JPS6152561A - 車両用冷房冷凍装置 - 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、１つの圧縮機で冷房と冷ＣＩとを同時に行な
う車両用冷房冷凍装置に関し、例えは冷凍車において、
運転席の冷房と庫内の冷凍を行なう場合に好適である。

（従来の技術） 従来、実公昭５６−５０３６２号公報に記載さているよ
うに、多気筒型コンプレノザの複数の気筒を冷房用の気
筒と冷凍用の気筒とに分割し、冷房と冷凍とを同時に行
なう技術が知られている。

（発明が）リテ決しようとする問題点）しかし、上記公
報は、次のような問題点がある。

すなわち、上記公報においては、圧縮機内部の複数の気
筒は、２つのグループに分割されており、冷房冷凍併用
運転時には、その一方を冷房用に、また他方を冷凍用に
使用し、それぞれ独立に圧縮するようになっている。従
って、冷房冷凍併用運転を行なうことができるのは、冷
凍庫内の温度が所定値より充分低下し、圧縮機の能力に
余剰が生じた時に限られている。

また、上記公報によれば、冷房冷凍併用運転時には、冷
凍庫の温度に応じて、圧縮機をオン・オフさせているが
、この場合冷房側の蒸発器は冷え過ぎて凍結してしまう
可能性がある。

そこで、従来知られているように、冷房用蒸発器の下流
側に蒸発圧力制御弁を設けることが考えられるが、冷房
負荷が小さい時は、蒸発圧力制御弁は弁の開度を絞るた
め、その下流の冷媒圧力が低下し、極端な場合、冷凍を
行なう場合とほぼ同様な低い圧力から圧縮しなければな
らず、大きな圧縮比が必要となり、圧縮機の効率が低下
する。

そこで、本発明が解決しようとする技術的課題は、車両
用冷房冷凍装置において、冷凍運転開始と同時に冷房運
転が連続してできるようにすることである。

また、本発明の他の技術的課題は、冷房冷凍併用運転に
おいて、圧縮機の効率を大幅に低下させることなく、冷
房用蒸発器の凍結を防止することである。

（問題点を解決するための手段） そこで、本発明の車両用冷房冷凍装置は、冷房用蒸発器
と冷凍用蒸発器を並列して設け、前記両蒸発器にて蒸発
された冷媒を１つのＦｆ縮機にて圧縮し、冷凍ザイクル
を循環せしめるように構成された車両用冷房冷凍装置に
おいて、前記冷房用蒸発器からの冷媒を吸入するように
前記圧縮機に設けられた冷房用吸入口と、該冷房用吸入
口とは独立して、前記冷凍用蒸発器からの冷媒を吸入す
るように前記圧縮機に設けられた冷凍用吸入口と、 前記圧縮機内部に設けられ、冷媒を圧縮する圧縮室と、 前記冷凍用吸入口から吸入された冷媒を吸入行程の開始
と共に、前記圧縮室内に吸入せしめる第１連ｆ１機構と
、 前記冷房用吸入口から吸入された冷媒を前記吸入行程の
途中から前記圧縮室内に吸入せしめる第２の連通殿構と
、 前記冷房用蒸発器の冷媒出口を前記冷房用吸入口に接続
する冷媒配管の途中に設けられた蒸発圧力調整弁とによ
って構成する。

（実施例） 以下、本発明を図に示す実施例によって詳３．１ｕに説
明する。

第１図は本発明を冷凍車用の冷房冷凍装置に用いた場合
の具体的な一実施例の構成を示す冷凍サイクルである。

圧縮機２１は、電磁クラッチ２゜を介して図示しない自
動車エンジンの駆動軸に結合される。本実施例の圧縮機
２１は、第２図に示すごとく自動車エンジンから駆動さ
れたシャフトの回転力を斜板によってピストンの往復運
動に変換する斜板式である。１０気筒の場合は５つのピ
ストンを有し、それぞれのビス、トンの片側が圧縮行程
にあるときは、他方は吸入行程となる。

