JPH10122396A - ヒートポンプ式冷凍サイクル用多方切換弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一つの多方切換弁にて暖房運転、除湿暖房運
転、除湿／除霜運転、冷房運転の４つのモードを切換可
能とする。 【解決手段】ハウジング１０２内には、このハウジング
１０２内に摺動可能で直列に第１〜第３のスプール１５
〜１７が設けられている。ハウジング１０２の図中左右
方向における 両端部には第１〜第３のスプール１５〜
１７に圧力を作用させる第１圧力室１９と、第２圧力室
２２とが設けられている。ハウジング１０２内で、第１
のスプール１５と第２のスプール１６との間には、第１
〜第３のスプール１５〜１７に圧力を作用させる第３圧
力室２０が設けられている。さらにハウジング１０２内
で、第２のスプール１６と第３のスプール１７との間に
は、第１〜第３のスプール１５〜１７に圧力を作用させ
る第４圧力室２１が設けられている。そして、これら第
１〜第４圧力室１９、２２、２０、２１の圧力を制御す
ることで、第１〜第３のスプール１２、１３がハウジン
グ１０２内を摺動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ヒートポンプ式冷
凍サイクル用の多方切換弁に関するものであって、特に
電気自動者やハイブリッド車に使用すると好適である。

【０００２】

【従来の技術】従来、ヒートポンプ式冷凍サイクル用の
多方切換弁として、実公平４─１４６８３号公報（以
下、公報装置）に記載されているものがある。この公報
装置は、パイロット式の多方切換弁を使用して冷媒の流
れ方向を切り換え、冷房運転と暖房運転とを切り換える
ものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報装置においては一つの室内熱交換器しか備えておら
ず、冷房運転、暖房運転、除湿（除霜）運転、除湿暖房
運転の４つの空調モードを切り換えることができない。
そこで、本発明は上記問題点に鑑みて、部品点数を極力
抑え、室内熱交換器を２つ有するヒートポンプサイクル
冷凍サイクルを用い、冷房運転、暖房運転、除湿（除
霜）運転、除湿暖房運転の４つの空調モードを一つの多
方切換弁にて切換可能とすることを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】 上記目的を達成するた
めに、請求項１ないし５記載の発明では、冷媒流路をな
すハウジング（１００、１０２ａ）と、ハウジング（１
００、１０２ａ）内に直列に配置され、ハウジング（１
００、１０２ａ）内を摺動可能に設けれた第１〜第３の
スプール（１５、１６、１７）と、第１〜第３のスプー
ル（１５、１６、１７）の摺動方向におけるハウジング
（１０２、１０２ａ）の両端部に設けられ、第１〜第３
のスプール（１５〜１７）に圧力を作用させる第１、第
２圧力室（１９、２２）と、ハウジング（１０２、１０
２ａ）内で、第１のスプール（１５）と第２のスプール
（１６）との間に設けられ、第１〜第３のスプール（１
５〜１７）に圧力を作用させる第３圧力室（２０）と、
ハウジング（１０２、１０２ａ）内で、第２のスプール
（１６）と第３のスプール（１７）との間に設けられ、
第１〜第３のスプール（１５〜１７）に圧力を作用させ
る第４圧力室（２１）と、第１〜第４圧力室（１９、２
２、２０、２１）の圧力を調整制御することで、第１〜
第３のスプール（１５〜１７）をハウジング（１０２、
１０２ａ）内で駆動制御する駆動制御機構（３００）と
を有し、駆動制御機構（３００）にて、第１〜第４圧力
室（１９、２２、２０、２１）の圧力を制御すること
で、室外熱交換器（５４）にて冷媒を蒸発させるととも
に、室内熱交換器（５２、５３）のうち一方（５２）に
て冷媒を凝縮させるように第１〜第３のスプール（１５
〜１７）を制御する暖房運転モードと、駆動制御機構
（３００）にて、第１〜第４圧力室（１９、２２、２
０、２１）の圧力を制御することで、室内熱交換器の一
方（５２）にて冷媒を凝縮し、他方（５３）にて冷媒を
蒸発させるとともに、室内熱交換器（５４）にて冷媒を
蒸発させるように第１〜第３のスプール（１５〜１７）
を制御する除湿暖房モードと、駆動制御機構（３００）
にて、第１〜第４圧力室（１９、２２、２０、２１）の
圧力を制御することで、室内熱交換器の一方（５２）に
て冷媒を凝縮し、他方（５３）にて冷媒を蒸発させると
ともに、室外熱交換器（５４）にて冷媒を凝縮させるよ
うに第１〜第３のスプール（１５〜１７）を制御する除
湿除霜運転モードと、駆動制御機構（３００）にて、第
１〜第４圧力室（１９、２２、２０、２１の圧力を制御
することで、室外熱交換器（５４）にて冷媒を凝縮させ
るとともに、室内熱交換器のうち一方（５３）にて冷媒
を蒸発させるように第１〜第３のスプール（１５〜１
７）を制御する冷房運転モードと、が切換可能となって
いることを特徴としている。

