WO2017002817A1

WO2017002817A1 - 流路切替弁及びヒートポンプシステム

Info

Publication number: WO2017002817A1
Application number: PCT/JP2016/069165
Authority: WO
Inventors: 智荻原; 畠山　淳; 修司熊本; 裕之大野
Original assignee: カルソニックカンセイ株式会社
Priority date: 2015-07-02
Filing date: 2016-06-28
Publication date: 2017-01-05

Abstract

流路切替弁は、第１流通部と、前記第１流通部と連通する第２流通部と、第３流通部と、前記第２流通部と外部回路を介して、又は前記第３流通部と連通し、オリフィス構造を有する第４流通部と、前記第１流通部と前記第３流通部との連通状態を切り替える開閉弁と、を備える。

Description

流路切替弁及びヒートポンプシステム

　本発明は、流路切替弁及びヒートポンプシステムに関するものである。

　ＪＰ２００８－１２１７３６Ａには、エアコンにおける冷媒の流れ方向を切り替える流路切替弁が開示されている。

　外気吸熱ヒートポンプなどの回路においては、複数の流路切替弁を用いて冷媒の流れ方向を切り替えている。このようにして冷媒の流れ方向を切り替える場合には、配管レイアウトが複雑になり、複数の流路切替弁を支持するブラケットが複数必要となる。

　これに対して、ＪＰ２００８－１２１７３６Ａの流路切替弁を使用することで、使用する流路切替弁を少なくすることができ、配管レイアウトを簡略化し、流路切替弁を支持するブラケットを少なくすることができる。

　しかし、上記技術では、２つの弁体が用いられており、流路切替弁の構成が複雑になり、改善の余地がある。

　本発明は、流路切替弁の構成を簡素化し、部品点数を少なくすることを目的とする。

　本発明のある態様によれば、流路切替弁は、第１流通部と、前記第１流通部と連通する第２流通部と、第３流通部と、前記第２流通部と外部回路を介して、又は前記第３流通部と連通し、オリフィス構造を有する第４流通部と、前記第１流通部と前記第３流通部との連通状態を切り替える開閉弁と、を備える。

　この態様によると、第１流通部と第３流通部との連通状態を切り替える開閉弁を有し、第４流通部をオリフィス構造とすることで、簡易な構成によって流体が流れる流路を切り替えることができ、部品点数を少なくすることができる。

図１は、第１実施形態の車両用空調装置を示す概略構成図である。図２Ａは、第１流路切替弁が閉じている状態を示す概略構成図である。図２Ｂは、第１流路切替弁が開いた状態を示す概略構成図である。図３Ａは、第２流路切替弁が閉じている状態を示す概略構成図である。図３Ｂは、第２流路切替弁が開いた状態を示す概略構成図である。図４は、第２実施形態の車両用空調装置を示す概略構成図である。図５は、第３実施形態の車両用空調装置を示す概略構成図である。図６は、第４実施形態の第２流路切替弁を水冷コンデンサに取り付けた状態を示す図である。図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ断面における第２流路切替弁の概略図である。図８Ａは、図６のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ断面における第２流路切替弁の概略図である。図８Ｂは、第２流路切替弁が開いた状態を示す概略図である。図９は、第４実施形態の変形例を示す図である。図１０は、第１変形例の車両用空調装置を示す概略構成図である。図１１は、第２変形例の車両用空調装置を示す概略構成図である。

　以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

　（第１実施形態）
　本発明の第１実施形態について図１を用いて説明する。図１は第１実施形態の車両用空調装置１を示す概略構成図である。

　車両用空調装置１は、冷媒が循環する冷凍サイクル２と、冷却水が循環する高水温サイクル３と、弁の動作などを制御するコントローラ１０とから構成される。冷却水は、例えば不凍液で構成される。車両用空調装置１は、冷暖房可能なヒートポンプシステムである。

　冷凍サイクル２は、コンプレッサ２０と、水冷コンデンサ２１と、室外熱交換器２２と、エバポレータ２３と、第１流路切替弁２４と、第２流路切替弁２５と、アキュムレータ２６と、これらを冷媒が循環可能となるように接続する冷媒流路２７と、から構成される。

　コンプレッサ２０は、気体の冷媒を加圧する。これにより、冷媒は高温、高圧の気体となる。

　水冷コンデンサ２１は、暖房時に冷媒と、高水温サイクル３を循環する冷却水との間で熱交換を行い、冷媒の熱を冷却水に伝達する。

　室外熱交換器２２は、エンジンルーム（電気自動車においてはモータルーム）内に配置され、冷媒と外気との間で熱交換を行う。室外熱交換器２２は、冷房時には凝縮器として機能し、暖房時には蒸発器として機能する。

