JP2003002042A - 自動車用空調装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 フロント側のみ空調を行う場合にリア側の蒸
発器に接続される配管内に冷媒が寝込まないようにする
ことを目的とする。 【解決手段】 フロント側とリア側とで別々に室内の温
度を調整できるようにした自動車用空調装置において、
圧縮機１、凝縮器２、受液器３、電磁式膨張弁６および
逆止弁８をエンジンルーム内に設置し、フロント側蒸発
器５および膨張弁４をフロント側の室内に設置し、リア
側蒸発器７をリア側の室内に設置する。フロント側のみ
の空調を行うとき、エンジンルーム内でリア側蒸発器７
との配管を電磁式膨張弁６の流路開閉機能と逆止弁８の
機能とで遮断するようにしたので、その配管にフロント
側の空調に使われる冷媒が寝込むことがなくなり、冷媒
循環量の減少による冷力不足を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車用空調装置に
関し、特に自動車のフロント側およびリア側にそれぞれ
蒸発器を有してフロント側とリア側とで別々に温度調整
することができる自動車用空調装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車用空調装置には、フロント側とリ
ア側とで別々に室内の温度を調整できるようにしたもの
がある。このような自動車用空調装置では、室内用熱交
換器である蒸発器がフロント側とリア側とにそれぞれに
備えられている。これら蒸発器は、冷凍サイクル内で
は、並列に接続されており、これらに流す冷媒の量をそ
れぞれ調節することにより、各蒸発器で熱交換される室
内空気の温度をそれぞれ調節することができる。

【０００３】その蒸発器に送り込む冷媒の流量を調節す
るのが膨張弁である。膨張弁は、一般に、室内空気と熱
交換されて蒸発器の出口から送り出される低圧冷媒の温
度および圧力の変化を感知して作動するパワーエレメン
トにより弁を駆動し、蒸発器に送り込まれる冷媒の流量
を制御している。

【０００４】ここで、フロント側のみ空調を行い、リア
側の空調は行わない場合、フロント側の蒸発器にのみ冷
媒を流して、リア側の蒸発器には冷媒が流れ込まないよ
うにすればよい。リア側のこのような冷媒の流れを止め
ることができる機能を持った膨張弁として、特開平１１
−３２５６５９号公報に記載の電磁弁付き膨張弁が知ら
れている。

【０００５】この電磁弁付き膨張弁は、リア側の蒸発器
に設けられて、膨張弁と蒸発器の入口との間の低圧冷媒
流路を電磁弁にて強制的に閉止することができるように
している。これにより、リア側の空調が必要ないときに
は、その電磁弁が低圧冷媒流路を閉止して、冷媒が蒸発
器へ流れ込まないようにしている。

【０００６】ところが、リア側の蒸発器の入口を電磁弁
で閉止することにより、リア側の蒸発器には冷媒は流れ
込まなくなるが、フロント側の蒸発器のみを使用してい
ると、そのうちに、フロント側の蒸発器の出口から流出
してきた冷媒がリア側の蒸発器の出口へ逆流してきてリ
ア側の蒸発器内に入り込み、リア側の蒸発器内に溜まっ
て、フロント側の冷凍サイクル内の冷媒循環量が減少
し、冷力不足になることがあった。

【０００７】そこで、本願出願人は、特願２０００−３
８８１０２号明細書において、リア側の蒸発器からフロ
ント側の蒸発器の出口へ通じる冷媒出口管に一方向弁の
機能を設けて、フロント側の蒸発器の出口から流出して
きた冷媒がリア側の蒸発器の出口へ逆流しないようにし
た逆止機能を有する電磁弁を提案している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リア側
の蒸発器は、エンジンルーム内に設けられた受液器の出
口およびフロント側の蒸発器の出口と長い配管によって
それぞれ接続されていて、それらの配管が蒸発器の容量
に比べて小さいとはいえ、ある程度の容量を有している
ため、その容量がリア側の蒸発器を使用しない場合に冷
媒が溜まってしまう空間を与えて、フロント側の冷凍サ
イクル内の冷媒循環量を減少させ、冷力不足になってし
まう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、フロント側のみ空調を行う場合にリア側の蒸
発器に接続される配管内に冷媒が寝込まないようにした
自動車用空調装置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、第１の膨張装置およびフロント側蒸発器
と並列に流路の開閉機能を有する第２の膨張装置および
リア側蒸発器を配置して構成される自動車用空調装置に
おいて、前記第２の膨張装置と、前記フロント側蒸発器
の出口から前記リア側蒸発器の出口側に冷媒が逆流する
のを防止する逆止弁とをエンジンルーム内に設置したこ
とを特徴とする自動車用空調装置が提供される。

