JP2020008203A - Integrated valve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍サイクル装置に適用される統合弁に関する。 The present invention relates to an integrated valve applied to a refrigeration cycle device.
特許文献1には、複数の弁と、これらの弁を駆動させるアクチュエータと、を備える冷凍サイクル装置用の統合弁が記載されている。 Patent Literature 1 describes an integrated valve for a refrigeration cycle device including a plurality of valves and an actuator that drives these valves.
複数の弁のうち、第1弁は、室外熱交換器へ流入させる冷媒の圧力を調整する固定絞り付きの弁である。そして、特許文献1の統合弁では、第1弁が閉じられている際には、圧縮機から吐出された高圧冷媒を固定絞りにて減圧させて室外熱交換器側へ流出させる。一方、第1弁が開かれている際には、高圧冷媒を固定絞りにて減圧することなく室外熱交換器側へ流出させる。 The first valve among the plurality of valves is a valve with a fixed throttle that adjusts the pressure of the refrigerant flowing into the outdoor heat exchanger. In the integrated valve of Patent Document 1, when the first valve is closed, the high-pressure refrigerant discharged from the compressor is depressurized by the fixed throttle and flows out to the outdoor heat exchanger. On the other hand, when the first valve is open, the high-pressure refrigerant flows out to the outdoor heat exchanger without being depressurized by the fixed throttle.
また、アクチュエータは、モータ、及びモータの回転を減速させる複数のギアを有している。更に、アクチュエータは、第1弁よりも冷媒流れ上流側に配置されている。 The actuator has a motor and a plurality of gears for reducing the rotation of the motor. Further, the actuator is disposed upstream of the first valve in the refrigerant flow.
ところで、本発明者等の検討によれば、特許文献1の統合弁を冷凍サイクル装置に適用して作動させると、統合弁の耐久寿命が悪化する傾向があった。そこで、本発明者らが、その原因に調査したところ、アクチュエータが第1弁の冷媒流れ上流側に配置されていることが原因であると判った。 By the way, according to the study of the present inventors, when the integrated valve of Patent Document 1 is applied to a refrigeration cycle apparatus and operated, the durability life of the integrated valve tends to be deteriorated. Then, when the present inventors investigated the cause, it was found that the cause was that the actuator was arranged on the upstream side of the refrigerant flow of the first valve.
その理由は、第1弁が絞りとして減圧効果を発揮している際には、第1弁の上流側の冷媒が、放熱用の熱交換器にて凝縮した高圧液相冷媒となるからである。 The reason is that when the first valve is exerting a pressure reducing effect as a throttle, the refrigerant on the upstream side of the first valve becomes a high-pressure liquid-phase refrigerant condensed in the heat exchanger for heat radiation. .
より詳細には、高圧液相冷媒がアクチュエータの内部に侵入して充満する。この状態で第1弁が開くと、高圧液相冷媒がアクチュエータ内部で減圧沸騰しながら、第1弁の下流側へ勢いよく流出してしまう。その結果、アクチュエータの複数のギア等の摺動部に塗布されたグリスが持ち去られることで、アクチュエータの摺動部の潤滑不足が生じてしまい、統合弁の耐久寿命に悪影響を与えていた。 More specifically, the high-pressure liquid-phase refrigerant enters and fills the inside of the actuator. When the first valve is opened in this state, the high-pressure liquid-phase refrigerant flows out to the downstream side of the first valve while being depressurized and boiled inside the actuator. As a result, the grease applied to the sliding parts of the plurality of gears and the like of the actuator is taken away, resulting in insufficient lubrication of the sliding parts of the actuator, which adversely affects the durability life of the integrated valve.
本発明は、耐久寿命を向上させた統合弁を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an integrated valve having improved durability life.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の統合弁は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機(11)、圧縮機から吐出された冷媒を凝縮させる凝縮部(12)と、冷媒と外気とを熱交換させる室外熱交換部(16a)を有する冷凍サイクル装置(10)に適用される統合弁であって、
凝縮部から流出した冷媒を流入させる高圧入口(51a)、高圧入口から流入した冷媒を流通させる冷媒流路(55c)と、冷媒流路を流通した冷媒を室外熱交換部の入口側へ流出させる熱交換部側出口(51b)が形成されたボデー部(55)と、冷媒流路の絞り開度を調整する弁体(57)と、弁体を駆動させるアクチュエータ(59)と、を有し、アクチュエータの摺動部(59b)には、摺動部を潤滑するグリスが塗布されており、摺動部は、冷媒流路の弁体よりも下流側に配置されている。
In order to achieve the above object, an integrated valve according to claim 1 includes a compressor (11) for compressing and discharging a refrigerant, a condensing unit (12) for condensing the refrigerant discharged from the compressor, and a refrigerant. An integrated valve applied to a refrigeration cycle apparatus (10) having an outdoor heat exchange section (16a) for exchanging heat with outside air,
A high-pressure inlet (51a) through which the refrigerant flowing out of the condensing section flows, a refrigerant flow path (55c) through which the refrigerant flowing through the high-pressure inlet flows, and a refrigerant flowing through the refrigerant flow path flows out to the inlet side of the outdoor heat exchange section. It has a body part (55) in which a heat exchange part side outlet (51b) is formed, a valve element (57) for adjusting the throttle opening of the refrigerant flow path, and an actuator (59) for driving the valve element. The sliding portion (59b) of the actuator is coated with grease for lubricating the sliding portion, and the sliding portion is disposed downstream of the valve body in the refrigerant flow path.
これによれば、アクチュエータの摺動部は、冷媒流路の弁体よりも下流側に配置されているので、弁体が冷媒流路の開度を縮小させている際に、アクチュエータの摺動部側への液相冷媒の侵入が抑制され、アクチュエータの摺動部に塗布されたグリスの流出を抑制することができる。この結果、アクチュエータの耐久寿命を向上させることができ、ひいては、統合弁の耐久寿命を向上させることができる。 According to this, since the sliding portion of the actuator is disposed downstream of the valve body in the refrigerant flow path, when the valve body reduces the opening degree of the refrigerant flow path, the sliding of the actuator moves. The entry of the liquid-phase refrigerant into the part side is suppressed, and the outflow of grease applied to the sliding part of the actuator can be suppressed. As a result, the durable life of the actuator can be improved, and the durable life of the integrated valve can be improved.
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した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。 Note that the reference numerals in parentheses of each means described in this section and in the claims are examples showing the correspondence with specific means described in the embodiments described later.
以下、図面を用いて、本発明に係る統合弁50の一実施形態について説明する。本実施形態の統合弁50は、車両に搭載された車両用空調装置1において、車室内へ送風される送風空気の温度を調整する冷凍サイクル装置10に適用される。
Hereinafter, an embodiment of the integrated
図1に示すように、車両用空調装置1は、冷凍サイクル装置10、室内空調ユニット30、高温側冷却水回路40、及び制御部100等を有している。
As shown in FIG. 1, the vehicle air conditioner 1 includes a
車両用空調装置1は、ハイブリッド自動車や電気自動車等の車両に搭載される。ハイブリッド自動車は、内燃機関及びモータージェネレータから出力された駆動力によって走行する車両である。電気自動車は、モータージェネレータから出力された駆動力によって走行する車両である。 The vehicle air conditioner 1 is mounted on a vehicle such as a hybrid vehicle or an electric vehicle. A hybrid vehicle is a vehicle that runs with the driving force output from an internal combustion engine and a motor generator. An electric vehicle is a vehicle that runs with the driving force output from a motor generator.
車両用空調装置1は、車室内の空調を行う空調運転モードとして、冷房モード及び暖房モードの運転を行うことができる。冷房モードは、温度調整対象物である送風空気を冷却して車室内へ吹き出す運転モードである。暖房モードは、送風空気を加熱して車室内へ吹き出す運転モードである。 The vehicle air conditioner 1 can perform operations in a cooling mode and a heating mode as an air conditioning operation mode for performing air conditioning in a vehicle cabin. The cooling mode is an operation mode in which the air to be temperature-controlled is cooled and blown into the vehicle interior. The heating mode is an operation mode in which the blown air is heated and blown into the vehicle interior.
