JP2004028461A - 空調装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】圧縮機の吸入圧により背圧室71g、71hの圧力を低下させて蒸発器の冷媒入口側及び冷媒出口側を開き、圧縮機の停止時には第1コイルバネ76及び第2コイルバネ77により機械的に蒸発器40の冷媒入口側及び冷媒出口側を閉じる。これにより、安価な手段にて冷媒漏れを最小限に止めることができる。また、圧縮機が停止している間は、蒸発器の冷媒入口側及び冷媒出口側が閉じられるので、夜間駐車時等の長時間に亘ってイグニッションスイッチが遮断されて冷媒漏れセンサ及びECUに電力の供給がないときに、冷媒漏れが発生しても、多量の冷媒が室内に充満してしまうことを確実に防止できる。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調装置及び空調装置用の冷媒通路開閉弁に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
蒸気圧縮式冷凍機を利用した空調装置において、室内に吹き出す空気と熱交換する室内熱交換器で冷媒漏れが発生すると、漏れ出した冷媒を室内に居る人間が多量に吸引してしまうおそれがある。特に、冷媒としてプロパンガス等の可燃性ガスや二酸化炭素等を採用している場合には、人体に悪影響を及ぼすおそれがある。
【0003】
この冷媒漏れ対策として、室内熱交換器の冷媒入口側に電磁弁を設け、室内に配置した冷媒センサにより冷媒漏れを検出したときには、電磁弁を閉じて冷媒漏れを最小限に抑えるといった手段が考えられるが、この手段では、電磁弁及び電磁弁を制御する制御回路を必要とするので、空調装置の製造原価が大幅に上昇するおそれが高い。
【0004】
本発明は、上記点に鑑み、第1には、従来と異なる新規な空調装置を提供し、第2には、安価な手段にて冷媒漏れを最小限に止めることを目的とする。
【0005】
【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、請求項1に記載の発明では、冷媒を吸入圧縮する圧縮機(10)と、冷媒と室外空気とを熱交換する室外熱交換器(20)と、高圧冷媒を減圧膨脹させる減圧手段(30)と、冷媒と室内に吹き出す空気とを熱交換する室内熱交換器(40)と、室内熱交換器(40)の冷媒入口側の冷媒通路を開閉する入口側開閉弁(71a、71b、72、73、71e、71g)と、室内熱交換器(40)の冷媒出口側の冷媒通路を開閉する出口側開閉弁(71c、71d、74、75、71f、71h)とを有し、両開閉弁(71a、71b、72、73、71e、71g、71c、71d、74、75、71f、71h)は、圧縮機(10)により生成される圧力により冷媒通路を開き、圧縮機(10)が停止したときには、弾性手段(76、77)の弾性力により冷媒通路(72、74)を閉じることを特徴とする。
【0006】
これにより、機械的に室内熱交換器(40)の冷媒入口側及び冷媒出口側が閉じられるので、「従来の技術及び発明が解決しようとする課題」の欄で延べた手段に比べて、安価な手段にて冷媒漏れを最小限に止めることができるともに、従来と異なる新規な空調装置を得ることができる。
【0007】
また、圧縮機(10)が停止している間は、室内熱交換器(40)の冷媒入口側及び冷媒出口側が閉じられるので、長時間に亘って電力の供給がないときに、冷媒漏れが発生しても、多量の冷媒が室内に充満してしまうことを確実に防止できる。
【0008】
請求項2に記載の発明では、両開閉弁(71a、71b、72、73、71e、71g、71c、71d、74、75、71f、71h)は、圧縮機(10)の吸入圧により冷媒通路(72、74)を開じることを特徴とするものである。
【0009】
請求項3に記載の発明では、入口側開閉弁(71a、71b、72、73、71e、71g)と出口側開閉弁(71c、71d、74、75、71f、71h)とは一体化されていることを特徴とするものである。
【0010】
請求項4に記載の発明では、冷媒を吸入圧縮する圧縮機(10)と、冷媒と室外空気とを熱交換する室外熱交換器(20)と、高圧冷媒を減圧膨脹させる減圧手段(30)と、冷媒と室内に吹き出す空気とを熱交換する室内熱交換器(40)とを有し、室内熱交換器(40)の冷媒入口側及び冷媒出口側の冷媒通路を開閉する開閉弁であって、冷媒通路(72、74)を開閉する弁体(73、75)と、冷媒通路(72、74)を閉じる向きの弾性力を弁体(73、75)に作用させる弾性手段(76、77)と、弁体(73、75)共に圧縮機(10)の吸入側に連通する背圧室(71g、71h)を構成するバルブボディ(71)とを有し背圧室(71g、71h)の体積が縮小する向きに弁体(73、75)が変位したときに、冷媒通路(72、74)が開くように構成されていることを特徴とする。
