JPH07332807A - 過冷却度制御弁および冷凍サイクル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サイクル効率を上げるのに最適なサブクール
を得ることのできる冷凍サイクル４の提供。 【構成】 室内凝縮器の下流に配されたサブクール制御
弁２２の弁本体２２ａには、ダクト内に配された感温筒
２２ｂで検知される室内凝縮器の吸込空気の温度変化に
応じて内部圧力が変化する一方の圧力室２３５、室内凝
縮器の出口冷媒の温度変化に応じて内部圧力が変化する
他方の圧力室２３６、一方の圧力室２３５と他方の圧力
室２３６とを区画するダイヤフラム２２４、このダイヤ
フラム２２４の変位に連動して絞り孔２３１の開度を可
変する弁体２２５、この弁体２２５を付勢するスプリン
グ２２６等が設けられている。弁体２２５は、絞り孔２
３１の開度を大きくする方向に作用する一方の圧力室２
３５の内部圧力と、絞り孔２３１の開度を小さくする方
向に作用する他方の圧力室２３６の内部圧力およびスプ
リング２２６の付勢力とが釣り合った位置に変位する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高圧冷媒の過冷却度
（以下サブクールと言う）を制御する過冷却度制御弁を
備えた冷凍サイクルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、アキュムレータサイクルで
は、冷媒凝縮器の下流にサブクール制御弁（実開昭５５
−８５６７１号公報参照）を設けてサブクールを得る方
法が知られている。このサブクール制御弁は、図８に示
すように、ダイヤフラム１０１と連動して絞り部１０２
を開閉する弁体１０３、絞り部１０２を開く方向へ弁体
１０３を付勢する調節バネ１０４、および冷媒凝縮器
（図示しない）下流の冷媒の温度変化を圧力変化に変換
する感温筒１０５等より構成されている。弁体１０３の
変位は、キャピラリチューブ１０６を介してダイヤフラ
ム１０１の上側に作用する感温筒１０５内の圧力と、ダ
イヤフラム１０１の下側に作用する高圧圧力および調節
バネ１０４のバネ力とのバランスによって調整され、そ
の弁体１０３の変位に応じて絞り部１０２の開度が決定
される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のサブ
クール制御弁１００は、あらかじめ所定のサブクール
（例えば５〜１５℃）が冷媒凝縮器内で得られるように
調節バネ１０４のバネ力が設定されている（図９参
照）。このため、例えば、上記のサブクール制御弁１０
０を用いて図１０あるいは図１１に示すようなサブクー
ルサイクル（共に公知のサイクルではない）を構成する
場合には、以下に述べるような課題が生じる。

【０００４】図１０に示すサブクールサイクルは、自動
車空調用ヒートポンプサイクルを構成するもので、冷媒
圧縮機２００、ダクト２０１内に配された室内凝縮器２
０２、サブクール制御弁１００、ダクト２０１内で室内
凝縮器２０２の風上側に配された室内蒸発器２０３、蒸
発圧力調整弁２０４、ダクト２０１の外部に配された室
外蒸発器２０５、アキュムレータ２０６、室内蒸発器２
０３と蒸発圧力調整弁２０４を迂回する迂回路２０７、
および迂回路２０７を開閉する電磁弁２０８を備える。
なお、ダクト２０１は、送風機２０９によってダクト２
０１内に導入された空気を車室内へ導くもので、その上
流端に、内外気切替ダンパ２１０によって切り替えられ
る内気導入口２１１と外気導入口２１２とが設けられて
いる。

【０００５】今、迂回路２０７を閉じて（電磁弁２０８
を閉じる）、サブクール制御弁１００より流出した冷媒
を室内蒸発器２０３へ導くと、送風機２０９によってダ
クト２０１内に導入された空気が室内蒸発器２０３を通
過する際に冷却され、その後、室内凝縮器２０２を通過
する際に加熱されて車室内へ吹き出される。この時、室
内凝縮器２０２を流れる冷媒の飽和温度が５０℃前後で
あるとすると、室内蒸発器２０３で冷却された０℃近い
冷風が室内凝縮器２０２へ送風されることになるため、
理想的には室内凝縮器２０２で５０℃近くのサブクール
を得ることができる。

【０００６】ところが、迂回路２０７を開いて（電磁弁
２０８を開く）、サブクール制御弁１００より流出した
冷媒を室外蒸発器２０５へ導くとともに、内気モード
（内外気切替ダンパ２１０が外気導入口２１２を閉じ
る）を設定して、ダクト２０１内に３０℃前後の車室内
空気（内気）を導入すると、そのダクト２０１内に導入
された空気は、室内蒸発器２０３で冷却されることな
く、そのままの温度（３０℃）で室内凝縮器２０２へ送
風されることになる。このため、室内凝縮器２０２では
高々２０℃程度のサブクールしか得られないことにな
る。

【０００７】また、図１１に示すサブクールサイクル
は、車両空調用冷凍サイクルを構成するもので、室内凝
縮器２０２の上流に室外凝縮器２１３を備えるととも
に、ダクト２０１内には、室内蒸発器２０３を通過した
空気が室内凝縮器２０２を迂回して流れることのできる
バイパス路２１４と、このバイパス路２１４を通過する
空気量と室内凝縮器を通過する空気量との割合を調節す
るエアミックスダンパ２１５とが設けられている。

【０００８】今、エアミックスダンパ２１５が室内凝縮
器２０２を全開（図中実線で示す位置）して、室内蒸発
器２０３で冷却された０℃近い冷風が室内凝縮器２０２
に当たる場合には、室内凝縮器２０２を流れる冷媒の飽
和温度が５０℃前後であれば、理想的には室内凝縮器２
０２で５０℃近くのサブクールが得られる。ところが、
エアミックスダンパ２１５が室内凝縮器２０２を全閉
（図中一点鎖線で示す位置）して、室内蒸発器２０３で
冷却された０℃近い冷風がバイパス路２１４を流れる場
合には、室内凝縮器２０２に冷風が当たらないため、室
内凝縮器２０２は単なる冷媒通路を成す。このため、仮
に外気温（室外凝縮器２１３に当たる風の温度）が３０
℃であれば、室外凝縮器２１３および室内凝縮器２０２
を流れる冷媒の飽和温度（５０℃）が外気温（３０℃）
まで冷却されたとしても、２０℃のサブクールしか得ら
れないことになる。

【０００９】従って、図１０および図１１に示すサブク
ールサイクルにおいて、仮に室内凝縮器２０２で２０℃
のサブクールが得られるようにサブクール制御弁１００
の調節バネ１０４のバネ力を設定した場合には、室内蒸
発器２０３で冷却された０℃近い冷風が室内凝縮器２０
２に当たる時でもサブクールを２０℃に制御しようとす
る。このため、上述したように０℃近い冷風を利用して
十分大きなサブクール（上述の説明では５０℃）を得る
ことができなくなる。

【００１０】逆に、室内凝縮器２０２で５０℃のサブク
ールが得られるようにサブクール制御弁１００の調節バ
ネ１０４のバネ力を設定した場合には、図１０に示すサ
イクルで室内凝縮器２０２に当たる送風空気の温度が３
０℃前後の時、あるいは図１１に示すサイクルでエアミ
ックスダンパ２１５が室内凝縮器２０２を閉じた時で
も、室内凝縮器２０２または室外凝縮器２１３で５０℃
のサブクールを得るまでサブクール制御弁１００で絞り
部１０２の開度を絞ろうとするため、高圧側の圧力が大
幅に上昇してしまう。

【００１１】このように、従来のサブクール制御弁１０
０では、室内凝縮器２０２内で所定のサブクールが得ら
れるように調節バネ１０４のバネ力が設定されているこ
とから、上述のように、室内凝縮器２０２に当たる空気
の温度が大きく変化するようなサイクルを構成する場合
に対応することができない（サブクールを大きく変化さ
せて制御することができない）。この結果、サイクル効
率が悪化して、消費動力の増大を招くことになる。

【００１２】本発明は、上記事情に基づいて成されたも
ので、その目的は、室内凝縮器に送風される空気の温度
変化が大きい場合でも、サイクル効率を上げるのに最適
なサブクールを得ることのできる冷凍サイクルを提供す
ることにある。

【００１３】

【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備える。請求項１で
は、冷媒凝縮器の下流で冷媒通路の通路断面積を可変す
る弁体を有し、この弁体の弁開度に応じて冷媒流量を調
節することにより、前記冷媒凝縮器で得られる過冷却度
を制御する過冷却度制御弁において、この過冷却度制御
弁は、前記冷媒凝縮器へ送られる空気の温度変化に応じ
て内部圧力が変化し、空気温度が高い程、その内部圧力
により前記弁体の弁開度を大きくする方向へ作用する一
方の圧力室、および前記冷媒凝縮器より流出した冷媒の
温度変化に応じて内部圧力が変化し、冷媒温度が高い
程、その内部圧力により前記弁体の弁開度を小さくする
方向へ作用する他方の圧力室を有し、前記一方の圧力室
の内部圧力と前記他方の圧力室の内部圧力との圧力差に
基づいて前記弁体の弁開度を制御することを特徴とす
る。

【００１４】請求項１に記載された過冷却度制御弁は、
請求項２において、冷媒の流れ方向における前記冷媒凝
縮器の下流に配されて、前記弁体を内蔵するとともに、
前記一方の圧力室および前記他方の圧力室が設けられた
弁本体と、前記冷媒凝縮器を通過する通風系で前記冷媒
凝縮器の風上に配されて、前記冷媒凝縮器へ送られる空
気の温度変化を圧力変化として検知する感温筒と、この
感温筒と前記一方の圧力室とを連通して、前記感温筒の
圧力変化を前記一方の圧力室に伝達する伝達手段とを有
することを特徴とする。

【００１５】請求項１に記載された過冷却度制御弁は、
請求項３において、前記一方の圧力室を形成する外壁面
に、空気の温度変化を前記一方の圧力室に伝達する伝達
部材が設けられて、この伝達部材が前記冷媒凝縮器を通
過する通風系で前記冷媒凝縮器へ送られる空気の流れに
晒される状態に配置されたことを特徴とする。

【００１６】請求項１〜３に記載された何れかの過冷却
度制御弁は、請求項４において、前記一方の圧力室の内
部圧力と前記他方の圧力室の内部圧力との圧力差に応じ
て変位するダイヤフラムを有し、前記弁体は、前記ダイ
ヤフラムの変位に連動して弁開度を可変することを特徴
とする。

