特許 5740587 複合弁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5740587

(24)【登録日】2015年5月15日

(45)【発行日】2015年6月24日

(54)【発明の名称】複合弁

(51)【国際特許分類】

   F25B 41/04 20060101AFI20150604BHJP

   F25B 41/06 20060101ALI20150604BHJP

【ＦＩ】

   F25B41/04 Z

   F25B41/06 C

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2011-108263(P2011-108263)

(22)【出願日】2011年5月13日

(65)【公開番号】特開2012-237532(P2012-237532A)

(43)【公開日】2012年12月6日

【審査請求日】2014年4月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000133652

【氏名又は名称】株式会社テージーケー

(74)【代理人】

【識別番号】100120536

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 卓哉

(72)【発明者】

【氏名】広田 久寿

【審査官】 仲村 靖

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−１２９６８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０１９９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１２４４４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６３６７５０６（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 独国特許出願公開第１００５８５１６（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２５Ｂ ４１／０６

Ｆ２５Ｂ ４１／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

主通路およびバイパス通路が内部に形成されたボディと、
前記ボディに取り付けられたアクチュエータと、
前記主通路の上流部に設けられた第１弁と、
前記主通路の下流部に前記第１弁と連動可能に設けられた第２弁と、
前記バイパス通路に設けられ、前記アクチュエータにより駆動されるバイパス弁と、
前記バイパス弁の開閉による前記第１弁の前後差圧の変化に応じて前記第１弁と前記第２弁とを連動して開閉させる連動開閉機構と、
を備え、
前記ボディは、
作動流体を導入する第１導入ポートと、
前記第１導入ポートと前記第１弁を介して連通する第１導出ポートと、
前記第１導出ポートから導出され、圧力損失を伴う機器を通過した作動流体を再び導入するための第２導入ポートと、
前記第２導入ポートと前記第２弁を介して連通する第２導出ポートと、
を有し、
前記主通路は、前記第１導入ポートと前記第１導出ポートとをつなぐ通路と、前記第２導入ポートと前記第２導出ポートとをつなぐ通路とを含み、
前記バイパス通路は、前記第１導入ポートと前記第２導出ポートとを前記主通路を迂回するようにつなぐ通路により形成され、
前記主通路と前記バイパス通路とが前記第２弁および前記バイパス弁の下流側にて合流するように構成されていることを特徴とする複合弁。

【請求項2】

前記第１弁は、前記主通路に設けられた第１弁孔と、前記第１弁孔に接離して前記主通路を開閉する第１弁体とを有し、
前記第２弁は、前記主通路に設けられた第２弁孔と、前記第２弁孔に接離して前記主通路を開閉する第２弁体とを有し、
前記第１弁孔と前記第２弁孔とが同一軸線上に対向配置され、
前記第１弁体と前記第２弁体とが軸線方向に一体変位可能に作動連結されることを特徴とする請求項１に記載の複合弁。

【請求項3】

前記第１弁体を閉弁方向に付勢する第１付勢部材と、
前記第２弁体を閉弁方向かつ前記第１弁体に近接する方向に付勢する第２付勢部材と、
をさらに備え、
前記第１弁体と前記第２弁体とが非固定状態で係合するように作動連結されることを特徴とする請求項２に記載の複合弁。

【請求項4】

前記主通路の上流部と下流部とを区画しつつ前記第１弁体に一体に設けられたダイヤフラムを備え、
前記第１弁孔の有効径と前記第２弁孔の有効径とが等しくなるように構成され、
前記ダイヤフラムの有効受圧径が前記第１弁孔の有効径の実質的に２倍となるように構成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の複合弁。

