車両用冷暖房装置
【課題】運転状態に応じて冷媒循環通路が切り替えられる車両用冷暖房装置において冷房運転時のシステム効率を高く維持する。
【解決手段】車両用冷暖房装置１００は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機２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５と、車室内に配置されて冷媒を蒸発させる蒸発器７と、室外熱交換器５とは別に冷媒を放熱させる補助凝縮器３と、補助凝縮器３と室外凝縮器を圧縮機２に対して直列につなぐ直列循環通路と、補助凝縮器３と室外凝縮器を圧縮機２に対して並列につなぐ並列循環通路との一方を開放して他方を遮断することにより冷媒循環状態を切替可能な循環切替装置とを備える。
【解決手段】車両用冷暖房装置１００は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機２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５と、車室内に配置されて冷媒を蒸発させる蒸発器７と、室外熱交換器５とは別に冷媒を放熱させる補助凝縮器３と、補助凝縮器３と室外凝縮器を圧縮機２に対して直列につなぐ直列循環通路と、補助凝縮器３と室外凝縮器を圧縮機２に対して並列につなぐ並列循環通路との一方を開放して他方を遮断することにより冷媒循環状態を切替可能な循環切替装置とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用冷暖房装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関を搭載した車両においてはエンジンの燃焼効率が向上したこともあり、熱源として利用してきた冷却水が暖房に必要な温度にまで上昇し難くなっている。一方、内燃機関と電動機を併用したハイブリッド車両においては内燃機関の稼働率が低いため、そのような冷却水の利用がさらに難しい。電気自動車に至っては内燃機関による熱源そのものがない。このため、冷房のみならず暖房にも冷媒を用いたサイクル運転を行い、車室内を除湿暖房可能なヒートポンプ式の車両用冷暖房装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このような車両用冷暖房装置は、圧縮機、室外熱交換器、蒸発器、室内熱交換器等を含む冷凍サイクルを有し、暖房運転時と冷房運転時とで室外熱交換器の機能が切り替えられる。暖房運転時においては室外熱交換器が蒸発器として機能する。その際、冷凍サイクルを冷媒が循環する過程で室内熱交換器が放熱し、その熱により車室内の空気が加熱される。一方、冷房運転時においては室外熱交換器が凝縮器として機能する。その際、室外熱交換器にて凝縮された冷媒が蒸発器にて蒸発し、その蒸発潜熱により車室内の空気が冷却される。その際、除湿も行われる。そして、このように暖房運転時と冷房運転時とで装置の機能を切り替えるために、冷凍サイクルには複数の冷媒循環通路が設けられ、各冷媒循環通路の冷媒の流れを切り替えるための種々の制御弁が設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２４０２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような冷凍サイクルには冷媒循環通路の構成上、室外熱交換器と室内熱交換器とを圧縮機に対して直列に接続するタイプと並列に接続するタイプが考えられるが、両者にはそれぞれ欠点が存在する。例えば、直列タイプにおいては、冷房運転時に圧縮機の動力を不要に大きくして非効率となる可能性がある。すなわち、冷房運転では空気を加熱する必要性が少ないため、室内熱交換器の加熱機能が基本的に不要となるところ、直列であるために圧縮機から吐出された冷媒が室内熱交換器を経由する際に圧力損失を受ける。このため、その圧力損失を見越して圧縮機の動力を大きくする必要が生じてしまう。一方、並列タイプにおいては、除湿運転時の加熱に有効な過熱ガスの一部を外部に捨ててしまうことになる。すなわち、除湿運転では車室内を適温に保つよう室内熱交換器を機能させるのが好ましいところ、並列であるために圧縮機から吐出された冷媒が室外熱交換器と室内熱交換器との振り分けられてしまう。その結果、過熱ガスが室内熱交換器に効率よく供給されないといった問題が生じる。このため、いずれのタイプで構成するにしても、冷房運転時のシステム効率を高く維持するうえで改善の余地があった。
【０００６】
本発明の目的は、運転状態に応じて冷媒循環通路が切り替えられる車両用冷暖房装置において冷房運転時のシステム効率を高く維持することにある。
【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、補助凝縮器と室外凝縮器を圧縮機に対して直列につなぐ直列循環通路と、補助凝縮器と室外凝縮器を圧縮機に対して並列につなぐ並列循環通路との一方を開放して他方を遮断することにより冷媒循環状態を切替可能な循環切替装置とを備える。
【０００８】
この態様によると、冷凍サイクルの運転状態に応じて直列循環通路と並列循環通路とが適宜切替可能となる。すなわち、直列循環通路を開放させることで補助凝縮器をヒータとして効率よく機能させることができる。また、並列循環通路を開放させることで補助凝縮器による圧力損失を低減することができ、圧縮機の動力が大きくなるのを抑制することができる。すなわち、補助凝縮器のヒータとしての機能の必要性に応じて直列循環通路と並列循環通路とを適宜切り替えることにより、その機能を担保しつつ、冷凍サイクルの効率を高く維持できるようになる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、運転状態に応じて冷媒循環通路が切り替えられる車両用冷暖房装置において冷房運転時のシステム効率を高く維持することが可能になる。
【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システム構成を表す図である。
【図２】車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。
【図３】車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。
【図４】第１制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図５】第２制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図６】第３制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図７】第２実施形態に係る車両用冷暖房装置のシステム構成を表す図である。
【図８】車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。
【図９】車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。
【図１０】第２制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図１１】第２制御弁の弁本体の部分を示す拡大断面図である。
【図１２】第３実施形態に係る車両用冷暖房装置のシステム構成を表す図である。
【図１３】車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。
【図１４】車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。
【図１５】制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図１６】制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図１７】制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図１８】制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る車両用冷暖房装置のシステム構成を表す図である。この車両用冷暖房装置は、電気自動車の冷暖房装置として具体化されたものである。
【００１２】
車両用冷暖房装置１００は、圧縮機２、補助凝縮器３、室外熱交換器５、蒸発器７およびアキュムレータ８を配管にて接続した冷凍サイクル（冷媒循環回路）を備える。車両用冷暖房装置１００は、冷媒としての代替フロン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）が冷凍サイクル内を状態変化しながら循環する過程で、その冷媒の熱を利用して車室内の空調を行うヒートポンプ式の冷暖房装置として構成されている。
【００１３】
圧縮機２、室外熱交換器５およびアキュムレータ８は、車室外（エンジンルーム）に設けられている。一方、車室内には空気の熱交換が行われるダクトが設けられ、そのダクトにおける空気の流れ方向上流側に蒸発器７が配設され、下流側に補助凝縮器３が配設されている。補助凝縮器３は、室内凝縮器として構成されている。
【００１４】
車両用冷暖房装置１００は、冷房運転時と暖房運転時とで複数の冷媒循環通路を切り替えるように運転される。この冷凍サイクルは、補助凝縮器３と室外熱交換器５とが凝縮器として直列又は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。この冷凍サイクルでは、冷房運転時に冷媒が循環する第１冷媒循環通路、暖房運転時に冷媒が循環する第２冷媒循環通路、除湿運転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→室外熱交換器５→蒸発器７→アキュムレータ８→圧縮機２のように冷媒が循環する通路である。第２冷媒循環通路は、圧縮機２→補助凝縮器３→室外熱交換器５→アキュムレータ８→圧縮機２のように冷媒が循環する通路である。第３冷媒循環通路は、圧縮機２→補助凝縮器３→蒸発器７→アキュムレータ８→圧縮機２のように冷媒が循環する通路である。室外熱交換器５を流れる冷媒の流れは、第１冷媒循環通路と第２冷媒循環通路とで逆方向となっている。
【００１６】
具体的には、圧縮機２の吐出室につながる通路が分岐し、その一方である第１通路２１が室外熱交換器５の一方の出入口につながり、他方である第２通路２２が補助凝縮器３の入口につながっている。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。第１通路２１、第３通路２３および第４通路２４により第１冷媒循環通路が形成される。
【００１７】
補助凝縮器３の出口は第５通路２５を介して第３通路２３に接続されている。第１通路２１は室外熱交換器５の近傍でバイパス通路２６に分岐し、バイパス通路２６はアキュムレータ８の入口に接続されている。さらに、第５通路２５は中間部においてバイパス通路２７に分岐し、バイパス通路２７は第１通路２１に接続されている。第２通路２２、第５通路２５、第３通路２３およびバイパス通路２６により第２冷媒循環通路が形成される。一方、第２通路２２、第５通路２５、第３通路２３および第４通路２４により第３冷媒循環通路が形成される。
【００１８】
第１冷媒循環通路と第３冷媒循環通路とは、冷房運転時において補助凝縮器３と室外熱交換器５を圧縮機２に対して並列につなぐ並列循環通路を形成する。一方、冷房運転時においてバイパス通路２７が開放されることにより、補助凝縮器３と室外熱交換器５を圧縮機２に対して直列につなぐ直列循環通路が形成されるようになるが、その詳細については後述する。
【００１９】
第４通路２４におけるバイパス通路２６との合流点よりも下流側は、第１冷媒循環通路、第２冷媒循環通路および第３冷媒循環通路の共用の通路である第１共用通路４１となっている。また、第３通路２３における第５通路２５との合流点よりも下流側は、第１冷媒循環通路と第３冷媒循環通路との共用の通路である第２共用通路４２となっている。そして、第１共用通路４１と第２共用通路４２を部分的に挿通するように内部熱交換器１０が配設されている。
【００２０】
第１通路２１と第２通路２２との分岐点および第１通路２１とバイパス通路２７との合流点を含むように第１制御弁４が設けられている。第３通路２３と第５通路２５との合流点には第２制御弁６が設けられている。第４通路２４とバイパス通路２６との合流点には第３制御弁９が設けられている。さらに、第３通路２３における内部熱交換器１０の下流側には比例弁３３が設けられている。
【００２１】
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。
【００２２】
補助凝縮器３は、室外熱交換器５とは別に冷媒を放熱させる補助的な凝縮器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧の冷媒が補助凝縮器３を通過する際に放熱する。車室内に導入された空気は、補助凝縮器３を通過する過程で温められる。すなわち、ダクトに取り込まれて蒸発器７にて冷却および除湿された空気のうち、図示しないエアミックスドアにて振り分けられた空気が補助凝縮器３を通過することにより適度に加熱される。補助凝縮器３を通過した空気と迂回した空気とが補助凝縮器３の下流側にて混合されて目標の温度に調整される。
【００２３】
室外熱交換器５は、冷房運転時に内部を通過する冷媒を放熱させる室外凝縮器として機能する一方、暖房運転時には内部を通過する冷媒を蒸発させる室外蒸発器として機能する。室外熱交換器５が蒸発器として機能する際には、膨張装置（後述の比例弁５２）の通過により低温・低圧となった冷媒が、室外熱交換器５を通過する際に蒸発する。
【００２４】
蒸発器７は、車室内に配置され、内部を通過する冷媒を蒸発させる室内蒸発器として機能する。すなわち、膨張装置（後述の比例弁３３）の通過により低温・低圧となった冷媒は、蒸発器７を通過する際に蒸発する。車室内に導入された空気は、その蒸発潜熱によって冷却され、除湿される。このとき冷却・除湿された空気は、補助凝縮器３の通過過程で加熱される。
【００２５】
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。
【００２６】
第１制御弁４は、共用のボディに比例弁３４，３７，３８を収容し、それらを１つのアクチュエータにて駆動する複合弁として構成されている。比例弁３４は「第２弁」として機能する大口径の弁であり、第１通路２１の開度を調整する。比例弁３７は「第３弁」として機能する大口径の弁であり、第２通路２２の開度を調整する。比例弁３８は「第１弁」として機能する大口径の弁であり、バイパス通路２７の開度を調整する。本実施形態では、第１制御弁４として、ステッピングモータの駆動により各弁の開度を調整可能な電動弁が用いられるが、ソレノイドへの通電によって各弁の開度を調整可能な電磁弁を用いるようにしてもよい。第１制御弁４の具体的構成については後述する。
【００２７】
第２制御弁６は、共用のボディに比例弁５１と比例弁５２を収容する複合弁として構成されている。比例弁５１と比例弁５２は共用のアクチュエータにて駆動される。比例弁５１は「第４弁」として機能する大口径の弁であり、第５通路２５を開閉する。比例弁５２は大口径の第１弁と小口径の第２弁とを有する複合弁であり、第３通路２３の開度を調整する。比例弁５２は膨張装置としても機能する。本実施形態では、第２制御弁６として、ステッピングモータの駆動により各弁の開度を調整可能な電動弁が用いられるが、ソレノイドへの通電によって各弁の開度を調整可能な電磁弁を用いるようにしてもよい。第２制御弁６の具体的構成については後述する。
【００２８】
比例弁３３は、室外熱交換器５から第３通路２３を介して導入された冷媒、または補助凝縮器３から第５通路２５を介して導入された冷媒を絞り膨張させて下流側に導出する「膨張装置」としても機能する。本実施形態では、比例弁３３として、ステッピングモータの駆動により各弁の開度を調整可能な電動弁が用いられるが、ソレノイドへの通電によって各弁の開度を調整可能な電磁弁を用いるようにしてもよい。なお、変形例においては、比例弁３３に代えて、例えば蒸発器７の出口側の温度を感知してその出口側の過熱度が適正となるよう冷媒流量を調整する温度式膨張弁を設けてもよい。あるいは、オリフィスその他の膨張装置を設けてもよい。
【００２９】
第３制御弁９は、共用のボディに比例弁３５と比例弁３６とを収容し、それらを１つのアクチュエータにて駆動する複合弁として構成されている。第３制御弁９のボディには、第４通路２４を構成する第１内部通路とバイパス通路２６を構成する第２内部通路が設けられている。比例弁３５は大口径の弁であり、第２内部通路に設けられてその開度を調整する。比例弁３６は大口径の弁であり、第１内部通路に設けられてその開度を調整する。本実施形態では、第３制御弁９として、ステッピングモータの駆動により各弁の開度を調整可能な電動弁が用いられるが、ソレノイドへの通電によって各弁の開度を調整可能な電磁弁を用いるようにしてもよい。第３制御弁９の具体的構成については後述する。
【００３０】
内部熱交換器１０は、第１共用通路４１と第２共用通路４２を部分的に挿通して両共用通路を流れる冷媒の熱交換をさせる。これにより、補助凝縮器３または室外熱交換器５から蒸発器７に向かって流れる冷媒が、アキュムレータ８から圧縮機２に向かって流れる冷媒によって冷却される一方、アキュムレータ８から圧縮機２に向かって流れる冷媒が、補助凝縮器３または室外熱交換器５から蒸発器７に向かって流れる冷媒によって加熱され、冷凍サイクルの熱交換率が高められる。なお、図示のように、第３通路２３と第５通路２５との合流点は、内部熱交換器１０の入口の上流側に設けられている。また、比例弁３３は、内部熱交換器１０の出口の下流側に設けられている。
【００３１】
以上のように構成された車両用冷暖房装置１００は、図示しない制御部により制御される。制御部は、車両の乗員によりセットされた室温を実現するために各アクチュエータの制御量を演算し、各アクチュエータの駆動回路に制御信号を出力する。制御部は、車室内外の温度、蒸発器７の吹き出し空気温度等、各種センサにて検出された所定の外部情報に基づいて各制御弁の制御量（弁開度や開閉状態）を決定し、その制御量が実現されるようアクチュエータに電流を供給する。本実施例ではアクチュエータとしてステッピングモータを用いるため、制御部は、各制御弁の制御量が実現されるようステッピングモータに制御パルス信号を出力する。このような制御により、圧縮機２は、その吸入室を介して吸入圧力Ｐｓの冷媒を導入し、これを圧縮して吐出圧力Ｐｄの冷媒として吐出する。なお、本実施形態ではこのような制御を実現するために、補助凝縮器３の出口、室外熱交換器５の出入口、蒸発器７の入口と出口、内部熱交換器１０の入口と出口のそれぞれの温度を検出するための複数の温度センサが設置されている。
【００３２】
次に、本実施形態の冷凍サイクルの動作について説明する。図２および図３は、車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。図２は冷房運転時の状態を示し、（Ａ）は通常冷房運転時の状態を示し、（Ｂ）は特定冷房運転時の状態を示し、（Ｃ）は特殊冷房運転時の状態を示している。なお、「特定冷房運転」は、冷房運転において除湿の機能を高めた運転状態である。「特殊冷房運転」は、冷房運転において除湿の機能を高めるとともに熱交換効率を高めた運転状態である。図３は暖房運転時の状態を示し、（Ａ）は特定暖房運転時の状態を示し、（Ｂ）は通常暖房運転時の状態を示し、（Ｃ）は特殊暖房運転時の状態を示している。「特定暖房運転」は、暖房運転において除湿の機能を高めた運転状態である。「特殊暖房運転」は、室外熱交換器５を機能させない運転状態である。
【００３３】
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〜ｈ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。
【００３４】
図２（Ａ）に示すように、通常冷房運転時においては、第１制御弁４において比例弁３４が開弁状態とされ、比例弁３７，３８が閉弁状態とされる。また、第２制御弁６において比例弁５１が閉弁状態とされ比例弁５２が開弁状態とされる。比例弁３３は開弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が閉弁状態とされ比例弁３６が開弁状態とされる。それにより、第１冷媒循環通路のみが開放される。このため、圧縮機２から吐出冷媒は室外熱交換器５および蒸発器７に導かれる。このとき、室外熱交換器５は室外凝縮器として機能する。
【００３５】
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、室外熱交換器５を経ることで凝縮され、比例弁３３にて断熱膨張されて冷温・低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器７に導入される。蒸発器７の入口に導入された冷媒は、その蒸発器７を通過する過程で蒸発し、車室内の空気を冷却する。蒸発器７から導出された冷媒は、比例弁３６を経てアキュムレータ８に導入される。制御部は、室外熱交換器５の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御するか、または圧縮機２の入口側の温度に基づき、その入口側の過熱度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御する。前者の場合、比例弁３３の入口または内部熱交換器１０の入口の温度に基づいてその過冷却度を調整するようにしてもよい。
【００３６】
なお、このとき、内部熱交換器１０により、アキュムレータ８から圧縮機２に送られる冷媒と室外熱交換器５から比例弁３３に送られる冷媒との熱交換が行われる。その結果、蒸発器７の入口と出口の入口とのエンタルピの差が大きくなり、冷凍サイクルの成績係数を大きくできるため、システムの効率および冷凍能力を向上させることができる。
【００３７】
図２（Ｂ）に示すように、特定冷房運転時においては、第１制御弁４において比例弁３４が閉弁状態とされ、比例弁３７，３８が開弁状態とされる。また、第２制御弁６において比例弁５１が閉弁状態とされ比例弁５２が開弁状態とされる。比例弁３３は開弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が閉弁状態とされ比例弁３６が開弁状態とされる。それにより、バイパス通路２７が開放されて直列循環通路が形成される。この直列循環通路は、第１冷媒循環通路に対して補助凝縮器３を経由する冷媒通路を追加した構成を有し、補助凝縮器３を室内凝縮器、室外熱交換器５を室外凝縮器として直列につなぐ構成を実現する。このため、圧縮機２から吐出冷媒は、補助凝縮器３および室外熱交換器５を通過して蒸発器７に導かれる。
【００３８】
このとき、比例弁３８の開度が調整されて差圧制御が実行される。このとき、比例弁３８には前後差圧ΔＰが発生する。その結果、補助凝縮器３の凝縮圧力（凝縮温度）が、室外熱交換器５の凝縮圧力（凝縮温度）よりも高く維持され、車室内の温度が必要以上に低下することが抑制される。具体的には、ドライバの足元の温度をある程度高く維持することができる。制御部は、室外熱交換器５の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御するか、または圧縮機２の入口側の温度に基づき、その入口側の過熱度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御する。
【００３９】
図２（Ｃ）に示すように、特定冷房運転時においては、第１制御弁４において比例弁３４および比例弁３７が共に開弁状態とされ、比例弁３８が閉弁状態とされる。また、第２制御弁６において比例弁５１および比例弁５２が共に開弁状態とされる。比例弁３３は開弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が閉弁状態とされ比例弁３６が開弁状態とされる。それにより第１冷媒循環通路および第３冷媒循環通路が開放され、第２冷媒循環通路は遮断される。このため、圧縮機２から吐出された冷媒は、一方で室外熱交換器５を経て蒸発器７に導かれ、他方で補助凝縮器３を経て蒸発器７に導かれる。このとき、室外熱交換器５は室外凝縮器として機能する。
【００４０】
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、一方で補助凝縮器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、補助凝縮器３を経由した冷媒と室外熱交換器５を経由した冷媒とが合流して比例弁３３にて断熱膨張され、冷温・低圧の気液二相冷媒となって蒸発器７に導入される。そして、その蒸発器７を通過する過程で蒸発し、車室内の空気を冷却する。このとき、蒸発器７から導出された冷媒は、アキュムレータ８を経て圧縮機２に導入される。制御部は、比例弁３３の入口または内部熱交換器１０の入口の温度に基づいてその過冷却度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御するか、または圧縮機２の入口側の温度に基づき、その入口側の過熱度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御する。
【００４１】
ここで、図２（Ｂ）に示す特定冷房運転と図２（Ｃ）に示す特殊冷房運転とを適宜切り替えることにより、除湿機能を高めた冷房運転の効率を高く維持することができる。すなわち、図２（Ｂ）に示す特定冷房運転においては、圧縮機２から吐出された冷媒の全てが補助凝縮器３を経由することになるため、その補助凝縮器３での圧力損失を見越して圧縮機２の動力を大きくする必要がある。しかし、圧縮機２から吐出された高温のガス冷媒を全て補助凝縮器３に供給できるため、その補助凝縮器３のヒータとしての機能を最大限に発揮させることができる。一方、図２（Ｃ）に示す特殊冷房運転においては、圧縮機２から吐出された冷媒が室外熱交換器５へ向かうものと補助凝縮器３へ向かうものに所定の比率で振り分けられるため、圧縮機２から吐出された高温のガス冷媒はその比率に応じた流量のみが補助凝縮器３に供給されることになる。このため、補助凝縮器３はそのヒータとしての機能を最大限に発揮させることはできない。しかし、補助凝縮器３へ供給される冷媒がその比率に応じた流量に留まるため、補助凝縮器３での圧力損失は少なくなり、その分、圧縮機２の動力は小さくて済む。
【００４２】
すなわち、補助凝縮器３のヒータとしての機能の必要性に応じて特定冷房運転と特殊冷房運転とを適宜切り替えることにより、その機能を担保しつつ、冷凍サイクルの効率（成績係数）を高く維持できるようになる。しかも、特定冷房運転による凝縮器の直列運転と、特殊冷房運転による凝縮器の並列運転とが、バイパス通路２７を設けるという簡易な構成と、第１制御弁４の開閉状態を切り替えるという簡易な制御により実現されている。
【００４３】
図３（Ａ）に示すように、特定暖房運転時においては、第１制御弁４の比例弁３４，３８が閉弁状態とされ比例弁３７が開弁状態とされる。また、第２制御弁６において比例弁５１および比例弁５２が共に開弁状態とされる。比例弁３３は開弁状態とされる。このとき、比例弁５２は、小口径の第２弁が開弁状態となる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５および比例弁３６が共に開弁状態とされる。このとき、比例弁５２が膨張装置として機能する。それにより、第１冷媒循環通路が遮断され、第２冷媒循環通路および第３冷媒循環通路が開放される。このため、補助凝縮器３から導出された冷媒は、一方で室外熱交換器５に導かれ、他方で蒸発器７に導かれる。このとき、室外熱交換器５は室外蒸発器として機能する。
【００４４】
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、補助凝縮器３を経て凝縮される。補助凝縮器３から導出された冷媒は、一方で比例弁５２にて断熱膨張されて冷温・低圧の気液二相冷媒となり、室外熱交換器５を通過する際に蒸発される。室外熱交換器５から導出された冷媒は、比例弁３５を経てアキュムレータ８に導入される。また、補助凝縮器３から導出された冷媒は、他方で比例弁３３にて断熱膨張されて冷温・低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器７を通過する際に蒸発される。蒸発器７から導出された冷媒は、比例弁３６を経てアキュムレータ８に導入される。
【００４５】
このとき、制御部は、室外熱交換器５による熱吸収と蒸発器７による除湿とを適正に行うべく、室外熱交換器５における冷媒の蒸発量と蒸発器７における冷媒の蒸発量との比率を適正に調整する。室外熱交換器５および蒸発器７の両蒸発器にて蒸発される比率は、比例弁５２と比例弁３３の弁開度の比率により制御される。制御部は、比例弁５２の開度と比例弁３３の開度との比率を調整することにより両蒸発器における蒸発量を調整する。その際、制御部は、蒸発器７が凍結することがないよう、蒸発器７の出口側の温度が適正範囲に保たれるように制御する。
【００４６】
また、制御部は、比例弁３５および比例弁３６の一方の全開状態を維持したまま他方の開度を調整する。本実施形態では、図３（Ａ）の左上段のモリエル線図に示すように、室外熱交換器５よりも蒸発器７の温度が低い場合には比例弁３６を全開状態にして比例弁３５の開度を制御する。一方、図３（Ａ）の右上段のモリエル線図に示すように、蒸発器７よりも室外熱交換器５の温度が低い場合には比例弁３５を全開状態にして比例弁３６の開度を制御する。
【００４７】
例えば、前者のように室外熱交換器５よりも蒸発器７の温度が低く、室外熱交換器５の出口側に過熱度（スーパーヒート）が発生している場合、比例弁３５の開度を絞ることによりその過熱度が設定値（ゼロまたは小さな適正値）に近づくように制御する。このとき、室外熱交換器５における外部からの熱吸収量は、その比例弁３５の絞り量により調整される。すなわち、比例弁３６を全開状態に維持しつつ比例弁３５の開度を絞ることで、室外熱交換器５の蒸発圧力Ｐｏと蒸発器７の出口の圧力Ｐｅとの差圧ΔＰ＝Ｐｏ−Ｐｅが適正となり、循環する冷媒を室外熱交換器５と蒸発器７とで蒸発させる比率を調整することができる。すなわち、差圧ΔＰが大きくなると、室外熱交換器５における蒸発量が相対的に小さくなる（蒸発器７における蒸発量が相対的に大きくなる）。逆に、差圧ΔＰが小さくなると、室外熱交換器５における蒸発量が相対的に大きくなる（蒸発器７における蒸発量が相対的に小さくなる）。制御部は、室外熱交換器５の出口側に過熱度に応じて比例弁３５の開度を制御して差圧ΔＰを適正に調整することで、特定暖房運転時における除湿機能を確保する。なお、室外熱交換器５の出口側の過熱度の有無およびその大きさは、室外熱交換器５の入口側の温度と出口側の温度を検出することで特定することができる。
【００４８】
