JP2000205664A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電気回路部を必要としない簡潔な構成で、圧
縮機吸入圧を良好に制御できるようにする。 【解決手段】 凝縮器７下流側と、圧縮機６吸入側との
間をバイパス通路１４により直接連結するとともに、こ
のバイパス通路１４に圧力制御弁１５を備える。この圧
力制御弁１５に、圧縮機６の吸入圧力に直接応動して変
位するダイヤフラムと、このダイヤフラムの変位に応じ
てバイパス通路１４を開閉する弁体とを設け、圧縮機６
の吸入圧力が設定値まで低下すると、圧力制御弁１５の
弁体が開弁する。これによると、蒸発器１１の熱負荷低
下より圧縮機吸入圧力が設定値まで低下すると、弁体が
直ちに開弁して、バイパス通路１４から冷媒を圧縮機吸
入側に直接導入することにより、圧縮機吸入圧力を設定
値以上に保持することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機吸入圧が所
定圧以下に低下することを防止する冷凍サイクル装置に
関するもので、例えば、冷凍車に用いて好適なものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、冷凍車等に用いられる冷凍サイク
ル装置においては、庫内温度が低下して、冷凍用蒸発器
の熱負荷が低下すると、膨張弁等の減圧装置の開度が減
少して圧縮機吸入圧が負圧または負圧近傍の値まで低下
するという現象が発生する。このように圧縮機吸入圧が
低下する状態では、圧縮機へのオイル戻り量が減少して
圧縮機の潤滑不足が生じて、圧縮機の耐久性に悪影響を
及ぼす。

【０００３】このような不具合を解消するため、実開平
２−９６５６４号公報においては、図４に示すごとく、
サイクル高圧側の受液器９の下流側を圧縮機１の吸入側
に直結するバイパス通路１４を設けるとともに、このバ
イパス通路１４に電磁弁１５０を設け、さらに、圧縮機
１の吸入側通路に低圧感知スイッチ１５１を設けてい
る。

【０００４】そして、圧縮機吸入圧が所定値まで低下す
ると、低圧感知スイッチ１５１によって電磁弁１５０を
開弁して、高圧冷媒をバイパス通路１４を通して直接圧
縮機１の吸入側に導入することにより、圧縮機吸入圧の
低下を防止するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報の従
来技術によると、低圧感知スイッチ１５１が頻繁に開閉
することを防止するために、低圧感知スイッチ１５１の
開時の圧力と閉時の圧力との間にある程度のヒステリシ
スを設定する必要がある。これに加えて、低圧感知スイ
ッチ１５１の開閉信号に基づいて電磁弁１５０が全開状
態と全閉状態との間で開閉を繰り返すので、電磁弁１５
０の開閉に伴って圧縮機吸入圧の変動幅がどうしても大
きくなり、圧縮機吸入圧のオーバシュート、アンダーシ
ュートか発生してしまい、圧縮機吸入圧を良好に制御で
きない。

【０００６】また、上記従来技術では、低圧感知スイッ
チ１５１および低圧感知スイッチ１５１の信号を電磁弁
１５０に伝える電気回路が必要となり、製品コストの上
昇を招く。本発明は上記点に鑑みてなされたもので、電
気回路部を必要としない簡潔な構成で、圧縮機吸入圧を
良好に制御できるようにすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１〜４記載の発明では、凝縮器（７）下流側
と、圧縮機（６）の吸入側との間をバイパス通路（１
４）により直接連結するとともに、このバイパス通路
（１４）に圧力制御弁（１５）を備え、この圧力制御弁
（１５）は、圧縮機（６）の吸入圧力に直接応動して変
位する圧力応動部材（２６）と、この圧力応動部材（２
６）の変位に応じてバイパス通路（１４）を開閉する弁
体（２１）とを有しており、圧縮機（６）の吸入圧力が
設定値まで低下すると、弁体（２１）が開弁するように
したことを特徴としている。

【０００８】これによると、蒸発器（１１）の熱負荷低
下より圧縮機吸入圧力が設定値まで低下すると、弁体
（２１）が直ちに開弁して、バイパス通路（１４）から
冷媒を圧縮機吸入側に直接導入することにより、圧縮機
吸入圧力を設定値以上に保持することができる。特に、
圧力応動部材（２６）が圧縮機吸入圧力の変動に直接応
動して変位するので、圧縮機吸入圧力が設定値以下に低
下したときには、弁体（２１）を直ちに開弁できるとと
もに、圧力応動部材（２６）の変位量に応じて弁体（２
１）の開度を連続的に微調整できるので、従来技術のよ
うな圧縮機吸入圧力のオーバーシュート、アンダーシュ
ートを生じることなく、圧縮機吸入圧力を良好に制御で
きる。従って、圧縮機オイル戻り量を低負荷時でも十分
確保して、圧縮機（６）の耐久寿命に好結果を与えるこ
とができる。

