車両用冷暖房装置および制御弁
【課題】良好な作動を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】車両用冷暖房装置１は、圧縮機２、室外熱交換器５、室内蒸発器７および補助凝縮器３を備える。そして、暖房運転時において室外熱交換器５の下流側となる位置に過熱度制御弁３２が設けられる。この過熱度制御弁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、入口ポートと出口ポートとをつなぐ内部通路を流れる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。
【解決手段】車両用冷暖房装置１は、圧縮機２、室外熱交換器５、室内蒸発器７および補助凝縮器３を備える。そして、暖房運転時において室外熱交換器５の下流側となる位置に過熱度制御弁３２が設けられる。この過熱度制御弁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、入口ポートと出口ポートとをつなぐ内部通路を流れる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。
【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、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、このような蒸発器の温度ムラが生じてしまうと、その蒸発器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、良好な作動を確保可能な車両用冷暖房装置、およびその車両用冷暖房装置に好適な制御弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の制御弁は、上流側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、入口ポートと出口ポートとをつなぐ内部通路を流れる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。
【０００８】
ここで、「感温部」は、入口ポートから導入される冷媒の温度と圧力を感知し、その入口ポートを介して導入される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ものでもよい。あるいは、出口ポートから導出される冷媒の温度と圧力を感知し、その出口ポートを介して導出される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ものでもよい。また、入口ポートと出口ポートとをつなぐ内部通路の中間部の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ものでもよい。
【０００９】
この態様によると、当該過熱度制御弁を通過する冷媒の過熱度を適正な値に制御できるようになる。このため、例えば当該過熱度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、その蒸発器内の温度ムラを低減することが可能となる。その結果、冷媒循環回路を流れるオイルの循環も良好に維持できるようになる。この態様の過熱度制御弁は、次述のような車両用冷暖房装置の冷凍サイクルにも好適である。
【００１０】
本発明のある態様の車両用冷暖房装置は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、車室外に配置され、冷房運転時に冷媒を放熱させる室外凝縮器として機能する一方、暖房運転時には冷媒を蒸発させる室外蒸発器として機能する室外熱交換器と、車室内に配置されて冷媒を蒸発させる室内蒸発器と、室外熱交換器とは別に冷媒を放熱させる補助凝縮器と、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補助凝縮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補助凝縮器および室外熱交換器を順次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、補助凝縮器の下流側に設けられ、第１冷媒循環通路を介して室内蒸発器へ供給される冷媒の流量を調整する第１の弁と、補助凝縮器の下流側に設けられ、第２冷媒循環通路を介して室外熱交換器へ供給される冷媒の流量を調整する第２の弁と、第２冷媒循環通路に設けられ、室外熱交換器が室外蒸発器として機能するときの室外熱交換器の出口側の過熱度が設定過熱度となるよう冷媒の流量を調整する過熱度制御弁と、を備える。
【００１１】
ここで、「補助凝縮器」は、室外熱交換器とは別に循環する冷媒を放熱させるものでよく、車室内に設けられた室内凝縮器であってもよいし、車室外に設けられた第２の室外凝縮器であってもよい。「第１の弁」および「第の２弁」は、アクチュエータによりその弁開度が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設定開度に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。「設定過熱度」は、室外熱交換器における温度ムラを防止または抑制できるような値を適宜設定することができる。
【００１２】
この態様によると、補助凝縮器にて凝縮された冷媒は、第１の弁および第２の弁の少なくとも一方を通過し、室内蒸発器および室外熱交換器のそれぞれに供給される。すなわち、第１の弁および第２の弁により室内蒸発器および室外熱交換器に供給される冷媒の流量の割合が調整される。これにより、室内蒸発器に適正量の冷媒を供給することが可能になる。また特に、過熱度制御弁によって室外蒸発器（室外熱交換器）の出口側の過熱度を適正に制御することができる。このため、その室外熱交換器内の温度ムラを低減することが可能となる。その結果、冷媒循環回路を流れるオイルの循環も良好に維持できるようになる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、良好な作動を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】
【００１４】
【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実施形態に係る過熱度制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図６】第２実施形態に係る過熱度制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図７】第２実施形態に係る過熱度制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図８】第２実施形態に係る過熱度制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図９】第３実施形態に係る第１制御弁ユニットの具体的構成を表す断面図である。
【図１０】第１制御弁ユニットの動作状態を表す説明図である。
【図１１】第１制御弁ユニットの動作状態を表す説明図である。
【図１２】第１制御弁ユニットの動作状態を表す説明図である。
【図１３】第４実施形態に係る第１制御弁ユニットの構成および動作を表す断面図である。
【図１４】第４実施形態に係る第１制御弁ユニット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】
【００１５】
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。
【００１６】
［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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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と逆止弁３３（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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
第１制御弁ユニット４は、切替弁３１、過熱度制御弁３２および逆止弁３３を含む。切替弁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とを備える二方向電磁弁からなる。切替弁３１の開弁により圧縮機２から第２通路２２を介した室外熱交換器５への冷媒の流れが許容される。本実施形態では、切替弁３１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、切替弁３１を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。
【００２９】
過熱度制御弁３２は、暖房運転時において室外熱交換器５の出口側の過熱度（スーパーヒート）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制御弁である。本実施形態では、過熱度制御弁３２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３２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。
【００３０】
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３２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３２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。この過熱度制御弁３２の具体的構成については後に詳述する。
【００３１】
逆止弁３３は、バイパス通路２９において過熱度制御弁３２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ている。逆止弁３３は、前後差圧（逆止弁３３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。
【００３２】
第２制御弁ユニット６は、過冷却度制御弁４１（第１の過冷却度制御弁）、比例弁４２、過冷却度制御弁４３（第２の過冷却度制御弁）、逆止弁４４を含む。過冷却度制御弁４１は、室内凝縮器３から第３通路２３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、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。
【００３３】
過冷却度制御弁４１は、室内凝縮器３の出口側の過冷却度（サブクール）が予め設定された一定の過冷却度（設定値ＳＣ１）に近づくよう冷媒の流れを制御する制御弁である。本実施形態では、過冷却度制御弁４１として、室内凝縮器３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。過冷却度制御弁４１は、室内凝縮器３の出口側の過冷却度が設定値ＳＣ１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。
【００３４】
逆に、室内凝縮器３の出口側の過冷却度が設定値ＳＣ１よりも小さくなると、過冷却度制御弁４１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４１は、その入口（室内凝縮器３の出口側）の過冷却度が設定値ＳＣ１となるよう自律的に動作する。
【００３５】
比例弁４２は、三方向電磁比例弁として構成され、第３通路２３から第１分岐通路２６と第２分岐通路２７とに分岐する分岐点に設けられている。すなわち、比例弁４２は、第１分岐通路２６の開度を制御する第１比例弁と、第２分岐通路２７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。
【００３６】
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１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、暖房運転時においては、過冷却度制御弁４１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４２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４２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。本実施形態では、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。
【００３７】
過冷却度制御弁４３は、冷房運転時において室外熱交換器５から第５通路２５および接続通路２８を介して導入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４３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ＳＣ２）に近づくよう冷媒の流れを制御する制御弁である。本実施形態では、過冷却度制御弁４３として、冷房運転時における室外熱交換器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。過冷却度制御弁４３は、室外熱交換器５の出口側の過冷却度が設定値ＳＣ２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。
【００３８】
逆に、室外熱交換器５の出口側の過冷却度が設定値ＳＣ２よりも小さくなると、過冷却度制御弁４３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。このように、過冷却度制御弁４３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ＳＣ２となるよう自律的に動作する。
【００３９】
逆止弁４４は、接続通路２８において過冷却度制御弁４３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ている。
【００４０】
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、切替弁３１や比例弁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。
【００４１】
制御部１００は、比例弁４２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比例弁４２の設定開度を決定し、そ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４２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。
【００４２】
