JPH01318858A - 冷凍サイクル及びこれを用いた車両用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は可変容量圧縮機を具えた冷凍サイクル及びこれ
を用いた車両用空気調和装置に関する。

（従来の技術及びその課題） 従来のこの種可変容量圧縮機の容量制御機構は圧縮機の
吐出ガス圧力を動力源として駆動され、冷凍負荷に応じ
て最少容量（０％容量）から吸入圧力が所定レベルに達
する最大容１（１００％容りまで自動的に容量制ｊＩｌ
率を変化させる。そして、冷凍サイクルが冷媒圧力の平
衡状態から始動するとき、容量制御機構は最少容量状態
から作動吐出ガス圧力が低いため、容量制御機構が作動
せず、従って、可変容量圧縮機は最少容量状態で運転さ
れるので、冷凍サイクルの冷凍能力が増加しないという
不具合がある。

また、このような制約から容量制御率を差程大きくする
ことができないため、低負荷状態では圧縮機が最少容量
状態であっても冷凍能力が過大となり、この結果、圧縮
機はＯＮ　−ＯＦＦ運転となるという不具合があった。

（課題を解決するための手段） 本発明は上記課題を解決するために発明されたものであ
って、その要旨とするところは、冷媒圧力が平衡状態か
ら始動する時、最少容量状態から変容量圧縮機、冷却フ
ァンを有する凝縮器、膨張弁及び蒸発器を具えた冷凍サ
イクルにおいて、前記圧縮機と膨張弁間の高圧冷媒回路
内の冷媒圧力を検出する圧力検出器を設けるとともに前
記圧力検出器で検出された圧力が所定圧力以下のとき前
記冷却ファンを停止する手段を設けたことを特徴とする
冷凍サイクルにある。

上記冷却ファンの駆動モータへの電気回路に圧力検出器
の接点を介装することができる。

更に、上記可変容量圧縮機を車両走行用エンジンにより
電磁クラッチを介して駆動すれば、この冷凍サイクルを
用いて車両用空気ｔＡ’Ａ’Ｗを構成できる。

（作用） 本発明においては、上記構成を具えているため、冷凍サ
イクルの始動時、圧力検出器で検出された低下させ、凝
縮圧力を上昇させることにより圧縮機から吐出される冷
媒ガスの圧力の上昇を促進し、容量制御機構を早期に作
動させる。

（実施例） 本発明を図示の１実施例を参照しながら具体的に説明す
る。

第１図には冷媒回路が示されている。

第１図において、ｌは可変容量圧縮機で、図示しない自
動車の走行用エンジンから電磁クラッチ１１を介して駆
動される。この圧縮機ｌから吐出されたガス冷媒は矢印
で示すように凝縮器２に入り、ここでファンモータ１２
によって駆動される冷却ファン６から送風される外気に
放熱することによって凝縮液化する１次いで、この液冷
媒はレシーバ５を経て膨張弁３に入り、ここで絞られる
ことによって断熱膨張する０次いで、この冷媒は葎発器
４に入り、ここで車室内に送風される空気を冷却するこ
とによって自身は蒸発気化する。しかる後、このガス冷
媒は圧縮機１に再び吸い込まれて、以後上記を繰り返す
。

なお、７は圧力検出器で、冷媒回路内の高圧、即ち、圧
縮機１と膨張弁３との間の冷媒の圧力を檎知し、第２図
に示すように、これが所定の圧力２２以上に上昇したと
きその接点がＯＮとなり、所定の圧力２２以下に低下し
たときその接点がＯＦＦとなる。

第３図には電気的制御回路が示されている。

操作スイッチ９を投入すると、車両用バフテリ８からの
電流が操作スイッチ９を経てリレーコイル１０に流れて
これを励磁する。すると、この接点１０ａがＯＮとなり
、これに伴って電磁クラッチ１１が通電されることによ
りこれが接となり、また、圧力検出器７の接点７ａがＯ
Ｎのときはこれを介してファンモ〜り１２に通電させる
ことにより冷却ファン６が回転する。

第４図には可変容量圧縮機１の１例が示されている。

シリンダ１０１内にはこの軸芯から偏心した軸まわりに
回転駆動されるロータ１０２が収納されている。このロ
ータ１０２の外周面には周方向に沿って等間隔を隔てて
複数（図には４ケ）のベーン１０３ａ、１０３ｂ、１０
３ｃ、１０３ｄが出没自在に取り付けられている。

