JP3983896B2 - 自動車用空気調和装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷媒が凝縮する際に発生する凝縮熱を利用して車室内の暖房を行うヒートポンプ式の自動車用空気調和装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
走行駆動源が電気モータである電気自動車は、高温のエンジン冷却水が利用できるガソリンエンジン車と比べて、暖房用の熱源となる熱エネルギーが小さい。また、ガソリンエンジン車においても、エンジン冷却水を暖房に利用するまでには、エンジン始動後所定の時間を要する。
【０００３】
そこで、従来、自動車用空気調和装置として、例えば図２１および図２２に示すように、暖房、冷房ともに冷媒を用いたサイクル運転、いわゆるヒートポンプサイクルの運転を行うことによって車室内の暖房を行うようにしたエアコンシステムが開発されている。
【０００４】
この自動車用空気調和装置では、取り入れた空気を車室内に向かって送るためのダクト内に、上流側から順にエバポレータ５７とサブコンデンサ５６とを配設し、ダクト外に、冷房運転時に働くメインコンデンサ５２を配設して構成されている。
【０００５】
そして、暖房運転時には、図２１に示すように、コンプレッサ５１から吐出された冷媒は、メインコンデンサ５２を迂回して、バイパス通路５３を通り、四方弁５４を介して、コンプレッサ５１→サブコンデンサ５６→オリフィスチューブ５５→エバポレータ５７→アキュームレータ５８→コンプレッサ５１という経路で流れる。これにより、コンプレッサ５１から吐出されたガス冷媒はサブコンデンサ５６で凝縮液化されて放熱を行うため、エバポレータ５７で除湿された空気は加熱されて車室内に吹き出されることになり、車室内の暖房が行われる。
【０００６】
一方、冷房運転時には、図２２に示すように、コンプレッサ５１から吐出された冷媒は、バイパス通路５３を経ないで、メインコンデンサ５２を通り、四方弁５４を介して、コンプレッサ５１→メインコンデンサ５２→オリフィスチューブ５５→サブコンデンサ５６→エバポレータ５７→アキュームレータ５８→コンプレッサ５１という経路で流れる。これにより、コンプレッサ５１から吐出されたガス冷媒は、メインコンデンサ５２で凝縮されて高圧の液体冷媒となった後、オリフィスチューブ５５で絞り作用が行われて、低圧の気化し易い冷媒とされる。このため、図示の装置では、サブコンデンサ５６とエバポレータ５７とが吸熱器として使用され、これらエバポレータ５７およびサブコンデンサ５６の双方で効率良く冷却、除湿された空気が車室内に吹き出されることになり、車室内の冷房が行われる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の自動車用空気調和装置にあっては、高圧の液体冷媒を低圧の気化し易い冷媒へと絞るために、オリフィスチューブ５５を使用しているので、冷凍サイクル内を循環する冷媒の流量を制御することができないという問題があった。
【０００８】
したがって、熱交換器の性能を最大限に引き出すことができない上、サイクルを安定させることが必ずしも容易ではなかった。すなわち、オリフィスチューブ５５を使用した場合には、冷媒流量が一定となり、熱負荷の大きいときは、エバポレータの出口に達するまでに冷媒は完全に蒸発してしまって、エバポレータの働きは小さくなり、熱負荷が小さいときは、エバポレータの出口でも冷媒の蒸発は完了せず、液体のままでコンプレッサに吸い込まれる虞れがある。
【０００９】
一方、図２１および図２２に示す従来の自動車用空気調和装置では、暖房運転時と冷房運転時とでオリフィスチューブにおける冷媒の流れが逆となるために、この逆流しのできるオリフィスチューブを使用せざるを得ず、したがって、オリフィスチューブに代えて、逆流しのできない、冷媒流量の調整が可能な膨脹弁を使用することはできなかった。
【００１０】
本発明は、このような従来技術の有する問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、車室内コンデンサを暖房時には放熱器として冷房時には吸熱器として用いつつ、膨脹弁を使用することにより冷媒流量の調整を可能とした自動車用空気調和装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、冷凍サイクルを構成するコンプレッサ、車室外コンデンサ、車室内コンデンサ、および車室内エバポレータを備えるとともに、前記コンプレッサから吐出された冷媒を前記車室外コンデンサを迂回して流すためのバイパス通路を有し、前記コンプレッサから吐出される冷媒を、暖房運転時には、前記バイパス通路を経て直接前記車室内コンデンサへ導入し、冷房運転時には、前記バイパス通路を経ることなく前記車室外コンデンサへ導入するようにした自動車用空気調和装置において、高圧の液体冷媒を低圧の液体冷媒にすると共に、前記コンプレッサに入る冷媒の温度および圧力に応じて、循環する冷媒の流量を調整し得る膨脹弁と、前記バイパス通路若しくは前記車室外コンデンサを経て送られる冷媒の流路を切り替えるための流路切替手段と、を有し、前記流路切替手段により、暖房運転時には、前記車室内コンデンサ、前記膨脹弁、前記車室内エバポレータの順序で冷媒を流し、冷房運転時には、前記膨脹弁、前記車室内エバポレータ、前記車室内コンデンサの順序で冷媒を流すようにしたことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、上記請求項１に記載の自動車用空気調和装置において、前記車室内コンデンサ内を流れる冷媒の流れ方向を、暖房運転時と冷房運転時とで逆にしたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、上記請求項１または請求項２に記載の自動車用空気調和装置において、前記流路切替手段は、流体が流出入する６本のパイプがそれぞれ接続される円筒状の本体ボディと、該本体ボディの内面に摺接する離間した一対の円板状バルブ、該一対の円板状バルブを連結する板状のスライドメンバ、および該スライドメンバに取り付けられ前記各パイプの相互の連通状態を切り替える接続流路が形成された流路切替用スライドバルブを備え、前記本体ボディの内部で軸方向に移動可能なスライド部と、前記本体ボディの内部に固着されると共に前記各パイプと連通する弁口がそれぞれ形成され、前記流路切替用スライドバルブが表面に沿って摺動するバルブシートと、少なくとも前記本体ボディの両側に接続され前記スライド部の両側の空間とそれぞれ連通する均圧管と、該各均圧管の連通状態を制御するパイロットバルブと、を有する流路切替弁であることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、上記請求項３に記載の自動車用空気調和装置において、前記流路切替弁における前記流路切替用スライドバルブが摺動する前記バルブシートの表面が凹状に形成されると共に、前記弁口の少なくとも外側開口形状の周方向寸法が軸方向寸法より大きく設定されることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
（実施形態１）
図１（Ａ）は、本発明の実施形態１である自動車用空気調和装置の暖房時の冷媒の流れを実線で示した概略構成図、図１（Ｂ）は、同要部拡大図、図２（Ａ）は、同自動車用空気調和装置の冷房時の冷媒の流れを実線で示した概略構成図、図２（Ｂ）は、同要部拡大図である。
【００１６】
この自動車用空気調和装置は、ブロア装置により取り入れた空気（内気または外気）を車室内に向かって送るためのダクトを有し（いずれも図示せず）、熱交換器として、ダクト内には、空気が流れる上流側から順に、車室内エバポレータとしてのエバポレータ５７と、車室内コンデンサとしてのサブコンデンサ５６とが配設され、ダクト外には、冷房運転時に働く車室外コンデンサとしてのメインコンデンサ５２が配設されている。ダクトの一端には、内気および／または外気を取り入れるための吸込口が設けられ、他端には、車室内各部に空気を吹き出す各吹出口がそれぞれ設けられている（いずれも図示せず）。
【００１７】
この装置の冷凍サイクルは、コンプレッサ５１、メインコンデンサ５２、サブコンデンサ５６、膨張弁６１、エバポレータ５７、およびアキュームレータ５８を冷媒配管で接続し、その中に冷媒を封入して構成されている。また、アキュームレータ５８へ向かう冷媒配管には、感温筒および均圧管６２が設けられており、エバポレータ５７の出口部で丁度冷媒の蒸発が完了するように、気体となった冷媒ガスの温度、圧力を感知し、運転条件に応じてサイクル内を循環する冷媒の流量を弁開度により調整するようになっている。
【００１８】
また、コンプレッサ５１から吐出された冷媒をメインコンデンサ５２を迂回して流すためのバイパス通路５３が設けられており、これにより、暖房運転時と冷房運転時とで、機能させるコンデンサ５２，５６を切り替えることができる。また、メインコンデンサ５２の背面には、これに熱交換用の空気を供給するための図示しないコンデンサファン装置が配設されている。なお、図中符号５９は、主にメインコンデンサ５に滞留しているいわゆる寝込み冷媒をコンプレッサ５１の吸入側に戻すための冷媒回収路を示す。
【００１９】
本実施形態では、バイパス通路５３若しくはメインコンデンサ５２を経て送られる冷媒の流路を切り替えるための流路切替手段６０が設けられている。すなわち、流路切替手段６０は、図示のように、メインコンデンサ５２の下流側であって、バイパス通路５３との合流点の更に下流側に配置される。
【００２０】