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、過冷却度制御弁４１の上流側は高圧の上流側圧力Ｐ１となり、比例弁４２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４２における第２比例弁の下流側で過冷却度制御弁４３の上流側は中間圧力Ｐ２となる。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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において切替弁３１が開弁される。一方、第２制御弁ユニット６において比例弁４２の第１比例弁が開弁され、第２比例弁が閉弁される。このとき、圧縮機２の出口の過熱度が大きいことから、過熱度制御弁３２は閉弁状態を保つ。このため、バイパス通路２９が遮断され、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、一方で室内凝縮器３、過冷却度制御弁４１、比例弁４２の第１比例弁、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、他方で切替弁３１、室外熱交換器５、過冷却度制御弁４３、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。
【００４６】
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を経由した冷媒が過冷却度制御弁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。このとき、過冷却度制御弁４１は、室内凝縮器３の出口側（ｃ点）の過冷却度が設定値ＳＣ１となるように弁部の開度を自律的に調整する。比例弁４２の第２比例弁が閉じられているため、過冷却度制御弁４１にて膨張された冷媒は、全て比例弁４２の第１比例弁を通過して蒸発器７に供給される。
【００４７】
また、室外熱交換器５を経由した冷媒が過冷却度制御弁４３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４３は、室内凝縮器３の出口側（ｆ点）の過冷却度が設定値ＳＣ２となるように弁部の開度を自律的に調整する。なお、本実施形態では、これらの設定値ＳＣ１とＳＣ２とが等しく設定されているが（「ＳＣ」と表記する）、変形例においては両者を異ならせてもよい。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。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。
【００４８】
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において切替弁３１が閉弁される。一方、第２制御弁ユニット６において比例弁４２の第１比例弁および第２比例弁がともに開弁され、両比例弁の開度の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４１、比例弁４２の第１比例弁、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、過冷却度制御弁４１、比例弁４２の第２比例弁、室外熱交換器５、過熱度制御弁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。
【００４９】
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４１にて断熱膨張された冷温・低圧の気液二相冷媒が比例弁４２により振り分けられ、その振り分けられた一方の冷媒が蒸発器７に供給されて蒸発し、振り分けられた他方の冷媒が室外熱交換器５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、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。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。なお、過冷却度制御弁４３の入口側は過冷却状態にないため、過冷却度制御弁４３は閉弁状態を維持する。
【００５０】
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、過冷却度制御弁４１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、効率の良い熱交換が行われる（ｄ点）。一方、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。
【００５１】
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とバランスする。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、この過熱度制御弁３２の絞り量により調整される。すなわち、過熱度制御弁３２は、室外熱交換器５の出口側の過熱度が設定過熱度ＳＨよりも大きくなると、閉弁方向に動作して室外熱交換器５における蒸発圧力Ｐｏを上昇させる。その結果、室外熱交換器５の蒸発圧力Ｐｏと蒸発器７の蒸発圧力Ｐｅとの差圧Ｐoeが発生する。それにより、室外熱交換器５を通過する冷媒の温度が高くなり外気との熱交換量が少なくなるため、過熱度は小さくなる方向に変化する。
【００５２】
逆に、その過熱度が設定過熱度ＳＨよりも小さくなると、開弁方向に動作して室外熱交換器５における蒸発圧力Ｐｏを低下させる。それにより、室外熱交換器５を通過する冷媒の温度が低くなり外気との熱交換量が多くなるため、過熱度は大きくなる方向に変化する。このように、室外熱交換器５の出口側の過熱度が設定過熱度ＳＨとなるよう過熱度制御弁３２が自律的に動作するため、室外熱交換器５の出口側の過熱度が過大になるのが防止される。それにより、室外熱交換器５の温度ムラを抑制することができ、室外熱交換器５に潤滑オイルが滞留することを防止または抑制することができる。
【００５３】
制御部１００は、室外熱交換器５に潤滑オイルを滞留するとして予め設定された条件が成立した場合、圧縮機２の回転数に応じて第２比例弁の開度を大きくして室外熱交換器５の出口側まで湿り度を有する冷媒を流すようにして潤滑オイルの循環を確保する。その場合、過熱度制御弁３２が開弁方向に動作して過熱度を戻そうとするが、その感温部が感知するまでのタイムラグがあるため、その湿り度のある冷媒とともに潤滑オイルを導出することが可能になる。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させる例を示したが、蒸発器７において過熱度を発生させる仕様とする場合には、蒸発器７の下流側に過熱度制御弁３２と同様の制御弁を設けてもよい。
【００５４】
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において切替弁３１が閉弁される。一方、第２制御弁ユニット６において比例弁４２の第１比例弁が閉弁され、第２比例弁が開弁される。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、比例弁４２の第２比例弁、室外熱交換器５、過熱度制御弁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。なお、過冷却度制御弁４３の入口側は過冷却状態にないため、過冷却度制御弁４３は閉弁状態を維持する。
【００５５】
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４１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、過熱度制御弁３２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。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。
【００５６】
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において切替弁３１が閉弁される。また、第２制御弁ユニット６において比例弁４２の第１比例弁が開弁され、第２比例弁が閉弁される。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、過冷却度制御弁４１、比例弁４２の第１比例弁、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。このとき、室外熱交換器５の蒸発圧力Ｐｏが圧縮機２の吸入圧力Ｐｓよりも低くなるが、逆止弁４４によって過冷却度制御弁４３側への冷媒の逆流は防止され、また、逆止弁３３によって切替弁３１側への冷媒の逆流も防止される。
【００５７】
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。
【００５８】
次に、第１制御弁ユニット４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１制御弁ユニット４は、切替弁３１、過熱度制御弁３２、逆止弁３３を含む。なお、本実施形態の切替弁３１については一般的な二方向電磁弁を用いることができ、逆止弁３３については一般的な機械式の弁を用いることができるため、ここでは過熱度制御弁３２の構成および動作について説明する。
【００５９】
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３２の閉弁状態を示し、図４は過熱度制御弁３２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。
【００６０】
図３に示すように、過熱度制御弁３２は、有底筒状のボディ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は、金属素材を切削加工して形成され、そ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。ボディ５０の上端開口部は、円板状の封止部材５９により封止されている。封止部材５９は、シール用のＯリング５７を介装させた状態でボディ５０に加締め接合されており、封止部材５９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る。ボディ５０の内部中央には上方に突出した円ボス状の区画壁６０が設けられている。区画壁６０は、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。圧力室６２は入口ポート５６に連通し、圧力室６４は出口ポート５８に連通している。
【００６１】
区画壁６０の環状の内周部により主弁孔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、主弁座６８に着脱して主弁５２を開閉する主弁体７１が一体に設けられている。弁駆動体７０の下端面の外周部近傍からは下方に向けて複数の脚部７２が延設されており（同図には１つのみ表示）、主弁孔６６の内周面によって摺動可能に支持されている。
【００６２】
一方、弁駆動体７０の上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７６が嵌着されている。フランジ部７４は、圧力室６２を高圧室７８と背圧室８０とに区画する。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８２が設けられている。パワーエレメント８２は、入口ポート５６から導入される冷媒の温度と圧力を感知してパイロット弁５４ひいては主弁５２を開閉駆動するものである。
【００６３】
また、フランジ部７４には、高圧室７８と背圧室８０とを連通する小断面のオリフィス８４（「リーク通路」として機能する）が設けられている。なお、高圧室７８と圧力室６４とを主弁５２を介してつなぐ通路が過熱度制御弁３２における「主通路」を構成し、高圧室７８と圧力室６４とをパイロット弁５４を介してつなぐ通路が過熱度制御弁３２における「副通路」を構成する。
【００６４】
弁駆動体７０の内部中央には、半径方向内向きに延出した区画壁８６が設けられている。区画壁８６は、背圧室８０と圧力室６４とを区画しており、その環状の内周部によりパイロット弁孔８８が形成されている。そして、パイロット弁孔８８の背圧室８０側の開口端部によりパイロット弁座９０が形成されている。背圧室８０にはパイロット弁体９２が配設され、そのパイロット弁体９２がパイロット弁座９０に着脱してパイロット弁５４を開閉する。弁駆動体７０の下端開口部からは円ボス状の区画壁９３が下方に延設されており、その区画壁９３と区画壁８６とに囲まれた空間が圧力室９４を形成している。このように区画壁９３を下方に延出させることにより、弁駆動体７０の位置にかかわらず、圧力室９４に下流側の圧力Ｐoutが確実に導入される。
【００６５】
圧力室９４の下端開口部にはリング状のアジャスト部材９６が圧入され、圧力室９４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８８を貫通してパイロット弁体９２に接続されている。すなわち、パイロット弁体９２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の底部の外周部には、圧力室９４において冷媒を流通させるための連通溝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９２を開弁方向に付勢するスプリング１０２が介装されている。このアジャスト部材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。
【００６６】
パイロット弁体９２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９０に着脱する。パイロット弁体９２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８８と背圧室８０とが連通されている。パイロット弁体９２は、円板状の底部にてパワーエレメント８２に接続されている。
【００６７】
パワーエレメント８２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８２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８２は、その外周部がフランジ部７４の上端部に加締められるようにして弁駆動体７０に固定されている。パワーエレメント８２と封止部材５９との間には、ハウジング１０６を介して弁駆動体７０を閉弁方向に付勢するスプリング１１３（「付勢部材」として機能する）が介装されている。
【００６８】
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９２の底部の上端面が当接する。ロアハウジング１１２の下端面には開口部が設けられており、背圧室８０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、背圧室８０の中間圧力Ｐｐが付与されるようになる。
【００６９】
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、他方でオリフィス８４を経て背圧室８０にて中間圧力Ｐｐとなり、パイロット弁５４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。
【００７０】
