JP2002106978A - バイパス管路付き冷凍サイクル - Google Patents

バイパス管路付き冷凍サイクル

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JP2002106978A
JP2002106978A JP2000303397A JP2000303397A JP2002106978A JP 2002106978 A JP2002106978 A JP 2002106978A JP 2000303397 A JP2000303397 A JP 2000303397A JP 2000303397 A JP2000303397 A JP 2000303397A JP 2002106978 A JP2002106978 A JP 2002106978A
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valve
differential pressure
orifice
evaporator
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Hisatoshi Hirota
久寿 広田
Yusuke Inoue
雄介 井上
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TGK Co Ltd
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TGK Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水熱交換器への冷媒の流れを制御するデバイ
スとしてコストが安く取り付け性の優れたものにするこ
とを目的とする。 【解決手段】 暖房運転時にエバポレータ4からの冷媒
をオリフィス12を介して水熱交換器13へ流すよう制
御するデバイスとして差圧弁14を設けた。冷房運転時
は電磁弁10が開いてエバポレータ4からの冷媒は直接
アキュムレータ5に行くため、差圧弁14には差圧が発
生せず、差圧弁14は閉じている。暖房運転時には、電
磁弁10が閉じてエバポレータ4からの高圧の冷媒は差
圧弁14に入るため、差圧弁14に差圧が発生し、差圧
弁14は開いて、エバポレータ4からの冷媒を、オリフ
ィス12を介して水熱交換器13に流すようにする。差
圧弁14は安価なためシステムコストを下げることがで
き、また、小型で配管内に挿入するだけで取り付けるこ
とができるため、取り付け性が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はバイパス管路付き冷
凍サイクルに関し、特に自動車用空調装置で通常は冷房
用熱交換器として用いられる車室内設置のエバポレータ
を暖房用熱交換器として用いるようにしたバイパス管路
付き冷凍サイクルに関する。
【0002】
【従来の技術】自動車用空調装置は、車室内に、低温冷
媒との熱交換により冷風を作るエバポレータと、エンジ
ンの冷却水との熱交換から温風を作るヒータコアとを有
し、冷風と温風とを適宜混合して車室内を快適な空気温
度になるよう制御している。
【0003】ところが、近年、エンジンの燃焼効率の向
上に伴い、エンジンの冷却水の水温が高くならず、冷却
水を暖房用の熱源として利用した場合に、冬期では十分
な暖房温度を得ることが難しくなってきている。そこ
で、フロンガスなどを使って冷房と一緒に暖房もできる
ようなシステムのニーズが増えている。このようなシス
テムは、たとえば特開平11−344263号公報にバ
イパス管路付き冷凍サイクルとして提案されている。
【0004】図3は従来のバイパス管路付き冷凍サイク
ルの一例を示す構成図である。このバイパス管路付き冷
凍サイクルによれば、コンプレッサ1と、車室外に設け
られたコンデンサ2と、オリフィス3と、車室内に設け
られたエバポレータ4と、アキュムレータ5とによって
通常の冷凍サイクルを構成し、この通常の冷凍サイクル
に加えて、コンプレッサ1から送り出された高圧冷媒ガ
スをコンデンサ2をバイパスさせてエバポレータ4に直
接送り込ませるためのバイパス管路6が併設されてい
る。
【0005】また、このバイパス管路付き冷凍サイクル
は、コンプレッサ1から送り出される高圧冷媒をコンデ
ンサ2またはバイパス管路6のいずれかに向かわせるよ
う管路の切り換えを行う電磁弁7,8と、コンデンサ2
とオリフィス3との間に設けられた逆止弁9と、エバポ
