JP4985585B2 - Refrigeration cycle equipment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷凍サイクル装置に関するものである。 The present invention relates to a refrigeration cycle apparatus.
従来、特許文献1に記載の冷凍サイクル装置が知られている。この冷凍サイクル装置は、高圧側圧力が冷媒の超臨界圧力に達する超臨界冷凍サイクル装置と呼ばれる。冷媒としては、二酸化炭素が使用される。この冷凍サイクル装置では、減圧器として、圧力制御弁が使用されている。圧力制御弁は、高圧側圧力を、高効率を得るための所定圧力に維持する。よって、圧力制御弁は、感圧機能を有している。 Conventionally, a refrigeration cycle apparatus described in Patent Document 1 is known. This refrigeration cycle apparatus is called a supercritical refrigeration cycle apparatus in which the high-pressure side pressure reaches the supercritical pressure of the refrigerant. Carbon dioxide is used as the refrigerant. In this refrigeration cycle apparatus, a pressure control valve is used as a decompressor. The pressure control valve maintains the high-pressure side pressure at a predetermined pressure for obtaining high efficiency. Therefore, the pressure control valve has a pressure sensitive function.
特許文献2には、減圧器と並列に、減圧器バイパスを備えた冷凍サイクル装置が提案されている。減圧器バイパスは、リリーフ通路、あるいは固定絞り通路とも呼ばれる。減圧器バイパスは、固定開度の絞り、または圧力感応弁によって提供される。
特許文献3に記載の冷凍サイクル装置は、減圧器の他の態様を示している。この減圧器は、シンプルな絞り弁によって提供される。
The refrigeration cycle apparatus described in
さらに、特許文献4および特許文献5は、冷凍サイクル装置の室内部分が破損または故障した時に、室内部分からの冷媒漏洩量を抑制する抑制装置を開示している。かかる抑制装置は、電気的な制御装置を伴う電磁弁、あるいは圧力に応答して開閉する自動弁によって提供されうる。
従来の抑制装置によると、冷凍サイクル装置の冷媒通路が複数の部分に完全に気密的に区画される。例えば、冷媒通路が第1部分と第2部分に区画される。ところが、冷媒通路が完全に気密的に区画されると、いずれか一方の区画部分に冷媒が偏って溜まるという問題点があった。例えば、抑制装置による遮断時の冷凍サイクル装置の状態に応じて、冷媒が偏ることがある。さらに、空調装置の冷凍サイクル装置では、室外に配置される室外部分と室内に配置される室内部分とがある。室外部分と室内部分との温度差に起因して、冷媒が低温側の部分、例えば室外部分に移動して溜まることがあった。そして、冷凍サイクル装置の一部分に溜まった冷媒は、当該部分が高温になると、高圧になる。このような冷媒の偏在に起因する比較的高い圧力は、種々の不具合を生じるおそれがある。 According to the conventional suppression device, the refrigerant passage of the refrigeration cycle apparatus is completely hermetically divided into a plurality of portions. For example, the refrigerant passage is partitioned into a first portion and a second portion. However, when the refrigerant passage is completely hermetically partitioned, there is a problem that the refrigerant is biased and accumulated in one of the partition portions. For example, the refrigerant may be biased depending on the state of the refrigeration cycle apparatus at the time of interruption by the suppression device. Furthermore, in the refrigeration cycle apparatus of the air conditioner, there are an outdoor part arranged outside and an indoor part arranged indoors. Due to the temperature difference between the outdoor portion and the indoor portion, the refrigerant may move to and accumulate in the low temperature side portion, for example, the outdoor portion. And the refrigerant | coolant which accumulated in a part of refrigeration cycle apparatus will become a high voltage | pressure, if the said part becomes high temperature. Such a relatively high pressure due to the uneven distribution of the refrigerant may cause various problems.
ひとつの面では、抑制装置の弁の開閉を妨げるおそれがある。冷媒の偏りに起因して、抑制装置を構成する弁に過大な差圧が作用するからである。例えば、電磁弁の場合には、電磁弁が開くことができず、冷凍サイクル装置を起動できないおそれがある。 In one aspect, the valve of the suppressor may be prevented from opening and closing. This is because an excessive differential pressure acts on the valve constituting the suppression device due to the bias of the refrigerant. For example, in the case of a solenoid valve, the solenoid valve cannot be opened and the refrigeration cycle apparatus may not be started.
また、別の面では、抑制装置の弁を開いた時に、騒音を発生するおそれがある。冷媒の偏りに起因して生じる過大な差圧が、急激な冷媒流れを生じるからである。例えば、水撃現象による騒音を生じることがあった。 In another aspect, noise may be generated when the valve of the suppression device is opened. This is because an excessive differential pressure generated due to refrigerant bias causes a rapid refrigerant flow. For example, noise due to a water hammer phenomenon may occur.
さらに別の面では、冷媒の偏在に起因する比較的高い圧力に耐えるために、当該部分に属する部品の耐圧性能を必要以上に高く設定する必要があった。例えば、冷媒が多く溜まる部分に、冷凍サイクル装置の低圧系部品が含まれる場合、その低圧系部品は、冷凍サイクル装置の封入冷媒量に応じた耐圧性を越える高い耐圧性を備える必要があった。 In yet another aspect, in order to withstand a relatively high pressure due to the uneven distribution of the refrigerant, it is necessary to set the pressure resistance performance of the parts belonging to the part higher than necessary. For example, when a low-pressure system part of the refrigeration cycle apparatus is included in a portion where a large amount of refrigerant accumulates, the low-pressure system part needs to have a high pressure resistance exceeding the pressure resistance according to the amount of refrigerant enclosed in the refrigeration cycle apparatus. .