第２図において、１はシャフト、２ばシャフト１にキー
止めにより固定されシャフト１と一体に回転する斜１反
、５はその表面にテフロンのような樹脂系材料をコーテ
ィングしたピストンであり、ごの斜板２の回転はシュー
３、ボール４を介してピストン５を往復運動させる。６
ばこのピストン５の往復運動を指示するシリンダブロッ
クである。

８はシリンダブロックの両側に位置するハウジングで、
図示しないスルーボルトによってシリンダブロック６に
固定されている。９ａ、９ｂはそれぞれバルブプレート
９に設けられた吸入ボート、および吐出ボー１−１１０
．１１はそれぞれ弾性全屈板で形成された吸入弁および
吐出弁である。

なお、上記吸入弁１０が本発明の第１連通機ＦＭである
。

また、ハウジング８には、冷凍用冷媒の吸入室８ａと、
冷凍および冷房用冷媒の吐出室８ｂが形成されている。

冷凍用の冷媒のほとんどは、シリンダブロック６の外側
に形成された、冷凍用吸入口２１ａがら吸入されたあと
、フミ［扱室３ａを通らずに、吸入室８ａに吸入された
後、吸入ボー１−９８を通って各々のシリンダ室（圧縮
室）に吸入されるようになっている。

また、冷房用吸入口２１ｂは、シリンダブロック６のほ
ぼ中央部を貫通して設けられ、斜板室３ａ内に１友人さ
れる。ここで、各シリンダ６ａの下死点近傍には第２図
のＡ−Ａ矢視図である第３図、および第３図のＢ−Ｂｌ
１面図である第４図に示すように、リング状のスリット
２１ｄが切ｉ！］１加工により設けられている。このス
リット２１ｄが第２連通機構である。

従って、全てのシリンダ６ａにおいて、ピストン５が吸
入行程において、下死点近傍のスリット２１ｄの位置に
達すると、圧縮行程に移行する前に、斜板室内３ａの冷
房用冷媒と、シリンダ６ａ内の冷凍用冷媒は連通ずる。

このとき、通常は、冷房用冷媒の圧力の方が、冷凍用冷
媒の圧力よりかなり、高いために、その圧力差分の冷媒
が、スリット２１ｄを通ってシリンダ６ａ内に吸入され
、シリンダ６ａ内の冷媒圧力は、冷房用冷媒の圧力にほ
ぼ等しくなる。

この後、ピストン５によって高圧に圧縮された冷媒は、
吐出室８ｂに吐出され、吐出口２１Ｃから圧縮機外部へ
吐出される。

上記圧縮機２１の吐出口２１Ｃは、凝縮器２２に接続し
、凝縮器２２の吐出側はレシーバ２３に接続されている
。レシーバ２３の吐出側には減圧装置、本例では温度作
動式膨張弁２４．およびこれに接続する冷房用蒸発器２
５が設げられ、蒸発器２５の吐出口は蒸発圧力ＫＥ　’
ｌ弁３０を介して、冷房用吸入配管４５によって圧縮機
２１の冷房用吸入口２１ｂに接続されている。一方、冷
凍用の蒸発部２６は、前記の膨張弁２４および蒸発器２
５と並列に設けられている。冷凍用の蒸発部２６は、減
圧装置の具体例である定圧膨張弁２７と、これに接続す
る蒸発器２８．および冷媒ガスを一方向にのみ通過させ
る逆止弁２９とから成る。この逆止弁２９の下流側は、
冷凍用吸入配管４６によって圧縮機２１の冷凍用吸入口
２ｔａに接続されている。前記定圧膨張弁２７はその下
流圧力すなわぢ蒸発器２８の圧力が設定圧力例えば０．
５　ｋｇ／ｃＩ１１以下に低下すると開弁するものであ
る。

前記冷凍用吸入配管４６と冷房用吸入配管４５は連通管
４７によって連通されるようになっている。この連通管
４７の途中には常閉型の電磁弁４８が設けられ、コイル
に電流が流れると開弁するようになっている。