流路切替手段６０としては、流体が流出入する６本のパイプ１７〜２２の流路の切り替えが可能な六方弁が使用される。上流側からの冷媒配管は、流路切替手段６０のパイプ１７に接続されている。また、パイプ１８は膨脹弁６１を介してエバポレータ５７の入口に、パイプ１９はサブコンデンサ５６の出口に、パイプ２０はアキュームレータ５８を介してコンプレッサ５１に、パイプ２１はエバポレータ５７の出口に、パイプ２２はサブコンデンサ５６の入口に接続される。
【００２１】
したがって、この流路切替手段６０により、暖房運転時には、図１（Ｂ）に示すように、サブコンデンサ５６、膨脹弁６１、エバポレータ５７の順序で冷媒を流し、冷房運転時には、図２（Ｂ）に示すように、膨脹弁６１、エバポレータ５７、サブコンデンサ５６の順序で冷媒を流すことが可能とされている。
【００２２】
図３は、流路切替手段６０の概略構成図、図４は、図３のＸ−Ｘ線に沿う断面図、図５は、流路切替用スライドバルブ１２とバルブシート２とを示す概略斜視図である。
【００２３】
図示する流路切替手段６０は、バルブ本体２４とパイロットバルブ３とが、３本の均圧管１４，１５，１６により接続されて構成されている。
【００２４】
バルブ本体２４は、円筒状の本体ボディ１を有しており、この本体ボディ１には、流体が流入する１本のパイプ１７と、流体が流出入する５本のパイプ１８〜２２との合計６本のパイプが接続されている。
【００２５】
バルブ本体２４の本体ボディ１の内部には、本体ボディ１の内面に固着されるバルブシート２と、軸方向に移動可能なスライド部２３とが収容される。スライド部２３は、本体ボディ１の内面に摺接する離間した一対の円板状バルブ１１、これら一対の円板状バルブ１１を連結する板状のスライドメンバ１０、およびスライドメンバ１０に取り付けられ各パイプ１８〜２２の相互の連通状態を切り替える接続流路１２ａが形成された流路切替用スライドバルブ１２を備えている。バルブシート２には、各パイプ１８〜２２と連通する弁口２ａがそれぞれ形成されており、この表面２ｂ上を流路切替用スライドバルブ１２の摺動面１２ｂが摺動するようになっている。なお、図中符号１３は、バルブスプリングを示し、その弾発力によって、流路切替用スライドバルブ１２をバルブシート２側に付勢している。
【００２６】
一方、パイロットバルブ３は、ボディ５を有している。このボディ５の内部には、第１スプリング７と第２スプリング９とが収容されており、これらスプリング７，９の間にブランジャーニードル６とニードル８とが接触可能に配置されている。なお、第１スプリング７のばね定数は、第２スプリング９のそれよりも大きく設定されている。ブランジャーニードル６の周囲には電磁コイル４が配置されており、電磁コイル４のオン・オフによりブランジャーニードル６を軸方向に移動させる。
【００２７】
ボディ５には、均圧管１４，１５，１６の一端が接続されており、ブランジャーニードル６およびニードル８の軸方向の移動により、均圧管１４と１５若しくは均圧管１５と１６が連通状態とされる。また、均圧管１４の他端は本体ボディ１の図中左側の空間２５と連通され、均圧管１６の他端は本体ボディ１の図中右側の空間２６と連通される。一方、均圧管１５は、パイプ１７〜２２の中で常に低圧となるパイプ、例えば図１の場合はパイプ２０に連通される。
【００２８】
そして、パイロットバルブ３により、各均圧管１４〜１５の連通状態が制御されることによって、バルブ本体２４の一対の円板状バルブ１１の左右の空間２５，２６に圧力差が生じて、スライド部２３が軸方向に駆動される構成となっている。同時に移動させられる流路切替用スライドバルブ１２の位置により、各パイプ１８〜２２の相互の連通状態が変化させられ、冷媒の流れを切り替えることができる。
【００２９】
図６は、通電オフ時のパイロットバルブの作動状態を示す拡大断面図、図７は、通電オン時のパイロットバルブの作動状態を示す拡大断面図、図８は、通電オン時の流路切替手段の作動状態を示す断面図である。なお、図３に示す流路切替手段の概略構成図では、通電オン時の流路切替手段の作動状態を表している。
【００３０】
図６に示すように、電磁コイル４に通電していない状態では、パイロットバルブ３のブランジャーニードル６は、第１スプリング７により図中左方へ移動する。そして、ブランジャーニードル６はニードル８と接触するが、第１スプリング７は第２スプリング９よりばね定数が大きく設定されているので、ブランジャーニードル６は、可動範囲中の最も左側へ移動する。すると、３本の均圧管１４，１５，１６の挿入孔５ａ，５ｂ，５ｃのうちの挿入孔５ｃはブランジャーニードル６によって閉塞され、挿入孔５ａ，５ｂは開放されて連通する。
【００３１】
この状態で、図３に示されるパイプ１７に高圧冷媒を流すと、本体ボディ１内に高圧冷媒が充満する。パイプ１８〜２２には、流路切替用スライドバルブ１２の位置に応じて、その冷媒が直接、又はサブコンデンサ５６やエバポレータ５７等の接続相手の部品を介して圧力が変動された後に、流れる。
