JP3652477B2 - 副凝縮器付空調装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷凍サイクルの冷媒の流れを逆転させることなく冷暖房に用いることができるようにした副凝縮器付空調装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車用空調装置(カーエアコン)においては、冷房のためには一般的な冷凍サイクルが用いられ、暖房のためには、温められたエンジン冷却水が利用される。しかし電気自動車等の場合は、大きな発熱源であるエンジンがないので、冷凍サイクルを利用して暖房を行う必要がある。
【0003】
そこで、冷媒の流れを逆転させて、冷房時に蒸発器として用いられる熱交換器を凝縮器として用いるいわゆるヒートポンプ装置の利用が考えられるが、四方弁を機械的に回転させて回路の切り換えを行う必要がある等、自動車用としては構造的に向いていない。
【0004】
そこで、車室内に通じない位置に配置された主凝縮器に加えて、車室内に通じる位置に蒸発器と共に副凝縮器を設けると共に、主凝縮器を通らないように冷媒を流すためのバイパス流路と、主凝縮器から出た冷媒を蒸発器と圧縮機との間に戻すための冷媒戻し流路とを設けた副凝縮器付空調装置がある。
【0005】
このような構造をとることにより、主凝縮器に冷媒を流さずに副凝縮器だけに冷媒を流し、主凝縮器に溜まった冷媒は冷媒戻し流路で圧縮機に戻して、副凝縮器において車室内の暖房を行うことができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述のような構造をとると、バイパス流路の両端と冷媒戻し流路の両端とを冷媒流路本管に接続するために、T字状の接続部が合計4箇所に必要となり、管路構造が複雑になって雑然とした構成になると共に配管作業も面倒になってしまう欠点がある。
【0007】
そこで本発明は、冷凍サイクルに副凝縮器を併設して暖房を行うシステムにおいて、管路構造が簡素化されて及び配管作業等も簡単に行うことができ、電気自動車等に容易に設置することができる副凝縮器付空調装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の副凝縮器付空調装置は、冷媒を冷媒流路本管に循環させて、圧縮機で圧縮してから凝縮器で凝縮させた後、膨張弁で断熱膨張させながら蒸発器に送り込んで蒸発させ、再び上記圧縮機に戻すようにした冷凍サイクルに、車室内に通じない位置に配置された主凝縮器と、その主凝縮器の下流側において車室内に通じる位置に配置された副凝縮器とを設けると共に、上記主凝縮器を通らないように上記冷媒を流すためのバイパス流路と、上記主凝縮器に溜まった冷媒を上記蒸発器と上記圧縮機との間に戻すための冷媒戻し流路とを設けた副凝縮器付空調装置において、上記バイパス流路、上記冷媒戻し流路、その両流路と上記冷媒流路本管との接続部、及び上記冷媒流路本管に対する上記両流路の連通状態を制御するための複数の電磁弁と複数の逆止弁とを、一つのブロック体に設けたことを特徴とする。
【0009】
なお、上記ブロック体には、上記複数の電磁弁を取り付けるための複数の電磁弁取り付け孔が同じ向きに穿設されると共に、それと逆側から上記複数の逆止弁を取り付けるための複数の逆止弁取り付け孔が同じ向きに穿設され、冷媒を通すための冷媒通過孔が上記両取り付け孔に対して垂直方向に穿設されていて、上記ブロック体に穿設されたそれらの孔によって上記全流路と全接続部とが形成されていてもよい。
【0010】
そして、上記複数の電磁弁が、上記主凝縮器の入口流路を開閉するための電磁弁、上記バイパス流路を開閉するための電磁弁、及び上記冷媒戻し流路を開閉するための電磁弁であってもよい。
【0011】
また、上記複数の逆止弁が、上記バイパス管路に設けられた逆止弁、上記主凝縮器の出口のすぐ下流位置の冷媒流路本管に設けられた逆止弁、上記冷媒戻し流路に設けられた逆止弁、及び上記蒸発器の出口のすぐ下流位置の冷媒流路本管に設けられた逆止弁であってもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】