【０００９】上記の圧力制御弁（１５）は具体的には請
求項２記載の発明のように構成できる。すなわち、圧力
応動部材はダイヤフラム（２６）であり、このダイヤフ
ラム（２６）により仕切られた第１圧力室（２７）およ
び第２圧力室（２８）を有し、第１圧力室（２７）内に
はガス媒体が所定圧力で封入されており、第２圧力室
（２８）内には圧縮機（６）の吸入圧力が導入されるよ
うになっており、ダイヤフラム（２６）の変位を弁体
（２１）に伝達する作動棒（３２）、および弁体（２
１）に閉弁方向のばね力を作用するばね手段（２２）を
有し、第１圧力室（２７）内のガス媒体の圧力が弁体
（２１）の開弁方向に作用し、第２圧力室（２８）内の
圧縮機吸入圧力が弁体（２１）の閉弁方向に作用するよ
うに構成できる。

【００１０】これによれば、圧縮機吸入圧力の変動に応
動して、ダイヤフラム（２６）を変位させて弁体（２
１）の開度を良好に制御できる。また、バイパス通路
（１４）の入口部は具体的には請求項３に記載の発明の
ごとく凝縮器（７）の下流側に接続すれば、バイパス通
路（１４）の圧力制御弁（１５）に凝縮後の高圧液冷媒
を導入でき、圧力制御弁（１５）の作動安定化のために
好ましい。

【００１１】また、請求項４記載の発明のごとく、蒸発
器（１１）により冷凍車（１）の冷凍室（２）内の空気
を冷却するようにした冷凍車用の冷凍サイクル装置とし
て好適に実施できる。なお、上記各手段の括弧内の符号
は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を
示すものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図に基
づいて説明する。図１〜図３は本発明を冷凍車に適用し
た一実施形態を示すもので、冷凍車１はその運転室後方
部に冷凍室（冷凍庫）２が設けられており、冷凍室２に
は冷凍食品等の商品が積み込まれる。冷凍室２の後部に
は、その内部に冷凍物を搬入したり、冷凍室２内の冷凍
物を搬出するための開閉ドア３、４が開閉可能に設けら
れている。

【００１３】そして、冷凍車１には、図１に示すように
車両前方部に冷凍サイクル装置５が搭載されている。図
２はこの冷凍サイクル装置５を示しており、冷媒を高温
高圧に圧縮して吐出する圧縮機６を有する。この圧縮機
６は、冷凍車１の運転室下方部のエンジン近傍位置に配
置され、図示しない電磁クラッチ、ベルト等を介して車
両走行用エンジンによって駆動される。

【００１４】この圧縮機６にて高温高圧に圧縮されたガ
ス冷媒は凝縮器７に流入する。この凝縮器７は、図１に
示すように車両床下の部位において車両の走行風を受け
やすい位置に設置されており、この走行風と電動式の室
外ファン８（図２）により送風される冷却風とによっ
て、内部のガス冷媒を冷却して凝縮させる。この凝縮器
７の下流側に受液器９を設け、この受液器９にて凝縮後
の冷媒の気液を分離して液冷媒を貯留する。

【００１５】そして、この受液器９の下流側には、受液
器９からの液冷媒を減圧する減圧装置（本実施形態では
温度式膨張弁）１０を設け、この減圧装置１０で減圧さ
れた低圧の気液２相冷媒を冷凍用蒸発器１１にて蒸発さ
せる。この冷凍用蒸発器１１近傍に電動式の冷凍用ファ
ン１２を配置し、この冷凍用ファン１２により冷凍室２
内の空気を冷凍用蒸発器１１を通して循環させ、この庫
内空気から吸熱して冷媒が蒸発することにより、庫内空
気を冷却する。この冷凍用蒸発器１１で蒸発したガス冷
媒が圧縮機６に吸入される。

【００１６】ここで、本実施形態では、減圧装置１０と
冷凍用蒸発器１１と冷凍用ファン１２は、１つの冷却ユ
ニット１３として構成され、この冷却ユニット１３は図
１に示すごとく冷凍室２内の車両前方側の天井部に配置
されている。また、冷却ユニット１３には、図１おい
て、冷凍用蒸発器１１の下方側に庫内空気の吸込口を設
け、冷凍用蒸発器１１の車両後方側の面に庫内への吹出
口を設け、冷凍用蒸発器１３で冷却された冷気は庫内の
車両後方側へ向かって略水平方向に吹き出すようになっ
ている。