【００３２】
ここで、図３において、右側の円板状バルブ１１の右側の空間２６は、均圧管１４のパイロットバルブ３への挿入孔５ｃが閉塞され、かつ本体ボディ１内は高圧となっているため右側の円板状バルブ１１の通孔１１ａから高圧冷媒が流入することにより、高圧になる。一方、均圧管１５は、インアウトパイプ１８〜２２のうち常に低圧となるパイプ２０に接続されており、左側の円板状バルブ１１の左側の空間２５内に通孔１１ａから流入した高圧冷媒は、均圧管１４，１５を通って低圧のパイプ２０に流れ、空間２５内の圧力が低下する。したがって、スライド部２３は図中左側に移動させられ、同時に流路切替用スライドバルブ１２が左端に位置される。これにより、各パイプ１８〜２２の相互の連通状態が決定され、冷媒の流れは図３のようになる。
【００３３】
これに対し、図７に示すように、電磁コイル４に通電すると、その磁力によりブランジャーニードル６は右側へ移動する。これに伴って、ニードル８も第２スプリング９に押されて右側へ移動する。すると、挿入孔５ａはニードル８によって閉塞され、挿入孔５ｂ，５ｃは開放されて連通する。
【００３４】
こうして図８において、左側の円板状バルブ１１の左側の空間２５は、パイロットバルブ３の挿入孔５ａが閉塞され、かつ左側の円板状バルブ１１の通孔１１ａから高圧冷媒が流入することにより、高圧になる。一方、右側の円板状バルブ１１の右側の空間２６は、その中の冷媒が均圧管１６から流出することにより、低圧になる。したがって、スライド部２３は図中右側に移動させられ、同時に流路切替用スライドバルブ１２が右端に位置される。これにより、各パイプ１８〜２２の相互の連通状態が決定され、冷媒の流れは図８のようになる。
【００３５】
このように流路切替手段６０を使用すれば、一つの切替弁で多数の流路の切り替えが可能となり、製品コストが低減されると共に装置の小型化を図ることができる。
【００３６】
図９は、流路切替手段６０の変形例を示す図２に対応する断面図、図１０は、同変形例の流路切替用スライドバルブとバルブシートとを示す概略斜視図、図１１は、スライドメンバの部分平面図、図１２は、図１１のＹ−Ｙ線に沿う断面図、図１３は、流路切替手段を用いた相手部品との接続例を示す図である。
【００３７】
この流路切替手段６０の変形例では、流路切替用スライドバルブ１２が摺動するバルブシート２の表面２ｂが凹状に形成されると共に、弁口２ａの少なくとも外側開口形状２７の周方向寸法が軸方向寸法より大きく設定されている点で相違している。また、スライドメンバ１０は、本体ボディ１の内面に摺接され、複数の貫通孔１０ａが形成される点でも相違している。但し、その他の点においては上記と同様であるため、図３〜図５に示した部材と共通する機能を有する部材には同一の符号を付して、その説明を一部省略する。
【００３８】
この変形例によれば、図示のように、バルブシート２は、前述したものよりも大きくされてボディ１内面のより大きい角度範囲で接触し、弁口２ａの外側開口形状２７の周方向寸法が軸方向寸法より大きくされているので、パイプ１８〜２２の取付角度を振って自由度を持たせることができる。したがって、図１３に示すように、熱交換器２８，２９等の相手部品を含めたレイアウトによっては、パイプに曲げを加えて接続する必要がなく、流路切替手段に接続されるパイプ長さを短縮することができ、よりコンパクトな設計が可能となる。なお、接続用パイプを廃止して直付けする構成とすることも可能である。
【００３９】
しかも、バルブシート２の表面２ｂが凹状に形成されているので、スライドメンバ１０をより本体ボディ１の中心寄りに配置させることができ、スライド部２３が圧力差により駆動されるときに付加される力による曲げを極力回避することが可能となってスライド動作が安定する。また、流路切替用スライドバルブ１２がバルブシート２の凹状の表面２ｂの中央で安定的に位置され、図９中左右方向の動きが抑制されるので、シール性が向上する。なお、バルブシート２の表面２ｂは図９に示す断面略Ｖ字状に限られるものではなく、例えば断面略円弧状に形成してもよい。
【００４０】
さらに、スライドメンバ１０は、幅方向に大きくされて剛性が増すと共に、本体ボディ１の内面に摺接されるので、流体の圧力により流路切替用スライドバルブ１２に図中上方向の力が加えられてスライドメンバ１０が撓むことを、本体ボディ１で受けて効果的に防止することができる。したがって、流路切替用スライドバルブ１２の上方移動が抑制され、流路切替用スライドバルブ１２がバルブシート２から離れて流体をシールできなくなる事態を防止することができる。
【００４１】
