JP2006051870A

JP2006051870A - 車両空調装置

Info

Publication number: JP2006051870A
Application number: JP2004233866A
Authority: JP
Inventors: Yukihiko Taguchi; 幸彦田口
Original assignee: Sanden Corp
Current assignee: Sanden Corp
Priority date: 2004-08-10
Filing date: 2004-08-10
Publication date: 2006-02-23

Abstract

【課題】簡便な手段で冷房不要時に冷媒回路での冷媒の循環を阻止すると共に圧縮機停止時に圧縮機吸入側への液冷媒の流入を阻止し、且つ圧縮機冷凍能力の低下を抑制した車両空調装置を提供する。
【解決手段】凝縮器と膨張弁と蒸発器とクラッチレス可変容量斜板式圧縮機とを有する冷媒循環回路と、クラッチレス可変容量斜板式圧縮機の吐出容量を制御する制御弁と、クラッチレス可変容量斜板式圧縮機から凝縮器までの間の冷媒回路に配設された逆止弁とを備え、膨張弁はノーマルチャージ方式の膨張弁であり、逆止弁の開弁差圧はクラッチレス可変容量斜板式圧縮機が最小吐出容量で運転されている時に発生する吐出圧と吸入圧との差圧の最大値よりも小さな値に設定されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両空調装置に関するものである。

クラッチレス可変容量斜板式圧縮機と凝縮器と膨張弁と蒸発器とを有する冷媒循環回路と、クラッチレス可変容量斜板式圧縮機の吐出容量を制御する制御弁と、クラッチレス可変容量斜板式圧縮機から凝縮器までの間の冷媒回路に配設された逆止弁とを備える車両空調装置が特許文献１に開示されている。
圧縮機停止時に逆止弁が閉じて、凝縮器から圧縮機吐出室への冷媒の逆流を阻止してクランク室での液冷媒の貯留を阻止し、冷房が不要でクラッチレス可変容量斜板式圧縮機が最小吐出容量で運転されている時に逆止弁が閉じて、冷媒回路での冷媒循環を阻止し、不要な車室温度低下を阻止すると共に冷媒ガスの流れをクランク室へ戻して圧縮機内に冷媒循環経路を形成する。
可変容量斜板式圧縮機を採用した車両空調装置の膨張弁として、例えば特許文献２の図５、或いは本願の図３に示すような特性を有するクロスチャージ方式の膨張弁が従来から広く使用されている。クロスチャージ方式の膨張弁においては、膨張弁の特性曲線と冷媒の飽和蒸気圧曲線との交点よりも低温側の温度領域では、膨張弁の特性曲線が冷媒の飽和蒸気圧曲線よりも高圧側にあり、膨張弁は常時開弁する。クロスチャージ方式の膨張弁の採用は、可変容量斜板式圧縮機の吐出量が低温領域で極端に減少し、冷媒回路での冷媒循環量が低温領域で極端に減少することに起因する、圧縮機への潤滑オイルの戻量の不足、膨張弁のハンチングを抑制することを目的としている。
特開２０００−３４６２１７特開２０００−０２８２３５

逆止弁の開弁差圧は吐出通路の圧損であり、圧縮機の冷凍能力や効率を考慮すると可能な限り小さくするのが望ましい。クラッチレス可変容量斜板式圧縮機を備える車両空調装置の逆止弁の開弁差圧は、従来、冷房不要時に冷媒回路での冷媒の循環を阻止するために、最小吐出容量時の吐出圧と吸入圧の差圧の最大値よりも大きく設定されており、圧縮機の冷凍能力に少なからぬ悪影響を与えていた。
クロスチャージ方式の膨張弁は低外気温時に常時開弁する構造なので、車載エンジンが停止して圧縮機が停止した夜間に外気温が低下すると、凝縮器の液冷媒が膨張弁を介して圧縮機の吸入側に流入し、クランク室内に液冷媒が貯留されるおそれがある。クランク室内に液冷媒が多量に貯留されると、昼間に車載エンジンが起動し、圧縮機が起動する際に、圧縮機吐出量の増加が遅れ、所定時間冷房が得られないという問題を生ずる。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、簡便な手段で冷房不要時に冷媒回路での冷媒の循環を阻止すると共に圧縮機停止時に圧縮機吸入側への液冷媒の流入を阻止し、且つ圧縮機冷凍能力の低下を抑制した車両空調装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明においては、凝縮器と膨張弁と蒸発器とクラッチレス可変容量斜板式圧縮機とを有する冷媒循環回路と、クラッチレス可変容量斜板式圧縮機の吐出容量を制御する制御弁と、クラッチレス可変容量斜板式圧縮機から凝縮器までの間の冷媒回路に配設された逆止弁とを備え、膨張弁はノーマルチャージ方式の膨張弁であり、逆止弁の開弁差圧はクラッチレス可変容量斜板式圧縮機が最小吐出容量で運転されている時に発生する吐出圧と吸入圧との差圧の最大値よりも小さな値に設定されていることを特徴とする車両空調装置を提供する。
本発明に係る車両空調装置が備えるノーマルチャージ方式の膨張弁の特性曲線は、本願の図３に示すように、全温度領域において冷媒の飽和蒸気圧曲線よりも低圧側にあるため、圧縮機停止時には、全温度領域において膨張弁は閉弁する。この結果、圧縮機停止時に凝縮器から膨張弁を介して圧縮機の吸入側へ液冷媒が流入する事態の発生が阻止される。
冷房不要時に圧縮機が最小容量で運転される時には、開弁差圧が最小容量運転時の吐出圧と吸入圧との最大差圧よりも小さな値に設定された逆止弁は、完全には閉じず僅かに開弁し、凝縮器側に冷媒の微量な流れが生ずるが、係る微量の流れでは蒸発器出口側で加熱度が付かないので、膨張弁は閉弁する。この結果、冷媒不要時に冷媒回路での冷媒循環が阻止され、不要な車室温度低下が阻止される。
上記説明から分かるように、本発明に係る車両空調装置においては、従来広く使用されたクロスチャージ方式の膨張弁をノーマルチャージ方式の膨張弁に置き換えるという簡便な手段で、冷房不要時に冷媒回路での冷媒の循環を阻止すると共に圧縮機停止時に圧縮機吸入側への液冷媒の流入を阻止している。
冷房不要時の冷媒回路での冷媒循環は、ノーマルチャージ方式の膨張弁により阻止されるので、逆止弁は圧縮機停止時に凝縮器から圧縮機吐出室への冷媒の逆流を防止できるものであれば良い。従って、本発明においては、逆止弁の開弁差圧を、クラッチレス可変容量斜板式圧縮機が最小吐出容量で運転されている時に発生する吐出圧と吸入圧との差圧の最大値よりも小さな値に設定している。逆止弁の開弁差圧が従来に比べて低下することにより、圧縮機冷凍能力の低下が抑制される。

本発明の好ましい態様においては、制御弁は、クラッチレス可変容量斜板式圧縮機の吐出容量を最大容量又は最小容量に制御する。
クラッチレス可変容量斜板式圧縮機の吐出容量が、最大容量又は最小容量に制御されることにより、ノーマルチャージ方式の膨張弁のハンチング現象が制御弁により増幅される事態の発生が防止される。

本発明により、簡便な手段で冷房不要時に冷媒回路での冷媒の循環を阻止すると共に圧縮機停止時に圧縮機吸入側への液冷媒の流入を阻止し、且つ圧縮機冷凍能力の低下を抑制した車両空調装置を提供される。

本発明の実施例に係る車両空調装置を説明する。

図１、２に示すように、車両空調装置Ａは、クラッチレス可変容量斜板式圧縮機１００と、凝縮器２００と、ノーマルチャージ方式の膨張弁３００と、蒸発器４００とを有する冷媒循環回路を備えている。図３に示すように、ノーマルチャージ方式の膨張弁３００の特性曲線は全温度領域において冷媒の飽和蒸気圧曲線よりも低圧側にある。車両空調装置Ａは、更に、エアコンスイッチ５００と、蒸発器４００の出口側の空気温度を検出する温度センサー６００と、エアコンスイッチ５００のＯＮ／ＯＦＦ信号と温度センサー６００の温度信号とに基づいてクラッチレス可変容量斜板式圧縮機１００の作動を制御する制御装置７００とを備えている。

クラッチレス可変容量斜板式圧縮機１００は、主軸１０と、主軸１０に固定されたローター１１と、傾角可変に主軸１０に支持された斜板１２とを備えている。斜板１２は、斜板１２の傾角変動を許容するリンク機構１３を介してローター１１に連結され、ローター１１ひいては主軸１０に同期して回転する。
斜板１２の周縁部に摺接する一対のシュー１４を介してピストン１５が斜板１２に係留されている。ピストン１５は、シリンダブロック１６に形成されたシリンダボア１６ａに挿入されている。
周方向に互いに間隔を隔てて、複数のピストン１５が配設されている。

主軸１０、ローター１１、斜板１２を収容するクランク室１７を、シリンダブロック１６と協働して形成する皿状のフロントハウジング１８が配設されている。主軸１０は、フロントハウジング１８を貫通して外部へ延びている。主軸１０のフロントハウジング貫通部を密封する軸封部材１９が配設されている。
主軸１０の先端部に固定されたプーリー２０が図示しないベルトを介して、図示しない車両エンジンに連結されている。

