回する形で接続するバイパス通路２８も設けられている。
【００１８】
第４通路２４におけるバイパス通路２７との合流点よりも下流側は、第１冷媒循環通路、第２冷媒循環通路および第３冷媒循環通路の共用の通路である第１共用通路４１となっている。また、第３通路２３におけるバイパス通路２５との合流点よりも下流側は、第１冷媒循環通路と第３冷媒循環通路との共用の通路である第２共用通路４２となっている。そして、第１共用通路４１と第２共用通路４２を部分的に挿通するように内部熱交換器１０が配設されている。
【００１９】
第２通路２２とバイパス通路２６との分岐点（第２分岐点）には第１制御弁４が設けられている。第３通路２３とバイパス通路２５との合流点には第２制御弁６が設けられている。第４通路２４とバイパス通路２７との合流点には第３制御弁９が設けられている。さらに、バイパス通路２８には開閉弁３０が設けられている。
【００２０】
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。
【００２１】
補助凝縮器３は、室外熱交換器５とは別に冷媒を放熱させる補助的な凝縮器として機能し、冷凍サイクルを流れる冷媒と温水循環路１４を流れる冷却水との熱交換を行う。すなわち、温水循環路１４を流れる冷却水は、圧縮機２から吐出された高温の冷媒により加熱され、温水ヒータ１２を機能させる。ダクトに取り込まれて蒸発器７にて冷却および除湿された空気のうち、図示しないエアミックスドアにて振り分けられた空気が温水ヒータ１２を通過することにより適度に加熱される。温水ヒータ１２を通過した空気と迂回した空気とが温水ヒータ１２の下流側にて混合されて目標の温度に調整される。ＰＴＣヒータ１８は、自己温度制御機能を有するヒータであり、エアミックスドアの開度、外気温などに基づき動作する。冷却水が温まるまでＰＴＣヒータ１８での暖房が可能となる。なお、このようなＰＴＣヒータ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。
【００２２】
室外熱交換器５は、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。室外熱交換器５が蒸発器として機能する際には、膨張装置（後述の比例弁３２）の通過により低温・低圧となった冷媒が、室外熱交換器５を通過する際に蒸発する。
【００２３】
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、膨張装置（後述の比例弁３３）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。車室内に導入された空気は、その蒸発潜熱によって冷却され、除湿される。このとき冷却・除湿された空気は、温水ヒータ１２の通過過程で加熱される。
【００２４】
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。
【００２５】
第１制御弁４は、共用のボディに比例弁３１と比例弁３２とを収容し、それらを１つのアクチュエータにて駆動する複合弁として構成されている。第１制御弁４のボディには、第２通路２２における第２分岐点と第３分岐点とをつなぐ第１内部通路と、バイパス通路２６を構成する第２内部通路が設けられている。比例弁３１は大口径の弁であり、第１内部通路に設けられてその開度を調整する。比例弁３２は小口径の弁であり、第２内部通路に設けられてその開度を調整する。比例弁３２は膨張装置としても機能する。本実施形態では、第１制御弁４として、ステッピングモータの駆動により各弁の開度を調整可能な電動弁が用いられるが、ソレノイドへの通電によって各弁の開度を調整可能な電磁弁を用いるようにしてもよい。
【００２６】
第２制御弁６は、共用のボディに比例弁３３、比例弁３８および逆止弁３９を収容する集合弁として構成される。第２制御弁６のボディには、バイパス通路２５につながる第１内部通路と、第３通路２３の下流側につながる第２内部通路と、第３通路２３の上流側につながる第３内部通路とが設けられている。本実施形態では、第２制御弁６として、ステッピングモータの駆動により比例弁３３および比例弁３８の開度を調整可能な電動弁が用いられるが、ソレノイドへの通電によって各弁の開度を調整可能な電磁弁を用いるようにしてもよい。
【００２７】
比例弁３３は、第２内部通路に設けられ、室外熱交換器５から第３通路２３を介して導入された冷媒、または補助凝縮器３からバイパス通路２５を介して導入された冷媒を絞り膨張させて下流側に導出する「膨張装置」としても機能する。比例弁３８は、第１内部通路に設けられ、その開閉によりバイパス通路２５における冷媒の流れを許容または遮断する。比例弁３８は、外部から電気的に開閉駆動されるオン／オフ弁として構成されている。
【００２８】
逆止弁３９は、第３内部通路、詳細には第３通路２３におけるバイパス通路２５との合流点（第１冷媒循環通路における第３冷媒循環通路との合流点）の上流側に設けられている。逆止弁３９は、バイパス通路２５を通過した冷媒が室外熱交換器５側へ逆流することを防止する機械式の弁として構成されている。なお、逆止弁３９をその前後差圧が設定差圧以上となったときに開弁する差圧弁として構成してもよい。第２制御弁６の具体的構成については後述する。
【００２９】
第３制御弁９は、共用のボディに比例弁３５と比例弁３６とを収容し、それらを１つのアクチュエータにて駆動する複合弁として構成されている。第３制御弁９のボディには、第４通路２４を構成する第１内部通路とバイパス通路２７を構成する第２内部通路が設けられている。比例弁３５は大口径の弁であり、第２内部通路に設けられてその開度を調整する。比例弁３６は大口径の弁であり、第１内部通路に設けられてその開度を調整する。本実施形態では、第３制御弁９として、ステッピングモータの駆動により各弁の開度を調整可能な電動弁が用いられるが、ソレノイドへの通電によって各弁の開度を調整可能な電磁弁を用いるようにしてもよい。
【００３０】
開閉弁３０は、外部から電気的に開閉駆動されるオン／オフ弁として構成されている。本実施形態では、開閉弁３０として、ステッピングモータの駆動により開閉可能な電動弁が用いられるが、ソレノイドへの通電によって開閉可能な電磁弁を用いてもよい。開閉弁３０は、後述のように、冷房運転時において適宜開弁されることにより、圧縮機２から吐出された冷媒の一部を補助凝縮器３を経ることなく室外熱交換器５に供給する。それにより補助凝縮器３における圧損を少なくし、圧縮機２の仕事効率を高める。
【００３１】
内部熱交換器１０は、第１共用通路４１と第２共用通路４２を部分的に挿通して両共用通路を流れる冷媒の熱交換をさせる。これにより、補助凝縮器３または室外熱交換器５から蒸発器７に向かって流れる冷媒が、アキュムレータ８から圧縮機２に向かって流れる冷媒によって冷却される一方、アキュムレータ８から圧縮機２に向かって流れる冷媒が、補助凝縮器３または室外熱交換器５から蒸発器７に向かって流れる冷媒によって加熱され、冷凍サイクルの熱交換率が高められる。なお、図示のように、第３通路２３とバイパス通路２５との合流点は、内部熱交換器１０の入口の上流側に設けられている。また、比例弁３３は、内部熱交換器１０の出口の下流側に設けられている。
【００３２】
以上のように構成された車両用冷暖房装置１００は、図示しない制御部により制御される。制御部は、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制御弁の制御量（弁開度や開閉状態）を決定し、その制御量が実現されるようアクチュエータに電流を供給する。本実施例ではアクチュエータとしてステッピングモータを用いるため、制御部は、各制御弁の制御量が実現され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。このような制御により、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。なお、本実施形態ではこのような制御を実現するために、補助凝縮器３の出口、室外熱交換器５の出入口、蒸発器７の入口と出口、内部熱交換器１０の入口と出口のそれぞれの温度を検出するための複数の温度センサが設置されている。
【００３３】
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および図３は、車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。図２は冷房運転時の状態を示し、（Ａ）は通常冷房運転時の状態を示し、（Ｂ）は特定冷房運転時の状態を示している。図３は暖房運転時の状態を示し、（Ａ）は特定暖房運転時の状態を示し、（Ｂ）は通常暖房運転時の状態を示し、（Ｃ）は特殊暖房運転時の状態を示している。なお、「特定冷房運転」は、冷房運転において特に除湿の機能を高めた運転状態である。「特定暖房運転」は、暖房運転において特に除湿の機能を高めた運転状態である。「特殊暖房運転」は、室外熱交換器５を機能させない運転状態である。
【００３４】
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〜ｉ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。
【００３５】
図２（Ａ）に示すように、通常冷房運転時においては、第１制御弁４において比例弁３１が開弁状態とされ比例弁３２が閉弁状態とされる。このとき、比例弁３１は全開状態とされる。また、第２制御弁６において比例弁３３が開弁状態とされ比例弁３８が閉弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が閉弁状態とされ比例弁３６が開弁状態とされる。開閉弁３０は開弁状態とされる。それにより、第１冷媒循環通路のみが開放される。このため、バイパス通路２５，２６，２７が遮断され、圧縮機２から吐出冷媒は室外熱交換器５および蒸発器７に導かれる。このとき、室外熱交換器５は室外凝縮器として機能する。
【００３６】
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、その大半がバイパス通路２８を通ることで補助凝縮器３を迂回する形で室外熱交換器５に導かれる。室外熱交換器５を経由した冷媒は、比例弁３３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に導入される。蒸発器７の入口に導入された冷媒は、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。蒸発器７から導出された冷媒は、比例弁３６を経てアキュムレータ８に導入される。制御部は、室外熱交換器５の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御するか、または圧縮機２の入口側の温度に基づき、その入口側の過熱度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御する。前者の場合、比例弁３３の入口または内部熱交換器１０の入口の温度に基づいてその過冷却度を調整するようにしてもよい。
【００３７】
