JP3949223B2 - 自動車用冷房装置 - Google Patents
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Description
【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張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、温度式膨張弁の代わりに弁開度の調整機能がないオリフィス部を用いて冷凍サイクルを構成し、冷媒の絞り膨張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10に示すように、図示しない走行用のエンジンによっ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からの冷媒を絞り減圧・膨張させるオリフィス部4と、冷媒を蒸発させて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。なお、同図中、7はコンデンサ3に冷却空気を供給するコンデンサファン、8はユニット内に空気を取り入れ圧送するブロアファンである。
【0003】
このように、エバポレータ5の手前に設置され、減圧させた冷媒をエバポレータ5に送り込む機能を持つオリフィス部4としては、従来一般に、絞り度(または絞り径)が一定で固定されている固定オリフィスチューブが用いられている。固定オリフィスチューブは、たとえば、内部に一本の細径チューブを通して構成されており、冷媒がその細径チューブの内部を通過することによって圧力降下が生じる。かかる固定オリフィスチューブを用いたシステム(固定オリフィスシステム)は、構造が簡単で製造コストが低く、レイアウトの自由度も高いというメリットがある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような固定オリフィスシステムにあっては、温度式膨張弁と違って元来冷媒流量調節機能がないため、特にアイドリング時の冷房能力が低下するという欠点がある。すなわち、上記システムでは、オリフィスチューブ内部の一本の細径チューブのみによって冷媒を減圧させる構造のため、オリフィスチューブ(オリフィス部4)の出口圧力は入口圧力のみによって決定される。そのため、アイドリング時などの高圧力状態では、オリフィスチューブ(オリフィス部4)の入口圧力、つまりコンデンサ3の出口圧力(凝縮圧力)が上昇し、これに伴ってオリフィスチューブ(オリフィス部4)の出口圧力も上昇する。そして、オリフィスチューブ(オリフィス部4)の出口圧力が上昇すると、エバポレータ5における冷媒の蒸発温度が上昇するため、冷房能力が低下することになる。なお、冷凍サイクルの特性としてアイドリング時などに凝縮圧力が上昇するのは、アイドリング時には走行時に比べて風の当たる量が大幅に減少しまたコンデンサ3を通過して加熱された空気が吹き返すなどしてコンデンサ3の能力が低下するとともにコンプレッサ回転数の低下により循環冷媒流量も減少するなどの理由からである。
【0005】
また、アイドリング時の冷房能力を維持するために、入口と出口の圧力差によってオリフィス有効長さ(膨張させる長さ)を変化させ凝縮圧力が上昇した際の圧力降下を大きくするようにした可変(二段)構造のオリフィス部が提案されている(実開昭56−148577号公報)。
【0006】
しかしながら、この構造はあまり実用的ではない。すなわち、一般的にオリフィスチューブの絞り度は長さよりも内径(断面積)による影響度が支配的であるところ、実用上のオリフィス径はφ1.3〜φ1.8mm程度であり、普通はこの範囲で詳細なチューニングを0.1mm 刻みで実施している。一方、長さで同様のチューニングを行う場合には、刻みのレベルを5〜10mmの単位で変化させる必要がある。したがって、オリフィス有効長さを変化させる構造のものでは、設定変更に大幅なストローク変更を要するため(実作動時のストロークも大きくする必要がある)、装置のボディは大きくなり、実際上、ボディ共用で設定値違いのバリエーションを設けることはきわめて困難である。
【0007】
本発明は、このような課題に着目してなされたものであり、確実に作動し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作動圧力調整可能な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。
【0008】
【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張させるオリフィス部を有す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、該メインチューブ内に軸心方向に摺動自在に嵌挿されるインナーチューブとを有し、前記メインチューブは、前記高圧側回路側に位置し前記インナーチューブを収容する収容室と、前記低圧側回路と連通し冷媒の絞り膨張を行う第1オリフィスと、前記低圧側回路と連通し前記第1オリフィスをバイパスするバイパス通路とを有し、前記インナーチューブは、前記第1オリフィスよりも大きい開口面積を有し冷媒の絞り膨張を行う第2オリフィスを有するとともに、常時高圧側の方向にばね付勢されており、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移動して前記バイパス通路を閉じるようにしてなることを特徴とする。
