JPH0717613U - 自動車用空気調和装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヒートポンプタイプの「自動車用空気調和装
置」において回路を大幅に簡素化する。 【構成】 冷媒の流れる方向に応じて膨脹弁または逆止
弁として機能するオリフィス弁４０、４２を、それぞれ
室外熱交換器１０と室内熱交換器１４に接続する。オリ
フィス弁４０、４２の取付方向に関しては、室外熱交換
器１０と室内熱交換器１４がそれぞれエバポレータとし
て機能するときにオリフィス弁４０、４２が膨脹弁とし
て機能する方向に設置する。

Description

【考案の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】 本考案は、ヒートポンプタイプの自動車用空気調和装置に係り、特に膨脹弁と 逆止弁を一体化して冷媒回路の簡素化を図ったものに関する。 【０００２】 【従来の技術】 現在、電気自動車の開発が盛んになりつつあるが、電気自動車は当然のことな がら従来の自動車とは異なりエンジンやその冷却水を有しないために、その車室 内の空調装置には従来とは異なったタイプのものを搭載する必要がある。 【０００３】 現在ではこの種の自動車に搭載する空調装置として、いわゆるヒートポンプタ イプの自動車用空気調和装置が有望視されている。この種の自動車用空気調和装 置は概略図２と図３に示すように構成されている。ここで、図２は冷房運転時の 冷媒の流れを示したものであり、図３は暖房運転時の冷媒の流れを示したもので ある。 【０００４】 同図に示すように、たとえばエンジンルーム内には冷媒の流れる方向に応じて 放熱または吸熱を行う室外熱交換器１０が設けられ、一方で、車室内への空調風 を形成する空調ユニット１２内には冷媒の流れる方向に応じてエバポレータまた はコンデンサとして機能する室内熱交換器１４が設けられている。これらの熱交 換器１０、１４は、たとえば、コンプレッサ１６、四方弁１８、アキュムレータ ２０、膨脹弁２２、２４、および逆止弁２６、２８を介して配管３０によって相 互に接続されている。なお、膨脹弁２２、２４と逆止弁２６、２８はそれぞれ並 列に接続されている。 【０００５】 この空調装置を冷房装置として機能させる場合には、四方弁１８を図２のよう に切り換えて冷媒を図示実線で示されている方向に流す。このように冷媒を流す と、室外熱交換器１０はコンデンサとして機能するようになり、熱交換により熱 を外部に放出するが、このときの熱交換はファン３２によって促進される。室外 熱交換器１０によって気体から液体に変わった冷媒は、逆止弁２６および膨脹弁 ２４を通って室内熱交換器１４に導入され、ここで吸熱されて再び気体に戻され る。このとき室内熱交換器１４はエバポレータとして機能することになり、ファ ン３４によって送風される空気を冷却してその冷風を車室内に吹き出すようにな る。室内熱交換器１４によって気体に戻された冷媒は四方弁１８によってアキュ ムレータ２０を介してコンプレッサ１６の吸入口に導かれ、ここで圧縮されて四 方弁１８によって室外熱交換器１０に供給される。以上のようなサイクルを繰り 返すことによって車室内の冷房が行われることになる。 【０００６】 一方、この空調装置を暖房装置として機能させる場合には、四方弁１８を図３ のように切り換えて冷媒が図示実線で示されている方向、つまり図２の実線方向 とは逆の方向に流れるようにする。このようにした場合には、室外熱交換器１０ はエバポレータとして、室内熱交換器１４はコンデンサとしてそれぞれ機能する ようになり、室外熱交換器１０は外部の空気から吸熱し、室内熱交換器１４はフ ァン３４によって送風される空気に放熱してこれを加熱して車室内を暖房する。 このとき、室内熱交換器１４によって気体から液体に変わった冷媒は逆止弁２８ および膨脹弁２２を通って室外熱交換器１０に導かれる。なお、膨脹弁２２と膨 脹弁２４はそれぞれ冷暖房が効率良く行えるように調節されている。 【０００７】 【考案が解決しようとする課題】 しかしながら、このような従来のヒートポンプタイプの冷媒回路にあっては、 室外熱交換器１０と室内熱交換器１４のそれぞれをともにコンデンサおよびエバ ポレータとして機能させるために、膨脹弁２２、２４と逆止弁２６、２８を並列 に接続した回路をそれぞれの熱交換器１０、１４に設置して、冷房運転時と暖房 運転時とで回路を切り換えるようにしているため、回路が複雑になりがちで、ま た、部品の取付スペースやコストの低減にも一定の限界がある。 