JP3825929B2 - バイパス付冷凍サイクル - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、通常は冷房のために用いられる蒸発器を、必要に応じて補助暖房に用いることができるようにしたバイパス付冷凍サイクルの弁取付構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用空調装置においては、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。
【０００３】
しかし、例えば近年のガソリン噴射式エンジン等のようにエンジンの効率がよくなると、冷却水の温度が以前ほど上昇しないため、冬期に暖房温度が十分に上昇しないという不都合が発生する。
【０００４】
そこで、冷凍サイクルの圧縮機から送り出された高圧冷媒ガスを、車室外の凝縮器を通さずにバイパス流路で膨張させて車室内の蒸発器に送り込み、そこで顕熱を奪う熱交換を行わせて補助暖房として利用するシステムがある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
通常の冷凍サイクルにおいては、圧縮機を出てから蒸発器に至るまでの高圧冷媒が通る流路に接続される弁は膨張弁だけであり、非常にシンプルな構成をとることができる。
【０００６】
しかし、上述のようなバイパス流路付冷凍サイクルにおいては、圧縮機から出た冷媒を凝縮器に向かわせるかバイパス流路に向かわせるかの切り換えを行うための切り換え弁と、凝縮器から出た冷媒を断熱膨張させるための膨張弁と、バイパス流路を通る冷媒を断熱膨張させるための膨張弁が必要とされる。
【０００７】
また、さらに凝縮器出口側の流路に逆止弁、バイパス流路に定差圧弁等が接続されることにより、高圧冷媒が通る配管に多数の弁が接続されて構造が煩雑になると共に、組み立てや分解が非常に面倒なものになってしまう。
【０００８】
そこで本発明は、高圧配管部の弁の接続構造がシンプルで、組み立てや分解を簡単に行うことができるバイパス付冷凍サイクルの弁取付構造を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明のバイパス付冷凍サイクルの弁取付構造は、冷媒を、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てから圧縮機に戻すようにした冷凍サイクルに、冷媒を上記凝縮器を通さずに上記圧縮機から上記蒸発器に送り込ませるためのバイパス流路が併設されたバイパス付冷凍サイクルの弁取付構造において、上記圧縮機を出てから上記蒸発器に至るまでの高圧冷媒が通る流路に接続される全ての弁を一つのブロックに取り付け、そのブロックに穿設した孔により上記高圧冷媒が通る流路を形成したことを特徴とする。
【００１０】
なお、上記ブロックに取り付けられた弁が、上記圧縮機から出た冷媒を上記凝縮器に向かわせるか上記バイパス流路に向かわせるかの切り換えを行うための切り換え弁と、上記凝縮器から出た冷媒を断熱膨張させるための膨張弁と、上記バイパス流路を通る冷媒を減圧させるための減圧弁とを含んでいてもよい。
【００１１】
そして、上記減圧弁は、上記バイパス流路出口の冷媒圧力を所定圧に減圧するものであってもよく、上記減圧弁は、上記バイパス流路の出口圧と大気圧との差圧を一定に維持するための定差圧機構を有していてもよい。
【００１２】
また、上記切り換え弁には、上記バイパス流路の入口を開閉するパイロット作動の電磁弁が含まれており、そのパイロット作動の電磁弁の調圧室と上記バイパス流路の出口側とを連通させるパイロット孔が、上記定差圧機構によって開閉されるようにしてもよい。
【００１３】
【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２は、自動車用空調装置に用いられる冷凍サイクルの全体構成を略示している。
【００１４】
図中、１は圧縮機、２は車室外に配置された凝縮器、１１は膨張弁、３は車室内に通じるエアダクトに配置された蒸発器、４は、冷媒の循環量を負荷に応じて制御するために低圧冷媒を一時貯留しておくためのアキュムレータであり、これらによって通常の冷凍サイクルが形成され、蒸発器３の周囲の空気と冷媒との熱交換によって冷房が行われる。
【００１５】
それに加えて、蒸発器３を利用して補助暖房を行うために、圧縮機１から送り出された高圧冷媒ガスを、凝縮器２を通さずに減圧して蒸発器３に送り込ませるためのバイパス流路５が併設されている。
【００１６】