【0009】
この発明にあっては、自動車の走行状態によって決まる高圧側回路と低圧側回路との圧力差がばね荷重との関係で決まる所定値以下のとき(通常走行時)には、インナーチューブはバイパス通路を開いており、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第2オリフィスを通って絞り膨張され、収容室に噴出された後、メインチューブの第1オリフィスおよびバイパス通路を通過して冷媒出口部に噴出される。このとき、第2オリフィスは開口面積(絞り径)が大きく、かつ、第2オリフィスから噴出された冷媒の一部はバイパス通路の方へ逃げるため、第2オリフィスで減圧された冷媒はその後あまり圧力降下を受けることなくほとんど第2オリフィスで減圧された圧力のまま冷媒出口部に噴出される。
【0010】
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バイパス通路を閉じており、冷媒入口部に圧送されてきた冷媒は、まずインナーチューブの第2オリフィスを通過して絞り膨張された後、さらにメインチューブの第1オリフィスのみを通って絞り膨張が行われ、冷媒出口部に噴出される。このとき、第1オリフィスは第2オリフィスよりも開口面積(絞り径)が小さいため、第2オリフィスで減圧された冷媒は第1オリフィスでさらに減圧されて、冷媒出口部に噴出される。つまり、上記の場合よりも大きな圧力降下が得られる。
【0011】
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、前記メインチューブは、チューブ本体の低圧側に挿着されるキャップ部を有し、前記バイパス通路は、前記キャップ部の挿入部を軸心に平行な平面でカットしたその延長上に穿設されていることを特徴とする。
【0012】
この発明にあっては、挿入部をカットしてその延長上にバイパス通路を設けるので、円形よりも大きな断面積を持つ形状、たとえば三日月形のバイパス通路を設けることが可能となる。
【0013】
請求項3記載の発明は、上記請求項1記載の発明において、前記インナーチューブの高圧側の端部にねじ部を形成して調整ねじを螺合し、該調整ねじの位置を変えることにより、前記所定値を変更可能としたことを特徴とする。
【0014】
この発明にあっては、調整ねじを回してその位置を変えると、インナーチューブが後退位置にあるときのばね長が変わり、ばね荷重の大きさが変わるので、インナーチューブの作動(前進)に必要な圧力差(所定値)が変更されることになる。
【0015】
請求項4記載の発明は、上記請求項1記載の発明において、前記インナーチューブの低圧側の先端部および前記第1オリフィスの入口部にはそれぞれテーパが付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低圧側の先端部と第1オリフィスの入口部にそれぞれテーパを付したので、インナーチューブが前進したときにテーパ面を介して第1オリフィスの入口部と面接触することになり、第2オリフィスから噴出された冷媒のバイパス通路への漏れに対するシール性が向上する。
【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】
【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張させるオリフィス部を有す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、該メインチューブ内に軸心方向に摺動自在に嵌挿されるインナーチューブとを有し、前記メインチューブは、前記高圧側回路側に位置し前記インナーチューブを収容する収容室と、前記低圧側回路と連通し冷媒の絞り膨張を行う第1オリフィスと、前記低圧側回路と連通し前記第1オリフィスをバイパスするバイパス通路とを有し、前記インナーチューブは、前記第1オリフィスよりも大きい開口面積を有し冷媒の絞り膨張を行う第2オリフィスを有するとともに、常時高圧側の方向にばね付勢されており、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移動して前記バイパス通路を閉じるようにしてなり、前記第2オリフィスには、前記エバポレータに流入する冷媒の全量が流入することを特徴とする。
【0019】
このオリフィス部4aは、図10に示す冷凍サイクル1において冷媒を絞り減圧・膨張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(デュア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10と、このメインチューブ10内に軸心方向に摺動自在に嵌挿されるインナーチューブ20と、メインチューブ10とインナーチューブ20の間に介装されるスプリング(ばね)30と、このスプリング30のばね付勢を規制するストッパ部材40と、オリフィス部4aの外周部の冷媒の流れをシールするOリング50とで構成されている。なお、このオリフィス部4aは、たとえば、Oリング50をメインチューブ10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10には、コンデンサ3側に開設されインナーチューブ20を収容する収容室11と、エバポレータ5と連通し冷媒の絞り膨張を行うアウターオリフィス(第1オリフィス)12と、同じくエバポレータ5と連通しアウターオリフィス12をバイパスする抜け穴としてのバイパス穴(バイパス通路)13とが形成されている。アウターオリフィス12は、メインチューブ10の低圧側の頭部の軸心上に形成され(内径b)、バイパス穴13は、同頭部の外周部に二か所13a、13b形成されている。なお、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】
