JP3954718B2 - 自動車用冷房装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、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房サイクルを構成し、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房サイクル１０は、図５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１１と、このコンプレッサ１１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１２と、コンデンサ１２からの冷媒を絞り減圧・膨張させるオリフィス部１３と、冷媒を蒸発させて空気を冷却するエバポレータ１４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１１に戻すアキュムレータ１５とから構成されている。なお、同図中符号「１６」はコンデンサ１２に冷却空気を供給するコンデンサファン、「１７」は空調ユニット内に空気を取り入れ車室内に向けて送風するブロアファンである。
【０００３】
このように、エバポレータ１４の上流側に配置され減圧した冷媒をエバポレータ１４に送り込む機能を司るオリフィス部１３として、従来より、絞り度（または絞り径）が一定の固定オリフィスチューブを用いたものがある。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、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冷媒流量調節機能がないことから、特にアイドリング時の冷房能力が顕著に低下するという欠点がある。
【０００５】
詳述すると、固定オリフィスシステムでは、オリフィス部１３内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、オリフィス部１３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、オリフィス部１３の入口圧力、つまりコンデンサ１２の出口圧力（凝縮圧力）が上昇し、これに伴ってオリフィス部１３の出口圧力も上昇する。そして、オリフィス部１３の出口圧力が上昇すると、エバポレータ１４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。
【０００６】
なお、冷房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１２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１２の能力が低下し、さら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。
【０００７】
従来には、アイドリング時の冷房能力を維持するために、入口圧と出口圧と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）。
【０００８】
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）、オリフィス部全体のボディが大きくなり、ボディを共用し設定値を異ならせた種々のバリエーションを実現することは実質上きわめて困難である。
【０００９】
ところで、車両の高速走行時（高負荷状態）には、コンデンサ１２に多量の風が当たるので十分な能力を発揮するが、通常走行時に比べて冷媒循環量が多くなるため、高圧回路圧力（オリフィス部１３の入口圧力）が上昇し、アイドリング時の高圧回路圧力よりも高くなることがある。
【００１０】
このような挙動を示すことから、二段に可変する構造を有するオリフィス部では、高速走行時においてもアイドリング時と同じように、冷媒通路を絞るように作動する。高速走行時にオリフィス径を絞ることにより起こる問題は、次のとおりである。
【００１１】
まず、コンプレッサが高速回転しているときにオリフィス径を絞って冷媒流量を低下させると、吐出ガス温度が異常に上がってしまう。また、コンプレッサから送られた冷媒がオリフィス部でせき止められるため、オリフィス上流側圧力つまり吐出圧力が異常に上がってしまう。これらコンプレッサ吐出冷媒温度の異常上昇やコンプレッサ吐出冷媒圧力の異常上昇により、冷房サイクルを保護するために設けられるサーマルスイッチやプレッシャスイッチが作動してコンプレッサが停止してしまい、自動車用冷房装置の信頼性が損なわれる虞がある。また、コンプレッサが停止してしまことによって、冷房状態を維持することができなくなる。
