(57)【要約】【課題】複数の制御弁を含む集合弁を簡易かつ低コストに製造できるようにする。【解決手段】切替弁４１，４２は、作動流体の流れを制御する複数の制御弁を含む。切替弁４１，４２は、複数の制御弁の弁部を収容するための内部空間が形成され、弁部を挿入するための挿入口と、作動流体を導入するための導入ポート１２０と、作動流体を導出するための導出ポート１２２，１２４とが形成された共用のボディ１０５と、ボディ１０５に挿入口から挿入され、導入ポート１２０と導出ポート１２２，１２４とをつなぐ冷媒通路を区画形成する通路形成部材１２６，１２８と、を備える。そして、ソレノイド１０４によりボディ１０５の挿入口が封止されている。【選択図】図３
2012082908.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体の流れを制御する複数の制御弁を含む集合弁であって、
前記複数の制御弁の弁部を収容するための内部空間が形成され、前記弁部を挿入するための挿入口と、作動流体を導入するための導入ポートと、作動流体を導出するための導出ポートとが形成された共用のボディと、
前記ボディに前記挿入口から挿入され、前記導入ポートと前記導出ポートとをつなぐ内部通路を区画形成する通路形成部材と、
を備え、
前記複数の制御弁のいずれかの一部により前記ボディの挿入口が封止されていることを特徴とする集合弁。
【請求項２】
前記ボディが金属材を加工して形成され、
前記通路形成部材が樹脂材を加工して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の集合弁。
【請求項３】
前記制御弁として、通電により弁部を開閉駆動する駆動部を有する電気駆動弁を含み、
前記ボディの挿入口が前記電気駆動弁の駆動部により封止されていることを特徴とする請求項１または２に記載の集合弁。
【請求項４】
前記制御弁として、機械的に弁部が開閉する機械弁を含み、
前記ボディの内部空間に前記機械弁の全体が収容されていることを特徴とする請求項３に記載の集合弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、作動流体の流れを制御する複数の制御弁を含む集合弁に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用空調装置は、一般に、圧縮機、凝縮器、蒸発器等を冷媒循環通路に配置して構成される。そして、このような冷凍サイクルの運転状態に応じた冷媒循環通路の切り替えや冷媒流量の調整等のために種々の制御弁が設けられている（例えば特許文献１参照）。このような制御弁として、冷媒から受ける圧力による力とそれに対抗するスプリングの付勢力とのバランスにより弁部が開閉される機械弁や、さらに外部から電気的に開度を調整するためのアクチュエータを備える電気駆動弁が適宜用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２８７３５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、このような空調装置に各種制御弁を設ける場合、その省スペース化や材料コストの削減の観点から、複数の制御弁をユニット化した集合弁として構成するのが好ましい場合がある。しかしながら、このような集合弁を構成する場合、共用のボディに大小様々な制御弁を組み込まなければならず、その組み付け態様によってはボディが無用に大きくなる可能性がある。また、各制御弁の弁部の大きさや位置関係から内部通路の形状が複雑になり、ボディへの通路形成そのものが困難になる場合もある。
【０００５】
本発明の目的の一つは、複数の制御弁を含む集合弁を簡易かつ低コストに製造できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のある態様の集合弁は、作動流体の流れを制御する複数の制御弁を含む。この集合弁は、複数の制御弁の弁部を収容するための内部空間が形成され、弁部を挿入するための挿入口と、作動流体を導入するための導入ポートと、作動流体を導出するための導出ポートとが形成された共用のボディと、ボディに挿入口から挿入され、導入ポートと導出ポートとをつなぐ冷媒通路を区画形成する通路形成部材と、を備える。複数の制御弁のいずれかの一部によりボディの挿入口が封止されている。
【０００７】
この態様によると、複数の制御弁が共用のボディに組み付けられるが、通路形成部材が別途作製された状態でボディに組み込まれるため、通路形成のためにボディそのものに複雑な加工をする必要がない。すなわち、共用のボディについては、内部空間と、その内部空間につながる挿入口，導入ポート，導出ポートを形成するための簡易な加工を施せばよく、別途作製した通路形成部材を挿入口から組み込むという簡易な手法により所望形状の内部通路を形成することができる。また、共用のボディには外部配管等との接続構造に制約がかかるが、通路形成部材についてはそのボディとは独立に形状や寸法を設定することができるため、集合弁としての設計自由度が向上する。さらに、複数の制御弁のいずれかの一部によりボディの挿入口を封止するようにし、その制御弁がボディの蓋を兼ねるようにしたため、無駄の少ない効率のよい設計となっている。特に、制御弁として電気的な駆動部を有する電気駆動弁を含む場合、一般にその駆動部は大きくなる傾向にある。このため、その駆動部をボディの外部に露出させる構成とすれば、ボディをコンパクトに構成できるとともに挿入口を封止できるようになり、材料コストの低減と集合弁全体のコンパクト化を実現できるようになる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、集合弁を簡易かつ低コストに製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係る車両用冷暖房装置の概略構成を表すシステム構成図である。
【図２】車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。
【図３】切替弁の具体的構成を表す断面図である。
【図４】第２実施形態に係る車両用冷暖房装置の概略構成を表すシステム構成図である。
【図５】車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。
【図６】第２制御弁ユニットの具体的構成を表す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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概略構成を表すシステム構成図である。本実施形態は、本発明の集合弁を含む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。
【００１１】
車両用冷暖房装置１は、圧縮機２、室内凝縮器３、室外熱交換器５、リキッドタンク６、蒸発器７およびアキュムレータ８を配管にて接続した冷凍サイクル（冷媒循環回路）を備える。車両用冷暖房装置１は、冷媒としての代替フロン（ＨＦＣ−１３４ａ）が冷凍サイクル内を状態変化しながら循環する過程で、その冷媒の熱を利用して車室内の空調を行うヒートポンプ式の冷暖房装置として構成されている。冷媒循環回路には、冷暖房を適切に制御するための各種制御弁が配設されている。
【００１２】
車両用冷暖房装置１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。そして、この冷凍サイクルは、室内凝縮器３と室外熱交換器５とが凝縮器として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とが蒸発器としてそれぞれ動作可能に構成されている。すなわち、冷房運転時（除湿時）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、暖房運転中の除湿時（特定暖房運転時）に冷媒が循環する第３冷媒循環通路が形成される。
【００１３】