　エバポレータ２３は、風路６内に配置され、冷房（除湿）時に第１流路切替弁２４によって減圧されて膨張した冷媒と、風路６を流れる空気との間で熱交換を行い、冷媒が蒸発する際に空気を冷却する。エバポレータ２３によって冷却された空気は、冷房（除湿）時の車内空調に使用される。

　アキュムレータ２６は、冷媒を一時的に溜めるとともに、気体の冷媒のみをコンプレッサ２０に供給する。

　第１流路切替弁２４は、室外熱交換器２２とエバポレータ２３との間に設けられる。第１流路切替弁２４には、室外熱交換器２２から排出された冷媒が流入する。第１流路切替弁２４は、室外熱交換器２２などの熱交換器に直接的に接続されてもよく、また配管などを介して間接的に接続されてもよい。室外熱交換器２２などと直接的に接続することで、車両用空調装置１をコンパクトにすることができる。また、室外熱交換器２２などと間接的に接続することで、レイアウトの自由度を高くすることができる。

　第１流路切替弁２４について図２Ａ、図２Ｂを用いて詳しく説明する。図２Ａは、第１流路切替弁２４が閉じている状態を示す概略断面図である。図２Ｂは、第１流路切替弁２４が開いた状態を示す概略断面図である。第１流路切替弁２４は、本体部４０と、第１冷媒流入部４１と、第１冷媒排出部４２と、第２冷媒流入部４３と、第２冷媒排出部４４とを備える電磁弁である。

　本体部４０は、コイル５０と、プランジャ５１と、主弁５２とがケース５３に収容されて構成される。

　ケース５３には、プランジャ５１の一部とコイル５０とが収容されるコイル収容部５３ａと、冷媒が流入する空間部５３ｂと、が形成される。空間部５３ｂにはプランジャ５１及び第１冷媒流入部４１が突出する。

　コイル収容部５３ａの中心にプランジャ５１が収容され、プランジャ５１の周囲にコイル５０が配置される。

　プランジャ５１は、一方の端部側がコイル収容部５３ａに収容され、もう一方の端部側が空間部５３ｂに突出する。コイル収容部５３ａに収容されるプランジャ５１の端部には、バネ５４が取り付けられる。空間部５３ｂに突出するプランジャ５１の端部には、主弁５２が取り付けられる。プランジャ５１は、バネ５４によって下方に付勢されている。プランジャ５１は、コイル５０に通電されると、バネ５４の付勢力に抗して上方へ移動する。

　プランジャ５１及び主弁５２は、コイル５０への通電状態を切り替えることで上下方向に移動する。プランジャ５１及び主弁５２は、コイル５０へ通電されると上方に移動し、コイル５０への通電が中止されると下方へ移動する。

　空間部５３ｂには、第１冷媒流入部４１が連通可能となっている。空間部５３ｂには、第２冷媒排出部４４及び第２冷媒流入部４３が連通している。空間部５３ｂでは、主弁５２と向かい合うように第１冷媒流入部４１が突出している。コイル５０に通電されていない場合には、バネ５４の付勢力によって主弁５２が第１冷媒流入部４１と当接し、第１冷媒流入部４１の端部を閉塞する。この状態が主弁５２、つまり第１流路切替弁２４が閉じた状態である。一方、コイル５０に通電された場合には、主弁５２が上方に移動して第１冷媒流入部４１の端部から離れ、第１冷媒流入部４１と空間部５３ｂとが連通する。この状態が主弁５２、つまり第１流路切替弁２４が開いた状態である。

　第１冷媒流入部４１では、一方の端部が空間部５３ｂと連通可能となっており、もう一方の端部が冷媒流路２７を介して室外熱交換器２２の冷媒排出側に接続される。第１冷媒流入部４１には、室外熱交換器２２を通った冷媒が流入する。

　第１冷媒排出部４２では、一方の端部が空間部５３ｂの外側に位置する第１冷媒流入部４１に連通し、もう一方の端部がエバポレータ２３の冷媒供給側に接続される。第１冷媒排出部４２は、他の流入部４１，４３，及び排出部４４よりも径が小さく、流通抵抗が大きいオリフィス構造となっている。特に、第１冷媒排出部４２の流通抵抗は、第２冷媒排出部４４の流通抵抗よりも大きい。第１冷媒排出部４２は、冷房（除湿）時に冷媒を減圧して膨張させてエバポレータ２３に流入させる。

　第２冷媒流入部４３では、一方の端部が空間部５３ｂと連通し、もう一方の端部が冷媒流路２７を介してエバポレータ２３の冷媒排出側に接続される。第２冷媒流入部４３は、冷房（除湿）時にエバポレータ２３で蒸発した冷媒を空間部５３ｂに流入させる。

