(57)【要約】【課題】複数の冷媒通路を切り替えて運転がなされる車両用冷暖房装置において、その冷媒通路の切り替える制御弁に嵩むコストをトータル的に抑制する。【解決手段】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、圧縮機、室外熱交換器、室内蒸発器をつなぐ冷媒循環通路を構成する複数の冷媒通路の開度をそれぞれ調整するための第１比例弁１０５、第２比例弁１０６と、その複数の比例弁を収容する共用のボディ１０４と、その複数の比例弁の開度を電気的に調整するための共用のモータユニット１０２と、を含む比例弁３４と、を備える。【選択図】図２
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【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、
前記圧縮機、前記室外熱交換器、前記室内蒸発器をつなぐ冷媒循環通路を構成する複数の冷媒通路の開度をそれぞれ調整するための複数の弁部と、その複数の弁部を収容する共用のボディと、その複数の弁部の開度を電気的に調整するための共用のアクチュエータと、を含む制御弁と、
を備えることを特徴とする車両用冷暖房装置。
【請求項２】
前記冷媒循環通路に前記制御弁が複数設けられ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】
前記制御弁は、前記複数の弁部に冷媒を導くための共通の導入ポート、および前記複数の弁部を経た冷媒を導出するための共通の導出ポートの少なくとも一方を前記ボディに有することを特徴とする請求項１または２に記載の車両用冷暖房装置。
【請求項４】
前記制御弁は、前記複数の弁部の開閉状態に応じて、前記ボディに冷媒を導入または前記ボディから冷媒を導出するように切り替えられる導入出ポートを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両用冷暖房装置。
【請求項５】
前記制御弁は、
前記ボディに設けられた第１の弁孔と、
前記ボディに前記第１の弁孔と同軸状に設けられた第２の弁孔と、
前記第１の弁孔に接離することにより第１の弁部を開閉する第１の弁体と、
前記第２の弁孔に接離することにより第２の弁部を開閉する第２の弁体と、
前記アクチュエータとして回転駆動されるロータを含むステッピングモータと、
前記ロータとともに回転し、その軸線周りの回転運動を軸線方向の並進運動に変換することにより、前記第１の弁体および前記第２の弁体に対して各弁部の開閉駆動力を順次伝達する弁作動体と、
を備える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１の弁体および前記第２の弁体の一方の内周面または前記ボディの内周面に設けられた雌ねじ部と、前記弁作動体の外周面に設けられた雄ねじ部との螺合構造により、前記ロータの回転運動を並進運動に変換する作動変換機構が構成されていることを特徴とする請求項５に記載の車両用冷暖房装置。
【請求項７】
前記制御弁は、
前記第１の弁孔および前記第２の弁孔と同軸状に設けられた第３の弁孔と、
前記第１の弁体および前記第２の弁体を軸線方向に貫通し、前記第３の弁孔に接離して第３の弁部を開閉可能な第３の弁体と、
を備え、
前記弁作動体は、前記第１の弁体、前記第２の弁体、前記第３の弁体に対して各弁部の開閉駆動力を順次伝達することを特徴とする請求項５または６に記載の車両用冷暖房装置。
【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し、特に車両用冷暖房装置の冷媒通路の切り替えに好適な制御弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内燃機関を搭載した車両においてはエンジンの燃焼効率が向上したこともあり、熱源として利用してきた冷却水が暖房に必要な温度にまで上昇し難くなっている。一方、内燃機関と電動機を併用したハイブリッド車両においては内燃機関の稼働率が低いため、そのような冷却水の利用がさらに難しい。電気自動車に至っては内燃機関による熱源そのものがない。このため、冷房のみならず暖房にも冷媒を用いたサイクル運転を行い、車室内を除湿暖房可能なヒートポンプ式の車両用冷暖房装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
このような車両用冷暖房装置は、圧縮機、室外熱交換器、蒸発器、室内熱交換器等を含む冷凍サイクルを有し、暖房運転時と冷房運転時とで室外熱交換器の機能が切り替えられる。暖房運転時においては室外熱交換器が蒸発器として機能する。その際、冷凍サイクルを冷媒が循環する過程で室内熱交換器が放熱し、その熱により車室内の空気が加熱される。一方、冷房運転時においては室外熱交換器が凝縮器として機能する。その際、室外熱交換器にて凝縮された冷媒が蒸発器にて蒸発し、その蒸発潜熱により車室内の空気が冷却される。その際、除湿も行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−２４０２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、車室内の快適性を維持するとともに、寒冷下においても車両運転中の視界を良好に維持するために、このような車両用冷暖房装置においては特に除湿運転が重要視される。そのため、複数の熱交換器が比較的複雑な経路で配管されることが多く、冷媒通路の切り替えのために二方向弁、三方向弁、四方向弁といった制御弁が数多く用いられる。二方向弁は、その開閉により冷媒通路を開放または遮断したり、その開度調整により冷媒通路の開度を調整したりする。三方向弁は、１つの共用通路と２つの分岐通路との接続点に設けられ、共用通路と連通させる分岐通路を切り替える。四方向弁は、２つの上流側通路と２つの下流側通路との接続点に設けられ、上流側通路と下流側通路との連通状態の組み合わせを切り替える。これらの制御弁は、アクチュエータとしてソレノイドやステッピングモータなどを用いる電気駆動弁として構成されることが多い。
【０００６】
しかしながら、このような制御弁が数多く用いられると、当然にコストが嵩み、車両の設置スペース上の問題も生じる。このため、このような制御弁を冷媒通路を切り替えるだけの切替弁としてだけではなく、その開度を比例的に変化させて冷媒流量の調整を行う比例弁として機能させたり、その開度を絞ることで冷媒を膨張させて状態遷移させる膨張弁として機能させるなど、複数種の制御弁の機能を兼用させることもある。しかし、二方向弁として構成する場合には、その設置数に応じたアクチュエータが必要となる。また、三方向弁や四方向弁として構成する場合にも、その複数の弁部の開度を外部から調整可能とする場合には、その弁部の数に応じたアクチュエータが必要となり、依然として改善の余地があった。
【０００７】
本発明の目的は、複数の冷媒通路を切り替えて運転がなされる車両用冷暖房装置において、その冷媒通路の切り替える制御弁に嵩むコストをトータル的に抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、圧縮機、室外熱交換器、室内蒸発器をつなぐ冷媒循環通路を構成する複数の冷媒通路の開度をそれぞれ調整するための複数の弁部と、その複数の弁部を収容する共用のボディと、その複数の弁部の開度を電気的に調整するための共用のアクチュエータと、を含む制御弁と、を備える。
【０００９】
この態様によると、複数の冷媒通路の開度をそれぞれ調整するために複数の弁部が設けられるところ、その複数の弁部が共用のボディに収容されて共用のアクチュエータにより開閉駆動される制御弁（複合弁）として構成される。このため、弁部の数に対してボディやアクチュエータの数を抑えることができ、車両用冷暖房装置の冷媒通路の切り替えるのに要する制御弁に嵩むトータルのコストを抑制することができる。このような制御弁を冷媒循環通路に複数設ければ、弁部の数に対してトータルのコストをさらに抑制することも可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、複数の冷媒通路を切り替えて運転がなされる車両用冷暖房装置において、その冷媒通路の切り替える制御弁に嵩むコストをトータル的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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】第１実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図３】第１実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図４】第１実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図５】第１実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図６】第２実施形態に係る車両用冷暖房装置のシステム構成を表す図である。