【0011】
これにより、機械的に室内熱交換器(40)の冷媒入口側及び冷媒出口側が閉じられるので、「従来の技術及び発明が解決しようとする課題」の欄で延べた手段に比べて、安価な手段にて冷媒漏れを最小限に止めることが可能となる。
【0012】
また、圧縮機(10)が停止している間は、室内熱交換器(40)の冷媒入口側及び冷媒出口側が閉じられるので、長時間に亘って電力の供給がないときに、冷媒漏れが発生しても、多量の冷媒が室内に充満してしまうことを確実に防止でき得る。
【0013】
因みに、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【0014】
【発明の実施の形態】
本実施形態は、本発明に係る空調装置を車両用空調装置に適用したものであって、図1は本実施形態に係る空調装置の模式図である。
【0015】
圧縮機10は電磁クラッチ11を介して走行用駆動源をなすエンジンから動力を得て冷媒を吸入圧縮するものであり、放熱器20は室外空気と圧縮機10から吐出した高圧冷媒とを熱交換して冷媒を冷却する室外熱交換器である。
【0016】
膨脹弁30は高圧冷媒を減圧膨脹させる減圧手段であり、この膨脹弁30は、蒸気圧縮式冷凍機の成績係数を高く維持すべく、高圧側冷媒温度(本実施形態では、放熱器20出口側での冷媒温度)に基づいて高圧側の冷媒圧力、つまり絞り開度を制御している。
【0017】
そして、本実施形態では、冷媒として二酸化炭素を用いているため、夏場等の空調負荷が大きいときには、高圧の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以上まで上昇させて必要な冷房能力を確保し、春や秋等の空調負荷が小さいときには、高圧の冷媒圧力を冷媒の臨界圧力以下としている。
【0018】
蒸発器40は車室内に搭載された空調ケーシング80に収納されて室内に吹き出す空気と膨脹弁30にて減圧された低圧冷媒とを熱交換させて液相冷媒を蒸発させることにより室内に吹き出す空気を冷却する室内熱交換器である。
【0019】
アキュムレータ50は蒸発器40から流出した冷媒を液相冷媒と気相冷媒とに分離して余剰冷媒を液相冷媒として蓄えるとともに、気相冷媒を圧縮機10の吸入側に供給する気液分離器であり、内部熱交換器60は、膨脹弁30にて減圧される前の高圧冷媒と圧縮機10に吸引される低圧冷媒とを熱交換する熱交換器である。
【0020】
また、安全弁70は、圧縮機10が停止しているときに、蒸発器40の冷媒入口側及び冷媒出口側を閉じて蒸発器40を密閉状態とする機械式の冷媒通路開閉弁である。なお、安全弁70の詳細は、後述する。
【0021】
なお、送風機81は、室内に向けて空調用の空気を送風する送風手段であり、、この送風機81の空気流れ上流側には、室内空気を送風機81にする場合と室外空気を送風機81に導入する場合とを切り換える内外気切替装置が設けられている。
【0022】
また、空調ケーシング80内のうち蒸発器40の近傍には、冷媒を検出する冷媒漏れセンサ91が設けられており、電子制御装置(ECU)90は、冷媒漏れセンサ91が冷媒を検出したときには、電磁クラッチ11への通電を遮断して圧縮機10を停止させる。
【0023】
因みに、本実施形態では、冷媒として二酸化炭素を使用しているので、冷媒漏れセンサ91及びECU90は、空気中の二酸化炭素を直接に検出して二酸化炭素濃度が所定濃度以上となったときに冷媒が漏れ出たものとみなしている。
【0024】
次に、安全弁70について述べる。
【0025】
図2(a)は蒸発器40の冷媒入口側及び冷媒出口側を閉じている状態を示すもので、図2(b)は蒸発器40の冷媒入口側及び冷媒出口側を開いている状態を示すものである。
【0026】
バルブボディ71には、膨脹弁30の冷媒出口側に接続される第1流入ポート71a、蒸発器40の冷媒入口側に接続される第1流出ポート71b、蒸発器40の冷媒流出側に接続される第2流入ポート71c、及びアキュムレータ50の冷媒入口側に接続される第2流出ポート71dが形成されている。
【0027】
なお、バルブボディ71は樹脂等の熱伝導率の低い材質で構成することがが好ましいが、樹脂では必要な強度を確保することが困難な場合には金属製としてもよい。
【0028】
