(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空調用のダクト（１）内に室内蒸発器（１１）と室内凝縮器（１２）とを備え、前記室内蒸発器（１１）と前記室内凝縮器（１２）と室外熱交換器（２１）とに圧縮機（２０）からの冷媒を流すヒートポンプサイクルによる熱交換を行う車両用空調装置であって、
前記室外熱交換器（２１）の入口側と前記室内凝縮器（１２）の間に設けられた弁手段（２５）、
前記弁手段（２５）によって開閉される前記冷媒の流路に対して並列に前記冷媒の流れを絞る流路が設けられた暖房用絞り手段（２６）、
前記室外熱交換器（２１）の出口側に連通したコモン流路（５０）が設けられた三方弁（３０）、
前記コモン流路（５０）からの前記冷媒が、前記三方弁（３０）を介して冷房運転時に流れる第１切替流路（５５）、及び
前記コモン流路（５０）からの前記冷媒が、前記三方弁（３０）を介して暖房運転時に流れる第２切替流路（５６）を備え、
前記弁手段（２５）、前記暖房用絞り手段（２６）、前記三方弁（３０）の３つの機器および前記第１切替流路（５５）と前記第２切替流路（５６）とをボディ（４０）内に収納して統合弁から成る冷媒流路切替制御弁（４１）を構成し、
前記三方弁（３０）を前記弁手段（２５）の開閉に伴って圧力が変化することにより弁作動が切り替わる差圧弁で構成したことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記ボディ（４０）と前記室外熱交換器（２１）との接続は、前記室外熱交換器（２１）に装着された接続部と前記ボディ（４０）側に設けられた接続部とを凹凸嵌合させて形成した前記室外熱交換器（２１）の入口側の第１ジョイント部（７１）と、前記室外熱交換器（２１）の出口側の第２ジョイント部（７２）とで行い、前記第１ジョイント部（７１）が前記弁手段（２５）側に設けられ、前記第２ジョイント部（７２）が前記コモン流路（５０）側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
空調用のダクト（１）内に室内蒸発器（１１）と室内凝縮器（１２）とを備え、前記室内蒸発器（１１）と前記室内凝縮器（１２）と室外熱交換器（２１）とに圧縮機（２０）からの冷媒を流すヒートポンプサイクルによる熱交換を行う車両用空調装置であって、
前記室外熱交換器（２１）の入口側と前記室内凝縮器（１２）の間に設けられた弁手段（２５）、
前記弁手段（２５）によって開閉される前記冷媒の流路に対して並列に前記冷媒の流れを絞る流路が設けられた暖房用絞り手段（２６）、
前記室外熱交換器（２１）の出口側に連通したコモン流路（５０）が設けられた三方弁（３０）、
前記コモン流路（５０）からの前記冷媒が、前記三方弁（３０）を介して冷房運転時に流れる第１切替流路（５５）、及び
前記コモン流路（５０）からの前記冷媒が、前記三方弁（３０）を介して暖房運転時に流れる第２切替流路（５６）を備え、
前記弁手段（２５）、前記暖房用絞り手段（２６）、前記三方弁（３０）の３つの機器および前記第１切替流路（５５）と前記第２切替流路（５６）とをボディ（４０）内に収納して統合弁から成る冷媒流路切替制御弁（４１）を構成し、
前記ボディ（４０）内に前記室内凝縮器（１２）からの前記冷媒が流れ込む弁手段入口側流路（４４）と、前記室外熱交換器（２１）に前記冷媒を流し込む弁手段出口側流路（４５）とが形成され、
前記弁手段（２５）は、前記弁手段入口側流路（４４）と前記弁手段出口側流路（４５）との間に介在し、
前記弁手段出口側流路（４５）から前記室外熱交換器（２１）を経由した前記冷媒が導かれる前記コモン流路（５０）を前記ボディ（４０）内に有し、
前記コモン流路（５０）に連通する前記三方弁（３０）内のコモン室（５１）の一方側に前記コモン流路（５０）と前記室内蒸発器（１１）側とを接続する前記第１切替流路（５５）を有し、前記コモン室（５１）の他方側に前記圧縮機（２０）側に戻る前記冷媒の流路を成す前記第２切替流路（５６）を有することを特徴とする車両用空調装置。
【請求項４】
前記三方弁（３０）は、前記第１切替流路（５５）と前記第２切替流路（５６）との間を往復動する往復弁体（６０）を有し、
前記往復弁体（６０）の動きに応じて、前記三方弁（３０）は前記コモン流路（５０）を前記第１切替流路（５５）と前記第２切替流路（５６）のいずれかに連通させ、
前記三方弁（３０）は、前記弁手段入口側流路（４４）から前記往復弁体（６０）の一方側に圧力導入路（４２）を介して導入された圧力と前記コモン流路（５０）の圧力との差圧で往復動する差圧弁から構成されていることを特徴とする請求項３に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記弁手段入口側流路（４４）から前記往復弁体（６０）の一方側に導入された圧力は、前記ボディ（４０）内に形成された前記圧力導入路（４２）を介して導入されることを特徴とする請求項４に記載の車両用空調装置。
【請求項６】
前記三方弁（３０）は、前記往復弁体（６０）の一方側に導入された圧力と前記コモン流路（５０）の圧力との差圧と、前記往復弁体（６０）の他方側に設けられたばね部材（６３）の弾性力とで、前記往復弁体（６０）が往復動することによって前記往復弁体（６０）の一部が第１弁座（６５）及び第２弁座（６６）に当接する一対のポペット弁部を有することを特徴とする請求項５に記載の車両用空調装置。
【請求項７】
前記一対のポペット弁部は、前記一対のポペット弁部のうちの一方のポペット弁部と、該一方のポペット弁部に一端が固定された連結部材（６０ｃ）とを有し、前記一対のポペット弁部のうちの他方のポペット弁部に前記連結部材（６０ｃ）の他端が挿入され、前記連結部材（６０ｃ）を介して前記一対のポペット弁部が少なくとも所定方向に連動することを特徴とする請求項６に記載の車両用空調装置。
【請求項８】
前記暖房用絞り手段（２６）は、前記弁手段（２５）と並列に形成された細径流路から成り、該細径流路は、前記弁手段内を前記冷媒が流れる流路よりも細径の前記ボディ（４０）内に形成された流路からなることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
【請求項９】
前記弁手段（２５）によって開閉される前記冷媒の流路に対して並列に前記冷媒の流れを絞る流路が設けられた前記暖房用絞り手段（２６）は、前記弁手段（２５）を完全に閉弁せずに微小隙間を残して閉弁動作する前記弁手段（２５）閉弁後の隙間流路からなることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
【請求項１０】
前記微小隙間を残して閉弁する前記弁手段は、前記微小隙間の大きさである前記閉弁後の弁の開度を調整できる弁手段からなることを特徴とする請求項９に記載の車両用空調装置。
【請求項１１】
前記閉弁動作後の弁の開度を調整できる弁手段（２５）は電動弁からなることを特徴とする請求項１０に記載の車両用空調装置。
【請求項１２】
前記ヒートポンプサイクルは、更にアキュムレータ（３５）と冷房用絞り（３１）と第１切替配管（５５ａ）と第２切替配管（５６ａ）とを有し、前記コモン流路（５０）からの前記冷媒を冷房運転時に流す前記第１切替流路（５５）は、前記第１切替配管（５５ａ）と前記冷房用絞り（３１）とを介して前記室内蒸発器（１１）に前記冷媒を流し、暖房運転時に冷媒を流す前記第２切替流路（５６）は、前記第２切替配管（５６ａ）と前記アキュムレータ（３５）とを介して前記圧縮機（２０）に前記冷媒を戻すことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の車両用空調装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内熱交換器と室外熱交換器とを有し、室内を暖房または冷房し、冷媒の流れる経路を切り替える弁機構を一体化した車両用空調装置に関する。特に、室外用熱交換器に弁機構を一体的に取り付けた車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用空調システムにおいて、暖房の熱源にエンジン廃熱を利用するのが一般的であったが、近年、暖房に使用できる廃熱が少ないハイブリッド車、電気自動車（以下、ＥＶ車という）の開発が盛んになってきており、特にＥＶ車では、暖房で使用できる廃熱は、僅少である。そのため、ヒートポンプシステムを利用した車両用空調装置が増加している傾向にある。
