JP3257201B2 - 冷凍サイクル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主エバポレータに並列
的に設けられた副エバポレータへの冷媒供給を電磁弁に
よりに規制するようにした車両用の冷凍サイクルに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の冷凍サイクルは、例
えば特公昭６２−９８３１号公報，特公昭６３−３３０
６１号公報に示されるように、冷蔵庫付きの自動車用空
調装置や、自動車用デュアル（ツイン）エアコン等に用
いられている。この冷凍サイクルは、例えば図５に示す
ように、膨張弁１１と主エバポレータ１２とを接続した
主冷媒回路１３に対して、電磁弁１４，膨張弁１５，副
エバポレータ１６を接続した副冷媒回路１７を並列に接
続し、コンプレッサ１８から吐出した高温ガス冷媒をコ
ンデンサ１９で放熱させて液化し、この液冷媒をレシー
バ２０を介して主冷媒回路１３に流して主エバポレータ
１２に供給すると共に、副冷媒回路１７の電磁弁１４の
開放時には、膨張弁１５を介して副エバポレータ１６に
も液冷媒を供給する。この後、電磁弁１４を閉鎖する
と、副エバポレータ１６への冷媒供給を停止し、主エバ
ポレータ１２のみに冷媒を供給する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来構成のもので
は、副冷媒回路１７の電磁弁１４を閉鎖する際に、圧縮
性の少ない高圧液冷媒の流れが電磁弁１４で急遮断され
ることで、図３（ａ）に示すように電磁弁１４の上流側
で急激な圧力変動が生じて、ウォーターハンマ現象が引
き起こされる。同様に、電磁弁１４を開放する際に、多
量の高圧冷媒を膨張弁１５側へ急激に運動させること
で、図４（ａ）に示すように急激な圧力変動が生じて、
ウォーターハンマ現象が引き起こされる。このため、電
磁弁１４を開放／閉鎖する都度、図３（ｂ）及び図４
（ｂ）に示すように、ウォーターハンマ現象により電磁
弁１４やその周辺の冷媒配管が大きく振動して、大きな
衝撃音が発生してしまい、甚だ耳障りであるという欠点
があった。また、電磁弁を開放する際には、多量の液冷
媒が電磁弁１４を勢い良く通過する過程で、急激に蒸発
膨張することで、「シュー」という高いレベルの冷媒通
過騒音も発生し、これもウォーターハンマ現象と共に騒
音を大きくする原因となっていた。

【０００４】本発明は、このような事情を考慮してなさ
れたもので、その目的は、電磁弁を開閉する際のウォー
ターハンマ現象の衝撃音を低減することができると共
に、電磁弁開放時の冷媒通過騒音も低減することができ
る車両用の冷凍サイクルを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の車両用の冷凍サイクルは、冷媒が温度式膨
張弁を介して主エバポレータに流入する主冷媒回路に対
して、冷媒が電磁弁を介して副エバポレータに流入する
副冷媒回路を並列に接続し、前記主冷媒回路の主エバポ
レータに冷媒が供給されている期間に前記電磁弁を開閉
させることで前記副冷媒回路の副エバポレータに冷媒を
供給させるものにおいて、前記副冷媒回路に、前記副エ
バポレータの上流側に位置してキャピラリチューブを設
け、このキャピラリチューブと前記副エバポレータとの
間の冷媒流路に前記電磁弁を設けた構成としたものであ
る。

【０００６】

【作用】主冷媒回路中の主エバポレータへの冷媒供給
は、温度式膨張弁によりスーパーヒート制御される。一
方、副冷媒回路中の副エバポレータへの冷媒供給は、主
エバポレータに冷媒が供給されている期間に電磁弁を開
放することで開始されるが、従来構成のものでは、電磁
弁を開放する際に、多量の高圧冷媒を膨張弁側へ急激に
運動させることで、図４（ａ）に示すように急激な圧力
変動が生じて、ウォーターハンマ現象が引き起こされ
る。更に、電磁弁を開放する際には、多量の液冷媒が電
磁弁１４を勢い良く通過する過程で、急激に蒸発膨張す
ることで、「シュー」という高いレベルの冷媒通過騒音
も発生していた。

