WO2012137468A1 - 車両用冷暖房装置 - Google Patents

Abstract

　車両用冷暖房装置１００は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機２と、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５と、冷媒を蒸発させる蒸発器７と、室外熱交換器５とは別に冷媒を放熱させる補助凝縮器３と、室外凝縮器および補助凝縮器の下流側に配設され、各凝縮器から導入された冷媒を膨張させて室内蒸発器に導出可能な膨張装置と、蒸発器７から圧縮機２に送られる冷媒と、各凝縮器から膨張装置に送られる冷媒との熱交換を行う内部熱交換器１０と、を備える。

Description

車両用冷暖房装置

　本発明は車両用冷暖房装置に関する。

　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）。

　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。そして、このように暖房運転時と冷房運転時とで装置の機能を切り替えるために、冷凍サイクルには複数の冷媒循環通路が設けられ、各冷媒循環通路の冷媒の流れを切り替えるための種々の制御弁が設けられる。

特開平９－２４０２６６号公報

　ところで、このような車両用冷暖房装置において制御弁が数多く用いられると、当然にコストが嵩み、また設置スペース上の問題も生じる。このため、制御弁のトータルの数や部品コストをできる限り少なくするのが望ましい。一方、そのように制御弁の数やコストを抑えつつも、運転状態に応じた空調性能を良好に保ち、システムの効率を高く維持できるのが望ましい。

　本発明の目的は、運転状態に応じて冷媒循環通路が切り替えられる車両用冷暖房装置において、システムの構築に嵩むコストを抑制しつつ、システムの効率を高く維持することにある。

　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、室外熱交換器とは別に冷媒を放熱させる補助凝縮器と、室外凝縮器および補助凝縮器の下流側に配設され、各凝縮器から導入された冷媒を膨張させて室内蒸発器に導出可能な膨張装置と、室内蒸発器から圧縮機に送られる冷媒と、各凝縮器から膨張装置に送られる冷媒との熱交換を行う内部熱交換器と、を備える。

　この態様によると、室外凝縮器および補助凝縮器の下流側に共用の膨張装置が設けられることで、システムの構築に嵩むコストを抑制することが可能となる。一方、室内蒸発器から圧縮機に送られる冷媒と、各凝縮器から膨張装置に送られる冷媒との熱交換をさせる内部熱交換器が設けられている。それにより、室内蒸発器の入口の冷媒のエンタルピを低下させると同時に、圧縮機の入口の冷媒のエンタルピを上昇させることができる。その結果、冷凍サイクルの成績係数を大きくできるため、システムの効率を高く維持することができる。

　本発明によれば、運転状態に応じて冷媒循環通路が切り替えられる車両用冷暖房装置において、システムの構築に嵩むコストを抑制しつつ、システムの効率を高く維持することが可能になる。

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。 車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。 車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。 第１制御弁の構成および動作を表す断面図である。 第２制御弁の構成および動作を表す断面図である。 第３制御弁の構成および動作を表す断面図である。 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。 車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。 車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。 第１制御弁の構成および動作を表す断面図である。 第２制御弁の構成および動作を表す断面図である。

　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］
　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。この車両用冷暖房装置は、電気自動車の冷暖房装置として具体化されたものである。

　車両用冷暖房装置１００は、圧縮機２、補助凝縮器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。

　圧縮機２、補助凝縮器３、室外熱交換器５およびアキュムレータ８は、車室外（エンジンルーム）に設けられている。一方、車室内には空気の熱交換が行われるダクトが設けられ、そのダクトにおける空気の流れ方向上流側に蒸発器７が配設され、下流側に温水ヒータ１２が配設されている。補助凝縮器３と温水ヒータ１２との間には、冷凍サイクルとは別の温水循環路１４が設けられている。補助凝縮器３は、冷凍サイクルを流れる冷媒と、温水循環路１４を流れる冷却水（ブラインなどでもよい）との熱交換を行う。温水循環路１４には、その冷却水を循環させるためのポンプ１６と、補助的に駆動されるＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）ヒータ１８が設けられている。

　車両用冷暖房装置１００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。この冷凍サイクルは、補助凝縮器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とが蒸発器として並列に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に冷媒が循環する第３冷媒循環通路が形成される。

　第１冷媒循環通路は、圧縮機２→補助凝縮器３→室外熱交換器５→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→補助凝縮器３→室外熱交換器５→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→補助凝縮器３→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冷媒循環通路とで逆方向となっている。

　具体的には、圧縮機２の吐出室は第１通路２１を介して補助凝縮器３の入口に接続され、補助凝縮器３の出口は第２通路２２を介して室外熱交換器５の一方の出入口に接続されている。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。これら第１通路２１、第２通路２２、第３通路２３および第４通路２４により第１冷媒循環通路が形成される。

　第２通路２２には、補助凝縮器３の側から第１分岐点、第２分岐点、第３分岐点が設けられている。すなわち、第２通路２２は、第１分岐点にてバイパス通路２５に分岐し、第２分岐点にてバイパス通路２６に分岐し、第３分岐点にてバイパス通路２７に分岐している。そして、バイパス通路２５が第３通路２３に接続されることにより、補助凝縮器３から導出された冷媒の少なくとも一部を室外熱交換器５を迂回させて蒸発器７へ供給可能な第３冷媒循環通路が形成される。また、バイパス通路２６が室外熱交換器５の他方の出入口に接続され、バイパス通路２７がアキュムレータ８の入口に接続されることにより、第２冷媒循環通路が形成される。また、第１通路２１と第２通路２２とを補助凝縮器３を迂回する形で接続するバイパス通路２８も設けられている。

　第４通路２４におけるバイパス通路２７との合流点よりも下流側は、第１冷媒循環通路、第２冷媒循環通路および第３冷媒循環通路の共用の通路である第１共用通路４１となっている。また、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は、第１冷媒循環通路と第３冷媒循環通路との共用の通路である第２共用通路４２となっている。そして、第１共用通路４１と第２共用通路４２を部分的に挿通するように内部熱交換器１０が配設されている。

　第２通路２２とバイパス通路２６との分岐点（第２分岐点）には第１制御弁４が設けられている。第３通路２３とバイパス通路２５との合流点には第２制御弁６が設けられている。第４通路２４とバイパス通路２７との合流点には第３制御弁９が設けられている。さらに、バイパス通路２８には開閉弁３０が設けられている。

　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。

　補助凝縮器３は、室外熱交換器５とは別に冷媒を放熱させる補助的な凝縮器として機能し、冷凍サイクルを流れる冷媒と温水循環路１４を流れる冷却水との熱交換を行う。すなわち、温水循環路１４を流れる冷却水は、圧縮機２から吐出された高温の冷媒により加熱され、温水ヒータ１２を機能させる。ダクトに取り込まれて蒸発器７にて冷却および除湿された空気のうち、図示しないエアミックスドアにて振り分けられた空気が温水ヒータ１２を通過することにより適度に加熱される。温水ヒータ１２を通過した空気と迂回した空気とが温水ヒータ１２の下流側にて混合されて目標の温度に調整される。ＰＴＣヒータ１８は、自己温度制御機能を有するヒータであり、エアミックスドアの開度、外気温などに基づき動作する。冷却水が温まるまでＰＴＣヒータ１８での暖房が可能となる。なお、このようなＰＴＣヒータ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。

　室外熱交換器５は、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（後述の比例弁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。

　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（後述の比例弁３３）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、温水ヒータ１２の通過過程で加熱される。

　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。

　第１制御弁４は、共用のボディに比例弁３１と比例弁３２とを収容し、それらを１つのアクチュエータにて駆動する複合弁として構成されている。第１制御弁４のボディには、第２通路２２における第２分岐点と第３分岐点とをつなぐ第１内部通路と、バイパス通路２６を構成する第２内部通路が設けられている。比例弁３１は大口径の弁であり、第１内部通路に設けられてその開度を調整する。比例弁３２は小口径の弁であり、第２内部通路に設けられてその開度を調整する。比例弁３２は膨張装置としても機能する。本実施形態では、第１制御弁４として、ステッピングモータの駆動により各弁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の開度を調整可能な電磁弁を用いるようにしてもよい。第１制御弁４の具体的構成については後述する。

　第２制御弁６は、共用のボディに比例弁３３、比例弁３８および逆止弁３９を収容する集合弁として構成される。第２制御弁６のボディには、バイパス通路２５を構成する第１内部通路と第３通路２３を構成する第２内部通路が設けられている。本実施形態では、第２制御弁６として、ステッピングモータの駆動により比例弁３３および比例弁３８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の開度を調整可能な電磁弁を用いるようにしてもよい。