【請求項5】

前記バイパス弁は、
前記バイパス通路に設けられた主弁孔に接離することにより前記バイパス通路を開閉する主弁体を有し、その主弁体が前記バイパス通路と背圧室とを区画する主弁と、
前記背圧室と前記バイパス通路とを連通するパイロット弁孔を有し、前記第１導入ポートと前記第２導出ポートとを前記背圧室を介してつなぐ通路を、前記パイロット弁孔に接離することにより開閉するパイロット弁体を有するパイロット弁と、
を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の複合弁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は複数の弁を含む複合弁に関し、特に車両用冷暖房装置の冷媒循環通路の切り替えに好適な複合弁に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、内燃機関を搭載した車両においてはエンジンの燃焼効率が向上したこともあり、熱源として利用してきた冷却水が暖房に必要な温度にまで上昇し難くなっている。一方、内燃機関と電動機を併用したハイブリッド車両においては内燃機関の稼働率が低いため、そのような冷却水の利用がさらに難しい。電気自動車に至っては内燃機関による熱源そのものがない。このため、冷房のみならず暖房にも冷媒を用いたサイクル運転を行い、車室内を除湿暖房可能なヒートポンプ式の車両用冷暖房装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

【0003】

このような車両用冷暖房装置は、圧縮機、室外熱交換器、蒸発器、室内熱交換器等を含む冷凍サイクルを有し、暖房運転時と冷房運転時とで室外熱交換器の機能が切り替えられる。暖房運転時においては室外熱交換器が蒸発器として機能する。その際、冷凍サイクルを冷媒が循環する過程で室内熱交換器が放熱し、その熱により車室内の空気が加熱される。一方、冷房運転時においては室外熱交換器が凝縮器として機能する。その際、室外熱交換器にて凝縮された冷媒が蒸発器にて蒸発し、その蒸発潜熱により車室内の空気が冷却される。その際、除湿も行われる。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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平９−２４０２６６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、このような冷凍サイクルには冷媒循環通路の構成上、室外熱交換器と室内熱交換器とを圧縮機に対して直列に接続するタイプと並列に接続するタイプが考えられるが、特に直列タイプにおいては冷房運転時に圧縮機の動力を不要に大きくして非効率となる可能性がある。すなわち、冷房運転では空気を加熱する必要性が少ないため、室内熱交換器の加熱機能が基本的に不要となるところ、直列であるために圧縮機から吐出された冷媒が室内熱交換器を経由する際に圧力損失を受ける。このため、その圧力損失を見越して圧縮機の動力を大きくする必要が生じてしまう。この点につき、例えば室内熱交換器を経由する主通路のほかにその室内熱交換器を迂回させるバイパス通路を別途設け、冷房運転時に主通路を遮断するとともにバイパス通路を開放するシステム構成が考えられる。しかしながら、このようなシステムを構築しようとする場合、それらの通路の切り替えに複数の制御弁を要し、コストが嵩むことが予想される。

【0006】

本発明の目的は、主通路とバイパス通路とを適宜切り替えられる制御弁を簡易かつ低コストに実現することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明のある態様の複合弁は、主通路およびバイパス通路が内部に形成されたボディと、ボディに取り付けられたアクチュエータと、主通路の上流部に設けられた第１弁と、主通路の下流部に第１弁と連動可能に設けられた第２弁と、バイパス通路に設けられ、アクチュエータにより駆動されるバイパス弁と、バイパス弁の開閉による第１弁の前後差圧の変化に応じて第１弁と第２弁とを連動して開閉させる連動開閉機構と、を備える。

【0008】

この態様によると、バイパス弁を開弁させてバイパス通路を開放することにより、第１弁および第２弁を自律的に閉弁させて主通路を遮断することができる。一方、バイパス弁を閉弁させてバイパス通路を遮断することにより、第１弁および第２弁を自律的に開弁させて主通路を開放することができる。すなわち、バイパス通路の開放により第１弁の前後差圧が小さくなることで第１弁が閉弁方向に動作し、それに連動して第２弁も閉弁方向に動作する。一方、バイパス通路の遮断により第１弁の前後差圧が大きくなることで第１弁が開弁方向に動作し、それに連動して第２弁も開弁方向に動作する。つまり、アクチュエータの駆動によりバイパス弁を開閉させるだけで、バイパス通路と主通路の開放状態を容易に切り替えられるようになる。しかも、アクチュエータはバイパス弁に対応させるだけでよいため、当該複合弁を簡易な構成にて低コストに実現することが可能となる。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、主通路とバイパス通路とを適宜切り替えられる制御弁を簡易かつ低コストに実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】実施形態に係る複合弁を含む車両用冷暖房装置のシステム構成を表す図である。