逆に、後者のように蒸発器７よりも室外熱交換器５の温度が低く、蒸発器７の出口側に過熱度が発生している場合、比例弁３６の開度を絞ることによりその過熱度が設定過熱度（ゼロまたは小さな適正値）に近づくように制御する。すなわち、比例弁３５を全開状態に維持しつつ比例弁３６の開度を絞ることで、蒸発器７の出口の圧力Ｐｅと室外熱交換器５の蒸発圧力Ｐｏとの差圧ΔＰ＝Ｐｅ−Ｐｏが適正となり、特定暖房運転時における除湿機能を確保することができる。なお、蒸発器７の出口側の過熱度の有無およびその大きさは、蒸発器７の入口側の温度と出口側の温度を検出することで特定することができる。
【００４９】
図３（Ｂ）に示すように、通常暖房運転時においては、第１制御弁４の比例弁３４，３８が閉弁状態とされ比例弁３７が開弁状態とされる。また、第２制御弁６において比例弁５１，５２が開弁状態とされる。比例弁３３は閉弁状態とされる。このとき、比例弁５２が膨張装置として機能する。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が開弁状態とされ、比例弁３６が閉弁状態とされる。それにより第２冷媒循環通路のみが開放される。このため、補助凝縮器３から導出された冷媒は第３通路２３を介して室外熱交換器５に導かれる。このとき、蒸発器７には冷媒が供給されないため、蒸発器７は実質的に機能しなくなり、室外熱交換器５のみが蒸発器として機能するようになる。制御部は、補助凝縮器３の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁５２の開度を制御する。
【００５０】
図３（Ｃ）に示すように、特殊暖房運転時においては、第１制御弁４の比例弁３４，３８が閉弁状態とされ、比例弁３７が開弁状態とされる。また、第２制御弁６において比例弁５１が開弁状態とされ、比例弁５２が閉弁状態とされる。比例弁３３は開弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が閉弁状態とされ、比例弁３６が開弁状態とされる。それにより第３冷媒循環通路のみが開放される。このため、補助凝縮器３から導出された冷媒は第２通路２２を介して蒸発器７に導かれる。室外熱交換器５は実質的に機能しなくなる。蒸発器７に導入された冷媒は、その蒸発器７を通過する過程で蒸発し、車室内の空気を除湿する。このような特殊冷暖房運転は、外部からの吸熱が困難な場合、例えば車両が極寒状況におかれた場合などに有効に機能する。制御部は、補助凝縮器３の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御するか、または圧縮機２の入口側の温度に基づき、その入口側の過熱度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御する。
【００５１】
次に、本実施形態の制御弁の具体的構成について説明する。
図４は、第１制御弁４の構成および動作を表す断面図である。第１制御弁４は、ステッピングモータ駆動式の電動弁として構成され、弁本体１０１とモータユニット１０２とを組み付けて構成されている。弁本体１０１は、有底筒状のボディ１０４に大口径の比例弁３４，３７，３８を同軸状に収容して構成されている。
【００５２】
ボディ１０４の一方の側部には第１導入ポート１１０と第２導入ポート１１２が設けられ、他方の側部には第１導出ポート１１４と第２導出ポート１１６が設けられている。ボディ１０４の上方から順に第２導入ポート１１２、第１導出ポート１１４、第１導入ポート１１０、第２導出ポート１１６が配置されている。第１導入ポート１１０は圧縮機２の吐出室に連通し、第２導入ポート１１２はバイパス通路２７に連通し、第１導出ポート１１４は第１通路２１に連通し、第２導出ポート１１６は第２通路２２に連通する。
【００５３】
ボディ１０４の上半部には、円筒状の区画部材１１８が配設されている。区画部材１１８は、シール部材を介してボディ１０４に同心状に組み付けられている。区画部材１１８の下部の内径が縮径されて弁孔１２０が形成され、その下端開口端縁により弁座１２２が形成されている。また、区画部材１１８の中央部の内径も縮径されて弁孔１２４が形成され、その上端開口端縁により弁座１２６が形成されている。区画部材１１８における第２導入ポート１１２との対向面および第１導出ポート１１４との対向面には、それぞれ内外を連通する連通孔が設けられている。区画部材１１８の下端開口部は第１導入ポート１１０に連通している。
【００５４】
ボディ１０４の下半部は内径が縮径された小径部となっており、その上端部には弁孔１２８が形成され、その上端開口端縁により弁座１３０が形成されている。ボディ１０４の下部にはガイド孔１３２が形成されている。
【００５５】
ボディ１０４の上端部には、段付円筒状の区画部材１２５が配設されている。区画部材１２５は、弁本体１０１の内部とモータユニット１０２の内部とを区画する。区画部材１２５の上端中央部には、円ボス状の軸受部１２７が設けられている。軸受部１２７の内周面には雌ねじ部が設けられ、外周面は滑り軸受として機能する。区画部材１２５の内方にはガイド孔１２９が形成されている。弁孔１２０，１２４，１２８およびガイド孔１２９，１３２は、モータユニット１０２の軸線に沿って同軸状に配置されている。
【００５６】
ボディ１０４の内方には、弁作動体１３４、伝達部材１３６、弁体１３８、弁駆動体１４０が同軸状に配設されている。弁体１３８は、弁孔１２４と第２導入ポート１１２との間の圧力室に配置され、弁孔１２４に接離して比例弁３８の開度を調整する。弁体１３８は、有底円筒状をなし、その下端部の外周面にはリング状の弾性体（例えばゴム）が嵌着されており、その弾性体が弁座１２６に着座することにより、比例弁３８を完全に閉じることが可能になる。
【００５７】
弁体１３８は、その上端部がガイド孔１２９に摺動可能に支持されている。弁体１３８の摺動面には、シール部材としてのＯリング１４２が嵌着されている。弁体１３８の下端部には、弁孔１２４に摺動しつつ支持される複数の脚部（同図にはその１つのみ表示）が延設されている。弁体１３８は、その下端部の複数の脚部が弁孔１２４に沿って摺動し、上端部がガイド孔１２９に沿って摺動することにより、軸線方向に安定に動作することができる。区画部材１２５と弁体１３８とに囲まれた空間により背圧室１４４が形成されている。伝達部材１３６と弁体１３８との間に所定のクリアランスが存在するため、弁孔１２４の下流側の下流側圧力Ｐout1がそのクリアランスを介して背圧室１４４に導入される。区画部材１２５と弁体１３８との間には、弁体１３８を閉弁方向に付勢するスプリング１４６（「付勢部材」として機能する）が介装されている。
【００５８】
弁作動体１３４の下端部には、伝達部材１３６が連結されている。伝達部材１３６は、長尺状をなし、弁体１３８の中央部を軸線方向に貫通している。伝達部材１３６の上端部は弁作動体１３４の底部に固定されている。伝達部材１３６は、弁駆動体１４０の側に延在し、その軸線方向中間部には半径方向外向きに突出した係止部１４８が設けられている。伝達部材１３６は、弁体１３８に対して相対変位可能であるが、係止部１４８が弁体１３８に係止されることによりその上方への相対変位が規制される。
【００５９】
弁体１３８の内方には緩衝部材１５０がスプリング１５１（「付勢部材」として機能する）を介して支持されている。緩衝部材１５０は、スプリング１５１の付勢力によりその上端部が弁作動体１３４の側に突出する。弁作動体１３４が弁体１３８に当接する際には、まず緩衝部材１５０が弁作動体１３４に当接してスプリング１５１の反力を伝達することにより、弁作動体１３４が弁体１３８に過度な負荷を与えることを防止する。
【００６０】
弁駆動体１４０は段付円筒状をなし、その軸線方向中央の縮径部が弁孔１２８を貫通するように配設されている。弁駆動体１４０の上端部には共用弁体１５４が設けられ、下端部には区画部１５６が設けられている。すなわち、共用弁体１５４は、弁孔１２０および弁孔１２８の上流側にて第１導入ポート１１０に連通する圧力室に配置されている。一方、区画部１５６は、弁孔１２８の下流側にて第２導出ポート１１６に連通する圧力室に配置され、ガイド孔１３２に摺動可能に支持されている。
【００６１】
共用弁体１５４は段付円柱状をなし、その上端部に第１弁体１５３が嵌着され、下端部に第２弁体１５５が嵌着されている。第１弁体１５３および第２弁体１５５は、ともに環状の弾性体（本実施形態ではゴム）からなる。第１弁体１５３は、弁座１２２に接離して比例弁３４の開度を調整する。一方、第２弁体１５５は、弁座１３０に接離して比例弁３７の開度を調整する。
【００６２】
共用弁体１５４の上端部には、弁孔１２０に摺動しつつ支持される複数の脚部（同図にはその１つのみ表示）が延設されている。区画部１５６の外周面にはシール部材としてのＯリング１５７が嵌着されている。弁駆動体１４０は、その上端部の複数の脚部が弁孔１２０に沿って摺動し、下端部の区画部１５６がガイド孔１３２に沿って摺動することにより、軸線方向に安定に動作することができる。ボディ１０４の底部と区画部１５６との間には背圧室１５８が形成されている。また、共用弁体１５４を軸線方向に貫通する連通路１５９が形成されている。この連通路１５９は、第１導出ポート１１４と背圧室１５８とを連通させる。このため、背圧室１５８には常に、第１導出ポート１１４から導出される下流側圧力Ｐout1が満たされる。ボディ１０４の底部と区画部１５６との間には、スプリング１６０（「付勢部材」として機能する）が介装されている。
【００６３】
また、共用弁体１５４の脚部の内方には有蓋状のストッパ１６２が設けられ、そのストッパ１６２に囲まれる空間に円板状のばね受け１６４が配設されている。ストッパ１６２は、ばね受け１６４を上方から係止可能であり、その外部への脱落を阻止する。共用弁体１５４の上端部とばね受け１６４との間には、スプリング１６６（「付勢部材」として機能する）が介装されている。伝達部材１３６は、その下端部がストッパ１６２を貫通してばね受け１６４に当接可能となっている。
【００６４】
弁作動体１３４と弁駆動体１４０とが伝達部材１３６を介して作動連結可能に構成されている。すなわち、図示のように伝達部材１３６がばね受け１６４に当接した状態となることで、モータユニット１０２の駆動力が弁作動体１３４、伝達部材１３６、ばね受け１６４、スプリング１６６を介して弁駆動体１４０に伝達される。弁駆動体１４０と弁作動体１３４とは、比例弁３４と比例弁３７がともに開弁状態であるときはスプリング１６６の付勢力により突っ張った状態で一体変位するが、いずれか一方が閉弁状態になれば軸線方向に相対変位可能となる。
【００６５】
なお、スプリング１６６の荷重は、Ｏリング１５７とガイド孔１３２との間の摺動抵抗（弁駆動体１４０の摺動力）とスプリング１６０の荷重との合力よりも大きくなるように設定されている。それにより、弁作動体１３４と弁駆動体１４０とが一体動作しているときにスプリング１６６が縮むことなく、比例弁３４および比例弁３７の弁開度を正確に制御できるようになっている。
【００６６】
弁作動体１３４は、段付円筒状をなし、その外周部に雄ねじ部が形成されている。雄ねじ部は、軸受部１２７の雌ねじ部に螺合する。弁作動体１３４の上端部には半径方向外向きに延出する複数（本実施形態では４つ）の脚部１５２が設けられており、モータユニット１０２のロータに嵌合している。弁作動体１３４は、モータユニット１０２の回転駆動力を受けて回転し、その回転力を並進力に変換する。すなわち、弁作動体１３４が回転すると、ねじ機構（「作動変換機構」として機能する）によって弁作動体１３４が軸線方向に変位し、伝達部材１３６を介して共用弁体１５４を軸線方向（比例弁３４、比例弁３７の開閉方向）に駆動する。また、弁作動体１３４が回転して伝達部材１３６が引き上げられることにより、係止部１４８を介して弁体１３８に開弁方向の駆動力を付与することができる。
【００６７】
本実施形態においては、弁孔１２０の有効径Ａと弁孔１２８の有効径Ｂとガイド孔１３２の有効径Ｃとが等しく設定されている。また、弁孔１２４の有効径Ｄとガイド孔１２９の有効径Ｅとが等しく設定されている。このため、弁駆動体１４０、弁体１３８に作用する冷媒圧力の影響がキャンセルされる。なお、本実施形態では、有効径Ａ〜Ｅが等しく設定されている。
【００６８】
一方、モータユニット１０２は、ロータ１７２とステータ１７３とを含むステッピングモータとして構成されている。モータユニット１０２は、有底円筒状のスリーブ１７０の内方にロータ１７２を回転自在に支持するようにして構成されている。スリーブ１７０の外周には、励磁コイル１７１を収容したステータ１７３が設けられている。スリーブ１７０は、その下端開口部がボディ１０４に組み付けられており、ボディ１０４とともに第１制御弁４のボディを構成する。
【００６９】
ロータ１７２は、円筒状に形成された回転軸１７４と、その回転軸１７４の外周に配設されたマグネット１７６を備える。本実施形態では、マグネット１７６は２４極に磁化されている。回転軸１７４の内方にはモータユニット１０２のほぼ全長にわたる内部空間が形成されている。回転軸１７４の内周面の特定箇所には、軸線に平行に延びるガイド部１７８が設けられている。ガイド部１７８は、後述する回転ストッパと係合するための突部を形成するものであり、軸線に平行に延びる一つの突条により構成されている。
【００７０】
回転軸１７４の下端部はやや縮径され、その内周面に軸線に平行に延びる４つのガイド部１８０が設けられている。ガイド部１８０は、軸線に平行に延びる一対の突条により構成され、回転軸１７４の内周面に９０度おきに設けられている。この４つのガイド部１８０には、上述した弁作動体１３４の４つの脚部１５２が嵌合し、ロータ１７２と弁作動体１３４とが一体に回転できるようになっている。ただし、弁作動体１３４は、ロータ１７２に対する回転方向の相対変位は規制されるものの、そのガイド部１８０にそった軸線方向の変位は許容される。すなわち、弁作動体１３４は、ロータ１７２とともに回転しつつ各弁体の開閉方向に駆動される。
【００７１】
ロータ１７２の内方には、その軸線に沿って長尺状のシャフト１８２が配設されている。シャフト１８２は、その上端部がスリーブ１７０の底部中央に圧入されることにより片持ち状に固定され、ガイド部１７８に平行に内部空間に延在している。シャフト１８２は、弁作動体１３４と同一軸線上に配置されている。シャフト１８２には、そのほぼ全長にわたって延在する螺旋状のガイド部１８４が設けられている。ガイド部１８４は、コイル状の部材からなり、シャフト１８２の外面に嵌着されている。ガイド部１８４の上端部は折り返されて係止部１８６となっている。
【００７２】
ガイド部１８４には、螺旋状の回転ストッパ１８８が回転可能に係合している。回転ストッパ１８８は、ガイド部１８４に係合する螺旋状の係合部１９０と、回転軸１７４に支持される動力伝達部１９２とを有する。係合部１９０は一巻きコイルの形状をなし、その下端部に半径方向外向きに延出する動力伝達部１９２が連設されている。動力伝達部１９２の先端部がガイド部１７８に係合している。すなわち、動力伝達部１９２は、ガイド部１７８の一つの突条に当接して係止される。このため、回転ストッパ１８８は、回転軸１７４により回転方向の相対変位は規制されるが、ガイド部１７８に摺動しつつその軸線方向の変位が許容される。
【００７３】
すなわち、回転ストッパ１８８は、ロータ１７２と一体に回転し、その係合部１９０がガイド部１８４にそってガイドされることで、軸線方向に駆動される。ただし、回転ストッパ１８８の軸線方向の駆動範囲はガイド部１７８の両端に形成された係止部により規制される。同図には、回転ストッパ１８８が中間位置にある状態が示されている。回転ストッパ１８８が上方へ変位して係止部１８６に係止されると、その位置が上死点となる。回転ストッパ１８８が下方へ変位すると、その下死点にて係止される。
【００７４】
ロータ１７２は、その上端部がシャフト１８２に回転自在に支持され、下端部が軸受部１２７に回転自在に支持されている。具体的には、回転軸１７４の上端開口部を封止するように有底円筒状の端部部材１９４が設けられている。そして、その端部部材１９４の中央に設けられた円筒軸１９６の部分が、スリーブ１７０の底部に突設された円ボス部に支持されている。すなわち、軸受部１２７が一端側の軸受部となり、スリーブ１７０における円筒軸１９６との摺動部が他端側の軸受部となっている。
【００７５】
以上のように構成された第１制御弁４は、モータユニット１０２の駆動制御によってその弁開度を調整可能なステッピングモータ作動式の制御弁として機能する。すなわち、第１制御弁４の流量制御において、車両用冷暖房装置の図示しない制御部は、設定開度に応じたステッピングモータの駆動ステップ数を演算し、励磁コイル１７１に駆動電流（駆動パルス）を供給する。それによりロータ１７２が回転し、弁作動体１３４が回転駆動されて比例弁３４，３７，３８の開閉状態および開度が調整される。一方、回転ストッパ１８８がガイド部１８４にそって駆動されることにより、各弁体の動作範囲が規制される。
【００７６】
同図には、比例弁３４が全開し、比例弁３７，３８が閉弁した状態が示されている。この状態からロータ１７２が一方向に回転駆動（正転）されると、伝達部材１３６が引き上げられる。その結果、スプリング１６０の付勢力によって弁駆動体１４０が押し上げられ、比例弁３７が開弁するとともに比例弁３４が閉弁方向に動作する。その動作過程において比例弁３４および比例弁３７のそれぞれの開度が調整される。そして、比例弁３４が閉弁状態となった後に、さらにロータ１７２が同方向に回転駆動されると、係止部１４８が弁体１３８に当接する。その後、弁体１３８が伝達部材１３６を介して吊り上げられるようにして比例弁３８が開弁し、その開度が調整される。
【００７７】
図５は、第２制御弁６の構成および動作を表す断面図である。
第２制御弁６は、ステッピングモータ駆動式の電動弁として構成され、弁本体５０１とモータユニット１０２とを組み付けて構成されている。弁本体５０１は、有底筒状のボディ５０４に比例弁５１と比例弁５２とを同軸状に収容して構成される。比例弁５１および比例弁５２は、１つのモータユニット１０２により開閉駆動される。
【００７８】
ボディ５０４の一方の側部には導入出ポート５１０および導入ポート５１２が設けられ、他方の側部には導出ポート５１４が設けられている。導入出ポート５１０は第３通路２３の室外熱交換器５の出入口に連通し、導入ポート５１２は第５通路２５に連通し、導出ポート５１４は内部熱交換器１０の入口に連通する。
【００７９】
ボディ５０４の上半部には、円筒状の区画部材５１６が配設されている。区画部材５１６は、シール部材を介してボディ５０４に同心状に組み付けられている。区画部材５１６の下端部は弁孔５２０を形成している。また、弁孔５２０の下端開口端縁により弁座５２２が形成されている。区画部材５１６における導入ポート５１２との対向面には、内外を連通する連通孔が設けられている。区画部材１２５と区画部材５１６との間に挟まれるように円筒状のガイド部材５１７が設けられている。ガイド部材５１７と区画部材５１６との間には、シール用のＯリング５１９が設けられている。一方、ボディ５０４の下部には弁孔５２４が設けられ、その上端開口端縁により弁座５２６が形成されている。弁孔５２４は、弁孔５２０と同軸状に配置される。
【００８０】
ボディ５０４の内方には、弁駆動体５３２、弁体５３３、弁作動体１３４、伝達部材５３６が同軸状に配設されている。弁駆動体５３２は段付円筒状をなし、その下半部に弁体部５３８が設けられ、上半部にガイド部５４０が設けられている。弁体部５３８とガイド部５４０は、縮径部を介して一体に設けられている。弁体部５３８は、弁孔５２０と弁孔５２４との間の圧力室に配置されている。一方、ガイド部５４０は、導入ポート５１２に連通する圧力室に配置され、Ｏリング５１９に摺動可能に支持されている。
【００８１】
弁体部５３８は、その上端部に大径の弁体５４１が設けられ、下端部に小径の弁体５４２が設けられている。弁体５４１は、弁座５２２に着脱可能な環状の弾性体（本実施形態ではゴム）を有し、弁孔５２０に接離して比例弁５１の開度を調整する。弁体５４２は、いわゆるニードル弁体として構成されている。一方、弁体５３３は、その大径の本体に弁座５２６に着脱可能な環状の弾性体（本実施形態ではゴム）を有する。弁体５３３の下端部には弁孔５２４に摺動しつつ支持される複数の脚部（同図には１つのみ表示）が延設されている。弁体５３３は、弁孔５２４に接離して比例弁５２の第１弁の開度を調整する。
【００８２】
弁体５３３の内方には、小径の弁孔５２８が設けられ、その上端開口端縁により弁座５２９が形成されている。弁体５４２の尖った先端部は弁孔５２８に挿抜される。つまり、弁体５４２は、弁座５２９に接離して比例弁５２の第２弁の開度を調整する。弁体５３３と弁体５４１との間には、弁体５３３を閉弁方向に付勢するスプリング５４４（「付勢部材」として機能する）が介装されている。スプリング５４４の荷重は比較的小さく、弁体５３３は逆止弁としても機能する。
【００８３】
ガイド部５４０と区画部材１２５との間には背圧室５４８が形成される。また、弁駆動体５３２を軸線方向に貫通する連通路５５０が形成されている。連通路５５０は、弁体部５３８の側部にて導出ポート５１４に連通している。このため、背圧室５４８には常に、導出ポート５１４から導出される下流側圧力Ｐoutが満たされる。
【００８４】
本実施形態においては、弁孔５２０の有効径Ａと、ガイド部５４０の摺動部の有効径Ｂ（Ｏリング５１９の内径）とが等しく設定されている。このため、弁駆動体５３２に作用する冷媒圧力の影響はキャンセルされる。特にＯリング５１９を設けたことにより、ガイド部５４０の摺動部のシール性が確保されるとともに、その摺動部にゴミなどが挟み込まれることが防止されている。
【００８５】
弁駆動体５３２のガイド部５４０の内方には、ばね受け５５２、伝達部材５３６、ばね受け５５３が同軸状に挿通されている。ばね受け５５２は円板状をなし、その中央部を伝達部材５３６が貫通している。ガイド部５４０の上端開口部とばね受け５５２との間には、スプリング５５４（「付勢部材」として機能する）が介装されている。一方、ガイド部５４０の下端部とばね受け５５３との間には、スプリング５５８（「付勢部材」として機能する）が介装されている。
【００８６】
そして、弁作動体１３４と弁駆動体５３２とが伝達部材５３６を介して作動連結可能に構成されている。すなわち、伝達部材５３６の上端部は弁作動体１３４の底部を貫通し、その先端部が外方に加締められて弁作動体１３４に連結されている。伝達部材５３６の側部には半径方向外向きに突出した係止部５６０が設けられ、その係止部５６０がばね受け５５２に係止されることで、弁作動体１３４と弁駆動体５３２とが上方に一体動作可能となるように構成されている。また、伝達部材５３６の下端がばね受け５５３に係止されることで、弁作動体１３４と弁駆動体５３２とが下方に一体動作可能となるように構成されている。弁駆動体５３２と弁作動体１３４とは、比例弁５１と比例弁５２がともに開弁状態であるときはスプリング５５４，５５８の付勢力により突っ張った状態で一体変位するが、いずれか一方が閉弁状態になれば軸線方向に相対変位可能となる。
【００８７】
なお、スプリング５５４，５５８は、いずれもその荷重が弁駆動体５３２とＯリング５１９との間の摺動抵抗（弁駆動体５３２の摺動力）よりも大きくなるように設定されている。それにより、弁作動体１３４と弁駆動体５３２とが一体動作しているときにスプリング５５４，５５８が縮むことなく、比例弁５１および比例弁５２の弁開度を正確に制御できるようになっている。
【００８８】
以上のように構成された第２制御弁６は、モータユニット１０２の駆動制御によってその弁開度を調整可能なステッピングモータ作動式の制御弁として機能する。車両用冷暖房装置の図示しない制御部は、設定開度に応じたステッピングモータの駆動ステップ数を演算し、励磁コイル１７１に駆動電流（駆動パルス）を供給する。それによりロータ１７２が回転し、一方で弁作動体１３４が回転駆動されて比例弁５１および比例弁５２の開度が設定開度に調整される。
【００８９】
同図は比例弁５１が閉弁状態となり、比例弁５２の第１弁が全開状態となる場合を示している。この状態からロータ１７２が一方向に回転駆動（正転）されることにより弁駆動体５３２が比例弁５１の開弁方向に変位し、比例弁５１と比例弁５２がともに開弁した状態となる。すなわち、ロータ１７２とともに回転する弁作動体１３４がねじ機構によって下降し、伝達部材５３６がその係止部５６０にてばね受け５５３に係止された状態で、弁作動体１３４が弁体部５３８を押し下げるようにして変位させる。比例弁５１の弁開度は、その弁体部５３８が駆動されることで調整される。ロータ１７２がさらに同方向に回転駆動されると、弁駆動体５３２が比例弁５２の閉弁方向に変位する。このとき、弁体５３３が弁座５２６に着座した第１弁の閉弁状態であれば、第２弁の弁開度は、弁体５４２の弁座５２９からのリフト量により調整される。比例弁５２が膨張弁として機能する場合には、その第２弁の開度が調整される。
【００９０】
図６は、第３制御弁９の構成および動作を表す断面図である。第３制御弁９は、ステッピングモータ駆動式の電動弁として構成され、弁本体３０１とモータユニット１０２とを組み付けて構成されている。弁本体３０１は、有底筒状のボディ３０４に大口径の比例弁３５と大口径の比例弁３６とを同軸状に収容して構成され、一方の弁の全開状態を維持しつつ他方の弁の開度を設定開度に調整する比例弁として構成されている。
【００９１】
ボディ３０４の一方の側部には第１導入ポート３１０および第２導入ポート３１２が設けられ、他方の側部には導出ポート３１４が設けられている。第１導入ポート３１０は第４通路２４に連通し、第２導入ポート３１２はバイパス通路２６に連通し、導出ポート３１４は下流側通路に連通する。その下流側通路はアキュムレータ８の入口につながっている。ボディ３０４には、第１導入ポート３１０と導出ポート３１４とをつなぐ内部通路と、第２導入ポート３１２と導出ポート３１４とをつなぐ内部通路が形成される。
【００９２】
ボディ３０４は、その上端開口部から底部に向けてその上部、中央部、下部の内径が段階的に小さくなる穴形状を有し、その上部に第２導入ポート３１２が設けられ、中央部に導出ポート３１４が設けられ、下部に第１導入ポート３１０が設けられている。そして、下部の上端開口部に弁孔３２０が設けられている。
【００９３】
ボディ３０４の上部には、円筒状の区画部材３３０が内挿されている。区画部材３３０は、ボディ３０４に同心状に組み付けられており、その第２導入ポート３１２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。また、区画部材３３０の下端面とボディ３０４との間に挟まれるようにシール部材としてのＯリング３２２が設けられている。
【００９４】
ボディ３０４の上端部には、段付円筒状の区画部材３２５が配設されている。区画部材３２５は、弁本体３０１の内部とモータユニット１０２の内部とを区画する。区画部材３２５の中央部には軸受部１２７が設けられている。軸受部１２７の内周面には雌ねじ部が設けられ、軸受部１２７の外周面は滑り軸受として機能する。区画部材３２５の下端部には、リング状の弁座部材３３６が嵌着されている。弁座部材３３６は、ゴム等の弾性体からなり、シール部材としても機能する。区画部材３２５の内方にはガイド孔３３８が形成されている。
【００９５】
ボディ３０４の内方には、弁駆動体３４０および弁作動体１３４が同軸状に（同一軸線上に）配設されている。弁駆動体３４０は、有底筒状の本体３４２と導入管３４４とを含む二重管構造を有する。導入管３４４は、本体３４２を軸線に沿って貫通するように配置され、その下端部が本体３４２の底部中央に固定されている。導入管３４４の上部には区画部３４６が一体に設けられている。区画部３４６は、導入管３４４の上部から半径方向外向きに延出し、その外周面がガイド孔３３８に摺動可能に支持されている。区画部３４６、区画部材３２５およびモータユニット１０２に囲まれる空間により背圧室３４８が形成される。
【００９６】
導入管３４４は、その上端部が小径化されて弁作動体１３４の底部を貫通し、その先端部が外方に加締められて係止部３５０となっている。弁作動体１３４の底部と係止部３５０との間には、導入管３４４を上方に付勢するスプリング３５２（「付勢部材」として機能する）が介装されている。このため、通常の状態においては、弁作動体１３４と区画部３４６とが互いを係止し、弁作動体１３４と弁駆動体３４０とが一体動作可能に作動連結した状態となる。導入管３４４は、第１導入ポート３１０と背圧室３４８とを連通させ、第１導入ポート３１０から導入される上流側圧力Ｐin1を背圧室３４８に導入する。
【００９７】
弁駆動体３４０は、その開口端部に設けられた第１弁体３５４と、底部に設けられた第２弁体３５６とを一体に含む。第１弁体３５４が弁座部材３３６に接離することにより比例弁３５の開度が調整される。また、第２弁体３５６が弁孔３２０に接離することにより比例弁３６の開度が調整される。本体３４２の側部には、その内部と導出ポート３１４とを連通させる連通孔が設けられている。本体３４２の外周部のシールは、Ｏリング３２２により実現されている。Ｏリング３２２は、本体３４２を摺動可能に支持するガイド部を構成する。
【００９８】
なお、スプリング３５２は、その荷重が弁駆動体３４０とＯリング３２２との間の摺動抵抗（弁駆動体３４０の摺動力）よりも大きくなるように設定されている。それにより、弁作動体１３４と弁駆動体３４０とが一体動作しているときにスプリング３５２が縮むことなく、比例弁３５および比例弁３６の弁開度を正確に制御できるようになっている。
【００９９】
ここで、本実施形態においては、第１弁体３５４の有効受圧径Ａと弁駆動体３４０の摺動部の有効受圧径Ｂとが等しく設定され、また、弁孔３２０の有効径Ｃ（第２弁体３５６の有効受圧径）とガイド孔３３８の有効径Ｄ（区画部３４６の有効受圧径）とがほぼ等しく設定されているため、弁駆動体３４０に作用する冷媒圧力の影響がほぼキャンセルされる。このため、冷媒圧力の変化によりモータユニット１０２に過度な負荷がかかることがなく、弁開度の制御を安定に行うことができる。なお、本実施形態では、弁孔３２０の有効径Ｃをガイド孔３３８の有効径Ｄよりも若干（予め定める微少量）大きくすることで、第２弁体３５６の前後差圧が若干開弁側に作用するようにし、比例弁３６が不用意に閉弁することを防止している。変形例においては、弁孔３２０の有効径Ｃとガイド孔３３８の有効径Ｄとを等しく設定してもよい。
【０１００】
以上のように構成された第３制御弁９は、モータユニット１０２の駆動制御によってその弁開度を調整可能なステッピングモータ作動式の制御弁として機能する。すなわち、車両用冷暖房装置の運転状態に応じて比例弁３５を閉弁状態とし、比例弁３６を全開状態とする場合、図示の状態とされる。
【０１０１】
一方、比例弁３５または比例弁３６の開度を調整する場合、図示の状態からロータ１７２を一方向に回転駆動（正転）する。それにより、ロータ１７２とともに回転する弁作動体１３４がねじ機構によって下降し、弁駆動体３４０（つまり第１弁体３５４および第２弁体３５６）を押し下げるようにして変位させ、比例弁３５が開弁状態となる。そして、比例弁３５および比例弁３６のいずれか一方の開度を小さくしてその開度を制御することにより、その小さくした側の弁を流れる冷媒の流量を調整することができる。このとき、開度が大きくなる側の弁は、その開度が大きくなっても冷媒の流量は飽和状態となり、全開状態を維持する。このように、比例弁３５と比例弁３６は、共用のモータユニット１０２により駆動され、一方の開度の制御状態において他方の全開状態が維持される。それにより、複合弁でありながら、その一方の比例弁の開度を正確に制御することが可能となっている。