本発明は、上記の問題点に鑑み、改良された冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an improved refrigeration cycle apparatus.
本発明は、上記の問題点に鑑み、冷凍サイクル装置の一部に破損または故障が生じた場合の冷媒の放出が抑制され、しかも冷凍サイクル装置が停止している時の冷媒の圧力上昇が緩和された冷凍サイクル装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention suppresses the release of refrigerant when a part of the refrigeration cycle apparatus is damaged or fails, and alleviates the increase in refrigerant pressure when the refrigeration cycle apparatus is stopped. An object of the present invention is to provide an improved refrigeration cycle apparatus.
本発明は、上記の問題点に鑑み、室内部分に破損または故障が生じた時には当該室内部分からの冷媒の放出が抑制され、室内部分が正常である時には室外部分の冷媒の圧力上昇が緩和された冷凍サイクル装置を提供することを他の目的とする。 In view of the above problems, the present invention suppresses the release of the refrigerant from the indoor portion when the indoor portion is damaged or malfunctioned, and reduces the increase in the refrigerant pressure for the outdoor portion when the indoor portion is normal. Another object is to provide a refrigeration cycle apparatus.
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲および技術的手段に記載の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。 In order to achieve the above object, the present invention employs the following technical means. In addition, the code | symbol in the parenthesis as described in a claim and a technical means is an example which shows a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
請求項1に記載の発明では、圧縮機(10)、室外熱交換器(20)、減圧器(30)、および室内熱交換器(40)を備える冷凍サイクル装置(1、201)において、冷凍サイクル装置の内部を、室内熱交換器(40)を含む第1部分と、他の第2部分とに区画する位置に設けられ、第1部分と第2部分との連通状態を、冷凍サイクル装置が運転できる第1状態と、第1状態より少ない微小流量だけを許容する第2状態とに切替可能な漏洩抑制装置(70、270)を備え、漏洩抑制装置(70、270)は、第1部分と、第2部分との間を遮断する遮断装置(80、90、280、290)と、遮断装置をバイパスするよう設けられ、微小流量を許容するバイパス(81、291)とを備えることを特徴とする。この発明によると、漏洩抑制装置(70、270)は、第1状態にあるときに冷凍サイクル装置の運転を許容し、第2状態にあるときに冷媒の漏洩を抑制する。第2状態にあるとき、第2部分から第1部分への冷媒の流量は微小流量に制限される。このため、室内熱交換器(40)を含む第1部分から冷媒が漏洩しても、その漏洩流量を抑制することができる。さらに、第1部分から冷媒が漏洩しない場合でも、第1部分と第2部分との間を冷媒が流通するので、第1部分または第2部分における圧力上昇が緩和される。 In the refrigeration cycle apparatus (1, 201) comprising the compressor (10), the outdoor heat exchanger (20), the decompressor (30), and the indoor heat exchanger (40), The refrigeration cycle apparatus is provided at a position where the interior of the cycle apparatus is partitioned into a first part including the indoor heat exchanger (40) and another second part, and the communication state between the first part and the second part is determined. Is provided with a leakage suppression device (70, 270) that can be switched between a first state that can be operated and a second state that allows only a small flow rate smaller than the first state , and the leakage suppression device (70, 270) is a first state. part and a blocking device for blocking between the second portion (80,90,280,290) is provided to bypass the shut-off device, Rukoto a bypass (81,291) which permits a minute flow rate It is characterized by. According to this invention, the leakage suppression device (70, 270) allows the operation of the refrigeration cycle apparatus when in the first state, and suppresses leakage of the refrigerant when in the second state. When in the second state, the flow rate of the refrigerant from the second part to the first part is limited to a minute flow rate. For this reason, even if a refrigerant | coolant leaks from the 1st part containing an indoor heat exchanger (40), the leakage flow rate can be suppressed. Furthermore, even if the refrigerant does not leak from the first part, the refrigerant flows between the first part and the second part, so that the pressure increase in the first part or the second part is alleviated.
この発明によると、漏洩抑制装置を比較的簡単な構成によって実現することができる。 According to the present invention, the leakage suppression device can be realized with a relatively simple configuration.
請求項2に記載の発明では、遮断装置(80、90、280、290)は、蒸発器(40)の上流側に設けられた電磁弁(80、280)と、蒸発器の下流側に設けられた一方向弁(90、290)とを備え、バイパス(81、291)は、電磁弁および一方向弁の少なくとも一方に設けられていることを特徴とする。バイパスは、電磁弁と一方向弁とのいずれか一方にだけ、あるいは両方に設けることができる。この発明によると、遮断装置としての電磁弁または一方向弁を利用して、バイパスを簡単に設けることができる。
In the invention according to
請求項3に記載の発明では、バイパス(81)は、電磁弁(80)に設けられ、電磁弁(80)をバイパスしていることを特徴とする。この発明によると、電磁弁を利用して、バイパスを簡単に設けることができる。
The invention according to
請求項4に記載の発明では、電磁弁(80)は、背圧室の圧力に応じて開閉する主弁と、背圧室の圧力を調節するパイロット通路に設けられたパイロット弁とを備えるパイロット型電磁弁であり、バイパス(81)は、パイロット弁をバイパスするよう設けられていることを特徴とする。この発明によると、パイロット弁の開閉を妨げる圧力差の発生を抑制できる。しかも、パイロット通路の流路抵抗を利用して、バイパスによる微小流量を実現することができる。 In the invention according to claim 4 , the electromagnetic valve (80) includes a main valve that opens and closes according to the pressure in the back pressure chamber, and a pilot valve provided in a pilot passage that adjusts the pressure in the back pressure chamber. This type of solenoid valve is characterized in that the bypass (81) is provided so as to bypass the pilot valve. According to this invention, generation | occurrence | production of the pressure difference which prevents opening and closing of a pilot valve can be suppressed. In addition, a minute flow rate by bypass can be realized by utilizing the flow path resistance of the pilot passage.