レータ4とアキュムレータ5との間に設けられた電磁弁
10と、同じくエバポレータ4とアキュムレータ5との
間に設けられた電磁弁11、オリフィス12および水熱
交換器13とを備えている。水熱交換器13は、オリフ
ィス12にて断熱膨張された低温冷媒にたとえばエンジ
ン冷却水の熱を与えてアキュムレータ5に戻すためのも
のである。
【0006】このように構成されたバイパス管路付き冷
凍サイクルにおいて、冷房運転時には、電磁弁7,10
を開け、電磁弁8,11を閉じるように制御して、冷媒
の流れが実線の矢印で示した流れになるようにする。こ
れにより、コンプレッサ1から送り出された高圧冷媒
は、コンデンサ2に供給され、ここで外気の空気との熱
交換によって凝縮され、さらに逆止弁9を通り、オリフ
ィス3にて断熱膨張されて低圧で低温の冷媒になり、次
に、低温の冷媒がエバポレータ4に入り、ここで車室内
の空気と熱交換されて冷房が行われることで蒸発され、
さらに電磁弁10を通ってアキュムレータ5に入り、こ
こで気液分離された冷媒ガスがコンプレッサ1に戻ると
いう冷凍サイクルを構成する。
【0007】暖房運転時には、電磁弁8,11を開け、
電磁弁7,10を閉じるように制御して、冷媒の流れが
破線の矢印で示した流れになるようにする。これによ
り、コンプレッサ1から送り出された高圧冷媒は、コン
デンサ2をバイパスするバイパス管路6を通って直接エ
バポレータ4に行き、ここで車室内の空気と熱交換され
て暖房が行われることで凝縮され、さらに電磁弁11を
通ってオリフィス12にて断熱膨張されることにより低
圧で低温の冷媒になり、次に、低温の冷媒が水熱交換器
13により加熱されて蒸発され、さらにアキュムレータ
5に入り、ここで気液分離された冷媒ガスがコンプレッ
サ1に戻る。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
バイパス管路付き冷凍サイクルでは、エバポレータの下
流側において、冷房運転時には水熱交換器に冷媒を流さ
ないようにし、暖房運転時には水熱交換器に冷媒を流す
ようにするために、水熱交換器の手前に電磁弁を設ける
必要があるが、この電磁弁のような制御デバイスは、高
価であることからシステムのコストが高くなり、また、
冷媒配管の途中に取り付けたり電気的な配線が必要であ
るなど、取り付け構造が複雑になるという問題点があっ
た。
【0009】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、水熱交換器への冷媒の流れを制御するデバイ
スとしてコストが安く取り付け性の優れたものを用いた
バイパス管路付き冷凍サイクルを提供することを目的と
する。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明では上記問題を解
決するために、暖房運転時にコンデンサと前記コンデン
サを出た冷媒を減圧する第1オリフィスとをバイパスす
るバイパス管路と、前記バイパス管路およびエバポレー
タを通ってきた冷媒を減圧させる第2オリフィスと、前
記第2オリフィスによって減圧された冷媒を加熱する熱
交換器とを備えたバイパス管路付き冷凍サイクルにおい
て、前記第2オリフィスの上流側に配置され前記エバポ
レータを通ってきた高圧の冷媒で開弁するよう動作する
差圧弁を備えていることを特徴とするバイパス管路付き
冷凍サイクルが提供される。
【0011】このようなバイパス管路付き冷凍サイクル
によれば、冷房運転時にはエバポレータからの冷媒は直
接アキュムレータに行くよう制御されるため、差圧弁に
は差圧が発生せず、したがって差圧弁は、エバポレータ
からの冷媒を、熱交換器に流さないように制御する。一
方、暖房運転時には、エバポレータからの冷媒はアキュ
ムレータに行かないよう制御されるため、差圧弁に差圧
が発生し、したがって差圧弁は、エバポレータからの冷
媒を、熱交換器に流すように制御する。しかも、その差
圧弁の開弁動作はエバポレータからの高圧の冷媒によっ
て自動的に行われる。熱交換器へ流す冷媒の制御を安価
な差圧弁で行うことができるため、システムコストを下
げることができ、また、差圧弁は、小型で配管内に挿入
するだけで取り付けることができるため、取り付け性が
向上する。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。図1は本発明によるバイパ
ス管路付き冷凍サイクルを示す構成図である。この図1