第１冷媒循環通路は、圧縮機２→室内凝縮器３→室外熱交換器５→リキッドタンク６→蒸発器７→アキュムレータ８→圧縮機２のように冷媒が循環する通路である。第２冷媒循環通路は、圧縮機２→室内凝縮器３→室外熱交換器５→リキッドタンク６→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→室内凝縮器３→リキッドタンク６→蒸発器７→アキュムレータ８→圧縮機２のように冷媒が循環する通路である。室外熱交換器５を流れる冷媒の流れは、第１冷媒循環通路と第２冷媒循環通路とで同方向となっている。
【００１４】
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（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２通路２２と第３通路２３とはバイパス通路２５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を迂回させて蒸発器７へ供給可能となっている。さらに、第３通路２３のバイパス通路２５との合流点よりも下流側に分岐点が設けられ、アキュムレータ８の入口につながるバイパス通路２６が設けられている。
【００１５】
第１冷媒循環通路は、第１通路２１，第２通路２２，第３通路２３，第４通路２４を接続して構成される。第２冷媒循環通路は、第１通路２１，第２通路２２，第３通路２３，バイパス通路２６を接続して構成される。第３冷媒循環通路は、第１通路２１，第２通路２２，バイパス通路２５，第３通路２３，第４通路２４を接続して構成される。そして、このような冷媒循環通路の切り替えを実現するために、第２通路２２におけるバイパス通路２５への分岐点には切替弁４１が設けられ、第３通路２３におけるバイパス通路２６への分岐点には切替弁４２が設けられている。また、第２通路２２における切替弁４１の下流側には開閉弁４３とオリフィス４４が並列に設けられている。室外熱交換器５の下流側には逆止弁４５が設けられている。リキッドタンク６は、第３通路２３におけるバイパス通路２５との合流点よりも下流側に設けられている。切替弁４２と蒸発器７との間には、膨張弁９が設けられている。
【００１６】
車両用冷暖房装置１は、空気の熱交換が行われるダクト１０を有し、そのダクト１０における空気の流れ方向上流側から室内送風機１２、蒸発器７、室内凝縮器３が配設されている。室内凝縮器３の上流側には、エアミックスドア１４が回動自在に設けられ、室内凝縮器３を通過する風量と室内凝縮器３を迂回する風量との比率が調節される。また、室外熱交換器５に対向するように室外送風機１６が配置されている。
【００１７】
圧縮機２は、ハウジング内にモータと圧縮機構を収容する電動圧縮機として構成され、図示しないバッテリからの供給電流により駆動され、モータの回転数に応じて冷媒の吐出容量が変化する。この圧縮機２としては、レシプロ式、ロータリ式、スクロール式など、様々な形式の圧縮機を採用することができるが、電動圧縮機そのものは公知であるため、その説明については省略する。
【００１８】
室内凝縮器３は、車室内に設けられ、室外熱交換器５とは別に冷媒を放熱させる補助凝縮器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧の冷媒が室内凝縮器３を通過する際に放熱する。エアミックスドア１４の開度に応じて振り分けられた空気は、室内凝縮器３を通過する過程でその熱交換が行われる。
【００１９】
室外熱交換器５は、車室外に配置され、冷房運転時に内部を通過する冷媒を放熱させる室外凝縮器として機能する一方、暖房運転時には内部を通過する冷媒を蒸発させる室外蒸発器として機能する。室外送風機１６は、吸い込み式の送風機であり、軸流ファンをモータにより回転駆動することにより外気を導入する。室外熱交換器５は、その外気と冷媒との間で熱交換をさせる。
【００２０】
リキッドタンク６は、室外熱交換器５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。そして、液相部の液冷媒を膨張弁９に向けて導出する。この液相部には、冷凍サイクルを循環する潤滑オイルが含まれるため、液冷媒とともにその潤滑オイルを導出することができる。
【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、膨張装置として機能する制御弁の通過により低温・低圧となった冷媒は、蒸発器７を通過する際に蒸発する。ダクト１０の上流側から導入された空気は、その蒸発潜熱によって冷却される。このとき冷却・除湿された空気は、エアミックスドア１４の開度に応じて室内凝縮器３を通過するものと、室内凝縮器３を迂回するものとに振り分けられる。室内凝縮器３を通過する空気は、その通過過程で加熱される。室内凝縮器３を通過した空気と迂回した空気とが室内凝縮器３の下流側にて混合されて目標の温度に調整され、図示しない吹出口から車内に供給される。例えば、ベント吹出口、フット吹出口、デフ吹出口等から車室内所定場所に向かって吹き出される。
【００２２】
アキュムレータ８は、蒸発器７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、仮に上流側から想定以上の液冷媒が導出されたとしても、その液冷媒を液相部に溜めおくことができ、気相部の冷媒を圧縮機２に導出することができる。その結果、圧縮機２の圧縮動作に支障をきたすこともない。一方、本実施形態では、その液相部の冷媒の一部を圧縮機２に供給できるようにされており、圧縮機２に必要量の潤滑オイルを戻すことができるようになっている。
【００２３】
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。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。
【００２４】
切替弁４１は、第２通路２２（室内凝縮器３と室外熱交換器５をつなぐ通路）を開閉する第１弁部と、バイパス通路２５を開閉する第２弁部と、一方の弁部を駆動するソレノイドとを備える三方向電磁弁からなる。第１弁部は、その開弁により室内凝縮器３から第２通路２２を介した室外熱交換器５への冷媒の流れを許容する。第２弁部は、その開弁により室内凝縮器３からバイパス通路２５を介したリキッドタンク６への冷媒の流れを許容する。本実施形態では、切替弁４１として、ソレノイドへの通電有無によって第１弁部および第２弁部の一方を開弁させて他方を閉弁させる開閉弁（オン／オフ弁）が用いられる。なお、切替弁４１を弁部を駆動するアクチュエータはソレノイドでなくてもよく、ステッピングモータ等の電動機であってもよい。なお、切替弁４１の具体的構成については後述する。
【００２５】
切替弁４２は、第３通路２３（室外熱交換器５と蒸発器７をつなぐ通路）を開閉する第１弁部と、バイパス通路２６を開閉する第２弁部と、一方の弁部を駆動するソレノイドとを備える三方向電磁弁からなる。第１弁部は、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。第２弁部は、その開弁により室外熱交換器５からバイパス通路２６を介したアキュムレータ８への冷媒の流れを許容する。本実施形態では、切替弁４２として、ソレノイドへの通電有無によって第１弁部および第２弁部の一方を開弁させて他方を閉弁させる開閉弁（オン／オフ弁）が用いられる。なお、切替弁４２を弁部を駆動するアクチュエータはソレノイドでなくてもよく、ステッピングモータ等の電動機であってもよい。なお、切替弁４２の具体的構成については後述する。
【００２６】
開閉弁４３は、室内凝縮器３と室外熱交換器５とをつなぐ主通路の開度を調整する。開閉弁４３は、その主通路を開閉する弁部と、その弁部を駆動するソレノイドを備え、供給電流の有無によって弁部を開閉する。また、主通路を開閉弁４３の前後で迂回するバイパス通路が設けられ、そのバイパス通路にオリフィス４４が設けられている。オリフィス４４の開口面積は、開閉弁４３の開弁時の開口面積よりも十分に小さいが、このように開閉弁４３と並列にオリフィス４４が設けられることで、開閉弁４３の閉弁時においても所定流量の冷媒の流れが許容される。オリフィス４４は、膨張装置としても機能する。
【００２７】
逆止弁４５は、第３通路２３におけるバイパス通路２５との合流点の上流側に設けられている。逆止弁４５は、バイパス通路２５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。