それに伴って、圧縮機１から凝縮器２へ向かう流路を開閉するための主流路開閉弁１３、バイパス流路５を開閉するためのバイパス開閉弁１４が設けられ、バイパス流路５の出口側から凝縮器２への冷媒の逆流を阻止するための逆止弁１２が、膨張弁１１と直列に接続されている。２２は、圧縮機１の出口圧力を検出するための圧力センサである。
【００１７】
バイパス開閉弁１４はパイロット作動の電磁弁であり、バイパス流路５を開閉すると同時に、バイパス流路５を通る冷媒を膨張、減圧させる機能を有する。バイパス開閉弁１４の調圧室１５は、リーク孔１６によってバイパス開閉弁１４の上流側流路と通じている。
【００１８】
調圧室１５をバイパス開閉弁１４の下流側流路（バイパス流路５の出口側流路）と通じさせるパイロット通路１７は、電磁弁１８によって開閉され、電磁弁１８が閉じられればそれによってバイパス開閉弁１４が閉じる。
【００１９】
電磁弁１８と直列にパイロット通路１７に配置されたパイロット通路制御弁１９が閉じれば、やはりバイパス開閉弁１４が閉じるが、パイロット通路制御弁１９は、バイパス流路５の出口側流路と大気との間の差圧を感知して作動する感圧機構２１によって開閉され、バイパス流路５の出口側流路が定圧（正確には、大気圧との差圧が一定）になるように開閉される。
【００２０】
主流路開閉弁１３を閉じてバイパス開閉弁１４を開けば、圧縮機１から送り出された高圧冷媒がバイパス流路５を通って蒸発器３に送られ、減圧された冷媒が蒸発器３を通過する際に、圧縮機１において与えられた顕熱を冷媒から奪う熱交換が行われて、蒸発器３が暖房のための放熱器として作用する。
【００２１】
６は、自動車のエンジン、モーター或いは電池等から放出される熱を冷媒と熱交換させて暖房効果を高めるために、蒸発器３とアキュムレータ４との間に接続された熱交換器である。
【００２２】
７は、その熱交換器６と蒸発器３との間に接続された例えば絞り孔からなる減圧弁であり、補助暖房モード時に蒸発器３を通る冷媒の圧力を低めて、蒸発器３の耐圧能を低く設定することができる。
【００２３】
８は、バイパス流路５に冷媒を流さない通常の冷房モードの際に、冷媒が蒸発器３からアキュムレータ４に直接送られるように開かれる開閉弁である。なお、この減圧弁７と開閉弁８とを、一点鎖線で略示されるように一つのブロック３０に取り付けるようにしてもよい。
【００２４】
このように構成された冷凍サイクルにおいて、破線で囲まれる部分、即ち圧縮機１を出てから蒸発器３に至るまでの高圧冷媒が通る流路に接続されている全ての弁が、一つのブロック１０に取り付けられ、そのブロック１０に穿設された孔によって高圧冷媒が通る流路が形成されている。
【００２５】
図１は、一つのブロック１０に取り付けられた集合弁を示している。▲１▼〜▲４▼は、図１に示されている▲１▼〜▲４▼の位置に対応する接続孔であり、ブロック１０に穿設されている。
【００２６】
そのうち第１の接続孔▲１▼は圧縮機１の出口部と接続され、第２の接続孔▲２▼は凝縮器２の入口部と接続され、第３の接続孔▲３▼は凝縮器２の出口部と接続され、第４の接続孔▲４▼は蒸発器３の入口部と接続される。
【００２７】
破線の矢印は、バイパス流路５内を通過する冷媒の流れ方向と、凝縮器２を通過した冷媒の流れ方向とを示している。ただし、両方が同時に流されないように制御される。
【００２８】
主流路開閉弁１３は、ブロック１０に形成された孔に先側の半部を差し込んだ状態で取り付けられている。主流路開閉弁１３は公知のパイロット作動電磁弁なので、その詳細な説明は省略するが、パイロット孔を電磁的に開閉することによって、弁体１３１がブロック１０に形成された弁座１３２に接離し、第１の接続孔▲１▼と第２の接続孔▲２▼との間が開閉される。
【００２９】
圧力センサ２２は、第１の接続孔▲１▼に真っ直ぐに通じるようにブロック１０に形成された孔に取り付けられており、感圧作動部には皿バネ状の複数の反転盤が組み込まれて、第１の接続孔▲１▼部分の冷媒圧力が複数の範囲のうちのどこにあるかを検出する。
【００３０】
バイパス開閉弁１４は、調圧室１５、リーク孔１６、パイロット通路１７及び電磁弁１８を含めて構成されたパイロット作動電磁弁の弁部であり、弁体１４１がブロック１０に形成された弁座１４２に接離することによって、第２の接続孔▲２▼と第４の接続孔▲４▼との間を連通するバイパス流路５が開閉される。バイパス流路５は、ブロック１０に穿設されている。
【００３１】
バイパス開閉弁１４、調圧室１５、リーク孔１６、パイロット通路１７及び電磁弁１８を含むパイロット作動電磁弁は、主流路開閉弁１３と並んでブロック１０に取り付けられており、バイパス流路５の出口部と調圧室１５との間を連通するように形成されたパイロット通路１７を電磁弁１８で開閉することによってバイパス開閉弁１４が開閉され、パイロット通路１７を閉じればバイパス開閉弁１４が閉じる。
【００３２】