　第２冷媒排出部４４では、一方の端部が空間部５３ｂと連通し、もう一方の端部が冷媒流路２７を介してアキュムレータ２６に接続される。第２冷媒排出部４４は、空間部５３ｂの冷媒をアキュムレータ２６に排出する。

　第１流路切替弁２４は、コイル５０への通電状態を切り替えることで第１冷媒流入部４１に流入した冷媒の流れ方向を変更する三方弁としての機能を有している。さらに、第１流路切替弁２４は、冷媒が第１冷媒排出部４２を流れる場合には、冷媒を減圧して膨張させる膨張弁としての機能を有している。

　第２流路切替弁２５は、コンプレッサ２０と水冷コンデンサ２１との間に設けられ、コンプレッサ２０から排出された冷媒が流入する。第２流路切替弁２５は、熱交換器である水冷コンデンサ２１に直接的に接続されてもよく、また配管を介して間接的に接続されてもよい。水冷コンデンサ２１と直接的に接続することで、車両用空調装置１をコンパクトにすることができる。また、水冷コンデンサ２１と間接的に接続することで、レイアウトの自由度を高くすることができる。

　第２流路切替弁２５について図３Ａ、図３Ｂを用いて詳しく説明する。図３Ａは、第２流路切替弁２５が閉じている状態を示す概略断面図である。図３Ｂは、第２流路切替弁２５が開いた状態を示す概略断面図である。第２流路切替弁２５は、本体部４０と、第３冷媒流入部６０と、第３冷媒排出部６１と、第４冷媒流入部６２と、第４冷媒排出部６３と、を備える電磁弁である。

　第２流路切替弁２５の基本的な構成は、第１流路切替弁２４と同じであり、ここでは異なる箇所を中心に説明する。また、第１流路切替弁２４と同じ構成の部材については、第１流路切替弁２４と同じ符号を付している。

　第２流路切替弁２５の空間部５３ｂ内には、第４冷媒排出部６３が連通可能となっている。空間部５３ｂには、第３冷媒流入部６０及び第３冷媒排出部６１が連通している。空間部５３ｂでは、主弁５２と向かい合うように第４冷媒排出部６３の一部が突出している。コイル５０に通電されていない場合には、バネ５４の付勢力によって主弁５２が第４冷媒排出部６３と当接し、第４冷媒排出部６３の端部を閉塞する。この状態が主弁５２、つまり第２流路切替弁２５が閉じた状態である。一方、コイル５０に通電された場合には、主弁５２が第４冷媒排出部６３の端部から離れ、第４冷媒排出部６３と空間部５３ｂとが連通する。この状態が、主弁５２、つまり第２流路切替弁２５が開いた状態である。

　第３冷媒流入部６０では、一方の端部が空間部５３ｂと連通し、もう一方の端部が冷媒流路２７を介してコンプレッサ２０の冷媒排出側に接続される。第３冷媒流入部６０には、コンプレッサ２０によって圧縮された冷媒が流入する。

　第３冷媒排出部６１では、一方の端部が空間部５３ｂと連通し、もう一方の端部が冷媒流路２７を介して水冷コンデンサ２１の冷媒流入側に接続される。第３冷媒排出部６１は、暖房時に空間部５３ｂの冷媒を水冷コンデンサ２１に排出する。

　第４冷媒流入部６２では、一方の端部が空間部５３ｂよりも外側に位置する第４冷媒排出部６３に連通し、もう一方の端部が水冷コンデンサ２１の冷媒排出側に接続される。第４冷媒流入部６２は、他の流入部及び排出部よりも径が小さく、流通抵抗が大きいオリフィス構造となっている。特に、第４冷媒流入部６２の流通抵抗は第４冷媒排出部６３の流通抵抗よりも大きい。第４冷媒流入部６２は、暖房時に冷媒を減圧して膨張させる。

　第４冷媒排出部６３では、一方の端部が空間部５３ｂに連通可能となっており、もう一方の端部が冷媒流路２７を介して室外熱交換器２２の冷媒流入側に接続されている。第４冷媒排出部６３は、冷媒を室外熱交換器２２に排出する。

　第２流路切替弁２５は、コイル５０への通電状態を切り替えることで第３冷媒流入部６０に流入した冷媒の流れ方向を変更する三方弁としての機能を有している。さらに、第２流路切替弁２５は、冷媒が第４冷媒流入部６２を流れる場合には、冷媒を減圧して膨張させる膨張弁としての機能を有している。

　図１に戻り、高水温サイクル３は、ウォーターポンプ３０と、ヒータコア３１と、水冷コンデンサ２１と、これらを冷却水が循環可能となるように接続する冷却水流路３２と、から構成される。

