| 【発明の名称】 |
バイパス管路付冷凍サイクル |
| 【発明者】 |
【氏名】広田 久寿
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| 【要約】 |
【課題】凝縮器に冷媒を通さずに蒸発器において暖房のための熱交換を行えるようにしたバイパス管路付冷凍サイクルにおいて、循環する冷媒量が負荷等に応じて制御されて状況に適した暖房を行うことができ、しかも蒸発器の耐圧能を高くする必要がないバイパス管路付冷凍サイクルを提供すること。
【解決手段】低圧冷媒液を一時的に貯留するためのアキュムレータ６を蒸発器４の出口と圧縮機１の入口との間に接続して、冷媒が凝縮器を通らずにバイパス管路５を循環する状態の際に冷媒の循環量がアキュムレータ６において制御されるようにすると共に、入口圧力を制御するレギュレータ２０を蒸発器４の出口とアキュムレータ６の入口との間に接続して、蒸発器４の出口圧力がレギュレータ２０によって制御されるようにした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】冷媒を、圧縮機で圧縮してから凝縮器で凝縮させた後、膨張弁で断熱膨張させながら蒸発器に送り込んで蒸発させてから圧縮機に戻すようにした冷凍サイクルに、冷媒を上記凝縮器を通さずに上記圧縮機から上記蒸発器に送り込ませるためのバイパス管路を併設し、低圧冷媒液を一時的に貯留するためのアキュムレータを上記蒸発器の出口と上記圧縮機の入口との間に接続して、冷媒が上記凝縮器を通らずに上記バイパス管路を循環する状態の際に冷媒の循環量が上記アキュムレータにおいて制御されるようにすると共に、入口圧力を制御するレギュレータを上記蒸発器の出口と上記アキュムレータの入口との間に接続して、上記蒸発器の出口圧力が上記レギュレータによって制御されるようにしたことを特徴とするバイパス管路付冷凍サイクル。
【請求項２】上記レギュレータが、その入口圧力を一定以上に維持するように制御する請求項１記載のバイパス管路付冷凍サイクル。
【請求項３】上記レギュレータが、その入口圧力を一定以下に維持するように制御する請求項１又は２記載のバイパス管路付冷凍サイクル。
【請求項４】断面積の小さなリーク流路が上記レギュレータと並列に設けられている請求項１、２又は３記載のバイパス管路付冷凍サイクル。
【請求項５】上記レギュレータを迂回して上記蒸発器の出口と上記アキュムレータの入口との間を直結する迂回路と、その迂回路を開通／閉塞するための迂回路開閉弁とが設けられている請求項１、２、３又は４記載のバイパス管路付冷凍サイクル。
【請求項６】上記レギュレータと上記迂回路開閉弁とが一つのブロックに取り付けられている請求項５記載のバイパス管路付冷凍サイクル。
【請求項７】上記迂回路開閉弁がパイロット作動の電磁弁であり、上記迂回路開閉弁の調圧室と上記迂回路開閉弁の出口側との間に上記レギュレータが介挿接続されている請求項５又は６記載のバイパス管路付冷凍サイクル。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、通常は冷房のために用いられる蒸発器を、必要に応じて補助暖房に用いることができるようにしたバイパス管路付冷凍サイクルに関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車用空調装置においては、冷房のためには一般的な冷凍サイクルが用いられ、暖房のためには、温められたエンジン冷却水が利用される。
【０００３】しかし、例えば近年のガソリン噴射式エンジン等のようにエンジンの効率がよくなると、冷却水の温度が以前ほど上昇しないため、冬期に暖房温度が十分に上昇しないという不都合が発生する。
【０００４】そこで、例えば図１２に示されるように、冷凍サイクルの圧縮機１から送り出された高圧冷媒ガスを、車室外の凝縮器２を通さずに、車室内の蒸発器４に送り込ませるバイパス管路５を併設して、蒸発器４で顕熱を奪う熱交換を行わせ、それを補助暖房として利用するシステムがある。
【０００５】３は膨張弁、１０は高圧冷媒液を一時的に貯留するためのリキッドタンク、７は逆止弁、８は、圧縮機１から送り出される高圧冷媒を凝縮器２に向かわせるかバイパス管路５に通すかの切り換えを行うための管路切換弁、９は、バイパス管路５を冷媒が流れる場合に膨張弁として作用する定差圧弁である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような従来のバイパス管路付冷凍サイクルにおいては、補助暖房モード時に冷媒がリキッドタンク１０を通らないことから、循環する冷媒の量が一定になってしまい、負荷等に応じて冷媒量を制御することができないので、状況に対応した暖房が行われない欠点がある。