【０１０２】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態に係る車両用冷暖房装置は、冷媒循環通路や一部の制御弁の構成が第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明し、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７は、第２実施形態に係る車両用冷暖房装置のシステム構成を表す図である。
【０１０３】
車両用冷暖房装置２００の冷凍サイクルは、内部熱交換器１０を有しておらず、第１実施形態の冷凍サイクルよりも簡素な構成となっている。補助凝縮器３の出口につながる第５通路２５は、その下流側にて第１分岐通路２８と第２分岐通路２９とに分岐しており、それぞれ第３通路２３に接続されている。第１分岐通路２８と第２分岐通路２９との分岐点には第２制御弁２０６が設けられている。
【０１０４】
第２制御弁２０６は、共用のボディに比例弁３１，３２，３３を収容する複合弁として構成されている。比例弁３１，３２は共用のアクチュエータにて駆動され、比例弁３３はもう１つのアクチュエータにて駆動される。比例弁３１は、第３通路２３における第１分岐通路２８との合流点と第２分岐通路２９との合流点との間に設けられている。
【０１０５】
比例弁３１は小口径の弁であり、第３通路２３の開度を調整する。比例弁３２は小口径の弁であり、第１分岐通路２８の開度を調整する。比例弁３３は「第４弁」としても機能する小口径の弁であり、第２分岐通路２９の開度を調整する。これら比例弁３１，３２，３３は、膨張装置としても機能する。本実施形態では、第２制御弁２０６として、ステッピングモータの駆動により各弁の開度を調整可能な電動弁が用いられるが、ソレノイドへの通電によって各弁の開度を調整可能な電磁弁を用いるようにしてもよい。
【０１０６】
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８および図９は、車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。図８は冷房運転時の状態を示し、（Ａ）は通常冷房運転時の状態を示し、（Ｂ）は特定冷房運転時の状態を示し、（Ｃ）は特殊冷房運転時の状態を示している。図９は暖房運転時の状態を示し、（Ａ）は特定暖房運転時の状態を示し、（Ｂ）は通常暖房運転時の状態を示し、（Ｃ）は特殊暖房運転時の状態を示している。
【０１０７】
図８（Ａ）に示すように、通常冷房運転時においては、第１制御弁４において比例弁３４が開弁状態とされ、比例弁３７，３８が閉弁状態とされる。また、第２制御弁２０６において比例弁３１が開弁状態とされ比例弁３２，３３が閉弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が閉弁状態とされ比例弁３６が開弁状態とされる。それにより、第１冷媒循環通路のみが開放される。このため、圧縮機２から吐出冷媒は室外熱交換器５および蒸発器７に導かれる。室外熱交換器５は室外凝縮器として機能する。
【０１０８】
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、室外熱交換器５を経ることで凝縮され、比例弁３１にて断熱膨張されて冷温・低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器７に導入される。蒸発器７の入口に導入された冷媒は、その蒸発器７を通過する過程で蒸発し、車室内の空気を冷却する。蒸発器７から導出された冷媒は、比例弁３６を経てアキュムレータ８に導入される。制御部は、室外熱交換器５の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３１の開度を制御する。
【０１０９】
図８（Ｂ）に示すように、特定冷房運転時においては、第１制御弁４において比例弁３４が閉弁状態とされ、比例弁３７，３８が開弁状態とされる。また、第２制御弁２０６において比例弁３１が開弁状態とされ比例弁３２，３３が閉弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が閉弁状態とされ比例弁３６が開弁状態とされる。それにより、バイパス通路２７が開放されて直列循環通路が形成される。このため、圧縮機２から吐出冷媒は、補助凝縮器３および室外熱交換器５を通過して蒸発器７に導かれる。このとき、比例弁３８の開度が調整されて差圧制御が実行されるが、第１実施形態と同様であるため、その説明については省略する。
【０１１０】
図８（Ｃ）に示すように、特定冷房運転時においては、第１制御弁４において比例弁３４および比例弁３７が共に開弁状態とされ、比例弁３８が閉弁状態とされる。また、第２制御弁２０６において比例弁３１，３３が開弁状態とされ、比例弁３２が閉弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が閉弁状態とされ比例弁３６が開弁状態とされる。それにより第１冷媒循環通路および第３冷媒循環通路が開放され、第２冷媒循環通路は遮断される。このため、圧縮機２から吐出された冷媒は、一方で室外熱交換器５を経て蒸発器７に導かれ、他方で補助凝縮器３を経て蒸発器７に導かれる。室外熱交換器５は室外凝縮器として機能する。
【０１１１】
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、一方で補助凝縮器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、補助凝縮器３を経由した冷媒が比例弁３３にて断熱膨張され、室外熱交換器５を経由した冷媒が比例弁３１にて断熱膨張され、それぞれ冷温・低圧の気液二相冷媒となって蒸発器７に導入される。そして、その蒸発器７を通過する過程で蒸発し、車室内の空気を冷却する。このとき、蒸発器７から導出された冷媒は、アキュムレータ８を経て圧縮機２に導入される。制御部は、室外熱交換器５の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３１の開度を制御する。また、制御部は、補助凝縮器３の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御する。
【０１１２】
なお、図８（Ｂ）に示す特定冷房運転と図８（Ｃ）に示す特殊冷房運転とを適宜切り替えることにより、除湿機能を高めた冷房運転の効率を高く維持することができのは第１実施形態と同様である。
【０１１３】
図９（Ａ）に示すように、特定暖房運転時においては、第１制御弁４の比例弁３４，３８が閉弁状態とされ比例弁３７が開弁状態とされる。また、第２制御弁２０６において比例弁３１が閉弁状態とされる一方、比例弁３２，３３が共に開弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５および比例弁３６が共に開弁状態とされる。それにより、第１冷媒循環通路が遮断され、第２冷媒循環通路および第３冷媒循環通路が開放される。このため、補助凝縮器３から導出された冷媒は、一方で室外熱交換器５に導かれ、他方で蒸発器７に導かれる。このとき、室外熱交換器５は室外蒸発器として機能する。
【０１１４】
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、補助凝縮器３を経て凝縮される。補助凝縮器３から導出された冷媒は、一方で比例弁３２にて断熱膨張されて冷温・低圧の気液二相冷媒となり、室外熱交換器５を通過する際に蒸発される。室外熱交換器５から導出された冷媒は、比例弁３５を経てアキュムレータ８に導入される。また、補助凝縮器３から導出された冷媒は、他方で比例弁３３にて断熱膨張されて冷温・低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器７を通過する際に蒸発される。蒸発器７から導出された冷媒は、比例弁３６を経てアキュムレータ８に導入される。
【０１１５】
このとき、制御部は、室外熱交換器５による熱吸収と蒸発器７による除湿とを適正に行うべく、室外熱交換器５における冷媒の蒸発量と蒸発器７における冷媒の蒸発量との比率を適正に調整するが、第１実施形態と同様であるため、その説明については省略する。
【０１１６】
図９（Ｂ）に示すように、通常暖房運転時においては、第１制御弁４の比例弁３４，３８が閉弁状態とされ比例弁３７が開弁状態とされる。また、第２制御弁２０６において比例弁３２が開弁状態とされ、比例弁３１，３３は閉弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が開弁状態とされ、比例弁３６が閉弁状態とされる。それにより第２冷媒循環通路のみが開放される。このため、補助凝縮器３から導出された冷媒は第３通路２３を介して室外熱交換器５に導かれる。このとき、蒸発器７には冷媒が供給されないため、蒸発器７は実質的に機能しなくなり、室外熱交換器５のみが蒸発器として機能するようになる。制御部は、補助凝縮器３の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３２の開度を制御する。
【０１１７】
図９（Ｃ）に示すように、特殊暖房運転時においては、第１制御弁４の比例弁３４，３８が閉弁状態とされ、比例弁３７が開弁状態とされる。また、第２制御弁２０６において比例弁３１，３２が共に閉弁状態とされ、比例弁３３が開弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が閉弁状態とされ、比例弁３６が開弁状態とされる。それにより第３冷媒循環通路のみが開放される。このため、補助凝縮器３から導出された冷媒は第２通路２２を介して蒸発器７に導かれる。室外熱交換器５は実質的に機能しなくなる。制御部は、補助凝縮器３の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御する。
【０１１８】
次に、本実施形態の制御弁の具体的構成について説明する。なお、第１制御弁４および第３制御弁９の構成は第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。図１０は、第２制御弁２０６の構成および動作を表す断面図である。図１１は、第２制御弁２０６の弁本体の部分を示す拡大断面図である。
【０１１９】
図１０に示すように、第２制御弁２０６は、ステッピングモータ駆動式の電動弁として構成され、弁本体２０１と２つのモータユニット１０２，２０２とを組み付けて構成されている。弁本体２０１は、有底筒状のボディ２０４に小口径の比例弁３１と小口径の比例弁３２とを同軸状に収容するとともに、その軸線に対して小口径の比例弁３３を直角方向に組み付けるようにして構成されている。比例弁３１と比例弁３２は共用のモータユニット１０２により駆動され、比例弁３３はもう一つのモータユニット２０２により駆動される。なお、モータユニット２０２は、モータユニット１０２と同様の構成を有する。２つのモータユニット１０２，２０２は、互いの軸線が直交するようにボディ２０４に組み付けられている。第２制御弁２０６は、比例弁３１および比例弁３２の一方の閉弁状態を維持しつつ他方の開度が設定開度に調整される複合弁として構成され、また、その複合弁と比例弁３３とを共用のボディ２０４に組み込んだ集合弁として構成されている。
【０１２０】
ボディ２０４の一方の側部には導入ポート２１０、導入出ポート２１２および導出ポート２１４が設けられている。導入ポート２１０は第５通路２５を介して補助凝縮器３に連通し、導入出ポート２１２は第３通路２３を介して室外熱交換器５に連通し、導出ポート２１４は第３通路２３を介して蒸発器７に連通する。すなわち、ボディ２０４には、導入ポート２１０と導入出ポート２１２とをつなぐ第１内部通路と、導入ポート２１０と導出ポート２１４とをつなぐ第２内部通路と、導入出ポート２１２と導出ポート２１４とをつなぐ第３内部通路が形成される。第１分岐通路２８および第２分岐通路２９は、ボディ２０４の内部に形成されている。
【０１２１】
図１１に示すように、ボディ２０４の中間部には、段付円筒状の区画部材２２０が上下に延在するように組み付けられている。そして、区画部材２２０の上端開口部に上方から弁体２１８が挿通され、下端開口部に下方から弁体２２４が挿通されている。また、区画部材２２０の側面には、上方から導入ポート２１０に連通する連通孔２２６、導入出ポート２１２に連通する連通孔２２８、導出ポート２１４に連通する連通孔２３０が設けられている。区画部材２２０の下端部はボディ２０４との間に室２２９を形成している。区画部材２２０の外周面における連通孔２２６と連通孔２２８との間、連通孔２２８と連通孔２３０との間、連通孔２３０と室２２９との間には、それぞれシール用のＯリングが嵌着されている。
【０１２２】
区画部材２２０における連通孔２２６と連通孔２２８とをつなぐ通路には弁孔２３２が形成され、その上端開口端縁により弁座２３４が形成されている。弁孔２３２は、区画部材２２０の上端開口部よりも内径がやや小さく構成されている。弁体２１８が上方から弁座２３４に接離することにより比例弁３２の開度が調整される。また、区画部材２２０における連通孔２２８と連通孔２３０とをつなぐ通路には弁孔２３６が形成され、その下端開口端縁により弁座２３８が形成されている。弁孔２３６は、区画部材２２０の下端開口部よりも内径がやや小さく構成されている。弁体２２４が下方から弁座２３８に接離することにより比例弁３１の開度が調整される。また、区画部材２２０には、その軸線からずれた位置にその軸線に平行な複数の貫通孔２４０が設けられている。貫通孔２４０の一端は導入ポート２１０に連通し、他端は室２２９に連通している。そして、その複数の貫通孔２４０を貫通するように長尺状の伝達ロッド２４２がそれぞれ配設されている。なお、本実施形態では区画部材２２０の軸線の周りに３つの貫通孔２４０と３つの伝達ロッド２４２が設けられるが（同図には１つのみ表示）、変形例においては貫通孔２４０と伝達ロッド２４２を２つずつ設けてもよい。
【０１２３】
ボディ２０４の内方には、小径の弁体２１８、小径の弁体２２４、および弁作動体１３４が同軸状に配設されている。弁体２１８と弁体２２４は、軸線に沿って対向配置されている。弁体２１８は段付円柱状をなし、その下半部が区画部材２２０の上端開口部に摺動可能に挿通され、その先端部が弁座２３４に対向配置されている。弁体２１８は、いわゆるニードル弁体として構成され、その尖った先端部が弁孔２３２に挿抜される。そして、弁体２１８が弁座２３４に接離することにより比例弁３２の開度が調整される。弁体２１８の上半部はやや縮径されて弁作動体１３４の底部を貫通し、その先端部が外方に加締められて係止部２３５となっている。弁作動体１３４の上端部と係止部２３５との間には、弁体２１８を閉弁方向（係止部２３５を弁作動体１３４の底部に押しつける方向）に付勢するスプリング２４４（「付勢部材」として機能する）が介装されている。
【０１２４】
ボディ１０４の上端部には、円板状の区画部材１２５が配設されている。区画部材１２５は、弁本体１０１の内部とモータユニット１０２の内部とを区画する。区画部材１２５の中央部には軸受部１２７が設けられている。区画部材１２５と区画部材２２０との間には、円板状の伝達部材２４６が配設されている。伝達部材２４６の中央には貫通孔が設けられ、弁体２１８の上半部がこれを貫通している。伝達部材２４６の下面は伝達ロッド２４２の上端面に当接している。一方、伝達部材２４６と区画部材１２５との間には、伝達部材２４６を下方に付勢するスプリング２４８が介装されている。このような構成により、伝達部材２４６に作用する付勢力は伝達ロッド２４２を介して下方に伝達される。
【０１２５】
弁体２２４は段付円柱状をなし、区画部材２２０の下端開口部に摺動可能に挿通され、その上端部が弁座２３８に対向配置されている。弁体２２４の外周面にはシール部材としてのＯリング２５１が嵌着されている。弁体２２４は、いわゆるニードル弁体として構成され、その尖った先端部が弁孔２３６に挿抜される。そして、弁体２２４が弁座２３８に接離することにより比例弁３１の開度が調整される。弁体２２４の下端部には半径方向外向きに延出するフランジ部２４９が設けられ、室２２９に配置されている。フランジ部２４９の上面は伝達ロッド２４２の下端面に当接している。一方、フランジ部２４９の下面とボディ２０４の底部との間には、弁体２２４を閉弁方向に付勢するスプリング２５０（「付勢部材」として機能する）が介装されている。このような構成により、伝達ロッド２４２による伝達力が弁体２２４に伝達されるようになる。
【０１２６】
一方、ボディ２０４の下半部には、側方から比例弁３３が組み込まれている。比例弁３３は、比例弁３２と近似した構造を有する。すなわち、ボディ２０４の下半部には、段付円筒状の区画部材２６０が左右に延在するように組み付けられている。区画部材２６０は、区画部材２２０の上半部と区画部材１２５とを一体化したような構造を有する。区画部材２６０には、弁体２６２および弁作動体１３４が同軸状に挿通されている。また、区画部材２６０には、導入ポート２１０に連通する連通孔２６４、導出ポート２１４に連通する連通孔２６６が設けられている。
【０１２７】
区画部材２６０における連通孔２６４と連通孔２６６とをつなぐ通路には弁孔２６８が形成され、その開口端縁により弁座２７０が形成されている。弁孔２６８が弁座２７０に接離することにより比例弁３３の開度が調整される。弁体２６２は段付円柱状をなし、その一端側が区画部材２６０に摺動可能に挿通され、その先端部が弁座２７０に対向配置されている。弁体２６２は、いわゆるニードル弁体として構成され、その尖った先端部が弁孔２６８に挿抜される。そして、弁体２６２が弁座２７０に着脱することにより比例弁３３が開閉される。弁体２６２の他端側はやや縮径されて弁作動体１３４の底部を貫通し、その先端部が外方に加締められて係止部２３５となっている。弁作動体１３４の上端部と係止部２３５との間には、弁体２６２を閉弁方向に付勢するスプリング２４４が介装されている。
【０１２８】
以上のように構成された第２制御弁２０６は、モータユニット１０２，２０２の駆動制御によってその弁開度を調整可能なステッピングモータ作動式の制御弁として機能する。すなわち、比例弁３１を閉弁状態、比例弁３２を開弁状態、比例弁３３を閉弁状態とする場合、図１０および図１１に示す状態とされる。このとき、弁作動体１３４が伝達部材２４６から離間しているため、モータユニット１０２の駆動力が弁体２２４に伝わることはない。一方、スプリング２４４の付勢力により係止部２３５が弁作動体１３４の底部に押しつけられており、弁体２１８が弁作動体１３４に対して下死点に位置するため、モータユニット１０２の駆動力がそのまま弁体２１８に作用する。その結果、弁体２１８は、ロータ１７２の回転量に応じて変位し、比例弁３２が設定開度に制御される。すなわち、弁体２１８が全開状態と全閉位置との間の範囲で駆動されることにより比例弁３２の開度が調整される。
【０１２９】
一方、比例弁３１を閉弁状態とし、比例弁３２および比例弁３３を開弁状態とする場合、図１０の状態からモータユニット２０２のロータ１７２を一方向に回転駆動（正転）する。それにより、弁体２６２が弁座２７０から離間し、比例弁３３が開弁状態となる。弁体２６２は、ロータ１７２の回転量に応じて変位し、比例弁３３が設定開度に制御される。すなわち、弁体２６２が全開状態と全閉位置との間の範囲で駆動されることにより比例弁３３の開度が調整される。
【０１３０】
比例弁３１および比例弁３２をともに閉弁状態とし、比例弁３３を開弁状態とする場合、図１０の状態からモータユニット１０２のロータ１７２を一方向に回転駆動（正転）する。それにより、ロータ１７２とともに回転する弁作動体１３４がねじ機構によって下降し、弁体２１８が弁座２３４に着座し、比例弁３２が閉弁状態となる。このとき、弁作動体１３４が伝達部材２４６に当接するまでにロータ１７２の回転を停止させることで、比例弁３１についても閉弁状態を維持することができる。なお、弁体２１８が弁座２３４に着座すると、弁体２１８がその反力によりスプリング２４４を押し縮めることで弁作動体１３４に対して相対変位可能となるため、弁体２１８が弁座２３４に対して過度に押しつけられることはない。また、図１０の状態からモータユニット２０２のロータ１７２を一方向に回転駆動（正転）する。それにより、弁体２６２が弁座２７０から離間し、比例弁３３が開弁状態となる。弁体２６２は、ロータ１７２の回転量に応じて変位し、比例弁３３が設定開度に制御される。すなわち、弁体２６２が全開状態と全閉位置との間の範囲で駆動されることにより比例弁３３の開度が調整される。
【０１３１】
比例弁３１を開弁状態とし、比例弁３２を閉弁状態とし、比例弁３３を開弁状態とする場合、モータユニット１０２のロータ１７２をさらに同方向に回転駆動する。それにより、モータユニット１０２による駆動力が弁作動体１３４、伝達部材２４６および伝達ロッド２４２を介して弁体２２４に伝達され、弁体２２４が押し下げられ、比例弁３１が開弁状態となる。すなわち、弁体２２４が全閉状態と全開位置との間の範囲で駆動されることにより比例弁３１の開度が調整される。
【０１３２】
比例弁３１を開弁状態とし、比例弁３２および比例弁３３を閉弁状態とする場合、モータユニット２０２のロータ１７２を他方向に回転駆動（逆転）する。それにより、比例弁３３については図１０の閉弁状態に戻す。
【０１３３】
このように、比例弁３１と比例弁３２は、共用のモータユニット１０２により駆動され、一方の開度の制御状態において他方は閉弁状態に維持される。それにより、複合弁でありながら、その一方の比例弁の開度を正確に制御することが可能となっている。一方、比例弁３３については個別のモータユニット２０２により駆動するため、比例弁３１および比例弁３２とは独立して弁開度が制御可能となっている。
【０１３４】
［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、そのシステム構成が第２実施形態と近似するが、冷凍サイクルにおいて複合弁を構成する弁の組合せおよび各複合弁の構成が第２実施形態と異なる。以下、第１，第２実施形態との相違点を中心に説明し、第１，第２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１２は、第３実施形態に係る車両用冷暖房装置のシステム構成を表す図である。
【０１３５】
車両用冷暖房装置３００の冷凍サイクルは、第５通路２５にて第１分岐通路２８、第２分岐通路２９に順次分岐している。そして、比例弁３４と比例弁３７とを含む制御弁３０５（「第１の複合弁」として機能する）、比例弁３３と比例弁３８とを含む制御弁３０８（「第２の複合弁」として機能する）、比例弁３１と比例弁３２とを含む制御弁３０６（「第３の複合弁」として機能する）、比例弁３５と比例弁３６とを含む制御弁３０９（「第４の複合弁」として機能する）が構成されている。すなわち、第２実施形態とは異なり、冷凍サイクルに配設される全ての複合弁が２つの弁を含むように構成されている。各複合弁は、それぞれ２つの弁に共用のボディと共用のアクチュエータを有するが、その具体的構成については後述する。
【０１３６】
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１３および図１４は、車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。図１３は冷房運転時の状態を示し、（Ａ）は通常冷房運転時の状態を示し、（Ｂ）は特定冷房運転時の状態を示し、（Ｃ）は特殊冷房運転時の状態を示している。図１４は暖房運転時の状態を示し、（Ａ）は特定暖房運転時の状態を示し、（Ｂ）は通常暖房運転時の状態を示し、（Ｃ）は特殊暖房運転時の状態を示している。なお、本実施形態における冷凍サイクルの動作は図示のとおりであり、第２実施形態と実質的に同様である。このため、その説明については省略する。
【０１３７】
次に、本実施形態の制御弁の具体的構成について説明する。図１５は、制御弁３０５の構成および動作を表す断面図である。
制御弁３０５は、ステッピングモータ駆動式の電動弁として構成され、弁本体６０１とモータユニット１０２とを組み付けて構成されている。弁本体６０１は、有底筒状のボディ６０４に大口径の比例弁３４と大口径の比例弁３７とを同軸状に収容して構成されている。制御弁３０５は、一方の比例弁の全開状態を維持しつつ他方の比例弁の開度が設定開度に調整される複合弁として構成されている。
【０１３８】
ボディ６０４の一方の側部には導入ポート１１０が設けられ、他方の側部には上下に第１導出ポート１１４、第２導出ポート１１６が設けられている。導入ポート１１０は圧縮機２の吐出室に連通し、第１導出ポート１１４は第１通路２１に連通し、第２導出ポート１１６は第２通路２２に連通する。
【０１３９】
ボディ６０４の上半部には、円筒状の区画部材６１８が配設されている。区画部材６１８は、シール部材を介してボディ６０４に同心状に組み付けられている。区画部材６１８の下端部は弁孔１２０を形成している。また、弁孔１２０の下端開口端縁により弁座１２２が形成されている。区画部材６１８における第１導出ポート１１４との対向面には、内外を連通する連通孔が設けられている。ボディ６０４の上端部には、段付円筒状の区画部材６２５が配設されている。区画部材６２５の上端部中央には軸受部１２７が設けられている。区画部材６２５の内方にはガイド孔１２９が形成され、その下端部にシール部材としてのＯリング６３０が嵌着されている。
【０１４０】
ボディ６０４の内方には、弁駆動体６３２、弁作動体１３４、伝達部材６３６が同軸状に配設されている。弁駆動体６３２は段付円筒状をなし、その軸線方向中央の縮径部が弁孔１２０を貫通するように配設されている。伝達部材６３６は、その縮径部を貫通する長尺柱状をなし、その上端および下端がそれぞれ外方に加締められて係止部となっている。弁駆動体６３２の下端部には共用弁体６３８が設けられ、上端部にはガイド部６４０が設けられている。すなわち、共用弁体６３８は弁孔１２０の上流側にて導入ポート１１０に連通する圧力室に配置されている。一方、ガイド部６４０は、弁孔１２０の下流側にて第１導出ポート１１４に連通する圧力室に配置され、区画部材６２５に摺動可能に支持されている。
【０１４１】
共用弁体６３８は段付円柱状をなし、その上端部に第１弁部材６４１が嵌着され、下端部に第２弁部材６４２が嵌着されている。第１弁部材６４１および第２弁部材６４２は、ともに環状の弾性体（本実施形態ではゴム）からなる。導入ポート１１０と第２導出ポート１１６とをつなぐ通路には弁孔１２８が設けられ、その上端開口端縁に弁座１３０が形成されている。第１弁部材６４１は、弁座１２２に接離して比例弁３４の開度を調整する。一方、第２弁部材６４２は、弁座１３０に接離して比例弁３７の開度を調整する。
【０１４２】
共用弁体６３８の下端部には弁孔１２８に摺動しつつ支持される複数の脚部（同図にはその１つのみ表示）が延設されている。すなわち、弁駆動体６３２は、その下端部の複数の脚部が弁孔１２８に沿って摺動し、上端部のガイド部６４０がガイド孔１２９に沿って摺動することにより、軸線方向に安定に動作することができる。ガイド部６４０と区画部材６２５との間には背圧室６４８が形成される。背圧室６４８には常に、第２導出ポート１１６から導出される下流側圧力Ｐout2が満たされる。
【０１４３】
共用弁体６３８の内方は凹状に形成されたばね収容部６４９となっている。ばね収容部６４９の内方には、ばね受け６５１と伝達部材６３６が同軸状に挿通されている。ばね受け６５１は円板状をなし、その中央部を伝達部材６３６の下端部が貫通している。ばね収容部６４９の上底部とばね受け６５１との間には、スプリング６５５（「付勢部材」として機能する）が介装されている。なお、ばね収容部６４９の下端開口部が加締められて係止部となっており、ばね受け６５１の脱落が防止されている。
【０１４４】
本実施形態においては、弁孔１２０の有効径Ａと、弁孔１２８の有効径Ｂと、ガイド孔１２９の有効径Ｃ（正確にはＯリング６３０の内径）とが等しく設定されている。このため、共用弁体６３８に作用する冷媒圧力の影響はキャンセルされる。特にＯリング６３０を設けたことにより、ガイド部６４０の摺動部のシール性が確保されるとともに、その摺動部にゴミなどが挟み込まれることが防止されている。
【０１４５】
弁駆動体６３２のガイド部６４０の内方には、ばね受け６５２と伝達部材６３６が同軸状に挿通されている。ばね受け６５２は円板状をなし、その中央部を伝達部材６３６の上端部が貫通している。ガイド部６４０の底部とばね受け６５２との間には、スプリング６５４（「付勢部材」として機能する）が介装されている。なお、ガイド部６４０の上端開口部が加締められて係止部となっており、ばね受け６５２の脱落が防止されている。
【０１４６】
そして、弁作動体１３４と弁駆動体６３２とが伝達部材６３６を介して作動連結可能に構成されている。すなわち、伝達部材６３６の上端部は弁作動体１３４の底部を貫通し、その係止部が係止されることで、弁作動体１３４と伝達部材６３６とが上方に一体動作可能となるように構成されている。一方、伝達部材６３６の下端部に設けられた係止部がばね受け６５１に係止されることで、弁作動体１３４と弁駆動体６３２とが上方に一体動作可能となるように構成されている。また、弁作動体１３４の底部がばね受け６５２に係止されることで、弁作動体１３４と弁駆動体６３２とが下方に一体動作可能となるように構成されている。
【０１４７】
弁駆動体６３２と弁作動体１３４とは、比例弁３４と比例弁３７がともに開弁状態であるときはスプリング６５４，６５５の付勢力により突っ張った状態で一体変位するが、いずれか一方が閉弁状態になれば軸線方向に相対変位可能となる。なお、スプリング６５４，６５５は、いずれもその荷重が弁駆動体６３２とＯリング６３０との間の摺動抵抗（弁駆動体６３２の摺動力）よりも大きくなるように設定されている。それにより、弁作動体１３４と弁駆動体６３２とが一体動作しているときにスプリング６５４，６５５が縮むことなく、比例弁３４および比例弁３７の弁開度を正確に制御できるようになっている。
【０１４８】
以上のように構成された制御弁３０５は、モータユニット１０２の駆動制御によってその弁開度を調整可能なステッピングモータ作動式の制御弁として機能する。図１５は比例弁３４が全開状態となり、比例弁３７が閉弁状態となる場合を示している。制御弁３０５は、例えば通常冷房運転時においてこのような状態をとる。
【０１４９】
この状態からロータ１７２が一方向に回転駆動（正転）されると、弁駆動体６３２が比例弁３７の開弁方向に変位し、比例弁３４と比例弁３７がともに開弁した状態となる。例えば特殊冷房運転時において状況に応じてそのような状態をとり得る。すなわち、ロータ１７２とともに回転する弁作動体１３４がねじ機構によって上昇し、伝達部材６３６がばね受け６５１に係止された状態で、弁作動体１３４が弁駆動体６３２を吊り上げるようにして変位させる。比例弁３７の弁開度が調整される状態においては、比例弁３４の全開状態が維持される。なお、ここでいう「全開状態」とは、弁開度が大きくなって冷媒の流量が飽和状態となることを意味する。
【０１５０】
ロータ１７２がさらに同方向に回転駆動されると、弁駆動体６３２が比例弁３４の閉弁方向に変位する。例えば暖房運転時においてそのような状態をとる。なお、ロータ１７２を逆方向に回転駆動することにより、比例弁３４を開弁させることができることは言うまでもない。
【０１５１】