【図2】実施形態に係る複合弁の構成および動作を表す断面図である。

【図3】実施形態に係る複合弁の構成および動作を表す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。
図１は、実施形態に係る複合弁を含む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。

【0012】

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。

【0013】

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。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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と分岐し、第２分岐点にてバイパス通路２６と分岐し、第３分岐点にてバイパス通路２７と分岐している。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。なお、変形例においては、第２分岐点にてバイパス通路２５に分岐させてもよい。つまり、バイパス通路２５を第２通路２２とバイパス通路２８との合流点の下流側に設けるようにしてもよい。

【0018】

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、第１通路２１とバイパス通路２８との分岐点と、第２通路２２とバイパス通路２８との合流点とを含むように第４制御弁１０が設けられている。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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または３４）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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

第２制御弁６は、共用のボディに比例弁３３と比例弁３４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２制御弁６のボディには、第３通路２３を構成する第１冷媒通路とバイパス通路２５を構成する第２冷媒通路が設けられている。比例弁３３は小口径の弁であり、第１冷媒通路に設けられてその開度を調整する。比例弁３４も小口径の弁であり、第２冷媒通路に設けられてその開度を調整する。比例弁３３，３４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６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。

【0026】

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。

【0027】

第４制御弁１０は、共用のボディにバイパス弁４１、開閉弁４２、開閉弁４３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４制御弁１０のボディには、第１通路２１および第２通路２２の一部を構成する主通路と、バイパス通路２８が設けられている。バイパス弁４１はバイパス通路２８に設けられ、外部から電気的に開閉駆動される開閉弁（オン／オフ弁）として構成されている。開閉弁４２は、主通路の上流部（つまり第１通路２１）に設けられ、その前後差圧に応じて自律的に開閉する機械式の弁として構成されている。同様に、開閉弁４３は、主通路の下流部（つまり第２通路２２）に設けられ、開閉弁４２に連動して自律的に開閉する機械式の弁として構成されている。

【0028】

開閉弁４２，４３は、バイパス弁４１の閉弁により前後差圧が大きくなると連動して開弁し、バイパス弁４１の開弁により前後差圧が小さくなると連動して閉弁する。冷房運転時においてはバイパス弁４１が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が補助凝縮器３を経ることなく室外熱交換器５に供給される。それにより圧縮機２の出口と第２分岐点との間の圧力損失を少なくし、圧縮機２の仕事効率を高めることができる。本実施形態では、第４制御弁１０として、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が用られるが、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を用いるようにしてもよい。この第４制御弁１０の具体的構成については後に詳述する。

【0029】

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。制御部は、アクチュエータとしてステッピングモータを用いる制御弁に対し、そ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。また、制御部は、アクチュエータとしてソレノイドを用いる制御弁に対し、その制御量が実現されるようソレノイドに電流を供給する。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。

【0030】

次に、本実施形態の複合弁の具体的構成について説明する。
図２および図３は、実施形態に係る複合弁の構成および動作を表す断面図である。図２に示すように、第４制御弁１０は、弁本体１０１とソレノイド１０２とを組み付けて構成されている。弁本体１０１は、段付円筒状のボディ１０４にバイパス弁４１、開閉弁４２、開閉弁４３を収容して構成されている。バイパス弁４１は、主弁１０６とパイロット弁１０８とを含んで構成される。ソレノイド１０２は、ボディ１０４の上端開口部を封止するように取り付けられ、バイパス弁４１のアクチュエータとして機能する。

