JP3845185B2 - 自動車用冷房装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクル中に冷媒膨脹用のオリフィス部を有する自動車用冷房装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用冷房装置の中には、温度式膨脹弁の代わりに弁開度の調整機能のないオリフィス部を用いて冷凍サイクルを構成し、冷媒の絞り膨脹を行うようにしたものがある。この種の自動車用冷房装置の冷凍サイクル１は、図９に示すように、図示しない走行用のエンジンによってベルト等を介して駆動されるコンプレッサ２と、このコンプレッサ２によって圧縮され高温高圧となった冷媒を走行風等により冷却し凝縮液化させるコンデンサ３と、コンデンサ３からの冷媒を絞り膨脹させるオリフィス部４と、冷媒を蒸発させて車室内に吹き出す空気を冷却するエバポレータ５と、余剰冷媒の貯溜と気液の分離を行いガス冷媒のみをコンプレッサ２に戻すアキュムレータ６とから構成されている。
【０００３】
固定オリフィスシステムは冷媒膨脹用に絞り度（開度ともいう）が固定の固定オリフィス（たとえば、細径チューブからできているオリフィスチューブをオリフィス部４としたもの）を採用したシステムであり、通常、最大冷房時を基準に設計されている。すなわち、エバポレータ５内の冷媒圧力を最大冷房時に必要とする程度の低い圧力に維持しうる絞り度となるようにオリフィスチューブの内径を設計するとともに、最大冷房時に必要とする冷媒流量をエバポレータ５内に流すようにしている。かかるシステムは、構造が簡単で製造コストが抑えられるというメリットがあるため、欧米の一部のカーエアコンで用いられている。
【０００４】
ところが、固定オリフィスシステムは、一般に、通常走行時（中高速走行時）を設計基準とし、この基準時で最大冷房状態となる冷媒流量が得られるようにオリフィスチューブの内径を設定してあるため、性能面において低負荷時、高速走行時などの冷房能力は十分に備えるが、元来冷媒流量調節機能がないため、高負荷時、アイドリング時などの冷房能力が不足するという欠点がある。かかる欠点は、交通渋滞などがない環境では実際上それほど問題とはならないが、交通渋滞などが頻繁に起こる環境では重大な問題となる。
【０００５】
そこで、アイドリング時の冷力不足を補い、高速走行からアイドリングまでの車速の全範囲に対応して冷房能力を維持するため、入口と出口の圧力差を感知して冷媒流量を二段階に制御する冷媒膨脹システム（ダブルオリフィスシステム）が考案されている。このダブルオリフィスシステムの作動原理は、径違いのオリフィスを環境条件によって使い分けることで冷媒流量の調整を行うというものである。これにより、温度式膨脹弁を用いたシステムに代わる安価なシステムを提供することができる。
【０００６】
このようなダブルオリフィスシステムとして、たとえば、図１０に示すようなものが提案されている（実開平２−７３５６９号公報）。
【０００７】
このオリフィス部４ａは、コンデンサ３と連通する入口ポート１１とエバポレータ５と連通する出口ポート１２とが形成されたケーシング１０を有し、このケーシング１０内部の入口ポート１１側には弁収容室１３が形成されている。この弁収容室１３には第１オリフィスチューブ１７を取り付けた弁体１４が進退自在に嵌挿されている。この弁体１４はスプリング１５によって高圧側に常時バネ付勢されている。弁体１４とケーシング１０内周壁に設けた弁口１８との間には、弁体１４の進退移動によって開閉される冷媒流通路であるスロート部１９が形成されている。また、弁収容室１３と低圧側回路を仕切る隔壁部２０には、両ポート１１、１２を連通し第１オリフィスチューブ１７よりも大きい径を持った第２オリフィスチューブ２１が貫通固定されている。高速走行時などコンデンサを通過する走行風が多くコンデンサでの冷媒冷却凝縮量が多いときや、冷房の負荷の少ないときのように高圧側回路と低圧側回路の圧力差が所定値以下であるとき、弁体１４はスロート部１９を開き、入口ポート１１に圧送されてきた冷媒はスロート部１９および第２オリフィスチューブ２１を通って絞り膨脹され、出口ポート１２に噴出される。一方、渋滞時のアイドリング時などコンデンサを通過する走行風が少なくコンデンサでの冷媒凝縮量が少ないときや、冷房の負荷の多いときのように前記圧力差が所定値以上であるときには、弁体１４はスロート部１９を閉じ、入口ポート１１に圧送されてきた冷媒は第１オリフィスチューブ１７を通って絞り膨脹される。これにより、エバポレータ５内の冷媒の圧力が十分に低下され、冷媒の蒸発温度が低下するので、アイドリング時の冷力不足が解消される。なお、同図中、１６はケーシング１０内周壁の複数箇所に設けられたストッパである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のダブルオリフィスシステム（オリフィス部４ａ）の構造にあっては、第１オリフィスチューブ１７は単に弁体１４の中心軸に下流側に延伸して接続されているだけであり、下流側に位置するその先端部（冷媒出口側）１７ａは支持のないいわばフリーの状態となっているので、冷媒通過時に第１オリフィスチューブ１７の先端部１７ａが振れて冷媒の流れが安定しなくなるおそれがある。
【０００９】
また、上記のように、高速走行時などにはスロート部１９は開いており、入口ポート１１に圧送されてきた冷媒の大部分はスロート部１９を通過して弁収容室１３に噴出されて第１段目の絞り膨脹が行われ、さらに、第２オリフィスチューブ２１を通過して出力ポート１２側に向かって噴出されて第２段目の絞り膨脹が行われ、一方、アイドリング時などにはスロート部１９は閉じており、入口ポート１１に圧送されてきた冷媒は第１オリフィスチューブ１７のみを通過して絞り膨脹が行われることになっているが、実際には後者の場合においても、冷媒がスロート部１９で絞られ圧力降下を起こす可能性がある。よって、いずれの場合においても、冷媒がスロート部１９で圧力降下を起こす可能性があるため、圧力差による流量制御が難しくなり、言わば狙った制御ができないおそれがある。
【００１０】
本発明は、上記した従来のオリフィス部４ａの構造における上記課題に着目してなされたものであり、車速の全範囲にわたって所望の流量および圧力の冷媒を安定的にかつ制御性良くエバポレータに案内することができるオリフィス部を有する自動車用冷房装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、冷凍サイクルの高圧側回路から低圧側回路に向かって循環しエバポレータに流入する冷媒を絞り膨脹させるオリフィス部を設けてなる自動車用冷房装置において、前記オリフィス部は、冷媒配管に固定されるメインチューブと、該メインチューブの収容室内に進退移動自在に収容されるインナーチューブとを有し、前記メインチューブには、前記収容室と前記低圧側回路とを連通し冷媒の絞り膨脹を行う第１オリフィスが形成され、前記インナーチューブには、前記第１オリフィスよりも小さい開口面積を有し冷媒の絞り膨脹を行う第２オリフィスと、該第２オリフィスよりも大きい開口面積を有し前記高圧側回路から圧送されてきた冷媒を前記第２オリフィスに導く冷媒導入通路と、前記収容室の内周壁と摺動する摺動部と、該摺動部よりも低圧側に位置し前記冷媒導入通路と前記収容室とを連通する連通孔とが形成され、前記インナーチューブは、前記収容室から前記第１オリフィスへの冷媒流通路を開閉し前記高圧側回路と前記低圧側回路との圧力差が所定値以上になると低圧側の方向に前進移動して前記冷媒流通路を閉じ、前記第２オリフィスと前記連通孔の合計開口面積は前記冷媒導入通路の開口面積以上であることを特徴とする。
【００１２】