なお、比例弁３４が閉弁する際にその閉弁と同時にロータ１７２が停止しなくとも、スプリング６５５の変形によって弁作動体１３４の変位が吸収されるため、弁座１２２に過度な面圧がかかることは防止される。同様に、比例弁３７が閉弁する際にその閉弁と同時にロータ１７２が停止しなくとも、スプリング６５４の変形によって弁作動体１３４の変位が吸収されるため、弁座１３０に過度な面圧がかかることは防止される。
【０１５２】
このように、比例弁３４と比例弁３７は共用のモータユニット１０２により駆動され、一方の開度の制御状態において他方は全開状態に維持される。それにより、複合弁でありながら、その一方の比例弁の開度を正確に制御することが可能となっている。
【０１５３】
図１６は、制御弁３０６の構成および動作を表す断面図である。
制御弁３０６は、ステッピングモータ駆動式の電動弁として構成され、弁本体７０１とモータユニット１０２とを組み付けて構成されている。弁本体７０１は、有底筒状のボディ７０４に小口径の比例弁３１と小口径の比例弁３２とを同軸状に収容して構成される。制御弁３０６は、一方の弁の閉弁状態を維持しつつ他方の弁の開度を設定開度に調整する複合弁として構成されている。
【０１５４】
ボディ７０４の一方の側部には導入ポート２１０および導出ポート２１４が設けられ、他方の側部には導入出ポート２１２が設けられている。導入ポート２１０は第１分岐通路２８を介して補助凝縮器３に連通し、導入出ポート２１２は第３通路２３を介して室外熱交換器５に連通し、導出ポート２１４は第３通路２３を介して蒸発器７に連通する。
【０１５５】
ボディ７０４の中間部には、段付円筒状の区画部材７２０が同心状に組み付けられている。そして、区画部材７２０の上端開口部に上方から弁体７２２が挿通され、下端開口部に下方から弁体７２４が挿通されている。区画部材７２０の側面には、上方から連通孔２２６，２２８，２３０が設けられている。区画部材７２０の下端部はボディ７０４との間に室２２９を形成している。区画部材７２０の外周面における連通孔間には、それぞれシール用のＯリングが嵌着されている。
【０１５６】
区画部材７２０における連通孔２２６と連通孔２２８とをつなぐ通路には弁孔２３２が形成され、その上端開口端縁により弁座２３４が形成されている。弁体７２２が上方から弁座２３４に着脱することにより比例弁３２が開閉される。また、区画部材７２０における連通孔２２８と連通孔２３０とをつなぐ通路には弁孔２３６が形成され、その下端開口端縁により弁座２３８が形成されている。弁体７２４が下方から弁座２３８に着脱することにより比例弁３１が開閉される。区画部材７２０の軸線からずれた位置にはその軸線に平行な複数の貫通孔２４０が設けられ、その貫通孔のそれぞれに伝達ロッド２４２が配設されている。
【０１５７】
ボディ７０４の内方には、小径の弁体７２２、小径の弁体７２４、および弁作動体１３４が同軸状に配設されている。弁体７２２と弁体７２４は、軸線に沿って対向配置されている。弁体７２２は、いわゆるニードル弁体として構成され、その尖った先端部が弁孔２３２に挿抜される。そして、弁体７２２が弁座２３４に着脱することにより比例弁３２が開閉される。弁体７２２の上半部はやや縮径されて弁作動体１３４の底部を貫通し、その先端部が外方に加締められて係止部２３５となっている。
【０１５８】
区画部材１２５と区画部材７２０との間には、円板状の伝達部材２４６が配設されている。伝達部材２４６の中央には貫通孔が設けられ、弁体７２２の上半部がこれを貫通している。伝達部材２４６の下面は伝達ロッド２４２の上端面に当接している。一方、伝達部材２４６と区画部材１２５との間には、伝達部材２４６を下方に付勢するスプリング２４８（「付勢部材」として機能する）が介装されている。このような構成により、伝達部材２４６に作用する付勢力は伝達ロッド２４２を介して下方に伝達されるようになる。
【０１５９】
また、弁体７２２の上部には、円板状の伝達部材７４６が固定されている。伝達部材７４６は、伝達部材２４６の下方に位置し、その周縁部近傍には各伝達ロッド２４２を貫通させるための貫通孔が設けられている。伝達部材７４６と区画部材１２５との間には、伝達部材７４６を下方に付勢するスプリング７４８（「付勢部材」として機能する）が介装されている。このような構成により、スプリング７４８による閉弁方向の付勢力が弁体７２２に作用するようになる。
【０１６０】
一方、区画部材７２０の下端開口部にはリング状のガイド部材７５０，７５２がＯリング２５１を間に挟むように圧入されている。弁体７２４は段付円柱状をなし、ガイド部材７５０，７５２（正確にはＯリング２５１）に摺動可能に挿通され、その上端部が弁座２３８に対向配置されている。すなわち、本実施形態では、Ｏリング２５１が弁体７２４ではなく区画部材７２０に嵌着されている。弁体７２４は、いわゆるニードル弁体として構成され、その尖った先端部が弁孔２３６に挿抜される。そして、弁体７２４が弁座２３８に着脱することにより比例弁３１が開閉される。弁体７２４の下端部にはフランジ部２４９が設けられ、室２２９に配置されている。フランジ部２４９の上面は伝達ロッド２４２の下端面に当接している。一方、フランジ部２４９の下面とボディ７０４の底部との間には、弁体７２４を閉弁方向に付勢するスプリング２５０が介装されている。このような構成により、伝達ロッド２４２による伝達力が弁体７２４に伝達されるようになる。
【０１６１】
以上のように構成された制御弁３０６は、モータユニット１０２の駆動制御によってその弁開度を調整可能なステッピングモータ作動式の制御弁として機能する。すなわち、比例弁３１を閉弁状態、比例弁３２を開弁状態とする場合、図示の状態とされる。このとき、弁作動体１３４が伝達部材２４６から離間しているため、モータユニット１０２の駆動力が弁体７２４に伝わることはない。一方、スプリング７４８の付勢力により係止部２３５が弁作動体１３４の底部に押しつけられており、弁体７２２が弁作動体１３４に対して下死点に位置するため、モータユニット１０２の駆動力がそのまま弁体７２２に作用する。その結果、弁体７２２は、ロータ１７２の回転量に応じて変位し、比例弁３２が設定開度に制御される。
【０１６２】
比例弁３１および比例弁３２をともに閉弁状態とする場合、図示の状態からモータユニット１０２のロータ１７２を一方向に回転駆動（正転）する。それにより、ロータ１７２とともに回転する弁作動体１３４がねじ機構によって下降するため、スプリング７４８の付勢力によって弁体７２２も押し下げられる。その結果、弁体７２２が弁座２３４に着座し、比例弁３２が閉弁状態となる。このとき、弁作動体１３４が伝達部材２４６に当接するまでにロータ１７２の回転を停止させることで、比例弁３１についても閉弁状態を維持することができる。なお、弁体７２２が弁座２３４に着座すると、弁体７２２がその反力によりスプリング７４８を押し縮めることで弁作動体１３４に対して相対変位可能となるため、弁体７２２が弁座２３４に対して過度に押しつけられることはない。
【０１６３】
比例弁３１を開弁状態とし、比例弁３２を閉弁状態とする場合、モータユニット１０２のロータ１７２をさらに同方向に回転駆動する。それにより、モータユニット１０２による駆動力が弁作動体１３４、伝達部材２４６および伝達ロッド２４２を介して弁体２２４に伝達され、弁体２２４が押し下げられ、比例弁３１が開弁状態となる。すなわち、弁体２２４が全閉状態と全開位置との間の範囲で駆動されることにより比例弁３１の開度が調整される。
【０１６４】
このように、比例弁３１と比例弁３２は、共用のモータユニット１０２により駆動され、一方の開度の制御状態において他方は閉弁状態に維持される。それにより、複合弁でありながら、その一方の比例弁の開度を正確に制御することが可能となっている。
【０１６５】
図１７は、制御弁３０８の構成および動作を表す断面図である。
制御弁３０８は、ステッピングモータ駆動式の電動弁として構成され、弁本体８０１とモータユニット１０２とを組み付けて構成されている。弁本体８０１は、有底筒状のボディ８０４に大口径の比例弁３８と小口径の比例弁３３とを同軸状に収容して構成される。
【０１６６】
ボディ８０４の一方の側部には導入ポート８１０が設けられ、他方の側部には上下に第１導出ポート８１２、第２導出ポート８１４が設けられている。導入ポート８１０は第５通路２５を介して補助凝縮器３に連通し、第１導出ポート８１２はバイパス通路２７を介して室外熱交換器５に連通し、第２導出ポート８１４は第２分岐通路２９を介して蒸発器７に連通する。
【０１６７】
ボディ８０４の上半部には、有底円筒状の区画部材８１６が配設されている。区画部材８１６は、その下端部の外周面にそれぞれ設けられたシール部材を介してボディ８０４に同心状に組み付けられている。区画部材８１６の下端部に弁孔１２４が形成され、その弁孔１２４の下端開口端縁により弁座１２６が形成されている。区画部材８１６における第１導出ポート８１２との対向面には、内外を連通する連通孔が設けられている。
【０１６８】
ボディ８０４の内方には、大径の弁体８３０、小径の弁体８３２、および弁作動体１３４が同軸状に配設されている。弁体８３０が上流側から弁孔１２４に接離して比例弁３８の開度を調整する。弁体８３０の外周面にはリング状の弾性体（例えばゴム）からなる弁部材８３６が嵌着されており、その弁部材８３６が弁座１２６に着座することにより、比例弁３８を完全に閉じることが可能になる。
【０１６９】
一方、ボディ８０４の下半部には、小円筒状のガイド部材８４０が配設されている。ガイド部材８４０は、導入ポート８１０と第２導出ポート８１４とをつなぐ通路の中央部に弁体８３０と同軸状に設けられ、その下半部がボディ８０４に圧入されている。ガイド部材８４０は、その上半部の内周面がガイド孔８４２を形成し、その下端部が弁孔２６８を形成している。また、弁孔２６８の上端開口端縁により弁座２７０が形成されている。ガイド部材８４０における導入ポート８１０との対向面には、内外を連通する連通孔が設けられている。図示のように、弁孔１２４および弁孔２６８の上流側に導入ポート８１０に連通する共通の高圧室８１５が形成され、弁孔１２４の下流側には第１導出ポート８１２に連通する低圧室８１７が形成され、弁孔２６８の下流側には第２導出ポート８１４に連通する低圧室８１９が形成されている。
【０１７０】
弁体８３０は、縮径部を介してガイド部８４８が連設されている。すなわち、弁体８３０とガイド部８４８とが縮径部を介して一体化された段付円筒状の「弁駆動体」を構成している。ガイド部８４８は、低圧室８１７に配置されている。そして、ガイド部８４８がガイド孔１２９（正確にはＯリング１４２）に摺動可能に支持されることにより、弁体８３０の開閉方向への安定した動作が確保されている。ガイド部８４８と区画部材１２５との間には背圧室１４４が形成される。また、弁体８３０とガイド部８４８とを貫通する連通路８５１が形成され、高圧室８１５と背圧室１４４とを連通させている。これにより、背圧室１４４には常に、導入ポート８１０から導入される上流側圧力Ｐinが満たされる。
【０１７１】
本実施形態においては、弁孔１２４の有効径Ａとガイド孔１２９の有効径Ｂとが等しく設定されているため（弁体８３０の有効受圧面積とガイド部８４８の有効受圧面積とが実質的に等しくされているため）、弁体８３０に作用する冷媒圧力の影響はキャンセルされる。
【０１７２】
弁体８３０の内方には長尺状の伝達ロッド８５２（「伝達部材」として機能する）が同軸状に挿通され、その伝達ロッド８５２の下端部に弁体８３２が作動連結可能に配設されている。伝達ロッド８５２の上端部は弁作動体１３４の底部を貫通し、その先端部が外方に加締められて係止部８５４となっている。すなわち、伝達ロッド８５２は、その上端部が弁作動体１３４の底部に支持されている。伝達ロッド８５２の下端部は半径方向外向きに突出した係止部８５６となっている。伝達ロッド８５２の上部と弁作動体１３４との間には、ばね受け８５８が挟まれるように固定されている。そして、ガイド部８４８の上端部とばね受け８５８との間にスプリング８６０（「付勢部材」として機能する）が介装されている。すなわち、弁体８３０と伝達ロッド８５２とは軸線方向に相対変位可能となっているが、通常はスプリング８６０によりばね受け８５８がガイド部８４８に係止されるよう軸線方向に付勢され、図示のように突っ張った状態を維持する。
【０１７３】
弁体８３２は、段付円柱状をなし、弁体８３０の下方に同軸状に配設されている。弁体８３２は、ガイド部材８４０に摺動可能に挿通され、その先端部が弁孔２６８に対向配置されいる。弁体８３２は、いわゆるニードル弁体として構成され、その尖った先端部が弁孔２６８に挿抜される。そして、弁体８３２が弁座２７０に着脱することにより比例弁３３が開閉される。
【０１７４】
弁体８３２の上半部は円筒状の収容部となっており、伝達ロッド８５２の係止部８５６を軸線方向に相対変位可能に収容している。一方、弁体８３２の上端開口部が内方にやや加締められた係止部８６２となっており、係止部８５６の離脱を防止している。弁体８３０と弁体８３２との間には、弁体８３２を閉弁方向に付勢するスプリング８６４（「第２の付勢部材」として機能する）が介装されている。すなわち、弁体８３２と伝達ロッド８５２とはその収容部の長さだけ軸線方向に相対変位可能となっているが、通常はスプリング８６４により係止部８６２と係止部８５６とが係合する方向に付勢され、図示のように突っ張った状態を維持する。本実施形態においては、スプリング８６４の荷重がスプリング８６０の荷重よりも相当小さくなるように設定されている。例えば、図示の状態におけるスプリング８６０の荷重が６００ｇ重、スプリング８６４の荷重が１００ｇ重程度となるように設定される。一方、スプリング８６０の荷重とスプリング８６４の荷重との合力が、ガイド部８４８のＯリング１４２における摺動抵抗（弁駆動体の摺動力：例えば６００ｇ重）よりも大きくなるように設定されている。なお、変形例においては、スプリング８６０の荷重を７００ｇ重とするなど、弁駆動体の摺動力よりも大きく設定してもよい。
【０１７５】
以上のように構成された制御弁３０８は、モータユニット１０２の駆動制御によってその弁開度を調整可能なステッピングモータ駆動式の制御弁として機能する。具体的には、大口径制御を実行する場合、図示の状態からロータ１７２が一方向に回転駆動（正転）されることにより、ロータ１７２とともに回転する弁作動体１３４がねじ機構によって下降する。このとき、弁作動体１３４がばね受け８５８を介してガイド部８４８と一体となった状態でこれを押し下げるようにして弁体８３０を開弁方向に変位させる。弁体８３０は、全閉状態と全開位置との間の範囲で駆動され、比例弁３８の開度が調整される。このとき、モータユニット１０２の駆動力としては、Ｏリング１４２の摺動力（摺動抵抗）とスプリング８６４の付勢力（反力）との合力に打ち勝つだけの大きさがあれば足りる。
【０１７６】
すなわち、伝達ロッド８５２と弁体８３２との作動連結が解除され、伝達ロッド８５２が弁体８３０とともに変位可能であるため、スプリング８６０の付勢力は反力として作用しない。このため、モータユニット１０２は、荷重の小さいスプリング８６４の付勢力（例えば最大２００ｇ重）とＯリング１４２の摺動力（例えば６００ｇ）との合力に打ち勝つだけの駆動力を発生すればよい。なお、弁体８３２の係止部８６２と伝達ロッド８５２の係止部８５６との係合状態が解除されるため、弁体８３２と弁座２７０との間に過度な押圧力が作用することもない。
【０１７７】
逆に、比例弁３８を開弁状態から閉弁状態に戻す場合には、ロータ１７２を他方向に回転駆動（逆転）させる。その場合、スプリング８６０の付勢力とスプリング８６４の付勢力との合力がＯリング１４２の摺動力よりも大きいため、弁体８３０は弁作動体１３４との作動連結が維持されたまま一体となって閉弁方向に押し上げられる。このとき、スプリング８６４の付勢力がモータユニット１０２の駆動力と同方向に作用する。すなわち、モータユニット１０２の駆動力としては、Ｏリング１４２の摺動力（例えば６００ｇ重）とスプリング８６４の付勢力（１００〜２００ｇ重）との差分（４００〜５００ｇ重）に打ち勝つだけの大きさがあれば足りる。
【０１７８】
また、小口径制御を実行する場合、図示の状態からロータ１７２が他方向に回転駆動（逆転）されることにより弁体８３２が開弁方向に変位し、比例弁３３が開弁状態となる。すなわち、ロータ１７２とともに回転する弁作動体１３４がねじ機構によって上昇し、係止部８５４を吊り上げるようにして伝達ロッド８５２および弁体８３２を開弁方向に変位させる。弁体８３２は、全閉状態と全開位置との間の範囲で駆動され、比例弁３３の開度が調整される。このとき、モータユニット１０２の駆動力としては、スプリング８６０の付勢力（反力）とスプリング８６４の付勢力（反力）の合力に打ち勝つだけの大きさがあれば足りる。
【０１７９】
すなわち、伝達ロッド８５２と弁体８３０との作動連結が解除され、伝達ロッド８５２が弁体８３２と一体に変位するため、背圧室１４４の摺動力は反力として作用しない。このため、モータユニット１０２は、スプリング８６０の付勢力（例えば最大７００ｇ重）とスプリング８６４の付勢力（例えば最大１５０ｇ重）との合力に打ち勝つだけの駆動力を発生すればよい。なお、伝達ロッド８５２と弁体８３０との係合状態が解除されるため、弁体８３０と弁座１２６との間に過度な押圧力が作用することもない。
【０１８０】
逆に、比例弁３３を開弁状態から閉弁状態に戻す場合には、ロータ１７２を一方向に回転駆動（正転）させる。その場合、スプリング８６０の付勢力とスプリング８６４の付勢力との合力が閉弁方向に作用するため、モータユニット１０２の駆動力に対する反力は作用しない。
【０１８１】
図１８は、制御弁３０９の構成および動作を表す断面図である。
制御弁３０９は、ステッピングモータ駆動式の電動弁として構成され、弁本体９０１とモータユニット１０２とを組み付けて構成されている。弁本体９０１は、有底筒状のボディ９０４に大口径の比例弁３５と大口径の比例弁３６とを同軸状に収容して構成される。すなわち、制御弁３０９は、一方の弁の全開状態を維持しつつ他方の弁の開度を設定開度に調整する複合弁として構成されている。
【０１８２】
ボディ９０４の一方の側部には第１導入ポート３１０および第２導入ポート３１２が設けられ、他方の側部には導出ポート３１４が設けられている。ボディ９０４の中央部には、円筒状の区画部材９３０が内挿されている。区画部材９３０は、ボディ９０４に同心状に組み付けられており、その導出ポート３１４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。区画部材９３０の下端面とボディ９０４との間には、リング状の弁座部材９３７が部分的に挟まれるように設けられている。区画部材１２５の下端面には弁孔９２０が形成されている。
【０１８３】
ボディ９０４の内方には、弁駆動体９４０、弁作動体１３４および伝達ロッド９３６が同軸状に配設されている。弁作動体１３４の下端部には、伝達ロッド９３６が連結されている。弁駆動体９４０は段付円筒状をなし、大径の弁体部９４２と大径のガイド部９４４とが小径の縮径部９４６を介して一体に設けられている。
【０１８４】
弁体部９４２は、縮径部９４６の下端にて拡径するように設けられた第１弁体９５０と、その第１弁体９５０に外挿されるように圧入された第２弁体９５２とを一体に含む。すなわち、弁駆動体９４０は、部分的に縮径部９４６と第２弁体９５２との二重管構造を有する。第１弁体９５０が弁座部材９３７に接離することにより比例弁３５の開度が調整される。また、第２弁体９５２が弁孔９２０に接離することにより比例弁３６の開度が調整される。第２弁体９５２の側部には、その内部と導出ポート３１４とを連通させる連通孔が設けられている。ガイド部９４４は、縮径部９４６の上端にて拡径するように設けられ、ガイド孔１２９に摺動可能に支持されている。ガイド部９４４の外周面には、シール用のＯリング９２２が嵌着されている。
【０１８５】
伝達ロッド９３６の上端部は弁作動体１３４の底部を貫通し、その先端部が外方に加締められて係止部９５５となっている。また、伝達ロッド９３６の下端部がガイド部９４４の底部を貫通し、その先端部が外方に加締められて係止部９５７となっている。弁作動体１３４とガイド部９４４との間には円板状のばね受け９５８が介装されている。ばね受け９５８の外周端部とガイド部９４４との間には、スプリング９６０（「付勢部材」として機能する）が介装されている。このため、通常の状態においては、弁作動体１３４と弁駆動体９４０とが伝達ロッド９３６を介して突っ張り、一体化した状態となる。
【０１８６】
なお、スプリング９６０は、その荷重が弁駆動体９４０の摺動抵抗よりも大きくなるように設定されている。それにより、弁作動体１３４と弁駆動体９４０とが一体動作しているときにスプリング９６０が縮むことなく、比例弁３５および比例弁３６の弁開度を正確に制御できるようになっている。
【０１８７】
ここで、本実施形態においては、第１弁体９５０の弁部の有効径Ａとガイド部９４４の有効径Ｂとが等しく設定されているため、弁駆動体９４０に作用する冷媒圧力の影響が実質的にキャンセルされる。このため、冷媒圧力の変化によりモータユニット１０２に過度な負荷がかかることがなく、弁開度の制御を安定に行うことができる。
【０１８８】
以上のように構成された制御弁３０９は、モータユニット１０２の駆動制御によってその弁開度を調整可能なステッピングモータ作動式の制御弁として機能する。すなわち、車両用冷暖房装置の運転状態に応じて比例弁３５を閉弁状態とし、比例弁３６を全開状態とする場合、図示の状態とされる。制御弁３０９は、例えば冷房運転時、特殊暖房運転時などにおいてこのような状態をとる。
【０１８９】
一方、比例弁３５または比例弁３６の開度を調整する場合、図示の状態からロータ１７２を一方向に回転駆動（正転）する。それにより、ロータ１７２とともに回転する弁作動体１３４がねじ機構によって上昇し、弁駆動体９４０（つまり第１弁体９５０および第２弁体９５２）を吊り上げるようにして変位させ、比例弁３５が開弁状態となる。このとき、いずれか一方の開度を小さくしてその開度を制御することにより、その小さくした側の弁を流れる冷媒の流量を調整することができる。このとき、開度が大きくなる側の弁は、その開度が大きくなっても冷媒の流量は飽和状態となり、全開状態を維持する。
【０１９０】
なお、本実施形態では、比例弁３６がいわゆるスプール弁となっているため、第２弁体９５２が弁孔９２０に挿通され始めたタイミングでロータ１７２を停止制御することで、第２弁体９５２を区画部材１２５に突き当てることなく停止させることができる。また、比例弁３５の閉弁と同時にロータ１７２が停止しなくとも、スプリング９６０が押し縮められて弁作動体１３４が伝達ロッド９３６に対して相対変位することで、弁座部材９３７に過度な面圧がかかることが防止される。
【０１９１】
なお、本実施形態では図示のように、比例弁３５については弁座部材９３７を配置して閉弁時のシール性を厳密に確保するのに対し、比例弁３６についてはそのような構成としていない。これは、図１４（Ｂ）に示したように、比例弁３６を閉弁させるのは通常暖房運転時のみであるところ、その場合には図示のように蒸発器７が休止状態にあり、また、比例弁３１および比例弁３３が閉弁状態であるため、比例弁３６には実質的に冷媒が流れ込んでこないためである。また、この運転は室外熱交換器５が低温状態で低圧となるときに行われるため、室外熱交換器５側からの逆流の心配も少ないためである。
【０１９２】
このように、比例弁３５と比例弁３６は、共用のモータユニット１０２により駆動され、一方の開度の制御状態において他方の全開状態が維持される。それにより、複合弁でありながら、その一方の比例弁の開度を正確に制御することが可能となっている。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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、冷却水（ブラインなどでもよい）を利用して熱交換を行うものでもよい。例えば図１における第１制御弁４と第２制御弁６との間に熱交換器を設ける一方、車室内に温水ヒータ等の放熱器を配置し、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。より具体的には、車室内のダクトにおける蒸発器７の下流側に温水ヒータを設け、補助凝縮器と温水ヒータとの間には、冷凍サイクルとは別の温水循環路を設けてもよい。補助凝縮器は、冷凍サイクルを流れる冷媒と、温水循環路を流れる冷却水との熱交換を行う。温水循環路には、その冷却水を循環させるためのポンプや、補助的に駆動されるＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータなどを設けてもよい。このようにすれば、圧縮機２から第１制御弁４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循環させることが可能となる。
【０１９６】
上記実施形態では、上記冷凍サイクルを電気自動車の冷暖房装置に適用する例を示したが、内燃機関を搭載した自動車や、内燃機関と電動機を搭載したハイブリッド式の自動車の冷暖房装置に適用することが可能であることは言うまでもない。さらに、車両以外の冷暖房装置に適用することも可能である。
【符号の説明】
【０１９７】
２ 圧縮機、 ３ 補助凝縮器、 ４ 第１制御弁、 ５ 室外熱交換器、 ６ 第２制御弁、 ７ 蒸発器、 ８ アキュムレータ、 ９ 第３制御弁、 １０ 内部熱交換器、 １２ 温水ヒータ、 ３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８ 比例弁、 ４１ 第１共用通路、 ４２ 第２共用通路、 ５１，５２ 比例弁、 １００ 車両用冷暖房装置、 １０２ モータユニット、 １３４ 弁作動体、 １３６ 伝達部材、 １３８ 弁体、 １４０ 弁駆動体、 １５３ 第１弁体、 １５４ 共用弁体、 １５５ 第２弁体、 １７２ ロータ、 １７３ ステータ、 ２００ 車両用冷暖房装置、 ２０１ 弁本体、 ２０２ モータユニット、 ２０６ 第２制御弁、 ３０１，５０１，６０１，７０１，８０１，９０１ 弁本体。
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両用冷暖房装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関を搭載した車両においてはエンジンの燃焼効率が向上したこともあり、熱源として利用してきた冷却水が暖房に必要な温度にまで上昇し難くなっている。一方、内燃機関と電動機を併用したハイブリッド車両においては内燃機関の稼働率が低いため、そのような冷却水の利用がさらに難しい。電気自動車に至っては内燃機関による熱源そのものがない。このため、冷房のみならず暖房にも冷媒を用いたサイクル運転を行い、車室内を除湿暖房可能なヒートポンプ式の車両用冷暖房装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このような車両用冷暖房装置は、圧縮機、室外熱交換器、蒸発器、室内熱交換器等を含む冷凍サイクルを有し、暖房運転時と冷房運転時とで室外熱交換器の機能が切り替えられる。暖房運転時においては室外熱交換器が蒸発器として機能する。その際、冷凍サイクルを冷媒が循環する過程で室内熱交換器が放熱し、その熱により車室内の空気が加熱される。一方、冷房運転時においては室外熱交換器が凝縮器として機能する。その際、室外熱交換器にて凝縮された冷媒が蒸発器にて蒸発し、その蒸発潜熱により車室内の空気が冷却される。その際、除湿も行われる。そして、このように暖房運転時と冷房運転時とで装置の機能を切り替えるために、冷凍サイクルには複数の冷媒循環通路が設けられ、各冷媒循環通路の冷媒の流れを切り替えるための種々の制御弁が設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２４０２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、このような冷凍サイクルには冷媒循環通路の構成上、室外熱交換器と室内熱交換器とを圧縮機に対して直列に接続するタイプと並列に接続するタイプが考えられるが、両者にはそれぞれ欠点が存在する。例えば、直列タイプにおいては、冷房運転時に圧縮機の動力を不要に大きくして非効率となる可能性がある。すなわち、冷房運転では空気を加熱する必要性が少ないため、室内熱交換器の加熱機能が基本的に不要となるところ、直列であるために圧縮機から吐出された冷媒が室内熱交換器を経由する際に圧力損失を受ける。このため、その圧力損失を見越して圧縮機の動力を大きくする必要が生じてしまう。一方、並列タイプにおいては、除湿運転時の加熱に有効な過熱ガスの一部を外部に捨ててしまうことになる。すなわち、除湿運転では車室内を適温に保つよう室内熱交換器を機能させるのが好ましいところ、並列であるために圧縮機から吐出された冷媒が室外熱交換器と室内熱交換器との振り分けられてしまう。その結果、過熱ガスが室内熱交換器に効率よく供給されないといった問題が生じる。このため、いずれのタイプで構成するにしても、冷房運転時のシステム効率を高く維持するうえで改善の余地があった。
【０００６】
本発明の目的は、運転状態に応じて冷媒循環通路が切り替えられる車両用冷暖房装置において冷房運転時のシステム効率を高く維持することにある。
【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、補助凝縮器と室外凝縮器を圧縮機に対して直列につなぐ直列循環通路と、補助凝縮器と室外凝縮器を圧縮機に対して並列につなぐ並列循環通路との一方を開放して他方を遮断することにより冷媒循環状態を切替可能な循環切替装置とを備える。
【０００８】
この態様によると、冷凍サイクルの運転状態に応じて直列循環通路と並列循環通路とが適宜切替可能となる。すなわち、直列循環通路を開放させることで補助凝縮器をヒータとして効率よく機能させることができる。また、並列循環通路を開放させることで補助凝縮器による圧力損失を低減することができ、圧縮機の動力が大きくなるのを抑制することができる。すなわち、補助凝縮器のヒータとしての機能の必要性に応じて直列循環通路と並列循環通路とを適宜切り替えることにより、その機能を担保しつつ、冷凍サイクルの効率を高く維持できるようになる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、運転状態に応じて冷媒循環通路が切り替えられる車両用冷暖房装置において冷房運転時のシステム効率を高く維持することが可能になる。
【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システム構成を表す図である。
【図２】車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。
【図３】車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。
【図４】第１制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図５】第２制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図６】第３制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図７】第２実施形態に係る車両用冷暖房装置のシステム構成を表す図である。