【００１７】一方、冷凍サイクル装置５において、受液
器９の下流側と、圧縮機６の吸入側（換言すると、冷凍
用蒸発器１１の下流側の部位）との間を直接連結するバ
イパス通路１４が設けてあり、このバイパス通路１４の
途中に圧力制御弁１５が設置してある。実際の車両搭載
状態では図１に示すように、冷凍サイクル装置５の受液
器９の下流側配管は運転室下方部において圧縮機６の吸
入側配管に近接して配置されるので、受液器９の下流部
と圧縮機６の吸入側との間を短いバイパス通路（バイパ
ス配管）１４で連結できる。

【００１８】次に、上記圧力制御弁１５の具体的構成を
図３に基づいて説明すると、圧力制御弁１５は、膨張弁
の一種である定圧膨張弁と同一の弁機構を採用すること
ができる。圧力制御弁１５にはアルミニウム等の金属で
形成されたハウジング１６を有し、このハウジング１６
の冷媒入口１７はバイパス通路１４により受液器９の下
流部に連通する。また、ハウジング１６の冷媒出口１８
はバイパス通路１４により圧縮機６の吸入側に連通す
る。

【００１９】そして、ハウジング１６内部には、冷媒入
口１７に隣接して弁収容室１９が形成され、この弁収容
室１９の下流側（図３の上方部）には、弁収容室１９に
対して十分小径の円形の絞り通路２０が形成されてい
る。この絞り通路２０の弁座部２０ａに対向して、球状
の弁体２１が図３の上下方向に変位可能に配置されてい
る。

【００２０】この球状の弁体２１にはコイルばね（ばね
手段）２２の一端部が当接して、コイルばね２２のばね
力が弁体２１に対して閉弁方向に加わるようにしてあ
る。コイルばね２２の他端部は、ハウジング１６に保持
されたリング状の支持板２３により支持されている。一
方、ハウジング１６の上端部には弁駆動機構部２４が一
体に保持固定されている。この弁駆動機構部２４のケー
ス２５の内部はステンレス等の弾性変形可能な金属薄板
で形成されたダイヤフラム（圧力応動部材）２６により
第１圧力室２７と第２圧力室２８とに仕切られている。

【００２１】第１圧力室２７の内部には、ガス封入管２
９を通してガス媒体が所定圧力Ｐ₁にて封入されてい
る。ガス封入管２９の先端部３０はガス媒体を封入した
後密封される。ハウジング１６のうち、冷媒出口１８の
近傍部位には圧力導入穴３１が形成され、この圧力導入
穴３１により、絞り通路２０の下流側の圧力、すなわち
圧縮機６の吸入圧力Ｐ₂ を第２圧力室２８の内部に導入
するようになっている。

【００２２】また、ダイヤフラム２６の変位を弁体２１
に伝達するために、ダイヤフラム２６と弁体２１との間
に金属製の作動棒３２が配置されている。ハウジング１
６には、この作動棒３２を摺動可能に案内する支持穴３
３が設けられている。このような機構により、ダイヤフ
ラム２６が図３の上下方向に変位すると、この変位が作
動棒３２を介して弁体２１に伝達されて、弁体２１が変
位する。

【００２３】次に、上記構成において作動を説明する。
冷凍車１の車両エンジンの運転時に、圧縮機６の電磁ク
ラッチに通電すると、この電磁クラッチが接続状態とな
り、車両エンジンから圧縮機６に動力が伝達され、これ
により、圧縮機６が作動する。また、ファン８、１２の
駆動モータに通電すると、ファン８、１２が作動状態と
なり、冷凍サイクル装置５が運転状態となる。冷凍用蒸
発器１１で冷却された冷気は冷凍用ファン１２により冷
凍室２内に吹き出して庫内の商品（冷凍物）を冷却す
る。

【００２４】ところで、上記の冷凍運転において圧縮機
吸入圧Ｐ₂ が設定値より高い間は、後述の理由から弁体
２１が絞り通路２０の弁座部２０ａに圧着して、圧力制
御弁１５が閉弁状態（バイパス通路１４の閉塞状態）に
あるので、バイパス通路１４に冷媒は流れない。そし
て、冷凍運転が続行され、冷凍室２内の温度（庫内温
度）が低下して冷凍用蒸発器１１の熱負荷が低下する
と、減圧装置（膨張弁）１０の開度が絞られて圧縮機吸
入圧Ｐ₂ が低下していく。