【図７】第２実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図８】第２実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図９】第２実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図１０】第２実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図１１】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１２】第３実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図１３】第３実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図１４】第３実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図１５】第３実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図１６】第４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１７】第４実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図１８】第４実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図１９】第４実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図２０】第４実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図２１】第５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２２】第５実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図２３】第５実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図２４】第５実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図２５】第５実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図２６】第６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２７】第６実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図２８】第６実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。
【図２９】第６実施形態に係る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】
【００１２】
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］
まず、本発明の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る車両用冷暖房装置のシステム構成を表す図である。本実施形態は、本発明の車両用冷暖房装置を電気自動車の冷暖房装置として具体化したものである。
【００１３】
車両用冷暖房装置１００は、圧縮機２、室内凝縮器３、室外熱交換器５、蒸発器７およびアキュムレータ８を配管にて接続した冷凍サイクル（冷媒循環回路）を備える。車両用冷暖房装置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。
【００１４】
車両用冷暖房装置１００は、また、冷房運転時と暖房運転時とで複数の冷媒循環通路を切り替えるように運転される。この冷凍サイクルは、室内凝縮器３と室外熱交換器５とが凝縮器として並列に動作可能に構成され、また、蒸発器７と室外熱交換器５とが蒸発器として並列に動作可能に構成されている。
【００１５】
具体的には、圧縮機２の吐出室につながる通路が分岐し、その一方である第１通路２１が室内凝縮器３の入口につながり、他方である第２通路２２が室外熱交換器５の一方の出入口につながっている。室外熱交換器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。
【００１６】
室内凝縮器３の出口につながる第５通路２５は、その下流側で分岐し、その一方である第１分岐通路２６が第３通路２３を介して蒸発器７につながり、他方である第２分岐通路２７が第３通路２３を介して室外熱交換器５の他方の出入口につながっている。また、第２通路２２の中間部においてバイパス通路２９が分岐し、アキュムレータ８ひいては圧縮機２につながっている。第２通路２２におけるバイパス通路２９との分岐点には切替弁３１が配設されている。
【００１７】
また、第５通路２５には過冷却度制御弁３２が設けられ、その下流側が第１分岐通路２６と第２分岐通路２７とに分岐している。その分岐点には比例弁３４が設けられている。第３通路２３における第２分岐通路２７との接続点と、第１分岐通路２６との接続点との間には、過冷却度制御弁３６および差圧弁３８が配設されている。第４通路２４には過熱度制御弁４０が設けられている。
【００１８】
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。
【００１９】
室内凝縮器３は、車室内に設けられ、室外熱交換器５とは別に冷媒を放熱させる補助凝縮器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧の冷媒が室内凝縮器３を通過する際に放熱する。車室内に導入された空気は、室内凝縮器３を通過する過程で温められる。
【００２０】
室外熱交換器５は、車室外に配置され、冷房運転時に内部を通過する冷媒を放熱させる室外凝縮器として機能する一方、暖房運転時には内部を通過する冷媒を蒸発させる室外蒸発器として機能する。室外熱交換器５が蒸発器として機能する際には、膨張装置（過冷却度制御弁３２）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。
【００２１】
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（過冷却度制御弁３２または過冷却度制御弁３６）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、室内凝縮器３の通過過程で加熱される。
【００２２】
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。
【００２３】
切替弁３１は、第２通路２２を開閉する第１弁部と、バイパス通路２９を開閉する第２弁部と、各弁部を駆動するアクチュエータとを備える三方弁からなる。第１弁部は、圧縮機２から第２通路２２を介して室外熱交換器５へ流れる冷媒の流量を調整する。第２弁部は、室外熱交換器５からバイパス通路２９を介してアキュムレータ８へ流れる冷媒の流量を調整する。本実施形態では、切替弁３１として、ステッピングモータの駆動により各弁部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部の開度を調整可能な電磁弁を用いるようにしてもよい。
【００２４】
過冷却度制御弁３２は、室内凝縮器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」として機能するとともに、後述する特定暖房運転時においては室内凝縮器３から蒸発器７および室外熱交換器５へ供給される冷媒の総流量を調整する「総流量弁」としても機能する。なお、図示を省略するが、過冷却度制御弁３２は、上流側から冷媒を導入する入口ポートと、下流側へ冷媒を導出する出口ポートと、その入口ポートと出口ポートとを連通する弁孔とが設けられたボディと、弁孔に接離して弁開度を調整する弁体と、入口ポートから導入された冷媒の温度と圧力を感知し、室内凝縮器３の出口側の過冷却度が設定値となるよう弁体を開閉駆動する感温部とを備えるものでもよい。
【００２５】
過冷却度制御弁３２は、室内凝縮器３の出口側の過冷却度が設定値ＳＣよりも大きくなると開弁方向に動作し、室内凝縮器３を流れる冷媒の流量を増加させる。このように冷媒の流量が増加すると、室内凝縮器３における冷媒の単位流量あたりの凝縮能力が小さくなるため、その過冷却度は小さくなる方向に変化する。逆に、室内凝縮器３の出口側の過冷却度が設定値ＳＣよりも小さくなると、過冷却度制御弁３２は、閉弁方向に動作し、室内凝縮器３を流れる冷媒の流量を減少させる。このように冷媒の流量が減少すると、室内凝縮器３における冷媒の単位流量あたりの凝縮能力が大きくなるため、その過冷却度は大きくなる方向に変化する。このように、過冷却度制御弁３２は、その入口（室内凝縮器３の出口側）の過冷却度が設定値ＳＣとなるよう自律的に動作する。
【００２６】
比例弁３４は、三方向比例弁として構成され、第５通路２５から第１分岐通路２６と第２分岐通路２７とに分岐する分岐点に設けられている。すなわち、比例弁３４は、第１分岐通路２６の開度を制御する第１比例弁と、第２分岐通路２７の開度を制御する第２比例弁とを含む「複合弁」として構成されている。
【００２７】
第１比例弁は、その弁部の開度が制御されることにより第１分岐通路２６の開度を調整する。第２比例弁は、その弁部の開度が制御されることにより第２分岐通路２７の開度を調整する。第１比例弁と第２比例弁は、一つの共通のアクチュエータにてそれぞれリニア制御される。除湿機能が高められる特定暖房運転時においては、過冷却度制御弁３２により蒸発器７および室外熱交換器５へ供給される冷媒の総流量が調整され、その総流量が比例弁３４によって設定された比率に振り分けられる。つまり、比例弁３４は、アクチュエータの駆動量に応じて第１比例弁および第２比例弁のそれぞれを通過する冷媒の流量を振り分ける「振分弁」として機能する。この比例弁３４の具体的構成については後述する。
【００２８】
過冷却度制御弁３６は、室外熱交換器５から導出された冷媒を絞り膨張させて蒸発器７側に導出する「膨張装置」として機能する。過冷却度制御弁３６は、冷房運転時において室外熱交換器５の出口側の過冷却度が予め設定された一定の過冷却度（設定値ＳＣ）に近づくよう冷媒の流れを制御する。本実施形態では、過冷却度制御弁３６として、その上流側の冷媒の温度と圧力を感知して弁部を駆動する感温部を有する機械式の制御弁が用いられる。
【００２９】
過冷却度制御弁３６は、冷房運転時において室外熱交換器５の出口側の過冷却度が設定値ＳＣよりも大きくなると開弁方向に動作し、室外熱交換器５を流れる冷媒の流量を増加させる。このように冷媒の流量が増加すると、室外熱交換器５における冷媒の単位流量あたりの凝縮能力が小さくなるため、その過冷却度は小さくなる方向に変化する。逆に、室外熱交換器５の出口側の過冷却度が設定値ＳＣよりも小さくなると、過冷却度制御弁３６は閉弁方向に動作し、室外熱交換器５を流れる冷媒の流量を減少させる。このように冷媒の流量が減少すると、室外熱交換器５における冷媒の単位流量あたりの凝縮能力が大きくなるため、その過冷却度は大きくなる方向に変化する。過冷却度制御弁３６は、その入口（室外熱交換器５の出口側）の過冷却度が設定値ＳＣとなるよう自律的に動作する。なお、本実施形態では過冷却度制御弁３６と過冷却度制御弁３２の過冷却度の設定値を等しくしたが、異なる設定値を設定してもよい。
【００３０】
