制御弁
【課題】車両用冷暖房装置において蒸発器において過熱度が発生する領域を抑制して良好な作動を確保するために好適に用いられる制御弁を提供する。
【解決手段】ある態様の過熱度制御弁は、上流側から冷媒を導入する入口ポート５６と、下流側へ冷媒を導出する出口ポート５８と、その入口ポート５６と出口ポート５８とを連通する主弁孔６６とが設けられたボディ５０と、主弁孔６６に接離して弁開度を調整する主弁体７１を含む弁駆動体７０と、入口ポート５６から導入された冷媒の温度と圧力を感知し、その冷媒の過熱度が設定過熱度となるよう主弁体７１を開閉駆動するパワーエレメント８０と、を備える。パワーエレメント８０は、入口ポート５６から導入される冷媒に晒されるように設けられている。
【解決手段】ある態様の過熱度制御弁は、上流側から冷媒を導入する入口ポート５６と、下流側へ冷媒を導出する出口ポート５８と、その入口ポート５６と出口ポート５８とを連通する主弁孔６６とが設けられたボディ５０と、主弁孔６６に接離して弁開度を調整する主弁体７１を含む弁駆動体７０と、入口ポート５６から導入された冷媒の温度と圧力を感知し、その冷媒の過熱度が設定過熱度となるよう主弁体７１を開閉駆動するパワーエレメント８０と、を備える。パワーエレメント８０は、入口ポート５６から導入される冷媒に晒されるように設けられている。
【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、蒸発器に十分な冷媒が供給されず、その出口側の過熱度（スパーヒート）が過大となるようなことがあると、その蒸発器に温度ムラが生じてしまう。車両用冷暖房装置の冷媒循環回路には一般に潤滑用のオイルが循環されるが、蒸発器において過熱度の発生領域が大きくなってしまうと、蒸発器に温度ムラが生じるとともにその内部にオイルが滞留してしまうことも想定される。そうなると、圧縮機にも十分なオイルが供給されなくなり、その作動に支障をきたす可能性もある。
【０００６】
本発明の目的の一つは、車両用冷暖房装置において蒸発器において過熱度が発生する領域を抑制して良好な作動を確保するために好適に用いられる制御弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の制御弁は、上流側から冷媒を導入する入口ポートと、下流側へ冷媒を導出する出口ポートと、その入口ポートと出口ポートとを連通する主弁孔とが設けられたボディと、主弁孔に接離して弁開度を調整する主弁体を含む弁駆動体と、入口ポートから導入された冷媒の温度と圧力を感知し、その冷媒の過熱度が設定過熱度となるよう主弁体を開閉駆動する感温部と、を備える。そして、感温部が、入口ポートから導入される冷媒に晒されるように設けられている。
【０００８】
この態様の制御弁を冷凍サイクルにおける蒸発器の下流側に設けることにより、その蒸発器内の出口側に過熱度が発生したときには感温部がその過熱度を直接感知し、その過熱度を設定値に近づけるように動作する。このため、蒸発器の出口側の過熱度を適正に制御することができ、蒸発器内において過熱度が発生する領域を抑制してその良好な作動を確保できるようになる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車両用冷暖房装置において蒸発器において過熱度が発生する領域を抑制して良好な作動を確保するために好適に用いられる制御弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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】過熱度制御弁の具体的構成および動作を表す断面図である。
【図４】過熱度制御弁の具体的構成および動作を表す断面図である。
【図５】第２実施形態に係る制御弁ユニットの具体的構成を表す断面図である。
【図６】制御弁ユニットの動作過程を例示する断面図である。
【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。
【００１２】
［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。
【００１３】
車両用冷暖房装置１は、圧縮機２、室内凝縮器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。冷媒循環回路には、冷暖房を適切に制御するための各種制御弁が配設されている。
【００１４】
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。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→室内凝縮器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。第２冷媒循環通路は、圧縮機２→室内凝縮器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→室内凝縮器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冷媒循環通路が開放された場合と第２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１冷媒循環通路が開放された場合と第２冷媒循環通路が開放された場合とで切り替わる。
【００１６】
具体的には、圧縮機２の吐出室は第１通路２１を介して室内凝縮器３の入口に接続され、室内凝縮器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。そして、第２通路２２が室内凝縮器３寄りの分岐点と室外熱交換器５寄りの分岐点の２箇所においてそれぞれバイパス通路２５、バイパス通路２６に分岐されている。第２通路２２におけるその２箇所の分岐点の間には差圧弁３０が配設されている。
【００１７】
また、バイパス通路２５には過冷却度制御弁３２が設けられ、その下流側が第１分岐通路２７と第２分岐通路２８とに分岐している。第１分岐通路２７は蒸発器７につながり、第２分岐通路２８は室外熱交換器５につながっている。第１分岐通路２７と第２分岐通路２８との間には、過冷却度制御弁３６および差圧弁３８が配設されている。第４通路２４には過熱度制御弁４０が設けられている。バイパス通路２６には、開閉弁４２および過熱度制御弁４４が設けられている。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
蒸発器７は、車室内に配置され、内部を通過する冷媒を蒸発させる室内蒸発器として機能する。すなわち、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。
【００２３】
アキュムレータ８は、蒸発器から送出された冷媒を気液分離して溜めておく装置であり、液相部と気相部とを有する。このため、仮に蒸発器７から想定以上の液冷媒が導出されたとしても、その液冷媒を液相部に溜めおくことができ、気相部の冷媒を圧縮機２に導出することができる。その結果、圧縮機２の圧縮動作に支障をきたすこともない。一方、本実施形態では、その液相部の冷媒の一部を圧縮機２に供給できるようにされており、圧縮機２に必要量の潤滑オイルを戻すことができるようになっている。
【００２４】
差圧弁３０は、その前後差圧（室内凝縮器３の出口側圧力と室外熱交換器５の入口側圧力との差圧）が供給電流値に応じた設定差圧となるよう自律的に動作する定差圧弁（電磁弁）である。本実施形態では、差圧弁３０の弁部を駆動するアクチュエータとしてソレノイドを用いるが、ステッピングモータ等の電動機を用いてもよい。差圧弁３０は冷房運転時に駆動されて差圧制御を実行し、室内凝縮器３における凝縮圧力を室外熱交換器５における凝縮圧力よりも設定差圧分高く維持し、それにより室内凝縮器３における冷媒温度が過度に低下するのを防止する。具体的には、ドライバの足元を適度に暖められる程度の凝縮圧力（温度）が得られるようにするものである。
【００２５】
過冷却度制御弁３２は、室内凝縮器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」として機能するとともに、後述する特定暖房運転時においては室内凝縮器３から蒸発器７および室外熱交換器５へ供給される冷媒の総流量を調整する「総流量弁」としても機能する。なお、図示を省略するが、過冷却度制御弁３２は、上流側から冷媒を導入する入口ポートと、下流側へ冷媒を導出する出口ポートと、その入口ポートと出口ポートとを連通する弁孔とが設けられたボディと、弁孔に接離して弁開度を調整する弁体と、入口ポートから導入された冷媒の温度と圧力を感知し、室内凝縮器３の出口側の過冷却度が設定値となるよう弁体を開閉駆動する感温部とを備えるものでもよい。
【００２６】
過冷却度制御弁３２は、室内凝縮器３の出口側の過冷却度が設定値ＳＣよりも大きくなると開弁方向に動作し、室内凝縮器３を流れる冷媒の流量を増加させる。このように冷媒の流量が増加すると、室内凝縮器３における冷媒の単位流量あたりの凝縮能力が小さくなるため、その過冷却度は小さくなる方向に変化する。逆に、室内凝縮器３の出口側の過冷却度が設定値ＳＣよりも小さくなると、過冷却度制御弁３２は、閉弁方向に動作し、室内凝縮器３を流れる冷媒の流量を減少させる。このように冷媒の流量が減少すると、室内凝縮器３における冷媒の単位流量あたりの凝縮能力が大きくなるため、その過冷却度は大きくなる方向に変化する。このように、過冷却度制御弁３２は、その入口（室内凝縮器３の出口側）の過冷却度が設定値ＳＣとなるよう自律的に動作する。
【００２７】
比例弁３４は、三方向比例弁として構成され、バイパス通路２５から第１分岐通路２７と第２分岐通路２８とに分岐する分岐点に設けられている。すなわち、比例弁３４は、第１分岐通路２７の開度を制御する第１比例弁と、第２分岐通路２８の開度を制御する第２比例弁とを含む「複合弁」として構成されている。
【００２８】
第１比例弁は、その弁部の開度が制御されることにより第３冷媒循環通路の開度を調整する。第２比例弁は、その弁部の開度が制御されることにより第２冷媒循環通路の開度を調整する。第１比例弁と第２比例弁は、各弁部を構成する弁体が一体に設けられ、一つのアクチュエータにて同時にリニア制御される。それにより、各弁部の開度の比率が制御される。すなわち、後述する特定暖房運転時においては、過冷却度制御弁３２により蒸発器７および室外熱交換器５へ供給される冷媒の総流量が調整され、その総流量が比例弁３４によって設定された比率に振り分けられる。つまり、比例弁３４は、アクチュエータの駆動量に応じて冷媒の流量を振り分ける「振分弁」として機能する。比例弁３４のアクチュエータはソレノイドであってもよいし、ステッピングモータであってもよい。
【００２９】
過冷却度制御弁３６は、室外熱交換器５から導出された冷媒や、バイパス通路２５を介して供給された冷媒を絞り膨張させて蒸発器７側に導出する「膨張装置」として機能する。過冷却度制御弁３６は、冷房運転時において室外熱交換器５の出口側の過冷却度が予め設定された一定の過冷却度（設定値ＳＣ）に近づくよう冷媒の流れを制御する。本実施形態では、過冷却度制御弁３６として、その上流側の冷媒の温度と圧力を感知して弁部を駆動する感温部を有する機械式の制御弁が用いられる。