　比例弁３３は、第２内部通路の下流側に設けられ、室外熱交換器５から第３通路２３を介して導入された冷媒、または補助凝縮器３からバイパス通路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」としても機能する。比例弁３８は、第１内部通路に設けられ、その開閉によりバイパス通路２５における冷媒の流れを許容または遮断する。比例弁３８は、外部から電気的に開閉駆動されるオン／オフ弁として構成されている。

　逆止弁３９は、第２内部通路の上流側、つまり第３通路２３におけるバイパス通路２５との合流点（第１冷媒循環通路における第３冷媒循環通路との合流点）の上流側に設けられている。逆止弁３９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。なお、逆止弁３９をその前後差圧が設定差圧以上となったときに開弁する差圧弁として構成してもよい。第２制御弁６の具体的構成については後述する。

　第３制御弁９は、共用のボディに比例弁３５と比例弁３６とを収容し、それらを１つのアクチュエータにて駆動する複合弁として構成されている。第３制御弁９のボディには、第４通路２４を構成する第１内部通路とバイパス通路２７を構成する第２内部通路が設けられている。比例弁３５は大口径の弁であり、第２内部通路に設けられてその開度を調整する。比例弁３６は大口径の弁であり、第１内部通路に設けられてその開度を調整する。本実施形態では、第３制御弁９として、ステッピングモータの駆動により各弁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の開度を調整可能な電磁弁を用いるようにしてもよい。第３制御弁９の具体的構成については後述する。

　開閉弁３０は、外部から電気的に開閉駆動されるオン／オフ弁として構成されている。本実施形態では、開閉弁３０として、ステッピングモータの駆動により開閉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開閉可能な電磁弁を用いてもよい。開閉弁３０は、後述のように、冷房運転時において適宜開弁されることにより、圧縮機２から吐出された冷媒の一部を補助凝縮器３を経ることなく室外熱交換器５に供給する。それにより補助凝縮器３における圧損を少なくし、圧縮機２の仕事効率を高める。

　内部熱交換器１０は、第１共用通路４１と第２共用通路４２を部分的に挿通して両共用通路を流れる冷媒の熱交換をさせる。これにより、補助凝縮器３または室外熱交換器５から蒸発器７に向かって流れる冷媒が、アキュムレータ８から圧縮機２に向かって流れる冷媒によって冷却される一方、アキュムレータ８から圧縮機２に向かって流れる冷媒が、補助凝縮器３または室外熱交換器５から蒸発器７に向かって流れる冷媒によって加熱され、冷凍サイクルの熱交換率が高められる。なお、図示のように、第３通路２３とバイパス通路２５との合流点は、内部熱交換器１０の入口の上流側に設けられている。また、比例弁３３は、内部熱交換器１０の出口の下流側に設けられている。

　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。本実施例ではアクチュエータとしてステッピングモータを用いるため、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。このような制御により、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。なお、本実施形態ではこのような制御を実現するために、補助凝縮器３の出口、室外熱交換器５の出入口、蒸発器７の入口と出口、内部熱交換器１０の入口と出口のそれぞれの温度を検出するための複数の温度センサが設置されている。

　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および図３は、車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。図２は冷房運転時の状態を示し、（Ａ）は通常冷房運転時の状態を示し、（Ｂ）は特定冷房運転時の状態を示している。図３は暖房運転時の状態を示し、（Ａ）は特定暖房運転時の状態を示し、（Ｂ）は通常暖房運転時の状態を示し、（Ｃ）は特殊暖房運転時の状態を示している。なお、「特定冷房運転」は、冷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。「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。「特殊暖房運転」は、室外熱交換器５を機能させない運転状態である。

　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。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～ｉ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。

　図２（Ａ）に示すように、通常冷房運転時においては、第１制御弁４において比例弁３１が開弁状態とされ比例弁３２が閉弁状態とされる。このとき、比例弁３１は全開状態とされる。また、第２制御弁６において比例弁３３が開弁状態とされ比例弁３８が閉弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が閉弁状態とされ比例弁３６が開弁状態とされる。開閉弁３０は開弁状態とされる。それにより、第１冷媒循環通路のみが開放される。このため、バイパス通路２５，２６，２７が遮断され、圧縮機２から吐出冷媒は室外熱交換器５および蒸発器７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。

　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、その大半がバイパス通路２８を通ることで補助凝縮器３を迂回する形で室外熱交換器５に導かれる。室外熱交換器５を経由した冷媒は、比例弁３３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。蒸発器７から導出された冷媒は、比例弁３６を経てアキュムレータ８に導入される。制御部は、室外熱交換器５の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御するか、または圧縮機２の入口側の温度に基づき、その入口側の過熱度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御する。前者の場合、比例弁３３の入口または内部熱交換器１０の入口の温度に基づいてその過冷却度を調整するようにしてもよい。

　なお、このとき、開閉弁３０が開弁されることで、圧縮機２の吐出冷媒の一部が室外熱交換器５に直接導かれるため、補助凝縮器３における冷媒の圧損を抑制することができる。その結果、圧縮機２の仕事効率を高めることができる。また、内部熱交換器１０により、アキュムレータ８から圧縮機２に送られる冷媒と室外熱交換器５から比例弁３３に送られる冷媒との熱交換が行われるため、蒸発器７の入口側の冷媒のエンタルピを低下させると同時に、圧縮機２の入口側の冷媒のエンタルピを上昇させることができる。その結果、蒸発器７の入口と出口とのエンタルピの差が大きくなり、冷凍サイクルの成績係数を大きくできるため、システムの効率および冷凍能力を向上させることができる。

　図２（Ｂ）に示すように、特定冷房運転時においては、開閉弁３０は閉弁状態とされる。また、比例弁３１の開度が調整されて差圧制御が実行される。このとき、比例弁３１には前後差圧ΔＰが発生する。その結果、補助凝縮器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。具体的には、ドライバの足元の温度をある程度高く維持することができる。また、この場合も、制御部は、室外熱交換器５の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御するか、または圧縮機２の入口側の温度に基づき、その入口側の過熱度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御する。

　図３（Ａ）に示すように、特定暖房運転時においては、第１制御弁４の比例弁３１が閉弁状態とされ比例弁３２が開弁状態とされる。また、第２制御弁６において比例弁３３および比例弁３８が共に開弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５および比例弁３６が共に開弁状態とされる。開閉弁３０は閉弁状態とされる。このとき、比例弁３２が膨張装置として機能するため、その下流側は低圧となる。その結果、逆止弁３９が閉弁状態となる。それにより、第１冷媒循環通路が遮断され、第２冷媒循環通路および第３冷媒循環通路が開放される。このため、補助凝縮器３から導出された冷媒は、一方でバイパス通路２６を介して室外熱交換器５に導かれ、他方でバイパス通路２５を介して蒸発器７に導かれる。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から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、補助凝縮器３を経て凝縮される。補助凝縮器３から導出された冷媒は、一方で比例弁３２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を通過する際に蒸発される。室外熱交換器５から導出された冷媒は、比例弁３５を経てアキュムレータ８に導入される。また、補助凝縮器３から導出された冷媒は、他方で比例弁３３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を通過する際に蒸発される。蒸発器７から導出された冷媒は、比例弁３６を経てアキュムレータ８に導入される。

　このとき、制御部は、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べく、室外熱交換器５における冷媒の蒸発量と蒸発器７における冷媒の蒸発量との比率を適正に調整する。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３２と比例弁３３の弁開度の比率により制御される。制御部は、比例弁３２の開度と比例弁３３の開度との比率を調整することにより両蒸発器における蒸発量を調整する。その際、制御部は、蒸発器７が凍結することがないよう、蒸発器７の出口側の温度が適正範囲に保たれるように制御する。

　また、制御部は、比例弁３５および比例弁３６の一方の全開状態を維持したまま他方の開度を調整する。本実施形態では、図３（Ａ）の左上段のモリエル線図に示すように、室外熱交換器５よりも蒸発器７の温度が低い場合には比例弁３６を全開状態にして比例弁３５の開度を制御する。一方、図３（Ａ）の右上段のモリエル線図に示すように、蒸発器７よりも室外熱交換器５の温度が低い場合には比例弁３５を全開状態にして比例弁３６の開度を制御する。

　例えば、前者のように室外熱交換器５よりも蒸発器７の温度が低く、室外熱交換器５の出口側に過熱度（スーパーヒート）が発生している場合、比例弁３５の開度を絞ることによりその過熱度が設定値（ゼロまたは小さな適正値）に近づくように制御する。このとき、室外熱交換器５における外部からの熱吸収量は、その比例弁３５の絞り量により調整される。すなわち、比例弁３６を全開状態に維持しつつ比例弁３５の開度を絞ることで、室外熱交換器５の蒸発圧力Ｐｏと蒸発器７の出口の圧力Ｐｅとの差圧ΔＰ＝Ｐｏ－Ｐｅが適正となり、循環する冷媒を室外熱交換器５と蒸発器７とで蒸発させる比率を調整することができる。すなわち、差圧ΔＰが大きくなると、室外熱交換器５における蒸発量が相対的に小さくなる（蒸発器７における蒸発量が相対的に大きくなる）。逆に、差圧ΔＰが小さくなると、室外熱交換器５における蒸発量が相対的に大きくなる（蒸発器７における蒸発量が相対的に小さくなる）。制御部は、室外熱交換器５の出口側に過熱度に応じて比例弁３５の開度を制御して差圧ΔＰを適正に調整することで、特定暖房運転時における除湿機能を確保する。なお、室外熱交換器５の出口側の過熱度の有無およびその大きさは、室外熱交換器５の入口側の温度と出口側の温度を検出することで特定することができる。

