JP2000274838A - バイパス管路付冷凍サイクル - Google Patents

バイパス管路付冷凍サイクル

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regulator
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Abstract

(57)【要約】 【課題】凝縮器に冷媒を通さずに蒸発器において暖房の
ための熱交換を行えるようにしたバイパス管路付冷凍サ
イクルにおいて、循環する冷媒量が負荷等に応じて制御
されて状況に適した暖房を行うことができ、しかも蒸発
器の耐圧能を高くする必要がないバイパス管路付冷凍サ
イクルを提供すること。 【解決手段】低圧冷媒液を一時的に貯留するためのアキ
ュムレータ６を蒸発器４の出口と圧縮機１の入口との間
に接続して、冷媒が凝縮器を通らずにバイパス管路５を
循環する状態の際に冷媒の循環量がアキュムレータ６に
おいて制御されるようにすると共に、入口圧力を制御す
るレギュレータ２０を蒸発器４の出口とアキュムレータ
６の入口との間に接続して、蒸発器４の出口圧力がレギ
ュレータ２０によって制御されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、通常は冷房のた
めに用いられる蒸発器を、必要に応じて補助暖房に用い
ることができるようにしたバイパス管路付冷凍サイクル
に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車用空調装置においては、冷房のた
めには一般的な冷凍サイクルが用いられ、暖房のために
は、温められたエンジン冷却水が利用される。
【０００３】しかし、例えば近年のガソリン噴射式エン
ジン等のようにエンジンの効率がよくなると、冷却水の
温度が以前ほど上昇しないため、冬期に暖房温度が十分
に上昇しないという不都合が発生する。
【０００４】そこで、例えば図１２に示されるように、
冷凍サイクルの圧縮機１から送り出された高圧冷媒ガス
を、車室外の凝縮器２を通さずに、車室内の蒸発器４に
送り込ませるバイパス管路５を併設して、蒸発器４で顕
熱を奪う熱交換を行わせ、それを補助暖房として利用す
るシステムがある。
【０００５】３は膨張弁、１０は高圧冷媒液を一時的に
貯留するためのリキッドタンク、７は逆止弁、８は、圧
縮機１から送り出される高圧冷媒を凝縮器２に向かわせ
るかバイパス管路５に通すかの切り換えを行うための管
路切換弁、９は、バイパス管路５を冷媒が流れる場合に
膨張弁として作用する定差圧弁である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
従来のバイパス管路付冷凍サイクルにおいては、補助暖
房モード時に冷媒がリキッドタンク１０を通らないこと
から、循環する冷媒の量が一定になってしまい、負荷等
に応じて冷媒量を制御することができないので、状況に
対応した暖房が行われない欠点がある。
【０００７】また、圧縮機１の回転が高いときには蒸発
器４に高い圧力がかかるので、蒸発器４の耐圧能を高く
設定しなければならず、製造コストが非常に高くなって
しまう。
【０００８】そこで本発明は、凝縮器に冷媒を通さずに
蒸発器において暖房のための熱交換を行えるようにした
バイパス管路付冷凍サイクルにおいて、循環する冷媒量
が負荷等に応じて制御されて状況に適した暖房を行うこ
とができ、しかも蒸発器の耐圧能を高くする必要がない
バイパス管路付冷凍サイクルを提供することを目的とす
る。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のバイパス管路付冷凍サイクルは、冷媒を、
圧縮機で圧縮してから凝縮器で凝縮させた後、膨張弁で
断熱膨張させながら蒸発器に送り込んで蒸発させてから
圧縮機に戻すようにした冷凍サイクルに、冷媒を上記凝
縮器を通さずに上記圧縮機から上記蒸発器に送り込ませ
