(57)【要約】      （修正有）【課題】  冷房モードとホットガス暖房モードとの間のモード切替を簡便に行いつつ、各モード専用の減圧膨張弁を設けることを可能とする。【解決手段】  圧縮機の吐出口と接続する第１ポート、前記凝縮器の冷媒入口と接続する第２ポート、前記凝縮器の冷媒出口と接続する第３ポート、及び前記蒸発器の冷媒入口と接続する第４ポートを備え、冷房、暖房両モード間の切替を行う四方弁を有する車両用空調装置において、前記四方弁内にホットガス暖房モード用減圧膨張弁を有し、前記第１ポートと前記第４ポートとを連通させるときにのみ、前記第１ポートから流入するホットガス冷媒がホットガス暖房モード用減圧膨張弁を通過して前記第４ポートから流出するように、前記四方弁内でホットガス暖房モード用減圧膨張弁を前記第１ポート及び前記第４ポートに対して横切る向きに相対移動させる減圧膨張弁移動手段をさらに有することを特徴とする車両用空調装置。【選択図】      図１
2005090867.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮されたガス冷媒を液冷媒に凝縮させる凝縮器と、凝縮された液冷媒を減圧膨張する減圧膨張弁と、減圧膨張された液冷媒を気化させる蒸発器とを有し、前記圧縮機、前記凝縮器、及び前記蒸発器それぞれの間を冷媒流路で接続することにより冷凍サイクルを形成する車両用空調装置であって、前記圧縮機の吐出口と接続する第１ポート、前記凝縮器の冷媒入口と接続する第２ポート、前記凝縮器の冷媒出口と接続する第３ポート、及び前記蒸発器の冷媒入口と接続する第４ポートを備え、前記凝縮器により凝縮された減圧液冷媒を前記蒸発器で蒸発させる冷房モードにおいては、前記第１ポートと前記第２ポート、及び前記第３ポートと前記第４ポートとをそれぞれ連通させ、一方、前記凝縮器をバイパスして前記圧縮機から吐出されたホットガス冷媒を前記蒸発器に導入することにより放熱させるホットガス暖房モードにおいては、前記第１ポートと前記第４ポートとを連通させることにより、両モード間の切替を行う四方弁を有する車両用空調装置において、
前記四方弁内にホットガス暖房モード用減圧膨張弁を有し、
前記第１ポートと前記第４ポートとを連通させるときにのみ、前記第１ポートから流入するホットガス冷媒がホットガス暖房モード用減圧膨張弁を通過して前記第４ポートから流出するように、前記四方弁内でホットガス暖房モード用減圧膨張弁を前記第１ポート及び前記第４ポートに対して横切る向きに相対移動させる減圧膨張弁移動手段をさらに有する、ことを特徴とする車両用空調装置。
【請求項２】
前記四方弁は、冷房モード或いはホットガス暖房モードのいずれかのモードに応じて、前記四方弁内で前記第１ポートないし前記第４ポートのうちでポート間の連通を切り替えるスライダーを有し、
前記ホットガス暖房モード用減圧膨張弁は、該スライダーに連結される、
請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項３】
前記四方弁は、内部に前記ホットガス暖房モード用減圧膨張弁と、長手方向に摺動可能なスライダーとを備えた細長密閉ケーシングを有し、
該細長密閉ケーシングはその面上に、前記第１ポートと、前記第１ポートに向かい合うように配置された前記第２ポートないし第４ポートとを有し、前記第２ポートないし前記第４ポートは、前記細長密閉ケーシングの長手方向に前記第１ポートから遠ざかる向きに、前記第４ポート、前記第３ポート、前記第２ポートの順に隣り合うように整列配置され、
前記スライダーは、前記第２ポートないし前記第４ポートのうち、長手方向に隣り合う２つのポート間だけを連通する連通スペースを有し、
前記ホットガス暖房減圧膨張弁は、前記スライダーをホットガス暖房モード対応位置に位置決めしたときに、前記第１ポート及び前記第４ポート上に位置決めされ、一方冷房モード対応位置に位置決めしたときに、前記第１ポート及び前記第４ポートからオフセットした位置に位置決めされるように、前記スライダーの横に配置される、請求項３に記載の車両用空調装置。
【請求項４】
前記ホットガス暖房減圧膨張弁は、固定絞り機構を有する、請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項５】
前記ホットガス暖房減圧膨張弁は、可変絞り機構を有する、請求項１に記載の車両用空調装置。
【請求項６】
ガス冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮されたガス冷媒を液冷媒に凝縮させる凝縮器と、凝縮された液冷媒を減圧膨張する減圧膨張弁と、減圧膨張された液冷媒を気化させる蒸発器とを有し、前記圧縮機、前記凝縮器、及び前記蒸発器それぞれの間を冷媒流路で接続することにより形成される冷凍サイクルの凝縮器と蒸発器との間に設置される、車両用空調装置向け四方弁であって、圧縮機の吐出口と接続する第１ポート、凝縮器の冷媒入口と接続する第２ポート、凝縮器の冷媒出口と接続する第３ポート、及び蒸発器の冷媒入口と接続する第４ポートを備え、凝縮器により凝縮された減圧液冷媒を蒸発器で蒸発させる冷房モードにおいては、前記第１ポートと前記第２ポート、及び前記第３ポートと前記第４ポートとをそれぞれ連通させ、一方、凝縮器をバイパスして圧縮機から吐出されたホットガス冷媒を蒸発器に導入することにより放熱させるホットガス暖房モードにおいては、前記第１ポートと前記第４ポートとを連通させることにより、両モード間の切替を行う車両用空調装置向け四方弁において、