【図８】車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。
【図９】車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。
【図１０】第２制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図１１】第２制御弁の弁本体の部分を示す拡大断面図である。
【図１２】第３実施形態に係る車両用冷暖房装置のシステム構成を表す図である。
【図１３】車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。
【図１４】車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。
【図１５】制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図１６】制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図１７】制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図１８】制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。
［第１実施形態］
図１は、第１実施形態に係る車両用冷暖房装置のシステム構成を表す図である。この車両用冷暖房装置は、電気自動車の冷暖房装置として具体化されたものである。
【００１２】
車両用冷暖房装置１００は、圧縮機２、補助凝縮器３、室外熱交換器５、蒸発器７およびアキュムレータ８を配管にて接続した冷凍サイクル（冷媒循環回路）を備える。車両用冷暖房装置１００は、冷媒としての代替フロン（ＨＦＯ−１２３４ｙｆ）が冷凍サイクル内を状態変化しながら循環する過程で、その冷媒の熱を利用して車室内の空調を行うヒートポンプ式の冷暖房装置として構成されている。
【００１３】
圧縮機２、室外熱交換器５およびアキュムレータ８は、車室外（エンジンルーム）に設けられている。一方、車室内には空気の熱交換が行われるダクトが設けられ、そのダクトにおける空気の流れ方向上流側に蒸発器７が配設され、下流側に補助凝縮器３が配設されている。補助凝縮器３は、室内凝縮器として構成されている。
【００１４】
車両用冷暖房装置１００は、冷房運転時と暖房運転時とで複数の冷媒循環通路を切り替えるように運転される。この冷凍サイクルは、補助凝縮器３と室外熱交換器５とが凝縮器として直列又は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。この冷凍サイクルでは、冷房運転時に冷媒が循環する第１冷媒循環通路、暖房運転時に冷媒が循環する第２冷媒循環通路、除湿運転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→室外熱交換器５→蒸発器７→アキュムレータ８→圧縮機２のように冷媒が循環する通路である。第２冷媒循環通路は、圧縮機２→補助凝縮器３→室外熱交換器５→アキュムレータ８→圧縮機２のように冷媒が循環する通路である。第３冷媒循環通路は、圧縮機２→補助凝縮器３→蒸発器７→アキュムレータ８→圧縮機２のように冷媒が循環する通路である。室外熱交換器５を流れる冷媒の流れは、第１冷媒循環通路と第２冷媒循環通路とで逆方向となっている。
【００１６】
具体的には、圧縮機２の吐出室につながる通路が分岐し、その一方である第１通路２１が室外熱交換器５の一方の出入口につながり、他方である第２通路２２が補助凝縮器３の入口につながっている。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。第１通路２１、第３通路２３および第４通路２４により第１冷媒循環通路が形成される。
【００１７】
補助凝縮器３の出口は第５通路２５を介して第３通路２３に接続されている。第１通路２１は室外熱交換器５の近傍でバイパス通路２６に分岐し、バイパス通路２６はアキュムレータ８の入口に接続されている。さらに、第５通路２５は中間部においてバイパス通路２７に分岐し、バイパス通路２７は第１通路２１に接続されている。第２通路２２、第５通路２５、第３通路２３およびバイパス通路２６により第２冷媒循環通路が形成される。一方、第２通路２２、第５通路２５、第３通路２３および第４通路２４により第３冷媒循環通路が形成される。
【００１８】
第１冷媒循環通路と第３冷媒循環通路とは、冷房運転時において補助凝縮器３と室外熱交換器５を圧縮機２に対して並列につなぐ並列循環通路を形成する。一方、冷房運転時においてバイパス通路２７が開放されることにより、補助凝縮器３と室外熱交換器５を圧縮機２に対して直列につなぐ直列循環通路が形成されるようになるが、その詳細については後述する。
【００１９】
第４通路２４におけるバイパス通路２６との合流点よりも下流側は、第１冷媒循環通路、第２冷媒循環通路および第３冷媒循環通路の共用の通路である第１共用通路４１となっている。また、第３通路２３における第５通路２５との合流点よりも下流側は、第１冷媒循環通路と第３冷媒循環通路との共用の通路である第２共用通路４２となっている。そして、第１共用通路４１と第２共用通路４２を部分的に挿通するように内部熱交換器１０が配設されている。
【００２０】
第１通路２１と第２通路２２との分岐点および第１通路２１とバイパス通路２７との合流点を含むように第１制御弁４が設けられている。第３通路２３と第５通路２５との合流点には第２制御弁６が設けられている。第４通路２４とバイパス通路２６との合流点には第３制御弁９が設けられている。さらに、第３通路２３における内部熱交換器１０の下流側には比例弁３３が設けられている。
【００２１】
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。
【００２２】
補助凝縮器３は、室外熱交換器５とは別に冷媒を放熱させる補助的な凝縮器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧の冷媒が補助凝縮器３を通過する際に放熱する。車室内に導入された空気は、補助凝縮器３を通過する過程で温められる。すなわち、ダクトに取り込まれて蒸発器７にて冷却および除湿された空気のうち、図示しないエアミックスドアにて振り分けられた空気が補助凝縮器３を通過することにより適度に加熱される。補助凝縮器３を通過した空気と迂回した空気とが補助凝縮器３の下流側にて混合されて目標の温度に調整される。
【００２３】
室外熱交換器５は、冷房運転時に内部を通過する冷媒を放熱させる室外凝縮器として機能する一方、暖房運転時には内部を通過する冷媒を蒸発させる室外蒸発器として機能する。室外熱交換器５が蒸発器として機能する際には、膨張装置（後述の比例弁５２）の通過により低温・低圧となった冷媒が、室外熱交換器５を通過する際に蒸発する。
【００２４】
蒸発器７は、車室内に配置され、内部を通過する冷媒を蒸発させる室内蒸発器として機能する。すなわち、膨張装置（後述の比例弁３３）の通過により低温・低圧となった冷媒は、蒸発器７を通過する際に蒸発する。車室内に導入された空気は、その蒸発潜熱によって冷却され、除湿される。このとき冷却・除湿された空気は、補助凝縮器３の通過過程で加熱される。
【００２５】
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。
【００２６】
第１制御弁４は、共用のボディに比例弁３４，３７，３８を収容し、それらを１つのアクチュエータにて駆動する複合弁として構成されている。比例弁３４は「第２弁」として機能する大口径の弁であり、第１通路２１の開度を調整する。比例弁３７は「第３弁」として機能する大口径の弁であり、第２通路２２の開度を調整する。比例弁３８は「第１弁」として機能する大口径の弁であり、バイパス通路２７の開度を調整する。本実施形態では、第１制御弁４として、ステッピングモータの駆動により各弁の開度を調整可能な電動弁が用いられるが、ソレノイドへの通電によって各弁の開度を調整可能な電磁弁を用いるようにしてもよい。第１制御弁４の具体的構成については後述する。
【００２７】
第２制御弁６は、共用のボディに比例弁５１と比例弁５２を収容する複合弁として構成されている。比例弁５１と比例弁５２は共用のアクチュエータにて駆動される。比例弁５１は「第４弁」として機能する大口径の弁であり、第５通路２５を開閉する。比例弁５２は大口径の第１弁と小口径の第２弁とを有する複合弁であり、第３通路２３の開度を調整する。比例弁５２は膨張装置としても機能する。本実施形態では、第２制御弁６として、ステッピングモータの駆動により各弁の開度を調整可能な電動弁が用いられるが、ソレノイドへの通電によって各弁の開度を調整可能な電磁弁を用いるようにしてもよい。第２制御弁６の具体的構成については後述する。
【００２８】
比例弁３３は、室外熱交換器５から第３通路２３を介して導入された冷媒、または補助凝縮器３から第５通路２５を介して導入された冷媒を絞り膨張させて下流側に導出する「膨張装置」としても機能する。本実施形態では、比例弁３３として、ステッピングモータの駆動により各弁の開度を調整可能な電動弁が用いられるが、ソレノイドへの通電によって各弁の開度を調整可能な電磁弁を用いるようにしてもよい。なお、変形例においては、比例弁３３に代えて、例えば蒸発器７の出口側の温度を感知してその出口側の過熱度が適正となるよう冷媒流量を調整する温度式膨張弁を設けてもよい。あるいは、オリフィスその他の膨張装置を設けてもよい。
【００２９】
第３制御弁９は、共用のボディに比例弁３５と比例弁３６とを収容し、それらを１つのアクチュエータにて駆動する複合弁として構成されている。第３制御弁９のボディには、第４通路２４を構成する第１内部通路とバイパス通路２６を構成する第２内部通路が設けられている。比例弁３５は大口径の弁であり、第２内部通路に設けられてその開度を調整する。比例弁３６は大口径の弁であり、第１内部通路に設けられてその開度を調整する。本実施形態では、第３制御弁９として、ステッピングモータの駆動により各弁の開度を調整可能な電動弁が用いられるが、ソレノイドへの通電によって各弁の開度を調整可能な電磁弁を用いるようにしてもよい。第３制御弁９の具体的構成については後述する。
【００３０】
内部熱交換器１０は、第１共用通路４１と第２共用通路４２を部分的に挿通して両共用通路を流れる冷媒の熱交換をさせる。これにより、補助凝縮器３または室外熱交換器５から蒸発器７に向かって流れる冷媒が、アキュムレータ８から圧縮機２に向かって流れる冷媒によって冷却される一方、アキュムレータ８から圧縮機２に向かって流れる冷媒が、補助凝縮器３または室外熱交換器５から蒸発器７に向かって流れる冷媒によって加熱され、冷凍サイクルの熱交換率が高められる。なお、図示のように、第３通路２３と第５通路２５との合流点は、内部熱交換器１０の入口の上流側に設けられている。また、比例弁３３は、内部熱交換器１０の出口の下流側に設けられている。
【００３１】
以上のように構成された車両用冷暖房装置１００は、図示しない制御部により制御される。制御部は、車両の乗員によりセットされた室温を実現するために各アクチュエータの制御量を演算し、各アクチュエータの駆動回路に制御信号を出力する。制御部は、車室内外の温度、蒸発器７の吹き出し空気温度等、各種センサにて検出された所定の外部情報に基づいて各制御弁の制御量（弁開度や開閉状態）を決定し、その制御量が実現されるようアクチュエータに電流を供給する。本実施例ではアクチュエータとしてステッピングモータを用いるため、制御部は、各制御弁の制御量が実現されるようステッピングモータに制御パルス信号を出力する。このような制御により、圧縮機２は、その吸入室を介して吸入圧力Ｐｓの冷媒を導入し、これを圧縮して吐出圧力Ｐｄの冷媒として吐出する。なお、本実施形態ではこのような制御を実現するために、補助凝縮器３の出口、室外熱交換器５の出入口、蒸発器７の入口と出口、内部熱交換器１０の入口と出口のそれぞれの温度を検出するための複数の温度センサが設置されている。
【００３２】
次に、本実施形態の冷凍サイクルの動作について説明する。図２および図３は、車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。図２は冷房運転時の状態を示し、（Ａ）は通常冷房運転時の状態を示し、（Ｂ）は特定冷房運転時の状態を示し、（Ｃ）は特殊冷房運転時の状態を示している。なお、「特定冷房運転」は、冷房運転において除湿の機能を高めた運転状態である。「特殊冷房運転」は、冷房運転において除湿の機能を高めるとともに熱交換効率を高めた運転状態である。図３は暖房運転時の状態を示し、（Ａ）は特定暖房運転時の状態を示し、（Ｂ）は通常暖房運転時の状態を示し、（Ｃ）は特殊暖房運転時の状態を示している。「特定暖房運転」は、暖房運転において除湿の機能を高めた運転状態である。「特殊暖房運転」は、室外熱交換器５を機能させない運転状態である。
【００３３】
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〜ｈ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。
【００３４】
図２（Ａ）に示すように、通常冷房運転時においては、第１制御弁４において比例弁３４が開弁状態とされ、比例弁３７，３８が閉弁状態とされる。また、第２制御弁６において比例弁５１が閉弁状態とされ比例弁５２が開弁状態とされる。比例弁３３は開弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が閉弁状態とされ比例弁３６が開弁状態とされる。それにより、第１冷媒循環通路のみが開放される。このため、圧縮機２から吐出冷媒は室外熱交換器５および蒸発器７に導かれる。このとき、室外熱交換器５は室外凝縮器として機能する。
【００３５】
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、室外熱交換器５を経ることで凝縮され、比例弁３３にて断熱膨張されて冷温・低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器７に導入される。蒸発器７の入口に導入された冷媒は、その蒸発器７を通過する過程で蒸発し、車室内の空気を冷却する。蒸発器７から導出された冷媒は、比例弁３６を経てアキュムレータ８に導入される。制御部は、室外熱交換器５の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御するか、または圧縮機２の入口側の温度に基づき、その入口側の過熱度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御する。前者の場合、比例弁３３の入口または内部熱交換器１０の入口の温度に基づいてその過冷却度を調整するようにしてもよい。
【００３６】
なお、このとき、内部熱交換器１０により、アキュムレータ８から圧縮機２に送られる冷媒と室外熱交換器５から比例弁３３に送られる冷媒との熱交換が行われる。その結果、蒸発器７の入口と出口の入口とのエンタルピの差が大きくなり、冷凍サイクルの成績係数を大きくできるため、システムの効率および冷凍能力を向上させることができる。
【００３７】
図２（Ｂ）に示すように、特定冷房運転時においては、第１制御弁４において比例弁３４が閉弁状態とされ、比例弁３７，３８が開弁状態とされる。また、第２制御弁６において比例弁５１が閉弁状態とされ比例弁５２が開弁状態とされる。比例弁３３は開弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が閉弁状態とされ比例弁３６が開弁状態とされる。それにより、バイパス通路２７が開放されて直列循環通路が形成される。この直列循環通路は、第１冷媒循環通路に対して補助凝縮器３を経由する冷媒通路を追加した構成を有し、補助凝縮器３を室内凝縮器、室外熱交換器５を室外凝縮器として直列につなぐ構成を実現する。このため、圧縮機２から吐出冷媒は、補助凝縮器３および室外熱交換器５を通過して蒸発器７に導かれる。
【００３８】
このとき、比例弁３８の開度が調整されて差圧制御が実行される。このとき、比例弁３８には前後差圧ΔＰが発生する。その結果、補助凝縮器３の凝縮圧力（凝縮温度）が、室外熱交換器５の凝縮圧力（凝縮温度）よりも高く維持され、車室内の温度が必要以上に低下することが抑制される。具体的には、ドライバの足元の温度をある程度高く維持することができる。制御部は、室外熱交換器５の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御するか、または圧縮機２の入口側の温度に基づき、その入口側の過熱度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御する。
【００３９】
図２（Ｃ）に示すように、特定冷房運転時においては、第１制御弁４において比例弁３４および比例弁３７が共に開弁状態とされ、比例弁３８が閉弁状態とされる。また、第２制御弁６において比例弁５１および比例弁５２が共に開弁状態とされる。比例弁３３は開弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が閉弁状態とされ比例弁３６が開弁状態とされる。それにより第１冷媒循環通路および第３冷媒循環通路が開放され、第２冷媒循環通路は遮断される。このため、圧縮機２から吐出された冷媒は、一方で室外熱交換器５を経て蒸発器７に導かれ、他方で補助凝縮器３を経て蒸発器７に導かれる。このとき、室外熱交換器５は室外凝縮器として機能する。
【００４０】
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、一方で補助凝縮器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、補助凝縮器３を経由した冷媒と室外熱交換器５を経由した冷媒とが合流して比例弁３３にて断熱膨張され、冷温・低圧の気液二相冷媒となって蒸発器７に導入される。そして、その蒸発器７を通過する過程で蒸発し、車室内の空気を冷却する。このとき、蒸発器７から導出された冷媒は、アキュムレータ８を経て圧縮機２に導入される。制御部は、比例弁３３の入口または内部熱交換器１０の入口の温度に基づいてその過冷却度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御するか、または圧縮機２の入口側の温度に基づき、その入口側の過熱度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御する。
【００４１】
ここで、図２（Ｂ）に示す特定冷房運転と図２（Ｃ）に示す特殊冷房運転とを適宜切り替えることにより、除湿機能を高めた冷房運転の効率を高く維持することができる。すなわち、図２（Ｂ）に示す特定冷房運転においては、圧縮機２から吐出された冷媒の全てが補助凝縮器３を経由することになるため、その補助凝縮器３での圧力損失を見越して圧縮機２の動力を大きくする必要がある。しかし、圧縮機２から吐出された高温のガス冷媒を全て補助凝縮器３に供給できるため、その補助凝縮器３のヒータとしての機能を最大限に発揮させることができる。一方、図２（Ｃ）に示す特殊冷房運転においては、圧縮機２から吐出された冷媒が室外熱交換器５へ向かうものと補助凝縮器３へ向かうものに所定の比率で振り分けられるため、圧縮機２から吐出された高温のガス冷媒はその比率に応じた流量のみが補助凝縮器３に供給されることになる。このため、補助凝縮器３はそのヒータとしての機能を最大限に発揮させることはできない。しかし、補助凝縮器３へ供給される冷媒がその比率に応じた流量に留まるため、補助凝縮器３での圧力損失は少なくなり、その分、圧縮機２の動力は小さくて済む。
【００４２】
すなわち、補助凝縮器３のヒータとしての機能の必要性に応じて特定冷房運転と特殊冷房運転とを適宜切り替えることにより、その機能を担保しつつ、冷凍サイクルの効率（成績係数）を高く維持できるようになる。しかも、特定冷房運転による凝縮器の直列運転と、特殊冷房運転による凝縮器の並列運転とが、バイパス通路２７を設けるという簡易な構成と、第１制御弁４の開閉状態を切り替えるという簡易な制御により実現されている。
【００４３】
図３（Ａ）に示すように、特定暖房運転時においては、第１制御弁４の比例弁３４，３８が閉弁状態とされ比例弁３７が開弁状態とされる。また、第２制御弁６において比例弁５１および比例弁５２が共に開弁状態とされる。比例弁３３は開弁状態とされる。このとき、比例弁５２は、小口径の第２弁が開弁状態となる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５および比例弁３６が共に開弁状態とされる。このとき、比例弁５２が膨張装置として機能する。それにより、第１冷媒循環通路が遮断され、第２冷媒循環通路および第３冷媒循環通路が開放される。このため、補助凝縮器３から導出された冷媒は、一方で室外熱交換器５に導かれ、他方で蒸発器７に導かれる。このとき、室外熱交換器５は室外蒸発器として機能する。
【００４４】
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、補助凝縮器３を経て凝縮される。補助凝縮器３から導出された冷媒は、一方で比例弁５２にて断熱膨張されて冷温・低圧の気液二相冷媒となり、室外熱交換器５を通過する際に蒸発される。室外熱交換器５から導出された冷媒は、比例弁３５を経てアキュムレータ８に導入される。また、補助凝縮器３から導出された冷媒は、他方で比例弁３３にて断熱膨張されて冷温・低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器７を通過する際に蒸発される。蒸発器７から導出された冷媒は、比例弁３６を経てアキュムレータ８に導入される。
【００４５】
このとき、制御部は、室外熱交換器５による熱吸収と蒸発器７による除湿とを適正に行うべく、室外熱交換器５における冷媒の蒸発量と蒸発器７における冷媒の蒸発量との比率を適正に調整する。室外熱交換器５および蒸発器７の両蒸発器にて蒸発される比率は、比例弁５２と比例弁３３の弁開度の比率により制御される。制御部は、比例弁５２の開度と比例弁３３の開度との比率を調整することにより両蒸発器における蒸発量を調整する。その際、制御部は、蒸発器７が凍結することがないよう、蒸発器７の出口側の温度が適正範囲に保たれるように制御する。
【００４６】
また、制御部は、比例弁３５および比例弁３６の一方の全開状態を維持したまま他方の開度を調整する。本実施形態では、図３（Ａ）の左上段のモリエル線図に示すように、室外熱交換器５よりも蒸発器７の温度が低い場合には比例弁３６を全開状態にして比例弁３５の開度を制御する。一方、図３（Ａ）の右上段のモリエル線図に示すように、蒸発器７よりも室外熱交換器５の温度が低い場合には比例弁３５を全開状態にして比例弁３６の開度を制御する。
【００４７】
例えば、前者のように室外熱交換器５よりも蒸発器７の温度が低く、室外熱交換器５の出口側に過熱度（スーパーヒート）が発生している場合、比例弁３５の開度を絞ることによりその過熱度が設定値（ゼロまたは小さな適正値）に近づくように制御する。このとき、室外熱交換器５における外部からの熱吸収量は、その比例弁３５の絞り量により調整される。すなわち、比例弁３６を全開状態に維持しつつ比例弁３５の開度を絞ることで、室外熱交換器５の蒸発圧力Ｐｏと蒸発器７の出口の圧力Ｐｅとの差圧ΔＰ＝Ｐｏ−Ｐｅが適正となり、循環する冷媒を室外熱交換器５と蒸発器７とで蒸発させる比率を調整することができる。すなわち、差圧ΔＰが大きくなると、室外熱交換器５における蒸発量が相対的に小さくなる（蒸発器７における蒸発量が相対的に大きくなる）。逆に、差圧ΔＰが小さくなると、室外熱交換器５における蒸発量が相対的に大きくなる（蒸発器７における蒸発量が相対的に小さくなる）。制御部は、室外熱交換器５の出口側に過熱度に応じて比例弁３５の開度を制御して差圧ΔＰを適正に調整することで、特定暖房運転時における除湿機能を確保する。なお、室外熱交換器５の出口側の過熱度の有無およびその大きさは、室外熱交換器５の入口側の温度と出口側の温度を検出することで特定することができる。
【００４８】
逆に、後者のように蒸発器７よりも室外熱交換器５の温度が低く、蒸発器７の出口側に過熱度が発生している場合、比例弁３６の開度を絞ることによりその過熱度が設定過熱度（ゼロまたは小さな適正値）に近づくように制御する。すなわち、比例弁３５を全開状態に維持しつつ比例弁３６の開度を絞ることで、蒸発器７の出口の圧力Ｐｅと室外熱交換器５の蒸発圧力Ｐｏとの差圧ΔＰ＝Ｐｅ−Ｐｏが適正となり、特定暖房運転時における除湿機能を確保することができる。なお、蒸発器７の出口側の過熱度の有無およびその大きさは、蒸発器７の入口側の温度と出口側の温度を検出することで特定することができる。
【００４９】
図３（Ｂ）に示すように、通常暖房運転時においては、第１制御弁４の比例弁３４，３８が閉弁状態とされ比例弁３７が開弁状態とされる。また、第２制御弁６において比例弁５１，５２が開弁状態とされる。比例弁３３は閉弁状態とされる。このとき、比例弁５２が膨張装置として機能する。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が開弁状態とされ、比例弁３６が閉弁状態とされる。それにより第２冷媒循環通路のみが開放される。このため、補助凝縮器３から導出された冷媒は第３通路２３を介して室外熱交換器５に導かれる。このとき、蒸発器７には冷媒が供給されないため、蒸発器７は実質的に機能しなくなり、室外熱交換器５のみが蒸発器として機能するようになる。制御部は、補助凝縮器３の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁５２の開度を制御する。
【００５０】
図３（Ｃ）に示すように、特殊暖房運転時においては、第１制御弁４の比例弁３４，３８が閉弁状態とされ、比例弁３７が開弁状態とされる。また、第２制御弁６において比例弁５１が開弁状態とされ、比例弁５２が閉弁状態とされる。比例弁３３は開弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が閉弁状態とされ、比例弁３６が開弁状態とされる。それにより第３冷媒循環通路のみが開放される。このため、補助凝縮器３から導出された冷媒は第２通路２２を介して蒸発器７に導かれる。室外熱交換器５は実質的に機能しなくなる。蒸発器７に導入された冷媒は、その蒸発器７を通過する過程で蒸発し、車室内の空気を除湿する。このような特殊冷暖房運転は、外部からの吸熱が困難な場合、例えば車両が極寒状況におかれた場合などに有効に機能する。制御部は、補助凝縮器３の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御するか、または圧縮機２の入口側の温度に基づき、その入口側の過熱度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御する。
【００５１】
次に、本実施形態の制御弁の具体的構成について説明する。
図４は、第１制御弁４の構成および動作を表す断面図である。第１制御弁４は、ステッピングモータ駆動式の電動弁として構成され、弁本体１０１とモータユニット１０２とを組み付けて構成されている。弁本体１０１は、有底筒状のボディ１０４に大口径の比例弁３４，３７，３８を同軸状に収容して構成されている。
【００５２】
ボディ１０４の一方の側部には第１導入ポート１１０と第２導入ポート１１２が設けられ、他方の側部には第１導出ポート１１４と第２導出ポート１１６が設けられている。ボディ１０４の上方から順に第２導入ポート１１２、第１導出ポート１１４、第１導入ポート１１０、第２導出ポート１１６が配置されている。第１導入ポート１１０は圧縮機２の吐出室に連通し、第２導入ポート１１２はバイパス通路２７に連通し、第１導出ポート１１４は第１通路２１に連通し、第２導出ポート１１６は第２通路２２に連通する。
【００５３】
ボディ１０４の上半部には、円筒状の区画部材１１８が配設されている。区画部材１１８は、シール部材を介してボディ１０４に同心状に組み付けられている。区画部材１１８の下部の内径が縮径されて弁孔１２０が形成され、その下端開口端縁により弁座１２２が形成されている。また、区画部材１１８の中央部の内径も縮径されて弁孔１２４が形成され、その上端開口端縁により弁座１２６が形成されている。区画部材１１８における第２導入ポート１１２との対向面および第１導出ポート１１４との対向面には、それぞれ内外を連通する連通孔が設けられている。区画部材１１８の下端開口部は第１導入ポート１１０に連通している。
【００５４】
ボディ１０４の下半部は内径が縮径された小径部となっており、その上端部には弁孔１２８が形成され、その上端開口端縁により弁座１３０が形成されている。ボディ１０４の下部にはガイド孔１３２が形成されている。
【００５５】
ボディ１０４の上端部には、段付円筒状の区画部材１２５が配設されている。区画部材１２５は、弁本体１０１の内部とモータユニット１０２の内部とを区画する。区画部材１２５の上端中央部には、円ボス状の軸受部１２７が設けられている。軸受部１２７の内周面には雌ねじ部が設けられ、外周面は滑り軸受として機能する。区画部材１２５の内方にはガイド孔１２９が形成されている。弁孔１２０，１２４，１２８およびガイド孔１２９，１３２は、モータユニット１０２の軸線に沿って同軸状に配置されている。
【００５６】
ボディ１０４の内方には、弁作動体１３４、伝達部材１３６、弁体１３８、弁駆動体１４０が同軸状に配設されている。弁体１３８は、弁孔１２４と第２導入ポート１１２との間の圧力室に配置され、弁孔１２４に接離して比例弁３８の開度を調整する。弁体１３８は、有底円筒状をなし、その下端部の外周面にはリング状の弾性体（例えばゴム）が嵌着されており、その弾性体が弁座１２６に着座することにより、比例弁３８を完全に閉じることが可能になる。
【００５７】
弁体１３８は、その上端部がガイド孔１２９に摺動可能に支持されている。弁体１３８の摺動面には、シール部材としてのＯリング１４２が嵌着されている。弁体１３８の下端部には、弁孔１２４に摺動しつつ支持される複数の脚部（同図にはその１つのみ表示）が延設されている。弁体１３８は、その下端部の複数の脚部が弁孔１２４に沿って摺動し、上端部がガイド孔１２９に沿って摺動することにより、軸線方向に安定に動作することができる。区画部材１２５と弁体１３８とに囲まれた空間により背圧室１４４が形成されている。伝達部材１３６と弁体１３８との間に所定のクリアランスが存在するため、弁孔１２４の下流側の下流側圧力Ｐout1がそのクリアランスを介して背圧室１４４に導入される。区画部材１２５と弁体１３８との間には、弁体１３８を閉弁方向に付勢するスプリング１４６（「付勢部材」として機能する）が介装されている。
【００５８】
弁作動体１３４の下端部には、伝達部材１３６が連結されている。伝達部材１３６は、長尺状をなし、弁体１３８の中央部を軸線方向に貫通している。伝達部材１３６の上端部は弁作動体１３４の底部に固定されている。伝達部材１３６は、弁駆動体１４０の側に延在し、その軸線方向中間部には半径方向外向きに突出した係止部１４８が設けられている。伝達部材１３６は、弁体１３８に対して相対変位可能であるが、係止部１４８が弁体１３８に係止されることによりその上方への相対変位が規制される。