【０００５】これにより、一つの多方切換弁１００で暖
房運転、除湿暖房運転、除湿／除霜運転、冷房運転モー
ドという４つの空調モードを切り換えることができ、こ
の４つのモードを達成するために冷媒流れ方向を切り換
える切換弁を、最も少ない１つにて実施することができ
る。なお、ここで除湿運転と除霜運転は、冷媒の流れ方
が同様であるので、これら２つのモードは、使用状態
（用途）は異なるが除湿除霜運転モードという。

【０００６】さらに、上述した４つのモードにおいて、
室内熱交換器の一方は冷媒を凝縮させる凝縮器（コンデ
ンサ）として用い、室内熱交換器の他方は冷媒を蒸発気
化させる蒸発器（エバポレータ）として用いた。つま
り、２つの室内熱交換器は、モードの切換によって例え
ば蒸発器から凝縮器となることが無い。この結果、例え
ば室内熱交換器が蒸発器である場合、室内熱交換器から
は凝縮水が発生しており、この後室内熱交換器が凝縮器
となると、この凝縮水が再蒸発し、高湿な空気を送風し
てしまうという問題がある。

【０００７】しかしながら、本発明では、このような再
蒸発を引き起こすことが無く、車室内に高湿な空気を送
風してしまうことを防止できる。また、特に請求項３記
載の発明では、ハウジング（１０２、１０２ａ）内で、
第１〜第３のスプール（１５〜１７）が摺動する摺動空
間は円柱状に形成されており、ハウジング（１０２、１
０２ａ）には、摺動空間内での第１〜第３のスプール
（１５〜１７）の回転を防止する回転防止部材（３４）
が設けられていることを特徴としている。

【０００８】これにより、第１〜第３のスプールがハウ
ジング内で回転することが防止でき、確実に上記４つの
空調モードを切り換えることができる。また、特に請求
項４記載の発明では、ハウジング（１０２、１０２ａ）
内には、複数の冷媒流路（２８〜３３）が形成されてお
り、第１〜第３のスプール（１５〜１７）には、複数の
冷媒流路（２８〜３３）間をシールするシール部材（５
０）が設けられていることを特徴としている。これによ
り、冷媒流路間での冷媒の漏れを確実に防止できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明は、例えば電気自動車用空
調装置におけるヒートポンプ式冷凍サイクルに適用した
ものである。 （第１実施形態）図１に本実施形態におけるヒートポン
プ式冷凍サイクル装置を模式的に表した全体構成図を示
す。

【００１０】５１は、冷媒を高温高圧に圧縮するコンプ
レッサであり、５２、５３は車両に搭載された空調装置
１０１内に配置された室内熱交換器であり、５４は車室
外に設置された室外熱交換器である。５５は、気液２層
冷媒を気相と液相に分離するとともに、液層冷媒を貯留
するレシーバーであり、５６は、冷媒を減圧膨張させる
膨張弁である。なお、上記室外熱交換器５４、室内熱交
換器５２、５３は、冷媒循環回路上直列に繋がるように
配置されている。また、室外熱交換器５４には、図示し
ない室外ファンによって空気が送風されるようになって
いる。

【００１１】室内熱交換器５２、５３は、図２に示すよ
うに車両に搭載された空調装置４００の空調機能部品で
あって、具体的には車室内への空気通路をなす空調ユニ
ット４０２内に収納配置されている。図２中４０１は、
車室内へ向かう空気流を発生する送風機である。そし
て、図２に示すように送風機４０１の下流側で、空気下
流側に向かって室内熱交換器５３、５２の順に配置され
ている。

【００１２】１００は、冷媒の流れ方向を切り換えて、
空調装置３００にて冷房運転、暖房運転、除湿暖房、除
湿（除霜）運転も４つのモードを切り換えるパイロット
式の多方切換弁である。ここで、先ず多方切換弁１００
による上記４つのモードにおける冷媒流れ方を簡単に説
明しておく。

【００１３】暖房運転モード 暖房運転モードでは、コンプレッサ５１にて高温高圧に
圧縮された冷媒は、室内熱交換器５２にて、送風機４０
１からの送風空気によって凝縮液化される。つまり、室
内熱交換器５２は、凝縮器（コンデンサ）となり、室内
熱交換器５２を通過する送風空気は、高温高圧の冷媒を
熱交換することで加熱され、この加熱された送風空気が
車室内に吹き出すことで、車室内の暖房が行われる。