また、図１１に示すように、スライドメンバ１０には複数の貫通孔１０ａが形成されているので、スライドメンバ１０の大型化で流体の流れの抵抗が上昇することを防止することができる。さらに、図１２に示すように、貫通孔１０ａにバーリング加工を施すようにすれば、貫通孔１０ａの形成による強度低下を防止することができるので好ましい。なお、このような本体ボディ１の内面に摺接され複数の貫通孔１０ａが形成されるスライドメンバ１０を、前述した図４に示すものに使用することができることは勿論である。
【００４２】
図１４は、バルブシートの弁口の内側開口形状を流路切替用スライドバルブの接続流路の開口形状と共に示す平面図であり、（Ａ）は図９，１０に示す開口形状のさらなる変形例を、（Ｂ）は図４，５および図９，１０に示す開口形状（図９，１０に示す開口形状の場合は投影図）を表す。なお、流路切替用スライドバルブの接続流路の開口形状は２点鎖線で示してある。
【００４３】
図１４（Ａ）を参照すれば、流路切替用スライドバルブ１２の接続流路１２ａの開口形状３２は、軸方向に沿う長穴３２ａの両端に周方向に沿う長穴３２ｂが形成される略Ｉ字状を呈しており、バルブシート２の弁口２ａの内側開口形状３１は、上記周方向に沿う長穴３２ｂと略一致するように形成されている。
【００４４】
ここで、流体圧力により、流路切替用スライドバルブ１２はバルブシート２に対して揚力を受けるが、この揚力を受ける領域は、図１４に示されるバルブシート２の弁口２ａの内側開口形状３１の内部領域と、流路切替用スライドバルブ１２の接続流路１２ａの開口形状３２の内部領域との和集合領域である。
【００４５】
したがって、図１４（Ａ）に示す開口形状によれば、図１４（Ｂ）に示す開口形状の場合よりも、流体圧力による流路切替用スライドバルブ１２のバルブシート２に対する揚力が増加する。これにより、流路切替用スライドバルブ１２のスライド移動時の摩擦が減り、よりスムーズな駆動が可能となる。また、バルブシート２の弁口２ａの内側開口形状３１が周方向に沿う長穴となるので外側開口形状２７に近付き、パイプ１８〜２２を角度を振って取り付ける場合に、流路抵抗や作業性の観点から有利である。なお、図１４（Ａ）に示すような開口形状ではなく、単に開口形状を全体的に大型化して揚力を増加させることも考えられるが、流路切替手段全体が大型化してしまうことになるのであまり好ましくない。
【００４６】
次に、本実施形態の作用について説明する。
図１（Ａ）に示すように、暖房運転時には、コンプレッサ５１により吐出された高温高圧のガス冷媒は、メインコンデンサ５２を迂回して、バイパス通路５３を通り、流路切替手段６０へ流れる。なお、図中において、太い実線は高圧冷媒の流れ、細い実線は低圧冷媒の流れ、破線は冷媒の流れのない経路を示している（図１、図２、図１５〜図２２において同じ）。
【００４７】
このとき、スライド部２３は、図１，３に示すように、左端位置にスライド移動される。したがって、冷媒は、流路切替手段６０のパイプ１７からパイプ２２を経て、サブコンデンサ５６に流入し、そこで放熱することで液化した後、流路切替手段６０のパイプ１９からパイプ１８へ流れる。そして、パイプ１８からの冷媒は、膨脹弁６１を通ることによって絞り作用により、高圧の液体冷媒から低温低圧の気化し易い冷媒に変化した後、エバポレータ５７に流入する。エバポレータ５７において吸熱し気化した冷媒は、流路切替手段６０のパイプ２１からパイプ２０、およびアキュームレータ５８を経て、コンプレッサ５１に戻る。
【００４８】
したがって、図示しないダクトを通過する空気は、エバポレータ５７で除湿されてから、サブコンデンサ５６にて加熱されて、車室内に吹き出されることになり、車室内の暖房が行われることになる。なお、メインコンデンサ５２内に寝込んでいる冷媒は、冷媒回収路５９を通って回収される。
【００４９】
図２（Ａ）に示すように、冷房運転時には、コンプレッサ５１により吐出された高温高圧のガス冷媒は、バイパス通路５３を経ないで、メインコンデンサ５２に流入し、そこで放熱することで液化した後、流路切替手段６０へ流れる。
【００５０】
このとき、スライド部２３は、図２，８に示すように、右端位置にスライド移動される。したがって、冷媒は、流路切替手段６０のパイプ１８を経て、膨脹弁６１を通ることによって絞り作用により、高圧の液体冷媒から低温低圧の気化し易い冷媒に変化した後、エバポレータ５７に流入する。エバポレータ５７において吸熱し気化した冷媒は、流路切替手段６０のパイプ２１からパイプ２２を経て、サブコンデンサ５６に流入し、さらに吸熱して気化する。サブコンデンサ５６を出た冷媒は流路切替手段６０のパイプ１９からパイプ２０を通り、アキュームレータ５８を経てガス冷媒のみがコンプレッサ５１に戻る。
【００５１】
したがって、図示しないダクトを通過する空気は、エバポレータ５７およびサブコンデンサ５６の双方で効率良く冷却されて、車室内に吹き出されることになり、車室内の冷房が行われる。
【００５２】