【００１７】また、請求項５では、通過する空気との熱
交換によって内部を流れる冷媒を凝縮液化する冷媒凝縮
器と、この冷媒凝縮器の下流で冷媒通路の通路断面積を
可変する弁体を有し、この弁体の弁開度に応じて冷媒流
量を調節することにより、前記冷媒凝縮器で得られる過
冷却度を制御する過冷却度制御弁とを備え、この過冷却
度制御弁は、前記冷媒凝縮器へ送られる空気の温度変化
に応じて内部圧力が変化し、空気温度が高い程、その内
部圧力により前記弁体の弁開度を大きくする方向へ作用
する一方の圧力室、および前記冷媒凝縮器より流出した
冷媒の温度変化に応じて内部圧力が変化し、冷媒温度が
高い程、その内部圧力により前記弁体の弁開度を小さく
する方向へ作用する他方の圧力室を有し、前記一方の圧
力室の内部圧力と前記他方の圧力室の内部圧力との圧力
差に基づいて前記弁体の弁開度を制御することを特徴と
する。

【００１８】請求項５に記載された過冷却度制御弁は、
請求項６において、冷媒の流れ方向における前記冷媒凝
縮器の下流に配されて、前記弁体を内蔵するとともに、
前記一方の圧力室および前記他方の圧力室が設けられた
弁本体と、前記冷媒凝縮器を通過する通風系で前記冷媒
凝縮器の風上に配されて、前記冷媒凝縮器へ送られる空
気の温度変化を圧力変化として検知する感温筒と、この
感温筒と前記一方の圧力室とを連通して、前記感温筒の
圧力変化を前記一方の圧力室に伝達する伝達手段とを有
することを特徴とする。

【００１９】請求項５に記載された過冷却度制御弁は、
請求項７において、前記一方の圧力室を形成する外壁面
に、空気の温度変化を前記一方の圧力室に伝達する伝達
部材が設けられて、この伝達部材が前記冷媒凝縮器を通
過する通風系で前記冷媒凝縮器へ送られる空気の流れに
晒される状態に配置されたことを特徴とする。

【００２０】請求項５〜７に記載された何れかの過冷却
度制御弁は、請求項８において、前記一方の圧力室の内
部圧力と前記他方の圧力室の内部圧力との圧力差に応じ
て変位するダイヤフラムを有し、前記弁体は、前記ダイ
ヤフラムの変位に連動して弁開度を可変することを特徴
とする。

【００２１】

【作用】冷媒凝縮器で得られる過冷却度を制御する過冷
却度制御弁は、一方の圧力室の内部圧力が弁体の弁開度
を大きくする方向へ作用し、他方の圧力室の内部圧力が
弁体の弁開度を小さくする方向へ作用する。一方の圧力
室は、冷媒凝縮器へ送られる空気の温度変化に応じて内
部圧力が変化し、他方の圧力室は、冷媒凝縮器より流出
した冷媒の温度変化に応じて内部圧力が変化する。

【００２２】そこで、今、冷媒凝縮器に送風される空気
の温度（以下吸込空気温度と言う）が低下すると、ま
ず、一方の圧力室の内部圧力が低下することから、弁体
は、弁開度が小さくなる方向へ変位する。その結果、冷
媒凝縮器より流出する冷媒の温度（以下出口冷媒温度と
言う）が低下して、他方の圧力室の内部圧力が低下する
ことから、弁体は、弁開度が大きくなる方向へ変位す
る。

【００２３】また、冷媒凝縮器の吸込空気温度が高くな
ると、まず、一方の圧力室の内部圧力が上昇することか
ら、弁体は、弁開度が大きくなる方向へ変位する。その
結果、冷媒凝縮器の出口冷媒温度が上昇して、他方の圧
力室の内部圧力が高くなることから、弁体は、弁開度が
小さくなる方向へ変位する。

【００２４】このように、冷媒凝縮器の吸込空気温度の
変化に伴って、冷媒凝縮器の出口冷媒温度が変化する。
また、冷媒凝縮器で得られる過冷却度は、冷媒凝縮器で
の飽和冷媒温度と冷媒凝縮器の出口冷媒温度との温度差
であることから、冷媒凝縮器の出口冷媒温度が冷媒凝縮
器の吸込空気温度の変化に伴って変化することは、冷媒
凝縮器で得られる過冷却度が冷媒凝縮器の吸込空気温度
の変化に伴って変化することになる。

【００２５】

【実施例】次に、本発明の冷凍サイクルを用いた車両用
空気調和装置の第１実施例を図１〜５を基に説明する。
図１は車両用空気調和装置の全体模式図である。本実施
例の車両用空気調和装置１は、電気自動車に搭載される
もので、車室内に空調空気を導くダクト２、このダクト
２内に空気を導入して車室内へ送る送風機３、アキュム
レータ式冷凍サイクル４、およびエアコン制御装置５
（図３参照）を備える。

【００２６】ダクト２は、その上流端に車室内空気（内
気）を導入するための内気導入口６、７と車室外空気
（外気）を導入するための外気導入口８とが設けられて
おり、一方の内気導入口６と外気導入口８との導入空気
量が内外気切替ダンパ９によって調節される。他方の内
気導入口７は常時開口されている。