なお、図示を省略するが、過冷却度制御弁３６は、上流側から冷媒を導入する入口ポートと、下流側へ冷媒を導出する出口ポートと、その入口ポートと出口ポートとを連通する弁孔とが設けられたボディと、弁孔に接離して弁開度を調整する弁体と、入口ポートから導入された冷媒の温度と圧力を感知し、室外熱交換器５の出口側の過冷却度が設定値となるよう弁体を開閉駆動する感温部とを備えるものでもよい。
【００３１】
差圧弁３８は、過冷却度制御弁３６の下流側に設けられている。差圧弁３８は、第３通路２３において過冷却度制御弁３６側への冷媒の逆流を防止する機械式の弁として構成され、その前後差圧が設定された開弁差圧以上となったときに開弁する。
【００３２】
過熱度制御弁４０は、その出口側に過熱度（スーパーヒート）が発生している場合、その過熱度が予め設定された一定の過熱度（設定過熱度ＳＨ）に近づくよう冷媒の流れを制御する。本実施形態では、過熱度制御弁４０として、その出口側（過熱度制御弁４０の弁部の下流側）の冷媒の温度と圧力を感知して弁部を駆動する感温部を有する機械式の制御弁が用いられる。
【００３３】
過熱度制御弁４０は、感知した過熱度が設定過熱度ＳＨよりも大きければ弁開度を絞り、蒸発器７の蒸発圧力を上昇させることにより、蒸発器７を通過する冷媒と外部の空気との熱交換量を小さくし、それにより過熱度を小さくして設定過熱度ＳＨに近づける。逆に、感知された過熱度が設定過熱度ＳＨよりも小さければ、過熱度制御弁４０は、弁開度を大きくし、蒸発器７の蒸発圧力を低下させることにより、蒸発器７を通過する冷媒と外部の空気との熱交換量を大きくし、それにより過熱度を大きくして設定過熱度ＳＨに近づける。このように、過熱度制御弁４０は、その出口側の過熱度が設定過熱度ＳＨに近づくよう自律的に動作する。
【００３４】
なお、図示を省略するが、過熱度制御弁４０は、上流側から冷媒を導入する入口ポートと、下流側へ冷媒を導出する出口ポートと、その入口ポートと出口ポートとを連通する弁孔とが設けられたボディと、弁孔に接離して弁開度を調整する弁体と、弁孔の下流側の冷媒の温度と圧力を感知し、出口側の過熱度が設定過熱度となるよう弁部を駆動する感温部とを備えるものでもよい。
【００３５】
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。アクチュエータがステッピングモータである場合、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。アクチュエータがソレノイドである場合、制御部は、各制御弁への電流供給に際してそのオン・オフのデューティ比を設定し、そのデューティ比にそって各制御弁への通電を制御する。
【００３６】
このような制御により、図示のように、圧縮機２は、その吸入室を介して吸入圧力Ｐｓの冷媒を導入し、これを圧縮して吐出圧力Ｐｄの冷媒として吐出する。このとき、過冷却度制御弁３２の上流側は高圧の上流側圧力Ｐ１となり、比例弁３４における第１比例弁の下流側は低圧の下流側圧力Ｐ３となる。また、比例弁３４における第２比例弁の下流側で過冷却度制御弁３６の上流側は中間圧力Ｐ２となる。
【００３７】
次に、本実施形態の冷凍サイクルの主要動作について説明する。図１には、車両用冷暖房装置の特定暖房運転時の状態が例示されている。ここでいう「特定暖房運転」は、暖房運転において特に除湿の機能を高めた運転状態である。図中の太線および矢印が冷媒の流れを示し、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。
【００３８】
図示のように、特定暖房運転時においては、切替弁３１において第１弁部が閉弁される一方、第２弁部が開弁される。一方、比例弁３４の第１比例弁および第２比例弁がともに開弁される。このとき、室外熱交換器５は室外蒸発器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された冷媒は、一方で室内凝縮器３、過冷却度制御弁３２、比例弁３４の第１比例弁、蒸発器７、過熱度制御弁４０、アキュムレータ８を経由するように冷媒循環通路を循環して圧縮機２に戻り、他方で室内凝縮器３、過冷却度制御弁３２、比例弁３４の第２比例弁、室外熱交換器５、切替弁３１、アキュムレータ８を経由するように冷媒循環通路を循環して圧縮機２に戻る。
【００３９】
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、室内凝縮器３を経て凝縮され。そして、過冷却度制御弁３２にて断熱膨張された冷温・低圧の気液二相冷媒が比例弁３４にて振り分けられる。振り分けられた冷媒の一方は、室外熱交換器５に供給されて蒸発し、他方は蒸発器７に供給されて蒸発する。このとき、室外熱交換器５および蒸発器７の両蒸発器にて蒸発される比率が、比例弁３４の開度（つまり第１比例弁と第２比例弁の開度の比率）により制御される。それにより、蒸発器７での蒸発量を確保でき、除湿機能を確保することができる。すなわち、比例弁３４の開度調整により蒸発器７へ供給される冷媒の流量が調整され、過冷却度制御弁３２により室内凝縮器３の出口側の過冷却度が設定値ＳＣとなるように調整される。また、過熱度制御弁４０によりその出口側の過熱度が設定過熱度ＳＨとなるように調整される。
【００４０】
次に、本実施形態の主要部である制御弁の具体的構成について説明する。図２〜図５は、第１実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。  
比例弁３４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に第１比例弁１０５と第２比例弁１０６とを同軸状に収容して構成される。
【００４１】
ボディ１０４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導入出ポート１１２、導出ポート１１４が設けられている。導入ポート１１０は第５通路２５に連通し、導入出ポート１１２は第２分岐通路２７に連通し、導出ポート１１４は第１分岐通路２６に連通する。第１比例弁１０５は、導入ポート１１０と導出ポート１１４とをつなぐ冷媒通路の開度を調整する。一方、第２比例弁１０６は、導入ポート１１０と導入出ポート１１２とをつなぐ冷媒通路の開度を調整する。
【００４２】
ボディ１０４の上半部には、円筒状のガイド部材１１６が配設されている。ガイド部材１１６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。ガイド部材１１６における導入出ポート１１２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。
【００４３】
ボディ１０４の上端部には、円板状の区画部材１１８が配設されている。区画部材１１８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１１８の中央部には、円ボス状の軸受部１１９が設けられている。軸受部１１９の外周面は滑り軸受として機能する。ガイド部材１１６と区画部材１１８との間には、リング状の弾性体（例えばゴム）からなる弁座部材１２０が挟持されるように固定されている。
【００４４】
ボディ１０４の内方には、弁体１２２、共用弁体１２４、弁作動体１２６、伝達ロッド１２８が同軸状に配設されている。弁体１２２は、上半部に二重管構造を有する段付円筒状をなし、その内管部の内周面に雌ねじ部が設けられている。弁作動体１２６は、その外周面に雄ねじ部が形成され、弁体１２２の雌ねじ部に螺合している。伝達ロッド１２８は、その上端部にて弁作動体１２６に連結されている。
【００４５】
弁体１２２は、ガイド部材１１６の内周面に摺動可能に支持され、その下部に比例弁部を有し、上部に開閉弁部を有する。比例弁部は、第２比例弁１０６の制御状態において弁体１２２と共用弁体１２４との協働によりその開度が調整される。弁体１２２の下端部には弁孔１２７が形成され、その下端開口部には弁座１２９が形成されている。
【００４６】
一方、開閉弁部は、第２比例弁１０６の制御状態においては全開状態となり、比例弁部を通過した冷媒が下流側へ流れることを許容する。また、第１比例弁１０５と第２比例弁１０６とが同時に閉弁状態となることを実現するために閉弁状態となる。すなわち、弁体１２２の上端面が弁座部材１２０に着脱して第２比例弁１０６の開閉弁部を開閉する。弁体１２２と区画部材１１８との間には、弁体１２２を比例弁部の閉弁方向に付勢するスプリング１３０（「付勢部材」として機能する）が介装されている。
【００４７】
共用弁体１２４は、伝達ロッド１２８の下端部に同軸状に固定されている。共用弁体１２４は、段付円柱状の本体を有し、その下端部に第１弁部材１３１が嵌着され、上端部には第２弁部材１３２が嵌着されている。第１弁部材１３１および第２弁部材１３２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と導出ポート１１４とをつなぐ冷媒通路には弁孔１３４が設けられ、その上端開口端縁に弁座１３６が形成されている。第１弁部材１３１は、弁座１３６に着脱して第１比例弁１０５を開閉する。第２弁部材１３２は、弁座１２９に着脱して第２比例弁１０６の比例弁部を開閉する。
【００４８】
共用弁体１２４の上端部には弁孔１２７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。また、共用弁体１２４の下端部には弁孔１３４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。共用弁体１２４と弁作動体１２６との間には、共用弁体１２４を第１比例弁１０５の閉弁方向に付勢するスプリング１３８（「付勢部材」として機能する）が介装されている。
【００４９】
弁作動体１２６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１２６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１２６が軸線方向に変位し、伝達ロッド１２８を介して共用弁体１２４を軸線方向（第１比例弁１０５、第２比例弁１０６の開閉方向）に駆動する。
【００５０】
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とともに比例弁３４のボディを構成する。
【００５１】
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。