請求項5に記載の発明では、バイパス(291)は、一方向弁(290)に設けられ、一方向弁(290)をバイパスしていることを特徴とする。この発明によると、一方向弁を利用して、バイパスを簡単に設けることができる。 The invention according to claim 5 is characterized in that the bypass (291) is provided in the one-way valve (290) and bypasses the one-way valve (290). According to this invention, a bypass can be easily provided using a one-way valve.
請求項6に記載の発明では、バイパス(81、291)の形状は、直径0.06mm以下の丸穴に相当する形状であることを特徴とする。この発明によると、室内熱交換器から漏洩した冷媒の室内における濃度を望ましい範囲に抑えることができる。 The invention according to claim 6 is characterized in that the shape of the bypass (81, 291) corresponds to a round hole having a diameter of 0.06 mm or less. According to this invention, the density | concentration in the room | chamber interior of the refrigerant | coolant which leaked from the indoor heat exchanger can be restrained in a desirable range.
請求項7に記載の発明では、バイパス(81、291)の形状は、第1部分の環境温度の変化と第2部分の環境温度の変化とに追従して第1部分の圧力と第2部分の圧力とをほぼ平衡させる流量を許容する形状であるとともに、減圧器(30)に設けられた減圧器バイパス(33)よりも少ない流量を許容する形状であることを特徴とする。この発明によると、冷凍サイクル装置の第1部分と第2部分とに温度差が生じても、第1部分の圧力と第2部分の圧力とをほぼ平衡させる程度の微小流量が許容される。この結果、第1部分が置かれた環境温度の変化、例えば室内温度の変化、あるいは第2部分が置かれた環境温度、例えば室外温度の変化があっても、遮断装置の前後の圧力差を抑制することができる。しかも、その流量は、減圧器バイパスの流量よりも少なくされている。この結果、第1部分からの冷媒の漏洩流量を、減圧器パイパスだけよりもさらに抑制することができる。 In the invention according to claim 7 , the shape of the bypass (81, 291) follows the change in the environmental temperature of the first part and the change in the environmental temperature of the second part, and the pressure of the first part and the second part. It is characterized in that it has a shape that allows a flow rate that substantially balances the pressure of the pressure, and a flow rate that allows a smaller flow rate than the pressure reducer bypass (33) provided in the pressure reducer (30). According to the present invention, even if a temperature difference occurs between the first part and the second part of the refrigeration cycle apparatus, a minute flow rate that allows the pressure of the first part and the pressure of the second part to be substantially balanced is allowed. As a result, even if there is a change in the environmental temperature at which the first part is placed, for example, a change in the indoor temperature, or an environmental temperature in which the second part is placed, for example, a change in the outdoor temperature, the pressure difference before and after the shut-off device is reduced. Can be suppressed. Moreover, the flow rate is made smaller than the flow rate of the decompressor bypass. As a result, it is possible to further suppress the leakage flow rate of the refrigerant from the first part as compared to the decompressor bypass alone.
請求項8に記載の発明では、冷凍サイクル装置の冷媒は、二酸化炭素であることを特徴とする。この発明によると、圧力が上昇しやすい二酸化炭素の利用が可能となる。 The invention according to claim 8 is characterized in that the refrigerant of the refrigeration cycle apparatus is carbon dioxide. According to the present invention, it is possible to use carbon dioxide whose pressure tends to increase.