【０００３】
このヒートポンプシステムを利用した車両用空調装置として特許文献１に記載の空調装置が知られている。この公知の空調装置は、自動車車室内の空調を行う自動車用空調装置に関するものである。
【０００４】
この自動車用空調装置は、エンジン冷却水が充分な熱源とならないようなエンジンを備えた自動車、または電気自動車の如く余剰熱源を全く有さない自動車において、冷凍サイクルを構成する凝縮及び蒸発に伴う熱の変動を巧みに利用して、望ましい空調を行えるようにするものである。
【０００５】
そして、ダクト内に配置される熱交換器を、加熱器と室内蒸発器とでその機能を特定しておくことで、単一の熱交換器が加熱器としての機能を果たしたり、室内蒸発器としての機能を果たしたりすることがないようにしている。すなわち、この特許文献１の装置では空気調和の各運転条件の切り替え時においても、多量の水分が蒸発して窓ガラスの曇り等を起すことがないように成されている。
【０００６】
また、圧縮機を電動モータにより駆動することで、圧縮機容量を可変制御できるようにし、この圧縮機吐出容量と、加熱器による空気の再加熱とを適宜コントロールすることで、空調を小動力で効率的に行えるようにしている。
【０００７】
また、ダクト内に配置された加熱器及び室内蒸発器の能力を補完すべく室外熱交換器を設け、この室外熱交換器への冷媒流れを制御することで、冷房運転もしくは暖房運転をより効率的に行えるようにしている。
【０００８】
更に、ダクト内に配置された室内蒸発器及び加熱器をバイパスして流れる空気流れをダンパで可変制御することで、冷房運転、及び暖房運転をより一層効果的に行えるようにしている。
【０００９】
より具体的には、図１４に示す公知の冷媒回路図のように、ダクト１内には冷凍サイクルを構成する室内蒸発器１１が配置されている。そして、この室内蒸発器１１の下流側には、同じく冷凍サイクルを構成する室内凝縮器１２が配置されている。
【００１０】
なお、室内蒸発器１１は空調空気と熱交換時空気中より気化熱を奪って空気の冷却を行い、冷却器として作動する。一方、室内凝縮器１２は熱交換時空気中に凝縮熱を放出して空気の加熱を行い、加熱器として作動する。
【００１１】
また、冷凍サイクルは、図示しない電気モータにより駆動され冷媒を圧縮吐出する圧縮機２０を備える。圧縮機２０より吐出された高温高圧の冷媒は、室外熱交換器２１で凝縮する。上述のダクト１内の室内凝縮器１２は、室外熱交換器２１と弁手段２５をなす電磁弁及び暖房用絞り２６を介して冷媒配管によって結ばれている。
【００１２】
室外熱交換器２１から流出した冷媒は、一方は、冷房用絞り３１をなすキャピラリーチューブを介してダクト１内の室内蒸発器１１の入口に導かれ、他方は、下流側電磁弁３２を介してアキュムレータ３５とダクト１内の室内蒸発器１１の出口に導かれる。
【００１３】
また、エアミックスダンパ１６を用いてダクト１内の室内凝縮器１２の能力を切り替えるようにしている。即ち、暖房時にはエアミックスダンパ１６によって、空気がダクト１内の室内凝縮器１２へ流入するようにしている。
【００１４】
一方、冷房時には原則としてエアミックスダンパ１６が破線のように閉じ、空気が室内凝縮器１２へ流れないようにしている。ただ、冷房時であっても吹出温度を可変するダンパとしてエアミックスダンパ１６が作動し、必要吹出温度に応じてエアミックスダンパ１６の開度が制御され、一部空気を室内凝縮器１２で加熱するよう作動する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特許第３５３８８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
発明者は、この公知の車両空調装置を使用してＥＶ車用の空調装置を開発したが、開発過程において、図１４の室外熱交換器２１と室内蒸発器１１との間の冷房用絞り３１をなすキャピラリーチューブに至る配管経路及び室外熱交換器２１とアキュムレータ３５間の下流側電磁弁３２を図１のように三方弁３０に置き換えた。
【００１７】
これは、熱効率を考慮した場合に、暖房時に冷房用絞り３１をなすキャピラリーチューブを介して室内蒸発器１１に漏れる冷媒を完全に遮断したいためである。
【００１８】
上記特許文献１の技術から開発過程において案出した図１の空調装置は、室外熱交換器２１の周辺に三方弁３０、弁手段２５を成す電磁弁、及び暖房用絞り２６を必要としている。これらの機器が分散して取り付けられると、取り付け作業、配管作業に時間がかかり、好ましくない。よって、更なる工夫を必要とした。また、弁手段２５を成す電磁弁の制御と共に三方弁３０も制御しなければならないため、電気配線も複雑になる。
【００１９】
本発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目して成されたものであり、その目的は、配管本数を削減し、取り付け作業、及び配管作業が容易な車両用空調装置を提供することにある。
【００２０】
従来技術として列挙された特許文献の記載内容は、この明細書に記載された技術的要素の説明として、参照によって導入ないし援用することができる。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
本発明は上記目的を達成するために、下記の技術的手段を採用する。すなわち、請求項１に記載の発明では、空調用のダクト（１）内に室内蒸発器（１１）と室内凝縮器（１２）とを備え、室内蒸発器（１１）と室内凝縮器（１２）と室外熱交換器（２１）とに圧縮機（２０）からの冷媒を流すヒートポンプサイクルによる熱交換を行う車両用空調装置であって、室外熱交換器（２１）の入口側と室内凝縮器（１２）の間に設けられた弁手段（２５）、弁手段（２５）によって開閉される冷媒の流路に対して並列に冷媒の流れを絞る流路が設けられた暖房用絞り手段（２６）、室外熱交換器（２１）の出口側に連通したコモン流路（５０）が設けられた三方弁（３０）、コモン流路（５０）からの冷媒が、三方弁（３０）を介して冷房運転時に流れる第１切替流路（５５）、及びコモン流路（５０）からの冷媒が、三方弁（３０）を介して暖房運転時に流れる第２切替流路（５６）を備え、弁手段（２５）、暖房用絞り手段（２６）、三方弁（３０）の３つの機器および第１切替流路（５５）と第２切替流路（５６）とをボディ（４０）内に収納して統合弁から成る冷媒流路切替制御弁（４１）を構成し、三方弁（３０）を弁手段（２５）の開閉に伴って圧力が変化することにより弁作動が切り替わる差圧弁で構成したことを特徴とする。
【００２２】
この発明によれば、弁手段（２５）、暖房用絞り手段（２６）、三方弁（３０）の３つの機器が、ボディ（４０）内に収納されて一体化されているため、冷媒配管はボディ（４０）に接続すれば良く、個々の機器に接続しなくても良いため、取り付け作業、及び配管作業が容易になる。更に、三方弁（３０）を差圧弁で構成したから、三方弁（３０）のための電気配線が不要となり、配線作業も簡素化できる。
【００２５】
請求項２に記載の発明では、ボディ（４０）と室外熱交換器（２１）との接続は、室外熱交換器（２１）に装着された接続部とボディ（４０）側に設けられた接続部とを凹凸嵌合させて形成した室外熱交換器（２１）の入口側の第１ジョイント部（７１）と、室外熱交換器（２１）の出口側の第２ジョイント部（７２）とで行い、第１ジョイント部（７１）が弁手段（２５）側に設けられ、第２ジョイント部（７２）がコモン流路（５０）側に設けられていることを特徴とする。
【００２６】
この発明によれば、ボディ（４０）と室外熱交換器（２１）との接続に配管を必要とせず、単にボディ（４０）を直接的に室外熱交換器（２１）に接合するだけでよいから、配管接続が不要となり、組み立て作業を簡素化できる。
【００２７】