この発明にあっては、自動車の走行状態などによって決まる高圧側回路と低圧側回路との圧力差が所定値以下のとき（通常走行時）には、インナーチューブは冷媒流通路を開いており、当該オリフィス部の冷媒入口部に圧送されてきた冷媒は、インナーチューブの冷媒導入通路を通り第２オリフィスおよび連通孔を通ってメインチューブの収容室内に流入した後、メインチューブの第１オリフィスを通過して絞り膨脹が行われ、当該オリフィス部の冷媒出口部に噴出される。このとき、第２オリフィスと連通孔の合計開口面積は冷媒導入通路の開口面積以上であるため、インナーチューブからメインチューブへ冷媒が通過する際の圧力降下は存在しない。つまり、この場合には、専らメインチューブの第１オリフィスのみが作用する。
【００１３】
一方、アイドリング時など前記両回路の圧力差が所定値以上のときには、インナーチューブは冷媒流通路を閉じており、冷媒入口部に圧送されてきた冷媒は、インナーチューブの冷媒導入通路を通過し同インナーチューブの第２オリフィスのみを通って絞り膨脹が行われた後、メインチューブの第１オリフィスを通って冷媒出口部に噴出される。このとき、第１オリフィスの開口面積は第２オリフィスの開口面積よりも大きいため、第２オリフィスで減圧された冷媒がその後さらに第１オリフィスで減圧されることはない。つまり、この場合には、専らインナーチューブの第２オリフィスのみが作用する。
【００１４】
また、インナーチューブの摺動部はメインチューブの収容室の内周壁と摺動する、つまりメインチューブの収容室の内径寸法分の肉厚（外径寸法）を有するので、インナーチューブは摺動部においてメインチューブの収容室の内周壁によって支持された状態にある。このため、インナーチューブの第２オリフィスから冷媒が噴出する際にインナーチューブの先端が振れることがなくなり、インナーチューブの作動が安定する。
【００１５】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、前記連通孔は軸心方向を中心として均等に三方向以上に振り分けて形成されていることを特徴とする。
【００１６】
この発明にあっては、インナーチューブの連通孔が軸心方向を中心としてたとえば直角の方向に均等に三方向以上に振り分けて形成されているので、インナーチューブの冷媒導入通路からメインチューブの収容室内へ流れる冷媒は、インナーチューブの冷媒導入通路から均等に三方向以上に振り分けられることになり、冷媒通過時の軸心回りの力のバランスが確保される。このため、インナーチューブ先端の振れがより確実に防止され、インナーチューブの作動がより一層安定する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施形態に係る自動車用冷房装置に使用されるオリフィス部の構造を示す縦断面模式図であり、同図（Ａ）は通常走行時などでの状態を示し、同図（Ｂ）はアイドリング時などでの状態を示している。
【００１９】
このオリフィス部４ｂは、図９に示す冷凍サイクル１において冷媒を断熱膨脹させて低温低圧の霧状冷媒にする機能を有し、エバポレータ５に案内する冷媒の流量および圧力を入口と出口の圧力差を感知して二段階に制御する装置（ダブルオリフィスチューブ）であって、冷媒配管に取り付け固定されるメインチューブ３０と、このメインチューブ３０内に軸心方向に摺動（スライド）自在に嵌挿されるインナーチューブ４０と、メインチューブ３０とインナーチューブ４０の間に介装されるスプリング（弾性体）５０と、このスプリング５０のバネ付勢を規制するストッパ６０と、オリフィス部４ｂの外周部の冷媒の流れをシールするＯリング７０とで構成されている。なお、このオリフィス部４ｂは、たとえば、Ｏリング７０をメインチューブ３０に取り付けた状態で冷媒配管の内部に圧入して使用される。
【００２０】
メインチューブ３０には、コンデンサ３側に開設されインナーチューブ４０を収容する収容室３１と、エバポレータ５と連通し冷媒の絞り膨脹を行う第１オリフィス３２とが形成されている。コンデンサ３は高圧側回路の一部を構成し、エバポレータ５は低圧側回路の一部を構成している。
【００２１】
図２はメインチューブ３０の詳細図であって、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）はそれを前方から見た端面図、同図（Ｃ）は後方から見た端面図、同図（Ｄ）は同図（Ｂ）のＤ−Ｄ断面図である。なお、ここでは、ストッパ部に後述する調整ねじを採用したものを示しており、そのため、メインチューブ３０の収容室３１の高圧側の端部内周面にはねじ部３３が形成されている。また、同図中、３４はＯリング７０を取り付けるための溝である。
【００２２】
インナーチューブ４０は、メインチューブ３０の収容室３１内に軸心方向に摺動自在に嵌挿されている。このインナーオリフィス４０には、軸心上、第１オリフィス３２よりも小さい内径（開口面積）を有する第２オリフィス４１と、この第２オリフィス４１よりも大きい内径（開口面積）を有しコンデンサ３から圧送されてきた冷媒を第２オリフィス４１に向かって導く冷媒導入通路４２と、メインチューブ３０の収容室３１の内周壁と摺動する摺動部４３と、この摺動部４３よりも低圧側に位置し冷媒導入通路４２と収容室３１とを連通する連通孔４４とが形成されている。第２オリフィス４１の出口は第１オリフィス３２の入口に臨ませてある。
【００２３】
インナーチューブ４０は、該インナーチューブ４０の摺動部４３とメインチューブ３０の収容室３１の低圧側の底部との間に介装されたスプリング５０によって高圧側、つまり冷媒の流れの上流側の方向に常時ばね付勢されている。このようなインナーチューブ４０の低圧側の先端に設けたテーパ部４５と第１オリフィス３２の入口との間には、インナーチューブ４０の冷媒導入通路４２から連通孔４４を通って収容室３１内に流出（バイパス）した冷媒を第１オリフィス３２に導く冷媒流通路３５が形成され、インナーチューブ４０が進退移動することによって冷媒流通路３５が開閉されるようになっている。つまり、インナーチューブ４０が後退位置（インナーチューブ４０の摺動部４３がストッパ６０と当接する位置）にあるときには、図１（Ａ）に示すように、インナーチューブ４０の先端が第１オリフィス３２の入口が離れているため、冷媒流通路３５は開状態にあり、したがってインナーチューブ４０の冷媒導入通路４２に圧送されてきた冷媒の一部は連通孔４４を通過（バイパス）することになるが、この状態からインナーチューブ４０が前進移動すると、図１（Ｂ）に示すように、インナーチューブ４０の先端のテーパ部４５が第１オリフィス３２の入口に当接して冷媒流通路３５を閉じるため、インナーチューブ４０の冷媒導入通路４２に圧送されてきた冷媒はすべて第２オリフィス４１を通過することになる。
【００２４】
ストッパ６０は、たとえば、環形状をしており、メインチューブ３０の収容室３１内の高圧側の端部に位置して圧入により嵌挿、固定され、インナーチューブ４０の摺動部４３が当接することによりスプリング５０のばね付勢を規制している。
【００２５】
このようにオリフィス部４ｂはメインチューブ３０とインナーチューブ４０を組み合わせた可変（二段）構造をしており、インナーチューブ４０は、入口と出口の圧力差とばね荷重とによって作動（可動）し、アイドリング時などの凝縮圧力上昇時に低圧側、つまり冷媒の流れ方向に前進移動して、冷媒流通路３５を閉じるようになっている。
【００２６】
すなわち、インナーチューブ４０による冷媒流通路３５の開閉は、インナーチューブ４０に作用する三つの力、つまり高圧側回路の圧力と、スプリング５０の弾撥力と、低圧側回路の圧力によって決まる収容室３１内の圧力とのバランスによってなされる。特に、本実施形態では、高圧側回路の圧力（コンデンサ３における凝縮圧力）と低圧側回路の圧力（エバポレータ５における蒸発圧力）との圧力差が所定値以上になると、インナーチューブ４０がスプリング５０の弾撥力に抗して前進移動して冷媒流通路３５を閉じるように、スプリング５０の弾撥力の値を設定してある。ここで、コンデンサ３における冷媒の凝縮圧力とは、コンプレッサ２の能力による循環冷媒流量とコンデンサ３での熱負荷とによって決まるものであり、エバポレータ５における冷媒の蒸発圧力とは、前記循環冷媒流量とエバポレータ５での熱負荷とによって決まるものであり、前記所定値とは、エンジンがアイドリング状態で自動車用冷房装置１を作動させたときに生じる圧力差を意味している。