インナーチューブ20は、メインチューブ10の収容室11内に軸心方向に摺動自在に嵌挿されている。このインナーチューブ20には、軸心上、アウターオリフィス12よりも大きい内径a(開口面積)を持ったインナーオリフィス(第2オリフィス)21が形成されており(a>b)、その出口をアウターオリフィス12の入口に臨ませてある。インナーチューブ20は、該インナーチューブ20の摺動部22とメインチューブ10の収容室11の低圧側の底部との間に介装されたスプリング30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20の低圧側の端部とメインチューブ10のアウターオリフィス12の入口に設けたテーパ部14との間には、インナーチューブ20のインナーオリフィス21から流出した冷媒をメインチューブ10のバイパス穴13a、13bに逃がす逃げ通路15が形成され、インナーチューブ20が進退移動することによって逃げ通路15が開閉され、その結果メインチューブ10のバイパス穴13a、13b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20が後退位置(インナーチューブ20の摺動部22がストッパ部材40と当接する位置)にあるときには、図1に示すように、インナーチューブ20の先端がアウターオリフィス12入口のテーパ部14から離れ、逃げ通路15を開いているため、メインチューブ10のバイパス穴13a、13bは開状態にあるが、この状態からインナーチューブ20が前進移動すると、図2に示すように、インナーチューブ20の先端がアウターオリフィス12入口のテーパ部14に当接して逃げ通路15を閉じるため、メインチューブ10のバイパス穴13a、13bは閉状態になる。
【0022】
ストッパ部材40は、メインチューブ10の収容室11内の高圧側の端部にインナーチューブ20より高圧側に位置して、たとえば、圧入により嵌挿、固定され、インナーチューブ20の摺動部22が当接することによりスプリング30のばね付勢を規制している。このストッパ部材40には、軸心上、コンデンサ3とインナーチューブ20のインナーオリフィス21とを連通する連通部41が入口ポートとして開設されている。
【0023】
このようにオリフィス部4aはメインチューブ10とインナーチューブ20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20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(高圧力状態時)に低圧側、つまり冷媒の流れ方向に前進移動して、メインチューブ10のバイパス穴13を閉じるようになっている。
【0024】
すなわち、インナーチューブ20によるバイパス穴13の開閉は、インナーチューブ20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30の弾撥力と、低圧側回路の圧力によって決まる収容室11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20がスプリング30の弾撥力に抗して前進移動してバイパス穴13を閉じるように、スプリング30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。
【0025】
上記のように、インナーオリフィス21の開口面積(オリフィス径a)はアウターオリフィス12の開口面積(オリフィス径b)よりも大きく設定されているが、具体的に、これらオリフィス径a、b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、インナーオリフィス21の開口面積(オリフィス径a)はφ1.6mm 、アウターオリフィス12の開口面積(オリフィス径b)はφ1.3mm にそれぞれ設定されている。
【0026】
また、スプリング30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17.0kg/cm2 (所定値)以上に上昇するとインナーチューブ20が前進移動してバイパス穴13を閉じ、そしてこの状態から圧力差が14.0kg/cm2 以下に下降するとインナーチューブ20が後退移動してバイパス穴13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、主にアウターオリフィス12(オリフィス径φ1.3mm)が作用し、 後者の場合には、 主にインナーオリフィス21(オリフィス径φ1.6mm)が作用する。
【0027】
また、バイパス穴13は、インナーチューブ20が後退位置にあるときにインナーオリフィス21で減圧・膨張された冷媒がそのままの圧力で冷媒出口部に噴出されエバポレータ5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、インナーオリフィス21から流出した冷媒がさらに減圧されないよう、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、バイパス穴13a、13bおよびアウターオリフィス12の三つの出口穴の合計開口面積がインナーオリフィス21の開口面積以上となることが好ましい。
