JP2516986B2 - 車両空調用冷凍回路 - Google Patents

車両空調用冷凍回路

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両空調用冷凍回路に係り、詳しくは連続
可変容量圧縮機に含んで構成された冷凍回路の改良に関
する。
〔従来の技術〕 一般に車両空調用冷凍回路においては、圧縮機の断続
運転により車室内の冷房負荷変動に対応させていたが、
起動トルクの反復によって生じる運転フィーリングの悪
化やクラッチの損耗などが問題となり、これを圧縮機の
容量制御により補完せんとする機運も順次高まってい
る。圧縮機の可変容量機構としては、吐出容量を選択的
に半減させるといった段階可変型式のものと、無段階す
なわち連続可変型式のものとが知られており、これを実
質的に車両空調用冷凍回路中で機能させることもまた提
案されている。
第３図はその冷凍回路を模式的に例示したものであっ
て、図中10Aはたとえばエンジンによって駆動される圧
縮機で、該圧縮機10Aの吐出管路12から延設される冷媒
循環路には、凝縮器14、受液器16、膨張弁18A及び蒸発
器20が順次直列状に設けられ、蒸発器20から再び圧縮機
10Aに至る循環路は機能上吸入管路22といて構成されて
いる。上記膨張弁18Aには公知の温度式自動膨張弁が用
いられ、該膨張弁18Aは均圧管24aによって導引された蒸
発器出口の冷媒圧力とばね力との合力が、同じく蒸発器
出口の冷媒温度に感応した感温筒24b内の飽和圧力と平
衡することによって弁開度を調節し、これにより吸入冷
媒の過熱度を一定（約10℃）となるよう制御するもので
ある。そして連続可変容量機構を備えた圧縮機10Aは吸
入圧力を検知した弁手段10aの作動によって吐出容量を
調節し、この容量調節により吸入圧力を一定（約２気
圧）となるよう制御するものである。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかして車両空調用冷凍回路では、車室内に配置され
る蒸発器とは異なり、圧縮機はもっとも熱影響を受け易
いエンジンルーム内に配置されており、とくにFFタイプ
の車両ではレイアスト上エンジンのさらに前方に位置す
る圧縮機まで吸入管路の延設が必要となるため、上記熱
影響の増幅に加えて冷媒の流動変動をも生起し易いとい
う車両構造的な宿命がある。
したがって上記膨張弁によって蒸発器出口におる冷媒
の過熱度が制御されても、吸入管路を介して影響する上
記外的要因により実質的に圧縮機に吸入される冷媒の過
熱度は変動し、ともすれば吐出冷媒の高温化、延いては
シリンダの異常過熱を招くことになる。一方、上記膨張
弁は蒸発温度を一定に制御するのではなく、蒸発圧力と
蒸発器出口の冷媒温度に対応する飽和圧力との圧力差を
一定に保つものであるから、蒸発温度（冷房風温度）は
必然的に不安定となり、しかも蒸発器の一部において冷
媒が常に過熱状態にあることは、相応の能力低下が避け
られない構成であるという点にも問題がある。
本発明は、膨張弁と圧縮機の制御方式を改変すること
により、車両空調用冷凍回路の効率化と冷房フィーリン
グの向上を図ることを解決すべき技術課題とするもので
ある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の車両空調用冷凍回路は、圧縮機、凝縮器、受
液器、膨張弁及び蒸発器を含み閉回路をなす冷凍回路に
おいて、上記膨張弁は蒸発器内の圧力を一定に保つ定圧
制御機構をもち、上記圧縮機は連続可変容量機構を具備
するとともに、該連続可変容量機構は圧縮機の吸入部又
は吐出部温度を感知可能に配設した感温筒内飽和圧力
と、吸入圧力との差圧に応動する弁手段によって作動す
べく構成した新規な技術手段を講じている。
上記膨張弁は蒸発器内の圧力と調節可能に設定された
ばね力との平衡状態によって弁開度が調節されるもので
あり、該蒸発器内の圧力は蒸発器の出口圧力を均圧管に
より導引するか、若しくは膨張弁の液出口から蒸発器の
入口圧力を直接受けるように構成される。
なお、上記圧縮機は揺動斜板型、ベーン型、スクロー
ル型等、連続可変容量機構を備えるものであればいずれ
の型式のものも適用可能である。
〔作用〕
本発明冷凍回路においては、膨張弁によって蒸発器内
の圧力が一定に保持されるとともに、上記圧縮機の連続
可変容量調節により蒸発器の全域において飽和状態を維
持することができるので、蒸発温度（冷房風温度）も安
