JP2008164256A - 冷凍サイクル装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型化および大幅なコストアップを招くことなく、高外気温時にも冷凍能力を発揮できる冷凍サイクル装置を提供する。
【解決手段】放熱器１２下流側かつ温度式膨張弁１６上流側に、バイパス機能付きの絞り機構１５を配置し、通常運転時にはバイパス機能によって絞り機構１５に冷媒減圧作用を発揮させず、圧縮機１１の吐出冷媒圧力Ｐｄが予め定めた基準圧力ＰＡ以上になったとき、絞り機構１５に冷媒減圧作用を発揮させる。これにより、絞り機構１５に冷媒減圧作用によって蒸発器１７における冷媒の吸熱能力を低下させて、吐出冷媒圧力Ｐｄを低下させることができるので、高外気温時に高圧側冷媒圧力が上昇しても、冷凍サイクル装置の運転を継続でき、冷凍能力を発揮できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷凍サイクル装置に関するもので、車室内を空調する車両用空調装置に適用して好適である。

従来、特許文献１に、車両用空調装置に適用された冷凍サイクル装置が開示されている。

この特許文献１の冷凍サイクル装置は、高圧側冷媒圧力の異常高圧を検出する圧力スイッチを備えており、異常高圧が検出された場合は、一時的に冷凍サイクル装置の運転を停止させ、その後、異常高圧が検出されなくなった場合は冷凍サイクル装置の運転を再開できるようになっている。

これにより、一時的な原因によって異常高圧が検出された場合には、その原因がなくなった後、速やかに冷凍サイクル装置の運転を再開できるようにしている。
特開昭６１−２９１８６７号公報

ところで、この種の冷凍サイクル装置では、例えば、外気温が上昇して要求される冷凍能力が増加すると、圧縮機の冷媒吐出能力を増加させる。このため、外気温が高くなると、高圧側冷媒圧力が上昇しやすくなり、異常高圧も検出されやすくなる。

しかし、特許文献１の冷凍サイクル装置のように、高外気温時に高圧側冷媒圧力の異常高圧が検出されて、冷凍サイクル装置の運転を停止させてしまうと、冷凍サイクル装置の運転停止から運転再開までの停止時間中は、冷凍能力を発揮できない。

このため、特許文献１の冷凍サイクル装置を車両用空調装置に適用した場合、上記の停止期間中は、著しく乗員の空調フィーリングを悪化させてしまう。従って、高外気温時に高圧側冷媒圧力が上昇して異常高圧が検出された場合は、冷凍サイクル装置の冷凍能力を低下させても、運転を継続させることが望ましい。

これに対して、高外気温時であっても冷凍サイクル装置の運転を継続させるためには、例えば、放熱器の放熱能力を増加させて、高圧側冷媒圧力の上昇を回避する手段が考えられる。しかしながら、放熱器の放熱能力の増加は、放熱器の体格の拡大を招き、冷凍サイクル装置全体の大型化の原因となる。

この他に、圧縮機として可変容量型圧縮機を採用して、外気温に応じて冷媒吐出能力の上限を制限する手段も考えられるが、可変容量型圧縮機の採用および可変容量型圧縮機の制御の複雑化は、冷凍サイクル装置の大幅なコストアップの原因となる。

本発明は、上記点に鑑み、大型化および大幅なコストアップを招くことなく、高外気温時にも冷凍能力を発揮できる冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明では、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、圧縮機（１１）吐出冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、放熱器（１２）下流側冷媒を減圧膨張させる第１減圧手段（１６）と、第１減圧手段（１６）下流側冷媒を蒸発させて圧縮機（１１）吸入側へ流出させる蒸発器（１７）と、放熱器（１２）出口側から圧縮機（１１）吸入側へ至るに冷媒通路に配置されて、冷媒を減圧膨張させる第２減圧手段（１５、２５）と、第２減圧手段（１５、２５）の作動を制御する制御手段（２０）と圧縮機（１１）の吐出冷媒圧力（Ｐｄ）を検出する吐出圧力検出手段（２１）とを備え、制御手段（２０）は、吐出冷媒圧力（Ｐｄ）が予め定めた基準圧力（ＰＡ）以上となったときに、第２減圧手段（１５、２５）に冷媒を減圧膨張させるようになっている冷凍サイクル装置を特徴とする。