【００１１】このような自動車用空調装置によれば、第
２の膨張装置と逆止弁とをエンジンルーム内に設置した
ことにより、フロント側のみ空調を行う場合に、リア側
蒸発器に向かって接続される配管は、第２の膨張装置の
流路開閉機能により、また、リア側蒸発器からフロント
側蒸発器の出口側に向かって接続される配管は、逆止弁
の機能により、それぞれエンジンルーム内で冷媒流路が
遮断されるため、フロント側の空調に使われる冷媒がエ
ンジンルームとリア用蒸発器との間の配管に寝込むこと
がなくなり、フロント側の冷凍サイクル内の冷媒循環量
が減少してフロント側の空調が冷力不足になることはな
くなる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、フ
ロント側にエンジンを有するタイプの自動車に適用した
場合を例に図面を参照して詳細に説明する。

【００１３】図１は本発明による自動車用空調装置のシ
ステム構成を示す図である。自動車用空調装置の冷凍サ
イクルは、冷媒を圧縮する圧縮機１と、この圧縮機１の
吐出側に接続されて高温・高圧の冷媒を冷却して凝縮さ
せる凝縮器２と、この凝縮器２の下流側に接続されて凝
縮された冷媒から気液を分離し、液冷媒を蓄えておく受
液器３とを備えている。この受液器３の出口側は、２つ
に分かれて、一方は、受液器３から供給された液冷媒を
断熱膨張させて低温・低圧の冷媒にする膨張弁４および
この膨張弁４から供給された冷媒と室内空気との熱交換
を行うフロント側蒸発器５を介して圧縮機１の吸入側に
接続され、他方は、電磁開閉機能を有する電磁式膨張弁
６およびリア側蒸発器７および逆止弁８を介してフロン
ト側蒸発器５の下流側に合流するように構成されてい
る。

【００１４】ここで、圧縮機１、凝縮器２、受液器３、
電磁式膨張弁６および逆止弁８は、自動車のフロント側
にあるエンジンルームに設置され、フロント側蒸発器５
および膨張弁４は、フロント側の室内に設置され、リア
側蒸発器７はリア側の室内に設置されている。

【００１５】以上のフロント側およびリア側で空調を行
う自動車用空調装置においては、たとえばフロント側お
よびリア側を同時に空調する場合には、フロント側を優
先して冷媒流量の制御を正確に行うが、リア側の空調に
関しては、一般に簡易的な制御が行われている。

【００１６】フロント側およびリア側の空調を同時に行
うときには、圧縮機１によって圧縮された冷媒は、凝縮
器２および受液器３を通り、一方は、膨張弁４およびフ
ロント側蒸発器５を通って圧縮機１に戻り、他方では、
電磁式膨張弁６、リア側蒸発器７および逆止弁８を通っ
て圧縮機１に戻る。フロント側のみの空調を行うときに
は、圧縮機１によって圧縮された冷媒は、凝縮器２、受
液器３、膨張弁４およびフロント側蒸発器５を通って圧
縮機１に戻る。

【００１７】このとき、受液器３から膨張弁４に向かう
冷媒は、電磁式膨張弁６がリア側蒸発器７へ向かう配管
のエンジンルーム側端部にて閉止しているので、リア側
蒸発器７へ向かう配管に冷媒が流入することはない。ま
た、リア側蒸発器７からフロント側蒸発器５の出口配管
に合流する配管のエンジンルーム側端部にて、逆止弁８
がリア側蒸発器７からの配管へ冷媒が逆流していくのを
防止している。これにより、フロント側のみの空調を行
っているときには、エンジンルームとリア側蒸発器７と
の間に設けられた配管に冷媒が寝込んで、フロント側の
冷凍サイクルを流れる冷媒の量が不足してしまう事態を
防止することができ、フロント側の空調で冷力不足にな
ることを防ぐことができる。

【００１８】次に、電磁式膨張弁６の具体的な構成例に
ついて説明する。図２は電磁式膨張弁の構成例を示す縦
断面図である。この電磁式膨張弁６は、ボディ１０の下
端に入口孔１１が穿設され、ボディ１０の下部側方より
出口孔１２が穿設されている。その入口孔１１には、ス
トレーナ１３が嵌合されている。入口孔１１から出口孔
１２に連通する冷媒流路１４の途中に、ボディ１０と一
体に弁座１５が形成され、この弁座１５に下流側から対
向してボール形状の弁体１６が配置されている。この弁
体１６は、弁座１５の弁孔を通って流れる冷媒により転
動しないよう弁押し部材１７によって保持されている。
この弁押し部材１７は、ピストン状の形状を有し、ボデ
ィ１０内に形成されたシリンダ内をその軸線方向に進退
自在に嵌挿配置されている。この弁押し部材１７を収容
するシリンダの近傍のボディ１０には、弁の下流側にお
ける圧力をすべて同じにするための連通孔１８が穿設さ
れている。