なお、このとき、開閉弁３０が開弁されることで、圧縮機２の吐出冷媒の一部が室外熱交換器５に直接導かれるため、補助凝縮器３における冷媒の圧損を抑制することができる。その結果、圧縮機２の仕事効率を高めることができる。また、内部熱交換器１０により、アキュムレータ８から圧縮機２に送られる冷媒と室外熱交換器５から比例弁３３に送られる冷媒との熱交換が行われるため、蒸発器７の入口側の冷媒のエンタルピを低下させると同時に、圧縮機２の入口側の冷媒のエンタルピを上昇させることができる。その結果、蒸発器７の入口と出口とのエンタルピの差が大きくなり、冷凍サイクルの成績係数を大きくできるため、システムの効率および冷凍能力を向上させることができる。
【００３８】
図２（Ｂ）に示すように、特定冷房運転時においては、開閉弁３０は閉弁状態とされる。また、比例弁３１の開度が調整されて差圧制御が実行される。このとき、比例弁３１には前後差圧ΔＰが発生する。その結果、補助凝縮器３の凝縮圧力（凝縮温度）が、室外熱交換器５の凝縮圧力（凝縮温度）よりも高く維持され、車室内の温度が必要以上に低下することが抑制される。具体的には、ドライバの足元の温度をある程度高く維持することができる。また、この場合も、制御部は、室外熱交換器５の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御するか、または圧縮機２の入口側の温度に基づき、その入口側の過熱度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御する。
【００３９】
図３（Ａ）に示すように、特定暖房運転時においては、第１制御弁４の比例弁３１が閉弁状態とされ比例弁３２が開弁状態とされる。また、第２制御弁６において比例弁３３および比例弁３８が共に開弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５および比例弁３６が共に開弁状態とされる。開閉弁３０は閉弁状態とされる。このとき、比例弁３２が膨張装置として機能するため、その下流側は低圧となる。その結果、逆止弁３９が閉弁状態となる。それにより、第１冷媒循環通路が遮断され、第２冷媒循環通路および第３冷媒循環通路が開放される。このため、補助凝縮器３から導出された冷媒は、一方でバイパス通路２６を介して室外熱交換器５に導かれ、他方でバイパス通路２５を介して蒸発器７に導かれる。このとき、室外熱交換器５は室外蒸発器として機能する。
【００４０】
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、補助凝縮器３を経て凝縮される。補助凝縮器３から導出された冷媒は、一方で比例弁３２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を通過する際に蒸発される。室外熱交換器５から導出された冷媒は、比例弁３５を経てアキュムレータ８に導入される。また、補助凝縮器３から導出された冷媒は、他方で比例弁３３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を通過する際に蒸発される。蒸発器７から導出された冷媒は、比例弁３６を経てアキュムレータ８に導入される。
【００４１】
このとき、制御部は、室外熱交換器５による熱吸収と蒸発器７による除湿とを適正に行うべく、室外熱交換器５における冷媒の蒸発量と蒸発器７における冷媒の蒸発量との比率を適正に調整する。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は、比例弁３２と比例弁３３の弁開度の比率により制御される。制御部は、比例弁３２の開度と比例弁３３の開度との比率を調整することにより両蒸発器における蒸発量を調整する。その際、制御部は、蒸発器７が凍結することがないよう、蒸発器７の出口側の温度が適正範囲に保たれるように制御する。
【００４２】
また、制御部は、比例弁３５および比例弁３６の一方の全開状態を維持したまま他方の開度を調整する。本実施形態では、図３（Ａ）の左上段のモリエル線図に示すように、室外熱交換器５よりも蒸発器７の温度が低い場合には比例弁３６を全開状態にして比例弁３５の開度を制御する。一方、図３（Ａ）の右上段のモリエル線図に示すように、蒸発器７よりも室外熱交換器５の温度が低い場合には比例弁３５を全開状態にして比例弁３６の開度を制御する。
【００４３】
例えば、前者のように室外熱交換器５よりも蒸発器７の温度が低く、室外熱交換器５の出口側に過熱度（スーパーヒート）が発生している場合、比例弁３５の開度を絞ることによりその過熱度が設定値（ゼロまたは小さな適正値）に近づくように制御する。このとき、室外熱交換器５における外部からの熱吸収量は、その比例弁３５の絞り量により調整される。すなわち、比例弁３６を全開状態に維持しつつ比例弁３５の開度を絞ることで、室外熱交換器５の蒸発圧力Ｐｏと蒸発器７の出口の圧力Ｐｅとの差圧ΔＰ＝Ｐｏ−Ｐｅが適正となり、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ことができる。すなわち、差圧ΔＰが大きくなると、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、差圧ΔＰが小さくなると、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）。制御部は、室外熱交換器５の出口側に過熱度に応じて比例弁３５の開度を制御して差圧ΔＰを適正に調整することで、特定暖房運転時における除湿機能を確保する。なお、室外熱交換器５の出口側の過熱度の有無およびその大きさは、室外熱交換器５の入口側の温度と出口側の温度を検出することで特定することができる。
【００４４】
逆に、後者のように蒸発器７よりも室外熱交換器５の温度が低く、蒸発器７の出口側に過熱度が発生している場合、比例弁３６の開度を絞ることによりその過熱度が設定過熱度（ゼロまたは小さな適正値）に近づくように制御する。すなわち、比例弁３５を全開状態に維持しつつ比例弁３６の開度を絞ることで、蒸発器７の出口の圧力Ｐｅと室外熱交換器５の蒸発圧力Ｐｏとの差圧ΔＰ＝Ｐｅ−Ｐｏが適正となり、特定暖房運転時における除湿機能を確保することができる。なお、蒸発器７の出口側の過熱度の有無およびその大きさは、蒸発器７の入口側の温度と出口側の温度を検出することで特定することができる。
【００４５】
図３（Ｂ）に示すように、通常暖房運転時においては、第１制御弁４の比例弁３１が閉弁状態とされ比例弁３２が開弁状態とされる。また、第２制御弁６において比例弁３３および比例弁３８が共に閉弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が開弁状態とされ、比例弁３６が閉弁状態とされる。開閉弁３０は閉弁状態とされる。それにより第２冷媒循環通路のみが開放される。このため、補助凝縮器３から導出された冷媒はバイパス通路２６を介して室外熱交換器５に導かれる。このとき、蒸発器７には冷媒が供給されないため、蒸発器７は実質的に機能しなくなり、室外熱交換器５のみが蒸発器として機能するようになる。制御部は、補助凝縮器３の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３２の開度を制御する。
【００４６】
図３（Ｃ）に示すように、特殊暖房運転時においては、第１制御弁４の比例弁３１および比例弁３２が共に閉弁状態とされる。また、第２制御弁６において比例弁３３および比例弁３８が共に開弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が閉弁状態とされ、比例弁３６が開弁状態とされる。それにより第３冷媒循環通路のみが開放される。このため、補助凝縮器３から導出された冷媒はバイパス通路２５を介して蒸発器７に導かれる。つまり、冷媒が室外熱交換器５を迂回するため室外熱交換器５が実質的に機能しなくなる。蒸発器７に導入された冷媒は、その蒸発器７を通過する過程で蒸発し、車室内の空気を除湿する。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。制御部は、補助凝縮器３の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御する。
【００４７】
次に、本実施形態の制御弁の具体的構成について説明する。図４〜図７は、第２制御弁６の構成および動作を表す断面図である。
図４に示すように、第２制御弁６は、ステッピングモータ駆動式の電動弁として構成され、弁本体２０１とモータユニット１０２とを組み付けて構成されている。弁本体２０１は、有底筒状のボディ２０５に小口径の比例弁３３と大口径の比例弁３８とを同軸状に収容し、さらにそれらに対して直角方向に逆止弁３９を組み付けて構成される。比例弁３３および比例弁３８は、１つのモータユニット１０２により開閉駆動される。
【００４８】
ボディ２０５の一方の側部には第１導入ポート２１０、第２導入ポート２１２、第３導入ポート２１４が設けられ、他方の側部には第１導出ポート２１６、第２導出ポート２１８が設けられている。第１導入ポート２１０は第３通路２３の上流側に連通し、第２導入ポート２１２はバイパス通路２５に連通し、第３導入ポート２１４は内部熱交換器１０の一方の出口に連通する。第１導出ポート２１６は内部熱交換器１０の一方の入口に連通し、第２導出ポート２１８は第３通路２３の下流側に連通する。第２導入ポート２１２と第１導出ポート２１６とをつなぐ通路により第１内部通路が構成され、第３導入ポート２１４と第２導出ポート２１８とをつなぐ通路により第２内部通路が構成され、第１導入ポート２１０と第１導出ポート２１６とをつなぐ通路により第３内部通路が構成されている。
【００４９】
ボディ１０４の上端部には、円板状の区画部材１２４が配設されている。区画部材１２４は、弁本体２０１の内部とモータユニット１０２の内部とを区画する。区画部材１２４の中央部には、円ボス状の軸受部１２６が設けられている。軸受部１２６の内周面には雌ねじ部が設けられ、外周面は滑り軸受として機能する。
【００５０】
ボディ２０５の内方には、小径の弁体２３０，２３２、大径の弁体２３４、弁作動体１３４、伝達部材２３５が同軸状に配設されている。また、それらの軸線から外れた位置に弁体２３６が配設されている。弁体２３０と弁体２３２は比例弁３３を構成する。弁体２３０は、伝達部材２３５を介して弁作動体１３４と作動連結可能に構成されている。弁体２３４は比例弁３８を構成する。弁体２３６は逆止弁３９を構成する。
【００５１】
ボディ２０５の下半部には区画部材２２０がＯリングを介して組み付けられ、上半部には区画部材２２２がＯリングを介して組み付けられている。区画部材２２０は、下方に向けて縮径する段付円筒状をなし、その上端開口部は第２導入ポート２１２に連通し、下端開口部は第３導入ポート２１４に連通する。区画部材２２０の第２導出ポート２１８との対向部には、内外を連通させる連通孔２２４が設けられている。区画部材２２０の下半部には小径の弁孔２２６，２２８が上下に同軸状に設けられ、それぞれ連通孔２２４に連通している。弁孔２２６の上端開口縁により弁座２４０が形成され、弁孔２２８の下端開口縁により弁座２４２が形成されている。
【００５２】