【００２５】ここで、圧力制御弁１５において、ダイヤ
フラム２６には第１圧力室２７に封入されたガス媒体の
所定圧力Ｐ₁ が弁体２１の開弁方向（図３の下向き）に
作用するとともに、第２圧力室２８内の圧縮機吸入圧Ｐ
₂ が弁体２１の閉弁方向（図３の上向き）に作用する。
また、コイルばね２２のばね力Ｐ₃ は弁体２１の閉弁方
向に作用する。

【００２６】従って、ダイヤフラム２６上下の両圧力室
２７、２９の圧力は、Ｐ₁ ＝Ｐ₂ ＋Ｐ₃ となる状態がバ
ランス点であり、この状態となるようにダイヤフラム２
６が上下両側に変位可能である。そして、圧縮機吸入圧
Ｐ₂ が予め設定した設定値（例えば、０．２ｋｇ／ｃｍ
² Ｇ）より高い間は、Ｐ₁ ＜Ｐ₂ ＋Ｐ₃ の関係にあるの
で、弁体２１が絞り通路２０の弁座部２０ａに圧着し
て、圧力制御弁１５が閉弁状態にある。

【００２７】いま、冷凍用蒸発器１１の熱負荷の低下に
より圧縮機吸入圧Ｐ₂ が上記設定値まで低下すると、Ｐ
₁ ＞Ｐ₂ ＋Ｐ₃ の関係になるので、ダイヤフラム２６が
下側へ変位する。これにより、作動棒３２を介して弁体
２１が開弁方向（図３の下向き）に変位して、絞り通路
２０を開口する。これにより、受液器９出口の高圧液冷
媒をバイパス通路１４および圧力制御弁１５を通して圧
縮機６の吸入側に直接導入できる。

【００２８】この結果、圧縮機吸入圧Ｐ₂ を上記設定値
以上に保持することができるので、圧縮機吸入圧Ｐ₂ が
負圧状態まで低下することを未然に防止できる。ここ
で、圧力制御弁１５の弁体２１が開弁するときの圧縮機
吸入圧Ｐ₂ の設定値は、上記の圧力バランスから理解さ
れるように、ガス媒体の所定圧力Ｐ₁ とコイルばね２２
のばね力Ｐ₃ の選択により任意に設定できる。

【００２９】なお、高圧液冷媒は圧力制御弁１５の絞り
通路２０にて減圧され、気液２相状態となって、圧縮機
６の吸入側に導入される。このバイパス通路１４からの
気液２相冷媒と蒸発器１１通過後のガス冷媒とが混合し
て圧縮機６に吸入されので、低負荷時でも、圧縮機６へ
のオイル戻り量を十分確保できる。しかも、圧力制御弁
１５において圧力応動部材をなすダイヤフラム２６には
圧縮機吸入圧Ｐ₂ が直接作用するので、圧縮機回転数の
急変時のような過渡時でも、圧縮機吸入圧Ｐ₂ の変動に
そのまま追従して、弁体２１を直ちに変位させることが
できとともに、弁体２１の開度をダイヤフラム２６の変
位量に応じて連続的に微調整できる。そのため、圧縮機
吸入圧Ｐ₂ の圧力制御に際して、オーバシュート、アン
ダーシュートを生じることなく、圧縮機吸入圧Ｐ₂ を上
記設定値以上に良好に保持できる。

【００３０】（他の実施形態）なお、上記した実施形態
では、バイパス通路１４の入口側を受液器９の下流側に
接続しているが、バイパス通路１４の入口側を受液器９
の上流側（凝縮器７の下流側）に接続してもよいことも
ちろんである。また、バイパス通路１４の入口側を圧縮
機吐出側に接続することも可能である。従って、バイパ
ス通路１４の入口側はサイクル高圧側回路部のどこに接
続してもよい。

【００３１】また、圧縮機６の吸入側に冷媒の気液を分
離するアキュームレータを配置する冷凍サイクルにおい
ても同様に本発明は実施できる。この場合、バイパス通
路１４の出口側をアキュームレータの上流側、下流側の
いずれに接続してもよいが、バイパス通路１４の出口側
をアキュームレータの下流側に接続した方がより好まし
い。