定した状態が得られる。
したがって、蒸発器出口における冷媒は飽和状態から
僅かに湿り状態となり、その湿り度は若干変動すること
にはなるが、圧縮機へ到達するまでの間に外的要因が吸
入管路を通じて冷媒に影響する過熱度の変動分も含め
て、実質的に圧縮機に吸入される冷媒の過熱度は、これ
を検知した圧縮機の容量調節によて制御されるので、吐
出冷媒及び圧縮機本体の過熱を確実に抑止することがで
きる。
〔実施例〕
以下、図に基づいて本発明の実施例を説明する。
第１図は本発明冷凍回路を模式的に表したもので、図
中、符号10として二点鎖線により外郭のみを示してある
のは、たとえばエンジンによって駆動される連続可変容
量圧縮機（以下単に圧縮機という）で、該圧縮機10の吐
出管路12から近設される冷媒循環路（閉回路）には、凝
縮器14、受液器16、膨張弁18及び蒸発器20が順次直列状
に設けられ、蒸発器20から再び圧縮機10に至る循環路は
機能上吸入管路22として構成されている。上記膨張弁18
はこれも模式的に表現された図の構造から容易に理解で
きるように既知の膨張弁であって、均圧管24aにより圧
力室18aへ導引した蒸発器20の出口圧力と、調整可能
（図では省略）なばね力との平衡状態によって弁部18b
の開度が決定されるよう構成されている。なお、該圧力
室18a内の圧力は均圧管24aによって導かれる蒸発器20の
出口圧力に代えて、膨張弁18の液出口18cから蒸発器20
の入口圧力を直接受けるように構成することもできる。
第２図は連続可変容量機構を備えた揺動斜板型の圧縮
機10を例示したものであるが、本発明の要部を除いて基
本的な構造並びに機能は既に知られるところであるので
その詳しい説明は省略する。該圧縮機10の吐出容量はピ
ストンストロークすなわち揺動斜板30の傾角によって定
まり、該揺動斜板30の傾角はクランク室32内の圧力に反
比例して変化する。具体的にはクランク室32内の圧力が
高くなると吐出容量は減少し、逆にクランク室32内の圧
力が低くなると吐出容量が増大するように機能する。そ
してウランク室32内の圧力調節は弁手段たとえば機械式
の制御弁機構によって行われ、該制御弁機構は検出した
吸入冷媒の過熱度に基づいて動作する。
該制御弁機構並びに付随する構成をさらに詳しく説明
すれば、圧縮機10の吸入部34近傍に有底円孔状の収納空
所36が穿設され、該収納空所36を封塞する覆蓋38の内端
面にはベローズ40を介して隔板42が取付られており、こ
れによって収納空所36内はベローズ40により隔離された
内外二つの密閉空間すなわち換圧室44と導圧室46とに区
分されている。そして吸入部34には循環冷媒と同種の冷
媒を封入した感温筒48が設けられ、この感温筒48と該換
圧室44との間は密閉管50により接続されて閉回路が形成
されるとともに、一方、導圧室46は通路52を介して吸入
室54を連通せしめられている。上記導圧室46の壁を隔て
たさらに奥部には弁室56が形成され、該弁室56は通路58
を介して吐出室60と連通されると同時に、通路62、64、
66を経てクランク室32とも連通され、該通路58との接続
部には球弁体68と整合する弁座が形成されている。該球
弁体68は槓杆70を介して上記隔板42と結合されており、
該隔板42の一方には導圧室46内圧力と同室内に配置され
たばね72の付勢力との合力が、他方には換圧室44内の圧
力すなわち封入冷媒の飽和圧力が作用し、これら両圧力
の平衡状態によって該球弁体68の弁開度が調節されるよ
う構成されている。
上述した本発明冷凍回路において、膨張弁18は従来の
ように蒸発器20出口の冷媒の過熱度を約10℃に制御（蒸
発器内では一部過熱状態）するのではなく、冷房負荷に
かかわらず蒸発器20内の蒸発圧力すなわち飽和温度を一
定に保つよう制御するものであり、しかも設定圧力は冷
房負荷が上限状態にあっても冷媒が過熱せず、蒸発器20
内の全域に亘って安定した飽和状態が確保される程度に
調節される。したがって蒸発器20出口における冷媒の過
熱度はむしろ低目方向で若干変動することにはなるが、
冒頭述べたように蒸発器20から圧縮機10に至る吸入管路
22の長さと環境温度により循環冷媒はさらに不確定な熱
影響を受けることになる。
本発明においては、圧縮機10の吸入部34に配置した感
温筒48を含む制御弁機構によって上記環境因子の影響を
受けたのちの冷媒の過熱度を検出し、これにより圧縮機
10の吐出容量を変化させて該過熱度を一定に保つよう制