　ヒータコア３１は、風路６内に配置される。ヒータコア３１は、水冷コンデンサ２１により加熱された冷却水とヒータコア３１周囲の空気との間で熱交換を行い、空気を加熱する。ヒータコア３１によって加熱された空気は、暖房時の車内空調に使用される。暖房がＯＦＦとなっている場合には、エアミックスドア７によってヒータコア３１に空気が当たることを防ぎ、空気が加熱されることを防止する。なお、ヒータコア３１をバイパスするようにバイパス通路を設けてもよい。

　コントローラ１０は、第１流路切替弁２４及び第２流路切替弁２５の各コイル５０への通電状態を切り替え、コンプレッサ２０及びウォーターポンプ３０の動作を制御する。

　次に、本実施形態の作用について説明する。

　［冷房時］
　冷房時には、冷凍サイクル２では、コンプレッサ２０によって圧縮された冷媒は、第２流路切替弁２５、室外熱交換器２２、第１流路切替弁２４、エバポレータ２３、第１流路切替弁２４、アキュムレータ２６の順に流れる。

　第２流路切替弁２５では、コイル５０に通電され、図３Ｂに示すように主弁５２が第４冷媒排出部６３から離れる。第４冷媒流入部６２の流通抵抗は、第４冷媒排出部６３の流通抵抗よりも大きい。そのため、第３冷媒流入部６０から空間部５３ｂに流入した冷媒は、空間部５３ｂから第４冷媒排出部６３に流れ、第３冷媒排出部６１，水冷コンデンサ２１，及び第４冷媒流入部６２には流入しない。このように第２流路切替弁２５では、冷房時には第３冷媒排出部６１，水冷コンデンサ２１，及び第４冷媒流入部６２をバイパスして冷媒が流れる。

　第１流路切替弁２４では、コイル５０に通電されず、図２Ａに示すように主弁５２が第１冷媒流入部４１の端部を閉塞している。したがって、第１冷媒流入部４１に流入した冷媒は、第１冷媒排出部４２からエバポレータ２３に流れ、その後第２冷媒流入部４３から空間部５３ｂに流入し、第２冷媒排出部４４から排出される。第１冷媒排出部４２からエバポレータ２３に流入する冷媒は減圧して膨張し、エバポレータ２３による吸熱で蒸発する。

　［暖房時］
　暖房時には、冷凍サイクル２では、コンプレッサ２０によって圧縮された冷媒は、第２流路切替弁２５、水冷コンデンサ２１、第２流路切替弁２５、室外熱交換器２２、第１流路切替弁２４、アキュムレータ２６の順に流れる。

　第２流路切替弁２５では、コイル５０に通電されず、図３Ａに示すように主弁５２が第４冷媒排出部６３の端部を閉塞している。したがって、第３冷媒流入部６０から空間部５３ｂに流入した冷媒は、第３冷媒排出部６１から水冷コンデンサ２１に流れ、その後第４冷媒流入部６２に流入し、第４冷媒排出部６３から排出される。水冷コンデンサ２１に流入した冷媒は、水冷コンデンサ２１における放熱で冷却される。

　第１流路切替弁２４では、コイル５０に通電され、図２Ｂに示すように主弁５２が第１冷媒流入部４１から離れる。第１冷媒排出部４２の流通抵抗は、第２冷媒排出部４４の通水抵抗よりも大きい。そのため、第１冷媒流入部４１に流入した冷媒は、空間部５３ｂに流れ、第１冷媒排出部４２，エバポレータ２３，及び第２冷媒流入部４３には流入しない。このように第１流路切替弁２４では、暖房時には第１冷媒排出部４２，エバポレータ２３，及び第２冷媒流入部４３をバイパスして冷媒が流れる。

　本発明の第１実施形態の効果について説明する。

　第１流路切替弁２４に、第１冷媒流入部４１，第１冷媒排出部４２，第２冷媒流入部４３，及び第２冷媒排出部４４を設け、第１冷媒排出部４２をオリフィス構造とする。第１流路切替弁２４では、主弁５２が第１冷媒流入部４１から離れると、第１冷媒排出部４２，エバポレータ２３，及び第２冷媒流入部４３をバイパスして、冷媒は第１冷媒流入部４１から第２冷媒排出部４４へと流れる。また、主弁５２が第１冷媒流入部４１を閉塞すると、冷媒は第１冷媒排出部４２，エバポレータ２３，及び第２冷媒流入部４３を介して、第１冷媒流入部４１から第２冷媒排出部４４へと流れる。

　また、第２流路切替弁２５に、第３冷媒流入部６０，第３冷媒排出部６１，第４冷媒流入部６２，及び第４冷媒排出部６３を設け、第４冷媒流入部６２をオリフィス構造とする。第２流路切替弁２５では、主弁５２が第４冷媒排出部６３から離れると、第３冷媒排出部６１，水冷コンデンサ２１，及び第４冷媒流入部６２をバイパスして、冷媒は第３冷媒流入部６０から第４冷媒排出部６３へと流れる。また、主弁５２が第４冷媒排出部６３を閉塞すると、冷媒は第３冷媒排出部６１，水冷コンデンサ２１，及び第４冷媒流入部６２を介して、第３冷媒流入部６０から第４冷媒排出部６３へと流れる。