【0031】

ボディ１０４の一方の側部には第１導入ポート１１０が設けられ、底部には第１導出ポート１１２が設けられている。また、ボディ１０４の他方の側部には第２導入ポート１１４および第２導出ポート１１６が設けられている。第１導入ポート１１０は第１通路２１の上流側に連通し、第１導出ポート１１２は第１通路２１の下流側に連通する。また、第２導入ポート１１４は第２通路２２の上流側に連通し、第２導出ポート１１６は第２通路２２の下流側に連通する。

【0032】

すなわち、ボディ１０４には、第１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、第２導入ポート１１４と第２導出ポート１１６とをつなぐ第２内部通路と、第１導入ポート１１０と第２導出ポート１１６とをつなぐ第３内部通路が形成されている。第１内部通路および第２内部通路は、室内凝縮器３を経由する主通路の上流部、下流部をそれぞれ構成する。第３内部通路は室内凝縮器３を迂回するバイパス通路２８を構成する。バイパス弁４１は第３内部通路を開閉し、開閉弁４２は第１内部通路を開閉し、開閉弁４２は第２内部通路を開閉する。

【0033】

ボディ１０４は、その上端開口部が内部機構の挿入口となっている。ボディ１０４には、その内部通路を区画形成するための樹脂製の通路形成部材１１８，１２０が設けられている。通路形成部材１１８は、段付円筒状をなし、ボディ１０４の下半部に同軸状に配置されている。通路形成部材１１８における第１導入ポート１１０との対向部および第２導入ポート１１４との対向部には、それぞれ内外を連通する連通孔１１７，１１９が設けられている。

【0034】

通路形成部材１２０は、段付円筒状をなし、ボディ１０４の上半部に同軸状に配置されている。通路形成部材１２０は、その下端部が通路形成部材１１８の上端部とＯリングを介して同軸状に連結されている。通路形成部材１２０における第２導出ポート１１６の対向部には内外を連通する連通孔１２１が設けられている。通路形成部材１１８，１２０の外周面とボディ１０４の内周面との間にバイパス通路２８が形成されている。通路形成部材１２０の上部にはバイパス通路２８と内部とを連通させる連通孔１２２が形成されている。

【0035】

通路形成部材１２０における連通孔１２２のやや下方の内周部により主弁孔１２８が形成され、その上端開口部に主弁座１３０が形成されている。通路形成部材１２０の内方の圧力室１２４には主弁体１３２が配設されている。主弁体１３２は、その段付円板状の本体にリング状の弾性体（本実施形態ではゴム）が嵌着され、その弾性体が主弁座１３０に着脱して主弁１０６を開閉する。

【0036】

主弁体１３２の上端部は半径方向外向きに延出し、通路形成部材１２０の上半部内周面に摺動可能に支持されている。主弁体１３２の外周面にはシール用のＯリングが嵌着されている。また、主弁体１３２の下面から下方に複数の脚部が延設され、その脚部が主弁孔１２８に摺動可能に内挿されている。このような構成により、主弁体１３２の軸線方向への安定した開閉動作が担保されている。主弁体１３２は、圧力室１２４を高圧室１３６と背圧室１３８とに区画する。また、主弁体１３２には、高圧室１３６と背圧室１３８とを連通するオリフィス１４０が設けられている。

【0037】

主弁体１３２の中央には背圧室１３８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１４２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１４４が形成されている。主弁体１３２と通路形成部材１２０との間には、主弁体１３２を主弁１０６の開弁方向に付勢するスプリング１３７（「付勢部材」として機能する）が介装されている。

【0038】

背圧室１３８には、ソレノイド１０２により駆動されるパイロット弁体１４６が配設されている。パイロット弁体１４６は、パイロット弁座１４２に着脱してパイロット弁１０８を開閉する。パイロット弁体１４６は、ソレノイド１０２のプランジャ１５６に一体に固定された弾性体（本実施形態ではゴム）からなる。

【0039】

一方、ソレノイド１０２は、ボディ１０４の上端開口部を封止するように設けられた有底円筒状のスリーブ１５２と、スリーブ１５２の上部に外挿されるように固定された有底円筒状のコア１５４と、スリーブ１５２内でコア１５４と同軸状に配置された円柱状のプランジャ１５６と、コア１５４に外挿嵌合されたボビン１５８と、ボビン１５８に巻回された電磁コイル１６０と、電磁コイル１６０を外部から覆うようにコア１５４とスリーブ１５２に組み付けられたケース１６２とを含む。