【００２７】ダクト２の下流端は、車両のフロントガラ
スに向かって送風空気を吐出するデフロスタ吹出口１
０、乗員の上半身に向かって送風空気を吐出するフェイ
ス吹出口１１、乗員の足元に向かって送風空気を吐出す
るフット吹出口１２に連絡されている。各吹出口１０〜
１２は、吹出口モードに応じて作動するモードダンパ１
３および吹出口切替ダンパ１４によって切り替えられ
る。

【００２８】また、ダクト２内には、ダクト２内の通風
路を二分割する仕切壁１５が設置されている。この仕切
壁１５は、内気導入口７よりフット吹出口１２に至る通
風路２ａと、内気導入口６あるいは外気導入口８よりデ
フロスタ吹出口１０およびフェイス吹出口１１に至る通
風路２ｂを形成する。

【００２９】送風機３は、遠心式ファン３ａとブロワモ
ータ３ｂより成り、ブロワモータ３ｂへの印加電圧（ブ
ロワ電圧）に応じて、送風量（ブロワモータ３ｂの回転
速度）が決定される。ブロワ電圧は、モータ駆動回路１
６（図３参照）を介して、エアコン制御装置５からの制
御信号に基づいて制御される。

【００３０】冷凍サイクル４は、冷媒圧縮機１７、室外
熱交換器１８、減圧装置１９、室内蒸発器２０、室内凝
縮器２１（本発明の冷媒凝縮器）、サブクール制御弁２
２（本発明の過冷却度制御弁）、アキュムレータ２３、
および流路切替手段（後述する）を備える。

【００３１】冷媒圧縮機１７は、電動モータ２４（図３
参照）によって駆動されるもので、電動モータ２４の回
転速度に応じて冷媒吐出量が変化する。電動モータ２４
は、インバータ２５の周波数特性に基づいて回転速度を
可変する。室外熱交換器１８は、ダクト２の外部（車室
外）に配されて、外気と冷媒との熱交換を行うもので、
室外ファン２６の送風を受けることにより、暖房運転時
には冷媒蒸発器として機能して、冷房運転時には冷媒凝
縮器として機能する。

【００３２】減圧装置１９は、冷房運転時および除湿・
除霜運転時に室内蒸発器２０へ送られる冷媒を減圧膨脹
するもので、本実施例ではキャピラリチューブを使用す
る。室内蒸発器２０は、ダクト２内に配されて、減圧装
置１９によって減圧膨脹された低温低圧の冷媒との熱交
換によって、室内蒸発器２０を通過する空気を冷却す
る。

【００３３】室内凝縮器２１は、ダクト２内で室内蒸発
器２０の風下に配されて、高温高圧の冷媒との熱交換に
よって、室内凝縮器２１を通過する空気を加熱する。な
お、この室内凝縮器２１が配されたダクト２内には、室
内蒸発器２０を通過した空気が室内凝縮器２１を迂回す
ることのできる冷風バイパス路２７が設けられている。
そして、この冷風バイパス路２７には、運転モードに応
じて冷風バイパス路２７を開閉する冷風バイパスダンパ
２８が設けられている。

【００３４】サブクール制御弁２２は、図２に示すよう
に、室内凝縮器２１の下流に配される弁本体２２ａ、室
内凝縮器２１へ送風される空気の温度変化を圧力変化と
して検知する感温筒２２ｂ、この感温筒２２ｂと弁本体
２２ａとを接続するキャピラリチューブ２２ｃ（本発明
の伝達手段）より構成される。

【００３５】弁本体２２ａは、略円筒形状を成す弁ハウ
ジング２２０、この弁ハウジング２２０の上端開口部を
気密に覆うロアヘッダ２２１とアッパヘッダ２２２、ロ
アヘッダ２２１の内周面に螺着される仕切板２２３、ロ
アヘッダ２２１とアッパヘッダ２２２との間に挟持され
るダイヤフラム２２４、このダイヤフラム２２４の変位
に伴って作動する弁体２２５、この弁体２２５を付勢す
るスプリング２２６、このスプリング２２６の取付け荷
重を調節する調節ねじ２２７等より構成される。

【００３６】弁ハウジング２２０は、その周壁面に、そ
れぞれ内部空間と連通する入口継手２２８と出口継手２
２９とが設けられている。そして、その入口継手２２８
から出口継手２２９に至る内部空間には、通路断面積を
絞る絞り壁２３０が設けられて、この絞り壁２３０によ
って形成される絞り孔２３１の開度が弁体２２５の変位
によって調節される。また、絞り壁２３０には、絞り孔
２３１が弁体２２５によって全閉された時に、高圧側の
異常上昇を防止するためのブリードポート２３２が設け
られている。

【００３７】ロアヘッダ２２１とアッパヘッダ２２２
は、仕切板２２３によって弁ハウジング２２０の内部空
間と気密に区画された密閉空間を形成する。ロアヘッダ
２２１は、弁ハウジング２２０の上端外周面に螺着さ
れ、アッパヘッダ２２２は、ロアヘッダ２２１の外周端
面にろう付け又は溶接等により接合されている。また、
ロアヘッダ２２１とアッパヘッダ２２２の外周は、断熱
材２３３によって全体が覆われている。