【００１２】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、通常運転時およびアイドリング時のみならず、オリフィス部の入口圧力がアイドリング時よりも高圧となる高速運転時などの場合においても、コンプレッサが停止することを防止して信頼性を高め得る自動車用冷房装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、冷房サイクルの高圧回路から流下した冷媒を絞り膨張させて低圧回路のエバポレータに流下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、
冷媒配管内に固定されるアウターチューブと、
当該アウターチューブ内に冷媒流れ方向に沿って摺動自在に収容されるインナーチューブと、
前記アウターチューブと前記インナーチューブとの間に配置されると共に前記インナーチューブを冷媒流れ方向の上流側に向けて移動させる方向の弾発力を付勢する弾性手段と、を有し、
前記インナーチューブは、
前記高圧回路に連通し当該高圧回路から流下した冷媒の絞り膨張を行う第１オリフィスと、
前記第１オリフィスと前記低圧回路とを連通し前記第１オリフィスから流下した冷媒の絞り膨張を行うと共に前記第１オリフィスよりも小さい開口断面積を有する第２オリフィスと、を有し、
前記アウターチューブは、
前記インナーチューブの摺動部を摺動自在に保持する収容室を有し、
前記インナーチューブおよび前記アウターチューブの共働により、前記第２オリフィスをバイパスして前記第１オリフィスと前記低圧回路とを連通する第１バイパス通路と、前記第１バイパス通路よりも冷媒流れ方向の下流側に位置して前記第２オリフィスをバイパスして前記第１オリフィスと前記低圧回路とを連通する第２バイパス通路と、が形成されるように構成してなり、
前記インナーチューブは、
前記高圧回路と前記低圧回路との圧力差が第１の所定値になるまでは、前記弾性手段の前記弾発力により、前記第１バイパス通路を開くと共に第２バイパス通路を閉じ、
前記第１の所定値以上になると、前記弾性手段の前記弾発力に抗して冷媒流れ方向の下流側に移動して前記第１と第２のバイパス通路の両者を閉じ、
前記圧力差が前記第１の所定値よりも大きい第２の所定値以上になると、前記弾性手段の前記弾発力に抗して下流側にさらに移動して前記第２バイパス通路を開くように作動することを特徴とする自動車用冷房装置である。
【００１４】
かかる発明によれば、自動車の走行状態によって決まる高圧回路と低圧回路との圧力差がばね荷重との関係で決まる第１の所定値以下のとき、例えば、通常走行時（低中速走行）のときには、インナーチューブは第１バイパス通路を開いており、オリフィス部に圧送されてきた冷媒は、インナーチューブの第１オリフィスを通って絞り膨張され、第１バイパス通路を通って低圧回路に導かれる。このとき、第１オリフィスは開口面積が大きく、かつ、第１オリフィスを流下した冷媒の大部分は第１バイパス通路の方へ逃げるため、第１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低圧回路に噴出され、冷媒流量も十分な量が確保される。これにより所望の冷房能力が得られる。
【００１５】
一方、アイドリング時などにおいて前記圧力差が第１の所定値以上になったときには、インナーチューブは第１と第２のバイパス通路を閉じるように移動する。高圧回路から圧送されてきた冷媒は、まずインナーチューブの第１オリフィスを通過して絞り膨張された後、さらに第２オリフィスのみを通って絞り膨張が行われて噴出される。このとき、第２オリフィスは第１オリフィスよりも開口面積（絞り径）が小さいため、第１オリフィスで減圧された冷媒は第２オリフィスでさらに減圧される。つまり、冷媒流量を絞って大きな圧力降下が得られ、これにより所望の冷房能力が得られる。
【００１６】
また、高速運転時などで前記圧力差が第１の所定値よりも大きい第２の所定値以上になったときには、インナーチューブは第２のバイパス通路を開くように、アイドリング時の移動方向と同じ方向に向けてさらに移動する。高圧回路から圧送されてきた冷媒は、インナーチューブの第１オリフィスを通って絞り膨張され、第２バイパス通路を通って低圧回路に導かれる。このとき、第１オリフィスは開口面積が大きく、かつ、第１オリフィスを流下した冷媒の大部分は第２バイパス通路の方へ逃げるため、第１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低圧回路に噴出され、冷媒流量も十分な量が確保される。これによりコンプレッサ吐出冷媒温度やコンプレッサ吐出冷媒圧力が異常に上昇しないので、コンプレッサが停止することがなくなり、もって、自動車用冷房装置の信頼性は損なわれない。
【００１７】
また、請求項２に記載の発明は、前記インナーチューブの高圧側端部にねじ部を形成し、当該ねじ部に取り付けた調整ねじの固定位置を変えることにより、前記第１と第２の所定値を変更可能としたことを特徴とする。
【００１８】