【００３０】
過冷却度制御弁３６は、冷房運転時において室外熱交換器５の出口側の過冷却度が設定値ＳＣよりも大きくなると開弁方向に動作し、室外熱交換器５を流れる冷媒の流量を増加させる。このように冷媒の流量が増加すると、室外熱交換器５における冷媒の単位流量あたりの凝縮能力が小さくなるため、その過冷却度は小さくなる方向に変化する。逆に、室外熱交換器５の出口側の過冷却度が設定値ＳＣよりも小さくなると、過冷却度制御弁３６は閉弁方向に動作し、室外熱交換器５を流れる冷媒の流量を減少させる。このように冷媒の流量が減少すると、室外熱交換器５における冷媒の単位流量あたりの凝縮能力が大きくなるため、その過冷却度は大きくなる方向に変化する。過冷却度制御弁３６は、その入口（室外熱交換器５の出口側）の過冷却度が設定値ＳＣとなるよう自律的に動作する。なお、本実施形態では過冷却度制御弁３６と過冷却度制御弁３２の過冷却度の設定値を等しくしたが、異なる設定値を設定してもよい。
【００３１】
なお、図示を省略するが、過冷却度制御弁３６は、上流側から冷媒を導入する入口ポートと、下流側へ冷媒を導出する出口ポートと、その入口ポートと出口ポートとを連通する弁孔とが設けられたボディと、弁孔に接離して弁開度を調整する弁体と、入口ポートから導入された冷媒の温度と圧力を感知し、室外熱交換器５の出口側の過冷却度が設定値となるよう弁体を開閉駆動する感温部とを備えるものでもよい。
【００３２】
差圧弁３８は、過冷却度制御弁３６の下流側に設けられている。差圧弁３８は、第３通路２３において過冷却度制御弁３６側への冷媒の逆流を防止する機械式の弁として構成され、その前後差圧が設定された開弁差圧以上となったときに開弁する。
【００３３】
過熱度制御弁４０は、蒸発器７の蒸発圧力を調整する「蒸発圧力調整弁」として機能し、蒸発器７の出口側に過熱度（スーパーヒート）が発生している場合、その過熱度が予め設定された一定の過熱度（設定過熱度ＳＨ）に近づくよう冷媒の流れを制御する。本実施形態では、過熱度制御弁４０として、蒸発器７の出口側の冷媒の温度と圧力を感知して弁部を駆動する感温部を有する機械式の制御弁が用いられる。過熱度制御弁４０は、感知した過熱度が設定過熱度ＳＨよりも大きければ弁開度を絞り、蒸発器７の蒸発圧力を上昇させることにより、蒸発器７を通過する冷媒と外部の空気との熱交換量を小さくし、それにより過熱度を小さくして設定過熱度ＳＨに近づける。逆に、感知された過熱度が設定過熱度ＳＨよりも小さければ、過熱度制御弁４０は、弁開度を大きくし、蒸発器７の蒸発圧力を低下させることにより、蒸発器７を通過する冷媒と外部の空気との熱交換量を大きくし、それにより過熱度を大きくして設定過熱度ＳＨに近づける。このように、過熱度制御弁４０は、蒸発器７の出口側の過熱度が設定過熱度ＳＨに近づくよう自律的に動作する。なお、過熱度制御弁４０の具体的構成については後述する。
【００３４】
開閉弁４２は、バイパス通路２６における過熱度制御弁４４の上流側に設けられている。開閉弁４２は、バイパス通路２６を開閉する弁部と、その弁部を駆動するソレノイドとを備える二方向電磁弁からなる。開閉弁４２の開弁によりバイパス通路２６を介したアキュムレータ８への冷媒の流れが許容される。本実施形態では、開閉弁４２として、ソレノイドへの通電有無によって弁部を開閉させる開閉弁（オン／オフ弁）が用いられる。なお、開閉弁４２の弁部を駆動するアクチュエータはソレノイドでなくてもよく、ステッピングモータ等の電動機であってもよい。また、本実施形態では、開閉弁４２をバイパス通路２６の中間部に設けているが、例えば第３通路２３におけるバイパス通路２６への分岐点に三方向切替弁として配設してもよい。
【００３５】
過熱度制御弁４４は、室外熱交換器５が室外蒸発器として機能するときにその蒸発圧力を調整する「蒸発圧力調整弁」として機能する。過熱度制御弁４４は、室外熱交換器５の出口側の過熱度が発生している場合に、その過熱度が予め設定された一定の過熱度（設定過熱度ＳＨ）に近づくよう冷媒の流れを制御する。本実施形態では、過熱度制御弁４４として、室外熱交換器５の出口側の冷媒の温度と圧力を感知して弁部を駆動する感温部を有する機械式の制御弁が用いられる。過熱度制御弁４４は、感知した過熱度が設定過熱度ＳＨよりも大きければ弁開度を絞り、室外熱交換器５の蒸発圧力を上昇させることにより、室外熱交換器５を通過する冷媒と外部の空気との熱交換量を小さくし、それにより過熱度を小さくして設定過熱度ＳＨに近づける。逆に、感知された過熱度が設定過熱度ＳＨよりも小さければ、過熱度制御弁４４は、弁開度を大きくし、室外熱交換器５の蒸発圧力を低下させることにより、室外熱交換器５を通過する冷媒と外部の空気との熱交換量を大きくし、それにより過熱度を大きくして設定過熱度ＳＨに近づける。このように、過熱度制御弁４４は、室外熱交換器５の出口側の過熱度が設定過熱度ＳＨに近づくよう自律的に動作する。なお、本実施形態では、過熱度制御弁４４の設定過熱度と過熱度制御弁４０の設定過熱度とを等しく設定しているが、両者を異なるように設定してもよい。
【００３６】
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、差圧弁３０、比例弁３４および開閉弁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。
【００３７】
制御部１００は、差圧弁３０や比例弁３４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差圧弁３０の設定差圧を決定し、差圧弁３０の前後差圧がその設定差圧となるよう各ソレノイドに電流を供給する。なお、変形例として差圧弁３０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、その差圧が設定差圧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。制御部１００はまた、所定の外部情報に基づいて比例弁３４の第１比例弁と第２比例弁との開度比率を決定し、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、変形例として比例弁３４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、そ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。
【００３８】
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、過冷却度制御弁３２の上流側は高圧の上流側圧力Ｐ１となり、比例弁３４における第１比例弁の下流側は低圧の下流側圧力Ｐ３となる。また、比例弁３４における第２比例弁の下流側で過冷却度制御弁３６の上流側は中間圧力Ｐ２となる。
【００３９】
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）は除湿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）は暖房運転時の状態を示している。ここでいう「除湿運転」は、車室内の除湿をメインとして運転状態であり、「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。
【００４０】
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。
【００４１】
図２（Ａ）に示すように、冷房運転時においては、差圧弁３０が開弁され、開閉弁４２が閉弁される。差圧弁３０は差圧制御を行わず全開状態とされる。開閉弁４２の閉弁によりバイパス通路２６が遮断されているため、圧縮機２から吐出冷媒は室外熱交換器５に導かれるようになる。このとき、室外熱交換器５は室外凝縮器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された冷媒は、室内凝縮器３、差圧弁３０、室外熱交換器５、過冷却度制御弁３６、蒸発器７、過熱度制御弁４０、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。なお、この場合は室内凝縮器３の下流側の圧力が高いため、過冷却度制御弁３２の弁構造によってはバイパス通路２５を介して冷媒が多少漏れる可能性はあるが、その場合には、その冷媒は、比例弁３４の第２比例弁および過冷却度制御弁３６を経由して蒸発器７に供給される。
【００４２】
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、室内凝縮器３および室外熱交換器５を経ることで凝縮され、過冷却度制御弁３６の上流側に供給される。そして、過冷却度制御弁３６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。このとき、過冷却度制御弁３６は、室外熱交換器５の出口側（ｅ点）の過冷却度が設定値ＳＣとなるように弁部の開度を自律的に調整する。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。
【００４３】
図２（Ｂ）に示すように、除湿運転時においては差圧弁３０が差圧制御を実行する。このため、差圧弁３０の前後差圧が設定差圧ΔＰとなるように制御され。その結果、室内凝縮器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。この場合も、過冷却度制御弁３６は、室外熱交換器５の出口側（ｅ点）の過冷却度が設定値ＳＣとなるように弁部の開度を自律的に調整する。
【００４４】
図２（Ｃ）に示すように、特定暖房運転時においては差圧弁３０が閉弁されて開閉弁４２が開弁される一方、比例弁３４の開度が制御される。すなわち、比例弁３４の第１比例弁と第２比例弁の開度比率が調整されることで、蒸発器７および室外熱交換器５に向かう冷媒の流量が振り分けられる。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、過冷却度制御弁３２、比例弁３４の第２比例弁、室外熱交換器５、開閉弁４２、過熱度制御弁４４、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に戻り、他方で室内凝縮器３、過冷却度制御弁３２、比例弁３４の第１比例弁、蒸発器７、過熱度制御弁４０、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。
【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。そして、過冷却度制御弁３２にて断熱膨張された冷温・低圧の気液二相冷媒が比例弁３４にて振り分けられる。振り分けられた冷媒の一方は、室外熱交換器５に供給されて蒸発し、他方は蒸発器７に供給されて蒸発する。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、比例弁３４の開度（つまり第１比例弁と第２比例弁の開度の比率）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。すなわち、比例弁３４の開度調整により蒸発器７へ供給される冷媒の総流量が調整され、過冷却度制御弁３２により室内凝縮器３の出口側の過冷却度が設定値ＳＣとなるように調整される。