【００３８】仕切板２２３は、熱伝導性に優れた金属製
（例えば銅製、アルミニウム製等）で、その両面には、
熱伝達を良くするために多数のフィン２３４が一体（別
体でも良い）に設けられている。

【００３９】ダイヤフラム２２４は、ステンレスの薄板
によって形成されて、密閉空間をアッパヘッダ２２２と
の間に形成される一方の圧力室２３５と、ロアヘッダ２
２１および仕切板２２３との間に形成される他方の圧力
室２３６とに区画する。この一方の圧力室２３５には、
冷凍サイクル４に使用される冷媒より高い圧力を有し、
使用される冷媒と近い圧力／温度特性の傾きを有するガ
スが封入され、他方の圧力室２３６には、冷凍サイクル
４に使用される冷媒あるいはその冷媒と近い圧力／温度
特性を有するガスが封入されている。

【００４０】ダイヤフラム２２４の下面（他方の圧力室
２３６側）には、ダイヤフラム２２４が他方側へ変位す
る量を規制するストッパ２３７が固着されている。この
ストッパ２３７は、一方の圧力室２３５の内部圧力が他
方の圧力室２３６の内部圧力より所定値以上大きくなる
と、ロアヘッダ２２１の内壁面に当接して、ダイヤフラ
ム２２４がそれ以上変位しないように規制することがで
きる。なお、ストッパ２３７には、ストッパ２３７がロ
アヘッダ２２１の内壁面に当接することで分断される他
方の圧力室２３６内を連通する連通路２３８が設けられ
ている。

【００４１】弁体２２５は、弁ハウジング２２０の内部
空間で絞り孔２３１の下流側に配されており、ストッパ
２３７およびストッパ２３７に連結されたロッド２３９
を介してダイヤフラム２２４の変位が伝達される。な
お、ロッド２３９は、仕切板２２３に対してＯリング２
４０を介して気密に上下移動（摺動）ができるように装
着されている。

【００４２】スプリング２２６は、弁体２２５と調節ね
じ２２７との間に配されて、絞り孔２３１の開度（弁開
度）が小さくなる方向へ弁体２２５を付勢する。従っ
て、弁体２２５は、絞り孔２３１の開度を大きくする方
向に作用する一方の圧力室２３５の内部圧力と、絞り孔
２３１の開度を小さくする方向に作用する他方の圧力室
２３６の内部圧力およびスプリング２２６の付勢力とが
釣り合った位置に変位する。

【００４３】調節ねじ２２７は、弁ハウジング２２０の
下端側内周面に螺着されるとともに、弁ハウジング２２
０の下端開口部に螺着されるボトムカバー２４１にＯリ
ング２４２を介して回転可能な状態で組付けられてお
り、弁ハウジング２２０に対する螺着位置を調節するこ
とにより、スプリング２２６の取付け荷重を調節するこ
とができる。ボトムカバー２４１には、ボトムカバー２
４１より突出する調節ねじ２２７の端部を覆うキャップ
２４３が取り付けられている。

【００４４】感温筒２２ｂは、ダクト２内で室内凝縮器
２１より風上側に配置されている。但し、本実施例のよ
うに室内凝縮器２１を通過する空気が仕切壁１５によっ
て内気と外気とに分離される場合は、室内凝縮器２１の
冷媒出口側の空気温度を検出できる位置に配置される。
この感温筒２２ｂの内部には、空気の温度変化を圧力変
化として検知するための感温ガス（例えば、冷凍サイク
ル４に使用する冷媒より高い圧力を有し、使用する冷媒
と近い圧力／温度特性の傾きを有する媒体）が封入され
ている。また、感温筒２２ｂの外周面には、熱伝達を良
くするために多数のフィン２４４が設けられている。

【００４５】キャピラリチューブ２２ｃは、一端が感温
筒２２ｂに接続されて、他端がアッパヘッダ２２２の中
央部に接続されることにより、感温筒２２ｂの内部と一
方の圧力室２３５とを連通する。

【００４６】アキュムレータ２３は、冷凍サイクル４内
の冷媒を一時蓄えるとともに、冷媒圧縮機１７に液冷媒
が吸い込まれるのを防止するために、気相冷媒のみを送
り出す。

【００４７】流路切替手段は、運転モードに応じて冷媒
の流れ方向を切り替えるもので、四方弁２９、第１電磁
弁３０、第２電磁弁３１、第３電磁弁３２、および逆止
弁３３、３４より成る。四方弁２９は、運転モードに応
じて冷媒流路が切り替わるもので、冷房モード時には、
冷媒圧縮機１７より吐出された冷媒を室外熱交換器１８
側へ導き、暖房モード時および除湿モード時には、冷媒
圧縮機１７より吐出された冷媒を室内凝縮器２１側へ導
く。

【００４８】第１電磁弁３０は、減圧装置１９および室
内蒸発器２０を迂回して室外熱交換器１８の出口側と室
内蒸発器２０の出口側とを結ぶ第１迂回路３５に介在さ
れて、その第１迂回路３５を開閉する。第２電磁弁３１
は、減圧装置１９を迂回して室外熱交換器１８の出口側
と室内蒸発器２０の入口側とを結ぶ第２迂回路３６に介
在されて、その第２迂回路３６を開閉する。第３電磁弁
３２は、サブクール制御弁２２を迂回して室内凝縮器２
１の出口側と逆止弁３３の上流側とを結ぶ第３迂回路３
７に介在されて、その第３迂回路３７を開閉する。