かかる構成によれば、調整ねじを回してその固定位置を変えると、インナーチューブが冷媒流れ方向の上流側に向けて最も移動した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（冷媒流れ方向の下流側に向かう移動）に必要な圧力差が変更される。これにより、オリフィス部の作動特性を微調整でき、車種に適した作動特性を備えたオリフィス部を得る。
【００１９】
【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。
【００２０】
図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）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断面図であり、（Ａ）は通常走行（低中速走行）時を、（Ｂ）はアイドリング時を、（Ｃ）は高速走行時をそれぞれ示している。また、図２は、同オリフィス部のアウターチューブおよびインナーチューブを分解した状態で示す斜視図である。なお、以下の説明においては、説明の便宜上、高圧回路から低圧回路に向かって流れる冷媒流れ方向の上流側を「後側」（図１では左側に示される）とし、冷媒流れ方向の下流側を「前側」（図１では右側に示される）として、各部材の説明や動作説明を行う。
【００２１】
本実施形態のオリフィス部２０は、図５に示した冷房サイクル１０の高圧回路から流下した冷媒を絞り膨張させて低圧回路側のエバポレータ１４に流下させるものであり、エバポレータ１４に案内する冷媒の流量および圧力を、当該オリフィス部２０の入口と出口との圧力差を感知して３段階に作動するオリフィスチューブである。なお、コンデンサ１２は高圧回路の一部を構成し、エバポレータ１４は低圧回路の一部を構成している。
【００２２】
このオリフィス部２０は、図１および図２に示すように、冷媒配管２１内に固定されるアウターチューブ２２と、当該アウターチューブ２２内に冷媒流れ方向つまり前後方向に沿って摺動自在に収容されるインナーチューブ２３と、アウターチューブ２２とインナーチューブ２３との間に配置されると共にインナーチューブ２３を冷媒流れ方向の上流側つまり後側に向けて移動させる方向の弾発力を付勢する圧縮スプリング２４（弾性手段に相当する）と、を有する。
【００２３】
前記インナーチューブ２３は、略円筒形状をなし、前側に位置する大径部２５と、後側に位置する小径部２６と、前記大径部２５と小径部２６との間に形成され長手方向の略中央部に位置する段差部２７と、が形成されている。インナーチューブ２３の前端近傍にはＯリング２８が取り付けられている。
【００２４】
また、インナーチューブ２３は、高圧回路に連通し当該高圧回路から流下した冷媒の絞り膨張を行う第１オリフィス３１と、当該第１オリフィス３１と低圧回路とを連通し第１オリフィス３１から流下した冷媒の絞り膨張を行う第２オリフィス３２と、を有している。第１オリフィス３１は、インナーチューブ２３の小径部２６後端から大径部２５にかけて延び、第２オリフィス３２は、第１オリフィス３１の前端から大径部２５前端にかけて延びている。これら第１と第２のオリフィス３１、３２はインナーチューブ２３の軸線上に穿設され、第２オリフィス３２は、第１オリフィス３１よりも小さい開口断面積を有している。
【００２５】
さらに、インナーチューブ２３の外周面には、第１オリフィス３１と第２オリフィス３２とが連通する部位に対応して、環状溝３３が形成されている。この環状溝３３によって、インナーチューブ２３外周面とアウターチューブ２２内周面との間に、環状の通路３４が形成されることになる。この環状通路３４と前記第１オリフィス３１とを連通するため、径方向に延びる連通孔３５がインナーチューブ２３に形成されている。
【００２６】
また、インナーチューブ２３の外周面のうち、前記連通孔３５から前側に向けて延びる溝３６が形成されている。但し、この溝３６は大径部２５の前端までは貫通していない。この溝３６によって、インナーチューブ２３外周面とアウターチューブ２２内周面との間に、連通孔３５から前側に向けて伸びる通路３７が形成されることになる。図１（Ｃ）に示すように、インナーチューブ２３が所定位置まで前進すると、アウターチューブ２２前端に開放口３８が形成され、前記通路３７は低圧回路と連通状態になる。これ以外の場合には、開放口３８はインナーチューブ２３により閉じられている（図１（Ａ）（Ｂ）参照）。
【００２７】
インナーチューブ２３の高圧側端部にねじ部４０が形成され、当該ねじ部４０に、オリフィス部２０の作動圧力を調整する作動圧力調整機構としての調整ねじ４１が取り付けられている。この調整ねじ４１とアウターチューブ２２の後端面との間に、圧縮スプリング２４が配置されている。調整ねじ４１はいわゆるダブルナットから構成され、その固定位置を変えることでインナーチューブ２３が後退限位置にあるときの圧縮スプリング２４の長さを変化させ、当該圧縮スプリング２４が付勢する弾発力（ばね荷重）の大きさを調整し得るようにしてある。圧縮スプリング２４の弾発力は、当該オリフィス部２０が搭載される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４１を設けることで、きわめて簡単に、同一の圧縮スプリング２４を用いて種々の車種に対応することができる。