【００５９】
弁体１３８の内方には緩衝部材１５０がスプリング１５１（「付勢部材」として機能する）を介して支持されている。緩衝部材１５０は、スプリング１５１の付勢力によりその上端部が弁作動体１３４の側に突出する。弁作動体１３４が弁体１３８に当接する際には、まず緩衝部材１５０が弁作動体１３４に当接してスプリング１５１の反力を伝達することにより、弁作動体１３４が弁体１３８に過度な負荷を与えることを防止する。
【００６０】
弁駆動体１４０は段付円筒状をなし、その軸線方向中央の縮径部が弁孔１２８を貫通するように配設されている。弁駆動体１４０の上端部には共用弁体１５４が設けられ、下端部には区画部１５６が設けられている。すなわち、共用弁体１５４は、弁孔１２０および弁孔１２８の上流側にて第１導入ポート１１０に連通する圧力室に配置されている。一方、区画部１５６は、弁孔１２８の下流側にて第２導出ポート１１６に連通する圧力室に配置され、ガイド孔１３２に摺動可能に支持されている。
【００６１】
共用弁体１５４は段付円柱状をなし、その上端部に第１弁体１５３が嵌着され、下端部に第２弁体１５５が嵌着されている。第１弁体１５３および第２弁体１５５は、ともに環状の弾性体（本実施形態ではゴム）からなる。第１弁体１５３は、弁座１２２に接離して比例弁３４の開度を調整する。一方、第２弁体１５５は、弁座１３０に接離して比例弁３７の開度を調整する。
【００６２】
共用弁体１５４の上端部には、弁孔１２０に摺動しつつ支持される複数の脚部（同図にはその１つのみ表示）が延設されている。区画部１５６の外周面にはシール部材としてのＯリング１５７が嵌着されている。弁駆動体１４０は、その上端部の複数の脚部が弁孔１２０に沿って摺動し、下端部の区画部１５６がガイド孔１３２に沿って摺動することにより、軸線方向に安定に動作することができる。ボディ１０４の底部と区画部１５６との間には背圧室１５８が形成されている。また、共用弁体１５４を軸線方向に貫通する連通路１５９が形成されている。この連通路１５９は、第１導出ポート１１４と背圧室１５８とを連通させる。このため、背圧室１５８には常に、第１導出ポート１１４から導出される下流側圧力Ｐout1が満たされる。ボディ１０４の底部と区画部１５６との間には、スプリング１６０（「付勢部材」として機能する）が介装されている。
【００６３】
また、共用弁体１５４の脚部の内方には有蓋状のストッパ１６２が設けられ、そのストッパ１６２に囲まれる空間に円板状のばね受け１６４が配設されている。ストッパ１６２は、ばね受け１６４を上方から係止可能であり、その外部への脱落を阻止する。共用弁体１５４の上端部とばね受け１６４との間には、スプリング１６６（「付勢部材」として機能する）が介装されている。伝達部材１３６は、その下端部がストッパ１６２を貫通してばね受け１６４に当接可能となっている。
【００６４】
弁作動体１３４と弁駆動体１４０とが伝達部材１３６を介して作動連結可能に構成されている。すなわち、図示のように伝達部材１３６がばね受け１６４に当接した状態となることで、モータユニット１０２の駆動力が弁作動体１３４、伝達部材１３６、ばね受け１６４、スプリング１６６を介して弁駆動体１４０に伝達される。弁駆動体１４０と弁作動体１３４とは、比例弁３４と比例弁３７がともに開弁状態であるときはスプリング１６６の付勢力により突っ張った状態で一体変位するが、いずれか一方が閉弁状態になれば軸線方向に相対変位可能となる。
【００６５】
なお、スプリング１６６の荷重は、Ｏリング１５７とガイド孔１３２との間の摺動抵抗（弁駆動体１４０の摺動力）とスプリング１６０の荷重との合力よりも大きくなるように設定されている。それにより、弁作動体１３４と弁駆動体１４０とが一体動作しているときにスプリング１６６が縮むことなく、比例弁３４および比例弁３７の弁開度を正確に制御できるようになっている。
【００６６】
弁作動体１３４は、段付円筒状をなし、その外周部に雄ねじ部が形成されている。雄ねじ部は、軸受部１２７の雌ねじ部に螺合する。弁作動体１３４の上端部には半径方向外向きに延出する複数（本実施形態では４つ）の脚部１５２が設けられており、モータユニット１０２のロータに嵌合している。弁作動体１３４は、モータユニット１０２の回転駆動力を受けて回転し、その回転力を並進力に変換する。すなわち、弁作動体１３４が回転すると、ねじ機構（「作動変換機構」として機能する）によって弁作動体１３４が軸線方向に変位し、伝達部材１３６を介して共用弁体１５４を軸線方向（比例弁３４、比例弁３７の開閉方向）に駆動する。また、弁作動体１３４が回転して伝達部材１３６が引き上げられることにより、係止部１４８を介して弁体１３８に開弁方向の駆動力を付与することができる。
【００６７】
本実施形態においては、弁孔１２０の有効径Ａと弁孔１２８の有効径Ｂとガイド孔１３２の有効径Ｃとが等しく設定されている。また、弁孔１２４の有効径Ｄとガイド孔１２９の有効径Ｅとが等しく設定されている。このため、弁駆動体１４０、弁体１３８に作用する冷媒圧力の影響がキャンセルされる。なお、本実施形態では、有効径Ａ〜Ｅが等しく設定されている。
【００６８】
一方、モータユニット１０２は、ロータ１７２とステータ１７３とを含むステッピングモータとして構成されている。モータユニット１０２は、有底円筒状のスリーブ１７０の内方にロータ１７２を回転自在に支持するようにして構成されている。スリーブ１７０の外周には、励磁コイル１７１を収容したステータ１７３が設けられている。スリーブ１７０は、その下端開口部がボディ１０４に組み付けられており、ボディ１０４とともに第１制御弁４のボディを構成する。
【００６９】
ロータ１７２は、円筒状に形成された回転軸１７４と、その回転軸１７４の外周に配設されたマグネット１７６を備える。本実施形態では、マグネット１７６は２４極に磁化されている。回転軸１７４の内方にはモータユニット１０２のほぼ全長にわたる内部空間が形成されている。回転軸１７４の内周面の特定箇所には、軸線に平行に延びるガイド部１７８が設けられている。ガイド部１７８は、後述する回転ストッパと係合するための突部を形成するものであり、軸線に平行に延びる一つの突条により構成されている。
【００７０】
回転軸１７４の下端部はやや縮径され、その内周面に軸線に平行に延びる４つのガイド部１８０が設けられている。ガイド部１８０は、軸線に平行に延びる一対の突条により構成され、回転軸１７４の内周面に９０度おきに設けられている。この４つのガイド部１８０には、上述した弁作動体１３４の４つの脚部１５２が嵌合し、ロータ１７２と弁作動体１３４とが一体に回転できるようになっている。ただし、弁作動体１３４は、ロータ１７２に対する回転方向の相対変位は規制されるものの、そのガイド部１８０にそった軸線方向の変位は許容される。すなわち、弁作動体１３４は、ロータ１７２とともに回転しつつ各弁体の開閉方向に駆動される。
【００７１】
ロータ１７２の内方には、その軸線に沿って長尺状のシャフト１８２が配設されている。シャフト１８２は、その上端部がスリーブ１７０の底部中央に圧入されることにより片持ち状に固定され、ガイド部１７８に平行に内部空間に延在している。シャフト１８２は、弁作動体１３４と同一軸線上に配置されている。シャフト１８２には、そのほぼ全長にわたって延在する螺旋状のガイド部１８４が設けられている。ガイド部１８４は、コイル状の部材からなり、シャフト１８２の外面に嵌着されている。ガイド部１８４の上端部は折り返されて係止部１８６となっている。
【００７２】
ガイド部１８４には、螺旋状の回転ストッパ１８８が回転可能に係合している。回転ストッパ１８８は、ガイド部１８４に係合する螺旋状の係合部１９０と、回転軸１７４に支持される動力伝達部１９２とを有する。係合部１９０は一巻きコイルの形状をなし、その下端部に半径方向外向きに延出する動力伝達部１９２が連設されている。動力伝達部１９２の先端部がガイド部１７８に係合している。すなわち、動力伝達部１９２は、ガイド部１７８の一つの突条に当接して係止される。このため、回転ストッパ１８８は、回転軸１７４により回転方向の相対変位は規制されるが、ガイド部１７８に摺動しつつその軸線方向の変位が許容される。
【００７３】
すなわち、回転ストッパ１８８は、ロータ１７２と一体に回転し、その係合部１９０がガイド部１８４にそってガイドされることで、軸線方向に駆動される。ただし、回転ストッパ１８８の軸線方向の駆動範囲はガイド部１７８の両端に形成された係止部により規制される。同図には、回転ストッパ１８８が中間位置にある状態が示されている。回転ストッパ１８８が上方へ変位して係止部１８６に係止されると、その位置が上死点となる。回転ストッパ１８８が下方へ変位すると、その下死点にて係止される。
【００７４】
ロータ１７２は、その上端部がシャフト１８２に回転自在に支持され、下端部が軸受部１２７に回転自在に支持されている。具体的には、回転軸１７４の上端開口部を封止するように有底円筒状の端部部材１９４が設けられている。そして、その端部部材１９４の中央に設けられた円筒軸１９６の部分が、スリーブ１７０の底部に突設された円ボス部に支持されている。すなわち、軸受部１２７が一端側の軸受部となり、スリーブ１７０における円筒軸１９６との摺動部が他端側の軸受部となっている。
【００７５】
以上のように構成された第１制御弁４は、モータユニット１０２の駆動制御によってその弁開度を調整可能なステッピングモータ作動式の制御弁として機能する。すなわち、第１制御弁４の流量制御において、車両用冷暖房装置の図示しない制御部は、設定開度に応じたステッピングモータの駆動ステップ数を演算し、励磁コイル１７１に駆動電流（駆動パルス）を供給する。それによりロータ１７２が回転し、弁作動体１３４が回転駆動されて比例弁３４，３７，３８の開閉状態および開度が調整される。一方、回転ストッパ１８８がガイド部１８４にそって駆動されることにより、各弁体の動作範囲が規制される。
【００７６】
同図には、比例弁３４が全開し、比例弁３７，３８が閉弁した状態が示されている。この状態からロータ１７２が一方向に回転駆動（正転）されると、伝達部材１３６が引き上げられる。その結果、スプリング１６０の付勢力によって弁駆動体１４０が押し上げられ、比例弁３７が開弁するとともに比例弁３４が閉弁方向に動作する。その動作過程において比例弁３４および比例弁３７のそれぞれの開度が調整される。そして、比例弁３４が閉弁状態となった後に、さらにロータ１７２が同方向に回転駆動されると、係止部１４８が弁体１３８に当接する。その後、弁体１３８が伝達部材１３６を介して吊り上げられるようにして比例弁３８が開弁し、その開度が調整される。
【００７７】
図５は、第２制御弁６の構成および動作を表す断面図である。
第２制御弁６は、ステッピングモータ駆動式の電動弁として構成され、弁本体５０１とモータユニット１０２とを組み付けて構成されている。弁本体５０１は、有底筒状のボディ５０４に比例弁５１と比例弁５２とを同軸状に収容して構成される。比例弁５１および比例弁５２は、１つのモータユニット１０２により開閉駆動される。
【００７８】
ボディ５０４の一方の側部には導入出ポート５１０および導入ポート５１２が設けられ、他方の側部には導出ポート５１４が設けられている。導入出ポート５１０は第３通路２３の室外熱交換器５の出入口に連通し、導入ポート５１２は第５通路２５に連通し、導出ポート５１４は内部熱交換器１０の入口に連通する。
【００７９】
ボディ５０４の上半部には、円筒状の区画部材５１６が配設されている。区画部材５１６は、シール部材を介してボディ５０４に同心状に組み付けられている。区画部材５１６の下端部は弁孔５２０を形成している。また、弁孔５２０の下端開口端縁により弁座５２２が形成されている。区画部材５１６における導入ポート５１２との対向面には、内外を連通する連通孔が設けられている。区画部材１２５と区画部材５１６との間に挟まれるように円筒状のガイド部材５１７が設けられている。ガイド部材５１７と区画部材５１６との間には、シール用のＯリング５１９が設けられている。一方、ボディ５０４の下部には弁孔５２４が設けられ、その上端開口端縁により弁座５２６が形成されている。弁孔５２４は、弁孔５２０と同軸状に配置される。
【００８０】
ボディ５０４の内方には、弁駆動体５３２、弁体５３３、弁作動体１３４、伝達部材５３６が同軸状に配設されている。弁駆動体５３２は段付円筒状をなし、その下半部に弁体部５３８が設けられ、上半部にガイド部５４０が設けられている。弁体部５３８とガイド部５４０は、縮径部を介して一体に設けられている。弁体部５３８は、弁孔５２０と弁孔５２４との間の圧力室に配置されている。一方、ガイド部５４０は、導入ポート５１２に連通する圧力室に配置され、Ｏリング５１９に摺動可能に支持されている。
【００８１】
弁体部５３８は、その上端部に大径の弁体５４１が設けられ、下端部に小径の弁体５４２が設けられている。弁体５４１は、弁座５２２に着脱可能な環状の弾性体（本実施形態ではゴム）を有し、弁孔５２０に接離して比例弁５１の開度を調整する。弁体５４２は、いわゆるニードル弁体として構成されている。一方、弁体５３３は、その大径の本体に弁座５２６に着脱可能な環状の弾性体（本実施形態ではゴム）を有する。弁体５３３の下端部には弁孔５２４に摺動しつつ支持される複数の脚部（同図には１つのみ表示）が延設されている。弁体５３３は、弁孔５２４に接離して比例弁５２の第１弁の開度を調整する。
【００８２】
弁体５３３の内方には、小径の弁孔５２８が設けられ、その上端開口端縁により弁座５２９が形成されている。弁体５４２の尖った先端部は弁孔５２８に挿抜される。つまり、弁体５４２は、弁座５２９に接離して比例弁５２の第２弁の開度を調整する。弁体５３３と弁体５４１との間には、弁体５３３を閉弁方向に付勢するスプリング５４４（「付勢部材」として機能する）が介装されている。スプリング５４４の荷重は比較的小さく、弁体５３３は逆止弁としても機能する。
【００８３】
ガイド部５４０と区画部材１２５との間には背圧室５４８が形成される。また、弁駆動体５３２を軸線方向に貫通する連通路５５０が形成されている。連通路５５０は、弁体部５３８の側部にて導出ポート５１４に連通している。このため、背圧室５４８には常に、導出ポート５１４から導出される下流側圧力Ｐoutが満たされる。
【００８４】
本実施形態においては、弁孔５２０の有効径Ａと、ガイド部５４０の摺動部の有効径Ｂ（Ｏリング５１９の内径）とが等しく設定されている。このため、弁駆動体５３２に作用する冷媒圧力の影響はキャンセルされる。特にＯリング５１９を設けたことにより、ガイド部５４０の摺動部のシール性が確保されるとともに、その摺動部にゴミなどが挟み込まれることが防止されている。
【００８５】
弁駆動体５３２のガイド部５４０の内方には、ばね受け５５２、伝達部材５３６、ばね受け５５３が同軸状に挿通されている。ばね受け５５２は円板状をなし、その中央部を伝達部材５３６が貫通している。ガイド部５４０の上端開口部とばね受け５５２との間には、スプリング５５４（「付勢部材」として機能する）が介装されている。一方、ガイド部５４０の下端部とばね受け５５３との間には、スプリング５５８（「付勢部材」として機能する）が介装されている。
【００８６】
そして、弁作動体１３４と弁駆動体５３２とが伝達部材５３６を介して作動連結可能に構成されている。すなわち、伝達部材５３６の上端部は弁作動体１３４の底部を貫通し、その先端部が外方に加締められて弁作動体１３４に連結されている。伝達部材５３６の側部には半径方向外向きに突出した係止部５６０が設けられ、その係止部５６０がばね受け５５２に係止されることで、弁作動体１３４と弁駆動体５３２とが上方に一体動作可能となるように構成されている。また、伝達部材５３６の下端がばね受け５５３に係止されることで、弁作動体１３４と弁駆動体５３２とが下方に一体動作可能となるように構成されている。弁駆動体５３２と弁作動体１３４とは、比例弁５１と比例弁５２がともに開弁状態であるときはスプリング５５４，５５８の付勢力により突っ張った状態で一体変位するが、いずれか一方が閉弁状態になれば軸線方向に相対変位可能となる。
【００８７】
なお、スプリング５５４，５５８は、いずれもその荷重が弁駆動体５３２とＯリング５１９との間の摺動抵抗（弁駆動体５３２の摺動力）よりも大きくなるように設定されている。それにより、弁作動体１３４と弁駆動体５３２とが一体動作しているときにスプリング５５４，５５８が縮むことなく、比例弁５１および比例弁５２の弁開度を正確に制御できるようになっている。
【００８８】
以上のように構成された第２制御弁６は、モータユニット１０２の駆動制御によってその弁開度を調整可能なステッピングモータ作動式の制御弁として機能する。車両用冷暖房装置の図示しない制御部は、設定開度に応じたステッピングモータの駆動ステップ数を演算し、励磁コイル１７１に駆動電流（駆動パルス）を供給する。それによりロータ１７２が回転し、一方で弁作動体１３４が回転駆動されて比例弁５１および比例弁５２の開度が設定開度に調整される。
【００８９】
同図は比例弁５１が閉弁状態となり、比例弁５２の第１弁が全開状態となる場合を示している。この状態からロータ１７２が一方向に回転駆動（正転）されることにより弁駆動体５３２が比例弁５１の開弁方向に変位し、比例弁５１と比例弁５２がともに開弁した状態となる。すなわち、ロータ１７２とともに回転する弁作動体１３４がねじ機構によって下降し、伝達部材５３６がその係止部５６０にてばね受け５５３に係止された状態で、弁作動体１３４が弁体部５３８を押し下げるようにして変位させる。比例弁５１の弁開度は、その弁体部５３８が駆動されることで調整される。ロータ１７２がさらに同方向に回転駆動されると、弁駆動体５３２が比例弁５２の閉弁方向に変位する。このとき、弁体５３３が弁座５２６に着座した第１弁の閉弁状態であれば、第２弁の弁開度は、弁体５４２の弁座５２９からのリフト量により調整される。比例弁５２が膨張弁として機能する場合には、その第２弁の開度が調整される。
【００９０】
図６は、第３制御弁９の構成および動作を表す断面図である。第３制御弁９は、ステッピングモータ駆動式の電動弁として構成され、弁本体３０１とモータユニット１０２とを組み付けて構成されている。弁本体３０１は、有底筒状のボディ３０４に大口径の比例弁３５と大口径の比例弁３６とを同軸状に収容して構成され、一方の弁の全開状態を維持しつつ他方の弁の開度を設定開度に調整する比例弁として構成されている。
【００９１】
ボディ３０４の一方の側部には第１導入ポート３１０および第２導入ポート３１２が設けられ、他方の側部には導出ポート３１４が設けられている。第１導入ポート３１０は第４通路２４に連通し、第２導入ポート３１２はバイパス通路２６に連通し、導出ポート３１４は下流側通路に連通する。その下流側通路はアキュムレータ８の入口につながっている。ボディ３０４には、第１導入ポート３１０と導出ポート３１４とをつなぐ内部通路と、第２導入ポート３１２と導出ポート３１４とをつなぐ内部通路が形成される。
【００９２】
ボディ３０４は、その上端開口部から底部に向けてその上部、中央部、下部の内径が段階的に小さくなる穴形状を有し、その上部に第２導入ポート３１２が設けられ、中央部に導出ポート３１４が設けられ、下部に第１導入ポート３１０が設けられている。そして、下部の上端開口部に弁孔３２０が設けられている。
【００９３】
ボディ３０４の上部には、円筒状の区画部材３３０が内挿されている。区画部材３３０は、ボディ３０４に同心状に組み付けられており、その第２導入ポート３１２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。また、区画部材３３０の下端面とボディ３０４との間に挟まれるようにシール部材としてのＯリング３２２が設けられている。
【００９４】
ボディ３０４の上端部には、段付円筒状の区画部材３２５が配設されている。区画部材３２５は、弁本体３０１の内部とモータユニット１０２の内部とを区画する。区画部材３２５の中央部には軸受部１２７が設けられている。軸受部１２７の内周面には雌ねじ部が設けられ、軸受部１２７の外周面は滑り軸受として機能する。区画部材３２５の下端部には、リング状の弁座部材３３６が嵌着されている。弁座部材３３６は、ゴム等の弾性体からなり、シール部材としても機能する。区画部材３２５の内方にはガイド孔３３８が形成されている。
【００９５】
ボディ３０４の内方には、弁駆動体３４０および弁作動体１３４が同軸状に（同一軸線上に）配設されている。弁駆動体３４０は、有底筒状の本体３４２と導入管３４４とを含む二重管構造を有する。導入管３４４は、本体３４２を軸線に沿って貫通するように配置され、その下端部が本体３４２の底部中央に固定されている。導入管３４４の上部には区画部３４６が一体に設けられている。区画部３４６は、導入管３４４の上部から半径方向外向きに延出し、その外周面がガイド孔３３８に摺動可能に支持されている。区画部３４６、区画部材３２５およびモータユニット１０２に囲まれる空間により背圧室３４８が形成される。
【００９６】
導入管３４４は、その上端部が小径化されて弁作動体１３４の底部を貫通し、その先端部が外方に加締められて係止部３５０となっている。弁作動体１３４の底部と係止部３５０との間には、導入管３４４を上方に付勢するスプリング３５２（「付勢部材」として機能する）が介装されている。このため、通常の状態においては、弁作動体１３４と区画部３４６とが互いを係止し、弁作動体１３４と弁駆動体３４０とが一体動作可能に作動連結した状態となる。導入管３４４は、第１導入ポート３１０と背圧室３４８とを連通させ、第１導入ポート３１０から導入される上流側圧力Ｐin1を背圧室３４８に導入する。
【００９７】
弁駆動体３４０は、その開口端部に設けられた第１弁体３５４と、底部に設けられた第２弁体３５６とを一体に含む。第１弁体３５４が弁座部材３３６に接離することにより比例弁３５の開度が調整される。また、第２弁体３５６が弁孔３２０に接離することにより比例弁３６の開度が調整される。本体３４２の側部には、その内部と導出ポート３１４とを連通させる連通孔が設けられている。本体３４２の外周部のシールは、Ｏリング３２２により実現されている。Ｏリング３２２は、本体３４２を摺動可能に支持するガイド部を構成する。
【００９８】
なお、スプリング３５２は、その荷重が弁駆動体３４０とＯリング３２２との間の摺動抵抗（弁駆動体３４０の摺動力）よりも大きくなるように設定されている。それにより、弁作動体１３４と弁駆動体３４０とが一体動作しているときにスプリング３５２が縮むことなく、比例弁３５および比例弁３６の弁開度を正確に制御できるようになっている。
【００９９】
ここで、本実施形態においては、第１弁体３５４の有効受圧径Ａと弁駆動体３４０の摺動部の有効受圧径Ｂとが等しく設定され、また、弁孔３２０の有効径Ｃ（第２弁体３５６の有効受圧径）とガイド孔３３８の有効径Ｄ（区画部３４６の有効受圧径）とがほぼ等しく設定されているため、弁駆動体３４０に作用する冷媒圧力の影響がほぼキャンセルされる。このため、冷媒圧力の変化によりモータユニット１０２に過度な負荷がかかることがなく、弁開度の制御を安定に行うことができる。なお、本実施形態では、弁孔３２０の有効径Ｃをガイド孔３３８の有効径Ｄよりも若干（予め定める微少量）大きくすることで、第２弁体３５６の前後差圧が若干開弁側に作用するようにし、比例弁３６が不用意に閉弁することを防止している。変形例においては、弁孔３２０の有効径Ｃとガイド孔３３８の有効径Ｄとを等しく設定してもよい。
【０１００】
以上のように構成された第３制御弁９は、モータユニット１０２の駆動制御によってその弁開度を調整可能なステッピングモータ作動式の制御弁として機能する。すなわち、車両用冷暖房装置の運転状態に応じて比例弁３５を閉弁状態とし、比例弁３６を全開状態とする場合、図示の状態とされる。
【０１０１】
一方、比例弁３５または比例弁３６の開度を調整する場合、図示の状態からロータ１７２を一方向に回転駆動（正転）する。それにより、ロータ１７２とともに回転する弁作動体１３４がねじ機構によって下降し、弁駆動体３４０（つまり第１弁体３５４および第２弁体３５６）を押し下げるようにして変位させ、比例弁３５が開弁状態となる。そして、比例弁３５および比例弁３６のいずれか一方の開度を小さくしてその開度を制御することにより、その小さくした側の弁を流れる冷媒の流量を調整することができる。このとき、開度が大きくなる側の弁は、その開度が大きくなっても冷媒の流量は飽和状態となり、全開状態を維持する。このように、比例弁３５と比例弁３６は、共用のモータユニット１０２により駆動され、一方の開度の制御状態において他方の全開状態が維持される。それにより、複合弁でありながら、その一方の比例弁の開度を正確に制御することが可能となっている。
【０１０２】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態に係る車両用冷暖房装置は、冷媒循環通路や一部の制御弁の構成が第１実施形態と異なる。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明し、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７は、第２実施形態に係る車両用冷暖房装置のシステム構成を表す図である。
【０１０３】
車両用冷暖房装置２００の冷凍サイクルは、内部熱交換器１０を有しておらず、第１実施形態の冷凍サイクルよりも簡素な構成となっている。補助凝縮器３の出口につながる第５通路２５は、その下流側にて第１分岐通路２８と第２分岐通路２９とに分岐しており、それぞれ第３通路２３に接続されている。第１分岐通路２８と第２分岐通路２９との分岐点には第２制御弁２０６が設けられている。
【０１０４】
第２制御弁２０６は、共用のボディに比例弁３１，３２，３３を収容する複合弁として構成されている。比例弁３１，３２は共用のアクチュエータにて駆動され、比例弁３３はもう１つのアクチュエータにて駆動される。比例弁３１は、第３通路２３における第１分岐通路２８との合流点と第２分岐通路２９との合流点との間に設けられている。
【０１０５】
比例弁３１は小口径の弁であり、第３通路２３の開度を調整する。比例弁３２は小口径の弁であり、第１分岐通路２８の開度を調整する。比例弁３３は「第４弁」としても機能する小口径の弁であり、第２分岐通路２９の開度を調整する。これら比例弁３１，３２，３３は、膨張装置としても機能する。本実施形態では、第２制御弁２０６として、ステッピングモータの駆動により各弁の開度を調整可能な電動弁が用いられるが、ソレノイドへの通電によって各弁の開度を調整可能な電磁弁を用いるようにしてもよい。
【０１０６】
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８および図９は、車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。図８は冷房運転時の状態を示し、（Ａ）は通常冷房運転時の状態を示し、（Ｂ）は特定冷房運転時の状態を示し、（Ｃ）は特殊冷房運転時の状態を示している。図９は暖房運転時の状態を示し、（Ａ）は特定暖房運転時の状態を示し、（Ｂ）は通常暖房運転時の状態を示し、（Ｃ）は特殊暖房運転時の状態を示している。
【０１０７】
図８（Ａ）に示すように、通常冷房運転時においては、第１制御弁４において比例弁３４が開弁状態とされ、比例弁３７，３８が閉弁状態とされる。また、第２制御弁２０６において比例弁３１が開弁状態とされ比例弁３２，３３が閉弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が閉弁状態とされ比例弁３６が開弁状態とされる。それにより、第１冷媒循環通路のみが開放される。このため、圧縮機２から吐出冷媒は室外熱交換器５および蒸発器７に導かれる。室外熱交換器５は室外凝縮器として機能する。
【０１０８】
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、室外熱交換器５を経ることで凝縮され、比例弁３１にて断熱膨張されて冷温・低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器７に導入される。蒸発器７の入口に導入された冷媒は、その蒸発器７を通過する過程で蒸発し、車室内の空気を冷却する。蒸発器７から導出された冷媒は、比例弁３６を経てアキュムレータ８に導入される。制御部は、室外熱交換器５の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３１の開度を制御する。
【０１０９】
図８（Ｂ）に示すように、特定冷房運転時においては、第１制御弁４において比例弁３４が閉弁状態とされ、比例弁３７，３８が開弁状態とされる。また、第２制御弁２０６において比例弁３１が開弁状態とされ比例弁３２，３３が閉弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が閉弁状態とされ比例弁３６が開弁状態とされる。それにより、バイパス通路２７が開放されて直列循環通路が形成される。このため、圧縮機２から吐出冷媒は、補助凝縮器３および室外熱交換器５を通過して蒸発器７に導かれる。このとき、比例弁３８の開度が調整されて差圧制御が実行されるが、第１実施形態と同様であるため、その説明については省略する。
【０１１０】
図８（Ｃ）に示すように、特定冷房運転時においては、第１制御弁４において比例弁３４および比例弁３７が共に開弁状態とされ、比例弁３８が閉弁状態とされる。また、第２制御弁２０６において比例弁３１，３３が開弁状態とされ、比例弁３２が閉弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が閉弁状態とされ比例弁３６が開弁状態とされる。それにより第１冷媒循環通路および第３冷媒循環通路が開放され、第２冷媒循環通路は遮断される。このため、圧縮機２から吐出された冷媒は、一方で室外熱交換器５を経て蒸発器７に導かれ、他方で補助凝縮器３を経て蒸発器７に導かれる。室外熱交換器５は室外凝縮器として機能する。
【０１１１】
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、一方で補助凝縮器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、補助凝縮器３を経由した冷媒が比例弁３３にて断熱膨張され、室外熱交換器５を経由した冷媒が比例弁３１にて断熱膨張され、それぞれ冷温・低圧の気液二相冷媒となって蒸発器７に導入される。そして、その蒸発器７を通過する過程で蒸発し、車室内の空気を冷却する。このとき、蒸発器７から導出された冷媒は、アキュムレータ８を経て圧縮機２に導入される。制御部は、室外熱交換器５の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３１の開度を制御する。また、制御部は、補助凝縮器３の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御する。
【０１１２】
なお、図８（Ｂ）に示す特定冷房運転と図８（Ｃ）に示す特殊冷房運転とを適宜切り替えることにより、除湿機能を高めた冷房運転の効率を高く維持することができのは第１実施形態と同様である。
【０１１３】