冷凍サイクル装置10は、送風空気の温度調整を行うものである。冷凍サイクル装置10は、冷房モードの冷媒回路、及び暖房モードの冷媒回路を切り替え可能に構成されている。
The
冷凍サイクル装置10では、冷媒としてHFC系冷媒(具体的には、R134a)を採用しており、高圧側冷媒圧力Pdが冷媒の臨界圧力を超えない蒸気圧縮式の亜臨界冷凍サイクルを構成している。もちろん、冷媒としてHFO系冷媒(例えば、R1234yf)等を採用してもよい。更に、冷媒には圧縮機11を潤滑するための冷凍機油が混入されている。冷凍機油は、液相冷媒に相溶性を有するPAGオイル(ポリアルキレングリコールオイル)であり、冷凍機油の一部は冷媒とともにサイクルを循環している。
The
冷凍サイクル装置10は、圧縮機11、水−冷媒熱交換器12、貯液部13、第1減圧部51、室外熱交換器16、流路切替部52、受液部53a、第2減圧部17、及び室内蒸発器18を有している。
The
圧縮機11は、冷媒を圧縮して、高圧冷媒として吐出する。圧縮機11は、吐出容量が固定された固定容量型の圧縮機構を交流モータにて駆動する電動式圧縮機として構成されている。圧縮機構としては、スクロール型圧縮機構、ベーン型圧縮機構等の各種圧縮機構を採用することができる。そして、制御部100が交流モータの回転数を制御することによって、圧縮機構の冷媒吐出能力が変更される。
The
圧縮機11の吐出口には、水−冷媒熱交換器12の冷媒通路12aの入口側が接続されている。水−冷媒熱交換器12は、圧縮機11から吐出された高圧冷媒を流通させる冷媒通路12aと、高温側冷却水回路40を循環する冷却水である冷却水を流通させる水通路12bとを有している。
The inlet of the
水−冷媒熱交換器12は、冷媒通路12aを流通する高圧冷媒を、水通路12bを流通する冷却水と熱交換させて、気相の冷媒を液相の冷媒に凝縮させる凝縮部である。また、水−冷媒熱交換器12は、水通路12bを流通する冷却水を、冷媒通路12aを流通する高圧冷媒と熱交換させて、冷却水を加熱する熱交換器である。
The water-
水−冷媒熱交換器12の冷媒通路12aの出口側には、貯液部13が接続されている。貯液部13は、水−冷媒熱交換器12の冷媒通路12aから流出した冷媒の一部を一時的に貯留する。
The
貯液部13の出口側には、貯液部13から流出した高圧冷媒を、第1減圧部51の冷媒入口側である高圧入口51aに導く第1冷媒通路14aが接続されている。第1冷媒通路14aには、冷媒を冷凍サイクル装置10に充填するための高圧側冷媒充填ポート15aが設けられている。
A first refrigerant passage 14 a that guides the high-pressure refrigerant flowing out of the
第1減圧部51は、少なくとも暖房モード時に、水−冷媒熱交換器12の冷媒通路12aから流出した冷媒を減圧膨張させる第1減圧装置である。第1減圧部51は、絞り開度を全開にすることによって、冷媒減圧作用を殆ど発揮することなく単なる冷媒通路として機能する全開機能を有している。
The
第1減圧部51の出口側である熱交換部側出口51bには、室外熱交換器16の室外熱交換部16aの冷媒入口側が接続されている。
The refrigerant inlet side of the
室外熱交換器16は、室外熱交換部16a及び過冷却部16bを有し、これが一体に構成されたものである。室外熱交換器16は、車両ボンネット内の車両前方側に配置されている。
The outdoor heat exchanger 16 has an outdoor
室外熱交換器16の室外熱交換部16aは、第1減圧部51から流出した冷媒と外気とを熱交換させるものである。室外熱交換部16aは、冷媒の温度及び外気温に応じて、外気から吸熱する吸熱器、又は、外気に放熱する放熱器として機能する。室外熱交換部16aは、冷房モード時に、外気への放熱により冷媒を凝縮させる凝縮器として機能する。また、室外熱交換部16aは、暖房モード時に、外気からの吸熱により冷媒を蒸発させる蒸発器として機能する。
The
室外熱交換部16aの出口側には、流路切替部52の熱交換部側入口52aが接続されている。
A heat exchange
流路切替部52は、熱交換部側入口52a、受液部側出口52b、及び圧縮機側出口52cを有している。流路切替部52は、熱交換部側入口52aから流入した冷媒を、受液部側出口52bと圧縮機側出口52cとのいずれかから流出させる流路を切り替える三方弁である。
The flow
流路切替部52の受液部側出口52bには、受液部53aの冷媒入口側が接続されている。また、流路切替部52の圧縮機側出口52cには、流路切替部52の受液部側出口52bから流出した冷媒を、後述する合流部14eに導く第2冷媒通路14bが接続されている。
The refrigerant inlet side of the
第2冷媒通路14bには、冷媒を冷凍サイクル装置10に充填するための低圧側冷媒充填ポート15bが設けられている。
The second
受液部53aは、室外熱交換部16aから流出した冷媒を液冷媒とガス冷媒に分離する。また、受液部53aは、分離した液相冷媒の一部をサイクル内の余剰冷媒として一時的に蓄える。
The
受液部53aの出口側は、過冷却部16bの入口側が接続されている。過冷却部16bは、冷房モード時に、受液部53aに貯蔵された液冷媒を外気と熱交換させて冷却する熱交換器である。
The outlet side of the
本実施形態では、図1の破線で囲まれた構成機器、即ち、第1減圧部51、流路切替部52、及び受液部53aを、統合弁50として一体に構成している。この統合弁50の具体的な構造については、後述する。
In the present embodiment, the components surrounded by the broken line in FIG. 1, that is, the
過冷却部16bの冷媒出口側は、過冷却部16bから流出した冷媒を、室内蒸発器18の入口側に導く第3冷媒通路14cが接続されている。第3冷媒通路14cには、第2減圧部17が配置されている。
The third
第2減圧部17は、少なくとも冷房モード時に、過冷却部16bから流出して室内蒸発器18へ流入する冷媒を減圧膨張させる第2減圧装置である。本実施形態では、第2減圧部17は、室内蒸発器18の冷媒出口側の冷媒の過熱度が予め定めた範囲となるように、室内蒸発器18に流入する冷媒を機械的機構によって減圧膨張させる温度式膨張弁で構成されている。
The second decompression unit 17 is a second decompression device that decompresses and expands the refrigerant flowing out of the
第2減圧部17の冷媒出口側には、室内蒸発器18の冷媒入口側が接続されている。室内蒸発器18は、少なくとも冷房モード時に、第2減圧部17によって減圧された低圧冷媒を、送風空気との熱交換によって蒸発させるとともに、送風空気を冷却する冷却用熱交換器である。
The refrigerant outlet side of the second pressure reducing section 17 is connected to the refrigerant inlet side of the
室内蒸発器18の冷媒出口側には、室内蒸発器18から流出した冷媒を、圧縮機11の吸入口に導く第4冷媒通路14dが接続されている。第4冷媒通路14dには、第2冷媒通路14bが接続される合流部14eが設けられている。
The refrigerant outlet side of the
次に、図2を用いて、統合弁50の詳細について説明する。図2において、紙面上側を統合弁50の及び統合弁50を構成する部品の一方側、紙面下方側を統合弁50及び統合弁50を構成する部品の他方側とする。そして、紙面上下方向を、統合弁50を構成する部品の軸線方向とする。なお、以下の説明において、便宜的に、一方側を上方側、他方側を下方側とする。
Next, the details of the
図2に示すように、統合弁50は、第1ボデー部55、第2ボデー部53、弁座部材56、弁体57、弁体支持部材58、アクチュエータ59、変位弁60、アクチュエータ用スプリング61、シャフト支持部材62、シャフト63、第1スプリング64、切替弁70、連結部材71、第2スプリング72、当接部材73、及びパイプ74を有している。
As shown in FIG. 2, the
第1ボデー部55、第2ボデー部53、弁座部材56、弁体57、弁体支持部材58、変位弁60、シャフト支持部材62、シャフト63、切替弁70、連結部材71、当接部材73、及びパイプ74は、耐熱性及び耐圧製に優れた金属材料(例えばステンレス鋼)で構成されている。
第1減圧部51は、第1ボデー部55、弁座部材56、及び弁体57によって構成されている。
The first
流路切替部52は、第1ボデー部55、第2ボデー部53、弁座部材56、変位弁60、シャフト支持部材62、シャフト63、第1スプリング64、切替弁70、連結部材71、第2スプリング72、及び当接部材73によって構成されている。
The flow
第1ボデー部55は、略円筒形状である。第1ボデー部55の内部には、冷媒流路を構成する円柱形状の空間である内部空間55aが形成されている。
The
第1ボデー部55の上方には、内部空間55aに連通する高圧入口51a及び熱交換部側出口51bが形成されている。
Above the
第1ボデー部55の下方には、内部空間55aに連通する熱交換部側入口52a及び圧縮機側出口52cが形成されている。
Below the
第1ボデー部55の下方の内部空間55aには、熱交換部側入口52aと連通する弁空間55iが形成されている。第1ボデー部55の下方の内部空間55aには、弁空間55iと圧縮機側出口52cとを接続する第1流路55eが形成されている。
A
第1ボデー部55の第1流路55eの入口には、円環状の第1弁座55fが形成されている。
An annular
第1ボデー部55の下端側の開口部には、第2ボデー部53が取り付けられている。第2ボデー部53は、上下の端部が閉塞された筒状の受液部53aと、受液部53aの上端から上方に突出形成された円筒形状の筒部53bを有している。受液部53aには、液相の冷媒が貯留される。
The
第1ボデー部55には、弁空間55iと後述する第2圧力室55bとを接続する接続流路55jが形成されている。
In the
筒部53bは第1ボデー部55の下端側の開口部に圧入されて、第2ボデー部53が第1ボデー部55に取り付けられる。
The
受液部53aの上面には、受液部側出口52bが形成されている。受液部側出口52bには、受液部53aの底部にまで達するパイプ74が取り付けられている。受液部53aの下部には、過冷却部16bの冷媒流入側に接続する過冷却部側入口53dが形成されている。
On the upper surface of the
筒部53bの内周側には、弁空間55iと受液部側出口52bとを接続する第2流路53eが形成されている。筒部53bの上端部、つまり、第2流路53eの入口には、円環形状の第2弁座53fが形成されている。
A
弁座部材56は、略円筒形状の部材である。弁座部材56は、高圧入口51aから熱交換部側出口51bへ至る冷媒流路55cに配置されている。弁座部材56は、第1ボデー部55の内周面に圧入されて固定されている。弁座部材56の上方側の開口部は、流出口側開口部56aとなっている。流出口側開口部56aは、熱交換部側出口51bに開口している。
The