これによれば、吐出冷媒圧力（Ｐｄ）が予め定めた基準圧力（ＰＡ）以上となったときに、制御手段（２０）が第２減圧手段（１５、２５）に冷媒を減圧膨張させて、第１減圧手段（１６）と第２減圧手段（１５、２５）との双方によって冷媒を減圧膨張させることができる。

従って、後述する各実施形態に説明するように、圧縮機（１１）吸入冷媒密度を低下させて圧縮機（１１）の吐出冷媒圧力（Ｐｄ）を低下させることができ、高圧側冷媒圧力を低下させることができる。

つまり、高外気温時に高圧側冷媒圧力が上昇しても、冷凍サイクル装置の運転を停止させることなく、冷凍サイクル装置の冷凍能力を低下させながら冷凍サイクル装置の運転を継続できる。その結果、高外気温時にも冷凍能力を発揮させることができる。

さらに、放熱器（１２）出口側から圧縮機（１１）吸入側へ至るに冷媒通路に配置された第２減圧手段（１５、２５）の作動のみによって、高圧側冷媒圧力の異常高圧を回避できるので、冷凍サイクル装置の大型化および大幅なコストアップを招くことなく、高外気温時に冷凍能力を発揮させることができる。

また、上記特徴の冷凍サイクル装置において、第２減圧手段（１５、２５）は、放熱器（１２）下流側であって、かつ、第１減圧手段（１６）上流側に配置されていてもよい。

これによれば、後述する実施形態の図２のモリエル線図に示すように、蒸発器（１７）における冷媒側の吸熱能力を低下させて、圧縮機（１１）吸入冷媒密度を低下させることができる。その結果、圧縮機（１１）の吐出冷媒圧力（Ｐｄ）を低下させることができ、高圧側冷媒圧力を低下させることができる。

さらに、第２減圧手段（１５、２５）が、放熱器（１２）下流側かつ第１減圧手段（１６）上流側の冷凍サイクルの高圧側に配置されているので、冷凍サイクルの低圧側に配置する場合に対して、第２減圧手段（１５、２５）を小型化でき、より一層、冷凍サイクル装置全体としての大型化を抑制できる。

また、上記特徴の冷凍サイクル装置において、第２減圧手段（１５、２５）は、第１減圧手段（１６）下流側であって、かつ、蒸発器（１７）上流側に配置されていてもよい。

これによれば、蒸発器（１７）における冷媒の吸熱能力を低下させて、圧縮機（１１）吸入冷媒密度を低下させることができるので、圧縮機（１１）の吐出冷媒圧力（Ｐｄ）を低下させることができる。

また、上記特徴の冷凍サイクル装置において、第２減圧手段（１５、２５）は、蒸発器（１７）下流側であって、かつ、圧縮機（１１）吸入側に配置されていてもよい。

これによれば、後述する実施形態の図７のモリエル線図に示すように、圧縮機（１１）吸入冷媒密度を直接低下させることができる。その結果、圧縮機（１１）の吐出冷媒圧力（Ｐｄ）を低下させることができ、高圧側冷媒圧力を低下させることができる。

また、上述の特徴の冷凍サイクル装置において第２減圧手段（１５、２５）を簡素に構成するために、第２減圧手段（１５）は、冷媒を減圧膨張させる固定絞り（１５ａ）、固定絞り（１５ａ）を迂回するバイパス通路（１５ｂ）、およびバイパス通路（１５ｂ）を開閉する開閉弁（１５ｃ）を有して構成されていてもよいし、さらに、第２減圧手段（２５）は、冷媒通路面積を絞って冷媒を減圧膨張させる絞り通路（２５ｂ）と、冷媒通路面積を全開させる全開通路（２５ａ）とを切替可能に構成されていてもよい。

また、上述の特徴の冷凍サイクル装置において、制御手段（２０）は、圧縮機（１１）の作動を制御する機能を兼ね備え、制御手段（２０）は、吐出冷媒圧力（Ｐｄ）が予め定めた基準異常高圧（ＰＢ）以上となったときに、圧縮機（１１）の作動を停止させるようになっており、基準圧力（ＰＡ）は、基準異常高圧（ＰＢ）よりも低い値に設定されていてもよい。