請求項３に記載の発明では、空調用のダクト（１）内に室内蒸発器（１１）と室内凝縮器（１２）とを備え、室内蒸発器（１１）と室内凝縮器（１２）と室外熱交換器（２１）とに圧縮機（２０）からの冷媒を流すヒートポンプサイクルによる熱交換を行う車両用空調装置であって、室外熱交換器（２１）の入口側と室内凝縮器（１２）の間に設けられた弁手段（２５）、弁手段（２５）によって開閉される冷媒の流路に対して並列に冷媒の流れを絞る流路が設けられた暖房用絞り手段（２６）、室外熱交換器（２１）の出口側に連通したコモン流路（５０）が設けられた三方弁（３０）、コモン流路（５０）からの冷媒が、三方弁（３０）を介して冷房運転時に流れる第１切替流路（５５）、及びコモン流路（５０）からの冷媒が、三方弁（３０）を介して暖房運転時に流れる第２切替流路（５６）を備え、弁手段（２５）、暖房用絞り手段（２６）、三方弁（３０）の３つの機器および第１切替流路（５５）と第２切替流路（５６）とをボディ（４０）内に収納して統合弁から成る冷媒流路切替制御弁（４１）を構成し、
ボディ（４０）内に室内凝縮器（１２）からの冷媒が流れ込む弁手段入口側流路（４４）と、室外熱交換器（２１）に冷媒を流し込む弁手段出口側流路（４５）とが形成され、弁手段（２５）は、弁手段入口側流路（４４）と弁手段出口側流路（４５）との間に介在し、弁手段出口側流路（４５）から室外熱交換器（２１）を経由した冷媒が導かれるコモン流路（５０）をボディ（４０）内に有し、コモン流路（５０）に連通する三方弁（３０）内のコモン室（５１）の一方側にコモン流路（５０）と室内蒸発器（１１）側とを接続する第１切替流路（５５）を有し、コモン室（５１）の他方側に圧縮機（２０）側に戻る冷媒の流路を成す第２切替流路（５６）を有することを特徴とする。
【００２８】
この発明によれば、弁手段（２５）は、ボディ（４０）内の弁手段入口側流路（４４）と弁手段出口側流路（４５）との間に介在し、三方弁（３０）は、弁手段出口側流路（４５）から室外熱交換器（２１）を経由した冷媒が導かれるコモン流路（５０）をボディ（４０）内に有し、コモン流路（５０）に連通する三方弁（３０）内のコモン室（５１）の一方側にコモン流路（５０）と室内蒸発器（１１）側とを接続する第１切替流路（５５）を有し、コモン室（５１）の他方側に第２切替流路（５６）を有するから、ボディ（４０）内に弁手段（２５）と三方弁（３０）を組み込み、かつ冷媒流路を切替えることができる。
【００２９】
請求項４に記載の発明では、三方弁（３０）は、第１切替流路（５５）と第２切替流路（５６）との間を往復動する往復弁体（６０）を有し、往復弁体（６０）の動きに応じて、三方弁（３０）はコモン流路（５０）を第１切替流路（５５）と第２切替流路（５６）のいずれかに連通させ、三方弁（３０）は、弁手段入口側流路（４４）から往復弁体（６０）の一方側に圧力導入路（４２）を介して導入された圧力とコモン流路（５０）の圧力との差圧で往復動する差圧弁から構成されていることを特徴とする。
【００３０】
この発明によれば、往復弁体（６０）は弁手段入口側流路（４４）から往復弁体（６０）の一方側に導入された圧力とコモン流路（５０）の圧力との差圧で往復動する。つまり、三方弁（３０）は差圧弁から構成されている。このため、三方弁（３０）を制御するための専用の電気配線が不要となり、配線作業が簡単になる。
【００３１】
請求項５に記載の発明では、弁手段入口側流路（４４）から往復弁体（６０）の一方側に導入された圧力は、ボディ（４０）内に形成された圧力導入路（４２）を介して導入されることを特徴とする。
【００３２】
この発明によれば、三方弁（３０）を差圧弁として構成するための、弁手段入口側流路（４４）から往復弁体（６０）の一方側に導入される圧力を、ボディ（４０）内に形成された圧力導入路（４２）によって導いているから、三方弁（３０）を制御するための専用の電気配線が不要となり、配管上に圧力導入路（４２）を別途設ける場合に比べ小型化することができる。
【００３３】
請求項６に記載の発明では、三方弁（３０）は、往復弁体（６０）の一方側に導入された圧力とコモン流路（５０）の圧力との差圧と、往復弁体（６０）の他方側に設けられたばね部材（６３）の弾性力とで、往復弁体（６０）が往復動することによって往復弁体（６０）の一部が第１弁座（６５）及び第２弁座（６６）に当接する一対のポペット弁部を有することを特徴とする。
【００３４】
この発明によれば、三方弁（３０）は、往復弁体（６０）の一方側に導入された圧力とコモン流路（５０）の圧力との差圧と、ばね部材（６３）の弾性力とで往復動する一対のポペット弁部を有するから、スプール弁で構成する場合に比較すると、往復動のストロークを短くすることができ、三方弁（３０）部分を小型に構成できる。
【００３５】
請求項７に記載の発明では、一対のポペット弁部は、一対のポペット弁部のうちの一方のポペット弁部と、該一方のポペット弁部に一端が固定された連結部材（６０ｃ）とを有し、一対のポペット弁部のうちの他方のポペット弁部に連結部材（６０ｃ）の他端が挿入され、連結部材（６０ｃ）を介して一対のポペット弁部が少なくとも所定方向に連動することを特徴とする。
【００３６】
この発明によれば、連結部材（６０ｃ）が一対のポペット弁部のうちの他方のポペット弁部に挿入され、この連結部材（６０ｃ）を介して一対のポペット弁部が連動するから、往復弁体（６０）の一方側に導入された圧力とコモン流路（５０）の圧力との差圧と、往復弁体（６０）の他方側に設けられたばね部材（６３）の弾性力とで一対のポペット弁部が連動する三方弁（３０）を構成することができる。
【００３７】
請求項８に記載の発明では、暖房用絞り手段（２６）は、弁手段（２５）と並列に形成された細径流路から成り、該細径流路は、弁手段内を冷媒が流れる流路よりも細径のボディ（４０）内に形成された流路からなることを特徴とする。
【００３８】
この発明によれば、弁手段（２５）は、弁手段入口側流路（４４）と弁手段出口側流路（４５）との間に介在し、暖房用絞り手段（２６）はボディ（４０）内に形成された細径流路からなるから、ボディ（４０）内に暖房用絞り手段（２６）を作り込むことができ、配管上に暖房用絞り手段を別途形成する場合に比べると、小型化することができる。
【００３９】
請求項９に記載の発明では、弁手段（２５）によって開閉される冷媒の流路に対して並列に冷媒の流れを絞る流路が設けられた暖房用絞り手段（２６）は、弁手段（２５）を完全に閉弁せずに微小隙間を残して閉弁動作する弁手段（２５）閉弁後の隙間流路からなることを特徴とする。
【００４０】
この発明によれば、暖房用絞り手段（２６）を弁手段（２５）の閉弁後の漏れ流路となる隙間流路から形成するから、特別に暖房用絞り手段を弁手段（２５）の外部に形成する場合に比し、製造コストを削減し易い。
【００４１】
請求項１０に記載の発明では、微小隙間を残して閉弁する弁手段は、微小隙間の大きさである閉弁後の弁の開度を調整できる弁手段からなることを特徴とする。
【００４２】
この発明によれば、微小隙間の大きさである弁の開度を調整できるから、冷媒サイクルの運転状態に適した開度に暖房用絞り手段（２６）の絞り開度を設定することができる。
【００４３】
請求項１１に記載の発明では、閉弁動作後の弁の開度を調整できる弁手段（２５）は電動弁からなることを特徴とする。
【００４４】
この発明によれば、暖房用絞り手段（２６）の絞り開度を、冷媒サイクルの運転状態に適した開度に、電動弁からなる弁手段（２５）で容易に設定することができる。
【００４５】
請求項１２に記載の発明では、ヒートポンプサイクルは、更にアキュムレータ（３５）と冷房用絞り（３１）と第１切替配管（５５ａ）と第２切替配管（５６ａ）とを有し、コモン流路（５０）からの冷媒を冷房運転時に流す第１切替流路（５５）は、第１切替配管（５５ａ）と冷房用絞り（３１）とを介して室内蒸発器（１１）に冷媒を流し、暖房運転時に冷媒を流す第２切替流路（５６）は、第２切替配管（５６ａ）とアキュムレータ（３５）とを介して圧縮機（２０）に冷媒を戻すことを特徴とする。
【００４６】
この発明によれば、第１切替流路（５５）を介して冷房運転を行うことができ、第２切替流路（５６）を介して暖房運転を行うことができる。
【００４７】