【００２８】
以上のように構成された車両用冷暖房装置１は、制御部１００により制御される。制御部１００は、各種演算処理を実行するＣＰＵ、各種制御プログラムを格納するＲＯＭ、データ格納やプログラム実行のためのワークエリアとして利用されるＲＡＭ、入出力インターフェース等を備える。制御部１００には、車両用冷暖房装置１に設置された図示しない各種センサ・スイッチ類からの信号が入力される。制御部１００は、車両の乗員によりセットされた室温を実現するために各アクチュエータの制御量を演算し、各アクチュエータの駆動回路に制御信号を出力する。制御部１００は、切替弁４１，切替弁４２，開閉弁４３などの電気駆動弁の開閉制御のほか、圧縮機２，室内送風機１２，室外送風機１６およびエアミックスドア１４の駆動制御も実行する。
【００２９】
制御部１００は、車室内外の温度、蒸発器７の吹き出し空気温度等、各種センサにて検出された所定の外部情報に基づいて各電気駆動弁の開閉有無を決定し、各ソレノイドに電流を供給する。なお、変形例として電気駆動弁のアクチュエータをステッピングモータにより構成する場合には、そのステッピングモータに開閉動作のための制御パルス信号を出力する。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。
【００３０】
次に、本実施形態の冷凍サイクルの動作について説明する。図２は、車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。（Ａ）は冷房運転時の状態を示し、（Ｂ）は暖房運転時の状態を示し、（Ｃ）は特定暖房運転時の状態を示している。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。
【００３１】
各図の上段には冷凍サイクルの動作を説明するモリエル線図が示されている。その横軸がエンタルピーを表し、縦軸が各種圧力を表している。各図の下段には、冷凍サイクルの動作状態が示されている。図中の太線および矢印が冷媒の流れを示し、符号ａ〜ｇはモリエル線図のそれと対応している。また、図中の「×」は冷媒の流れが遮断されていることを示している。なお、同図の下段は図１に対応するが、エアミックスドア１４等の図示を省略するなど便宜上簡略表記されている。
【００３２】
図２（Ａ）に示すように、冷房運転時においては、切替弁４１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。そして、開閉弁４３が開弁状態とされる。一方、切替弁４２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。このため、バイパス通路２５，２６が遮断され、圧縮機２から吐出冷媒は室外熱交換器５に導かれる。このとき、室外熱交換器５は室外凝縮器として機能する。
【００３３】
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および室外熱交換器５を経ることで凝縮される。そして、室外熱交換器５を経由した冷媒がリキッドタンク６にて気液分離され、その液冷媒が膨張弁９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。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。図示の例では、蒸発器７の出口側に過熱度ＳＨが発生している。
【００３４】
図２（Ｂ）に示すように、暖房運転時においては切替弁４１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。そして、開閉弁４３が閉弁状態とされる。一方、切替弁４２の第１弁部が閉弁状態とされ第２弁部が開弁状態とされる。このため、室外熱交換器５から導出された冷媒はバイパス通路２６を介してアキュムレータ８に導かれる。つまり、冷媒が蒸発器７を迂回するため蒸発器７が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。
【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、室内凝縮器３を経て凝縮され、オリフィス４４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、リキッドタンク６、切替弁４２およびアキュムレータ８を経て圧縮機２に戻る。
【００３６】
図２（Ｃ）に示すように、特定暖房運転時においては、切替弁４１の第１弁部が閉弁状態とされ第２弁部が開弁状態とされる。一方、切替弁４２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。このため、室内凝縮器３から導出された冷媒はバイパス通路２５を介してリキッドタンク６に導かれる。つまり、冷媒が室外熱交換器５を迂回するため室外熱交換器５が実質的に機能しなくなる。
【００３７】
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を経ることで凝縮される。そして、室内凝縮器３を経由した冷媒がリキッドタンク６にて気液分離され、その液冷媒が膨張弁９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。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、車室内の空気を除湿する。
【００３８】
次に、切替弁４１および切替弁４２の具体的構成について説明する。図３は、切替弁の具体的構成を表す断面図である。  
本実施形態の切替弁は、内部に弁機構を収容した弁本体１０２と、その弁機構を駆動するソレノイド１０４とを組み付けて構成される。弁本体１０２のボディ１０５には、上流側通路から第１の下流側通路へ流れる冷媒の流れを制御する主弁１０６と、上流側通路から第２の下流側通路へ流れる冷媒の流れを制御する副弁１０８と、主弁１０６の開閉状態を制御するパイロット弁１１０が組み込まれている。
【００３９】
なお、ここでいう「上流側通路」は、切替弁４１については第２通路２２における上流側通路が該当し、切替弁４２については第３通路２３における上流側通路が該当する。「第１の下流側通路」は、切替弁４１については第２通路２２における下流側通路が該当し、切替弁４２については第３通路２３における下流側通路が該当する。「第２の下流側通路」は、切替弁４１についてはバイパス通路２５が該当し、切替弁４２についてはバイパス通路２６が該当する。
【００４０】
ボディ１０５は、金属製の第１ボディ１１２に樹脂製の第２ボディ１１４を同軸状に内挿するように嵌合して構成されている。第１ボディ１１２は、直方体状の本体を上下に貫通する嵌合孔１１６を有し、その嵌合孔１１６の開口部が内部の弁機構の挿入口となっている。第１ボディ１１２の一方の側面には、その上部に内外を連通させるとともに上流側通路につながる導入ポート１２０が設けられ、下部に内外を連通させるとともに第２の下流側通路につながる導出ポート１２２が設けられている。第１ボディ１１２の反対側の側面には、その下部に内外を連通させるとともに第１の下流側通路につながる導出ポート１２４が設けられている。
【００４１】
第２ボディ１１４は、導入ポート１２０と導出ポート１２２，１２４とをつなぐ内部通路を区画形成する「通路形成部材」として機能する。第２ボディ１１４は、第１ボディ１１２に内挿される第１通路形成部材１２６と、その第１通路形成部材１２６に組み込まれる第２通路形成部材１２８とを嵌合して構成される。第１通路形成部材１２６は、その上半部に第１ボディ１１２と同軸状の二重管構造を有し、下半部が第２通路形成部材１２８の収容部となっている。その二重管構造の内管部１３０は、その内方に主弁孔１３２を形成し、その開口端部により主弁座１３４が形成されている。また、その二重管構造の外管部１３５の導入ポート１２０との対向面には、内外を連通させる連通孔が形成されている。内管部１３０と外管部１３５との間には、上流側の圧力室１３８が形成されている。圧力室１３８には有底円筒状の主弁体１４０が配設されている。主弁体１４０は、主弁座１３４に着脱して主弁１０６を開閉する。
【００４２】