【００４６】
この特定暖房運転においては除湿運転が良好に行われるが、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（Ｃ）に示すように、過冷却度制御弁３２により室内凝縮器３の出口における所定の過冷却度ＳＣが維持されることで（ｃ点）、室内凝縮器３における凝縮能力が適正に維持され、室外熱交換器５（室外蒸発器）および蒸発器７（室内蒸発器）のそれぞれにおいて効率の良い熱交換が行われる。このとき、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ため（ａ点）、蒸発器７の出口の冷媒の状態（ｇ点）は、室外熱交換器５の出口の冷媒の状態（ｄ点）とバランスするように変化する。すなわち、図示のように室外熱交換器５の出口側にて過熱度が発生している場合、蒸発器７の出口における冷媒の湿り度（ｇ点）は、室外熱交換器５の出口における冷媒の過熱度（ｄ点）とバランスする。また、逆に蒸発器７の出口側にて過熱度が発生している場合には、室外熱交換器５の出口における湿り度（（ｄ）点）が蒸発器７の出口のおける過熱度（（ｇ）点）とバランスするようになる。
【００４７】
図２（Ｄ）に示すように、暖房運転時においては比例弁３４の第１比例弁が閉弁され、第２比例弁が全開状態とされる。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、過冷却度制御弁３２、比例弁３４、室外熱交換器５、開閉弁４２、過熱度制御弁４４、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。
【００４８】
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、過冷却度制御弁３２にて断熱膨張されて冷温・低圧の気液二相冷媒となり、比例弁３４の第２比例弁を通過し、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、開閉弁４２、過熱度制御弁４４およびアキュムレータ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。
【００４９】
次に、本実施形態における過熱度制御弁の具体的構成および動作について説明する。図３および図４は、過熱度制御弁の具体的構成および動作を表す断面図である。図３は、過熱度制御弁の閉弁状態を示し、図４は過熱度制御弁の開弁状態を示している。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。
【００５０】
図３に示すように、本実施形態の過熱度制御弁４０，４４は、有底円筒状のボディ５０に主弁５２とパイロット弁５４とを同軸状に収容して構成される。ボディ５０の一方の側部には高圧の冷媒を導入する入口ポート５６が設けられ、他方の側部には低圧の冷媒を導出する出口ポート５８が設けられている。
【００５１】
ボディ５０の下半部には、有底円筒状の弁座形成部材６０が圧入されている。弁座形成部材６０の底部が、ボディ５０内を高圧側の圧力室６２と低圧側の圧力室６４とに区画している。弁座形成部材６０の底部中央には主弁孔６６が形成され、その上流側開口端部により主弁座６８が形成されている。圧力室６２には段付円筒状の弁駆動体７０が配設されている。弁駆動体７０の下部には主弁体７１が一体に設けられている。主弁体７１が主弁座６８に着脱することにより主弁５２を開閉する。弁座形成部材６０の出口ポート５８との対向面には内外を連通する連通孔が形成されている。
【００５２】
弁座形成部材６０とボディ５０との間にはシール用のＯリングが嵌着されているため、圧力室６２の冷媒が弁座形成部材６０とボディ５０との間隙を介して出口ポート５８に漏洩することは防止されている。ただし、弁座形成部材６０の底部には小断面のオリフィス６９（「リーク通路」として機能する）が設けられており、主弁５２の閉弁時においても圧力室６２から圧力室６４への所定流量の冷媒の流れが許容されている。
【００５３】
弁駆動体７０の下端部には、段付円筒状の区画部材７２が連設されている。区画部材７２は、圧力室６２と圧力室６４とを跨ぐように配設されている。区画部材７２は、その上端部が拡径して弁駆動体７０の下端開口部に圧入され、弁駆動体７０と一体に動作する。区画部材７２の下端部には半径方向外向きに延出するフランジ部７４が設けられ、ボディ５０の内周面に摺動可能に支持されている。フランジ部７４の外周面にはシール用のＯリングが嵌着されている。フランジ部７４と弁座形成部材６０との間には、区画部材７２を介して弁駆動体７０を主弁５２の閉弁方向に付勢するスプリング１０１（「付勢部材」として機能する）が介装されている。
【００５４】
ボディ５０の底部とフランジ部７４との間には背圧室７５が形成される。フランジ部７４には、背圧室７５と圧力室６４とを連通する小断面のオリフィス７６（「リーク通路」として機能する）が設けられている。弁駆動体７０は、フランジ部７４がボディ５０に摺動可能に支持されることで、主弁５２の開閉方向に安定に動作することができる。
【００５５】
ボディ５０の上半部には有底円筒状の封止部材７８が圧入され、ボディ５０の上端開口部は封止部材７８の底部により封止されている。封止部材７８は、シール用のＯリングを介装させた状態でボディ５０に圧入されており、封止部材７８とボディ５０との間隙を介した冷媒の漏洩が確実に防止されている。封止部材７８の入口ポート５６との対向面には内外を連通する連通孔が形成されている。
【００５６】
弁駆動体７０の上端部開口部を封止するようにパワーエレメント８０が設けられている。パワーエレメント８０は、入口ポート５６から導入される冷媒に晒されるよう圧力室６２に配設されており、その冷媒の温度と圧力を直接感知して動作し、パイロット弁５４ひいては主弁５２を開閉駆動するものである。なお、圧力室６２と圧力室６４とを主弁５２を介してつなぐ通路が「主通路」を構成し、圧力室６２と圧力室６４とをパイロット弁５４を介してつなぐ通路が「副通路」を構成する。
【００５７】
弁駆動体７０の内部には、半径方向内向きに延出した区画壁８２が設けられている。区画壁８２は圧力室６２と背圧室７５とを区画し、その環状の内周部によりパイロット弁孔８４が形成されている。そして、パイロット弁孔８４の圧力室６２側の開口端部によりパイロット弁座８６が形成されている。圧力室６２にはパイロット弁体８８が配設され、そのパイロット弁体８８がパイロット弁座８６に着脱してパイロット弁５４を開閉する。
【００５８】
弁駆動体７０の内方の区画壁８２と区画部材７２とに囲まれた空間が中間圧力室９０を形成している。パイロット弁孔８４を介して中間圧力室９０に導入された冷媒は、区画部材７２の内部に形成されたパイロット通路９２を介して背圧室７５に導入される。中間圧力室９０においては、弁駆動体７０にリング状のアジャスト部材９６が圧入されている。
【００５９】
中間圧力室９０には、有底円柱状の作動ロッド９８が設けられている。作動ロッド９８は、その一端側がパイロット弁孔８４を貫通してパイロット弁体８８に接続されている。すなわち、パイロット弁体８８の下半部には軸線方向に沿って挿通孔９９が形成され、作動ロッド９８の上半部が内挿されるように接続されている。作動ロッド９８の底部には、中間圧力室９０において冷媒を流通させるための連通孔９７が形成されている。作動ロッド９８の底部とアジャスト部材９６との間には、作動ロッド９８を介してパイロット弁体８８を開弁方向に付勢するスプリング１０２が介装されている。アジャスト部材９６の圧入量によりスプリング１０２の荷重が調整されている。
【００６０】
パイロット弁体８８は、下方に向かって段階的に縮径する段付円柱状をなし、その下端部がテーパ状に形成されてパイロット弁座８６に着脱する。パイロット弁体８８の軸線方向中間部は弁駆動体７０の上端部内周面に摺動可能に支持され、その外周面に形成された複数の連通溝１０４（同図には１つのみ表示）によってパイロット弁孔８４と圧力室６２とが連通されている。パイロット弁体８８は、円板状の底部にてパワーエレメント８０に接続されている。
【００６１】
パワーエレメント８０は、中空のハウジング１０６と、ハウジング１０６内を密閉空間Ｓ１と開放空間Ｓ２とに仕切るように配設されたダイアフラム１０８（「感圧部材」に該当する）とを含んで構成されている。ハウジング１０６は、アッパーハウジング１１０およびロアハウジング１１２からなる。ダイアフラム１０８は、ステンレス等の金属薄板からなる。パワーエレメント８０は、アッパーハウジング１１０とロアハウジング１１２との間にダイアフラム１０８を挟んだ状態でその接合部の外周に沿ってＴＩＧ溶接等が施されることにより形成される。パワーエレメント８０は、ロアハウジング１１２が弁駆動体７０の上端部に圧入されるようにして固定されている。
【００６２】
密閉空間Ｓ１は感温室を構成し、アッパーハウジング１１０内に基準圧力を保持するための基準ガスなどが充填された後、その上面中央に設けられた孔をボール状の封体１１４にて封止することにより密閉されている。本実施形態においては、基準ガスとして、冷凍サイクルを循環する冷媒ガス（ＨＦＣ−１３４ａ）と窒素ガスとの混合ガスが用いられる。なお、変形例においては、基準ガスとして、冷凍サイクルを循環する冷媒ガスと同種類のガスを用いてもよい。ダイアフラム１０８の下面にはパイロット弁体８８の上端面が当接する。ロアハウジング１１２の側部には開口部８５が設けられており、圧力室６２と開放空間Ｓ２とを連通させている。このため、ダイアフラム１０８の下面には、入口ポート５６を介して導入された上流側圧力Ｐinが付与されるようになる。
【００６３】
このような構成において、入口ポート５６を介して導入された上流側圧力Ｐinの冷媒は、一方で主弁５２を経て減圧膨張されて下流側圧力Ｐoutとなり、他方でパイロット弁５４を経て中間圧力室９０にて中間圧力Ｐｐとなり、パイロット通路９２を経て背圧室７５に導入される。そして、オリフィス７６を経て下流側圧力Ｐoutとなる。中間圧力Ｐｐは、パイロット弁５４の開閉状態によって変化する。
【００６４】
ここで、パワーエレメント８０は、圧力室６２の冷媒の温度と圧力を感知し、入口ポート５６を介して導入される冷媒の過熱度が設定値（例えば５deg）に近づくように動作し、弁部の開度を調整する。すなわち、過熱度制御弁４０のパワーエレメント８０は、その入口側（蒸発器７の出口側）に過熱度が生じている場合、その過熱度が設定過熱度ＳＨとなるように動作し、主弁５２の開度を調整する。また、過熱度制御弁４４のパワーエレメント８０は、その入口側（暖房運転時のおける室外熱交換器５の出口側）に過熱度が生じている場合、その過熱度が設定過熱度ＳＨとなるように動作し、主弁５２の開度を調整する。
【００６５】