【００２７】
上記のように、インナーチューブ４０の第２オリフィス４１の開口面積（オリフィス径）はメインチューブ３０の第１オリフィス３２の開口面積（オリフィス径）よりも小さく設定されているが、具体的に、これら両者のオリフィス径の値をどのように設定するかは、通常走行時（たとえば、中高速走行時）およびアイドリング時でそれぞれ最大冷房時に必要とされるエバポレータ５の冷媒圧力および循環冷媒流量が得られるように設定されている。ここでは、たとえば、第１オリフィス３２のオリフィス径はφ１.４mm 、第２オリフィス４１のオリフィス径はφ１.０mm にそれぞれ設定されている。なお、後述するように通常走行時には第１オリフィス３２のみが作用するため、第１オリフィス３２の径は、システムとしてのオイル戻りなどの信頼性をも含めて一般の固定オリフィスシステムと同等の性能を有する径とされている。
【００２８】
また、スプリング５０の弾撥力は、その車種に最も適した作動特性が得られるように車種ごとに微調整されるべきものであるが、ここでは、たとえば、図３に示すような作動特性、つまり、圧力差が１６.０kg/cm2 （所定値）以上に上昇するとインナーチューブ４０が前進移動して冷媒流通路３５を閉じ、そしてこの状態から圧力差が１４.５kg/cm2 以下に下降するとインナーチューブ４０が後退移動して冷媒流通路３５を開くように設定してある。後述するように、前者の場合には、専ら第２オリフィス４１（オリフィス径φ１.０mm）のみが作用し、 後者の場合には、 専ら第１オリフィス３２（オリフィス径φ１.４mm）のみが作用する。
【００２９】
これら第１オリフィス３２、第２オリフィス４１、およびスプリング５０の弾撥力以外に、インナーチューブ４０のスライド量も、要求性能に応じて適当に設定されている。
【００３０】
また、インナーチューブ４０の摺動部４３には、メインチューブ３０の収容室３１の内周壁と摺動させるため、メインチューブ３０の収容室３１の内径寸法分の肉厚（外径寸法）を持たせてある。これにより、インナーチューブ４０は摺動部４３においてメインチューブ３０の収容室３１の内周壁によって支持された状態となる。したがって、インナーチューブ４０の第２オリフィス４１から冷媒が噴出する際にインナーチューブ４０の先端の振れが防止され、インナーチューブ４０の作動が安定する。
【００３１】
連通孔４４は、インナーチューブ４０が後退位置にあるときにインナーチューブ４０の冷媒導入通路４２に圧送されてきた冷媒がそのままの圧力でメインチューブ３０の第１オリフィス３２に送られるようにするための抜け穴または逃げ穴的な機能を果たすものであるため、できるだけ大きな開口面積を持つことが好ましい。具体的には、第２オリフィス４１と連通孔４４の合計開口面積が冷媒導入通路４２の開口面積以上となることが好ましい。ここでは、たとえば、連通孔４４の内径はφ１.０mm （後述するように、連通孔４４は三つ形成されている）、冷媒導入通路４２の内径はφ２.０mm にそれぞれ設定されている。
【００３２】
また、連通孔４４は、図４の詳細図の同図（Ｂ）に示すように、三ヶ所、具体的には、軸心方向を中心として直角の方向に均等に（相互に１２０°の角度をなして）三方向に振り分けて形成されている。これにより、インナーチューブ４０の冷媒導入通路４２に圧送されてきた冷媒の一部が連通孔４４を通って収容室３１内に噴出される際に均等に三方向に冷媒が振り分けられることになり、連通孔４４からの冷媒噴出時の軸心回りの力のバランスが確保され、インナーチューブ４０の作動の安定性が得られる。なお、図４はインナーチューブ４０の詳細図であり、同図（Ａ）は断面図、同図（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
【００３３】
次に、作用を説明する前に、自動車用冷房装置１の作動原理を図５に示すモリエル線図に基づいて簡単に説明しておく。
【００３４】
図中実線で示す冷凍サイクルは、自動車が通常に走行している場合を示しており、コンプレッサで断熱圧縮された高温高圧のガス冷媒（Ａ位置）は、コンデンサ３にて外部に熱を放出して中温高圧の液冷媒（Ｂ位置）となる。この液冷媒は、オリフィス部４ｂを通過して絞り膨張が行われて低温低圧の霧状冷媒（Ｃ位置）となる。この霧状冷媒は、エバポレータ５にて空気と熱交換して該空気を冷却し、過熱蒸気（Ｄ位置）となってコンプレッサ２に吸引される。このとき、エンジンによって駆動されるコンプレッサ２の回転数が高いため、冷媒の圧送・吸引量（つまり、循環冷媒流量）は多く、吸入圧は低くなる。また、コンデンサ３に当たる風の量が多いため、冷媒は十分に凝縮され、凝縮圧力も低くなる。
【００３５】
一方、図中破線ａ→ｂ→ｃ→ｄで示す冷凍サイクルは、エンジンがアイドリング状態にある場合を示している。このとき、エンジンによって駆動されるコンプレッサ２の回転数が低いため、冷媒の圧送・吸引量（つまり、循環冷媒流量）は少なく、吸入圧は高くなる。また、コンデンサ３に当たる風の量が少ないため、冷媒は十分に凝縮されず、凝縮圧力も高くなる。
【００３６】
したがって、アイドリング時において、高圧側回路と低圧側回路との圧力差ΔＰ2 は、通常走行時の圧力差ΔＰ1 と比べて一般的に大きくなっている。そして、前記所定値は、このΔＰ2 に相当するものである。
【００３７】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００３８】
まず、通常走行時にあっては、高圧側回路と低圧側回路との圧力差ΔＰ1 が所定値以下であるため、図１（Ａ）に示すように、インナーチューブ４０は後退位置にあって冷媒流通路３５を開状態に維持している。つまり、収容室３１内の冷媒圧力とスプリング５０の弾撥力との合成力による開方向への力の方が、高圧側回路の圧力によってインナーチューブ４０に作用する閉方向への力よりも大きい状態となっている。
【００３９】
したがって、オリフィス部４ｂの冷媒入口部に圧送されてきた冷媒は、インナーチューブ４０の冷媒導入通路４２を通り第２オリフィス４１および三つの連通孔４４を通ってメインチューブ３０の収容室３１内に流入した後、メインチューブ３０の第１オリフィス３２を通過して絞り膨脹が行われ、該オリフィス部４ｂの冷媒出口部に噴出される。このとき、第２オリフィス４１と三つの連通孔４４の合計開口面積は冷媒導入通路４２の開口面積以上であるため、インナーチューブ４０を通り抜けてメインチューブ３０の第１オリフィス３２の入口に至る際の冷媒の圧力降下は存在しない。つまり、この場合には、専らメインチューブ３０の第１オリフィス３２（オリフィス径φ１.４mm）のみが作用している。 そして、冷媒出口部に噴出した冷媒は、冷媒配管を通ってエバポレータ５に送られ、空気と熱交換を行って該空気を冷却する。
【００４０】
このように、通常走行時には、冷媒流通路３５を開いた状態でオリフィス径の大きい（φ１.４mm）第１オリフィス３２によって絞り膨張が行われるので、 エバポレータ５に達する冷媒の流量が多くなり、所定の冷房性能を発揮することができる。
【００４１】
一方、このような状態からたとえば渋滞などに会ってアイドリング状態になった場合には、上記の原理により高圧側回路と低圧側回路との圧力差ΔＰ1 が所定値以上になるため、高圧側回路の圧力によってインナーチューブ４０に作用する閉方向への力の方が、収容室３１内の冷媒圧力とスプリング５０の弾撥力との合成力による開方向への力よりも大きい状態となり、図１（Ｂ）に示すように、インナーチューブ４０は前進移動して冷媒流通路３５を閉じる。