また、第１図において、９４は冷凍スイッチであり、常
開接点型のリレー９０のコイルに接続されている。リレ
ー９ｏの接点は、電磁クラッチ２０の励磁コイルおよび
上記電磁弁４日のコイルに接続されている。

リードスイッチ９７は、蒸発器２８近傍の温度を検出す
るように冷凍庫内に設けられており、−１８゛Ｃ以下で
開き、−１６°Ｃ以上で閉じるヒステリシス設定になっ
ており、電磁クラッチ２ｏおよび電磁弁４８のオン・オ
フを行なうようになっている。

９５は、冷房スイッチであり、リレー９６を介して電磁
クラッチのコイル２０ａ、および電磁弁６３に接続され
、冷房用の膨張弁２４の上流側に設けられた電磁弁６３
を通電によって開弁させるものである。

次に、上記構成を有する本実施例の作動について説明す
る。

まず、冷凍スイッチ９４をオンすれば、冷凍庫の温度が
一１６°Ｃ以上である場合、リードスイッチ９７は閉じ
ており、リレー９０はＡ電されて接点を閉じ、電磁クラ
ッチがオンする。次に、冷房スイッチ９５をオンすれば
電磁弁６３が開く。エンジンの駆動力が圧縮機２１に伝
達されると、圧縮機は回転し、冷媒ガスの圧縮を行なう
。

圧縮された冷媒ガスは、両者混合されて圧縮機２１から
吐出され凝縮器２２によって液化する。

（第５図・第６図においてＰ４→Ｐ＋）ここで、冷房ス
イッチ９５がオンされでいれば、液化冷媒はレシーバ２
３に菩えられ定圧膨張弁２７および温度作動室膨張弁２
４の作用（Ｐ＋−Ｐ５およびＰ＋＝Ｐ２）によって蒸発
器２８および２５内において蒸発する。

このとき、定圧膨張弁２７は、設定圧力が０．５ｋ　ｇ
　／　Ｃ１１＋になっているためＲ−１２のフロンガス
を用いると−２０’Ｃの低温が４られ、冷Ｄ１ｊ用蒸光
器２８は、冷凍庫内部を冷却する。冷却に伴い蒸発器近
傍の冷６１ｊ　Ｉ’ｍ内の温度が一１８°Ｃに達すると
リードスイッチ９７はオフし、電磁クラッチ２０は通電
を停止され、圧縮機２１は停止する。

このように、冷凍庁内の温度は、圧縮機を自動的にオン
・オフさせて調節されるようになっている。

一方、冷房用蒸発器２５によって冷却した空気をファン
３１によって運転席へ送風されるようになっており、蒸
発器２５の下流に蒸発圧力調整弁（以下ＥＰＲと称す）
３０が設けられているため、冷房負荷の変動に応じて、
蒸発器２５での蒸発圧力を約２．０　ｋ　ｇ／ｃｎｌ　
（Ｒ１２のフロンガスの場合約　°Ｃ）に保つようにな
っている。

以下、冷房負荷による作動の違いについて説明する。ま
ず、冷房負荷が小さい場合、ＥＰＲは蒸発器２５の凍結
を防止するために、弁の開度を絞る。よって、ＥＰＲよ
り下流の冷媒圧力ば２．Ｏｋｇ／　ｃｎｌより低（なり
　（第６図中Ｐ７−Ｐ８）、この状態で冷房用吸入口２
１ｂから圧縮機２１の斜１反室りａ内に導入される。

一方、冷凍用蒸発器２８出口での冷媒圧力は０゜５　ｋ
　ｇ／　ｃｎｌであり、冷凍用吸入口２１ａから圧縮機
２１の吸入室８ａを通りシリンダ６ａ内に吸入される。

ここで、冷房負荷が小さいとＥＰＲの絞り量は大きくな
り、それに応じて、ＥＰＲより下流での冷媒圧力は低下
するが、一般に冷房側負荷が冷凍側の負荷より小さくな
ることはないから、冷房用吸入口２１ｂから吸入された
冷媒の圧力は０，５ｋｇ／　ｃｎｌより小さくなること
はない。