【００２８】
前記アウターチューブ２２は、中空の略円筒形状をなし、前側に位置する小径部４２と、後側に位置する大径部４３と、が形成されている。オリフィス部２０は、アウターチューブ２２の大径部４３外周に形成した環状溝４４にＯリング４５を取り付け、例えば圧入などの手段によって冷媒配管２１内の所定位置に固定されている。
【００２９】
また、アウターチューブ２２は、インナーチューブ２３の摺動部である大径部２５を摺動自在に保持する収容室４６を有している。アウターチューブ２２の後端にはストッパ４７が形成され、当該ストッパ４７にインナーチューブ２３の段差部２７が当接することにより、インナーチューブ２３の後退限位置が規制される。
【００３０】
さらに、アウターチューブ小径部４２には、径方向に延びる貫通孔４８が形成され、アウターチューブ小径部４２と冷媒配管２１との間に、低圧回路に連通する通路４９が形成されている。当該通路４９は、インナーチューブ２３外周面とアウターチューブ２２内周面との間に形成される前記環状通路３４に、貫通孔４８を介して、連通自在となっている。
【００３１】
本実施形態では、インナーチューブ２３およびアウターチューブ２２の共働により、第２オリフィス３２をバイパスして第１オリフィス３１と低圧回路とを連通する第１バイパス通路５１と、第１バイパス通路５１よりも冷媒流れ方向の下流側に位置して第２オリフィス３２をバイパスして第１オリフィス３１と低圧回路とを連通する第２バイパス通路５２と、が形成されるように構成されている。具体的には、第１バイパス通路５１は、インナーチューブ２３に形成された連通孔３５と、インナーチューブ２３外周面とアウターチューブ２２内周面との間に形成された環状通路３４と、アウターチューブ小径部４２に形成された貫通孔４８と、アウターチューブ小径部４２と冷媒配管２１との間に形成された通路４９と、から形成される（図１（Ａ）参照）。一方、第２バイパス通路５２は、連通孔３５と、インナーチューブ２３外周面とアウターチューブ２２内周面との間に形成され連通孔３５から前側に向けて伸びる通路３７と、アウターチューブ２２前端に形成される開放口３８と、から形成される（図１（Ｃ）参照）。
【００３２】
上記構成のインナーチューブ２３は、高圧回路と低圧回路との圧力差および圧縮スプリング２４のばね荷重によって３段階に作動（可動）し、凝縮圧力上昇時（高圧力状態時）に冷媒流れ方向の下流側に向けて前進移動して、第１バイパス通路５１を閉じたり、第２バイパス通路５２を開いたりするようになっている。
【００３３】
概説すれば、高圧回路の圧力（コンデンサ１２における凝縮圧力）と低圧回路の圧力（エバポレータ１４における蒸発圧力）との圧力差が第１の所定値Ｐ１になるまでは、図１（Ａ）に示すように、インナーチューブ２３は圧縮スプリング２４の弾発力により後退限位置に保持され、第１バイパス通路５１を開くと共に第２バイパス通路５２を閉じている。次いで、前記圧力差が第１の所定値Ｐ１以上になると、同図（Ｂ）に示すように、高圧となった冷媒の静圧により、インナーチューブ２３は圧縮スプリング２４の弾発力に抗して冷媒流れ方向の下流側に向けて前進移動し、第１と第２のバイパス通路５１、５２の両者を閉じている。そして、前記圧力差が第１の所定値Ｐ１よりも大きい第２の所定値Ｐ２以上になると、同図（Ｃ）に示すように、さらに高圧となった冷媒の静圧により、インナーチューブ２３は圧縮スプリング２４の弾発力に抗して下流側にさらに前進移動して第１バイパス通路５１を閉じると共に第２バイパス通路５２を開くように作動する。第１と第２の所定値Ｐ１、Ｐ２の変更は、調整ねじ４１の固定位置を変えることによりなされる。
【００３４】
詳述すると、インナーチューブ２３による第１、第２バイパス通路５１、５２の開閉は、インナーチューブ２３に作用する三つの力、つまり高圧回路圧力と、圧縮スプリング２４の弾発力と、低圧回路圧力によって決まる収容室４６内の圧力とのバランスによってなされる。
【００３５】
本実施形態では、高圧回路圧力と低圧回路圧力との圧力差が第１の所定値Ｐ１以上になると、インナーチューブ２３が圧縮スプリング２４の弾発力に抗して前進移動して第１バイパス通路５１を閉じるように、圧縮スプリング２４の弾発力の値を設定してある。ここで、コンデンサ１２における冷媒の凝縮圧力とは、コンプレッサ１１の能力による循環冷媒流量とコンデンサ１２での熱負荷とによって決まるものであり、エバポレータ１４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１４での熱負荷とによって決まるものであり、前記第１の所定値Ｐ１とは、エンジンがアイドリング状態で自動車用冷房装置１０を作動させたときに生じる圧力差を意味している。