これによれば、第２減圧手段（１５、２５）が冷媒を減圧膨張させても高圧側冷媒圧力が低下しない場合には、確実に、圧縮機（１１）の作動を停止できる。従って、基準異常高圧（ＰＢ）を各構成機器の耐圧強度より低い値に設定することで、高圧側冷媒圧力が各構成機器の耐圧強度を超えることを防止でき、冷凍サイクル装置を適切に保護できる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

（第１実施形態）
図１〜４により、本発明の第１実施形態を説明する。図１は、本実施形態の冷凍サイクル装置１０の全体構成図である。本実施形態の冷凍サイクル装置１０は、２階建てバス車両（以下、ダブルデッカ車両という。）の車室内を空調する車両用空調装置に適用されている。

ダブルデッカ車両では車室内空間を広く確保するために、冷凍サイクル装置１０は１つのユニットとして一体化されることによって小型化されており、一体化された状態で車両１階の後方側に配置される。

まず、冷凍サイクル装置１０において、圧縮機１１は、電磁クラッチ１１ａ、ベルト（図示せず）を介して、図示しないエンジンから駆動力を得て、冷媒を吸入、圧縮して吐出するものである。このエンジンはダブルデッカ車両の走行用エンジンであってもよいし、圧縮機１１駆動用の専用エンジンであってもよい。

さらに、本実施形態では、圧縮機１１として固定容量型圧縮機を採用しており、電磁クラッチ１１ａの断続によって圧縮機断続作動の稼働率を変化させ、冷媒吐出能力を調整している。なお、電磁クラッチ１１ａは、後述する空調制御装置２０から出力される制御信号によって断続制御される。

圧縮機１１の冷媒吐出側には、放熱器１２が接続されている。放熱器１２は圧縮機１１から吐出された高温高圧冷媒と電動式の冷却ファン１２ａによって送風された外気（室外空気）とを熱交換させて高温高圧冷媒を冷却する冷却用熱交換器である。

なお、冷凍サイクル装置１０では、冷媒としてフロン系冷媒を採用しており、放熱器１２は冷媒を凝縮する凝縮器として作用する。また、冷却ファン１２ａは、後述する空調制御装置２０から出力される制御電圧によって回転数制御される。

放熱器１２の冷媒出口側には、受液器１３が接続されている。受液器１３は筒状のタンク形状のもので、冷媒の気液を分離してサイクル内の余剰液相冷媒を溜める気液分離器である。また、受液器１３の底部側には分離された液相冷媒を流出させる液相冷媒出口が設けられており、この液相冷媒出口には、サブクーラ１４が接続されている。

サブクーラ１４は、受液器１３からの飽和液相冷媒と冷却ファン１２ａによって送風された外気とを熱交換させて液相冷媒を過冷却する過冷却用熱交換器である。なお、本実施形態では、放熱器１２、受液器１３およびサブクーラ１４は一体的に構成されており、いわゆるサブクール型凝縮器を構成している。

サブクーラ１４の冷媒出口側には、本実施形態の第２減圧手段であるバイパス機能付きの絞り機構１５が接続されている。絞り機構１５は、固定絞りであるオリフィス１５ａ、オリフィス１５ａを迂回するバイパス通路１５ｂ、およびバイパス通路１５ｂを開閉する開閉弁１５ｃを有して構成される。

なお、開閉弁１５ｃは、非通電時に常時開弁状態となる、いわゆるノーマルオープン型の電磁弁であり、この開閉弁１５ｃも後述する空調制御装置２０から出力される制御信号によって開閉制御される。

そして、絞り機構１５では、開閉弁１５ｃが閉弁状態になると、サブクーラ１４から流出した全流量の冷媒がオリフィス１５ａを通過するので、冷媒が減圧される。一方、開閉弁１５ｃが開弁状態になると、サブクーラ１４から流出した殆どの冷媒がバイパス通路１５ｂを通過するので、冷媒は殆ど減圧されない。

絞り機構１５の下流側には、本実施形態の第１減圧手段である温度式膨張弁１６が接続されている。温度式膨張弁１６は、冷媒を減圧膨張させる減圧手段であるとともに、後述する蒸発器１７へ流入させる冷媒流量を調整する流量調整手段でもある。