【００５２】
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１２６の４つの脚部１５２が嵌合し、ロータ１７２と弁作動体１２６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１２６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１２６は、ロータ１７２とともに回転しつつ共用弁体１２４の開閉方向に駆動される。
【００５３】
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１２６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。
【００５４】
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。
【００５５】
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が下死点で係止された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。
【００５６】
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１１９に回転自在に支持されている。具体的には、回転軸１７４の上端開口部に有底円筒状の端部部材１９４が設けられ、その端部部材１９４の中央に設けられた円筒軸１９６の部分がシャフト１８２に支持されている。すなわち、軸受部１１９が一端側の軸受部となり、シャフト１８２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。
【００５７】
以上のように構成された比例弁３４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。以下、その動作について詳細に説明する。  
比例弁３４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、一方で弁作動体１２６が回転駆動されて第１比例弁１０５および第２比例弁１０６の開度が設定開度に調整され、他方で回転ストッパ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。
【００５８】
図２は、第１比例弁１０５と第２比例弁１０６がともに閉弁状態となる場合を示している。比例弁３４は、例えば冷房運転時においてこのような状態をとる。したがって、冷房運転時においては、室内凝縮器３を経た高温のガス冷媒が蒸発器７側へ漏洩することが防止される。
【００５９】
一方、第１比例弁１０５の閉弁を維持した状態で第２比例弁１０６の開度を制御する場合、図２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、図３に示すように弁体１２２が開閉弁部の開弁方向に変位する。すなわち、ねじ機構によって弁作動体１２６と弁体１２２が相対変位する一方、弁体１２２がスプリング１３０により下方に付勢されるため、弁体１２２が弁座部材１２０から離間し、第２比例弁１０６の開閉弁部が開弁される。
【００６０】
特定暖房運転状態においては、図４に示すように、第１比例弁１０５および第２比例弁１０６がともに開弁状態とされ、その開度比率が調整される。すなわち、図３の状態からロータ１７２がさらに同方向に回転駆動されることにより、図４に示すように、第１比例弁１０５の開度と第２比例弁１０６の比例弁部の開度との比率が調整される。弁体１２２がガイド部材１１６に係止されるため弁体１２２が下方に位置し、その結果、第１比例弁１０５が弁体１２２に吊持されるようにして引き上げられる。
【００６１】
また、第１比例弁１０５の開弁を維持した状態で第２比例弁１０６を閉弁状態とする場合、図４の状態からロータ１７２がさらに同方向に駆動される。これにより、図５に示すように第２弁部材１３２が弁座１２９に着座して第２比例弁１０６の比例弁部を閉じる一方、第１比例弁１０５を全開状態にすることができる。
【００６２】
［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６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。
【００６３】
車両用冷暖房装置２００の冷凍サイクルは、室内凝縮器３と室外熱交換器５とが凝縮器として直列に動作可能に構成され、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。
【００６４】
具体的には、圧縮機２の吐出室につながる第１通路２１が室内凝縮器３の入口につながり、室内凝縮器３の出口につながる第２通路２２が室外熱交換器５の一方の出入口につながっている。第２通路２２は、切替弁３１の上流側にバイパス通路２８との分岐点を有する。バイパス通路２８は、その下流側で分岐し、その一方である第１分岐通路２６が第３通路２３を介して蒸発器７につながり、他方である第２分岐通路２７が第３通路２３を介して室外熱交換器５の他方の出入口につながっている。
【００６５】
第１分岐通路２６には開閉弁２０５が設けられ、第２分岐通路２７には比例弁２０６が設けられている。第３通路２３における第２分岐通路２７との接続点と、第１分岐通路２６との接続点との間には逆止弁２３８が設けられている。第３通路２３における第１分岐通路２６との接続点の下流側には過冷却度制御弁３６および差圧弁３８が配設されている。なお、開閉弁２０５と比例弁２０６の上流側には、第１実施形態で説明した過冷却度制御弁３２は設けられていない。
【００６６】
第４通路２４には開閉弁２４０が設けられている。開閉弁２４０は、第４通路２４を開閉する弁部と、その弁部を駆動するソレノイドを備え、電流供給によって弁部の開度を調整することにより第４通路２４の開度を調整する。なお、本実施形態では、開閉弁２４０として通電有無によって開閉するオン／オフ弁が用いられ、その開弁頻度により一定時間あたりの開弁時間を調整することにより開度を調整する。変形例においては、弁部の開口面積そのものを調整可能な比例弁や差圧弁として構成してもよい。開閉弁２４０は、切替弁３１と協働して室外熱交換器５による熱吸収と蒸発器７による除湿とを適正に行うために、蒸発器７の蒸発圧力Ｐｅと室外熱交換器５の蒸発圧力Ｐｏとの差圧ΔＰ＝Ｐｅ−Ｐｏが適正となるよう開閉制御されるものである。
【００６７】
特定暖房運転時においては、切替弁３１において第１弁部が閉弁される一方、第２弁部が開弁される。一方、開閉弁２０５が開弁され、比例弁２０６の開度が制御される。このとき、室外熱交換器５は室外蒸発器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された冷媒は、一方で室内凝縮器３、開閉弁２０５、過冷却度制御弁３６、差圧弁３８、蒸発器７、開閉弁２４０、アキュムレータ８を経由するように冷媒循環通路を循環して圧縮機２に戻り、他方で室内凝縮器３、比例弁２０６、室外熱交換器５、切替弁３１、アキュムレータ８を経由するように冷媒循環通路を循環して圧縮機２に戻る。
【００６８】
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、室内凝縮器３を経て凝縮され。そして、開閉弁２０５を通過した冷媒が、過冷却度制御弁３６にて断熱膨張され、冷温・低圧の気液二相冷媒が蒸発器７に供給されて蒸発する。一方、比例弁２０６を通過した冷媒は、室外熱交換器５に供給されて蒸発する。このとき、開閉弁２０５は全開状態にあるため、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２０６の開度により制御される。それにより、蒸発器７での蒸発量を確保でき、除湿機能を確保することができる。
【００６９】
次に、本実施形態の主要部である制御弁の具体的構成について説明する。図７〜図１０は、第２実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。  
開閉弁２０５と比例弁２０６は、共用のステッピングモータにより駆動される複合弁２１０として組み付けられる。複合弁２１０は、弁本体２０１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２０１は、有底筒状のボディ２０４に開閉弁２０５と比例弁２０６とを同軸状に収容して構成される。
【００７０】
ボディ２０４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２１２、第２導出ポート２１４が設けられている。導入ポート１１０はバイパス通路２８の上流側に連通し、第１導出ポート２１２は第１分岐通路２６に連通し、第２導出ポート２１４は第２分岐通路２７に連通する。ボディ２０４の上半部には円筒状のガイド部材２１６が配設され、ボディ２０４の下半部には段付円筒状のガイド部材２１７が配設されている。
【００７１】
ガイド部材２１６は、その上半部の内周面がガイド孔２１８を形成し、その下端部が弁孔２２０を形成している。また、弁孔２２０の下端開口端縁により弁座２２２が形成されている。ガイド部材２１６における第１導出ポート２１２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１１８の軸受部２１９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。
【００７２】
ボディ２０４の内方には、大径の弁体２３０、小径の弁体２３２、および弁作動体１２６が同軸状に配設されている。弁体２３０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２３６が嵌着されており、その弁部材２３６が弁座２２２に着脱することにより、開閉弁２０５を開閉する。
【００７３】
ガイド部材２１７は、シール部材を介してボディ１０４に組み付けられている。ガイド部材２１７における導入ポート１１０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。また、ガイド部材２１７における第２導出ポート２１４との対向面にも、内外を連通する連通孔が設けられている。ガイド部材２１７の側部近傍には、ガイド部材２１７を上下方向に貫通する連通路２３７が形成されている。
