JP2003042575A - 冷凍サイクル装置および車両用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 膨張弁として温度式膨張弁を用いた場合であ
っても、主蒸発器が主体で作動された時に副蒸発器内へ
の冷媒の滞留を抑制して、主蒸発器での冷房能力低下を
防止する冷凍サイクル装置および車両用空調装置を提供
する。 【解決手段】 主蒸発器１５に対して、副蒸発器１６が
並列に接続される冷凍サイクル装置において、副蒸発器
１６に流入する冷媒を膨張させる膨張弁１４は、副蒸発
器１６の出口冷媒の過熱度に応じて開閉する温度式膨張
弁１４としており、副蒸発器１６の冷媒流入部１６１
は、この副蒸発器１６の下側に設けられるようにする。
この冷凍サイクル装置を前席側空調ユニット１７および
後席側空調ユニット１８を有する車両用空調装置に適用
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、主蒸発器に対して
並列に設けられる副蒸発器を有する冷凍サイクル装置に
関するもので、特に車室内前席側の領域を空調する前席
側空調ユニットと、車室内後席側の領域を空調する後席
側空調ユニットとを備える車両用空調装置に適用して好
適である。

【０００２】

【従来の技術】従来の冷凍サイクル装置および車両用空
調装置は、特開平１１−１２５４７２号公報に示される
ように、主蒸発器に対して副蒸発器が並列接続され、こ
の副蒸発器の入口側に膨張弁として電磁式流量制御弁
（以下、電磁弁）が設けられたものが知られている。

【０００３】ここでは、この電磁弁の開度を副蒸発器の
熱負荷に応じて段階的に設けるようにして、冷房性能を
確保しつつ、電磁弁の簡略化を図るようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、コスト
ダウンを目的に副蒸発器の電磁弁を出口冷媒の過熱度に
応じて開閉する温度式膨張弁に置換えると、冷凍サイク
ル装置の運転において、副蒸発器が停止され主蒸発器が
主体で作動されるような場合には、副蒸発器の出口冷媒
の温度変化に応じて、温度式膨張弁が微小な開閉を繰り
返し、冷媒が停止中の副蒸発器に滞留していくことにな
る。そして、主体で作動される主蒸発器側の冷媒循環量
が低下し、冷房能力が低下するという問題がある。

【０００５】本発明の目的は、上記問題に鑑み、膨張弁
として温度式膨張弁を用いた場合であっても、主蒸発器
が主体で作動された時に副蒸発器内への冷媒の滞留を抑
制して、主蒸発器での冷房能力低下を防止する冷凍サイ
クル装置および車両用空調装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、以下の技術的手段を採用する。

【０００７】請求項１に記載の発明では、主蒸発器（１
５）に対して、副蒸発器（１６）が並列に接続される冷
凍サイクル装置において、副蒸発器（１６）に流入する
冷媒を膨張させる膨張弁（１４）は、副蒸発器（１６）
の出口冷媒の過熱度に応じて開閉する温度式膨張弁（１
４）としており、副蒸発器（１６）の冷媒流入部（１６
１）は、この副蒸発器（１６）の下側に設けられるよう
にしたことを特徴としている。

【０００８】上記課題の項で説明したように、主蒸発器
（１５）が主体で作動され副蒸発器（１６）が停止され
る場合においては、副蒸発器（１６）の出口側冷媒の温
度変化に応じて、温度式膨張弁（１４）が微小開閉を繰
り返し、冷媒が副蒸発器（１６）内に流入していく。仮
に冷媒流入部（１６１）が副蒸発器（１６）の上側に設
けられていると、副蒸発器（１６）はあたかも１つのタ
ンクのように見なされ冷媒が満たされていくことにな
る。

【０００９】しかしながら、請求項１に記載の発明によ
れば、冷媒（液冷媒）は、副蒸発器（１６）の下側から
流入するので、流入した冷媒液面高さ分の圧力（Ｐｈ）
と膨張弁（１４）側の微小圧力（Ｐｂ）とがバランスす
ると、それ以上の冷媒の流入が阻止され、副蒸発器（１
６）内に冷媒が満たされることがない。よって、主蒸発
器（１５）への冷媒循環量低下が抑制され、冷房能力低
下を防止できる。

【００１０】請求項２に記載の発明では、車室内の前席
側および後席側を空調する複数の空調ユニット（１７、
１８）と、請求項１に記載の冷凍サイクル装置（Ｒ）と
を備え、前席側の空調ユニット（１７）内には、冷凍サ
イクル装置（Ｒ）の主蒸発器（１５）が配置され、後席
側の空調ユニット（１８）内には、冷凍サイクル装置
（Ｒ）の副蒸発器（１６）および温度式膨張弁（１４）
が配置されるようにしたことを特徴としている。

【００１１】これにより、複数の空調ユニット（１７、
１８）を有する車両用空調装置において、請求項１に記
載の発明のように、主蒸発器（１５）が主体で作動され
る場合の副蒸発器（１６）への冷媒の滞留を抑制して、
主蒸発器（１５）の冷房能力低下を防止できる。