【００４２】
したがって、オリフィス部４ｂの冷媒入口部に圧送されてきた冷媒は、インナーチューブ４０の冷媒導入通路４２を通過しさらに同インナーチューブ４０の第２オリフィス４１のみを通って絞り膨脹が行われた後、メインチューブ３０の第１オリフィス３２を通って該オリフィス部４ｂの冷媒出口部に噴出される。このとき、第１オリフィス３２の開口面積は第２オリフィス４１の開口面積よりも大きいため、第２オリフィス４１で減圧された冷媒がその後さらに第１オリフィス３２で減圧されることはない。つまり、この場合には、専らインナーチューブ４０の第２オリフィス４１（オリフィス径φ１.０mm）のみが作用している。 そして、冷媒出口部に噴出した冷媒は、冷媒配管を通ってエバポレータ５に送られ、空気と熱交換を行って該空気を冷却する。
【００４３】
このようにして、アイドリング時には、冷媒流通路３５を閉じてオリフィス径の小さい（φ１.０mm）第２オリフィス４１によって絞り膨張を行うので、 エバポレータ５内の冷媒の圧力が低くなる。このように冷媒の蒸発圧力が低い状態の下では、冷媒の蒸発温度も低くなり、自動車用冷房装置の冷房性能は比較的高い値を示すことになるので、アイドリング時の循環冷媒流量の少なさが補われ、所望の冷房能力が維持されることになる。
【００４４】
したがって、オリフィス部を有する自動車用冷房装置においても、通常走行時のみならずアイドリング時にも所望の冷房能力を維持することが可能となる。
【００４５】
本発明に係る自動車用冷房装置に使用されるオリフィス部は、上記した形状に限定されるものではなく、たとえば、図６に示すような形状の連通孔とすることもできる。
【００４６】
この実施形態にあっては、連通孔４４ａは、四ヶ所、具体的には、インナーチューブ４０ａの作動の安定性を得べく、軸心方向を中心として直角の方向に均等に（相互に９０°の角度をなして）四方向に振り分けて形成され、また、それぞれ、円孔ではなく、軸心方向に長い長孔の形をしている。この場合にも、インナーチューブ４０ａが後退位置にあるときにインナーチューブ４０ａの冷媒導入通路４２に圧送されてきた冷媒がそのままの圧力でメインチューブ３０の第１オリフィス３２に送られるようにすべく、第２オリフィス４１と四つの連通孔４４ａの合計開口面積は冷媒導入通路４２の開口面積以上となっている。なお、図６は本実施形態に係るインナーチューブ４０ａの詳細図であり、同図（Ａ）は断面図、同図（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
【００４７】
また、図１に示す環形状のストッパ６０に代えて、図７および図８に示すような調整ねじを用いてインナーチューブ４０の変位調整と作動特性における切換圧力の調整を可能にすることもできる。ここで、図７は調整ねじを用いたさらに他のオリフィス部４ｃの詳細図であって、同図（Ａ）は一部切欠断面図、同図（Ｂ）はそれを低圧側から見た端面図、同図（Ｃ）は高圧側から見た端面図である。また、図８は調整ねじを用いたさらに他のオリフィス部４ｄの詳細図であって、同図（Ａ）は一部切欠断面図、同図（Ｂ）はそれを低圧側から見た端面図、同図（Ｃ）は高圧側から見た端面図である。なお、オリフィス部４ｃは三つの連通孔４４を有する場合であり（図１、図４参照）、オリフィス部４ｄは四つの連通孔４４ａを有する場合である（図６参照）。
【００４８】
図７および図８に示す調整ねじ８０はいずれも、上記のように、インナーチューブ４０の変位調整と作動特性における切換圧力（図３参照）の調整を可能にするためのものであって、インナーチューブ４０に当接した状態で、その外周面に形成されたねじ部８１をメインチューブ３０のねじ部３３（図２参照）と螺合させてメインチューブ３０の高圧側の端部に嵌挿することにより固定される。
【００４９】
したがって、調整ねじ８０を六角スパナなどで回してその螺合位置を変えることで（変位調整）、インナーチューブ４０が後退位置にあるときのスプリング５０の長さを変化させて、スプリング５０の弾撥力の大きさ、ひいては作動の切換圧力を調整することができる。上記のように、スプリング５０の弾撥力は、その車種に最も適した作動特性が得られるように車種ごとに微調整されるべきものであるため、このような調整ねじ８０を設けることで、きわめて簡単に、同一のスプリング５０を用いていろいろな車種に対応することが可能となる。
【００５０】
【発明の効果】
したがって、請求項１記載の発明によれば、圧力差とばね荷重とでインナーチューブをスライドさせて作用するオリフィス径を可変する構造とし、通常走行時にはオリフィス径（開口面積）が大きい方の第１オリフィスを作用させ、アイドリング時にはオリフィス径（開口面積）が小さい方の第２オリフィスを作用させるようにしたので、アイドリング時においてエバポレータ内の冷媒の圧力が低下し、この時の循環冷媒流量の少なさを補って、アイドリング時でも所望の冷房能力を維持することができる。このとき、第２オリフィスと連通孔の合計開口面積が冷媒導入通路の開口面積以上であるため、インナーチューブからメインチューブへ冷媒が通過する際の圧力降下は存在せず、圧力差による所期の流量制御を容易に行うことができる。また、インナーチューブを摺動部で支持する構造としたので、インナーチューブの第２オリフィスから冷媒が噴出する際のインナーチューブ先端の振れが防止され、インナーチューブの作動の安定性が向上する。
【００５１】
請求項２記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の効果に加え、インナーチューブの連通孔を軸心方向を中心として均等に三方向以上に振り分けて形成したので、冷媒通過時の軸心回りの力のバランスが確保され、インナーチューブ先端の振れがより確実に防止され、インナーチューブの作動がより一層安定することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る自動車用冷房装置に使用されるオリフィス部の構造を示す縦断面模式図である。
【図２】 同オリフィス部のメインチューブの詳細図である。
【図３】 同オリフィス部の作動特性図である。
【図４】 同オリフィス部のインナーチューブの詳細図である。
【図５】 冷凍サイクルをモリエル線図上に表したグラフである。
【図６】 本発明の他の一実施形態に係るオリフィス部のインナーチューブの詳細図である。
【図７】 本発明のさらに他の一実施形態に係るオリフィス部を示す詳細図である。
【図８】 本発明のさらに他の一実施形態に係るオリフィス部を示す詳細図である。
【図９】 オリフィス部を有する自動車用冷房装置の冷凍サイクルの回路図である。
【図１０】 従来のオリフィス部を示す縦断面図である。
【符号の説明】
４ｂ、４ｃ、４ｄ…オリフィス部
５…エバポレータ
３０…メインチューブ
３１…収容室
３２…第１オリフィス
３５…冷媒流通路
４０…インナーチューブ
４１…第２オリフィス
４２…冷媒導入通路
４３…摺動部
４４、４４ａ…連通孔
５０…スプリング（ばね）
６０…ストッパ
７０…Ｏリング
８０…調整ねじ
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷凍サイクル中に冷媒膨脹用のオリフィス部を有する自動車用冷房装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用冷房装置の中には、温度式膨脹弁の代わりに弁開度の調整機能のないオリフィス部を用いて冷凍サイクルを構成し、冷媒の絞り膨脹を行うようにしたものがある。この種の自動車用冷房装置の冷凍サイクル１は、図９に示すように、図示しない走行用のエンジンによってベルト等を介して駆動されるコンプレッサ２と、このコンプレッサ２によって圧縮され高温高圧となった冷媒を走行風等により冷却し凝縮液化させるコンデンサ３と、コンデンサ３からの冷媒を絞り膨脹させるオリフィス部４と、冷媒を蒸発させて車室内に吹き出す空気を冷却するエバポレータ５と、余剰冷媒の貯溜と気液の分離を行いガス冷媒のみをコンプレッサ２に戻すアキュムレータ６とから構成されている。