弁孔２２６の上流側は、後述する貫通孔２４９を介して第３導入ポート２１４に連通している。すなわち、第１弁２４４と第２弁２４６は、第３導入ポート２１４と第２導出ポート２１８とをつなぐ第２内部通路に対して並列に設けられており、いずれか一方の開弁により第２内部通路を開放することが可能となっている。区画部材２２０における弁孔２２６の上方には大径のガイド孔２５５が形成されている。ガイド孔２５５は、弁体２３４の下半部を摺動可能に支持する。
【００５３】
区画部材２２０には上方から弁体２３０が挿通され、下方から弁体２３２が挿通されている。弁体２３０が上方から弁孔２２６に接離することにより第１弁２４４の開度を調整し、弁体２３２が下方から弁孔２２８に接離することにより第２弁２４６の開度を調整する。これら第１弁２４４および第２弁２４６は比例弁３３を構成する。すなわち、比例弁３３は一対の弁を含み、その一方を閉弁させた状態で他方を開弁させることでその開度を調整可能な構造を有する。
【００５４】
弁体２３０は段付円柱状をなし、その下半部が区画部材２２０に摺動可能に挿通され、その先端部が弁座２４０に対向配置されている。弁体２３０は、いわゆるニードル弁体として構成され、その尖った先端部が弁孔２２６に挿抜される。そして、弁体２３０が弁座２４０に着脱することにより第１弁２４４が開閉される。弁体２３０は、その上端部に設けられた係止部２３１にて伝達部材２３５の下端部に連結されている。
【００５５】
一方、弁体２３２は段付円柱状をなし、区画部材２２０に摺動可能に挿通され、その上端部が弁座２４２に対向配置されている。弁体２３２は、いわゆるニードル弁体として構成され、その尖った先端部が弁孔２２８に挿抜される。そして、弁体２３２が弁座２４２に着脱することにより第２弁２４６が開閉される。弁体２３２の下端部には半径方向外向きに延出する受圧部材２４８が設けられている。弁体２３２の下面とボディ２０５の底部との間には、弁体２３２を閉弁方向に付勢するスプリング２５０（「付勢部材」として機能する）が介装されている。区画部材２２０には、その軸線からずれた位置にその軸線に平行な複数の貫通孔２４９が設けられている。貫通孔２４９の一端はガイド孔２５５に連通し、他端は第３導入ポート２１４に連通している。
【００５６】
区画部材２２２は、上方に向けて縮径する段付円筒状をなし、その上端開口部は第１導出ポート２１６に連通し、下端開口部は第２導入ポート２１２に連通する。区画部材２２２の内方には大径の弁孔２５２が設けられ、その下端開口縁により弁座２５４が形成されている。区画部材２２２と区画部材２２０とに囲まれる空間には弁体２３４が配設されている。弁体２３４が下方から弁孔２５２に接離することにより比例弁３８を開閉する。
【００５７】
弁体２３４は、段付円筒状をなし、その上部外周面にはリング状の弾性体（例えばゴム）が嵌着されており、その弾性体が弁座２５４に着座することにより比例弁３８を完全に閉じることが可能となっている。弁体２３４の下部外周面にはＯリング２５７が嵌着されており、ガイド孔２５５に摺動可能に支持されている。弁体２３４の下端面からは複数の脚部２５６が軸線に平行に延設され（同図には１つのみ表示）、複数の貫通孔２４９をそれぞれ貫通している。弁体２３４が開弁方向に所定高さリフトすると、脚部２５６が受圧部材２４８に当接し、弁体２３２を開弁方向に付勢する。弁体２３４の内方の上端部には、Ｏリングを挟むようにばね受け２５８が配設されている。
【００５８】
なお、本実施形態においては、弁孔２５２の有効径Ａとガイド孔２５５の有効径Ｂとが等しく設定されている。一方、第１導出ポート２１６から内部熱交換器１０に向けて導出される冷媒の圧力Ｐout1と、内部熱交換器１０を経て第３導入ポート２１４から導入される冷媒の圧力Ｐin3とはほぼ等しい。このため、弁体２３４に作用する冷媒圧力の影響はキャンセルされる。
【００５９】
伝達部材２３５は、弁体２３４に内挿された長尺状の本体を有する。伝達部材２３５の上半部は弁体２３４および弁作動体１３４を軸線方向に貫通し、その先端部が外方に加締められて係止部１５６となっている。なお、本実施形態においては、弁作動体１３４と伝達部材１３６とがモータユニット１０２により軸線方向に駆動される「弁作動体」としても機能する。すなわち、伝達部材１３６は、弁作動体１３４の「伝達部」としても機能する。伝達部材２３５の下半部は、円筒状の収容部となっており、その下端開口部が内方にやや加締められることで弁体２３０の係止部２３１を下方から係止する。これにより、弁体２３０が伝達部材２３５から脱落するのが防止されている。
【００６０】
伝達部材２３５と弁体２３０との間には、弁体２３０を閉弁方向に付勢するスプリング２６０（「付勢部材」として機能する）が介装されている。また、伝達部材２３５とばね受け２５８との間には、伝達部材２３５を下方に付勢するスプリング２６２（「付勢部材」として機能する）が介装されている。すなわち、弁体２３０と伝達部材２３５とはその収容部の長さだけ軸線方向に相対変位可能となっているが、通常はスプリング２６０により係止部２３１が下死点にて係止される方向に付勢され、図示のように突っ張った状態を維持する。
【００６１】
逆止弁３９は、ボディ２０５における第１導入ポート２１０の近傍に固定された円筒状のボディ２７０と、その内方に配設された弁体２３６を有する。ボディ２７０の内方には弁孔２７２が形成されている。弁体２３６は、円板状の本体にリング状の弾性体（本実施例ではゴム）を嵌着して構成される。弁体２３６の片側面には複数の脚部が延設されている。その脚部が弁孔２７２に摺動可能に内挿されることで、弁体２３６の軸線方向への安定した開閉動作が担保されている。弁体２３６の反対側面と区画部材２２２との間には、弁体２３６を閉弁方向に付勢するスプリング２７４（「付勢部材」として機能する）が介装されている。弁体２３６が弁孔２７２に接離することにより逆止弁３９を開閉する。
【００６２】
弁作動体１３４は、段付円筒状をなし、その外周部に雄ねじ部が形成されている。雄ねじ部は、軸受部１２６の雌ねじ部に螺合する。弁作動体１３４の上端部には半径方向外向きに延出する複数（本実施形態では４つ）の脚部１５２が設けられており、モータユニット１０２のロータに嵌合している。弁作動体１３４は、モータユニット１０２の回転駆動力を受けて回転し、その回転力を並進力に変換する。すなわち、弁作動体１３４が回転すると、ねじ機構（「作動変換機構」として機能する）によって弁作動体１３４が軸線方向に変位し、各弁体を開閉方向に駆動する。
【００６３】
一方、モータユニット１０２は、ロータ１７２とステータ１７３とを含むステッピングモータとして構成されている。モータユニット１０２は、有底円筒状のスリーブ１７０の内方にロータ１７２を回転自在に支持するようにして構成されている。スリーブ１７０の外周には、励磁コイル１７１を収容したステータ１７３が設けられている。スリーブ１７０は、その下端開口部がボディ２０５に組み付けられており、ボディ２０５とともに第２制御弁６のボディを構成する。
【００６４】
ロータ１７２は、円筒状に形成された回転軸１７４と、その回転軸１７４の外周に配設されたマグネット１７６を備える。本実施形態では、マグネット１７６は２４極に磁化されている。回転軸１７４の内方にはモータユニット１０２のほぼ全長にわたる内部空間が形成されている。回転軸１７４の内周面の特定箇所には、軸線に平行に延びるガイド部１７８が設けられている。ガイド部１７８は、後述する回転ストッパと係合するための突部を形成するものであり、軸線に平行に延びる一つの突条により構成されている。
【００６５】
回転軸１７４の下端部はやや縮径され、その内周面に軸線に平行に延びる４つのガイド部１８０が設けられている。ガイド部１８０は、軸線に平行に延びる一対の突条により構成され、回転軸１７４の内周面に９０度おきに設けられている。この４つのガイド部１８０には、上述した弁作動体１３４の４つの脚部１５２が嵌合し、ロータ１７２と弁作動体１３４とが一体に回転できるようになっている。ただし、弁作動体１３４は、ロータ１７２に対する回転方向の相対変位は規制されるものの、そのガイド部１８０にそった軸線方向の変位は許容される。すなわち、弁作動体１３４は、ロータ１７２とともに回転しつつ弁体１３２の開閉方向に駆動される。
【００６６】
ロータ１７２の内方には、その軸線に沿って長尺状のシャフト１８２が配設されている。シャフト１８２は、その上端部がスリーブ１７０の底部中央に圧入されることにより片持ち状に固定され、ガイド部１７８に平行に内部空間に延在している。シャフト１８２は、弁作動体１３４と同一軸線上に配置されている。シャフト１８２には、そのほぼ全長にわたって延在する螺旋状のガイド部１８４が設けられている。ガイド部１８４は、コイル状の部材からなり、シャフト１８２の外面に嵌着されている。ガイド部１８４の上端部は折り返されて係止部１８６となっている。
【００６７】
ガイド部１８４には、螺旋状の回転ストッパ１８８が回転可能に係合している。回転ストッパ１８８は、ガイド部１８４に係合する螺旋状の係合部１９０と、回転軸１７４に支持される動力伝達部１９２とを有する。係合部１９０は一巻きコイルの形状をなし、その下端部に半径方向外向きに延出する動力伝達部１９２が連設されている。動力伝達部１９２の先端部がガイド部１７８に係合している。すなわち、動力伝達部１９２は、ガイド部１７８の一つの突条に当接して係止される。このため、回転ストッパ１８８は、回転軸１７４により回転方向の相対変位は規制されるが、ガイド部１７８に摺動しつつその軸線方向の変位が許容される。
【００６８】
すなわち、回転ストッパ１８８は、ロータ１７２と一体に回転し、その係合部１９０がガイド部１８４にそってガイドされることで、軸線方向に駆動される。ただし、回転ストッパ１８８の軸線方向の駆動範囲はガイド部１７８の両端に形成された係止部により規制される。同図には、回転ストッパ１８８が中間位置にある状態が示されている。回転ストッパ１８８が上方へ変位して係止部１８６に係止されると、その位置が上死点となる。回転ストッパ１８８が下方へ変位すると、その下死点にて係止される。
【００６９】
ロータ１７２は、その上端部がシャフト１８２に回転自在に支持され、下端部が軸受部１２６に回転自在に支持されている。具体的には、回転軸１７４の上端開口部を封止するように有底円筒状の端部部材１９４が設けられている。そして、その端部部材１９４の中央に設けられた円筒軸１９６の部分が、スリーブ１７０の底部に突設された円ボス部に支持されている。すなわち、軸受部１２６が一端側の軸受部となり、スリーブ１７０における円筒軸１９６との摺動部が他端側の軸受部となっている。
【００７０】
以上のように構成された第２制御弁６は、モータユニット１０２の駆動制御によってその弁開度を調整可能なステッピングモータ作動式の制御弁として機能する。すなわち、第２制御弁６による流量制御に際し、車両用冷暖房装置の図示しない制御部は、設定開度に応じたステッピングモータの駆動ステップ数を演算し、励磁コイル１７１に駆動電流（駆動パルス）を供給する。それによりロータ１７２が回転し、弁作動体１３４が回転駆動されて比例弁３３，３８の開閉状態および開度が調整される。一方、回転ストッパ１８８がガイド部１８４にそって駆動されることにより、各弁体の動作範囲が規制される。
【００７１】