るためのバイパス管路を併設し、低圧冷媒液を一時的に
貯留するためのアキュムレータを上記蒸発器の出口と上
記圧縮機の入口との間に接続して、冷媒が上記凝縮器を
通らずに上記バイパス管路を循環する状態の際に冷媒の
循環量が上記アキュムレータにおいて制御されるように
すると共に、入口圧力を制御するレギュレータを上記蒸
発器の出口と上記アキュムレータの入口との間に接続し
て、上記蒸発器の出口圧力が上記レギュレータによって
制御されるようにしたことを特徴とする。
【００１０】なお、上記レギュレータが、その入口圧力
を一定以上に維持するように制御するものであるとよ
く、上記レギュレータが、その入口圧力を一定以下に維
持するように制御するものであってもよい。そして、断
面積の小さなリーク流路が上記レギュレータと並列に設
けられていてもよい。
【００１１】また、上記レギュレータを迂回して上記蒸
発器の出口と上記アキュムレータの入口との間を直結す
る迂回路と、その迂回路を開通／閉塞するための迂回路
開閉弁とが設けられていてもよい。その場合、上記レギ
ュレータと上記迂回路開閉弁とが一つのブロックに取り
付けられていてもよい。
【００１２】そして、上記迂回路開閉弁がパイロット作
動の電磁弁であり、上記迂回路開閉弁の調圧室と上記迂
回路開閉弁の出口側との間に上記レギュレータが介挿接
続されていてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形
態を説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態の自
動車用空調装置に用いられる冷凍サイクルの全体構成を
略示しており、１は圧縮機、２は車室外に配置された凝
縮器、３は膨張弁、４は車室内に通じるエアダクトに配
置された蒸発器、６は低圧冷媒を一時貯留しておくため
のアキュムレータであり、これらによって通常の冷凍サ
イクルが形成されている。
【００１４】それに加えて、蒸発器４を利用して補助暖
房を行うために、圧縮機１から送り出された高圧冷媒ガ
スを、凝縮器２を通さずに蒸発器４に送り込ませるため
のバイパス管路５が併設されている。
【００１５】７は逆止弁、８は、圧縮機１から送り出さ
れる高圧冷媒を凝縮器２に向かわせるかバイパス管路５
に通すかの切り換えを行うための管路切換弁（三方向
弁）である。
【００１６】なお、バイパス管路５の途中に膨張弁の類
を介挿接続してもよいが、この実施の形態のようにそれ
を省略して、管路切換弁８にその役割をさせてもよい。
また、膨張弁３と逆止弁７との接続位置は逆にしてもよ
く、その場合に、膨張弁３を単に流路断面積を絞っただ
けの絞り流路にしてもよく、逆止弁７として定差圧弁機
能のあるものを用いてもよい。
【００１７】蒸発器４とアキュムレータ６との間には、
暖房時流路１１と冷房時流路１２（迂回路）とが並列に
配管されており、冷房時流路１２の途中には、バイパス
管路５に冷媒を流さない通常の冷房モードの際に、冷媒
を蒸発器４からアキュムレータ６に直接送るために開か
れる電磁開閉弁４０が介挿接続されている。
【００１８】暖房時流路１１には、自動車のエンジン、
モーター或いは電池等から放出される熱を冷媒と熱交換
するための熱交換器１４が介挿接続されており、その熱
交換器１４から冷媒に与えられる熱も蒸発器４における
暖房に利用することができる。
【００１９】また、暖房時流路１１の熱交換器１４より
上流側には、入口（レギュレータ２０の入口）の圧力を
一定レベルに制御するレギュレータ２０が介挿接続され
ており、それによって蒸発器４の出口圧力が制御され
る。
【００２０】具体的には、レギュレータ２０は例えばそ
の入口圧力が１２Kg/cm2以下では閉じ、１２Kg/cm2を超
えると徐々に開いて（例えば１２.５Kg/cm2で全開にな
り)暖房時流路１１を大きな断面積で開通させるように
動作する。
【００２１】即ち、レギュレータ２０の入口圧力が１２