【０００３】
固定オリフィスシステムは冷媒膨脹用に絞り度（開度ともいう）が固定の固定オリフィス（たとえば、細径チューブからできているオリフィスチューブをオリフィス部４としたもの）を採用したシステムであり、通常、最大冷房時を基準に設計されている。すなわち、エバポレータ５内の冷媒圧力を最大冷房時に必要とする程度の低い圧力に維持しうる絞り度となるようにオリフィスチューブの内径を設計するとともに、最大冷房時に必要とする冷媒流量をエバポレータ５内に流すようにしている。かかるシステムは、構造が簡単で製造コストが抑えられるというメリットがあるため、欧米の一部のカーエアコンで用いられている。
【０００４】
ところが、固定オリフィスシステムは、一般に、通常走行時（中高速走行時）を設計基準とし、この基準時で最大冷房状態となる冷媒流量が得られるようにオリフィスチューブの内径を設定してあるため、性能面において低負荷時、高速走行時などの冷房能力は十分に備えるが、元来冷媒流量調節機能がないため、高負荷時、アイドリング時などの冷房能力が不足するという欠点がある。かかる欠点は、交通渋滞などがない環境では実際上それほど問題とはならないが、交通渋滞などが頻繁に起こる環境では重大な問題となる。
【０００５】
そこで、アイドリング時の冷力不足を補い、高速走行からアイドリングまでの車速の全範囲に対応して冷房能力を維持するため、入口と出口の圧力差を感知して冷媒流量を二段階に制御する冷媒膨脹システム（ダブルオリフィスシステム）が考案されている。このダブルオリフィスシステムの作動原理は、径違いのオリフィスを環境条件によって使い分けることで冷媒流量の調整を行うというものである。これにより、温度式膨脹弁を用いたシステムに代わる安価なシステムを提供することができる。
【０００６】
このようなダブルオリフィスシステムとして、たとえば、図１０に示すようなものが提案されている（実開平２−７３５６９号公報）。
【０００７】
このオリフィス部４ａは、コンデンサ３と連通する入口ポート１１とエバポレータ５と連通する出口ポート１２とが形成されたケーシング１０を有し、このケーシング１０内部の入口ポート１１側には弁収容室１３が形成されている。この弁収容室１３には第１オリフィスチューブ１７を取り付けた弁体１４が進退自在に嵌挿されている。この弁体１４はスプリング１５によって高圧側に常時バネ付勢されている。弁体１４とケーシング１０内周壁に設けた弁口１８との間には、弁体１４の進退移動によって開閉される冷媒流通路であるスロート部１９が形成されている。また、弁収容室１３と低圧側回路を仕切る隔壁部２０には、両ポート１１、１２を連通し第１オリフィスチューブ１７よりも大きい径を持った第２オリフィスチューブ２１が貫通固定されている。高速走行時などコンデンサを通過する走行風が多くコンデンサでの冷媒冷却凝縮量が多いときや、冷房の負荷の少ないときのように高圧側回路と低圧側回路の圧力差が所定値以下であるとき、弁体１４はスロート部１９を開き、入口ポート１１に圧送されてきた冷媒はスロート部１９および第２オリフィスチューブ２１を通って絞り膨脹され、出口ポート１２に噴出される。一方、渋滞時のアイドリング時などコンデンサを通過する走行風が少なくコンデンサでの冷媒凝縮量が少ないときや、冷房の負荷の多いときのように前記圧力差が所定値以上であるときには、弁体１４はスロート部１９を閉じ、入口ポート１１に圧送されてきた冷媒は第１オリフィスチューブ１７を通って絞り膨脹される。これにより、エバポレータ５内の冷媒の圧力が十分に低下され、冷媒の蒸発温度が低下するので、アイドリング時の冷力不足が解消される。なお、同図中、１６はケーシング１０内周壁の複数箇所に設けられたストッパである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のダブルオリフィスシステム（オリフィス部４ａ）の構造にあっては、第１オリフィスチューブ１７は単に弁体１４の中心軸に下流側に延伸して接続されているだけであり、下流側に位置するその先端部（冷媒出口側）１７ａは支持のないいわばフリーの状態となっているので、冷媒通過時に第１オリフィスチューブ１７の先端部１７ａが振れて冷媒の流れが安定しなくなるおそれがある。
【０００９】
また、上記のように、高速走行時などにはスロート部１９は開いており、入口ポート１１に圧送されてきた冷媒の大部分はスロート部１９を通過して弁収容室１３に噴出されて第１段目の絞り膨脹が行われ、さらに、第２オリフィスチューブ２１を通過して出力ポート１２側に向かって噴出されて第２段目の絞り膨脹が行われ、一方、アイドリング時などにはスロート部１９は閉じており、入口ポート１１に圧送されてきた冷媒は第１オリフィスチューブ１７のみを通過して絞り膨脹が行われることになっているが、実際には後者の場合においても、冷媒がスロート部１９で絞られ圧力降下を起こす可能性がある。よって、いずれの場合においても、冷媒がスロート部１９で圧力降下を起こす可能性があるため、圧力差による流量制御が難しくなり、言わば狙った制御ができないおそれがある。
【００１０】
本発明は、上記した従来のオリフィス部４ａの構造における上記課題に着目してなされたものであり、車速の全範囲にわたって所望の流量および圧力の冷媒を安定的にかつ制御性良くエバポレータに案内することができるオリフィス部を有する自動車用冷房装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、冷凍サイクルの高圧側回路から低圧側回路に向かって循環しエバポレータに流入する冷媒を絞り膨脹させるオリフィス部を設けてなる自動車用冷房装置において、前記オリフィス部は、冷媒配管に固定されるメインチューブと、該メインチューブの収容室内に進退移動自在に収容されるインナーチューブとを有し、前記メインチューブには、前記収容室と前記低圧側回路とを連通し冷媒の絞り膨脹を行う第１オリフィスが形成され、前記インナーチューブには、前記第１オリフィスよりも小さい開口面積を有し冷媒の絞り膨脹を行う第２オリフィスと、該第２オリフィスよりも大きい開口面積を有し前記高圧側回路から圧送されてきた冷媒を前記第２オリフィスに導く冷媒導入通路と、前記収容室の内周壁と摺動する摺動部と、該摺動部よりも低圧側に位置し前記冷媒導入通路と前記収容室とを連通する連通孔とが形成され、前記インナーチューブは、前記収容室から前記第１オリフィスへの冷媒流通路を開閉し前記高圧側回路と前記低圧側回路との圧力差が所定値以上になると低圧側の方向に前進移動して前記冷媒流通路を閉じ、前記第２オリフィスと前記連通孔の合計開口面積は前記冷媒導入通路の開口面積以上であることを特徴とする。
【００１２】
この発明にあっては、自動車の走行状態などによって決まる高圧側回路と低圧側回路との圧力差が所定値以下のとき（通常走行時）には、インナーチューブは冷媒流通路を開いており、当該オリフィス部の冷媒入口部に圧送されてきた冷媒は、インナーチューブの冷媒導入通路を通り第２オリフィスおよび連通孔を通ってメインチューブの収容室内に流入した後、メインチューブの第１オリフィスを通過して絞り膨脹が行われ、当該オリフィス部の冷媒出口部に噴出される。このとき、第２オリフィスと連通孔の合計開口面積は冷媒導入通路の開口面積以上であるため、インナーチューブからメインチューブへ冷媒が通過する際の圧力降下は存在しない。つまり、この場合には、専らメインチューブの第１オリフィスのみが作用する。
【００１３】