【００３６】
第１オリフィス３１の開口面積（オリフィス径ａ）は第２オリフィス３２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、低中速走行時）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１４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。一例を挙げると、第１オリフィス３１のオリフィス径ａはφ１．６ｍｍに設定され、第２オリフィス３２のオリフィス径ｂはφ１．３ｍｍに設定されている。
【００３７】
また、圧縮スプリング２４の弾発力は、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、入口圧力が１７．０ｋｇ／ｃｍ２（第１の所定値Ｐ１）に達すると、インナーチューブ２３が前進移動して第１バイパス通路５１を閉じ、この状態から入口圧力が１４．０ｋｇ／ｃｍ２以下に下降すると、インナーチューブ２３が後退移動して第１バイパス通路５１を開くように設定してある。これらの圧力差の下では、第２バイパス通路５２は閉じられたままである。入口圧力がさらに大きくなり２０．０ｋｇ／ｃｍ２（第２の所定値Ｐ２）以上に上昇すると、インナーチューブ２３がさらに前進移動して第２バイパス通路５２を開くように、圧縮スプリング２４の弾発力を設定してある。この圧力の下では、第１バイパス通路５１は閉じられたままである。
【００３８】
入口圧力が１７．０ｋｇ／ｃｍ２（第１の所定値Ｐ１）に達したときには、主として第２オリフィス３２（オリフィス径φ１．３ｍｍ）が機能し、１７．０ｋｇ／ｃｍ２（第１の所定値Ｐ１）に達するまで、２０．０ｋｇ／ｃｍ２（第２の所定値Ｐ２）以上のとき、および、１４．０ｋｇ／ｃｍ２以下に下降したときには、主として第１オリフィス３１（オリフィス径φ１．６ｍｍ）が機能する。
【００３９】
第１、第２バイパス通路５１、５２は、第１オリフィス３１によって減圧・膨張した冷媒を圧力を略維持したままエバポレータ１４に導くための抜け穴ないし逃げ穴的な機能を果たすものであるため、第１オリフィス３１から流出した冷媒がさらに減圧されないような開口面積を有することが好ましい。具体的には、各バイパス通路５１、５２の開口面積が第１オリフィス３１の開口面積以上となることが好ましい。
【００４０】
次に、本実施形態の作用を説明する。
まず、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概説する。
図中実線で示す冷房サイクルは、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１１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１２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２０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１４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１１に帰還する。このとき、エンジンによって駆動されるコンプレッサ１１の回転数が高いため、冷媒の圧送・吸引量（循環冷媒流量）は多く、吸入圧は低くなる。また、コンデンサ１２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。
【００４１】
一方、図中破線ａ→ｂ→ｃ→ｄで示す冷房サイクルは、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１１の回転数が低いため、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１２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。したがって、アイドリング時における高圧回路圧力と低圧回路圧力との圧力差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。前述した第１の所定値Ｐ１は、このΔＰ２に相当するものである。
【００４２】
《通常走行時（低中速走行）》
通常走行時（低中速走行）では、高圧回路と低圧回路との圧力差が第１の所定値Ｐ１以下であるため、図１（Ａ）に示すように、インナーチューブ２３は圧縮スプリング２４の弾発力により後退限位置に保持され、第１バイパス通路５１を開くと共に第２バイパス通路５２を閉じている。つまり、収容室４６内の冷媒圧力と圧縮スプリング２４の弾発力との合成力による後方向への力の方が、高圧回路中の冷媒の静圧によってインナーチューブ２３に作用する前方向への力よりも大きい状態となっている。