(第1実施形態)
以下、本発明を車両用空調装置の冷凍サイクル装置1に適用した第1実施形態を説明する。図1は冷凍サイクル装置1の構成を示すブロック図である。図1において、冷凍サイクル装置1は、圧縮機10、放熱器20、減圧器30、および蒸発器40を備える。これらの部品は、複数の配管によって順次接続されて閉回路を形成している。さらに、冷凍サイクル装置1は、内部熱交換器50と、アキュムレータ60と、漏洩抑制装置70とを備える。冷媒は、二酸化炭素(CO2)である。この冷凍サイクル装置1は、超臨界冷凍サイクルを構成する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is applied to a refrigeration cycle apparatus 1 for a vehicle air conditioner will be described. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the refrigeration cycle apparatus 1. In FIG. 1, the refrigeration cycle apparatus 1 includes a
圧縮機10は、冷媒を高温高圧に圧縮する。圧縮機10は、内燃機関により駆動される。圧縮機10は、内燃機関に代えて電動機によって駆動されてもよい。圧縮機10は、可変容量型である。圧縮機10は、可変容量型に代えて、固定容量型でもよい。放熱器20は室外熱交換器である。放熱器20は、圧縮機10の吐出側に接続され、外気との熱交換によって冷媒を冷却する。放熱器20は、凝縮器とも呼ばれうる。
The
減圧器30は、放熱器20から流出した冷媒を等エンタルピ的に減圧し、膨張させる。減圧器30は、圧力制御弁である。減圧器30は、冷凍サイクル装置1の高圧側冷媒圧力を所定値に調節するように弁の開度を調節する。減圧器30は、高圧側冷媒圧力を温度として感知する感温式圧力制御弁である。減圧器30は、内部熱交換器50と蒸発器40との間の通路面積を調節する弁部31を有する。減圧器30は、弁部31の開度を調節するパワーエレメント32を有する。パワーエレメント32は、放熱器20と内部熱交換器50との間の冷媒温度を検出する。パワーエレメント32は、冷媒圧力が高いために検出温度が高いと弁部31の開度を増加させ、冷媒圧力が低いために検出温度が低いと弁部31の開度を減少させる。減圧器30は、膨張弁とも呼ばれる。
The
減圧器30は、バイパス33を有する。バイパス33は、減圧器バイパスとも呼ばれる。バイパス33は、弁部31をバイパスする通路である。バイパス33は、弁部31が全閉状態においても、小流量を許容する絞り通路によって提供される。バイパス33は、弁部31を構成する部材に設けることができる。例えば、弁座部材または可動弁部材に形成されたブリード穴あるいはブリード溝によって提供することができる。バイパス33は、冷凍サイクル装置1を起動するための初期流量を許容する。初期流量は、圧縮機10が回転を開始した後に、放熱器20で放熱された冷媒をパワーエレメント32に到達させる。バイパス33は、均圧通路でもある。バイパス33は、冷凍サイクル装置1が停止しているときに、減圧器30の前後を連通することによって、減圧器30の前後の圧力を等しくさせる。バイパス33は、冷凍サイクル装置1の高圧側圧力が過剰に上昇することを回避するリリーフ通路としての役割をもつこともできる。
The
蒸発器40は室内熱交換器であって、冷却器あるいは吸熱器とも呼ばれる。蒸発器40は、冷媒が内部で蒸発することにより、冷却対象である空気を冷却する。内部熱交換器50は、高圧通路と低圧通路との間に設けられている。内部熱交換器50は、放熱器20と減圧器30との間の高圧冷媒と、蒸発器40と圧縮機10との間の低圧冷媒とを熱交換する。アキュムレータ60は、蒸発器40と圧縮機10との間に設けられている。アキュムレータ60は、蒸発器40と内部熱交換器50との間に位置づけられている。
The
漏洩抑制装置70は、車両のエンジンルーム2と車室3との間の境界部分に設けられている。漏洩抑制装置70は、エンジンルーム2内に置くことができる。漏洩抑制装置70は、遮断装置を備える。遮断装置は、蒸発器40の前後に位置する2つの遮断弁を備える。2つの遮断弁は、電磁弁80と一方向弁90とで提供される。電磁弁80は、減圧器30と蒸発器40との間に設けられている。一方向弁90は、蒸発器40とアキュムレータ60との間に設けられている。
The
冷凍サイクル装置1は、バイパス81を備える。バイパス81は、遮断弁バイパスとも呼びうる。バイパス81は、漏洩抑制装置70の電磁弁80に並列に設けられている。バイパス81は、電磁弁80が全閉状態においても、微小流量を許容する絞り通路によって提供される。バイパス81は、電磁弁80に一体化して設けられる。
The refrigeration cycle apparatus 1 includes a
図2は、電磁弁80の部分断面図である。電磁弁80は、パイロット型電磁弁である。ボディ80aには、冷媒入口80bから冷媒出口80cに到達する主通路が形成されている。主通路には、主弁80dが設けられている。主弁80dは、固定の弁座80eと可動の弁体80fとを有する。弁体80fは、弁座80eより上流側に位置している。このため、運転中の冷媒の圧力は、弁体80fを弁座80eに着座させる方向へ作用する。弁体80fは、圧力差に応じて移動する圧力応動弁である。弁体80fの背後に形成された背圧室80gは、パイロット通路を通して、主弁80dより下流側の主通路に連通している。パイロット通路には、弁体80fの外周とボディ80aとの間の隙間が含まれている。パイロット通路には、パイロット弁80hが設けられている。パイロット弁80hは、固定の弁座80iと可動の弁体80jとを有する。弁体80jは、電磁ソレノイド80kによって駆動される。電磁ソレノイド80kに通電されると、パイロット弁80hが開く。パイロット弁80hが開くと、背圧室80gに低圧が導入される。この結果、弁体80fが引き上げられ、主弁80dが開く。
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the
パイロット弁80hをバイパスするようにブリード穴81aが設けられている。ブリード穴81aは、弁座80iを貫通している。ブリード穴81aは、パイロット通路とともにバイパス81を構成している。すなわち、ブリード穴81aとパイロット通路とによって、主弁80dをバイパスする通路が提供されている。この構成は、ブリード穴81aを比較的簡単な加工で、しかも比較的大きく形成できるという利点がある。
A