具体的には、温度式膨張弁１６は、蒸発器１７出口側に配置された感温部１６ａを有しており、蒸発器１７出口側冷媒の温度と圧力とに基づいて蒸発器１７出口側冷媒の過熱度を検出し、蒸発器１７出口側冷媒の過熱度が予め設定された所定値となるように弁開度（冷媒流量）を調整する周知の外部均圧式膨張弁である。

温度式膨張弁１６の下流側には、蒸発器１７が接続されている。蒸発器１７は温度式膨張弁１６下流側の低圧冷媒と電動式の送風ファン１７ａによって車室内に向けて送風される車室内送風空気（内気または外気）との間で熱交換を行って、低圧冷媒を蒸発させて吸熱作用を発揮させる吸熱用熱交換器である。

そして、低圧冷媒が蒸発する際の吸熱作用によって、車室内送風空気が冷却される。さらに、本実施形態では、蒸発器１７にて吸熱された冷風流れの下流側に、冷風を再加熱する加熱手段をなすヒータコア（図示せず）等が配置され、このヒータコアの加熱度合により温度調整された空調風が車室内へ吹き出すようになっている。なお、送風ファン１７ａも空調制御装置２０から出力される制御電圧によって回転数制御される。

蒸発器１７の下流側には、圧縮機１１の吸入側が接続されている。

次に、空調制御装置２０および電気制御部の概要について説明する。空調制御装置２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行って、上記した各種の電気式のアクチュエータの作動を制御する制御手段である。

空調制御装置２０の入力側には、センサ群および運転席の計器盤付近に配置される操作パネル（図示せず）が接続され、センサ群の検出信号および操作パネルの操作信号が入力される。空調制御装置２０は、これらの入力信号に基づく演算、処理を行って、各種アクチュエータへ制御信号を出力する。

センサ群としては、具体的に、圧縮機１１の吐出冷媒圧力Ｐｄを検出する吐出圧力検出手段である高圧センサ２１および図示しない外気温センサ、内気温センサ、蒸発器吹出空気温度センサ等が接続されている。また、操作パネルには、冷凍サイクル装置１０を運転させる運転スイッチ、空調対象空間である車室内の目標温度を設定する温度設定スイッチ等が設けられている。

また、空調制御装置２０の出力側には、圧縮機１１の電磁クラッチ１１ａ、放熱器１２の冷却ファン１２ａ、蒸発器１７の送風ファン１７ａ、および絞り機構１５の開閉弁１５ｃ等の各種アクチュエータが接続されている。例えば、圧縮機１１の電磁クラッチ１１ａについては、センサ群の検出信号から算出される冷房負荷の増加に伴って、稼働率（圧縮機１１の冷媒吐出能力）を増加させるように制御される。

次に、図２により、上述の構成における本実施形態の作動について説明する。図２は、本実施形態の冷凍サイクル装置１０の冷媒の状態を概略的に示したモリエル線図である。なお、図２の太実線は空調制御装置２０が実行する通常運転制御における冷媒の状態を示し、太破線は異常高圧制御における冷媒の状態を示している。

まず、通常運転制御の作動について説明する。通常運転制御は、エンジンの作動状態において、操作パネルの運転スイッチが投入されると開始される。なお、通常運転制御では、空調制御装置２０が絞り機構１５の開閉弁１５ｃを開弁状態とするので、絞り機構１５において冷媒は殆ど減圧されない。

圧縮機１１に駆動力が伝達されると、圧縮機１１は冷媒を吸入し、圧縮して吐出する。この時の冷媒の状態は、図２のａ点である。圧縮機１１から吐出された高温高圧状態の気相冷媒は、放熱器１２にて、冷却ファンから送風された送風空気（外気）と熱交換して放熱して凝縮する。さらに、放熱器１２から流出した冷媒は受液器１３にて気液分離される。（図２のａ点→ｂ点）。

受液器１３から流出した液相冷媒は、サブクーラ１４にて、さらに冷却されて過冷却状態となる（図２のｂ点→ｃ点）。サブクーラ１４から流出した冷媒は、絞り機構１５および温度式膨張弁１６を通過して減圧されて気液二相状態となる（図２のｃ点→ｄ点）。

ここで、通常運転制御時には、絞り機構１５の開閉弁１５ｃが開弁状態となっているので、冷媒はバイパス通路１５ｂを通過し、殆ど減圧されることなく、温度式膨張弁１６へ流入する。従って、図２のｃ点→ｄ点の減圧量は温度式膨張弁１６における減圧量を示している。