なお、特許請求の範囲および上記各手段に記載の括弧内の符号ないし説明は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を分かり易く示す一例であり、発明の内容を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１実施形態及び開発段階としてのＥＶ車用のヒートポンプサイクルを使用した車両用空調装置における冷媒回路図である。
【図２】図１の冷媒配管図を更に詳細に書いた実体冷媒配管図である。
【図３】図２に示したボディ内に収納された弁手段をなす電磁弁、絞り手段を成す暖房用絞り、及び三方弁から成る冷房状態での冷媒流路切替制御弁の具体的構成を示した一部断面図である。
【図４】図３の電磁弁が閉弁し室外熱交換器からの冷媒がアキュムレータに向かう暖房状態での冷媒流路切替制御弁の具体的構成を示した一部断面図である。
【図５】図４の冷媒流路切替制御弁の右側面図である。
【図６】図３の矢印Ｚ６−Ｚ６線に沿う一部断面図である。
【図７】図３の矢印Ｚ７−Ｚ７線に沿う一部断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態を示す三方弁としてスプール弁を採用した冷媒流路切替制御弁の具体的構成を示した一部断面図である。
【図９】図８の状態から往復弁体が右方向へ移動した状態を示すスプール弁を採用した冷媒流路切替制御弁の具体的構成を示した一部断面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態を示す電動弁を採用した冷媒流路切替制御弁の具体的構成を示した電動弁全開時の一部断面図である。
【図１１】図１０の電動弁が、微小開度の漏れ通路を残して閉弁した状態を示した一部断面図である。
【図１２】その他の実施形態を示す三方弁の要部を模式的に示した模式図である。
【図１３】その他の実施形態を示し、室外熱交換器と冷媒流路切替制御弁との結合状態を示す図５に対応する右側面図である。
【図１４】公知の車両用空調装置における冷媒回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。
【００５０】
各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００５１】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１ないし図７を用いて詳細に説明する。まず作動を含め構成を全体的に説明した後、改めて作動を冷房と暖房に分けて説明する。図１は、上記第１実施形態としてのＥＶ車用のヒートポンプサイクルを使用した車両用空調装置における冷媒回路図である（この詳細でない冷媒回路図自体では、開発過程のものと同一である）。図１中１は空気通路をなすダクトで、車室内に配置されている。
【００５２】
このダクト１の一方にはファンケース２が接続され、ファンケース２内にはシロッコファン３から成る送風機４が配置されている。この送風機４はその中央部に配置された送風機モータ５によって回転駆動される。さらに、ファンケース２には内外気切替部６が接続され、この内外気切替部６には内気導入口７と外気導入口８とが開口している。
【００５３】
また内外気切替部６には内外気切替ダンパ９が配置されており、この内外気切替ダンパ９により、ダクト１に導入される空気を室内空気と車外空気とで切り替えることができる。ダクト１の図１上方には空調された空気を車室内に向けて吹出す図示しない吹出口が形成されている。
【００５４】
この吹出口は、乗員の頭胸部に向けて主に冷風を吹出すフェイス吹出口と、乗員の脚元に向けて主に暖風を吹出すフット吹出口と、窓ガラスに向けて主に暖風を吹出すデフ吹出口とが形成されている。そして、各吹出口にはそれぞれ吹出口への空気流を制御するフェイスダンパ、フットダンパ及びデフダンパが設けられている。
【００５５】
また、ダクト１内には冷凍サイクルを構成する室内蒸発器１１が配置されている。そして、この室内蒸発器１１の下流側には、同じく冷凍サイクルを構成する室内凝縮器１２が配置されている。なお、室内蒸発器１１は、空調空気と熱交換時に空気中より気化熱を奪って空気の冷却を行い、冷却器として作動する。
【００５６】
一方、室内凝縮器１２は、熱交換時に空気中に凝縮熱を放出して空気の加熱を行い、加熱器として作動する。そして、室内蒸発器１１と室内凝縮器１２とで室内熱交換器１１、１２を構成している。
【００５７】
ダクト１内の室内凝縮器１２の側方にはバイパス通路１５が配置されており、ダクト１内にはこのバイパス通路１５を流れる空気の風量と、室内凝縮器１２を流れる空気の風量との割合を連続的に可変制御するエアミックスダンパ１６が一端を中心に回動自在に配置されている。
【００５８】
なお、冷凍サイクルは、図示しない電気モータにより駆動され冷媒を圧縮吐出する圧縮機２０を備える。この圧縮機２０は、電動モータと一体的に密封ケース内に配置されるため、その設置場所は特に限定されない。
【００５９】
ただ、保守点検等の要求より自動車の車室以外の部位に圧縮機２０が配置されることが望まれる。室外熱交換器２１は、車外空気と良好な熱交換が行えるよう、自動車の進行方向前方に配置される。
【００６０】
即ち、室外熱交換器２１は、自動車走行時には走行風を受け、冷媒と空気の熱交換が良好に行えるようになっている。上述のダクト１内の室内凝縮器１２は、特に、パイロット式電磁弁から成る弁手段２５を成す電磁弁及び暖房用絞り２６を介して、室外熱交換器２１と冷媒配管によって結ばれている。
【００６１】
図示しない操作パネルは、車室内の乗員の視認し易い位置に配置される。操作パネル内には、送風機モータ５の回転数を制御するファンレバー、エアミックスダンパ１６の開度を制御する温度調節レバー、各吹出口ダンパを制御するモード切替レバー、内外気切替ダンパ９を切替制御する操作レバー、空調装置の作動を開始するエアコンスイッチ、空調装置を省動力運転するエコノミースイッチ、空調装置の作動を停止するオフスイッチ等が設けられている。
【００６２】
室内蒸発器１１の出口側の空気温度を検出する図示しない温度センサからの信号に基づき、室内蒸発器１１出口側温度が３度ないし４度になるように圧縮機２０の回転数が制御される。但し、上記エコノミースイッチが投入された時には、上記温度センサからの信号に基づき、室内蒸発器１１出口側の空気温度が１０ないし１１度となるように圧縮機２０の回転数が可変制御される。
【００６３】
図示しないエアコンスイッチの投入及びファンスイッチをＬＯ、ＭＩＤ、もしくはＨＩ状態にすることで、圧縮機２０が回転起動し、かつ送風機モータ５が選択された回転数で回転する。
【００６４】
車室内冷房時においては、圧縮機２０より吐出された高温高圧の冷媒は、室内凝縮器１２を通り、弁手段２５から室外熱交換器２１に流入して凝縮する。三方弁３０が冷房用絞り３１側に冷媒を流すように切り替わっており、室外熱交換器２１で凝縮した冷媒が冷媒用絞り３１を成す固定絞りを介してダクト１内の室内蒸発器１１を通過した後、アキュムレータ３５内で気液分離され、圧縮機２０に供給される。
【００６５】
冷房用絞り３１で断熱膨張し、低温低圧の霧状となった冷媒が室内蒸発器１１に供給される。この室内蒸発器１１で送風機４より供給された空気と熱交換する。すなわち空気中より気化熱を奪い、冷媒は低圧のまま蒸発する。そして蒸発した冷媒は再び圧縮機２０に吸入される。
【００６６】
エアミックスダンパ１６に関して図１中破線で示したのは、エアミックスダンパ１６が全閉となった状態である。すなわち、この全閉状態では室内凝縮器１２には、空気流が導入されない。従って、冷媒の凝縮は室外熱交換器２１でなされることになる。
【００６７】
そして、破線に示したように、エアミックスダンパ１６を全閉とした状態では、室内凝縮器１２によるエンタルピの損失が無視できるため、室内蒸発器１１の冷却機能をそのまま冷房用に用いることができる。
【００６８】
次に、この際の空気の流れ状態につき説明する。内外気切替ダンパ９により選択的に供給された空気は送風機４より室内蒸発器１１に供給される。ここで室内蒸発器１１通過時に冷媒の気化によって冷却され、出口側空気温度が３度ないし４度となった状態でバイパス通路１５及び室内凝縮器１２へ向かう。
【００６９】
この空気流はエアミックスダンパ１６によって適宜選択される。すなわち最大冷房が要求される状態ではエアミックスダンパ１６が室内凝縮器１２を閉じ、冷却された空気をそのまま吹出口側へ導く。