【０００８】 本考案は、このような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、膨脹弁 と逆止弁を一体化して冷媒回路の簡素化を図ったヒートポンプタイプの自動車用 空気調和装置を提供することを目的とする。 【０００９】 【課題を解決するための手段】 上記の目的を達成するための本考案は、車室外に設置された室外熱交換器と、 車室内への空調風を形成するユニット内に設置された室内熱交換器とを有し、前 記室外熱交換器と前記室内熱交換器とを接続する循環経路内に流通させる冷媒の 循環方向を切り換えることによって車室内の冷暖房を行うヒートポンプタイプの 自動車用空気調和装置において、一方向にだけ冷媒の流れを許容する逆止め作用 と冷媒の流れを絞る絞り作用とを冷媒の流れを反転させることによって選択的に 行う弁手段を、前記室外熱交換器と前記室内熱交換器がそれぞれエバポレータと して機能するときに前記弁手段が前記絞り作用を行うように、エバポレータとし て機能するときの前記室外熱交換器と前記室内熱交換器のそれぞれの絞り作用を 行った場合の入口側経路に設けたことを特徴とする。 【００１０】 【作用】 このように構成した本考案にあっては、冷房運転時において、室外熱交換器は コンデンサとして、室内熱交換器はエバポレータとしてそれぞれ機能するが、こ のとき、室外熱交換器側の弁手段は逆止め作用を行って室外熱交換器からの冷媒 を室内熱交換器のほうへ流通させ、室内熱交換器側の弁手段は絞り作用を行って 膨脹弁として機能し室内熱交換器に導入される冷媒を減圧する。一方、暖房運転 時においては、室外熱交換器はエバポレータとして、室内熱交換器はコンデンサ としてそれぞれ機能するが、このとき、室内熱交換器側の弁手段は逆止め作用を 行って室内熱交換器からの冷媒を室外熱交換器のほうへ流通させ、室外熱交換器 側の弁手段は絞り作用を行って膨脹弁として機能し室外熱交換器に導入される冷 媒を減圧する。このように、１つの弁手段によって膨脹弁としての機能と逆止弁 としての機能とが選択的に実現されることになる。 【００１１】 【実施例】 以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。 図１は本考案の一実施例の概略構成図であって、図２と図３に共通する部分に は同一の符号を付している。 【００１２】 図１に示す自動車用空気調和装置は、図２と図３に示す自動車用空気調和装置 と同様、ヒートポンプタイプの自動車用空気調和装置であって、車室外のたとえ ばエンジンルーム内には冷媒の流れる方向に応じて放熱または吸熱を行う室外熱 交換器１０が設けられ、一方で、車室内への空調風を形成する空調ユニット１２ 内には冷媒の流れる方向に応じてエバポレータまたはコンデンサとして機能する 室内熱交換器１４が設けられている。これらの熱交換器１０、１４は、コンプレ ッサ１６、四方弁１８、アキュムレータ２０を介して配管３０によって相互に接 続されている。また、それぞれの熱交換器１０、１４には膨脹弁と逆止弁の機能 を併有する弁手段としてのオリフィス弁４０、４２が接続されている。また、室 外熱交換器１０の下流側にはファン３２が設けられ、空調ユニット１２内の室内 熱交換器１４の上流側にはファン３４が設けられている。なお、図示しないが、 オリフィス弁４０と４２の間にリキッドタンクを設けても良い。 【００１３】 オリフィス弁４０と４２は同じ構造をしているので、オリフィス弁４０を例に とってその構造を説明する。このオリフィス弁４０は、内部に通路が形成された 弁本体４４を有し、弁本体４４にはその内壁から直角に仕切り部４６が突き出て いる。この仕切り部４６の中央部にはテーパが付けられた弁孔４８が開設されて いる。また、弁本体４４の内部には一部にテーパが付けられた弁体５０が収容さ れており、この弁体５０には軸方向にオリフィス管５２が貫通して設けられてい る。弁体５０はばね５４によって仕切り部４６に対して付勢され、仕切り部４６ の弁孔４８から一部突き出た状態になっている。ばね５４のばね力はばね力調節 部材５６によって調節自在であり、ばね力調節部材５６は弁本体４４にねじ込ま れている。