JP3830239B2 - Air conditioner for vehicles - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンプレッサの吐出側と吸入側の差圧が過大になるのを防止し、円滑にコンプレッサが再始動できるようにした車両用空調装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の車両用空調装置は、例えば、図3に示すような装置が知られている。
図示の車両用空調装置200は、コンプレッサ20、コンデンサ30、ヒータとして機能するサブコンデンサ40、受液器50、膨張弁210、エバポレータ70を、冷媒配管80により閉回路を形成するように連結して冷凍サイクルを構成し、この冷凍サイクルの構成要素であるサブコンデンサ40及びエバポレータ70を車室内に設けたユニットケース90内に設置したものである。
【0003】
なお、図3中、「21」はコンプレッサ20からの冷媒の逆流を防止するアキュムレータ、「31」はコンデンサ30に送風するファン、「i」はインバータを示す。
【0004】
また、ユニットケース90は、インテークユニット130、クーラユニット140及びヒータユニット160を直列的に配置することにより構成され、前記インテークユニット130は、空気の流れ方向(白抜き矢印で示す)の上流側から外気と内気とを選択的に導入するためのインテークドア100、フィルタ110及び室内送風機120からなり、クーラユニット140は、風路91内にエバポレータ70が設けられたものであり、ヒータユニット160は、風路91内に設けられたサブコンデンサ40により加熱される温風と当該サブコンデンサ40をバイパスして流れる冷風の混合割合を調節するためのミックスドア150を有している。
【0005】
ところで、このような車両用空調装置200においては、コンプレッサ20を一旦停止させた後、再び起動する際に、コンプレッサ20の吐出側と吸入側との冷媒の圧力差が大きいと、過大圧縮力が発生して、コンプレッサ20がロックする虞れがある。コンプレッサ20が一旦停止すると、コンプレッサ20の吐出側と吸入側の圧力差が小さくなるまでは再起動できず、再起動可能な圧力差に到達するまでに長時間を要し、その間は空調装置が停止することになるため、搭乗者に不快感を与える虞れがある。
【0006】
したがって、冷凍サイクルにおいては、コンプレッサ20の吐出側と吸入側の冷媒配管80をバイパス管220により接続するとともに当該バイパス管220に開閉弁230を設ける等により、コンプレッサ20の吐出側と吸入側の冷媒の圧力差が過大にならないようにし、コンプレッサ20の再起動までの時間を短縮している(例えば、特開平8−85454号公報)。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このように構成された従来の車両用空調装置では、通常の冷凍サイクルの他にバイパス管220や開放弁230等が必要となるのみでなく、これらを取付けるための配管作業等も必要となり、製造コストがアップするのみでなく作業性の点でも問題である。
【0008】
本発明は、上記した従来の技術の有する問題に鑑み提案されたもので、バイパス管等を使用することなく、通常の冷凍サイクルに僅かな改良を施すのみでコンプレッサの吐出側と吸入側との冷媒の過大な圧力差の発生を防止することが可能な車室用空調装置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】
本発明の目的は、下記する手段により達成される。
【0010】
(1) コンプレッサ、コンデンサ、流量制御部、エバポレータを冷媒配管により閉回路を構成するように接続してなる冷凍サイクルを備え、前記コンプレッサが停止した時に、コンプレッサの吐出側から当該流量制御部までの高圧領域と、この流量制御部から前記コンプレッサの吸入側までの低圧領域との間の圧力差を解消するようにした車両用空調装置において、前記流量制御部は、弁本体と、当該弁本体内に設けられた冷媒が流通する流路を遮断するように形成された仕切壁と、当該仕切壁と接離し前記流路を開閉するダイヤフラム弁と、このダイヤフラム弁の上下に作用する冷媒の圧力を制御する制御部と、前記仕切壁を貫通するように設けられた絞り管とを有し、前記制御部による圧力制御により当該ダイヤフラム弁を膜動させ前記仕切壁と離間させることにより前記流路を開放し、前記圧力差を解消するようにしたことを特徴とする車両用空調装置。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図面に基づいて説明する。