【００７０】
冷房が効きすぎるので、吹出し空気の温度を高めたい時には、圧縮機の回転数を下げる。そして圧縮機の回転数を下げても充分に温度が上がらない場合に、エアミックスダンパ１６を開き、空気の一部を室内凝縮器１２へ流す。この室内凝縮器１２へ流れた空気は、室内凝縮器１２下流のエアミックスチャンバーでバイパス通路１５を通過した冷気と混合される。
【００７１】
混合された空気は、各吹出口への空気流を制御する周知のフェイスダンパ、フットダンパ及びデフダンパの切り替えにより車室内に吹出される。図示しない操作パネルのモードスイッチがフェイスモードの時はフェイスダンパのみ開き、他のフットダンパ及びデフダンパは閉じる。従って、冷風が主に乗員の頭胸部に向けて吹出されることになる。
【００７２】
モードスイッチをバイレベルモードとした時には、デフダンパが閉じ、フェイスダンパ及びフットダンパが開く。
【００７３】
モードスイッチをフットモードとした時にはフットダンパのみ開き、他のフェイスダンパ及びデフダンパは閉じる。その結果、室内凝縮器１２を通過した空気がフット吹出口より乗員の足元部に吹出される。
【００７４】
モードスイッチをデフモードとした場合にはデフダンパのみ開き、他のフェイスダンパ及びフットダンパは閉じる。その結果、空気がデフ吹出口より自動車の窓ガラスに向けて吹出される。
【００７５】
上述の例では、エアミックスダンパ１６の開度や送風機モータ５の回転数及び圧縮機２０の回転数を乗員のマニュアル操作により行うようにしても、自動操作とするようにしてもよい。
【００７６】
なお、圧縮機２０の吐出容量を減少させるときは、実際の温度の方が目標とする温度より低い場合のように、冷凍装置としての車両用空調装置の能力が過剰となっている状態であり、インバータの周波数を下げ、圧縮機２０を駆動する回転速度を低下させて圧縮機２０の吐出容量を減少する。
【００７７】
なお、図１に示すように、この第１実施形態では冷凍サイクルがアキュムレータサイクルとなっている。すなわち室内蒸発器１１の出口側で圧縮機２０の吸入側に冷媒を溜めるアキュムレータ３５が設置され、一方、減圧手段としては、冷房用絞り３１となるキャピラリーチューブを用いている。
【００７８】
以下において、冷房暖房の切替が可能なＥＶ車に搭載された第１実施形態の車両用空調装置において、主として空調装置内の制御弁に関して説明する。以下、制御弁として、特にパイロット電磁弁から成る弁手段２５と三方弁３０を成す差圧弁とを同一ボディ４０内に配置した冷媒流路切替制御弁４１を採用した例について述べる。
【００７９】
図２は、図１の冷媒配管図を、更に詳細に、実体に即して書いた実体冷媒配管図である。図２において、ダクト１内の室内凝縮器１２は、室外熱交換器２１と電磁弁から成る弁手段２５及び暖房用絞り２６を介して冷媒配管によって結ばれている。また、三方弁３０が設けられている。
【００８０】
図２において、上記電磁弁から成る弁手段２５、暖房用絞り２６、及び三方弁３０は同一のつまり共通のボディ４０内に収納されている。すなわち、室外熱交換器２１と室内凝縮器１２の間の弁手段２５及び、この弁手段２５に対して流路が並列に設けられた暖房用絞り手段を成す暖房用絞り２６、更に室外熱交換器２１に接続された三方弁３０を同一の金属より成るボディ４０内に一体に収納している。なお、弁手段２５の一例として電磁弁、特に、パイロット式電磁弁を採用している。
【００８１】
電磁弁から成る弁手段２５の開閉に伴って弁作動が切り替わる差圧弁から三方弁３０を形成している。詳細は後述するが、電磁弁から成る弁手段２５が閉弁すると、三方弁３０の弁体の一方の圧力である圧力導入路４２の圧力と三方弁３０内の弁体の他方の圧力との差圧、及びばね力との関係で弁体が駆動されて三方弁３０が作動する。
【００８２】
ボディ４０内に室内凝縮器１２からの冷媒が流れる弁手段入口側流路４４と室外熱交換器２１に冷媒を流す弁手段出口側流路４５とが形成されている。弁手段２５は、弁手段入口側流路４４と弁手段出口側流路４５との間に介在している。
【００８３】
暖房用絞り２６は、弁手段２５を介さずに、弁手段入口側流路４４と弁手段出口側流路４５との間を橋絡している細径流路からなる。この細径流路から成る暖房用絞り２６は、弁手段入口側流路４４と弁手段出口側流路４５より細径でボディ４０内に形成されている。
【００８４】
弁手段出口側流路４５から室外熱交換器２１を経由した冷媒が導かれる三方弁３０のコモン流路５０をボディ４０内に有する。コモン流路５０に連通する三方弁３０内のコモン室５１の一方側と他方側に、第１切替流路５５と第２切替流路５６とを同一のボディ４０内に有する。第１切替流路５５と第２切替流路５６には、第１切替配管５５ａと第２切替配管５６ａが夫々接続されている。
【００８５】
図３は、図２に示したボディ４０内に収納された弁手段２５、絞り手段を成す暖房用絞り２６（図３では見えない）、及び三方弁３０から成る、冷媒流路切替制御弁４１の具体的構成を示した一部断面図である。
【００８６】
図３において、弁手段２５は特にパイロット式電磁弁である。三方弁３０は、第１切替流路５５と第２切替流路５６との間を往復動する往復弁体６０の動きに応じてコモン流路５０を第１切替流路５５と第２切替流路５６のいずれかに連通させる。
【００８７】
往復弁体６０は、弁手段入口側流路４４から圧力導入路４２を介して往復弁体６０の一方側の圧力室６１に導入された圧力とコモン流路５０に連通したコモン室５１の圧力との差圧で往復動する。つまり三方弁３０は、差圧弁から構成されている。
【００８８】
三方弁３０は、往復弁体６０の一方側の圧力室６１に導入された圧力とコモン流路５０ないしコモン室５１の圧力との差圧と、往復弁体６０の他方側のばね収納室６２に設けられたばね部材となる単一のコイルスプリング６３の弾性力とで往復弁体６０が往復動する。
【００８９】
往復弁体６０の往復運動方向と直交方向に第１切替流路５５の始端と第２切替流路５６の始端が存在する。往復弁体６０は一対の第１往復弁体部６０ａ及び第２往復弁体部６０ｂと、これらの第１、第２往復弁体部６０ａ、６０ｂ間を橋絡する連結棒から成る連結部材６０ｃとから構成されている。
【００９０】
コモン流路５０が連通するコモン室５１には円筒形状の第１弁座６５を構成する第１突起と、第２弁座６６を成す第２突起が形成されている。往復弁体６０の動きによって第１往復弁体部６０ａが第１弁座６５と対面し、第１往復弁体部６０ａのシール部６０ａ１が第１弁座６５に圧接されて、コモン流路５０と第１切替流路５５との連通状態を遮断することが可能である。
【００９１】
一方、往復弁体６０の動きによって第２往復弁体部６０ｂが第２弁座６６と図３のように対面し第２往復弁体部６０ｂのシール部６０ｂ１が第２弁座６６に圧接されて、コモン流路５０と第２切替流路５６との連通状態を遮断することが可能である。
【００９２】
このように、電磁弁から成る弁手段２５のＯＮ／ＯＦＦに応じて差圧弁を成す三方弁３０が所定位置に移動する事で冷房回路と暖房回路とに切り替わる。往復弁体６０の第１往復弁体部６０ａ、第２往復弁体部６０ｂ、第１弁座６５、及び第２弁座６６によって一対のポペット弁部６０ａ、６０ｂ、６５、６６を構成している。
【００９３】
この一対のポペット弁部６０ａ、６０ｂ、６５、６６は、一対のポペット弁部６０ａ、６０ｂ、６５、６６のうちの一方のポペット弁部６０ａ、６５に固定された上記連結部材６０ｃを成す連結棒が、他方のポペット弁部６０ｂ、６６に挿入されているため、連結部材６０ｃを介して一方と他方のポペット弁部相互間が連結されている。
【００９４】
このように一対のポペット弁部６０ａ、６０ｂ、６５、６６を使用することによって、往復弁体６０のスライド距離が小さくても、大きな開口面積の流路の開閉が可能となり、弁の小型化が可能となる。また、高いシール性能を確保できるため、選択されなかった流路に冷媒が漏れることがない。
【００９５】
図２において、室外熱交換器２１とボディ４０とは第１ジョイント部７１、及び第２ジョイント部７２を介して接続されている。ボディ４０内の弁手段入口側流路４４と冷媒配管としての弁手段入口配管４４ａとは、第３ジョイント部７３によって接続されている。
