JPS60226670A - 車両用冷凍サイクル装置 - 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、車室内の冷房と、冷蔵冷凍庫内の冷蔵冷凍の
両方を行いうる車両用冷凍サイクル装置に関し、冷凍庫
の冷凍と車室内の冷房が可能な冷凍車から、車室内冷房
と車載冷蔵庫の冷媒が可能な乗用車まで広く適用可能な
ものである。

（従来技術の問題点） 第１図は、自動車に搭載された冷蔵庫内の冷蔵と、車室
内の冷房の両方を行なう従来の冷凍サイクル図を示す。

第１図において、冷房用の冷凍サイクルは、電磁クラッ
チを介し自動車エンジンによって駆動され、冷媒の圧縮
吐出を行なう圧縮機（２） １、冷媒の凝縮器２、液冷媒を溜めておく受液器３、冷
房用蒸発器７の出口側に配設された感温筒５ａからの信
号に応じて絞り量を可変させ液冷媒を低温低圧の霧状に
減圧膨張させる温度作動式膨張弁５、および霧状の冷媒
を蒸発させて車室内冷房用の空気を冷却する冷房用蒸発
器７を冷媒配管１０によって順次接続して構成されてい
る。

一方、膨張弁５および冷房用蒸発器７に並列して、冷媒
を流す冷蔵用の冷凍サイクルが形成される。この冷蔵用
冷凍サイクルは、冷媒が所定圧より低い状態になると開
弁する定圧膨張弁６、冷蔵庫内の空気を冷却する冷蔵用
蒸発器８と、冷媒の逆流を防ぐ逆止弁９が冷媒配管１１
によって接続されて構成されている。

また、温度作動式膨張弁５の上流側には、電磁弁４が設
けられており、一定時間ごとに開閉を行ない、冷媒の流
れを冷房用蒸発器７と冷蔵用蒸発器８とに切り換えるよ
うになっている。

この第１図に示す従来の冷凍サイクル装置によれば、冷
媒を冷房用蒸発器７と、冷蔵用蒸発器８（３） とに交互に流すことにより、車室内の冷房と、冷蔵庫内
の冷却の両方が可能である。この場合、冷房用蒸発器７
の蒸発圧力（約２ｋｇ／ｃ＋Ｊ）に比べ、冷蔵用蒸発器
８の蒸発圧力（約０．５　ｋｇ　／　ｃ＋Ｊ　）が低く
、冷房から冷蔵に切り換わる場合、つまり電磁弁４が開
から閉となる時に、まず冷房用蒸発器７内部の冷媒が圧
縮機１によって吸入されて、冷房用蒸発器７内の冷媒圧
力が充分低下し、冷蔵用蒸発器７内と同じ圧力になって
初めて逆止弁９が開き、さらに冷蔵用蒸発器７内の冷媒
が吸引され所定圧まで低下すると定圧膨張弁６が開き、
冷蔵用の冷凍サイクルが循環し始める。

このように、従来の冷凍サイクル装置では、冷房から冷
蔵に切り換わるまでに冷房も冷蔵冷凍も作用しない過渡
状態が存在する。この過渡状態に要する時間は、例えば
冷蔵用蒸発器８が車載用冷蔵庫のように小型のものでは
、冷房側を６０秒、冷蔵側を１５秒とすると、過渡時間
は１〜３秒程度であり、冷蔵能力にはほとんど影響しな
い。

しかし、本発明者が研究したところ、冷凍車環（４） 用の冷凍庫のように広い庫内を−２０’Ｃ程度の低温に
保つには、冷凍用蒸発器は大型となるため、上記過渡時
間は無視できない大きな値となることが判明した。本発
明者が行なった実験によると、冷凍車用の大型の蒸発器
および、定圧膨張弁の代わりに温度作動式膨張弁を用い
、冷房運転を４０秒、冷凍運転を６０秒行なったところ
冷凍運転６０秒のうち、３０秒が過渡状態となり、冷凍
能力に大きな損失があることを発見した。

（発明の目的） 本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、冷房と、
冷蔵冷凍の両方が可能な車両用冷凍サイクル装置におい
て、冷房から冷蔵冷凍運転に移行する際の過渡時間を短
縮させ、冷蔵冷凍能力を向」ニさせることを目的とする
。