【０００７】これに対し、本発明によれば、電磁弁の開
放時には、液冷媒がキャピラリチューブ内で管摩擦抵抗
により減圧されながら電磁弁を通って副エバポレータに
供給される。この際、電磁弁を通過する冷媒流量は、電
磁弁の上流側に設けられたキャピラリチューブ内の管摩
擦抵抗により小さな流量に絞られて、冷媒の流れが大き
な運動量とならず、ウォーターハンマ現象が緩衝され
る。しかも、電磁弁の冷媒通過量が制限されることで、
従来発生していた冷媒通過騒音もほとんど発生しなくな
る。

【０００８】また、電磁弁の開放中に、キャピラリチュ
ーブ内を通過して電磁弁へ流れる液冷媒は、キャピラリ
チューブ内を通過する過程で一部が蒸発するため、電磁
弁の入口へ流れる冷媒は気液二相状態となる。このた
め、電磁弁を閉鎖して副エバポレータへの冷媒供給を停
止する際に、キャピラリチューブと電磁弁との間の冷媒
流路に存在する冷媒蒸気が、冷媒の流れを遮断するとき
の圧力変動を緩衝する役割を果たし、ウォーターハンマ
現象を抑制する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を自動車用デュアル（ツイン）
エアコンに適用した一実施例を図１乃至図４に基づいて
説明する。図１に示すように、コンプレッサ２１の吐出
口２１ａ側にコンデンサ２２とレシーバ２３が直列に接
続され、このレシーバ２３とコンプレッサ２１の吸入口
２１ｂとの間に、フロントクーラー用の主エバポレータ
２４を有する主冷媒回路２５と、リアクーラー用の副エ
バポレータ２６を有する副冷媒回路２７とが並列に接続
されている。主冷媒回路２５には、主エバポレータ２４
の上流側に位置して膨張弁２８が設けられている。この
膨張弁２８の開度は、主エバポレータ２４の出口側の温
度を検出する感温筒２９により、冷房負荷の変動に応じ
て、適正な冷媒量が主エバポレータ２４に供給されるよ
うに自動調節（スーパーヒート制御）される。

【００１０】一方、副冷媒回路２７には、副エバポレー
タ２６の上流側に位置してキャピラリチューブ３０が設
けられ、このキャピラリチューブ３０と副エバポレータ
２６との間の冷媒流路２７ａに常閉型の電磁弁３１が設
けられている。この電磁弁３１のオン／オフ（開放／閉
鎖）は、制御アンプ３２によって制御される。この制御
アンプ３２には、副エバポレータ２６から吹き出される
風の温度（以下「リア吹出温度」という）を検出するサ
ーミスタ等の温度センサ３３と、リアクーラースイッチ
３４が接続されている。

【００１１】前述したコンプレッサ２１の回転軸には電
磁クラッチ３５が接続され、この電磁クラッチ３５を介
してエンジン（図示せず）の回転力がコンプレッサ２１
に伝達される。この電磁クラッチ３５のオン／オフは、
メインクーラースイッチ３６のオン／オフによって切り
替えられる。このメインクーラースイッチ３６がオンの
ときでも、リアクーラースイッチ３４がオフのときに
は、バッテリ３７から電源が制御アンプ３２に供給され
ず、副冷媒回路２７の電磁弁３１がオフ（閉鎖）された
状態を維持して、フロントクーラーのみの運転が行われ
る。

【００１２】このフロントクーラーのみの運転では、コ
ンプレッサ２１の吐出口２１ａから吐出された冷媒が、
コンデンサ２２→レシーバ２３→主冷媒回路２５（膨張
弁２８→主エバポレータ２４）→コンプレッサ２１の吸
入口２１ｂの経路で循環する。つまり、フロントクーラ
ーのみの運転では、電磁弁３１がオフ（閉鎖）されて、
副エバポレータ２６には冷媒が供給されず、全ての冷媒
が主エバポレータ２４に供給される。