主弁体１４０は、第１通路形成部材１２６とソレノイド１０４との間に挟持された可撓性を有するダイヤフラム１４２に支持されている。主弁体１４０の下面から下方に複数の脚部が延設されている。その脚部が内管部１３０に摺動可能に内挿されることで、主弁体１４０の軸線方向への安定した開閉動作が担保されている。ダイヤフラム１４２は、その中央部が主弁体１４０の中央部に嵌着されており、その厚肉部分が主弁座１３４に着脱する主弁体１４０の一部を構成している。主弁体１４０は、圧力室１３８を高圧室１４６と背圧室１４８とに区画する。また、主弁体１４０には、高圧室１４６と背圧室１４８とを連通するオリフィス１５０が設けられている。主弁体１４０の上端開口縁には、内外を連通させる複数のスリット１５１が設けられ、図示のように主弁体１４０が全開状態となる上死点に位置しても、背圧室１４８の圧力がダイヤフラム１４２の背部に作用するように構成されている。
【００４３】
主弁体１４０の底部中央には背圧室１４８側に突出するボス部が設けられ、そのボス部の上端面によりパイロット弁座１５４が形成されている。また、そのボス部を軸線方向に貫通するようにパイロット弁孔１５６が形成されている。また、背圧室１４８には、ソレノイド１０４により駆動されるパイロット弁体１６０が配設されている。パイロット弁体１６０は、パイロット弁座１５４に着脱してパイロット弁１１０を開閉する。パイロット弁体１６０は、長尺状の本体の下端部に弾性体（本実施例ではゴム）からなる着脱部１６２を嵌着し、その着脱部１６２とは反対側に延びるロッド部１６４がソレノイド１０４に連結されている。
【００４４】
第１通路形成部材１２６の下半部における導出ポート１２２との対向面には、内外を連通させる連通孔１７０が形成されている。連通孔１７０の内方には、円筒状に突出する弁座形成部１７２が設けられている。弁座形成部１７２の内方に副弁孔１７４が形成され、その開口端部により副弁座１７６が形成されている。そして、副弁座１７６に対向配置されるように、有底円筒状の副弁体１７８が設けられている。副弁体１７８は、その底部が副弁座１７６に着脱して副弁１０８を開閉する。
【００４５】
副弁体１７８は、第１通路形成部材１２６と第２通路形成部材１２８との間に挟持された可撓性を有するダイヤフラム１８０に支持されている。副弁体１７８が、第２通路形成部材１２８の右端開口部に沿って摺動可能に支持されることで、副弁体１７８の軸線方向への安定した開閉動作が担保されている。なお、図示のように、副弁体１７８の軸線は主弁体１４０の軸線と９０度の角度をなしている。つまり、副弁体１７８は、主弁体１４０の開閉方向に対して直角方向に開閉する。ダイヤフラム１８０は、その中央部が副弁体１７８の底部に嵌着されており、その底部に沿った厚肉部分が副弁座１７６に着脱する副弁体１７８の一部を構成している。副弁体１７８は、ボディ１０５の内部を、導入ポート１２０に連通する高圧室１４６と、導出ポート１２２に連通する低圧室１８２と、導出ポート１２４に連通する低圧室１８４とに区画する。
【００４６】
また、連通孔１７０と導出ポート１２２との接続部を跨ぐように円筒状のシール部材１８６が嵌着されている。第１通路形成部材１２６の中央部には、第１ボディ１１２との接合面にシール用のＯリングが外嵌され、シール部材１８６の外周面には、第１通路形成部材１２６との接合面にシール用のＯリングが外嵌されている。これにより、高圧室１４６の冷媒が、第１ボディ１１２と第１通路形成部材１２６との間隙を介して導出ポート１２２側へ漏洩することが防止されている。また、第１通路形成部材１２６の下端部にも、第１ボディ１１２との接合面にシール用のＯリングが外嵌されている。さらに、第１ボディ１１２の下端開口部を封止するように円板状の封止部材１８８が設けられている。
【００４７】
第２通路形成部材１２８は、円筒状の本体を有し、第１通路形成部材１２６の下半部における連通孔１７０と反対側に設けられた嵌合孔１９０から挿通されるようにして嵌合されている。第２通路形成部材１２８の側部には、主弁孔１３２と低圧室１８４とを連通させる連通孔が設けられている。第２通路形成部材１２８の軸線方向中央部には、内方に延出したばね受け部１９２が設けられている。ばね受け部１９２と副弁体１７８との間には、副弁体１７８を閉弁方向に付勢するスプリング１９４が介装されている。
【００４８】
一方、ソレノイド１０４は、ボディ１０５の上端開口部を封止するように取り付けられている。ソレノイド１０４は、ボディ１０５に連設されたコア２００と、コア２００の上半部を固定するように収容する有底円筒状のスリーブ２０２と、スリーブ２０２内でコア２００に軸線方向に対向配置されたプランジャ２０４と、スリーブ２０２に外挿嵌合されたボビン２０６と、ボビン２０６に巻回された電磁コイル２０８と、電磁コイル２０８を外部から覆うようにコア２００に組み付けられたケース２１０とを含む。
【００４９】
パイロット弁体１６０は、そのロッド部１６４がコア２００を貫通してプランジャ２０４に嵌合され、プランジャ２０４と一体的に動作する。コア２００とプランジャ２０４との間には、プランジャ２０４を介してパイロット弁体１６０を開弁方向に付勢するスプリング２１２（「付勢部材」に該当する）が介装されている。ケース２１０とボディ１０５との間には、シール用のＯリングが介装されている。電磁コイル２０８からは通電用のハーネス２１４が引き出されている。プランジャ２０４は、円筒状をなし、その軸線方向に沿って連通路２１６が形成されている。連通路２１６は、スリーブ２０２内の底部側に形成される背圧室２１８と連通する。
【００５０】
このような構成において、ボディ１０５において、高圧室１４６と低圧室１８４とを主弁１０６を介してつなぐ通路が「第１通路」を構成し、高圧室１４６と低圧室１８２とを副弁１０８を介してつなぐ通路が「第２通路」を構成し、高圧室１４６、背圧室１４８および低圧室１８４をパイロット弁１１０を介してつなぐ通路が「第３通路」を構成する。高圧室１４６の圧力Ｐ１（「上流側圧力Ｐ１」という）は、オリフィス１５０を通過することで背圧室１４８にて中間圧力Ｐｐとなる一方、主弁１０６を経て減圧されて圧力Ｐ２（「下流側圧力Ｐ２」という）となる。中間圧力Ｐｐは、パイロット弁１１０の開閉状態によって変化する。また、上流側圧力Ｐ１は、副弁１０８を経て減圧されて圧力Ｐ３（「下流側圧力Ｐ３」という）となる。
【００５１】
以上のような構成の切替弁４１，４２は、第１ボディ１１２と第２ボディ１１４とを個別に成形し、後に両者を組み付けるようにして製造される。第２ボディ１１４は、主弁１０６および副弁１０８を組み込んだ弁ユニットとして予め構成され、第１ボディ１１２に組み付けられる。すなわち、第１ボディ１１２は、金属材を用いた中空押出加工によりその外形と嵌合孔１１６の下孔が成形され、その後、嵌合孔１１６，導入ポート１２０，導出ポート１２２および導出ポート１２４が切削加工により成形されて得られる。一方、第１通路形成部材１２６および第２通路形成部材１２８は、樹脂材を射出成形することにより得られる。
【００５２】
このように成形された第２通路形成部材１２８にスプリング１９４、副弁体１７８およびダイヤフラム１８０を組み付け、それをさらに第１通路形成部材１２６の嵌合孔１９０に挿通嵌合することにより弁ユニットが構成される。そして、封止部材１８８および弁ユニットを嵌合孔１１６の挿入口から挿入するようにして第１ボディ１１２に組み付ける。一方、ソレノイド１０４にはパイロット弁体１６０、主弁体１４０およびダイヤフラム１４２を組み付けておく。その後、第１ボディ１１２の挿入口を封止するようにソレノイド１０４を組み付け、導出ポート１２２にシール部材１８６を挿入して組み付ける。このようにして切替弁４１，４２の組み付けが完了する。
【００５３】
以上のように構成された切替弁４１，４２は、ソレノイド１０４がオフにされた状態（非通電状態）では、主弁１０６が開弁して第１通路を開放する一方、副弁１０８が閉弁して第２通路を閉じるように動作する。すなわち、ソレノイド力が作用しないため、スプリング２１２によってパイロット弁体１６０が開弁方向に付勢され、パイロット弁１１０が開弁状態となる。このとき、背圧室１４８の中間圧力Ｐｐと低圧室１８４の下流側圧力Ｐ２とがほぼ等しくなる一方、上流側圧力Ｐ１と中間圧力Ｐｐとの間に所定の差圧（Ｐ１−Ｐｐ）が発生するため、主弁体１４０が図示のように全開位置に押し上げられる。ただし、主弁体１４０の上端部がコア２００に係止されることによりその主弁体１４０の上死点が規制されるため、パイロット弁１１０は開弁状態に維持される。