【０００７】また、圧縮機１の回転が高いときには蒸発器４に高い圧力がかかるので、蒸発器４の耐圧能を高く設定しなければならず、製造コストが非常に高くなってしまう。
【０００８】そこで本発明は、凝縮器に冷媒を通さずに蒸発器において暖房のための熱交換を行えるようにしたバイパス管路付冷凍サイクルにおいて、循環する冷媒量が負荷等に応じて制御されて状況に適した暖房を行うことができ、しかも蒸発器の耐圧能を高くする必要がないバイパス管路付冷凍サイクルを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するため、本発明のバイパス管路付冷凍サイクルは、冷媒を、圧縮機で圧縮してから凝縮器で凝縮させた後、膨張弁で断熱膨張させながら蒸発器に送り込んで蒸発させてから圧縮機に戻すようにした冷凍サイクルに、冷媒を上記凝縮器を通さずに上記圧縮機から上記蒸発器に送り込ませるためのバイパス管路を併設し、低圧冷媒液を一時的に貯留するためのアキュムレータを上記蒸発器の出口と上記圧縮機の入口との間に接続して、冷媒が上記凝縮器を通らずに上記バイパス管路を循環する状態の際に冷媒の循環量が上記アキュムレータにおいて制御されるようにすると共に、入口圧力を制御するレギュレータを上記蒸発器の出口と上記アキュムレータの入口との間に接続して、上記蒸発器の出口圧力が上記レギュレータによって制御されるようにしたことを特徴とする。
【００１０】なお、上記レギュレータが、その入口圧力を一定以上に維持するように制御するものであるとよく、上記レギュレータが、その入口圧力を一定以下に維持するように制御するものであってもよい。そして、断面積の小さなリーク流路が上記レギュレータと並列に設けられていてもよい。
【００１１】また、上記レギュレータを迂回して上記蒸発器の出口と上記アキュムレータの入口との間を直結する迂回路と、その迂回路を開通／閉塞するための迂回路開閉弁とが設けられていてもよい。その場合、上記レギュレータと上記迂回路開閉弁とが一つのブロックに取り付けられていてもよい。
【００１２】そして、上記迂回路開閉弁がパイロット作動の電磁弁であり、上記迂回路開閉弁の調圧室と上記迂回路開閉弁の出口側との間に上記レギュレータが介挿接続されていてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態の自動車用空調装置に用いられる冷凍サイクルの全体構成を略示しており、１は圧縮機、２は車室外に配置された凝縮器、３は膨張弁、４は車室内に通じるエアダクトに配置された蒸発器、６は低圧冷媒を一時貯留しておくためのアキュムレータであり、これらによって通常の冷凍サイクルが形成されている。
【００１４】それに加えて、蒸発器４を利用して補助暖房を行うために、圧縮機１から送り出された高圧冷媒ガスを、凝縮器２を通さずに蒸発器４に送り込ませるためのバイパス管路５が併設されている。
【００１５】７は逆止弁、８は、圧縮機１から送り出される高圧冷媒を凝縮器２に向かわせるかバイパス管路５に通すかの切り換えを行うための管路切換弁（三方向弁）である。
【００１６】なお、バイパス管路５の途中に膨張弁の類を介挿接続してもよいが、この実施の形態のようにそれを省略して、管路切換弁８にその役割をさせてもよい。また、膨張弁３と逆止弁７との接続位置は逆にしてもよく、その場合に、膨張弁３を単に流路断面積を絞っただけの絞り流路にしてもよく、逆止弁７として定差圧弁機能のあるものを用いてもよい。
【００１７】蒸発器４とアキュムレータ６との間には、暖房時流路１１と冷房時流路１２（迂回路）とが並列に配管されており、冷房時流路１２の途中には、バイパス管路５に冷媒を流さない通常の冷房モードの際に、冷媒を蒸発器４からアキュムレータ６に直接送るために開かれる電磁開閉弁４０が介挿接続されている。
【００１８】暖房時流路１１には、自動車のエンジン、モーター或いは電池等から放出される熱を冷媒と熱交換するための熱交換器１４が介挿接続されており、その熱交換器１４から冷媒に与えられる熱も蒸発器４における暖房に利用することができる。