　逆に、後者のように蒸発器７よりも室外熱交換器５の温度が低く、蒸発器７の出口側に過熱度が発生している場合、比例弁３６の開度を絞ることによりその過熱度が設定過熱度（ゼロまたは小さな適正値）に近づくように制御する。すなわち、比例弁３５を全開状態に維持しつつ比例弁３６の開度を絞ることで、蒸発器７の出口の圧力Ｐｅと室外熱交換器５の蒸発圧力Ｐｏとの差圧ΔＰ＝Ｐｅ－Ｐｏが適正となり、特定暖房運転時における除湿機能を確保することができる。なお、蒸発器７の出口側の過熱度の有無およびその大きさは、蒸発器７の入口側の温度と出口側の温度を検出することで特定することができる。

　図３（Ｂ）に示すように、通常暖房運転時においては、第１制御弁４の比例弁３１が閉弁状態とされ比例弁３２が開弁状態とされる。また、第２制御弁６において比例弁３３および比例弁３８が共に閉弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が開弁状態とされ、比例弁３６が閉弁状態とされる。開閉弁３０は閉弁状態とされる。それにより第２冷媒循環通路のみが開放される。このため、補助凝縮器３から導出された冷媒はバイパス通路２６を介して室外熱交換器５に導かれる。このとき、蒸発器７には冷媒が供給されないため、蒸発器７は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。制御部は、補助凝縮器３の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３２の開度を制御する。

　図３（Ｃ）に示すように、特殊暖房運転時においては、第１制御弁４の比例弁３１および比例弁３２が共に閉弁状態とされる。また、第２制御弁６において比例弁３３および比例弁３８が共に開弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が閉弁状態とされ、比例弁３６が開弁状態とされる。それにより第３冷媒循環通路のみが開放される。このため、補助凝縮器３から導出された冷媒はバイパス通路２５を介して蒸発器７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。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。このような特殊冷暖房運転は、外部からの吸熱が困難な場合、例えば車両が極寒状況におかれた場合などに有効に機能する。制御部は、補助凝縮器３の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御する。

　次に、本実施形態の制御弁の具体的構成について説明する。　
　図４は、第１制御弁４の構成および動作を表す断面図である。第１制御弁４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に大口径の比例弁３１と小口径の比例弁３２とを同軸状に収容して構成され、一方の弁の閉弁状態を維持しつつ他方の弁の開度が設定開度に調整される比例弁として構成されている。

　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第１導出ポート１１２、第２導出ポート１１４が設けられている。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１１２は第２通路２２の下流側に連通し、第２導出ポート１１４はバイパス通路２６に連通する。すなわち、ボディ１０４には、導入ポート１１０と第１導出ポート１１２とをつなぐ第１内部通路と、導入ポート１１０と第２導出ポート１１４とをつなぐ第２内部通路が形成される。

　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は、その上半部の内周面がガイド孔１１８を形成し、その下端部が弁孔１２０を形成している。また、弁孔１２０の下端開口端縁により弁座１２２が形成されている。ガイド部材１１６における第１導出ポート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。

　ボディ１０４の上端部には、円板状の区画部材１２４が配設されている。区画部材１２４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１２４の中央部には、円ボス状の軸受部１２６が設けられている。軸受部１２６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。

　ボディ１０４の内方には、大径の弁体１３０、小径の弁体１３２、および弁作動体１３４が同軸状に配設されている。弁体１３０が上流側から弁孔１２０に接離して大口径の比例弁３１の開度を調整することにより、第１内部通路を流れる冷媒の流量が調整される。弁体１３０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１３６が嵌着されており、その弁部材１３６が弁座１２２に着座することにより、比例弁３１を完全に閉じることが可能になる。

　一方、ボディ１０４の下半部には、小円筒状のガイド部材１４０が配設されている。ガイド部材１４０は、第２内部通路の中央部に弁体１３０と同軸状に設けられ、その下半部がボディ１０４に圧入されている。ガイド部材１４０は、その上半部の内周面がガイド孔１４２を形成し、その下端部が弁孔１４４を形成している。また、弁孔１４４の上端開口端縁により弁座１４６が形成されている。ガイド部材１４０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。図示のように、弁孔１２０および弁孔１４４の上流側に導入ポート１１０に連通する共通の高圧室１１５が形成され、弁孔１２０の下流側には第１導出ポート１１２に連通する低圧室１１７が形成され、弁孔１４４の下流側には第２導出ポート１１４に連通する低圧室１１９が形成されている。

　弁体１３０は、縮径部を介して区画部１４８が連設されている。区画部１４８は、低圧室１１７に配置されている。そして、区画部１４８の上端部がガイド孔１１８に摺動可能に支持されることにより、弁体１３０の開閉方向への安定した動作が確保されている。区画部１４８と区画部材１２４との間には背圧室１５０が形成される。また、弁体１３０と区画部１４８とを貫通する連通路１５１が形成され、高圧室１１５と背圧室１５０とを連通させている。これにより、背圧室１５０には常に、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。

　本実施形態においては、弁孔１２０の有効径Ａとガイド孔１１８の有効径Ｂとが等しく設定されているため（弁体１３０の有効受圧面積と区画部１４８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１３０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１５０における区画部１４８の上方には、比例弁３１が閉弁状態となるときに区画部１４８に密着してその有効受圧面積を拡大する受圧調整部材１４９が配設されている。受圧調整部材１４９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１１６と区画部材１２４との間に挟まれるようにして支持されている。

　すなわち、弁体１３０の有効受圧面積は、弁孔１２０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１３６が弁座１２２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１２０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１４９が区画部１４８の端面に密着するようにすることで、背圧室１５０側の有効受圧径がガイド孔１１８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１３０の有効受圧面積と区画部１４８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。

　弁体１３２は、段付円柱状をなし、弁体１３０の内方に同軸状に配設されている。弁体１３２の下半部は、ガイド部材１４０に摺動可能に挿通され、その先端部が弁孔１４４に対向配置されている。一方、弁体１３２の上半部は、弁体１３０の連通路１５１を貫通し、その上端部が弁作動体１３４に支持されている。弁体１３２は、いわゆるニードル弁体として構成され、その尖った先端部が弁孔１４４に挿抜される。そして、弁体１３２が弁座１４６に着脱することにより比例弁３２が開閉される。弁体１３２の上端部は弁作動体１３４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１５６となっている。

　弁作動体１３４は、段付円筒状をなし、その外周部に雄ねじ部が形成されている。雄ねじ部は、軸受部１２６の雌ねじ部に螺合する。弁作動体１３４の上端部には半径方向外向きに延出する複数（本実施形態では４つ）の脚部１５２が設けられており、モータユニット１０２のロータに嵌合している。弁体１３２と区画部１４８との間には、弁体１３２を閉弁方向に付勢するスプリング１５４（「付勢部材」として機能する）が介装されている。通常の状態では図示のように、スプリング１５４によって弁体１３２が下方へ付勢される一方、弁体１３２の係止部１５６が弁作動体１３４の下端部に係止される。このため、弁体１３２は、弁作動体１３４に対して最も下方に位置する状態となる。

　弁作動体１３４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１３４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１３４が軸線方向に変位し、弁体１３２を開閉方向に駆動する。比例弁３２の開弁時には弁体１３２と弁作動体１３４とが一体に動作する。

　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とともに第１制御弁４のボディを構成する。

　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。

　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１３４の４つの脚部１５２が嵌合し、ロータ１７２と弁作動体１３４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１３４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１３４は、ロータ１７２とともに回転しつつ弁体１３２の開閉方向に駆動される。

　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１３４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。

　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。

　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が中間位置にある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。回転ストッパ１８８が下方へ変位すると、その下死点にて係止される。

　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１２６に回転自在に支持されている。具体的には、回転軸１７４の上端開口部を封止するよう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１２６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。

　以上のように構成された第１制御弁４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。すなわち、第１制御弁４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１３４が回転駆動されて小口径の比例弁３２および大口径の比例弁３１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。