図４は、比例弁３３が開弁状態となり、比例弁３８が閉弁状態となる場合を示している。すなわち、比例弁３８を閉弁状態に維持しつつ、第１弁２４４を開弁させることで比例弁３３の開度を調整する状態を示している。第２制御弁６は、例えば図２（Ａ），（Ｂ）に示した冷房運転時においてこのような状態をとる。このとき、逆止弁３９は開弁状態を維持する。
【００７２】
図５は、比例弁３３，３８が共に閉弁状態となる場合を示している。第２制御弁６は、例えば図３（Ｂ）の通常暖房運転時においてこのような状態をとり得る。すなわち、図４の状態からロータ１７２が一方向に回転駆動（正転）されると、第１弁２４４が閉じて比例弁３３が閉弁状態となる。このとき、第１導入ポート１１０から導入される冷媒圧力Ｐｉｎ１が低い場合には、図示のように逆止弁３９が閉弁する。
【００７３】
図６は、比例弁３３が閉弁状態となり、比例弁３８が開弁状態となる場合を示している。すなわち、図５の状態からロータ１７２が一方向にさらに回転駆動されると、弁作動体１３４が弁体２３４に当接してこれを下方に付勢し、第１弁２４４および第２弁２４６が閉じた状態で比例弁３８が開弁状態となる。なお、本実施形態における冷凍サイクルではシステムの運転上、特にこのような制御状態を設定していないが、図５の状態から図７の状態へ変位する過程で図６の状態が現れる。変形例においては、図示のような状態を維持する制御状態を設定してもよい。
【００７４】
図７は、比例弁３３，３８が共に開弁状態となる場合を示している。すなわち、比例弁３８を全開状態に維持しつつ、第２弁２４６を開弁させることで比例弁３３の開度を調整する状態を示している。第２制御弁６は、例えば図３（Ａ），（Ｃ）に示した暖房運転時においてこのような状態をとり得る。すなわち、図６の状態からロータ１７２が一方向にさらに回転駆動されると、弁体２３４の脚部２５６により受圧部材２４８が付勢されて第２弁２４６が開弁する。すなわち、比例弁３８を全開状態に維持しつつ、比例弁３３の開度が調整される。なお、ロータ１７２を他方向に回転駆動（逆転）すると、上述とは逆の弁開度制御状態が実現される。
【００７５】
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。
【００７６】
図８は、変形例に係る第２制御弁２０６の構成および動作を表す断面図である。なお、同図において上記実施形態の第２制御弁６と同様の構成部分については同一の符号を付している。本変形例においては、比例弁３８を開閉する弁体２９０が、本体２９２と弁体部２９４とを含み、弁体部２９４が弁座２５４に着脱する。一方、弁体部２９４は本体２９２に対して軸線方向に所定範囲で相対変位することができる。すなわち、弁体部２９４はリング状をなし、本体２９２の上部に外挿されている。弁体部２９４と本体２９２との間には、弁体部２９４を閉弁方向に付勢するスプリング２９６（「付勢部材」として機能する）が設けられている。
【００７７】
弁体部２９４は、通常はスプリング２９６の付勢力により上死点に位置するが、その前後差圧が設定値よりも大きくなると、スプリング２９６の付勢力に抗して開弁方向に変位する。このような構成により、比例弁３８において本体２９２が図示の閉弁位置にあっても、その前後差圧に応じて本体２９２が開弁方向に退避して圧力を逃がすことができる。これは、第２制御弁２０６を構成する全ての弁が閉弁されることで、それらによる閉空間の圧力が異常に高まることを防止するものである。
【００７８】
上記実施形態では、本発明の制御弁を電気自動車の車両用冷暖房装置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の車両用冷暖房装置に提供することが可能であることは言うまでもない。さらに、車両以外の冷暖房装置に適用することも可能である。
【００７９】
上記実施形態では、複合弁のアクチュエータとしてステッピングモータを採用する例を示したが、ソレノイド等により構成してもよい。
【符号の説明】
【００８０】
２ 圧縮機、 ３ 補助凝縮器、 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、 ９ 第３制御弁、 １０ 内部熱交換器、 ３０ 開閉弁、 ３１，３２，３３，３５，３６，３８ 比例弁、 ３９ 逆止弁、 １００ 車両用冷暖房装置、 １０２ モータユニット、 １３４ 弁作動体、 １７２ ロータ、 １７３ ステータ、 ２０１ 弁本体、 ２０５ ボディ、 ２０６ 第２制御弁、 ２３０，２３２，２３４，２３６ 弁体、 ２４４ 第１弁、 ２４６ 第２弁、 ２９０ 弁体、 ２９２ 本体、 ２９４ 弁体部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は制御弁に関し、特に作動流体が流れる複数の流体通路の切り替え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。そして、このように暖房運転時と冷房運転時とで装置の機能を切り替えるために、冷凍サイクルには複数の冷媒循環通路が設けられ、各冷媒循環通路の冷媒の流れを切り替えるための種々の制御弁が設けられる。
【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】
ところで、このような車両用冷暖房装置において制御弁が数多く用いられると、当然にコストが嵩み、また設置スペース上の問題も生じる。このため、制御弁のトータルの数や部品コストをできる限り少なくするのが望ましい。一方、そのように制御弁の数やコストを抑えつつも、運転状態に応じた空調性能を良好に確保する必要がある。
【０００６】
本発明の目的は、作動流体が流れる複数の流体通路の切り替える制御弁に嵩むコストをトータル的に抑制することにある。
【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、第１内部通路および第２内部通路を有し、第１内部通路に設けられた第１弁と、第２内部通路に並列に設けられた第２弁および第３弁とを収容する共用のボディと、第１弁、第２弁および第３弁の開度を電気的に制御するための共用のアクチュエータと、第２弁の制御状態において第１弁および第３弁を閉弁状態に維持し、第３弁の制御状態において第１弁を全開状態に維持するとともに第２弁を閉弁状態に維持する作動切替機構と、を備える。
【０００８】
この態様によると、第１内部通路および第２内部通路の開度をそれぞれ調整するために第１弁、第２弁および第３弁が設けられるところ、それらの弁が共用のボディに収容されて共用のアクチュエータにより開閉駆動される制御弁（複合弁）として構成される。第２内部通路に第２弁と第３弁とが並列に設けられ、その一方の開度が第１弁が閉弁状態にあるときに制御され、他方の開度が第１弁が全開状態（流量飽和状態）にあるときに制御される。すなわち、第２弁と第３弁を設けたことにより、第１内部通路の開放状態および遮断状態の双方において第２内部通路の開度を調整することができ、しかもそれらを一つのアクチュエータにより実現することができる。また、第２弁および第３弁のいずれかの制御状態において他の弁を閉弁状態または全開状態に維持することで、各弁の制御に他の弁の状態が実質的に影響を及ぼさないようにしている。言い換えれば、このように第１弁、第２弁および第３弁が制御上影響を及ぼさないようにすることで、一つのアクチュエータによる３つの弁の駆動が可能とされている。それにより、弁の数に対してボディやアクチュエータの数を抑えることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、作動流体が流れる複数の流体通路の切り替える制御弁に嵩むコストをトータル的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る車両用冷暖房装置のシステム構成を表す図である。
【図２】車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。
【図３】車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。
【図４】第２制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図５】第２制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図６】第２制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図７】第２制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図８】変形例に係る第２制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、実施形態に係る車両用冷暖房装置のシステム構成を表す図である。この車両用冷暖房装置は、電気自動車の冷暖房装置として具体化されたものである。
【００１２】
車両用冷暖房装置１００は、圧縮機２、補助凝縮器３、室外熱交換器５、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１００は、冷媒としての代替フロン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）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。
【００１３】
圧縮機２、補助凝縮器３、室外熱交換器５およびアキュムレータ８は、車室外（エンジンルーム）に設けられている。一方、車室内には空気の熱交換が行われるダクトが設けられ、そのダクトにおける空気の流れ方向上流側に蒸発器７が配設され、下流側に温水ヒータ１２が配設されている。補助凝縮器３と温水ヒータ１２との間には、冷凍サイクルとは別の温水循環路１４が設けられている。補助凝縮器３は、冷凍サイクルを流れる冷媒と、温水循環路１４を流れる冷却水（ブラインなどでもよい）との熱交換を行う。温水循環路１４には、その冷却水を循環させるためのポンプ１６と、補助的に駆動されるＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータ１８が設けられている。
【００１４】
車両用冷暖房装置１００は、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。この冷凍サイクルは、補助凝縮器３と室外熱交換器５とが凝縮器として直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（除湿時）に冷媒が循環する第１冷媒循環通路、暖房運転時に冷媒が循環する第２冷媒循環通路、暖房運転中の除湿時に冷媒が循環する第３冷媒循環通路が形成される。
【００１５】
第１冷媒循環通路は、圧縮機２→補助凝縮器３→室外熱交換器５→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→補助凝縮器３→室外熱交換器５→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→補助凝縮器３→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１冷媒循環通路と第２冷媒循環通路とで逆方向となっている。