【００９６】
更に、ボディ４０内の第１切替流路５５と冷媒配管としての第１切替配管５５ａとは、第４ジョイント部７４によって接続されている。ボディ４０内の第２切替流路５６と冷媒配管としての第２切替配管５６ａとは、第５ジョイント部７５によって接続されている。
【００９７】
このように、ボディ４０には５つのジョイント部（配管接続口）７１、７２、７３、７４、７５が取り付けられており、大きく分けて上部の電磁弁から成る弁手段２５部分のジョイント部７１、７３と下部の三方弁３０部分のジョイント部７２、７４、７５より成り立っている。
【００９８】
図４は、図３の冷媒流路切替制御弁４１がコモン流路５０と第１切替流路５５とを遮断した状態の具体的構成を示した一部断面図である。図４においては、電磁弁から成る弁手段２５はＯＦＦ（閉成）している。
【００９９】
電磁弁から成る弁手段２５はＯＦＦ（閉成）により、弁手段２５の下流側（二次側）の圧力が低下し、圧力導入路４２を通して流れる圧力室６１内の圧力とコモン室５１の圧力との差圧で、第１往復弁体部６０ａが第１弁座６５に当接して、コモン流路５０と第１切替流路５５との連通状態を遮断する。一方、第２往復弁体部６０ｂが第２弁座６６から離間して、コモン流路５０と第２切替流路５６との連通状態を形成する。
【０１００】
図４において、弁手段入口側流路４４から電磁弁から成る弁手段２５内に入った冷媒は、ボディ４０内の弁手段出口側流路４５を通り図２の第１ジョイント部７１を介して室外熱交換器２１に流れ込む。図５は、図４の冷媒流路切替制御弁４１の右側面図である。図２の室外熱交換器２１と室内凝縮器１２の間の弁手段２５に並列に設けられた絞り手段を成す暖房用絞り２６が図５のように設けられている。
【０１０１】
この暖房用絞り２６は、電磁弁から成る弁手段２５を完全に閉弁しても微小の冷媒がバイパスして流れる細径流路から形成される。図５のように暖房用絞り２６を成す細径流路は、ボディ４０内に形成され、電磁弁から成る弁手段２５の弁座の上流側から冷媒を弁手段出口側流路４５側に漏らすバイパス用の隙間流路を構成している。
【０１０２】
また、図５に示されているように、ボディ４０には第１ジョイント部７１と第２ジョイント部７２とが設けられ、これらの第１ジョイント部７１と第２ジョイント部７２には、図２に示すように室外熱交換器２１が配管を介さず直接取付けられている。
【０１０３】
すなわち、図５の第１ジョイント部７１と第２ジョイント部７２は、雌型ジョイントしか図示していないが、この雌型ジョイントに室外熱交換器２１と一体化された図示しない雄型ジョイントが直接結合される。これにより配管の本数が少なくなっている。
【０１０４】
以下、上記実施形態の作動について説明する。冷房、暖房それぞれについて冷媒の流れを追って説明する。
【０１０５】
＜冷房時＞
図２において、圧縮機２０から吐出された高温高圧冷媒は室内凝縮器１２に流入する。ただし、ＨＶＡＣを構成するダクト１内のエアミックスダンパ１６は、破線の位置であるＭＡＸ  ＣＯＯＬ位置に保持されているため、ダクト１内空気と室内凝縮器１２との熱交換は行われない。
【０１０６】
室内凝縮器１２からの冷媒は、統合弁を成す冷媒流路切替制御弁４１の第３ジョイント部７３を成す配管接続口に流入する。冷房時は電磁弁から成る弁手段２５が開くように図示しない制御回路からの信号で弁手段２５が駆動されるため、冷媒は、高温高圧冷媒のまま弁手段出口側流路４５から第１ジョイント部７１を通り室外熱交換器２１へ流入する。
【０１０７】
室外熱交換器２１で凝縮した高圧液冷媒は、第２ジョイント部７２より再び冷媒流路切替制御弁４１内に流入する。ここで、図３における差圧弁から成る三方弁３０の往復弁体６０には、右向きの力Ｆ１＝Ｓ１（Ｐ１−Ｐ２）と、左向きの力Ｆ２＝ｋΔＸ
（Ｓ１：往復弁体６０の受圧面積、Ｐ１：第１往復弁体部６０ａの左側に印加される単位面積あたりの圧力、Ｐ２：第１往復弁体部６０ａの右側に印加される単位面積あたりの圧力、ｋ：コイルスプリング６３のばね定数、ΔＸ：コイルスプリング６３のたわみ長）が印加されている。なお、第２往復弁体６０ｂには、後述する均圧孔６７が設けられているため、第２往復弁体６０ｂの左右両側から印加される圧力は略等しくなる。
【０１０８】
ここで、上述のように電磁弁から成る弁手段２５が開いているときは、Ｆ１＜Ｆ２となるようにコイルスプリング６３を選定しているため、往復弁体６０は、図３のように左に移動している。
【０１０９】
よって、図２の室外熱交換器２１から図３のコモン流路５０に流れてきた高圧液冷媒は、矢印Ｙ３のように、第１切替流路５５及び図２の第１切替配管５５ａを通って、冷房用絞り３１へと流れる。
【０１１０】
この固定絞りから成る冷房用絞り３１により減圧された低圧２相冷媒は、室内蒸発器１１で蒸発する。室内蒸発器１１を通過した冷媒は、アキュムレータ３５から圧縮機２０へと流れる。
【０１１１】
＜暖房時＞
圧縮機２０から吐出された高温高圧冷媒は、室内凝縮器１２に流入する。室内凝縮器１２の熱は送風機４からのブロア風と熱交換する。室内凝縮器１２からの冷媒は、図２の統合弁から成る冷媒流路切替制御弁４１の第３ジョイント部７３を成す配管接続口に流入する。
【０１１２】
暖房時は、電磁弁から成る弁手段２５が閉じるように図示しない制御装置からの制御信号により弁手段２５が制御されているため、冷媒は暖房用絞り２６にて減圧され、低圧２層冷媒となり、第１ジョイント部７１を通り室外熱交換器２１へ流入する。そして、室外熱交換器２１で蒸発した低圧ガス冷媒は、第２ジョイント部７２より再び統合弁から成る冷媒流路切替制御弁４１内に流入する。
【０１１３】
上述のように、電磁弁から成る弁手段２５が閉じていることにより、図４の弁手段２５の下流側の圧力が低下し、第１往復弁体部６０ａの左側に印加される単位面積当たりの圧力Ｐ１と第１往復弁体部６０ａの右側に印加される単位面積当たりの圧力Ｐ２の差圧が右向きの力Ｆ１＞左向きの力Ｆ２となり、往復弁体６０は右に移動する。
【０１１４】
よって、図２の室外熱交換器２１から流れてきた低圧ガス冷媒は、図４のコモン流路５０から矢印Ｙ４のように第２切替流路５６及び図２の第２切替配管５６ａを通り、アキュムレータ３５から圧縮機２０へと流れる。
【０１１５】
以上より、１つの電磁弁から成る弁手段２５への制御信号で冷房回路と暖房回路との切替が可能となる。差圧弁から成る三方弁３０を２つのポペット弁部（図４の第１往復弁体部６０ａ、第２往復弁体部６０ｂ、連結部材６０ｃ、第１弁座６５、及び第２弁座６６）で構成したことにより、往復弁体６０のスライド距離（弁体が移動するストローク）が小さくても、大きな流路開口面積での開閉が可能となる。したがって、この第１実施形態は、後述するスプール弁を用いる実施形態よりも統合弁から成る冷媒流路切替制御弁４１のボディ４０の小型化が可能である。次に各部の寸法及び構造について更に説明する。
【０１１６】
（１）暖房用絞りの一体化
電磁弁から成る弁手段２５の外側のボディ４０内に図５に示したように、直径０．８ｍｍ〜１．０ｍｍの細径流路から成る暖房用絞り２６を構成している。暖房時に、主弁となる電磁弁から成る弁手段２５が閉じた際、冷媒は、この暖房用絞り２６で減圧されて弁手段出口側流路４５から室外熱交換器２１へと流れる。暖房用絞り２６をボディ４０内に一体化することで配管接続部が減少し、システムの簡素化、コストダウンが可能となる。
【０１１７】
（２）室外熱交換器に冷媒流路切替制御弁を直接取付ける構造
図２及び図５に示すように、ボディ４０には第１ジョイント部７１及び第２ジョイント部７２が設けられている。第１ジョイント部７１及び第２ジョイント部７２は、室外熱交換器２１と一体の図示しない一対の雄型ジョイントに、図５の弁手段出口側流路４５とコモン流路５０を内部に形成する一対の雌型ジョイントを結合してボディ４０と室外熱交換器２１とを一体化している。
【０１１８】
この構造にすることにより、省スペース、及び接続配管の削減が可能となる。なお、雌型ジョイントに雄型ジョイントを嵌合して結合し、嵌合部分はＯリングでシールしている。
【０１１９】
（３）スライド弁部（一対のポペット弁部）の構造に関して