Kg/cm2以下になろうとすると、レギュレータ２０が閉じ
て暖房時流路１１が閉塞されることによって冷媒圧力が
１２Kg/cm2以下にならず、冷媒の温度が保たれるので暖
房能力が確保される。
【００２２】また、レギュレータ２０の入口圧力が１２
Kg/cm2を超え始めると、レギュレータ２０が開いて暖房
時流路１１が開通することによってレギュレータ２０の
入口圧力が例えば１２.５Kg/cm2を超えず、蒸発器４を
通る冷媒の圧力がその圧力以下に規制されるので、蒸発
器４の耐圧能を通常レベルに設定することができる。
【００２３】レギュレータ２０と平行に、暖房時流路１
１等と比較して断面積の小さなリーク流路１５が形成さ
れている。その結果、レギュレータ２０が閉じていても
微小流量の冷媒が暖房時流路１１を通過することがで
き、冷媒管路が完全閉塞状態にはならない。したがっ
て、冷媒の循環量が非常に少ないときは圧力低下が生じ
る。
【００２４】このように構成されたバイパス管路付冷凍
サイクルにおいて、冷房時には、圧縮機１から送り出さ
れた高圧冷媒がバイパス管路５へは行かずに全て凝縮器
２に送られるように管路切換弁８をセットし、電磁開閉
弁４０を開いた状態にする。すると、車室内の蒸発器４
が本来の蒸発器として作用し、そこでの周囲の空気と冷
媒との熱交換によって冷房が行われる。
【００２５】補助暖房時には、管路切換弁８を切り換え
て、圧縮機１から送り出された高圧冷媒が、凝縮器２へ
は行かずに全てバイパス管路５内を流れて、蒸発器４か
らアキュムレータ６を経て圧縮機１に戻されるようにセ
ットし、電磁開閉弁４０は閉じた状態にする。
【００２６】すると、バイパス管路５通過中に膨張して
減圧された冷媒が蒸発器４を通過する際に、圧縮機１に
おいて与えられた顕熱を冷媒から奪う熱交換が行われ、
蒸発器４が暖房のための放熱器として作用する。
【００２７】また、熱交換器１４から冷媒に与えられる
熱も暖房に利用される。そして、レギュレータ２０の作
用により、蒸発器４の出口における冷媒の圧力レベルが
一定に規制される。
【００２８】図２は、暖房時流路１１が形成された取り
付けブロック１７にレギュレータ２０が取り付けられた
部分を示している。、及びで示される管路位置は
図１と対応しており、暖房時流路１１と冷房時流路１２
との上流側の分岐部は暖房時流路１１の側面に穿設され
た孔である。
【００２９】クランク状に曲げて形成された暖房時流路
１１の中間部分がレギュレータ２０の弁座２１になって
おり、そこに弁体２３の足部が緩く嵌め込まれている。
そして、リーク流路１５が弁体２３を貫通して形成され
ている。
【００３０】弁体２３が開く時のレギュレータ２０の入
口圧力は圧縮コイルバネ２４によって設定され、バネ受
け２５からダイアフラム２２に加えられる圧縮コイルバ
ネ２４の付勢力が、中間ロッド２６を介して弁体２３に
下流側から伝達されている。２７は、中間ロッド２６が
緩く嵌挿されたガイド、２８はシール用のＯリング、２
９は、圧縮コイルバネ２４の付勢力を調整するための調
整ナットである。
【００３１】なお、弁体２３の有効受圧面積とダイアフ
ラム２２の有効受圧面積とが等しく設定されており、そ
の結果、弁体２３とダイアフラム２２との間に位置する
冷媒圧力の影響がキャンセルされている。
【００３２】図３は、レギュレータ２０の入口圧力が所
定圧力を超えたことにより、弁体２３が弁座２１から離
れて暖房時流路１１が開通した状態を示している。この
状態においては、レギュレータ２０の入口圧力（即ち、
蒸発器４の出口圧力）は圧縮コイルバネ２４で設定され
た所定圧力になる。
【００３３】図４は、図２におけるIV−IV断面を示して
おり、レギュレータ２０が組み付けられている取り付け
ブロック１７に電磁開閉弁４０も組み付けられている。
この電磁開閉弁４０は、いわゆるパイロット作動の電磁
弁であり、４７は電磁コイル。４８は可動鉄芯。４９は
パイロット弁駆動ロッドである。
【００３４】主弁座４１に上流側から対向して配置され
