JPH11344263A - バイパス管路付冷凍サイクル - Google Patents

バイパス管路付冷凍サイクル

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JPH11344263A
JPH11344263A JP10170423A JP17042398A JPH11344263A JP H11344263 A JPH11344263 A JP H11344263A JP 10170423 A JP10170423 A JP 10170423A JP 17042398 A JP17042398 A JP 17042398A JP H11344263 A JPH11344263 A JP H11344263A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】凝縮器に冷媒を通さずに蒸発器において暖房の
ための熱交換を行えるようにしたバイパス管路付冷凍サ
イクルにおいて、循環する冷媒量が負荷等に応じて制御
されて、状況に適した暖房を行うことができるバイパス
管路付冷凍サイクルを提供すること。 【解決手段】冷媒を凝縮器２を通さずに圧縮機１から蒸
発器４に送り込ませるためのバイパス管路５を併設する
と共に、低圧冷媒液を一時的に貯留するためのアキュム
レータ６を蒸発器４の出口と圧縮機１の入口との間に接
続して、冷媒が凝縮器２を通らずにバイパス管路５を循
環する状態の際に冷媒の循環量がアキュムレータ６にお
いて制御されるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、通常は冷房のた
めに用いられる蒸発器を、必要に応じて補助暖房に用い
ることができるようにしたバイパス管路付冷凍サイクル
に関する。
【０００２】
【従来の技術】自動車用空調装置においては、冷房のた
めには一般的な冷凍サイクルが用いられ、暖房のために
は、温められたエンジン冷却水が利用される。
【０００３】しかし、例えば近年のガソリン噴射式エン
ジン等のようにエンジンの効率がよくなると、冷却水の
温度が以前ほど上昇しないため、冬期に暖房温度が十分
に上昇しないという不都合が発生する。
【０００４】そこで従来は、例えば図９に示されるよう
に、冷凍サイクルの圧縮機１から送り出された高圧冷媒
ガスを、車室外の凝縮器２を通さずに、車室内の蒸発器
４に送り込ませるバイパス管路５を併設して、蒸発器４
で顕熱を奪う熱交換を行わせ、それを補助暖房として利
用するシステムがある。
【０００５】３は膨張弁、１０は高圧冷媒液を一時的に
貯留するためのリキッドタンク、７は逆止弁、８は、圧
縮機１から送り出される高圧冷媒を凝縮器２に向かわせ
るかバイパス管路５に通すかの切り換えを行うための管
路切換弁、９は、バイパス管路５を冷媒が流れる場合に
膨張弁として作用する定差圧弁である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のような
従来のバイパス管路付冷凍サイクルにおいては、補助暖
房モード時に冷媒がリキッドタンク１０を通らないこと
から、循環する冷媒の量が一定になってしまい、負荷等
に応じて冷媒量を制御することができないので、状況に
対応した暖房が行われない欠点がある。
【０００７】そこで本発明は、凝縮器に冷媒を通さずに
蒸発器において暖房のための熱交換を行えるようにした
バイパス管路付冷凍サイクルにおいて、循環する冷媒量
が負荷等に応じて制御されて、状況に適した暖房を行う
ことができるバイパス管路付冷凍サイクルを提供するこ
とを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明のバイパス管路付冷凍サイクルは、冷媒を、
圧縮機で圧縮してから凝縮器で凝縮させた後、膨張弁で
断熱膨張させながら蒸発器に送り込んで蒸発させてから
圧縮機に戻すようにした冷凍サイクルに、冷媒を上記凝
縮器を通さずに上記圧縮機から上記蒸発器に送り込ませ
るためのバイパス管路を併設すると共に、低圧冷媒液を
一時的に貯留するためのアキュムレータを上記蒸発器の
出口と上記圧縮機の入口との間に接続して、冷媒が上記