【0028】
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4に示すモリエル線図に基づいて簡単に説明しておく。
【0029】
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4a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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
次に、本実施形態の作用を説明する。
【0033】
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に示すように、インナーチューブ20は後退位置にあってバイパス穴13a、13bを開状態に維持している。つまり、収容室11内の冷媒圧力とスプリング30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20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。
【0034】
したがって、オリフィス部4aの冷媒入口部に圧送されてきた冷媒は、ストッパ部材40の連通部41を通過してインナーチューブ20のインナーオリフィス21を通って収容室11に噴出されて減圧・膨張された後、メインチューブ10のアウターオリフィス12およびバイパス穴13a、13bの三つの出口穴を通過して冷媒出口部に噴出される。このとき、上記のように三つの出口穴12、13a、13bの合計開口面積はインナーオリフィス21の開口面積以上であるため、インナーオリフィス21で減圧・膨張された冷媒はそのままの圧力で冷媒出口部に噴出される。つまり、この場合には、主にインナーオリフィス21(オリフィス径φ1.6mm)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。
【0035】
このように、通常走行時には、バイパス穴13a、13bを開いた状態でオリフィス径の大きい(φ1.6mm) インナーオリフィス21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。
【0036】
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20に作用する閉方向への力の方が、収容室11内の冷媒圧力とスプリング30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2に示すように、インナーチューブ20は前進移動してバイパス穴13a、13bを閉じる。
【0037】
したがって、オリフィス部4aの冷媒入口部に圧送されてきた冷媒は、ストッパ部材40の連通部41を通過してインナーチューブ20のインナーオリフィス21を通って収容室11に噴出されて第1段目の絞り膨張が行われた後、さらにメインチューブのアウターオリフィス12のみを通過して冷媒出口部に噴出されて第2段目の絞り膨張が行われる。このとき、アウターオリフィス12の内径bがインナーオリフィス21の内径aよりも小さいため、インナーオリフィス21で減圧・膨張された冷媒は絞り度が大きいアウターオリフィス12でさらに減圧・膨張されて冷媒出口部に噴出される。つまり、この場合には、結果的に見て主にアウターオリフィス12(オリフィス径φ1.3mm)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。
【0038】
このようにして、アイドリング時には、バイパス穴13a、13bを閉じてインナーオリフィス21からの冷媒をすべてオリフィス径の小さい(φ1.3mm)アウターオリフィス12に導いてさらに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。
【0039】
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。
【0040】
図5は本発明の他の一実施形態に係るオリフィス部の構造を示す縦断面模式図である。
【0041】
このオリフィス部4bは、図1に示すオリフィス部4aを基本構造とし、これに、さらに確実な作動を得るためのバイパス構造および作動圧力調整構造などを加えたものである。なお、機能的に共通する部分には一部同一の符号を付してある。また、ここでは、共通する基本的な構造・作用の説明は一部省略し、異なる構造・作用を中心に説明する。
【0042】
図5に示すオリフィス部4bは、メインチューブ(チューブ本体)110、インナーチューブ120、スプリング(ばね)130、フロントキャップ(キャップ部)140、リアキャップ(調整ねじ)150、およびOリング160とで構成されている。このオリフィス部4bも、たとえば、Oリング160をメインチューブ110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。
【0043】
メインチューブ110とフロントキャップ140は、それぞれ、図1に示すメインチューブ10をチューブ本体とキャップ部とに二部品化した場合におけるそれらチューブ本体およびキャップ部に相当するものであって、メインチューブ110には、インナーチューブ120を収容する収容室11が形成され、フロントキャップ140には、エバポレータ5と連通し冷媒の絞り膨張を行うアウターオリフィス(第1オリフィス)12と、同じくエバポレータ5と連通しアウターオリフィス12をバイパスする抜け穴としてのバイパス穴(バイパス通路)13a、13bとが形成されている。アウターオリフィス12は軸心上に形成され(内径b)、バイパス穴13a、13bは外周部に二か所形成されている。