図1は本発明の一実施形態である車室用空調装置を示す概略構成図、図2は図1に示す流量制御部を構成する電磁弁の縦断面図であり、(A)は開放状態を、(B)は絞り状態をそれぞれ示している。なお、これら図面中、図3に使用した符号と共通する部材には同一符号を使用する。
【0013】
図1に示す車室用空調装置10は、コンプレッサ20から吐出された冷媒が、コンデンサ30、サブコンデンサ40、受液器50、電磁式の弁からなる流量制御部60およびエバポレータ70を経てコンプレッサ20に帰還する冷凍サイクルを有し、コンデンサ30にはファン31が近接して設けられ、コンプレッサ20の上流側の冷媒配管80には、コンプレッサ20からの冷媒の逆流を防止するアキュムレータ21が設けられている。
【0014】
また、車室内に設けられたユニットケース90は、空気の流れ方向(白抜き矢印で示す)の上流側から、前述した図3に示す車両用空調装置と同様のインテークユニット120、クーラユニット130、ヒータユニット140を直列的に連結することにより形成されている。
【0015】
なお、図示しないが、風路91の出口側には、調和空気が車室内の所定部位に向かって吹き出される各種吹出口(例えば、窓の曇りを晴らすための空気を吹き出すデフ吹出口、乗員の上半身に向かって冷風を吹き出すベント吹出口、乗員の足元に向かって温風を吹き出すフット吹出口等)が設けられている。
【0016】
前記コンプレッサ20により圧縮された冷媒は、コンデンサ30で放熱して液化し、さらにサブコンデンサ40で放熱し、流量制御部60により膨張された後にエバポレータ70内に導かれてコンプレッサ20に帰還する。
【0017】
したがって、風路91内の空気は、エバポレータ70で冷却された後に流下し、ミックスドア150によりサブコンデンサ40を流れる空気流とサブコンデンサ40をバイパスする空気流とに分岐され、所定温度の空気流となって前記各吹出口より車室内に吹き出される。
【0018】
ここにおいて、一般的に、冷凍サイクルにおいては、コンプレッサ20の吐出側から流量制御部60までの間は高圧領域となり、流量制御部60からコンプレッサ20の吸入側までの間は低圧領域となる。本実施形態では、この高圧領域と低圧領域とを区画する流量制御部60の部分を改良することによりコンプレッサ20の吐出側と吸入側との圧力差を解消するようにしている。
【0019】
さらに詳述すれば、本実施の形態の流量制御部60は、冷媒の流れを開放状態と絞り状態とに選択的に切替可能な電磁式の弁により構成し、この弁を選択的に作動することにより冷凍サイクルの高圧領域と低圧領域との間の圧力差を解消し、コンプレッサ20の吐出側と吸入側との間で過大な差圧が生じないようにしている。
【0020】
この流量制御部60は、図2に示すように、下部に設けられた弁本体170と、上部に設けられた制御部180とを有し、弁本体170のメイン流路171に設けられたダイヤフラム弁172を制御部180により作動し、メイン流路171を流れる冷媒量を制御するようにしている。
【0021】
この制御部180は、後述のパイロットポート178を開閉するパイロット弁181と、このパイロット弁181を作動させるプランジャ182と、このプランジャ182を駆動する電磁力を発生させるコイル183とを備えている。
【0022】
前記プランジャ182は、通常、ばね184により下方に付勢され、支持ばね185により支持されているパイロット弁181をパイロットニードル186により押圧して前記パイロットポート178を閉じる構成となっている。
【0023】
そして、コイル183の通電による電磁力によりプランジャ182が引き上げられると、パイロット弁181がフリーな状態となってパイロットポート178が開放される。
【0024】
前記メイン流路171は、冷媒配管80からの冷媒が導入される第1の接続口174と、冷媒が冷媒配管80に流出する第2の接続口175との間を遮断するように仕切壁173が形成され、この仕切壁173に絞り管176が設けられている。
【0025】