（実施例） 以下本発明を図に示す実施例によって詳しく説明する。

第２図は、本発明を冷凍車に適用する場合の冷凍ザイク
ル図であり、冷凍車の車室内の冷房を行なう冷房側の冷
凍サイクル（矢印Ａ）は、（５） 第１図に示す従来例と同様に、圧縮機１．凝縮器２、受
液器３．第１減圧手段である温度作動式膨張弁５．冷房
用蒸発器７を冷媒配管１０にて閉回路をなすように順次
接続し構成されている。

一方、上記膨張弁５、および冷房用蒸発器７に並列に冷
媒を流すように、温度作動式膨張弁６０゜冷凍用蒸発器
８０および逆流防止用のチェック弁９を冷媒配管１１に
よって接続し、冷凍用の冷凍サイクル（矢印Ｂ）が形成
される。第２図において、冷房側の冷凍サイクルと冷凍
側の冷凍サイクルの上流側分岐点が０で示され、下流側
の合流点が■で示される。

また、冷媒の流れを一定時間ごとに冷房用蒸発器７と、
冷凍用蒸発器８ｏとに切り換え開閉する電磁弁４は、冷
房用蒸発器７の冷媒出口側と合流点■との間に接続され
ている。

なお、第２図において、７ｆ、８０ｆは冷房用蒸発器７
．冷凍用蒸発器８ｏによって冷却された空気を送風する
ファンである。

第３図は、上記のように構成される冷凍サイク（６） ルを有する装置を実際に冷凍車に搭載した場合を示し、
冷凍車は、乗員の運転席が設けられたキャブ１２と、被
冷物を収納する冷凍庫１３とに分割される。圧縮機１は
、キャブ床下に配置され、電磁クラッチ１ａによって図
示しない自動車エンジンの駆動力を受けるようになって
いる。凝縮器２は、凝縮能力を向上させるため、２個使
用し、そのうち第１凝縮器２ａは冷凍庫床下に配置し、
第２凝縮器２ｂは、受液器３と共にキャブ床下に取付け
られている。なお第１．第２凝縮器２ａ、２ｂにはそれ
ぞれ空冷用のファン１４．１５が装着されている。冷房
用の蒸発器７は、および冷却空気送風用のファン７ｆは
運転席ダッシュパネルの裏側に配設される図示しないダ
クト内に配設される。冷凍用の蒸発器８０は、冷却空気
の送風ファン８０ｆ、および膨張弁６０と共に冷凍庫１
３内部上方に取付けられ、蒸発器８０にて冷却された空
気を送風し、庫内を循環するようにしている。

チェック弁９は、冷凍庫１３とキャブ１２の間の冷媒配
管のうち、冷凍庫ボディ１３と、キャブ１（７） ２との下方空間に配置し、電磁弁４は、キャブ床下の圧
縮機１の近傍の冷媒配管中に取付けられる。

冷房側冷凍サイクルと冷凍側冷凍サイクルの下流側合流
点■は、チェック弁９の下側に位置し、しかも圧縮機１
の吸入口１ｂの近傍に位置している。

さらに、キャブ１２内部の運転席ダッシュパネルには、
冷凍スイッチ１６、冷房スイッチ１７、除霜スイッチ２
５が設けられている。

第４図は、本冷房冷凍装置の電器回路を示し、車載のバ
ッテリ１８には制御回路１９、リレーＲ１、Ｒ２，Ｒ３
，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６がそれぞれ並列に接続されており、
制御回路１９には、冷凍スイッチ１６、冷房スイッチ１
７、除霜スイッチ２５が接続され、制御回路１９はこれ
らのスイッチおよび内蔵のタイマ回路１９ａによって、
各リレーＲ１〜Ｒ５へ通電するようになっている。リレ
ーＲ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６には、それぞれ
電磁弁４、冷房用ファン７ｆの駆動モータ２０、冷凍用
ファン８０ｆの駆動モータ、電磁クラッチｌａｓファン
２ａ、２ｂをそれぞれ駆動す（８） るモータ２２，２３、除霜用電磁弁４００がそれぞれ接
続されている。