弁駆動体７０は、区画部材７２と一体に動作し、上流側圧力Ｐinと中間圧力Ｐｐとの差圧（Ｐin−Ｐｐ）による閉弁方向の力、中間圧力Ｐｐと下流側圧力Ｐoutとの差圧（Ｐｐ−Ｐout）による開弁方向の力、スプリング１０１による閉弁方向の付勢力とが釣り合う位置にて静止する。その力の釣り合いに際し、中間圧力Ｐｐは、パワーエレメント８０の動作によるパイロット弁５４の開閉状態に応じて変化する。パワーエレメント８０の基準圧力室の圧力は、入口ポート５６から導入される冷媒の過熱度に対応して変化する。それにより、入口ポート５６から導入される冷媒の過熱度が設定過熱度ＳＨに近づくようパイロット弁５４の開度が変化し、主弁５２の開度が調整される。
【００６６】
すなわち、図４に示すような過熱度の制御状態において、上流側の過熱度が設定過熱度ＳＨよりも大きくなると、パワーエレメント８０が高温を感知してパイロット弁５４の閉弁方向に動作する。その結果、パイロット弁５４の弁開度が小さくなるため中間圧力Ｐｐが減少し、弁駆動体７０が閉弁方向に動作する。その結果、上流側圧力Ｐinが上昇するため、その上流側での熱交換量が少なくなり、過熱度が小さくなる方向に変化する。
【００６７】
逆に、過熱度が設定過熱度ＳＨよりも小さくなると、パワーエレメント８０が低温を感知してパイロット弁５４の開弁方向に動作する。その結果、パイロット弁５４の弁開度が大きくなるため中間圧力Ｐｐが上昇し、弁駆動体７０が開弁方向に動作する。その結果、上流側圧力Ｐinが低下するため、その上流側での熱交換量が増加し、過熱度が大きくなる方向に変化する。このようにして過熱度が設定過熱度ＳＨに保たれるようになる。
【００６８】
［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、開閉弁と過熱度制御弁とが制御弁ユニットとして一体に構成された点を除き、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５は、第２実施形態に係る制御弁ユニットの具体的構成を表す断面図である。
【００６９】
本実施形態の制御弁ユニットは、共用のボディ２５０に、開閉弁４２および過熱度制御弁２４４（第１実施形態の過熱度制御弁４４に対応）が組み付けられて構成される。ボディ２５０の側部には、入口ポート２５６および出口ポート５８が設けられている。入口ポート２５６には室外熱交換器５につながる配管が接続され、出口ポート５８にはアキュムレータ８につながる配管が接続される。
【００７０】
開閉弁４２は、通電の有無により開閉するパイロット作動式の制御弁として構成されている。開閉弁４２は、主弁１１５とパイロット弁１１６とを有する。パイロット弁１１６の開閉によって背圧室１１８の圧力が変化することにより、主弁１１５が開弁方向または閉弁方向に駆動される。パイロット弁１１６は、ソレノイド１１１により開閉駆動される。開閉弁４２は、ソレノイド１１１がオフの状態では閉弁状態となる。一方、ソレノイド１１１がオンにされると、パイロット弁１１６が開弁されて背圧室１１８の冷媒が圧力室６４に導出されるため、主弁１１５が開弁方向に駆動される。なお、この開閉弁４２が開閉する弁孔２１０が過熱度制御弁２４４の入口ポート５６として機能することになる。
【００７１】
一方、本実施形態の過熱度制御弁２４４は、第１実施形態の過熱度制御弁４４と異なる構成部分を有する。すなわち、過熱度制御弁２４４は、弁座形成部材６０に固定されたボディ２６０を有し、パワーエレメント８０がボディ２６０に固定されている。したがって、パワーエレメント８０は、主弁２５２の開閉動作に伴って動作することはない。本実施形態においても、パワーエレメント８０が入口ポート５６から導入される冷媒に晒されるよう圧力室６２に配設されており、その冷媒の温度と圧力を直接感知して動作する。
【００７２】
弁駆動体２７０は、ボディ２６０に対して近接または離間する方向に動作し、区画部材としても機能する。弁駆動体２７０は、その上端部に設けられたフランジ部７４が弁座形成部材６０に摺動することで主弁２５２の開閉方向に動作する。弁駆動体２７０の上端部とボディ２６０との間に背圧室７５が形成される。主弁体７１は、弁駆動体２７０の下端部に設けられ、主弁孔６６に挿抜されることにより主弁２５２を開閉するスプール弁として機能する。
【００７３】
主弁体７１と主弁孔６６との間には主弁２５２の閉弁時においても所定のクリアランスが形成され、そのクリアランスが圧力室６２から圧力室６４への所定流量の冷媒の漏洩を許容するリーク通路として機能する。主弁体７１には、また、パイロット通路９２と圧力室６４とを連通させるオリフィス７６が形成されている。弁駆動体２７０と弁座形成部材６０との間には、弁駆動体２７０を主弁２５２の閉弁方向に付勢するスプリング１０１が介装されている。
【００７４】
次に、本実施形態の制御弁ユニットの主要な動作について説明する。図５および図６は、制御弁ユニットの動作過程を例示する断面図である。図５は、開閉弁４２が開弁する一方、過熱度制御弁２４４が閉弁した状態を示している。図６は、開閉弁４２が開弁する一方、過熱度制御弁２４４が開弁した状態を示している。
【００７５】
室外熱交換器５を室外蒸発器として機能させるために開閉弁４２を開弁させたときに室外熱交換器５の出口側に過熱度が生じている場合、その過熱度が設定過熱度ＳＨよりも相当大きければ、図５に示すように、過熱度制御弁２４４は閉弁状態となる。ただし、主弁体７１と主弁孔６６とのクリアランスを介して所定流量の冷媒の漏洩は許容される。
【００７６】
一方、室外熱交換器５の出口側の過熱度が設定過熱度ＳＨ付近にある場合、図６に示すように、過熱度制御弁２４４は開弁状態となり、その過熱度が設定過熱度ＳＨとなるよう自律的に動作する。すなわち、過熱度が設定過熱度ＳＨよりも大きくなると、パワーエレメント８０が高温を感知してパイロット弁５４の閉弁方向に動作する。一方、背圧室７５の冷媒はオリフィス７６を介して導出されるため、中間圧力Ｐｐが減少する。その結果、スプリング１０１の付勢力によって弁駆動体２７０が閉弁方向に動作する。その結果、上流側圧力Ｐinが上昇するため、その上流側での熱交換量が少なくなり、過熱度が小さくなる方向に変化する。
【００７７】
逆に、過熱度が設定過熱度ＳＨよりも小さくなると、パワーエレメント８０が低温を感知してパイロット弁５４の開弁方向に動作し、パイロット弁５４の弁開度が大きくなる。そのパイロット弁５４の弁開度はオリフィス７６の流路断面よりも相当大きくなるため、中間圧力Ｐｐが速やかに上昇し、弁駆動体２７０が開弁方向に動作する。その結果、上流側圧力Ｐinが低下するため、その上流側での熱交換量が増加し、過熱度が大きくなる方向に変化する。このようにして過熱度が設定過熱度ＳＨに保たれるようになる。
【００７８】
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。
【００７９】
上記第１実施形態においては、過熱度制御弁２４４の構造を第１実施形態の過熱度制御弁４４に代えて適用する例を示したが、過熱度制御弁４０に代えて適用してもよい。
【００８０】
上記実施形態では、冷凍サイクルとして、室内凝縮器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、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る例を示した。変形例においては、室内凝縮器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、蒸発器７と室外熱交換器５とが蒸発器として直列に動作可能に構成される冷凍サイクルに対して上記実施形態の過熱度制御弁を適用してもよい。あるいは、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、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る冷凍サイクルに対して上記実施形態の過熱度制御弁を適用してもよい。
【００８１】
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。
【００８２】
上記実施形態の過熱度制御弁４０，４４においては、冷媒の圧力と温度を感知する感圧部材としてダイアフラムを用いる例を示した。感圧部材としてはこのほか、ベローズ等のように圧力を感知して伸縮するものを採用することもできる。しかし、過冷却度制御弁のコンパクト化を実現するうえでは薄膜状の感圧部材であるダイアフラムを採用するほうが好ましい。
【符号の説明】
【００８３】
１ 車両用冷暖房装置、 ２ 圧縮機、 ３ 室内凝縮器、 ５ 室外熱交換器、 ７ 蒸発器、 ８ アキュムレータ、 ２１ 第１通路、 ２２ 第２通路、 ２３ 第３通路、 ２４ 第４通路、 ２５，２６ バイパス通路、 ２７ 第１分岐通路、 ２８ 第２分岐通路、 ３０ 差圧弁、 ３２ 過冷却度制御弁、 ３４ 比例弁、 ３６ 過冷却度制御弁、 ３８ 差圧弁、 ４０ 過熱度制御弁、 ４２ 開閉弁、 ４４ 過熱度制御弁、 ５０ ボディ、 ５２ 主弁、 ５４ パイロット弁、 ５６ 入口ポート、 ５８ 出口ポート、 ６０ 弁座形成部材、 ６２，６４ 圧力室、 ６６ 主弁孔、 ６８ 主弁座、 ６９ オリフィス、 ７０ 弁駆動体、 ７１ 主弁体、 ７２ 区画部材、 ７４ フランジ部、 ７５ 背圧室、 ７６ オリフィス、 ８０ パワーエレメント、 ８４ パイロット弁孔、 ８６ パイロット弁座、 ８８ パイロット弁体、 ９０ 中間圧力室、 ９２ パイロット通路、 ９８ 作動ロッド、 １００ 制御部、 １０８ ダイアフラム、 １１１ ソレノイド、 １１５ 主弁、 １１６ パイロット弁、 １１８ 背圧室、 ２１０ 弁孔、 ２４４ 過熱度制御弁、 ２５０ ボディ、 ２５２ 主弁、 ２５６ 入口ポート、 ２６０ ボディ、 ２７０ 弁駆動体、 Ｓ１ 密閉空間、 Ｓ２ 開放空間。
【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、蒸発器に十分な冷媒が供給されず、その出口側の過熱度（スパーヒート）が過大となるようなことがあると、その蒸発器に温度ムラが生じてしまう。車両用冷暖房装置の冷媒循環回路には一般に潤滑用のオイルが循環されるが、蒸発器において過熱度の発生領域が大きくなってしまうと、蒸発器に温度ムラが生じるとともにその内部にオイルが滞留してしまうことも想定される。そうなると、圧縮機にも十分なオイルが供給されなくなり、その作動に支障をきたす可能性もある。
【０００６】
本発明の目的の一つは、車両用冷暖房装置において蒸発器において過熱度が発生する領域を抑制して良好な作動を確保するために好適に用いられる制御弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の制御弁は、上流側から冷媒を導入する入口ポートと、下流側へ冷媒を導出する出口ポートと、その入口ポートと出口ポートとを連通する主弁孔とが設けられたボディと、主弁孔に接離して弁開度を調整する主弁体を含む弁駆動体と、入口ポートから導入された冷媒の温度と圧力を感知し、その冷媒の過熱度が設定過熱度となるよう主弁体を開閉駆動する感温部と、を備える。そして、感温部が、入口ポートから導入される冷媒に晒されるように設けられている。