弁座部材56の下方側の開口部には、円環形状の第1変位弁用弁座56bが下方に突出形成されている。第1変位弁用弁座56bの内径は、弁座部材56の第1変位弁用弁座56b以外の内径よりも小さくなっている。また、第1変位弁用弁座56bの外径は、弁座部材56の第1変位弁用弁座56b以外の外径よりも小さくなっている。
An annular first displacement
弁座部材56の外周面には、弁座部材56の内周側に連通する開口穴56cが形成されている。開口穴56cは、高圧入口51aに連通している。このような構成によって、高圧入口51aから流入した冷媒は、冷媒流路55cに流入し、冷媒流路55cを流通する。
On the outer peripheral surface of the
弁体57は、冷媒流路55cの開度を調整するものである。弁体57は、流出口側開口部56aの上方側に、軸線方向に移動可能に配置されている。弁体57は、上方に形成された円柱形状の軸部57aと、軸部57aの下端に形成された円板形状の弁部57bとから構成されている。
The
弁部57bは、流出口側開口部56aに接離可能に対向して、流出口側開口部56aと熱交換部側出口51bとの間の冷媒流路に配置されている。弁部57bは、上下動することによって、流出口側開口部56aの開口面積を調整する。ここで開口面積とは、冷媒が流れるのに有効な流路断面積である。
The
弁部57bの外径は、流出口側開口部56aの内径よりも大きくなっている。弁部57bの下部には、下方に位置するに従ってより外径が小さくなる円錐台面である当接面57cが形成されている。この当接面57cは、流出口側開口部56aに当接する。
The outer diameter of the
弁体57がその移動範囲の最下端に位置して、当接面57cが流出口側開口部56aに当接すると、高圧入口51aと熱交換部側出口51bとの間の冷媒流路55cが閉塞される。つまり、第1減圧部51が、全閉となる。
When the
一方で、当接面57cが流出口側開口部56aに当接している状態から、弁部57bが上方に僅かに移動すると、流出口側開口部56aと弁部57bとの間に隙間が生じ、冷媒流路55cが絞られる。すると、高圧入口51aから流入した高圧冷媒が、減圧されて、低圧冷媒として、熱交換部側出口51bから流出する。つまり、第1減圧部51が、絞り状態となる。
On the other hand, when the
弁部57bが更に上方に移動すると、流出口側開口部56aが大きく開口し、冷媒流路55cが殆ど絞られない状態となる。つまり、第1減圧部51が、全開となる。第1減圧部51が全開となると、冷媒が殆ど減圧されない状態となる。
When the
このように、弁体57は、上下方向に移動することによって、冷媒を減圧させて高圧入口51aから熱交換部側出口51bへ流す絞り状態と、冷媒を減圧させることなく高圧入口51aから熱交換部側出口51bへ流す開放状態とを切り替えることができる。また、弁体57は、絞り状態のときに、冷媒の流量を調整することができる。
As described above, the
弁体支持部材58は、流出口側開口部56aの上方側の内部空間55aに配置されている。弁体支持部材58は、第1ボデー部55の内周面に圧入されて固定されている。弁体支持部材58の中心部には、支持穴58aが軸線方向に沿って連通形成されている。支持穴58aには、弁体57の軸部57aが挿通されている。このような構造によって、弁体57は、弁体支持部材58によって、軸線方向に移動可能に支持されている。
The valve
支持穴58aの内径は軸部57aの外径よりも僅かに大きくなっていて、支持穴58aの内周面と軸部57aの外周面との間には、所定の隙間が形成されている。このため、弁体57が軸線方向に移動する際の、弁体57と弁体支持部材58との摺動抵抗を低減させることができ、弁体57を駆動するためのアクチュエータ59の駆動力を低減させることができる。
The inner diameter of the
なお、支持穴58aの内周面と軸部57aの外周面との間の隙間は、気液二相の冷媒が通過することが困難な程度に小さい隙間に設定されている。
Note that the gap between the inner peripheral surface of the
アクチュエータ59は、弁体57を軸線方向に駆動させる。本実施形態のアクチュエータ59は、回転運動を直線運動(即ち、スライド運動)に変換して出力する直道型のアクチュエータで構成されている。
The
本実施形態のアクチュエータ59は、電動モータ59a、動力変換機構59b、及びケース59c等を備えている。
The
電動モータ59aは、通電により回転駆動力を発生させる。本実施形態では、電動モータ59aは、制御部100から入力されるパルス信号に応じて回転角度を制御可能なステッピングモータで構成されている。
The
動力変換機構59bは、電動モータ59aの出力軸の回転運動を直動運動に変換して、弁体57を軸線方向に移動させる機構である。本実施形態では、動力変換機構59bは、電動モータ59aの回転運動を減速させる遊星歯車機構(不図示)、遊星歯車機構で減速された電動モータ59aの回転運動を直動運動に変換するネジ機構(不図示)、及びネジ機構によって変換された直動運動が伝達され、軸線方向に移動する移動部材59dを有している。移動部材59dの下部は、弁体57の軸部57aの上部に連結している。このように、弁体57の軸部57aは、流出口側開口部56aの下流側において、アクチュエータ59の移動部材59dに連結されている。
The
遊星歯車機構及びネジ機構からなる動力変換機構59bの摺動部は、グリスが塗布されて潤滑されている。動力変換機構59bの摺動部は、冷媒流路55cの弁体57の弁部57bよりも下流側に配置されている。
The sliding portion of the
ケース59cは、動力変換機構59bを収容している。ケース59cは、底部が上部に形成された有底筒状である。ケース59cの下端は、第1ボデー部55の上部の開口部と連結し、第1ボデー部55との間で液密な空間を形成している。つまり、ケース59cと冷媒流路55cは連通している。
The
アクチュエータ用スプリング61は、移動部材59dと弁体支持部材58との間に圧縮された状態で配置されている。アクチュエータ用スプリング61は、移動部材59dを上方に付勢することによって、動力変換機構59bのネジ機構のバックラッシュを抑制するものである。
The
変位弁60は、円板形状である。変位弁60は、弁座部材56の第1変位弁用弁座56bの下方の内部空間55aに、軸線方向に移動可能に配置されている。変位弁60の外径は、弁座部材56下方側の内部空間55aの内径よりも、僅かに小さくなっている。そして、変位弁60の外周面と弁座部材56下方側の内部空間55aの内周面との間の隙間は、冷媒が通過することが困難な程度に小さい寸法に設定されている。このため、後述する第1圧力室55kから第2圧力室55b側への冷媒の漏洩が抑制される。
The
変位弁60は、高圧入口51aから流入した高圧冷媒と、熱交換部側入口52aから流入した室外器流出冷媒との圧力差に応じて上下方向に変位する。
The
変位弁60の上面には、リング状の第1変位弁シール60aが取り付けられている。第1変位弁シール60aは、第1変位弁用弁座56bと接離し、第1変位弁用弁座56bを閉塞又は開放する。
On the upper surface of the
変位弁60の下面には、リング状の第2変位弁シール60bが取り付けられている。第2変位弁シール60bは、後述する第2変位弁用弁座62dと接離し、第2変位弁用弁座62dを閉塞又は開放する。
On the lower surface of the
第1変位弁シール60a、第2変位弁シール60b、後述する第1切替弁シール70d、及び第2切替弁シール70eは、ゴム弾性を有する弾性材料で構成されている。ここで、本実施形態で用いられる弾性材料は、例えば、エラストマーである。エラストマーとは、ゴム、樹脂系エラストマーを含む材料であり、本実施形態では、水素化ニトリルゴムである。
The first
変位弁60の中央部には、固定穴60cが貫通形成されている。この固定穴60cにシャフト63の上端部が圧入されて、変位弁60がシャフト63の上端部に固定されている。このため、変位弁60とシャフト63は、一体に上下方向に移動する。
A fixing
弁座部材56と変位弁60との間の、内部空間55aは、第1圧力室55kとなっている。つまり、変位弁60の上面は、第1圧力室55kに面している。
An
シャフト支持部材62は、円柱形状の大径部62aと、円柱形状であり大径部62aよりも外径が小さく、大径部62aの上側に同軸に形成された小径部62bとから構成されている。小径部62bは、変位弁60の下面と対向している。
シャフト支持部材62は、変位弁60の下方の内部空間55aに配置されている。大径部62aが内部空間55aの内周面に圧入されて、シャフト支持部材62が第1ボデー部55に固定されている。
The
The
小径部62bの外周側の内部空間55aは、第2圧力室55bとなっている。変位弁60の下面は、第2圧力室55bに面している。つまり、第2圧力室55bは、変位弁60を挟んだ第1圧力室55kと反対側の内部空間55aに形成されている。
The
シャフト支持部材62の中心部には、軸線方向に支持穴62cが貫通形成されている。小径部62bの上端の、支持穴62cの開口部の外周側には、第2変位弁用弁座62dが形成されている。
A
シャフト63は、変位弁60と切替弁70とを連動させるものである。シャフト63は、支持穴62cに挿通されて、軸線方向に移動可能にシャフト支持部材62に支持されている。シャフト63の外径は、支持穴62cの内径よりも僅かに小さくなっている。シャフト63の外周面と支持穴62cの内周面との間には、所定の隙間が形成されている。このため、シャフト63と支持穴62cとの摺動抵抗が小さくなっている。よって、シャフト63、変位弁60、及び切替弁70の軸線方向の移動が阻害されない。
The
変位弁60の下面とシャフト支持部材62の大径部62aの上面との間には、第1スプリング64が配置されている。この第1スプリング64によって、変位弁60及びシャフト63が、第1変位弁用弁座56b側、つまり、上方に付勢されている。
A
シャフト63の中央部には、他の部分と比較して外径が大きい円板状のスプリング当接部63aが形成されている。
At the center of the
切替弁70は、弁空間55i内に配置されている。切替弁70の上面は、第1弁座55fと対向している。切替弁70の下面は、第2弁座53fと対向している。切替弁70の側方には、熱交換部側入口52aが開口している。
The switching
切替弁70は、円板形状の本体部70aと、本体部70aの下面の中央部から下方に突出する有底筒状の当接部70bとから構成されている。本体部70aの中央部には、ネジ穴70cが形成されている。当接部70bによって、ネジ穴70cの下側の開口部は閉塞されている。
The switching
切替弁70の上面には、リング状の第1切替弁シール70dが取り付けられている。第1切替弁シール70dは、第1弁座55fと接離し、第1流路55eを閉塞又は開放する。
On the upper surface of the switching
切替弁70の下面には、リング状の第2切替弁シール70eが取り付けられている。第2切替弁シール70eは、第2弁座53fと接離し、第2流路53eを閉塞又は開放する。
On the lower surface of the switching