【0044】
フロントキャップ140はメインチューブ110の低圧側の端部にねじ作用により挿着される。そのため、フロントキャップ140の挿入部141の外周部とメインチューブ110の内周壁の対応する部分にはそれぞれねじ部が形成されている。なお、フロントキャップ140のメインチューブ110への挿着方法としては、上記したねじ作用によるもの(螺合)以外に、たとえば、圧入などその他適当な方法を採用することが可能である。
【0045】
上記したさらに確実な作動を得るためのバイパス構造として、ここでは、図6に示すように、フロントキャップ140の挿入部141を軸心に平行な平面でカットしてその延長上に三日月形の断面形状を持ったバイパス穴13a、13bを穿設してある。上記したように、バイパス穴13は、インナーチューブ120が後退位置にあるとき、インナーオリフィス21から流出した冷媒の圧力と三つの出口部12、13a、13b通過後の冷媒出口部の圧力とが等しくなるように、できるだけ大きな開口面積を持つことが好ましいが、このように挿入部141(のねじ部)をカットすることで、三日月形で円形よりも大きな開口面積を持つバイパス穴13a、13bを設けることが可能となる。したがって、大きなバイパス穴13a、13bによって冷媒入口部(高圧側)と冷媒出口部(低圧側)との間に大きな圧力差を確保することができ、確実な作動が得られる。
【0046】
また、フロントキャップ140の挿入部141(のねじ部)をカットすることにより、円形の同じ開口面積のバイパス穴13a、13bを設ける場合に比べて、フロントキャップ140の外径を小さくすることができ、オリフィス部4b全体の径の縮小化を図ることができる。
【0047】
なお、図7はフロントキャップ140の詳細図であり、同図(A)は二つのバイパス穴13a、13bが左右あるときの側面図、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)は二つのバイパス穴13a、13bが上下にあるときの側面図、同図(E)はそれを前方から見た端面図、同図(F)は同図(B)のF−F断面図である。
【0048】
インナーチューブ120は、メインチューブ110の収容室11内に軸心方向に摺動自在に嵌挿され、また、軸心上アウターオリフィス12よりも大きい内径a(開口面積)のインナーオリフィス(第2オリフィス)21が形成されている(a>b)。インナーチューブ120の低圧側の端部にはメインチューブ110の内周壁に摺動する摺動部121が設けられ、この摺動部121には上下二か所に案内用の突起122が形成されている(なお、メインチューブ110の内周壁にはその突起122に対応する溝111が形成されている)。この突起122によって、インナーチューブ120は溝111に案内されつつ進退移動し、軸心回りの回転が阻止される。また、インナーチューブ120は、メインチューブ110の内周壁の中間部に突設されたストッパ部112とリアキャップ150との間に介装されたスプリング130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おり、入口と出口の圧力差とばね荷重とによって進退移動して逃げ通路15を開閉してメインチューブ10のバイパス穴13a、13bを開閉するようになっている。
【0049】
また、インナーチューブ120の低圧側の先端には、アウターオリフィス12入口のテーパ部14と面接触可能な曲面テーパ部123(つまり、アールテーパ)が形成されている。これにより、インナーチューブ120が前進して逃げ通路15を閉鎖したときのシール性が向上し、より一層確実な作動が得られる。なお、インナーチューブ120の低圧側先端のテーパ形状は、必ずしも上記のように曲面(アール)である必要はなく、アウターオリフィス12入口のテーパ部14と同様、通常の形状、つまり円錐状であってもよい。
【0050】
また、インナーチューブ120の高圧側の端部には、リアキャップ150をねじ作用で止めるためのねじ部124が形成されている。
【0051】
なお、図8はインナーチューブ120の詳細図であり、同図(A)は側面図、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。
【0052】
リアキャップ150は、調整ねじとして作動圧力調整構造の一部をなすものであって、その内周面に形成されたねじ部151をインナーチューブ120のねじ部124と螺合させた状態でメインチューブ110の高圧側の端部に嵌挿し、さらにナット170を締結することによって(いわゆるダブルナット)、当該オリフィス部4bに固定される。
【0053】
したがって、リアキャップ150を回してその螺合位置を変えることで、インナーチューブ120が後退位置にあるときのスプリング130の長さを変化させて、スプリング130の弾撥力(ばね荷重)の大きさを調整することができる。上記のように、スプリング130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、このようなリアキャップ150を設けることで、きわめて簡単に、同一のスプリング130を用いていろいろな車種に対応することができる。
【0054】