しかして、ロータ１０２を回転させると、各ベーン１０
３ａ、１０３ｂ、　１０３ｃ、　１０３ｄは遠心力によ
り放射方向に進出してその先端がシリンダ１０１の内周
面に当接して、シリンダ１０１の内周面とロータ１０２
の外周面との間にこれら４つのベーン１０３〜１０３ｄ
によって仕切られた４つの作動室が限界され、この４つ
の作動室はロータ１０２の回転に伴って回転する。

かくして、吸入配管１１０から吸入口１０４を経て作動
室内に吸入された低圧の冷媒ガスはロータ１０２が矢印
方向に回転するのに伴って次第に圧縮されて吐出口１０
５から吐出される。圧縮途中の冷媒ガスを抽出するバイ
パス穴１０６．１０７は容量制御弁３０に連結されてい
る。

容量制御弁３０はケース３５と、この中に封密摺動自在
に嵌装されてその片側にバイパス室３３と他側に圧力制
御室３４を限界するピストン３２と、このピストン３２
を圧力制御室３４の方に押推するバネ３１を具え、バイ
パス室３３はバイパス管１１１を介して吸入配管１１０
に連通され、圧力制御室３４は導圧管１１４を介して制
御圧力発生部２０に連結されている。

この容量制御弁３０の状態式は次式で表される。

ｋ（１，ｊ！＋）＋ｆｏ＝Ａ　（ＡＰ−ＬＰ）但し、ｋ
はバネ３１のバネ常数 ｐｏはバネ３１の初期長さ １１はバネ３１の長さ ｆｏ　　はバネ３１の初期力 Ａ　はピストン３２の受圧面積 ＡＰ　　は圧力制御室３４に印加される制御圧力ＬＰ　
　はバイパス室３３に印加される吸入圧力制御圧力発生
部２０はケース４０と、仕切壁２７．２８と、ダイアフ
ラム２９と、バネ２６と、ニードル弁２５を具えている
。仕切壁２７は低圧室２２と制御圧力発生室２３を仕切
り、仕切壁２８は制御圧力発生室２３と高圧室２４を仕
切り、ダイアフラム２９は低圧室２２とダイアフラム室
２１を仕切っている。そして、低圧室２２は導圧管１１
２を介して吸入配管１１０に連通し、高圧室２４は導圧
管１１３を介して吐出口１０５に連通し、制御圧力発生
室２３は導圧管１１４を介して容量制御弁３６の圧力制
御室３４に連通している。ニードル弁２５はダイアフラ
ム２９と連動して仕切壁２７に設けられた弁口４１及び
仕切壁２８に設けられた弁口４２の開口面積を増減する
。バネ２６はダイアフラム室２１内に配設されてダイア
フラム２９を低圧室２２側に押圧している。

しかして、低圧室２２に導入される吸入圧力が高いとき
はニードル弁２５は左方に移動して弁口４１を閉じると
同時に弁口４２を開くことによって圧力発生室２３内に
発生する制御圧力什を上昇させる。逆に、吸入圧力が低
いときはニードル弁２５は右方に移動して弁口４１を開
くと同時に弁口４２を閉じることによって制御圧力室２
３内に発生する制御圧力ＡＰを低下させる。

しかして、冷媒回路内の高圧と低圧との差がない平衡状
態、即ち、低圧室２２に導入される吸入圧力ＬＰと高圧
室２４に導入される高圧ＨＰとが等しい場合には、制御
圧力ＡＰは吸入圧力ＬＰとなっている。

従って、容量制御弁３０のピストン３２はバネ３１によ
って押進されて第４図に示す状態、即ち、最少容量状態
（フルアンロード）を占め、作動室内の圧縮途中の冷媒
ガスがバイパス穴１０６．１０７から抽出されて容量制
御弁３０のバイパス室３３、バイパス管１１１を経て吸
入配管１１０にバイパスされる。そして、制御圧力ＡＰ
が上昇してもこの制御圧力ＡＰがピストン３２に作用す
る力がバネ３１の初期力ｆ０を越えるまではピストン３
２は移動しない、そして、制御圧力ＡＰが更に上昇する
と、ピストン３２はこれに対応して移動する。そして、
バイパス穴１０６．１０７のバイパス室３３への開口を
徐々に閉塞し、バイパス穴１０６．１０７から抽出され
る冷媒ガスの量を次第に減少させる。そして、制御圧力
ＡＰがある値に達すると、ピストン３２は第５図に示す
状態、即ち、最大容量状態（フルロード）を占め、バイ
パス穴１０６及び１０７から抽出される冷媒ガスの量が
零になる。