【００４３】
したがって、オリフィス部２０に圧送されてきた冷媒の大部分は、インナーチューブ２３の第１オリフィス３１および第１バイパス通路５１を通って低圧回路に噴出されて減圧・膨張され、前記冷媒の一部は、第２オリフィス３２を通って低圧回路に噴出されて減圧・膨張される。第１バイパス通路５１の開口面積は第１オリフィス３１の開口面積以上であるため、この場合には、主として、第１オリフィス３１（オリフィス径φ１．６ｍｍ）が作用している。そして、噴出された冷媒は、冷媒配管２１を通ってエバポレータ１４に送られ、空気と熱交換を行って該空気を冷却する。
【００４４】
このように、通常走行時には、第１バイパス通路５１を開いた状態でオリフィス径が大きい第１オリフィス３１によって絞り膨張が行われるので、エバポレータ１４に達する冷媒流量が多くなり、所定の冷房性能を発揮することができる。
【００４５】
《アイドリング状態》
渋滞中やエンジン暖機時などのアイドリング状態の場合には、上記の原理により高圧回路と低圧回路との圧力差が第１の所定値Ｐ１以上になるため、高圧となった冷媒の静圧によってインナーチューブ２３に作用する前方向への力の方が、収容室４６内の冷媒圧力と圧縮スプリング２４の弾発力との合成力による後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２３は前進移動し、第１と第２のバイパス通路５１、５２の両者を閉じる。
【００４６】
したがって、オリフィス部２０に圧送されてきた冷媒は、インナーチューブ２３の第１オリフィス３１を通過して第１段目の絞り膨張が行われ、次いで第２オリフィス３２を通過して第２段目の絞り膨張が行われた後に低圧回路に噴出される。第２オリフィス３２の内径ｂが第１オリフィス３１の内径ａよりも小さいため、第１オリフィス３１で減圧・膨張された冷媒は絞り度が大きい第２オリフィス３２でさらに減圧・膨張されて噴出される。この場合には、結果的に見て、主として第２オリフィス３２（オリフィス径φ１．３ｍｍ）が作用している。そして、噴出された冷媒は、冷媒配管２１を通ってエバポレータ１４に送られ、空気と熱交換を行って該空気を冷却する。
【００４７】
このように、アイドリング時には、第１、第２バイパス通路５１、５２の両者を閉じて第１オリフィス３１からの冷媒をすべてオリフィス径が小さい第２オリフィス３２に導いて絞り膨張をさらに行うため、エバポレータ１４内の冷媒の圧力が低くなる。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して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。
【００４８】
《高速走行時》
高速走行時の場合には、コンデンサ１２に多量の風が当たるので十分な能力を発揮するものの、通常走行時に比べて冷媒循環量が多くなるため、高圧回路圧力が徐々に上昇する。そして、高圧回路と低圧回路との圧力差が第１の所定値Ｐ１以上となると、前述したように、インナーチューブ２３が前進移動して第１と第２のバイパス通路５１、５２の両者が閉じられるので、高圧回路圧力つまりコンプレッサ吐出冷媒圧力がさらに上昇したり、コンプレッサ吐出冷媒温度がさらに上昇したりし、このままの状態が継続すると、サーマルスイッチやプレッシャスイッチが作動してコンプレッサが停止し、冷房状態を維持することができなくなる。
【００４９】
しかしながら、本実施形態では、高速走行時のように高圧回路と低圧回路との圧力差が第１の所定値Ｐ１よりも高い第２の所定値Ｐ２以上になると、図１（Ｃ）に示すように、インナーチューブ２３がさらに前進移動して、第２バイパス通路５２を開くことになる。
【００５０】
したがって、オリフィス部２０に圧送されてきた冷媒の大部分は、インナーチューブ２３の第１オリフィス３１および第２バイパス通路５２を通って低圧回路に流下し、前記冷媒の一部は、第２オリフィス３２を通って低圧回路に流下する。第２バイパス通路５２の開口面積は第１バイパス通路５１と同様に第１オリフィス３１の開口面積以上であるため、この場合には、主として、第１オリフィス３１（オリフィス径φ１．６ｍｍ）が作用することになる。
【００５１】
このように、高速走行時には、第２バイパス通路５２を開いた状態でオリフィス径が大きい第１オリフィス３１によって絞り膨張が行われるので、エバポレータ１４に達する冷媒流量が多くなり、コンプレッサ吐出冷媒温度が下がる。また、オリフィスの圧力損失が減ることでコンプレッサ吐出冷媒圧力も下がる。これより、サーマルスイッチやプレッシャスイッチが作動せず、コンプレッサが停止することがなくなり、もって、自動車用冷房装置の信頼性は損なわれない。
【００５２】
なお、このとき、冷媒流量の増加によりオリフィス出口圧力は若干上昇する傾向となるが、エバポレータ出口におけるスーパーヒートを低下させることで冷房性能は向上する。
【００５３】