【００１４】そして、室内熱交換器５２を通過した冷媒
は、レシーバー５５→膨張弁５６→室外熱交換器５４の
順に送られ、最終的にコンプレッサ５１に戻る。なお、
室外熱交換器５４は、蒸発気化させる蒸発器（エバポレ
ータ）となる。 除湿暖房運転モード 除湿暖房運転モードでは、コンプレッサ５１にて高温高
圧に圧縮された冷媒は、室内熱交換器５２にて、送風機
４０１からの送風空気によって凝縮液化される。つま
り、室内熱交換器５２は、凝縮器（コンデンサ）とな
る。

【００１５】そして、室内熱交換器５２を通過した冷媒
は、レシーバー５５→膨張弁５６→室外熱交換器５４→
室内熱交換器５３の順に送られ、最終的にコンプレッサ
５１に戻る。なお、室外熱交換器５４および室内熱交換
器５３は、共に蒸発気化させる蒸発器（エバポレータ）
となる。 除湿／除霜運転モード 除湿／除霜運転モードでは、コンプレッサ５１にて高温
高圧に圧縮された冷媒は、室内熱交換器５２にて、送風
機４０１からの送風空気によって凝縮液化される。つま
り、室内熱交換器５２は、凝縮器（コンデンサ）とな
る。

【００１６】そして、室内熱交換器５２を通過した冷媒
は、室外熱交換器５４→レシーバー５５→膨張弁５６→
室内熱交換器５３の順に送られ、最終的にコンプレッサ
５１に戻る。なお、室外熱交換器５４は、凝縮器（コン
デンサ）となり、室内熱交換器５３は、蒸発器（エバポ
レータ）となる。 冷房運転モード 冷房運転モードでは、コンプレッサ５１にて高温高圧に
圧縮された冷媒は、室外熱交換器５４にて、図示しない
室外ファンからの送風空気によって凝縮液化される。そ
して、室外熱交換器５４を通過した冷媒は、レシーバー
５５→膨張弁５６→室内熱交換器５３の順に送られ、最
終的にコンプレッサ５１に戻る。なお、室内熱交換器５
３は、蒸発器（エバポレータ）となり、室内熱交換器５
３を通過する送風空気は、低温低圧の液相冷媒と熱交換
することで冷却され、この冷却された送風空気が車室内
に吹き出すことで、車室内の冷房が行われる。

【００１７】次に上記多方切換弁１００の詳細について
説明する。図３（ａ）〜（ｃ）に多方切換弁１００の外
観図を示す。なお、図３中（ａ）は、図１中下方から上
方に向けて見た外観図であり、図３中（ｂ）は、図３
（ａ）を下方から上方に向かってみた外観図であり、図
３中（ｃ）は、図３（ｂ）を下方から上方に向かって見
た外観図である。また、図４に図３（ｂ）中右側から左
側に向かって見た側面図を示す。

【００１８】多方切換弁１００は、冷媒流路をなすアル
ミニウム製のハウジング１０２を有している。このハウ
ジング１０２には、円筒状に形成されており、この周面
には合計１３のポートが形成されている。具体的には、
ハウジング１０２には、コンプレッサ５１の吐出側と連
通する吐出ポート１と、コンプレッサ５１の吸入側と連
通する吸入ポート２と、室内熱交換器５２の冷媒出入口
と連通するポート３、４が形成されている。

【００１９】さらにハウジング１０２には、室内熱交換
器５３の冷媒出入口と連通するポート５、６、膨張弁５
６の冷媒入口と連通するポート７と、膨張弁５６の冷媒
出口と連通するポート８が形成されている。さらにハウ
ジング１０２には、上記暖房運転モードおよび除湿暖房
運転モード、つまり室外熱交換器５４が蒸発器となる場
合、室外熱交換器５４の冷媒入口と連通するとともに、
上記除湿（除湿）運転モードおよび冷房運転モード、つ
まり室外熱交換器５４が凝縮器となる場合、室外熱交換
器５４の冷媒出口と連通するポート９が形成されてい
る。

【００２０】さらにハウジング１０２には、上記冷房運
転モードにおいて、室外熱交換器５４の冷媒入口と連通
するポート１０、上記除湿／除霜運転モードにおいて室
外熱交換器５４の冷媒出口と連通するポート１１、上記
除湿暖房モードにおいて室外熱交換器５４の冷媒出口と
連通するポート１２、および暖房運転モードにおいて室
外熱交換器５４の冷媒入口と連通するポート１３が形成
されている。