次に上記構成を有する本冷房冷凍装置の作動について説
明する。

運転席ダッシュパネルに設けられ各スイッチ１６．１７
．２５を切り換えると、それに応じて各リレーＲ１〜Ｒ
５にそれぞれ通電され、冷房、冷凍、冷房・冷凍除霜が
行なわれる。この各作動状態を表１に示す。

以下余白 （９） 表１ 次に、上記作動のうち、冷房から冷凍に移行する過渡状
態について第５図を用いて詳しく説明す（１０） る。第５図の横軸は作動時間を示し、縦軸は蒸発圧力を
示す。第５図中、アは冷房用蒸発器７内の蒸発圧力を示
し、イは冷凍用蒸発器８０内の蒸発圧力を示す。また、
Ｃ１，Ｃ２はそれぞれ冷房運転、冷凍運転の期間を示す
。

まず、冷房運転が定常状態に達すると冷房用蒸発器７の
蒸発圧力は、はぼ２．０ａｔｇとなる。この冷房運転の
ときには、冷凍用蒸発器８０側は、チェック弁９と膨張
弁６０とで閉鎖されているため、冷媒は流れるその圧力
は冷凍用蒸発器８０の周囲空気温の飽和圧力（例えば冷
媒Ｒ−１２で一１８℃なら０．７ａｔｇ）に向けて徐々
に上昇する。

次にタイマ回路１９ａの切替にて電磁弁４が閉じ冷凍運
転になると、冷凍側サイクルと冷房側サイクルの合流点
■が圧縮機１の近傍であり、しかも電磁弁４およびチェ
ック弁９は合流点■のすぐ上流側に設けれているため、
圧縮機１は電磁弁４とチェック弁までのわずかな容量の
冷媒吸入配管１０ａ内の冷媒（２，Ｏａｔｇ）をＱ、　
７　ａ　ｔ　ｇまで低下させるには第５図に示すように
ほぼ１〜２秒で済む。ままり、電磁弁４の切り換えによ
り、はとんど瞬時にチェック弁９が開き冷房から冷凍へ
移行する。しかも本実施例では、第２減圧手段として温
度作動式膨張弁６０を用いているため、チェック弁９が
開くと同時に開き冷凍用蒸発器８０内に冷媒が流入し、
周囲空気を冷却させつつ、冷凍用蒸発器８０内部は定常
状態（蒸発圧力Ｑ、５ａｔｇ、蒸発器８０の温度−２０
℃）まで減圧される。

一方、冷房から冷凍運転へ切り換わると同時に、冷房用
蒸発器７の圧力は、この周囲空気温度に応じた飽和圧力
（例えば周囲空気温２０℃で５ａｔｇ）に向けて徐々に
上昇する。この場合、本実施例では、冷房運転期間Ｃ１
を４０秒、冷凍運転期間Ｃ２を６０秒とすると、冷凍運
転から次に冷房運転にまで移行する間に冷房用蒸発器７
内の冷媒圧力は３ａｔｇとなる。

この冷房運転期間Ｃ１と冷凍運転期間Ｃ２の値をどの程
度に決定するかは、それぞれの実施する態様に応じて種
々、最適なものを選べばよく、例えば本発明を冷蔵庫を
搭載した乗用車の冷房を行なうには、冷房運転を６０秒
、冷蔵運転を１５秒程度にするのが好ましい。

次に、本発明の他の実施例について説明する。

第６図は、冷凍サイクル図の第２実施例を示す。

本例では、弁機構として電磁弁４、チェック弁９の代わ
りに冷媒の合流点■に電磁３方弁４０を設ける。従って
、本例では３方弁４０が冷房運転から冷凍運転に切り換
わると同時に、温度作動式膨張弁６０が開き、冷凍用蒸
発器８０内に冷媒が流入し始めるため、より冷凍効率が
向上する。なお、他の構成作動は上述の実施例と同様で
あるため省略する。