【００１３】この後、リアクーラースイッチ３４をオン
すると、バッテリ３７から電源が制御アンプ３２に供給
されて、制御アンプ３２が作動し、電磁弁３１がオン
（開放）される。これにより、レシーバ２３から流れ出
る液冷媒が主冷媒回路２５と副冷媒回路２７とに分流
し、主エバポレータ２４と副エバポレータ２６の双方に
冷媒が供給される通常運転が行われる。この通常運転中
は、温度センサ３３により検出したリア吹出温度に応じ
て、制御アンプ３２が図２に示すように電磁弁３１のオ
ン／オフ（開放／閉鎖）を切り替え、リア吹出温度を目
標温度付近に維持するように制御する。つまり、目標温
度を基準にして下限温度と上限温度を設定し、運転開始
後、リア吹出温度が下限温度に低下するまで、電磁弁３
１を開放して副エバポレータ２６に冷媒を供給し、リア
吹出温度が下限温度に達した時点で、電磁弁３１を閉鎖
して、副エバポレータ２６への冷媒供給を停止する。こ
の後、リア吹出温度が上限温度に上昇するまで、電磁弁
３１を閉鎖状態に維持し、リア吹出温度が上限温度に達
した時点で、電磁弁３１を開放して、副エバポレータ２
６への冷媒供給を再開し、以後、上述した動作を繰り返
すことにより、リア吹出温度を目標温度付近に維持する
ものである。

【００１４】ところで、通常運転中にリアクーラースイ
ッチ３４をオフしてフロントクーラーのみの運転に切り
替えるとき、或は、通常運転中にリア吹出温度が下限温
度に達したときには、いずれも、電磁弁３１がオン（開
放）からオフ（閉鎖）に切り替えられ、副エバポレータ
２６への冷媒供給が遮断される。このとき、従来構成
（図５参照）のものでは、圧縮性の少ない高圧液冷媒の
流れが電磁弁１４で急遮断されることで、図３（ａ）に
示すように電磁弁１４の上流側で急激な圧力変動が生じ
て、ウォーターハンマ現象が引き起こされ、このウォー
ターハンマ現象により、図３（ｂ）に示すように電磁弁
１４やその周辺の冷媒配管が大きく振動して大きな衝撃
音が発生していた。

【００１５】これに対し、本実施例では、副エバポレー
タ２６の上流側にキャピラリチューブ３０を設け、この
キャピラリチューブ３０と副エバポレータ２６との間の
冷媒流路２７ａに電磁弁３１を設けた構成となっている
ので、液冷媒は、キャピラリチューブ３０を通過してか
ら電磁弁３１を通過する。この際、液冷媒がキャピラリ
チューブ３０を通過する過程で、液冷媒の一部が蒸発す
るため、電磁弁３１の入口へ流れる冷媒は気液二相状態
となる。このため、電磁弁３１を閉鎖して副エバポレー
タ２６への冷媒供給を停止する際に、キャピラリチュー
ブ３０と電磁弁３１との間の冷媒流路２７ａに存在する
冷媒蒸気が、冷媒の流れを遮断するときの圧力変動を緩
衝する役割を果たし、図３（ａ）に示すように、電磁弁
３１の閉鎖時の圧力変動が抑制されて、ウォーターハン
マ現象が緩和される。この結果、図３（ｂ）に示すよう
に、電磁弁３１の閉鎖時の振動が極めて小さくなり、衝
撃音が従来よりも大幅に小さくなる。

【００１６】また、フロントクーラーのみの運転から、
リアクーラースイッチ３４をオンして通常運転に切り替
えるとき、或は、通常運転中にリア吹出温度が上限温度
に達したときには、いずれも、電磁弁３１がオフ（閉
鎖）からオン（開放）に切り替えられ、副エバポレータ
２６への冷媒供給が開始される。このとき、従来構成
（図５参照）のものでは、電磁弁１４を開放する際に、
多量の高圧冷媒を膨張弁１５側へ急激に運動させること
で、図４（ａ）に示すように急激な圧力変動が生じて、
ウォーターハンマ現象が引き起こされ、このウォーター
ハンマ現象により、図４（ｂ）に示すように、電磁弁１
４やその周辺の冷媒配管が大きく振動して大きな衝撃音
が発生していた。しかも、電磁弁１４を開放する際に
は、多量の液冷媒が電磁弁１４を勢い良く通過する過程
で、急激に蒸発膨張することで、「シュー」という高い
レベルの冷媒通過騒音も発生していた。