【０００８】
この態様の制御弁を冷凍サイクルにおける蒸発器の下流側に設けることにより、その蒸発器内の出口側に過熱度が発生したときには感温部がその過熱度を直接感知し、その過熱度を設定値に近づけるように動作する。このため、蒸発器の出口側の過熱度を適正に制御することができ、蒸発器内において過熱度が発生する領域を抑制してその良好な作動を確保できるようになる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車両用冷暖房装置において蒸発器において過熱度が発生する領域を抑制して良好な作動を確保するために好適に用いられる制御弁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【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】過熱度制御弁の具体的構成および動作を表す断面図である。
【図４】過熱度制御弁の具体的構成および動作を表す断面図である。
【図５】第２実施形態に係る制御弁ユニットの具体的構成を表す断面図である。
【図６】制御弁ユニットの動作過程を例示する断面図である。
【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。
【００１２】
［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。
【００１３】
車両用冷暖房装置１は、圧縮機２、室内凝縮器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。冷媒循環回路には、冷暖房を適切に制御するための各種制御弁が配設されている。
【００１４】
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。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→室内凝縮器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。第２冷媒循環通路は、圧縮機２→室内凝縮器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→室内凝縮器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冷媒循環通路が開放された場合と第２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１冷媒循環通路が開放された場合と第２冷媒循環通路が開放された場合とで切り替わる。
【００１６】
具体的には、圧縮機２の吐出室は第１通路２１を介して室内凝縮器３の入口に接続され、室内凝縮器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。そして、第２通路２２が室内凝縮器３寄りの分岐点と室外熱交換器５寄りの分岐点の２箇所においてそれぞれバイパス通路２５、バイパス通路２６に分岐されている。第２通路２２におけるその２箇所の分岐点の間には差圧弁３０が配設されている。
【００１７】
また、バイパス通路２５には過冷却度制御弁３２が設けられ、その下流側が第１分岐通路２７と第２分岐通路２８とに分岐している。第１分岐通路２７は蒸発器７につながり、第２分岐通路２８は室外熱交換器５につながっている。第１分岐通路２７と第２分岐通路２８との間には、過冷却度制御弁３６および差圧弁３８が配設されている。第４通路２４には過熱度制御弁４０が設けられている。バイパス通路２６には、開閉弁４２および過熱度制御弁４４が設けられている。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
蒸発器７は、車室内に配置され、内部を通過する冷媒を蒸発させる室内蒸発器として機能する。すなわち、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。
【００２３】
アキュムレータ８は、蒸発器から送出された冷媒を気液分離して溜めておく装置であり、液相部と気相部とを有する。このため、仮に蒸発器７から想定以上の液冷媒が導出されたとしても、その液冷媒を液相部に溜めおくことができ、気相部の冷媒を圧縮機２に導出することができる。その結果、圧縮機２の圧縮動作に支障をきたすこともない。一方、本実施形態では、その液相部の冷媒の一部を圧縮機２に供給できるようにされており、圧縮機２に必要量の潤滑オイルを戻すことができるようになっている。
【００２４】
差圧弁３０は、その前後差圧（室内凝縮器３の出口側圧力と室外熱交換器５の入口側圧力との差圧）が供給電流値に応じた設定差圧となるよう自律的に動作する定差圧弁（電磁弁）である。本実施形態では、差圧弁３０の弁部を駆動するアクチュエータとしてソレノイドを用いるが、ステッピングモータ等の電動機を用いてもよい。差圧弁３０は冷房運転時に駆動されて差圧制御を実行し、室内凝縮器３における凝縮圧力を室外熱交換器５における凝縮圧力よりも設定差圧分高く維持し、それにより室内凝縮器３における冷媒温度が過度に低下するのを防止する。具体的には、ドライバの足元を適度に暖められる程度の凝縮圧力（温度）が得られるようにするものである。
【００２５】
過冷却度制御弁３２は、室内凝縮器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」として機能するとともに、後述する特定暖房運転時においては室内凝縮器３から蒸発器７および室外熱交換器５へ供給される冷媒の総流量を調整する「総流量弁」としても機能する。なお、図示を省略するが、過冷却度制御弁３２は、上流側から冷媒を導入する入口ポートと、下流側へ冷媒を導出する出口ポートと、その入口ポートと出口ポートとを連通する弁孔とが設けられたボディと、弁孔に接離して弁開度を調整する弁体と、入口ポートから導入された冷媒の温度と圧力を感知し、室内凝縮器３の出口側の過冷却度が設定値となるよう弁体を開閉駆動する感温部とを備えるものでもよい。
【００２６】
過冷却度制御弁３２は、室内凝縮器３の出口側の過冷却度が設定値ＳＣよりも大きくなると開弁方向に動作し、室内凝縮器３を流れる冷媒の流量を増加させる。このように冷媒の流量が増加すると、室内凝縮器３における冷媒の単位流量あたりの凝縮能力が小さくなるため、その過冷却度は小さくなる方向に変化する。逆に、室内凝縮器３の出口側の過冷却度が設定値ＳＣよりも小さくなると、過冷却度制御弁３２は、閉弁方向に動作し、室内凝縮器３を流れる冷媒の流量を減少させる。このように冷媒の流量が減少すると、室内凝縮器３における冷媒の単位流量あたりの凝縮能力が大きくなるため、その過冷却度は大きくなる方向に変化する。このように、過冷却度制御弁３２は、その入口（室内凝縮器３の出口側）の過冷却度が設定値ＳＣとなるよう自律的に動作する。
【００２７】
比例弁３４は、三方向比例弁として構成され、バイパス通路２５から第１分岐通路２７と第２分岐通路２８とに分岐する分岐点に設けられている。すなわち、比例弁３４は、第１分岐通路２７の開度を制御する第１比例弁と、第２分岐通路２８の開度を制御する第２比例弁とを含む「複合弁」として構成されている。
【００２８】
第１比例弁は、その弁部の開度が制御されることにより第３冷媒循環通路の開度を調整する。第２比例弁は、その弁部の開度が制御されることにより第２冷媒循環通路の開度を調整する。第１比例弁と第２比例弁は、各弁部を構成する弁体が一体に設けられ、一つのアクチュエータにて同時にリニア制御される。それにより、各弁部の開度の比率が制御される。すなわち、後述する特定暖房運転時においては、過冷却度制御弁３２により蒸発器７および室外熱交換器５へ供給される冷媒の総流量が調整され、その総流量が比例弁３４によって設定された比率に振り分けられる。つまり、比例弁３４は、アクチュエータの駆動量に応じて冷媒の流量を振り分ける「振分弁」として機能する。比例弁３４のアクチュエータはソレノイドであってもよいし、ステッピングモータであってもよい。
【００２９】
過冷却度制御弁３６は、室外熱交換器５から導出された冷媒や、バイパス通路２５を介して供給された冷媒を絞り膨張させて蒸発器７側に導出する「膨張装置」として機能する。過冷却度制御弁３６は、冷房運転時において室外熱交換器５の出口側の過冷却度が予め設定された一定の過冷却度（設定値ＳＣ）に近づくよう冷媒の流れを制御する。本実施形態では、過冷却度制御弁３６として、その上流側の冷媒の温度と圧力を感知して弁部を駆動する感温部を有する機械式の制御弁が用いられる。
【００３０】
過冷却度制御弁３６は、冷房運転時において室外熱交換器５の出口側の過冷却度が設定値ＳＣよりも大きくなると開弁方向に動作し、室外熱交換器５を流れる冷媒の流量を増加させる。このように冷媒の流量が増加すると、室外熱交換器５における冷媒の単位流量あたりの凝縮能力が小さくなるため、その過冷却度は小さくなる方向に変化する。逆に、室外熱交換器５の出口側の過冷却度が設定値ＳＣよりも小さくなると、過冷却度制御弁３６は閉弁方向に動作し、室外熱交換器５を流れる冷媒の流量を減少させる。このように冷媒の流量が減少すると、室外熱交換器５における冷媒の単位流量あたりの凝縮能力が大きくなるため、その過冷却度は大きくなる方向に変化する。過冷却度制御弁３６は、その入口（室外熱交換器５の出口側）の過冷却度が設定値ＳＣとなるよう自律的に動作する。なお、本実施形態では過冷却度制御弁３６と過冷却度制御弁３２の過冷却度の設定値を等しくしたが、異なる設定値を設定してもよい。
【００３１】
なお、図示を省略するが、過冷却度制御弁３６は、上流側から冷媒を導入する入口ポートと、下流側へ冷媒を導出する出口ポートと、その入口ポートと出口ポートとを連通する弁孔とが設けられたボディと、弁孔に接離して弁開度を調整する弁体と、入口ポートから導入された冷媒の温度と圧力を感知し、室外熱交換器５の出口側の過冷却度が設定値となるよう弁体を開閉駆動する感温部とを備えるものでもよい。
【００３２】
差圧弁３８は、過冷却度制御弁３６の下流側に設けられている。差圧弁３８は、第３通路２３において過冷却度制御弁３６側への冷媒の逆流を防止する機械式の弁として構成され、その前後差圧が設定された開弁差圧以上となったときに開弁する。
【００３３】
過熱度制御弁４０は、蒸発器７の蒸発圧力を調整する「蒸発圧力調整弁」として機能し、蒸発器７の出口側に過熱度（スーパーヒート）が発生している場合、その過熱度が予め設定された一定の過熱度（設定過熱度ＳＨ）に近づくよう冷媒の流れを制御する。本実施形態では、過熱度制御弁４０として、蒸発器７の出口側の冷媒の温度と圧力を感知して弁部を駆動する感温部を有する機械式の制御弁が用いられる。過熱度制御弁４０は、感知した過熱度が設定過熱度ＳＨよりも大きければ弁開度を絞り、蒸発器７の蒸発圧力を上昇させることにより、蒸発器７を通過する冷媒と外部の空気との熱交換量を小さくし、それにより過熱度を小さくして設定過熱度ＳＨに近づける。逆に、感知された過熱度が設定過熱度ＳＨよりも小さければ、過熱度制御弁４０は、弁開度を大きくし、蒸発器７の蒸発圧力を低下させることにより、蒸発器７を通過する冷媒と外部の空気との熱交換量を大きくし、それにより過熱度を大きくして設定過熱度ＳＨに近づける。このように、過熱度制御弁４０は、蒸発器７の出口側の過熱度が設定過熱度ＳＨに近づくよう自律的に動作する。なお、過熱度制御弁４０の具体的構成については後述する。