そして、第1流入ポート71aと第1流出ポート71bとを繋ぐ冷媒通路72には、この冷媒通路72を開閉する第1弁体73が設けられ、第2流入ポート71cと第2流出ポート71dとを繋ぐ冷媒通路74には、この冷媒通路74を開閉する第2弁体75が設けられている。
【0029】
なお、第1弁体73は、軸方向端部に円錐テーパ状のテーパ部73aが形成された円柱状のものであり、第2弁体75は、軸方向端部に円錐テーパ状のテーパ部75aが形成された角柱状のものである(図3参照)。
【0030】
また、バルブボディ71には、第1弁体73が摺動可能に収納された第1シリンダ部71e、及び第2弁体75が摺動可能に収納された第2シリンダ部71fが形成されており、両シリンダ部71e、71fは断面が円形に形成されて円柱状の空間である。
【0031】
そして、第1シリンダ部71eのうちテーパ部73aの反対側には、冷媒通路72を閉じる向きの弾性力を第1弁体73に作用させる第1コイルバネ76が収納され、同様に、第2シリンダ部71fのうちテーパ部75aの反対側には、冷媒通路74を閉じる向きの弾性力を第2弁体75に作用させる第2コイルバネ77が収納されている。
【0032】
なお、第1キャップ76aは第1コイルバネ76の初期加重を調節するとともに、第1シリンダ部71eを閉塞するネジ式の蓋であり、第2キャップ77aは第2コイルバネ77の初期加重を調節するとともに、第2シリンダ部71fを閉塞するネジ式の蓋である。
【0033】
また、第2シリンダ部71fのうち第2コイルバネ77が収納された第2背圧室71hは第2流出ポート71d、つまり圧縮機10の吸入側に連通し、第1シリンダ部71eのうち第1コイルバネ76が収納された第1背圧室71gは、連通路71jを介して第2背圧室71hに連通することにより圧縮機10の吸入側に連通している。
【0034】
なお、本実施形態では、第1流入ポート71a、第1流出ポート71b、冷媒通路72、第1弁体73、第1シリンダ部71e及び第1背圧室71g等が特許請求の範囲に記載された入口側開閉弁を構成するものであり、第2流入ポート71c、第2流出ポート71d、冷媒通路74、第2弁体75、第2シリンダ部71f及び第2背圧室71h等が特許請求の範囲に記載された出口側開閉弁を構成するものである。
【0035】
次に、安全弁70の作動を述べる。
【0036】
第1背圧室71g及び第2背圧室71hに圧縮機10の吸入圧が作用していないとき、つまり圧縮機10が停止しているときには、第1コイルバネ76の弾性力により蒸発器40の冷媒入口側が閉じられ、第2コイルバネ77の弾性力により蒸発器40の冷媒出口側が閉じられる。
【0037】
また、第1背圧室71g及び第2背圧室71hに圧縮機10の吸入圧が作用しているとき、つまり圧縮機10が稼動しているときには、吸入圧により両背圧室71g、71h内の圧力が低下して両背圧室71g、71hの体積が縮小する向きに弁体73、75が変位するため、蒸発器40の冷媒入口側及び冷媒出口側が開く。
【0038】
なお、冷媒通路74、つまり蒸発器40の冷媒出口側は、第2弁体75と第2シリンダ部71fとの間を冷媒が流れる。
【0039】
次に、空調装置の概略作動を述べる。
【0040】
圧縮機10が起動すると、蒸発器40の冷媒入口側及び冷媒出口側が開き、冷媒が圧縮機10→放熱器20→内部熱交換器60→膨脹弁30→蒸発器40→アキュムレータ50…内部熱交換器60→圧縮機10の順に循環する。したがって、蒸発器40で室内に吹き出す空気を冷却した冷媒は、その吸熱した熱を放熱器20にて室外空気中に放熱する。
【0041】
空調装置の始動スイッチを遮断した場合、又は空調装置の始動スイッチを投入した状態で冷媒漏れセンサ91が冷媒を検出したときには、電磁クラッチ11への通電を遮断して圧縮機10を停止させ、蒸発器40の冷媒入口側及び冷媒出口側を閉じる。
【0042】
次に、本実施の作用効果を述べる。
【0043】
本実施形態によれば、圧縮機10が停止すると、第1コイルバネ76及び第2コイルバネ77により機械的に蒸発器40の冷媒入口側及び冷媒出口側が閉じられるので、「従来の技術及び発明が解決しようとする課題」の欄で延べた手段に比べて、安価な手段にて冷媒漏れを最小限に止めることができる。
【0044】
また、圧縮機10が停止している間は、蒸発器40の冷媒入口側及び冷媒出口側が閉じられるので、夜間駐車時等の長時間に亘ってイグニッションスイッチが遮断されて冷媒漏れセンサ91及びECU90に電力の供給がないときに、冷媒漏れが発生しても、多量の冷媒が室内に充満してしまうことを確実に防止できる。