一方、アイドリング時など前記両回路の圧力差が所定値以上のときには、インナーチューブは冷媒流通路を閉じており、冷媒入口部に圧送されてきた冷媒は、インナーチューブの冷媒導入通路を通過し同インナーチューブの第２オリフィスのみを通って絞り膨脹が行われた後、メインチューブの第１オリフィスを通って冷媒出口部に噴出される。このとき、第１オリフィスの開口面積は第２オリフィスの開口面積よりも大きいため、第２オリフィスで減圧された冷媒がその後さらに第１オリフィスで減圧されることはない。つまり、この場合には、専らインナーチューブの第２オリフィスのみが作用する。
【００１４】
また、インナーチューブの摺動部はメインチューブの収容室の内周壁と摺動する、つまりメインチューブの収容室の内径寸法分の肉厚（外径寸法）を有するので、インナーチューブは摺動部においてメインチューブの収容室の内周壁によって支持された状態にある。このため、インナーチューブの第２オリフィスから冷媒が噴出する際にインナーチューブの先端が振れることがなくなり、インナーチューブの作動が安定する。
【００１５】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、前記連通孔は軸心方向を中心として均等に三方向以上に振り分けて形成されていることを特徴とする。
【００１６】
この発明にあっては、インナーチューブの連通孔が軸心方向を中心としてたとえば直角の方向に均等に三方向以上に振り分けて形成されているので、インナーチューブの冷媒導入通路からメインチューブの収容室内へ流れる冷媒は、インナーチューブの冷媒導入通路から均等に三方向以上に振り分けられることになり、冷媒通過時の軸心回りの力のバランスが確保される。このため、インナーチューブ先端の振れがより確実に防止され、インナーチューブの作動がより一層安定する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１は本発明の一実施形態に係る自動車用冷房装置に使用されるオリフィス部の構造を示す縦断面模式図であり、同図（Ａ）は通常走行時などでの状態を示し、同図（Ｂ）はアイドリング時などでの状態を示している。
【００１９】
このオリフィス部４ｂは、図９に示す冷凍サイクル１において冷媒を断熱膨脹させて低温低圧の霧状冷媒にする機能を有し、エバポレータ５に案内する冷媒の流量および圧力を入口と出口の圧力差を感知して二段階に制御する装置（ダブルオリフィスチューブ）であって、冷媒配管に取り付け固定されるメインチューブ３０と、このメインチューブ３０内に軸心方向に摺動（スライド）自在に嵌挿されるインナーチューブ４０と、メインチューブ３０とインナーチューブ４０の間に介装されるスプリング（弾性体）５０と、このスプリング５０のバネ付勢を規制するストッパ６０と、オリフィス部４ｂの外周部の冷媒の流れをシールするＯリング７０とで構成されている。なお、このオリフィス部４ｂは、たとえば、Ｏリング７０をメインチューブ３０に取り付けた状態で冷媒配管の内部に圧入して使用される。
【００２０】
メインチューブ３０には、コンデンサ３側に開設されインナーチューブ４０を収容する収容室３１と、エバポレータ５と連通し冷媒の絞り膨脹を行う第１オリフィス３２とが形成されている。コンデンサ３は高圧側回路の一部を構成し、エバポレータ５は低圧側回路の一部を構成している。
【００２１】
図２はメインチューブ３０の詳細図であって、同図（Ａ）は平面図、同図（Ｂ）はそれを前方から見た端面図、同図（Ｃ）は後方から見た端面図、同図（Ｄ）は同図（Ｂ）のＤ−Ｄ断面図である。なお、ここでは、ストッパ部に後述する調整ねじを採用したものを示しており、そのため、メインチューブ３０の収容室３１の高圧側の端部内周面にはねじ部３３が形成されている。また、同図中、３４はＯリング７０を取り付けるための溝である。
【００２２】
インナーチューブ４０は、メインチューブ３０の収容室３１内に軸心方向に摺動自在に嵌挿されている。このインナーオリフィス４０には、軸心上、第１オリフィス３２よりも小さい内径（開口面積）を有する第２オリフィス４１と、この第２オリフィス４１よりも大きい内径（開口面積）を有しコンデンサ３から圧送されてきた冷媒を第２オリフィス４１に向かって導く冷媒導入通路４２と、メインチューブ３０の収容室３１の内周壁と摺動する摺動部４３と、この摺動部４３よりも低圧側に位置し冷媒導入通路４２と収容室３１とを連通する連通孔４４とが形成されている。第２オリフィス４１の出口は第１オリフィス３２の入口に臨ませてある。
【００２３】
インナーチューブ４０は、該インナーチューブ４０の摺動部４３とメインチューブ３０の収容室３１の低圧側の底部との間に介装されたスプリング５０によって高圧側、つまり冷媒の流れの上流側の方向に常時ばね付勢されている。このようなインナーチューブ４０の低圧側の先端に設けたテーパ部４５と第１オリフィス３２の入口との間には、インナーチューブ４０の冷媒導入通路４２から連通孔４４を通って収容室３１内に流出（バイパス）した冷媒を第１オリフィス３２に導く冷媒流通路３５が形成され、インナーチューブ４０が進退移動することによって冷媒流通路３５が開閉されるようになっている。つまり、インナーチューブ４０が後退位置（インナーチューブ４０の摺動部４３がストッパ６０と当接する位置）にあるときには、図１（Ａ）に示すように、インナーチューブ４０の先端が第１オリフィス３２の入口が離れているため、冷媒流通路３５は開状態にあり、したがってインナーチューブ４０の冷媒導入通路４２に圧送されてきた冷媒の一部は連通孔４４を通過（バイパス）することになるが、この状態からインナーチューブ４０が前進移動すると、図１（Ｂ）に示すように、インナーチューブ４０の先端のテーパ部４５が第１オリフィス３２の入口に当接して冷媒流通路３５を閉じるため、インナーチューブ４０の冷媒導入通路４２に圧送されてきた冷媒はすべて第２オリフィス４１を通過することになる。
【００２４】
ストッパ６０は、たとえば、環形状をしており、メインチューブ３０の収容室３１内の高圧側の端部に位置して圧入により嵌挿、固定され、インナーチューブ４０の摺動部４３が当接することによりスプリング５０のばね付勢を規制している。
【００２５】
このようにオリフィス部４ｂはメインチューブ３０とインナーチューブ４０を組み合わせた可変（二段）構造をしており、インナーチューブ４０は、入口と出口の圧力差とばね荷重とによって作動（可動）し、アイドリング時などの凝縮圧力上昇時に低圧側、つまり冷媒の流れ方向に前進移動して、冷媒流通路３５を閉じるようになっている。
【００２６】
すなわち、インナーチューブ４０による冷媒流通路３５の開閉は、インナーチューブ４０に作用する三つの力、つまり高圧側回路の圧力と、スプリング５０の弾撥力と、低圧側回路の圧力によって決まる収容室３１内の圧力とのバランスによってなされる。特に、本実施形態では、高圧側回路の圧力（コンデンサ３における凝縮圧力）と低圧側回路の圧力（エバポレータ５における蒸発圧力）との圧力差が所定値以上になると、インナーチューブ４０がスプリング５０の弾撥力に抗して前進移動して冷媒流通路３５を閉じるように、スプリング５０の弾撥力の値を設定してある。ここで、コンデンサ３における冷媒の凝縮圧力とは、コンプレッサ２の能力による循環冷媒流量とコンデンサ３での熱負荷とによって決まるものであり、エバポレータ５における冷媒の蒸発圧力とは、前記循環冷媒流量とエバポレータ５での熱負荷とによって決まるものであり、前記所定値とは、エンジンがアイドリング状態で自動車用冷房装置１を作動させたときに生じる圧力差を意味している。
【００２７】
上記のように、インナーチューブ４０の第２オリフィス４１の開口面積（オリフィス径）はメインチューブ３０の第１オリフィス３２の開口面積（オリフィス径）よりも小さく設定されているが、具体的に、これら両者のオリフィス径の値をどのように設定するかは、通常走行時（たとえば、中高速走行時）およびアイドリング時でそれぞれ最大冷房時に必要とされるエバポレータ５の冷媒圧力および循環冷媒流量が得られるように設定されている。ここでは、たとえば、第１オリフィス３２のオリフィス径はφ１.４mm 、第２オリフィス４１のオリフィス径はφ１.０mm にそれぞれ設定されている。なお、後述するように通常走行時には第１オリフィス３２のみが作用するため、第１オリフィス３２の径は、システムとしてのオイル戻りなどの信頼性をも含めて一般の固定オリフィスシステムと同等の性能を有する径とされている。