ここで、パワーエレメント８２は、背圧室８０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、パワーエレメント８２は、暖房運転時において過熱度制御弁３２の入口側（つまり、室外熱交換器５の出口側）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。すなわち、弁駆動体７０は、上流側圧力Ｐinと中間圧力Ｐｐとの差圧（Ｐin−Ｐｐ）による開弁方向の力、中間圧力Ｐｐと下流側圧力Ｐoutとの差圧（Ｐｐ−Ｐout）による閉弁方向の力、スプリング１１３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８２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８２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。
【００７１】
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８２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が上昇し、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。具体的には、図２（Ｂ）に示した室外熱交換器５の蒸発圧力Ｐｏが上昇するために外部の空気との温度差が小さくなり、その蒸発量が減少する。それにより、室外熱交換器５の出口側の過熱度が小さくなる。
【００７２】
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８２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が低下し、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。具体的には、図２（Ｂ）に示した室外熱交換器５の蒸発圧力Ｐｏが低下するために外部の空気との温度差が大きくなり、その蒸発量が増加する。それにより、室外熱交換器５の出口側の過熱度が大きくなる。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。
【００７３】
［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、過熱度制御弁の構成が異なる点を除き、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〜図８は、第２実施形態に係る過熱度制御弁の構成および動作を表す断面図である。図５は主弁の閉弁状態を示し、図６は主弁の開度制御状態を示し、図７は主弁の全開状態を示し、図８は逆止弁の閉弁状態を示している。
【００７４】
本実施形態の過熱度制御弁２３２は、図１に示した過熱度制御弁３２と逆止弁３３とを合わせた機能を有する。図５に示すように、過熱度制御弁２３２は、有底筒状のボディ２５０に主弁２５２とパイロット弁２５４とを同軸状に収容して構成され、主弁２５２が逆止弁としても機能する。パワーエレメント８２は、上流側の圧力室６２ではなく下流側の圧力室６４に配設されている。パワーエレメント８２は、出口ポート５８から導出される冷媒の温度と圧力を感知して動作する。
【００７５】
ボディ２５０の上端開口部は、円板状の封止部材２５１が圧入されて封止されている。ボディ５０に設けられた区画壁６０の内周部により主弁孔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、下流側開口端部により副弁座２６８が形成されている。また、ボディ２５０の下端開口部を封止するように、有底円筒状の封止部材２５９が設けられている。封止部材２５９はボディ２５０の下半部にわたって上方に延出しており、その内周面によってガイド部２６０が形成されている。封止部材２５９の内部は、出口ポート５８に連通している。
【００７６】
弁駆動体２７０は、段付円筒状の本体２７１と、本体２７１の上端部に設けられた主弁体２７２と、本体２７１の下端部に設けられた区画部材２７３とを有する。区画部材２７３は、圧力室６４を背圧室８０と低圧室２７５とに区画する。弁駆動体２７０の下端開口部を封止するようにパワーエレメント８２が設けられている。弁駆動体２７０は、区画部材２７３の外周面がガイド部２６０に摺動するようにして弁部の開閉方向に動作する。区画部材２７３の外周面とガイド部２６０との間にはＯリング７６が介装されている。
【００７７】
主弁体２７２は、段付円筒状をなし、その下半部が本体２７１に圧入されている。主弁体２７２は、圧力室６２に配置され、主弁座６８に着脱して主弁２５２を開閉する。区画部材２７３は、大径の円筒状をなし、本体２７１の下部に螺合されて固定されている。本体２７１と区画部材２７３との間にはシール用のＯリング２７４が介装されている。区画部材２７３の上面中央部にはリング状の弾性体（本実施例ではゴム）からなる弁部材２７６が嵌着されている。弁部材２７６は弁体を構成し、圧力室６４側から副弁座２６８に着脱して内部通路を遮断する。すなわち、弁駆動体２７０は、逆止弁としても機能する。
【００７８】
区画部材２７３には、背圧室８０の一部を構成する連通路２７８と、その連通路２７８と出口ポート５８とを連通させるオリフィス８４（リーク通路）が形成されている。なお、圧力室６２と低圧室２７５とを主弁２５２を介してつなぐ通路が過熱度制御弁２３２における「主通路」を構成し、圧力室６２と低圧室２７５とをパイロット弁２５４を介してつなぐ通路が過熱度制御弁２３２における「副通路」を構成する。
【００７９】
弁駆動体２７０の内部通路２７９の下端部には、半径方向内向きにやや縮径したパイロット弁孔８８が設けられている。そして、パイロット弁孔８８の背圧室８０側の開口端部によりパイロット弁座９０が形成されている。背圧室８０にはパイロット弁体２８０が配設され、そのパイロット弁体２８０がパイロット弁座９０に着脱してパイロット弁２５４を開閉する。
【００８０】
パイロット弁体２８０は、段付円筒状の本体２８１の上端拡径部にリング状の弾性体（本実施例ではゴム）からなる弁部材２８２を嵌着し、その弁部材２８２を本体２８１との間に挟むように軸部材２８３を組み付けて構成される。軸部材２８３は、本体２８１に挿通され、その一端が加締められることにより本体２８１に固定されている。弁部材２８２は、軸部材２８３の他端により係止されて本体２８１からの脱落が防止されている。
【００８１】
パイロット弁体２８０とダイアフラム１０８との間には、有底段付円筒状の伝達部材２８５が配設されている。伝達部材２８５は、その底部がダイアフラム１０８に当接し、その内方にパイロット弁体２８０の下半部を摺動可能に支持するガイド孔２８６が形成されている。パイロット弁体２８０は、伝達部材２８５の上端面に係止されることにより、その下方への変位が規制されている。
【００８２】
パイロット弁体２８０と伝達部材２８５との間には、パイロット弁体２８０を閉弁方向に付勢するスプリング２８８（「付勢部材」として機能する）が介装されている。一方、伝達部材２８５と弁駆動体２７０との間には、伝達部材２８５をパイロット弁２５４の開弁方向に付勢するスプリング２９０（「付勢部材」として機能する）が介装されている。パワーエレメント８２と封止部材２５９との間には、ハウジング１０６を介して弁駆動体２７０を主弁２５２の開弁方向に付勢するスプリング１１３（「付勢部材」として機能する）が介装されている。
【００８３】
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２５２を経て減圧膨張されて下流側圧力Ｐoutとなり、他方で内部通路２７９およびパイロット弁２５４を経て背圧室８０にて中間圧力Ｐｐとなり、オリフィス８４を経て下流側圧力Ｐoutとなる。中間圧力Ｐｐは、パイロット弁２５４の開閉状態によって変化する。
【００８４】
本実施形態において、パワーエレメント８２は、背圧室８０の冷媒の温度と圧力を感知し、出口ポート５８を介して導出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、パワーエレメント８２は、暖房運転時において過熱度制御弁２３２の出口側の過熱度が設定過熱度ＳＨとなるように動作し、主弁２５２の開度を調整する。なお、図２（Ｂ）にも示されるように、過熱度制御弁２３２の出口側の過熱度は入口側の過熱度にほぼ等しくなるため、このように過熱度制御弁２３２の出口側の過熱度を調整しつつも、実質的には過熱度制御弁２３２の入口側、つまり室外熱交換器５の出口側の過熱度を調整することになる。
【００８５】
弁駆動体２７０は、上流側圧力Ｐinと下流側圧力Ｐoutとの差圧（Ｐin−Ｐout）による閉弁方向の力と、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と、スプリング１１３による開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８２の動作によるパイロット弁２５４の開閉状態に応じて変化する。パワーエレメント８２の基準圧力室の圧力は、下流側の冷媒の過熱度に対応して変化する。それにより、出口ポート５８から導出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２５４の開度が変化し、主弁２５２の開度が調整される。
【００８６】
すなわち、図６に示すような過熱度の制御状態において、下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８２が高温を感知してパイロット弁２５４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２７０が主弁２５２の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。
【００８７】
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８２が低温を感知してパイロット弁２５４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。
【００８８】
なお、図７に示すように、弁駆動体２７０が主弁２５２の開弁方向に動作し、出口ポート５８と連通路２７８とが弁駆動体２７０の外周部を介して連通する位置まで上昇すると、その外周部の開口面積はオリフィス８４の流路断面と比べて相当大きくなる。つまり、背圧室８０の圧力の減少率が大きくなるため、弁駆動体２７０の開弁方向への力は、それ以上増大し難くなる。このため、上流側圧力Ｐinが下流側圧力Ｐoutよりも高い状態においては、弁駆動体２７０はそれ以上、主弁２５２の開弁方向へは動作しない。このため、図示の状態が主弁２５２の全開状態となる。
【００８９】
一方、図２（Ｄ）に示した状態のように、上流側圧力Ｐinよりも下流側圧力Ｐoutが高くなろうとすると、図８に示すように、中間圧力Ｐｐと上流側圧力Ｐinとの差圧（Ｐｐ−Ｐin）による力が加わるため、弁部材２７６が副弁座２６８に着座して逆止弁を閉弁させる。このため、出口ポート５８から入口ポート５６への冷媒の逆流が防止される。
【００９０】
［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１制御弁ユニットとして、切替弁、過熱度制御弁および逆止弁が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９は、第３実施形態に係る第１制御弁ユニットの具体的構成を表す断面図である。
【００９１】
本実施形態の第１制御弁ユニット３０４は、切替弁３１、過熱度制御弁３３２および逆止弁３３が共用のボディ３５０を有するように一体化されている。ボディ３５０には、圧縮機２の吐出室につながる入口ポート３５４、室外熱交換器５の出入口につながる出入口ポート３５６、アキュムレータ８の入口につながる出口ポート５８が設けられている。ボディ３５０の中央部には、段付円筒状の弁座形成部材３５２が圧入されている。弁座形成部材３５２の内周部により弁孔３６６が形成され、その上端開口部に主弁座６８が形成され、下端開口部に副弁座２６８が設けられている。弁孔３６６は、主弁座６８側にて出入口ポート３５６に連通し、副弁座２６８側にて出口ポート５８に連通している。弁座形成部材３５２とボディ３５０との間には、シール用のＯリング３６８が設けられている。
【００９２】
過熱度制御弁３３２は、その主弁３７０が図３の主弁５２に近似した構造を有し、パイロット弁３７２が、図５のパイロット弁２５４に近似した構造を有する。弁駆動体３７４は、その本体と区画部材とをＯリング２７４を介して螺合した二重構造を有し、その下端部が主弁体３７６を構成する。主弁体３７６は、弾性体からなる弁部材にて構成され、主弁座６８に着脱して主弁３７０を開閉する。弁駆動体３７４にはその軸線に沿ったパイロット通路が設けられ、そのパイロット通路の上流側端部にパイロット弁孔８８が形成され、その上流側開口端部にパイロット弁座９０が形成されている。
【００９３】
パイロット弁体３８０は段付円柱状をなし、その大径側の端面がパワーエレメント８２のダイアフラム１０８に当接する。パイロット弁体３８０のダイアフラム１０８とは反対側には弾性体からなる弁部材が嵌着されており、パイロット弁体３８０は、その弁部材がパイロット弁座９０に着脱してパイロット弁３７２を開閉する。弁駆動体３７４とパイロット弁体３８０との間には、パイロット弁体３８０をパイロット弁３７２の開弁方向に付勢するスプリング２９０が介装されている。
【００９４】
逆止弁３３は、圧力室６４に配置された有底円筒状の弁体３８２を有する。弁体３８２の底部外周部には、弾性体（本実施形態ではゴム）からなるリング状の弁部材３８４が嵌着されており、その弁部材３８４が副弁座２６８に着脱することにより逆止弁３３を開閉する。弁体３８２の底部から上方に向けて複数の脚部３８５が延設され、弁座形成部材３５２の内周面に摺動可能に支持されている。また、弁体３８２の下半部は、ボディ３５０に設けられた円ボス状のガイド部３８６に摺動可能に支持されている。すなわち、弁体３８２は、その上下において支持されつつ弁部の開閉方向に動作する。弁体３８２とボディ３５０との間には、弁体３８２を閉弁方向に付勢するスプリング３８８が介装されている。なお、弁体３８２の下半部には内外を連通する連通孔３８９が形成され、弁体３８２の背圧室に冷媒を導入可能に構成されている。
【００９５】
切替弁３１は、通電の有無により弁部を開閉するパイロット作動式のオン・オフ電磁弁として構成されている。切替弁３１は、弁本体４０１とソレノイド４０２とを組み付けて構成される。弁本体４０１は、ボディ３５０に対して主弁４０５とパイロット弁４０６とを同軸状に収容して構成される。ボディ３５０の内部には、入口ポート３５４と高圧室７８とを連通する主弁孔４２０が形成され、その上流側開口端部により主弁座４２２が形成されている。
【００９６】
主弁孔４２０の上流側（入口ポート３５４側）の圧力室３５７には、段付円筒状の弁駆動体４２４が配設されている。弁駆動体４２４の先端部に設けられた弁体４２５が主弁座４２２に着脱して主弁４０５を開閉する。弁体４２５は、弾性体（本実施形態ではゴム）からなる。弁駆動体４２４の先端部の外周縁近傍からは複数の脚部４３２が延設されており（同図には１つのみ表示）、主弁孔４２０の内周面によって摺動可能に支持されている。
【００９７】