【００３４】
開閉弁４２は、バイパス通路２６における過熱度制御弁４４の上流側に設けられている。開閉弁４２は、バイパス通路２６を開閉する弁部と、その弁部を駆動するソレノイドとを備える二方向電磁弁からなる。開閉弁４２の開弁によりバイパス通路２６を介したアキュムレータ８への冷媒の流れが許容される。本実施形態では、開閉弁４２として、ソレノイドへの通電有無によって弁部を開閉させる開閉弁（オン／オフ弁）が用いられる。なお、開閉弁４２の弁部を駆動するアクチュエータはソレノイドでなくてもよく、ステッピングモータ等の電動機であってもよい。また、本実施形態では、開閉弁４２をバイパス通路２６の中間部に設けているが、例えば第３通路２３におけるバイパス通路２６への分岐点に三方向切替弁として配設してもよい。
【００３５】
過熱度制御弁４４は、室外熱交換器５が室外蒸発器として機能するときにその蒸発圧力を調整する「蒸発圧力調整弁」として機能する。過熱度制御弁４４は、室外熱交換器５の出口側の過熱度が発生している場合に、その過熱度が予め設定された一定の過熱度（設定過熱度ＳＨ）に近づくよう冷媒の流れを制御する。本実施形態では、過熱度制御弁４４として、室外熱交換器５の出口側の冷媒の温度と圧力を感知して弁部を駆動する感温部を有する機械式の制御弁が用いられる。過熱度制御弁４４は、感知した過熱度が設定過熱度ＳＨよりも大きければ弁開度を絞り、室外熱交換器５の蒸発圧力を上昇させることにより、室外熱交換器５を通過する冷媒と外部の空気との熱交換量を小さくし、それにより過熱度を小さくして設定過熱度ＳＨに近づける。逆に、感知された過熱度が設定過熱度ＳＨよりも小さければ、過熱度制御弁４４は、弁開度を大きくし、室外熱交換器５の蒸発圧力を低下させることにより、室外熱交換器５を通過する冷媒と外部の空気との熱交換量を大きくし、それにより過熱度を大きくして設定過熱度ＳＨに近づける。このように、過熱度制御弁４４は、室外熱交換器５の出口側の過熱度が設定過熱度ＳＨに近づくよう自律的に動作する。なお、本実施形態では、過熱度制御弁４４の設定過熱度と過熱度制御弁４０の設定過熱度とを等しく設定しているが、両者を異なるように設定してもよい。
【００３６】
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、差圧弁３０、比例弁３４および開閉弁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。
【００３７】
制御部１００は、差圧弁３０や比例弁３４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差圧弁３０の設定差圧を決定し、差圧弁３０の前後差圧がその設定差圧となるよう各ソレノイドに電流を供給する。なお、変形例として差圧弁３０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、その差圧が設定差圧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。制御部１００はまた、所定の外部情報に基づいて比例弁３４の第１比例弁と第２比例弁との開度比率を決定し、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、変形例として比例弁３４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、そ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。
【００３８】
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、過冷却度制御弁３２の上流側は高圧の上流側圧力Ｐ１となり、比例弁３４における第１比例弁の下流側は低圧の下流側圧力Ｐ３となる。また、比例弁３４における第２比例弁の下流側で過冷却度制御弁３６の上流側は中間圧力Ｐ２となる。
【００３９】
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）は除湿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）は暖房運転時の状態を示している。ここでいう「除湿運転」は、車室内の除湿をメインとして運転状態であり、「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。
【００４０】
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。
【００４１】
図２（Ａ）に示すように、冷房運転時においては、差圧弁３０が開弁され、開閉弁４２が閉弁される。差圧弁３０は差圧制御を行わず全開状態とされる。開閉弁４２の閉弁によりバイパス通路２６が遮断されているため、圧縮機２から吐出冷媒は室外熱交換器５に導かれるようになる。このとき、室外熱交換器５は室外凝縮器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された冷媒は、室内凝縮器３、差圧弁３０、室外熱交換器５、過冷却度制御弁３６、蒸発器７、過熱度制御弁４０、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。なお、この場合は室内凝縮器３の下流側の圧力が高いため、過冷却度制御弁３２の弁構造によってはバイパス通路２５を介して冷媒が多少漏れる可能性はあるが、その場合には、その冷媒は、比例弁３４の第２比例弁および過冷却度制御弁３６を経由して蒸発器７に供給される。
【００４２】
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、室内凝縮器３および室外熱交換器５を経ることで凝縮され、過冷却度制御弁３６の上流側に供給される。そして、過冷却度制御弁３６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。このとき、過冷却度制御弁３６は、室外熱交換器５の出口側（ｅ点）の過冷却度が設定値ＳＣとなるように弁部の開度を自律的に調整する。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。
【００４３】
図２（Ｂ）に示すように、除湿運転時においては差圧弁３０が差圧制御を実行する。このため、差圧弁３０の前後差圧が設定差圧ΔＰとなるように制御され。その結果、室内凝縮器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。この場合も、過冷却度制御弁３６は、室外熱交換器５の出口側（ｅ点）の過冷却度が設定値ＳＣとなるように弁部の開度を自律的に調整する。
【００４４】
図２（Ｃ）に示すように、特定暖房運転時においては差圧弁３０が閉弁されて開閉弁４２が開弁される一方、比例弁３４の開度が制御される。すなわち、比例弁３４の第１比例弁と第２比例弁の開度比率が調整されることで、蒸発器７および室外熱交換器５に向かう冷媒の流量が振り分けられる。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、過冷却度制御弁３２、比例弁３４の第２比例弁、室外熱交換器５、開閉弁４２、過熱度制御弁４４、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に戻り、他方で室内凝縮器３、過冷却度制御弁３２、比例弁３４の第１比例弁、蒸発器７、過熱度制御弁４０、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。
【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。そして、過冷却度制御弁３２にて断熱膨張された冷温・低圧の気液二相冷媒が比例弁３４にて振り分けられる。振り分けられた冷媒の一方は、室外熱交換器５に供給されて蒸発し、他方は蒸発器７に供給されて蒸発する。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、比例弁３４の開度（つまり第１比例弁と第２比例弁の開度の比率）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。すなわち、比例弁３４の開度調整により蒸発器７へ供給される冷媒の総流量が調整され、過冷却度制御弁３２により室内凝縮器３の出口側の過冷却度が設定値ＳＣとなるように調整される。
【００４６】
この特定暖房運転においては除湿運転が良好に行われるが、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（Ｃ）に示すように、過冷却度制御弁３２により室内凝縮器３の出口における所定の過冷却度ＳＣが維持されることで（ｃ点）、室内凝縮器３における凝縮能力が適正に維持され、室外熱交換器５（室外蒸発器）および蒸発器７（室内蒸発器）のそれぞれにおいて効率の良い熱交換が行われる。このとき、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ため（ａ点）、蒸発器７の出口の冷媒の状態（ｇ点）は、室外熱交換器５の出口の冷媒の状態（ｄ点）とバランスするように変化する。すなわち、図示のように室外熱交換器５の出口側にて過熱度が発生している場合、蒸発器７の出口における冷媒の湿り度（ｇ点）は、室外熱交換器５の出口における冷媒の過熱度（ｄ点）とバランスする。また、逆に蒸発器７の出口側にて過熱度が発生している場合には、室外熱交換器５の出口における湿り度（（ｄ）点）が蒸発器７の出口のおける過熱度（（ｇ）点）とバランスするようになる。
【００４７】
図２（Ｄ）に示すように、暖房運転時においては比例弁３４の第１比例弁が閉弁され、第２比例弁が全開状態とされる。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、過冷却度制御弁３２、比例弁３４、室外熱交換器５、開閉弁４２、過熱度制御弁４４、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。
【００４８】
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、過冷却度制御弁３２にて断熱膨張されて冷温・低圧の気液二相冷媒となり、比例弁３４の第２比例弁を通過し、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、開閉弁４２、過熱度制御弁４４およびアキュムレータ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。