この絞り管176は、メイン流路171内を流れる冷媒の流れ方向と平行になるように、仕切壁173に圧入固定された、所定の内径Dおよび長さLを有するオリフィスチューブから構成されているが、本発明は、これのみに限定されるものではなく、ダイヤフラム弁172がメイン流路171を閉じたときに、冷媒を仕切壁173を越えて流すことができるものであれば、どのようなものでも良く、例えば前記仕切壁173に通孔を開設することにより構成しても良い。
【0026】
ここに、ダイヤフラム弁172は、上面側と下面側との圧力差に応じて中央に位置する弁シール部が上下動し、仕切壁173との当接状態によりメイン流路171の開閉を行うように構成され、また、その周縁部には、その上面側と下面側とを連通する均圧孔177が形成されている。この均圧孔177を通過した冷媒は、パイロットポート178を通って第2の接続口175に導かれるようになっている。
【0027】
したがって、このメイン流路171の開放状態(全開状態)と閉鎖状態は、コイル183に対する電源のオン・オフにより選択することができ、前記高圧領域と低圧領域との差圧を簡単に解消することができることになる。
【0028】
ただし、前記閉鎖状態の場合であっても、メイン流路171に設けられた絞り管176により完全閉鎖という状態ではなく、多少冷媒通路が開いている絞り状態となり、絞り管176により絞られた所定流量の冷媒が流される。
【0029】
なお、この絞り管176の内径D及び長さLを適宜選択すれば、当該流量制御部60の冷媒流量特性を調整することができる。
【0030】
次に、作用を説明する。
(冷房運転)
冷房運転を行なう場合には、図2(B)に示すように、流量制御部60のダイヤフラム弁172を閉じ、絞り管176による絞り状態とする。すなわち、コイル183への通電をオフすると、ばね184によりプランジャ182及びパイロットニードル186が下方へ押圧されてパイロット弁181が押し下げられ、パイロットポート178が閉じられる。
【0031】
これにより第1の接続口174から矢印方向に流入される高圧の冷媒(圧力PH)は、ダイヤフラム弁172の均圧孔177よりダイヤフラム室179に入るが(圧力PM)、パイロット弁181が閉じているため、パイロットポート178へは流れず、ダイヤフラム弁172を押し下げる方向に作用する。ここでは、PHとPMとはほぼ等しい。ただし、第2の接続口175部分の圧力をPLとすれば、PM>PLとなる。
【0032】
よって、ダイヤフラム弁172の上部の圧力(PM)より下部の圧力(PHとPLとが作用)の方が低くなり、この差圧によりダイヤフラム弁172は押し下げられ、メイン流路171を閉じて冷媒の流れを止めようとする。
【0033】
しかし、本実施形態では、第1の接続口174とメイン流路171の下流側とを連通する絞り管176が設けられているため、第1の接続口174からの高温高圧の冷媒は、絞り弁176により断熱膨張され低温低圧の状態となる。
【0034】
したがって、この状態では、コンデンサ30及びサブコンデンサ40により凝縮された冷媒は、受液器50によりある程度貯溜された後に、流量制御部60において断熱膨張され低温低圧の状態となってエバポレータ70に導かれ、ここで蒸発するという通常の冷房運転が行なわれる。
【0035】
この結果、インテークユニット120から送られてきた空気は、エバポレータ70により冷却されて風路91内を流下し、ミックスドア150の位置が、例えば中間位置にセットされている場合には、一部がサブコンデンサ40側に、残りは冷風のまま当該サブコンデンサ40をバイパスして流され、前記サブコンデンサ40により加熱された温風と混合され、所定の温度の空気流となって車室内に吹き出されるという冷房運転が行なわれることになる。
【0036】
(コンプレッサの停止状態)
一方、コンプレッサ20を停止すると、流量制御部60の仕切り効果によりコンプレッサ吐出側から流量制御部60までが高圧領域となり、流量制御部60からコンプレッサ吸入側までが低圧領域となるが、本実施の形態では、この流量制御部60の仕切り効果を解消する手段を設けたので、前記高圧領域と低圧領域との間の過大な圧力差を速やかに解消することができる。
【0037】