この可変容量圧縮機１の容量制御率は次式によって表す
ことができる。

そして、この容量制御率と吸入圧力との関係が第６図に
示されている。

しかして、可変容量圧縮機１を最少容量状態で起動する
と、起動時の負荷増大によるショック及びトルクの急変
を小さくできるが、吐出圧力の上昇が遅く、従って、容
量制御弁３０を作動させるのに必要な制御圧力ＡＰの発
生が遅くなる。しかし、冷凍サイクルの始動時には圧力
検出器７が検知する圧力が所定圧力Ｐ１以下となってい
るので、ファンモータ１２に通電されず冷却ファン６が
回転しない。従って、凝縮器２の放熱能力が低いままに
保持されるので、冷媒回路内の高圧圧力の上昇が促進さ
れ、始動時における最少容量運転状態からの離脱を早く
することが可能となる。

凝縮器２の放熱能力Ｑｃは次式で表される。

Ｑｃ　−に−Ａ　（ＣＴ　　ＡＴ）（Ｋｃａｌ／ｈ）但
し、 Ｋは熱貫流率（Ｋｃａｌ／　ｒｒｒｈ　℃）Ａは伝熱面
積（ｎ（） ＣＴは凝縮圧力に対応する冷媒の飽和温度（℃）ＡＴは
吸込空気の温度（℃） 上記式から明らかなように、冷却ファン６が停止すると
、熱貫流率Ｋが小さくなり、同じ放熱能力を確保するに
は凝縮圧力に対応する冷媒の飽和温度ＣＴを上昇させる
こととなり、この結果、凝縮圧力が上昇して圧縮機」の
吐出圧力の上昇となって現れる。

かくして、可変容量圧縮機１の始動時に冷却ファン６を
停止することによって、容量制御弁３０を早期に作動さ
せ、圧縮４！ＩＩを最少容量状態から早期に離脱させる
ことが可能となる。

なお、上記実施例においては、可変容量圧縮機として、
ベーン形ロークリ圧縮機を例に説明したが、往復動形圧
縮機、ローリングピストン形ロークリ圧縮機、斜板膨圧
縮機、スクロール形圧縮機等の他の形式の圧縮機も同様
に適用できる。

（発明の効果） 本発明においては、冷凍サイクルの始動時、圧力検出器
で検出された圧力が所定圧力に上昇するまで凝縮器の冷
却ファンを停止させ、これによって凝縮器の放熱能力を
低下させ、凝縮圧力を上昇させることにより圧縮機から
吐出される冷媒ガスの圧力の上昇を促進し、容量制御機
構を早期に作動させることによって圧縮機を最少容量運
転から早期に離脱させて、所要の冷凍能力を早期に発揮
できる。また、容量制御率を高くできるので、圧縮機の
起動時のショック、トルクの急変を緩和できるとともに
その連続運転範囲を拡大することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の１実施例を示し、第１図は冷媒回路図、
第２図は圧力検出器の作動説明図、第３図は電気的制御
回路図、第４図は可変容量圧縮機の略示的構成図、第５
図は容量制御弁の最大容量時を示す構成図、第６図は容
量制御弁と吸入圧力との関係を示す線図である。 可変容量圧縮機−１、冷却ファン・−・６、ファンモー
ター１２、凝縮器・−２、膨張弁−３、蒸発器−４、］ 第１図 ４′ 第２図 二ｆ丁− Ｐ２Ｐ、　　　　　　　第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷媒圧力が平衡状態から始動する時、最少容量状
   態から作動して吸入圧力が所定レベルとなるよう容量制
   御率を自動的に制御する容量制御機構を有する可変容量
   圧縮機、冷却ファンを有する凝縮器、膨張弁及び蒸発器
   を具えた冷凍サイクルにおいて、前記圧縮機と膨張弁間
   の高圧冷媒回路内の冷媒圧力を検出する圧力検出器を設
   けるとともに前記圧力検出器で検出された圧力が所定圧
   力以下のとき前記冷却ファンを停止する手段を設けたこ
   とを特徴とする冷凍サイクル。
2. （２）前記冷却ファンの駆動モータへの電気回路に前記
   圧力検出器の接点を介装したことを特徴とする（１）項
   記載の冷凍サイクル。
3. （３）前記可変容量圧縮機を車両走行用エンジンにより
   電磁クラッチを介して駆動することを特徴とする（１）
   項記載の冷凍サイクルを用いた車両用空気調和装置。