　このように、１つの切替弁によって冷媒の流れ方向を切り替えることができ、さらに流路切替弁に膨張弁としての機能を持たせることができる。したがって、流路切替弁の構成を複雑化することなく、部品点数を少なくすることができる。

　第１流路切替弁２４を室外熱交換器２２とエバポレータ２３との間に配置し、オリフィス構造の第１冷媒排出部４２をエバポレータ２３の冷媒供給側に接続する。これにより、第１流路切替弁２４を冷房（除湿）時におけるエバポレータ２３の膨張弁として機能させるとともに、第１流路切替弁２４を三方弁として機能させることができる。

　第２流路切替弁２５をコンプレッサ２０と水冷コンデンサ２１との間に配置し、オリフィス構造の第４冷媒流入部６２を水冷コンデンサ２１の冷媒排出側に接続する。これにより、第２流路切替弁２５を暖房時における室外熱交換器２２の膨張弁として機能させるとともに、第２流路切替弁２５を三方弁として機能させることができる。

　（第２実施形態）
　次に第２実施形態について図４を用いて説明する。図４は、第２実施形態の車両用空調装置１００の概略構成図である。ここでは第１実施形態と異なる箇所を中心に説明する。第１実施形態と同じ構成の部材には同じ符号を付している。第２実施形態では、第１実施形態の第１流路切替弁２４が設けられていない。

　高水温サイクル３００は、エンジン冷却器３０１と、ウォーターポンプ３０と、水冷コンデンサ２１と、ヒータコア３１と、第１エバポレータ２０３と、ラジエータ３０２と、これらを冷却水が循環するように接続する冷却水流路３０３と、から構成される。

　エンジン冷却器３０１は、エンジンを冷却水によって冷却する。

　第１エバポレータ２０３では、エンジンの温度が低い暖房時に冷凍サイクル２００の冷媒が高水温サイクル３００の冷却水から吸熱する。

　冷凍サイクル２００は、コンプレッサ２０と、第２流路切替弁２０１と、水冷コンデンサ２１と、三方弁２０２と、第１エバポレータ２０３と、室外熱交換器２０４と、膨張弁２０５と、第２エバポレータ２０６と、アキュムレータ２６と、これらを冷媒が循環可能となるように接続する冷媒流路２０７と、から構成される。

　第２エバポレータ２０６は、第１実施形態のエバポレータ２３と同じ構成である。

　第２流路切替弁２０１は、第１実施形態の第２流路切替弁２５とほぼ同じ構成であり、第４冷媒排出部６３が冷媒流路２０７を介して三方弁２０２に接続される。

　三方弁２０２は、第２流路切替弁２０１から排出された冷媒の流れ方向を切り替え、冷媒を第１エバポレータ２０３又は室外熱交換器２０４に流入させる。

　室外熱交換器２０４は、気体冷媒を液化させる主室外熱交換器２０４ａと、液体冷媒が溜められるリキッドタンク２０４ｂと、液体冷媒をさらに冷却する過冷却室外熱交換器２０４ｃと、から構成される。

　膨張弁２０５は、冷房（除湿）時に冷媒を減圧して膨張させて第２エバポレータ２０６に流入させる。

　除湿暖房時には、冷凍サイクル２００では、第２流路切替弁２０１のコイル５０に通電されず、主弁５２が第４冷媒排出部６３の端部を閉塞している。したがって、冷媒は第３冷媒流入部６０から第３冷媒排出部６１へ流れる。また、三方弁２０２によって冷媒が第１エバポレータ２０３をバイパスするように冷媒流路２０７が形成される。これにより、冷媒は、コンプレッサ２０、第２流路切替弁２０１、水冷コンデンサ２１、第２流路切替弁２０１、三方弁２０２、室外熱交換器２０４、膨張弁２０５、第２エバポレータ２０６、アキュムレータ２６の順に流れる。

　エンジンの温度が低い暖房時には、冷凍サイクル２００では、第２流路切替弁２０１のコイル５０に通電されず、冷媒は第３冷媒流入部６０から第３冷媒排出部６１へ流れる。また、三方弁２０２によって冷媒が第１エバポレータ２０３に流入するように冷媒流路２０７が形成される。これにより、冷媒は、コンプレッサ２０、第２流路切替弁２０１、水冷コンデンサ２１、第２流路切替弁２０１、三方弁２０２、第１エバポレータ２０３、アキュムレータ２６の順に流れる。