ここで、膨脹弁６１を使用し、その感温筒および均圧管６２を、図示のようにアキュームレータ５８に向かう経路に設けたので、アキュームレータ５８を経てコンプレッサ５１に入る冷媒の温度、圧力を感知して、常に適切な弁開度を得ることができ、暖房時および冷房時の双方において、吸熱器として使用する熱交換器の個数（容積）が変化しても、熱交換器の能力を最大限に引き出すことが可能となり、しかもサイクルの安定化も図られる。
【００５３】
さらに、図２１，２２に示す従来の装置と比較して、冷房時には、暖房時と異なり、先に、吸熱器専用の熱交換器であるエバポレータ５７に冷媒を通すことができるため、冷房性能の一層の向上、および冷却後の空気温度の均一化を実現することができる。
【００５４】
（実施形態２）
図１５（Ａ）は、本発明の実施形態２である自動車用空気調和装置の暖房時の冷媒の流れを実線で示した概略構成図、図１５（Ｂ）は、同要部拡大図、図１６（Ａ）は、同自動車用空気調和装置の冷房時の冷媒の流れを実線で示した概略構成図、図１６（Ｂ）は、同要部拡大図であり、図１および図２に示された部材と共通する部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５５】
この実施形態では、流路切替手段６０への経路の接続の仕方を変えることにより、冷房時と暖房時とでサブコンデンサ５６における冷媒の流れ方向のみを逆にした点で、上記実施形態１と相違している。具体的には、パイプ１８は膨脹弁６１を介してエバポレータ５７の入口に、パイプ１９はサブコンデンサ５６の一方の出入口に、パイプ２０はエバポレータ５７の出口に、パイプ２１はアキュームレータ５８を介してコンプレッサ５１に、パイプ２２はサブコンデンサ５６の他方の出入口に接続される。つまり、上記実施形態１とは、パイプ２０およびパイプ２１への接続の仕方が逆になっている。
【００５６】
一般に、放熱器においては、冷媒は気体の状態で流入し、徐々に液化して体積が減少するので、通路抵抗を均一にして性能向上を図る観点から、通路断面積を徐々に小さくすることが望ましい。一方、吸熱器においては、冷媒は徐々に気化するので、通路断面積を徐々に大きくすることが望ましい。つまり、本発明ではサブコンデンサ５６を暖房時には放熱器として冷房時には吸熱器として用いることとしているため、冷房時と暖房時とで冷媒の流れ方向が同じでは、少なくともいずれかのときに通路抵抗が大きくなってしまう。これに対し、本実施形態２によれば、冷房時と暖房時とでサブコンデンサ５６における冷媒の流れ方向を逆にしたので、上記実施形態と同様の効果を得ることができることに加え、通路抵抗が増大して他のコンポーネントに悪影響を与えるようなことがなく、さらに性能向上を図ることができる。
【００５７】
（実施形態３）
図１７は、本発明の実施形態３である自動車用空気調和装置の暖房時の冷媒の流れを実線で示した概略構成図であり、図１５に示された部材と共通する部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００５８】
この実施形態では、エバポレータ出口冷媒を膨張弁内部に通して圧力・温度を内部で検出できるようにした一体型の膨張弁６３を使用している点で、上記実施形態２と相違している。このようにすれば、上記実施形態と同様の効果を得ることができるほか、感温筒および均圧管の接続が不要となって、組立作業が簡易化される。また、エバポレータや流路切替手段等の冷凍サイクルにおける前後の部品に、取付用フランジ等を介して直付けすることもでき、部品点数の削減および小型化が可能となる。
【００５９】
（実施形態４）
図１８は、本発明の実施形態４である自動車用空気調和装置の暖房時の冷媒の流れを実線で示した概略構成図であり、図１５に示された部材と共通する部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６０】
この実施形態では、アキュームレータ５８の代わりにリキッドタンク６４を採用した点で、上記実施形態２と相違している。本発明では従来オリフィスチューブを使用していたのに対して膨脹弁６１を使用可能としたため、コンプレッサ５１入口の冷媒の過熱度を調整することができるようになり、アキュームレータ５８に代えてリキッドタンク６４の使用が可能となる。これにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができるほか、冷媒流量の変動にかかわらず、常に膨脹弁に液冷媒を流すことができるので、熱交換効率が良くなって性能が向上し、また気体が混じることによるハンチングや異音が防止されてシステムの安定化が図られる。また、一般に、リキッドタンクはアキュームレータより小型にすることができるため、省スペースや配置レイアウトにおいて有利となる。
【００６１】
（実施形態５）