このように本実施形態の自動車用冷房装置では、インナーチューブ２３を３段階に作動させて高圧力時における圧力開放機構を設けてあるので、通常運転時およびアイドリング時のみならず、オリフィス部２０の入口圧力がアイドリング時よりも高圧となる高速運転時などの場合においても、コンプレッサが停止せず、自動車用冷房装置の信頼性を維持できる。また、コンプレッサが停止しないので所望の冷房状態を維持することが可能となる。
【００５４】
【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、圧力差とばね荷重とでインナーチューブを３段階に移動させるようにしたので、通常運転時およびアイドリング時のみならず、オリフィス部の入口圧力がアイドリング時よりも高圧となる高速運転時などの場合においても、コンプレッサが停止することを防止して信頼性を高めることが可能となる。
【００５５】
また、請求項２に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。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）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断面図であり、（Ａ）は通常走行時（低中速走行）を、（Ｂ）はアイドリング時を、（Ｃ）は高速走行時をそれぞれ示す断面図である。
【図２】 同オリフィス部のアウターチューブおよびインナーチューブを分解した状態で示す斜視図である。
【図３】 同オリフィス部の作動特性図である。
【図４】 冷房サイクルをモリエル線図上に表した図である。
【図５】 オリフィス部を有する自動車用冷房装置の冷房サイクルを示す構成図である。
【符号の説明】
１２…コンデンサ
１４…エバポレータ
２０…オリフィス部
２１…冷媒配管
２２…アウターチューブ
２３…インナーチューブ
２４…圧縮スプリング（弾性手段）
３１…第１オリフィス
３２…第２オリフィス
４０…ねじ部
４１…調整ねじ
４６…収容室
５１…第１バイパス通路
５２…第２バイパス通路

Claims (2)

1. 冷房サイクルの高圧回路から流下した冷媒を絞り膨張させて低圧回路のエバポレータ（１４）に流下させるオリフィス部（２０）を有する自動車用冷房装置において、
   前記オリフィス部（２０）は、
   冷媒配管（２１）内に固定されるアウターチューブ（２２）と、
   当該アウターチューブ（２２）内に冷媒流れ方向に沿って摺動自在に収容されるインナーチューブ（２３）と、
   前記アウターチューブ（２２）と前記インナーチューブ（２３）との間に配置されると共に前記インナーチューブ（２３）を冷媒流れ方向の上流側に向けて移動させる方向の弾発力を付勢する弾性手段（２４）と、を有し、
   前記インナーチューブ（２３）は、
   前記高圧回路に連通し当該高圧回路から流下した冷媒の絞り膨張を行う第１オリフィス（３１）と、
   前記第１オリフィス（３１）と前記低圧回路とを連通し前記第１オリフィス（３１）から流下した冷媒の絞り膨張を行うと共に前記第１オリフィス（３１）よりも小さい開口断面積を有する第２オリフィス（３２）と、を有し、
   前記アウターチューブ（２２）は、
   前記インナーチューブ（２３）の摺動部を摺動自在に保持する収容室（４６）を有し、
   前記インナーチューブ（２３）および前記アウターチューブ（２２）の共働により、前記第２オリフィス（３２）をバイパスして前記第１オリフィス（３１）と前記低圧回路とを連通する第１バイパス通路（５１）と、前記第１バイパス通路（５１）よりも冷媒流れ方向の下流側に位置して前記第２オリフィス（３２）をバイパスして前記第１オリフィス（３１）と前記低圧回路とを連通する第２バイパス通路（５２）と、が形成されるように構成してなり、
   前記インナーチューブ（２３）は、
   前記高圧回路と前記低圧回路との圧力差が第１の所定値（Ｐ１）になるまでは、前記弾性手段（２４）の前記弾発力により、前記第１バイパス通路（５１）を開くと共に第２バイパス通路（５２）を閉じ、
   前記第１の所定値（Ｐ１）以上になると、前記弾性手段（２４）の前記弾発力に抗して冷媒流れ方向の下流側に移動して前記第１と第２のバイパス通路（５１、５２）の両者を閉じ、
   前記圧力差が前記第１の所定値（Ｐ１）よりも大きい第２の所定値（Ｐ２）以上になると、前記弾性手段（２４）の前記弾発力に抗して下流側にさらに移動して前記第２バイパス通路（５２）を開くように作動することを特徴とする自動車用冷房装置。
2. 前記インナーチューブ（２３）の高圧側端部にねじ部（４０）を形成し、当該ねじ部（４０）に取り付けた調整ねじ（４１）の固定位置を変えることにより、前記第１と第２の所定値（Ｐ１、Ｐ２）を変更可能としたことを特徴とする請求項１に記載の自動車用冷房装置。

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