図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図6及び図7は、本発明の実施の形態の自動車用空調装置(カーエアコン)に用いられる冷凍サイクルの全体構成を略示しており、図6は冷房状態を示し、図7は暖房状態を示している。
【0013】
1は圧縮機、2は車室に通じない位置に配置された主凝縮器、3は車室に通じる位置に配置された副凝縮器、4はリキッドタンク、5は温度調整式膨張弁、6は、副凝縮器3と共に車室に通じる位置に配置された蒸発器、7はアキュムレータであり、これらを冷媒が順に通過して循環するように冷媒流路本管8が配管されている。
【0014】
そして、主凝縮器2を通らないように冷媒を流すためのバイパス流路9が、圧縮機1の出口と主凝縮器2の入口との間の第1の接続部12、及び主凝縮器2の出口と副凝縮器3の入口との間の第2の接続部13において冷媒流路本管8に接続されている。
【0015】
また、主凝縮器2に溜まった冷媒を圧縮機1に戻すための冷媒戻し流路10が、主凝縮器2の出口の第3の接続部14、及び蒸発器6の出口とアキュムレータ7の入口との間の第4の接続部15において冷媒流路本管8に接続されている。
【0016】
主凝縮器2の入口部分には、その位置の冷媒流路本管8を開閉するための第1の電磁弁21が配置され、バイパス流路9の途中には、バイパス流路9を開閉するための第2の電磁弁22が配置され、冷媒戻し流路10の途中には、冷媒戻し流路10を開閉するための第3の電磁弁23が配置されている。
【0017】
また、バイパス流路9の途中と主凝縮器2の出口のすぐ下流位置の冷媒流路本管8(第2と第3の接続部13,14の間)とには、上流側から下流側へだけ冷媒を通過させる第1の逆止弁31と第2の逆止弁32が配置されている。
【0018】
さらに、冷媒戻し流路10の途中には、主凝縮器2の出口側からアキュムレータ7の上流側へだけ冷媒を通過させる第3の逆止弁33が設けられ、蒸発器6の出口のすぐ下流位置の冷媒流路本管8(冷媒戻し流路10との接続部15より上流位置)には、上流側から下流側へだけ冷媒を通過させる第4の逆止弁34が設けらている。
【0019】
このような全体構成により、冷房時には、図6に示されるように、第1の電磁弁21を開いて第2の電磁弁22と第3の電磁弁23を閉じることにより、冷媒がバイパス流路9を通らずに主凝縮器2を通って循環し、蒸発器6における外気との熱交換によって車室内が冷房される。
【0020】
なお、副凝縮器3における外気との熱交換によって若干の暖房が行われるが、副凝縮器3は主凝縮器2に比べて小さいのでその熱量は蒸発器6における外気との熱交換より遙に小さく、その影響は小さい。
【0021】
一方、暖房時には、図7に示されるように、第1の電磁弁21を閉じて第2の電磁弁22を開くことにより、冷媒が主凝縮器2を通らずにバイパス流路9を通って循環し、副凝縮器3と蒸発器6とにおいて各々外気と熱交換される。
【0022】
そして、第3の電磁弁23を適宜開くことにより、主凝縮器2内に溜まっていた冷媒が冷媒戻し流路10を通じて冷媒流路本管8に戻されるので、ほぼ全量に近い冷媒がバイパス流路9を経由して冷媒流路本管8を循環する。
【0023】
その際に、蒸発器6において行われる外気との熱交換の熱量に比べて、副凝縮器3において行われる外気との熱交換の熱量の方が圧縮機1において発生する熱量分だけ多いので、車室内が暖房される。また、蒸発器6において除湿が行われるので低湿度のさっぱりした暖房を行うことができる。
【0024】
この実施の形態の装置においては、図6及び図7に一点鎖線で囲まれる部分、即ち、バイパス流路9、冷媒戻し流路10、四箇所の接続部12,13,14,15、第1ないし第3の電磁弁21,22,23、及び第1ないし第4の逆止弁31,32,33,34が、一つのブロック体11に設けられている。