【００３２】すなわち、バイパス通路１４の出口側をア
キュームレータの上流側に接続した場合は、アキューム
レータ上流側圧力がアキュームレータ部分での圧損分だ
け圧縮機吸入圧より高くなるので、これに応じて、圧力
制御弁１５の開弁時の設定値を高くしなければならない
が、バイパス通路１４の出口側をアキュームレータの下
流側に接続すれば、バイパス通路１４からの冷媒を圧縮
機６の吸入側に直接導入できるので、アキュームレータ
部分での圧損分を考慮して上記設定値を決定する必要が
ない。

【００３３】また、圧力制御弁１５で減圧された気液２
相冷媒を圧縮機６の吸入側に直接導入できるので、液相
冷媒の蒸発潜熱より圧縮機６の吐出ガス冷媒温度を引き
下げることができるという利点もある。また、図３に例
示した圧力制御弁１５においては、ダイヤフラム２６の
上側の第１圧力室２７の内部に所定圧力Ｐ₁ でガス媒体
を封入しているが、第１圧力室２７を大気開放室とし
て、この大気開放の第１圧力室２７の内部に、圧縮機吸
入圧Ｐ₂ とコイルばね２２のばね力Ｐ₃ とに対抗するば
ね力Ｐ₁ を発生するばね手段（例えば、コイルばね）を
配置する構成としてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態における車両搭載状態を示
す概略斜視図である。

【図２】本発明の一実施形態による冷凍サイクル図であ
る。

【図３】図１、２に示す圧力制御弁の具体的構成を例示
する概略断面構造図である。

【図４】従来技術の冷凍サイクル図である。

【符号の説明】

２…冷凍室、６…圧縮機、７…凝縮器、１０…減圧装
置、１１…蒸発器、１４…バイパス通路、１５…圧力制
御弁、２１…弁体、２６…ダイヤフラム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 柚原 博 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 (72)発明者 佐藤 幸一 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式会 社デンソー内 Ｆターム(参考） 3L045 AA01 AA06 BA02 CA02 DA02 EA01 GA07 HA01 JA02 JA12 JA13 KA13 LA03 MA08 PA04 PA05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（６）
   と、 この圧縮機（６）から吐出されたガス冷媒を冷却して凝
   縮する凝縮器（７）と、 この凝縮器（７）で凝縮した冷媒を減圧する減圧装置
   （１０）と、 この減圧装置（１０）で減圧された低圧冷媒を蒸発させ
   る蒸発器（１１）とを備え、 この蒸発器（１１）で蒸発したガス冷媒を前記圧縮機
   （６）に吸入させる冷凍サイクル装置において、 前記圧縮機（６）吐出側から前記減圧装置（１０）の上
   流側に至る高圧回路部と前記圧縮機（６）の吸入側との
   間をバイパス通路（１４）により直接連結するととも
   に、 このバイパス通路（１４）に圧力制御弁（１５）を備
   え、 この圧力制御弁（１５）は、前記圧縮機（６）の吸入圧
   力に直接応動して変位する圧力応動部材（２６）と、こ
   の圧力応動部材（２６）の変位に応じて前記バイパス通
   路（１４）を開閉する弁体（２１）とを有しており、 前記圧縮機（６）の吸入圧力が設定値まで低下すると、
   前記弁体（２１）が開弁するようにしたことを特徴とす
   る冷凍サイクル装置。
2. 【請求項２】 前記圧力応動部材はダイヤフラム（２
   ６）であり、このダイヤフラム（２６）により仕切られ
   た第１圧力室（２７）および第２圧力室（２８）を有
   し、 前記第１圧力室（２７）内にはガス媒体が所定圧力で封
   入されており、 前記第２圧力室（２８）内には前記圧縮機（６）の吸入
   圧力が導入されるようになっており、 前記ダイヤフラム（２６）の変位を前記弁体（２１）に
   伝達する作動棒（３２）、および前記弁体（２１）に閉
   弁方向のばね力を作用するばね手段（２２）を有し、 前記第１圧力室（２７）内のガス媒体の圧力が前記弁体
   （２１）の開弁方向に作用し、前記第２圧力室（２８）
   内の前記圧縮機吸入圧力が前記弁体（２１）の閉弁方向
   に作用するようにしたことを特徴とする請求項１に記載
   の冷凍サイクル装置。
3. 【請求項３】 前記バイパス通路（１４）の入口部を前
   記凝縮器（７）の下流側に接続したことを特徴とする請
   求項１または２に記載の冷凍サイクル装置。
4. 【請求項４】 前記蒸発器（１１）により冷凍車（１）
   の冷凍室（２）内の空気を冷却するようにしたことを特
   徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の冷凍
   サイクル装置。