前記四方弁内部にホットガス暖房モード用減圧膨張を有し、
前記第１ポートと前記第４ポートとを連通させるときにのみ、前記第１ポートから流入するホットガス冷媒がホットガス暖房モード用減圧膨張弁を通過して前記第４ポートから流出するように、該ホットガス暖房モード用減圧膨張弁を前記第１ポート及び前記第４ポートに対して横切る向きに相対移動させる膨張弁移動手段をさらに有する、ことを特徴とする車両用空調装置向け四方弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用空調装置に関し、より詳細には、冷房モードとホットガス暖房モードとのモード切替を簡便に行いつつ、各モード専用の減圧膨張弁により冷媒を絞って蒸発器に送出することが可能な車両用空調装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車室内を冷房／暖房するのに、車両エンジンによって駆動される圧縮機を利用した車両用空調装置が使用され、最近、圧縮機からの吐出ガス冷媒（ホットガス）によるホットガス暖房モードを利用して車室内を暖房する車両用空調装置が開発されている。
このようなホットガス暖房モードを利用する車両用空調装置において、冷房モードとホットガス暖房モードとのモード切替を四方弁を用いて行うものが、例えば、特許文献１に開示されている。
この車両用空調装置は、ガス冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮されたガス冷媒を液冷媒に凝縮させる室内熱交換器と、凝縮された液冷媒を減圧膨張させる減圧膨張弁と、減圧膨張された液冷媒を気化させる室内熱交換器それぞれの間を冷媒用流路で接続して冷凍サイクルを形成し、蒸発器で低圧冷媒を蒸発させる冷房モードと、凝縮器をバイパスして圧縮機からの吐出ガス冷媒を蒸発器に導入して放熱させるホットガス暖房モードとに切り替え可能な四方弁を有する。
【０００３】
より詳細には、四方弁は、圧縮機の吐出口と接続する第１ポート、凝縮器の冷媒入口と接続する第２ポート、凝縮器の冷媒出口と接続する第３ポート、及び蒸発器の冷媒入口と接続する第４ポートを備え、冷房モードにおいては、第１ポートと第２ポート、及び第３ポートと第４ポートとをそれぞれ連通させることにより圧縮機-四方弁-凝縮器-四方弁-蒸発器-圧縮機の冷媒回路を形成して、凝縮器により凝縮された減圧液冷媒を蒸発器で蒸発させる一方、ホットガス暖房モードにおいては、第１ポートと第４ポートとを連通させることにより、圧縮機-四方弁-蒸発器-圧縮機の冷媒回路を形成して、凝縮器をバイパスして圧縮機から吐出されたホットガス冷媒を蒸発器に導入することにより放熱させるようにして、両モード間の切替を行っている。
【０００４】
【特許文献１】特開2001-246929号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、このような従来の車両用空調装置は、冷媒回路に設けられる膨張弁に関し、以下のような技術的問題点を有する。
すなわち、冷媒回路には、通常冷房モード用の膨張弁と、ホットガス暖房用の減圧膨張弁が設けられる。より詳細には、凝縮器の冷媒出口と四方弁の第3ポートとの間を接続する冷媒配管に第１の絞り機構として第１減圧膨張弁が設けられ、冷房モードにおいて凝縮器から送出された高温高圧の液冷媒を減圧膨張させ、低温低圧の液冷媒（霧状）として送出させるように絞り開度を調整可能にしている。一方、四方弁の第４ポートと蒸発器の冷媒入口との間を接続する冷媒配管に第２の絞り機構として第２減圧膨張弁が設けられ、ホットガス暖房モードにおいて、圧縮機から送出された高温高圧のホットガス冷媒を減圧するように絞り開度を調整可能にしている。
しかしながら、冷房モードにおいて、第１減圧膨張弁と第２減圧膨張弁とは、直列に配置された状態となり、第１減圧膨張弁により減圧膨張された冷媒は、凝縮器に向かう途中で第２減圧膨張弁によりさらなる減圧膨張を受けざるを得ない。一方、ホットガス暖房モードにおいて、圧縮機からのホットガス冷媒は、凝縮器に向かう途中で第２減圧膨張弁により減圧膨張されるだけである。したがって、両減圧膨張弁を適正に協働させて、両モードにおいて所望の絞りを達成する必要が生じる。
しかしながら、冷房モードとホットガス暖房モードにおいて、第２減圧膨張弁に要求される絞り特性は異なり、モードの切替のたびに絞り開度を調整するのは煩雑且つ非効率的であるとともに、このような頻繁な絞り開度の調整は、減圧膨張弁自体の機器の信頼性に影響を与えかねない。
【０００６】
この点から、冷房モード及びホットガス暖房モードそれぞれにおいて、四方弁を利用することによりモード間の効率的な切替を行いつつ、冷房モード及びホットガス暖房モードそれぞれに対して、各モード専用の減圧膨張弁を設けることが要望される。
そこで、上記課題に鑑み、本発明の目的は、冷房モードとホットガス暖房モードとの間のモード切替を簡便に行いつつ、各モード専用の減圧膨張弁を設けることを可能とする、車両用空調装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る車両用空調装置は、