【００４９】なお、各運転モードの時の冷媒の流れを図
中に矢印で示す。但し、冷房モード：矢印Ｃ、暖房モー
ド：矢印Ｈ、除湿暖房モード：矢印ＤH 、除湿・除霜モ
ード：矢印ＤC で表す。

【００５０】エアコン制御装置５は、空調制御に係る制
御プログラムや各種の演算式等が記憶されたマイクロコ
ンピュータ（図示しない）を内蔵する。このエアコン制
御装置５は、図３に示すように、エアコン操作パネル３
８より出力される操作信号および各センサ（後述する）
からの検出信号に基づいて、各ダンパ（内外気切替ダン
パ９、モードダンパ１３、吹出口切替ダンパ１４、冷風
バイパスダンパ２８）を駆動する各サーボモータ９ａ、
１３ａ、１４ａ、２８ａ、モータ駆動回路１６、インバ
ータ２５、室外ファン２６、四方弁２９、電磁弁３０〜
３２等を通電制御する。

【００５１】上記のセンサは、車室内温度Ｔｒを検出す
る内気センサ３９、車室外温度Ｔamを検出する外気セン
サ４０、日射量Ｔｓを検出する日射センサ４１等である
（図３参照）。

【００５２】次に、サブクール制御弁２２が機能する暖
房モード時および除湿暖房モード時の作動について説明
する。 イ）暖房モード時 冷媒圧縮機１７より吐出された冷媒は、四方弁２９→室
内凝縮器２１→サブクール制御弁２２→逆止弁３３→室
外熱交換器１８→第１電磁弁３０→アキュムレータ２３
を順に流れた後、再び冷媒圧縮機１７に吸引される。一
方、送風機３より送られた空気は、室内蒸発器２０を通
過した後、室内凝縮器２１で加熱されて車室内に吹き出
される。

【００５３】ロ）除湿暖房モード時 冷媒圧縮機１７より吐出された冷媒は、四方弁２９→室
内凝縮器２１→サブクール制御弁２２→逆止弁３３→室
外熱交換器１８→第２電磁弁３１→室内蒸発器２０→ア
キュムレータ２３を順に流れた後、再び冷媒圧縮機１７
に吸引される。一方、送風機３より送られた空気は、室
内蒸発器２０で除湿された後、室内凝縮器２１で加熱さ
れて車室内に吹き出される。

【００５４】上記の暖房モード時および除湿暖房モード
時において、サブクール制御弁２２は、弁体２２５の弁
開度に応じて絞り孔２３１を通過する冷媒流量を調節す
ることにより、室内凝縮器２１で得られるサブクールを
制御する。そこで、弁体２２５の挙動を説明する。弁体
２２５は、絞り孔２３１の開度を大きくする方向に作用
する一方の圧力室２３５の内部圧力と、絞り孔２３１の
開度を小さくする方向に作用する他方の圧力室２３６の
内部圧力およびスプリング２２６の付勢力とが釣り合っ
た位置に変位する。

【００５５】一方の圧力室２３５の内部圧力は、ダクト
２内で室内凝縮器２１へ送られる空気、即ち室内凝縮器
２１の吸込空気の温度変化に応じて変化し、他方の圧力
室２３６の内部圧力は、室内凝縮器２１より流出する出
口冷媒の温度変化に応じて変化する。従って、サブクー
ル制御弁２２は、一方の圧力室２３５の内部圧力と他方
の圧力室２３６の内部圧力との差、即ち室内凝縮器２１
の吸込空気温度に相当する冷媒の飽和圧力より略ΔＰ高
い圧力Ｐ1 （感温筒２２ｂおよび一方の圧力室２３５に
封入された媒体の圧力）と室内凝縮器２１の出口冷媒温
度に相当する冷媒（他方の圧力室２３６に封入された媒
体）の飽和圧力Ｐ2 との差が略一定となるように自己制
御を行なうことになる（図４参照）。

【００５６】そこで、今、室内凝縮器２１の吸込空気温
度が低下する場合を考えると、まず、感温筒２２ｂの内
部圧力が低下するのに伴って一方の圧力室２３５の内部
圧力が低下する。従って、弁体２２５は、一旦、絞り孔
２３１の開度が小さくなる方向へ変位する。これによ
り、室内凝縮器２１の出口冷媒温度が低下することか
ら、仕切板２２３を介して出口冷媒の温度変化が伝達さ
れる他方の圧力室２３６の内部圧力が低下する。その結
果、弁体２２５は、絞り孔２３１の開度が大きくなる方
向へ変位して、一方の圧力室２３５の内部圧力と、他方
の圧力室２３６の内部圧力およびスプリング２２６の付
勢力とが釣り合う位置で静止する。

【００５７】また、室内凝縮器２１の吸込空気温度が高
くなる場合では、まず、感温筒２２ｂの内部圧力が高く
なるのに伴って一方の圧力室２３５の内部圧力が高くな
る。従って、弁体２２５は、一旦、絞り孔２３１の開度
が大きくなる方向へ変位する。これにより、室内凝縮器
２１の出口冷媒温度が上昇することから、仕切板２２３
を介して出口冷媒の温度変化が伝達される他方の圧力室
２３６の内部圧力が高くなる。その結果、弁体２２５
は、絞り孔２３１の開度が小さくなる方向へ変位して、
一方の圧力室２３５の内部圧力と、他方の圧力室２３６
の内部圧力およびスプリング２２６の付勢力とが釣り合
う位置で静止する。