図３に示すように、例えば、水平方向の同一直線状に、対となる第１、第２弁座６５、６６と第１、第２往復弁体部６０ａ、６０ｂを配置し、第１、第２往復弁体部６０ａ、６０ｂがスライドする円筒状のコモン室５１を形成している。このコモン室５１からボディ４０の外側へ冷媒通路となる第１切替通路５５と第２切替通路５６とを設けている。
【０１２０】
図６は、図３の矢印Ｚ６−Ｚ６線に沿う一部断面図、図７は、図３の矢印Ｚ７−Ｚ７線に沿う一部断面図である。これらの図６、図７から判明するように、コモン室５１内で円筒形の第１弁座６５、第２弁座６６が設けられ、この第１弁座６５、第２弁座６６内に連結部材６０ｃが延在している。また、コモン室５１に連通するコモン流路５０と第１切替流路５５及び第２切替流路５６とは９０度回転させている。
【０１２１】
図３の第１、第２往復弁体部６０ａ、６０ｂを有する往復弁体６０は、ばね部材と成るコイルスプリング６３により第２往復弁体部６０ｂが第２弁座６６に対して閉弁する方向に力を発生させているが、このコイルスプリング６３のばね力を調整螺子６４により容易に変更可能としている。
【０１２２】
（４）第２往復弁体６０ｂに微小貫通孔から成る均圧孔６７を開けた構造
この微小貫通孔から成る均圧孔６７によって、コイルスプリング６３が存在するばね収納室６２に冷媒が押し込められ、ばね収納室６２の内圧が上がることで、往復弁体６０の作動である弁動作が不安定になるのを回避している。
【０１２３】
かつ、電磁弁から成る弁手段２５のＯＦＦからＯＮの切替時に、差圧弁を成す往復弁体６０の作動である弁動作が一気に切り替わることによる振動、及び騒音を低減可能である。なお、往復弁体６０には弁座用のシール部６０ａ１、６０ｂ１及びピストンリング６０ａ２、６０ｂ２が設けられている。
【０１２４】
また、可動弁体を成す往復弁体６０を主として第１、第２往復弁体６０ａ、６０ｂの２部品で構成し、一方の弁体６０ａにはロッドから成る連結部材６０ｃが一体部品となっており、他方の弁体６０ｂには連結部材６０ｃを受ける穴を設けた構造を採用している。この形状にすることで、ボディ４０内に差圧弁の構成部品である第１、第２往復弁体６０ａ、６０ｂ及び連結部材６０ｃを挿入可能になる。
【０１２５】
以上のように、この実施形態に言う統合弁となる冷媒流路切替制御弁４１は、室外熱交換器２１への流路の選択（大口径の電磁弁から成る弁手段２５を通過するか暖房用絞り２６を通過するかの選択）を行う作用と、室外熱交換器２１出口側の流路の選択（冷房時であって冷房用絞り３１から室内蒸発器１１への流路、あるいは暖房時であってアキュムレータ３５への流路の選択）作用とを単一の弁用のボディ４０内に組み込んだ装置である。
【０１２６】
このように、三方弁３０、及び弁手段２５を有する冷媒流路切替制御弁４１を同一のボディ４０内に収納し一体化した統合弁としているため、小型化することができ、配管の接続部及び分岐部が減少する。このため、システムの構造が簡素化され、コストダウン及び省スペース化が達成できる。
【０１２７】
なお、電磁弁には、直動型とパイロット式があり、直動型は、電磁石の吸引力だけで作動を切り替えるが、大きな弁をバネに逆らって動かすために駆動電流が大きい。このように、直接ソレノイドの電磁力で冷媒通路を開閉する直動型の電磁弁でなく、ソレノイドの電磁力でパイロット通路と呼ばれる小さな通路の開閉状態を切替え、それによって大きな冷媒通路開閉用弁体を駆動するパイロット式電磁弁が周知である。
【０１２８】
この実施形態では、パイロット式電磁弁を電磁弁から成る弁手段２５として使用している。こうすることにより、弁手段２５を小型化することができる。このパイロット式電磁弁の例は、特開２００３−２５４４６７号公報及び特開平９−２６４４４９号公報に開示されている。
【０１２９】
（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。なお、以降の各実施形態においては、上述した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。
【０１３０】
図８は、本発明の第２実施形態を示す三方弁３０としてスプール弁を採用した冷媒流路切替制御弁４１の具体的構成を示した一部断面図である。図８において、２５は弁手段を成す特にパイロット式電磁弁である。
【０１３１】
第１切替流路５５と第２切替流路５６との間を往復動する往復弁体６０の動きに応じて三方弁３０は、図２の室外熱交換器２１からのコモン流路５０からの冷媒を第１切替流路５５と第２切替流路５６のいずれかに連通させる。
【０１３２】
図８の弁手段入口側流路４４から圧力導入路４２を介して往復弁体６０の一方側の圧力室６１に導入された圧力とコモン流路５０に連通したコモン室５１の圧力との差圧を利用して往復弁体６０が往復動する。つまり三方弁３０は、差圧弁から構成されている。
【０１３３】
三方弁３０は、往復弁体６０の一方側の圧力室６１に導入された圧力とコモン室５１の圧力との差圧と、ばね部材となる単一のコイルスプリング６３の弾性力とで往復弁体６０が往復動する。
【０１３４】
往復弁体６０の往復運動方向と直交方向に第１切替流路５５の始端と第２切替流路５６の始端が存在する。往復弁体６０は一対の第１往復弁体部６０ａ及び第２往復弁体部６０ｂと、これらの第１、第２往復弁体部６０ａ、６０ｂ間を橋絡する連結部材６０ｃとから構成されている。
【０１３５】
連結部材６０ｃは、円筒形の弁体の外周を一部切削して、室外熱交換器２１からコモン流路５０を介して流れこんだ冷媒が、ばね収納室を兼ねるコモン室５１の内部と第２往復弁体部６０ｂの内部を通過して、全方向に冷媒を吹出すことが可能とされた部分からなる。
【０１３６】
図８では、往復弁体６０の動きによって第２往復弁体部６０ｂが第２切替流路５６と対面し、第２切替流路５６を閉塞している。この時、第１往復弁体部６０ａは第１切替流路５５を閉塞しておらず、コモン流路５０からの冷媒は第１切替流路５５に矢印Ｙ８のように流れる。
【０１３７】
図９は、図８の状態から往復弁体６０が右方向へ移動した状態を示すスプール弁を採用した冷媒流路切替制御弁４１の具体的構成を示した一部断面図である。
【０１３８】
このように、電磁弁から成る弁手段２５が閉弁し、弁手段２５の下流側の圧力が低下して、往復弁体６０の図９右方向への動きによって、第２往復弁体部６０ｂが第２切替流路５６を開放し、第１往復弁体部６０ａが第１切替流路５５を閉塞すると、図２の室外熱交換器２１からのコモン流路５０と第１切替流路５５とが遮断され、コモン流路５０と第２切替流路５６とが連通する。
【０１３９】
このように、電磁弁から成る弁手段２５のＯＮ／ＯＦＦに応じて、差圧弁を成す三方弁３０のスプール弁を構成する往復弁体６０が所定位置に移動する事で冷房回路と暖房回路とに切り替わる。
【０１４０】
（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。なお、以降の各実施形態においては、上述した第１実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付して説明を省略し、異なる構成および特徴について説明する。
【０１４１】
図１０は、本発明の第３実施形態を示す。この第３実施形態では弁手段として電動弁を採用している。図１０は、冷媒流路切替制御弁４１の具体的構成を示した電動弁全開時の一部断面図である。また、図１１は、図１０の電動弁が微小開度の漏れ通路を残して閉弁した状態を示した一部断面図である。図１０、図１１において、２５は弁手段をなす電動弁であり、モータ部分にステップモータを採用している。
【０１４２】
弁手段入口側通路４４からは、例えば１．７ＭＰａ程度の圧力の冷媒が冷媒流路切替制御弁４１内に導かれる。この弁手段入口側通路４４と、図２の室外熱交換器２１に向かう弁手段出口側流路４５との間に、冷媒通路を開閉する電動弁から成る弁手段２５の弁体と弁座を有する。
【０１４３】
この弁体が動くストロークは、電動弁から成る弁手段２５内のステップモータの回転角度によって制御される。従って、電動弁から成る弁手段２５の弁体と弁座とは可変ストローク弁を形成し、弁手段２５を成す電動弁の開度を冷凍サイクルの運転状態に見合った理想的なポイントに設定できる。
【０１４４】