ガス冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮されたガス冷媒を液冷媒に凝縮させる凝縮器と、凝縮された液冷媒を減圧膨張する減圧膨張弁と、減圧膨張された液冷媒を気化させる蒸発器とを有し、前記圧縮機、前記凝縮器、及び前記蒸発器それぞれの間を冷媒流路で接続することにより冷凍サイクルを形成する車両用空調装置であって、前記圧縮機の吐出口と接続する第１ポート、前記凝縮器の冷媒入口と接続する第２ポート、前記凝縮器の冷媒出口と接続する第３ポート、及び前記蒸発器の冷媒入口と接続する第４ポートを備え、前記凝縮器により凝縮された減圧液冷媒を前記蒸発器で蒸発させる冷房モードにおいては、前記第１ポートと前記第２ポート、及び前記第３ポートと前記第４ポートとをそれぞれ連通させ、一方、前記凝縮器をバイパスして前記圧縮機から吐出されたホットガス冷媒を前記蒸発器に導入することにより放熱させるホットガス暖房モードにおいては、前記第１ポートと前記第４ポートとを連通させることにより、両モード間の切替を行う四方弁を有する車両用空調装置において、
前記四方弁内にホットガス暖房モード用減圧膨張弁を有し、
前記第１ポートと前記第４ポートとを連通させるときにのみ、前記第１ポートから流入するホットガス冷媒がホットガス暖房モード用減圧膨張弁を通過して前記第４ポートから流出するように、前記四方弁内でホットガス暖房モード用減圧膨張弁を前記第１ポート及び前記第４ポートに対して横切る向きに相対移動させる減圧膨張弁移動手段をさらに有する、構成としている。
【０００８】
また、前記四方弁は、冷房モード或いはホットガス暖房モードのいずれかのモードに応じて、前記四方弁内で前記第１ポートないし前記第４ポートのうちでポート間の連通を切り替えるスライダーを有し、
前記ホットガス暖房モード用減圧膨張弁は、該スライダーに連結されるのが好ましい。
さらに、前記四方弁は、内部に前記ホットガス暖房モード用減圧膨張弁と、長手方向に摺動可能なスライダーとを備えた細長密閉ケーシングを有し、
該細長密閉ケーシングはその面上に、前記第１ポートと、前記第１ポートに向かい合うように配置された前記第２ポートないし第４ポートとを有し、前記第２ポートないし前記第４ポートは、前記細長密閉ケーシングの長手方向に前記第１ポートから遠ざかる向きに、前記第４ポート、前記第３ポート、前記第２ポートの順に隣り合うように整列配置され、
前記スライダーは、前記第２ポートないし前記第４ポートのうち、長手方向に隣り合う２つのポート間だけを連通する連通スペースを有し、
前記ホットガス暖房減圧膨張弁は、前記スライダーをホットガス暖房モード対応位置に位置決めしたときに、前記第１ポート及び前記第４ポート上に位置決めされ、一方冷房モード対応位置に位置決めしたときに、前記第１ポート及び前記第４ポートからオフセットした位置に位置決めされるように、前記スライダーの横に配置されるのが好ましい。
前記ホットガス暖房減圧膨張弁は、固定絞り機構或いは可変絞り機構であるのがよい。
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る車両用空調装置向け四方弁は、
ガス冷媒を圧縮する圧縮機と、圧縮されたガス冷媒を液冷媒に凝縮させる凝縮器と、凝縮された液冷媒を減圧膨張する減圧膨張弁と、減圧膨張された液冷媒を気化させる蒸発器とを有し、前記圧縮機、前記凝縮器、及び前記蒸発器それぞれの間を冷媒流路で接続することにより形成される冷凍サイクルの凝縮器と蒸発器との間に設置される、車両用空調装置向け四方弁であって、圧縮機の吐出口と接続する第１ポート、凝縮器の冷媒入口と接続する第２ポート、凝縮器の冷媒出口と接続する第３ポート、及び蒸発器の冷媒入口と接続する第４ポートを備え、凝縮器により凝縮された減圧液冷媒を蒸発器で蒸発させる冷房モードにおいては、前記第１ポートと前記第２ポート、及び前記第３ポートと前記第４ポートとをそれぞれ連通させ、一方、凝縮器をバイパスして圧縮機から吐出されたホットガス冷媒を蒸発器に導入することにより放熱させるホットガス暖房モードにおいては、前記第１ポートと前記第４ポートとを連通させることにより、両モード間の切替を行う車両用空調装置向け四方弁において、
前記四方弁内部にホットガス暖房モード用減圧膨張を有し、
前記第１ポートと前記第４ポートとを連通させるときにのみ、前記第１ポートから流入するホットガス冷媒がホットガス暖房モード用減圧膨張弁を通過して前記第４ポートから流出するように、該ホットガス暖房モード用減圧膨張弁を前記第１ポート及び前記第４ポートに対して横切る向きに相対移動させる膨張弁移動手段をさらに有する、構成としている。
以上のような構成を有する本発明に係る車両用空調装置によれば、ホットガス暖房モードにおいては、減圧膨張弁移動手段により四方弁内に設けられたホットガス暖房モード専用減圧膨張弁を第１ポート及び第４ポートに対して横切る向きに相対移動して、第１ポートと第４ポートと連通するホットガス暖房モード対応位置に位置決めすることにより、圧縮機の吐出口からのホットガス冷媒は、第１ポートから四方弁内に流入し、ホットガス暖房モード専用減圧膨張弁を通過する際に、所望に絞られて、減圧膨張され、第４ポートから流出して、凝縮器に向かうことが可能となる。
一方、冷房モードにおいては、減圧膨張弁移動手段によりホットガス暖房モード専用減圧膨張弁を第１ポート及び第４ポートに対して横切る向きに相対移動して、第１ポートと第２ポート、第３ポートと第４ポートそれぞれを連通する冷房モード対応位置に位置決めするとともに、ホットガス暖房モード専用減圧膨張弁を第１ポート及び第４ポートに対してオフセットした位置に位置決めすることにより、凝縮器からの冷媒は、第３ポートから四方弁内に流入し、ホットガス暖房モード専用減圧膨張弁を通過することなしに、第４ポートから流出して、凝縮器に向かうことが可能となる。