【００２１】図５に図３（ｂ）中Ａ−Ａ断面図を示し、
図６に図４中Ｂ−Ｂ断面図を示す。ハウジング１０２内
は、円柱状の空間となっており、このハウジング１０２
内には、第１〜第３のスプール１５〜１７が直列に配置
されている。そして、第１〜第３スプール１５〜１７
は、図５中左右方向に摺動可能に設けられている。第１
〜第３のスプール１５〜１７は、例えばナイロン等の樹
脂材にて形成されている。ハウジング１０２の両端部
（第１〜第３のスプール１５〜１７の摺動方向における
両端部）には、ハウジング１０２の側板をなす一対のサ
イドハウジング１０２ａが設けられている。

【００２２】サイドハウジング１０２ａは、図６に示す
ように締結部材としてネジ２００によってハウジング１
０２に取り付けられている。また、図６中２０１は、ハ
ウジン１０２とサイドハウジング１０２ａとの間を密封
するＯリングである。なお、図６中ネジ２００には、ハ
ッチングは入れていない。そして、この図５中左側に位
置するサイドハウジング１０２ａと、第１のスプール１
５とによって、第１〜第３のスプール１５〜１７に圧力
を作用させる第１圧力室１９が形成されている。

【００２３】一方、図５中右側に位置するサイドハウジ
ング１０２ａと、第３のスプール１７とによって、第１
〜第３のスプール１２に圧力を作用させる第２圧力室２
２が形成されている。さらにハウジング１０２内で、第
１のスプール１５と第２のスプール１６との間には、上
記第１〜第３のスプール１５〜１７に圧力を作用させる
第３圧力室２０が形成されている。

【００２４】また、ハウジング１０２内で、第２のスプ
ール１６と第３のスプール１７との間には、上記第１〜
第３のスプール１５〜１７に圧力を作用させる第４圧力
室２１が形成されている。そして、第２圧力室２２に
は、上記第１〜第４圧力室１９〜２２の圧力差がほとん
ど無い場合に、第１〜第３のスプール１５〜１７を図４
（ａ）中左方向に押さえつけるスプリング２７が設置さ
れている。

【００２５】そして、上記第１〜第４圧力室１９〜２２
は、後述するパイロット回路よりなる駆動制御機構３０
０にて圧力が制御されるようになっている。従って、ハ
ウジン１０２およびサイドハウジング１０２ａには、図
６に示すように第１〜第４圧力室１９〜２２と駆動制御
機構３００との接続口（圧力導入口）として、導入口２
３〜２６が形成されている。

【００２６】ハウジング１０２内には、第１〜第３のス
プール１５〜１７により、６つの冷媒流路２８〜３３が
形成されている。以下、これら冷媒流路２８〜３３の詳
細を述べる。第１のスプール１５および第３のスプール
１７は、図５に示すように略円柱状に形成されており、
この円柱状の外周部が一か所窪むように形成されてい
る。これにより、第１のスプール１５とハウジング１０
２とによって冷媒流路２８が形成され、第３のスプール
１７とハウジング１０２とによって冷媒流路３１が形成
される。

【００２７】第２のスプール１６も、図５に示すように
略円柱状に形成されており、この円柱状の外周部が２か
所窪むように形成されている。これにより、第２のスプ
ール１６とハウジング１０２とによって冷媒流路２９、
３０が形成される。さらに第２のスプール１６は、図５
中左右方向における両端部位に、外周に沿って窪むよう
にして冷媒流路３２、３３が形成されている。

【００２８】そして、以上のような第１〜第３のスプー
ル１５〜１７がハウジング１０２内を摺動すると、上記
冷媒流路２８〜３３も移動するので、上述したポート１
〜１３を開閉する。また、図６中３４は、回り止め部材
であるピン部材で、ハウジング１０２を貫通するように
ねじこまれ、上記冷媒流路２８〜３３に突出するように
設けられている。つまり、第１〜第３のスプール１５〜
１７がハウジング１０２内で回転すると、ハウジング１
０２に形成されたポート１〜１３と冷媒流路２８〜３３
との位置がずれてしまい、上記４つのモードを達成する
ことができなくなる。そこで、ピン部材３４によって、
第１〜第３のスプール１５〜１７のハウジング１０２内
での回転を防止している。

【００２９】さらに図５、６に示すように第１〜第３の
スプール１５〜１７の外周面には、例えば、テフロン等
よりなる樹脂材にて形成された環状のシール部材５０が
設けられている。また、このシール部材５０は、第１〜
第３のスプール１５〜１７の外周に沿って形成されたシ
ール溝５１に設けられている。そして、このシール部材
５０は、図５に示すように冷媒流路２８〜３３のうち、
隣合う流路から流路へ、第１〜第３のスプール１５〜１
７とハウジング１０２の内壁との間から、冷媒が漏れだ
さないようにシールするシール機能を果たす。さらに、
シール部材は、上記冷媒流路２８〜３３と、上記第１〜
第４圧力室１９〜２２との間で、冷媒が漏れださないよ
うにシールする。