　冷房時には、冷凍サイクル２００では、第２流路切替弁２０１のコイル５０に通電され、冷媒は第３冷媒流入部６０から水冷コンデンサ２１をバイパスして第４冷媒排出部６３へ流れる。また、三方弁２０２によって冷媒が第１エバポレータ２０３をバイパスするように冷媒流路２０７が形成される。これにより、冷媒は、コンプレッサ２０、第２流路切替弁２０１、三方弁２０２、室外熱交換器２０４、膨張弁２０５、第２エバポレータ２０６、アキュムレータ２６の順に流れる。

　このような車両用空調装置１００においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

　（第３実施形態）
　次に、本実施形態の第３実施形態について図５を用いて説明する。図５は第３実施形態の車両用空調装置１０１を示す概略構成図である。第３実施形態では、第２実施形態と異なる箇所を中心に説明する。ここでは第２実施形態と異なる箇所を中心に説明する。第２実施形態と同じ構成の部材について同じ符号を付している。

　冷凍サイクル４００は、コンプレッサ２０と、第４流路切替弁４０１と、水冷コンデンサ２１と、第１エバポレータ２０３と、室外熱交換器２０４と、膨張弁２０５と、第２エバポレータ２０６と、アキュムレータ２６と、これらを冷媒が循環するように構成される冷媒流路２０８と、から構成される。本実施形態の冷凍サイクル４００は、第２実施形態の三方弁２０２を有しておらず、三方弁２０２の機能を第４流路切替弁４０１が有している。

　第４流路切替弁４０１は、本体部４０と、第３冷媒流入部６０と、第３冷媒排出部６１と、冷媒流通部４１０と、第５冷媒排出部４１１と、を備える電磁弁である。

　冷媒流通部４１０では、一方の端部が水冷コンデンサ２１の冷媒排出側に接続され、もう一方の端部が第１エバポレータ２０３の冷媒流入側に接続される。冷媒流通部４１０は、他の流入部６０，及び排出部６１，４１１よりも径が小さく、流通抵抗が大きいオリフィス構造となっている。特に、冷媒流通部４１０の流通抵抗は、第５冷媒排出部４１１の流通抵抗よりも大きい。冷媒流通部４１０は、エンジンの温度が低い暖房時に冷媒を減圧し膨張させる。

　第５冷媒排出部４１１では、一方の端部が本体部４０の空間部５３ｂに連通可能となっており、もう一方の端部が冷媒流路２０８を介して室外熱交換器２０４の冷媒流入側に接続される。第５冷媒排出部４１１の一方の端部は、コイル５０に通電されない場合には主弁５２によって閉塞されて、コイル５０に通電されると空間部５３ｂと連通する。

　エンジンの温度が低い暖房時には、冷凍サイクル４００では、第４流路切替弁４０１のコイル５０に通電されず、冷媒は第３冷媒流入部６０から第３冷媒排出部６１へ流れる。これにより、冷媒は、コンプレッサ２０、第４流路切替弁４０１、水冷コンデンサ２１、第４流路切替弁４０１、第１エバポレータ２０３、アキュムレータ２６の順に流れる。

　冷房時には、冷凍サイクル４００では、第４流路切替弁４０１のコイル５０に通電され、冷媒は第３冷媒流入部６０から水冷コンデンサ２１をバイパスして第５冷媒排出部４１１へ流れる。これにより、冷媒は、コンプレッサ２０、第４流路切替弁４０１、室外熱交換器２０４、膨張弁２０５、第２エバポレータ２０６、アキュムレータ２６の順に流れる。

　このような車両用空調装置１０１においては、第４流路切替弁４０１がさらに三方弁としての機能を有しており、部品点数を少なくすることができる。

　（第４実施形態）
　次に本実施形態の第４実施形態について図６、図７、図８Ａを用いて説明する。図６は第４実施形態の第２流路切替弁６００を示す図であり、第２流路切替弁６００は、水冷コンデンサ２１に直接的に接続されている。図７は、図６のＶＩＩ－ＶＩＩ断面における第２流路切替弁６００の概略図である。図８Ａは、図６のＶＩＩＩ－ＶＩＩＩ断面における第２流路切替弁６００の概略図である。ここでは、第１実施形態と異なる箇所を中心に説明する。第１実施形態と同じ構成の部材には第１実施形態と同じ符号を付している。

　第２流路切替弁６００では、第３冷媒流入部６０１と第３冷媒排出部６０２とが直線状に配置される。第２流路切替弁６００では、第４冷媒流入部６０３と第４冷媒排出部６０４とが直線状に配置される。