【００１６】
具体的には、圧縮機２の吐出室は第１通路２１を介して補助凝縮器３の入口に接続され、補助凝縮器３の出口は第２通路２２を介して室外熱交換器５の一方の出入口に接続されている。室外熱交換器５の他方の出入口は第３通路２３を介して蒸発器７の入口に接続され、蒸発器７の出口は第４通路２４（戻り通路）を介してアキュムレータ８の入口に接続されている。これら第１通路２１、第２通路２２、第３通路２３および第４通路２４により第１冷媒循環通路が形成される。
【００１７】
第２通路２２には、補助凝縮器３の側から第１分岐点、第２分岐点、第３分岐点が設けられている。すなわち、第２通路２２は、第１分岐点にてバイパス通路２５と分岐し、第２分岐点にてバイパス通路２６と分岐し、第３分岐点にてバイパス通路２７と分岐している。そして、バイパス通路２５が第３通路２３に接続されることにより、補助凝縮器３から導出された冷媒の少なくとも一部を室外熱交換器５を迂回させて蒸発器７へ供給可能な第３冷媒循環通路が形成される。また、バイパス通路２６が室外熱交換器５の他方の出入口に接続され、バイパス通路２７がアキュムレータ８の入口に接続されることにより、第２冷媒循環通路が形成される。また、第１通路２１と第２通路２２とを補助凝縮器３を迂回する形で接続するバイパス通路２８も設けられている。
【００１８】
第４通路２４におけるバイパス通路２７との合流点よりも下流側は、第１冷媒循環通路、第２冷媒循環通路および第３冷媒循環通路の共用の通路である第１共用通路４１となっている。また、第３通路２３におけるバイパス通路２５との合流点よりも下流側は、第１冷媒循環通路と第３冷媒循環通路との共用の通路である第２共用通路４２となっている。そして、第１共用通路４１と第２共用通路４２を部分的に挿通するように内部熱交換器１０が配設されている。
【００１９】
第２通路２２とバイパス通路２６との分岐点（第２分岐点）には第１制御弁４が設けられている。第３通路２３とバイパス通路２５との合流点には第２制御弁６が設けられている。第４通路２４とバイパス通路２７との合流点には第３制御弁９が設けられている。さらに、バイパス通路２８には開閉弁３０が設けられている。
【００２０】
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。
【００２１】
補助凝縮器３は、室外熱交換器５とは別に冷媒を放熱させる補助的な凝縮器として機能し、冷凍サイクルを流れる冷媒と温水循環路１４を流れる冷却水との熱交換を行う。すなわち、温水循環路１４を流れる冷却水は、圧縮機２から吐出された高温の冷媒により加熱され、温水ヒータ１２を機能させる。ダクトに取り込まれて蒸発器７にて冷却および除湿された空気のうち、図示しないエアミックスドアにて振り分けられた空気が温水ヒータ１２を通過することにより適度に加熱される。温水ヒータ１２を通過した空気と迂回した空気とが温水ヒータ１２の下流側にて混合されて目標の温度に調整される。ＰＴＣヒータ１８は、自己温度制御機能を有するヒータであり、エアミックスドアの開度、外気温などに基づき動作する。冷却水が温まるまでＰＴＣヒータ１８での暖房が可能となる。なお、このようなＰＴＣヒータ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。
【００２２】
室外熱交換器５は、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。室外熱交換器５が蒸発器として機能する際には、膨張装置（後述の比例弁３２）の通過により低温・低圧となった冷媒が、室外熱交換器５を通過する際に蒸発する。
【００２３】
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、膨張装置（後述の比例弁３３）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。車室内に導入された空気は、その蒸発潜熱によって冷却され、除湿される。このとき冷却・除湿された空気は、温水ヒータ１２の通過過程で加熱される。
【００２４】
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。
【００２５】
第１制御弁４は、共用のボディに比例弁３１と比例弁３２とを収容し、それらを１つのアクチュエータにて駆動する複合弁として構成されている。第１制御弁４のボディには、第２通路２２における第２分岐点と第３分岐点とをつなぐ第１内部通路と、バイパス通路２６を構成する第２内部通路が設けられている。比例弁３１は大口径の弁であり、第１内部通路に設けられてその開度を調整する。比例弁３２は小口径の弁であり、第２内部通路に設けられてその開度を調整する。比例弁３２は膨張装置としても機能する。本実施形態では、第１制御弁４として、ステッピングモータの駆動により各弁の開度を調整可能な電動弁が用いられるが、ソレノイドへの通電によって各弁の開度を調整可能な電磁弁を用いるようにしてもよい。
【００２６】
第２制御弁６は、共用のボディに比例弁３３、比例弁３８および逆止弁３９を収容する集合弁として構成される。第２制御弁６のボディには、バイパス通路２５につながる第１内部通路と、第３通路２３の下流側につながる第２内部通路と、第３通路２３の上流側につながる第３内部通路とが設けられている。本実施形態では、第２制御弁６として、ステッピングモータの駆動により比例弁３３および比例弁３８の開度を調整可能な電動弁が用いられるが、ソレノイドへの通電によって各弁の開度を調整可能な電磁弁を用いるようにしてもよい。
【００２７】
比例弁３３は、第２内部通路に設けられ、室外熱交換器５から第３通路２３を介して導入された冷媒、または補助凝縮器３からバイパス通路２５を介して導入された冷媒を絞り膨張させて下流側に導出する「膨張装置」としても機能する。比例弁３８は、第１内部通路に設けられ、その開閉によりバイパス通路２５における冷媒の流れを許容または遮断する。比例弁３８は、外部から電気的に開閉駆動されるオン／オフ弁として構成されている。
【００２８】
逆止弁３９は、第３内部通路、詳細には第３通路２３におけるバイパス通路２５との合流点（第１冷媒循環通路における第３冷媒循環通路との合流点）の上流側に設けられている。逆止弁３９は、バイパス通路２５を通過した冷媒が室外熱交換器５側へ逆流することを防止する機械式の弁として構成されている。なお、逆止弁３９をその前後差圧が設定差圧以上となったときに開弁する差圧弁として構成してもよい。第２制御弁６の具体的構成については後述する。
【００２９】
第３制御弁９は、共用のボディに比例弁３５と比例弁３６とを収容し、それらを１つのアクチュエータにて駆動する複合弁として構成されている。第３制御弁９のボディには、第４通路２４を構成する第１内部通路とバイパス通路２７を構成する第２内部通路が設けられている。比例弁３５は大口径の弁であり、第２内部通路に設けられてその開度を調整する。比例弁３６は大口径の弁であり、第１内部通路に設けられてその開度を調整する。本実施形態では、第３制御弁９として、ステッピングモータの駆動により各弁の開度を調整可能な電動弁が用いられるが、ソレノイドへの通電によって各弁の開度を調整可能な電磁弁を用いるようにしてもよい。
【００３０】
開閉弁３０は、外部から電気的に開閉駆動されるオン／オフ弁として構成されている。本実施形態では、開閉弁３０として、ステッピングモータの駆動により開閉可能な電動弁が用いられるが、ソレノイドへの通電によって開閉可能な電磁弁を用いてもよい。開閉弁３０は、後述のように、冷房運転時において適宜開弁されることにより、圧縮機２から吐出された冷媒の一部を補助凝縮器３を経ることなく室外熱交換器５に供給する。それにより補助凝縮器３における圧損を少なくし、圧縮機２の仕事効率を高める。
【００３１】
内部熱交換器１０は、第１共用通路４１と第２共用通路４２を部分的に挿通して両共用通路を流れる冷媒の熱交換をさせる。これにより、補助凝縮器３または室外熱交換器５から蒸発器７に向かって流れる冷媒が、アキュムレータ８から圧縮機２に向かって流れる冷媒によって冷却される一方、アキュムレータ８から圧縮機２に向かって流れる冷媒が、補助凝縮器３または室外熱交換器５から蒸発器７に向かって流れる冷媒によって加熱され、冷凍サイクルの熱交換率が高められる。なお、図示のように、第３通路２３とバイパス通路２５との合流点は、内部熱交換器１０の入口の上流側に設けられている。また、比例弁３３は、内部熱交換器１０の出口の下流側に設けられている。
【００３２】
以上のように構成された車両用冷暖房装置１００は、図示しない制御部により制御される。制御部は、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制御弁の制御量（弁開度や開閉状態）を決定し、その制御量が実現されるようアクチュエータに電流を供給する。本実施例ではアクチュエータとしてステッピングモータを用いるため、制御部は、各制御弁の制御量が実現され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。このような制御により、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。なお、本実施形態ではこのような制御を実現するために、補助凝縮器３の出口、室外熱交換器５の出入口、蒸発器７の入口と出口、内部熱交換器１０の入口と出口のそれぞれの温度を検出するための複数の温度センサが設置されている。
【００３３】
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および図３は、車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。図２は冷房運転時の状態を示し、（Ａ）は通常冷房運転時の状態を示し、（Ｂ）は特定冷房運転時の状態を示している。図３は暖房運転時の状態を示し、（Ａ）は特定暖房運転時の状態を示し、（Ｂ）は通常暖房運転時の状態を示し、（Ｃ）は特殊暖房運転時の状態を示している。なお、「特定冷房運転」は、冷房運転において特に除湿の機能を高めた運転状態である。「特定暖房運転」は、暖房運転において特に除湿の機能を高めた運転状態である。「特殊暖房運転」は、室外熱交換器５を機能させない運転状態である。
【００３４】
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〜ｉ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。
【００３５】
図２（Ａ）に示すように、通常冷房運転時においては、第１制御弁４において比例弁３１が開弁状態とされ比例弁３２が閉弁状態とされる。このとき、比例弁３１は全開状態とされる。また、第２制御弁６において比例弁３３が開弁状態とされ比例弁３８が閉弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が閉弁状態とされ比例弁３６が開弁状態とされる。開閉弁３０は開弁状態とされる。それにより、第１冷媒循環通路のみが開放される。このため、バイパス通路２５，２６，２７が遮断され、圧縮機２から吐出冷媒は室外熱交換器５および蒸発器７に導かれる。このとき、室外熱交換器５は室外凝縮器として機能する。