【００３０】ここで、第１圧力室１９と冷媒流路２８と
は、第１のスプール１５に形成された流路断面積が微小
な連通路１０７にて連通している。また、第４圧力室２
１と冷媒流路３１とは第３のスプール１７に形成された
流路断面積が微小な連通路１０８によって連通してい
る。このような第１〜第３のスプール１５〜１７は、駆
動制御機構３００にて第１〜第４圧力室１９〜２２の圧
力が調整制御されることで移動（駆動）制御される。

【００３１】以下、この駆動制御機構３００を図７に基
づき説明する。駆動制御機構３００は、具体的にはパイ
ロット回路である。そして、図７に示すように導入口２
３、２４、２６（第１、第２、第３圧力室１９、２２、
２０）は、コンプレッサ５１の吸入側に連通されてい
る。つまり、図７中Ａ点が図１中Ｂ点に繋がっている。
そして、また、図７中Ａ点と導入口２３（第１圧力室１
９）との間には、断続手段である電磁弁１０４が設置さ
れている。図７中Ａ点と導入口２４（第３圧力室２０）
との間には、断続手段である電磁弁１０５が設置されて
いる。また、導入口２５（第４圧力室２１）は、コンプ
レッサ５１の吐出側に連通されており、図７中Ｃ点が、
図１中Ｄ点に繋がっている。また、図７中Ｃ点と導入口
２５との間には、断続手段である電磁弁１０６が設置さ
れている。

【００３２】つまり、電磁弁１０４〜１０６によって、
第１、３、４圧力室１９、２０、２１は、高圧または低
圧に制御可能となっており、第２圧力室２２は、常時低
圧となる。そして、このような電磁弁１０４〜１０６
は、空調装置３００のコントロールパネル（図示しな
い）にて暖房運転、除湿暖房、除湿／除霜運転、除湿運
転モードのいずれかが設定されると、この設定されたモ
ードに応じてオン、オフされるようになっている。

【００３３】以下、多方切換弁１００による空調装置３
００の作動を説明する。また、図８に電磁弁１０４〜１
０６のオンオフ状態における第１、３、４圧力室１９〜
２１の圧力状態を示す。また、図９〜（ｄ）に各運転モ
ードにおける多方切換弁１００の作動状態を示す。な
お、図９は、丁度図３（ｂ）中Ａ−Ａ線でハウジン１０
２だけを切ったものであるので、第１〜第３スプール１
５〜１７には、ハッチングは入っていない。さらに各ポ
ートの連通が分かるように全てのポート１〜１３を図示
してある。

【００３４】暖房運転モード（図９参照） 暖房運転モードでは、図７に示す電磁弁１０４、１０５
をオン（開弁状態）として、電磁弁１０６をオフ（閉弁
状態）とする。これにより、第１、３、４圧力室１９〜
２１を全て低圧となるように制御する。なお、第４圧力
室２１が低圧となる理由は後で説明する。

【００３５】これにより、第１〜第３のスプール１５〜
１７は、スプリング２７により図９に示すようにハウジ
ング１０２内の最も左側に位置する。この結果、図９に
示すように冷媒流路２８にてポート１とポート３とが連
通し、冷媒流路２９にてポート４とポート７とが連通
し、冷媒流路３０にてポート８とポート９とが連通す
る。さらに第３のスプール１７にてポート１３とポート
２とが連通する。また、冷媒流路３２、３３には冷媒は
流れない。さらにポート１０は、第１のスプール１５に
よって塞がれている。

【００３６】従って、暖房運転モードにおける冷媒の流
れ方は、図１に示すようにコンプレッサ５１→ポート１
→冷媒流路２８→ポート３→室内熱交換器５２→ポート
４→冷媒流路２９→ポート７→レシーバー５５→膨張弁
５６→ポート８→冷媒流路３０→ポート９→室外熱交換
器５４→ポート１３→冷媒流路３１→ポート２→コンプ
レッサ５１の順となる。

【００３７】従って、冷媒流路２８、２９には、高圧冷
媒が流れ、冷媒流路３０、３１には低圧冷媒が流れるこ
とになる。そして、第４圧力室２１は、連通路１０８に
て冷媒流路３１と連通しているので、低圧となる。 除湿暖房運転モード（図１０参照） 除湿暖房運転モードでは、図７に示す電磁弁１０４〜１
０６をオン（開弁状態）とする。これにより、第１、３
圧力室１９、２０は低圧、第４圧力室２１は高圧となる
ように制御する。