凝縮器を通らずに上記バイパス管路を循環する状態の際
に冷媒の循環量が上記アキュムレータにおいて制御され
るようにしたことを特徴とする。
【０００９】なお、上記圧縮機から送り出された後、上
記凝縮器を通らずに上記バイパス管路を通って上記蒸発
器に送り込まれる冷媒を、上記蒸発器に入る前に断熱膨
張させるための膨張弁が設けられていてもよい。
【００１０】また、上記凝縮器を通らずに上記蒸発器を
通った後、上記アキュムレータに送り込まれる冷媒を、
上記アキュムレータに入る前に断熱膨張させるための膨
張弁が設けられていてもよい。
【００１１】そして、上記冷凍サイクルが搭載された自
動車のエネルギー源から出る熱と冷媒との間で熱交換を
するための熱交換器が上記アキュムレータに内蔵されて
いてもよい。
【００１２】また、上記冷凍サイクルが搭載された自動
車のエネルギー源から出る熱と冷媒との間で熱交換をす
るための熱交換器が上記アキュムレータに隣接してその
上流側の冷媒管路に介挿接続されていてもよい。
【００１３】
【発明の実施の形態】図面を参照して本発明の実施の形
態を説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態の自
動車用空調装置に用いられる冷凍サイクルの全体構成を
略示しており、１は圧縮機、２は車室外に配置された凝
縮器、３は膨張弁、４は車室内に通じるエアダクトに配
置された蒸発器、６は低圧冷媒を一時貯留しておくため
のアキュムレータであり、これらによって通常の冷凍サ
イクルが形成されている。
【００１４】なお、膨張弁３としては、一般的な機械式
膨張弁の他、オリフィスチューブ（例えば直径１．６ｍ
ｍ、長さ３３ｍｍのもの）や、入口側の過冷却度が大き
くなると弁開度を大きくして過冷却度を一定に保つ過冷
却制御弁、或いは電動制御の膨張弁等を用いることがで
きる。
【００１５】上述の通常の冷凍サイクルに加えて、蒸発
器４を利用して補助暖房を行うために、圧縮機１から送
り出された高圧冷媒ガスを、凝縮器２を通さずに蒸発器
４に送り込ませるためのバイパス管路５が併設されてい
る。
【００１６】７は逆止弁、８は、圧縮機１から送り出さ
れる高圧冷媒を凝縮器２に向かわせるかバイパス管路５
に通すかの切り換えを行うための管路切換弁（三方向
弁）、９は、バイパス管路５を冷媒が流れる場合に膨張
弁として作用する減圧用の定差圧弁である。
【００１７】なお、定差圧弁９としては、制御差圧をソ
レノイド等によって２段階（例えば１３気圧と７気圧）
又は３段階以上に切り換え可能なタイプのものを用いて
もよく、電動制御弁を用いてもよい。
【００１８】このように構成された実施の形態のバイパ
ス管路付冷凍サイクルにおいて、冷房時には、圧縮機１
から送り出された高圧冷媒がバイパス管路５へは行かず
に全て凝縮器２に送られるように管路切換弁８をセット
する。すると、車室内の蒸発器４が本来の蒸発器として
作用し、そこでの周囲の空気と冷媒との熱交換によって
冷房が行われる。
【００１９】補助暖房時には、管路切換弁８を切り換え
て、圧縮機１から送り出された高圧冷媒が、凝縮器２へ
は行かずに全てバイパス管路５内を流れて、蒸発器４か
らアキュムレータ６を経て圧縮機１に戻されるようにセ
ットする。
【００２０】すると、定差圧弁９を通ることによって膨
張して減圧された冷媒が蒸発器４を通過する際に、圧縮
機１において与えられた顕熱を冷媒から奪う熱交換が行
われ、蒸発器４が暖房のための放熱器として作用する。
【００２１】図２は、その際のサイクルの特性を実線で
示している。は圧縮機１の出口、は蒸発器４の入
口、は蒸発器４の出口、はアキュムレータ６の入
口、は圧縮機１の入口の各位置を示しており、−
の間が膨張、−の間が放熱、−の間が圧縮であ
る。
【００２２】このように、冷媒がバイパス管路５を通っ
て補助暖房モードになっているとき、冷媒の循環管路中
にアキュムレータ６が存在している。したがって、負荷
が小さいときはアキュムレータ６に多量の冷媒が貯留さ
れ、負荷が大きくなればアキュムレータ６から出される
冷媒の量が多くなり、循環する冷媒量が負荷に対応して
変化をする。その結果、必要性に対応した暖房効果を得