なお、図9はかかるオリフィス部4bの全体の詳細図であり、図9(A)は二つのバイパス穴13a、13bが上下にあるときの側面図、同図(B)はそれを前方から見た端面図、同図(C)は同図(B)のC−C断面図である。
【0055】
【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作動させて、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2オリフィスを主に作用させ、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1オリフィスを主に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。
【0056】
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、挿入部をカットしてその延長上にバイパス通路を設けるので、断面積の大きなバイパス通路を設けることが可能となり、冷媒入口部(高圧側)と冷媒出口部(低圧側)との間に大きな圧力差を確保することができ、確実な作動が得られる。
【0057】
請求項3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、調整ねじを回すことによってインナーチューブの作動に必要な圧力差(所定値)を変更できるようにしたので、車種に適した作動特性が得られるように車種ごとに容易に微調整を行うことができる。
【0058】
請求項4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低圧側の先端と第1オリフィスの入口にそれぞれ面接触可能なテーパを設けたので、インナーチューブが前進してバイパス通路を閉じたときのシール性が向上し、より一層確実な作動が得られる。
【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】 同オリフィス部のインナーチューブ作動後の状態を示す要部詳細図である。
【図3】 同オリフィス部の作動特性図である。
【図4】 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5】 本発明の他の一実施形態に係るオリフィス部の構造を示す縦断面模式図である。
【図6】 同オリフィス部のフロントキャップの斜視図である。
【図7】 同フロントキャップの詳細図である。
【図8】 図5のオリフィス部のインナーチューブの詳細図である。
【図9】 同オリフィス部の全体の詳細図である。
【図10】 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。
【符号の説明】
4a、4b…オリフィス部
5…エバポレータ
10…メインチューブ
11…収容室
12…アウターオリフィス(第1オリフィス)
13a、13b…バイパス穴(バイパス通路)
14、123…テーパ部
20、120…インナーチューブ
21…インナーオリフィス(第2オリフィス)
30…スプリング(ばね)
110…チューブ本体
124、151…ねじ部
140…フロントキャップ(キャップ部)
141…挿入部
150…リアキャップ(調整ねじ)
Claims (4)
- 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張させるオリフィス部(4)を有す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(10)と、該メインチューブ(10)内に軸心方向に摺動自在に嵌挿されるインナーチューブ(20)とを有し、
前記メインチューブ(10)は、前記高圧側回路側に位置し前記インナーチューブ(20)を収容する収容室(11)と、前記低圧側回路と連通し冷媒の絞り膨張を行う第1オリフィス(12)と、前記低圧側回路と連通し前記第1オリフィス(12)をバイパスするバイパス通路(13a,13b)とを有し、
前記インナーチューブ(20)は、前記第1オリフィス(12)よりも大きい開口面積を有し冷媒の絞り膨張を行う第2オリフィス(21)を有するとともに、常時高圧側の方向にばね付勢されており、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移動して前記バイパス通路(13a,13b)を閉じるようにしてなり、前記第2オリフィス(21)には、前記エバポレータ(5)に流入する冷媒の全量が流入することを特徴とする自動車用冷房装置。 - 前記メインチューブは、チューブ本体(110)の低圧側に挿着されるキャップ部(140)を有し、
前記バイパス通路(13a,13b)は、前記キャップ部(140)の挿入部(141) を軸心に平行な平面でカットしたその延長上に穿設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。 - 前記インナーチューブ(120)の高圧側の端部にねじ部(124)を形成して調整ねじ(150)を螺合し、
該調整ねじ(150)の位置を変えることにより、前記所定値を変更可能としたことを特徴とする請求項1記載の自動車用冷房装置。 - 前記インナーチューブ(120)の低圧側の先端部および前記第1オリフィスの入口部にはそれぞれテーパ(123,14)が付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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