図１９（Ａ）は、本発明の実施形態５である自動車用空気調和装置の暖房時の冷媒の流れを実線で示した概略構成図、図１９（Ｂ）は、同要部拡大図、図２０（Ａ）は、同自動車用空気調和装置の冷房時の冷媒の流れを実線で示した概略構成図、図２０（Ｂ）は、同要部拡大図であり、図１５および図１６に示された部材と共通する部材には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００６２】
この実施形態では、流路切替手段６０の代わりに、四方弁５４および電磁弁６５，６５を使用している点で、上記実施形態２と相違している。四方弁５４では、図３に示した流路切替手段６０における流路切替用スライドバルブ１２に一つの接続流路のみが形成されていて、４本のパイプを流れる流路の切り替えを行うようにしたものである。また、図中左側の電磁弁６５は暖房時に開、冷房時に閉とされ、一方、図中右側の電磁弁６５は暖房時に閉、冷房時に開とされる。
【００６３】
このように、本発明は、六方弁である流路切替手段６０を使用する構成に必ずしも限定されるものではなく、例えば図１９および図２０に示すような四方弁や電磁弁等の組み合わせによっても、上記実施形態と同様な効果を得ることが可能である。
【００６４】
なお、以上説明した実施形態は、本発明を限定するために記載されたものではなく、本発明の技術的思想内において当業者により種々変更が可能である。
【００６５】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１記載の発明によれば、高圧の液体冷媒を低圧の液体冷媒にすると共に循環する冷媒の流量を調整し得る膨脹弁と、バイパス通路若しくは前記車室外コンデンサを経て送られる冷媒の流路を切り替えるための流路切替手段と、を有し、この流路切替手段により、暖房運転時には、車室内コンデンサ、膨脹弁、車室内エバポレータの順序で冷媒を流し、冷房運転時には、膨脹弁、車室内エバポレータ、車室内コンデンサの順序で冷媒を流すようにしたので、車室内コンデンサを暖房時には放熱器として冷房時には吸熱器として用いつつ、膨脹弁を使用することにより冷媒流量の調整を行うことが可能となる。
【００６６】
したがって、冷房時には車室内エバポレータおよび車室内コンデンサの双方で効率良く冷却することを可能としつつ、膨脹弁を使用して冷媒流量の調整を行うことにより、暖房時および冷房時の双方において熱交換器の能力を最大限に引き出すことが可能となり、しかもサイクルの安定化も図られる。
【００６７】
さらに、冷房時には、先に吸熱器専用の熱交換器である車室内エバポレータに冷媒を通すことができるため、冷房性能の一層の向上、および冷却後の空気温度の均一化を実現することができる。
【００６８】
また、請求項２に記載の発明によれば、冷房時と暖房時とで車室内コンデンサにおける冷媒の流れ方向を逆にしたので、通路抵抗が増大して他のコンポーネントに悪影響を与えることがなく、さらに性能向上を図ることができる。
【００６９】
また、請求項３に記載の発明によれば、本体ボディに接続される６本のパイプの流路切替を行う流路切替手段を使用するようにしたので、一つの切替弁で多数の流路の切り替えが可能となり、製品コストが低減されると共に装置の小型化を図ることができる。
【００７０】
また、請求項４に記載の発明によれば、弁口の外側開口形状の周方向寸法が軸方向寸法より大きくされているので、パイプの取付角度を振って自由度を持たせることができる。したがって、熱交換器等の相手部品を含めたレイアウトによっては、パイプに曲げを加えて接続する必要がなく、流路切替手段に接続されるパイプ長さを短縮することができ、よりコンパクトな設計が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態１である自動車用空気調和装置の暖房時の冷媒の流れを実線で示した概略構成図である。
【図２】 同自動車用空気調和装置の冷房時の冷媒の流れを実線で示した概略構成図である。
【図３】 流路切替手段の概略構成図である。
【図４】 図３のＸ−Ｘ線に沿う断面図である。
【図５】 流路切替用スライドバルブとバルブシートとを示す概略斜視図である。
【図６】 通電オフ時のパイロットバルブの作動状態を示す拡大断面図である。
【図７】 通電オン時のパイロットバルブの作動状態を示す拡大断面図である。
【図８】 通電オン時の流路切替手段の作動状態を示す断面図である。
【図９】 流路切替手段の変形例を示す図２に対応する断面図である。
【図１０】 同変形例の流路切替用スライドバルブとバルブシートとを示す概略斜視図である。
【図１１】 スライドメンバの部分平面図である。
【図１２】 図１１のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【図１３】 流路切替手段を用いた相手部品との接続例を示す図である。