【００５４】
一方、主弁１０６が全開状態であるため、上流側圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）が小さく、副弁体１７８がスプリング１９４の付勢力により副弁座１７６に押し付けられ、副弁１０８は閉弁状態となる。つまり、ソレノイド１０４がオフの状態では、導入ポート１２０と導出ポート１２４とをつなぐ第１通路が開放される一方、導入ポート１２０と導出ポート１２２とをつなぐ第２通路は閉じられる。
【００５５】
一方、ソレノイド１０４がオンにされた状態（通電状態）では、主弁１０６が閉弁して第１通路を閉じる一方、副弁１０８が開弁して第２通路を開放するように動作する。すなわち、ソレノイド力が作用するため、スプリング２１２の付勢力に抗してパイロット弁体１６０が閉弁方向に駆動され、パイロット弁１１０が閉弁状態となる。このとき、背圧室１４８の中間圧力Ｐｐと高圧室１４６の上流側圧力Ｐ１とがほぼ等しくなる一方、中間圧力Ｐｐとの間に所定の差圧（Ｐｐ−Ｐ２）が発生するため、主弁体１４０が閉弁位置に押し下げられる。このとき、パイロット弁１１０の閉弁状態も維持される。
【００５６】
その結果、高圧室１４６の上流側圧力Ｐ１が上昇し、その上流側圧力Ｐ１と下流側圧力Ｐ２との差圧（Ｐ１−Ｐ２）が大きくなり、スプリング１９４の付勢力に抗して副弁体１７８が開弁方向に駆動され、副弁１０８が開弁状態となる。つまり、ソレノイド１０４がオンされると、導入ポート１２０と導出ポート１２４とをつなぐ第１通路が閉じられる一方、導入ポート１２０と導出ポート１２２とをつなぐ第２通路が開放される。
【００５７】
［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、冷媒循環通路の構成や制御弁の種類が第１実施形態と異なるが、第１実施形態と共通する部分も有する。このため、第１実施形態とほぼ同様の構成部分については同一の符号を付す等して適宜その説明を省略する。図４は、第２実施形態に係る車両用冷暖房装置の概略構成を表すシステム構成図である。
【００５８】
本実施形態の車両用冷暖房装置２０１は、圧縮機２、室内凝縮器３、第１制御弁ユニット２０３、室外熱交換器５、第２制御弁ユニット２０５、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を備える。そして、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。冷房運転時（除湿時）および暖房運転時（除湿時）に冷媒が循環する第１冷媒循環通路、暖房運転時および除霜運転時に冷媒が循環する第２冷媒循環通路、冷房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。
【００５９】
第１冷媒循環通路は、圧縮機２→室内凝縮器３→第２制御弁ユニット２０５→蒸発器７→第２制御弁ユニット２０５→アキュムレータ８→圧縮機２のように冷媒が循環する通路である。第２冷媒循環通路は、圧縮機２→室内凝縮器３→第２制御弁ユニット２０５→室外熱交換器５→第１制御弁ユニット２０３→アキュムレータ８→圧縮機２のように冷媒が循環する通路である。第３冷媒循環通路は、圧縮機２→第１制御弁ユニット２０３→室外熱交換器５→第２制御弁ユニット２０５→蒸発器７→第２制御弁ユニット２０５→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。
【００６０】
室外熱交換器５を流れる冷媒の流れは、第２冷媒循環通路が開放された場合と第３冷媒循環通路が開放された場合とで逆転する。つまり、室外熱交換器５における冷媒の入口と出口は、第２冷媒循環通路が開放された場合と第３冷媒循環通路が開放された場合とで切り替わる。室内凝縮器３の出口につながる第２通路２２がその下流側で分岐し、その一方である第１分岐通路２７が蒸発器７につながり、他方である第２分岐通路２８が室外熱交換器５につながっている。
【００６１】
第１冷媒循環通路は、第１通路２１，第２通路２２，第１分岐通路２７，第４通路２４を接続して構成される。第２冷媒循環通路は、第１通路２１，第２通路２２，第２分岐通路２８，第３通路２３，バイパス通路２２５を接続して構成される。第３冷媒循環通路は、第１通路２１，第３通路２３，第４通路２４を接続して構成される。そして、このような冷媒循環通路の切り替えを実現するために、室内凝縮器３と室外熱交換器５との接続部に第１制御弁ユニット２０３が設けられ、室内凝縮器３と室外熱交換器５と蒸発器７との接続部に第２制御弁ユニット２０５が設けられている。
【００６２】
第１制御弁ユニット２０３は、共用のボディに差圧弁５０、開閉弁５２および過熱度制御弁５４を組み付けて構成されている。差圧弁５０は、その前後差圧（室内凝縮器３の入口側圧力と室外熱交換器５の入口側圧力との差圧）が供給電流値に応じた設定差圧となるよう自律的に動作する定差圧弁（電磁弁）である。本実施形態では、差圧弁５０の弁部を駆動するアクチュエータとしてソレノイドを用いるが、ステッピングモータ等の電動機を用いてもよい。差圧弁５０は除湿運転時に駆動されて差圧制御を実行し、室内凝縮器３における凝縮圧力を室外熱交換器５における凝縮圧力よりも設定差圧分高く維持し、それにより室内凝縮器３における冷媒温度が過度に低下するのを防止する。具体的には、ドライバの足元を適度に暖められる程度の凝縮圧力（温度）が得られるようにするものである。
【００６３】
開閉弁５２は、バイパス通路２２５における過熱度制御弁５４の上流側に設けられている。開閉弁５２は、バイパス通路２２５を開閉する弁部と、その弁部を駆動するソレノイドとを備える二方向電磁弁からなる。開閉弁５２の開弁によりバイパス通路２２５を介したアキュムレータ８への冷媒の流れが許容される。本実施形態では、開閉弁５２として、ソレノイドへの通電有無によって弁部を開閉させる開閉弁（オン／オフ弁）が用いられる。なお、開閉弁５２の弁部を駆動するアクチュエータはソレノイドでなくてもよく、ステッピングモータ等の電動機であってもよい。
【００６４】
過熱度制御弁５４は、室外熱交換器５が室外蒸発器として機能するときにその蒸発圧力を調整する「蒸発圧力調整弁」として機能する。過熱度制御弁５４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５４として、その出口側（過熱度制御弁５４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。過熱度制御弁５４は、感知した過熱度が設定過熱度ＳＨよりも大きければ弁開度を絞り、室外熱交換器５の蒸発圧力を上昇させることにより、室外熱交換器５を通過する冷媒と外部の空気との熱交換量を小さくし、それにより過熱度を小さくして設定過熱度ＳＨに近づける。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５４は、弁開度を大きくし、室外熱交換器５の蒸発圧力を低下させることにより、室外熱交換器５を通過する冷媒と外部の空気との熱交換量を大きくし、それにより過熱度を大きくして設定過熱度ＳＨに近づける。このように、過熱度制御弁５４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。
【００６５】
一方、第２制御弁ユニット２０５は、共用のボディに流量制御弁６０、過冷却度制御弁６２（第１の過冷却度制御弁）、過冷却度制御弁６４（第２の過冷却度制御弁）、差圧弁６６、過熱度制御弁６８を組み付けて構成されている。流量制御弁６０は第２分岐通路２８に設けられ、過冷却度制御弁６２は第１分岐通路２７に設けられている。第３通路２３における第２分岐通路２８との接続点と第１分岐通路２７との接続点との間には、その上流側から過冷却度制御弁６４および差圧弁６６が配設されている。
【００６６】