【００４９】
次に、本実施形態における過熱度制御弁の具体的構成および動作について説明する。図３および図４は、過熱度制御弁の具体的構成および動作を表す断面図である。図３は、過熱度制御弁の閉弁状態を示し、図４は過熱度制御弁の開弁状態を示している。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。
【００５０】
図３に示すように、本実施形態の過熱度制御弁４０，４４は、有底円筒状のボディ５０に主弁５２とパイロット弁５４とを同軸状に収容して構成される。ボディ５０の一方の側部には高圧の冷媒を導入する入口ポート５６が設けられ、他方の側部には低圧の冷媒を導出する出口ポート５８が設けられている。
【００５１】
ボディ５０の下半部には、有底円筒状の弁座形成部材６０が圧入されている。弁座形成部材６０の底部が、ボディ５０内を高圧側の圧力室６２と低圧側の圧力室６４とに区画している。弁座形成部材６０の底部中央には主弁孔６６が形成され、その上流側開口端部により主弁座６８が形成されている。圧力室６２には段付円筒状の弁駆動体７０が配設されている。弁駆動体７０の下部には主弁体７１が一体に設けられている。主弁体７１が主弁座６８に着脱することにより主弁５２を開閉する。弁座形成部材６０の出口ポート５８との対向面には内外を連通する連通孔が形成されている。
【００５２】
弁座形成部材６０とボディ５０との間にはシール用のＯリングが嵌着されているため、圧力室６２の冷媒が弁座形成部材６０とボディ５０との間隙を介して出口ポート５８に漏洩することは防止されている。ただし、弁座形成部材６０の底部には小断面のオリフィス６９（「リーク通路」として機能する）が設けられており、主弁５２の閉弁時においても圧力室６２から圧力室６４への所定流量の冷媒の流れが許容されている。
【００５３】
弁駆動体７０の下端部には、段付円筒状の区画部材７２が連設されている。区画部材７２は、圧力室６２と圧力室６４とを跨ぐように配設されている。区画部材７２は、その上端部が拡径して弁駆動体７０の下端開口部に圧入され、弁駆動体７０と一体に動作する。区画部材７２の下端部には半径方向外向きに延出するフランジ部７４が設けられ、ボディ５０の内周面に摺動可能に支持されている。フランジ部７４の外周面にはシール用のＯリングが嵌着されている。フランジ部７４と弁座形成部材６０との間には、区画部材７２を介して弁駆動体７０を主弁５２の閉弁方向に付勢するスプリング１０１（「付勢部材」として機能する）が介装されている。
【００５４】
ボディ５０の底部とフランジ部７４との間には背圧室７５が形成される。フランジ部７４には、背圧室７５と圧力室６４とを連通する小断面のオリフィス７６（「リーク通路」として機能する）が設けられている。弁駆動体７０は、フランジ部７４がボディ５０に摺動可能に支持されることで、主弁５２の開閉方向に安定に動作することができる。
【００５５】
ボディ５０の上半部には有底円筒状の封止部材７８が圧入され、ボディ５０の上端開口部は封止部材７８の底部により封止されている。封止部材７８は、シール用のＯリングを介装させた状態でボディ５０に圧入されており、封止部材７８とボディ５０との間隙を介した冷媒の漏洩が確実に防止されている。封止部材７８の入口ポート５６との対向面には内外を連通する連通孔が形成されている。
【００５６】
弁駆動体７０の上端部開口部を封止するようにパワーエレメント８０が設けられている。パワーエレメント８０は、入口ポート５６から導入される冷媒に晒されるよう圧力室６２に配設されており、その冷媒の温度と圧力を直接感知して動作し、パイロット弁５４ひいては主弁５２を開閉駆動するものである。なお、圧力室６２と圧力室６４とを主弁５２を介してつなぐ通路が「主通路」を構成し、圧力室６２と圧力室６４とをパイロット弁５４を介してつなぐ通路が「副通路」を構成する。
【００５７】
弁駆動体７０の内部には、半径方向内向きに延出した区画壁８２が設けられている。区画壁８２は圧力室６２と背圧室７５とを区画し、その環状の内周部によりパイロット弁孔８４が形成されている。そして、パイロット弁孔８４の圧力室６２側の開口端部によりパイロット弁座８６が形成されている。圧力室６２にはパイロット弁体８８が配設され、そのパイロット弁体８８がパイロット弁座８６に着脱してパイロット弁５４を開閉する。
【００５８】
弁駆動体７０の内方の区画壁８２と区画部材７２とに囲まれた空間が中間圧力室９０を形成している。パイロット弁孔８４を介して中間圧力室９０に導入された冷媒は、区画部材７２の内部に形成されたパイロット通路９２を介して背圧室７５に導入される。中間圧力室９０においては、弁駆動体７０にリング状のアジャスト部材９６が圧入されている。
【００５９】
中間圧力室９０には、有底円柱状の作動ロッド９８が設けられている。作動ロッド９８は、その一端側がパイロット弁孔８４を貫通してパイロット弁体８８に接続されている。すなわち、パイロット弁体８８の下半部には軸線方向に沿って挿通孔９９が形成され、作動ロッド９８の上半部が内挿されるように接続されている。作動ロッド９８の底部には、中間圧力室９０において冷媒を流通させるための連通孔９７が形成されている。作動ロッド９８の底部とアジャスト部材９６との間には、作動ロッド９８を介してパイロット弁体８８を開弁方向に付勢するスプリング１０２が介装されている。アジャスト部材９６の圧入量によりスプリング１０２の荷重が調整されている。
【００６０】
パイロット弁体８８は、下方に向かって段階的に縮径する段付円柱状をなし、その下端部がテーパ状に形成されてパイロット弁座８６に着脱する。パイロット弁体８８の軸線方向中間部は弁駆動体７０の上端部内周面に摺動可能に支持され、その外周面に形成された複数の連通溝１０４（同図には１つのみ表示）によってパイロット弁孔８４と圧力室６２とが連通されている。パイロット弁体８８は、円板状の底部にてパワーエレメント８０に接続されている。
【００６１】
パワーエレメント８０は、中空のハウジング１０６と、ハウジング１０６内を密閉空間Ｓ１と開放空間Ｓ２とに仕切るように配設されたダイアフラム１０８（「感圧部材」に該当する）とを含んで構成されている。ハウジング１０６は、アッパーハウジング１１０およびロアハウジング１１２からなる。ダイアフラム１０８は、ステンレス等の金属薄板からなる。パワーエレメント８０は、アッパーハウジング１１０とロアハウジング１１２との間にダイアフラム１０８を挟んだ状態でその接合部の外周に沿ってＴＩＧ溶接等が施されることにより形成される。パワーエレメント８０は、ロアハウジング１１２が弁駆動体７０の上端部に圧入されるようにして固定されている。
【００６２】
密閉空間Ｓ１は感温室を構成し、アッパーハウジング１１０内に基準圧力を保持するための基準ガスなどが充填された後、その上面中央に設けられた孔をボール状の封体１１４にて封止することにより密閉されている。本実施形態においては、基準ガスとして、冷凍サイクルを循環する冷媒ガス（ＨＦＣ−１３４ａ）と窒素ガスとの混合ガスが用いられる。なお、変形例においては、基準ガスとして、冷凍サイクルを循環する冷媒ガスと同種類のガスを用いてもよい。ダイアフラム１０８の下面にはパイロット弁体８８の上端面が当接する。ロアハウジング１１２の側部には開口部８５が設けられており、圧力室６２と開放空間Ｓ２とを連通させている。このため、ダイアフラム１０８の下面には、入口ポート５６を介して導入された上流側圧力Ｐinが付与されるようになる。
【００６３】
このような構成において、入口ポート５６を介して導入された上流側圧力Ｐinの冷媒は、一方で主弁５２を経て減圧膨張されて下流側圧力Ｐoutとなり、他方でパイロット弁５４を経て中間圧力室９０にて中間圧力Ｐｐとなり、パイロット通路９２を経て背圧室７５に導入される。そして、オリフィス７６を経て下流側圧力Ｐoutとなる。中間圧力Ｐｐは、パイロット弁５４の開閉状態によって変化する。
【００６４】
ここで、パワーエレメント８０は、圧力室６２の冷媒の温度と圧力を感知し、入口ポート５６を介して導入される冷媒の過熱度が設定値（例えば５deg）に近づくように動作し、弁部の開度を調整する。すなわち、過熱度制御弁４０のパワーエレメント８０は、その入口側（蒸発器７の出口側）に過熱度が生じている場合、その過熱度が設定過熱度ＳＨとなるように動作し、主弁５２の開度を調整する。また、過熱度制御弁４４のパワーエレメント８０は、その入口側（暖房運転時のおける室外熱交換器５の出口側）に過熱度が生じている場合、その過熱度が設定過熱度ＳＨとなるように動作し、主弁５２の開度を調整する。
【００６５】
弁駆動体７０は、区画部材７２と一体に動作し、上流側圧力Ｐinと中間圧力Ｐｐとの差圧（Ｐin−Ｐｐ）による閉弁方向の力、中間圧力Ｐｐと下流側圧力Ｐoutとの差圧（Ｐｐ−Ｐout）による開弁方向の力、スプリング１０１による閉弁方向の付勢力とが釣り合う位置にて静止する。その力の釣り合いに際し、中間圧力Ｐｐは、パワーエレメント８０の動作によるパイロット弁５４の開閉状態に応じて変化する。パワーエレメント８０の基準圧力室の圧力は、入口ポート５６から導入される冷媒の過熱度に対応して変化する。それにより、入口ポート５６から導入される冷媒の過熱度が設定過熱度ＳＨに近づくようパイロット弁５４の開度が変化し、主弁５２の開度が調整される。
【００６６】
すなわち、図４に示すような過熱度の制御状態において、上流側の過熱度が設定過熱度ＳＨよりも大きくなると、パワーエレメント８０が高温を感知してパイロット弁５４の閉弁方向に動作する。その結果、パイロット弁５４の弁開度が小さくなるため中間圧力Ｐｐが減少し、弁駆動体７０が閉弁方向に動作する。その結果、上流側圧力Ｐinが上昇するため、その上流側での熱交換量が少なくなり、過熱度が小さくなる方向に変化する。
【００６７】
逆に、過熱度が設定過熱度ＳＨよりも小さくなると、パワーエレメント８０が低温を感知してパイロット弁５４の開弁方向に動作する。その結果、パイロット弁５４の弁開度が大きくなるため中間圧力Ｐｐが上昇し、弁駆動体７０が開弁方向に動作する。その結果、上流側圧力Ｐinが低下するため、その上流側での熱交換量が増加し、過熱度が大きくなる方向に変化する。このようにして過熱度が設定過熱度ＳＨに保たれるようになる。
【００６８】
［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、開閉弁と過熱度制御弁とが制御弁ユニットとして一体に構成された点を除き、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５は、第２実施形態に係る制御弁ユニットの具体的構成を表す断面図である。
【００６９】
本実施形態の制御弁ユニットは、共用のボディ２５０に、開閉弁４２および過熱度制御弁２４４（第１実施形態の過熱度制御弁４４に対応）が組み付けられて構成される。ボディ２５０の側部には、入口ポート２５６および出口ポート５８が設けられている。入口ポート２５６には室外熱交換器５につながる配管が接続され、出口ポート５８にはアキュムレータ８につながる配管が接続される。
【００７０】