　また、本体部６２０の主弁６２１が進退する連通路６０５が、第３冷媒流入部６０１，第３冷媒排出部６０２，第４冷媒流入部６０３，及び第４冷媒排出部６０４に対して直交するように形成され、第３冷媒流入部６０１と第４冷媒排出部６０４とを連通路６０５を介して連通可能となっている。第３冷媒流入部６０１と第３冷媒排出部６０２とは、連通路６０５を介して連通する。第４冷媒流入部６０３と第４冷媒排出部６０４とは、連通路６０５を介して連通する。

　第２流路切替弁６００の本体部６２０では、コイル６２２とプランジャ６２３の一部とがケース６２４に収容される。プランジャ６２３の一部は、ケース６２４から連通路６０５に突出する。連通路６０５に位置するプランジャ６２３の先端には、主弁６２１が取り付けられる。コイル６２２への通電状態を切り替えることで、主弁６２１が連通路６０５を前進又は後退する。

　第２流路切替弁６００において、コイル６２２に通電されていない場合には、バネ６２５の付勢力によって主弁６２１が連通路６０５を前進し、図８Ａに示すように主弁６２１は第３冷媒排出部６０２と第４冷媒流入部６０３との間の連通路６０５に位置する。この状態が第２流路切替弁６００が閉じた状態である。

　一方、コイル６２２に通電された場合には、バネ６２５の付勢力に抗して主弁６２１が後退し、図８Ｂに示すように主弁６２１は第３冷媒排出部６０２よりもコイル６２２側の連通路６０５に位置し、第３冷媒排出部６０２と第４冷媒流入部６０３とが連通路６０５を介して連通する。この状態が第２流路切替弁６００が開いた状態である。

　このように、主弁６２１を連通路６０５において前進、又は後退させることで、第３冷媒流入部６０１に流入した冷媒の流れ方向を切り替えることができる。

　本実施形態の効果について説明する。

　第２流路切替弁６００を水冷コンデンサ２１に直接的に接続することで、車両用空調装置１を小型化し、レイアウトの自由度を高くすることができる。

　第３冷媒流入部６０１と第３冷媒排出部６０２とが連通路６０５を介して直線状に配置され、第４冷媒流入部６０３と第４冷媒排出部６０４とが連通路６０５を介して直線状に配置される。連通路６０５は、第３冷媒流入部６０１及び第４冷媒流入部６０３に対して直交する。このような構成によっても、１つの切替弁によって冷媒の流れ方向を切り替えることができ、さらに流路切替弁に膨張弁としての機能を持たせることができる。したがって、流路切替弁の構成を複雑化することなく、部品点数を少なくすることができる。

　なお、第４実施形態では、第３冷媒流入部６０１と第３冷媒排出部６０２とを連通路６０５を介して直線状に配置し、第４冷媒流入部６０３と第４冷媒排出部６０４とを連通路６０５を介して直線状に配置したが、いずれか一方を直線状に配置してもよい。

　また、これらの少なくとも一方を図９に示すように略Ｌ字状に配置してもよい。図９は、第３冷媒流入部６０１と第３冷媒排出部６０２との関係を示す断面図である。ここでは、第３冷媒流入部６０１と第３冷媒排出部６０２とを連通路６０５を介して略Ｌ字状となるように配置している。このようにすることで、第３冷媒流入部６０１に接続する冷媒流路２７を図６における水冷コンデンサ２１の長手方向に沿って配置することができ、第３冷媒排出部６０２の延設方向において、第３冷媒流入部６０１と冷媒流路２７との接続箇所の長さを短くすることができる。したがって、車両用空調装置１を小型化し、レイアウトの自由度を高くすることができる。

　次に本実施形態の変形例について説明する。

　図１０に示す第１変形例の車両用空調装置１０２では、第１実施形態の高水温サイクル３の代わりに室内コンデンサ１１が設けられる。室内コンデンサ１１は、風路６内に配置され、コンプレッサ２０によって圧縮されて高温になった冷媒と、風路６を流れる空気との間で熱交換を行い、空気を加熱する。このような車両用空調装置１０２では、コンプレッサ２０と室内コンデンサ１１との間に第２流路切替弁２５を配置する。なお、第２流路切替弁２５の第３冷媒排出部６１は室内コンデンサ１１の冷媒流入側に接続され、第４冷媒流入部６２は室内コンデンサ１１の冷媒排出側に接続される。第１変形例においても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

　図１１に示す第２変形例の車両用空調装置１０３では、室外熱交換器２０４が、主室外熱交換器２０４ａと、リキッドタンク２０４ｂと、過冷却室外熱交換器２０４ｃと、から構成されている。また、主室外熱交換器２０４ａとリキッドタンク２０４ｂとの間に第４流路切替弁５００が配置され、エバポレータ２３の上流側に膨張弁２０５が配置される。