温度式膨張弁１６で減圧された気液二相状態の冷媒は、蒸発器１７へ流入して送風ファン１７ａの車室内送風空気から吸熱して蒸発し、気相状態となって圧縮機１１へ吸入される（図２のｄ点→ｅ点）。圧縮機１１に吸入された冷媒は再び圧縮される（図２のｅ点→ａ点）。以上の如く、通常運転制御では、冷媒が蒸発器１７において吸熱作用を発揮することによって、車室内送風空気が冷却される。

さらに、通常運転制御時において、空調制御装置２０は高圧センサ２１によって検出された吐出冷媒圧力Ｐｄを周期的に読み込んでおり、この吐出冷媒圧力Ｐｄが予め定めた基準圧力ＰＡ以上になると、異常高圧制御を実行する。

より具体的には、異常高圧制御は、図３に示すように、吐出冷媒圧力Ｐｄが基準圧力ＰＡ（本実施形態では、ＰＡ＝２．７ＭＰａ）以上になると実行され、吐出冷媒圧力Ｐｄが基準圧力ＰＡ−α（本実施形態では、α＝０．２ＭＰａ）以下に低下すると再び通常運転制御に戻る。なお、αは制御ハンチング防止のためのヒステリシス幅である。

異常高圧制御では、空調制御装置２０が開閉弁１５ｃを閉弁する。これにより、サブクーラ１４から流出した冷媒は、絞り機構１５のオリフィス１５ａ→温度式膨張弁１６の順に流れ、オリフィス１５ａおよび温度式膨張弁１６の双方にて減圧される（図２のｄ’点）。

ここで、開閉弁１５ｃが閉弁状態になると、蒸発器１７へ流入する冷媒流量が低減する。これにより、温度式膨張弁１６は蒸発器１７出口側冷媒の過熱度が所定値となるように弁開度を増加させる。

これに対して、本実施形態では、温度式膨張弁１６の弁開度が全開状態になっても、通常運転制御時に温度式膨張弁１６にて減圧される減圧量に対して、オリフィス１５ａと全開状態の温度式膨張弁１６との双方にて減圧される減圧量が多くなるように、オリフィス１５ａが設定されている。従って、ｄ’点の冷媒圧力は、ｄ点の冷媒圧力よりも低くなる。

温度式膨張弁１６下流側の低圧冷媒は、車室内送風空気から吸熱して蒸発し、気相状態となって圧縮機１１へ吸入される（図２のｄ’点→ｅ’点）。この際、ｄ’点の冷媒圧力が通常運転制御時のｄ点の冷媒圧力よりも低くなっているので、蒸発器１７へ流入する冷媒の圧力、すなわち蒸発器１７における冷媒蒸発圧力は通常運転制御時に対して低下する。

このため、蒸発器１７における冷媒側の吸熱能力が低下し、圧縮機１１の吸入冷媒の密度が低下する。その結果、サイクルを循環する冷媒の質量流量が低下するので、圧縮機１１に吸入された冷媒は再び圧縮されても、圧縮機１１の吐出冷媒圧力Ｐｄは通常運転制御時のａ点の冷媒圧力よりも低いａ’点までしか上昇しない（図２のｅ’点→ａ’点）。

そして、通常運転制御時よりも高圧側冷媒圧力が低下した状態で、サイクルがバランスする。すなわち、通常運転制御時に、吐出冷媒圧力Ｐｄが基準圧力ＰＡ以上になっても、異常高圧制御を実行することで、吐出冷媒圧力Ｐｄを低下させて、高圧側冷媒圧力を低下させることができる。

従って、例えば、高外気温時に高圧側冷媒圧力が上昇したとしても、冷凍サイクル装置１０の運転を停止させることなく、冷媒側の吸熱能力、すなわち冷凍サイクル装置の冷凍能力を低下させながら冷凍サイクル装置の運転を継続できる。その結果、高外気温時にも冷凍能力を発揮させることができるので、空調フィーリングの著しい悪化を抑制できる。

さらに、本実施形態では、異常高圧制御時に空調制御装置２０が開閉弁１５ｃを閉弁状態にしても、高圧側冷媒圧力Ｐｄがさらに上昇して予め定めた基準異常高圧ＰＢ以上になると、空調制御装置２０が圧縮機１１の作動を停止させる。