また、ばね力調節部材５６には冷媒を通過させるための通孔５８が形 成されている。なお、ここでは、オリフィス弁４０において、弁本体４４の弁体 ５０側の開口部を出入口Ｐ、弁本体４４のばね力調節部材５６側の開口部を出入 口Ｑと呼ぶことにする。 【００１４】 このような構造をもつオリフィス弁４０は、膨脹弁と逆止弁の機能を併有して いるが、その作用は次の通りである。冷媒がオリフィス弁４０の出入口Ｐから流 入する場合、つまり冷媒がオリフィス弁４０の内部を図中のＡ方向に流れる場合 には、ばね５４のばね力に抗して弁体５０が押し下げられて弁孔４８が開き、ほ とんどの冷媒は仕切り部４６の弁孔４８とばね力調節部材５６の通孔５８を通っ てオリフィス弁４０の出入口Ｑから流出する。したがって、Ａ方向の冷媒の流れ は許容されている。これに対し、冷媒がオリフィス弁４０の出入口Ｑから流入す る場合、つまり冷媒がオリフィス弁４０の内部を図中のＢ方向に流れる場合には 、弁体５０はばね５４のばね力によって仕切り部４６に押し付けられ、また流体 の高圧力によって更に仕切り部４６に押し付けられ、弁孔４８は閉じた状態にあ り、弁孔４８を通過する冷媒の流れは完全に阻止されている。そこで、出入口Ｑ から流入した冷媒はオリフィス管５２を通って流通することになるが、その際に 冷媒の流れがオリフィス管５２によって絞られ、冷媒が減圧されることになる。 つまり、膨脹弁として機能することになる。したがって、このオリフィス弁４０ は、内部の冷媒の流れがＡ方向の場合にはこの一方向にだけ完全に冷媒の流れを 許容し（逆止め作用）、内部の冷媒の流れがＢ方向の場合には冷媒の流れを絞る 作用（絞り作用）を行うようになっている。膨脹弁として機能させる場合の絞り 作用の調節は、オリフィス管５２の径と長さを変えることによって行われる。ま た、逆止弁として機能させる場合には低圧力で弁を全開にするのが望ましいので 、ばね５４のばね力は差圧がたとえば１〜１．５Kg/cm2G になると弁が開くよう に設定されている。なお、前述したようにオリフィス弁４２はオリフィス弁４０ と同じ構造を有しており、したがって上記した作用を呈するものである。 【００１５】 図１に示すように、オリフィス弁４０は出入口Ｐのほうが室外熱交換器１０と 接続され、同じくオリフィス弁４２も出入口Ｐのほうが室内熱交換器１４と接続 されている。これは、室外熱交換器１０と室内熱交換器１４がそれぞれエバポレ ータとして機能するときにそれに流入される冷媒を減圧して蒸発しやすくするべ く膨脹弁としての機能を果たさせるためである。逆に言えば、室外熱交換器１０ と室内熱交換器１４がそれぞれコンデンサとして機能するときにはそれから流出 される冷媒を流す方向に取り付けられている。なお、実際にオリフィス弁４０、 ４２をそれぞれ室外熱交換器１０と室内熱交換器１４に接続するにあたっては、 それぞれの熱交換器１０、１４の特性に応じた冷媒の絞り作用を提供すべく、オ リフィス管５２、５２′の径や長さをそれぞれ適当に調節する。 【００１６】 このサイクルにおいて、冷房運転時には、冷媒を四方弁１８によって図１の実 線で示す方向に流す。このように冷媒を流すと、室外熱交換器１０はコンデンサ として機能するようになり、コンプレッサ１６により断熱圧縮されて高温高圧の ガス状となった冷媒はここで外部に熱を放出して中温高圧の液状冷媒となる。こ のときの熱交換はファン３０によって促進される。室外熱交換器１０によって気 体から液体に変わった冷媒は、逆止弁として機能するオリフィス弁４０を通過し （Ａ方向）、さらに、膨脹弁として機能するオリフィス弁４２を通過する（Ｂ方 向）。オリフィス弁４２を通過する際に冷媒は内部のオリフィス管５２′によっ て絞られることによって断熱膨脹して蒸発しやすい気液混合状態となり、室内熱 交換器１４に導かれ、ここでファン３４によって空調ユニット１２内に取り入れ られた空気との熱交換を行い、気化しつつ等圧膨脹を続け、過熱蒸気となる。よ って、室内熱交換器１４はエバポレータとして機能することになり、取り入れ空 気を冷却して冷風を車室内に吹き出すようになる。室内熱交換器１４によって過 熱蒸気となった冷媒は四方弁１８によってアキュムレータ２０を介して再びコン プレッサ１６の吸入口に導かれ、ここで断熱圧縮されて四方弁１８によって室外 熱交換器１０に供給される。以上のようなサイクルを繰り返すことによって車室 内の冷房が行われる。 