　具体的には、小口径制御を実行する場合、図示の状態からロータ１７２が一方向に回転駆動（正転）されることにより弁体１３２が開弁方向に変位し、比例弁３２の開度が調整される。また、大口径制御を実行する場合、図示の状態からロータ１７２が他方向に回転駆動（逆転）されることにより比例弁３２の閉弁状態を維持しつつ、比例弁３１の開度を調整することができる。

　図５は、第２制御弁６の構成および動作を表す断面図である。　
　第２制御弁６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２０５に小口径の比例弁３３と大口径の比例弁３８とを同軸状に収容し、さらにそれらに対して直角方向に逆止弁３９を組み付けて構成される。比例弁３３および比例弁３８は、１つのモータユニット１０２により開閉駆動される。

　ボディ２０５の一方の側部には第１導入ポート２１０、第２導入ポート２１２、第３導入ポート２１４が設けられ、他方の側部には第１導出ポート２１６、第２導出ポート２１８が設けられている。第１導入ポート２１０は第３通路２３の上流側に連通し、第２導入ポート２１２はバイパス通路２５に連通し、第３導入ポート２１４は内部熱交換器１０の一方の出口に連通する。第１導出ポート２１６は内部熱交換器１０の一方の入口に連通し、第２導出ポート２１８は第３通路２３の下流側に連通する。

　ボディ２０５の内方には、小径の弁体２３０，２３２、大径の弁体２３４、弁作動体１３４、伝達部材２３５が同軸状に配設されている。また、それらの軸線から外れた位置に弁体２３６が配設されている。弁体２３０と弁体２３２は比例弁３３を構成する。弁体２３０は、伝達部材２３５を介して弁作動体１３４と作動連結可能に構成されている。弁体２３４は比例弁３８を構成する。弁体２３６は逆止弁３９を構成する。

　ボディ２０５の下半部には区画部材２２０がＯリングを介して組み付けられ、上半部には区画部材２２２がＯリングを介して組み付けられている。区画部材２２０は、下方に向けて縮径する段付円筒状をなし、その上端開口部は第２導入ポート２１２に連通し、下端開口部は第３導入ポート２１４に連通する。区画部材２２０の第２導出ポート２１８との対向部には、内外を連通させる連通孔２２４が設けられている。区画部材２２０の下半部には小径の弁孔２２６，２２８が上下に同軸状に設けられ、それぞれ連通孔２２４に連通している。弁孔２２６の上端開口縁により弁座２４０が形成され、弁孔２２８の下端開口縁により弁座２４２が形成されている。区画部材２２０における弁孔２２６の上方には大径のガイド孔２５５が形成されている。ガイド孔２５５は、弁体２３４の下半部を摺動可能に支持する。

　区画部材２２０には上方から弁体２３０が挿通され、下方から弁体２３２が挿通されている。弁体２３０が上方から弁孔２２６に接離することにより第１弁２４４の開度を調整し、弁体２３２が下方から弁孔２２８に接離することにより第２弁２４６の開度を調整する。これら第１弁２４４および第２弁２４６は比例弁３３を構成する。すなわち、比例弁３３は一対の弁を含み、その一方を閉弁させた状態で他方を開弁させることでその開度を調整可能な構造を有する。

　弁体２３０は段付円柱状をなし、その下半部が区画部材２２０に摺動可能に挿通され、その先端部が弁座２４０に対向配置されている。弁体２３０は、いわゆるニードル弁体として構成され、その尖った先端部が弁孔２２６に挿抜される。そして、弁体２３０が弁座２４０に着脱することにより第１弁２４４が開閉される。弁体２３０は、その上端部に設けられた係止部２３１にて伝達部材２３５の下端部に連結されている。

　一方、弁体２３２は段付円柱状をなし、区画部材２２０に摺動可能に挿通され、その上端部が弁座２４２に対向配置されている。弁体２３２は、いわゆるニードル弁体として構成され、その尖った先端部が弁孔２２８に挿抜される。そして、弁体２３２が弁座２４２に着脱することにより第２弁２４６が開閉される。弁体２３２の下端部には半径方向外向きに延出する受圧部材２４８が設けられている。弁体２３２の下面とボディ２０５の底部との間には、弁体２３２を閉弁方向に付勢するスプリング２５０（「付勢部材」として機能する）が介装されている。区画部材２２０には、その軸線からずれた位置にその軸線に平行な複数の貫通孔２４９が設けられている。貫通孔２４９の一端はガイド孔２５５に連通し、他端は第３導入ポート２１４に連通している。

　区画部材２２２は、上方に向けて縮径する段付円筒状をなし、その上端開口部は第１導出ポート２１６に連通し、下端開口部は第２導入ポート２１２に連通する。区画部材２２２の内方には大径の弁孔２５２が設けられ、その下端開口縁により弁座２５４が形成されている。区画部材２２２と区画部材２２０とに囲まれる空間には弁体２３４が配設されている。弁体２３４が下方から弁孔２５２に接離することにより比例弁３８を開閉する。

　弁体２３４は、段付円筒状をなし、その上部外周面にはリング状の弾性体（例えばゴム）が嵌着されており、その弾性体が弁座２５４に着座することにより比例弁３８を完全に閉じることが可能となっている。弁体２３４の下部外周面にはＯリング２５７が嵌着されており、ガイド孔２５５に摺動可能に支持されている。弁体２３４の下端面からは複数の脚部２５６が軸線に平行に延設され（同図には１つのみ表示）、複数の貫通孔２４９をそれぞれ貫通している。弁体２３４が開弁方向に所定高さリフトすると、脚部２５６が受圧部材２４８に当接し、弁体２３２を開弁方向に付勢する。弁体２３４の内方の上端部には、Ｏリングを挟むようにばね受け２５８が配設されている。

　なお、本実施形態においては、弁孔２５２の有効径Ａとガイド孔２５５の有効径Ｂとが等しく設定されている。一方、第１導出ポート２１６から内部熱交換器１０に向けて導出される冷媒の圧力Ｐout1と、内部熱交換器１０を経て第３導入ポート２１４から導入される冷媒の圧力Ｐin3とはほぼ等しい。このため、弁体２３４に作用する冷媒圧力の影響はキャンセルされる。

　伝達部材２３５は、弁体２３４に内挿された長尺状の本体を有する。伝達部材２３５の上半部は弁体２３４および弁作動体１３４を軸線方向に貫通し、その先端部が外方に加締められて係止部１５６となっている。伝達部材２３５の下半部は、円筒状の収容部となっており、その下端開口部が内方にやや加締められることで弁体２３０の係止部２３１を下方から係止する。これにより、弁体２３０が伝達部材２３５から脱落するのが防止されている。

　伝達部材２３５と弁体２３０との間には、弁体２３０を閉弁方向に付勢するスプリング２６０（「付勢部材」として機能する）が介装されている。また、伝達部材２３５とばね受け２５８との間には、伝達部材２３５を下方に付勢するスプリング２６２（「付勢部材」として機能する）が介装されている。すなわち、弁体２３０と伝達部材２３５とはその収容部の長さだけ軸線方向に相対変位可能となっているが、通常はスプリング２６０により係止部２３１が下死点にて係止される方向に付勢され、図示のように突っ張った状態を維持する。

　逆止弁３９は、ボディ２０５における第１導入ポート２１０の近傍に固定された円筒状のボディ２７０と、その内方に配設された弁体２３６を有する。ボディ２７０の内方には弁孔２７２が形成されている。弁体２３６は、円板状の本体にリング状の弾性体（本実施例ではゴム）を嵌着して構成される。弁体２３６の片側面には複数の脚部が延設されている。その脚部が弁孔２７２に摺動可能に内挿されることで、弁体２３６の軸線方向への安定した開閉動作が担保されている。弁体２３６の反対側面と区画部材２２２との間には、弁体２３６を閉弁方向に付勢するスプリング２７４（「付勢部材」として機能する）が介装されている。弁体２３６が弁孔２７２に接離することにより逆止弁３９を開閉する。

　一方、モータユニット１０２は、図４に示したものとほぼ同様であるが、端部部材１９４の中央に設けられた円筒軸１９６の部分が、スリーブ１７０の底部に突設された円ボス部に支持されている。すなわち、スリーブ１７０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。

　以上のように構成された第２制御弁６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。すなわち、図示の状態は、比例弁３８を閉弁状態に維持しつつ、第１弁２４４を開弁させることで比例弁３３の開度を調整する状態である。この状態からロータ１７２を一方向に回転駆動（正転）すると、第１弁２４４が閉じて比例弁３３が閉弁状態となり、さらにロータ１７２を同方向に回転駆動すると、弁作動体１３４により弁体２３４が付勢されて比例弁３８が開弁状態となる。そして、さらにロータ１７２を同方向に回転駆動すると、弁体２３４の脚部２５６により受圧部材２４８が付勢されて第２弁２４６が開弁する。すなわち、比例弁３８を全開状態に維持しつつ、比例弁３３の開度が調整される。なお、ロータ１７２を他方向に回転駆動（逆転）すると、上述とは逆の弁開度制御状態が実現される。