連結部材71は略円柱形状である。連結部材71の中央部には、挿通穴71aが形成されている。挿通穴71aの内径は、シャフト63の外径よりも僅かに大きくなっている。挿通穴71aには、シャフト63が挿通している。
The connecting
連結部材71の外周面には、ネジ山71bが形成されている。連結部材71のネジ山71bが切替弁70のネジ穴70cにねじ込まれている。このような構成により、切替弁70が、シャフト63に、軸線方向に移動可能に取り付けられている。
A
シャフト63の下端部には、円環形状の当接部材73が固定されている。図2に示すように、切替弁70及びシャフト63のそれぞれが、その移動範囲の最下端位置にある状態では、当接部材73と連結部材71の下端面とは所定の離間距離だけ離間している。
An
シャフト63の下端部及び当接部材73は、当接部70b内に収容されている。シャフト63の下端は、当接部70bの底部と接離可能となっている。
The lower end portion of the
図2に示すように、弁座部材56の中心線、弁体57の中心線、変位弁60の中心線、シャフト63の中心線、及び切替弁70の中心線は、互いに同軸に配置されている。
As shown in FIG. 2, the center line of the
第2スプリング72は、シャフト63のスプリング当接部63aと連結部材71との間に配置されている。第2スプリング72によって、切替弁70は、第2弁座53f側、つまり、下方に付勢されている。
The
図2に示すように、切替弁70及びシャフト63のそれぞれが、その移動範囲の最下端に位置している状態では、シャフト63の下端は、当接部70bの底部と所定寸法だけ離間している。このため、第2スプリング72によって下方に付勢されている切替弁70は、シャフト63に対して所定寸法だけ上方に移動可能となっている。図2に示すように、シャフト63及び切替弁70のそれぞれが、その移動範囲の最下端に位置している状態では、シャフト63の下端と当接部70bの底部との離間距離は、切替弁70と第1弁座55fとの離間距離よりも小さい寸法に設定されている。
As shown in FIG. 2, in a state where each of the switching
図2に示すように、切替弁70が第2弁座53fに当接している状態から、変位弁60及びシャフト63が上方に移動すると、当接部材73が連結部材71の下端面と当接する。この状態で、変位弁60及びシャフト63が更に上方に移動すると、図3に示すように、切替弁70が上方に移動して、切替弁70が第1弁座55fに当接する。
As shown in FIG. 2, when the switching
一方で、図3に示すように、切替弁70が第1弁座55fに当接している状態から、変位弁60及びシャフト63が下方に移動すると、第2スプリング72の付勢力によって、図2に示すように、切替弁70が下方に移動して、切替弁70が第2弁座53fに当接する。このように、切替弁70は、変位弁60及びシャフト63に連動して上下方向に変位する。
On the other hand, as shown in FIG. 3, when the
第1圧力室55kの圧力から第2圧力室55bの圧力を減算した圧力差が、予め定めた基準圧力差以上となっている場合に、変位弁60は、第1スプリング64の付勢力に抗して、下方に移動して、切替弁70を下方に変位させる(図2の状態)。
When the pressure difference obtained by subtracting the pressure in the
一方で、第1圧力室55kの圧力から第2圧力室55bの圧力を減算した圧力差が、基準圧力差よりも小さくなっている場合に、変位弁60は、第1スプリング64の付勢力によって上方に移動して、切替弁70を上方に変位させる(図3の状態)。
On the other hand, when the pressure difference obtained by subtracting the pressure in the
次に、図1に示す高温側冷却水回路40について説明する。高温側冷却水回路40は、冷却水を循環させる回路である。冷却水としては、エチレングリコールを含む溶液、不凍液等を採用することができる。高温側冷却水回路40には、高温側冷却水ポンプ41、水−冷媒熱交換器12の水通路12b、ヒータコア42が、この並び順に配置されている。
Next, the high-temperature side cooling
高温側冷却水ポンプ41は、冷却水を水−冷媒熱交換器12の水通路12bの入口側へ圧送する水ポンプである。高温側冷却水ポンプ41は、制御部100から出力される制御電圧によって、回転数(すなわち、圧送能力)が制御される電動ポンプである。
The high-temperature side cooling
ヒータコア42は、水−冷媒熱交換器12にて加熱された冷却水と室内蒸発器18を通過した送風空気とを熱交換させて、送風空気を加熱する加熱用熱交換器である。ヒータコア42は、室内空調ユニット30のケーシング31内に配置されている。ヒータコア42の冷却水出口には、高温側冷却水ポンプ41の吸入口側が接続されている。
The
次に、図1に示す室内空調ユニット30について説明する。室内空調ユニット30は、冷凍サイクル装置10によって温度調整された送風空気を空調対象空間である車室内へ吹き出すためのものである。室内空調ユニット30は、車室内最前部の計器盤(インストルメントパネル)の内側に配置されている。室内空調ユニット30は、その外殻を形成するケーシング31内に送風機32、室内蒸発器18、ヒータコア42等を収容することによって構成されている。
Next, the indoor
ケーシング31は、空調対象空間である車室内に送風される送風空気の空気通路を形成する空気通路形成部である。ケーシング31は、ある程度の弾性を有し、強度的にも優れた樹脂(例えば、ポリプロピレン)にて成形されている。ケーシング31内の送風空気流れ最上流側には、ケーシング31内へ内気(空調対象空間内の空気)と外気(空調対象空間外の空気)とを切替導入する内外気切替部としての内外気切替装置33が配置されている。
The
内外気切替装置33の送風空気流れ下流側には、内外気切替装置33を介して吸入した空気を空調対象空間内へ向けて送風する送風機(ブロワ)32が配置されている。この送風機32は、遠心多翼ファン(シロッコファン)を電動モータにて駆動する電動送風機であって、制御部100から出力される制御電圧によって回転数(送風量)が制御される。
A blower (blower) 32 that blows air sucked through the inside / outside
ケーシング31内に形成された空気通路のうち、送風機32の送風空気流れ下流側には室内蒸発器18が配置されている。更に、ケーシング31内に形成された空気通路の室内蒸発器18の下流側は、二股に分岐されていて、ヒータコア通路35と冷風バイパス通路36とが並列に形成されている。
In the air passage formed in the
ヒータコア通路35内には、ヒータコア42が配置されている。つまり、ヒータコア通路35は、ヒータコア42にて冷却水と熱交換する送風空気が流通する流路である。
A
冷風バイパス通路36は、室内蒸発器18を通過した送風空気を、ヒータコア42を迂回させて下流側へ流す通風路である。
The cool
室内蒸発器18の送風空気流れ下流側であって、且つ、ヒータコア42の送風空気流れ上流側には、制御部100から出力された制御信号によって、室内蒸発器18通過後の送風空気のうちヒータコア42を通過させる風量割合を調整するエアミックスドア34が配置されている。エアミックスドア34は、空調対象空間である車室内へ送風される空調風の温度を調整する温度調整部としての機能を果たす。
On the downstream side of the air flow of the
ヒータコア通路35及び冷風バイパス通路36の合流部の下流側のケーシング31内には、混合空間37が形成されている。混合空間37内において、冷媒とヒータコア42にて加熱された送風空気と冷風バイパス通路36を通過して冷媒とヒータコア42にて加熱されていない送風空気とが混合される。
A mixing
更に、ケーシング31の送風空気流れ最下流部には、混合空間37にて混合された送風空気(空調風)を、空調対象空間である車室内へ吹き出すための吹出口が配置されている。
Further, an outlet for blowing out the blast air (air-conditioned air) mixed in the mixing
次に、本実施形態の電気制御部について説明する。なお、図1では、図示の明確化のため、制御部100と各種制御対象機器とを接続する信号線及び電力線、並びに、制御部100とセンサ群とを接続する信号線の図示を省略している。
Next, the electric control unit of the present embodiment will be described. In FIG. 1, for clarity of illustration, illustration of a signal line and a power line that connect the
制御部100は、CPU、ROM及びRAM等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成されている。そして、そのROM内に記憶された空調制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、その出力側に接続された各種制御対象機器11、32、33、34、41、59等の空調制御機器の作動を制御する。
The
制御部100の入力側には、内気温センサ、外気温センサ、日射センサ(いずれも不図示)等の制御用のセンサ群が接続されている。制御部100には、これらのセンサ群の検出信号が入力される。
A control sensor group such as an internal air temperature sensor, an external air temperature sensor, and a solar radiation sensor (all not shown) is connected to an input side of the
内気温センサは、内気温(車室内温度)Trを検出する内気温検出部である。外気温センサは、外気温(車室外温度)Tamを検出する外気温検出部である。日射センサは、車室内へ照射される日射量Asを検出する日射量検出部である。 The internal air temperature sensor is an internal air temperature detecting unit that detects an internal air temperature (vehicle interior temperature) Tr. The outside air temperature sensor is an outside air temperature detection unit that detects an outside air temperature (outside vehicle compartment temperature) Tam. The solar radiation sensor is a solar radiation amount detector that detects the amount of solar radiation As emitted to the vehicle interior.