【００３６】
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、その大半がバイパス通路２８を通ることで補助凝縮器３を迂回する形で室外熱交換器５に導かれる。室外熱交換器５を経由した冷媒は、比例弁３３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に導入される。蒸発器７の入口に導入された冷媒は、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。蒸発器７から導出された冷媒は、比例弁３６を経てアキュムレータ８に導入される。制御部は、室外熱交換器５の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御するか、または圧縮機２の入口側の温度に基づき、その入口側の過熱度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御する。前者の場合、比例弁３３の入口または内部熱交換器１０の入口の温度に基づいてその過冷却度を調整するようにしてもよい。
【００３７】
なお、このとき、開閉弁３０が開弁されることで、圧縮機２の吐出冷媒の一部が室外熱交換器５に直接導かれるため、補助凝縮器３における冷媒の圧損を抑制することができる。その結果、圧縮機２の仕事効率を高めることができる。また、内部熱交換器１０により、アキュムレータ８から圧縮機２に送られる冷媒と室外熱交換器５から比例弁３３に送られる冷媒との熱交換が行われるため、蒸発器７の入口側の冷媒のエンタルピを低下させると同時に、圧縮機２の入口側の冷媒のエンタルピを上昇させることができる。その結果、蒸発器７の入口と出口とのエンタルピの差が大きくなり、冷凍サイクルの成績係数を大きくできるため、システムの効率および冷凍能力を向上させることができる。
【００３８】
図２（Ｂ）に示すように、特定冷房運転時においては、開閉弁３０は閉弁状態とされる。また、比例弁３１の開度が調整されて差圧制御が実行される。このとき、比例弁３１には前後差圧ΔＰが発生する。その結果、補助凝縮器３の凝縮圧力（凝縮温度）が、室外熱交換器５の凝縮圧力（凝縮温度）よりも高く維持され、車室内の温度が必要以上に低下することが抑制される。具体的には、ドライバの足元の温度をある程度高く維持することができる。また、この場合も、制御部は、室外熱交換器５の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御するか、または圧縮機２の入口側の温度に基づき、その入口側の過熱度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御する。
【００３９】
図３（Ａ）に示すように、特定暖房運転時においては、第１制御弁４の比例弁３１が閉弁状態とされ比例弁３２が開弁状態とされる。また、第２制御弁６において比例弁３３および比例弁３８が共に開弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５および比例弁３６が共に開弁状態とされる。開閉弁３０は閉弁状態とされる。このとき、比例弁３２が膨張装置として機能するため、その下流側は低圧となる。その結果、逆止弁３９が閉弁状態となる。それにより、第１冷媒循環通路が遮断され、第２冷媒循環通路および第３冷媒循環通路が開放される。このため、補助凝縮器３から導出された冷媒は、一方でバイパス通路２６を介して室外熱交換器５に導かれ、他方でバイパス通路２５を介して蒸発器７に導かれる。このとき、室外熱交換器５は室外蒸発器として機能する。
【００４０】
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、補助凝縮器３を経て凝縮される。補助凝縮器３から導出された冷媒は、一方で比例弁３２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を通過する際に蒸発される。室外熱交換器５から導出された冷媒は、比例弁３５を経てアキュムレータ８に導入される。また、補助凝縮器３から導出された冷媒は、他方で比例弁３３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を通過する際に蒸発される。蒸発器７から導出された冷媒は、比例弁３６を経てアキュムレータ８に導入される。
【００４１】
このとき、制御部は、室外熱交換器５による熱吸収と蒸発器７による除湿とを適正に行うべく、室外熱交換器５における冷媒の蒸発量と蒸発器７における冷媒の蒸発量との比率を適正に調整する。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は、比例弁３２と比例弁３３の弁開度の比率により制御される。制御部は、比例弁３２の開度と比例弁３３の開度との比率を調整することにより両蒸発器における蒸発量を調整する。その際、制御部は、蒸発器７が凍結することがないよう、蒸発器７の出口側の温度が適正範囲に保たれるように制御する。
【００４２】
また、制御部は、比例弁３５および比例弁３６の一方の全開状態を維持したまま他方の開度を調整する。本実施形態では、図３（Ａ）の左上段のモリエル線図に示すように、室外熱交換器５よりも蒸発器７の温度が低い場合には比例弁３６を全開状態にして比例弁３５の開度を制御する。一方、図３（Ａ）の右上段のモリエル線図に示すように、蒸発器７よりも室外熱交換器５の温度が低い場合には比例弁３５を全開状態にして比例弁３６の開度を制御する。
【００４３】
例えば、前者のように室外熱交換器５よりも蒸発器７の温度が低く、室外熱交換器５の出口側に過熱度（スーパーヒート）が発生している場合、比例弁３５の開度を絞ることによりその過熱度が設定値（ゼロまたは小さな適正値）に近づくように制御する。このとき、室外熱交換器５における外部からの熱吸収量は、その比例弁３５の絞り量により調整される。すなわち、比例弁３６を全開状態に維持しつつ比例弁３５の開度を絞ることで、室外熱交換器５の蒸発圧力Ｐｏと蒸発器７の出口の圧力Ｐｅとの差圧ΔＰ＝Ｐｏ−Ｐｅが適正となり、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ことができる。すなわち、差圧ΔＰが大きくなると、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、差圧ΔＰが小さくなると、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）。制御部は、室外熱交換器５の出口側に過熱度に応じて比例弁３５の開度を制御して差圧ΔＰを適正に調整することで、特定暖房運転時における除湿機能を確保する。なお、室外熱交換器５の出口側の過熱度の有無およびその大きさは、室外熱交換器５の入口側の温度と出口側の温度を検出することで特定することができる。
【００４４】
逆に、後者のように蒸発器７よりも室外熱交換器５の温度が低く、蒸発器７の出口側に過熱度が発生している場合、比例弁３６の開度を絞ることによりその過熱度が設定過熱度（ゼロまたは小さな適正値）に近づくように制御する。すなわち、比例弁３５を全開状態に維持しつつ比例弁３６の開度を絞ることで、蒸発器７の出口の圧力Ｐｅと室外熱交換器５の蒸発圧力Ｐｏとの差圧ΔＰ＝Ｐｅ−Ｐｏが適正となり、特定暖房運転時における除湿機能を確保することができる。なお、蒸発器７の出口側の過熱度の有無およびその大きさは、蒸発器７の入口側の温度と出口側の温度を検出することで特定することができる。
【００４５】
図３（Ｂ）に示すように、通常暖房運転時においては、第１制御弁４の比例弁３１が閉弁状態とされ比例弁３２が開弁状態とされる。また、第２制御弁６において比例弁３３および比例弁３８が共に閉弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が開弁状態とされ、比例弁３６が閉弁状態とされる。開閉弁３０は閉弁状態とされる。それにより第２冷媒循環通路のみが開放される。このため、補助凝縮器３から導出された冷媒はバイパス通路２６を介して室外熱交換器５に導かれる。このとき、蒸発器７には冷媒が供給されないため、蒸発器７は実質的に機能しなくなり、室外熱交換器５のみが蒸発器として機能するようになる。制御部は、補助凝縮器３の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３２の開度を制御する。
【００４６】
図３（Ｃ）に示すように、特殊暖房運転時においては、第１制御弁４の比例弁３１および比例弁３２が共に閉弁状態とされる。また、第２制御弁６において比例弁３３および比例弁３８が共に開弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が閉弁状態とされ、比例弁３６が開弁状態とされる。それにより第３冷媒循環通路のみが開放される。このため、補助凝縮器３から導出された冷媒はバイパス通路２５を介して蒸発器７に導かれる。つまり、冷媒が室外熱交換器５を迂回するため室外熱交換器５が実質的に機能しなくなる。蒸発器７に導入された冷媒は、その蒸発器７を通過する過程で蒸発し、車室内の空気を除湿する。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。制御部は、補助凝縮器３の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御する。
【００４７】
次に、本実施形態の制御弁の具体的構成について説明する。図４〜図７は、第２制御弁６の構成および動作を表す断面図である。
図４に示すように、第２制御弁６は、ステッピングモータ駆動式の電動弁として構成され、弁本体２０１とモータユニット１０２とを組み付けて構成されている。弁本体２０１は、有底筒状のボディ２０５に小口径の比例弁３３と大口径の比例弁３８とを同軸状に収容し、さらにそれらに対して直角方向に逆止弁３９を組み付けて構成される。比例弁３３および比例弁３８は、１つのモータユニット１０２により開閉駆動される。
【００４８】
ボディ２０５の一方の側部には第１導入ポート２１０、第２導入ポート２１２、第３導入ポート２１４が設けられ、他方の側部には第１導出ポート２１６、第２導出ポート２１８が設けられている。第１導入ポート２１０は第３通路２３の上流側に連通し、第２導入ポート２１２はバイパス通路２５に連通し、第３導入ポート２１４は内部熱交換器１０の一方の出口に連通する。第１導出ポート２１６は内部熱交換器１０の一方の入口に連通し、第２導出ポート２１８は第３通路２３の下流側に連通する。第２導入ポート２１２と第１導出ポート２１６とをつなぐ通路により第１内部通路が構成され、第３導入ポート２１４と第２導出ポート２１８とをつなぐ通路により第２内部通路が構成され、第１導入ポート２１０と第１導出ポート２１６とをつなぐ通路により第３内部通路が構成されている。
【００４９】
ボディ１０４の上端部には、円板状の区画部材１２４が配設されている。区画部材１２４は、弁本体２０１の内部とモータユニット１０２の内部とを区画する。区画部材１２４の中央部には、円ボス状の軸受部１２６が設けられている。軸受部１２６の内周面には雌ねじ部が設けられ、外周面は滑り軸受として機能する。