　図６は、第３制御弁９の構成および動作を表す断面図である。第３制御弁９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に大口径の比例弁３５と大口径の比例弁３６とを同軸状に収容して構成され、一方の弁の全開状態を維持しつつ他方の弁の開度を設定開度に調整する比例弁として構成されている。

　ボディ３０４の一方の側部には第１導入ポート３１０および第２導入ポート３１２が設けられ、他方の側部には導出ポート３１４が設けられている。第１導入ポート３１０は第４通路２４に連通し、第２導入ポート３１２はバイパス通路２７に連通し、導出ポート３１４は下流側通路に連通する。その下流側通路はアキュムレータ８の入口につながっている。すなわち、ボディ３０４には、第１導入ポート３１０と導出ポート３１４とをつなぐ第１内部通路と、第２導入ポート３１２と導出ポート３１４とをつなぐ第２内部通路が形成される。

　ボディ３０４は、その上端開口部から底部に向けてその上部、中央部、下部の内径が段階的に小さくなる穴形状を有し、その上部に第２導入ポート３１２が設けられ、中央部に導出ポート３１４が設けられ、下部に第１導入ポート３１０が設けられている。そして、下部の上端開口部に弁孔３２０が設けられ、その上端開口縁により弁座３２５が形成されている。

　ボディ３０４の上部には、円筒状の区画部材３３０が内挿されている。区画部材３３０は、ボディ３０４に同心状に組み付けられており、その第２導入ポート３１２との対向面には内外を連通する連通孔が形成されている。また、区画部材３３０の下端面とボディ３０４との間に挟まれるようにシール部材としてのＯリング３２２が設けられている。

　ボディ３０４の上端部には、円板状の区画部材３２３が配設されている。区画部材３２３は、弁本体３０１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３２３の中央部には軸受部１２６が設けられている。区画部材３２３の下面には、リング状の弁座部材３３６が嵌着されるとともに、ガイド部材３３８が固定されている。ガイド部材３３８は、複数の脚部（本実施形態では３本）がボディ３０４に同心状に立設されるようにして構成されている。ガイド部材３３８の底部が弁座部材３３６に部分的にオーバラップすることにより、弁座部材３３６の脱落が防止されている。

　ボディ３０４の内方には、弁駆動体３４０、弁作動体１３４および伝達ロッド３４５が同軸状に（同一軸線上に）配設されている。区画部材３２３の軸受部１２６の内周面には雌ねじ部が設けられている。弁作動体１３４の下端部には、伝達ロッド３４５が連結されている。弁駆動体３４０は段付円筒状をなし、大径の弁体部３４２と大径のガイド部３４４とが小径の縮径部３４６を介して一体に設けられている。

　弁体部３４２は、その上端開口部に設けられた第１弁体３５０と、下端部に設けられた第２弁体３５２とを一体に含む。第１弁体３５０が弁座部材３３６に接離することにより比例弁３５の開度が調整される。また、第２弁体３５２が弁座３２５に接離することにより比例弁３６の開度が調整される。弁体部３４２の側部には、その内部と導出ポート３１４とを連通させる連通孔が設けられている。弁体部３４２の外周部のシールは、Ｏリング３２２により実現されている。Ｏリング３２２は、弁体部３４２を摺動可能に支持するガイド部を構成する。ガイド部３４４は円板状をなし、その外周面がボディ３０４の下部内周面に摺動可能に支持されている。すなわち、ボディ３０４の下部は、ガイド部３４４を摺動可能に支持するガイド孔３４７を形成する。縮径部３４６は、弁孔３２０を貫通するように配設されている。

　伝達ロッド３４５は段付円柱状をなし、弁駆動体３４０を軸線方向に貫通している。伝達ロッド３４５の上端部は小径化されて弁作動体１３４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３５５となっている。弁作動体１３４の底部と係止部３５５との間には、伝達ロッド３４５を上方に付勢するスプリング３４８（「付勢部材」として機能する）が介装されている。このため、通常の状態においては図示のように、弁作動体１３４と伝達ロッド３４５とが互いを係止して一体化した状態となる。

　伝達ロッド３４５の下半部は小径化されて弁駆動体３４０の縮径部３４６を貫通し、その先端部が半径方向外向きに加締められて係止部となっている。伝達ロッド３４５の下半部の基端と第２弁体３５２との間には、弁駆動体３４０を下方に付勢するスプリング３４９（「付勢部材」として機能する）が介装されている。このため、通常の状態においては図示のように、伝達ロッド３４５と弁駆動体３４０とが互いを係止して一体化した状態となる。

　なお、スプリング３４８，３４９は、いずれもその荷重が弁駆動体３４０とＯリング３２２との間の摺動抵抗（弁駆動体３４０の摺動力）よりも大きくなるように設定されている。それにより、弁作動体１３４と弁駆動体３４０とが一体動作しているときにスプリング３４８，３４９が縮むことなく、比例弁３５および比例弁３６の弁開度を正確に制御できるようになっている。

　ここで、本実施形態においては、第１弁体３５０の弁部の有効径Ａと弁駆動体３４０の摺動部の有効径Ｂとが等しく設定され、また、弁孔３２０の有効径Ｃとガイド孔３４７の有効径Ｄとが等しく設定されているため、弁駆動体３４０に作用する冷媒圧力の影響が実質的にキャンセルされる。このため、冷媒圧力の変化によりモータユニット１０２に過度な負荷がかかることがなく、弁開度の制御を安定に行うことができる。

　以上のように構成された第３制御弁９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。すなわち、車両用冷暖房装置の運転状態に応じて比例弁３５を閉弁状態とし、比例弁３６を全開状態とする場合、図示の状態とされる。

　一方、比例弁３５または比例弁３６の開度を調整する場合、図示の状態からロータ１７２を一方向に回転駆動（正転）する。それにより、弁駆動体３４０が押し下げられて比例弁３５が開弁状態となる。このロータ１７２の回転量を調整することで比例弁３５の開度を調整できる。そして、ロータ１７２をさらに同方向に回転駆動することにより、比例弁３５を全開状態に維持しつつ、比例弁３６の開度を調整することができる。すなわち、比例弁３５と比例弁３６は、共用のモータユニット１０２により駆動され、一方の開度の制御状態において他方の全開状態が維持される。それにより、複合弁でありながら、その一方の比例弁の開度を正確に制御することが可能となっている。

［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７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。

　車両用冷暖房装置２００の冷凍サイクルは、補助凝縮器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。なお、本実施形態では温水ヒータは用いられておらず、補助凝縮器３は、車室内に設けられる室内凝縮器として構成されている。車室内に導入された空気は、補助凝縮器３を通過する過程で温められる。そして、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に冷媒が循環する第３冷媒循環通路が形成される。

　この冷凍サイクルにおいては、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分岐通路２２１が室外熱交換器５の一方の出入口につながり、他方である第２分岐通路２２３が補助凝縮器３の入口につながっている。バイパス通路２７は、第１分岐通路２２１から分岐している。補助凝縮器３の出口につながる第２通路２２は、第３通路２３における内部熱交換器１０の上流側位置に接続されている。

　第１分岐通路２２１と第２分岐通路２２３との分岐点には第１制御弁２０４が設けられている。第２通路２２と第３通路２３との合流点には第２制御弁２０６が設けられている。第４通路２４とバイパス通路２７との合流点には、第１実施形態と同様に第３制御弁９が設けられている。

　第１制御弁２０４は、共用のボディに比例弁３４と比例弁３７とを収容し、それらを１つのアクチュエータにて駆動する複合弁として構成されている。比例弁３４は大口径の弁であり、第１分岐通路２２１の開度を調整する。比例弁３７は大口径の弁であり、第２分岐通路２２３の開度を調整する。本実施形態では、第１制御弁２０４として、ステッピングモータの駆動により各弁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の開度を調整可能な電磁弁を用いるようにしてもよい。第１制御弁２０４の具体的構成については後述する。

　第２制御弁２０６は、共用のボディに比例弁５１と比例弁５２を収容する複合弁として構成されている。比例弁５１と比例弁５２は共用のアクチュエータにて駆動される。なお、比例弁３３は、本実施形態においても膨張装置として機能するが、第２制御弁２０６とは別体で構成されている。比例弁５１は大口径の弁であり、第２通路２２の開度を調整する。比例弁５２は大口径の第１弁と小口径の第２弁とを有する複合弁であり、第３通路２３の開度を調整する。比例弁５２は膨張装置としても機能する。本実施形態では、第２制御弁２０６として、ステッピングモータの駆動により各弁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の開度を調整可能な電磁弁を用いるようにしてもよい。第２制御弁２０６の具体的構成については後述する。なお、変形例においては、比例弁３３に代えて、例えば蒸発器７の出口側の温度を感知してその出口側の過熱度が適正となるよう冷媒流量を調整する温度式膨張弁を設けてもよい。あるいは、オリフィスその他の膨張装置を設けてもよい。