更に、制御部100の入力側には、車室内前部の計器盤付近に配置された操作部81が接続され、この操作部81に設けられた各種操作スイッチからの操作信号が入力される。
Further, an input section of the
操作部81に設けられた各種操作スイッチとしては、具体的に、空調作動スイッチ、風量設定スイッチ、温度設定スイッチ等がある。空調作動スイッチは、乗員が車室内の空調を行うことを要求するための空調作動要求部である。風量設定スイッチは、乗員が送風機32の風量をマニュアル設定するための風量設定部である。温度設定スイッチは、車室内の設定温度Tsetを設定するための温度設定部である。
Specific examples of various operation switches provided on the
次に、上記構成における本実施形態の車両用空調装置1の作動について説明する。前述の如く、車両用空調装置1は、車室内の空調を行うことができる。車両用空調装置1は、車室内の空調を行う際に、空調運転モードを切り替えることができる。空調運転モードは、予め制御部100に記憶された空調制御プログラムが実行されることによって切り替えられる。
Next, the operation of the vehicle air conditioner 1 of the present embodiment having the above configuration will be described. As described above, the vehicle air conditioner 1 can perform air conditioning of the vehicle interior. The vehicle air conditioner 1 can switch the air conditioning operation mode when performing air conditioning in the vehicle interior. The air conditioning operation mode is switched by executing an air conditioning control program stored in the
この空調制御プログラムは、車両システムが起動している状態で、操作部81の空調作動スイッチが投入(ON)された際に実行される。空調制御プログラムでは、制御用のセンサ群によって検出された検出信号、及び操作部81から出力された操作信号等に基づいて、車室内へ送風される送風空気の目標吹出温度TAOを算出する。
The air-conditioning control program is executed when the air-conditioning operation switch of the
そして、空調制御プログラムでは、目標吹出温度TAO、検出信号等に基づいて、空調運転モードを切り替える。以下に、各空調運転モードの作動を説明する。 In the air conditioning control program, the air conditioning operation mode is switched based on the target outlet temperature TAO, the detection signal, and the like. The operation of each air-conditioning operation mode will be described below.
(a)冷房モード
冷房モードでは、制御部100は、アクチュエータ59に制御信号を出力することにより、弁体57をその移動範囲の最上方位置に移動させて、統合弁50を、図3に示す第1状態にし、圧縮機11を稼働させる。
(A) Cooling Mode In the cooling mode, the
弁体57がその移動範囲の最上方位置に移動されると、流出口側開口部56aが開放され、冷媒流路55cが殆ど絞られていない状態になる。これにより、高圧入口51aから流入した高圧冷媒は、弁座部材56及び弁体57からなる第1減圧部51によって、殆ど減圧されること無く、熱交換部側出口51bから室外熱交換部16aに流入する
室外熱交換部16aによって凝縮された高圧冷媒は、熱交換部側入口52aから弁空間55iに流入する。
When the
弁空間55iと第2圧力室55bは、接続流路55jによって接続されているので、第2圧力室55bは弁空間55iと同じ圧力となる。つまり、第2圧力室55bには、高圧冷媒の圧力が付与される。
Since the
第1圧力室55kは、第1変位弁用弁座56bを介して、冷媒流路55cと連通している。このため、第1圧力室55kには、高圧冷媒の圧力が付与される。
The
このように、第1圧力室55kと第2圧力室55bの両方には、高圧冷媒の圧力が付与され、第1圧力室55kと第2圧力室55bとの間の圧力差が殆ど生じず、この圧力差が基準圧力よりも小さくなる。このため、変位弁60、シャフト63、及び切替弁70は、第1スプリング64の付勢力によって上方に移動する。すると、変位弁60の第1変位弁シール60aが第1変位弁用弁座56bと当接して第1変位弁用弁座56bを閉塞する。このように、第1変位弁用弁座56bが閉塞されるので、冷媒流路55cにある高圧冷媒の第2圧力室55b側への漏洩が防止される。
As described above, the pressure of the high-pressure refrigerant is applied to both the
そして、変位弁60の上方の移動に伴って、切替弁70が上方に移動して、切替弁70が第2弁座53fから離間して、第2流路53eが開放されて、熱交換部側入口52aと受液部側出口52bとが連通した第1連通状態となる。第1連通状態では、受液部側出口52bから受液部53aに高圧の液相冷媒が流出する。
Then, as the
切替弁70の上方の移動により、切替弁70の第1切替弁シール70dが第1弁座55fに当接して、第1流路55eが閉塞される。
The upward movement of the switching
このように、統合弁50が第1状態となっている状態では、第1減圧部51は全開状態となり、流路切替部52においては、熱交換部側入口52aから流入した冷媒が受液部側出口52bから流出する流路が形成される。更に、制御部100は、冷風バイパス通路36が全開となるように、エアミックスドア駆動用の電動アクチュエータの作動を制御する。
As described above, in a state where the
これにより、冷房モードの冷凍サイクル装置10では、図1の白抜き矢印に示すように、圧縮機11→(水−冷媒熱交換器12の水通路12b→第1減圧部51→)室外熱交換部16a→受液部53a→過冷却部16b→第2減圧部17→室内蒸発器18→圧縮機11の順に冷媒を循環させる蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
Thereby, in the
つまり、冷房モードの冷凍サイクル装置10では、室外熱交換器16を放熱器として機能させ、室内蒸発器18を蒸発器として機能させる蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。そして、このサイクル構成で、制御部100は、車室内へ吹き出される送風空気温度TAVが目標吹出温度に近づくように、各種制御対象機器の作動を適宜制御する。
That is, in the
従って、冷房モードでは、室内蒸発器18にて冷却された送風空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の冷房を行うことができる。
Therefore, in the cooling mode, the air in the vehicle compartment can be cooled by blowing the blast air cooled by the
(b)液戻しモード
暖房モードが実行される前に、統合弁50は、過渡的に図4に示す液戻しモードとなる。液戻しモードは、受液部53aに滞留している液冷媒及び冷凍機油が圧縮機11に戻されるモードである。冬期等、冷凍サイクル装置10の温度が低い場合には、受液部53aに液冷媒及び冷凍機油が滞留している。そこで、暖房モードの開始時に、統合弁50が液戻しモードとなることにより、受液部53aに滞留している液冷媒及び冷凍機油が圧縮機11に戻される。
(B) Liquid return mode Before the heating mode is executed, the
制御部100は、図4に示すように、アクチュエータ59は弁体57を下方に移動させて、弁部57bによって流出口側開口部56aの開口面積を減少させて(最大開度の0〜25%)、冷媒流路55cを絞った状態にし、圧縮機11を始動させる。
As shown in FIG. 4, the
圧縮機11の始動時には、圧縮機11による第1流路55e内の流体の吸入によって、第1流路55eの圧力が低下し、第1流路55eの圧力が第2流路53eの圧力より低くなる。すると、第1流路55eと第2流路53eとの圧力差によって、図4に示すように、切替弁70が第2スプリング72の付勢力に抗して上方に移動し、受液部側出口52bが開口し、第2流路53eと第1流路55eとが連通した第3連通状態となる。
When the
この第3連通状態では、受液部53aに滞留している液冷媒及び冷凍機油が、パイプ74、第2流路53e、第1流路55e、圧縮機側出口52c、及び第2冷媒通路14bを介して、圧縮機11に戻される。これにより、冷媒が圧縮機11に戻されて、圧縮機11は冷媒を吐出することができる。また、冷凍機油が冷媒とともに圧縮機11に戻されるので、圧縮機11の摺動部に冷凍機油が供給されて、圧縮機11の摺動部の摩耗が防止される。
In the third communication state, the liquid refrigerant and the refrigerating machine oil staying in the
弁空間55iと第2圧力室55bは、接続流路55jによって接続されているので、第2圧力室55bは弁空間55iと同じ圧力となる。そして、冷媒流路55cが絞られているので、第2圧力室55bの圧力は、第1圧力室55kの圧力よりも小さくなる。つまり、第1圧力室55kの圧力の方が、第2圧力室55bの圧力よりも高くなり、第1圧力室55kと第2圧力室55bとの圧力差が基準圧力以上となり、変位弁60は、第1スプリング64の付勢力に抗して下方に移動する。