【００１２】尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述す
る実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すもので
ある。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明における実施形態を
図１〜図４に基づいて説明する。図１は、本発明におけ
る冷凍サイクル装置Ｒの全体構成を示しており、この冷
凍サイクル装置Ｒは、車両の前席側と後席側にそれぞれ
独立に制御可能な空調ユニット１７、１８を持つ車両用
空調装置に使用されるものである。

【００１４】冷凍サイクル装置Ｒは、圧縮機１０を備え
ており、この圧縮機１０には、動力伝達を断続する電磁
クラッチ（図示せず）が装着されており、この電磁クラ
ッチが接続状態になると、図示しない車両エンジンから
動力が伝達されて圧縮機１０が作動し、吸入冷媒を圧縮
し、高温高圧のガス冷媒として吐出する。

【００１５】凝縮器１１は、図示しない冷却ファンによ
る空冷作用を受けて圧縮機１０からの吐出ガス冷媒を冷
却して凝縮させ、この凝縮後の液冷媒は受液器１２内に
流入する。この受液器１２は、その内部に流入した凝縮
冷媒を気液分離して、液冷媒のみを流出させる。

【００１６】受液器１２の下流側には、液冷媒を気液２
相状態に減圧膨張させる前席側膨張弁１３、および後席
側膨張弁１４と、この両膨張弁１３、１４を通過した冷
媒を蒸発させる前席側蒸発器（主蒸発器）１５および後
席側蒸発器（副蒸発器）１６が相互に並列に配設されて
いる。ここで、前席側膨張弁１３および前席側蒸発器１
５は、車室内前部の計器盤部に配置される前席側空調ユ
ニット１７内に設けられ、車室内の前席側の空調のため
に使用されるものであって、前席側空調ユニット１７に
よって車室内が主に空調される。

【００１７】前席側膨張弁１３は周知のごとく前席側蒸
発器１５の出口冷媒の過熱度を所定値に維持するように
弁開度が自動調整される温度式膨張弁である。

【００１８】一方、後席側膨張弁１４および後席側蒸発
器１６は、車室内後部、例えばミニバンタイプの自動車
の天井部に配置される後席側空調ユニット１８内に設け
られ、車室内の後席側の空調のために使用されるもので
あって、後席側空調ユニット１８は車室内を補助的に空
調するものである。

【００１９】後席側膨張弁１４は、上記前席側膨張弁１
３と同様のものとしており、後席側蒸発器１６の出口冷
媒の過熱度を所定値に維持するように弁開度が自動調整
される温度式膨張弁である。

【００２０】尚、前席側空調ユニット１７および後席側
空調ユニット１８内にそれぞれ空調用のモータ駆動の送
風機１９、２０等が内蔵されている。そして両蒸発器１
５、１６の冷媒出口側は合流して圧縮機１０の吸入側に
接続されている。

【００２１】次に、後席側蒸発器１６の詳細について図
２、図３を用いて説明する。本実施形態では、この後席
側蒸発器１６は、図２に示すように、アルミニウム材よ
り成るチューブ１６３とフィン１６４とを交互に積層し
て一体ろう付けにより形成される積層型の蒸発器として
る。チューブ１６３は、２枚のチューブプレート１６３
ａ、１６３ｂより成る。チューブプレート１６３ａ、１
６３ｂには、空気流れ方向に並ぶ２つの冷媒流通部と、
図２中上下部に設けられるカップ１６３ｃ部を有し、２
枚一組で最中合わせされることでチューブ１６３が形成
される。そして、積層されるチューブ１６３のカップ部
１６３ｃは互いに連通してタンク部１６５を形成し、途
中に閉塞部を設けることにより、図３に示すように、冷
媒流入部１６１から冷媒流出部１６２に至る間の流路
が、送風空気の下流側でまずＵターンを繰返し、図中左
端部を経由して送風空気の上流側で再びＵターンを繰返
すように形成されている。

【００２２】そして、冷媒流入部１６１は、この後席側
蒸発器１６の天地方向の部位のうちの下側に設けられる
ようにしている。本発明における下側とは、図２中の後
席側蒸発器１６の底面部の近傍あるいは両サイド部の下
端部近傍（好ましくは最下部）を意味しており、ここで
は一方のサイド部の下端部近傍で、冷媒流出部１６２よ
り若干上側に設けられるようにしている。尚、本実施形
態では、図４に示すように、後席側蒸発器１６の実際の
車両への搭載姿勢は、搭載制約より送風空気の上流側に
傾斜するようにしているが、冷媒流入部１６１が下側に
設けられると言う意味は、当然のことながら、後席側蒸
発器１６が冷凍サイクル装置Ｒ、あるいは後席側空調ユ
ニット１８に搭載された姿勢において、天地方向の下側
になるように設けると言う意味である。