図１１は、図９の電動弁から成る弁手段２５を採用した冷媒流路切替制御弁４１が少し開いた状態を保つ位置まで弁手段２５の弁体が弁座に接近した位置で停止した状態を示した一部断面図である。この電動弁から成る弁手段２５は、全開機能付き電子膨張弁とも称されるものであり、冷媒が流れる弁口径として直径１０ｍｍ程度の寸法を有する。
【０１４５】
この電動弁から成る弁手段２５は、冷房時には図１０のように全開して図２の室内凝縮器１２からの冷媒を圧力降下最小の状態で室外熱交換器２１へと流す。この時、弁手段２５の下流側の圧力が高くなる。一方、弁手段入口側流路４４から圧力導入路４２を介して往復弁体６０の一方側の圧力室６１に導入される圧力は弁手段２５の開閉であまり変化しない。
【０１４６】
また、ばね手段をなすコイルスプリング６３の設定圧は０．３〜０．２ＭＰａ付近に設定されている。このため、図１０のように往復弁体６０は左に移動する。これにより図２の室外熱交換器２１を通過した冷媒は、第１切替流路５５を流れて図２の室内蒸発器１１に向かう。
【０１４７】
一方、暖房時に、電動弁から成る弁手段２５は、図１１のように、内部のステップモータが弁開度を微小開度に調整し、図２の室内凝縮器１２からの高圧冷媒を減圧して室外熱交換器２１へと流す。
【０１４８】
このときの状態は、図１１のように、電動弁から成る弁手段２５が閉弁した時の漏れ流路から暖房用絞り２６が形成されている。すなわち、図１１においては電動弁から成る弁手段２５の弁体が弁座に完全に接触せず、接近した位置で停止することによって、暖房用絞り２６を成す細径流路と同様の漏れ通路が形成できるようになっている。
【０１４９】
電動弁から成る弁手段２５が、暖房用絞り２６を成す細径流路と同様の漏れ通路を残して閉弁したときに、電動弁から成る弁手段２５の下流側の圧力が低下する。このときの差圧弁から成る三方弁３０は、弁手段入口側流路４４から圧力導入路４２を介して往復弁体６０の一方側の圧力室６１に導入された圧力とコモン流路５０に連通したコモン室５１の圧力との差圧が大きくなる。
【０１５０】
従って、往復弁体６０は右に移動する。これにより図２の室外熱交換器２１を通過した冷媒は、コモン流路５０に連通したコモン室５１と第２切替流路５６を流れて図２の第２切替配管５６ａからアキュムレータ３５に向かう。
【０１５１】
このように、暖房用絞り２６を構成する微小隙間を残して閉弁する弁手段２５を成す電動弁は、微小隙間の大きさである弁の開度を調整できる。また、微小隙間の大きさである弁の開度を調整できるから、冷媒サイクルの運転状態に適した開度に暖房用絞り２６を弁手段２５を成す電動弁で設定することができる。
【０１５２】
このため、暖房用絞り２６を可変絞りとして構成することができる。このように、さまざまな運転条件に応じて暖房用絞り２６の微小隙間の大きさを最適値に制御できる構造を提供できることで、第１、第２実施形態のような固定暖房用絞りに比べ空調性能を向上させることができる。
【０１５３】
車両用空調装置は、車室内温度が設定温度よりかなり低く車室内温度と設定温度の偏差が大きいときは暖房負荷が大きくなる。固定暖房用絞りでは、暖房負荷が高い時に微小隙間が小さ過ぎて室内凝縮器１２でのサブクールが極大になり空調装置の必要入力が増加してエネルギー効率が悪化する。
【０１５４】
一方、暖房負荷が低い時には、固定暖房用絞りの場合、微小隙間が大き過ぎて、室外熱交換器で冷媒が充分に蒸発できず、アキュムレータ３５に冷媒が溜まる運転となり、室内凝縮器１２でのサブクールが極小となることによる性能低下等の問題を生じる。しかし、上述のように暖房用絞り２６を可変絞りとして構成することにより、このような問題は解消でき、空調性能を向上させることができる。
【０１５５】
（その他の実施形態）
本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。図１２は、その他の実施形態を示す三方弁の要部を模式的に示した模式図である。
【０１５６】
図１２において、第１、第２往復弁体部６０ａ、６０ｂ間を橋絡する連結棒から成る連結部材６０ｃの一端側は、第１往復弁体部６０ａと一体の材料から製作され、かつストッパ部６０ｄも一体に形成されている。
【０１５７】
ストッパ部６０ｄは、第１往復弁体部６０ａが左に行きすぎて圧力導入路４２の出口を閉じないように第１往復弁体部６０ａの動きに制限を設けている。この場合、第１往復弁体部６０ａが、冷房時において、図１２の（ａ）部分の位置にある。
【０１５８】
万一、冷房時において、第１往復弁体部６０ａが最も左側に移動しても、図１２の（ｂ）部分のように、連結部材６０ｃの他端が第２往復弁体部６０ｂの穴６０ｂ３から抜けないようにされ、かつ、ストッパ部６０ｄが第１往復弁体部６０ａの動きに制限を設け、圧力導入路４２の出口を閉じないようにしている。
【０１５９】
次に、暖房時においては、図１２の（ｃ）部分のように、第１往復弁体部６０ａが第１弁座６５に当接し、第２往復弁体部６０ｂが第２弁座６６から離間する。この離間寸法Ｌｓは、３ｍｍから４ｍｍ程度でよい。
【０１６０】
次に、図５ないし図７において、冷媒通路を形成する第１切替流路５５と第２切替流路５６とは、図中下側に向かって延在するように構成したが、図６及び図７の連結部材６０ｃの中心を中心として、図６においては反時計回りに、図７においては時計回りに、９０度回転させた位置に第１切替流路５５と第２切替流路５６とが延在するようにしても良い。
【０１６１】
次に、第１実施形態を示す図５において説明したように、ボディ４０には第１ジョイント部７１と第２ジョイント部７２とが設けられ、これらの第１ジョイント部７１と第２ジョイント部７２には、室外熱交換器２１が配管を介さない直接取付け構造によって結合されている。
【０１６２】
図１３は、上記直接取付け構造のその他の実施形態を示し、室外熱交換器２１と冷媒流路切替制御弁４１との結合状態を示す側面図である。つまり、図１３は、冷媒流路切替制御弁４１を室外熱交換器２１に第１ジョイント部７１及び第２ジョイント部７２を介して結合した状態を示す冷媒流路切替制御弁４１と室外熱交換器２１との右側面図である。
【０１６３】
室外熱交換器２１の入口及び出口に溶接またはロウ付けした雄型ジョイント２３ｍ、２４ｍに、雌型ジョイント２３ｆ、２４ｆを結合してスルーボルト２２で螺子締めして取付ける。この構造にすることにより、省スペース、及び接続配管の削減が可能となる。なお、雌型ジョイント２３ｆ、２４ｆに雄型ジョイント２３ｍ、２４ｍを嵌合して結合し、嵌合部分はＯリングでシールしている。このような構造を採用することにより、配管本数を削減することが出来る。
【符号の説明】
【０１６４】
１  ダクト
１１  室内蒸発器
１２  室内凝縮器
１１、１２  室内熱交換器
１５  バイパス通路
１６  エアミックスダンパ
２０  圧縮機
２１  室外熱交換器
２３ｍ、２４ｍ  雄型ジョイント
２３ｆ、２４ｆ  雌型ジョイント
２５  弁手段
２６  暖房用絞り
３０  三方弁
３１  冷房用絞り
３５  アキュムレータ
４０  ボディ
４１  冷媒流路切替制御弁
４２  圧力導入路
４４  弁手段入口側流路
４５  弁手段出口側流路
５０  コモン流路
５１  コモン室
５５  第１切替流路
５６  第２切替流路
５５ａ  第１切替配管
５６ａ  第２切替配管
６０  往復弁体
６１  圧力室
６２  ばね収納室
６３  コイルスプリング
６０ａ  第１往復弁体部
６０ａ、６０ｂ、６５、６６  一対のポペット弁部
６０ａ、６５  一方のポペット弁部
６０ｂ、６６  他方のポペット弁部
６０ｂ  第２往復弁体部
６０ｃ  連結部材
６０ｄ  ストッパ部
６４  調整螺子
６５  第１弁座
６６  第２弁座
６７  均圧孔
７１  第１ジョイント部
７２  第２ジョイント部
７３  第３ジョイント部
７４  第４ジョイント部
７５  第５ジョイント部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
0005488185.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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