ることができる。
【００２３】図３は、本発明の第２の実施の形態のバイ
パス管路付冷凍サイクルを示しており、例えば減圧用の
定差圧弁からなる第２の膨張弁１９を蒸発器４とアキュ
ムレータ６との間に設けたものである。圧縮機１と蒸発
器４との間には定差圧弁（膨張弁）は設けられていな
い。その他の構成は第１の実施の形態と同じである。
【００２４】このように構成されたバイパス管路付冷凍
サイクルにおいて、バイパス管路５側に冷媒を流した場
合には、図４の特性線図にも示されるように、蒸発器４
が一般の冷凍サイクルの場合の凝縮器として機能し、
−の間で放熱が行われて暖房効果を得ることができ
る。
【００２５】そしてこの場合にも、冷媒の循環管路中に
存在するアキュムレータ６によって冷媒の循環量が負荷
に応じて制御され、必要性に対応した暖房効果を得るこ
とができる。
【００２６】図５は、本発明の第３の実施の形態のバイ
パス管路付冷凍サイクルを示しており、管路切換弁８と
蒸発器４との間に定差圧弁９を介挿接続すると共に、蒸
発器４とアキュムレータ６との間に第２の膨張弁１９を
介挿接続したものである。
【００２７】その結果、暖房時の冷媒の膨張が、膨張弁
として機能する定差圧弁９と第２の膨張弁１９の２箇所
において行われる。したがって、蒸発器４を通る冷媒の
圧力が第２の実施の形態の場合より低く、蒸発器４の耐
圧能を低く設定することができる。
【００２８】２０は、バイパス管路５に冷媒を流さない
通常の冷房モードの際に冷媒を第２の膨張弁１９から迂
回させるために開かれる開閉弁である。その他の構成は
第１の実施の形態と同じである。
【００２９】なお、第２の膨張弁１９は、定差圧弁とし
て機能するタイプでもよいが、出口側の圧力が所定の圧
力（例えば４気圧）を超えると弁開度を小さくして出口
側の圧力を一定以下に維持する圧力調整弁や、その設定
圧力を電磁力で可変することができる可変圧力調整弁、
或いは電動制御弁等を用いてもよい。
【００３０】また、バイパス管路５に設けられた定差圧
弁９として、出口側の圧力が所定の圧力（例えば１０気
圧）を超えると弁開度を小さくして出口側の圧力を一定
以下に維持する圧力調整弁や、その設定圧力を電磁力で
可変することができる可変圧力調整弁を用いてもよく
（他の実施の形態においても同じ）、その場合には、第
２の膨張弁１９として、単に流路断面積を絞っただけの
オリフィスを用いてもよい。
【００３１】図６は、本発明の第４の実施の形態のバイ
パス管路付冷凍サイクルを示しており、第３の実施の形
態と同じ冷凍サイクルにおいて、自動車のエンジン、モ
ーター或いは電池等から放出される熱を冷媒と熱交換す
るための熱交換器２１をアキュムレータ６に追加したも
のである。２２は、廃熱を伝達する媒体である水等の流
量を制御するための流量制御弁である。
【００３２】このようにすることによって、アキュムレ
ータ６内の熱交換器２１から冷媒に与えられる熱も暖房
に利用することができ、バイパス管路５側に冷媒を流し
た場合には、図７の特性線図にも示されるように、と
との間の蒸発器４において多量の放熱が行われ、より
高い暖房効果を得ることができる。
【００３３】そしてこの場合にも、冷媒の循環管路中に
存在するアキュムレータ６によって冷媒の循環量が負荷
に応じて制御され、必要性に対応した暖房効果を得るこ
とができる。
【００３４】図８は、本発明の第５の実施の形態のバイ
パス管路付冷凍サイクルを示しており、自動車のエンジ
ン、モーター或いは電池等から放出される熱を冷媒と熱
交換するための熱交換器２１を、第２の膨張弁１９とア
キュムレータ６との間に配置したものであり、第３の実
施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００３５】また、管路切換弁８を機能的に二つの開閉
弁２８，２９に分けて構成すると共に、冷媒迂回用の開
閉弁２０と合わせて三つの開閉弁２８，２９，２０を一
つのブロックにまとめて構成するようにしている。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、冷媒を圧縮機から凝縮