た主弁４２の背部が調圧室４３になっていて、主弁４２
に設けられたパイロット孔４４を開けば、冷房時流路１
２の下流側と調圧室４３とが連通する。
【００３５】４５は、パイロット孔４４の開閉を行うた
めの球状のパイロット弁体。４６は、パイロット孔４４
より小さな断面積で冷房時流路１２の下流側と調圧室４
３とを連通させるリーク流路である。ただし、リーク流
路４６は主弁４２の外周面周囲の隙間を利用してもよ
い。
【００３６】このような構成により、電磁コイル４７へ
の通電のＯＮ／ＯＦＦによってパイロット孔４４が開閉
され、それによって、主弁４２が主弁座４１に対して離
接して冷房時流路１２が開通／閉塞される。図５は、主
弁４２が主弁座４１から離れて冷房時流路１２が開いた
状態を示している。
【００３７】なお、レギュレータ２０の具体的構成には
多様な実施態様があり、例えば圧縮コイルバネ２４に代
えて、図６及び図７に示されるように一個又は複数個の
皿バネ１２４，２２４を用いてもよい。また、例えばダ
イアフラム２２に代えて、図８に示されるようにベロー
ズ１２２を用いてもよい。
【００３８】また、図９に示されるように、弁体２３の
有効受圧面積をダイアフラム２２の有効受圧面積より大
幅に小さく（例えば１０分の１程度に）することによ
り、弁体２３とダイアフラム２２との間に位置する冷媒
圧力を実質的にキャンセルするようにしてもよい。ま
た、リーク流路１５を取り付けブロック１７に弁座２１
の孔と並列に形成してもよい。
【００３９】図１０は、本発明の第２の実施の形態のバ
イパス管路付冷凍サイクルの全体構成を示しており、第
１の実施の形態の熱交換器１４に代えて、自動車のエン
ジン、モーター或いは電池等から放出される熱を冷媒と
熱交換するための熱交換器１９をアキュムレータ６内に
配置したものである。このようにすることによって、ア
キュムレータ６内の熱交換器１９から冷媒に与えられる
熱を蒸発器４における暖房に利用することができる。
【００４０】また、この実施の形態においては、レギュ
レータ２０を電磁開閉弁４０の出口側管路と調圧室４３
との間に介挿接続してあり、レギュレータ２０と調圧室
４３との間を連通させる連通路が、レギュレータ２０が
開いているときの暖房時流路１１になっている。リーク
流路１５は、それらと並列に蒸発器４とアキュムレータ
６との間に形成されている。
【００４１】図１１は、その部分の具体構成例を示して
おり、リーク流路１５は、電磁開閉弁４０のパイロット
孔４４の入口部分に取り付けられたパイプ材５０の外周
面の周囲の隙間によって形成されている。このように、
リーク流路１５を環状に形成することにより、冷媒通過
音を小さくすることができる。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、冷媒が凝縮器を通らず
にバイパス管路を循環する状態の際に冷媒の流量がアキ
ュムレータにおいて制御されるようにしたことにより、
循環する冷媒量が負荷等に応じて制御されて状況に適し
た暖房を行うことができる。そして、入口圧力を制御す
るレギュレータを蒸発器の出口とアキュムレータの入口
との間に接続して、蒸発器の出口圧力がレギュレータに
よって制御されるようにしたことにより、冷媒温度を維
持して暖房能力を確保することができると共に、蒸発器
の耐圧能を高くすることなく通常のコストで製造するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のバイパス管路付冷
凍サイクルの全体構成の略示図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態のバイパス管路付冷
凍サイクルのレギュレータ部分の断面図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態のバイパス管路付冷
凍サイクルのレギュレータ部分の異なる状態の断面図で
ある。
【図４】本発明の第１の実施の形態のバイパス管路付冷