【００３８】これにより、第１、２のスプール１５、１
６は、上記暖房運転モードと同様な位置となり、第３の
スプール１７は、図９に示すように第２圧力室２２と第
４圧力室２１との圧力差により、スプリング２７を押し
つぶしてハウジング１０２内の最も右側に位置する。こ
の結果、図１０に示すように冷媒流路２８にてポート１
とポート３とが連通し、冷媒流路２９にてポート４とポ
ート７とが連通し、冷媒流路３０にてポート８とポート
９とが連通し、冷媒流路３３にてポート１２とポート５
とが連通する。さらに第３のスプール１７にてポート６
とポート２とが連通する。また、冷媒流路３２には冷媒
は流れない。

【００３９】従って、除湿暖房運転モードにおける冷媒
の流れ方は、図１に示すようにコンプレッサ５１→ポー
ト１→冷媒流路２８→ポート３→室内熱交換器５２→ポ
ート４→冷媒流路２９→ポート７→レシーバー５５→膨
張弁５６→ポート８→冷媒流路３０→ポート９→室外熱
交換器５４→ポート１２→冷媒流路３３→ポート５→室
内熱交換器５３→ポート６→冷媒流路３１→ポート２→
コンプレッサ５１の順となる。

【００４０】従って、冷媒流路２８、２９には、高圧冷
媒が流れ、冷媒流路３０、３１、３３には低圧冷媒が流
れることになる。 除湿（除霜）運転モード（図１１参照） 除湿（除霜）運転モードでは、図７に示す電磁弁１０４
をオン（開弁状態）、電磁弁１０５、１０６をオフ（閉
弁状態）とする。これにより、第１、４圧力室１９、２
１は低圧、第３圧力室２０は高圧となるように制御す
る。

【００４１】これにより、第１のスプール１５は、上記
除湿暖房モードと同様な位置となり、第２のスプール１
７は、図１１に示すように第３圧力室２０が高圧、第４
圧力室２１が低圧となるので、この圧力差により、第３
のスプール１７を図中右側に押しつけて、スプリング２
７を押しつぶす。この結果、第２、第３のスプール１
６、１７は、ハウジング１０２内の右側に位置する。

【００４２】この結果、図１１に示すように冷媒流路２
８にてポート１とポート３とが連通し、冷媒流路２９に
てポート９とポート７とが連通し、冷媒流路３０にてポ
ート８とポート５とが連通し、冷媒流路３２にてポート
４とポート１１とが連通する。また、冷媒流路３１に
て、ポート６とポート２とが連通する。また、冷媒流路
３３には冷媒は流れない。

【００４３】従って、除湿／除霜運転モードにおける冷
媒の流れ方は、図１に示すようにコンプレッサ５１→ポ
ート１→冷媒流路２８→ポート３→室内熱交換器５２→
ポート４→冷媒流路３２→ポート１１→室外熱交換器５
４→ポート９→冷媒流路２９→ポート７→レシーバー５
５→膨張弁５６→ポート８→冷媒流路３０→ポート５→
室内熱交換器５３→ポート６→冷媒流路３１→ポート２
→コンプレッサ５１の順となる。従って、冷媒流路２
８、２９、３２には、高圧冷媒が流れ、冷媒流路３０、
３１には低圧冷媒が流れることになる。

【００４４】冷房運転モード（図１２参照） 冷房運転モードでは、図７に示す電磁弁１０５をオン
（開弁状態）、電磁弁１０４、１０６をオフ（閉弁状
態）とする。これにより、第１圧力室１９が高圧、第
３、第４圧力室２０、２１が低圧となるように制御す
る。なお、第１圧力室１９が高圧となる理由は後述す
る。

【００４５】これにより、第２、３のスプール１６、１
７は、上記除湿／除霜運転モードと同様な位置となり、
第１のスプール１５は、図１２に示すように第１圧力室
１９が高圧、第３圧力室２０が低圧となるので、この圧
力差により、第１のスプール１５を図中右側に移動す
る。この結果、図１１に示すように冷媒流路２８にてポ
ート１とポート１０とが連通し、冷媒流路２９にてポー
ト９とポート７とが連通し、冷媒流路３０にてポート８
とポート５とが連通し、冷媒流路３２にてポート４とポ
ート１１とが連通する。また、冷媒流路３１にて、ポー
ト６とポート２とが連通する。また、冷媒流路３３には
冷媒は流れない。