【図１４】 バルブシートの弁口の内側開口形状を流路切替用スライドバルブの接続流路の開口形状と共に示す平面図である。
【図１５】 本発明の実施形態２である自動車用空気調和装置の暖房時の冷媒の流れを実線で示した概略構成図である。
【図１６】 同自動車用空気調和装置の冷房時の冷媒の流れを実線で示した概略構成図である。
【図１７】 本発明の実施形態３である自動車用空気調和装置の暖房時の冷媒の流れを実線で示した概略構成図である。
【図１８】 本発明の実施形態４である自動車用空気調和装置の暖房時の冷媒の流れを実線で示した概略構成図である。
【図１９】 本発明の実施形態５である自動車用空気調和装置の暖房時の冷媒の流れを実線で示した概略構成図である。
【図２０】 同自動車用空気調和装置の冷房時の冷媒の流れを実線で示した概略構成図である。
【図２１】 従来の自動車用空気調和装置の暖房時の冷媒の流れを実線で示した概略構成図である。
【図２２】 同自動車用空気調和装置の冷房時の冷媒の流れを実線で示した概略構成図である。
【符号の説明】
１…本体ボディ、
２…バルブシート、
２ａ…弁口、
３…パイロットバルブ、
１０…スライドメンバ、
１１…円板状バルブ、
１２…流路切替用スライドバルブ、
１２ａ…接続流路、
１４〜１６…均圧管、
１７〜２２…パイプ、
２３…スライド部、
２５，２６…空間、
２７…外側開口形状、
５１…コンプレッサ、
５２…メインコンデンサ（車室外コンデンサ）、
５６…サブコンデンサ（車室内コンデンサ）、
５７…車室内エバポレータ、
５３…バイパス通路、
６０…流路切替手段、
６１…膨脹弁。

Claims (4)

1. 冷凍サイクルを構成するコンプレッサ(51)、車室外コンデンサ(52)、車室内コンデンサ(56)、および車室内エバポレータ(57)を備えるとともに、前記コンプレッサ(51)から吐出された冷媒を前記車室外コンデンサ(52)を迂回して流すためのバイパス通路(53)を有し、前記コンプレッサ(51)から吐出される冷媒を、暖房運転時には、前記バイパス通路(53)を経て直接前記車室内コンデンサ(56)へ導入し、冷房運転時には、前記バイパス通路(53)を経ることなく前記車室外コンデンサ(52)へ導入するようにした自動車用空気調和装置において、
   高圧の液体冷媒を低圧の液体冷媒にすると共に、前記コンプレッサ (51) に入る冷媒の温度および圧力に応じて、循環する冷媒の流量を調整し得る膨脹弁(61)と、前記バイパス通路(53)若しくは前記車室外コンデンサ(52)を経て送られる冷媒の流路を切り替えるための流路切替手段(60)と、を有し、
   前記流路切替手段(60)により、暖房運転時には、前記車室内コンデンサ(56)、前記膨脹弁(61)、前記車室内エバポレータ(57)の順序で冷媒を流し、冷房運転時には、前記膨脹弁(61)、前記車室内エバポレータ(57)、前記車室内コンデンサ(56)の順序で冷媒を流すようにしたことを特徴とする自動車用空気調和装置。
2. 前記車室内コンデンサ(56)内を流れる冷媒の流れ方向を、暖房運転時と冷房運転時とで逆にしたことを特徴とする請求項１記載の自動車用空気調和装置。
3. 前記流路切替手段(60)は、流体が流出入する６本のパイプ(17 〜 22)がそれぞれ接続される円筒状の本体ボディ(1) と、該本体ボディ(1) の内面に摺接する離間した一対の円板状バルブ(11,11) 、該一対の円板状バルブ(11,11) を連結する板状のスライドメンバ(10)、および該スライドメンバ(10)に取り付けられ前記各パイプ(17 〜 22)の相互の連通状態を切り替える接続流路(12a) が形成された流路切替用スライドバルブ(12)を備え、
   前記本体ボディ(1) の内部で軸方向に移動可能なスライド部(23)と、前記本体ボディ(1) の内部に固着されると共に前記各パイプ(18 〜 22)と連通する弁口(2a)がそれぞれ形成され、前記流路切替用スライドバルブ(12)が表面に沿って摺動するバルブシート(2) と、少なくとも前記本体ボディ(1) の両側に接続され前記スライド部(23)の両側の空間(25,26) とそれぞれ連通する均圧管(14 〜 16)と、該各均圧管(14 〜 16)の連通状態を制御するパイロットバルブ(3) と、を有する流路切替弁であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の自動車用空気調和装置。
4. 前記流路切替弁における前記流路切替用スライドバルブ(12)が摺動する前記バルブシート(2) の表面が凹状に形成されると共に、前記弁口(2a)の少なくとも外側開口形状(27)の周方向寸法が軸方向寸法より大きく設定されることを特徴とする請求項３記載の自動車用空気調和装置。

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