バイパス流路５の出口部に合流するようにブロック１０に形成されたパイロット通路１７の出口孔部分に、パイロット通路制御弁１９が配置されており、そのパイロット通路制御弁１９を開閉するためにバイパス流路５を横切って配置されたロッド１９１が、感圧機構２１によって駆動される。
【００３３】
感圧機構２１は、ブロック１０の外壁部に取り付けられており、内面がバイパス流路５の出口部に面して外面が大気に面する皿バネ２１１にロッド１９１の一端が当接している。また、ロッド１９１を軸線方向に両側から付勢する圧縮コイルスプリング２１２，２１３が配置されている。
【００３４】
その結果、感圧機構２１は、バイパス流路５の出口圧力と大気圧との差圧が一定になるようにパイロット通路制御弁１９を開閉し、大気圧を一定と見なせば、バイパス流路５の出口圧力が一定になるようにパイロット通路制御弁１９を開閉する。
【００３５】
したがって、パイロット通路制御弁１９と感圧機構２１とを合わせたものは、厳密な意味では定差圧弁であるが、大気圧を一定と見なせば定圧弁である。なお、圧縮コイルスプリング２１３の付勢力を調整するネジ２１４の固定位置を変えることにより、バイパス流路５の出口圧力を任意に調整することができる。
【００３６】
第４の接続孔▲４▼はバイパス流路５と直交しており、その交差部分に、さらに第３の接続孔▲３▼からの連通孔１２０が交わっている。そして、その連通孔の途中に、絞り孔からなる膨張弁１１と逆止弁１２が直列に装着されている。
【００３７】
連通孔１２０はブロック１０に穿設されている。１１１は、膨張弁１１を組み付けるためにブロック１０に形成された開口を塞ぐための蓋体。１２１は、孔加工の入口部分を塞ぐネジ状の栓体である。
【００３８】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、バイパス流路５が設けられたバイパス付冷凍サイクルの弁取付構造において、圧縮機１を出てから蒸発器３に至るまでの高圧冷媒が通る流路に接続される全ての弁を一つのブロック１０に取り付け、そのブロック１０に穿設した孔により高圧冷媒が通る流路を形成した各種の態様のバイパス付冷凍サイクルの弁取付構造を含むものである。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、冷媒を凝縮器を通さずに圧縮機から蒸発器に送り込ませるためのバイパス流路が併設されたバイパス付冷凍サイクルの弁取付構造において、圧縮機を出てから蒸発器に至るまでの高圧冷媒が通る流路に接続される全ての弁を一つのブロックに取り付け、そのブロックに穿設した孔により高圧冷媒が通る流路を形成したことにより、高圧配管部の弁の接続構造が非常にシンプルで、組み立てや分解を簡単に行うことができ、車両等への組み付けも簡単に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のバイパス付冷凍サイクルの弁取付構造の縦断面図である。
【図２】本発明のバイパス付冷凍サイクルの配管構成を示す略示図である。
【符号の説明】
１ 圧縮機
２ 凝縮器
３ 蒸発器
１０ ブロック
１１ 膨張弁
１３ 主流路開閉弁
１４ バイパス開閉弁
１５ 調圧室
１６ リーク孔
１７ パイロット通路
１８ 電磁弁
１９ パイロット通路制御弁
２１ 感圧機構
２２ 圧力センサ

Claims (1)

1. 冷媒を、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てから上記圧縮機に戻すようにした冷凍サイクルに、冷媒を上記凝縮器を通さずに上記圧縮機から上記蒸発器に送り込ませるためのバイパス流路が併設されたバイパス付冷凍サイクルであって、
   上記圧縮機を出てから上記蒸発器に至るまでの高圧冷凍が通る流路に接続される全ての弁が一つのブロックに取り付けられて、そのブロックに穿設された孔により上記高圧冷媒が通る流路が形成されたものにおいて、
   上記圧縮機から出た冷媒を上記凝縮器に向かわせるか上記バイパス流路に向かわせるかの切り換えを行うための切り換え弁に、上記バイパス流路の入口を開閉するパイロット作動の電磁弁が含まれていて、そのパイロット作動の電磁弁の弁体の上流側に面して形成された調圧室と上記バイパス流路の出口側とを連通させるパイロット孔が、内面側に上記バイパス流路の出口圧が作用して外面側に大気圧が作用する受圧部材とその受圧部材を付勢する付勢部材とによって作動する定差圧機構により開閉され、それによって上記バイパス流路の出口圧と大気圧との差圧が一定に維持されるようにしたことを特徴とするバイパス付冷凍サイクル。

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