【００１９】また、暖房時流路１１の熱交換器１４より上流側には、入口（レギュレータ２０の入口）の圧力を一定レベルに制御するレギュレータ２０が介挿接続されており、それによって蒸発器４の出口圧力が制御される。
【００２０】具体的には、レギュレータ２０は例えばその入口圧力が１２Kg/cm2以下では閉じ、１２Kg/cm2を超えると徐々に開いて（例えば１２.５Kg/cm2で全開になり)暖房時流路１１を大きな断面積で開通させるように動作する。
【００２１】即ち、レギュレータ２０の入口圧力が１２Kg/cm2以下になろうとすると、レギュレータ２０が閉じて暖房時流路１１が閉塞されることによって冷媒圧力が１２Kg/cm2以下にならず、冷媒の温度が保たれるので暖房能力が確保される。
【００２２】また、レギュレータ２０の入口圧力が１２Kg/cm2を超え始めると、レギュレータ２０が開いて暖房時流路１１が開通することによってレギュレータ２０の入口圧力が例えば１２.５Kg/cm2を超えず、蒸発器４を通る冷媒の圧力がその圧力以下に規制されるので、蒸発器４の耐圧能を通常レベルに設定することができる。
【００２３】レギュレータ２０と平行に、暖房時流路１１等と比較して断面積の小さなリーク流路１５が形成されている。その結果、レギュレータ２０が閉じていても微小流量の冷媒が暖房時流路１１を通過することができ、冷媒管路が完全閉塞状態にはならない。したがって、冷媒の循環量が非常に少ないときは圧力低下が生じる。
【００２４】このように構成されたバイパス管路付冷凍サイクルにおいて、冷房時には、圧縮機１から送り出された高圧冷媒がバイパス管路５へは行かずに全て凝縮器２に送られるように管路切換弁８をセットし、電磁開閉弁４０を開いた状態にする。すると、車室内の蒸発器４が本来の蒸発器として作用し、そこでの周囲の空気と冷媒との熱交換によって冷房が行われる。
【００２５】補助暖房時には、管路切換弁８を切り換えて、圧縮機１から送り出された高圧冷媒が、凝縮器２へは行かずに全てバイパス管路５内を流れて、蒸発器４からアキュムレータ６を経て圧縮機１に戻されるようにセットし、電磁開閉弁４０は閉じた状態にする。
【００２６】すると、バイパス管路５通過中に膨張して減圧された冷媒が蒸発器４を通過する際に、圧縮機１において与えられた顕熱を冷媒から奪う熱交換が行われ、蒸発器４が暖房のための放熱器として作用する。
【００２７】また、熱交換器１４から冷媒に与えられる熱も暖房に利用される。そして、レギュレータ２０の作用により、蒸発器４の出口における冷媒の圧力レベルが一定に規制される。
【００２８】図２は、暖房時流路１１が形成された取り付けブロック１７にレギュレータ２０が取り付けられた部分を示している。■、■及び■で示される管路位置は図１と対応しており、暖房時流路１１と冷房時流路１２との上流側の分岐部は暖房時流路１１の側面に穿設された孔である。
【００２９】クランク状に曲げて形成された暖房時流路１１の中間部分がレギュレータ２０の弁座２１になっており、そこに弁体２３の足部が緩く嵌め込まれている。そして、リーク流路１５が弁体２３を貫通して形成されている。
【００３０】弁体２３が開く時のレギュレータ２０の入口圧力は圧縮コイルバネ２４によって設定され、バネ受け２５からダイアフラム２２に加えられる圧縮コイルバネ２４の付勢力が、中間ロッド２６を介して弁体２３に下流側から伝達されている。２７は、中間ロッド２６が緩く嵌挿されたガイド、２８はシール用のＯリング、２９は、圧縮コイルバネ２４の付勢力を調整するための調整ナットである。
【００３１】なお、弁体２３の有効受圧面積とダイアフラム２２の有効受圧面積とが等しく設定されており、その結果、弁体２３とダイアフラム２２との間に位置する冷媒圧力の影響がキャンセルされている。
【００３２】図３は、レギュレータ２０の入口圧力が所定圧力を超えたことにより、弁体２３が弁座２１から離れて暖房時流路１１が開通した状態を示している。この状態においては、レギュレータ２０の入口圧力（即ち、蒸発器４の出口圧力）は圧縮コイルバネ２４で設定された所定圧力になる。
【００３３】図４は、図２におけるIV−IV断面を示しており、レギュレータ２０が組み付けられている取り付けブロック１７に電磁開閉弁４０も組み付けられている。この電磁開閉弁４０は、いわゆるパイロット作動の電磁弁であり、４７は電磁コイル。４８は可動鉄芯。４９はパイロット弁駆動ロッドである。