【0025】
図8は、上記の冷凍サイクルを、実際のブロック体11における配管に則したレイアウトで示したものであり、図1及び図2はそのブロック体11を示している。図1は正面断面図、図2は平面図である。
【0026】
ブロック体11は直方体状に形成されており、その一つの面(図1における上面)に三つの電磁弁取り付け孔41,42,43が平行に穿設されていて、第1の電磁弁21が第1の電磁弁取り付け孔41に取り付けられ、第2の電磁弁22が第2の電磁弁取り付け孔42に取り付けられ、第3の電磁弁23が第3の電磁弁取り付け孔43に取り付けられている。
【0027】
ブロック体11の反対側の面(図1において下面)には、四つの逆止弁取り付け孔51,52,53,54が平行に穿設されていて、第1の逆止弁31が第1の逆止弁取り付け孔51内に取り付けられ、第2の逆止弁32が第2の逆止弁取り付け孔52内に取り付けられ、第3の逆止弁33が第3の逆止弁取り付け孔53内に取り付けられ、第4の逆止弁34が第4の逆止弁取り付け孔54に取り付けられている。
【0028】
第1の電磁弁取り付け孔41と第2の逆止弁取り付け孔52と第4の逆止弁取り付け孔54とには各々軸線の延長線上にめくら孔71,73,75が延長して穿設され、同軸に配置された第2の電磁弁取り付け孔42と第1の逆止弁取り付け孔51との間、及び同じく同軸に配置された第3の電磁弁取り付け孔43と第3の逆止弁取り付け孔53との間は、各々貫通孔72,74によって連通している。
【0029】
ブロック体11の側面からは、第1の電磁弁取り付け孔41の奥のめくら孔71に連通する位置に第1の冷媒通過孔61が穿設され、第1の電磁弁取り付け孔41の側面と第2の電磁弁取り付け孔42の側面とに連通する中間の位置に第2の冷媒通過孔62が穿設され、第1の逆止弁31の側面と第2の逆止弁32の側面とに連通する中間の位置に第3の冷媒通過孔63が穿設され、第3の電磁弁取り付け孔43の側面と第2の逆止弁取り付け孔52の奥のめくら孔73とに連通する中間の位置に第4の冷媒通過孔64が穿設され、第3の逆止弁取り付け孔53の側面と第4の逆止弁取り付け孔54の側面とに連通する中間の位置に第5の冷媒通過孔65が穿設され、第4の逆止弁取り付け孔54の奥のめくら孔75と連通する位置に第6の冷媒通過孔66が穿設されている。
【0030】
なお、この実施の形態においては、第1、第2、第4及び第5の冷媒通過孔61,62,64,65が同方向に開口し、第3と第6の冷媒通過孔63,66がそれらと逆方向に開口しているが、各々どちら方向に開口させてもよく、全部を同方向に開口させてもよい。
【0031】
これらの冷媒通過孔61〜66は、いずれもブロック体11を貫通しないめくら孔であり、第1の冷媒通過孔61の開口▲1▼は主凝縮器2の入口に接続され、第2の冷媒通過孔62の開口▲2▼は圧縮機1の出口に接続され、第3の冷媒通過孔63の開口▲3▼は副凝縮器3の入口に接続され、第4の冷媒通過孔64の開口▲4▼は主凝縮器2の出口に接続され、第5の冷媒通過孔65の開口▲5▼はアキュムレータ7の入口に接続され、第6の冷媒通過孔66の開口▲6▼は蒸発器6の出口に接続される。
【0032】
その結果、第2の冷媒通過孔62の第1の電磁弁取り付け孔41と第2の電磁弁取り付け孔42とを連通させる部分が第1の接続部12を形成し、第3の冷媒通過孔63の第1の逆止弁取り付け孔51と第2の逆止弁取り付け孔52とを連通させる部分が第2の接続部13を形成し、第4の冷媒通過孔64の第2の逆止弁取り付け孔52に通じるめくら孔73と第3の電磁弁取り付け孔43とを連通させる部分が第3の接続部14を形成し、第5の冷媒通過孔65の第3の逆止弁取り付け孔53と第4の逆止弁取り付け孔54とを連通させる部分が第4の接続部15を形成する。
【0033】
また、第2の電磁弁取り付け孔42と第1の逆止弁取り付け孔51とを連通する貫通孔72がバイパス流路9を形成し、第3の電磁弁取り付け孔43と第3の逆止弁取り付け孔53とを連通する貫通孔74が冷媒戻し流路10を形成している。