Since the
そして、変位弁60の下方への移動に伴って、シャフト63及び切替弁70が下方に移動し、切替弁70が第1弁座55fから離間し、第2流路53eと第1流路55eとが連通した第3連通状態が維持される。
Then, as the
(c)暖房モード
上述した液戻しモードによって、冷媒が圧縮機11に戻され、圧縮機11が冷媒を吐出すると、車両用空調装置1及び統合弁50は暖房モードとなる。
(C) Heating Mode In the above-described liquid return mode, when the refrigerant is returned to the
暖房モードでは、制御部100は、統合弁50を、図2に示す第2状態にする。より詳細には、制御部100は、アクチュエータ59は弁体57を下方に移動させて、弁部57bによって流出口側開口部56aの開口面積を減少させて(最大開度の0〜25%)、冷媒流路55cを絞った状態にする。そして、制御部100は、液戻しモードから引き続いて、圧縮機11の稼働を継続する。
In the heating mode, the
これにより、高圧入口51aから流入した高圧冷媒は、弁座部材56及び弁体57からなる第1減圧部51によって減圧膨張され、低圧冷媒として、流出口側開口部56aから流出する。そして、低圧冷媒は、熱交換部側出口51bから室外熱交換部16aに流入する。
As a result, the high-pressure refrigerant flowing from the high-
制御部100は、アクチュエータ59に制御信号を出力することによって、弁体57の上下方向の位置を調整して、流出口側開口部56aの開口面積を調整し、室外熱交換部16aに流入する低圧冷媒の流量を調整する。
By outputting a control signal to the
室外熱交換部16aによって蒸発された気相の低圧冷媒は、熱交換部側入口52aから弁空間55iに流入する。弁空間55iと第2圧力室55bは、接続流路55jによって接続されているので、第2圧力室55bは弁空間55iと同じ圧力となる。つまり、第2圧力室55bには、低圧冷媒の圧力が付与される。
The gas-phase low-pressure refrigerant evaporated by the outdoor
第1圧力室55kは、第1変位弁用弁座56bを介して、冷媒流路55cと連通している。このため、第1圧力室55kには、高圧冷媒の圧力が付与される。
The
よって、第1圧力室55kの圧力の方が、第2圧力室55bの圧力よりも高くなり、第1圧力室55kと第2圧力室55bとの圧力差が基準圧力以上となり、変位弁60は、第1スプリング64の付勢力に抗して下方に移動する。
Therefore, the pressure in the
すると、変位弁60の第2変位弁シール60bが第2変位弁用弁座62dと当接して第2変位弁用弁座62dを閉塞する。
Then, the second
このように、変位弁60の下方への移動に伴って、シャフト63が下方に移動する。すると、切替弁70が下方に移動して、切替弁70が第1弁座55fから離間して、第1流路55eが開放されて、熱交換部側入口52aと圧縮機側出口52cとが連通した第2連通状態となる。第2連通状態では、低圧冷媒が圧縮機側出口52cから、圧縮機11の吸入側に冷媒が流出する。
Thus, the
切替弁70の下方への移動により、切替弁70の第2切替弁シール70eが第2弁座53fに当接して、第2流路53eが閉塞される。
The downward movement of the switching
統合弁50が第2状態となっている状態では、第1減圧部51は絞り状態となり、流路切替部52においては、熱交換部側入口52aから流入した冷媒が圧縮機側出口52cから流出する流路が形成される。更に、制御部100は、ヒータコア通路35を全開とするように、エアミックスドア駆動用の電動アクチュエータの作動を制御する。
When the
また、制御部100は、予め定めた暖房モード用の基準能力を発揮するように、高温側冷却水ポンプ41の作動を制御する。
Further, the
これにより、暖房モードの冷凍サイクル装置10では、図1の黒塗り矢印に示すように、圧縮機11→水−冷媒熱交換器12→第1減圧部51→室外熱交換部16a→圧縮機11の順に冷媒を循環させる蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。
Thereby, in the
つまり、暖房モードの冷凍サイクル装置10では、水−冷媒熱交換器12を放熱器として機能させ、室外熱交換器16を蒸発器として機能させる蒸気圧縮式の冷凍サイクルが構成される。そして、このサイクル構成で、制御部100は、車室内へ吹き出される送風空気温度TAVが目標吹出温度に近づくように、各種制御対象機器の作動を適宜制御する。
That is, in the
従って、暖房モードでは、ヒータコア42にて加熱された送風空気を車室内へ吹き出すことによって、車室内の暖房を行うことができる。
Therefore, in the heating mode, the inside of the vehicle cabin can be heated by blowing the blast air heated by the
以上の如く、本実施形態の車両用空調装置1では、冷房モードと及び暖房モードとを切り替えて、車室内の快適な空調を実現することができる。 As described above, in the vehicle air conditioner 1 of the present embodiment, comfortable air conditioning in the vehicle compartment can be realized by switching between the cooling mode and the heating mode.
ところで、本実施形態の統合弁50は、アクチュエータ59を有している。更に、アクチュエータ59の動力変換機構59bの摺動部には、グリスが塗布されている。このため、グリスが塗布された摺動部のあるアクチュエータ59に液相冷媒が侵入し、充満してしまうと、冷凍サイクル装置10において暖房モードから冷房モードに切り替わる際に、アクチュエータ59の摺動部に侵入した冷媒が急激に減圧沸騰しながら流出することにより、アクチュエータ59の摺動部に塗布されたグリスは冷媒に持ち去られてしまう。
Incidentally, the
なお、冷凍サイクル装置10において暖房モードから冷房モードに切り替わる一例として以下の場合がある。つまり、冷凍サイクル装置10において暖房運転が実行されている場合において、窓の曇りを取り除くために、一時的に冷凍サイクル装置10を冷房運転させて、除湿した送風空気を窓に送風する場合である。
In addition, in the
そこで、本実施形態の統合弁50では、アクチュエータ59の動力変換機構59bの摺動部を、冷媒流路55cの弁部57bよりも下流側に配置している。
Therefore, in the
これによれば、冷凍サイクル装置10において暖房モード時に、冷媒流路55cが弁体57によって絞られて、アクチュエータ59の動力変換機構59bの摺動部が配置されている冷媒流路55cの弁部57bのよりも下流側は、冷媒流路55cの弁部57bの上流側に比べて低い圧力になる。このため、冷媒流路55cの弁部57bよりも下流側の冷媒は気液二相となり、冷媒流路55cの弁部57bよりも下流側が液相の冷媒で満たされることが無い。この結果、冷媒が、支持穴58aと弁体57の軸部57aとの間から、アクチュエータ59の摺動部側への侵入することが抑制される。よって、冷凍サイクル装置が暖房モードから冷房モードに切り替わったとしても、アクチュエータ59の摺動部に塗布されたグリスの流出が抑制される。従って、アクチュエータ59の耐久寿命を向上させることができ、ひいては、統合弁50の耐久寿命を向上させることができる。
According to this, in the
また、第1ボデー部55には、室外熱交換部16aから流出した冷媒を流入させる熱交換部側入口52a、及び圧縮機11の吸入側へ冷媒を流出させる圧縮機側出口52cが形成されている。そして、第2ボデー部53には、液相冷媒を蓄える受液部53a側へ冷媒を流出させる受液部側出口52bが形成されている。そして、変位弁60は、高圧入口51aから流入した冷媒である高圧冷媒と、熱交換部側入口52aから流入した冷媒である室外器流出冷媒との圧力差に応じて変位する。そして、切替弁70は、変位弁60に連動して変位し、室外器流出冷媒を、圧縮機側出口52c又は受液部側出口52bのいずれかに流出させる。そして、変位弁60は、圧力差が予め定めた基準圧力差以上なっている際に、室外器流出冷媒を圧縮機側出口52cから流出させるように切替弁70を変位させ、更に、圧力差が基準圧力差よりも小さくなっている際に、室外器流出冷媒を受液部側出口52bから流出させるように切替弁70を変位させる。
Further, the
これによれば、単一のアクチュエータ59によって、冷媒流路55cの開度を調整するだけでなく、熱交換部側入口52aから流入した冷媒を圧縮機側出口52c又は受液部側出口52bのいずれかに流出させることができる。つまり、単一のアクチュエータ59によって、第1減圧部51と流路切替部52の両方を駆動することができる。このため、複数のアクチュエータが設けられている構成と比較して、統合弁50を小型化することができ、ひいては、冷凍サイクル装置10を小型化することができる。この結果、冷凍サイクル装置10の車両への搭載性を向上させることができる。
According to this, not only the opening degree of the
また、弁体57と切替弁70とを分離した構成としている。このため、弁体57と切替弁70とが一体であり、アクチュエータ59の駆動力を切替弁70に直接伝達させる構成と比較して、弁体57の位置や、高圧入口51a、熱交換部側出口51b、及び冷媒流路55cの位置の自由度を高めることができる。このため、弁体57の軸部57aやアクチュエータ59の摺動部を冷媒流路55cの弁体57の弁部57bよりも下流側に位置させることができる。このため、暖房モード時に、弁体57の軸部57a及びアクチュエータ59の摺動部を、冷媒流路55cの弁体57の弁部57bよりも上流側よりも確実に低圧にすることができる。この結果、液相冷媒が、支持穴58aと弁体57の軸部57aとの間の隙間から、アクチュエータ59の摺動部へ侵入して充満することを確実に抑制することができる。