従って、冷房負荷が極端に小さくなっても、冷房用冷媒
の圧力は冷凍側より若干高く　（第６図幅ＰＨａ）、シ
リンダ５がスリッｌ−２１ｄ位置まで移動すると、冷房
用冷媒は両者の差圧骨に応じて若干だけシリンダ６ａ内
に流入しくＰｓ＝Ｐｏ）、冷凍用冷媒と混合し圧縮され
る（Ｐｏ□Ｐａ）。

このように、冷房負荷か小さい場合は、冷房用冷媒の吸
入量が少ないため、圧縮機２１のする仕　。

事は、はとんど冷凍用の冷媒を圧縮するのに使用され、
省動力となる。

次に、冷房負荷が大きい場合は、冷房負荷の増大に伴い
、ＥＰＲの弁の開度も大きくなるから、冷房用吸入口２
１ｂから吸入される冷媒圧力は高くなる。

ここで、冷房負荷が非常に大きい場合は、斜板室３ａ室
に吸入される冷媒圧力は、蒸発器２５での圧力と同じ圧
力、つまり２．０　ｋ　ｇ　／　ｃｌ、となる（第５図
中Ｐ３）。

従って、ピストン５が吸入工程でスリット２１ｄの位置
まで移動すると、斜板室３ａはシリンダ６ａ内に連通し
、斜板室３　ａ’内の冷媒は、ンリンダ６ａ内に流入す
る。この場合、冷房用冷媒の吸入量は、冷房負荷が小さ
い時に比べて大きいから、圧縮機２１はその分仕事量が
増加する。

しかし、冷凍側の冷媒は０．５　ｋ　ｇ／　ｃｎｔの低
い圧力であるため、圧縮機２１は実際に圧縮行程に移行
する前に、冷房用冷凍の流入によって、約２．０ｋ　ｇ
／　ｃｒａまで実質的に冷媒を圧縮したことになる（Ｐ
６−Ｐ３） このように、本発明によれば、冷房用冷媒と、冷凍用の
冷媒を独立に吸入した後、圧縮前に連通されるため、高
い方の冷媒圧力に昇圧された状態で、圧縮工程に移るた
め、冷凍用冷媒と冷房用冷媒とを圧縮機内部で、独立に
圧縮するものに比べて省動力になる。

上記の実施例は、斜板式の多気筒型圧縮機２１を用いた
例であるが、本発明の圧縮機は、これに限定されず、例
えば次に示ずヘーン型の圧縮機についても同様ら適用で
きる。第７〜１０図はヘーン型圧縮機６１の模式断面図
を示しており、ロータ７０には、第１ベーン７１および
第２ヘーン７２が約９０度の角度をなして取付けられて
おり、ロータ７０が矢印Ｈ方向に回転するのに１追い、
ヘーン７０．７１は、圧縮機の内壁７３を摺動し、冷媒
の吸入圧縮、吐出を繰り返している。

第７図は、冷凍用吸入口６１ｂからの冷媒吸入行程を示
し、冷凍用吸入弁７４（第１連通機構）は開き、冷凍用
の吸入配管４６から、０．５ｋｇ／ｃｒａの冷媒が圧縮
室８０に吸入される。

第８図に示すように、第１ベーン７１が冷房用吸入口（
第２連通口）６１ａの部分に達すると冷凍用吸入口６１
ｂは閉じ冷房用吸入弁７５　（第２連通機構）が開き、
冷房用の吸入配管４５から２゜５ｋｇ／ｃｆｆｌの冷媒
が圧縮機内部８１に吸入され、冷凍用入口６１ｂから吸
入されていた０、５ｋｇ／ｃｕｔの冷媒と混合し、２．
０に、ｇ／ａｎｔの冷媒となる。