一方、弁駆動体４２４の後端部（図の右端部）には半径方向外向きに延出するフランジ部４３４が設けられ、ボディ３５０の内周面に摺動可能に支持されている。フランジ部４３４の外周面にはシール用のＯリング４３６が嵌着されている。フランジ部４３４は、圧力室３５７を高圧室４３８と背圧室４４０とに区画する。また、フランジ部４３４から後方に向けて複数の脚部４４２が延設されており（同図には１つのみ表示）、ソレノイド４０２の内部まで延出している。
【００９８】
なお、高圧室４３８と高圧室７８とを主弁４０５を介してつなぐ通路が切替弁３１における「主通路」を構成し、高圧室４３８と高圧室７８とをパイロット弁４０６を介してつなぐ通路が切替弁３１における「副通路」を構成する。
【００９９】
弁駆動体４２４の内部中央には、その軸線方向に背圧室４４０と高圧室７８とを連通させるパイロット通路４４４が形成され、そのパイロット通路４４４の背圧室４４０側の端部がパイロット弁孔４４６を形成している。そして、パイロット弁孔４４６の上流側開口端部により弁座４４９が形成されている。後述のように、パイロット弁４０６を構成するパイロット弁体４５０が、制御状態に応じて弁座４４９に着脱してパイロット弁孔４４６を開閉する。
【０１００】
パイロット弁体４５０は、長尺状の本体を有し、後述する第１プランジャ４７１に圧入固定されている。パイロット弁体４５０の先端には、弾性体（本実施形態ではゴム）からなるリング状の弁部材４５１が嵌着されている。パイロット弁体４５０は、背圧室４４０に配置され、弁座４４９に着脱してパイロット弁４０６を開閉する。弁駆動体４２４の側部には、小断面のリーク通路４６０が形成され、高圧室４３８と背圧室４４０とを連通させている。弁駆動体４２４の側部には、リーク通路４６０を外方から囲むようにフィルタ４５５が設けられ、背圧室４４０への異物の侵入を防止している。
【０１０１】
以上のような構成において、入口ポート３５４から導入される圧力Ｐｄは、リーク通路４６０を経ることで背圧室４４０にて中間圧力Ｐｐ２となる。この中間圧力Ｐｐ２は、パイロット弁４０６の開閉状態によって変化する。
【０１０２】
一方、ソレノイド４０２は、ボディ３５０の右端開口部を封止するように取り付けられた有底円筒状のスリーブ４７０を有する。スリーブ４７０内には、第１プランジャ４７１（「第１の可動鉄心」に該当する）および第２プランジャ４７２（「第２の可動鉄心」に該当する）が軸線方向に対向配置されるように収容されている。スリーブ４７０の外周部にはボビン４７３が設けられ、そのボビン４７３に電磁コイル４７４が巻回されている。そして、電磁コイル４７４を外部から覆うようにケース４７６が設けられている。スリーブ４７０は、ケース４７６を軸線方向に貫通している。電磁コイル４７４からは通電用のハーネス４７８が引き出されている。
【０１０３】
第１プランジャ４７１は、円筒状をなし、その外周部には軸線方向に延びる複数のスリット４８１（同図にはその１つを表示）が設けられている。前述の弁駆動体４２４の脚部４４２は、このスリット４８１を介して右方に延出している。パイロット弁体４５０は、その右半部が第１プランジャ４７１の軸線にそって圧入されている。すなわち、パイロット弁体４５０は、第１プランジャ４７１と一体的に動作する。
【０１０４】
第２プランジャ４７２は、円筒状をなし、その内部中央に隔壁が設けられている。第２プランジャ４７２は、その左端面にて脚部４４２の右端面に当接してこれを支持する。第１プランジャ４７１と第２プランジャ４７２との間には、第１プランジャ４７１を介してパイロット弁体４５０を閉弁方向に付勢するスプリング４８４（「付勢部材」に該当する）が介装されている。第２プランジャ４７２とスリーブ４７０との間には、第２プランジャ４７２を介して弁駆動体４２４を閉弁方向に付勢するスプリング４８６が介装されている。すなわち、弁駆動体４２４は、第２プランジャ４７２と一体的に動作可能となっている。
【０１０５】
次に、第１制御弁ユニット３０４の動作について説明する。図１０〜図１２は、第１制御弁ユニットの動作を表す説明図である。図１０は、ソレノイド４０２がオンにされた制御状態を示す。図１１，図１２および既に説明した図９は、ソレノイド４０２がオフにされた状態を示す。図１０は図２（Ａ）に対応する。図９および図１１は図２（Ｂ）および（Ｃ）に対応し、主弁の開度が互いに異なる状態を示す。図１２は図２（Ｄ）に対応する。
【０１０６】
すなわち、冷房運転時には、図１０に示すように、切替弁３１においてソレノイド４０２がオン（通電状態）にされるため、ソレノイド力によって第１プランジャ４７１と第２プランジャ４７２との間に吸引力が作用するため、パイロット弁体４５０が開弁方向に付勢され、パイロット弁４０６が開弁状態となる。それにより、背圧室４４０の中間圧力Ｐｐ２が低下するため、弁駆動体４２４に差圧（Ｐｄ−Ｐｐ２）が大きく作用するようになり、弁駆動体４２４が開弁方向に駆動される。このため、主弁４０５が開弁状態となる。つまり、切替弁３１は開弁状態となる。
【０１０７】
その結果、吐出圧力Ｐｄの高圧冷媒が主弁孔４２０を介して高圧室７８に導入され、出入口ポート３５６を介して室外熱交換器５側に導出される。このとき、過熱度制御弁３３２においては、オリフィス８４を介して背圧室８０に高圧の冷媒が導入される。一方、圧縮機２から吐出された吐出圧力Ｐｄの冷媒は高温であるため、パワーエレメント８２はパイロット弁体３８０を閉弁方向に駆動し、パイロット弁３７２も閉弁状態に維持される。このため、中間圧力Ｐｐが高くなり、弁駆動体３７４が閉弁方向に駆動されて主弁３７０は閉弁状態となる。つまり、過熱度制御弁３３２は閉弁状態となる。なお、逆止弁３３は、弁体３８２に実質的に前後差圧が作用しないため、スプリング３８８の付勢力によって閉弁状態となる。このようにして、図２（Ａ）に示した冷媒の循環が実現される。
【０１０８】
暖房運転時には、図１１および図９に示すように、切替弁３１においてソレノイド４０２がオフ（非通電状態）にされるため、スプリング４８４の付勢力によりパイロット弁体４５０が閉弁方向に動作し、パイロット弁４０６は閉弁状態となる。その結果、背圧室４４０の中間圧力Ｐｐ２が高く維持され、また、スプリング４８６によって弁駆動体４２４が閉弁方向に付勢されているため、主弁４０５も閉弁状態となる。つまり、切替弁３１は、閉弁状態を維持する。
【０１０９】
一方、室外熱交換器５から導出された蒸発圧力Ｐｏの冷媒が出入口ポート３５６を介して導入されるため、過熱度制御弁３３２がその過熱度を設定過熱度ＳＨに近づけるように動作する。すなわち、蒸発圧力Ｐｏの冷媒がオリフィス８４を介して背圧室８０に導入され、パワーエレメント８２がその冷媒の温度と圧力を感知して動作する。このとき、パイロット弁３７２が開弁するため、中間圧力Ｐｐが低下する。このため、弁駆動体３７４に差圧（Ｐｏ−Ｐｐ）が大きく作用するようになり、弁駆動体３７４が開弁方向に駆動される。このため、主弁３７０が開弁状態となる。このときの主弁３７０の開度は、室外熱交換器５の出口側の過熱度を設定過熱度ＳＨに近づけるよう自律的に変化する。また、このように主弁３７０が開弁することで弁体３８２に前後差圧が大きく作用し、逆止弁３３は開弁状態となる。このようにして、図２（Ｂ）に示した冷媒の循環が実現される。
【０１１０】
また、特定暖房運転時には、ソレノイド４０２がオフにされるため、切替弁３１は閉弁状態を維持する。一方、室外熱交換器５から導出された蒸発圧力Ｐｏの冷媒が出入口ポート３５６を介して導入される。ただし、この場合、図２（Ｃ）にも示したように、第１冷媒循環通路が遮断され、室内凝縮器３から導出された冷媒が全て室外熱交換器５を通過することになるため、室外熱交換器５における熱交換量が大きくなり、蒸発圧力Ｐｏが相当低くなる。このため、パワーエレメント８２が低温を感知してパイロット弁３７２が大きく開弁し、中間圧力Ｐｐが相当低くなる。その結果、主弁３７０はほぼ全開状態となる。また、このように主弁３７０が開弁することで弁体３８２に前後差圧が作用し、逆止弁３３も開弁状態となる。このようにして、図２（Ｃ）に示した冷媒の循環が実現される。
【０１１１】
特殊冷暖房運転時には、図１２に示すように、ソレノイド４０２がオフにされるため、切替弁３１は閉弁状態を維持する。一方、図２（Ｄ）にも示したように、第２冷媒循環通路が遮断され、室内凝縮器３から導出された冷媒が全て蒸発器７を通過することになるため、室外熱交換器５における圧力が相当低くなる。このとき、出入口ポート３５６を介して冷媒が導入されないため、スプリング１１３の付勢力によって弁駆動体３７４が閉弁方向に駆動され、主弁３７０は閉弁状態となる。一方、弁体３８２には逆圧がかかり、逆止弁３３が閉弁状態となるため、冷媒の逆流は防止される。このようにして、図２（Ｄ）に示した冷媒の循環が実現される。
【０１１２】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１制御弁ユニットの構成が若干異なる点を除き、第３実施形態と同様である。このため、第３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１３および図１４は、第４実施形態に係る第１制御弁ユニットの構成および動作を表す断面図である。図１３は、切替弁３１においてソレノイド４０２がオンにされた状態を示し、図１０に対応する。図１４は、切替弁３１においてソレノイド４０２がオフにされた直後の状態を示す。
【０１１３】
図１３に示すように、本実施形態の第１制御弁ユニット４０４は、切替弁３１が閉弁したときに、主弁３７０の開弁に先立って速やかに第２冷媒循環通路を開放可能な開閉弁４１０が設けられている。すなわち、弁座形成部材３５２の上端近傍の側面に内外を連通する弁孔４１２が設けられ、その外側開口端部により弁座４１３が形成されている。一方、弁座形成部材３５２の上端部を囲むように環状の弁体４１４が設けられている。弁体４１４は、弁孔４１２との対向位置に弾性体からなる弁部材４１６が嵌着され、外方から弁座４１３に着脱して開閉弁４１０を開閉する。ボディ３５０における出入口ポート３５６の近傍には、リング状のばね受け部材４１８が嵌着され、そのばね受け部材４１８と弁体４１４との間に、弁体４１４を閉弁方向に付勢するスプリング４１９が介装されている。一方、切替弁３１における弁駆動体４２４の先端には、開閉弁４１０を開弁方向に駆動する駆動部４２１が形成されている。
【０１１４】
このような構成において、切替弁３１が閉弁すると、図１４に示すように、駆動部４２１が弁体４１４を開弁方向に押圧する。それにより、弁部材４１６が弁座４１３から離間して開閉弁４１０を開弁させる。すなわち、仮に開閉弁４１０がなくとも室外熱交換器５から冷媒が導入されることにより過熱度制御弁３３２は開弁されることになるが、冷媒の循環が変化してその圧力が導入されるまでにタイムラグがある。本実施形態によれば、切替弁３１の閉弁と同時に第２冷媒循環通路を速やかに開放することができ、このタイムラグを補うことができ、冷媒の流れを速やかに変更できるといったメリットがある。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
上記実施形態の過熱度制御弁３２，２３２，３３２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。
【０１１８】
上記実施形態においては、補助凝縮器として室内凝縮器を設ける例を示した。変形例においては、補助凝縮器を室外熱交換器とは別に設けられる熱交換器として構成してもよい。その熱交換器は、例えば車室外に配置され、エンジンの冷却水を利用して熱交換を行うものでもよい。具体的には、図１における圧縮機２と第２制御弁ユニット６との間に熱交換器を設ける一方、ダクト１０内に放熱器を配置し、これら熱交換器と放熱器とを冷却水の循環回路にて接続してもよい。その循環回路には冷却水を汲み上げるポンプを設けてもよい。このようにすれば、圧縮機２から第２制御弁ユニット６へ向かう高温の冷媒と、循環回路を循環する冷却水との間で熱交換を行うことができる。このような構成においても、圧縮機２から吐出された冷媒を熱交換器により凝縮させて第２制御弁ユニット６に供給することが可能となる。
【符号の説明】
【０１１９】
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、 ３１ 切替弁、 ３２ 過熱度制御弁、 ３３ 逆止弁、 ４１ 過冷却度制御弁、 ４２ 比例弁、 ４３ 過冷却度制御弁、 ４４ 逆止弁、 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、 ６６ 主弁孔、 ６８ 主弁座、 ７０ 弁駆動体、 ７１ 主弁体、 ８２ パワーエレメント、 ８４ オリフィス、 ８８ パイロット弁孔、 ９０ パイロット弁座、 ９２ パイロット弁体、 １００ 制御部、 ２３２ 過熱度制御弁、 ２５０ ボディ、 ２５２ 主弁、 ２５４ パイロット弁、 ２６８ 副弁座、 ２７０ 弁駆動体、 ２７１ 本体、 ２７２ 主弁体、 ２８０ パイロット弁体、 ３０４ 第１制御弁ユニット、 ３３２ 過熱度制御弁、 ３５０ ボディ、 ３５４ 入口ポート、 ３５６ 出入口ポート、 ３６６ 弁孔、 ３７０ 主弁、 ３７２ パイロット弁、 ３７４ 弁駆動体、 ３７６ 主弁体、 ３８０ パイロット弁体、 ３８２ 弁体、 ４０１ 弁本体、 ４０２ ソレノイド、 ４０４ 第１制御弁ユニット、 ４０５ 主弁、 ４０６ パイロット弁、 ４１０ 開閉弁、 ４１２ 弁孔、 ４１３ 弁座、 ４１４ 弁体、 ４２０ 主弁孔、 ４２２ 主弁座、 ４２４ 弁駆動体、 ４２５ 弁体、 ４４４ パイロット通路、 ４４６ パイロット弁孔、 ４４９ 弁座、 ４５０ パイロット弁体、 ４８０ 開閉弁、 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、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、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、このような蒸発器の温度ムラが生じてしまうと、その蒸発器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、良好な作動を確保可能な車両用冷暖房装置、およびその車両用冷暖房装置に好適な制御弁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の制御弁は、上流側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、入口ポートと出口ポートとをつなぐ内部通路を流れる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。
【０００８】
ここで、「感温部」は、入口ポートから導入される冷媒の温度と圧力を感知し、その入口ポートを介して導入される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ものでもよい。あるいは、出口ポートから導出される冷媒の温度と圧力を感知し、その出口ポートを介して導出される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ものでもよい。また、入口ポートと出口ポートとをつなぐ内部通路の中間部の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ものでもよい。
【０００９】