図９（Ａ）に示すように、特定暖房運転時においては、第１制御弁４の比例弁３４，３８が閉弁状態とされ比例弁３７が開弁状態とされる。また、第２制御弁２０６において比例弁３１が閉弁状態とされる一方、比例弁３２，３３が共に開弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５および比例弁３６が共に開弁状態とされる。それにより、第１冷媒循環通路が遮断され、第２冷媒循環通路および第３冷媒循環通路が開放される。このため、補助凝縮器３から導出された冷媒は、一方で室外熱交換器５に導かれ、他方で蒸発器７に導かれる。このとき、室外熱交換器５は室外蒸発器として機能する。
【０１１４】
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、補助凝縮器３を経て凝縮される。補助凝縮器３から導出された冷媒は、一方で比例弁３２にて断熱膨張されて冷温・低圧の気液二相冷媒となり、室外熱交換器５を通過する際に蒸発される。室外熱交換器５から導出された冷媒は、比例弁３５を経てアキュムレータ８に導入される。また、補助凝縮器３から導出された冷媒は、他方で比例弁３３にて断熱膨張されて冷温・低圧の気液二相冷媒となり、蒸発器７を通過する際に蒸発される。蒸発器７から導出された冷媒は、比例弁３６を経てアキュムレータ８に導入される。
【０１１５】
このとき、制御部は、室外熱交換器５による熱吸収と蒸発器７による除湿とを適正に行うべく、室外熱交換器５における冷媒の蒸発量と蒸発器７における冷媒の蒸発量との比率を適正に調整するが、第１実施形態と同様であるため、その説明については省略する。
【０１１６】
図９（Ｂ）に示すように、通常暖房運転時においては、第１制御弁４の比例弁３４，３８が閉弁状態とされ比例弁３７が開弁状態とされる。また、第２制御弁２０６において比例弁３２が開弁状態とされ、比例弁３１，３３は閉弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が開弁状態とされ、比例弁３６が閉弁状態とされる。それにより第２冷媒循環通路のみが開放される。このため、補助凝縮器３から導出された冷媒は第３通路２３を介して室外熱交換器５に導かれる。このとき、蒸発器７には冷媒が供給されないため、蒸発器７は実質的に機能しなくなり、室外熱交換器５のみが蒸発器として機能するようになる。制御部は、補助凝縮器３の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３２の開度を制御する。
【０１１７】
図９（Ｃ）に示すように、特殊暖房運転時においては、第１制御弁４の比例弁３４，３８が閉弁状態とされ、比例弁３７が開弁状態とされる。また、第２制御弁２０６において比例弁３１，３２が共に閉弁状態とされ、比例弁３３が開弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が閉弁状態とされ、比例弁３６が開弁状態とされる。それにより第３冷媒循環通路のみが開放される。このため、補助凝縮器３から導出された冷媒は第２通路２２を介して蒸発器７に導かれる。室外熱交換器５は実質的に機能しなくなる。制御部は、補助凝縮器３の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御する。
【０１１８】
次に、本実施形態の制御弁の具体的構成について説明する。なお、第１制御弁４および第３制御弁９の構成は第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。図１０は、第２制御弁２０６の構成および動作を表す断面図である。図１１は、第２制御弁２０６の弁本体の部分を示す拡大断面図である。
【０１１９】
図１０に示すように、第２制御弁２０６は、ステッピングモータ駆動式の電動弁として構成され、弁本体２０１と２つのモータユニット１０２，２０２とを組み付けて構成されている。弁本体２０１は、有底筒状のボディ２０４に小口径の比例弁３１と小口径の比例弁３２とを同軸状に収容するとともに、その軸線に対して小口径の比例弁３３を直角方向に組み付けるようにして構成されている。比例弁３１と比例弁３２は共用のモータユニット１０２により駆動され、比例弁３３はもう一つのモータユニット２０２により駆動される。なお、モータユニット２０２は、モータユニット１０２と同様の構成を有する。２つのモータユニット１０２，２０２は、互いの軸線が直交するようにボディ２０４に組み付けられている。第２制御弁２０６は、比例弁３１および比例弁３２の一方の閉弁状態を維持しつつ他方の開度が設定開度に調整される複合弁として構成され、また、その複合弁と比例弁３３とを共用のボディ２０４に組み込んだ集合弁として構成されている。
【０１２０】
ボディ２０４の一方の側部には導入ポート２１０、導入出ポート２１２および導出ポート２１４が設けられている。導入ポート２１０は第５通路２５を介して補助凝縮器３に連通し、導入出ポート２１２は第３通路２３を介して室外熱交換器５に連通し、導出ポート２１４は第３通路２３を介して蒸発器７に連通する。すなわち、ボディ２０４には、導入ポート２１０と導入出ポート２１２とをつなぐ第１内部通路と、導入ポート２１０と導出ポート２１４とをつなぐ第２内部通路と、導入出ポート２１２と導出ポート２１４とをつなぐ第３内部通路が形成される。第１分岐通路２８および第２分岐通路２９は、ボディ２０４の内部に形成されている。
【０１２１】
図１１に示すように、ボディ２０４の中間部には、段付円筒状の区画部材２２０が上下に延在するように組み付けられている。そして、区画部材２２０の上端開口部に上方から弁体２１８が挿通され、下端開口部に下方から弁体２２４が挿通されている。また、区画部材２２０の側面には、上方から導入ポート２１０に連通する連通孔２２６、導入出ポート２１２に連通する連通孔２２８、導出ポート２１４に連通する連通孔２３０が設けられている。区画部材２２０の下端部はボディ２０４との間に室２２９を形成している。区画部材２２０の外周面における連通孔２２６と連通孔２２８との間、連通孔２２８と連通孔２３０との間、連通孔２３０と室２２９との間には、それぞれシール用のＯリングが嵌着されている。
【０１２２】
区画部材２２０における連通孔２２６と連通孔２２８とをつなぐ通路には弁孔２３２が形成され、その上端開口端縁により弁座２３４が形成されている。弁孔２３２は、区画部材２２０の上端開口部よりも内径がやや小さく構成されている。弁体２１８が上方から弁座２３４に接離することにより比例弁３２の開度が調整される。また、区画部材２２０における連通孔２２８と連通孔２３０とをつなぐ通路には弁孔２３６が形成され、その下端開口端縁により弁座２３８が形成されている。弁孔２３６は、区画部材２２０の下端開口部よりも内径がやや小さく構成されている。弁体２２４が下方から弁座２３８に接離することにより比例弁３１の開度が調整される。また、区画部材２２０には、その軸線からずれた位置にその軸線に平行な複数の貫通孔２４０が設けられている。貫通孔２４０の一端は導入ポート２１０に連通し、他端は室２２９に連通している。そして、その複数の貫通孔２４０を貫通するように長尺状の伝達ロッド２４２がそれぞれ配設されている。なお、本実施形態では区画部材２２０の軸線の周りに３つの貫通孔２４０と３つの伝達ロッド２４２が設けられるが（同図には１つのみ表示）、変形例においては貫通孔２４０と伝達ロッド２４２を２つずつ設けてもよい。
【０１２３】
ボディ２０４の内方には、小径の弁体２１８、小径の弁体２２４、および弁作動体１３４が同軸状に配設されている。弁体２１８と弁体２２４は、軸線に沿って対向配置されている。弁体２１８は段付円柱状をなし、その下半部が区画部材２２０の上端開口部に摺動可能に挿通され、その先端部が弁座２３４に対向配置されている。弁体２１８は、いわゆるニードル弁体として構成され、その尖った先端部が弁孔２３２に挿抜される。そして、弁体２１８が弁座２３４に接離することにより比例弁３２の開度が調整される。弁体２１８の上半部はやや縮径されて弁作動体１３４の底部を貫通し、その先端部が外方に加締められて係止部２３５となっている。弁作動体１３４の上端部と係止部２３５との間には、弁体２１８を閉弁方向（係止部２３５を弁作動体１３４の底部に押しつける方向）に付勢するスプリング２４４（「付勢部材」として機能する）が介装されている。
【０１２４】
ボディ１０４の上端部には、円板状の区画部材１２５が配設されている。区画部材１２５は、弁本体１０１の内部とモータユニット１０２の内部とを区画する。区画部材１２５の中央部には軸受部１２７が設けられている。区画部材１２５と区画部材２２０との間には、円板状の伝達部材２４６が配設されている。伝達部材２４６の中央には貫通孔が設けられ、弁体２１８の上半部がこれを貫通している。伝達部材２４６の下面は伝達ロッド２４２の上端面に当接している。一方、伝達部材２４６と区画部材１２５との間には、伝達部材２４６を下方に付勢するスプリング２４８が介装されている。このような構成により、伝達部材２４６に作用する付勢力は伝達ロッド２４２を介して下方に伝達される。
【０１２５】
弁体２２４は段付円柱状をなし、区画部材２２０の下端開口部に摺動可能に挿通され、その上端部が弁座２３８に対向配置されている。弁体２２４の外周面にはシール部材としてのＯリング２５１が嵌着されている。弁体２２４は、いわゆるニードル弁体として構成され、その尖った先端部が弁孔２３６に挿抜される。そして、弁体２２４が弁座２３８に接離することにより比例弁３１の開度が調整される。弁体２２４の下端部には半径方向外向きに延出するフランジ部２４９が設けられ、室２２９に配置されている。フランジ部２４９の上面は伝達ロッド２４２の下端面に当接している。一方、フランジ部２４９の下面とボディ２０４の底部との間には、弁体２２４を閉弁方向に付勢するスプリング２５０（「付勢部材」として機能する）が介装されている。このような構成により、伝達ロッド２４２による伝達力が弁体２２４に伝達されるようになる。
【０１２６】
一方、ボディ２０４の下半部には、側方から比例弁３３が組み込まれている。比例弁３３は、比例弁３２と近似した構造を有する。すなわち、ボディ２０４の下半部には、段付円筒状の区画部材２６０が左右に延在するように組み付けられている。区画部材２６０は、区画部材２２０の上半部と区画部材１２５とを一体化したような構造を有する。区画部材２６０には、弁体２６２および弁作動体１３４が同軸状に挿通されている。また、区画部材２６０には、導入ポート２１０に連通する連通孔２６４、導出ポート２１４に連通する連通孔２６６が設けられている。
【０１２７】
区画部材２６０における連通孔２６４と連通孔２６６とをつなぐ通路には弁孔２６８が形成され、その開口端縁により弁座２７０が形成されている。弁孔２６８が弁座２７０に接離することにより比例弁３３の開度が調整される。弁体２６２は段付円柱状をなし、その一端側が区画部材２６０に摺動可能に挿通され、その先端部が弁座２７０に対向配置されている。弁体２６２は、いわゆるニードル弁体として構成され、その尖った先端部が弁孔２６８に挿抜される。そして、弁体２６２が弁座２７０に着脱することにより比例弁３３が開閉される。弁体２６２の他端側はやや縮径されて弁作動体１３４の底部を貫通し、その先端部が外方に加締められて係止部２３５となっている。弁作動体１３４の上端部と係止部２３５との間には、弁体２６２を閉弁方向に付勢するスプリング２４４が介装されている。
【０１２８】
以上のように構成された第２制御弁２０６は、モータユニット１０２，２０２の駆動制御によってその弁開度を調整可能なステッピングモータ作動式の制御弁として機能する。すなわち、比例弁３１を閉弁状態、比例弁３２を開弁状態、比例弁３３を閉弁状態とする場合、図１０および図１１に示す状態とされる。このとき、弁作動体１３４が伝達部材２４６から離間しているため、モータユニット１０２の駆動力が弁体２２４に伝わることはない。一方、スプリング２４４の付勢力により係止部２３５が弁作動体１３４の底部に押しつけられており、弁体２１８が弁作動体１３４に対して下死点に位置するため、モータユニット１０２の駆動力がそのまま弁体２１８に作用する。その結果、弁体２１８は、ロータ１７２の回転量に応じて変位し、比例弁３２が設定開度に制御される。すなわち、弁体２１８が全開状態と全閉位置との間の範囲で駆動されることにより比例弁３２の開度が調整される。
【０１２９】
一方、比例弁３１を閉弁状態とし、比例弁３２および比例弁３３を開弁状態とする場合、図１０の状態からモータユニット２０２のロータ１７２を一方向に回転駆動（正転）する。それにより、弁体２６２が弁座２７０から離間し、比例弁３３が開弁状態となる。弁体２６２は、ロータ１７２の回転量に応じて変位し、比例弁３３が設定開度に制御される。すなわち、弁体２６２が全開状態と全閉位置との間の範囲で駆動されることにより比例弁３３の開度が調整される。
【０１３０】
比例弁３１および比例弁３２をともに閉弁状態とし、比例弁３３を開弁状態とする場合、図１０の状態からモータユニット１０２のロータ１７２を一方向に回転駆動（正転）する。それにより、ロータ１７２とともに回転する弁作動体１３４がねじ機構によって下降し、弁体２１８が弁座２３４に着座し、比例弁３２が閉弁状態となる。このとき、弁作動体１３４が伝達部材２４６に当接するまでにロータ１７２の回転を停止させることで、比例弁３１についても閉弁状態を維持することができる。なお、弁体２１８が弁座２３４に着座すると、弁体２１８がその反力によりスプリング２４４を押し縮めることで弁作動体１３４に対して相対変位可能となるため、弁体２１８が弁座２３４に対して過度に押しつけられることはない。また、図１０の状態からモータユニット２０２のロータ１７２を一方向に回転駆動（正転）する。それにより、弁体２６２が弁座２７０から離間し、比例弁３３が開弁状態となる。弁体２６２は、ロータ１７２の回転量に応じて変位し、比例弁３３が設定開度に制御される。すなわち、弁体２６２が全開状態と全閉位置との間の範囲で駆動されることにより比例弁３３の開度が調整される。
【０１３１】
比例弁３１を開弁状態とし、比例弁３２を閉弁状態とし、比例弁３３を開弁状態とする場合、モータユニット１０２のロータ１７２をさらに同方向に回転駆動する。それにより、モータユニット１０２による駆動力が弁作動体１３４、伝達部材２４６および伝達ロッド２４２を介して弁体２２４に伝達され、弁体２２４が押し下げられ、比例弁３１が開弁状態となる。すなわち、弁体２２４が全閉状態と全開位置との間の範囲で駆動されることにより比例弁３１の開度が調整される。
【０１３２】
比例弁３１を開弁状態とし、比例弁３２および比例弁３３を閉弁状態とする場合、モータユニット２０２のロータ１７２を他方向に回転駆動（逆転）する。それにより、比例弁３３については図１０の閉弁状態に戻す。
【０１３３】
このように、比例弁３１と比例弁３２は、共用のモータユニット１０２により駆動され、一方の開度の制御状態において他方は閉弁状態に維持される。それにより、複合弁でありながら、その一方の比例弁の開度を正確に制御することが可能となっている。一方、比例弁３３については個別のモータユニット２０２により駆動するため、比例弁３１および比例弁３２とは独立して弁開度が制御可能となっている。
【０１３４】
［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、そのシステム構成が第２実施形態と近似するが、冷凍サイクルにおいて複合弁を構成する弁の組合せおよび各複合弁の構成が第２実施形態と異なる。以下、第１，第２実施形態との相違点を中心に説明し、第１，第２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１２は、第３実施形態に係る車両用冷暖房装置のシステム構成を表す図である。
【０１３５】
車両用冷暖房装置３００の冷凍サイクルは、第５通路２５にて第１分岐通路２８、第２分岐通路２９に順次分岐している。そして、比例弁３４と比例弁３７とを含む制御弁３０５（「第１の複合弁」として機能する）、比例弁３３と比例弁３８とを含む制御弁３０８（「第２の複合弁」として機能する）、比例弁３１と比例弁３２とを含む制御弁３０６（「第３の複合弁」として機能する）、比例弁３５と比例弁３６とを含む制御弁３０９（「第４の複合弁」として機能する）が構成されている。すなわち、第２実施形態とは異なり、冷凍サイクルに配設される全ての複合弁が２つの弁を含むように構成されている。各複合弁は、それぞれ２つの弁に共用のボディと共用のアクチュエータを有するが、その具体的構成については後述する。
【０１３６】
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１３および図１４は、車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。図１３は冷房運転時の状態を示し、（Ａ）は通常冷房運転時の状態を示し、（Ｂ）は特定冷房運転時の状態を示し、（Ｃ）は特殊冷房運転時の状態を示している。図１４は暖房運転時の状態を示し、（Ａ）は特定暖房運転時の状態を示し、（Ｂ）は通常暖房運転時の状態を示し、（Ｃ）は特殊暖房運転時の状態を示している。なお、本実施形態における冷凍サイクルの動作は図示のとおりであり、第２実施形態と実質的に同様である。このため、その説明については省略する。
【０１３７】
次に、本実施形態の制御弁の具体的構成について説明する。図１５は、制御弁３０５の構成および動作を表す断面図である。
制御弁３０５は、ステッピングモータ駆動式の電動弁として構成され、弁本体６０１とモータユニット１０２とを組み付けて構成されている。弁本体６０１は、有底筒状のボディ６０４に大口径の比例弁３４と大口径の比例弁３７とを同軸状に収容して構成されている。制御弁３０５は、一方の比例弁の全開状態を維持しつつ他方の比例弁の開度が設定開度に調整される複合弁として構成されている。
【０１３８】
ボディ６０４の一方の側部には導入ポート１１０が設けられ、他方の側部には上下に第１導出ポート１１４、第２導出ポート１１６が設けられている。導入ポート１１０は圧縮機２の吐出室に連通し、第１導出ポート１１４は第１通路２１に連通し、第２導出ポート１１６は第２通路２２に連通する。
【０１３９】
ボディ６０４の上半部には、円筒状の区画部材６１８が配設されている。区画部材６１８は、シール部材を介してボディ６０４に同心状に組み付けられている。区画部材６１８の下端部は弁孔１２０を形成している。また、弁孔１２０の下端開口端縁により弁座１２２が形成されている。区画部材６１８における第１導出ポート１１４との対向面には、内外を連通する連通孔が設けられている。ボディ６０４の上端部には、段付円筒状の区画部材６２５が配設されている。区画部材６２５の上端部中央には軸受部１２７が設けられている。区画部材６２５の内方にはガイド孔１２９が形成され、その下端部にシール部材としてのＯリング６３０が嵌着されている。
【０１４０】
ボディ６０４の内方には、弁駆動体６３２、弁作動体１３４、伝達部材６３６が同軸状に配設されている。弁駆動体６３２は段付円筒状をなし、その軸線方向中央の縮径部が弁孔１２０を貫通するように配設されている。伝達部材６３６は、その縮径部を貫通する長尺柱状をなし、その上端および下端がそれぞれ外方に加締められて係止部となっている。弁駆動体６３２の下端部には共用弁体６３８が設けられ、上端部にはガイド部６４０が設けられている。すなわち、共用弁体６３８は弁孔１２０の上流側にて導入ポート１１０に連通する圧力室に配置されている。一方、ガイド部６４０は、弁孔１２０の下流側にて第１導出ポート１１４に連通する圧力室に配置され、区画部材６２５に摺動可能に支持されている。
【０１４１】
共用弁体６３８は段付円柱状をなし、その上端部に第１弁部材６４１が嵌着され、下端部に第２弁部材６４２が嵌着されている。第１弁部材６４１および第２弁部材６４２は、ともに環状の弾性体（本実施形態ではゴム）からなる。導入ポート１１０と第２導出ポート１１６とをつなぐ通路には弁孔１２８が設けられ、その上端開口端縁に弁座１３０が形成されている。第１弁部材６４１は、弁座１２２に接離して比例弁３４の開度を調整する。一方、第２弁部材６４２は、弁座１３０に接離して比例弁３７の開度を調整する。
【０１４２】
共用弁体６３８の下端部には弁孔１２８に摺動しつつ支持される複数の脚部（同図にはその１つのみ表示）が延設されている。すなわち、弁駆動体６３２は、その下端部の複数の脚部が弁孔１２８に沿って摺動し、上端部のガイド部６４０がガイド孔１２９に沿って摺動することにより、軸線方向に安定に動作することができる。ガイド部６４０と区画部材６２５との間には背圧室６４８が形成される。背圧室６４８には常に、第２導出ポート１１６から導出される下流側圧力Ｐout2が満たされる。
【０１４３】
共用弁体６３８の内方は凹状に形成されたばね収容部６４９となっている。ばね収容部６４９の内方には、ばね受け６５１と伝達部材６３６が同軸状に挿通されている。ばね受け６５１は円板状をなし、その中央部を伝達部材６３６の下端部が貫通している。ばね収容部６４９の上底部とばね受け６５１との間には、スプリング６５５（「付勢部材」として機能する）が介装されている。なお、ばね収容部６４９の下端開口部が加締められて係止部となっており、ばね受け６５１の脱落が防止されている。
【０１４４】
本実施形態においては、弁孔１２０の有効径Ａと、弁孔１２８の有効径Ｂと、ガイド孔１２９の有効径Ｃ（正確にはＯリング６３０の内径）とが等しく設定されている。このため、共用弁体６３８に作用する冷媒圧力の影響はキャンセルされる。特にＯリング６３０を設けたことにより、ガイド部６４０の摺動部のシール性が確保されるとともに、その摺動部にゴミなどが挟み込まれることが防止されている。
【０１４５】
弁駆動体６３２のガイド部６４０の内方には、ばね受け６５２と伝達部材６３６が同軸状に挿通されている。ばね受け６５２は円板状をなし、その中央部を伝達部材６３６の上端部が貫通している。ガイド部６４０の底部とばね受け６５２との間には、スプリング６５４（「付勢部材」として機能する）が介装されている。なお、ガイド部６４０の上端開口部が加締められて係止部となっており、ばね受け６５２の脱落が防止されている。
【０１４６】
そして、弁作動体１３４と弁駆動体６３２とが伝達部材６３６を介して作動連結可能に構成されている。すなわち、伝達部材６３６の上端部は弁作動体１３４の底部を貫通し、その係止部が係止されることで、弁作動体１３４と伝達部材６３６とが上方に一体動作可能となるように構成されている。一方、伝達部材６３６の下端部に設けられた係止部がばね受け６５１に係止されることで、弁作動体１３４と弁駆動体６３２とが上方に一体動作可能となるように構成されている。また、弁作動体１３４の底部がばね受け６５２に係止されることで、弁作動体１３４と弁駆動体６３２とが下方に一体動作可能となるように構成されている。
【０１４７】
弁駆動体６３２と弁作動体１３４とは、比例弁３４と比例弁３７がともに開弁状態であるときはスプリング６５４，６５５の付勢力により突っ張った状態で一体変位するが、いずれか一方が閉弁状態になれば軸線方向に相対変位可能となる。なお、スプリング６５４，６５５は、いずれもその荷重が弁駆動体６３２とＯリング６３０との間の摺動抵抗（弁駆動体６３２の摺動力）よりも大きくなるように設定されている。それにより、弁作動体１３４と弁駆動体６３２とが一体動作しているときにスプリング６５４，６５５が縮むことなく、比例弁３４および比例弁３７の弁開度を正確に制御できるようになっている。
【０１４８】
以上のように構成された制御弁３０５は、モータユニット１０２の駆動制御によってその弁開度を調整可能なステッピングモータ作動式の制御弁として機能する。図１５は比例弁３４が全開状態となり、比例弁３７が閉弁状態となる場合を示している。制御弁３０５は、例えば通常冷房運転時においてこのような状態をとる。
【０１４９】
この状態からロータ１７２が一方向に回転駆動（正転）されると、弁駆動体６３２が比例弁３７の開弁方向に変位し、比例弁３４と比例弁３７がともに開弁した状態となる。例えば特殊冷房運転時において状況に応じてそのような状態をとり得る。すなわち、ロータ１７２とともに回転する弁作動体１３４がねじ機構によって上昇し、伝達部材６３６がばね受け６５１に係止された状態で、弁作動体１３４が弁駆動体６３２を吊り上げるようにして変位させる。比例弁３７の弁開度が調整される状態においては、比例弁３４の全開状態が維持される。なお、ここでいう「全開状態」とは、弁開度が大きくなって冷媒の流量が飽和状態となることを意味する。
【０１５０】
ロータ１７２がさらに同方向に回転駆動されると、弁駆動体６３２が比例弁３４の閉弁方向に変位する。例えば暖房運転時においてそのような状態をとる。なお、ロータ１７２を逆方向に回転駆動することにより、比例弁３４を開弁させることができることは言うまでもない。
【０１５１】
なお、比例弁３４が閉弁する際にその閉弁と同時にロータ１７２が停止しなくとも、スプリング６５５の変形によって弁作動体１３４の変位が吸収されるため、弁座１２２に過度な面圧がかかることは防止される。同様に、比例弁３７が閉弁する際にその閉弁と同時にロータ１７２が停止しなくとも、スプリング６５４の変形によって弁作動体１３４の変位が吸収されるため、弁座１３０に過度な面圧がかかることは防止される。
【０１５２】
このように、比例弁３４と比例弁３７は共用のモータユニット１０２により駆動され、一方の開度の制御状態において他方は全開状態に維持される。それにより、複合弁でありながら、その一方の比例弁の開度を正確に制御することが可能となっている。
【０１５３】
図１６は、制御弁３０６の構成および動作を表す断面図である。
制御弁３０６は、ステッピングモータ駆動式の電動弁として構成され、弁本体７０１とモータユニット１０２とを組み付けて構成されている。弁本体７０１は、有底筒状のボディ７０４に小口径の比例弁３１と小口径の比例弁３２とを同軸状に収容して構成される。制御弁３０６は、一方の弁の閉弁状態を維持しつつ他方の弁の開度を設定開度に調整する複合弁として構成されている。
【０１５４】
ボディ７０４の一方の側部には導入ポート２１０および導出ポート２１４が設けられ、他方の側部には導入出ポート２１２が設けられている。導入ポート２１０は第１分岐通路２８を介して補助凝縮器３に連通し、導入出ポート２１２は第３通路２３を介して室外熱交換器５に連通し、導出ポート２１４は第３通路２３を介して蒸発器７に連通する。
【０１５５】
ボディ７０４の中間部には、段付円筒状の区画部材７２０が同心状に組み付けられている。そして、区画部材７２０の上端開口部に上方から弁体７２２が挿通され、下端開口部に下方から弁体７２４が挿通されている。区画部材７２０の側面には、上方から連通孔２２６，２２８，２３０が設けられている。区画部材７２０の下端部はボディ７０４との間に室２２９を形成している。区画部材７２０の外周面における連通孔間には、それぞれシール用のＯリングが嵌着されている。
【０１５６】
区画部材７２０における連通孔２２６と連通孔２２８とをつなぐ通路には弁孔２３２が形成され、その上端開口端縁により弁座２３４が形成されている。弁体７２２が上方から弁座２３４に着脱することにより比例弁３２が開閉される。また、区画部材７２０における連通孔２２８と連通孔２３０とをつなぐ通路には弁孔２３６が形成され、その下端開口端縁により弁座２３８が形成されている。弁体７２４が下方から弁座２３８に着脱することにより比例弁３１が開閉される。区画部材７２０の軸線からずれた位置にはその軸線に平行な複数の貫通孔２４０が設けられ、その貫通孔のそれぞれに伝達ロッド２４２が配設されている。
【０１５７】
ボディ７０４の内方には、小径の弁体７２２、小径の弁体７２４、および弁作動体１３４が同軸状に配設されている。弁体７２２と弁体７２４は、軸線に沿って対向配置されている。弁体７２２は、いわゆるニードル弁体として構成され、その尖った先端部が弁孔２３２に挿抜される。そして、弁体７２２が弁座２３４に着脱することにより比例弁３２が開閉される。弁体７２２の上半部はやや縮径されて弁作動体１３４の底部を貫通し、その先端部が外方に加締められて係止部２３５となっている。
【０１５８】
区画部材１２５と区画部材７２０との間には、円板状の伝達部材２４６が配設されている。伝達部材２４６の中央には貫通孔が設けられ、弁体７２２の上半部がこれを貫通している。伝達部材２４６の下面は伝達ロッド２４２の上端面に当接している。一方、伝達部材２４６と区画部材１２５との間には、伝達部材２４６を下方に付勢するスプリング２４８（「付勢部材」として機能する）が介装されている。このような構成により、伝達部材２４６に作用する付勢力は伝達ロッド２４２を介して下方に伝達されるようになる。
【０１５９】
また、弁体７２２の上部には、円板状の伝達部材７４６が固定されている。伝達部材７４６は、伝達部材２４６の下方に位置し、その周縁部近傍には各伝達ロッド２４２を貫通させるための貫通孔が設けられている。伝達部材７４６と区画部材１２５との間には、伝達部材７４６を下方に付勢するスプリング７４８（「付勢部材」として機能する）が介装されている。このような構成により、スプリング７４８による閉弁方向の付勢力が弁体７２２に作用するようになる。
【０１６０】
一方、区画部材７２０の下端開口部にはリング状のガイド部材７５０，７５２がＯリング２５１を間に挟むように圧入されている。弁体７２４は段付円柱状をなし、ガイド部材７５０，７５２（正確にはＯリング２５１）に摺動可能に挿通され、その上端部が弁座２３８に対向配置されている。すなわち、本実施形態では、Ｏリング２５１が弁体７２４ではなく区画部材７２０に嵌着されている。弁体７２４は、いわゆるニードル弁体として構成され、その尖った先端部が弁孔２３６に挿抜される。そして、弁体７２４が弁座２３８に着脱することにより比例弁３１が開閉される。弁体７２４の下端部にはフランジ部２４９が設けられ、室２２９に配置されている。フランジ部２４９の上面は伝達ロッド２４２の下端面に当接している。一方、フランジ部２４９の下面とボディ７０４の底部との間には、弁体７２４を閉弁方向に付勢するスプリング２５０が介装されている。このような構成により、伝達ロッド２４２による伝達力が弁体７２４に伝達されるようになる。
【０１６１】
以上のように構成された制御弁３０６は、モータユニット１０２の駆動制御によってその弁開度を調整可能なステッピングモータ作動式の制御弁として機能する。すなわち、比例弁３１を閉弁状態、比例弁３２を開弁状態とする場合、図示の状態とされる。このとき、弁作動体１３４が伝達部材２４６から離間しているため、モータユニット１０２の駆動力が弁体７２４に伝わることはない。一方、スプリング７４８の付勢力により係止部２３５が弁作動体１３４の底部に押しつけられており、弁体７２２が弁作動体１３４に対して下死点に位置するため、モータユニット１０２の駆動力がそのまま弁体７２２に作用する。その結果、弁体７２２は、ロータ１７２の回転量に応じて変位し、比例弁３２が設定開度に制御される。
【０１６２】
比例弁３１および比例弁３２をともに閉弁状態とする場合、図示の状態からモータユニット１０２のロータ１７２を一方向に回転駆動（正転）する。それにより、ロータ１７２とともに回転する弁作動体１３４がねじ機構によって下降するため、スプリング７４８の付勢力によって弁体７２２も押し下げられる。その結果、弁体７２２が弁座２３４に着座し、比例弁３２が閉弁状態となる。このとき、弁作動体１３４が伝達部材２４６に当接するまでにロータ１７２の回転を停止させることで、比例弁３１についても閉弁状態を維持することができる。なお、弁体７２２が弁座２３４に着座すると、弁体７２２がその反力によりスプリング７４８を押し縮めることで弁作動体１３４に対して相対変位可能となるため、弁体７２２が弁座２３４に対して過度に押しつけられることはない。