　第４流路切替弁５００では、コイル５０に通電されておらず主弁５２が閉じている場合には、主室外熱交換器２０４ａからリキッドタンク２０４ｂに冷媒が流れ、さらにエバポレータ２３からアキュムレータ２６へ冷媒が流れる。一方、コイル５０に通電され主弁５２が開いている場合には、主室外熱交換器２０４ａからリキッドタンク２０４ｂ，過冷却室外熱交換器２０４ｃ，膨張弁２０５，及びエバポレータ２３をバイパスしてアキュムレータ２６へ冷媒が流れる。なお、第４流路切替弁５００は、エバポレータ２３の冷媒排出側に接続する冷媒流入部５０１をオリフィス構造としなくてもよい。エバポレータ２３の上流側に膨張弁２０５を用い、主弁５２が開いた場合には、膨張弁２０５の流通抵抗が大きいので、主室外熱交換器２０４ａから第４流路切替弁５００に流入した冷媒はリキッドタンク２０４ｂ側には流れず、アキュムレータ２６に流れる。第２変形例においても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

　以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一部を示したに過ぎず、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

　なお、上記流路切替弁として、流路の冷媒の差圧を用いたパイロット弁を用いてもよい。

　本願は２０１５年７月２日に日本国特許庁に出願された特願２０１５－１３３７４６，及び２０１６年２月２２日に日本国特許庁に出願された特願２０１６－０３０７２６に基づく優先権を主張し、この出願の全ての内容は参照により本明細書に組み込まれる。

Claims

　流路切替弁であって、
　第１流通部と、
　前記第１流通部と連通する第２流通部と、
　第３流通部と、
　前記第２流通部と外部回路を介して、又は前記第３流通部と連通し、オリフィス構造を有する第４流通部と、
　前記第１流通部と前記第３流通部との連通状態を切り替える開閉弁と、を備える、
流路切替弁。
　請求項１に記載の流路切替弁であって、
　前記第２流通部と前記第４流通部が、直接又は間接的に熱交換器に接続される、
流路切替弁。
　請求項１に記載の流路切替弁であって、
　前記第２流通部は、直接的に熱交換器に接続される、
流路切替弁。
　請求項１から３のいずれか１つに記載の流路切替弁であって、
　前記開閉弁を開くと、流体が前記第４流通部をバイパスして前記第１流通部と前記第３流通部との間を流れ、
　前記開閉弁を閉じると、前記流体が前記第４流通部を介して流れる、
流路切替弁。
　請求項１から４のいずれか１つに記載の流路切替弁であって、
　前記流路切替弁は、コンプレッサとコンデンサとの間に配置され、
　前記第４流通部は、前記コンデンサの流体排出側に接続する、
流路切替弁。
　請求項１から４のいずれか１つに記載の流路切替弁であって、
　前記流路切替弁は、室外熱交換器とエバポレータとの間に配置され、
　前記第４流通部は、前記エバポレータの流体流入側に接続する、
流路切替弁。
　請求項１から６のいずれか１つに記載の流路切替弁であって、
　前記第１流通部と前記第３流通部とを連通可能であり、前記開閉弁が前進、又は後退する連通路を備え、
　前記第１流通部と前記第２流通部とは前記連通路を介して連通し、
　前記第３流通部と前記第４流通部とは前記連通路を介して連通し、
　前記第１流通部と前記第２流通部、前記第３流通部と前記第４流通部の少なくとも一方は、直線状に配置され、
　前記連通路は、前記第１流通部及び前記第３流通部に対して直交する、
流路切替弁。
　請求項１から６のいずれか１つに記載の流路切替弁であって、
　前記第１流通部と前記第３流通部とを連通可能であり、前記開閉弁が前進、又は後退する連通路を備え、
　前記第１流通部と前記第２流通部とは前記連通路を介して連通し、
　前記第３流通部と前記第４流通部とは前記連通路を介して連通し、
　前記第１流通部と前記第２流通部、前記第３流通部と前記第４流通部の少なくとも一方は、略Ｌ字状に配置され、
　前記連通路は、前記第１流通部及び前記第３流通部に対して直交する、
流路切替弁。
　請求項１から８のいずれか１つに記載の流路切替弁を備えるヒートポンプシステム。
　請求項９に記載のヒートポンプシステムであって、
　冷媒を加圧するコンプレッサと、冷媒と外気との間で熱交換を行う室外熱交換器と、冷媒と車室内に導かれる空気との間で熱交換を行うエバポレータと、を有する冷凍サイクルと、
　冷却水を循環させるウォーターポンプと、冷却水と前記車室内に導かれる空気との間で熱交換を行うヒータコアと、を有する高水温サイクルと、
　前記コンプレッサによって加圧された冷媒と前記ヒータコアに導かれる冷却水との間で熱交換を行うコンデンサと、を備える、
ヒートポンプシステム。