【００２８】
また、スプリング５０の弾撥力は、その車種に最も適した作動特性が得られるように車種ごとに微調整されるべきものであるが、ここでは、たとえば、図３に示すような作動特性、つまり、圧力差が１６.０kg/cm2 （所定値）以上に上昇するとインナーチューブ４０が前進移動して冷媒流通路３５を閉じ、そしてこの状態から圧力差が１４.５kg/cm2 以下に下降するとインナーチューブ４０が後退移動して冷媒流通路３５を開くように設定してある。後述するように、前者の場合には、専ら第２オリフィス４１（オリフィス径φ１.０mm）のみが作用し、 後者の場合には、 専ら第１オリフィス３２（オリフィス径φ１.４mm）のみが作用する。
【００２９】
これら第１オリフィス３２、第２オリフィス４１、およびスプリング５０の弾撥力以外に、インナーチューブ４０のスライド量も、要求性能に応じて適当に設定されている。
【００３０】
また、インナーチューブ４０の摺動部４３には、メインチューブ３０の収容室３１の内周壁と摺動させるため、メインチューブ３０の収容室３１の内径寸法分の肉厚（外径寸法）を持たせてある。これにより、インナーチューブ４０は摺動部４３においてメインチューブ３０の収容室３１の内周壁によって支持された状態となる。したがって、インナーチューブ４０の第２オリフィス４１から冷媒が噴出する際にインナーチューブ４０の先端の振れが防止され、インナーチューブ４０の作動が安定する。
【００３１】
連通孔４４は、インナーチューブ４０が後退位置にあるときにインナーチューブ４０の冷媒導入通路４２に圧送されてきた冷媒がそのままの圧力でメインチューブ３０の第１オリフィス３２に送られるようにするための抜け穴または逃げ穴的な機能を果たすものであるため、できるだけ大きな開口面積を持つことが好ましい。具体的には、第２オリフィス４１と連通孔４４の合計開口面積が冷媒導入通路４２の開口面積以上となることが好ましい。ここでは、たとえば、連通孔４４の内径はφ１.０mm （後述するように、連通孔４４は三つ形成されている）、冷媒導入通路４２の内径はφ２.０mm にそれぞれ設定されている。
【００３２】
また、連通孔４４は、図４の詳細図の同図（Ｂ）に示すように、三ヶ所、具体的には、軸心方向を中心として直角の方向に均等に（相互に１２０°の角度をなして）三方向に振り分けて形成されている。これにより、インナーチューブ４０の冷媒導入通路４２に圧送されてきた冷媒の一部が連通孔４４を通って収容室３１内に噴出される際に均等に三方向に冷媒が振り分けられることになり、連通孔４４からの冷媒噴出時の軸心回りの力のバランスが確保され、インナーチューブ４０の作動の安定性が得られる。なお、図４はインナーチューブ４０の詳細図であり、同図（Ａ）は断面図、同図（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
【００３３】
次に、作用を説明する前に、自動車用冷房装置１の作動原理を図５に示すモリエル線図に基づいて簡単に説明しておく。
【００３４】
図中実線で示す冷凍サイクルは、自動車が通常に走行している場合を示しており、コンプレッサで断熱圧縮された高温高圧のガス冷媒（Ａ位置）は、コンデンサ３にて外部に熱を放出して中温高圧の液冷媒（Ｂ位置）となる。この液冷媒は、オリフィス部４ｂを通過して絞り膨張が行われて低温低圧の霧状冷媒（Ｃ位置）となる。この霧状冷媒は、エバポレータ５にて空気と熱交換して該空気を冷却し、過熱蒸気（Ｄ位置）となってコンプレッサ２に吸引される。このとき、エンジンによって駆動されるコンプレッサ２の回転数が高いため、冷媒の圧送・吸引量（つまり、循環冷媒流量）は多く、吸入圧は低くなる。また、コンデンサ３に当たる風の量が多いため、冷媒は十分に凝縮され、凝縮圧力も低くなる。
【００３５】
一方、図中破線ａ→ｂ→ｃ→ｄで示す冷凍サイクルは、エンジンがアイドリング状態にある場合を示している。このとき、エンジンによって駆動されるコンプレッサ２の回転数が低いため、冷媒の圧送・吸引量（つまり、循環冷媒流量）は少なく、吸入圧は高くなる。また、コンデンサ３に当たる風の量が少ないため、冷媒は十分に凝縮されず、凝縮圧力も高くなる。
【００３６】
したがって、アイドリング時において、高圧側回路と低圧側回路との圧力差ΔＰ2 は、通常走行時の圧力差ΔＰ1 と比べて一般的に大きくなっている。そして、前記所定値は、このΔＰ2 に相当するものである。
【００３７】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【００３８】
まず、通常走行時にあっては、高圧側回路と低圧側回路との圧力差ΔＰ1 が所定値以下であるため、図１（Ａ）に示すように、インナーチューブ４０は後退位置にあって冷媒流通路３５を開状態に維持している。つまり、収容室３１内の冷媒圧力とスプリング５０の弾撥力との合成力による開方向への力の方が、高圧側回路の圧力によってインナーチューブ４０に作用する閉方向への力よりも大きい状態となっている。
【００３９】
したがって、オリフィス部４ｂの冷媒入口部に圧送されてきた冷媒は、インナーチューブ４０の冷媒導入通路４２を通り第２オリフィス４１および三つの連通孔４４を通ってメインチューブ３０の収容室３１内に流入した後、メインチューブ３０の第１オリフィス３２を通過して絞り膨脹が行われ、該オリフィス部４ｂの冷媒出口部に噴出される。このとき、第２オリフィス４１と三つの連通孔４４の合計開口面積は冷媒導入通路４２の開口面積以上であるため、インナーチューブ４０を通り抜けてメインチューブ３０の第１オリフィス３２の入口に至る際の冷媒の圧力降下は存在しない。つまり、この場合には、専らメインチューブ３０の第１オリフィス３２（オリフィス径φ１.４mm）のみが作用している。 そして、冷媒出口部に噴出した冷媒は、冷媒配管を通ってエバポレータ５に送られ、空気と熱交換を行って該空気を冷却する。
【００４０】
このように、通常走行時には、冷媒流通路３５を開いた状態でオリフィス径の大きい（φ１.４mm）第１オリフィス３２によって絞り膨張が行われるので、 エバポレータ５に達する冷媒の流量が多くなり、所定の冷房性能を発揮することができる。
【００４１】
一方、このような状態からたとえば渋滞などに会ってアイドリング状態になった場合には、上記の原理により高圧側回路と低圧側回路との圧力差ΔＰ1 が所定値以上になるため、高圧側回路の圧力によってインナーチューブ４０に作用する閉方向への力の方が、収容室３１内の冷媒圧力とスプリング５０の弾撥力との合成力による開方向への力よりも大きい状態となり、図１（Ｂ）に示すように、インナーチューブ４０は前進移動して冷媒流通路３５を閉じる。
【００４２】
したがって、オリフィス部４ｂの冷媒入口部に圧送されてきた冷媒は、インナーチューブ４０の冷媒導入通路４２を通過しさらに同インナーチューブ４０の第２オリフィス４１のみを通って絞り膨脹が行われた後、メインチューブ３０の第１オリフィス３２を通って該オリフィス部４ｂの冷媒出口部に噴出される。このとき、第１オリフィス３２の開口面積は第２オリフィス４１の開口面積よりも大きいため、第２オリフィス４１で減圧された冷媒がその後さらに第１オリフィス３２で減圧されることはない。つまり、この場合には、専らインナーチューブ４０の第２オリフィス４１（オリフィス径φ１.０mm）のみが作用している。 そして、冷媒出口部に噴出した冷媒は、冷媒配管を通ってエバポレータ５に送られ、空気と熱交換を行って該空気を冷却する。
【００４３】