より具体的には、図４に示すように、吐出冷媒圧力Ｐｄが基準異常高圧ＰＢ（本実施形態では、ＰＢ＝２．９ＭＰａ）以上になると、空調制御装置２０が電磁クラッチ１１ａの通電をＯＦＦ状態とする。さらに、吐出冷媒圧力Ｐｄが基準異常高圧ＰＢ−β（本実施形態では、β＝０．２ＭＰａ）以下に低下すると再び圧縮機１１を断続作動させる。

なお、基準異常高圧ＰＢは、冷凍サイクル装置１０を構成する構成機器の耐圧強度よりも低い値に設定されている。また、βは制御ハンチング防止のためのヒステリシス幅である。

このように、吐出冷媒圧力Ｐｄが基準異常高圧ＰＢ以上になった際に、圧縮機１１の作動を停止させることによって、例えば、冷媒配管の一部に異物が詰まった場合に生じる異常高圧のように、復帰しにくい異常高圧時には圧縮機１１の作動を確実に停止させることができる。その結果、高圧側冷媒圧力が冷凍サイクル装置１０の構成機器の耐圧強度を超えることを防止できるので、冷凍サイクル装置を適切に保護できる。

さらに、本実施形態では、極めて簡素な構成の絞り機構１５を採用して、高圧側冷媒圧力を低下させているので、冷凍サイクル装置１０の大型化および大幅なコストアップを招くことがない。

このことは、本実施形態のように、ダブルデッカ車両（バス車両）等に搭載される冷凍サイクル装置１０においては、冷凍サイクル装置１０の搭載スペースに制約があるので、極めて有効である。さらに、絞り機構１５として、電気式の可変絞り機構を採用する場合に対して、大幅なコストアップを招くことがない。

また、本発明者らの検討によれば、最高外気温が４５℃と想定される仕向地用の車両用空調装置に、本実施形態の冷凍サイクル装置１０を適用することによって、外気温が５５℃程度になるまで、冷凍サイクル装置１０の運転を継続できる。

さらに、本実施形態では、放熱器１２下流側かつ温度式膨張弁１６上流側の冷凍サイクルの高圧側に絞り機構１５を配置しているので、絞り機構１５を冷凍サイクルの低圧側に配置する場合に対して、配管径および絞り通路面積等を縮小でき、絞り機構１５自体も小型化できる。その結果、より一層、冷凍サイクル装置１０全体としての大型化を回避できる。

（第２実施形態）
第１実施形態では、放熱器１２下流側かつ温度式膨張弁１６上流側に絞り機構１５を配置しているが、本実施形態では、図５に示すように、温度式膨張弁１６下流側かつ蒸発器１７上流側に絞り機構１５を配置している。その他の構成および作動は第１実施形態と同様である。

なお、図５は本実施形態の冷凍サイクル装置１０の全体構成図であり、図５では第１実施形態と同一もしくは均等部分には同一の符号を付している。これは以下の実施形態でも同様である。

本実施形態の冷凍サイクルを作動させても、通常運転制御においては、第１実施形態と全く同様に、車室内送風空気が冷却される。さらに、異常高圧制御においても、サブクーラ１４から流出した冷媒は、温度式膨張弁１６→絞り機構１５のオリフィス１５ａの順に減圧されるので、第１実施形態と同様にサイクルがバランスする。その結果、吐出冷媒圧力Ｐｄを低下させて、高圧側冷媒圧力を低下させることができる。

従って、本実施形態の冷凍サイクル装置１０でも、冷凍サイクル装置１０の大型化および大幅なコストアップを招くことなく、高外気温時にも冷凍能力を発揮させることができ、空調フィーリングの著しい悪化を抑制できる。さらに、復帰しにくい異常高圧時には圧縮機１１の作動を停止させて、冷凍サイクル装置１０を適切に保護できる。

（第３実施形態）
第１実施形態では、放熱器１２下流側かつ温度式膨張弁１６上流側に絞り機構１５を配置しているが、本実施形態では、図６に示すように、蒸発器１７下流側かつ圧縮機１１吸入側に絞り機構１５を配置している。なお、図６は本実施形態の冷凍サイクル装置１０の全体構成図である。その他の構成および作動は第１実施形態と同様である。