【００５０】
ボディ２０５の内方には、小径の弁体２３０，２３２、大径の弁体２３４、弁作動体１３４、伝達部材２３５が同軸状に配設されている。また、それらの軸線から外れた位置に弁体２３６が配設されている。弁体２３０と弁体２３２は比例弁３３を構成する。弁体２３０は、伝達部材２３５を介して弁作動体１３４と作動連結可能に構成されている。弁体２３４は比例弁３８を構成する。弁体２３６は逆止弁３９を構成する。
【００５１】
ボディ２０５の下半部には区画部材２２０がＯリングを介して組み付けられ、上半部には区画部材２２２がＯリングを介して組み付けられている。区画部材２２０は、下方に向けて縮径する段付円筒状をなし、その上端開口部は第２導入ポート２１２に連通し、下端開口部は第３導入ポート２１４に連通する。区画部材２２０の第２導出ポート２１８との対向部には、内外を連通させる連通孔２２４が設けられている。区画部材２２０の下半部には小径の弁孔２２６，２２８が上下に同軸状に設けられ、それぞれ連通孔２２４に連通している。弁孔２２６の上端開口縁により弁座２４０が形成され、弁孔２２８の下端開口縁により弁座２４２が形成されている。
【００５２】
弁孔２２６の上流側は、後述する貫通孔２４９を介して第３導入ポート２１４に連通している。すなわち、第１弁２４４と第２弁２４６は、第３導入ポート２１４と第２導出ポート２１８とをつなぐ第２内部通路に対して並列に設けられており、いずれか一方の開弁により第２内部通路を開放することが可能となっている。区画部材２２０における弁孔２２６の上方には大径のガイド孔２５５が形成されている。ガイド孔２５５は、弁体２３４の下半部を摺動可能に支持する。
【００５３】
区画部材２２０には上方から弁体２３０が挿通され、下方から弁体２３２が挿通されている。弁体２３０が上方から弁孔２２６に接離することにより第１弁２４４の開度を調整し、弁体２３２が下方から弁孔２２８に接離することにより第２弁２４６の開度を調整する。これら第１弁２４４および第２弁２４６は比例弁３３を構成する。すなわち、比例弁３３は一対の弁を含み、その一方を閉弁させた状態で他方を開弁させることでその開度を調整可能な構造を有する。
【００５４】
弁体２３０は段付円柱状をなし、その下半部が区画部材２２０に摺動可能に挿通され、その先端部が弁座２４０に対向配置されている。弁体２３０は、いわゆるニードル弁体として構成され、その尖った先端部が弁孔２２６に挿抜される。そして、弁体２３０が弁座２４０に着脱することにより第１弁２４４が開閉される。弁体２３０は、その上端部に設けられた係止部２３１にて伝達部材２３５の下端部に連結されている。
【００５５】
一方、弁体２３２は段付円柱状をなし、区画部材２２０に摺動可能に挿通され、その上端部が弁座２４２に対向配置されている。弁体２３２は、いわゆるニードル弁体として構成され、その尖った先端部が弁孔２２８に挿抜される。そして、弁体２３２が弁座２４２に着脱することにより第２弁２４６が開閉される。弁体２３２の下端部には半径方向外向きに延出する受圧部材２４８が設けられている。弁体２３２の下面とボディ２０５の底部との間には、弁体２３２を閉弁方向に付勢するスプリング２５０（「付勢部材」として機能する）が介装されている。区画部材２２０には、その軸線からずれた位置にその軸線に平行な複数の貫通孔２４９が設けられている。貫通孔２４９の一端はガイド孔２５５に連通し、他端は第３導入ポート２１４に連通している。
【００５６】
区画部材２２２は、上方に向けて縮径する段付円筒状をなし、その上端開口部は第１導出ポート２１６に連通し、下端開口部は第２導入ポート２１２に連通する。区画部材２２２の内方には大径の弁孔２５２が設けられ、その下端開口縁により弁座２５４が形成されている。区画部材２２２と区画部材２２０とに囲まれる空間には弁体２３４が配設されている。弁体２３４が下方から弁孔２５２に接離することにより比例弁３８を開閉する。
【００５７】
弁体２３４は、段付円筒状をなし、その上部外周面にはリング状の弾性体（例えばゴム）が嵌着されており、その弾性体が弁座２５４に着座することにより比例弁３８を完全に閉じることが可能となっている。弁体２３４の下部外周面にはＯリング２５７が嵌着されており、ガイド孔２５５に摺動可能に支持されている。弁体２３４の下端面からは複数の脚部２５６が軸線に平行に延設され（同図には１つのみ表示）、複数の貫通孔２４９をそれぞれ貫通している。弁体２３４が開弁方向に所定高さリフトすると、脚部２５６が受圧部材２４８に当接し、弁体２３２を開弁方向に付勢する。弁体２３４の内方の上端部には、Ｏリングを挟むようにばね受け２５８が配設されている。
【００５８】
なお、本実施形態においては、弁孔２５２の有効径Ａとガイド孔２５５の有効径Ｂとが等しく設定されている。一方、第１導出ポート２１６から内部熱交換器１０に向けて導出される冷媒の圧力Ｐout1と、内部熱交換器１０を経て第３導入ポート２１４から導入される冷媒の圧力Ｐin3とはほぼ等しい。このため、弁体２３４に作用する冷媒圧力の影響はキャンセルされる。
【００５９】
伝達部材２３５は、弁体２３４に内挿された長尺状の本体を有する。伝達部材２３５の上半部は弁体２３４および弁作動体１３４を軸線方向に貫通し、その先端部が外方に加締められて係止部１５６となっている。なお、本実施形態においては、弁作動体１３４と伝達部材１３６とがモータユニット１０２により軸線方向に駆動される「弁作動体」としても機能する。すなわち、伝達部材１３６は、弁作動体１３４の「伝達部」としても機能する。伝達部材２３５の下半部は、円筒状の収容部となっており、その下端開口部が内方にやや加締められることで弁体２３０の係止部２３１を下方から係止する。これにより、弁体２３０が伝達部材２３５から脱落するのが防止されている。
【００６０】
伝達部材２３５と弁体２３０との間には、弁体２３０を閉弁方向に付勢するスプリング２６０（「付勢部材」として機能する）が介装されている。また、伝達部材２３５とばね受け２５８との間には、伝達部材２３５を下方に付勢するスプリング２６２（「付勢部材」として機能する）が介装されている。すなわち、弁体２３０と伝達部材２３５とはその収容部の長さだけ軸線方向に相対変位可能となっているが、通常はスプリング２６０により係止部２３１が下死点にて係止される方向に付勢され、図示のように突っ張った状態を維持する。
【００６１】
逆止弁３９は、ボディ２０５における第１導入ポート２１０の近傍に固定された円筒状のボディ２７０と、その内方に配設された弁体２３６を有する。ボディ２７０の内方には弁孔２７２が形成されている。弁体２３６は、円板状の本体にリング状の弾性体（本実施例ではゴム）を嵌着して構成される。弁体２３６の片側面には複数の脚部が延設されている。その脚部が弁孔２７２に摺動可能に内挿されることで、弁体２３６の軸線方向への安定した開閉動作が担保されている。弁体２３６の反対側面と区画部材２２２との間には、弁体２３６を閉弁方向に付勢するスプリング２７４（「付勢部材」として機能する）が介装されている。弁体２３６が弁孔２７２に接離することにより逆止弁３９を開閉する。
【００６２】
弁作動体１３４は、段付円筒状をなし、その外周部に雄ねじ部が形成されている。雄ねじ部は、軸受部１２６の雌ねじ部に螺合する。弁作動体１３４の上端部には半径方向外向きに延出する複数（本実施形態では４つ）の脚部１５２が設けられており、モータユニット１０２のロータに嵌合している。弁作動体１３４は、モータユニット１０２の回転駆動力を受けて回転し、その回転力を並進力に変換する。すなわち、弁作動体１３４が回転すると、ねじ機構（「作動変換機構」として機能する）によって弁作動体１３４が軸線方向に変位し、各弁体を開閉方向に駆動する。
【００６３】
一方、モータユニット１０２は、ロータ１７２とステータ１７３とを含むステッピングモータとして構成されている。モータユニット１０２は、有底円筒状のスリーブ１７０の内方にロータ１７２を回転自在に支持するようにして構成されている。スリーブ１７０の外周には、励磁コイル１７１を収容したステータ１７３が設けられている。スリーブ１７０は、その下端開口部がボディ２０５に組み付けられており、ボディ２０５とともに第２制御弁６のボディを構成する。
【００６４】
ロータ１７２は、円筒状に形成された回転軸１７４と、その回転軸１７４の外周に配設されたマグネット１７６を備える。本実施形態では、マグネット１７６は２４極に磁化されている。回転軸１７４の内方にはモータユニット１０２のほぼ全長にわたる内部空間が形成されている。回転軸１７４の内周面の特定箇所には、軸線に平行に延びるガイド部１７８が設けられている。ガイド部１７８は、後述する回転ストッパと係合するための突部を形成するものであり、軸線に平行に延びる一つの突条により構成されている。
【００６５】
回転軸１７４の下端部はやや縮径され、その内周面に軸線に平行に延びる４つのガイド部１８０が設けられている。ガイド部１８０は、軸線に平行に延びる一対の突条により構成され、回転軸１７４の内周面に９０度おきに設けられている。この４つのガイド部１８０には、上述した弁作動体１３４の４つの脚部１５２が嵌合し、ロータ１７２と弁作動体１３４とが一体に回転できるようになっている。ただし、弁作動体１３４は、ロータ１７２に対する回転方向の相対変位は規制されるものの、そのガイド部１８０にそった軸線方向の変位は許容される。すなわち、弁作動体１３４は、ロータ１７２とともに回転しつつ弁体１３２の開閉方向に駆動される。
【００６６】
ロータ１７２の内方には、その軸線に沿って長尺状のシャフト１８２が配設されている。シャフト１８２は、その上端部がスリーブ１７０の底部中央に圧入されることにより片持ち状に固定され、ガイド部１７８に平行に内部空間に延在している。シャフト１８２は、弁作動体１３４と同一軸線上に配置されている。シャフト１８２には、そのほぼ全長にわたって延在する螺旋状のガイド部１８４が設けられている。ガイド部１８４は、コイル状の部材からなり、シャフト１８２の外面に嵌着されている。ガイド部１８４の上端部は折り返されて係止部１８６となっている。
【００６７】
ガイド部１８４には、螺旋状の回転ストッパ１８８が回転可能に係合している。回転ストッパ１８８は、ガイド部１８４に係合する螺旋状の係合部１９０と、回転軸１７４に支持される動力伝達部１９２とを有する。係合部１９０は一巻きコイルの形状をなし、その下端部に半径方向外向きに延出する動力伝達部１９２が連設されている。動力伝達部１９２の先端部がガイド部１７８に係合している。すなわち、動力伝達部１９２は、ガイド部１７８の一つの突条に当接して係止される。このため、回転ストッパ１８８は、回転軸１７４により回転方向の相対変位は規制されるが、ガイド部１７８に摺動しつつその軸線方向の変位が許容される。
【００６８】
すなわち、回転ストッパ１８８は、ロータ１７２と一体に回転し、その係合部１９０がガイド部１８４にそってガイドされることで、軸線方向に駆動される。ただし、回転ストッパ１８８の軸線方向の駆動範囲はガイド部１７８の両端に形成された係止部により規制される。同図には、回転ストッパ１８８が中間位置にある状態が示されている。回転ストッパ１８８が上方へ変位して係止部１８６に係止されると、その位置が上死点となる。回転ストッパ１８８が下方へ変位すると、その下死点にて係止される。
【００６９】