流量制御弁６０は、流量制御弁６０は、その開度がアクチュエータへの供給電流値に応じた設定開度に自律的に調整される比例弁として構成されている。本実施形態では、流量制御弁６０の弁部を駆動する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。流量制御弁６０は、基本的には全開状態、大口径制御状態、小口径制御状態、閉弁状態のいずれかの状態に制御される。なお、大口径制御状態は全開状態には到らないが開度が大きい状態であり、小口径制御状態は閉弁状態には到らないが開度が小さい状態である。
【００６７】
流量制御弁６０は、小口径制御により膨張装置としても機能する。暖房運転時においては、後述のように開閉弁５２が開弁状態とされてバイパス通路２５が開放される一方、流量制御弁６０の開度（つまり第２通路２２の開度）が調整される。このため、流量制御弁６０の開度に応じて室外熱交換器５へ供給される冷媒の流量が調整される。すなわち、流量制御弁６０は、室内凝縮器３から室外熱交換器５へ向かう冷媒流量と、室外熱交換器５を迂回して蒸発器７に供給される冷媒流量（バイパス通路２５を流れる冷媒流量）との割合を調整する流量調整弁として機能する。
【００６８】
過冷却度制御弁６２は、室内凝縮器３から第２通路２２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。過冷却度制御弁６２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６２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６２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。
【００６９】
過冷却度制御弁６４は、室外熱交換器５から導出された冷媒や、バイパス通路２５を介して供給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６４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６４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６４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６４と過冷却度制御弁６２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。
【００７０】
差圧弁６６は、過冷却度制御弁６４の下流側に設けられている。差圧弁６６は、第３通路２３において過冷却度制御弁６４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。
【００７１】
過熱度制御弁６８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６８として、その出口側（過熱度制御弁６８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。過熱度制御弁６８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６８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６８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。なお、本実施形態では、過熱度制御弁６８の設定過熱度と過熱度制御弁５４の設定過熱度とを等しく設定しているが、両者を異なるように設定してもよい。
【００７２】
制御部１００は、車室内外の温度、蒸発器７の吹き出し空気温度等、各種センサにて検出された所定の外部情報に基づいて流量制御弁６０の設定開度を決定し、その開度がその設定開度となるよう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、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。制御部１００による制御により、図示のように、流量制御弁６０および過冷却度制御弁６２の上流側は高圧の上流側圧力Ｐ１となり、過冷却度制御弁６２の下流側は低圧の下流側圧力Ｐ３となる。また、流量制御弁６０の下流側で過冷却度制御弁６４の上流側は中間圧力Ｐ２となる。
【００７３】
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５は、車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。（Ａ）は冷房運転時の状態を示し、（Ｂ）は除湿運転時の状態を示し、（Ｃ）は特定暖房運転時の状態を示し、（Ｄ）は除霜運転時の状態を示している。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。
【００７４】
図５（Ａ）に示すように、冷房運転時においては、第１制御弁ユニット２０３において差圧弁５０が開弁され、開閉弁５２が閉弁される。差圧弁５０は差圧制御を行わず全開状態とされる。一方、第２制御弁ユニット２０５においては流量制御弁６０が閉弁状態とされる。開閉弁５２の閉弁によりバイパス通路２２５が遮断されているため、圧縮機２から吐出冷媒は室外熱交換器５に導かれるようになる。このとき、室外熱交換器５は室外凝縮器として機能する。すなわち、圧縮機２から吐出された冷媒は、一方で室内凝縮器３、過冷却度制御弁６２、蒸発器７、過熱度制御弁６８、アキュムレータ８を経由するように第１冷媒循環通路を循環して圧縮機２に戻り、他方で差圧弁５０、室外熱交換器５、過冷却度制御弁６４、蒸発器７、過熱度制御弁６８、アキュムレータ８を経由するように第３冷媒循環通路を循環して圧縮機２に戻る。
【００７５】
すなわち、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、一方で室内凝縮器３を、他方で室外熱交換器５を経ることで凝縮される。そして、室内凝縮器３を経由した冷媒が過冷却度制御弁６２にて断熱膨張され、冷温・低圧の気液二相冷媒となって蒸発器７に導入される。このとき、過冷却度制御弁６２は、室内凝縮器３の出口側（ｃ点）の過冷却度が設定値ＳＣとなるように弁部の開度を自律的に調整する。
【００７６】
また、室外熱交換器５を経由した冷媒が過冷却度制御弁６４にて断熱膨張され、冷温・低圧の気液二相冷媒となって蒸発器７に導入される。このとき、過冷却度制御弁６４は、室外熱交換器５の出口側（ｅ点）の過冷却度が設定値ＳＣとなるように弁部の開度を自律的に調整する。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。
【００７７】
図５（Ｂ）に示すように、除湿運転時においては、第１制御弁ユニット２０３において差圧弁５０が差圧制御を実行する。このため、差圧弁５０の前後差圧が設定差圧ΔＰとなるように制御される。その結果、室内凝縮器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。この場合も、過冷却度制御弁６２は、室内凝縮器３の出口側（ｃ点）の過冷却度が設定値ＳＣとなるように弁部の開度を自律的に調整する。また、過冷却度制御弁６４は、室外熱交換器５の出口側（ｅ点）の過冷却度が設定値ＳＣとなるように弁部の開度を自律的に調整する。なお、本実施形態では室内凝縮器３の出口側の過冷却度と室外熱交換器５の出口側の過冷却度とが同じ設定値となるようにしたが、変形例においてはこれらの設定値を互いに異ならせてもよい。
【００７８】
図５（Ｃ）に示すように、特定暖房運転時においては、第１制御弁ユニット２０３において差圧弁５０が閉弁されて開閉弁５２が開弁される一方、第２制御弁ユニット２０５において流量制御弁６０の開度が制御される。すなわち、流量制御弁６０の小口径制御がなされ、その開度が調整されることで、蒸発器７および室外熱交換器５に向かう冷媒の流量の割合が調整される。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６２、蒸発器７、過熱度制御弁６８、アキュムレータ８を経由するように第１冷媒循環通路を循環して圧縮機２に戻り、他方で室内凝縮器３、流量制御弁６０、室外熱交換器５、開閉弁５２、過熱度制御弁５４、アキュムレータ８を経由するように第２冷媒循環通路を循環して圧縮機２に戻る。
【００７９】