【０１６３】
比例弁３１を開弁状態とし、比例弁３２を閉弁状態とする場合、モータユニット１０２のロータ１７２をさらに同方向に回転駆動する。それにより、モータユニット１０２による駆動力が弁作動体１３４、伝達部材２４６および伝達ロッド２４２を介して弁体２２４に伝達され、弁体２２４が押し下げられ、比例弁３１が開弁状態となる。すなわち、弁体２２４が全閉状態と全開位置との間の範囲で駆動されることにより比例弁３１の開度が調整される。
【０１６４】
このように、比例弁３１と比例弁３２は、共用のモータユニット１０２により駆動され、一方の開度の制御状態において他方は閉弁状態に維持される。それにより、複合弁でありながら、その一方の比例弁の開度を正確に制御することが可能となっている。
【０１６５】
図１７は、制御弁３０８の構成および動作を表す断面図である。
制御弁３０８は、ステッピングモータ駆動式の電動弁として構成され、弁本体８０１とモータユニット１０２とを組み付けて構成されている。弁本体８０１は、有底筒状のボディ８０４に大口径の比例弁３８と小口径の比例弁３３とを同軸状に収容して構成される。
【０１６６】
ボディ８０４の一方の側部には導入ポート８１０が設けられ、他方の側部には上下に第１導出ポート８１２、第２導出ポート８１４が設けられている。導入ポート８１０は第５通路２５を介して補助凝縮器３に連通し、第１導出ポート８１２はバイパス通路２７を介して室外熱交換器５に連通し、第２導出ポート８１４は第２分岐通路２９を介して蒸発器７に連通する。
【０１６７】
ボディ８０４の上半部には、有底円筒状の区画部材８１６が配設されている。区画部材８１６は、その下端部の外周面にそれぞれ設けられたシール部材を介してボディ８０４に同心状に組み付けられている。区画部材８１６の下端部に弁孔１２４が形成され、その弁孔１２４の下端開口端縁により弁座１２６が形成されている。区画部材８１６における第１導出ポート８１２との対向面には、内外を連通する連通孔が設けられている。
【０１６８】
ボディ８０４の内方には、大径の弁体８３０、小径の弁体８３２、および弁作動体１３４が同軸状に配設されている。弁体８３０が上流側から弁孔１２４に接離して比例弁３８の開度を調整する。弁体８３０の外周面にはリング状の弾性体（例えばゴム）からなる弁部材８３６が嵌着されており、その弁部材８３６が弁座１２６に着座することにより、比例弁３８を完全に閉じることが可能になる。
【０１６９】
一方、ボディ８０４の下半部には、小円筒状のガイド部材８４０が配設されている。ガイド部材８４０は、導入ポート８１０と第２導出ポート８１４とをつなぐ通路の中央部に弁体８３０と同軸状に設けられ、その下半部がボディ８０４に圧入されている。ガイド部材８４０は、その上半部の内周面がガイド孔８４２を形成し、その下端部が弁孔２６８を形成している。また、弁孔２６８の上端開口端縁により弁座２７０が形成されている。ガイド部材８４０における導入ポート８１０との対向面には、内外を連通する連通孔が設けられている。図示のように、弁孔１２４および弁孔２６８の上流側に導入ポート８１０に連通する共通の高圧室８１５が形成され、弁孔１２４の下流側には第１導出ポート８１２に連通する低圧室８１７が形成され、弁孔２６８の下流側には第２導出ポート８１４に連通する低圧室８１９が形成されている。
【０１７０】
弁体８３０は、縮径部を介してガイド部８４８が連設されている。すなわち、弁体８３０とガイド部８４８とが縮径部を介して一体化された段付円筒状の「弁駆動体」を構成している。ガイド部８４８は、低圧室８１７に配置されている。そして、ガイド部８４８がガイド孔１２９（正確にはＯリング１４２）に摺動可能に支持されることにより、弁体８３０の開閉方向への安定した動作が確保されている。ガイド部８４８と区画部材１２５との間には背圧室１４４が形成される。また、弁体８３０とガイド部８４８とを貫通する連通路８５１が形成され、高圧室８１５と背圧室１４４とを連通させている。これにより、背圧室１４４には常に、導入ポート８１０から導入される上流側圧力Ｐinが満たされる。
【０１７１】
本実施形態においては、弁孔１２４の有効径Ａとガイド孔１２９の有効径Ｂとが等しく設定されているため（弁体８３０の有効受圧面積とガイド部８４８の有効受圧面積とが実質的に等しくされているため）、弁体８３０に作用する冷媒圧力の影響はキャンセルされる。
【０１７２】
弁体８３０の内方には長尺状の伝達ロッド８５２（「伝達部材」として機能する）が同軸状に挿通され、その伝達ロッド８５２の下端部に弁体８３２が作動連結可能に配設されている。伝達ロッド８５２の上端部は弁作動体１３４の底部を貫通し、その先端部が外方に加締められて係止部８５４となっている。すなわち、伝達ロッド８５２は、その上端部が弁作動体１３４の底部に支持されている。伝達ロッド８５２の下端部は半径方向外向きに突出した係止部８５６となっている。伝達ロッド８５２の上部と弁作動体１３４との間には、ばね受け８５８が挟まれるように固定されている。そして、ガイド部８４８の上端部とばね受け８５８との間にスプリング８６０（「付勢部材」として機能する）が介装されている。すなわち、弁体８３０と伝達ロッド８５２とは軸線方向に相対変位可能となっているが、通常はスプリング８６０によりばね受け８５８がガイド部８４８に係止されるよう軸線方向に付勢され、図示のように突っ張った状態を維持する。
【０１７３】
弁体８３２は、段付円柱状をなし、弁体８３０の下方に同軸状に配設されている。弁体８３２は、ガイド部材８４０に摺動可能に挿通され、その先端部が弁孔２６８に対向配置されいる。弁体８３２は、いわゆるニードル弁体として構成され、その尖った先端部が弁孔２６８に挿抜される。そして、弁体８３２が弁座２７０に着脱することにより比例弁３３が開閉される。
【０１７４】
弁体８３２の上半部は円筒状の収容部となっており、伝達ロッド８５２の係止部８５６を軸線方向に相対変位可能に収容している。一方、弁体８３２の上端開口部が内方にやや加締められた係止部８６２となっており、係止部８５６の離脱を防止している。弁体８３０と弁体８３２との間には、弁体８３２を閉弁方向に付勢するスプリング８６４（「第２の付勢部材」として機能する）が介装されている。すなわち、弁体８３２と伝達ロッド８５２とはその収容部の長さだけ軸線方向に相対変位可能となっているが、通常はスプリング８６４により係止部８６２と係止部８５６とが係合する方向に付勢され、図示のように突っ張った状態を維持する。本実施形態においては、スプリング８６４の荷重がスプリング８６０の荷重よりも相当小さくなるように設定されている。例えば、図示の状態におけるスプリング８６０の荷重が６００ｇ重、スプリング８６４の荷重が１００ｇ重程度となるように設定される。一方、スプリング８６０の荷重とスプリング８６４の荷重との合力が、ガイド部８４８のＯリング１４２における摺動抵抗（弁駆動体の摺動力：例えば６００ｇ重）よりも大きくなるように設定されている。なお、変形例においては、スプリング８６０の荷重を７００ｇ重とするなど、弁駆動体の摺動力よりも大きく設定してもよい。
【０１７５】
以上のように構成された制御弁３０８は、モータユニット１０２の駆動制御によってその弁開度を調整可能なステッピングモータ駆動式の制御弁として機能する。具体的には、大口径制御を実行する場合、図示の状態からロータ１７２が一方向に回転駆動（正転）されることにより、ロータ１７２とともに回転する弁作動体１３４がねじ機構によって下降する。このとき、弁作動体１３４がばね受け８５８を介してガイド部８４８と一体となった状態でこれを押し下げるようにして弁体８３０を開弁方向に変位させる。弁体８３０は、全閉状態と全開位置との間の範囲で駆動され、比例弁３８の開度が調整される。このとき、モータユニット１０２の駆動力としては、Ｏリング１４２の摺動力（摺動抵抗）とスプリング８６４の付勢力（反力）との合力に打ち勝つだけの大きさがあれば足りる。
【０１７６】
すなわち、伝達ロッド８５２と弁体８３２との作動連結が解除され、伝達ロッド８５２が弁体８３０とともに変位可能であるため、スプリング８６０の付勢力は反力として作用しない。このため、モータユニット１０２は、荷重の小さいスプリング８６４の付勢力（例えば最大２００ｇ重）とＯリング１４２の摺動力（例えば６００ｇ）との合力に打ち勝つだけの駆動力を発生すればよい。なお、弁体８３２の係止部８６２と伝達ロッド８５２の係止部８５６との係合状態が解除されるため、弁体８３２と弁座２７０との間に過度な押圧力が作用することもない。
【０１７７】
逆に、比例弁３８を開弁状態から閉弁状態に戻す場合には、ロータ１７２を他方向に回転駆動（逆転）させる。その場合、スプリング８６０の付勢力とスプリング８６４の付勢力との合力がＯリング１４２の摺動力よりも大きいため、弁体８３０は弁作動体１３４との作動連結が維持されたまま一体となって閉弁方向に押し上げられる。このとき、スプリング８６４の付勢力がモータユニット１０２の駆動力と同方向に作用する。すなわち、モータユニット１０２の駆動力としては、Ｏリング１４２の摺動力（例えば６００ｇ重）とスプリング８６４の付勢力（１００〜２００ｇ重）との差分（４００〜５００ｇ重）に打ち勝つだけの大きさがあれば足りる。
【０１７８】
また、小口径制御を実行する場合、図示の状態からロータ１７２が他方向に回転駆動（逆転）されることにより弁体８３２が開弁方向に変位し、比例弁３３が開弁状態となる。すなわち、ロータ１７２とともに回転する弁作動体１３４がねじ機構によって上昇し、係止部８５４を吊り上げるようにして伝達ロッド８５２および弁体８３２を開弁方向に変位させる。弁体８３２は、全閉状態と全開位置との間の範囲で駆動され、比例弁３３の開度が調整される。このとき、モータユニット１０２の駆動力としては、スプリング８６０の付勢力（反力）とスプリング８６４の付勢力（反力）の合力に打ち勝つだけの大きさがあれば足りる。
【０１７９】
すなわち、伝達ロッド８５２と弁体８３０との作動連結が解除され、伝達ロッド８５２が弁体８３２と一体に変位するため、背圧室１４４の摺動力は反力として作用しない。このため、モータユニット１０２は、スプリング８６０の付勢力（例えば最大７００ｇ重）とスプリング８６４の付勢力（例えば最大１５０ｇ重）との合力に打ち勝つだけの駆動力を発生すればよい。なお、伝達ロッド８５２と弁体８３０との係合状態が解除されるため、弁体８３０と弁座１２６との間に過度な押圧力が作用することもない。
【０１８０】
逆に、比例弁３３を開弁状態から閉弁状態に戻す場合には、ロータ１７２を一方向に回転駆動（正転）させる。その場合、スプリング８６０の付勢力とスプリング８６４の付勢力との合力が閉弁方向に作用するため、モータユニット１０２の駆動力に対する反力は作用しない。
【０１８１】
図１８は、制御弁３０９の構成および動作を表す断面図である。
制御弁３０９は、ステッピングモータ駆動式の電動弁として構成され、弁本体９０１とモータユニット１０２とを組み付けて構成されている。弁本体９０１は、有底筒状のボディ９０４に大口径の比例弁３５と大口径の比例弁３６とを同軸状に収容して構成される。すなわち、制御弁３０９は、一方の弁の全開状態を維持しつつ他方の弁の開度を設定開度に調整する複合弁として構成されている。
【０１８２】
ボディ９０４の一方の側部には第１導入ポート３１０および第２導入ポート３１２が設けられ、他方の側部には導出ポート３１４が設けられている。ボディ９０４の中央部には、円筒状の区画部材９３０が内挿されている。区画部材９３０は、ボディ９０４に同心状に組み付けられており、その導出ポート３１４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。区画部材９３０の下端面とボディ９０４との間には、リング状の弁座部材９３７が部分的に挟まれるように設けられている。区画部材１２５の下端面には弁孔９２０が形成されている。
【０１８３】
ボディ９０４の内方には、弁駆動体９４０、弁作動体１３４および伝達ロッド９３６が同軸状に配設されている。弁作動体１３４の下端部には、伝達ロッド９３６が連結されている。弁駆動体９４０は段付円筒状をなし、大径の弁体部９４２と大径のガイド部９４４とが小径の縮径部９４６を介して一体に設けられている。
【０１８４】
弁体部９４２は、縮径部９４６の下端にて拡径するように設けられた第１弁体９５０と、その第１弁体９５０に外挿されるように圧入された第２弁体９５２とを一体に含む。すなわち、弁駆動体９４０は、部分的に縮径部９４６と第２弁体９５２との二重管構造を有する。第１弁体９５０が弁座部材９３７に接離することにより比例弁３５の開度が調整される。また、第２弁体９５２が弁孔９２０に接離することにより比例弁３６の開度が調整される。第２弁体９５２の側部には、その内部と導出ポート３１４とを連通させる連通孔が設けられている。ガイド部９４４は、縮径部９４６の上端にて拡径するように設けられ、ガイド孔１２９に摺動可能に支持されている。ガイド部９４４の外周面には、シール用のＯリング９２２が嵌着されている。
【０１８５】
伝達ロッド９３６の上端部は弁作動体１３４の底部を貫通し、その先端部が外方に加締められて係止部９５５となっている。また、伝達ロッド９３６の下端部がガイド部９４４の底部を貫通し、その先端部が外方に加締められて係止部９５７となっている。弁作動体１３４とガイド部９４４との間には円板状のばね受け９５８が介装されている。ばね受け９５８の外周端部とガイド部９４４との間には、スプリング９６０（「付勢部材」として機能する）が介装されている。このため、通常の状態においては、弁作動体１３４と弁駆動体９４０とが伝達ロッド９３６を介して突っ張り、一体化した状態となる。
【０１８６】
なお、スプリング９６０は、その荷重が弁駆動体９４０の摺動抵抗よりも大きくなるように設定されている。それにより、弁作動体１３４と弁駆動体９４０とが一体動作しているときにスプリング９６０が縮むことなく、比例弁３５および比例弁３６の弁開度を正確に制御できるようになっている。
【０１８７】
ここで、本実施形態においては、第１弁体９５０の弁部の有効径Ａとガイド部９４４の有効径Ｂとが等しく設定されているため、弁駆動体９４０に作用する冷媒圧力の影響が実質的にキャンセルされる。このため、冷媒圧力の変化によりモータユニット１０２に過度な負荷がかかることがなく、弁開度の制御を安定に行うことができる。
【０１８８】
以上のように構成された制御弁３０９は、モータユニット１０２の駆動制御によってその弁開度を調整可能なステッピングモータ作動式の制御弁として機能する。すなわち、車両用冷暖房装置の運転状態に応じて比例弁３５を閉弁状態とし、比例弁３６を全開状態とする場合、図示の状態とされる。制御弁３０９は、例えば冷房運転時、特殊暖房運転時などにおいてこのような状態をとる。
【０１８９】
一方、比例弁３５または比例弁３６の開度を調整する場合、図示の状態からロータ１７２を一方向に回転駆動（正転）する。それにより、ロータ１７２とともに回転する弁作動体１３４がねじ機構によって上昇し、弁駆動体９４０（つまり第１弁体９５０および第２弁体９５２）を吊り上げるようにして変位させ、比例弁３５が開弁状態となる。このとき、いずれか一方の開度を小さくしてその開度を制御することにより、その小さくした側の弁を流れる冷媒の流量を調整することができる。このとき、開度が大きくなる側の弁は、その開度が大きくなっても冷媒の流量は飽和状態となり、全開状態を維持する。
【０１９０】
なお、本実施形態では、比例弁３６がいわゆるスプール弁となっているため、第２弁体９５２が弁孔９２０に挿通され始めたタイミングでロータ１７２を停止制御することで、第２弁体９５２を区画部材１２５に突き当てることなく停止させることができる。また、比例弁３５の閉弁と同時にロータ１７２が停止しなくとも、スプリング９６０が押し縮められて弁作動体１３４が伝達ロッド９３６に対して相対変位することで、弁座部材９３７に過度な面圧がかかることが防止される。
【０１９１】
なお、本実施形態では図示のように、比例弁３５については弁座部材９３７を配置して閉弁時のシール性を厳密に確保するのに対し、比例弁３６についてはそのような構成としていない。これは、図１４（Ｂ）に示したように、比例弁３６を閉弁させるのは通常暖房運転時のみであるところ、その場合には図示のように蒸発器７が休止状態にあり、また、比例弁３１および比例弁３３が閉弁状態であるため、比例弁３６には実質的に冷媒が流れ込んでこないためである。また、この運転は室外熱交換器５が低温状態で低圧となるときに行われるため、室外熱交換器５側からの逆流の心配も少ないためである。
【０１９２】
このように、比例弁３５と比例弁３６は、共用のモータユニット１０２により駆動され、一方の開度の制御状態において他方の全開状態が維持される。それにより、複合弁でありながら、その一方の比例弁の開度を正確に制御することが可能となっている。
【０１９３】
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。
【０１９４】
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。
【０１９５】
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、冷却水（ブラインなどでもよい）を利用して熱交換を行うものでもよい。例えば図１における第１制御弁４と第２制御弁６との間に熱交換器を設ける一方、車室内に温水ヒータ等の放熱器を配置し、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。より具体的には、車室内のダクトにおける蒸発器７の下流側に温水ヒータを設け、補助凝縮器と温水ヒータとの間には、冷凍サイクルとは別の温水循環路を設けてもよい。補助凝縮器は、冷凍サイクルを流れる冷媒と、温水循環路を流れる冷却水との熱交換を行う。温水循環路には、その冷却水を循環させるためのポンプや、補助的に駆動されるＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータなどを設けてもよい。このようにすれば、圧縮機２から第１制御弁４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循環させることが可能となる。
【０１９６】
上記実施形態では、上記冷凍サイクルを電気自動車の冷暖房装置に適用する例を示したが、内燃機関を搭載した自動車や、内燃機関と電動機を搭載したハイブリッド式の自動車の冷暖房装置に適用することが可能であることは言うまでもない。さらに、車両以外の冷暖房装置に適用することも可能である。
【符号の説明】
【０１９７】
２ 圧縮機、 ３ 補助凝縮器、 ４ 第１制御弁、 ５ 室外熱交換器、 ６ 第２制御弁、 ７ 蒸発器、 ８ アキュムレータ、 ９ 第３制御弁、 １０ 内部熱交換器、 １２ 温水ヒータ、 ３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８ 比例弁、 ４１ 第１共用通路、 ４２ 第２共用通路、 ５１，５２ 比例弁、 １００ 車両用冷暖房装置、 １０２ モータユニット、 １３４ 弁作動体、 １３６ 伝達部材、 １３８ 弁体、 １４０ 弁駆動体、 １５３ 第１弁体、 １５４ 共用弁体、 １５５ 第２弁体、 １７２ ロータ、 １７３ ステータ、 ２００ 車両用冷暖房装置、 ２０１ 弁本体、 ２０２ モータユニット、 ２０６ 第２制御弁、 ３０１，５０１，６０１，７０１，８０１，９０１ 弁本体。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
前記補助凝縮器と前記室外凝縮器を前記圧縮機に対して直列につなぐ直列循環通路と、前記補助凝縮器と前記室外凝縮器を前記圧縮機に対して並列につなぐ並列循環通路との一方を開放して他方を遮断することにより冷媒循環状態を切替可能な循環切替装置と、
を備えることを特徴とする車両用冷暖房装置。
【請求項２】
前記圧縮機から吐出された冷媒が前記室外凝縮器、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、
前記圧縮機から吐出された冷媒が前記補助凝縮器、前記室外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２冷媒循環通路と、
前記圧縮機から吐出された冷媒が前記補助凝縮器、前記室内蒸発器を順次経由して前記圧縮機に戻るように循環可能な第３冷媒循環通路と、
前記第３冷媒循環通路における前記補助凝縮器の下流側位置と、前記第１冷媒循環通路における前記室外凝縮器の上流側位置とを接続するバイパス通路と、
前記バイパス通路に設けられた第１弁と、
前記第１冷媒循環通路における前記バイパス通路との接続点の上流側位置に設けられた第２弁と、を備え、
前記循環切替装置は、前記第１弁を開閉させることにより前記直列循環通路を開放または遮断し、前記第２弁を開閉させることにより前記並列循環通路を開放または遮断することを特徴とする請求項１に記載の車両用冷暖房装置。
【請求項３】
前記第３冷媒循環通路における前記補助凝縮器の上流側位置に設けられた第３弁と、
前記第３冷媒循環通路における前記バイパス通路との接続点の下流側位置に設けられた第４弁と、を備え、
前記循環切替装置は、前記第２弁および前記第４弁を閉弁させた状態で前記第１弁および前記第３弁を開弁させることにより前記直列循環通路を開放し、前記第１弁を閉弁させた状態で前記第２弁、前記第３弁および前記第４弁を開弁させることにより前記並列循環通路を開放することを特徴とする請求項２に記載の車両用冷暖房装置。
【請求項４】
前記第１弁、前記第２弁および前記第３弁を収容する共用のボディと、前記第１弁、前記第２弁および前記第３弁を開閉駆動する共用のステッピングモータとを有する複合弁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５】
前記室内蒸発器を通過した冷媒および前記室外蒸発器を通過した冷媒を気液分離して溜めおき、その気相部の冷媒を前記圧縮機に向けて導出するアキュムレータと、
前記室外凝縮器および前記補助凝縮器の下流側に配設され、各凝縮器から導入された冷媒を膨張させて前記室内蒸発器に導出可能な膨張装置と、
前記アキュムレータから前記圧縮機に送られる冷媒と、各凝縮器から前記膨張装置に送られる冷媒との熱交換を行う内部熱交換器と、
前記圧縮機から吐出された冷媒が前記室外凝縮器、前記室内蒸発器および前記アキュムレータ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、
前記圧縮機から吐出された冷媒が前記補助凝縮器、前記室外蒸発器および前記アキュムレータ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、
前記圧縮機から吐出された冷媒が前記補助凝縮器、前記室内蒸発器および前記アキュムレータ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、
を備え、
前記アキュムレータと前記圧縮機とをつなぐ通路が、前記第１冷媒循環通路、前記第２冷媒循環通路および前記第３冷媒循環通路の共用の第１共用通路として構成され、
前記室外凝縮器と前記室内蒸発器とをつなぐ通路と、前記補助凝縮器と前記室内蒸発器とをつなぐ通路とが、その下流側部分において共用の第２共用通路を有し、
前記内部熱交換器は、前記第１共用通路と前記第２共用通路を挿通して両共用通路を流れる冷媒の熱交換を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両用冷暖房装置。
【請求項６】
前記第２弁と前記第３弁を収容する共用のボディと、前記第２弁と前記第３弁を開閉駆動する共用のステッピングモータとを有する第１の複合弁と、
前記第１弁と前記第４弁を収容する共用のボディと、前記第１弁と前記第４弁を開閉駆動する共用のステッピングモータとを有する第２の複合弁と、
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７】
前記第１冷媒循環通路における前記室外凝縮器の下流側位置に設けられた第５弁と、
前記第２冷媒循環通路における前記補助凝縮器の下流側位置に設けられた第６弁と、
をさらに備え、
前記第５弁と前記第６弁を収容する共用のボディと、前記第５弁と前記第６弁を開閉駆動する共用のステッピングモータとを有する第３の複合弁を備えることを特徴とする請求項６に記載の車両用冷暖房装置。
【請求項８】
前記第１冷媒循環通路における前記室内蒸発器の下流側位置に設けられた第７弁と、
前記第２冷媒循環通路における前記室外蒸発器の下流側位置に設けられた第８弁と、
をさらに備え、
前記第７弁と前記第８弁を収容する共用のボディと、前記第７弁と前記第８弁を開閉駆動する共用のステッピングモータとを有する第４の複合弁を備えることを特徴とする請求項７に記載の車両用冷暖房装置。
【請求項１】
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、
前記補助凝縮器と前記室外凝縮器を前記圧縮機に対して直列につなぐ直列循環通路と、前記補助凝縮器と前記室外凝縮器を前記圧縮機に対して並列につなぐ並列循環通路との一方を開放して他方を遮断することにより冷媒循環状態を切替可能な循環切替装置と、
を備えることを特徴とする車両用冷暖房装置。
【請求項２】
前記圧縮機から吐出された冷媒が前記室外凝縮器、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、
前記圧縮機から吐出された冷媒が前記補助凝縮器、前記室外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２冷媒循環通路と、
前記圧縮機から吐出された冷媒が前記補助凝縮器、前記室内蒸発器を順次経由して前記圧縮機に戻るように循環可能な第３冷媒循環通路と、
前記第３冷媒循環通路における前記補助凝縮器の下流側位置と、前記第１冷媒循環通路における前記室外凝縮器の上流側位置とを接続するバイパス通路と、
前記バイパス通路に設けられた第１弁と、
前記第１冷媒循環通路における前記バイパス通路との接続点の上流側位置に設けられた第２弁と、を備え、
前記循環切替装置は、前記第１弁を開閉させることにより前記直列循環通路を開放または遮断し、前記第２弁を開閉させることにより前記並列循環通路を開放または遮断することを特徴とする請求項１に記載の車両用冷暖房装置。
【請求項３】
前記第３冷媒循環通路における前記補助凝縮器の上流側位置に設けられた第３弁と、
前記第３冷媒循環通路における前記バイパス通路との接続点の下流側位置に設けられた第４弁と、を備え、
前記循環切替装置は、前記第２弁および前記第４弁を閉弁させた状態で前記第１弁および前記第３弁を開弁させることにより前記直列循環通路を開放し、前記第１弁を閉弁させた状態で前記第２弁、前記第３弁および前記第４弁を開弁させることにより前記並列循環通路を開放することを特徴とする請求項２に記載の車両用冷暖房装置。
【請求項４】
前記第１弁、前記第２弁および前記第３弁を収容する共用のボディと、前記第１弁、前記第２弁および前記第３弁を開閉駆動する共用のステッピングモータとを有する複合弁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５】
前記室内蒸発器を通過した冷媒および前記室外蒸発器を通過した冷媒を気液分離して溜めおき、その気相部の冷媒を前記圧縮機に向けて導出するアキュムレータと、
前記室外凝縮器および前記補助凝縮器の下流側に配設され、各凝縮器から導入された冷媒を膨張させて前記室内蒸発器に導出可能な膨張装置と、
前記アキュムレータから前記圧縮機に送られる冷媒と、各凝縮器から前記膨張装置に送られる冷媒との熱交換を行う内部熱交換器と、
前記圧縮機から吐出された冷媒が前記室外凝縮器、前記室内蒸発器および前記アキュムレータ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、
前記圧縮機から吐出された冷媒が前記補助凝縮器、前記室外蒸発器および前記アキュムレータ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、
前記圧縮機から吐出された冷媒が前記補助凝縮器、前記室内蒸発器および前記アキュムレータ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、
を備え、
前記アキュムレータと前記圧縮機とをつなぐ通路が、前記第１冷媒循環通路、前記第２冷媒循環通路および前記第３冷媒循環通路の共用の第１共用通路として構成され、
前記室外凝縮器と前記室内蒸発器とをつなぐ通路と、前記補助凝縮器と前記室内蒸発器とをつなぐ通路とが、その下流側部分において共用の第２共用通路を有し、
前記内部熱交換器は、前記第１共用通路と前記第２共用通路を挿通して両共用通路を流れる冷媒の熱交換を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の車両用冷暖房装置。
【請求項６】
前記第２弁と前記第３弁を収容する共用のボディと、前記第２弁と前記第３弁を開閉駆動する共用のステッピングモータとを有する第１の複合弁と、
前記第１弁と前記第４弁を収容する共用のボディと、前記第１弁と前記第４弁を開閉駆動する共用のステッピングモータとを有する第２の複合弁と、
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７】
前記第１冷媒循環通路における前記室外凝縮器の下流側位置に設けられた第５弁と、
前記第２冷媒循環通路における前記補助凝縮器の下流側位置に設けられた第６弁と、
をさらに備え、
前記第５弁と前記第６弁を収容する共用のボディと、前記第５弁と前記第６弁を開閉駆動する共用のステッピングモータとを有する第３の複合弁を備えることを特徴とする請求項６に記載の車両用冷暖房装置。
【請求項８】
前記第１冷媒循環通路における前記室内蒸発器の下流側位置に設けられた第７弁と、
前記第２冷媒循環通路における前記室外蒸発器の下流側位置に設けられた第８弁と、
をさらに備え、
前記第７弁と前記第８弁を収容する共用のボディと、前記第７弁と前記第８弁を開閉駆動する共用のステッピングモータとを有する第４の複合弁を備えることを特徴とする請求項７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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【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１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−２２９００９（Ｐ２０１２−２２９００９Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７８０４９（Ｐ２０１１−１７８０４９）
【出願日】平成２３年８月１６日（２０１１．８．１６）
【出願人】（０００１３３６５２）株式会社テージーケー (280)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１６日（２０１１．８．１６）
【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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