すなわち、図2(A)に示すように、流量制御部60のコイル183に電流を流し、その電磁力によりプランジャ182を引き上げてパイロット弁181をフリーとすることにより、第1の接続口174から矢印方向に流入する高圧冷媒(圧力PH)は、ダイヤフラム弁172の均圧孔177よりダイヤフラム室179へ入り、フリーになったパイロット弁181の周囲を抜けてパイロットポート178と流れることとなる。
【0038】
ここで、パイロット弁181の開口部に対して均圧孔177の大きさは小さいため、ダイヤフラム室179の圧力をPMとすれば、PH>PMとなり、第2の接続口175部分の圧力をPLとすれば、PMとPLとはほぼ等しくなる。
【0039】
よって、ダイヤフラム弁172の上部の圧力(PM)より下部の圧力(PHとPLとが作用)の方が高くなり、この差圧によりダイヤフラム弁172は押し上げられ、メイン流路171が開いて、電磁弁60は冷媒が流れる開放状態とされる。
【0040】
したがって、この状態では、冷媒配管80内の冷媒圧力が速やかに均一となる。特に、圧力は温度と異なり均一化に時間を要しないので、ほとんど瞬時にコンプレッサ20の吐出側と流入側において、過大な圧力差の発生を防止することができ、コンプレッサ20の再起動を直ちに行うことができることになる。
【0041】
本発明は、上述した実施の形態のみに限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて種々変形することができる。
例えば、上述した実施の形態では、冷房運転のみを行なうことができる装置に差圧解消機能を備えた流量制御部60を組み込んだものであるが、冷凍サイクル中に回路切替え弁を設けることにより冷媒の流れを反転させ、冷暖房運転が可能となるようにした装置にも適用することができることはいうまでもない。
【0042】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に記載の発明によれば、コンプレッサの吐出側と吸入側との間を別途バイパス配管を設けて連通することなく、冷房サイクルの高圧側と低圧側とを仕切る流量制御部自体にコンプレッサが停止すると、冷房サイクルの高圧側と低圧側の圧力差を解消する手段を設けたので、コンプレッサ停止時に流量制御部を作動させ開状態に切替制御すると、冷房サイクルの高圧側と低圧側と圧力差を速やかに解消することができる。
【0043】
この結果、コンプレッサの吐出側と吸入側との間の過大な圧力差も速やかに解消され、速やかにコンプレッサを再始動させることができる。
【0044】
また、このようにすれば、従来の装置のようにコンプレッサの吐出側と吸入側とを接続するバイパス配管を設ける必要がなく、装置構造が簡単になり、製造時の作業性も向上し、総じて製造コストを低減させることが可能となる。
【0045】
請求項2に記載の発明によれば、ダイヤフラム弁等を用いて冷媒の流量を制御する制御する流量制御部のダイヤフラム弁を利用して差圧を解消するようにしたので、差圧解消手段を設けやすく、組み付け作業性が向上するのみでなく、冷凍サイクル運転を行う場合と、コンプレッサが停止した場合の、流量制御部の絞り状態あるいは開放状態の切り替えが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態を示す概略構成図である。
【図2】 図1に示される本実施形態にかかる流量制御部を示す縦断面図であり、(A)は開放状態を、(B)は絞り状態をそれぞれ示す図である。
【図3】 従来の空気調和装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
20…コンプレッサ、
30…コンデンサ、
60…流量制御部、
70…エバポレータ、
80…冷媒配管、
170…弁本体、
171…メイン流路、
172…ダイヤフラム弁、
173…仕切壁、
176…絞り管、
180…制御部、
172…ダイヤフラム弁、
173…仕切壁。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an air conditioner for a vehicle that prevents a differential pressure between a discharge side and a suction side of a compressor from becoming excessive and allows a compressor to be restarted smoothly.