また本発明は、これら上記の実施例に限定されず、種々
の変形が可能である。

ｆｉ＋冷凍または冷蔵用蒸発器の膨張弁は、上述の実施
例の温度作動式の他に定圧膨張弁を用いてもよいことは
言うまでもない。この定圧膨張弁は、冷蔵、冷凍用蒸発
器があまり大きくない場合に有効である。

（２）冷媒の流れを冷房側と、冷蔵冷凍側とに切り（１
３） 換わる切換え弁は、タイマにより一定時間ごとに切換え
るものに限らず、例えば、冷蔵冷凍用蒸発器の冷却状態
をサーモスタット、サーミスタ、圧力スイソチ等の検出
手段を用いて検出し、この検出手段によって直接、ある
いは制御回路を介して切換弁を開閉するようにしてもよ
い。

（３）冷媒の流れを冷房側と冷蔵冷凍側と切換える切換
弁は、タイマと冷蔵冷凍用蒸発器の冷却状態に応じて切
換えるものとを組み合わせて開閉させるようにしてもよ
い。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明によれば、冷媒の流れを冷房
用蒸発器側と冷蔵冷凍用蒸発器側とに切換える弁機構を
冷房用蒸発器および冷蔵冷凍用蒸発器より下流側の冷媒
配管の途中に設けているため、前記弁機構が冷房から冷
蔵冷凍に切換わった時、圧縮機は前記弁機構と圧縮機吸
入口の間の冷媒配管内の冷媒のみを吸入するだけでよい
から、非常に短時間で冷媒冷凍用蒸発器内に冷媒が流入
し冷蔵冷凍作用が働く。つまり、冷房から冷蔵冷（１４
） 凍に移行する際の過渡時間が大幅に短縮でき、その分を
冷蔵冷凍に使用できるため、冷蔵冷凍能力が飛躍的に向
上するという優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の冷凍サイクル図、以下の図面は全て本発
明の実施例を示し、第２図は本発明の一実施例の冷凍サ
イクル図、第３図は本冷凍サイクル装置の車両への搭載
状態を示す透視図、第４図は本冷凍サイクル装置の電器
回路図、第５図は冷房および冷凍運転時の冷房用蒸発器
と冷凍用蒸発器の蒸発圧力変化を示す特性図、第６図は
本発明の他の実施例の冷凍サイクル図である。 １・・・圧縮機、１ａ・・・電磁クラッチ、２・・・凝
縮器、３・・・受液器、４・・・電磁弁、５・・・温度
作動式膨張弁（第１減圧手段）、６・・・定圧膨張弁、
７・・・冷房用蒸発器、８，８０・・・冷凍用蒸発器、
９・・・逆止弁、６０・・・温度作動式膨張弁（第２減
圧手段）。 代理人弁理士　岡　部　隆 （１５） 第１図 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）冷媒の圧縮吐出を行なう圧縮機と、冷媒の凝縮を
   行なう凝縮器と、冷媒の第１減圧手段と、冷媒を蒸発さ
   せて周囲空気を冷却する冷房用蒸発器とを冷媒配管にて
   接続し、 前記第１減圧手段および前記冷房用蒸発器に並列して冷
   媒を流す冷蔵冷凍用の冷媒配管を設け、この冷媒配管中
   に第２減圧手段と、冷蔵冷凍蒸発器とを配設し、 前記冷房用蒸発器および前記冷凍用蒸発器の冷媒出口側
   と、前記圧縮機の冷媒吸入口との間の冷媒配管中に、冷
   媒の流れを冷房用蒸発器と冷蔵冷凍用蒸発器とに切り換
   える弁機構を設けることを特徴とする車両用冷凍サイク
   ル装置。
2. （２）前記弁機構は、前記冷房用蒸発器の冷媒出口側の
   冷媒配管中に設けられる切換弁と、前記冷蔵冷凍用蒸発
   器の冷媒出口側の冷媒配管中に設けら（１） れる逆止弁とからなることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の車両用冷凍サイクル装置。
3. （３）前記弁機構は、前記冷房用蒸発器の出口側冷媒配
   管と、前記冷蔵冷凍用蒸発器の出口側冷媒配管との合流
   点に設けられる３方切換弁であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の車両用冷凍サイクル装置。