【0040】

パイロット弁体１４６は、プランジャ１５６の下端中央部に固定され、プランジャ１５６と一体的に動作する。スリーブ１５２とプランジャ１５６との間には、プランジャ１５６を介してパイロット弁体１４６を閉弁方向に付勢するスプリング１６４（「付勢部材」として機能する）が介装されている。スリーブ１５２とボディ１０４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１６０からは通電用のハーネス１６６が引き出されている。

【0041】

このような構成において、第１導入ポート１１０から導入された冷媒圧力Ｐｄは、バイパス通路２８を介して圧力室１２４に導入され、オリフィス１４０を通過することで背圧室１３８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Ｐｈとなる。中間圧力Ｐｐは、パイロット弁１０８の開閉状態によって変化する。

【0042】

一方、ボディ１０４の下端部が縮径されて弁孔１７０が形成され、その上端開口部に弁座１７２が形成されている。通路形成部材１１８の下端部には弁体１７４が支持されている。弁体１７４は、弁孔１７０の上方に対向配置されている。弁体１７４は、通路形成部材１１８の下端部に固定された可撓性を有するダイヤフラム１７６に支持されている。すなわち、通路形成部材１１８の下端開口部は、弁体１７４およびダイヤフラム１７６により封止されている。弁体１７４の下面から下方に複数の脚部が延設されている。その脚部が弁孔１７０に摺動可能に内挿されることで、弁体１７４の軸線方向への安定した開閉動作が担保されている。

【0043】

ダイヤフラム１７６は、その薄膜状の本体が通路形成部材１１８の下端開口部と弁体１７４とを架橋するように配設されている。ダイヤフラム１７６は、その内周端部と外周端部にそれぞれ圧肉部分を有し、その内周端部が弁体１７４に嵌着されてその一部を構成し、弁座１７２に着脱して開閉弁４２を開閉する。ダイヤフラム１７６の外周端部は通路形成部材１１８の下端開口部に固定されている。弁体１７４と通路形成部材１１８との間には、弁体１７４を閉弁方向に付勢するスプリング１７８（「付勢部材」として機能する）が介装されている。弁体１７４の上面中央から上方に向けて長尺状の連結部１８０が延設されている。

【0044】

さらに、通路形成部材１１８の上端内周部により弁孔１８２が形成され、その上端開口部に弁座１８４が形成されている。通路形成部材１２０の下半部の圧力室１８６には弁体１８８が配設されている。弁体１８８は、その円板状の本体にリング状の弾性体（本実施形態ではゴム）が嵌着され、その弾性体が弁座１８４に着脱して開閉弁４３を開閉する。

【0045】

弁体１８８の下面中央には、軸線に沿って円溝状の嵌合部１８９が設けられ、連結部１８０の上端部がこれに嵌合している。すなわち、弁体１８８は、連結部１８０と係合して下方から支持される態様で弁体１７４と連結されている。弁体１８８の下面から下方に複数の脚部が延設され、その脚部が弁孔１８２に摺動可能に内挿されているため、弁体１８８の軸線方向への安定した開閉動作が担保される。

【0046】

弁体１８８と通路形成部材１２０との間には、弁体１８８を閉弁方向に付勢するスプリング１９０（「付勢部材」として機能する）が介装されている。弁体１８８は、スプリング１９０の付勢力により弁体１７４と軸線方向に一体変位可能に作動連結される。ただし、弁体１８８は、連結部１８０に固定されてはおらず係合状態にて連結されるため、過大な前後差圧が作用した場合にはその作動連結を解除し、弁体１７４と相対変位して開閉弁４３を開弁させることも可能となっている。