　第３制御弁９は、第１実施形態と同様の構成を有し、同様の動作をするため、その説明については省略する。以上のように構成された車両用冷暖房装置２００は、図示しない制御部により制御される。

　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８および図９は、車両用冷暖房装置の動作を表す説明図である。図８は冷房運転時の状態を示し、（Ａ）は通常冷房運転時の状態を示し、（Ｂ）は特定冷房運転時の状態を示している。図９は暖房運転時の状態を示し、（Ａ）は特定暖房運転時の状態を示し、（Ｂ）は通常暖房運転時の状態を示し、（Ｃ）は特殊暖房運転時の状態を示している。

　図８（Ａ）に示すように、通常冷房運転時においては、第１制御弁２０４において比例弁３４が開弁状態とされ比例弁３７が閉弁状態とされる。このとき、比例弁３４は全開状態とされる。また、第２制御弁２０６において比例弁５１が閉弁状態とされ比例弁５２が開弁状態とされる。比例弁３３は開弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が閉弁状態とされ比例弁３６が開弁状態とされる。それにより、第１冷媒循環通路のみが開放される。このため、圧縮機２から吐出冷媒は室外熱交換器５および蒸発器７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。

　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、室外熱交換器５を経ることで凝縮され、比例弁３３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。蒸発器７から導出された冷媒は、比例弁３６を経てアキュムレータ８に導入される。制御部は、室外熱交換器５の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御するか、または圧縮機２の入口側の温度に基づき、その入口側の過熱度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御する。前者の場合、比例弁３３の入口または内部熱交換器１０の入口の温度に基づいてその過冷却度を調整するようにしてもよい。

　なお、このとき、内部熱交換器１０により、アキュムレータ８から圧縮機２に送られる冷媒と室外熱交換器５から比例弁３３に送られる冷媒との熱交換が行われる。その結果、蒸発器７の入口と出口の入口とのエンタルピの差が大きくなり、冷凍サイクルの成績係数を大きくできるため、システムの効率および冷凍能力を向上させることができる。

　図８（Ｂ）に示すように、特定冷房運転時においては、第１制御弁２０４において比例弁３４および比例弁３７が共に開弁状態とされる。また、第２制御弁２０６において比例弁５１および比例弁５２が共に開弁状態とされる。比例弁３３は開弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が閉弁状態とされ比例弁３６が開弁状態とされる。それにより第１冷媒循環通路および第３冷媒循環通路が開放され、第２冷媒循環通路は遮断される。このため、圧縮機２から吐出された冷媒は、一方で室外熱交換器５を経て蒸発器７に導かれ、他方で補助凝縮器３を経て蒸発器７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。

　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、一方で補助凝縮器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、補助凝縮器３を経由した冷媒と室外熱交換器５を経由した冷媒とが合流して比例弁３３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。そして、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。このとき、蒸発器７から導出された冷媒は、アキュムレータ８を経て圧縮機２に導入される。制御部は、比例弁３３の入口または内部熱交換器１０の入口の温度に基づいてその過冷却度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御するか、または圧縮機２の入口側の温度に基づき、その入口側の過熱度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御する。

　図９（Ａ）に示すように、特定暖房運転時においては、第１制御弁２０４の比例弁３４が閉弁状態とされ比例弁３７が開弁状態とされる。また、第２制御弁２０６において比例弁５１および比例弁５２が共に開弁状態とされる。比例弁３３は開弁状態とされる。このとき、比例弁５２は、小口径の第２弁が開弁状態となる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５および比例弁３６が共に開弁状態とされる。このとき、比例弁５２が膨張装置として機能する。それにより、第１冷媒循環通路が遮断され、第２冷媒循環通路および第３冷媒循環通路が開放される。このため、補助凝縮器３から導出された冷媒は、一方で室外熱交換器５に導かれ、他方で蒸発器７に導かれる。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から吐出された高温・高圧のガス冷媒は、補助凝縮器３を経て凝縮される。補助凝縮器３から導出された冷媒は、一方で比例弁５２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を通過する際に蒸発される。室外熱交換器５から導出された冷媒は、比例弁３５を経てアキュムレータ８に導入される。また、補助凝縮器３から導出された冷媒は、他方で比例弁３３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を通過する際に蒸発される。蒸発器７から導出された冷媒は、比例弁３６を経てアキュムレータ８に導入される。

　このとき、制御部は、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べく、室外熱交換器５における冷媒の蒸発量と蒸発器７における冷媒の蒸発量との比率を適正に調整する。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５２と比例弁３３の弁開度の比率により制御される。制御部は、比例弁５２の開度と比例弁３３の開度との比率を調整することにより両蒸発器における蒸発量を調整する。その際、制御部は、蒸発器７が凍結することがないよう、蒸発器７の出口側の温度が適正範囲に保たれるように制御する。

　また、制御部は、比例弁３５および比例弁３６の一方の全開状態を維持したまま他方の開度を調整する。なお、この弁開度制御については第１実施形態と同様であるため、その説明を省略する。

　図９（Ｂ）に示すように、通常暖房運転時においては、第１制御弁２０４の比例弁３４が閉弁状態とされ比例弁３７が開弁状態とされる。また、第２制御弁２０６において比例弁５１，５２が開弁状態とされる。比例弁３３は閉弁状態とされる。このとき、比例弁５２が膨張装置として機能する。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が開弁状態とされ、比例弁３６が閉弁状態とされる。それにより第２冷媒循環通路のみが開放される。このため、補助凝縮器３から導出された冷媒は第３通路２３を介して室外熱交換器５に導かれる。このとき、蒸発器７には冷媒が供給されないため、蒸発器７は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。制御部は、補助凝縮器３の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁５２の開度を制御する。

　図９（Ｃ）に示すように、特殊暖房運転時においては、第１制御弁２０４の比例弁３４が閉弁状態とされ、比例弁３７が開弁状態とされる。また、第２制御弁２０６において比例弁５１が開弁状態とされ、比例弁５２が閉弁状態とされる。比例弁３３は開弁状態とされる。さらに、第３制御弁９において比例弁３５が閉弁状態とされ、比例弁３６が開弁状態とされる。それにより第３冷媒循環通路のみが開放される。このため、補助凝縮器３から導出された冷媒は第２通路２２を介して蒸発器７に導かれる。室外熱交換器５は実質的に機能しなくなる。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。このような特殊冷暖房運転は、外部からの吸熱が困難な場合、例えば車両が極寒状況におかれた場合などに有効に機能する。制御部は、補助凝縮器３の出口側の温度に基づき、その出口側の過冷却度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御するか、または圧縮機２の入口側の温度に基づき、その入口側の過熱度が適正となるよう比例弁３３の開度を制御する。

　次に、本実施形態の制御弁の具体的構成について説明する。　
　図１０は、第１制御弁２０４の構成および動作を表す断面図である。第１制御弁２０４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に大口径の比例弁３４と大口径の比例弁３７とを同軸状に収容して構成されている。第１制御弁２０４は、一方の比例弁の全開状態を維持しつつ他方の比例弁の開度が設定開度に調整される複合弁として構成されている。

　ボディ４０４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１１２、第２導出ポート１１４が設けられている。導入ポート１１０は圧縮機２の吐出室に連通し、第１導出ポート１１２は第１分岐通路２２１に連通し、第２導出ポート１１４は第２分岐通路２２３に連通する。

　ボディ４０４の上半部には、円筒状の区画部材４１６が配設されている。区画部材４１６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。区画部材４１６の下端部は弁孔４２０を形成している。また、弁孔４２０の下端開口端縁により弁座４２２が形成されている。区画部材４１６における第１導出ポート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。

　ボディ４０４の上端部には、段付円筒状の区画部材４２４が配設されている。区画部材４２４は、弁本体４０１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４２４の上端部中央には軸受部１２６が設けられている。区画部材４２４の内方にはガイド孔４２８が形成され、その下端部にＯリング４３０が嵌着されている。

　ボディ４０４の内方には、弁駆動体４３２、弁作動体１３４、伝達部材４３６が同軸状に配設されている。弁駆動体４３２は段付円筒状をなし、その軸線方向中央の縮径部が弁孔４２０を貫通するように配設されている。弁駆動体４３２の下端部には共用弁体４３８が設けられ、上端部にはガイド部４４０が設けられている。すなわち、共用弁体４３８は弁孔４２０の上流側にて導入ポート１１０に連通する圧力室に配置されている。一方、ガイド部４４０は、弁孔４２０の下流側にて第１導出ポート１１２に連通する圧力室に配置され、区画部材４２４に摺動可能に支持されている。