Further, the
また、弁座部材56は、冷媒流路55cに配置され、熱交換部側出口51bに開口した流出口側開口部56aが形成され、高圧入口51aから流入した冷媒が流出口側開口部56aに流出する。そして、弁体57は、流出口側開口部56aの開口面積を調整し、流出口側開口部56aの下流側においてアクチュエータ59の移動部材59dと連結している。
Further, the
これによれば、弁体57の軸部57a及びアクチュエータ59の摺動部を流出口側開口部56aの下流側に位置させることができる。このため、暖房モード時に、弁体57の軸部57a及びアクチュエータ59の摺動部を、確実に流出口側開口部56aの上流側よりも低圧にすることができる。この結果、液相冷媒が、支持穴58aと弁体57の軸部57aとの間の隙間から、アクチュエータ59の摺動部へ侵入して充満することを確実に抑制することができる。
According to this, the
また、弁体57の弁部57bを流出口側開口部56aに近接させることにより、冷媒流路55cの開度を確実に調整することができ、冷媒流路55cから流出する冷媒を確実に減圧させることができる。また、弁体57の弁部57bを流出口側開口部56aから離間させることにより、冷媒を殆ど減圧させること無く冷媒流路55cから流出させることができる。
Further, by bringing the
また、内部空間55aの弁座部材56と変位弁60との間には、第1圧力室55kが形成されている。そして、弁座部材56には、高圧入口51aと連通して第1圧力室55kに開口し、変位弁60が接離可能な第1変位弁用弁座56bが形成されている。そして、変位弁60を挟んだ第1圧力室55kと反対側の内部空間55aには、熱交換部側入口52aと連通する第2圧力室55bが形成されている。そして、第1スプリング64によって、変位弁60が弁座部材56側に付勢されている。
A
これによれば、第1圧力室55kに高圧入口51aから流入した高圧冷媒の圧力が付与され、第2圧力室55bに熱交換部側入口52aから流入した冷媒である室外器流出冷媒の圧力が付与される。このため、変位弁60を、高圧入口51aから流入した高圧冷媒と、熱交換部側入口52aから流入した冷媒である室外器流出冷媒との圧力差に応じて確実に変位させることができる。また、第1圧力室55k及び第2圧力室55bに、高圧冷媒の圧力が付与され、第1圧力室55kと第2圧力室55bとの間に殆ど圧力差が無い場合に、第1スプリング64によって、変位弁60を第1変位弁用弁座56b側に変位させることができる。
According to this, the pressure of the high-pressure refrigerant flowing from the high-
また、統合弁50は、変位弁60と切替弁70とを連動させるシャフト63を有している。これによれば、切替弁70を変位弁60に確実に連動させて変位させることができる。
Further, the
また、シャフト支持部材62には、シャフト63を軸線方向に移動可能に支持する支持穴62cが形成されている。これによれば、シャフト63の軸線方向に対する傾きを防止することができる。このため、変位弁60の軸線方向に対する傾きを防止することができ、変位弁60と内部空間55aとの摺動抵抗を低減させることができる。この結果、変位弁60を確実に、軸線方向に変位させることができる。
The
また、弁座部材56の下方側の開口部には、変位弁60が接離可能な第1変位弁用弁座56bが形成されている。これによれば、図3に示すように、冷房モードが実行されている際に、第1スプリング64の作用によって変位弁60が第2変位弁用弁座56bに当接すると、弁座部材56が変位弁60によって閉塞される。このため、冷媒流路55cから第2圧力室55bへの冷媒の漏洩を防止することができる。
In addition, a first displacement
また、ボデー部55には、圧縮機側出口52cと連通し弁空間55iに開口し、切替弁70が接離可能な第1弁座55fが形成されている。そして、ボデー部55には、受液部側出口52bと連通し弁空間55iに開口し、切替弁70が接離可能な第2弁座53fが形成されている。
Further, the
これによれば、切替弁70が第1弁座55f又は第2弁座53fに選択的に当接することにより、熱交換部側入口52aと受液部側出口52bとが連通した第1連通状態と、熱交換部側入口52aと圧縮機側出口52cとが連通した第2連通状態とを確実に切り替えることができる。このため、熱交換部側入口52aに流入した室外器流出冷媒を、圧縮機側出口52c又は受液部側出口52bのいずれか一方に確実に流出させることができる。
According to this, the switching
また、切替弁70は、シャフト63に、軸線方向に移動可能に取り付けられている。これによれば、液戻しモードにおいて、圧縮機11を始動させて、第1流路55eの圧力を第2流路53eの圧力より低くすることにより、図4に示すように、切替弁70を上方に移動させることができる。このため、受液部側出口52bが開口し、第2流路53eと第1流路55eとが連通した第3連通状態にすることができ、受液部53aに滞留している液冷媒及び冷凍機油を圧縮機11に戻すことができる。
The switching
また、第2スプリング72は、切替弁70を第2弁座53f側に付勢する。これによれば、暖房モード時に、切替弁70を第2弁座53fに確実に当接させることができる。このため、熱交換部側入口52aに流入した室外器流出冷媒を、受液部側出口52bから受液部53aに漏洩させること無く、確実に圧縮機側出口52cから圧縮機11に流出させることができる。
Further, the
また、切替弁70には、シャフト63の下端が接離可能な当接部70bが形成されている。そして、シャフト63及び切替弁70のそれぞれが、その移動範囲の最下端に位置している状態では、シャフト63の下端と当接部70bの底部との離間距離は、切替弁70と第1弁座55fとの離間距離よりも小さい寸法に設定されている。
Further, the switching
これによれば、液戻しモードにおいて、図4に示すように、シャフト63の下端が当接部70bの底部に当接して、切替弁70の上方への移動が規制される。このため、切替弁70によって第1弁座55fが閉塞されることを防止することができる。この結果、第2流路53eと第1流路55eとが連通した第3連通状態を維持させることができ、受液部53aに滞留している液冷媒及び冷凍機油を確実に圧縮機11に戻すことができる。
According to this, in the liquid return mode, as shown in FIG. 4, the lower end of the
また、弁座部材56の中心線、弁体57の中心線、変位弁60の中心線、及び切替弁70の中心線は、互いに同軸に配置されている。これによれば、弁座部材56の中心線、弁体57の中心線、変位弁60の中心線、及び切替弁70の中心線のいずれかでも1つが、互いに異軸に配置されている構成と比較して、統合弁50を小型化することができる。このため、統合弁50の冷凍サイクル装置10への搭載性が向上し、冷凍サイクル装置10を小型化することができ、ひいては、冷凍サイクル装置10の車両への搭載性が向上する。
Further, the center line of the
また、当接部70bによって、ネジ穴70cの下側の開口部は閉塞されている。これによれば、図2に示すように、暖房モード時において、切替弁70が第2弁座53fを閉塞している場合に、弁空間55iの冷媒が、ネジ穴70cとネジ山71bとの間に隙間を流通して、第2流路53e側に漏洩してしまうことが防止される。
The opening on the lower side of the
また、本実施形態の統合弁50は、第1減圧部51、流路切替部52、及び受液部53aが一体に構成されている。これによれば、冷凍サイクル装置10を構成する、第1減圧部51、流路切替部52、及び受液部53aが、それぞれ別体である構成と比較して、冷凍サイクル装置10を小型化することができる。このため、冷凍サイクル装置10の車両への搭載性を向上させることができる。
In addition, in the
また、第1冷媒通路14aには高圧側冷媒充填ポート15aが設けられ、第2冷媒通路14bには低圧側冷媒充填ポート15bが設けられている。このように、統合弁50の上流側と下流側に、それぞれ、高圧側冷媒充填ポート15aと低圧側冷媒充填ポート15bが設けられている。このため、統合弁50の上流側と下流側が統合弁50によって遮断されている場合であっても、高圧側冷媒充填ポート15a及び低圧側冷媒充填ポート15bの両方から冷媒を充填することにより、冷凍サイクル装置10の冷媒回路に冷媒を充填させることができる。
The first refrigerant passage 14a is provided with a high-pressure
(他の実施形態)
図5に示す統合弁50は、シャフト63と支持穴62cとの間には、シャフト63と支持穴62cとの間の隙間をシールして、この隙間における冷媒の流通を防止するシール部材69が設けられている。具体的には、シャフト63の外周面の全周と接触するシール部材69が、シャフト支持部材62に取り付けられている。この実施形態では、シャフト支持部材62の支持穴62cの内周面には、取付凹部62eが全周にわたって凹んで形成されている。そして、この取付凹部62eにOリングであるシール部材69が取り付けられている。
(Other embodiments)
In the
この図5に示す実施形態では、冷房モード時に、シール部材69によって、熱交換部側入口52aから接続流路55jを介して第2圧力室55bに流入した高圧冷媒が、支持穴62cを通過して、第1流路55eに漏洩してしまうことを確実に防止することができる。
In the embodiment shown in FIG. 5, in the cooling mode, the high-pressure refrigerant flowing into the
上述の実施形態では、第2減圧部17は、温度式膨張弁である。第2減圧部17は、電気式膨張弁であっても良い。 In the above-described embodiment, the second pressure reducing unit 17 is a temperature-type expansion valve. The second pressure reducing section 17 may be an electric expansion valve.