【0047】

なお、本実施形態においては、弁孔１７０の有効径Ａと弁孔１８２の有効径Ｂとが等しく設定されている。また、ダイヤフラム１７６の有効受圧径Ｃが弁孔１７０の有効径Ａの２倍となるように設定されている。

【0048】

以上のように構成された第４制御弁１０は、ソレノイド１０２がオフにされた状態（非通電状態）では、図２に示すように、バイパス弁４１が閉弁状態となる。すなわち、ソレノイド力が作用しないため、スプリング１６４によってパイロット弁体１４６が閉弁方向に付勢され、パイロット弁１０８が閉弁状態となる。このとき、背圧室１３８の中間圧力Ｐｐが高圧の冷媒圧力Ｐｄに等しくなり、主弁体１３２に閉弁方向の差圧（Ｐｄ−Ｐｈ）が作用する。すなわち、室内凝縮器３における圧力損失により差圧（Ｐｄ−Ｐｈ）が発生する。その結果、主弁体１３２が押し下げられて主弁座１３０に着座し、バイパス弁４１が閉弁状態となる。このとき、差圧（Ｐｄ−Ｐｈ）による開弁方向の力がスプリング１７８，１９０の合力よりも大きくなるため、開閉弁４２，４３が共に開弁し、その開弁状態が安定に維持される。

【0049】

一方、冷房運転時などにソレノイド１０２がオンにされると（通電状態）、図３に示すように、コア１５４とプランジャ１５６との間に吸引力が作用してパイロット弁体１４６が開弁方向に動作する。その結果、パイロット弁１０８が開弁状態となる。このとき、背圧室１３８の中間圧力Ｐｐと冷媒圧力Ｐｈとが等しくなるため、スプリング１３７の付勢力により主弁体１３２が全開位置に押し上げられ、その全開状態が維持される。なお、主弁体１３２の上端部がソレノイド１０２に係止されることによりその主弁体１３２の上死点が規制されるため、パイロット弁１０８は開弁状態に維持される。

【0050】

このとき、差圧（Ｐｄ−Ｐｈ）による開弁方向の力がスプリング１７８，１９０の合力よりも小さくなるため、スプリング１７８，１９０の付勢力により開閉弁４２，４３が連動するように閉弁する。この閉弁状態においては、第１導出ポート１１２の冷媒圧力Ｐｃ１と第２導入ポート１１４の冷媒圧力Ｐｃ２とが等しくなるため、弁体１７４、ダイヤフラム１７６および弁体１８８の結合体に作用する冷媒圧力がキャンセルされる。このため、スプリング１７８，１９０の付勢力によりその閉弁状態が安定に維持される。

【0051】

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。

【0052】

上記実施形態では、本発明の制御弁を電気自動車の車両用冷暖房装置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の車両用冷暖房装置に提供することが可能であることは言うまでもない。さらに、車両以外の冷暖房装置に適用することも可能である。

【0053】

上記実施形態では、第４制御弁１０のアクチュエータとしてソレノイドを採用する例を示したが、ステッピングモータ等により構成してもよい。

【符号の説明】

【0054】

２ 圧縮機、 ３ 室内凝縮器、 ５ 室外熱交換器、 ７ 蒸発器、 ８ アキュムレータ、 １０ 第４制御弁、 ２１ 第１通路、 ２２ 第２通路、 ２８ バイパス通路、 ４１ バイパス弁、 ４２，４３ 開閉弁、 １００ 車両用冷暖房装置、 １０１ 弁本体、 １０２ ソレノイド、 １０４ ボディ、 １０６ 主弁、 １０８ パイロット弁、 １１０ 第１導入ポート、 １１２ 第１導出ポート、 １１４ 第２導入ポート、 １１６ 第２導出ポート、 １２８ 主弁孔、 １３２ 主弁体、 １３８ 背圧室、 １４４ パイロット弁孔、 １４６ パイロット弁体、 １７０ 弁孔、 １７４ 弁体、 １７６ ダイヤフラム、 １８０ 連結部、 １８２ 弁孔、 １８８ 弁体、 １９０ スプリング。

【図1】

【図2】

【図3】