【００１７】これに対し、本実施例では、液冷媒がキャ
ピラリチューブ３０内で管摩擦抵抗により減圧されなが
ら電磁弁３１を通って副エバポレータ２６に供給される
ようになっているので、電磁弁３１を通過する冷媒流量
は、電磁弁３１の上流側に設けられたキャピラリチュー
ブ３０内の管摩擦抵抗により小さな流量に絞られて、冷
媒の流れが大きな運動量とならず、図４（ａ）に示すよ
うに、電磁弁３１の開放時の圧力変動が抑制されて、ウ
ォーターハンマ現象が緩和される。この結果、図４
（ｂ）に示すように、電磁弁３１の開放時の振動も極め
て小さくなり、衝撃音が大幅に小さくなる。しかも、電
磁弁３１の冷媒通過量が制限されることで、従来発生し
ていた冷媒通過騒音もほとんど発生しなくなる。

【００１８】尚、本実施例ては、副エバポレータ２６が
１つだけの冷凍サイクルになっているが、２つ以上の副
エバポレータを並列に設け、そのうちの少なくとも１つ
の副エバポレータについて本発明の副冷媒回路の構成を
適用しても良い。

【００１９】その他、本発明は、自動車用デュアル（ツ
イン）エアコンに限定されず、例えば冷蔵庫付きの自動
車用空調装置に適用することもでき、複数のエバポレー
タを並列的に設けた車両用の冷凍サイクルを組み込んだ
装置に広く適用して実施できる等、要旨を逸脱しない範
囲内で種々変更して実施できる。

【００２０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、副エバポレータの上流側にキャピラリチュー
ブを設け、このキャピラリチューブと副エバポレータと
の間の冷媒流路に電磁弁を設けた構成となっているの
で、キャピラリチューブの減圧作用により、電磁弁を開
閉する際のウォーターハンマ現象の衝撃音を低減するこ
とができると共に、電磁弁開放時の冷媒通過騒音も低減
することができて、低騒音化の要求を満たすことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す冷凍サイクルの構成図

【図２】通常運転時のリア吹出温度と電磁弁の開放／閉
鎖との関係を示す特性図

【図３】電磁弁の閉鎖時の圧力変動と振動加速度の経時
的変化を示す図

【図４】電磁弁の開放時の圧力変動と振動加速度の経時
的変化を示す図

【図５】従来の冷凍サイクルの構成図

【符号の説明】

２１…コンプレッサ、２２…コンデンサ、２３…レシー
バ、２４…主エバポレータ、２５…主冷媒回路、２６…
副エバポレータ、２７…副冷媒回路、２７ａ…冷媒流
路、２８…膨張弁、２９…感温筒、３０…キャピラリチ
ューブ、３１…電磁弁、３２…制御アンプ、３３…温度
センサ、３４…リアクーラースイッチ、３６…メインク
ーラースイッチ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F25B 1/00 - 7/00 B60H 1/32 621

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒が温度式膨張弁を介して主エバポレ
   ータに流入する主冷媒回路に対して、冷媒が電磁弁を介
   して副エバポレータに流入する副冷媒回路を並列に接続
   し、前記主冷媒回路の主エバポレータに冷媒が供給され
   ている期間に前記電磁弁を開閉させることで前記副冷媒
   回路の副エバポレータに冷媒を供給させる車両用の冷凍
   サイクルにおいて、 前記副冷媒回路に、前記副エバポレータの上流側に位置
   してキャピラリチューブを設け、このキャピラリチュー
   ブと前記副エバポレータとの間の冷媒流路に前記電磁弁
   を設けたことを特徴とする車両用の冷凍サイクル。