この態様によると、当該過熱度制御弁を通過する冷媒の過熱度を適正な値に制御できるようになる。このため、例えば当該過熱度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、その蒸発器内の温度ムラを低減することが可能となる。その結果、冷媒循環回路を流れるオイルの循環も良好に維持できるようになる。この態様の過熱度制御弁は、次述のような車両用冷暖房装置の冷凍サイクルにも好適である。
【００１０】
本発明のある態様の車両用冷暖房装置は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、車室外に配置され、冷房運転時に冷媒を放熱させる室外凝縮器として機能する一方、暖房運転時には冷媒を蒸発させる室外蒸発器として機能する室外熱交換器と、車室内に配置されて冷媒を蒸発させる室内蒸発器と、室外熱交換器とは別に冷媒を放熱させる補助凝縮器と、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補助凝縮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補助凝縮器および室外熱交換器を順次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、補助凝縮器の下流側に設けられ、第１冷媒循環通路を介して室内蒸発器へ供給される冷媒の流量を調整する第１の弁と、補助凝縮器の下流側に設けられ、第２冷媒循環通路を介して室外熱交換器へ供給される冷媒の流量を調整する第２の弁と、第２冷媒循環通路に設けられ、室外熱交換器が室外蒸発器として機能するときの室外熱交換器の出口側の過熱度が設定過熱度となるよう冷媒の流量を調整する過熱度制御弁と、を備える。
【００１１】
ここで、「補助凝縮器」は、室外熱交換器とは別に循環する冷媒を放熱させるものでよく、車室内に設けられた室内凝縮器であってもよいし、車室外に設けられた第２の室外凝縮器であってもよい。「第１の弁」および「第の２弁」は、アクチュエータによりその弁開度が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設定開度に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。「設定過熱度」は、室外熱交換器における温度ムラを防止または抑制できるような値を適宜設定することができる。
【００１２】
この態様によると、補助凝縮器にて凝縮された冷媒は、第１の弁および第２の弁の少なくとも一方を通過し、室内蒸発器および室外熱交換器のそれぞれに供給される。すなわち、第１の弁および第２の弁により室内蒸発器および室外熱交換器に供給される冷媒の流量の割合が調整される。これにより、室内蒸発器に適正量の冷媒を供給することが可能になる。また特に、過熱度制御弁によって室外蒸発器（室外熱交換器）の出口側の過熱度を適正に制御することができる。このため、その室外熱交換器内の温度ムラを低減することが可能となる。その結果、冷媒循環回路を流れるオイルの循環も良好に維持できるようになる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、良好な作動を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】
【００１４】
【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実施形態に係る過熱度制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図６】第２実施形態に係る過熱度制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図７】第２実施形態に係る過熱度制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図８】第２実施形態に係る過熱度制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図９】第３実施形態に係る第１制御弁ユニットの具体的構成を表す断面図である。
【図１０】第１制御弁ユニットの動作状態を表す説明図である。
【図１１】第１制御弁ユニットの動作状態を表す説明図である。
【図１２】第１制御弁ユニットの動作状態を表す説明図である。
【図１３】第４実施形態に係る第１制御弁ユニットの構成および動作を表す断面図である。
【図１４】第４実施形態に係る第１制御弁ユニット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】
【００１５】
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。
【００１６】
［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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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と逆止弁３３（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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
第１制御弁ユニット４は、切替弁３１、過熱度制御弁３２および逆止弁３３を含む。切替弁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とを備える二方向電磁弁からなる。切替弁３１の開弁により圧縮機２から第２通路２２を介した室外熱交換器５への冷媒の流れが許容される。本実施形態では、切替弁３１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、切替弁３１を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。
【００２９】
過熱度制御弁３２は、暖房運転時において室外熱交換器５の出口側の過熱度（スーパーヒート）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制御弁である。本実施形態では、過熱度制御弁３２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３２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。
【００３０】
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３２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３２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。この過熱度制御弁３２の具体的構成については後に詳述する。
【００３１】
逆止弁３３は、バイパス通路２９において過熱度制御弁３２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ている。逆止弁３３は、前後差圧（逆止弁３３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。
【００３２】
第２制御弁ユニット６は、過冷却度制御弁４１（第１の過冷却度制御弁）、比例弁４２、過冷却度制御弁４３（第２の過冷却度制御弁）、逆止弁４４を含む。過冷却度制御弁４１は、室内凝縮器３から第３通路２３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、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。
【００３３】
過冷却度制御弁４１は、室内凝縮器３の出口側の過冷却度（サブクール）が予め設定された一定の過冷却度（設定値ＳＣ１）に近づくよう冷媒の流れを制御する制御弁である。本実施形態では、過冷却度制御弁４１として、室内凝縮器３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。過冷却度制御弁４１は、室内凝縮器３の出口側の過冷却度が設定値ＳＣ１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。
【００３４】
逆に、室内凝縮器３の出口側の過冷却度が設定値ＳＣ１よりも小さくなると、過冷却度制御弁４１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４１は、その入口（室内凝縮器３の出口側）の過冷却度が設定値ＳＣ１となるよう自律的に動作する。
【００３５】
比例弁４２は、三方向電磁比例弁として構成され、第３通路２３から第１分岐通路２６と第２分岐通路２７とに分岐する分岐点に設けられている。すなわち、比例弁４２は、第１分岐通路２６の開度を制御する第１比例弁と、第２分岐通路２７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。
【００３６】
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１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、暖房運転時においては、過冷却度制御弁４１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４２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４２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。本実施形態では、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。
【００３７】
過冷却度制御弁４３は、冷房運転時において室外熱交換器５から第５通路２５および接続通路２８を介して導入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４３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ＳＣ２）に近づくよう冷媒の流れを制御する制御弁である。本実施形態では、過冷却度制御弁４３として、冷房運転時における室外熱交換器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。過冷却度制御弁４３は、室外熱交換器５の出口側の過冷却度が設定値ＳＣ２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。
【００３８】
逆に、室外熱交換器５の出口側の過冷却度が設定値ＳＣ２よりも小さくなると、過冷却度制御弁４３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。このように、過冷却度制御弁４３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ＳＣ２となるよう自律的に動作する。
【００３９】
逆止弁４４は、接続通路２８において過冷却度制御弁４３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ている。
【００４０】
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、切替弁３１や比例弁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。
【００４１】
制御部１００は、比例弁４２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比例弁４２の設定開度を決定し、そ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４２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。
【００４２】
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、過冷却度制御弁４１の上流側は高圧の上流側圧力Ｐ１となり、比例弁４２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４２における第２比例弁の下流側で過冷却度制御弁４３の上流側は中間圧力Ｐ２となる。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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において切替弁３１が開弁される。一方、第２制御弁ユニット６において比例弁４２の第１比例弁が開弁され、第２比例弁が閉弁される。このとき、圧縮機２の出口の過熱度が大きいことから、過熱度制御弁３２は閉弁状態を保つ。このため、バイパス通路２９が遮断され、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、一方で室内凝縮器３、過冷却度制御弁４１、比例弁４２の第１比例弁、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、他方で切替弁３１、室外熱交換器５、過冷却度制御弁４３、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。
【００４６】
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を経由した冷媒が過冷却度制御弁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。このとき、過冷却度制御弁４１は、室内凝縮器３の出口側（ｃ点）の過冷却度が設定値ＳＣ１となるように弁部の開度を自律的に調整する。比例弁４２の第２比例弁が閉じられているため、過冷却度制御弁４１にて膨張された冷媒は、全て比例弁４２の第１比例弁を通過して蒸発器７に供給される。
【００４７】
また、室外熱交換器５を経由した冷媒が過冷却度制御弁４３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４３は、室内凝縮器３の出口側（ｆ点）の過冷却度が設定値ＳＣ２となるように弁部の開度を自律的に調整する。なお、本実施形態では、これらの設定値ＳＣ１とＳＣ２とが等しく設定されているが（「ＳＣ」と表記する）、変形例においては両者を異ならせてもよい。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。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。
【００４８】
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において切替弁３１が閉弁される。一方、第２制御弁ユニット６において比例弁４２の第１比例弁および第２比例弁がともに開弁され、両比例弁の開度の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４１、比例弁４２の第１比例弁、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、過冷却度制御弁４１、比例弁４２の第２比例弁、室外熱交換器５、過熱度制御弁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。