【００７４】
弁体２３０は、その上方に縮径部を介して区画部２４１が連設され、下方に小径部２４２が連設されている。そして、区画部２４１、弁体２３０および小径部２４２を貫通する連通路２４４が形成されている。区画部２４１の上端部がガイド孔２１８に摺動可能に支持され、小径部２４２がガイド部材２１７の下半部に摺動可能に支持されることにより、弁体２３０の開閉方向への安定した動作が確保されている。区画部２４１と区画部材１１８との間には背圧室２５０が形成される。弁体２３０とガイド部材２１７との間には、弁体２３０を閉弁方向に付勢するスプリング２５４（「付勢部材」として機能する）が介装されている。
【００７５】
小径部２４２の軸線方向中央部にはやや縮径された弁孔２５３が設けられ、その上流側開口端縁により弁座２５５が形成されている。小径部２４２における弁孔２５３のやや上方には、内外を連通する連通孔が設けられ、導入ポート１１０と弁孔２５３とを連通させ、また、導入ポート１１０と背圧室２５０とを連通させている。このため、背圧室２５０には、導入ポート１１０から導入される上流側圧力Ｐinが満たされる。一方、小径部２４２における弁孔２５３のやや下方にも内外を連通する連通孔が設けられ、弁孔２５３と第２導出ポート２１４とを連通させている。
【００７６】
本実施形態においては、弁孔２２０の有効径Ａとガイド孔２１８の有効径Ｂとが等しく設定されているため（弁体２３０の有効受圧面積と区画部２４１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２３０に作用する冷媒圧力の影響はキャンセルされる。特に、その圧力キャンセルを厳密に実現するために、背圧室２５０における区画部２４１の上方には、開閉弁２０５が閉弁状態となるときに区画部２４１に密着してその有効受圧面積を拡大する受圧調整部材２４９が配設されている。受圧調整部材２４９は、リング状をなす弾性体（例えばゴム）からなり、その外周端部がガイド部材２１６と区画部材１１８との間に挟まれるようにして支持されている。
【００７７】
すなわち、弁体２３０の有効受圧面積は、弁孔２２０の有効径Ａに対応するように設定されている。しかし、弁部材２３６が弁座２２２に着座した完全シール状態においては、弾性体の性質により実際の有効受圧径が弁孔２２０の有効径Ａよりもやや大きくなる。これに対応するため、その完全シール時においては、受圧調整部材２４９が区画部２４１の下面に密着するようにすることで、背圧室２５０側の有効受圧径がガイド孔２１８の有効径Ｂよりもやや大きくなるようにする。このようにして弁体２３０の有効受圧面積と区画部２４１の有効受圧面積とを等しくすることにより、完全な圧力キャンセルを実現する。
【００７８】
弁体２３２は、段付円柱状をなし、弁体２３０の内方に同軸状に配設されている。弁体２３２は、その軸線方向中央部にガイド部２３９を有し、そのガイド部２３９が弁体２３０の内周面に摺動可能に支持されている。弁体２３２は、ガイド部２３９のやや下方に形成されたテーパ面にて弁座２５５に着脱し、比例弁２０６を開閉する。また、弁体２３２の下半部は、小径部２４２を貫通し、その先端部がガイド部材２１７の下端部に摺動可能に支持されている。弁体２３２の下端面には、連通路２３７を介して導入される上流側圧力Ｐinが作用する。
【００７９】
一方、弁体２３２の上半部は、弁体２３０の連通路２４４を貫通し、その上端部が弁作動体１２６に支持されている。弁体２３２の上端部は弁作動体１２６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２５６となっている。弁作動体１２６は、その雄ねじ部が軸受部２１９の雌ねじ部に螺合する。弁体２３２と弁作動体１２６との間には、弁体２３２を閉弁方向に付勢するスプリング２５７（「付勢部材」として機能する）が介装されている。
【００８０】
なお、本実施形態においては、ガイド部材２１７の内方における小径部２４２の上側摺動部の有効受圧径Ｃと下側摺動部の有効受圧径Ｄとが等しく設定され、また、弁体２３２を摺動可能に支持する小径部２４２の下端開口部の有効径Ｅと弁孔２５３の有効径Ｆととが等しく設定されているため、弁体２３２に作用する冷媒圧力の影響はキャンセルされる。
【００８１】
以上のように構成された複合弁２１０は、次のように動作する。図７は、開閉弁２０５と比例弁２０６がともに閉弁状態となる場合を示している。複合弁２１０は、例えば冷房運転時においてこのような状態をとる。したがって、冷房運転時においては、室内凝縮器３を経た高温のガス冷媒が蒸発器７側へ漏洩することが防止される。
【００８２】
一方、比例弁２０６の閉弁を維持した状態で開閉弁２０５を開弁させる場合、図７の状態からロータ１７２が一方向に回転駆動されることにより、図８に示すように弁体２３０が開弁方向に変位する。すなわち、ねじ機構によって弁作動体１２６が下方に変位するため、弁体２３０がスプリング２５４の付勢力に抗して押し下げられ、開閉弁２０５が開弁状態となる。
【００８３】
特定暖房運転状態においては、図９に示すように、開閉弁２０５および比例弁２０６がともに開弁状態とされ、その開度比率が調整される。すなわち、図８の状態からロータ１７２がさらに同方向に回転駆動されることにより、図９に示すように、弁体２３０がさらに開弁方向に駆動される。このとき、弁体２３２の先端部がボディ２０４の底部に係止されることにより、弁体２３０に形成された弁孔２５３が弁体２３２に対して開弁方向に相対変位する。この相対変位量を調整することにより、開閉弁２０５と比例弁２０６との開度比率を調整することができる。
【００８４】
また、開閉弁２０５を閉弁させた状態で比例弁２０６開弁させる場合、図７の状態からロータ１７２が他方向に駆動される。これにより、図１０に示すように、スプリング２５４の付勢力によって弁体２３０が弁座２２２に押し付けられて開閉弁２０５の閉弁状態が維持される。一方、弁作動体１２６により弁体２３２が吊持されるようにして引き上げられ、比例弁２０６が開弁状態とされる。比例弁２０６の開度は、ロータ１７２の駆動量により調整される。
【００８５】
［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、冷媒循環通路や制御弁の構成が第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１１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。
【００８６】
車両用冷暖房装置３００の冷凍サイクルは、第１実施形態と同様に、室内凝縮器３と室外熱交換器５とが凝縮器として並列に動作可能に構成され、蒸発器７と室外熱交換器５とが蒸発器として並列に動作可能に構成されている。ただし、第５通路２５には第１実施形態における過冷却度制御弁３２に代えて逆止弁３３２が設けられ、第２分岐通路２７に比例弁３３４が設けられている。また、第１通路２１には開閉弁３０３が設けられ、第２通路２２には開閉弁３０５が設けられ、バイパス通路２９には開閉弁３０７が設けられている。開閉弁３０３，３０５，３０７は、後述のように、一つの共用のアクチュエータにより開閉駆動される複合弁として構成される。
【００８７】
特定暖房運転時においては、開閉弁３０３が開弁される一方、開閉弁３０５が閉弁される。一方、開閉弁３０７が開弁され、比例弁３３４の開度が制御される。このとき、室外熱交換器５は室外蒸発器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された冷媒は、室内凝縮器３を経由して凝縮される。そして、凝縮された冷媒の一方が、過冷却度制御弁３６、蒸発器７、アキュムレータ８を経由するように冷媒循環通路を循環して圧縮機２に戻る。凝縮された冷媒の他方は、比例弁３３４、室外熱交換器５、開閉弁３０７、アキュムレータ８を経由するように冷媒循環通路を循環して圧縮機２に戻る。
【００８８】
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、室内凝縮器３を経て凝縮される。そして、凝縮された冷媒の一方が、過冷却度制御弁３６にて断熱膨張され、冷温・低圧の気液二相冷媒が蒸発器７に供給されて蒸発する。また、凝縮された冷媒の他方が、比例弁３３４にて断熱膨張され、冷温・低圧の気液二相冷媒が室外熱交換器５に供給されて蒸発する。このとき、室外熱交換器５および蒸発器７の両蒸発器にて蒸発される比率は、比例弁３３４の開度により制御される。
【００８９】
次に、本実施形態の主要部である制御弁の具体的構成について説明する。図１２〜図１５は、第３実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。  
開閉弁３０３，３０５，３０７は、共用のステッピングモータにより駆動される複合弁３１０として組み付けられる。複合弁３１０は、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に開閉弁３０３，３０５，３０７を同軸状に収容して構成される。
【００９０】
ボディ３０４の一方の側部には導入ポート１１０および第２導出ポート３１６が設けられ、他方の側部には第１導出ポート３１２および導入出ポート３１４が設けられている。導入ポート１１０は圧縮機２につながる冷媒通路に連通し、第１導出ポート３１２は第１通路２１に連通し、導入出ポート３１４は第２通路２２に連通し、第２導出ポート３１６はバイパス通路２９に連通する。
【００９１】
ボディ３０４の内方には、弁体３３０、共用弁体１２４、弁作動体１２６、伝達ロッド３２８が同軸状に配設されている。ボディ３０４の上端部には区画部材１１８が設けられ、その内方にガイド孔２１８が形成されている。弁体３３０は、その上端部がガイド孔２１８に摺動可能に支持されることで、軸線方向に安定に動作する。本実施形態においては、弁体３３０の内周面に雌ねじ部が設けられている。弁作動体１２６は、その外周面に雄ねじ部が形成され、弁体３３０の雌ねじ部に螺合している。伝達ロッド３２８は、その上半部が弁体３３０に内挿され、その上端部にて弁作動体１２６に連結されている。
【００９２】
ボディ３０４の上半部には区画部材３１７が配設され、区画部材３１７の下部に弁孔２２０が形成されている。ボディ３０４の中央部には区画部材３１５が配設され、区画部材３１５の下部に弁孔１２７が形成されている。さらに、ボディ１０４の下部には弁孔１３４が設けられている。弁体３３０と区画部材３１５との間には、弁体３３０を閉弁方向に付勢するスプリング３５０（「付勢部材」として機能する）が介装されている。弁体３３０は、上流側から弁座２２２に着脱して開閉弁３０７を開閉する。