において、図3に示した従来のバイパス管路付き冷凍サ
イクルの構成要素と同じ要素については同じ符号を付し
てある。
【0013】このバイパス管路付き冷凍サイクルは、通
常の冷凍サイクルを構成するコンプレッサ1、コンデン
サ2、オリフィス3、エバポレータ4、およびアキュム
レータ5を備え、これにコンデンサ2をバイパスするよ
う構成されたバイパス管路6を備えている。コンプレッ
サ1とコンデンサ2との間の管路およびバイパス管路6
には、冷媒の流れを切り換える電磁弁7,8が設けら
れ、コンデンサ2とオリフィス3との間の管路には逆止
弁9が設けられている。
【0014】エバポレータ4とアキュムレータ5との間
は、2系統の管路が並列に設置されていて、一方の管路
には電磁弁10が設けられ、他方の管路には差圧弁1
4、オリフィス12および水熱交換器13が設けられて
いる。
【0015】ここで、オリフィス12の上流側に設けた
差圧弁14は、従来の電磁弁と同様の機能を有してい
る。すなわち、この差圧弁14は、図示の例ではボール
状の弁体およびスプリングを有し、弁体がスプリングに
よって上流側に付勢されている構成を有している。した
がって、冷房運転時は、電磁弁10が開いていること
で、差圧弁14には差圧が発生せず、差圧弁14は閉じ
ている。一方、暖房運転時には、電磁弁10が閉じてい
ることで、冷媒は差圧弁14に向かい、弁体が冷媒の力
によりスプリングの付勢力に抗して下流側に押され、差
圧弁14は開く。これにより、冷媒はオリフィス12を
通り、水熱交換器13を通ってアキュムレータ5に流れ
ることができる。このように、差圧弁14は、電気的な
制御弁を用いることなく、電磁弁10の開閉に応じて自
動的に開閉する制御弁として機能するのである。
【0016】以上の構成のバイパス管路付き冷凍サイク
ルにおいて、冷暖房運転時の動作について説明する。冷
房運転時には、電磁弁7,10を開け、電磁弁8を閉じ
るように制御して、冷媒の流れが実線の矢印で示した流
れになるようにする。これにより、コンプレッサ1から
送り出された高圧冷媒は、コンデンサ2に供給され、こ
こで外気の空気との熱交換によって凝縮され、さらに逆
止弁9を通り、オリフィス3にて断熱膨張されて低圧で
低温の冷媒になる。この低温の冷媒はエバポレータ4に
入り、ここで車室内の空気と熱交換されて冷房が行われ
る。エバポレータ4で蒸発された冷媒は、電磁弁10を
通ってアキュムレータ5に入り、ここで気液分離された
冷媒ガスがコンプレッサ1に戻る。
【0017】このとき、エバポレータ4から出てきた冷
媒は、電磁弁10を通ってそのままアキュムレータ5に
流れていくが、電磁弁10は全開であるので、エバポレ
ータ4と電磁弁10との間の圧力と、水熱交換器13の
下流の圧力との圧力差はなく、ほとんど同圧である。こ
のため、差圧弁14の前後差圧もほとんど同圧であるた
め、弁体がスプリングの荷重で押されて差圧弁14は閉
じられており、冷媒が水熱交換機13に流れ込むのを防
止することができる。
【0018】暖房運転時には、電磁弁8を開け、電磁弁
7,10を閉じるように制御して、冷媒の流れが破線の
矢印で示した流れになるようにする。これにより、コン
プレッサ1から送り出された冷媒は、コンデンサ2をバ
イパスするバイパス管路6を通って直接エバポレータ4
に入る。コンプレッサ1からの冷媒は高温高圧の冷媒で
あるので、エバポレータ4が車室内の空気と熱交換する
ことによって暖房を行うことができる。エバポレータ4
で凝縮された冷媒は、差圧弁14の方に向かう。差圧弁
14は、高圧の冷媒が流れ込むことにより自動的に開け
られる。この差圧弁14を通った冷媒は、オリフィス1
2にて減圧され、低温低圧の冷媒になる。次に、低温の
冷媒は、水熱交換器13に入り、ここでエンジンの冷却
水と熱交換されて低圧の熱い冷媒になる。そして、この
冷媒は、アキュムレータ5に入り、ここで気液分離され
た冷媒ガスがコンプレッサ1に行く。
【0019】次に、差圧弁14およびオリフィス12を
エバポレータ4と水熱交換器13との間の管路に取り付
ける場合について説明する。なお、これら差圧弁14お
よびオリフィス12は、実際には一体に形成されてお
り、ここでは膨張弁15として説明する。
【0020】図2は差圧弁およびオリフィスの取り付け
状態を示す断面図である。差圧弁14およびオリフィス
12からなる膨張弁15の管路への取り付けは、膨張弁
15をエバポレータ4から水熱交換器13へ向かう管路
内に単に挿入することによって行われる。