このように、四方弁により簡便に冷房モードとホットガス暖房モードとの間のモード切替を簡便に行いつつ、各モードに応じた専用の減圧膨張弁により減圧膨張させて、凝縮器に送出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施形態に係る車両用空調装置を図面を参照しながら、以下に詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態に係る車両用空調装置の全体構成を示すシステム構成図である。図２は、本発明の実施形態に係る車両用空調装置の四方弁内に設けられたホットガス暖房モード用減圧膨張弁の概略図である。図３は、本発明の実施形態に係る車両用空調装置のホットガス暖房モード用減圧膨張弁の絞り機構の概略図である。図４は、本発明の実施形態に係るホットガス暖房モード用減圧膨張弁の絞り機構の変形例の概略図である。図５は、本発明の実施形態に係るホットガス暖房モード用減圧膨張弁の絞り機構の別の変形例の概略図である。図６は、本発明の実施形態に係る車両用空調装置のモード制御を示すフローチャート図である。
【００１１】
図１に示す第１の実施形態において、図中の符号１は冷媒圧縮機、２はコンデンサ、３はエバポレータ、４はアキュムレータ、５は四方弁、６は冷房モード専用減圧膨張弁であり、これらの各機器を冷媒配管８で接続することにより、冷媒が状態変化して循環する冷凍サイクルの車両用空調装置１０を形成している。また、この実施形態では、冷媒圧縮機１の駆動源として車両走行用のエンジンＥが使用され、主暖房装置として、エンジンＥの廃熱を利用した温水ヒータ（ヒータコア）２１が採用されている。
冷媒圧縮機１は、低温低圧のガス冷媒を圧縮して高温高圧のガス冷媒（ホットガス）を送出するもので、エンジンＥの出力軸とベルト１１及び電磁クラッチ１２を介して連結されている。冷媒圧縮機１の冷媒吸入口側及び吐出口側それぞれには、圧力検出計６０、６２が設置され、それぞれ後に説明するエアコンECU５０に検出した圧力値を送信するようにして、エアコンECU５０において、吸入口側低圧圧力と吐出口側高圧圧力とに基づいて圧力比を演算するようにしている。
コンデンサ２は、冷媒圧縮機１より供給される高温高圧のガス冷媒を空気との熱交換により凝縮させ、高温高圧の液冷媒として送出する機能を有している。なお、図中の符号９はコンデンサファンを示している。
エバポレータ３は、冷媒とファン２２により送風される空調空気との熱交換を行い、後に説明する冷房モードにおいては、コンデンサ２及び絞り機構として設けた冷房モード専用減圧膨張弁６を通過した低温低圧の液冷媒の供給を受け、この液冷媒を空調空気との熱交換により気化させ、低温低圧のガス冷媒として送出する機能を有し、エバポレータ３を通過する空調空気は気化熱を奪われて冷却されるため、空調空気の冷房・除湿効果を達成し、一方後に説明するホットガス暖房モードにおいては、圧縮機１の吐出口からの高温高圧のホットガス冷媒が、コンデンサ２を通過することなくエバポレータ３へ向けられ、空調空気と熱交換して加熱するため、エバポレータ３は、温水ヒータ２１に対する補助暖房装置として機能する。
なお、エバポレータ３の冷媒出口３ｂは、冷媒配管８により冷媒圧縮機１の吸入側に接続され、同冷媒配管８の途中にはアキュムレータ４を設置して冷媒量の調整及び気液の分離を行っている。
【００１２】
エバポレータ３とコンデンサ２との間には、四方弁５が設置される。四方弁５は、圧縮機１の吐出口と接続する第１ポート５a、コンデンサの冷媒入口と接続する第２ポート５ｂ、コンデンサの冷媒出口と接続する第３ポート５ｃ、及びエバポレータの冷媒入口と接続する第４ポート５ｄを備え、冷房モードにおいては、第１ポート５aと第２ポート５ｂ、及び第３ポート５ｃと第４ポート５ｄとをそれぞれ連通させることにより圧縮機-四方弁-コンデンサ-四方弁-エバポレータ-圧縮機の冷媒回路を形成して、コンデンサにより凝縮された減圧液冷媒をエバポレータで蒸発させる一方、ホットガス暖房モードにおいては、第１ポート５aと第４ポート５ｄ、第２ポート５bと第３ポート５cとをそれぞれ連通させることにより、圧縮機-四方弁-エバポレータ-圧縮機の冷媒回路を形成して、コンデンサをバイパスして圧縮機から吐出されたホットガス冷媒をエバポレータに導入することにより放熱させるようにして、両モード間の切替を行っている。
より詳細には、図２に示すように、四方弁は、内部にホットガス暖房モード用減圧膨張弁６４と、長手方向に摺動可能なスライダー６６とを備えた細長密閉ケーシング６８を有する。細長密閉ケーシング６８はその面上に、第１ポート５aと、第１ポート５aに向かい合うように配置された第２ポート５ｂないし第４ポート５ｄとを有し、細長密閉ケーシング６８の内部が第１ポート５aないし第４ポート５ｄと連通している。第２ポート５ｂないし第４ポート５ｄはそれぞれ、細長密閉ケーシング６８の内部で長手方向に延出する固定プレート６７に形成された開口から下方に突出するように形成され、細長密閉ケーシング６８の長手方向に第１ポート５aから遠ざかる向きに、第４ポート５ｄ、第３ポート５ｃ、第２ポート５ｂの順に隣り合うように整列配置される。特に、第４ポート５ｄは、図２に示すように、第１ポート５aの真下に配置されている。
ホットガス暖房モード用減圧膨張弁６４は、ホットガス暖房モードにおいて冷媒圧縮機１より送出された高温高圧のガス冷媒（ホットガス）を減圧する目的で設けられたものであり、後に説明するように、ホットガス暖房モード用減圧膨張弁６４には、ホットガスを所定の圧力まで減圧するように絞り開度を設定するようにしている。すなわち、通常の冷房モードでは低温低圧の液冷媒が供給されるため、高い耐圧設計がなされていないエバポレータ３を保護する観点から、エバポレータ３に作用する冷媒圧力を制限する機能を有する。