【００９３】
共用弁体１２４は、伝達ロッド３２８の下端部に同軸状に固定されている。共用弁体１２４は、下方に延出する段付円筒状の区画部３３９を有する。ボディ３０４の底部には、円穴状のガイド部３５３が弁孔１３４と同軸状に形成されている。そして、区画部３３９の下端部がガイド部３５３に摺動可能に支持されている。区画部３３９とガイド部３５３とに囲まれた空間により背圧室３５４が形成される。伝達ロッド３２８の下半部には連通路３４０が形成されており、導入出ポート３１４から導入または導出される中間圧力Ｐｐがその連通路３４０を介して背圧室３５４に導入されるようになっている。
【００９４】
ここで、弁孔１２７の有効径Ｃと、弁孔１３４の有効径Ｄと、ガイド部３５３の有効径Ｅとが等しく設定され、また弁孔２２０の有効径Ａとガイド孔２１８の有効径Ｂとが等しく設定されている。このため、弁体３３０および共用弁体１２４に作用する冷媒圧力の影響はキャンセルされる。
【００９５】
以上のように構成された複合弁３１０は、次のように動作する。図１２は、開閉弁３０３および開閉弁３０７が閉弁状態とされ、開閉弁３０５が開弁状態となる場合を示している。複合弁３１０は、例えば冷房運転時においてこのような状態をとる。
【００９６】
一方、開閉弁３０７の閉弁を維持した状態で開閉弁３０３を開弁させ、開閉弁３０５を閉弁させる場合、図１２の状態からロータ１７２が一方向に回転駆動されることにより、図１３に示すように共用弁体１２４が開閉弁３０５の閉弁方向に変位する。また、図示の状態からロータ１７２を同方向に微少量回転駆動した図１４の状態までは、開閉弁３０５と開閉弁３０７とが同時に閉弁する状態を維持することができる。すなわち、図１４の状態では、伝達ロッド３２８と弁作動体１２６との間に微少隙間が形成される。このような閉弁時の遊びを持たせることで、ねじ機構による誤差を吸収可能にしている。
【００９７】
特定暖房運転状態においては、図１５に示すように、開閉弁３０３と開閉弁３０７が開弁され、開閉弁３０５が閉弁される。すなわち、図１４の状態からロータ１７２がさらに同方向に回転駆動されることにより、図１５に示すように、ねじ機構により弁体３３０が開弁方向に移動させられる。
【００９８】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態に係る車両用冷暖房装置は、冷媒循環通路や制御弁の構成が第１，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１６は、第４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。
【００９９】
車両用冷暖房装置４００の冷凍サイクルは、室内凝縮器３と室外熱交換器５とが凝縮器として直列に動作可能に構成され、また、蒸発器７と室外熱交換器５とが蒸発器として直列に動作可能に構成されている。また、第１実施形態におけるアキュムレータ８に代えて受液器６が設けられている。
【０１００】
具体的には、圧縮機２の吐出室は第１通路２１を介して室内凝縮器３の入口に接続され、室内凝縮器３の出口は第２通路２２を介して室外熱交換器５の入口に接続されている。室外熱交換器５の出口は第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を介して圧縮機２の吸入口に接続されている。第２通路２２と第３通路２３とはバイパス通路２９により接続され、室内凝縮器３から導出された冷媒を室外熱交換器５を迂回させる形で蒸発器７へ供給可能に構成されている。さらに、第３通路２３のバイパス通路２９との合流点よりも下流側に分岐点が設けられ、圧縮機２の吸入口につながるバイパス通路４２９が設けられている。
【０１０１】
そして、第２通路２２におけるバイパス通路２９への分岐点には切替弁４３１が設けられ、バイパス通路４２９には制御弁４３５が設けられている。室外熱交換器５の下流側には逆止弁４３６が設けられている。受液器６は、第３通路２３におけるバイパス通路４２９との合流点に設けられている。受液器６と蒸発器７との間には、上流側から開閉弁４３７、膨張弁９が設けられている。
【０１０２】
受液器６は、室外熱交換器５または室内凝縮器３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。液相部は第３通路２３を介して蒸発器７の入口につながり、気相部はバイパス通路４２９を介して圧縮機２の吸入口につながっている。受液器６は、開閉弁４３７の開弁時には液相部の液冷媒を膨張弁９に向けて導出し、制御弁４３５の開弁時には気相部の冷媒を圧縮機２に向けて導出する。すなわち、受液器６は、従来にいうリキッドタンクとアキュムレータの２つの受液器を兼ね備えたような機能を有する。
【０１０３】
膨張弁９は、いわゆる温度式膨張弁として構成されており、蒸発器７の出口側の温度と圧力を感知して弁開度を調整し、熱負荷に応じた液冷媒を蒸発器７へ供給する。膨張弁９は、蒸発器７から導出された冷媒が所定の過熱度をもつように、蒸発器７へ送出する冷媒の流量を制御する温度式膨張弁からなる。このような温度式膨張弁そのものは公知であるため、その詳細な説明については省略する。
【０１０４】
切替弁４３１は、第２通路２２を開閉する第１弁部と、バイパス通路２９を開閉する第２弁部と、各弁部を駆動するアクチュエータとを備える三方弁からなる。本実施形態では、切替弁４３１として、ステッピングモータの駆動により各弁部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部の開度を調整可能な電磁弁を用いるようにしてもよい。切替弁４３１の具体的構成については後述する。
【０１０５】
制御弁４３５は、バイパス通路４２９を開閉する弁部と、その弁部を開閉駆動するアクチュエータとを備える電気駆動弁として構成される。制御弁４３５は、その開度が設定開度に調整される比例弁として構成され、その開弁により室外熱交換器５からバイパス通路４２９を介した圧縮機２への冷媒の流れを許容する。
【０１０６】
開閉弁４３７は、第３通路２３を開閉する弁部と、その弁部を開閉駆動するアクチュエータとを備える電気駆動弁として構成される。開閉弁４３７は、その開弁により室外熱交換器５から第３通路２３を介した蒸発器７への冷媒の流れを許容する。本実施形態では、制御弁４３５と開閉弁４３７が共用のボディを有し、共用の一つのアクチュエータにより駆動される。なお、本実施形態では、そのアクチュエータとしてステッピングモータが採用されるが、ソレノイドであってもよい。
【０１０７】
逆止弁４３６は、第３通路２３におけるバイパス通路２９との合流点の上流側に設けられている。逆止弁４３６は、バイパス通路２９を通過した冷媒が室外熱交換器５側へ逆流することを防止する機械式の弁として構成されている。
【０１０８】
特定暖房運転時においては、切替弁４３１の第１弁部が開弁状態とされ第２弁部が閉弁状態とされる。一方、制御弁４３５および開閉弁４３７がともに開弁状態とされる。このため、室外熱交換器５から導出された冷媒は、一方で蒸発器７に導かれ、他方でバイパス通路４２９を介して圧縮機２に導かれる。
【０１０９】
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、室内凝縮器３を経て凝縮され、切替弁４３１の第１弁部にて断熱膨張されて冷温・低圧の気液二相冷媒となり、室外熱交換器５を通過して蒸発される。室外熱交換器５を通過した冷媒は、さらに受液器６にて気液分離される。そして、受液器６の液相部の液冷媒が膨張弁９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。一方、受液器６の気相部のガス冷媒がバイパス通路４２９を介して圧縮機２に導かれる。その際、そのガス冷媒は、蒸発器７から導出された冷媒と第４通路２４との合流点にて混合された形で圧縮機２に導かれる。
【０１１０】
次に、本実施形態の主要部である制御弁の具体的構成について説明する。図１７〜図２０は、第４実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。  
切替弁４３１は、一つのステッピングモータにより第１弁部と第２弁部が駆動される複合弁として組み付けられる。なお、第１弁部は、さらに小口径の第１比例弁と大口径の第２比例弁を含む。すなわち、切替弁４３１は、弁本体４０１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４０１は、有底筒状のボディ４０４に第１弁部を構成する第１比例弁４０５および第２比例弁４０６と、第２弁部を構成する開閉弁４０７とを同軸状に収容して構成される。
【０１１１】
導入ポート１１０は第２通路２２の上流側に連通し、第１導出ポート２１２はバイパス通路２９に連通し、第２導出ポート２１４は第２通路２２の下流側に連通する。ボディ４０４の上半部にはガイド部材２１６が配設され、ボディ４０４の下半部には有底円筒状の区画部材４２０と段付円筒状の区画部材４３３とが同軸状に内挿されている。区画部材４２０は、ボディ４０４の下半部に嵌合され、ボディ４０４との間に連通路４２２を形成する。区画部材４２０の底部中央を軸線方向に貫通する段付孔が設けられ、その上端開口部にリング状の弁座形成部材４２４が圧入されている。弁座形成部材４２４の内周部により弁孔４４４が形成され、その上端開口端縁により弁座４４６が形成されている。小弁体４３２が弁座４４６に着脱することにより、第１比例弁４０５が開閉される。連通路４２２は、弁孔４４４と第２導出ポート２１４とを連通させる。
【０１１２】
区画部材４３３は、シール部材を介してボディ４０４に同心状に組み付けられている。そして、区画部材４３３の中央部に弁孔４５０が設けられ、その上端開口端縁により弁座４５２が形成されている。区画部材４３３の下半部にはガイド孔４１８が形成されている。ボディ４０４の内方には、弁体２３０、小弁体４３２、大弁体４３４、弁作動体１２６および伝達ロッド４３０が同軸状に配設されている。区画部材１１８の軸受部２１９の内周面には、第２実施形態と同様に雌ねじ部が設けられている。
【０１１３】