このようにして、アイドリング時には、冷媒流通路３５を閉じてオリフィス径の小さい（φ１.０mm）第２オリフィス４１によって絞り膨張を行うので、 エバポレータ５内の冷媒の圧力が低くなる。このように冷媒の蒸発圧力が低い状態の下では、冷媒の蒸発温度も低くなり、自動車用冷房装置の冷房性能は比較的高い値を示すことになるので、アイドリング時の循環冷媒流量の少なさが補われ、所望の冷房能力が維持されることになる。
【００４４】
したがって、オリフィス部を有する自動車用冷房装置においても、通常走行時のみならずアイドリング時にも所望の冷房能力を維持することが可能となる。
【００４５】
本発明に係る自動車用冷房装置に使用されるオリフィス部は、上記した形状に限定されるものではなく、たとえば、図６に示すような形状の連通孔とすることもできる。
【００４６】
この実施形態にあっては、連通孔４４ａは、四ヶ所、具体的には、インナーチューブ４０ａの作動の安定性を得べく、軸心方向を中心として直角の方向に均等に（相互に９０°の角度をなして）四方向に振り分けて形成され、また、それぞれ、円孔ではなく、軸心方向に長い長孔の形をしている。この場合にも、インナーチューブ４０ａが後退位置にあるときにインナーチューブ４０ａの冷媒導入通路４２に圧送されてきた冷媒がそのままの圧力でメインチューブ３０の第１オリフィス３２に送られるようにすべく、第２オリフィス４１と四つの連通孔４４ａの合計開口面積は冷媒導入通路４２の開口面積以上となっている。なお、図６は本実施形態に係るインナーチューブ４０ａの詳細図であり、同図（Ａ）は断面図、同図（Ｂ）はそのＢ−Ｂ断面図である。
【００４７】
また、図１に示す環形状のストッパ６０に代えて、図７および図８に示すような調整ねじを用いてインナーチューブ４０の変位調整と作動特性における切換圧力の調整を可能にすることもできる。ここで、図７は調整ねじを用いたさらに他のオリフィス部４ｃの詳細図であって、同図（Ａ）は一部切欠断面図、同図（Ｂ）はそれを低圧側から見た端面図、同図（Ｃ）は高圧側から見た端面図である。また、図８は調整ねじを用いたさらに他のオリフィス部４ｄの詳細図であって、同図（Ａ）は一部切欠断面図、同図（Ｂ）はそれを低圧側から見た端面図、同図（Ｃ）は高圧側から見た端面図である。なお、オリフィス部４ｃは三つの連通孔４４を有する場合であり（図１、図４参照）、オリフィス部４ｄは四つの連通孔４４ａを有する場合である（図６参照）。
【００４８】
図７および図８に示す調整ねじ８０はいずれも、上記のように、インナーチューブ４０の変位調整と作動特性における切換圧力（図３参照）の調整を可能にするためのものであって、インナーチューブ４０に当接した状態で、その外周面に形成されたねじ部８１をメインチューブ３０のねじ部３３（図２参照）と螺合させてメインチューブ３０の高圧側の端部に嵌挿することにより固定される。
【００４９】
したがって、調整ねじ８０を六角スパナなどで回してその螺合位置を変えることで（変位調整）、インナーチューブ４０が後退位置にあるときのスプリング５０の長さを変化させて、スプリング５０の弾撥力の大きさ、ひいては作動の切換圧力を調整することができる。上記のように、スプリング５０の弾撥力は、その車種に最も適した作動特性が得られるように車種ごとに微調整されるべきものであるため、このような調整ねじ８０を設けることで、きわめて簡単に、同一のスプリング５０を用いていろいろな車種に対応することが可能となる。
【００５０】
【発明の効果】
したがって、請求項１記載の発明によれば、圧力差とばね荷重とでインナーチューブをスライドさせて作用するオリフィス径を可変する構造とし、通常走行時にはオリフィス径（開口面積）が大きい方の第１オリフィスを作用させ、アイドリング時にはオリフィス径（開口面積）が小さい方の第２オリフィスを作用させるようにしたので、アイドリング時においてエバポレータ内の冷媒の圧力が低下し、この時の循環冷媒流量の少なさを補って、アイドリング時でも所望の冷房能力を維持することができる。このとき、第２オリフィスと連通孔の合計開口面積が冷媒導入通路の開口面積以上であるため、インナーチューブからメインチューブへ冷媒が通過する際の圧力降下は存在せず、圧力差による所期の流量制御を容易に行うことができる。また、インナーチューブを摺動部で支持する構造としたので、インナーチューブの第２オリフィスから冷媒が噴出する際のインナーチューブ先端の振れが防止され、インナーチューブの作動の安定性が向上する。
【００５１】
請求項２記載の発明によれば、上記請求項１記載の発明の効果に加え、インナーチューブの連通孔を軸心方向を中心として均等に三方向以上に振り分けて形成したので、冷媒通過時の軸心回りの力のバランスが確保され、インナーチューブ先端の振れがより確実に防止され、インナーチューブの作動がより一層安定することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る自動車用冷房装置に使用されるオリフィス部の構造を示す縦断面模式図である。
【図２】 同オリフィス部のメインチューブの詳細図である。
【図３】 同オリフィス部の作動特性図である。
【図４】 同オリフィス部のインナーチューブの詳細図である。
【図５】 冷凍サイクルをモリエル線図上に表したグラフである。
【図６】 本発明の他の一実施形態に係るオリフィス部のインナーチューブの詳細図である。
【図７】 本発明のさらに他の一実施形態に係るオリフィス部を示す詳細図である。
【図８】 本発明のさらに他の一実施形態に係るオリフィス部を示す詳細図である。
【図９】 オリフィス部を有する自動車用冷房装置の冷凍サイクルの回路図である。
【図１０】 従来のオリフィス部を示す縦断面図である。
【符号の説明】
４ｂ、４ｃ、４ｄ…オリフィス部
５…エバポレータ
３０…メインチューブ
３１…収容室
３２…第１オリフィス
３５…冷媒流通路
４０…インナーチューブ
４１…第２オリフィス
４２…冷媒導入通路
４３…摺動部
４４、４４ａ…連通孔
５０…スプリング（ばね）
６０…ストッパ
７０…Ｏリング
８０…調整ねじ
Claims (2)
- 冷凍サイクルの高圧側回路から低圧側回路に向かって循環しエバポレータ(5) に流入する冷媒を絞り膨脹させるオリフィス部(4) を設けてなる自動車用冷房装置において、
前記オリフィス部(4) は、冷媒配管に固定されるメインチューブ(30)と、該メインチューブ(31)の収容室(31)内に軸心方向に進退移動自在に収容されるインナーチューブ(40)とを有し、前記メインチューブ(30)には、前記収容室(31)と前記低圧側回路とを連通し冷媒の絞り膨脹を行う第１オリフィス(32)が形成され、前記インナーチューブ(40)には、前記第１オリフィス(32)よりも小さい開口面積を有し冷媒の絞り膨脹を行う第２オリフィス(41)と、該第２オリフィス(41)よりも大きい開口面積を有し前記高圧側回路から圧送されてきた冷媒を前記第２オリフィス(41)に導く冷媒導入通路(42)と、前記収容室(31)の内周壁と摺動する摺動部(43)と、該摺動部(43)よりも低圧側に位置し前記冷媒導入通路(42)と前記収容室(31)とを連通する連通孔(44)とが形成され、前記インナーチューブ(40)は、前記収容室(31)から前記第１オリフィス(32)への冷媒流通路(35)を開閉し前記高圧側回路と前記低圧側回路との圧力差が所定値以上になると低圧側の方向に前進移動して前記冷媒流通路(35)を閉じ、前記第２オリフィス(41)と前記連通孔(44)の合計開口面積は前記冷媒導入通路(42)の開口面積以上であることを特徴とする自動車用冷房装置。 - 前記連通孔(44)は前記軸心方向を中心として均等に三方向以上に振り分けて形成されていることを特徴とする請求項１記載の自動車用冷房装置。
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