バイパス81の形状が満たすべき第1の条件は、冷凍サイクル装置が運転を停止している間の過剰な圧力上昇を抑制できることである。バイパス81の形状は、冷凍サイクル装置1が停止しているときに、エンジンルーム2内の温度の変化と、車室3内の温度の変化とに追従して、室外部分の圧力と室内部分の圧力とをほぼ平衡させる流量を許容する。この流量は、室外部分の圧力が過剰に上昇する前に、バイパス81の前後の圧力差を解消する。外気温度あるいは室内温度の変化といった冷凍サイクル装置1の設置環境の変化は、比較的ゆっくりと生じる。この設置環境の変化には、大気の気温の変化、日射による車室3内の温度変化、エンジンの熱によるエンジンルーム2内の温度変化が含まれる。このようなゆっくりとした温度変化に追従して、冷凍サイクル装置1内の圧力を平衡させる程度の流量を許容することがバイパス81に求められる。
The first condition that the shape of the
バイパス81の形状が満たすべき第2の条件は、漏洩流量を所定量以下に抑制できることである。バイパス81の形状が与える流路抵抗は、蒸発器40から冷媒が漏れ出しても、漏洩流量を微小に抑える。この漏洩流量は少ないほど望ましい。
The second condition that the shape of the
第1の条件を満足するためには、バイパス81の形状は、少ない流路抵抗、すなわち大きい断面積に相当する形状であることが望ましい。しかし、第2の条件を満足するためには、バイパス81の形状は、大きい流路抵抗、すなわち小さい断面積に相当する形状であることが望ましい。そこで、バイパス81の形状、特に大きさは、環境温度の変化があっても冷凍サイクル装置1内の圧力を平衡させることと、漏洩流量を微小に抑制することとの両立を図るように定められる。加えて、機械加工の容易さ、加工精度の観点からは、ブリード穴81aは大きいことが望ましい。
In order to satisfy the first condition, the shape of the
バイパス81が許容するブリード流量は、冷凍サイクル装置1が運転するために必要な最小冷媒流量よりも小さい。ブリード流量は、冷凍サイクル装置1の起動時の初期流量よりも小さい。初期流量は、減圧器バイパス33によって与えられる流量である。ブリード流量は、蒸発器40またはその前後の配管から冷媒が車室3内に漏出しても、車室3内における冷媒濃度を目標濃度以下に維持できる流量である。目標濃度は、冷媒の種類に応じて定められる。目標濃度は、公的機関あるいは業界団体が推奨する数値を達成するよう設定することができる。
The bleed flow rate allowed by the
二酸化炭素の場合、乗員の呼気だけでも車室3内の濃度が変動する。そこで、乗員の呼気だけで到達しうる車室3内の二酸化炭素濃度の最大値に基づいて、目標濃度を決める。目標濃度は、上記最大値以上であって上記最大値の3倍以下とすることができる。
In the case of carbon dioxide, the concentration in the
図3は、車室3内の冷媒濃度変化を示すグラフである。バイパス81の形状は、バイパス81に相当する流路抵抗を示す丸穴の直径によって示されている。冷媒濃度は、漏洩開始とともに上昇する。車室3内が換気されていることと、漏洩量が徐々に減少してゆくこととに起因して、冷媒濃度は、ピークを迎えた後、徐々に減少してゆく。バイパス81が大きいほど、冷媒濃度の上昇の傾きが大きい。バイパス81が大きいほど、冷媒濃度は早期にピークを迎える。バイパス81が大きいほど、冷媒濃度のピーク値は、高い値をとる。バイパス81が大きいほど、冷媒濃度の低下の傾きも大きい。このような冷媒濃度の挙動に基づき、バイパス81の形状は、冷媒濃度が所定時間にわたって継続して目標濃度を超えることがないよう設定される。
FIG. 3 is a graph showing changes in the refrigerant concentration in the
バイパス81の形状は、冷媒濃度の数分間における移動平均値を計測するか予測することによって選定できる。例えば、冷媒濃度の15分間における平均値が、30000ppm、すなわち3%以下となるようにバイパス81の形状を選定する。図3によると、バイパス81の形状を、直径0.06mmを超える丸穴に相当する形状とすると、冷媒濃度の15分間における平均値が30000ppmを超える可能性が高くなる。そこで、バイパス81の形状は、直径0.05mmの丸穴に相当する形状に設定されている。
The shape of the
以上に述べた漏洩抑制装置70は、冷凍サイクル装置1の内部を、室内熱交換器40を含む第1部分と、他の第2部分とに区画する位置に設けられている。漏洩抑制装置70は、第1部分と第2部分との連通状態を、冷凍サイクル装置1が運転できる第1状態と、第1状態より少ない微小流量だけを許容する第2状態とに切替可能である。この切替は、電磁弁80によってなされる。第1状態では、電磁弁80と一方向弁90とが全開可能であり、最大の通路断面積が与えられる。第2状態では、バイパス81だけを通して連通可能であり、制限された通路断面積が与えられる。
The
図1において、冷凍サイクル装置1は、制御装置100を備える。制御装置100は、圧縮機10と漏洩抑制装置70とを制御する。制御装置100は、圧縮機10の運転、停止の切替に加えて、吐出容量を調節する。制御装置100は、車両用空調装置の空調要求に応じて、圧縮機10と電磁弁80とを制御する。制御装置100は、冷凍サイクル装置1が運転を停止しているときに、漏洩抑制装置70を遮断状態に駆動する制御手段を提供する。さらに、制御装置100は、冷凍サイクル装置1に異常が発生したことを検出する手段を備えることができる。制御装置100は、冷凍サイクル装置1に異常が発生すると、冷凍サイクル装置1を停止させ、漏洩抑制装置70を遮断状態に駆動する。
In FIG. 1, the refrigeration cycle apparatus 1 includes a
冷凍サイクル装置1は、第1部分としての室内部分と、第2部分としての室外部分とを有する。室内部分は、車室3内に置かれるか、車室3内に連通する空調ユニット内に置かれている。室内部品には、蒸発器40とその配管が少なくとも含まれている。室外部分は、車両のエンジンルーム2内に置かれている。室外部分は、圧縮機10、放熱器20、減圧器30、内部熱交換器50、アキュムレータ60、漏洩抑制装置70、およびそれらを接続する配管を含んでいる。
The refrigeration cycle apparatus 1 has an indoor part as a first part and an outdoor part as a second part. The indoor portion is placed in the