【００２３】次に、上記構成に基づく本実施形態の作動
を説明する。夏期において、前席側空調ユニット１７に
より車室内の冷房作用を行うときには、前席側空調ユニ
ット１７の図示しない前席側操作パネルのスイッチ操作
により、圧縮機１０の電磁クラッチに通電されて圧縮機
１０が作動する。そして、前席側空調ユニット１７の送
風機１９が作動し、この送風機１９の送風空気が前席側
蒸発器１５にて冷却されて冷風となり、車室内前席側へ
吹き出して、車室内の冷房を行う。

【００２４】このように、前席側空調ユニット１７が車
室内の冷房作用を行っているときに、更に、車室内後席
側も冷房するときは、図示しない後席側操作パネルのス
イッチ操作により、後席側空調ユニット１８の送風機２
０が作動する。この送風機２０の送風空気によって後席
側蒸発器１６に熱負荷が与えられ、後席側膨張弁１４が
開き、後席側蒸発器１６にも冷媒が流入し、冷媒の蒸発
潜熱が送風機２０の送風空気から吸熱されて、送風空気
は冷風となり、この冷風が車室内後席側へ吹き出して後
席側を冷房する。

【００２５】ところで、前後の両空調ユニット１７、１
８を上記のように同時運転しているときは、前後の両膨
張弁１３、１４がそれぞれ前後の両蒸発器１５、１６の
熱負荷に対応した弁開度に調整され、その熱負荷に対応
した流量の冷媒を常時、各蒸発器１５、１６の流路を通
過させるので、前後の両空調ユニット１７、１８は所定
の冷房能力で運転される。

【００２６】しかし、前席側のみに乗員が搭乗し、後席
側には乗員が搭乗していないときは、前席側操作パネル
または後席側操作パネルでのスイッチ操作により後席側
の送風機２０を停止する。これにより、後席側空調ユニ
ット１８には空調空気が送風されず、後席側空調ユニッ
ト１８の空調作用が停止状態となるので、前席側空調ユ
ニット１７のみの単独運転状態となる。

【００２７】この前席側単独運転時には、後席側空調ユ
ニット１８において、後席側蒸発器１６の出口側冷媒の
温度変化に応じて、後席側膨張弁１４が微小開閉を繰り
返すことにより、冷媒が後席側蒸発器１６内に流入して
いく。仮に冷媒流入部１６１が後席側蒸発器１６の上側
に設けられていると、後席側蒸発器１６はあたかも１つ
のタンクのように見なされ冷媒が満たされていくことに
なる。すると、前席側蒸発器１５の冷媒循環量が不足し
て冷房性能が低下する虞がある。

【００２８】しかしながら、本発明によれば、冷媒流入
部１６１の設定位置を考慮しており、冷媒（液冷媒）
は、後席側蒸発器１６の下側から流入するので、図５に
示すように、流入した冷媒液面高さ分の圧力Ｐｈと後席
側膨張弁１４側の微小圧力Ｐｂとがバランスすると、そ
れ以上の冷媒の流入が阻止され、後席側蒸発器１６内に
冷媒が満たされることがない。よって、前席側蒸発器１
５への冷媒循環量低下が抑制され、冷房能力低下を防止
できる。

【００２９】また、付随的に、冷媒中の圧縮機用潤滑油
が冷媒と共に後席側蒸発器１６内に滞留することを抑制
できるので、圧縮機１０の耐久寿命低下も防止すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における実施形態を示す冷凍サイクル装
置全体の模式図である。

【図２】図１における後席側蒸発器の外観を示す斜視図
である。

【図３】図２における後席側蒸発器内の冷媒流れを示す
モデル図である。

【図４】後席側空調ユニット内における後席側蒸発器の
搭載姿勢を示す側面図である。

【図５】後席側蒸発器内の圧力バランスを示すモデル図
である。

【符号の説明】

Ｒ 冷凍サイクル装置 １４ 後席側膨張弁（温度式膨張弁） １５ 前席側蒸発器（主蒸発器） １６ 後席側蒸発器（副蒸発器） １６１ 冷媒流入部 １７ 前席側空調ユニット １８ 後席側空調ユニット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主蒸発器（１５）に対して、副蒸発器
   （１６）が並列に接続される冷凍サイクル装置におい
   て、 前記副蒸発器（１６）に流入する冷媒を膨張させる膨張
   弁（１４）は、前記副蒸発器（１６）の出口冷媒の過熱
   度に応じて開閉する温度式膨張弁（１４）としており、 前記副蒸発器（１６）の冷媒流入部（１６１）は、この
   副蒸発器（１６）の下側に設けられるようにしたことを
   特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 【請求項２】 車室内の前席側および後席側を空調する
   複数の空調ユニット（１７、１８）と、 請求項１に記載の冷凍サイクル装置（Ｒ）とを備え、 前記前席側の空調ユニット（１７）内には、前記冷凍サ
   イクル装置（Ｒ）の前記主蒸発器（１５）が配置され、 前記後席側の空調ユニット（１８）内には、前記冷凍サ
   イクル装置（Ｒ）の前記副蒸発器（１６）および前記温
   度式膨張弁（１４）が配置されるようにしたことを特徴
   とする車両用空調装置。