凍サイクルの電磁開閉弁部分の断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態のバイパス管路付冷
凍サイクルの電磁開閉弁部分の異なる状態の断面図であ
る。
【図６】本発明の第１の実施の形態のバイパス管路付冷
凍サイクルのレギュレータ部分の第１の変形例の断面図
である。
【図７】本発明の第１の実施の形態のバイパス管路付冷
凍サイクルのレギュレータ部分の第２の変形例の断面図
である。
【図８】本発明の第１の実施の形態のバイパス管路付冷
凍サイクルのレギュレータ部分の第３の変形例の断面図
である。
【図９】本発明の第１の実施の形態のバイパス管路付冷
凍サイクルのレギュレータ部分の第４の変形例の断面図
である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態のバイパス管路付
冷凍サイクルの全体構成の略示図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態のバイパス管路付
冷凍サイクルのレギュレータと電磁開閉弁部分の断面図
である。
【図１２】従来のバイパス管路付冷凍サイクルの全体構
成の略示図である。
【符号の説明】
１ 圧縮機 ４ 蒸発器 ５ バイパス管路 ６ アキュムレータ １１ 暖房時流路 １２ 冷房時流路 １４ 熱交換器 １５ リーク流路 １９ 熱交換器 ２０ レギュレータ ４０ 電磁開閉弁

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】冷媒を、圧縮機で圧縮してから凝縮器で凝
    縮させた後、膨張弁で断熱膨張させながら蒸発器に送り
    込んで蒸発させてから圧縮機に戻すようにした冷凍サイ
    クルに、冷媒を上記凝縮器を通さずに上記圧縮機から上
    記蒸発器に送り込ませるためのバイパス管路を併設し、
    低圧冷媒液を一時的に貯留するためのアキュムレータを
    上記蒸発器の出口と上記圧縮機の入口との間に接続し
    て、冷媒が上記凝縮器を通らずに上記バイパス管路を循
    環する状態の際に冷媒の循環量が上記アキュムレータに
    おいて制御されるようにすると共に、入口圧力を制御す
    るレギュレータを上記蒸発器の出口と上記アキュムレー
    タの入口との間に接続して、上記蒸発器の出口圧力が上
    記レギュレータによって制御されるようにしたことを特
    徴とするバイパス管路付冷凍サイクル。
  2. 【請求項２】上記レギュレータが、その入口圧力を一定
    以上に維持するように制御する請求項１記載のバイパス
    管路付冷凍サイクル。
  3. 【請求項３】上記レギュレータが、その入口圧力を一定
    以下に維持するように制御する請求項１又は２記載のバ
    イパス管路付冷凍サイクル。
  4. 【請求項４】断面積の小さなリーク流路が上記レギュレ
    ータと並列に設けられている請求項１、２又は３記載の
    バイパス管路付冷凍サイクル。
  5. 【請求項５】上記レギュレータを迂回して上記蒸発器の
    出口と上記アキュムレータの入口との間を直結する迂回
    路と、その迂回路を開通／閉塞するための迂回路開閉弁
    とが設けられている請求項１、２、３又は４記載のバイ
    パス管路付冷凍サイクル。
  6. 【請求項６】上記レギュレータと上記迂回路開閉弁とが
    一つのブロックに取り付けられている請求項５記載のバ
    イパス管路付冷凍サイクル。
  7. 【請求項７】上記迂回路開閉弁がパイロット作動の電磁
    弁であり、上記迂回路開閉弁の調圧室と上記迂回路開閉
    弁の出口側との間に上記レギュレータが介挿接続されて
    いる請求項５又は６記載のバイパス管路付冷凍サイク
    ル。
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