吸入室２１と吐出室２２とを形成するシリンダヘッド２３が配設されている。吸入室２１は、図示しない吸入ポートを介して、車両空調装置Ａの蒸発器４００に接続している。吐出室２２は吐出ポート２３ａを介して、車両空調装置Ａの凝縮器２００に接続している。
シリンダブロック１６とシリンダヘッド２３との間にボア１６ａに連通する吸入口と吐出口とが形成された弁板２４が配設されている。弁板２４に吐出弁と吸入弁とが装着されている。
弁板２４に形成されたオリフィス孔２４ａを介して、クランク室１７と吸入室２１とが連通している。

吐出ポート２３ａ内に逆止弁２５が配設されている。図２に示すように、逆止弁２５は、吐出室２２に連通する弁孔２５ａが形成され吐出ポート２３ａに固定されたハウジング２５ｂと、弁孔２５ａを開閉する弁体２５ｃと、弁体２５ｃを閉弁方向に付勢するバネ２５ｄと、弁体２５ｃとバネ２５ｄとを収容し、ハウジング２５ｂに固定された筒状のケーシング２５ｅとを有している。ケーシング２５ｅの周壁には、弁体２５ｃが開弁した時に吐出ポート２３ａを介して吐出室２２を凝縮器２００に連通させる開口２５ｆが形成されている。
バネ２５ｄの付勢力は、クラッチレス可変容量斜板式圧縮機１００が最小容量で運転されている時の吐出圧（吐出室２２の内圧）と吸入圧（吸入室２１の内圧）との差圧が弁体２５ｃに印加する付勢力の最大値よりも小さな値に設定されている。

フロントハウジング１８、シリンダブロック１６、弁板２４、シリンダヘッド２３は、主軸１０を中心とする円周に沿って互いに間隔を隔てて配設された複数の通しボルト２６により一体に締結されている

吐出室２２に隣接してシリンダヘッド２３に形成された凹部２７に、クラッチレス可変容量斜板式圧縮機１００の吐出容量を制御する容量制御弁２８が嵌合固定されている。
容量制御弁２８は、電磁弁であり、吐出室２２とクランク室１７との間で延在する連通路２９を開閉して吐出圧のクランク室１７への導入を切り入りし、クランク室１７の内圧を調整して、クラッチレス可変容量斜板式圧縮機１００の吐出容量を、択一的に最大容量又は最小容量に制御する。容量制御弁２８の作動は、制御装置７００により制御される。

車両空調装置Ａの作動を説明する。
車両エンジンの回転がプーリー２０と主軸１０とローター１１とを介して斜板１２に伝達され、斜板１２の回転がシュー１４を介してピストン１５の往復動に変換される。ピストン１５の往復動に伴って、吸入ポートを介して吸入室２１へ流入した低圧冷媒がシリンダボア１６ａに吸引され、シリンダボア１６ａ内で圧縮される。シリンダボア１６ａから吐出室２２へ吐出した高圧冷媒が、逆止弁２５と吐出ポート２３ａとを通ってクラッチレス可変容量斜板式圧縮機１００から吐出する。
クラッチレス可変容量斜板式圧縮機１００から吐出した高温高圧の冷媒は、凝縮器２００において外気に放熱して高圧の液冷媒となり、膨張弁３００を通り減圧され低温の冷媒ガスとなって蒸発器４００へ流入する。低温の冷媒ガスは蒸発器４００において外気から吸熱し、クラッチレス可変容量斜板式圧縮機１００の吸入室２１へ還流する。

エアコンスイッチ５００がＯＮされた車両空調装置Ａの作動時には、蒸発器４００の出口側の空気温度が所定値よりも高くなると、制御装置７００は熱負荷が増加したと判断し、容量制御弁２８を駆動して連通路２９を閉鎖し、クラッチレス可変容量斜板式圧縮機Ａを最大容量で運転する。この結果、冷媒回路での冷媒流量が増加し、快適な空調が得られる。
蒸発器４００の出口側の空気温度が所定値よりも低くなると、制御装置７００は熱負荷が減少したと判断し、容量制御弁２８の駆動を停止して連通路２９を開放し、クラッチレス可変容量斜板式圧縮機Ａを最小容量で運転する。この結果、冷媒回路での冷媒流量が減少し、車室温度が適正温度まで上昇する。