【００４９】
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４１にて断熱膨張された冷温・低圧の気液二相冷媒が比例弁４２により振り分けられ、その振り分けられた一方の冷媒が蒸発器７に供給されて蒸発し、振り分けられた他方の冷媒が室外熱交換器５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、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。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。なお、過冷却度制御弁４３の入口側は過冷却状態にないため、過冷却度制御弁４３は閉弁状態を維持する。
【００５０】
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、過冷却度制御弁４１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、効率の良い熱交換が行われる（ｄ点）。一方、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。
【００５１】
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とバランスする。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、この過熱度制御弁３２の絞り量により調整される。すなわち、過熱度制御弁３２は、室外熱交換器５の出口側の過熱度が設定過熱度ＳＨよりも大きくなると、閉弁方向に動作して室外熱交換器５における蒸発圧力Ｐｏを上昇させる。その結果、室外熱交換器５の蒸発圧力Ｐｏと蒸発器７の蒸発圧力Ｐｅとの差圧Ｐoeが発生する。それにより、室外熱交換器５を通過する冷媒の温度が高くなり外気との熱交換量が少なくなるため、過熱度は小さくなる方向に変化する。
【００５２】
逆に、その過熱度が設定過熱度ＳＨよりも小さくなると、開弁方向に動作して室外熱交換器５における蒸発圧力Ｐｏを低下させる。それにより、室外熱交換器５を通過する冷媒の温度が低くなり外気との熱交換量が多くなるため、過熱度は大きくなる方向に変化する。このように、室外熱交換器５の出口側の過熱度が設定過熱度ＳＨとなるよう過熱度制御弁３２が自律的に動作するため、室外熱交換器５の出口側の過熱度が過大になるのが防止される。それにより、室外熱交換器５の温度ムラを抑制することができ、室外熱交換器５に潤滑オイルが滞留することを防止または抑制することができる。
【００５３】
制御部１００は、室外熱交換器５に潤滑オイルを滞留するとして予め設定された条件が成立した場合、圧縮機２の回転数に応じて第２比例弁の開度を大きくして室外熱交換器５の出口側まで湿り度を有する冷媒を流すようにして潤滑オイルの循環を確保する。その場合、過熱度制御弁３２が開弁方向に動作して過熱度を戻そうとするが、その感温部が感知するまでのタイムラグがあるため、その湿り度のある冷媒とともに潤滑オイルを導出することが可能になる。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させる例を示したが、蒸発器７において過熱度を発生させる仕様とする場合には、蒸発器７の下流側に過熱度制御弁３２と同様の制御弁を設けてもよい。
【００５４】
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において切替弁３１が閉弁される。一方、第２制御弁ユニット６において比例弁４２の第１比例弁が閉弁され、第２比例弁が開弁される。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、比例弁４２の第２比例弁、室外熱交換器５、過熱度制御弁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。なお、過冷却度制御弁４３の入口側は過冷却状態にないため、過冷却度制御弁４３は閉弁状態を維持する。
【００５５】
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４１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、過熱度制御弁３２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。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。
【００５６】
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において切替弁３１が閉弁される。また、第２制御弁ユニット６において比例弁４２の第１比例弁が開弁され、第２比例弁が閉弁される。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、過冷却度制御弁４１、比例弁４２の第１比例弁、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。このとき、室外熱交換器５の蒸発圧力Ｐｏが圧縮機２の吸入圧力Ｐｓよりも低くなるが、逆止弁４４によって過冷却度制御弁４３側への冷媒の逆流は防止され、また、逆止弁３３によって切替弁３１側への冷媒の逆流も防止される。
【００５７】
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。
【００５８】
次に、第１制御弁ユニット４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１制御弁ユニット４は、切替弁３１、過熱度制御弁３２、逆止弁３３を含む。なお、本実施形態の切替弁３１については一般的な二方向電磁弁を用いることができ、逆止弁３３については一般的な機械式の弁を用いることができるため、ここでは過熱度制御弁３２の構成および動作について説明する。
【００５９】
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３２の閉弁状態を示し、図４は過熱度制御弁３２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。
【００６０】
図３に示すように、過熱度制御弁３２は、有底筒状のボディ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は、金属素材を切削加工して形成され、そ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。ボディ５０の上端開口部は、円板状の封止部材５９により封止されている。封止部材５９は、シール用のＯリング５７を介装させた状態でボディ５０に加締め接合されており、封止部材５９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る。ボディ５０の内部中央には上方に突出した円ボス状の区画壁６０が設けられている。区画壁６０は、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。圧力室６２は入口ポート５６に連通し、圧力室６４は出口ポート５８に連通している。
【００６１】
区画壁６０の環状の内周部により主弁孔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、主弁座６８に着脱して主弁５２を開閉する主弁体７１が一体に設けられている。弁駆動体７０の下端面の外周部近傍からは下方に向けて複数の脚部７２が延設されており（同図には１つのみ表示）、主弁孔６６の内周面によって摺動可能に支持されている。
【００６２】
一方、弁駆動体７０の上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７６が嵌着されている。フランジ部７４は、圧力室６２を高圧室７８と背圧室８０とに区画する。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８２が設けられている。パワーエレメント８２は、入口ポート５６から導入される冷媒の温度と圧力を感知してパイロット弁５４ひいては主弁５２を開閉駆動するものである。
【００６３】
また、フランジ部７４には、高圧室７８と背圧室８０とを連通する小断面のオリフィス８４（「リーク通路」として機能する）が設けられている。なお、高圧室７８と圧力室６４とを主弁５２を介してつなぐ通路が過熱度制御弁３２における「主通路」を構成し、高圧室７８と圧力室６４とをパイロット弁５４を介してつなぐ通路が過熱度制御弁３２における「副通路」を構成する。
【００６４】
弁駆動体７０の内部中央には、半径方向内向きに延出した区画壁８６が設けられている。区画壁８６は、背圧室８０と圧力室６４とを区画しており、その環状の内周部によりパイロット弁孔８８が形成されている。そして、パイロット弁孔８８の背圧室８０側の開口端部によりパイロット弁座９０が形成されている。背圧室８０にはパイロット弁体９２が配設され、そのパイロット弁体９２がパイロット弁座９０に着脱してパイロット弁５４を開閉する。弁駆動体７０の下端開口部からは円ボス状の区画壁９３が下方に延設されており、その区画壁９３と区画壁８６とに囲まれた空間が圧力室９４を形成している。このように区画壁９３を下方に延出させることにより、弁駆動体７０の位置にかかわらず、圧力室９４に下流側の圧力Ｐoutが確実に導入される。
【００６５】
圧力室９４の下端開口部にはリング状のアジャスト部材９６が圧入され、圧力室９４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８８を貫通してパイロット弁体９２に接続されている。すなわち、パイロット弁体９２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の底部の外周部には、圧力室９４において冷媒を流通させるための連通溝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９２を開弁方向に付勢するスプリング１０２が介装されている。このアジャスト部材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。
【００６６】
パイロット弁体９２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９０に着脱する。パイロット弁体９２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８８と背圧室８０とが連通されている。パイロット弁体９２は、円板状の底部にてパワーエレメント８２に接続されている。
【００６７】
パワーエレメント８２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８２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８２は、その外周部がフランジ部７４の上端部に加締められるようにして弁駆動体７０に固定されている。パワーエレメント８２と封止部材５９との間には、ハウジング１０６を介して弁駆動体７０を閉弁方向に付勢するスプリング１１３（「付勢部材」として機能する）が介装されている。
【００６８】
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９２の底部の上端面が当接する。ロアハウジング１１２の下端面には開口部が設けられており、背圧室８０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、背圧室８０の中間圧力Ｐｐが付与されるようになる。
【００６９】
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、他方でオリフィス８４を経て背圧室８０にて中間圧力Ｐｐとなり、パイロット弁５４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。
【００７０】
ここで、パワーエレメント８２は、背圧室８０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、パワーエレメント８２は、暖房運転時において過熱度制御弁３２の入口側（つまり、室外熱交換器５の出口側）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。すなわち、弁駆動体７０は、上流側圧力Ｐinと中間圧力Ｐｐとの差圧（Ｐin−Ｐｐ）による開弁方向の力、中間圧力Ｐｐと下流側圧力Ｐoutとの差圧（Ｐｐ−Ｐout）による閉弁方向の力、スプリング１１３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８２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８２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。
【００７１】
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８２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が上昇し、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。具体的には、図２（Ｂ）に示した室外熱交換器５の蒸発圧力Ｐｏが上昇するために外部の空気との温度差が小さくなり、その蒸発量が減少する。それにより、室外熱交換器５の出口側の過熱度が小さくなる。
【００７２】
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８２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が低下し、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。具体的には、図２（Ｂ）に示した室外熱交換器５の蒸発圧力Ｐｏが低下するために外部の空気との温度差が大きくなり、その蒸発量が増加する。それにより、室外熱交換器５の出口側の過熱度が大きくなる。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。
【００７３】
［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、過熱度制御弁の構成が異なる点を除き、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〜図８は、第２実施形態に係る過熱度制御弁の構成および動作を表す断面図である。図５は主弁の閉弁状態を示し、図６は主弁の開度制御状態を示し、図７は主弁の全開状態を示し、図８は逆止弁の閉弁状態を示している。
【００７４】
本実施形態の過熱度制御弁２３２は、図１に示した過熱度制御弁３２と逆止弁３３とを合わせた機能を有する。図５に示すように、過熱度制御弁２３２は、有底筒状のボディ２５０に主弁２５２とパイロット弁２５４とを同軸状に収容して構成され、主弁２５２が逆止弁としても機能する。パワーエレメント８２は、上流側の圧力室６２ではなく下流側の圧力室６４に配設されている。パワーエレメント８２は、出口ポート５８から導出される冷媒の温度と圧力を感知して動作する。