次に、図７のモリエル線図により、本実施形態の作動について説明する。本実施形態の冷凍サイクル装置を作動させても、通常運転制御では、図７の太実線に示すように、第１実施形態と全く同様に、車室内送風空気が冷却される。一方、異常高圧制御では、絞り機構１５の開閉弁１５ｃが閉弁するので、圧縮機１１吸入冷媒圧力がオリフィス１５ｂの減圧作用によって、通常運転制御時のｅ点よりも低下してｅ’’点に移行する。

つまり、オリフィス１５ｂの減圧作用によって、圧縮機１１の吸入冷媒の密度が低下する。その結果、サイクルを循環する冷媒の質量流量が低下するので、圧縮機１１に吸入された冷媒は再び圧縮されても、圧縮機１１の吐出冷媒圧力Ｐｄは通常運転制御時のａ点の冷媒圧力よりも低いａ’’点までしか上昇しない（図７のｅ’’点→ａ’’点）。

そして、通常運転制御時に対して、高圧側冷媒圧力が低下した状態で、サイクルが太破線に示すようにバランスする。すなわち、通常運転制御時に、吐出冷媒圧力Ｐｄが基準圧力ＰＡ以上になっても、異常高圧制御を実行することで、吐出冷媒圧力Ｐｄを低下させて、高圧側冷媒圧力を低下させることができる。

なお、図７のモリエル線図において、通常運転制御時（太実線）に対して、異常高圧制御時（太破線）の低圧側冷媒圧力が上昇する理由は、異常高圧制御時には高圧側冷媒圧力が低下して、温度式膨張弁１６を通過する冷媒流量が低下するので、温度式膨張弁１６が弁開度を増加させるからである。

以上の如く、本実施形態の冷凍サイクル装置を作動させても、第１実施形態と同様に、冷凍サイクル装置１０の大型化および大幅なコストアップを招くことなく、高外気温時にも冷凍能力を発揮させることができ、空調フィーリングの著しい悪化を低減できる。さらに、復帰しにくい異常高圧時には圧縮機１１の作動を停止させて、冷凍サイクル装置１０を適切に保護できる。

（第４実施形態）
本実施形態では、第１実施形態のバイパス機能付きの絞り機構１５を廃止して、全開機能付きの絞り機構２５を採用している。その他の冷凍サイクル装置の全体構成および作動は第１実施形態と全く同様である。

ここで、絞り機構２５の構成について、図８により説明する。絞り機構２５は、絞り通路を構成する絞り穴２５ａと、全開通路を構成する全開穴２５ｂとを有する可動板部材２５ｃ、および、この可動板部材２５ｃを冷媒通路に対して直交方向（冷媒流れ方向と直交方向）にスライド移動させる電気式のアクチュエータ２５ｄを備えて構成される。

このようなアクチュエータ２５ｄは、サーボモータ、リニアソレノイド等によって容易に構成できる。なお、図８は絞り機構２５の概略構成を示す断面図であり、図８（ａ）は通常運転制御時に全開穴２５ｂ側に切り替えられた状態を示し、図８（ｂ）は異常高圧制御時に絞り穴２５ａ側に切り替えられた状態を示す。

本実施形態の如く、全開機能付きの絞り機構２５を採用した冷凍サイクル装置１０を作動させても、第１実施形態と全く同様の効果を得ることができる。

（他の実施形態）
本発明は上述の実施形態に限定されることなく、以下のように種々変形可能である。

（１）上述の第４実施形態では、第１実施形態のバイパス機能付きの絞り機構１５を全開機能付き絞り機構２５に変更した例を説明したが、もちろん、第２、３実施形態の絞り機構１５を絞り機構２５に変更しても、第２、３実施形態と全く同様の効果を得ることができる。

（２）上述の各実施形態では、本発明の冷凍サイクル装置１０を車両用空調装置に適用した例を説明しているが、本発明の適用はこれに限定されない。例えば、冷凍・冷蔵装置等に適用すれば、高外気温時に高圧側冷媒圧力が上昇したとしても、冷凍能力を低下させながら冷凍サイクル装置の運転を継続できるので、庫内に保管された食品が直ちに腐敗してしまう等の被害を防止できる。