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、室内凝縮器３から導出された冷媒の一方は、流量制御弁６０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に供給されて蒸発する。また、室内凝縮器３から導出された冷媒の他方は、過冷却度制御弁６２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、流量制御弁６０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。一方、蒸発器７へ供給される冷媒流量は、過冷却度制御弁６２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。
【００８０】
この特定暖房運転においては除湿運転が良好に行われるが、その除湿制御の概要については以下のとおりである。すなわち、図５（Ｃ）に示すように、過冷却度制御弁６２により室内凝縮器３の出口における所定の過冷却度ＳＣが維持されることで（ｃ点）、室内凝縮器３における凝縮能力が適正に維持され、室外熱交換器５（室外蒸発器）および蒸発器７（室内蒸発器）のそれぞれにおいて効率の良い熱交換が行われる。このとき、アキュムレータ８によって圧縮機２の入口の冷媒の状態が常に飽和蒸気圧曲線上に保持されるため（ａ点）、蒸発器７の出口の冷媒の状態（ｇ点）は、過熱度制御弁５４の出口の冷媒の状態（ｈ点）とバランスするように変化する。
【００８１】
すなわち、図示のように過熱度制御弁５４の出口側にて過熱度が発生している場合、蒸発器７の出口における冷媒の湿り度（ｇ点）は、過熱度制御弁５４の出口における冷媒の過熱度（ｈ点）とバランスする。また、逆に、過熱度制御弁６８の出口側にて過熱度が発生する場合には、室外熱交換器５の出口における湿り度（（ｅ）点）が、過熱度制御弁６８の出口側の過熱度（（ｉ）点）とバランスするようになる。
【００８２】
また、除霜運転時においては、図５（Ｄ）に示すように差圧弁５０を閉じる一方で開閉弁５２を開弁させ、流量制御弁６０を開弁させる。このとき、流量制御弁６０は大口径制御を実行する。その結果、圧縮機２から吐出された高温・高圧のガス冷媒（ホットガス）が、流量制御弁６０を通過して室外熱交換器５に供給される。このとき、室外熱交換器５の出口側の冷媒は過冷却しないため（ｅ点）、過冷却度制御弁６４は閉弁状態を維持する。このため、蒸発器７への冷媒の供給は遮断される。除霜運転が安定した状態においては図中実線にて示すように、室外熱交換器５から導出された冷媒は、アキュムレータ８に導入されることにより飽和蒸気線上に制御される（ｅ点）。一方、アキュムレータ８内の液冷媒が不足等により過熱度制御弁５４の出口側に過熱度が発生する場合には、図中点線にて示すように、過熱度制御弁５４がその過熱度が設定過熱度ＳＨに近づくよう冷媒の流れを制御する。
【００８３】
次に、第２制御弁ユニット２０５の具体的構成について説明する。図６は、第２制御弁ユニットの具体的構成を表す断面図である。  
第２制御弁ユニット２０５は、共用のボディ２５０に流量制御弁６０、過冷却度制御弁６２、過冷却度制御弁６４、差圧弁６６および過熱度制御弁６８を組み付けた集合弁として構成されている。図示のように、ボディ２５０から駆動部が露出する流量制御弁６０が電気駆動弁であるのに対し、ボディ２５０に全体が収容される過冷却度制御弁６２、過冷却度制御弁６４、差圧弁６６および過熱度制御弁６８は機械弁となっている。
【００８４】
ボディ２５０は、金属材を切削加工して得られた有底円筒状の本体を有し、その本体の底部と反対側の端部に挿入口２５１を有する。ボディ２５０の側部には、上方から導入ポート２５２、導入出ポート２５４、導出ポート２５６、導出ポート２５８、導入ポート２６０が設けられている。ボディ２５０の内部には、過熱度制御弁６８，過冷却度制御弁６２，過冷却度制御弁６４および差圧弁６６の各制御弁の全体と、流量制御弁６０の半部（弁本体３０１）が組み込まれている。また、ボディ２５０には、冷媒通路を区画するための複数の通路形成部材が組み込まれている。ボディ２５０の挿入口２５１は、流量制御弁６０の駆動部であるモータユニット３０２により封止されている。
【００８５】
すなわち、ボディ２５０は、底部から挿入口２５１に向けてその内径が段階的に拡径する形状を有し、その底部側から過熱度制御弁６８、通路形成部材２６４、過冷却度制御弁６２、通路形成部材２６６、差圧弁６６、過冷却度制御弁６４、通路形成部材２６８、流量制御弁６０が順次組み込まれるように配設されている。通路形成部材２６４，２６６，２６８は、いずれも樹脂材を成形して得られたものである。
【００８６】
過熱度制御弁６８は、プレス成形により得られたボディ２７０に弁駆動体２７２とベローズ２７４を同軸状に収容して構成される。ボディ２７０の導入ポート２６０との対向部には冷媒を導入する入口ポートが設けられ、導出ポート２５８との対向部には冷媒を導出する出口ポートが設けられている。そして、入口ポートと出口ポートとの間に弁孔２７６が設けられている。弁駆動体２７２に一体に設けられた弁体が下流側から弁孔２７６に接離して弁開度を調整する。ベローズ２７４は、その内部に冷凍サイクルを循環する冷媒ガスと同種類の基準ガスが封入されており、出口ポート側（弁部の下流側）の内部通路を流れる冷媒の温度と圧力を感知し、過熱度制御弁６８の出口側（弁部の下流側）の冷媒の過熱度が設定過熱度ＳＨとなるよう弁駆動体２７２を駆動する。弁駆動体２７２には、弁体に作用する上流側圧力Ｐinの影響をキャンセルするキャンセル構造が設けられている。
【００８７】
過熱度制御弁６８によれば、その弁部の下流側（過熱度制御弁の出口側）に過熱度が生じている場合に、その過熱度が設定過熱度ＳＨとなるように制御される。すなわち、過熱度の制御状態において、下流側の過熱度が設定過熱度ＳＨよりも大きくなると、ベローズ２７４が高温を感知して閉弁方向に動作する。その結果、弁開度が小さくなるため下流側圧力Ｐoutが低下し、上流側圧力Ｐinが上昇するため、その上流側の蒸発器７での熱交換量が少なくなり、結果的に下流側の過熱度も小さくなる方向に変化する。逆に、過熱度が設定過熱度ＳＨよりも小さくなると、ベローズ２７４が低温を感知して弁体の開弁方向に動作する。その結果、弁開度が大きくなるため下流側圧力Ｐoutが上昇し、上流側圧力Ｐinが低下するため、その上流側の蒸発器７での熱交換量が多くなり、結果的に下流側の過熱度も大きくなる方向に変化する。このようにして弁部の下流側の過熱度が設定過熱度ＳＨに保たれるようになる。なお、このように弁部の下流側の過熱度を制御することが、弁部の上流側の冷媒の状態（上流側の蒸発器７での蒸発状態）を調整することになる。
【００８８】
過熱度制御弁６８の直上には通路形成部材２６４が配設されている。通路形成部材２６４は有底円筒状をなし、その外周面にシール用のＯリングが嵌着されている。通路形成部材２６４により、ボディ２５０の内部において過熱度制御弁６８が配置される冷媒通路と過冷却度制御弁６２が配置される冷媒通路とが区画されている。通路形成部材２６４の直上には過冷却度制御弁６２が配設されている。通路形成部材２６６は円筒状をなし、通路形成部材２６４との間に過冷却度制御弁６２を挟むように支持している。通路形成部材２６６における導出ポート２５６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。通路形成部材２６６の下端開口部には、過冷却度制御弁６２の弁部が挿通されている。
【００８９】
過冷却度制御弁６２は、上流側から導入された冷媒を絞り膨張する弁部と、その弁部を開閉駆動するパワーエレメント２８０を備えている。なお、通路形成部材２６６および２６８の外周面の所定位置には軸線に平行な連通溝が設けられており、導入ポート２５２から導入された冷媒の一部がその連通溝を介して過冷却度制御弁６２の入口ポートに導かれる。過冷却度制御弁６２は、プレス成形されたボディ２８２に弁体２８４を収容して構成される。ボディ２８２の下端部には、パワーエレメント２８０が一体に設けられている。ボディ２８２の上半部は縮径されており、その縮径部に弁孔２８６が形成されている。ボディ２８２の下半部には内外を連通させる入口ポートが設けられ、上半部には内外を連通させる出口ポートが設けられている。ボディ２８２の上端部はばね受けにより封止されて背圧室２８８が形成されている。そのばね受けと弁体２８４との間には、弁体２８４を開弁方向に付勢するスプリングが介装されている。弁体２８４は、弁孔２８６の上流側から接離して弁部を開閉する。