弁体２３０は、弁座２２２に着脱して開閉弁４０７を開閉する。大弁体４３４は、弁体２３０に近似した形状を有し、その下方に縮径部を介して区画部４４８が連設されている。そして、大弁体４３４および区画部４４８を貫通する連通路４４５が形成されている。区画部４４８の下端部がガイド孔４１８に摺動可能に支持され、大弁体４３４の上端部がガイド部材４１７に摺動可能に支持されることにより、大弁体４３４の開閉方向への安定した動作が確保されている。
【０１１４】
伝達ロッド４３０は小弁体４３２に一体に設けられ、弁体２３０および大弁体４３４の内部通路を貫通する。伝達ロッド４３０は、その上端部および中央部に半径方向外向きに突出する係止部を有する。伝達ロッド４３０は、弁作動体１２６、弁体２３０および大弁体４３４のそれぞれと相対変位可能であるが、その上側の係止部が弁作動体１２６の上面に係止されることにより、弁作動体１２６との相対変位が規制される。また、中央の係止部が大弁体４３４の上端部に係止されることで大弁体４３４との相対変位が規制される。
【０１１５】
大弁体４３４は、導入ポート１１０と弁孔４５０との間の圧力室に配設され、上流側から弁孔４５０に接離して第２比例弁４０６の開度を調整する。大弁体４３４と弁体２３０との間には、互いに第２比例弁４０６および開閉弁４０７の閉弁方向に付勢するスプリング２５４が介装されている。小弁体４３２は、伝達ロッド４３０の下端部に一体に設けられ、大弁体４３４の内方から弁座４４６に着脱して第１比例弁４０５を開閉する。伝達ロッド４３０と弁体２３０との間には、小弁体４３２を閉弁方向に付勢するスプリング２５７が介装されている。
【０１１６】
区画部４４８と区画部材４２０とに囲まれた空間により背圧室４４９が形成されている。導入ポート１１０を介して導入された上流側圧力Ｐinは、連通路４４５を介して背圧室４４９に導入される。区画部材４２０と区画部材４３３との間には受圧調整部材２４９が配設されている。ここで、弁孔４５０の有効径Ｃとガイド孔４１８の有効径Ｄとが等しく設定されているため、大弁体４３４に作用する冷媒圧力の影響はキャンセルされる。
【０１１７】
以上のように構成された切替弁４３１は、次のように動作する。図１７は、開閉弁４０７が開弁状態となり、第１比例弁４０５および第２比例弁４０６が閉弁状態となる場合を示している。切替弁４３１は、例えば室外熱交換器５を機能させない特殊暖房運転時においてこのような状態をとる。
【０１１８】
一方、第１比例弁４０５、第２比例弁４０６および開閉弁４０７の全てを閉弁状態とする場合、図１７の状態からロータ１７２が一方向に回転駆動されることにより、図１８に示すように弁体２３０が閉弁方向に変位する。すなわち、ねじ機構によって弁作動体１２６が上方に変位するため、弁体２３０がスプリング２５４の付勢力によって押し上げられ、開閉弁４０７が閉弁状態となる。
【０１１９】
特定暖房運転状態においては、図１９に示すように、第２比例弁４０６および開閉弁４０７が閉弁状態とされた状態で第１比例弁４０５による小口径制御が実行される。すなわち、図１８の状態からロータ１７２がさらに同方向に回転駆動されることにより小弁体４３２が開弁方向に変位し、第１比例弁４０５が開弁状態となる。なお、この小口径制御による第１比例弁４０５の開度は、ロータ１７２の駆動量により調整される。
【０１２０】
また、冷房運転時には、図２０に示すように、開閉弁４０７が閉弁状態とされた状態で第１比例弁４０５および第２比例弁４０６が開弁する大口径制御が実行される。すなわち、図１９の状態からロータ１７２がさらに同方向に回転駆動されることにより大弁体４３４が開弁方向に変位し、第２比例弁４０６についても開弁状態となる。なお、この大口径制御による第２比例弁４０６の開度は、ロータ１７２の駆動量により調整される。
【０１２１】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５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、冷媒循環通路や制御弁の構成が第１〜４実施形態と異なる。以下、第１〜４実施形態との相違点を中心に説明し、第１〜４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２１は、第５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。
【０１２２】
車両用冷暖房装置５００の冷凍サイクルは、第２実施形態の車両用冷暖房装置２００と同様に、室内凝縮器３と室外熱交換器５とが凝縮器として直列に動作可能に構成され、蒸発器７と室外熱交換器５とが蒸発器として並列に動作可能に構成されている。ただし、過冷却度制御弁３６の下流側には第２実施形態のような差圧弁３８は設けられていない。また、バイパス通路２８の分岐点よりも上流側に開閉弁５０５が設けられ、第２分岐通路２７に比例弁５０６が設けられている。
【０１２３】
特定暖房運転時においては、切替弁３１において第１弁部が閉弁される一方、第２弁部が開弁される。一方、開閉弁５０５が開弁され、比例弁５０６の開度が制御される。このとき、室外熱交換器５は室外蒸発器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された冷媒は、一方で室内凝縮器３、開閉弁５０５、過冷却度制御弁３６、蒸発器７、開閉弁２４０、アキュムレータ８を経由するように冷媒循環通路を循環して圧縮機２に戻り、他方で室内凝縮器３、開閉弁５０５、比例弁５０６、室外熱交換器５、切替弁３１、アキュムレータ８を経由するように冷媒循環通路を循環して圧縮機２に戻る。
【０１２４】
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、室内凝縮器３を経て凝縮され。そして、開閉弁５０５を通過した冷媒が、一方で過冷却度制御弁３６にて断熱膨張され、冷温・低圧の気液二相冷媒が蒸発器７に供給されて蒸発し、他方で比例弁５０６にて断熱膨張され、冷温・低圧の気液二相冷媒が室外熱交換器５に供給されて蒸発する。このとき、開閉弁５０５は全開状態にあるため、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５０６の開度により制御される。
【０１２５】
次に、本実施形態の主要部である制御弁の具体的構成について説明する。図２２〜図２５は、第５実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。  
開閉弁５０５と比例弁５０６は、共用のステッピングモータにより駆動される複合弁５１０として組み付けられる。複合弁５１０は、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に開閉弁５０５と比例弁５０６とを同軸状に収容して構成される。比例弁５０６は、第４実施形態の第１弁部と近似した構造を有し、第１比例弁５１１と第２比例弁５１２を含む。
【０１２６】
ボディ５０４の一方の側部には上下に導入ポート１１０、第２導出ポート２１４が設けられ、他方の側部には第１導出ポート２１２が設けられている。導入ポート１１０はバイパス通路２８の上流側に連通し、第１導出ポート２１２は第１分岐通路２６に連通し、第２導出ポート２１４は第２分岐通路２７に連通する。ボディ５０４の上半部にはガイド部材５１６が配設され、ボディ２０４の下半部には区画部材４２０と区画部材４３３とが同軸状に内挿されている。
【０１２７】
ボディ５０４の内方には、弁体５３０、小弁体４３２、大弁体４３４、弁作動体１２６および伝達ロッド４３０が同軸状に配設されている。区画部材１１８の軸受部２１９の内周面には、第２実施形態と同様に雌ねじ部が設けられている。ガイド孔２１８は、区画部材１１８の内周面に形成されている。
【０１２８】
弁体５３０は、その上半部がガイド孔２１８に摺動可能に支持され、弁座２２２に着脱して開閉弁５０５を開閉する。弁体５３０と区画部材１１８との間には、弁体５３０を閉弁方向に付勢するスプリング５５４（「付勢部材」として機能する）が介装されている。小弁体４３２は、弁座４４６に着脱して第１比例弁５１１を開閉する。大弁体４３４は、弁座４５２に着脱して第２比例弁５１２を開閉する。
【０１２９】
以上のように構成された複合弁５１０は、次のように動作する。図２２は、開閉弁５０５と比例弁５０６がともに閉弁状態となる場合を示している。複合弁５１０は、例えば冷房運転時においてこのような状態をとる。したがって、冷房運転時においては、室内凝縮器３を経た高温のガス冷媒が蒸発器７側へ漏洩することが防止される。
【０１３０】
一方、比例弁５０６の閉弁を維持した状態で開閉弁５０５を開弁させる場合、図２２の状態からロータ１７２が一方向に回転駆動されることにより、図２３に示すように弁体５３０が開弁方向に変位する。すなわち、ねじ機構によって弁作動体１２６が下方に変位するため、弁体５３０がスプリング５５４の付勢力に抗して引き上げられ、開閉弁５０５が開弁状態となる。
【０１３１】
特定暖房運転状態においては、図２４に示すように、開閉弁５０５および比例弁５０６がともに開弁状態とされ、その開度比率が調整される。すなわち、図２３の状態からロータ１７２がさらに同方向に回転駆動されることにより、図２４に示すように第１比例弁５１１による小口径制御が実行される。また、ロータ１７２がさらに同方向に回転駆動されることにより、図２５に示す第２比例弁５１２による大口径制御が実行される。なお、小口径制御による第１比例弁５１１の開度、および大口径制御による第２比例弁５１２の開度は、ロータ１７２の駆動量により調整される。
【０１３２】
［第６実施形態］
次に、本発明の第６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、冷媒循環通路や制御弁の構成が第１〜５実施形態と異なる。以下、第１〜５実施形態との相違点を中心に説明し、第１〜５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２６は、第６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。
【０１３３】
車両用冷暖房装置６００の冷凍サイクルは、第３実施形態の車両用冷暖房装置３００と同様に、室内凝縮器３と室外熱交換器５とが凝縮器として並列に動作可能に構成され、蒸発器７と室外熱交換器５とが蒸発器として並列に動作可能に構成されている。第１通路２１には開閉弁６０３が設けられ、第２通路２２には開閉弁６０５が設けられている。第５通路２５から分岐した第１分岐通路２６には開閉弁２０５が設けられ、第２分岐通路２７には比例弁２０６が設けられている。また、第４通路２４には比例弁６０７が設けられ、バイパス通路２９には比例弁６０８が設けられている。