図4は、冷凍サイクル装置1の作動を示すタイムチャートである。図4(A)は、空調要求を示す。図4(B)は、電磁弁80の状態を示す。図4(C)は、圧縮機10の状態を示す。車両用空調装置の空調要求があり信号A/CがON状態のとき、制御装置100は、電磁弁80をON状態として開き、圧縮機10をON状態として運転させる。この結果、減圧器30によって減圧された冷媒は、電磁弁80を通過して、蒸発器40において蒸発する。蒸発器40は、車室3内に供給される空調空気を冷却する。蒸発器40を出た冷媒は、一方向弁90を順方向に押し開いて流れる。
FIG. 4 is a time chart showing the operation of the refrigeration cycle apparatus 1. FIG. 4A shows an air conditioning request. FIG. 4B shows the state of the
制御装置100は、空調要求がなく信号A/CがOFF状態になると、まず圧縮機10をOFF状態として停止させる。制御装置100は、遅延時間TD1の後、電磁弁80をOFF状態として閉じる。一方、圧縮機10が停止すると一方向弁90の前後差圧が減少し、一方向弁90は閉じる。特に、一方向弁90は、アキュムレータ60から蒸発器40への逆流を阻止する。この結果、蒸発器40への冷媒の流れがほぼ遮断される。
When there is no air conditioning request and the signal A / C is turned off, the
信号A/CがOFF状態にある間中、電磁弁80は閉じられ、一方向弁90も閉じている。漏洩抑制装置70が遮断状態にあるときにも、バイパス81は微小な冷媒流れを許容する。室外部分が高温になり、室外部分内の冷媒が高圧になると、室外部分内の冷媒は、バイパス81を通して室内部分へ流入する。冷凍サイクル装置1の停止中、室外部分と室内部分とに温度差を与えるような環境温度の変化があっても、冷凍サイクル装置1内はバイパス81を通して連通されているため、全体がほぼ均一な圧力に維持される。冷媒は、冷凍サイクル装置1内の全体に均等に広がる。この結果、冷媒が望ましくない状態に偏ることが回避され、漏洩抑制装置70の前後に作用する差圧が抑制される。
While the signal A / C is in the OFF state, the
制御装置は、空調要求A/CがON状態になると、まず電磁弁80をON状態として開く。電磁弁80は、パイロット弁80hが開くことで、主弁80dが開弁可能状態となる。制御装置100は、遅延時間TD2の後、圧縮機10をON状態にして運転する。この結果、一方向弁90が開くとともに、主弁80dが開弁する。バイパス81によって、パイロット弁80hの前後にはほぼ差圧がない。このため、パイロット弁80hを確実に、しかも迅速に開くことができ、冷凍サイクル装置1の起動が円滑に行われる。
When the air conditioning request A / C is turned on, the control device first opens the
蒸発器40またはその前後の配管が破損すると、その破損部位から漏出した冷媒は、車室3内に漏れ出す。この実施形態によると、冷凍サイクル装置1が運転を停止すると、漏洩抑制装置70が遮断状態となる。この結果、蒸発器40へ流入する冷媒流量が、バイパス81を通る流量に制限される。これにより、蒸発器40とその前後の配管に破損が生じても、大量の冷媒が急激に車室3内に放出されることが回避される。
When the
冷凍サイクル装置1が運転を停止しているとき、室内部分と室外部分とは、漏洩抑制装置70によって区画されている。このとき、一方向弁90は、室内部分から室外部分への冷媒の移動を許容する。さらに、漏洩抑制装置70が遮断状態にあるときでも、バイパス81は、制限された連通状態を提供する。このため、バイパス81も、室内部分から室外部分への冷媒の移動を許容する。室内部分と室外部分とに温度差が発生すると、一方向弁90とバイパス81とを通して低温側に冷媒が移動する。その後、低温側の部分、例えば室外部分に多くの冷媒が貯留された状態で、この室外部分の温度が上昇する場合、バイパス81が制限された微小流量を許容するため、冷凍サイクル装置1内の圧力を平衡させる。このため、過大な圧力差を生じることが回避される。
When the refrigeration cycle apparatus 1 is not in operation, the indoor portion and the outdoor portion are partitioned by the
従って、偏って貯留された冷媒に起因する大きな圧力差が冷凍サイクル装置1内に発生することを回避できる。この結果、弁を確実に開閉でき、冷凍サイクル装置を確実に起動することができる。また、弁を開いた時に生じる騒音を抑制できる。特に、水撃現象に起因する騒音を抑制できる。さらに、冷凍サイクル装置1の一部分の耐圧性能を必要以上に高く設定する必要もない。例えば、室外部分に属するが、低圧系部品であるアキュムレータの耐圧を、冷媒が偏在した状態を考慮して設定する必要がない。 Therefore, it is possible to avoid the occurrence of a large pressure difference in the refrigeration cycle apparatus 1 due to the refrigerant stored unevenly. As a result, the valve can be opened and closed reliably, and the refrigeration cycle apparatus can be reliably started. Further, noise generated when the valve is opened can be suppressed. In particular, noise caused by a water hammer phenomenon can be suppressed. Furthermore, it is not necessary to set the pressure resistance performance of a part of the refrigeration cycle apparatus 1 higher than necessary. For example, although belonging to the outdoor portion, it is not necessary to set the pressure resistance of the accumulator, which is a low-pressure component, in consideration of the state in which the refrigerant is unevenly distributed.