【００１９】弁押し部材１７の上部のボディ１０には、
軸受１９を介してスリーブ２０の下端が固着されてい
る。この軸受１９にも、均圧用の連通孔２１が穿設され
ている。スリーブ２０の上端には、コア２２が固定配置
されている。軸受１９とコア２２との間のスリーブ２０
内には、その軸線方向に進退自在にプランジャ２３が配
置され、このプランジャ２３は、両端が軸受１９とコア
２２に形成された凹部とに軸支されたシャフト２４によ
って支持されている。プランジャ２３とコア２２との間
には、プランジャ２３、シャフト２４および弁押し部材
１７を介して弁体１６を弁座１５に着座させる方向に付
勢するスプリング２５が配置されている。スリーブ２０
の外周には、電磁コイル２６が設けられ、その電磁コイ
ル２６はヨーク２７によって囲繞されている。

【００２０】このように構成された電磁式膨張弁６にお
いて、電磁コイル２６が通電されていないオフ時では、
図２に示したように、プランジャ２３はスプリング２５
によって図の下方へ付勢されていることにより、弁体１
６はシャフト２４および弁押し部材１７を介して図の下
方へ押し下げられるため弁座１５に着座され、弁閉状態
にある。電磁コイル２６が通電されたオン時では、プラ
ンジャ２３はスプリング２５の付勢力に抗してコア２２
に吸着される。これにより、弁体１６およびこれを支持
している弁押し部材１７は軸線方向に自由に動くことが
できる状態になる。ここで、入口孔１１より冷媒が供給
されると、その冷媒の圧力によって弁体１６は、図の上
方へ押し上げられ、弁座１５との間に所定の流路断面積
を有する絞り流路を形成するようになる。

【００２１】このような電磁式膨張弁６は、オン・オフ
動作の弁であるため、リア側蒸発器７の出口側のスーパ
ーヒートを制御することはできない。そこで、電磁式膨
張弁６による冷媒の流量制御は、リア側の冷凍負荷に応
じて電磁式膨張弁６のオン時間およびオフ時間を制御す
ることによって行っている。このオン時間およびオフ時
間は、リア側の室内温度、リア側蒸発器７に空気を通過
させるファンモータの回転数や外気温度などから予測し
た負荷に対応する冷媒流量となるように決定される。た
とえば予測した負荷が最大の場合は、オン時間を１００
％、オフ時間を０％にし、負荷が半分の場合では、オン
時間およびオフ時間をそれぞれ５０％になるように制御
することになる。

【００２２】図３は本発明による自動車用空調装置の別
のシステム構成を示す図、図４は電磁式膨張弁の特性を
示す図である。この図３において、図１に示した構成要
素と同じまたは同等の要素については、同じ符号を付し
てその詳細な説明は省略する。

【００２３】このシステムによれば、自動車のフロント
側にあるエンジンルームに設置された電磁式膨張弁６の
出口側に温度センサ６ａを設け、逆止弁８の入口側に温
度センサ８ａを設け、電磁式膨張弁６を供給される電流
によって入口および出口間の前後差圧を任意に設定する
ことができる差圧制御弁として使用するようにしてい
る。

【００２４】電磁式膨張弁６の出口は飽和状態であるた
め、温度センサ６ａがその電磁式膨張弁６の出口の冷媒
温度を検出することによって、その冷媒温度から冷媒の
圧力を知ることができる。また、温度センサ８ａは、逆
止弁８の入口側の冷媒温度、すなわちリア側蒸発器７の
出口の冷媒温度を知ることができる。これらの温度セン
サ６ａ，８ａにより、リア側蒸発器７の出口における冷
媒の温度および圧力を知ることができるため、通常の温
度式膨張弁のように、リア側蒸発器７出口の冷媒の過熱
度を制御することができるようになる。

【００２５】電磁式膨張弁６は、図２に示した構成の電
磁弁を差圧制御弁として使用し、リア側蒸発器７の出口
の冷媒の蒸発状態をもとに所定の過熱度になるよう前後
差圧を設定して冷媒流量を制御する。電磁式膨張弁６の
前後差圧ΔＰは、図４に示したように、電磁式膨張弁６
に供給する電流値ｉによって設定され、その電流値ｉ
は、２つの温度センサ６ａ，８ａから得られたリア側蒸
発器７の出口における冷媒の温度および圧力によって決
められる。