【００４６】従って、冷房運転モードにおける冷媒の流
れ方は、図１に示すようにコンプレッサ５１→ポート１
→冷媒流路２８→ポート１０→室外熱交換器５４→ポー
ト９→冷媒流路２９→ポート７→レシーバー５５→膨張
弁５６→ポート８→冷媒流路３０→ポート５→室内熱交
換器５３→ポート６→冷媒流路３１→ポート２→コンプ
レッサ５１の順となる。

【００４７】従って、冷媒流路２８、２９には、高圧冷
媒が流れ、冷媒流路３０、３１には低圧冷媒が流れるこ
とになる。これにより、図５に示すように第１圧力室１
９は、連通路１０７によって冷媒流路２８と連通してい
るので、高圧となるのである。以上、説明したように本
実施形態では、多方切換弁１００にて暖房運転、除湿暖
房運転、除湿／除霜運転、冷房運転モードという４つの
空調モードを切り換えることができ、この４つのモード
を達成するために冷媒流れ方向を切り換える切換弁を、
最も少ない１つにて実施することができる。なお、上記
４つの運転モードは、図示しない空調操作パネルにて手
動にて切り換えるようにしても良いし、空調空間を自動
的に設定温度に維持するタイプのものでは、空調環境因
子に基づいて自動的に切り換えるようにしても良い。

【００４８】また、本実施形態では、上述した４つのモ
ードにおいて、室内熱交換器５２は冷媒を凝縮させる凝
縮器（コンデンサ）として用い、室内熱交換器５３は冷
媒を蒸発気化させる蒸発器（エバポレータ）として用い
た。つまり、室内熱交換器５２、５３は、モードの切換
によって例えば蒸発器から凝縮器となることが無い。こ
の結果、例えば室内熱交換器５２が蒸発器である場合、
室内熱交換器５２からは凝縮水が発生しており、この後
室内熱交換器５２が凝縮器となると、この凝縮水が再蒸
発し、車室内に高湿な空気を送風してしまうという問題
がある。

【００４９】しかしながら、本実施形態では、このよう
な再蒸発を引き起こすことが無く、車室内に高湿な空気
を送風してしまうことを防止できる。 （他の例）上記実施形態では、ヒートポンプ式冷凍サイ
クルとしてレシーバーサイクルを適用したが、本発明は
上記多方切換弁１００の構造を変えずに、図１３に示す
ようなアキュムレータサイクルにでも適用できる。な
お、図中６０はアキュムレータである。

【００５０】また、本発明は、上記多方切換弁１００の
構造を変えずに、図１４に示すように冷媒を２段階に圧
縮する２段圧縮サイクルや、冷媒を２段階に分けて膨張
する２段膨張サイクルにも適用できる。また、本発明
は、電気自動車用空調装置に限定されるものでもなく、
家庭用等の空調装置に適用しても良い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態におけるヒートポンプ式冷凍
サイクルの全体構成図である。

【図２】上記実施形態における空調装置４００の構成図
である。

【図３】（ａ）は、図１中上方から下方に向けて見た上
面図、（ｂ）は、図２（ａ）を図中下方から上方向けて
みた下面図、（ｃ）は、図１中下方から上方に向けてみ
た下面図である。

【図４】図３（ｂ）中右側から左側に向けてみた側面図
である。

【図５】図３（ｂ）中Ａ−Ａ断面図を示す図である。

【図６】図４中Ｂ─Ｂ断面図である。

【図７】上記実施形態における駆動制御装置３００の構
成図である。

【図８】上記駆動制御機構３００の一構成部である電磁
弁１０４〜１０６の開弁状態と、第１〜第４圧力室１９
〜２２の圧力との関係を表す表図である。

【図９】上記実施形態における暖房運転モードにおける
各ポートの連通状態を示す図である。

【図１０】上記実施形態における除湿暖房運転モードに
おける各ポートの連通状態を示す図である。

【図１１】上記実施形態における除湿／除霜運転モード
における各ポートの連通状態を示す図である。

【図１２】上記実施形態における冷房運転モードにおけ
る各ポートの連通状態を示す図である。

【図１３】本発明の他の例を示す図である。

【図１４】本発明の他の例を示す図である。

【符号の説明】

１５…第１のスプール、１６…第２のスプール１３ １７…第３のスプール、１９…第１圧力室、２０…第３
圧力室 ２１…第４圧力室、２２…第２圧力室、５１…コンプレ
ッサ ５２、５３…室内熱交換器、５４…室外熱交換器、１０
０…多方切換弁 １０２…ハウジング、３００…駆動制御機構