【００７５】
ボディ２５０の上端開口部は、円板状の封止部材２５１が圧入されて封止されている。ボディ５０に設けられた区画壁６０の内周部により主弁孔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、下流側開口端部により副弁座２６８が形成されている。また、ボディ２５０の下端開口部を封止するように、有底円筒状の封止部材２５９が設けられている。封止部材２５９はボディ２５０の下半部にわたって上方に延出しており、その内周面によってガイド部２６０が形成されている。封止部材２５９の内部は、出口ポート５８に連通している。
【００７６】
弁駆動体２７０は、段付円筒状の本体２７１と、本体２７１の上端部に設けられた主弁体２７２と、本体２７１の下端部に設けられた区画部材２７３とを有する。区画部材２７３は、圧力室６４を背圧室８０と低圧室２７５とに区画する。弁駆動体２７０の下端開口部を封止するようにパワーエレメント８２が設けられている。弁駆動体２７０は、区画部材２７３の外周面がガイド部２６０に摺動するようにして弁部の開閉方向に動作する。区画部材２７３の外周面とガイド部２６０との間にはＯリング７６が介装されている。
【００７７】
主弁体２７２は、段付円筒状をなし、その下半部が本体２７１に圧入されている。主弁体２７２は、圧力室６２に配置され、主弁座６８に着脱して主弁２５２を開閉する。区画部材２７３は、大径の円筒状をなし、本体２７１の下部に螺合されて固定されている。本体２７１と区画部材２７３との間にはシール用のＯリング２７４が介装されている。区画部材２７３の上面中央部にはリング状の弾性体（本実施例ではゴム）からなる弁部材２７６が嵌着されている。弁部材２７６は弁体を構成し、圧力室６４側から副弁座２６８に着脱して内部通路を遮断する。すなわち、弁駆動体２７０は、逆止弁としても機能する。
【００７８】
区画部材２７３には、背圧室８０の一部を構成する連通路２７８と、その連通路２７８と出口ポート５８とを連通させるオリフィス８４（リーク通路）が形成されている。なお、圧力室６２と低圧室２７５とを主弁２５２を介してつなぐ通路が過熱度制御弁２３２における「主通路」を構成し、圧力室６２と低圧室２７５とをパイロット弁２５４を介してつなぐ通路が過熱度制御弁２３２における「副通路」を構成する。
【００７９】
弁駆動体２７０の内部通路２７９の下端部には、半径方向内向きにやや縮径したパイロット弁孔８８が設けられている。そして、パイロット弁孔８８の背圧室８０側の開口端部によりパイロット弁座９０が形成されている。背圧室８０にはパイロット弁体２８０が配設され、そのパイロット弁体２８０がパイロット弁座９０に着脱してパイロット弁２５４を開閉する。
【００８０】
パイロット弁体２８０は、段付円筒状の本体２８１の上端拡径部にリング状の弾性体（本実施例ではゴム）からなる弁部材２８２を嵌着し、その弁部材２８２を本体２８１との間に挟むように軸部材２８３を組み付けて構成される。軸部材２８３は、本体２８１に挿通され、その一端が加締められることにより本体２８１に固定されている。弁部材２８２は、軸部材２８３の他端により係止されて本体２８１からの脱落が防止されている。
【００８１】
パイロット弁体２８０とダイアフラム１０８との間には、有底段付円筒状の伝達部材２８５が配設されている。伝達部材２８５は、その底部がダイアフラム１０８に当接し、その内方にパイロット弁体２８０の下半部を摺動可能に支持するガイド孔２８６が形成されている。パイロット弁体２８０は、伝達部材２８５の上端面に係止されることにより、その下方への変位が規制されている。
【００８２】
パイロット弁体２８０と伝達部材２８５との間には、パイロット弁体２８０を閉弁方向に付勢するスプリング２８８（「付勢部材」として機能する）が介装されている。一方、伝達部材２８５と弁駆動体２７０との間には、伝達部材２８５をパイロット弁２５４の開弁方向に付勢するスプリング２９０（「付勢部材」として機能する）が介装されている。パワーエレメント８２と封止部材２５９との間には、ハウジング１０６を介して弁駆動体２７０を主弁２５２の開弁方向に付勢するスプリング１１３（「付勢部材」として機能する）が介装されている。
【００８３】
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２５２を経て減圧膨張されて下流側圧力Ｐoutとなり、他方で内部通路２７９およびパイロット弁２５４を経て背圧室８０にて中間圧力Ｐｐとなり、オリフィス８４を経て下流側圧力Ｐoutとなる。中間圧力Ｐｐは、パイロット弁２５４の開閉状態によって変化する。
【００８４】
本実施形態において、パワーエレメント８２は、背圧室８０の冷媒の温度と圧力を感知し、出口ポート５８を介して導出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、パワーエレメント８２は、暖房運転時において過熱度制御弁２３２の出口側の過熱度が設定過熱度ＳＨとなるように動作し、主弁２５２の開度を調整する。なお、図２（Ｂ）にも示されるように、過熱度制御弁２３２の出口側の過熱度は入口側の過熱度にほぼ等しくなるため、このように過熱度制御弁２３２の出口側の過熱度を調整しつつも、実質的には過熱度制御弁２３２の入口側、つまり室外熱交換器５の出口側の過熱度を調整することになる。
【００８５】
弁駆動体２７０は、上流側圧力Ｐinと下流側圧力Ｐoutとの差圧（Ｐin−Ｐout）による閉弁方向の力と、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と、スプリング１１３による開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８２の動作によるパイロット弁２５４の開閉状態に応じて変化する。パワーエレメント８２の基準圧力室の圧力は、下流側の冷媒の過熱度に対応して変化する。それにより、出口ポート５８から導出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２５４の開度が変化し、主弁２５２の開度が調整される。
【００８６】
すなわち、図６に示すような過熱度の制御状態において、下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８２が高温を感知してパイロット弁２５４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２７０が主弁２５２の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。
【００８７】
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８２が低温を感知してパイロット弁２５４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。
【００８８】
なお、図７に示すように、弁駆動体２７０が主弁２５２の開弁方向に動作し、出口ポート５８と連通路２７８とが弁駆動体２７０の外周部を介して連通する位置まで上昇すると、その外周部の開口面積はオリフィス８４の流路断面と比べて相当大きくなる。つまり、背圧室８０の圧力の減少率が大きくなるため、弁駆動体２７０の開弁方向への力は、それ以上増大し難くなる。このため、上流側圧力Ｐinが下流側圧力Ｐoutよりも高い状態においては、弁駆動体２７０はそれ以上、主弁２５２の開弁方向へは動作しない。このため、図示の状態が主弁２５２の全開状態となる。
【００８９】
一方、図２（Ｄ）に示した状態のように、上流側圧力Ｐinよりも下流側圧力Ｐoutが高くなろうとすると、図８に示すように、中間圧力Ｐｐと上流側圧力Ｐinとの差圧（Ｐｐ−Ｐin）による力が加わるため、弁部材２７６が副弁座２６８に着座して逆止弁を閉弁させる。このため、出口ポート５８から入口ポート５６への冷媒の逆流が防止される。
【００９０】
［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１制御弁ユニットとして、切替弁、過熱度制御弁および逆止弁が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９は、第３実施形態に係る第１制御弁ユニットの具体的構成を表す断面図である。
【００９１】
本実施形態の第１制御弁ユニット３０４は、切替弁３１、過熱度制御弁３３２および逆止弁３３が共用のボディ３５０を有するように一体化されている。ボディ３５０には、圧縮機２の吐出室につながる入口ポート３５４、室外熱交換器５の出入口につながる出入口ポート３５６、アキュムレータ８の入口につながる出口ポート５８が設けられている。ボディ３５０の中央部には、段付円筒状の弁座形成部材３５２が圧入されている。弁座形成部材３５２の内周部により弁孔３６６が形成され、その上端開口部に主弁座６８が形成され、下端開口部に副弁座２６８が設けられている。弁孔３６６は、主弁座６８側にて出入口ポート３５６に連通し、副弁座２６８側にて出口ポート５８に連通している。弁座形成部材３５２とボディ３５０との間には、シール用のＯリング３６８が設けられている。
【００９２】
過熱度制御弁３３２は、その主弁３７０が図３の主弁５２に近似した構造を有し、パイロット弁３７２が、図５のパイロット弁２５４に近似した構造を有する。弁駆動体３７４は、その本体と区画部材とをＯリング２７４を介して螺合した二重構造を有し、その下端部が主弁体３７６を構成する。主弁体３７６は、弾性体からなる弁部材にて構成され、主弁座６８に着脱して主弁３７０を開閉する。弁駆動体３７４にはその軸線に沿ったパイロット通路が設けられ、そのパイロット通路の上流側端部にパイロット弁孔８８が形成され、その上流側開口端部にパイロット弁座９０が形成されている。
【００９３】
パイロット弁体３８０は段付円柱状をなし、その大径側の端面がパワーエレメント８２のダイアフラム１０８に当接する。パイロット弁体３８０のダイアフラム１０８とは反対側には弾性体からなる弁部材が嵌着されており、パイロット弁体３８０は、その弁部材がパイロット弁座９０に着脱してパイロット弁３７２を開閉する。弁駆動体３７４とパイロット弁体３８０との間には、パイロット弁体３８０をパイロット弁３７２の開弁方向に付勢するスプリング２９０が介装されている。
【００９４】
逆止弁３３は、圧力室６４に配置された有底円筒状の弁体３８２を有する。弁体３８２の底部外周部には、弾性体（本実施形態ではゴム）からなるリング状の弁部材３８４が嵌着されており、その弁部材３８４が副弁座２６８に着脱することにより逆止弁３３を開閉する。弁体３８２の底部から上方に向けて複数の脚部３８５が延設され、弁座形成部材３５２の内周面に摺動可能に支持されている。また、弁体３８２の下半部は、ボディ３５０に設けられた円ボス状のガイド部３８６に摺動可能に支持されている。すなわち、弁体３８２は、その上下において支持されつつ弁部の開閉方向に動作する。弁体３８２とボディ３５０との間には、弁体３８２を閉弁方向に付勢するスプリング３８８が介装されている。なお、弁体３８２の下半部には内外を連通する連通孔３８９が形成され、弁体３８２の背圧室に冷媒を導入可能に構成されている。
【００９５】
切替弁３１は、通電の有無により弁部を開閉するパイロット作動式のオン・オフ電磁弁として構成されている。切替弁３１は、弁本体４０１とソレノイド４０２とを組み付けて構成される。弁本体４０１は、ボディ３５０に対して主弁４０５とパイロット弁４０６とを同軸状に収容して構成される。ボディ３５０の内部には、入口ポート３５４と高圧室７８とを連通する主弁孔４２０が形成され、その上流側開口端部により主弁座４２２が形成されている。
【００９６】
主弁孔４２０の上流側（入口ポート３５４側）の圧力室３５７には、段付円筒状の弁駆動体４２４が配設されている。弁駆動体４２４の先端部に設けられた弁体４２５が主弁座４２２に着脱して主弁４０５を開閉する。弁体４２５は、弾性体（本実施形態ではゴム）からなる。弁駆動体４２４の先端部の外周縁近傍からは複数の脚部４３２が延設されており（同図には１つのみ表示）、主弁孔４２０の内周面によって摺動可能に支持されている。
【００９７】
一方、弁駆動体４２４の後端部（図の右端部）には半径方向外向きに延出するフランジ部４３４が設けられ、ボディ３５０の内周面に摺動可能に支持されている。フランジ部４３４の外周面にはシール用のＯリング４３６が嵌着されている。フランジ部４３４は、圧力室３５７を高圧室４３８と背圧室４４０とに区画する。また、フランジ部４３４から後方に向けて複数の脚部４４２が延設されており（同図には１つのみ表示）、ソレノイド４０２の内部まで延出している。
【００９８】
なお、高圧室４３８と高圧室７８とを主弁４０５を介してつなぐ通路が切替弁３１における「主通路」を構成し、高圧室４３８と高圧室７８とをパイロット弁４０６を介してつなぐ通路が切替弁３１における「副通路」を構成する。
【００９９】
弁駆動体４２４の内部中央には、その軸線方向に背圧室４４０と高圧室７８とを連通させるパイロット通路４４４が形成され、そのパイロット通路４４４の背圧室４４０側の端部がパイロット弁孔４４６を形成している。そして、パイロット弁孔４４６の上流側開口端部により弁座４４９が形成されている。後述のように、パイロット弁４０６を構成するパイロット弁体４５０が、制御状態に応じて弁座４４９に着脱してパイロット弁孔４４６を開閉する。
【０１００】
パイロット弁体４５０は、長尺状の本体を有し、後述する第１プランジャ４７１に圧入固定されている。パイロット弁体４５０の先端には、弾性体（本実施形態ではゴム）からなるリング状の弁部材４５１が嵌着されている。パイロット弁体４５０は、背圧室４４０に配置され、弁座４４９に着脱してパイロット弁４０６を開閉する。弁駆動体４２４の側部には、小断面のリーク通路４６０が形成され、高圧室４３８と背圧室４４０とを連通させている。弁駆動体４２４の側部には、リーク通路４６０を外方から囲むようにフィルタ４５５が設けられ、背圧室４４０への異物の侵入を防止している。
【０１０１】
以上のような構成において、入口ポート３５４から導入される圧力Ｐｄは、リーク通路４６０を経ることで背圧室４４０にて中間圧力Ｐｐ２となる。この中間圧力Ｐｐ２は、パイロット弁４０６の開閉状態によって変化する。
【０１０２】
一方、ソレノイド４０２は、ボディ３５０の右端開口部を封止するように取り付けられた有底円筒状のスリーブ４７０を有する。スリーブ４７０内には、第１プランジャ４７１（「第１の可動鉄心」に該当する）および第２プランジャ４７２（「第２の可動鉄心」に該当する）が軸線方向に対向配置されるように収容されている。スリーブ４７０の外周部にはボビン４７３が設けられ、そのボビン４７３に電磁コイル４７４が巻回されている。そして、電磁コイル４７４を外部から覆うようにケース４７６が設けられている。スリーブ４７０は、ケース４７６を軸線方向に貫通している。電磁コイル４７４からは通電用のハーネス４７８が引き出されている。
【０１０３】
第１プランジャ４７１は、円筒状をなし、その外周部には軸線方向に延びる複数のスリット４８１（同図にはその１つを表示）が設けられている。前述の弁駆動体４２４の脚部４４２は、このスリット４８１を介して右方に延出している。パイロット弁体４５０は、その右半部が第１プランジャ４７１の軸線にそって圧入されている。すなわち、パイロット弁体４５０は、第１プランジャ４７１と一体的に動作する。
【０１０４】