[0002]
[Prior art]
As a conventional vehicle air conditioner, for example, a device as shown in FIG. 3 is known.
The illustrated
[0003]
In FIG. 3, “21” indicates an accumulator that prevents the reverse flow of the refrigerant from the
[0004]
The
[0005]
By the way, in such a
[0006]
Therefore, in the refrigeration cycle, the
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional vehicle air conditioner configured as described above, not only the normal refrigeration cycle but also the
[0008]
The present invention has been proposed in view of the above-described problems of the prior art, and without using a bypass pipe or the like, only a slight improvement is made to a normal refrigeration cycle, so that the discharge side and the suction side of the compressor can be reduced. An object of the present invention is to provide a passenger compartment air conditioner capable of preventing the occurrence of an excessive pressure difference of the refrigerant.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The object of the present invention is achieved by the following means.
[0010]
(1) A refrigeration cycle in which a compressor, a condenser, a flow rate control unit, and an evaporator are connected by a refrigerant pipe so as to form a closed circuit, and when the compressor is stopped, from the discharge side of the compressor to the flow rate control unit. In the vehicle air conditioner configured to eliminate the pressure difference between the high pressure region and the low pressure region from the flow rate control unit to the suction side of the compressor , the flow rate control unit includes a valve body, a valve body, A partition wall formed so as to block a flow path through which the refrigerant flows, a diaphragm valve contacting and separating from the partition wall to open and close the flow path, and a pressure of the refrigerant acting above and below the diaphragm valve. A control unit for controlling, and a throttle pipe provided so as to penetrate the partition wall, and the diaphragm valve is moved by membrane control by pressure control by the control unit. A vehicle air conditioner characterized in that the flow path is opened by separating the partition wall and the pressure difference is eliminated.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a passenger compartment air conditioner according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an electromagnetic valve constituting the flow rate control unit shown in FIG. 1, and FIG. (B) shows the aperture state. In these drawings, the same reference numerals are used for members common to the reference numerals used in FIG.
[0013]
In the passenger
[0014]
In addition, the
[0015]
Although not shown, on the outlet side of the
[0016]
The refrigerant compressed by the
[0017]
Therefore, the air in the
[0018]
Here, in general, in the refrigeration cycle, a region between the discharge side of the
[0019]
More specifically, the
[0020]
As shown in FIG. 2, the flow
[0021]
The
[0022]
The plunger 182 is normally biased downward by a
[0023]
When the plunger 182 is pulled up by the electromagnetic force generated by energization of the
[0024]
The
[0025]
The
[0026]
Here, in the
[0027]
Therefore, the open state (fully open state) and the closed state of the
[0028]
However, even in the closed state, the
[0029]
Note that if the inner diameter D and the length L of the
[0030]
Next, the operation will be described.
(Cooling operation)
When performing the cooling operation, as shown in FIG. 2B, the
[0031]
As a result, the high-pressure refrigerant (pressure PH) flowing in from the
[0032]
Therefore, the lower pressure (PH and PL act) is lower than the upper pressure (PM) of the
[0033]
However, in the present embodiment, since the
[0034]
Therefore, in this state, the refrigerant condensed by the
[0035]
As a result, the air sent from the
[0036]
(Compressor stopped)
On the other hand, when the
[0037]
That is, as shown in FIG. 2A, a current is passed through the
[0038]
Here, since the size of the
[0039]
Therefore, the lower pressure (PH and PL act) is higher than the upper pressure (PM) of the
[0040]
Therefore, in this state, the refrigerant pressure in the
[0041]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the flow
[0042]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, the high-pressure side and the low-pressure side of the cooling cycle are partitioned without providing a separate bypass pipe between the discharge side and the suction side of the compressor. When the compressor stops in the flow control unit itself, a means to eliminate the pressure difference between the high pressure side and the low pressure side of the cooling cycle is provided, so if the flow control unit is operated and switched to the open state when the compressor stops, the high pressure of the cooling cycle The pressure difference between the side and the low pressure side can be quickly eliminated.