【００９０】
パワーエレメント２８０は、中空のハウジングと、ハウジング内を密閉空間と開放空間とに仕切るように配設されたダイアフラムとを含んで構成されている。密閉空間には、基準ガスとして冷凍サイクルを循環する冷媒ガスと窒素ガスとの混合ガスが充填されている。弁体２８４を軸線方向に貫通するように連通路が形成されており、入口ポートから導入された冷媒は、その連通路を介して背圧室２８８にも導かれるようになっている。本実施形態では、弁体２８４の背圧室２８８における有効径と弁孔２８６の有効径とが等しくされているため、弁体２８４に作用する上流側圧力Ｐ１はキャンセルされる。
【００９１】
過冷却度制御弁６２によれば、過冷却度の制御状態において過冷却度が設定値ＳＣよりも大きくなると、パワーエレメント２８０が低温を感知して開弁方向に動作する。その結果、弁開度が大きくなるため上流側圧力Ｐ１が低くなり、過冷却度が小さくなる方向に変化する。逆に、過冷却度が設定値ＳＣよりも小さくなると、パワーエレメント２８０が高温を感知して閉弁方向に動作する。その結果、弁開度が小さくなるため上流側の圧力Ｐ１が高くなり、過冷却度が大きくなる方向に変化する。このようにして過冷却度が設定値ＳＣに保たれるようになる。
【００９２】
通路形成部材２６６の上端開口部には、過冷却度制御弁６４の弁部が挿通されている。通路形成部材２６８は段付円筒状をなし、通路形成部材２６６との間に過冷却度制御弁６４を挟むように支持している。通路形成部材２６８における導入出ポート２５４との対向面および導入ポート２５２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。そして、これらの連通孔の境界部に弁孔２９０が設けられている。
【００９３】
過冷却度制御弁６４は、過冷却度制御弁６２と近似した構造を有し、上流側から導入された冷媒を絞り膨張する弁部と、その弁部を開閉駆動するパワーエレメント２８０を備えている。ただし、過冷却度制御弁６４のばね受けには連通孔が設けられ、その連通孔を取り囲むように差圧弁６６が配設されている。
【００９４】
すなわち、差圧弁６６は、有底段付円筒状の弁体２９２を有し、過冷却度制御弁６４の下半部を外方から取り囲むように配設されている。弁体２９２の上端開口部にはリング状の弾性体からなる弁部材が嵌着されており、その弁部材が過冷却度制御弁６４のボディ２８９に着脱することにより、過冷却度制御弁６４の出口ポートを開閉できるように構成されている。差圧弁６６と通路形成部材２６６との間には、差圧弁６６を閉弁方向に付勢するスプリングが介装されている。なお、通路形成部材２６８には、過冷却度制御弁６４のパワーエレメント２８０が配置された圧力室と導入出ポート２５４とを連通させる連通路が形成されている。このため、導入出ポート２５４から導入された冷媒の一部は、過冷却度制御弁６４の入口ポートに導かれる。
【００９５】
過冷却度制御弁６４によれば、過冷却度の制御状態において過冷却度が設定値ＳＣよりも大きくなると、パワーエレメント２８０が低温を感知して開弁方向に動作する。その結果、弁開度が大きくなるため上流側圧力Ｐ２が低くなり、過冷却度が小さくなる方向に変化する。逆に、過冷却度が設定値ＳＣよりも小さくなると、パワーエレメント２８０が高温を感知して閉弁方向に動作する。その結果、弁開度が小さくなるため上流側圧力Ｐ２が高くなり、過冷却度が大きくなる方向に変化する。このようにして過冷却度が設定値ＳＣに保たれるようになる。
【００９６】
流量制御弁６０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３０２とを組み付けて構成されている。弁本体３０１は、小口径の第１弁３０５と、大口径の第２弁３０６とを同軸状に備える。通路形成部材２６８の内方には、大径の弁体３０８、小径の弁体３１０、および弁作動体３１２が同軸状に配設されている。弁体３０８は、上流側から弁孔２９０に接離して第２弁３０６を開閉する。また、弁体３０８の中央を軸線方向に貫通するように弁孔３１４が形成されている。弁体３１０は、上流側から弁孔３１４に接離して第１弁３０５を開閉する。弁孔２９０および弁孔３１４の上流側に導入ポート２５２に連通する高圧室が形成され、弁孔２９０および弁孔３１４の下流側に導入出ポート２５４に連通する低圧室が形成されている。
【００９７】
モータユニット３０２は、ロータ３２０とステータ３２２とを含むステッピングモータとして構成されている。弁作動体３１２は、弁体３１０を支持する一方、モータユニット３０２のロータ３２０に嵌合している。弁作動体３１２と弁体３１０との間には、弁体３１０を閉弁方向に付勢するスプリングが介装されている。弁作動体３１２は、モータユニット３０２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３１２は回転により軸線方向に変位し、弁体３１０を開閉方向に駆動する。
【００９８】
制御部１００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、ステータ３２２の励磁コイルに駆動電流（駆動パルス）を供給する。それによりロータ３２０が回転し、一方で弁作動体３１２が回転駆動されて小口径の第１弁３０５および大口径の第２弁３０６の開度が設定開度に調整される。
【００９９】
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。
【０１００】
上記実施形態では、本発明の集合弁を含む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】
【０１０１】
１  車両用冷暖房装置、  ２  圧縮機、  ３  室内凝縮器、  ５  室外熱交換器、  ６  リキッドタンク、  ７  蒸発器、  ８  アキュムレータ、  ９  膨張弁、  ２１  第１通路、  ２２  第２通路、  ２３  第３通路、  ２４  第４通路、  ２５，２６  バイパス通路、  ２７  第１分岐通路、  ２８  第２分岐通路、  ３２  差圧弁、  ４１，４２  切替弁、  ４３  開閉弁、  ４４  オリフィス、  ４５  逆止弁、  ５０  差圧弁、  ５２  開閉弁、  ５４  過熱度制御弁、  ６０  流量制御弁、  ６２，６４  過冷却度制御弁、  ６６  差圧弁、  ６８  過熱度制御弁、  １００  制御部、  １０２  弁本体、  １０４  ソレノイド、  １０５  ボディ、  １０６  主弁、  １０８  副弁、  １１０  パイロット弁、  １１２  第１ボディ、  １１４  第２ボディ、  １１６  嵌合孔、  １２０  導入ポート、  １２２，１２４  導出ポート、  １２６  第１通路形成部材、  １２８  第２通路形成部材、  １３２  主弁孔、  １４０  主弁体、  １５６  パイロット弁孔、  １６０  パイロット弁体、  １７２  弁座形成部、  １７４  副弁孔、  １７８  副弁体、  １８８  封止部材、  ２０１  車両用冷暖房装置、  ２０３  第１制御弁ユニット、  ２０５  第２制御弁ユニット、  ２２５  バイパス通路、  ２５０  ボディ、  ２５１  挿入口、  ２５２  導入ポート、  ２５４  導入出ポート、  ２５６，２５８  導出ポート、  ２６０  導入ポート、  ２６４，２６６，２６８  通路形成部材、  ２７２  弁駆動体、  ２７６  弁孔、  ２８０  パワーエレメント、  ２８４  弁体、  ２８６，２９０  弁孔、  ２９２  弁体、  ３０１  弁本体、  ３０２  モータユニット、  ３０５  第１弁、  ３０６  第２弁、  ３０８，３１０  弁体、  ３１２  弁作動体、  ３１４  弁孔、  ３２０  ロータ、  ３２２  ステータ。
【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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