次に第９図に示すように、第２ベーン７２が冷房用吸入
口６　’ｌ　３０部を過ぎると圧縮機油部８２の容積は
、ロータ７０の回転と共に減少し始め、冷媒は圧縮され
る。

そして第１０図に示すように、第１ベーン７１が吐出ロ
ア０の部分まで来ると、吐出弁７６は開き、内部空間８
３の圧縮された冷媒は、吐出ロアロから吐出される。

上述の実施例は、運転席の冷房と、冷凍庫の冷凍を行な
う冷凍庫に適用した例について説明したが、本発明は、
冷凍庫に限定されず、単室内の冷房と、卓載の冷蔵庫冷
蔵冷凍を行なうものにも同様に適用できる。その場合、
冷媒の圧縮機として斜板式１０気筒の圧縮機を使用する
ならば、リアもしくはフロントハウジング８の吸入室の
一部を仕切り、他の吸入室と分割し、この一部の吸入室
の冷蔵庫用の冷媒を吸入させ、この吸入室から吸入され
るシリンダ室のみ（例えば１０気筒のろう１〜２気筒）
スリットを設けるようにしてもよい。

なお、この場合冷房用の冷媒は、第２図における冷凍用
吸入口２１ａの部分から吸入させるか、または、一旦斜
扱室３ａに導入した後、スルーポルと孔を通して残りの
吸入室へ吸入させるように構成する。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明によれば、冷媒の圧縮機は、
冷房用吸入口と冷凍用吸入口とが独立して設けられ、吸
入圧力の異なる冷媒は、圧縮機が圧縮行程に移行する前
に、両者の冷媒の差圧により連通混合し高い方の冷媒の
圧力まで昇圧されるように構成されているため、冷房負
荷が大きい場合にも冷凍能力を大幅に低下させることな
く冷凍と冷房を同時に連続して、行なうことができる。

また、冷房用蒸発器の下流側には、蒸発圧力制御弁が設
けられているため、冷房負荷が小さいときにも冷房用蒸
発器での蒸発圧力はほぼ一定に保たれるため、冷房用蒸
発器の凍結が防止される。

しかも、この場合、冷房用吸入口から吸入された冷媒と
、冷凍用吸入口からの冷媒との圧力差が小さく冷房用冷
媒の吸入量が低下するため、圧縮機はその分だけ省動力
となる。

このように、本発明は、冷房負荷の変動にかかわらず、
乗員の冷房と物品の冷凍とが一つの圧縮機によって、同
時に、しかも極めて効率的に可能となる。

【図面の簡単な説明】

図面は、全て本発明の実施例を示し、第１図は本発明の
冷凍サイクル図、第２図は斜板式圧縮機の概略断面図、
第３図は第２図のＡ−Ａ断面図、い場合のモリエール線
図、第７図〜第１０図はヘーン型圧縮機の概略断面図で
ある。 ２０・・・電磁クラッチ、２１・・・斜板式圧縮機、２
１ａ、６１ｂ・・・冷凍用吸入口、２１ｂ、６１ａ−・
・冷房用吸入口、２１Ｃ・・・吐出口、２１ｄ・・・ス
リ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 冷房用蒸発器と冷凍用蒸発器を並列して設け、前記両蒸
   発器にて蒸発された冷媒を１つに圧縮機にて圧縮し、冷
   凍サイクルを循環せしめるように構成された車両用冷房
   冷凍装置において、 前記冷房用蒸発器からの冷媒を吸入するように前記圧縮
   機に設けられた冷房用吸入口と、 該冷房用吸入口とは独立して、前記冷凍用蒸発器からの
   冷媒を吸入するように前記圧縮機に設けられた冷凍用吸
   入口と、 前記圧縮機内部に設けられ、冷媒を圧縮する圧縮室と、 前記冷凍用吸入口から吸入された冷媒を吸入行程の開始
   と共に、前記圧縮室内に吸入せしめる第１連通機構と、 前記冷房用吸入口から吸入された冷媒を前記吸入行程の
   途中から前記圧縮室内に吸入せしめる第２連通機構と、 前記冷房用蒸発器の冷媒出口を前記冷房用吸入口に接続
   する冷媒配管の途中に設けられた蒸発圧力調整弁とを具
   備することを特徴とする車両用冷房冷凍装置。