【0045】
(その他の実施形態)
上述の実施形態では、冷媒を二酸化炭素としたが本発明はこれに限定されるものではなく、プロパンガス等の可燃性ガスを冷媒として採用してもよい、なお、この場合は、高圧側冷媒圧力を臨界圧力以上とする必要はない。
【0046】
また、上述の実施形態では、減圧手段として、冷媒を単純に減圧するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば冷媒を等エンタルピ的に減圧する膨脹機やエジェクタのノズルであってもよい。
【0047】
また、上述の実施形態では、圧縮機10の吸入圧を利用して安全弁70を開いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、圧縮機10の吐出圧を利用して安全弁70を開いてもよい。
【0048】
また、上述の実施形態では、蒸発器40の冷媒入口がを開閉する入口側開閉弁と、蒸発器40の冷媒出口側を開閉する出口側開閉弁とを一体化していたが、本発明はこれに限定されるものではなく、両開閉弁を別体としてもよい。
【0049】
また、上述の実施形態では、内部熱交換器60を備えていたが、内部熱交換器60を廃止してもよい。
【0050】
また、上述の実施形態では、第2弁体75を角柱状として、冷媒を第2弁体75と第2シリンダ部71fとの間に流したが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えば図4に示すように、第2背圧室71hに圧縮機10吸入圧を導く専用のポート71kを設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態に係る空調装置の模式図である。
【図2】本発明の実施形態に係る安全弁の説明図である。
【図3】本発明の実施形態に係る安全弁の弁体の斜視図である。
【図4】本発明のその他実施形態に係る安全弁の説明図である。
【符号の説明】
70…安全弁、71…バルブボディ、71g、71h…背圧室、
73、75…弁体、76、77…コイルバネ。
Claims (4)
- 冷媒を吸入圧縮する圧縮機(10)と、
冷媒と室外空気とを熱交換する室外熱交換器(20)と、
高圧冷媒を減圧膨脹させる減圧手段(30)と、
冷媒と室内に吹き出す空気とを熱交換する室内熱交換器(40)と、
前記室内熱交換器(40)の冷媒入口側の冷媒通路を開閉する入口側開閉弁(71a、71b、72、73、71e、71g)と、
前記室内熱交換器(40)の冷媒出口側の冷媒通路を開閉する出口側開閉弁(71c、71d、74、75、71f、71h)とを有し、
前記両開閉弁(71a、71b、72、73、71e、71g、71c、71d、74、75、71f、71h)は、前記圧縮機(10)により生成される圧力により前記冷媒通路を開き、前記圧縮機(10)が停止したときには、弾性手段(76、77)の弾性力により前記冷媒通路(72、74)を閉じることを特徴とする空調装置。 - 前記両開閉弁(71a、71b、72、73、71e、71g、71c、71d、74、75、71f、71h)は、前記圧縮機(10)の吸入圧により前記冷媒通路(72、74)を開じることを特徴とする請求項1に記載の空調装置。
- 前記入口側開閉弁(71a、71b、72、73、71e、71g)と前記出口側開閉弁(71c、71d、74、75、71f、71h)とは一体化されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の空調装置。
- 冷媒を吸入圧縮する圧縮機(10)と、
冷媒と室外空気とを熱交換する室外熱交換器(20)と、
高圧冷媒を減圧膨脹させる減圧手段(30)と、
冷媒と室内に吹き出す空気とを熱交換する室内熱交換器(40)とを有し、
前記室内熱交換器(40)の冷媒入口側及び冷媒出口側の冷媒通路を開閉する開閉弁であって、
前記冷媒通路(72、74)を開閉する弁体(73、75)と、
前記冷媒通路(72、74)を閉じる向きの弾性力を前記弁体(73、75)に作用させる弾性手段(76、77)と、
前記弁体(73、75)共に前記圧縮機(10)の吸入側に連通する背圧室(71g、71h)を構成するバルブボディ(71)とを有し
前記背圧室(71g、71h)の体積が縮小する向きに前記弁体(73、75)が変位したときに、前記前記冷媒通路(72、74)が開くように構成されていることを特徴とする空調装置用の冷媒通路開閉弁。
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