スライダー６６は、各々が密閉ケーシング６８の内壁に対して長手方向に摺動可能に内嵌し、互いに長手方向に間隔を隔てた一対の案内部材７１a、７１bと、案内部材７１a、７１b間を長手方向に延び、案内部材７１a、７１bによって支持された支持ロッド７０とを有する。支持ロッド７０には、略半球殻状の仕切６９がその開口部を第２ポート５ｂ乃至第４ポート５ｄに臨むように連結され、開口部の大きさは、第２ポート５ｂないし第４ポート５ｄのうち、長手方向に隣り合う２つのポート間だけを連通する連通スペースを球殻状の仕切６９の内部に形成するように決められる。
支持ロッド７０には、さらにホットガス暖房モード用減圧膨張弁６４が連結され、ホットガス暖房モード用減圧膨張弁６４は、球殻状の仕切６９を第２ポート５ｂ及び第３ポート５ｃ同士を連通する位置（ホットガス暖房モード相当位置）に位置決めしたとき、後に説明するホットガス暖房モード用減圧膨張弁６４の流入開口部及び流出開口部がそれぞれ、第１ポート５a及び第４ポート５ｄに臨むように位置決めされ、一方球殻状の仕切６９を第３ポート５ｃ及び第４ポート５ｄ同士を連通する位置（冷房モード相当位置）に位置決めしたとき、ホットガス暖房モード用減圧膨張弁６４が第１ポート５a及び第４ポート５ｄからオフセットした位置に位置決めされるように、略半球殻状の仕切６９に長手方向に隣接する位置に配置される。なお、ホットガス暖房モード用減圧膨張弁６４の下端面及び半球殻状の仕切６９の開口部の下端面は、固定プレート６７の上面を摺動するように上下方向に位置決めされ、冷房モード及び暖房モードいずれのモードにおいても、膨張弁６４及び半球殻状の仕切６９と、固定プレート６７との間から冷媒が漏洩することがないようにしている。
【００１３】
このような構成により、冷房モード或いはホットガス暖房モードのいずれかのモードに応じて、四方弁５内で第１ポート５aないし第４ポート５ｄのうちでポート間の連通を切り替えるように、ステッピングモータ（図示せず）、或いは差圧を利用することにより、密閉密閉ケーシング６８内で一対の案内部材７１を長手方向に摺動させることにより、球殻状の仕切６９及びホットガス暖房モード用減圧膨張弁６４が一体で、移動するようにしている。
したがって、第１ポート５aと第４ポート５ｄとを連通させるときにのみ、第１ポート５aから流入するホットガス冷媒がホットガス暖房モード用減圧膨張弁６４を通過して第４ポート５ｄから流出するように、四方弁５内でホットガス暖房モード用減圧膨張弁６４を第１ポート５a及び第４ポート５ｄに対して横切る向きに相対移動させることが可能となり、図２(b)に示すように、スライダー６６をホットガス暖房モード対応位置に位置決めしたときに、ホットガス暖房減圧膨張弁６４を第１ポート５a及び第４ポート５ｄ上に位置決めし、一方、図２(a)に示すように、冷房モード対応位置に位置決めしたときに、第１ポート５a及び第４ポート５ｄからオフセットした位置に位置決めすることを可能としている。
【００１４】
次に、図３を参照しながら、ホットガス暖房減圧膨張弁内に設けられる絞り機構について説明すれば、固定絞り機構７３は、図面上上下方向に第１拡径部７４と縮径部７６と第２拡径部７８とを有し、第１拡径部７４の開口から流入する冷媒ガスが縮径部７６に流入する際に絞られて、縮径部７６から第２拡径部７８へ流入するときに広げられ、流出開口８２から流出するようにしている。縮径部７６の径は、第１及び第２拡径部７４、７８の径との関係、及び冷媒ガスの流量を考慮して、適宜定まればよい。このような固定絞り機構は、構造が単純であるから、安価であり信頼性が高く、特に四方弁５の内部に配置しても保守点検のために、外部に取り出す必要がほとんどない。
【００１５】
絞り機構の変形例について、以下に説明する。
図４に示すように、本絞り機構７３は、上述の絞り機構と同様に、固定絞りであるが、差圧弁の機能を付加した機構であり、頂面に流入開口８４、下面に流出開口８５を備え、円筒状ボア８６を内部に形成した本体部８８と、円筒状ボア８６内部で本体部８８の内壁に沿って長手方向に摺動可能な絞り部９０と、絞り部９０を流入開口８４に向かって付勢するバネ９１とを有する。絞り部９０は、流入開口部に内嵌可能な第１円筒部９２と、第１円筒部９２と同心状に形成され、第１円筒部９２の径より大きな径を備えた第２円筒部９４とを有し、第２円筒部９４の第１円筒部９２より外側部には、円周方向に等角度間隔を隔てた貫通孔９６が複数設けられている。
このような構成によれば、圧縮機１がオフのときには、図４（b）に示すように、絞り部９０がバネ９１によって上方に付勢されて、第１円筒部９２が流入開口８４を閉鎖することにより、冷媒ガスの円筒ボア８６内への流入が防止される。一方、圧縮機１がオンのときには、図４（a）に示すように、流入開口８４からの高圧冷媒ガスが、バネ９１の付勢力に打ち勝って、絞り部９０を下方に移動させ、それにより円筒ボア８６内部に流入する冷媒ガスは、複数の貫通孔９６を通過する際に絞られて、流出開口８５から外部へ流出する。このような差圧弁の構成とすることにより、圧縮機１をオンする時の圧力上昇速度を速めることが可能となり、それによりホットガス暖房モードの立ち上がりの際、十分に加温された吹き出しが可能となる。
【００１６】