【００３４】主弁座４１に上流側から対向して配置された主弁４２の背部が調圧室４３になっていて、主弁４２に設けられたパイロット孔４４を開けば、冷房時流路１２の下流側と調圧室４３とが連通する。
【００３５】４５は、パイロット孔４４の開閉を行うための球状のパイロット弁体。４６は、パイロット孔４４より小さな断面積で冷房時流路１２の下流側と調圧室４３とを連通させるリーク流路である。ただし、リーク流路４６は主弁４２の外周面周囲の隙間を利用してもよい。
【００３６】このような構成により、電磁コイル４７への通電のＯＮ／ＯＦＦによってパイロット孔４４が開閉され、それによって、主弁４２が主弁座４１に対して離接して冷房時流路１２が開通／閉塞される。図５は、主弁４２が主弁座４１から離れて冷房時流路１２が開いた状態を示している。
【００３７】なお、レギュレータ２０の具体的構成には多様な実施態様があり、例えば圧縮コイルバネ２４に代えて、図６及び図７に示されるように一個又は複数個の皿バネ１２４，２２４を用いてもよい。また、例えばダイアフラム２２に代えて、図８に示されるようにベローズ１２２を用いてもよい。
【００３８】また、図９に示されるように、弁体２３の有効受圧面積をダイアフラム２２の有効受圧面積より大幅に小さく（例えば１０分の１程度に）することにより、弁体２３とダイアフラム２２との間に位置する冷媒圧力を実質的にキャンセルするようにしてもよい。また、リーク流路１５を取り付けブロック１７に弁座２１の孔と並列に形成してもよい。
【００３９】図１０は、本発明の第２の実施の形態のバイパス管路付冷凍サイクルの全体構成を示しており、第１の実施の形態の熱交換器１４に代えて、自動車のエンジン、モーター或いは電池等から放出される熱を冷媒と熱交換するための熱交換器１９をアキュムレータ６内に配置したものである。このようにすることによって、アキュムレータ６内の熱交換器１９から冷媒に与えられる熱を蒸発器４における暖房に利用することができる。
【００４０】また、この実施の形態においては、レギュレータ２０を電磁開閉弁４０の出口側管路と調圧室４３との間に介挿接続してあり、レギュレータ２０と調圧室４３との間を連通させる連通路が、レギュレータ２０が開いているときの暖房時流路１１になっている。リーク流路１５は、それらと並列に蒸発器４とアキュムレータ６との間に形成されている。
【００４１】図１１は、その部分の具体構成例を示しており、リーク流路１５は、電磁開閉弁４０のパイロット孔４４の入口部分に取り付けられたパイプ材５０の外周面の周囲の隙間によって形成されている。このように、リーク流路１５を環状に形成することにより、冷媒通過音を小さくすることができる。
【００４２】
【発明の効果】本発明によれば、冷媒が凝縮器を通らずにバイパス管路を循環する状態の際に冷媒の流量がアキュムレータにおいて制御されるようにしたことにより、循環する冷媒量が負荷等に応じて制御されて状況に適した暖房を行うことができる。そして、入口圧力を制御するレギュレータを蒸発器の出口とアキュムレータの入口との間に接続して、蒸発器の出口圧力がレギュレータによって制御されるようにしたことにより、冷媒温度を維持して暖房能力を確保することができると共に、蒸発器の耐圧能を高くすることなく通常のコストで製造することができる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００１３３６５２
【氏名又は名称】株式会社テージーケー
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| 【出願日】 |
平成１１年３月２５日（１９９９．３．２５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９１３１７
【弁理士】
【氏名又は名称】三井 和彦
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２７４８３８（Ｐ２０００−２７４８３８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１０月６日（２０００．１０．６） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−８１２４６ |
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