　共用弁体４３８は段付円柱状をなし、その上端部に第１弁部材４４１が嵌着され、下端部に第２弁部材４４２が嵌着されている。第１弁部材４４１および第２弁部材４４２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と第２導出ポート１１４とをつなぐ通路には弁孔４４４が設けられ、その上端開口端縁に弁座４４６が形成されている。第１弁部材４４１は、弁座４２２に接離して比例弁３４の開度を調整する。一方、第２弁部材４４２は、弁座４４６に接離して比例弁３７の開度を調整する。

　共用弁体４３８の下端部には弁孔４４４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。すなわち、弁駆動体４３２は、その下端部の複数の脚部が弁孔４４４に沿って摺動し、上端部のガイド部４４０がガイド孔４２８に沿って摺動することにより、軸線方向に安定に動作することができる。ガイド部４４０と区画部材４２４との間には背圧室４４８が形成される。また、共用弁体４３８を軸線方向に貫通する連通路４５０が形成されている。このため、背圧室４４８には常に、第２導出ポート１１４から導出される下流側圧力Ｐout2が満たされる。

　本実施形態においては、弁孔４２０の有効径Ａと、ガイド孔４２８の有効径Ｂ（正確にはＯリング４３０の内径）と、弁孔４４４の有効径Ｃとが等しく設定されている。このため、共用弁体４３８に作用する冷媒圧力の影響はキャンセルされる。特にＯリング４３０を設けたことにより、ガイド部４４０の摺動部のシール性が確保されるとともに、その摺動部にゴミなどが挟み込まれることが防止されている。

　弁駆動体４３２のガイド部４４０の内方には、ばね受け４５２と伝達部材４３６が同軸状に挿通されている。ばね受け４５２は円板状をなし、その中央部を伝達部材４３６が貫通している。ガイド部４４０の上端開口部とばね受け４５２との間には、スプリング４５４（「付勢部材」として機能する）が介装されている。一方、弁駆動体４３２の縮径部の内方には、円板状のばね受け４５６が挿通されている。共用弁体４３８とばね受け４５６との間には、スプリング４５８（「付勢部材」として機能する）が介装されている。

　そして、弁作動体１３４と弁駆動体４３２とが伝達部材４３６を介して作動連結可能に構成されている。すなわち、伝達部材４３６の上端部は弁作動体１３４の底部を貫通し、その先端部が外方に加締められて弁作動体１３４に連結されている。伝達部材４３６の側部には半径方向外向きに突出した係止部４６０が設けられ、その係止部４６０がばね受け４５２に係止されることで、弁作動体１３４と弁駆動体４３２とが上方に一体動作可能となるように構成されている。また、伝達部材４３６の下端がばね受け４５６に係止されることで、弁作動体１３４と弁駆動体４３２とが下方に一体動作可能となるように構成されている。弁駆動体４３２と弁作動体１３４とは、比例弁３４と比例弁３７がともに開弁状態であるときはスプリング４５４，４５８の付勢力により突っ張った状態で一体変位するが、いずれか一方が閉弁状態になれば軸線方向に相対変位可能となる。

　なお、スプリング４５４，４５８は、いずれもその荷重が弁駆動体４３２とＯリング４３０との間の摺動抵抗（弁駆動体４３２の摺動力）よりも大きくなるように設定されている。それにより、弁作動体１３４と弁駆動体４３２とが一体動作しているときにスプリング４５４，４５８が縮むことなく、比例弁３４および比例弁３７の弁開度を正確に制御できるようになっている。

　以上のように構成された第１制御弁２０４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。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１３４が回転駆動されて比例弁３４および比例弁３７の開度が設定開度に調整される。

　同図は比例弁３４が全開状態となり、比例弁３７が閉弁状態となる場合を示している。この状態からロータ１７２が一方向に回転駆動（正転）されることにより弁駆動体４３２が比例弁３７の開弁方向に変位し、比例弁３４と比例弁３７がともに開弁した状態となる。すなわち、ロータ１７２とともに回転する弁作動体１３４がねじ機構によって上昇し、伝達部材４３６がその係止部４６０にてばね受け４５２に係止された状態で、弁作動体１３４が弁駆動体４３２を吊り上げるようにして変位させる。比例弁３７の弁開度は、共用弁体４３８が駆動されることで調整される。そのように比例弁３７の弁開度が調整される状態においては、比例弁３４の全開状態が維持される。なお、ここでいう「全開状態」とは、弁開度が大きくなって冷媒の流量が飽和状態となることを意味する。ロータ１７２がさらに同方向に回転駆動されると、弁駆動体４３２が比例弁３４の閉弁方向に変位する。比例弁３４の弁開度は、共用弁体４３８が駆動されることで調整される。

　このように、比例弁３４と比例弁３７は共用のモータユニット１０２により駆動され、一方の開度の制御状態において他方は全開状態に維持される。それにより、複合弁でありながら、その一方の比例弁の開度を正確に制御することが可能となっている。

　図１１は、第２制御弁２０６の構成および動作を表す断面図である。　
　第２制御弁２０６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に比例弁５１と比例弁５２とを同軸状に収容して構成される。比例弁５１および比例弁５２は、１つのモータユニット１０２により開閉駆動される。

　ボディ５０４の一方の側部には第１導入ポート２１０および第２導入ポート２１２が設けられ、他方の側部には導出ポート２１６が設けられている。第１導入ポート２１０は第３通路２３の上流側に連通し、第２導入ポート２１２は第２通路２２に連通し、導出ポート２１６は内部熱交換器１０の一方の入口に連通する。

　ボディ５０４の上半部には、円筒状の区画部材５１６が配設されている。区画部材５１６は、シール部材を介してボディ５０４に同心状に組み付けられている。区画部材５１６の下端部は弁孔５２０を形成している。また、弁孔５２０の下端開口端縁により弁座５２２が形成されている。区画部材５１６における第２導入ポート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１２４と区画部材５１６との間に挟まれるように円筒状のガイド部材５１７が設けられている。ガイド部材５１７と区画部材５１６との間には、シール用のＯリング５１９が設けられている。一方、ボディ５０４の下部には弁孔５２４が弁孔５２０と同軸状に設けられ、その弁孔５２４の上端開口端縁により弁座５２６が形成されている。

　ボディ５０４の内方には、弁駆動体５３２、弁体５３３、弁作動体１３４、伝達部材５３６が同軸状に配設されている。弁駆動体５３２は段付円筒状をなし、その下半部に弁体部５３８が設けられ、上半部にガイド部５４０が設けられている。弁体部５３８とガイド部５４０は、縮径部を介して一体に設けられている。弁体部５３８は、弁孔５２０と弁孔５２４との間の圧力室に配置されている。一方、ガイド部５４０は、第２導入ポート２１２に連通する圧力室に配置され、Ｏリング５１９に摺動可能に支持されている。

　弁体部５３８は、その上端部に大径の弁体５４１が設けられ、下端部に小径の弁体５４２が設けられている。弁体５４１は、弁座５２２に着脱可能な環状の弾性体（本実施形態ではゴム）を有し、弁孔５２０に接離して比例弁５１の開度を調整する。弁体５４２は、いわゆるニードル弁体として構成されている。一方、弁体５３３は、その大径の本体に弁座５２６に着脱可能な環状の弾性体（本実施形態ではゴム）を有する。弁体５３３の下端部には弁孔５２４に摺動しつつ支持される複数の脚部（同図には１つのみ表示）が延設されている。弁体５３３は、弁孔５２４に接離して比例弁５２の第１弁の開度を調整する。

　弁体５３３の内方には、小径の弁孔５２８が設けられ、その上端開口端縁により弁座５２９が形成されている。弁体５４２の尖った先端部は弁孔５２８に挿抜される。つまり、弁体５４２は、弁座５２９に接離して比例弁５２の第２弁の開度を調整する。弁体５３３と弁体５４１との間には、弁体５３３を閉弁方向に付勢するスプリング５４４（「付勢部材」として機能する）が介装されている。スプリング５４４の荷重は比較的小さく、弁体５３３は逆止弁としても機能する。

　ガイド部５４０と区画部材１２４との間には背圧室５４８が形成される。また、弁駆動体５３２を軸線方向に貫通する連通路５５０が形成されている。連通路５５０は、弁体部５３８の側部にて導出ポート２１６に連通している。このため、背圧室５４８には常に、導出ポート２１６から導出される下流側圧力Ｐoutが満たされる。

　本実施形態においては、弁孔５２０の有効径Ａと、ガイド部５４０の摺動部の有効径Ｂ（Ｏリング５１９の内径）とが等しく設定されている。このため、弁駆動体５３２に作用する冷媒圧力の影響はキャンセルされる。特にＯリング５１９を設けたことにより、ガイド部５４０の摺動部のシール性が確保されるとともに、その摺動部にゴミなどが挟み込まれることが防止されている。