図５は、別の変形例を示す。本絞り機構７３は、可変絞りであり、下方に向かって先細の裁頭円錐状溝９８と、この裁頭円錐状溝９８に連通する円筒状ボア１００とを内部に有する。裁頭円錐状溝９８の底面１０２には、円形開口１０４が円周方向に90度ずつ角度間隔を隔てて４つ形成されるとともに、円筒部１０５が下方に突出する。円筒状ボア１００内には、内壁にそって絞り部１０６が設けられている。絞り部１０６は、仕切り板１０８により、下方に向かって先細の裁頭円錐状溝部１１０と、円筒状溝部１１２とに分けられ、仕切り板１０８には、その中心部には開口１１４が設けられている。絞り部は、図４と同様に、バネ１１６によって流入開口に向かって付勢されている。絞り部１０６の側周面とボア１００の内周面との間には、板バネ１１８が設けられ、板バネ１１８の剛性を適正に設定することにより、絞り部１０６の自励振動を防止するようにしている。
このような構成によれば、流入開口から流入する冷媒は、バネ１１８の付勢力に打ち勝って、絞り部１０６を下方に移動させ、その結果４つの開口１０４を通って内部に流入する。その際、図５の矢印に示すように、冷媒が円筒部１０５の下面と裁頭円錐状溝部１１０の底面との間を通過するときに絞られ、さらに開口１１４、円筒状溝部１１２を経て流出開口を通って外部に流出する。冷媒の圧力が高くなるほど、円筒部１０５の下面と溝１１０の底面との間隔は広がり、冷媒の絞り効果が緩やかとなる。このような構成により、圧力が高くなるほど絞りが甘くなる結果、圧力上昇を防止するために圧縮機をオフする必要がなくなり、それによりホットガス暖房モードの運転性、及びクラッチの信頼性をより向上させることが可能となる。
【００１７】
以上のように、ホットガス暖房モード減圧膨張弁６４は、四方弁５の内部に設置される一方、図１に示すように、冷房モード専用減圧膨張弁６は、コンデンサ２の冷媒出口２ｂと四方弁５の第３ポート５ｃとの間を接続する冷媒配管８に設けられ、冷房モード専用減圧膨張弁６には可変絞りもしくは固定絞りが使用されており、冷房運転モードにおいてコンデンサ２より送出された高温高圧の液冷媒が通過する。従って、この冷房モード専用減圧膨張弁６には、高温高圧の液冷媒を減圧膨張させ、低温低圧の液冷媒（霧状）として送出するよう設定された絞り開度のものが使用される。
ＨＶＡＣユニット２０は、車室内へ向かって空気が流れる空気流路を構成し、電動式の空調用送風機２２によりＨＶＡＣユニット２０内を、後に説明するように、車室内空気または外気が送風されるようにしている。エバポレータ３は、ＨＶＡＣユニット２０内において、空調空気の流れ方向上流側に温水ヒータ２１と直列に配置されている。温水ヒータ２１は、エンジンＥのエンジン冷却水系と温水配管２３をもって接続され、該温水配管２３の適所には開閉弁２４が設けられている。この開閉弁２４は、暖房運転等加熱を必要とする場合に開とされ、エンジンＥを冷却することで高温となったエンジン冷却水を分流させて温水ヒータ２１に導入するようになっている。こうして温水ヒータ２１に導かれたエンジン冷却水は、温水ヒータ２１を通過する空調空気と熱交換して加熱した後、再度エンジン冷却水系に戻される。
ＨＶＡＣユニット２０の最も空気上流側には、車室外空気（以下外気と呼ぶ）を吸い込むための外気吸込口３０、車室内空気（以下内気と呼ぶ）を吸い込むための内気吸込口３２、および内外気切替ドア３４が設けられている。内外気切替ドア３４は、図示しないリンク機構を介してサーボモータ等のアクチュエータにより駆動されて、少なくとも外気吸込口３０から外気を吸い込む外気導入（ＦＲＳ）モードと内気吸込口３２から内気を吸い込む内気循環（ＲＥＣ）モードとを切り替える内外気切替手段を構成する。
一方、ＨＶＡＣユニット２０の最も空気下流側には、車両フロント窓ガラスの内面に向けて空調風（主に温風）を吹き出すためのデフロスタ（ＤＥＦ）吹出口３６、車両乗員の頭胸部（身体）に向けて空調風（主に冷風）を吹き出すためのフェイス（ＦＡＣＥ）吹出口３８、車両乗員の足元部（身体）に向けて空調風（主に温風）を吹き出すためのフット（ＦＯＯＴ）吹出口４０、およびこれらの各吹出口を選択的に開閉する複数個のモード切替ドア４２、４４、４６が回動可能に設けられている。
【００１８】
モード切替ドア４２、４４、４６の各々は、図示しないリンク機構を介してサーボモータ等のアクチュエータにより駆動される吹出口切替手段を構成する。モード切替ドア４２、４４、４６により、ＦＡＣＥ吹出口３８のみを開放するフェイス（ＦＡＣＥ）モードと、ＦＡＣＥ吹出口３８とＦＯＯＴ吹出口４０の両方を開放するバイレベル（Ｂ／Ｌ）モードと、ＦＯＯＴ吹出口４０のみを開放するフット（ＦＯＯＴ）モードと、ＦＯＯＴ吹出口４０とＤＥＦ吹出口３６を両方とも開放するフットデフ（Ｆ／Ｄ）モードと、ＤＥＦ吹出口３６のみを開放するデフロスタ（ＤＥＦ）モードとを切り替えることができる。
空調用電子制御装置（以下ＥＣＵという）５０は、マイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、予め設定されたプログラムに従って入力信号に対する演算処理を行って、四方弁５の切替およびその他の電気機器（６、９、２２、２４等）の作動を制御する。
ＥＣＵ５０には、車両エンジンＥの水温センサ５２ａ、外気温センサ５２ｂ、エバポレータ３の温度検出手段をなすエバポレータ吹出温度センサ５２ｃ、圧縮機吐出圧力の圧力センサ６０、６２等のセンサ群から検出信号が入力される。
また、車室内計器盤付近に設置される空調操作パネル５４の操作スイッチ群５６からの操作信号が入力される。この操作スイッチ群５６としては、冷凍サイクルの圧縮機１の起動または停止を指令するエアコンスイッチ５６ａ、ホットガスヒータサイクルによる暖房モードを設定する暖房スイッチ５６ｂ等が備えられている。エアコンスイッチ５６ａは冷房モードを設定する冷房スイッチの役割を果たす。