【0034】
このようにして、一つのブロック体11に単に四方向から孔をあけるだけで、バイパス流路9、冷媒戻し流路10、及び四箇所の接続部12,13,14,15が全て形成されている。
【0035】
逆止弁31〜34は四つとも同じ構造であり、きのこ状に形成された弁体301の外周部に取り付けられた環状シール部材302が、下流側から上流側に向かって圧縮スプリング303によって付勢されて弁座304に押しつけられている。
【0036】
その結果、下流から上流への冷媒の流れは完全に阻止され、上流と下流の冷媒の差圧がスプリング303の付勢力以上になれば上流から下流に向かって冷媒が通過する。
【0037】
電磁弁21〜23は三つとも同じ構造であり、いずれも、電磁コイル201,202への通電電流の方向を逆にすることにより開閉動作し、通電を止めてもその前の状態が維持されるいわゆる自己保持タイプのパイロット型電磁弁である。
【0038】
図3は第1の電磁弁の開弁状態を示しており、直列に配置された二つの電磁コイル201,202には巻き線が同方向に巻かれている。そして、先端にパイロット弁体203が形成されて軸線方向に進退自在に配置された可動ロッド204には、両端部に環状の鉄輪206,207が取り付けられた筒状の永久磁石208が緩く被嵌されている。
【0039】
永久磁石208は、鉄輪206,207と共に可動ロッド204に対して軸線方向に移動自在であるが、電磁弁21の推力より弱いバネ力の圧縮コイルバネ209で付勢されて可動ロッド204の基端側に押しつけられている。
【0040】
主弁211は、冷媒が通る流路61,62の途中に形成された弁座212に対向して配置され、第2の圧縮コイルバネ213によって電磁弁21の側から弁座212方向に付勢されている。
【0041】
主弁211の裏面側には主弁211を隔壁としてパイロット室210が形成され、パイロット室210内と冷媒の流路61,62側との間をシールするためのシール部材214が主弁211の外周面に装着されている。
【0042】
主弁211の軸線位置には、パイロット弁体203に対向する位置にパイロット孔214が貫通して穿設され、主弁211の弁座212より外側に面する位置には、細いリーク孔217が貫通して穿設されている。
【0043】
その結果、パイロット弁体203が退避している図3に示される状態では、パイロット室210内がパイロット孔216を通じて低圧側の冷媒流路61と同じ圧力になるので、弁座212より外側の高圧冷媒との差圧によって主弁211が開いた状態になる。
【0044】
図4に示されるように、パイロット弁体203でパイロット孔216を塞ぐように電磁コイル201,202に通電をすると、永久磁石204は瞬時に所定位置に移動する。ただし、パイロット弁体203はパイロット孔216を塞いだ状態で主弁211に当接して停止し、主弁211は開いたまま弱い圧縮コイルバネ209が圧縮された状態になる。
【0045】
そして時間の経過と共に、パイロット室210内がリーク孔217から流入する高圧冷媒によって高圧になり、図5に示されるように主弁211が弁座212に押し付けられて冷媒の流路61,62が閉じられる。
【0046】
【発明の効果】
本発明によれば、バイパス流路、冷媒戻し流路、その両流路と冷媒流路本管との接続部、及び冷媒流路本管に対する両流路の連通状態を制御するための複数の電磁弁と複数の逆止弁とを、一つのブロック体に設けたことにより、冷凍サイクルに副凝縮器を併設して暖房を行うシステムにおいて、管路構造が極めて簡素化されて複雑な配管を行う必要がなくなり、配管作業が非常に簡単になって設置場所も自由になり、電気自動車等に容易に設置することができる。
【0047】
そして、より具体的には、ブロック体に、複数の電磁弁を取り付けるための複数の電磁弁取り付け孔を同じ向きに穿設し、それと逆側から複数の逆止弁を取り付けるための複数の逆止弁取り付け孔を同じ向きに穿設し、冷媒を通すための冷媒通過孔を両取り付け孔に対して垂直方向に穿設して、ブロック体に穿設されたそれらの孔によって全流路と全接続部とを形成すれば、管路構造と配管作業が極めて簡易なものになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態のブロック体部分の正面断面図である。