エアコンスイッチ５００がＯＦＦされて車両空調装置Ａが停止した冷房不要時には、制御装置７００は容量制御弁２８の駆動を停止して連通路２９を開放し、クラッチレス可変容量斜板式圧縮機Ａを最小容量で運転する。
開弁差圧が最小容量運転時の吐出圧と吸入圧との最大差圧よりも小さな値に設定された逆止弁２５は、完全には閉じず僅かに開弁し、凝縮器２００側に冷媒の微量な流れが生ずるが、係る微量の流れでは蒸発器４００の出口側で加熱度が付かないので、膨張弁３００は閉弁する。この結果、冷媒不要時に冷媒回路での冷媒循環が阻止され、不要な車室温度低下が阻止される。

車載エンジンが停止して、クラッチレス可変容量斜板式圧縮機１００が停止すると、冷媒回路内の冷媒の圧力と温度の関係は飽和蒸気圧曲線に漸近するので、図３から分かるように特性曲線が全温度領域で冷媒の飽和蒸気圧曲線よりも低圧側にある膨張弁３００は閉弁する。この結果、圧縮機１００の停止時に、凝縮器２００内の液冷媒が膨張弁３００を介して圧縮機１００の吸入側へ流入し、クランク室１７内に貯留される事態の発生が阻止される。

上記説明から分かるように、車両空調装置Ａにおいては、従来広く使用されたクロスチャージ方式の膨張弁をノーマルチャービ方式に膨張弁３００に置き換えるという簡便な手段で、冷房不要時に冷媒回路での冷媒の循環を阻止すると共に圧縮機停止時に圧縮機吸入側への液冷媒の流入を阻止している。

冷房不要時の、冷媒回路での冷媒の循環はノーマルチャージ方式の膨張弁３００により阻止されるので、逆止弁２５は圧縮機停止時に凝縮器２００から圧縮機吐出室２２への冷媒の逆流を防止できれば良い。従って、車両空調装置Ａにおいては、逆止弁２５の開弁差圧を、クラッチレス可変容量斜板式圧縮機１００が最小吐出容量で運転されている時に発生する吐出圧と吸入圧との差圧の最大値よりも小さな値に設定している。圧縮機１００の停止時には、冷媒回路内の圧力分布が平準化され、逆止弁２５に加わる差圧が逆止弁２５の開弁差圧未満になるので、逆止弁２５は閉弁する。この結果、凝縮器２００から圧縮機吐出室２２への冷媒の逆流が防止され、クランク室１７内での液冷媒の貯留が抑制される。逆止弁２５の開弁差圧が従来に比べて低下することにより、圧縮機１００の冷凍能力の低下が抑制される。

ノーマルチャージ方式の膨張弁３００には、低・中負荷領域で作動が不安定でハンチングを起こし易いという欠点がある。容量制御弁２８が、圧縮機の吐出容量を最大容量から最小容量まで連続的に可変制御する吸入圧力制御方式の弁であると、膨張弁３００のハンチングにより発生した冷媒圧の変動を抑制するように吐出容量が制御され、その結果、冷媒循環量の大幅な変動を招くおそれがある。しかし、車両空調装置Ａにおいては、容量制御弁２８は、クラッチレス可変容量斜板式圧縮機１００の吐出容量を二者択一的に最大容量又は最小容量に制御するので、ノーマルチャージ方式の膨張弁３００のハンチングにより発生した冷媒圧の変動が、容量制御弁２８により増幅される事態が発生するおそれは無い。

本発明は、車両空調装置に広く利用可能である。

本発明の実施例に係る車両空調装置の構成図である。本発明の実施例に係る車両空調装置が備えるクラッチレス可変容量斜板式圧縮機が有する逆止弁の断面図である。冷媒の飽和蒸気圧曲線と膨張弁の作動特性曲線を示す図である。

符号の説明

Ａ車両空調装置
１００クラッチレス可変容量斜板式圧縮機
２００凝縮器
３００膨張弁
４００蒸発器
５００エアコンスイッチ
６００温度センサー
７００制御装置
２５逆止弁
２８容量制御弁

Claims

凝縮器と膨張弁と蒸発器とクラッチレス可変容量斜板式圧縮機とを有する冷媒循環回路と、クラッチレス可変容量斜板式圧縮機の吐出容量を制御する制御弁と、クラッチレス可変容量斜板式圧縮機から凝縮器までの間の冷媒回路に配設された逆止弁とを備え、膨張弁はノーマルチャージ方式の膨張弁であり、逆止弁の開弁差圧はクラッチレス可変容量斜板式圧縮機が最小吐出容量で運転されている時に発生する吐出圧と吸入圧との差圧の最大値よりも小さな値に設定されていることを特徴とする車両空調装置。
制御弁は、クラッチレス可変容量斜板式圧縮機の吐出容量を最大容量又は最小容量に制御することを特徴とする請求項１に記載の車両空調装置。