10 冷凍サイクル装置
11 圧縮機
12 水−冷媒熱交換器(凝縮部)
16a 室外熱交換器
51a 高圧入口
51b 熱交換部側出口
55 第1ボデー部(ボデー部)
55a 冷媒流路
57 弁体
59 アクチュエータ
59b 動力変換機構(摺動部)
DESCRIPTION OF
16a
55a
Claims (11)
前記凝縮部から流出した冷媒を流入させる高圧入口(51a)、前記高圧入口から流入した冷媒を流通させる冷媒流路(55c)と、前記冷媒流路を流通した冷媒を前記室外熱交換部の入口側へ流出させる熱交換部側出口(51b)が形成されたボデー部(55)と、
前記冷媒流路の絞り開度を調整する弁体(57)と、
前記弁体を駆動させるアクチュエータ(59)と、を有し、
前記アクチュエータの摺動部(59b)には、前記摺動部を潤滑するグリスが塗布されており、
前記摺動部は、前記冷媒流路の前記弁体よりも下流側に配置されている統合弁。 A refrigeration cycle having a compressor (11) for compressing and discharging a refrigerant, a condenser (12) for condensing the refrigerant discharged from the compressor, and an outdoor heat exchanger (16a) for exchanging heat between the refrigerant and outside air. An integrated valve applied to the device (10),
A high-pressure inlet (51a) through which the refrigerant flowing out of the condensing section flows, a refrigerant flow path (55c) through which the refrigerant flowing through the high-pressure inlet flows, and an inlet of the outdoor heat exchange section through the refrigerant flowing through the refrigerant flow path. A body part (55) formed with a heat exchange part side outlet (51b) to be discharged to the side;
A valve body (57) for adjusting a throttle opening degree of the refrigerant flow path;
An actuator (59) for driving the valve element,
Grease for lubricating the sliding portion is applied to the sliding portion (59b) of the actuator,
An integrated valve, wherein the sliding portion is disposed downstream of the valve body in the refrigerant flow path.
前記高圧入口から流入した冷媒である高圧冷媒と、前記熱交換部側入口から流入した冷媒である室外器流出冷媒との圧力差に応じて変位し、前記ボデー部の内部空間に配置された変位弁(60)と、
前記変位弁に連動して変位し、前記室外器流出冷媒を、前記圧縮機側出口および前記受液部側出口のいずれか一方に流出させ、前記内部空間に配置された切替弁(70)と、を有し、
前記変位弁は、前記圧力差が予め定めた基準圧力差以上なっている際に、前記室外器流出冷媒を前記圧縮機側出口から流出させるように前記切替弁を変位させ、更に、前記圧力差が前記基準圧力差よりも小さくなっている際に、前記室外器流出冷媒を前記受液部側出口から流出させるように前記切替弁を変位させるものである請求項1に記載の統合弁。 A heat exchange unit side inlet (52a) through which the refrigerant flowing out of the outdoor heat exchange unit flows, a compressor side outlet (52c) through which the refrigerant flows out to the suction side of the compressor, and a liquid phase refrigerant. Outlet (52b) for allowing the refrigerant to flow toward the liquid receiving section (53a) for storing
Displaced according to the pressure difference between the high-pressure refrigerant, which is the refrigerant flowing from the high-pressure inlet, and the refrigerant flowing out of the outdoor unit, which is the refrigerant flowing from the heat-exchange unit side inlet, and is disposed in the internal space of the body part. A valve (60);
Displaced in conjunction with the displacement valve, the outdoor unit outflow refrigerant flows out to one of the compressor side outlet and the liquid receiving unit side outlet, and a switching valve (70) disposed in the internal space. , And
The displacement valve, when the pressure difference is equal to or greater than a predetermined reference pressure difference, displaces the switching valve so that the outdoor unit outflow refrigerant flows out from the compressor side outlet, further, the pressure difference 2. The integrated valve according to claim 1, wherein the switching valve is displaced so that the refrigerant flowing out of the outdoor unit flows out from the outlet on the liquid receiving portion side when the pressure difference is smaller than the reference pressure difference. 3.
前記弁体は、前記流出口側開口部の開口面積を調整し、前記流出口側開口部の下流側において前記アクチュエータと連結している請求項2に記載の統合弁。 A valve seat member that is disposed in the refrigerant flow path and has an outlet-side opening (56a) that opens to the heat-exchange unit-side outlet, and that allows the refrigerant flowing from the high-pressure inlet to flow out to the outlet-side opening. 56)
The integrated valve according to claim 2, wherein the valve body adjusts an opening area of the outlet-side opening, and is connected to the actuator downstream of the outlet-side opening.
前記弁座部材には、前記高圧入口と連通して前記第1圧力室に開口し、前記変位弁が接離可能な第1変位弁用弁座(56b)が形成され、
前記変位弁を挟んだ前記第1圧力室と反対側の前記内部空間には、前記熱交換部側入口と連通する第2圧力室(55b)が形成され、
前記変位弁を前記第1変位弁用弁座側に付勢する第1スプリング(64)を有する請求項3に記載の統合弁。 A first pressure chamber (55k) is formed between the valve seat member and the displacement valve in the internal space,
The valve seat member is provided with a first displacement valve valve seat (56b) that is open to the first pressure chamber in communication with the high-pressure inlet and is capable of contacting and separating the displacement valve.
A second pressure chamber (55b) communicating with the heat exchange unit side inlet is formed in the internal space opposite to the first pressure chamber across the displacement valve,
The integrated valve according to claim 3, further comprising a first spring (64) for urging the displacement valve toward the first displacement valve valve seat.
前記ボデー部には、前記圧縮機側出口と連通し前記弁空間に開口し、前記切替弁が接離可能な第1弁座(55f)が形成されるとともに、前記受液部側出口と連通し前記弁空間に開口し、前記切替弁が接離可能な第2弁座(53e)が形成されている請求項5ないし7のいずれか1つに記載の統合弁。 A valve space (55i), which is the internal space in which the switching valve is arranged, communicates with the heat exchange unit side inlet,
The body portion has a first valve seat (55f) communicating with the outlet on the compressor side, opening to the valve space, and capable of connecting and disconnecting the switching valve, and communicating with the outlet on the liquid receiving portion side. The integrated valve according to any one of claims 5 to 7, further comprising a second valve seat (53e) that opens into the valve space and allows the switching valve to come and go.
前記切替弁を前記第2弁座側に付勢する第2スプリング(72)を有する請求項8に記載の統合弁。 The switching valve is attached to the shaft so as to be movable in an axial direction,
The integrated valve according to claim 8, further comprising a second spring (72) for urging the switching valve toward the second valve seat.
前記シャフト及び前記切替弁がその移動範囲の最下端に位置している状態では、前記シャフトの下端と前記当接部との離間距離は、前記切替弁と前記第1弁座との離間距離よりも小さい寸法に設定されている請求項9に記載の統合弁。 A contact portion (70b) is formed on the switching valve so that the lower end of the shaft can come and go,
In a state where the shaft and the switching valve are located at the lowermost end of the movement range, the separation distance between the lower end of the shaft and the contact portion is larger than the separation distance between the switching valve and the first valve seat. 10. The integrated valve according to claim 9, wherein the size is also set to be small.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114413035A (en) * | 2022-01-27 | 2022-04-29 | 西派集团有限公司 | Anti-scouring adjustable high-pressure throttle valve suitable for oil and gas fields |
-
2018
- 2018-07-05 JP JP2018128382A patent/JP2020008203A/en active Pending
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN114413035A (en) * | 2022-01-27 | 2022-04-29 | 西派集团有限公司 | Anti-scouring adjustable high-pressure throttle valve suitable for oil and gas fields |
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