【００５８】このように、室内凝縮器２１の吸込空気温
度の変化に伴って、室内凝縮器２１の出口冷媒温度が変
化する。また、室内凝縮器２１で得られるサブクール
は、室内凝縮器２１での飽和冷媒温度と室内凝縮器２１
の出口冷媒温度との温度差であることから、室内凝縮器
２１の出口冷媒温度が室内凝縮器２１の吸込空気温度の
変化に伴って変化することは、室内凝縮器２１で得られ
るサブクールが、室内凝縮器２１の吸込空気温度の変化
に伴って変化することになる。

【００５９】これは、暖房運転および除湿暖房運転時に
おいて、冷凍サイクル４の成績係数（ＣＯＰ）が最大と
なる最適なサブクールが、室内凝縮器２１の吸込空気の
温度変化に対して図５に示すような関係となることか
ら、調節ねじ２２７によってスプリング２２６の取付け
荷重を適切に調節することにより、室内凝縮器２１で得
られるサブクールをＣＯＰが略最大となる最適値に自己
制御することが可能となる。

【００６０】次に、本発明の第２実施例を説明する。図
６はサブクール制御弁２２の断面図である。本実施例の
サブクール制御弁２２は、図６に示すように、一方の圧
力室２３５を形成するアッパヘッダ２２２の外壁面に多
数のフィン２４５（本発明の伝達部材）を一体もしくは
別体で設けたものである。

【００６１】このサブクール制御弁２２は、図７に示す
ように、弁本体２２ａはダクト２の外部に設置されて、
フィン２４５のみがダクト２内で室内凝縮器２１の吸込
空気の流れに晒される状態に配置されている。これによ
り、フィン２４５によって室内凝縮器２１の吸込空気の
温度変化を検知して一方の圧力室２３５に伝達すること
ができるため、第１実施例に示した感温筒２２ｂおよび
キャピラリチューブ２２ｃを廃止することができる。な
お、図７では、弁本体２２ａをダクト２の外部に設置し
たが、ダクト２の内部に配置することも可能である。

【００６２】〔変形例〕第１実施例では、室内凝縮器２
１の吸込空気温度を検知する応答性を向上させるために
感温筒２２ｂの外周面にフィン２４４を設けたが、必ず
しもフィン２４４を設ける必要はない。同様に、仕切板
２２３に多数のフィン２３４を設けたが、必ずしもフィ
ン２３４を設ける必要はない。

【００６３】また、絞り壁２３0 にブリードポート２３
２を設けたが、このブリードポート２３２は無くても良
い。さらには、ロアヘッダ２２１およびアッパヘッダ２
２２の外周を断熱材２３３で覆ったが、必ずしも断熱材
２３３で覆う必要はない。

【００６４】実施例では、一方の圧力室２３５には、冷
凍サイクル４に使用される冷媒より高い圧力を有し、使
用される冷媒と近い圧力／温度特性の傾きを有するガス
を封入し、他方の圧力室２３６には、冷凍サイクル４に
使用される冷媒あるいはその冷媒と近い圧力／温度特性
を有するガスを封入したが、一方の圧力室２３５には、
冷凍サイクル４に使用される冷媒あるいはその冷媒に近
い圧力／温度特性を有するガスを封入し、他方の圧力室
２３６には、冷凍サイクル４に使用される冷媒より低い
圧力／温度特性の傾きを有するガスを封入しても良い。

【００６５】

【発明の効果】本発明の冷凍サイクルは、過冷却度制御
弁において、室内凝縮器の吸込空気の温度変化に応じて
変化する一方の圧力室の内部圧力と、室内凝縮器の出口
冷媒の温度変化に応じて変化する他方の圧力室の内部圧
力との圧力差に基づいて弁開度を制御することにより、
室内凝縮器の吸込空気温度の変化に伴って室内凝縮器で
得られる過冷却度が変化する。従って、室内凝縮器の吸
込空気温度が大きく変化しても、サイクル効率（ＣＯ
Ｐ）が略最大となる最適な過冷却度を得ることが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例に係る車両用空気調和装置の全体模式
図である。