【0021】水熱交換器13側の管路21は、エバポレ
ータ4側の管路22が結合される開口端部から所定距離
離れた位置に絞り部23を有している。膨張弁15は、
管路21にその開口端部から挿入される。冷媒はこの管
路21内を図の右側から左側へと流れるので、挿入後、
膨張弁15は、冷媒の流れによって下流側へ押し流さ
れ、絞り部23に係止されるようになっている。
【0022】膨張弁15は、その上流側にストレーナ3
1が設けられており、冷媒が周囲からそのストレーナ3
1を介して中央の冷媒通路に流入するようになってい
る。その冷媒通路は、その途中に弁座を構成する段差が
設けられていている。この弁座に対向して冷媒流路の下
流側から、弁体32がその軸線方向に進退自在に配置さ
れ、かつスプリング33によって弁座に着座する方向に
付勢されている。この弁体32およびスプリング33が
差圧弁14を構成している。
【0023】また、膨張弁15の下流側端部にプラグ3
4が設けられている。このプラグ34には、オリフィス
12が設けられている。このオリフィス12は、プラグ
34の下流側端面から上流方向へ向けて延びる貫通しな
い環状通路とプラグ34の上流側端面から下流方向へ向
けてその環状通路の一部に連通するよう穿設された穴と
から構成されている。これにより、差圧弁14を通過し
てきた冷媒は、その穴および環状通路のオリフィス12
を通過し、環状通路から断面リング状に放出されるよう
にしている。さらに、膨張弁15のボディの外周にはシ
ール用のOリング35が嵌め込まれている。
【0024】このように、差圧弁14およびオリフィス
12の取り付けは、冷媒の管路内に挿入するだけで済
み、しかも取り付けのためのスペースは特に必要ない。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、水熱
交換器に対して冷媒を、冷房運転時には流さず、暖房運
転時には流すよう制御する手段として、水熱交換器の手
前で冷媒を減圧するオリフィスの上流側に差圧弁を配置
する構成にした。これにより、水熱交換器への冷媒の流
れを制御するデバイスとしてコストの高い電磁弁の使用
の必要がなくなり、システムのコストを低減することが
できる。また、差圧弁は、オリフィスと一体にしたもの
を冷媒の管路の中に取り付けることができるため、設置
スペースが必要なく、管路の中に挿入するだけで済むた
め、取り付け性が優れている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるバイパス管路付き冷凍サイクルを
示す構成図である。
【図2】差圧弁およびオリフィスの取り付け状態を示す
断面図である。
【図3】従来のバイパス管路付き冷凍サイクルの一例を
示す構成図である。
【符号の説明】
1 コンプレッサ 2 コンデンサ 3 オリフィス 4 エバポレータ 5 アキュムレータ 6 バイパス管路 7,8 電磁弁 9 逆止弁 10,11 電磁弁 12 オリフィス 13 水熱交換器 14 差圧弁 15 膨張弁 21 管路 22 管路 23 絞り部 31 ストレーナ 32 弁体 33 スプリング 34 プラグ 35 Oリング

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 暖房運転時にコンデンサと前記コンデン
    サを出た冷媒を減圧する第1オリフィスとをバイパスす
    るバイパス管路と、前記バイパス管路およびエバポレー
    タを通ってきた冷媒を減圧させる第2オリフィスと、前
    記第2オリフィスによって減圧された冷媒を加熱する熱
    交換器とを備えたバイパス管路付き冷凍サイクルにおい
    て、 前記第2オリフィスの上流側に配置され前記エバポレー
    タを通ってきた高圧の冷媒で開弁するよう動作する差圧
    弁を備えていることを特徴とするバイパス管路付き冷凍
    サイクル。
  2. 【請求項2】 前記差圧弁は、その下流側に前記第2オ
    リフィスを一体に形成した構造を有していることを特徴
    とする請求項1記載のバイパス管路付き冷凍サイクル。
  3. 【請求項3】 前記第2オリフィスが一体に形成された
    前記差圧弁は、前記エバポレータと前記熱交換器との間
    を接続する管路内に配置されていることを特徴とする請
    求項1記載のバイパス管路付き冷凍サイクル。
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