　弁駆動体５３２のガイド部５４０の内方には、ばね受け５５２、伝達部材５３６、ばね受け５５３が同軸状に挿通されている。ばね受け５５２は円板状をなし、その中央部を伝達部材５３６が貫通している。ガイド部５４０の上端開口部とばね受け５５２との間には、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。一方、ガイド部５４０の下端部とばね受け５５３との間には、スプリング５５８（「付勢部材」として機能する）が介装されている。

　そして、弁作動体１３４と弁駆動体５３２とが伝達部材５３６を介して作動連結可能に構成されている。すなわち、伝達部材５３６の上端部は弁作動体１３４の底部を貫通し、その先端部が外方に加締められて弁作動体１３４に連結されている。伝達部材５３６の側部には半径方向外向きに突出した係止部５６０が設けられ、その係止部５６０がばね受け５５２に係止されることで、弁作動体１３４と弁駆動体５３２とが上方に一体動作可能となるように構成されている。また、伝達部材５３６の下端がばね受け５５３に係止されることで、弁作動体１３４と弁駆動体５３２とが下方に一体動作可能となるように構成されている。弁駆動体５３２と弁作動体１３４とは、比例弁５１と比例弁５２がともに開弁状態であるときはスプリング５５４，５５８の付勢力により突っ張った状態で一体変位するが、いずれか一方が閉弁状態になれば軸線方向に相対変位可能となる。

　なお、スプリング５５４，５５８は、いずれもその荷重が弁駆動体５３２とＯリング５１９との間の摺動抵抗（弁駆動体５３２の摺動力）よりも大きくなるように設定されている。それにより、弁作動体１３４と弁駆動体５３２とが一体動作しているときにスプリング５５４，５５８が縮むことなく、比例弁５１および比例弁５２の弁開度を正確に制御できるようになっている。

　以上のように構成された第２制御弁２０６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。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１３４が回転駆動されて比例弁５１および比例弁５２の開度が設定開度に調整される。

　同図は比例弁５１が閉弁状態となり、比例弁５２の第１弁が全開状態となる場合を示している。この状態からロータ１７２が一方向に回転駆動（正転）されることにより弁駆動体５３２が比例弁５１の開弁方向に変位し、比例弁５１と比例弁５２がともに開弁した状態となる。すなわち、ロータ１７２とともに回転する弁作動体１３４がねじ機構によって下降し、伝達部材５３６がその係止部５６０にてばね受け５５３に係止された状態で、弁作動体１３４が弁体部５３８を押し下げるようにして変位させる。比例弁５１の弁開度は、その弁体部５３８が駆動されることで調整される。ロータ１７２がさらに同方向に回転駆動されると、弁駆動体５３２が比例弁５２の閉弁方向に変位する。このとき、弁体５３３が弁座５２６に着座した第１弁の閉弁状態であれば、第２弁の弁開度は、弁体５４２の弁座５２９からのリフト量により調整される。比例弁５２が膨張弁として機能する場合には、その第２弁の開度が調整される。

　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。

　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。

　２　圧縮機、　３　補助凝縮器、　４　第１制御弁、　５　室外熱交換器、　６　第２制御弁、　７　蒸発器、　８　アキュムレータ、　９　第３制御弁、　１０　内部熱交換器、　１２　温水ヒータ、　１４　温水循環路、　１６　ポンプ、　１８　ＰＴＣヒータ、　３０　開閉弁、　３１，３２，３３，３４，３５，３６，３７，３８　比例弁、　３９　逆止弁、　４１　第１共用通路、　４２　第２共用通路、　５１，５２　比例弁、　１００　車両用冷暖房装置、　１０１　弁本体、　１０２　モータユニット、　１２０　弁孔、　１３０，１３２　弁体、　１３４　弁作動体、　１４４　弁孔、　１５０　背圧室、　１７２　ロータ、　１７３　ステータ、　２００　車両用冷暖房装置、　２０１　弁本体、　２０４　第１制御弁、　２０６　第２制御弁、　２２６，２２８　弁孔、　２３０，２３２，２３４　弁体、　２３５　伝達部材、　２３６　弁体、　２４４　第１弁、　２４６　第２弁、　２５２，２７２　弁孔、　３０１　弁本体、　３２０　弁孔、　３５０　第１弁体、　３５２　第２弁体、　４０１　弁本体、　４２０　弁孔、　４３８　共用弁体、　４４０　ガイド部、　４４４　弁孔、　５０１　弁本体、　５２０，５２４，５２８　弁孔、　５３２　弁駆動体、　５３３　弁体、　５３６　伝達部材、　５３８　弁体部、　５４０　ガイド部、　５４１，５４２　弁体。

Claims (6)

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、
   　前記室外熱交換器とは別に冷媒を放熱させる補助凝縮器と、
   　前記室外凝縮器および前記補助凝縮器の下流側に配設され、各凝縮器から導入された冷媒を膨張させて前記室内蒸発器に導出可能な膨張装置と、
   　前記室内蒸発器から前記圧縮機に送られる冷媒と、各凝縮器から前記膨張装置に送られる冷媒との熱交換を行う内部熱交換器と、
   　を備えることを特徴とする車両用冷暖房装置。
2. 　前記室内蒸発器を通過した冷媒および前記室外蒸発器を通過した冷媒を気液分離して溜めおき、その気相部の冷媒を前記圧縮機に向けて導出するアキュムレータと、
   　前記圧縮機から吐出された冷媒が前記室外凝縮器、前記室内蒸発器および前記アキュムレータを順次経由して前記圧縮機に戻るように循環可能な第１冷媒循環通路と、
   　前記圧縮機から吐出された冷媒が前記補助凝縮器、前記室外蒸発器および前記アキュムレータを順次経由して前記圧縮機に戻るように循環可能な第２冷媒循環通路と、
   　前記圧縮機から吐出された冷媒が前記補助凝縮器、前記室内蒸発器および前記アキュムレータを順次経由して前記圧縮機に戻るように循環可能な第３冷媒循環通路と、
   　を備え、
   　前記アキュムレータと前記圧縮機とをつなぐ通路が、前記第１冷媒循環通路、前記第２冷媒循環通路および前記第３冷媒循環通路の共用の第１共用通路として構成され、
   　前記室外凝縮器と前記室内蒸発器とをつなぐ通路と、前記補助凝縮器と前記室内蒸発器とをつなぐ通路とが、その下流側部分において共用の第２共用通路を有し、
   　前記内部熱交換器は、前記第１共用通路と前記第２共用通路を挿通して両共用通路を流れる冷媒の熱交換を行い、
   　前記膨張装置は、前記第２共用通路における前記内部熱交換器の下流側に配設されてい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。
3. 　前記圧縮機から吐出された冷媒が前記室外凝縮器、前記室内蒸発器を順次経由して前記圧縮機に戻るように循環可能な第１冷媒循環通路と、
   　前記圧縮機から吐出された冷媒が前記補助凝縮器、前記室外蒸発器を順次経由して前記圧縮機に戻るように循環可能な第２冷媒循環通路と、
   　前記圧縮機から吐出された冷媒が前記補助凝縮器、前記室内蒸発器を順次経由して前記圧縮機に戻るように循環可能な第３冷媒循環通路と、
   　前記第１冷媒循環通路と前記第３冷媒循環通路との合流点と前記室外熱交換器との間に設けられ、前記第１冷媒循環通路を開閉する第１弁と、
   　前記第１冷媒循環通路と前記第３冷媒循環通路との合流点と前記補助凝縮器との間に設けられ、前記第３冷媒循環通路を開閉する第２弁と、
   　を備え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。
4. 　前記第２弁として開度が調整される第１比例弁と、前記膨張装置として開度が調整される第２比例弁とを収容する共用のボディと、前記第１比例弁と前記第２比例弁の開度を電気的に調整するための共用のステッピングモータとを有する複合弁を備え、
   　前記ボディには、前記第１比例弁を通過した冷媒を前記内部熱交換器の入口に導く導出ポートと、前記内部熱交換器の出口から導出された冷媒を前記第２比例弁へ導く導入ポートとが設けられていることを特徴とする請求項３に記載の車両用冷暖房装置。
5. 　前記第１冷媒循環通路における前記補助凝縮器の上流側位置と下流側位置とをつなぐバイパス通路と、
   　前記バイパス通路を開閉する開閉弁と、
   　をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の車両用冷暖房装置。
6. 　前記第１弁として開度が調整される第１比例弁と、前記第２弁として開度が調整される第２比例弁とを収容する共用のボディと、前記第１比例弁と前記第２比例弁の開度を電気的に調整するための共用のステッピングモータとを有する複合弁を備えることを特徴とする請求項３に記載の車両用冷暖房装置。

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