この実施形態のバイパス81がない場合、以下に述べるような問題点が生じると想定される。例えば、日射が強い場合、車室3内が高温となり、エンジンルーム2内は比較的低温となる。この場合、蒸発器40内の冷媒は、一方向弁90を通してアキュムレータ60などに流出してゆく。この結果、室内部分の冷媒量は減少し、室外部分の冷媒量は増加する。このとき、室外部分に貯留される冷媒量は、室外部分の容積と室内部分の容積との比に対応した量を超える。次に、冷凍サイクル装置1が起動されないまま、エンジンルーム2内の温度が上昇すると、室外部分の冷媒圧力は、冷媒量が多いため、過大な圧力に到達するおそれがある。例えば、車両を登坂走行させた後に、停車させた場合、エンジンルーム2内の温度は80°C程度にも上昇する。このような場合に、室外部分に過剰な冷媒量が貯留されていると、室外部分の冷媒圧力は過大な圧力に到達するおそれがある。このような過大圧力は、遮断装置の前後に過大な圧力差を作用させ、遮断装置を開くことを困難にするおそれがある。また、別の観点では、過大な圧力に耐えるために、室外部分に含まれるアキュムレータ60の容積を十分に大きく設定する必要が生じる。しかし、大型のアキュムレータ60は搭載が困難である。さらに別の観点では、室外部分に含まれるアキュムレータ60等の低圧系部品が、冷凍サイクル装置1の通常運転時の正規圧力を超える過大な圧力にさらされるおそれがある。そこで、室外部分に属する低圧系部品は、通常運転時を超える高圧に耐える耐圧性を備える必要が生じる。しかし、高い耐圧性を付与するには、重量増加、大型化、コストアップを回避することが困難である。
When the
これに対し、バイパス81を備えるこの実施形態によると、バイパス81が圧力を平衡させる。このため、過大な圧力差に起因する機器の作動不良を生じることがない。また、小型のアキュムレータ60を使用できる。さらに、アキュムレータ60等の低圧系部品の耐圧性を特別に強化する必要がない。
(第2実施形態)
本発明を車両用空調装置の冷凍サイクル装置201に適用した第2実施形態を説明する。図5は冷凍サイクル装置201の構成を示すブロック図である。上述の第1実施形態との相違点を説明する。漏洩抑制装置270は、バイパス81を持たない電磁弁280と、バイパス291を備える一方向弁290とを備える。バイパス291は、一方向弁290に並列に設けられている。バイパス291は、一方向弁290が全閉状態においても、微小な流量を許容する絞り通路によって提供される。バイパス291は、一方向弁290に一体化して設けられる。
In contrast, according to this embodiment with the
(Second Embodiment)
A second embodiment in which the present invention is applied to a
図6は、一方向弁290の断面図である。一方向弁290は、逆止弁とも呼ばれる。ボディ290aには、冷媒入口290bから冷媒出口290cに到達する通路が形成されている。通路には、弁290dが設けられている。弁290dは、固定の弁座290eと可動の弁体290fとを有する。弁体290fは、弁座290eより下流側に位置している。このため、運転中の冷媒の圧力は、弁体290fを弁座290eから離座させる方向へ作用する。弁体290fの外周面には軸方向に延びる通路が形成されている。
FIG. 6 is a cross-sectional view of the one-
弁座290eには、弁290dをバイパスするようにブリード溝291aが設けられている。ブリード溝291aは、弁座290eのシート面の上流側と下流側とに開口している。ブリード溝291aは、それ単独で、バイパス291を構成している。ブリード溝291aの形状は、直径0.05mmの丸穴に相当する形状である。
A
この実施形態によると、第1実施形態と同様に、室内部分に破損または故障が生じた時には当該室内部分からの冷媒の放出を抑制でき、室内部分が正常である時には漏洩抑制装置270の遮断装置にかかる差圧を抑制できる。
According to this embodiment, similarly to the first embodiment, when the indoor portion is damaged or failed, the release of the refrigerant from the indoor portion can be suppressed, and when the indoor portion is normal, the blocking device of the
(他の実施形態)
本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、次のように変形または拡張することができる。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified or expanded as follows.