【０１３４】
特定暖房運転時においては、開閉弁６０３が開弁される一方、開閉弁６０５が閉弁される。一方、開閉弁２０５が開弁され、比例弁２０６の開度が制御される。さらに、比例弁６０７および比例弁６０８の開度が制御される。このとき、室外熱交換器５は室外蒸発器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された冷媒は、室内凝縮器３を経由して凝縮される。そして、凝縮された冷媒の一方が、開閉弁２０５、過冷却度制御弁３６、蒸発器７、比例弁６０７、アキュムレータ８を経由するように冷媒循環通路を循環して圧縮機２に戻る。凝縮された冷媒の他方は、比例弁２０６、室外熱交換器５、比例弁６０８、アキュムレータ８を経由するように冷媒循環通路を循環して圧縮機２に戻る。
【０１３５】
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、室内凝縮器３を経て凝縮される。そして、開閉弁２０５を通過した冷媒が、過冷却度制御弁３６にて断熱膨張され、冷温・低圧の気液二相冷媒が蒸発器７に供給されて蒸発する。また、比例弁２０６にて断熱膨張された冷温・低圧の気液二相冷媒が、室外熱交換器５に供給されて蒸発する。このとき、開閉弁２０５は全開状態にあるため、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２０６の開度により制御される。比例弁６０７は蒸発器７の蒸発圧力Ｐｅを調整し、比例弁６０８は室外熱交換器５の蒸発圧力Ｐｏを調整する。
【０１３６】
次に、本実施形態の主要部である制御弁の具体的構成について説明する。図２７〜図２９は、第６実施形態に係る制御弁の構成および動作を表す断面図である。  
比例弁６０７と比例弁６０８は、共用のステッピングモータにより駆動される複合弁６１０として組み付けられる。複合弁６１０は、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。
【０１３７】
複合弁６１０は、ボディ６０４に比例弁６０７と比例弁６０８とを同軸状に収容して構成される。ボディ６０４の一方の側部には第１導入ポート６１１および第２導入ポート６１２が設けられ、他方の側部には導出ポート６１４が設けられている。第１導入ポート６１１は第４通路２４に連通し、第２導入ポート６１２はバイパス通路２９に連通し、導出ポート６１４はアキュムレータ８につながる下流側通路に連通する。ボディ６０４には、車両用冷暖房装置の運転状態に応じて、第１導入ポート６１１と導出ポート６１４とをつなぐ第１冷媒通路、および第２導入ポート６１２と導出ポート６１４とをつなぐ第２冷媒通路のいずれか一方が形成される。
【０１３８】
ボディ６０４には、段付円筒状の区画部材６１６が内挿されている。区画部材６１６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。そして、区画部材６１６の上半部に弁孔２２０が形成され、その上端開口端縁に弁座２２２が形成されている。また、区画部材６１６の下半部に弁孔６５０が形成され、その下端開口端縁に弁座６５２が形成されている。
【０１３９】
ボディ６０４の内方には、弁体６３０、弁体６３２、弁作動体１２６および伝達ロッド６３４が同軸状に配設されている。区画部材１１８の軸受部２１９の内周面には、第２実施形態と同様に雌ねじ部が設けられている。弁作動体１２６の下端部には、伝達ロッド６３４が連結されている。伝達ロッド６３４は、段付円柱状をなし、弁体６３０の中央部を軸線方向に貫通している。伝達ロッド６３４の上端部は、弁作動体１２６の底部に固定されている。伝達ロッド６３４の下半部は大径化され、その段部が弁体６３０との相対変位を規制する係止部となっている。
【０１４０】
区画部材１１８の内方にはガイド孔２１８が形成されている。弁体６３０は、その上端部がガイド孔２１８に摺動可能に支持されている。区画部材１１８と弁体６３０とに囲まれた空間により背圧室２５０が形成されている。伝達ロッド６３４と弁体６３０との間に所定のクリアランスが存在するため、弁孔２２０の下流側の下流側圧力Ｐoutがそのクリアランスを介して背圧室１５０に導入される。
【０１４１】
区画部材１１８と弁体６３０との間には、弁体６３０を閉弁方向に付勢するスプリング６５１（「付勢部材」として機能する）が介装されている。区画部材１１８と区画部材６１６との間には受圧調整部材２４９が配設されている。
【０１４２】
ボディ６０４の底部には、円ボス状のガイド部６５３が弁孔６５０と同軸状に形成されている。そして、弁体６３２の下端部がガイド部６５３に摺動可能に内挿されている。弁体６３２とガイド部６５３とに囲まれた空間により背圧室６５４が形成される。弁体６３２とボディ６０４との間には、弁体６３２を閉弁方向に付勢するスプリング６５６（「付勢部材」として機能する）が介装されている。
【０１４３】
弁体６３２は、弁孔６５０と第１導入ポート６１１との間の圧力室に配設され、上流側から弁孔６５０に接離して比例弁６０７の開度を調整する。弁体６３２には、内外を連通する連通孔６５８が設けられており、背圧室６５４に下流側圧力Ｐoutが導入されるようになっている。弁体６３２とボディ６０４との間にも受圧調整部材２４９が配設されている。受圧調整部材２４９は、弁体６３２の下端部に対して上方から当接する。
【０１４４】
ここで、弁孔６５０の有効径Ｃとガイド部６５３の有効径Ｄとが等しく設定され、また弁孔２２０の有効径Ａとガイド孔２１８の有効径Ｂとが等しく設定されている。このため、弁体６３０および弁体６３２に作用する冷媒圧力の影響はキャンセルされる。
【０１４５】
以上のように構成された複合弁６１０は、次のように動作する。すなわち、車両用冷暖房装置の運転状態に応じて第１冷媒通路を開弁する場合、図２７の状態からロータ１７２が一方向に回転駆動されることにより弁体６３２が開弁方向に変位し、図２８に示すように比例弁６０７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１２６がねじ機構によって下降し、弁体６３２を押し下げるようにして開弁方向に変位させる。弁体６３２は、図２７に示す全閉状態と図２８に示す全開位置との間の範囲で駆動され、比例弁６０７の開度が調整される。その結果、第１導入ポート６１１から導入された冷媒が比例弁６０７を経て導出ポート６１４から導出される。
【０１４６】
また、車両用冷暖房装置の運転状態に応じて第２冷媒通路を開弁する場合、図２７の状態からロータ１７２が他方向に回転駆動されることにより弁体６３２が閉弁方向に変位し、図２９に示すように比例弁６０８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１２６がねじ機構によって上昇し、伝達ロッド６３４を吊り上げるようにして弁体６３０を開弁方向に変位させる。弁体６３０は、図２７に示す全閉状態と図２９に示す全開位置との間の範囲で駆動され、比例弁６０８の開度が調整される。このとき、伝達ロッド６３４が弁体６３２から離間して弁体６３２を押し下げる方向の力がなくなり、スプリング６５６の付勢力によって弁体６３２が弁座６５２に着座し、比例弁６０７が閉弁状態を維持する。その結果、第２導入ポート６１２から導入された冷媒が比例弁６０８を経て導出ポート６１４から導出される。
【０１４７】
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。
【０１４８】
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。
【符号の説明】
【０１４９】
２  圧縮機、  ３  室内凝縮器、  ５  室外熱交換器、  ６  受液器、  ７  蒸発器、  ８  アキュムレータ、  ９  膨張弁、  ３１  切替弁、  ３２  過冷却度制御弁、  ３４  比例弁、  ３６  過冷却度制御弁、  ３８  差圧弁、  ４０  過熱度制御弁、  １００  車両用冷暖房装置、  １０１  弁本体、  １０２  モータユニット、  １０４  ボディ、  １０５  第１比例弁、  １０６  第２比例弁、  １２２  弁体、  １２４  共用弁体、  １２６  弁作動体、  １２７  弁孔、  １２８  伝達ロッド、  １２９  弁座、  １３４  弁孔、  １３６  弁座、  １７２  ロータ、  １７３  ステータ、  ２００  車両用冷暖房装置、  ２０１  弁本体、  ２０４  ボディ、  ２０５  開閉弁、  ２０６  比例弁、  ２１０  複合弁、  ２２０  弁孔、  ２２２  弁座、  ２３０，２３２  弁体、  ２３８  逆止弁、  ２４０  開閉弁、  ２５３  弁孔、  ２５５  弁座、  ３００  車両用冷暖房装置、  ３０１  弁本体、  ３０３  開閉弁、  ３０４  ボディ、  ３０５，３０７  開閉弁、  ３１０  複合弁、  ３２８  伝達ロッド、  ３３０  弁体、  ３３２  逆止弁、  ３３４  比例弁、  ４００  車両用冷暖房装置、  ４０１  弁本体、  ４０４  ボディ、  ４０５  第１比例弁、  ４０６  第２比例弁、  ４０７  開閉弁、  ４２９  バイパス通路、  ４３０  伝達ロッド、  ４３１  切替弁、  ４３２  小弁体、  ４３４  大弁体、  ４３５  制御弁、  ４３６  逆止弁、  ４３７  開閉弁、  ４４４  弁孔、  ４４６  弁座、  ４５０  弁孔、  ４５２  弁座、  ５００  車両用冷暖房装置、  ５０１  弁本体、  ５０４  ボディ、  ５０５  開閉弁、  ５０６  比例弁、  ５１０  複合弁、  ５１１  第１比例弁、  ５１２  第２比例弁、  ５３０  弁体、  ６００  車両用冷暖房装置、  ６０１  弁本体、  ６０３，６０５  開閉弁、  ６０７，６０８  比例弁、  ６１０  複合弁、  ６３０，６３２  弁体、  ６３４  伝達ロッド、  ６５０  弁孔、  ６５２  弁座。
【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】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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