（３）上述の第１〜３実施形態では、バイパス機能付きの絞り機構１５を構成する固定絞りとしてオリフィス１５ａを採用しているが、固定絞りとしてキャピラリチューブを採用してもよい。

（４）上述の各実施形態では、吐出冷媒圧力Ｐｄが基準異常高圧ＰＢ以上になった際に、圧縮機１１の作動を停止させているが、さらに、吐出冷媒圧力Ｐｄが基準異常高圧ＰＢ以上の所定圧力になったときに、冷媒をサイクル外部に逃がす純機械的機構で構成されたリリーフ弁を設けてもよい。

第１実施形態の冷凍サイクル装置の全体構成図である。 第１実施形態の冷凍サイクル装置の冷媒の状態を示すモリエル線図である。 第１実施形態の絞り機構の開閉弁の作動を説明する制御特性図である。 第１実施形態の異常高圧時の圧縮機の作動を説明する制御特性図である。 第２実施形態の冷凍サイクル装置の全体構成図である。 第３実施形態の冷凍サイクル装置の全体構成図である。 第３実施形態の冷凍サイクル装置の冷媒の状態を示すモリエル線図である。 （ａ）は、絞り機構の全開状態を示す概略断面図であり、（ｂ）は、絞り機構の絞り状態を示す概略断面図である。

符号の説明

１１…圧縮機、１２…放熱器、１５、２５…絞り機構、１５ａ…固定絞り、
１５ｂ…バイパス通路、１５ｃ…開閉弁、１６…温度式膨張弁、１７…蒸発器、
２０…空調制御装置、２１…高圧センサ、２５ａ…絞り穴、２５ｂ…全開穴。

Claims (7)

1. 冷媒を圧縮して吐出する圧縮機（１１）と、
   前記圧縮機（１１）吐出冷媒を放熱させる放熱器（１２）と、
   前記放熱器（１２）下流側冷媒を減圧膨張させる第１減圧手段（１６）と、
   前記第１減圧手段（１６）下流側冷媒を蒸発させて前記圧縮機（１１）吸入側へ流出させる蒸発器（１７）と、
   前記放熱器（１２）出口側から前記圧縮機（１１）吸入側へ至るに冷媒通路に配置されて、冷媒を減圧膨張させる第２減圧手段（１５、２５）と、
   前記第２減圧手段（１５、２５）の作動を制御する制御手段（２０）と
   前記圧縮機（１１）の吐出冷媒圧力（Ｐｄ）を検出する吐出圧力検出手段（２１）とを備え、
   前記制御手段（２０）は、前記吐出冷媒圧力（Ｐｄ）が予め定めた基準圧力（ＰＡ）以上となったときに、前記第２減圧手段（１５、２５）に冷媒を減圧膨張させるようになっていることを特徴とする冷凍サイクル装置。
2. 前記第２減圧手段（１５、２５）は、前記放熱器（１２）下流側であって、かつ、前記第１減圧手段（１６）上流側に配置されている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. 前記第２減圧手段（１５、２５）は、前記第１減圧手段（１６）下流側であって、かつ、前記蒸発器（１７）上流側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
4. 前記第２減圧手段（１５、２５）は、前記蒸発器（１７）下流側であって、かつ、前記圧縮機（１１）吸入側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の冷凍サイクル装置。
5. 前記第２減圧手段（１５）は、冷媒を減圧膨張させる固定絞り（１５ａ）、前記固定絞り（１５ａ）を迂回するバイパス通路（１５ｂ）、および前記バイパス通路（１５ｂ）を開閉する開閉弁（１５ｃ）を有して構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
6. 前記第２減圧手段（２５）は、冷媒通路面積を絞って冷媒を減圧膨張させる絞り通路（２５ｂ）と、冷媒通路面積を全開させる全開通路（２５ａ）とを切替可能に構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。
7. 前記制御手段（２０）は、前記圧縮機（１１）の作動を制御する機能を兼ね備え、
   前記制御手段（２０）は、前記吐出冷媒圧力（Ｐｄ）が予め定めた基準異常高圧（ＰＢ）以上となったときに、圧縮機（１１）の作動を停止させるようになっており、
   前記基準圧力（ＰＡ）は、前記基準異常高圧（ＰＢ）よりも低い値に設定されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載の冷凍サイクル装置。

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