【００１９】
次に、図６を参照しながら、冷房モードとホットガス暖房モードとの間のモード制御について説明する。図６に示すように、イグニッションスイッチが投入（ＩＧ・ＯＮ）されてエンジンＥが始動されると共に、エアコンＥＣＵ５０に直流電源が供給されて、図２のルーチンが起動される（ステップＳ１）。先ず、フラグＩ＝０等の初期設定を行う（ステップＳ２）。
次いで、空調操作パネル５４上の各スイッチから各スイッチ信号を読み込む（ステップＳ３）。具体的には、エアコンスイッチ５６ａ、ホットガス暖房スイッチ５６ｂのＯＮ信号またはＯＦＦ信号等を読み込む。次いで、冷却水温度センサ５２ａにて検出される冷却水温度（ＴＷ）等の各種センサ信号を読み込む（ステップＳ４）。
次いで、冷凍サイクルが冷房モードであるか否かを判定する。すなわち、エアコンスイッチ５６ａにより冷房モードが設定されているか否かを判定する（冷房モード判定手段：ステップＳ５）。この判定結果がＹＥＳの場合、つまり冷凍サイクルが冷房モードである場合には、電磁クラッチ１２を通電（ＯＮ）して圧縮機１を起動し、冷房モード専用減圧膨張弁６を開弁し、通常の冷房用冷凍サイクルＣにより冷房モードを実行（ＯＮ）する（冷房モード制御手段：ステップＳ６）。次いで、スライダー６６を移動させて、第１ポート５aと第２ポート５b、第３ポート５cと第４ポート５dをそれぞれ連通して、四方弁の切替を行う（ステップＳ７）。次いで、冷房運転フラグを立てる（Ｉ＝１）（ステップＳ８）。その後に、ステップＳ３の制御処理に戻る。
また、ステップＳ５の判定結果がＮＯの場合、つまり、冷凍サイクルが冷房モード状態に設定されていないときは、ホットガス暖房モードに設定されているか否かを判定する（ステップＳ９）。具体的には、ホットガススイッチ５６ｂが投入（ＯＮ）されているか否かを判定する。この判定結果がＮＯの場合には、ホットガスヒータサイクルＨによる暖房運転を停止（ＯＦＦ）する。すなわち、電磁クラッチ１２への通電を停止（ＯＦＦ）して圧縮機１を自動停止させ、冷房モード専用減圧膨張弁６を閉弁する。その後に、ステップＳ３の制御処理に戻る。
【００２０】
一方、ホットガススイッチ５６ｂが投入（ＯＮ）されている場合は、まずエンジンの冷却水温度が所定温度以下（例えば、８０℃）であるかを判定する（ステップＳ１０）。所定温度以下である場合には、ホットガスヒータサイクルをＯＮにする（ステップＳ１１）。次いで、ステップＳ１２において、空調用送風機２２を作動するとともに、内外気切替ドア３４により吹き出しモードをフット吹き出しモードに、モード切替ドア３２により吸い込みモードを外気吸い込みモードにそれぞれ設定する。
次いで、ステップＳ１３において、外気温が設定値(例えば、10℃以下)以下であるか判定する。外気温が設定値以下のときには、ホットガス暖房モードが必要であるから、ステップＳ１４において、圧縮機の吸入圧力／吐出圧力により定義される圧力比設定値Ｐｄを決定する。ここに、圧力比は、電磁クラッチ１２を遮断して圧縮機１を停止する設定値であって、例えば、７乃至２２である。次いで、ステップＳ１5において、スライダー６６を移動させて、第１ポート５aと第４ポート５d、第２ポート５bと第３ポート５cをそれぞれ連通して、四方弁５の切替を行う。
次いで、ステップＳ１６において、フラッグI=０か否かを判定する。ホットガススイッチのオンの最初の判定であれば、フラッグI=０であるから、ステップＳ１７に進み、圧縮機の高圧圧力が圧力比設定値Ｐｄ以下であるか判定する。圧力比が圧力比設定値Ｐｄ以下であれば、ステップＳ１８に進み、電磁クラッチ１２をオンして、圧縮機１を作動させる。このとき、圧縮機１の作動状態が継続されて、圧力比が圧力比設定値Ｐｄより高くなると、ステップＳ１７からステップＳ１９に進み、電磁クラッチ１２をオフして、圧縮機１を停止させるとともに、フラグI=１に更新する。これにより、次回のステップＳ１６の判定では、NOとなり、ステップＳ２０に進み、圧縮機１の圧力比が圧力比設定値Ｐｄ以下であるか否かを判定する。圧力比が圧力比設定値Ｐｄより高いときは、ステップＳ２１に進み、電磁クラッチ１２の遮断状態を継続することにより、圧縮機１の停止状態を継続する。次いで、圧縮機１の停止状態が継続されることにより、圧力比が圧力比設定値Ｐｄ以下まで低下したら、ステップＳ２０からステップＳ２２に進み、電磁クラッチ１２をオンし、圧縮機１を作動状態に復帰させるとともに、フラグI=０に更新する。
【００２１】
このように、ホットガス暖房モードにおいて、圧縮機１のオンオフ制御を高圧圧力／低圧圧力からなる圧力比を基準にして行うことにより、オンオフが頻繁に生じることを防止することが可能となり、クラッチの寿命及び走向フィーリングに悪影響を及ぼすのを回避することが可能となる。特に、従来のように、圧縮機１の吐出側の高圧圧力を基準にオンオフ制御する場合には、吸入側の低圧圧力の値に係わらず高圧力比でも圧縮機１が運転継続されるため、圧縮機１の性能或いは寿命の低下を招く危険性があったが、圧力比によりオンオフ制御することにより、このような危険性を回避することが可能となった。また、異常な低圧圧力による負圧運転を防止することが可能となり、それにより水分等の浸入を防ぎ、圧縮機の信頼性を確保することが可能となる。特に、圧縮機の始動時には、一時的に負圧運転となる傾向にあるため、始動時の圧縮機オフを回避することができる。さらに、暖房負荷に応じて設定圧力比を補正することにより、圧縮機１の運転範囲を広げることが可能となる。より詳細には、高外気温時には、暖房低負荷であるため設定圧力比を小さく、一方低外気温時には、暖房高負荷であるため設定圧力比を大きくすることにより、圧縮機１がオンになっている運転範囲を広げることが可能となる。