【００２６】ここで、電磁式膨張弁６は、電流値ｉがゼ
ロのとき、すなわち電磁コイル２６が通電されていない
ときに、電磁式膨張弁６の前後差圧をシステム上あり得
ないような高い差圧に設定してある。たとえば冷媒とし
てフロンＨＦＣ−１３４ａを使用した場合、一般的に電
磁式膨張弁６の前後差圧は最大で２．５ＭＰａ程度にな
ると言われているので、これよりも遥かに高い、たとえ
ば３ＭＰａ程度に設定しておく。これにより、電磁コイ
ル２６が通電されていないとき、電磁式膨張弁６は、閉
じっ放しになり、全閉することができる。つまり、この
電磁式膨張弁６は、全閉機能を持った膨張弁となる。

【００２７】以上の構成により、リア側の空調において
も、フロント側と同様に、リア側蒸発器７の出口の冷媒
の蒸発状態が適度な過熱度を持つように流量を調節する
ことができ、リア側の空調を行なわないときには、電磁
式膨張弁６自体が全閉するため、エンジンルーム内の電
磁式膨張弁６とリア側蒸発器との間の配管にフロント側
の空調に使われる冷媒が寝込んでしまうことがなくな
る。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、リア
用の膨張装置と、フロント側蒸発器の出口からリア側蒸
発器の出口側に冷媒が逆流するのを防止する逆止弁とを
エンジンルーム内に設置する構成にした。これにより、
フロント側のみ空調を行う場合に、リア側蒸発器に向か
って接続される配管は、リア用の膨張装置の流路開閉機
能により、また、リア側蒸発器からフロント側蒸発器の
出口側に向かって接続される配管は、逆止弁の逆止機能
により、それぞれエンジンルーム内で冷媒流路が遮断さ
れるため、フロント側の空調に使われる冷媒がエンジン
ルームとリア側蒸発器との間の配管に寝込むことがなく
なる。したがって、フロント側の冷凍サイクル内の冷媒
循環量が減少することによってフロント側の空調が冷力
不足になることはなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による自動車用空調装置のシステム構成
を示す図である。

【図２】電磁式膨張弁の構成例を示す縦断面図である。

【図３】本発明による自動車用空調装置の別のシステム
構成を示す図である。

【図４】電磁式膨張弁の特性を示す図である。

【符号の説明】

１ 圧縮機 ２ 凝縮器 ３ 受液器 ４ 膨張弁 ５ フロント側蒸発器 ６ 電磁式膨張弁 ６ａ 温度センサ ７ リア側蒸発器 ８ 逆止弁 ８ａ 温度センサ １０ ボディ １１ 入口孔 １２ 出口孔 １３ ストレーナ １４ 冷媒流路 １５ 弁座 １６ 弁体 １７ 弁押し部材 １８ 連通孔 １９ 軸受 ２０ スリーブ ２１ 連通孔 ２２ コア ２３ プランジャ ２４ シャフト ２５ スプリング ２６ 電磁コイル ２７ ヨーク

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の膨張装置およびフロント側蒸発器
   と並列に流路の開閉機能を有する第２の膨張装置および
   リア側蒸発器を配置して構成される自動車用空調装置に
   おいて、 前記第２の膨張装置と、前記リア側蒸発器の出口側に前
   記フロント側蒸発器の出口から冷媒が逆流するのを防止
   する逆止弁とをエンジンルーム内に設置したことを特徴
   とする自動車用空調装置。
2. 【請求項２】 前記第２の膨張装置は、オン時に流路を
   全閉または冷媒を断熱膨張させ、オフ時に冷媒を断熱膨
   張または流路を全閉させる電磁式開閉弁であることを特
   徴とする請求項１記載の自動車用空調装置。
3. 【請求項３】 前記第２の膨張装置の出口温度を感知す
   る第１の温度センサと、前記逆止弁の入口温度を感知す
   る第２の温度センサとを備え、前記第２の膨張装置は、
   オン時に前記第１および第２の温度センサより得られる
   前記リア側蒸発器の出口における冷媒の温度および圧力
   によって決められる電流値により前記リア側蒸発器の出
   口の冷媒の過熱度を制御するような前後差圧に設定さ
   れ、オフ時の前記前後差圧がシステム上あり得ないよう
   な高い差圧に設定された差圧制御弁であることを特徴と
   する請求項１記載の自動車用空調装置。
4. 【請求項４】 第１の膨張装置およびフロント側蒸発器
   と並列に、エンジンルーム内に設置されて流路の開閉機
   能を有する第２の膨張装置、リア側蒸発器およびエンジ
   ンルーム内に設置されて前記フロント側蒸発器の出口か
   ら前記リア側蒸発器の出口側に冷媒が逆流するのを防止
   する逆止弁を配置して構成される自動車用空調装置の制
   御方法において、 リア側の負荷を予測して前記第２の膨張装置を開閉制御
   することにより前記リア側蒸発器に冷媒を間欠的に流す
   ことで流量制御を行うようにしたことを特徴とする自動
   車用空調装置の制御方法。