フロントページの続き (72)発明者 鈴木 隆久 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒圧縮機（５１）、２つの室内熱交換
   器（５２、５３）、および室外熱交換器（５４）を有す
   るヒートポンプ式冷凍サイクル用多方切換弁（１００）
   であって、 冷媒流路をなすハウジング（１００、１０２ａ）と、 このハウジング（１００、１０２ａ）内に直列に配置さ
   れ、前記ハウジング（１００、１０２ａ）内を摺動可能
   に設けれた第１〜第３のスプール（１５、１６、１７）
   と、 前記第１〜第３のスプール（１５、１６、１７）の摺動
   方向における前記ハウジング（１０２、１０２ａ）の両
   端部に設けられ、前記第１〜第３のスプール（１５〜１
   ７）に圧力を作用させる第１、第２圧力室（１９、２
   ２）と、 前記ハウジング（１０２、１０２ａ）内で、前記第１の
   スプール（１５）と前記第２のスプール（１６）との間
   に設けられ、前記第１〜第３のスプール（１５〜１７）
   に圧力を作用させる第３圧力室（２０）と、 前記ハウジング（１０２、１０２ａ）内で、前記第２の
   スプール（１６）と前記第３のスプール（１７）との間
   に設けられ、前記第１〜第３のスプール（１５〜１７）
   に圧力を作用させる第４圧力室（２１）と、 前記第１〜第４圧力室（１９、２２、２０、２１）の圧
   力を調整制御することで、前記第１〜第３のスプール
   （１５〜１７）を前記ハウジング（１０２、１０２ａ）
   内で駆動制御する駆動制御機構（３００）とを有し、 前記駆動制御機構（３００）にて、前記第１〜第４圧力
   室（１９、２２、２０、２１）の圧力を制御すること
   で、前記室外熱交換器（５４）にて冷媒を蒸発させると
   ともに、前記室内熱交換器（５２、５３）のうち一方
   （５２）にて冷媒を凝縮させるように前記第１〜第３の
   スプール（１５〜１７）を制御する暖房運転モードと、 前記駆動制御機構（３００）にて、前記第１〜第４圧力
   室（１９、２２、２０、２１）の圧力を制御すること
   で、前記室内熱交換器の一方（５２）にて冷媒を凝縮
   し、他方（５３）にて冷媒を蒸発させるとともに、前記
   室内熱交換器（５４）にて冷媒を蒸発させるように前記
   第１〜第３のスプール（１５〜１７）を制御する除湿暖
   房モードと、 前記駆動制御機構（３００）にて、前記第１〜第４圧力
   室（１９、２２、２０、２１）の圧力を制御すること
   で、前記室内熱交換器の一方（５２）にて冷媒を凝縮
   し、他方（５３）にて冷媒を蒸発させるとともに、前記
   室外熱交換器（５４）にて冷媒を凝縮させるように前記
   第１〜第３のスプール（１５〜１７）を制御する除湿除
   霜運転モードと、 前記駆動制御機構（３００）にて、第１〜第４圧力室
   （１９、２２、２０、２１の圧力を制御することで、前
   記室外熱交換器（５４）にて冷媒を凝縮させるととも
   に、前記室内熱交換器のうち一方（５３）にて冷媒を蒸
   発させるように前記第１〜第３のスプール（１５〜１
   ７）を制御する冷房運転モードと、 が切換可能となっていることを特徴とするヒートポンプ
   式冷凍サイクル用多方切換弁。
2. 【請求項２】 前記ハウジング（１０２、１０２ａ）内
   には、前記第１〜第３スプール（１５〜１７）を所定位
   置まで押圧するスプリング（２７）が設けられているこ
   とを特徴とする請求項１記載のヒートポンプ式冷凍サイ
   クル用多方切換弁。
3. 【請求項３】 前記ハウジング（１０２、１０２ａ）内
   で、前記第１〜第３のスプール（１５〜１７）が摺動す
   る摺動空間は円柱状に形成されており、前記ハウジング
   （１０２、１０２ａ）には、前記摺動空間内での前記第
   １〜第３のスプール（１５〜１７）の回転を防止する回
   転防止部材（３４）が設けられているとを特徴とする請
   求項１または２記載のヒートポンプ式冷凍サイクル用多
   方切換弁。
4. 【請求項４】 前記ハウジング（１０２、１０２ａ）内
   には、複数の冷媒流路（２８〜３３）が形成されてお
   り、前記第１〜第３のスプール（１５〜１７）には、前
   記複数の冷媒流路（２８〜３３）間をシールするシール
   部材（５０）が設けられていることを特徴とする請求項
   １ないし３いずれか１つに記載のヒートポンプ式冷凍サ
   イクル用多方切換弁。
5. 【請求項５】 前記請求項１ないし請求項４いずれか１
   つに記載のヒートポンプ式冷凍サイクル用多方切換弁を
   備えたヒートポンプ式冷凍サイクル装置。