【００２２】
以上の構成を有する車両用空調装置の作用を、冷房モード、ホットガス暖房モードに分けて以下に説明する。
まず、冷房モードの際、冷凍サイクルの運転モードが冷房モードである時には、電磁クラッチ１２がＯＮされ、冷房モード専用減圧膨張弁６を開弁するとともに、スライダー６６が長手方向に移動することにより、図２(ａ)に示すように、球殻状の仕切６９が第４ポート５ｄと第３ポート５ｃとを連通する一方、暖房モード用減圧膨張弁６４は、オフセット位置に位置決めされ、その結果、第１ポート５aと第２ポート５ｂとが連通される。それにより、冷房モード用減圧膨張弁６で減圧膨張された冷媒は、暖房モード用減圧膨張弁６４を通過することなしに、エバポレータ３に向かうことが可能となる。その結果、圧縮機１０より吐出された高温、高圧のガス冷媒は、通常の冷房用冷凍サイクルＣを還流してエバポレータ３内に流入する。これにより、エバポレータ３が冷房用の冷却器として作動する。このため、ＨＶＡＣユニット２０内に吸い込まれた空気が、エバポレータ３で低温、低圧の冷媒と熱交換して冷却されて冷風となり、車室内に吹き出される。これにより、車室内が冷房される。
【００２３】
次に、ホットガス暖房モードの際、冷凍サイクルの運転モードがホットガス暖房モードである時には、ホットガススイッチ５６ｂがＯＮされ、冷却水温度（ＴＷ）が所定温度（例えば８０℃）以下で温水式ヒータ２１の暖房能力が不足している場合に、電磁クラッチ１２がＯＮされ、冷房モード専用減圧膨張弁６を閉弁するとともに、スライダー６６が長手方向に移動することにより、図２(ｂ)に示すように、球殻状の仕切６９が第２ポート５bと第３ポート５ｃとを連通する一方、暖房モード用減圧膨張弁６４は、ホットガス暖房モード相当位置に位置決めされ、それにより、ホットガス冷媒は、四方弁５内で暖房モード用減圧膨張弁６４を通過して、そこで絞られ、第４ポート５ｄから流出して、エバポレータ３に向かうことが可能となる。その結果、圧縮機１より吐出された高温、高圧のガス冷媒は、ホットガスヒータサイクルＨを還流してエバポレータ３内に流入する。これにより、エバポレータ３が放熱器として作動する。また、エンジンＥの排熱を吸収した冷却水は、冷却水循環回路７９を還流して温水式ヒータ２１内に流入する。このため、ＨＶＡＣユニット２０内に吸い込まれた空気が、エバポレータ３で高温のガス冷媒と熱交換して加熱され、更に温水式ヒータ２１で高温の冷却水と熱交換して更に加熱されて温風となり、車室内に吹き出される。これにより、車室内が暖房される。
【００２４】
以上、本発明の実施形態を詳細に説明したが、特許請求の範囲内で当業者なら種々の修正、或いは変更が可能である。例えば、本実施形態において、車両エンジンからの温水を熱源として送風空気を加熱する暖房用ヒータに加えて、圧縮機吐出冷媒ホットガスを利用したホットガス暖房モードとして説明したが、それに限定されることなく、例えば圧縮機吐出冷媒ホットガスのみを利用してホットガス暖房モードを行ってもよい。
以上説明したように、本発明に係る車両用空調装置によれば、冷房モードとホットガス暖房モードとの間のモード切替を簡便に行いつつ、各モード専用の減圧膨張弁により冷媒を減圧膨張させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態に係る車両用空調装置の全体構成を示すシステム構成図。
【図２】本発明の実施形態に係る車両用空調装置の四方弁内に設けられたホットガス暖房モード用減圧膨張弁の概略図。
【図３】本発明の実施形態に係る車両用空調装置のホットガス暖房モード用減圧膨張弁の絞り機構を示す概略図。
【図４】本発明の実施形態に係るホットガス暖房モード用減圧膨張弁の絞り機構の変形例を示す概略図。
【図５】本発明の実施形態に係るホットガス暖房モード用減圧膨張弁の絞り機構の別の変形例を示す概略図。
【図６】本発明の実施形態に係る車両用空調装置のモード制御を示すフローチャート図。
【符号の説明】
【００２６】
Ｅ  エンジン
１  圧縮機
２  コンデンサ
３  エバポレータ
５  四方弁
5a  第１ポート５a
5b  第２ポート５ｂ
5c  第３ポート５ｃ
5d  第４ポート５ｄ
６  冷房モード専用減圧膨張弁
８  冷媒流路
１０  車両用空調装置
２０  HVACユニット
３０  外気吸込口
３２  内気吸込口
３４  内外気切替手段
３６  DEF吹き出し口
３８  FACE吹き出し口
４０  FOOT吹き出し口
４２  吹込みモード設定手段
５０  エアコンECU
６４  ホットガス暖房モード用減圧膨張弁
６６  スライダー
６８  細長密閉ケーシング
７０  支持ロッド
７２  連通スペース
７３  固定絞り機構
７４  第１拡径部
７６  縮径部
７８  第２拡径部
８０  流入開口
８２  流出開口
８６  円筒状ボア
８８  本体部
９０  絞り部
９２  第１円筒部
９４  第２円筒部上のあき
９６  貫通部
９８  裁頭円錐状溝
１００  円筒状ボア
１０２  底面
１０４  円形開口
１０６  絞り部
１１０  裁頭円錐状溝部
１１２  円筒状溝部
１１４  開口
１１６  ばね
１１８  板ばね
【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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