【図2】本発明の実施の形態のブロック体部分の平面図である。
【図3】本発明の実施の形態の電磁弁の開状態の縦断面図である。
【図4】本発明の実施の形態の電磁弁の開状態から閉状態に以降する際の縦断面図である。
【図5】本発明の実施の形態の電磁弁の閉状態の縦断面図である。
【図6】本発明の実施の形態の冷凍サイクルの冷房状態の配管略示図である。
【図7】本発明の実施の形態の冷凍サイクルの暖房状態の配管略示図である。
【図8】本発明の実施の形態の冷凍サイクルを実際に則したレイアウトで示す配管略示図である。
【符号の説明】
1 圧縮機
2 主凝縮器
3 副凝縮器
9 バイパス流路
10 冷媒戻し流路
11 ブロック体
12,13,14,15 接続部
21,22,23 電磁弁
31,32,33,34 逆止弁
Claims (3)
- 冷媒を冷媒流路本管に循環させて、圧縮機で圧縮してから凝縮器で凝縮させた後、膨張弁で断熱膨張させながら蒸発器に送り込んで蒸発させ、再び上記圧縮機に戻すようにした冷凍サイクルに、車室内に通じない位置に配置された主凝縮器と、その主凝縮器の下流側において車室内に通じる位置に配置された副凝縮器とを設けると共に、上記主凝縮器を通らないように上記冷媒を流すためのバイパス流路と、上記主凝縮器に溜まった冷媒を上記蒸発器と上記圧縮機との間に戻すための冷媒戻し流路とを設けた副凝縮器付空調装置において、
上記バイパス流路、上記冷媒戻し流路、その両流路と上記冷媒流路本管との接続部、及び上記冷媒流路本管に対する上記両流路の連通状態を制御するための複数の電磁弁と複数の逆止弁とが、一つのブロック体に設けられて、
上記ブロック体には、上記複数の電磁弁を取り付けるための複数の電磁弁取り付け孔が同じ向きに穿設されると共に、それと逆側から上記複数の逆止弁を取り付けるための複数の逆止弁取り付け孔が同じ向きに穿設され、冷媒を通すための冷媒通過孔が上記両取り付け孔に対して垂直方向に穿設されていて、上記ブロック体に穿設されたそれらの孔によって上記全流路と全接続部とが形成されていることを特徴とする副凝縮器付空調装置。 - 上記複数の電磁弁が、上記主凝縮器の入口流路を開閉するための電磁弁、上記バイパス流路を開閉するための電磁弁、及び上記冷媒戻し流路を開閉するための電磁弁である請求項1記載の副凝縮器付空調装置。
- 上記複数の逆止弁が、上記バイパス管路に設けられた逆止弁、上記主凝縮器の出口のすぐ下流位置の冷媒流路本管に設けられた逆止弁、上記冷媒戻し流路に設けられた逆止弁、及び上記蒸発器の出口のすぐ下流位置の冷媒流路本管に設けられた逆止弁である請求項1又は2記載の副凝縮器付空調装置。
Priority Applications (5)
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---|---|---|---|
JP21055697A JP3652477B2 (ja) | 1997-08-05 | 1997-08-05 | 副凝縮器付空調装置 |
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US09/021,465 US5996369A (en) | 1997-08-05 | 1998-02-10 | Air conditioner with sub-condenser |
KR1019980006598A KR100310032B1 (ko) | 1997-08-05 | 1998-02-28 | 부응축기가부착된공조장치 |
Applications Claiming Priority (1)
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