御するものである。
すなわち感温筒48内には循環冷媒と同種の冷媒が封入
され、該感温筒48の温度に対応した同冷媒の飽和圧力が
密閉管50を介し換圧室44内に導入されており、一方、導
圧室46には吸入管路22から吸入室54を経由した吸入冷媒
が導入されて、過熱度調整用のばね72と協同することに
より隔板42を介して上記換室圧44と対抗せしめられてい
る。したがって吸入冷媒の過熱度が設定値よりも高いと
きは、換圧室44内の圧力が導圧室46内圧力とばね72の付
勢力との合力に打勝ってベローズ40を伸長させ、隔板4
2、槓杆70とともに球弁体68を弁座方向に押動して弁開
度を縮小させるので、吐出室60から通路58及び弁室56を
経てクランク室32内へ供給される吐出冷媒は順次制限を
うけ、これによるクランク室32内の圧力低下は揺動斜板
30の傾角の増大を伴って吐出容量を増加させ、過熱度を
制御するように機能する。
また、吸入冷媒の過熱度が設定値よりも低くなった場
合には、導圧室46内の圧力とばね72の付勢力との合力が
換圧室44内の圧力に打勝ってベローズ40を収縮させ、上
述の作用とは逆に球弁体68は弁座から離れる向きに後退
して弁開度を拡大させるので、通路58から弁室56内へ流
入したのちさらに通路62、64、66を経てクランク室32へ
と供給される吐出冷媒の量は増加し、これがクランク室
32内の圧力上昇、揺動斜板30の傾角純化並びに吐出容量
の減少を伴って過熱度を促進するように機能する。
なお、上述の実施例は感温筒48を圧縮機10の吸入部34
に配設して、吸入冷媒の温度がより忠実に反映するよう
に構成したが、感温筒48を圧縮機の吐出部に配設して感
温するようにすれば、吸入冷媒温度を幾分低目に制御で
き、圧縮機10の過熱防止には一層有効である。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明冷凍回路は、膨張弁によっ
て蒸発圧力を一定に制御し、圧縮機の連続的容量変化に
よって実質的に吸入される冷媒の過熱度を一定に制御す
るよう構成したものであるから、蒸発器内の圧力変動が
少なく、蒸発器内全域を飽和状態で使用できるので、蒸
発器の温度安定化すなわち常に良好な冷房フィーリング
が得られるとともに、圧縮機に吸入される冷媒の異常過
熱に基づいて発生する潤滑不良や焼付きを抑え、加えて
比体積の増大による冷凍能率の低下を確実に防止するこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第１図及び第２図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は模式的に表した膨張弁を含む冷凍回路図、第２図
は圧縮機の断面図、第３図は従来の冷凍回路図である。 10……圧縮機、12……吐出管路 18……膨張弁、20……蒸発器 22……吸入管路、30……揺動斜板 32……クランク室、40……ベローズ 42……隔板、44……換圧室 46……導圧室、48……感温筒 54……吸入室、56……弁室 58……通路、60……吐出室 68……球弁体、72……ばね
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河合 克則 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式 会社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 出口 弘幸 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式 会社豊田自動織機製作所内 (56)参考文献 実公 昭41−21900（ＪＰ，Ｙ１)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】圧縮機、凝縮器、受液器、膨張弁及び蒸発
    器を含み閉回路をなす冷凍回路において、上記膨張弁は
    蒸発器内の圧力を一定に保つ定圧制御機構をもち、上記
    圧縮機は連続可変容量機構を具備するとともに、該連続
    可変容量機構は圧縮機の吸入部又は吐出部温度を感知可
    能に配設した感温筒内飽和圧力と、吸入圧力との差圧に
    応動する弁手段によって作動すべく構成してなる車両空
    調用冷凍回路。
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