ロータ１７２は、その上端部がシャフト１８２に回転自在に支持され、下端部が軸受部１２６に回転自在に支持されている。具体的には、回転軸１７４の上端開口部を封止するように有底円筒状の端部部材１９４が設けられている。そして、その端部部材１９４の中央に設けられた円筒軸１９６の部分が、スリーブ１７０の底部に突設された円ボス部に支持されている。すなわち、軸受部１２６が一端側の軸受部となり、スリーブ１７０における円筒軸１９６との摺動部が他端側の軸受部となっている。
【００７０】
以上のように構成された第２制御弁６は、モータユニット１０２の駆動制御によってその弁開度を調整可能なステッピングモータ作動式の制御弁として機能する。すなわち、第２制御弁６による流量制御に際し、車両用冷暖房装置の図示しない制御部は、設定開度に応じたステッピングモータの駆動ステップ数を演算し、励磁コイル１７１に駆動電流（駆動パルス）を供給する。それによりロータ１７２が回転し、弁作動体１３４が回転駆動されて比例弁３３，３８の開閉状態および開度が調整される。一方、回転ストッパ１８８がガイド部１８４にそって駆動されることにより、各弁体の動作範囲が規制される。
【００７１】
図４は、比例弁３３が開弁状態となり、比例弁３８が閉弁状態となる場合を示している。すなわち、比例弁３８を閉弁状態に維持しつつ、第１弁２４４を開弁させることで比例弁３３の開度を調整する状態を示している。第２制御弁６は、例えば図２（Ａ），（Ｂ）に示した冷房運転時においてこのような状態をとる。このとき、逆止弁３９は開弁状態を維持する。
【００７２】
図５は、比例弁３３，３８が共に閉弁状態となる場合を示している。第２制御弁６は、例えば図３（Ｂ）の通常暖房運転時においてこのような状態をとり得る。すなわち、図４の状態からロータ１７２が一方向に回転駆動（正転）されると、第１弁２４４が閉じて比例弁３３が閉弁状態となる。このとき、第１導入ポート１１０から導入される冷媒圧力Ｐｉｎ１が低い場合には、図示のように逆止弁３９が閉弁する。
【００７３】
図６は、比例弁３３が閉弁状態となり、比例弁３８が開弁状態となる場合を示している。すなわち、図５の状態からロータ１７２が一方向にさらに回転駆動されると、弁作動体１３４が弁体２３４に当接してこれを下方に付勢し、第１弁２４４および第２弁２４６が閉じた状態で比例弁３８が開弁状態となる。なお、本実施形態における冷凍サイクルではシステムの運転上、特にこのような制御状態を設定していないが、図５の状態から図７の状態へ変位する過程で図６の状態が現れる。変形例においては、図示のような状態を維持する制御状態を設定してもよい。
【００７４】
図７は、比例弁３３，３８が共に開弁状態となる場合を示している。すなわち、比例弁３８を全開状態に維持しつつ、第２弁２４６を開弁させることで比例弁３３の開度を調整する状態を示している。第２制御弁６は、例えば図３（Ａ），（Ｃ）に示した暖房運転時においてこのような状態をとり得る。すなわち、図６の状態からロータ１７２が一方向にさらに回転駆動されると、弁体２３４の脚部２５６により受圧部材２４８が付勢されて第２弁２４６が開弁する。すなわち、比例弁３８を全開状態に維持しつつ、比例弁３３の開度が調整される。なお、ロータ１７２を他方向に回転駆動（逆転）すると、上述とは逆の弁開度制御状態が実現される。
【００７５】
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。
【００７６】
図８は、変形例に係る第２制御弁２０６の構成および動作を表す断面図である。なお、同図において上記実施形態の第２制御弁６と同様の構成部分については同一の符号を付している。本変形例においては、比例弁３８を開閉する弁体２９０が、本体２９２と弁体部２９４とを含み、弁体部２９４が弁座２５４に着脱する。一方、弁体部２９４は本体２９２に対して軸線方向に所定範囲で相対変位することができる。すなわち、弁体部２９４はリング状をなし、本体２９２の上部に外挿されている。弁体部２９４と本体２９２との間には、弁体部２９４を閉弁方向に付勢するスプリング２９６（「付勢部材」として機能する）が設けられている。
【００７７】
弁体部２９４は、通常はスプリング２９６の付勢力により上死点に位置するが、その前後差圧が設定値よりも大きくなると、スプリング２９６の付勢力に抗して開弁方向に変位する。このような構成により、比例弁３８において本体２９２が図示の閉弁位置にあっても、その前後差圧に応じて本体２９２が開弁方向に退避して圧力を逃がすことができる。これは、第２制御弁２０６を構成する全ての弁が閉弁されることで、それらによる閉空間の圧力が異常に高まることを防止するものである。
【００７８】
上記実施形態では、本発明の制御弁を電気自動車の車両用冷暖房装置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の車両用冷暖房装置に提供することが可能であることは言うまでもない。さらに、車両以外の冷暖房装置に適用することも可能である。
【００７９】
上記実施形態では、複合弁のアクチュエータとしてステッピングモータを採用する例を示したが、ソレノイド等により構成してもよい。
【符号の説明】
【００８０】
２ 圧縮機、 ３ 補助凝縮器、 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、 ９ 第３制御弁、 １０ 内部熱交換器、 ３０ 開閉弁、 ３１，３２，３３，３５，３６，３８ 比例弁、 ３９ 逆止弁、 １００ 車両用冷暖房装置、 １０２ モータユニット、 １３４ 弁作動体、 １７２ ロータ、 １７３ ステータ、 ２０１ 弁本体、 ２０５ ボディ、 ２０６ 第２制御弁、 ２３０，２３２，２３４，２３６ 弁体、 ２４４ 第１弁、 ２４６ 第２弁、 ２９０ 弁体、 ２９２ 本体、 ２９４ 弁体部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１内部通路および第２内部通路を有し、前記第１内部通路に設けられた第１弁と、前記第２内部通路に並列に設けられた第２弁および第３弁とを収容する共用のボディと、
前記第１弁、前記第２弁および前記第３弁の開度を電気的に制御するための共用のアクチュエータと、
前記第２弁の制御状態において前記第１弁および前記第３弁を閉弁状態に維持し、前記第３弁の制御状態において前記第１弁を全開状態に維持するとともに前記第２弁を閉弁状態に維持する作動切替機構と、
を備えることを特徴とする制御弁。
【請求項２】
前記作動切替機構は、
前記第１弁を開閉する第１弁体と、前記第２弁を開閉する第２弁体と、前記第３弁を開閉する第３弁体と、前記アクチュエータにより軸線方向に駆動される弁作動体とを同一軸線上に配置して構成され、
前記第２弁の開度を制御する際には、前記第２弁体と前記弁作動体とを一体変位可能に作動連結するとともに、前記第１弁体および前記第３弁体と前記弁作動体とを相対変位可能に連結解除し、
前記第３弁の開度を制御する際には、前記第１弁体および前記第３弁体と前記弁作動体とを作動連結するとともに、前記第２弁体と前記弁作動体との作動連結を解除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】
前記弁作動体は、
前記第１弁体に接離することにより前記第１弁体と作動連結または連結解除され、
前記第１弁体に作動連結された状態で、さらに前記第１弁体が前記第３弁体に接離することにより前記第３弁体と作動連結または連結解除されることを特徴とする請求項２に記載の制御弁。
【請求項４】
前記弁作動体は、
前記第１弁体を貫通する伝達部を有し、その伝達部が前記第２弁体に係合または係合解除されることにより前記第２弁体と作動連結または連結解除されることを特徴とする請求項２または３に記載の制御弁。
【請求項５】
前記アクチュエータとして、回転駆動されるロータを含むステッピングモータと、
前記ロータとともに回転し、その軸線周りの回転運動を前記弁作動体の軸線方向の並進運動に変換する作動変換機構と、
を備えることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の制御弁。
【請求項１】
第１内部通路および第２内部通路を有し、前記第１内部通路に設けられた第１弁と、前記第２内部通路に並列に設けられた第２弁および第３弁とを収容する共用のボディと、
前記第１弁、前記第２弁および前記第３弁の開度を電気的に制御するための共用のアクチュエータと、
前記第２弁の制御状態において前記第１弁および前記第３弁を閉弁状態に維持し、前記第３弁の制御状態において前記第１弁を全開状態に維持するとともに前記第２弁を閉弁状態に維持する作動切替機構と、
を備えることを特徴とする制御弁。
【請求項２】
前記作動切替機構は、
前記第１弁を開閉する第１弁体と、前記第２弁を開閉する第２弁体と、前記第３弁を開閉する第３弁体と、前記アクチュエータにより軸線方向に駆動される弁作動体とを同一軸線上に配置して構成され、
前記第２弁の開度を制御する際には、前記第２弁体と前記弁作動体とを一体変位可能に作動連結するとともに、前記第１弁体および前記第３弁体と前記弁作動体とを相対変位可能に連結解除し、
前記第３弁の開度を制御する際には、前記第１弁体および前記第３弁体と前記弁作動体とを作動連結するとともに、前記第２弁体と前記弁作動体との作動連結を解除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】
前記弁作動体は、
前記第１弁体に接離することにより前記第１弁体と作動連結または連結解除され、
前記第１弁体に作動連結された状態で、さらに前記第１弁体が前記第３弁体に接離することにより前記第３弁体と作動連結または連結解除されることを特徴とする請求項２に記載の制御弁。
【請求項４】
前記弁作動体は、
前記第１弁体を貫通する伝達部を有し、その伝達部が前記第２弁体に係合または係合解除されることにより前記第２弁体と作動連結または連結解除されることを特徴とする請求項２または３に記載の制御弁。
【請求項５】
前記アクチュエータとして、回転駆動されるロータを含むステッピングモータと、
前記ロータとともに回転し、その軸線周りの回転運動を前記弁作動体の軸線方向の並進運動に変換する作動変換機構と、
を備えることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の制御弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２２５４０５（Ｐ２０１２−２２５４０５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９２６４４（Ｐ２０１１−９２６４４）
【出願日】平成２３年４月１９日（２０１１．４．１９）
【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２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１９日（２０１１．４．１９）
【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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