【図２】サブクール制御弁の断面図である。

【図３】本実施例の制御系を示すブロック図である。

【図４】サブクール制御弁の弁開度特性を示すグラフで
ある。

【図５】室内凝縮器の吸込空気温度と最適サブクール値
との関係を示すグラフである。

【図６】本発明の第２実施例に係わるサブクール制御弁
の断面図である。

【図７】図６に示すサブクール制御弁を用いた空気調和
装置の模式図である。

【図８】従来技術に係るサブクール制御弁の模式図であ
る。

【図９】室内凝縮器の吸込空気温度とサブクール値との
関係を示すグラフである。

【図１０】従来技術を説明する空気調和装置の全体模式
図である。

【図１１】従来技術を説明する空気調和装置の全体模式
図である。

【符号の説明】

２ ダクト ４ 冷凍サイクル ２１ 室内凝縮器 ２２ サブクール制御弁（過冷却度制御弁） ２２ａ 弁本体 ２２ｂ 感温筒 ２２ｃ キャピラリチューブ（伝達手段） ２２４ ダイヤフラム ２２５ 弁体 ２３５ 一方の圧力室 ２３６ 他方の圧力室 ２４５ フィン（伝達部材）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷媒凝縮器の下流で冷媒通路の通路断面積
   を可変する弁体を有し、この弁体の弁開度に応じて冷媒
   流量を調節することにより、前記冷媒凝縮器で得られる
   過冷却度を制御する過冷却度制御弁において、 この過冷却度制御弁は、 前記冷媒凝縮器へ送られる空気の温度変化に応じて内部
   圧力が変化し、空気温度が高い程、その内部圧力により
   前記弁体の弁開度を大きくする方向へ作用する一方の圧
   力室、および前記冷媒凝縮器より流出した冷媒の温度変
   化に応じて内部圧力が変化し、冷媒温度が高い程、その
   内部圧力により前記弁体の弁開度を小さくする方向へ作
   用する他方の圧力室を有し、前記一方の圧力室の内部圧
   力と前記他方の圧力室の内部圧力との圧力差に基づいて
   前記弁体の弁開度を制御することを特徴とする過冷却度
   制御弁。
2. 【請求項２】冷媒の流れ方向における前記冷媒凝縮器の
   下流に配されて、前記弁体を内蔵するとともに、前記一
   方の圧力室および前記他方の圧力室が設けられた弁本体
   と、 前記冷媒凝縮器を通過する通風系で前記冷媒凝縮器の風
   上に配されて、前記冷媒凝縮器へ送られる空気の温度変
   化を圧力変化として検知する感温筒と、 この感温筒と前記一方の圧力室とを連通して、前記感温
   筒の圧力変化を前記一方の圧力室に伝達する伝達手段と
   を有することを特徴とする請求項１記載の過冷却度制御
   弁。
3. 【請求項３】前記一方の圧力室を形成する外壁面に、空
   気の温度変化を前記一方の圧力室に伝達する伝達部材が
   設けられて、この伝達部材が前記冷媒凝縮器を通過する
   通風系で前記冷媒凝縮器へ送られる空気の流れに晒され
   る状態に配置されたことを特徴とする請求項１記載の過
   冷却度制御弁。
4. 【請求項４】前記一方の圧力室の内部圧力と前記他方の
   圧力室の内部圧力との圧力差に応じて変位するダイヤフ
   ラムを有し、 前記弁体は、前記ダイヤフラムの変位に連動して弁開度
   を可変することを特徴とする請求項１〜３記載の何れか
   の過冷却度制御弁。
5. 【請求項５】通過する空気との熱交換によって内部を流
   れる冷媒を凝縮液化する冷媒凝縮器と、 この冷媒凝縮器の下流で冷媒通路の通路断面積を可変す
   る弁体を有し、この弁体の弁開度に応じて冷媒流量を調
   節することにより、前記冷媒凝縮器で得られる過冷却度
   を制御する過冷却度制御弁とを備え、 この過冷却度制御弁は、 前記冷媒凝縮器へ送られる空気の温度変化に応じて内部
   圧力が変化し、空気温度が高い程、その内部圧力により
   前記弁体の弁開度を大きくする方向へ作用する一方の圧
   力室、および前記冷媒凝縮器より流出した冷媒の温度変
   化に応じて内部圧力が変化し、冷媒温度が高い程、その
   内部圧力により前記弁体の弁開度を小さくする方向へ作
   用する他方の圧力室を有し、前記一方の圧力室の内部圧
   力と前記他方の圧力室の内部圧力との圧力差に基づいて
   前記弁体の弁開度を制御することを特徴とする冷凍サイ
   クル。
6. 【請求項６】前記過冷却度制御弁は、 冷媒の流れ方向における前記冷媒凝縮器の下流に配され
   て、前記弁体を内蔵するとともに、前記一方の圧力室お
   よび前記他方の圧力室が設けられた弁本体と、 前記冷媒凝縮器を通過する通風系で前記冷媒凝縮器の風
   上に配されて、前記冷媒凝縮器へ送られる空気の温度変
   化を圧力変化として検知する感温筒と、 この感温筒と前記一方の圧力室とを連通して、前記感温
   筒の圧力変化を前記一方の圧力室に伝達する伝達手段と
   を有することを特徴とする請求項５記載の冷凍サイク
   ル。
7. 【請求項７】前記過冷却度制御弁は、 前記一方の圧力室を形成する外壁面に、空気の温度変化
   を前記一方の圧力室に伝達する伝達部材が設けられて、
   この伝達部材が前記冷媒凝縮器を通過する通風系で前記
   冷媒凝縮器へ送られる空気の流れに晒される状態に配置
   されたことを特徴とする請求項５記載の冷凍サイクル。
8. 【請求項８】前記過冷却度制御弁は、 前記一方の圧力室の内部圧力と前記他方の圧力室の内部
   圧力との圧力差に応じて変位するダイヤフラムを有し、 前記弁体は、前記ダイヤフラムの変位に連動して弁開度
   を可変することを特徴とする請求項５〜７記載の何れか
   の冷凍サイクル。