第２プランジャ４７２は、円筒状をなし、その内部中央に隔壁が設けられている。第２プランジャ４７２は、その左端面にて脚部４４２の右端面に当接してこれを支持する。第１プランジャ４７１と第２プランジャ４７２との間には、第１プランジャ４７１を介してパイロット弁体４５０を閉弁方向に付勢するスプリング４８４（「付勢部材」に該当する）が介装されている。第２プランジャ４７２とスリーブ４７０との間には、第２プランジャ４７２を介して弁駆動体４２４を閉弁方向に付勢するスプリング４８６が介装されている。すなわち、弁駆動体４２４は、第２プランジャ４７２と一体的に動作可能となっている。
【０１０５】
次に、第１制御弁ユニット３０４の動作について説明する。図１０〜図１２は、第１制御弁ユニットの動作を表す説明図である。図１０は、ソレノイド４０２がオンにされた制御状態を示す。図１１，図１２および既に説明した図９は、ソレノイド４０２がオフにされた状態を示す。図１０は図２（Ａ）に対応する。図９および図１１は図２（Ｂ）および（Ｃ）に対応し、主弁の開度が互いに異なる状態を示す。図１２は図２（Ｄ）に対応する。
【０１０６】
すなわち、冷房運転時には、図１０に示すように、切替弁３１においてソレノイド４０２がオン（通電状態）にされるため、ソレノイド力によって第１プランジャ４７１と第２プランジャ４７２との間に吸引力が作用するため、パイロット弁体４５０が開弁方向に付勢され、パイロット弁４０６が開弁状態となる。それにより、背圧室４４０の中間圧力Ｐｐ２が低下するため、弁駆動体４２４に差圧（Ｐｄ−Ｐｐ２）が大きく作用するようになり、弁駆動体４２４が開弁方向に駆動される。このため、主弁４０５が開弁状態となる。つまり、切替弁３１は開弁状態となる。
【０１０７】
その結果、吐出圧力Ｐｄの高圧冷媒が主弁孔４２０を介して高圧室７８に導入され、出入口ポート３５６を介して室外熱交換器５側に導出される。このとき、過熱度制御弁３３２においては、オリフィス８４を介して背圧室８０に高圧の冷媒が導入される。一方、圧縮機２から吐出された吐出圧力Ｐｄの冷媒は高温であるため、パワーエレメント８２はパイロット弁体３８０を閉弁方向に駆動し、パイロット弁３７２も閉弁状態に維持される。このため、中間圧力Ｐｐが高くなり、弁駆動体３７４が閉弁方向に駆動されて主弁３７０は閉弁状態となる。つまり、過熱度制御弁３３２は閉弁状態となる。なお、逆止弁３３は、弁体３８２に実質的に前後差圧が作用しないため、スプリング３８８の付勢力によって閉弁状態となる。このようにして、図２（Ａ）に示した冷媒の循環が実現される。
【０１０８】
暖房運転時には、図１１および図９に示すように、切替弁３１においてソレノイド４０２がオフ（非通電状態）にされるため、スプリング４８４の付勢力によりパイロット弁体４５０が閉弁方向に動作し、パイロット弁４０６は閉弁状態となる。その結果、背圧室４４０の中間圧力Ｐｐ２が高く維持され、また、スプリング４８６によって弁駆動体４２４が閉弁方向に付勢されているため、主弁４０５も閉弁状態となる。つまり、切替弁３１は、閉弁状態を維持する。
【０１０９】
一方、室外熱交換器５から導出された蒸発圧力Ｐｏの冷媒が出入口ポート３５６を介して導入されるため、過熱度制御弁３３２がその過熱度を設定過熱度ＳＨに近づけるように動作する。すなわち、蒸発圧力Ｐｏの冷媒がオリフィス８４を介して背圧室８０に導入され、パワーエレメント８２がその冷媒の温度と圧力を感知して動作する。このとき、パイロット弁３７２が開弁するため、中間圧力Ｐｐが低下する。このため、弁駆動体３７４に差圧（Ｐｏ−Ｐｐ）が大きく作用するようになり、弁駆動体３７４が開弁方向に駆動される。このため、主弁３７０が開弁状態となる。このときの主弁３７０の開度は、室外熱交換器５の出口側の過熱度を設定過熱度ＳＨに近づけるよう自律的に変化する。また、このように主弁３７０が開弁することで弁体３８２に前後差圧が大きく作用し、逆止弁３３は開弁状態となる。このようにして、図２（Ｂ）に示した冷媒の循環が実現される。
【０１１０】
また、特定暖房運転時には、ソレノイド４０２がオフにされるため、切替弁３１は閉弁状態を維持する。一方、室外熱交換器５から導出された蒸発圧力Ｐｏの冷媒が出入口ポート３５６を介して導入される。ただし、この場合、図２（Ｃ）にも示したように、第１冷媒循環通路が遮断され、室内凝縮器３から導出された冷媒が全て室外熱交換器５を通過することになるため、室外熱交換器５における熱交換量が大きくなり、蒸発圧力Ｐｏが相当低くなる。このため、パワーエレメント８２が低温を感知してパイロット弁３７２が大きく開弁し、中間圧力Ｐｐが相当低くなる。その結果、主弁３７０はほぼ全開状態となる。また、このように主弁３７０が開弁することで弁体３８２に前後差圧が作用し、逆止弁３３も開弁状態となる。このようにして、図２（Ｃ）に示した冷媒の循環が実現される。
【０１１１】
特殊冷暖房運転時には、図１２に示すように、ソレノイド４０２がオフにされるため、切替弁３１は閉弁状態を維持する。一方、図２（Ｄ）にも示したように、第２冷媒循環通路が遮断され、室内凝縮器３から導出された冷媒が全て蒸発器７を通過することになるため、室外熱交換器５における圧力が相当低くなる。このとき、出入口ポート３５６を介して冷媒が導入されないため、スプリング１１３の付勢力によって弁駆動体３７４が閉弁方向に駆動され、主弁３７０は閉弁状態となる。一方、弁体３８２には逆圧がかかり、逆止弁３３が閉弁状態となるため、冷媒の逆流は防止される。このようにして、図２（Ｄ）に示した冷媒の循環が実現される。
【０１１２】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１制御弁ユニットの構成が若干異なる点を除き、第３実施形態と同様である。このため、第３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１３および図１４は、第４実施形態に係る第１制御弁ユニットの構成および動作を表す断面図である。図１３は、切替弁３１においてソレノイド４０２がオンにされた状態を示し、図１０に対応する。図１４は、切替弁３１においてソレノイド４０２がオフにされた直後の状態を示す。
【０１１３】
図１３に示すように、本実施形態の第１制御弁ユニット４０４は、切替弁３１が閉弁したときに、主弁３７０の開弁に先立って速やかに第２冷媒循環通路を開放可能な開閉弁４１０が設けられている。すなわち、弁座形成部材３５２の上端近傍の側面に内外を連通する弁孔４１２が設けられ、その外側開口端部により弁座４１３が形成されている。一方、弁座形成部材３５２の上端部を囲むように環状の弁体４１４が設けられている。弁体４１４は、弁孔４１２との対向位置に弾性体からなる弁部材４１６が嵌着され、外方から弁座４１３に着脱して開閉弁４１０を開閉する。ボディ３５０における出入口ポート３５６の近傍には、リング状のばね受け部材４１８が嵌着され、そのばね受け部材４１８と弁体４１４との間に、弁体４１４を閉弁方向に付勢するスプリング４１９が介装されている。一方、切替弁３１における弁駆動体４２４の先端には、開閉弁４１０を開弁方向に駆動する駆動部４２１が形成されている。
【０１１４】
このような構成において、切替弁３１が閉弁すると、図１４に示すように、駆動部４２１が弁体４１４を開弁方向に押圧する。それにより、弁部材４１６が弁座４１３から離間して開閉弁４１０を開弁させる。すなわち、仮に開閉弁４１０がなくとも室外熱交換器５から冷媒が導入されることにより過熱度制御弁３３２は開弁されることになるが、冷媒の循環が変化してその圧力が導入されるまでにタイムラグがある。本実施形態によれば、切替弁３１の閉弁と同時に第２冷媒循環通路を速やかに開放することができ、このタイムラグを補うことができ、冷媒の流れを速やかに変更できるといったメリットがある。
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
上記実施形態の過熱度制御弁３２，２３２，３３２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。
【０１１８】
上記実施形態においては、補助凝縮器として室内凝縮器を設ける例を示した。変形例においては、補助凝縮器を室外熱交換器とは別に設けられる熱交換器として構成してもよい。その熱交換器は、例えば車室外に配置され、エンジンの冷却水を利用して熱交換を行うものでもよい。具体的には、図１における圧縮機２と第２制御弁ユニット６との間に熱交換器を設ける一方、ダクト１０内に放熱器を配置し、これら熱交換器と放熱器とを冷却水の循環回路にて接続してもよい。その循環回路には冷却水を汲み上げるポンプを設けてもよい。このようにすれば、圧縮機２から第２制御弁ユニット６へ向かう高温の冷媒と、循環回路を循環する冷却水との間で熱交換を行うことができる。このような構成においても、圧縮機２から吐出された冷媒を熱交換器により凝縮させて第２制御弁ユニット６に供給することが可能となる。
【符号の説明】
【０１１９】
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、 ３１ 切替弁、 ３２ 過熱度制御弁、 ３３ 逆止弁、 ４１ 過冷却度制御弁、 ４２ 比例弁、 ４３ 過冷却度制御弁、 ４４ 逆止弁、 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、 ６６ 主弁孔、 ６８ 主弁座、 ７０ 弁駆動体、 ７１ 主弁体、 ８２ パワーエレメント、 ８４ オリフィス、 ８８ パイロット弁孔、 ９０ パイロット弁座、 ９２ パイロット弁体、 １００ 制御部、 ２３２ 過熱度制御弁、 ２５０ ボディ、 ２５２ 主弁、 ２５４ パイロット弁、 ２６８ 副弁座、 ２７０ 弁駆動体、 ２７１ 本体、 ２７２ 主弁体、 ２８０ パイロット弁体、 ３０４ 第１制御弁ユニット、 ３３２ 過熱度制御弁、 ３５０ ボディ、 ３５４ 入口ポート、 ３５６ 出入口ポート、 ３６６ 弁孔、 ３７０ 主弁、 ３７２ パイロット弁、 ３７４ 弁駆動体、 ３７６ 主弁体、 ３８０ パイロット弁体、 ３８２ 弁体、 ４０１ 弁本体、 ４０２ ソレノイド、 ４０４ 第１制御弁ユニット、 ４０５ 主弁、 ４０６ パイロット弁、 ４１０ 開閉弁、 ４１２ 弁孔、 ４１３ 弁座、 ４１４ 弁体、 ４２０ 主弁孔、 ４２２ 主弁座、 ４２４ 弁駆動体、 ４２５ 弁体、 ４４４ パイロット通路、 ４４６ パイロット弁孔、 ４４９ 弁座、 ４５０ パイロット弁体、 ４８０ 開閉弁、 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、
前記入口ポートと前記出口ポートとをつなぐ内部通路を流れる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】
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
車室外に配置され、冷房運転時に冷媒を放熱させる室外凝縮器として機能する一方、暖房運転時には冷媒を蒸発させる室外蒸発器として機能する室外熱交換器と、
車室内に配置されて冷媒を蒸発させる室内蒸発器と、
前記室外熱交換器とは別に冷媒を放熱させる補助凝縮器と、
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補助凝縮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補助凝縮器および前記室外熱交換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、
前記補助凝縮器の下流側に設けられ、前記第１冷媒循環通路を介して前記室内蒸発器へ供給される冷媒の流量を調整する第１の弁と、
前記補助凝縮器の下流側に設けられ、前記第２冷媒循環通路を介して前記室外熱交換器へ供給される冷媒の流量を調整する第２の弁と、
前記第２冷媒循環通路に設けられ、前記室外熱交換器が室外蒸発器として機能するときの前記室外熱交換器の出口側の過熱度が設定過熱度となるよう冷媒の流量を調整する過熱度制御弁と、
を備えることを特徴とする車両用冷暖房装置。
【請求項４】
前記過熱度制御弁は、
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弁孔とが設けられたボディと、
前記弁孔に接離して弁開度を調整する弁体と、
前記入口ポートから導入される冷媒の温度と圧力を感知し、前記室外熱交換器の出口側の過熱度が前記設定過熱度となるよう前記弁体を開閉駆動する感温部と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載の車両用冷暖房装置。
【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、
前記入口ポートと前記出口ポートとをつなぐ内部通路を流れる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】
冷媒を圧縮して吐出する圧縮機と、
車室外に配置され、冷房運転時に冷媒を放熱させる室外凝縮器として機能する一方、暖房運転時には冷媒を蒸発させる室外蒸発器として機能する室外熱交換器と、
車室内に配置されて冷媒を蒸発させる室内蒸発器と、
前記室外熱交換器とは別に冷媒を放熱させる補助凝縮器と、
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補助凝縮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補助凝縮器および前記室外熱交換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、
前記補助凝縮器の下流側に設けられ、前記第１冷媒循環通路を介して前記室内蒸発器へ供給される冷媒の流量を調整する第１の弁と、
前記補助凝縮器の下流側に設けられ、前記第２冷媒循環通路を介して前記室外熱交換器へ供給される冷媒の流量を調整する第２の弁と、
前記第２冷媒循環通路に設けられ、前記室外熱交換器が室外蒸発器として機能するときの前記室外熱交換器の出口側の過熱度が設定過熱度となるよう冷媒の流量を調整する過熱度制御弁と、
を備えることを特徴とする車両用冷暖房装置。
【請求項４】
前記過熱度制御弁は、
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弁孔とが設けられたボディと、
前記弁孔に接離して弁開度を調整する弁体と、
前記入口ポートから導入される冷媒の温度と圧力を感知し、前記室外熱交換器の出口側の過熱度が前記設定過熱度となるよう前記弁体を開閉駆動する感温部と、
を備えることを特徴とする請求項３に記載の車両用冷暖房装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−２５５８５６（Ｐ２０１１−２５５８５６Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３４１１７（Ｐ２０１０−１３４１１７）
【出願日】平成２２年６月１１日（２０１０．６．１１）
【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２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月１１日（２０１０．６．１１）
【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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