開閉弁４２は、通電の有無により開閉するパイロット作動式の制御弁として構成されている。開閉弁４２は、主弁１１５とパイロット弁１１６とを有する。パイロット弁１１６の開閉によって背圧室１１８の圧力が変化することにより、主弁１１５が開弁方向または閉弁方向に駆動される。パイロット弁１１６は、ソレノイド１１１により開閉駆動される。開閉弁４２は、ソレノイド１１１がオフの状態では閉弁状態となる。一方、ソレノイド１１１がオンにされると、パイロット弁１１６が開弁されて背圧室１１８の冷媒が圧力室６４に導出されるため、主弁１１５が開弁方向に駆動される。なお、この開閉弁４２が開閉する弁孔２１０が過熱度制御弁２４４の入口ポート５６として機能することになる。
【００７１】
一方、本実施形態の過熱度制御弁２４４は、第１実施形態の過熱度制御弁４４と異なる構成部分を有する。すなわち、過熱度制御弁２４４は、弁座形成部材６０に固定されたボディ２６０を有し、パワーエレメント８０がボディ２６０に固定されている。したがって、パワーエレメント８０は、主弁２５２の開閉動作に伴って動作することはない。本実施形態においても、パワーエレメント８０が入口ポート５６から導入される冷媒に晒されるよう圧力室６２に配設されており、その冷媒の温度と圧力を直接感知して動作する。
【００７２】
弁駆動体２７０は、ボディ２６０に対して近接または離間する方向に動作し、区画部材としても機能する。弁駆動体２７０は、その上端部に設けられたフランジ部７４が弁座形成部材６０に摺動することで主弁２５２の開閉方向に動作する。弁駆動体２７０の上端部とボディ２６０との間に背圧室７５が形成される。主弁体７１は、弁駆動体２７０の下端部に設けられ、主弁孔６６に挿抜されることにより主弁２５２を開閉するスプール弁として機能する。
【００７３】
主弁体７１と主弁孔６６との間には主弁２５２の閉弁時においても所定のクリアランスが形成され、そのクリアランスが圧力室６２から圧力室６４への所定流量の冷媒の漏洩を許容するリーク通路として機能する。主弁体７１には、また、パイロット通路９２と圧力室６４とを連通させるオリフィス７６が形成されている。弁駆動体２７０と弁座形成部材６０との間には、弁駆動体２７０を主弁２５２の閉弁方向に付勢するスプリング１０１が介装されている。
【００７４】
次に、本実施形態の制御弁ユニットの主要な動作について説明する。図５および図６は、制御弁ユニットの動作過程を例示する断面図である。図５は、開閉弁４２が開弁する一方、過熱度制御弁２４４が閉弁した状態を示している。図６は、開閉弁４２が開弁する一方、過熱度制御弁２４４が開弁した状態を示している。
【００７５】
室外熱交換器５を室外蒸発器として機能させるために開閉弁４２を開弁させたときに室外熱交換器５の出口側に過熱度が生じている場合、その過熱度が設定過熱度ＳＨよりも相当大きければ、図５に示すように、過熱度制御弁２４４は閉弁状態となる。ただし、主弁体７１と主弁孔６６とのクリアランスを介して所定流量の冷媒の漏洩は許容される。
【００７６】
一方、室外熱交換器５の出口側の過熱度が設定過熱度ＳＨ付近にある場合、図６に示すように、過熱度制御弁２４４は開弁状態となり、その過熱度が設定過熱度ＳＨとなるよう自律的に動作する。すなわち、過熱度が設定過熱度ＳＨよりも大きくなると、パワーエレメント８０が高温を感知してパイロット弁５４の閉弁方向に動作する。一方、背圧室７５の冷媒はオリフィス７６を介して導出されるため、中間圧力Ｐｐが減少する。その結果、スプリング１０１の付勢力によって弁駆動体２７０が閉弁方向に動作する。その結果、上流側圧力Ｐinが上昇するため、その上流側での熱交換量が少なくなり、過熱度が小さくなる方向に変化する。
【００７７】
逆に、過熱度が設定過熱度ＳＨよりも小さくなると、パワーエレメント８０が低温を感知してパイロット弁５４の開弁方向に動作し、パイロット弁５４の弁開度が大きくなる。そのパイロット弁５４の弁開度はオリフィス７６の流路断面よりも相当大きくなるため、中間圧力Ｐｐが速やかに上昇し、弁駆動体２７０が開弁方向に動作する。その結果、上流側圧力Ｐinが低下するため、その上流側での熱交換量が増加し、過熱度が大きくなる方向に変化する。このようにして過熱度が設定過熱度ＳＨに保たれるようになる。
【００７８】
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。
【００７９】
上記第１実施形態においては、過熱度制御弁２４４の構造を第１実施形態の過熱度制御弁４４に代えて適用する例を示したが、過熱度制御弁４０に代えて適用してもよい。
【００８０】
上記実施形態では、冷凍サイクルとして、室内凝縮器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、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る例を示した。変形例においては、室内凝縮器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、蒸発器７と室外熱交換器５とが蒸発器として直列に動作可能に構成される冷凍サイクルに対して上記実施形態の過熱度制御弁を適用してもよい。あるいは、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、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る冷凍サイクルに対して上記実施形態の過熱度制御弁を適用してもよい。
【００８１】
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。
【００８２】
上記実施形態の過熱度制御弁４０，４４においては、冷媒の圧力と温度を感知する感圧部材としてダイアフラムを用いる例を示した。感圧部材としてはこのほか、ベローズ等のように圧力を感知して伸縮するものを採用することもできる。しかし、過冷却度制御弁のコンパクト化を実現するうえでは薄膜状の感圧部材であるダイアフラムを採用するほうが好ましい。
【符号の説明】
【００８３】
１ 車両用冷暖房装置、 ２ 圧縮機、 ３ 室内凝縮器、 ５ 室外熱交換器、 ７ 蒸発器、 ８ アキュムレータ、 ２１ 第１通路、 ２２ 第２通路、 ２３ 第３通路、 ２４ 第４通路、 ２５，２６ バイパス通路、 ２７ 第１分岐通路、 ２８ 第２分岐通路、 ３０ 差圧弁、 ３２ 過冷却度制御弁、 ３４ 比例弁、 ３６ 過冷却度制御弁、 ３８ 差圧弁、 ４０ 過熱度制御弁、 ４２ 開閉弁、 ４４ 過熱度制御弁、 ５０ ボディ、 ５２ 主弁、 ５４ パイロット弁、 ５６ 入口ポート、 ５８ 出口ポート、 ６０ 弁座形成部材、 ６２，６４ 圧力室、 ６６ 主弁孔、 ６８ 主弁座、 ６９ オリフィス、 ７０ 弁駆動体、 ７１ 主弁体、 ７２ 区画部材、 ７４ フランジ部、 ７５ 背圧室、 ７６ オリフィス、 ８０ パワーエレメント、 ８４ パイロット弁孔、 ８６ パイロット弁座、 ８８ パイロット弁体、 ９０ 中間圧力室、 ９２ パイロット通路、 ９８ 作動ロッド、 １００ 制御部、 １０８ ダイアフラム、 １１１ ソレノイド、 １１５ 主弁、 １１６ パイロット弁、 １１８ 背圧室、 ２１０ 弁孔、 ２４４ 過熱度制御弁、 ２５０ ボディ、 ２５２ 主弁、 ２５６ 入口ポート、 ２６０ ボディ、 ２７０ 弁駆動体、 Ｓ１ 密閉空間、 Ｓ２ 開放空間。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側から冷媒を導入する入口ポートと、下流側へ冷媒を導出する出口ポートと、その入口ポートと出口ポートとを連通する主弁孔とが設けられたボディと、
前記主弁孔に接離して弁開度を調整する主弁体を含む弁駆動体と、
前記入口ポートから導入された冷媒の温度と圧力を感知し、その冷媒の過熱度が設定過熱度となるよう前記主弁体を開閉駆動する感温部と、
を備え、
前記感温部が、前記入口ポートから導入される冷媒に晒されるように設けられていることを特徴とする制御弁。
【請求項２】
前記入口ポートと前記出口ポートとを直接つなぐ主通路を、前記主弁孔に接離して開閉する前記主弁体を有し、前記弁駆動体が前記主通路と背圧室とを区画するように設けられる主弁と、
前記入口ポートと前記出口ポートとを前記背圧室を介してつなぐ副通路の開度を、副弁孔に接離して調整可能なパイロット弁体を有し、そのパイロット弁体が前記感温部に作動連結されることにより前記主弁体の開閉駆動力を生成するパイロット弁と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の制御弁。
【請求項３】
前記主弁の閉弁時においても前記入口ポートから前記出口ポートへの冷媒の漏洩を許容するリーク通路が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の制御弁。
【請求項１】
上流側から冷媒を導入する入口ポートと、下流側へ冷媒を導出する出口ポートと、その入口ポートと出口ポートとを連通する主弁孔とが設けられたボディと、
前記主弁孔に接離して弁開度を調整する主弁体を含む弁駆動体と、
前記入口ポートから導入された冷媒の温度と圧力を感知し、その冷媒の過熱度が設定過熱度となるよう前記主弁体を開閉駆動する感温部と、
を備え、
前記感温部が、前記入口ポートから導入される冷媒に晒されるように設けられていることを特徴とする制御弁。
【請求項２】
前記入口ポートと前記出口ポートとを直接つなぐ主通路を、前記主弁孔に接離して開閉する前記主弁体を有し、前記弁駆動体が前記主通路と背圧室とを区画するように設けられる主弁と、
前記入口ポートと前記出口ポートとを前記背圧室を介してつなぐ副通路の開度を、副弁孔に接離して調整可能なパイロット弁体を有し、そのパイロット弁体が前記感温部に作動連結されることにより前記主弁体の開閉駆動力を生成するパイロット弁と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の制御弁。
【請求項３】
前記主弁の閉弁時においても前記入口ポートから前記出口ポートへの冷媒の漏洩を許容するリーク通路が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の制御弁。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−３５７３３（Ｐ２０１２−３５７３３Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７７２４５（Ｐ２０１０−１７７２４５）
【出願日】平成２２年８月６日（２０１０．８．６）
【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２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月６日（２０１０．８．６）
【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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