図3によると、バイパス81、291の形状を、直径0.06mmを超える丸穴に相当する形状とすると、冷媒濃度の15分間における平均値が30000ppmを超えるおそれがある。そこで、バイパス81、291の形状は、直径0.06mm以下の丸穴に相当する形状とすることが望ましい。バイパス81、291を構成するブリード穴81aまたはブリード溝291aの加工難易度を考慮して、バイパス81、291の形状は、直径0.04mm以上の丸穴に相当する形状とすることが望ましい。これらの観点から、バイパス81、291の形状は、0.04mm以上0.06mm以下の範囲内の直径を有する丸穴に相当する形状とすることができる。
According to FIG. 3, when the shape of the
バイパス81は、主弁80dをバイパスするように、弁座80eまたは弁体80fに設けられてもよい。バイパス81、291は、それぞれ穴、溝、管、あるいは弁体と弁座との隙間といった態様によって実現することができる。バイパス81、291は、遮断弁に一体化することなく、室外部分と室内部分とを連通する配管によって提供することができる。電磁弁80は、パイロット型に代えて、電磁ソレノイドによって主弁を直接に駆動する電磁弁でもよい。この場合、バイパス81は、主弁をバイパスするように設けられる。
The
漏洩抑制装置70を構成する2つの遮断弁は、それぞれが電磁弁によって構成されてもよい。また、漏洩抑制装置70を構成する2つの遮断弁は、冷凍サイクル装置の運転状態を示す冷媒圧力に応答して開く圧力応動弁によって構成されてもよい。さらに、漏洩抑制装置70を構成する2つの遮断弁は、それぞれがバイパスを備えてもよい。この場合、一のバイパスの形状に相当する丸穴の直径と、他のバイパスの形状に相当する丸穴の直径との合計が、0.04mm以上0.06mm以下の範囲内とされる。
Each of the two shut-off valves constituting the
減圧器バイパス33は、過剰な高圧または過剰な高温に応答して通路を開く圧力応動弁を備えることができる。室内熱交換器は放熱器であってもよい。この構成は、本発明をヒートポンプ装置に適用することを可能とする。制御装置100は、遅延時間TD1またはTD2を与えずに、圧縮機10と電磁弁80とを制御してもよい。さらに、冷凍サイクル装置は、エジェクタを備えることができる。
The
1 冷凍サイクル装置、 10 圧縮機、 20 放熱器、 30 減圧器、 33 バイパス、 40 蒸発器、 50 内部熱交換器、 60 アキュムレータ、 70 漏洩抑制装置、 80 電磁弁、 81 バイパス、 90 一方向弁、 100 制御装置、 201 冷凍サイクル装置、 270 漏洩抑制装置、 280 電磁弁、 290 一方向弁、 291 バイパス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Refrigeration cycle apparatus, 10 Compressor, 20 Radiator, 30 Pressure reducer, 33 Bypass, 40 Evaporator, 50 Internal heat exchanger, 60 Accumulator, 70 Leakage suppression device, 80 Solenoid valve, 81 Bypass, 90 One-way valve, DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記冷凍サイクル装置の内部を、前記室内熱交換器(40)を含む第1部分と、他の第2部分とに区画する位置に設けられ、前記第1部分と前記第2部分との連通状態を、前記冷凍サイクル装置が運転できる第1状態と、前記第1状態より少ない微小流量だけを許容する第2状態とに切替可能な漏洩抑制装置(70、270)を備え、
前記漏洩抑制装置(70、270)は、
前記第1部分と、前記第2部分との間を遮断する遮断装置(80、90、280、290)と、
前記遮断装置をバイパスするよう設けられ、前記微小流量を許容するバイパス(81、291)とを備えることを特徴とする冷凍サイクル装置。 In the refrigeration cycle apparatus (1, 201) including the compressor (10), the outdoor heat exchanger (20), the decompressor (30), and the indoor heat exchanger (40),
The refrigeration cycle apparatus is provided at a position that divides the interior of the refrigeration cycle apparatus into a first part including the indoor heat exchanger (40) and another second part, and a communication state between the first part and the second part Including a leakage suppression device (70, 270) capable of switching between a first state in which the refrigeration cycle device can be operated and a second state in which only a minute flow rate smaller than the first state is allowed ,
The leakage suppression device (70, 270)
A blocking device (80, 90, 280, 290) for blocking between the first part and the second part;
The blocking device is provided to bypass the refrigeration cycle apparatus according to claim Rukoto a bypass (81,291) to allow the micro-flow.
前記蒸発器(40)の上流側に設けられた電磁弁(80、280)と、
前記蒸発器の下流側に設けられた一方向弁(90、290)とを備え、
前記バイパス(81、291)は、前記電磁弁および前記一方向弁の少なくとも一方に設けられていることを特徴とする請求項1に記載の冷凍サイクル装置。 The blocking devices (80, 90, 280, 290)
A solenoid valve (80, 280) provided upstream of the evaporator (40);
A one-way valve (90, 290) provided on the downstream side of the evaporator,
The refrigeration cycle apparatus according to claim 1 , wherein the bypass (81, 291) is provided in at least one of the electromagnetic valve and the one-way valve.
背圧室の圧力に応じて開閉する主弁と、
前記背圧室の圧力を調節するパイロット通路に設けられたパイロット弁とを備えるパイロット型電磁弁であり、
前記バイパス(81)は、
前記パイロット弁をバイパスするよう設けられていることを特徴とする請求項3に記載の冷凍サイクル装置。 The solenoid valve (80)
A main valve that opens and closes according to the pressure in the back pressure chamber;
A pilot type solenoid valve comprising a pilot valve provided in a pilot passage for adjusting the pressure of the back pressure chamber;
The bypass (81)
The refrigeration cycle apparatus according to claim 3 , wherein the refrigeration cycle apparatus is provided to bypass the pilot valve.
前記第1部分の環境温度の変化と前記第2部分の環境温度の変化とに追従して前記第1部分の圧力と前記第2部分の圧力とをほぼ平衡させる流量を許容する形状であるとともに、
前記減圧器(30)に設けられた減圧器バイパス(33)よりも少ない流量を許容する形状であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の冷凍サイクル装置。 The shape of the bypass (81, 291) is
Following the change in the environmental temperature of the first part and the change in the environmental temperature of the second part, the shape allows a flow rate that substantially balances the pressure of the first part and the pressure of the second part. ,
The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 6 , wherein the refrigeration cycle apparatus has a shape that allows a smaller flow rate than a decompressor bypass (33) provided in the decompressor (30).
The refrigeration cycle apparatus according to any one of claims 1 to 7 , wherein the refrigerant of the refrigeration cycle apparatus is carbon dioxide.
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