器を通さずに蒸発器に送り込ませるためのバイパス管路
を併設すると共に、低圧冷媒液を一時的に貯留するため
のアキュムレータを蒸発器の出口と圧縮機の入口との間
に接続して、冷媒が凝縮器を通らずにバイパス管路を循
環する状態の際の冷媒の循環量がアキュムレータにおい
て制御されるようにしたので、凝縮器に冷媒を通さずに
蒸発器において暖房のための熱交換を行う場合にも、循
環する冷媒量が負荷等に応じて適正に制御されて、状況
に対応した暖房効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態のバイパス管路付冷
凍サイクルの全体構成の略示図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の特性線図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態のバイパス管路付冷
凍サイクルの全体構成の略示図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の特性線図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態のバイパス管路付冷
凍サイクルの全体構成の略示図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態のバイパス管路付冷
凍サイクルの全体構成の略示図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態の特性線図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態のバイパス管路付冷
凍サイクルの全体構成の略示図である。
【図９】従来のバイパス管路付冷凍サイクルの略示図で
ある。
【符号の説明】
１ 圧縮機 ３，１９ 膨張弁 ４ 蒸発器 ５ バイパス管路 ６ アキュムレータ ８ 管路切換弁 ９ 定差圧弁（膨張弁） ２１ 熱交換器

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】冷媒を、圧縮機で圧縮してから凝縮器で凝
    縮させた後、膨張弁で断熱膨張させながら蒸発器に送り
    込んで蒸発させてから圧縮機に戻すようにした冷凍サイ
    クルに、冷媒を上記凝縮器を通さずに上記圧縮機から上
    記蒸発器に送り込ませるためのバイパス管路を併設する
    と共に、低圧冷媒液を一時的に貯留するためのアキュム
    レータを上記蒸発器の出口と上記圧縮機の入口との間に
    接続して、冷媒が上記凝縮器を通らずに上記バイパス管
    路を循環する状態の際に冷媒の循環量が上記アキュムレ
    ータにおいて制御されるようにしたことを特徴とするバ
    イパス管路付冷凍サイクル。
  2. 【請求項２】上記圧縮機から送り出された後、上記凝縮
    器を通らずに上記バイパス管路を通って上記蒸発器に送
    り込まれる冷媒を、上記蒸発器に入る前に断熱膨張させ
    るための膨張弁が設けられている請求項１記載のバイパ
    ス管路付冷凍サイクル。
  3. 【請求項３】上記凝縮器を通らずに上記蒸発器を通った
    後、上記アキュムレータに送り込まれる冷媒を、上記ア
    キュムレータに入る前に断熱膨張させるための膨張弁が
    設けられている請求項１又は２記載のバイパス管路付冷
    凍サイクル。
  4. 【請求項４】上記冷凍サイクルが搭載された自動車のエ
    ネルギー源から出る熱と冷媒との間で熱交換をするため
    の熱交換器が上記アキュムレータに内蔵されている請求
    項１、２又は３記載のバイパス管路付冷凍サイクル。
  5. 【請求項５】上記冷凍サイクルが搭載された自動車のエ
    ネルギー源から出る熱と冷媒との間で熱交換をするため
    の熱交換器が上記アキュムレータに隣接してその上流側
    の冷媒管路に介挿接続されている請求項１、２又は３記
    載のバイパス管路付冷凍サイクル。
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