【００１７】 一方、暖房運転時には、四方弁１８を切り換えて冷媒が図１の点線で示す方向 、つまり同図の実線方向とは逆の方向に流れるようにする。このようにした場合 には、室外熱交換器１０はエバポレータとして、室内熱交換器１４はコンデンサ としてそれぞれ機能することになる。したがって、過熱蒸気の状態でコンプレッ サ１６に吸入された冷媒はコンプレッサ１６によって断熱圧縮されて高温高圧の ガス状冷媒となって室内熱交換器１４に導かれ、ここで取り入れ空気に放熱して 中温高圧の液状冷媒となる。この過程において取り入れ空気が加熱され温風が車 室内に吹き出されるようになる。室内熱交換器１４によって気体から液体に変わ った冷媒は、逆止弁として機能するオリフィス弁４２を通過し（Ａ方向）、さら に、膨脹弁として機能するオリフィス弁４０を通過する（Ｂ方向）。オリフィス 弁４２を通過することによって断熱膨脹して気液混合状態となった冷媒は、室外 熱交換器１０に導かれて外部の空気との熱交換を行い、過熱蒸気となって四方弁 １８によってアキュムレータ２０を介して再びコンプレッサ１６に吸入される。 以上のようなサイクルを繰り返すことによって車室内の暖房が行われる。 【００１８】 したがって、本実施例によれば、従来別部品であった膨脹弁と逆止弁を一体化 したオリフィス弁４０、４２を用いてヒートポンプ用の閉回路を構成するように したので、従来のように膨脹弁と逆止弁を並列に接続した分岐回路を設ける必要 がなくなり、回路の簡素化が図られる。しかも、四方弁１８を切り換えて冷媒の 流れる方向を反転させるだけで冷房運転用の回路と暖房運転用の回路とを同一の 閉回路で形成されるので、きわめて高いレベルでの簡素化が実現される。 【００１９】 また、膨脹弁と逆止弁を一体化して部品としての逆止弁を不要としたので、部 品の取付スペースが削減され、また、コストの低減も図られる。 【００２０】 さらに、本実施例では、オリフィス弁４０、４２の膨脹弁としての機能はオリ フィス管５２、５２′によって行われるので、冷暖房の負荷やサイクルバランス などの変更に対応した膨脹弁としてのチューニングを、単にオリフィス管５２、 ５２′の径や長さを変えることによって行うことができるようになり、サイクル に合ったチューニングの簡素化が図られる。 【００２１】 【考案の効果】 以上述べたように本考案によれば、膨脹弁と逆止弁を一体化した弁手段をそれ ぞれ室外熱交換器と室内熱交換器に接続してヒートポンプ用の閉回路を構成する ようにしたので、回路の大幅な簡素化が実現される。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本考案の一実施例によるヒートポンプタイプ
の空調装置の概略構成図である。 【図２】 従来のヒートポンプタイプの空調装置の概略
構成図で、冷房運転時の回路を示したものである。 【図３】 同じく従来のヒートポンプタイプの空調装置
の概略構成図で、暖房運転時の回路を示したものであ
る。 【符号の説明】 １０…室外熱交換器 １２…空調ユニット １４…室内熱交換器 １６…コンプレッサ １８…四方弁 ４０、４２…オリフィス弁（弁手段） ５２、５２′…オリフィス管

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 車室外に設置された室外熱交換器（１０）と、車室内へ
   の空調風を形成するユニット（１２）内に設置された室
   内熱交換器（１４）とを有し、前記室外熱交換器（１
   ０）と前記室内熱交換器（１４）とを接続する循環経路
   内に流通させる冷媒の循環方向を切り換えることによっ
   て車室内の冷暖房を行うヒートポンプタイプの自動車用
   空気調和装置において、 一方向にだけ冷媒の流れを許容する逆止め作用と冷媒の
   流れを絞る絞り作用とを冷媒の流れを反転させることに
   よって選択的に行う弁手段（４０、４２）を、前記室外
   熱交換器（１０）と前記室内熱交換器（１４）がそれぞ
   れエバポレータとして機能するときに前記弁手段（４
   ０、４２）が前記絞り作用を行うように、エバポレータ
   として機能するときの前記室外熱交換器（１０）と前記
   室内熱交換器（１４）のそれぞれの絞り作用を行った場
   合の入口側経路に設けたことを特徴とする自動車用空気
   調和装置。