[0043]
As a result, an excessive pressure difference between the discharge side and the suction side of the compressor is quickly eliminated, and the compressor can be restarted quickly.
[0044]
Further, in this manner, it is not necessary to provide a bypass pipe to connect the the discharge side of the compressor and the suction side as in the conventional device, the device structure is simplified, and improved workability during manufacturing, Overall, the manufacturing cost can be reduced.
[0045]
According to the second aspect of the present invention, the differential pressure is eliminated by using the diaphragm valve of the flow rate control unit that controls the flow rate of the refrigerant using a diaphragm valve or the like. In addition to improving the assembly workability, it is easy to switch between the throttle state and the open state of the flow control unit when the refrigeration cycle operation is performed and when the compressor is stopped.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of the present invention.
2A and 2B are longitudinal sectional views showing a flow rate control unit according to the present embodiment shown in FIG. 1, in which FIG. 2A shows an open state, and FIG. 2B shows a throttle state.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram showing a conventional air conditioner.
[Explanation of symbols]
20 ... Compressor,
30: Capacitor,
60 ... Flow control unit,
70 ... Evaporator,
80 ... refrigerant piping,
170 ... valve body,
171 ... main flow path,
172 ... Diaphragm valve,
173 ... partition wall,
176 ... throttle tube,
180 ... control unit,
172 ... Diaphragm valve,
173 ... Partition wall.
Claims (1)
前記流量制御部 (60) は、弁本体 (170 )と、当該弁本体 (170 )内に設けられた冷媒が流通する流路 (171 )を遮断するように形成された仕切壁 (173 )と、当該仕切壁 (173 )と接離し前記流路 (171 )を開閉するダイヤフラム弁 (172 )と、このダイヤフラム弁 (172 )の上下に作用する冷媒の圧力を制御する制御部 (180 )と、前記仕切壁 (173 )を貫通するように設けられた絞り管 (176 )とを有し、前記制御部 (180 )による圧力制御により当該ダイヤフラム弁 (172 )を膜動させ前記仕切壁 (173 )と離間させることにより前記流路 (171 )を開放し、前記圧力差を解消するようにしたことを特徴とする車両用空調装置。Compressor (20), a capacitor (30), the flow control unit (60), an evaporator (70) with a connection to formed by a refrigeration cycle so as to form a closed circuit by refrigerant piping (80), the compressor (20) When stopped, the pressure between the high pressure region from the discharge side of the compressor (20) to the flow control unit (60) and the low pressure region from the flow control unit (60) to the suction side of the compressor (20) In the vehicle air conditioner designed to eliminate the difference ,
The flow rate control unit (60) includes a valve body (170 ) and a partition wall (173 ) formed so as to block a flow path (171 ) through which the refrigerant provided in the valve body (170 ) flows. A diaphragm valve (172 ) that opens and closes the flow path (171 ) in contact with and away from the partition wall (173 ), and a control unit (180 ) that controls the pressure of the refrigerant acting above and below the diaphragm valve (172 ) ; the partition wall (173) choke pipe provided so as to penetrate the (176) and a, the control unit the diaphragm valve by the pressure control by the (180) (172) the partition wall was Makudo (173) The air conditioner for vehicles is characterized in that the flow path (171 ) is opened by separating them from each other to eliminate the pressure difference.
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